CN116412072A - 风力发电机组的变桨系统及其控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风力发电机组的变桨系统及其控制方法、装置，属于风力发电技术领域。系统包括：变桨轴承，变桨轴承与风力发电机组的叶片连接，变桨轴承用于分别在N个预设工作位置之间发生转动；在不同预设工作位置下叶片的桨距角不同；转动位置检测装置，用于检测变桨轴承在N个预设工作位置中所处的第一预设工作位置；控制装置，控制装置与变桨轴承和转动位置检测装置连接，控制装置用于在风力发电机组处于满功率发电状态，风力发电机组的功率发生变化的情况下，控制变桨轴承不连续发生M次转动，以使变桨轴承由第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，在第二预设工作位置下，叶片的转速可调节至额定转速。

Description

风力发电机组的变桨系统及其控制方法、装置

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组的变桨系统及其控制方法、装置。

背景技术

随着风力发电技术的发展，风力发电机组的使用已越来越广泛，以实现将风能转化成人们所需的电能。其中，桨距调节控制作为风力发电机组在运行过程中控制功率的主要方式之一，是在风力发电机组满功率发电之后，通过调节风机的叶片的桨距角，实现保持风力发电机组输出稳定的功率。在调节风机的叶片的桨距角过程中，通常是通过变桨驱动装置驱动与叶片的叶根连接的变桨轴承发生转动，以实现叶片的桨距角发生变化。但是，目前在调节风机的叶片的桨距角过程中，变桨轴承容易出现疲劳损伤，从而导致风力发电机组的运行稳定性降低。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种风力发电机组的变桨系统及其控制方法、装置，能够在调节风机的叶片的桨距角过程中，降低变桨轴承出现疲劳损伤的可能性，从而提升风力发电机组的运行稳定性。

第一方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的变桨系统，包括：

变桨轴承，所述变桨轴承与所述风力发电机组的叶片连接，所述变桨轴承用于分别在N个预设工作位置之间发生转动；在不同所述预设工作位置下所述叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

转动位置检测装置，用于检测所述变桨轴承在所述N个预设工作位置中所处的第一预设工作位置；

控制装置，所述控制装置与所述变桨轴承和所述转动位置检测装置连接，且所述控制装置用于：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述风力发电机组的功率发生变化的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

第二方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，包括如第一方面所述的变桨系统。

第三方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的变桨系统的控制方法，包括：

在所述风力发电机组的功率大于或者等于第一预设功率阈值，且所述变桨系统的变桨轴承处于第一预设工作位置的情况下，监测所述风力发电机组的功率，其中，所述变桨轴承可在N个预设工作位置之间发生转动，且在不同所述预设工作位置下所述叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

第四方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的变桨系统的控制装置，包括：

监测模块，用于在所述风力发电机组的功率大于或者等于第一预设功率阈值，且所述变桨系统的变桨轴承处于第一预设工作位置的情况下，监测所述风力发电机组的功率，其中，所述变桨轴承可在N个预设工作位置之间发生转动，且在不同所述预设工作位置下所述叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

第一控制模块，用于在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

第五方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第三方面所述的方法的步骤。

在本申请实施例中，变桨系统的控制装置在风力发电机组处于满功率发电状态，且所述风力发电机组的功率发生变化的情况下，可以控制变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置，转动至可叶片的转速可调节至额定转速的第二预设工作位置。如此，可以通过控制变桨轴承在N个预设工作位置之间发生转动，从而在实现对风机的叶片的桨距角的调节过程中，可以降低变桨轴承发生转动的频率，进而降低变桨轴承出现疲劳损伤的可能性，提升风力发电机组的运行稳定性。

附图说明

图1是本申请提供的风力发电机组的变桨系统的实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的风力发电机组的变桨系统的实施例中部分结构的结构示意图；

图3是本申请提供的风力发电机组的变桨系统的控制方法的实施例的流程示意图；

图4是本申请提供的风力发电机组的变桨系统的控制装置的实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的风力发电机组的变桨系统的控制方法进行详细地说明。

请参见图1，是本申请提供的风力发电机组的变桨系统的实施例的结构示意图。如图1所示，该风力发电机组的变桨系统包括：

变桨轴承10，所述变桨轴承10与所述风力发电机组的叶片连接，所述变桨轴承10用于分别在N个预设工作位置之间发生转动；在不同所述预设工作位置下所述叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

转动位置检测装置20，用于检测所述变桨轴承10在所述N个预设工作位置中所处的第一预设工作位置；

控制装置30，所述控制装置30与所述变桨轴承10和所述转动位置检测装置20连接，且所述控制装置30用于：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述风力发电机组的功率发生变化的情况下，控制所述变桨轴承10不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承10由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

基于此，变桨系统的控制装置30在风力发电机组处于满功率发电状态，且所述风力发电机组的功率发生变化的情况下，可以控制变桨轴承10不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承10由所述第一预设工作位置，转动至叶片的转速可调节至额定转速的第二预设工作位置。如此，可以通过控制变桨轴承10在N个预设工作位置之间发生转动，从而在实现对风机的叶片的桨距角的调节过程中，可以降低变桨轴承10发生转动的频率，进而降低变桨轴承10出现疲劳损伤的可能性，提升风力发电机组的运行稳定性。

本申请实施例中，上述风力发电机组的变桨系统包括变桨轴承10，该变桨轴承10与风力发电机组的叶片连接，变桨轴承10可以发生转动，且在变桨轴承10发生转动的情况下，变桨轴承10带动叶片运动，并使叶片的桨距角发生变化。

再参见图2，上述变桨轴承10与上述叶片连接，可以是叶片的叶根连接于变桨轴承10的外圈r2，而风力发电机组的轮毂连接于变桨轴承10的内圈r1，且变桨轴承10的外圈r2相对轮毂转动实现叶片的桨距角的调节，即上述变桨方式可以外圈变桨；或者，也可以是叶片的叶根连接于变桨轴承10的内圈r1，而风力发电机组的轮毂连接于变桨轴承10的外圈r2，且变桨轴承10的内圈r1相对轮毂转动实现叶片的桨距角的调节，即上述变桨方式可以内圈变桨。

需要说明的是，上述变桨系统可以是预先设置有N个预设工作位置，在该N个预设工作位置的不同预设工作位置下，叶片的桨距角不同，且上述变桨轴承10可以在该N个预设工作位置之间发生转动。

当然，上述变桨轴承10在该N个预设工作位置之间发生转动，可以是变桨系统设置有用于指示变桨轴承10所处转动位置的指示部件(例如，可以是设置于变桨轴承10发生转动的外圈或者内圈上的凸起等)，且在风力发电机组处于停机状态的情况下，该指示部件指示变桨系统的预设停机位置；而在变桨轴承10在N个预设工作位置之间发生转动的情况下，该指示部件指示变桨轴承10当前所处的预设工作位置。

另外，上述预设工作位置的数量(即N)以及设置位置可以根据实际需要进行设定。由于上述变桨轴承10以旋转的方式发生运动，因此，可以是环绕上述变桨轴承10设置上述N个预设工作位置，且该N个预设工作位置中任意相邻的两个预设工作位置之间，可以是间距相等，也可以是不等，在此并不进行限定。

本申请实施例中，上述变桨系统还包括转动位置检测装置20，该转动位置检测装置20用于检测变桨轴承10当前在N个预设工作位置中所处的第一预设工作位置。

其中，上述转动位置检测装置20可以是任意的能够实现检测变桨轴承10当前在N个预设工作位置中所处的第一预设工作位置的装置。例如，上述转动位置检测装置20可以包括图像识别装置，该图像识别装置可以在变桨轴承10完成转动时，通过其摄像头拍摄变桨轴承10与N个预设工作位置的图像，并根据图像识别上述指示部件所指示的第一预设工作位置，等等。

或者，所述转动位置检测装置可以包括一个传感器，所述传感器安装在与所述变桨轴承相连的转动轴上，转动位置检测装置可以根据转动轴的转动角度推算出上述变桨轴承10所处的第一预设工作位置，从而使得结构简单且易于实现。

需要说明的是，上述传感器安装在与所述变桨轴承相连的转动轴上，可以是传感器安装在变桨电机的输出轴，或者，也可以是安装在减速器的输出轴上，等等。

在一些实施方式中，上述转动位置检测装置20可以包括第一传感器10以及N个第二传感器：

所述第一传感器连接于所述变桨轴承10的内圈或者所述变桨轴承的外圈；

所述N个第二传感器环绕所述变桨轴承10的外圈依次间隔设置，且所述第一传感器在所述变桨轴承10带动下转动，并分别与各所述第二传感器配合工作，且在所述第一传感器与不同的第二传感器配合工作的情况下，所述变桨轴承10处于不同的预设工作位置。

基于此，通过设置第一传感器和N个第二传感器，使得转动位置检测装置20可以根据第一传感器与第二传感器的配合工作情况，将与第一传感器配合工作的第二传感器对应的预设工作位置确定为上述第一预设工作位置，从而使得转动位置检测装置20的结构简单且可靠性高。

需要说明的是，上述第一传感器可以是在与上述N个第二传感器中任一第二传感器配合工作的情况下，可以确定该变桨轴承10处于与该第二传感器对应的预设工作位置。

其中，上述N个第二传感器环绕所述变桨轴承10的外圈依次间隔设置，可以是在上述N个预设工作位置环绕上述变桨轴承10的外圈依次间隔设置的情况下，上述N个第二传感器分别设置在上述N个预设工作位置，且不同第二传感器位于不同预设工作位置上。

示例性地，可以是上述第一传感器为发光器，上述N个第二传感器可以是环绕变桨轴承10的外圈依次间隔设置的N个受光器，且上述变桨轴承10上开设有与发光器正对的通孔，以使发光器发出的红外光可以穿过该通孔。在变桨轴承10发生转动的情况下，若N个受光器中任一受光器接收到上述发光器发射的红外光，则受光器所处的预设工作位置为上述第一预设工作位置。

在一些实施方式中，上述转动位置检测装置20还可以包括：

第三传感器，所述第三传感器设置于所述变桨轴承10的外圈周围，且所述第三传感器所处的位置与N个第二传感器所处的位置不同，其中：

在所述第一传感器转动至与所述第三传感器配合工作的情况下，所述变桨轴承10处于预设停机位置。

基于此，通过设置上述第三传感器，可以实现在第一传感器与第三传感器配合工作的情况下，确定变桨轴承10处于预设停机位置，从而可以实现在风力发电机组停机时对变桨轴承10的精准控制。

其中，上述第三传感器设置于所述变桨轴承10的外圈周围，可以是预设停机位置与N个预设工作位置环绕上述变桨轴承10的外圈间隔设置，且第三传感器位于预设停机位置。

另外，在所述第一传感器转动至与所述第三传感器配合工作的情况下，可以确定该变桨轴承10处于上述预设停机位置。

示例性地，在上述第一传感器为上述发光器，且上述N个预设工作位置设置有上述N个受光器的情况下，可以是在上述预设停机位置也设置有受光器，在该预设停机位置的受光器接收到发光器发射的红外光的情况下，风力发电机组的风机处于停机状态。

另外，在风力发电机组由停机状态切换至工作状态的情况下，风力发电机组的风机先通过风机驱动装置驱动叶片转动，以实现风机的自启动。而在自启动的过程中，上述变桨轴承10可以由预设停机位置发生转动，以调节叶片从收桨状态至开桨状态，直至调节叶片的桨距角处于启机角度，在该启机角度下，风机驱动装置停机，实现风机的自启动。

需要说明的是，在调节叶片的桨距角至启机角度的过程中，可以是变桨系统根据风力发电机组输出的功率或者风机的转速等，按照预设转动幅度依次控制变桨轴承10发生多次转动，即在每次变桨轴承10发生一次转动后，根据风力发电机组输出的功率或者风机的转速等确定风机是否达到自启动条件，若未满足，则按照预设转动幅度再次控制变桨轴承10转动，直至确定风机达到自启动条件，控制风机驱动装置停机，此时叶片的桨距角为上述启机角度。

或者，也可以是根据历史启机数据，在变桨系统中预先设置预设启机位置，在风机驱动装置驱动叶片发生转动的情况下，上述变桨轴承10可以直接转动至该预设启机位置，且在预设启机位置下，风机可以达到上述自启动条件，此时风机驱动装置停机。

在一些实施方式中，上述转动位置检测装置20还可以包括：

第四传感器，所述第四传感器设置于所述变桨轴承10的外圈周围，且所述第四传感器所处的位置位于所述N个第二传感器和所述第三传感器之间，其中：

在所述第一传感器转动至与所述第四传感器配合工作的情况下，所述变桨轴承10处于预设启机位置。

基于此，通过设置上述第四传感器，可以在风力发电机组的自启动过程，控制变桨轴承10转动，以使第一传感器与第四传感器配合工作，从而实现变桨轴承10处于预设启机位置，从而可以实现进一步降低变桨轴承10发生转动的次数，以降低变桨轴承10发生疲劳损伤的可能性，还可以提升控制精确度。

本申请实施例中，上述变桨系统还包括控制装置30，上述控制装置30可以与变桨轴承10、所述转动位置检测装置20连接，且该控制装置30可以根据转动位置检测装置20的检测结果，控制变桨轴承10发生转动。

其中，上述控制装置30控制变桨轴承10发生转动，可以是上述控制装置30包括控制器和轴承驱动组件，该控制器与转动位置检测装置20、轴承驱动组件连接，轴承驱动组件与变桨轴承10连接，且控制器根据转动位置检测装置20的检测结果，控制轴承驱动组件驱动变桨轴承10发生转动。

需要说明的是，上述控制装置30与变桨轴承10、所述转动位置检测装置20连接，可以是包括机械连接以及电连接中的至少一项，在此并不进行限定。

本申请实施例中，上述控制装置30根据转动位置检测装置20的检测结果，控制变桨轴承10发生转动，可以是在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述风力发电机组的功率发生变化的情况下，控制所述变桨轴承10不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承10由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速。

其中，上述第一预设工作位置为上述N个预设工作位置中当前所处的预设工作位置，上述第二预设工作位置可以是上述N个预设工作位置中除上述第一预设工作位置之外的任一预设工作位置，且在变桨轴承10的圆周方向上，可以是第二预设工作位置与上述第一预设工作位置相邻，也可以是第二预设工作位置与第一预设工作位置之间间隔至少一个预设工作位置。

需要说明的是，上述风力发电机组处于满功率发电状态，且风力发电机组的功率发生变化，可以是在风力发电机组当前时刻的功率大于或者等于额定功率，且风力发电机组当前时刻的功率发生增加或者减小。

另外，上述控制装置30控制所述变桨轴承10不连续发生M次转动，以使变桨轴承10由第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，可以是控制装置30根据预设规则，确定第二预设工作位置，并控制变桨轴承10发生M次转动，由第一预设工作位置转动至第二预设工作位置。

例如，可以是控制装置30根据风力发电机组的功率的变化量与额定功率的比值，确定变桨轴承10发生转动的转动次数，该转动次数可以是i，使得变桨轴承10可以由第j个预设工作位置转动至第j±i个预设工作位置，可以是比值越大，i越大，反之i越小；i和j均可以是正整数。

在一些实施方式中，上述所述控制装置30，具体用于：

在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，获取所述风力发电机组的功率的变化结果，所述变化结果用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低；

控制所述变桨轴承10沿与所述变化结果关联的目标方向，由所述第一预设工作位置转动至与所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并更新所述第一预设工作位置为所述相邻的预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速，则将更新后的第一预设工作位置确定为所述第二预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速不可调节至所述额定转速，则重复执行控制所述变桨轴承10沿与所述变化结果关联的目标方向，由更新后的所述第一预设工作位置转动至与更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并继续更新所述第一预设工作位置为与上次更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，直至在持续更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速。

基于此，控制装置30可以根据风力发电机组的功率的变化结果，控制变桨轴承10沿与该变化结果关联的目标方向，控制变桨轴承10转动至与其相邻的预设工作位置，并在完成转动后，确定是否可以调节叶片的转速至额定转速，若否，则重新控制变桨轴承10转动至下一预设工作位置，直至可以调节叶片的转速至额定转速，从而可以实现变桨系统的精准控制。

一示例性中，如图1所示，在风力发电机组完成自启动之后，控制装置30可以逐次控制变桨轴承10由传感器b1(即启机传感器)位于的预设工作位置逆时针转动，并在各预设工作位置确定风力发电机组的功率是否能够达到额定功率(即处于满功率发电状态)，在传感器d1(即第一传感器)与传感器a0(即第二传感器)配合工作，即此时变桨轴承10处于传感器a0位于的预设工作位置的情况下，若风力发电机组的功率达到额定功率，则保持叶片的桨距角不变；

在传感器d1(即第一传感器)与传感器a0(即第二传感器)配合工作且风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，若风力发电机组的功率持续增加，则控制装置30可以控制变桨轴承10顺时针(即目标方向)转动，使得传感器d1与传感器a1配合工作，即使变桨轴承10转动至传感器a1位于的预设工作位置。在变桨轴承10处于传感器a1位于的预设工作位置下，控制装置30可以控制风力发电机组的发电机电磁力矩降低，以调节叶片的转速至额定转速；若控制装置30确定叶片的转速可调节至额定转速，则保持叶片的桨距角不变；若控制装置30确定叶片的转速不可调节至额定转速，则继续控制变桨轴承10顺时针转动，使得传感器d1与传感器a2配合工作，即使变桨轴承10转动至传感器a2位于的预设工作位置。在变桨轴承10处于传感器a2位于的预设工作位置下，控制装置30可以控制风力发电机组的发电机电磁力矩降低，以调节叶片的转速至额定转速；若控制装置30确定叶片的转速可调节至额定转速，则保持叶片的桨距角不变，若控制装置30确定叶片的转速不可调节至额定转速，则继续控制变桨轴承10顺时针转动，……，直至控制装置30确定叶片的转速可调节至额定转速。

又一示例中，在传感器d1(即第一传感器)与传感器a2(即第二传感器)配合工作，即此时变桨轴承10处于传感器a2位于的预设工作位置，且风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，若风力发电机组的功率持续减小，则控制装置30可以控制变桨轴承10逆时针(即目标方向)转动，使得传感器d1与传感器a1配合工作，即使变桨轴承10转动至传感器a1位于的预设工作位置。在变桨轴承10处于传感器a1位于的预设工作位置下，控制装置30可以控制风力发电机组的发电机电磁力矩降低，以调节叶片的转速至额定转速；若控制装置30确定叶片的转速可调节至额定转速，则保持叶片的桨距角不变；若控制装置30确定叶片的转速不可调节至额定转速，则继续控制变桨轴承10逆时针转动，使得传感器d1与传感器a0配合工作，即使变桨轴承10转动至传感器a0位于的预设工作位置。在变桨轴承10处于传感器a0位于的预设工作位置下，控制装置30可以控制风力发电机组的发电机电磁力矩降低，以调节叶片的转速至额定转速；若控制装置30确定叶片的转速可调节至额定转速，则保持叶片的桨距角不变，若控制装置30确定叶片的转速不可调节至额定转速，则继续控制变桨轴承10顺时针转动，……，直至控制装置30确定叶片的转速可调节至额定转速。

其中，上述控制装置30根据变化结果控制变桨轴承10转动，可以是在风力发电机组的功率的变化量满足预设条件的情况下，控制变桨轴承10所处的预设工作位置发生变化，从而可以避免变桨系统的变桨过于频繁。例如，可以是在风力发电机组在满功率发电状态下功率的变化量的绝对值大于或者等于预设功率值得情况下，控制变桨轴承10所处的预设工作位置发生变化。

需要说明的是，上述预设功率可以是根据实际需要进行设定的值；或者，上述变化结果可以具体用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低的变化量大于或者等于预设功率，所述预设功率为风力发电机组的额定功率与预设百分比之间的乘积，从而使预设功率的设置方式更灵活。

示例性地，假设上述预设百分比为10％，额定功率为P，在变桨轴承10处于传感器a0位于的预设工作位置，且所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，若控制装置30确定风力发电机组的增加量达到10％P，则控制变桨轴承10转动至传感器a1位于的预设工作位置；同样地，在变桨轴承10处于传感器a2位于的预设工作位置，且所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，若控制装置30确定风力发电机组的减少量达到10％P，则控制变桨轴承10转动至传感器a1位于的预设工作位置，等等。

在一些实施方式中，所述控制装置30还用于在满足所述风力发电机组的预设停机条件时，控制所述变桨轴承10由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置，其中，在所述预设停机位置下，所述风力发电机组停机。

基于此，控制装置30可以在风力发电机组满足预设停机条件的情况下，及时控制变桨轴承10转动至预设停机位置，从而实现对风力发电机组的停机。

需要说明的是，上述风力发电机组满足预设停机条件，可以是风力发电机组接收到停机指令，或者风力发电机组出现故障，等等。

在一些实施方式中，由第1个所述预设工作位置至第N个所述预设工作位置，所述叶片的桨距角呈由低到高的阶梯式变化；

所述控制装置30还用于：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第1个预设工作位置的情况下，若所述风力发电机组功率持续增加，则控制所述变桨轴承10由所述第1个预设工作位置切换至预设停机位置；或者

在所述风力发电机组未处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第N个预设工作位置的情况下，若所述风速小于或者等于预设风速，则控制所述变桨轴承10由所述第N个预设工作位置切换至预设停机位置。

基于此，在风力发电机组处于满功率发电状态，且在变桨轴承10处于第1个预设工作位置的情况下，若风力发电机组功率持续增加，则控制第1个预设工作位置切换至预设停机位置，实现功率过大时对风力发电机组的停机保护，从而避免而导致风力发电机组受损；而在上述风力发电机组未处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第N个预设工作位置的情况下，若所述风速小于或者等于预设风速，则控制所述变桨轴承10由所述第N个预设工作位置切换至预设停机位置，实现功率过小时对风力发电机组的停机，降低风力发电机组的损耗。

示例性地，假设上述变桨系统仅设置有上述传感器a0-a3所处位置的预设工作位置，若在风力发电机组处于满功率发电状态，且传感器d1与传感器a3配合工作(在变桨轴承10处于第1个预设工作位置)的情况下，若风力发电机组功率持续增加且达到10％P，则控制变桨轴承10发生转动，以使传感器d1与传感器c1(即第三传感器)配合工作，实现控制风机停机；在风力发电机组未处于满功率发电状态，且传感器d1与传感器a0配合工作(所述第一预设工作位置为所述第N个预设工作位置)的情况下，若所述风速小于或者等于预设风速，控制变桨轴承10发生转动，以使传感器d1与传感器c1(即第三传感器)配合工作，实现控制风机停机。

需要说明的是，上述第1个预设工作位置和上述第N个预设工作位置可以是分别与叶片的任意两个桨距角对应。例如，可以是在变桨轴承10处于第1个预设工作位置下，叶片的桨距角为45°；在变桨轴承10处于第N个预设工作位置下，叶片的桨距角为75°，等等。

当然，控制装置30还可以用于：在所述变桨轴承10处于所述预设停机位置，且所述风力发电机组启动的情况下，控制所述变桨轴承10由所述预设停机位置切换至预设启机位置。其中，在所述预设启机位置下，所述驱动装置停止驱动所述风机，从而可以实现对风机的启机。由于风力发电机组的启机过程在已在上述内容中进行描述，在此并不进行赘述。

基于上述变桨系统，本申请实施例还提供一种风力发电机组，包括上述变桨系统。

由于变桨系统的具体结构已在上述实施例中进行详细描述，而上述风力发电机组的其他结构(如风机等)为本领域技术人员熟知，在此并不进行赘述。

请参见图3，是本申请提供的风力发电机组的变桨系统的控制方法的实施例的流程示意图，应用于上述变桨系统。如图3所示，该风力发电机组的变桨系统的控制方法至少包括如下步骤：

步骤301、在所述风力发电机组的功率大于或者等于第一预设功率阈值，且所述变桨系统的变桨轴承处于第一预设工作位置的情况下，监测所述风力发电机组的功率，其中，所述变桨轴承可在N个预设工作位置之间发生转动，且在不同所述预设工作位置下所述叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

步骤302、在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

在一些实施方式中，上述控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，包括：

在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，获取所述风力发电机组的功率的变化结果，所述变化结果用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低；

控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由所述第一预设工作位置转动至与所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并更新所述第一预设工作位置为所述相邻的预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速，则将更新后的第一预设工作位置确定为所述第二预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速不可调节至所述额定转速，则重复执行控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由更新后的所述第一预设工作位置转动至与更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并继续更新所述第一预设工作位置为与上次更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，直至在持续更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速。

在一些实施方式中，所述变化结果具体用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低的变化量大于或者等于预设功率，所述预设功率为风力发电机组的额定功率与预设百分比之间的乘积。

在一些实施方式中，所述方法还包括：

在满足所述风力发电机组的预设停机条件，则控制所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置，其中，在所述预设停机位置下，所述风力发电机组停机。

在一些实施方式中，由第1个所述预设工作位置至第N个所述预设工作位置，所述叶片的桨距角呈由低到高的阶梯式变化。

所述在满足所述风力发电机组的预设停机条件时，控制所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置，可以包括：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第1个预设工作位置的情况下，若所述风力发电机组功率持续增加，则控制所述变桨轴承由所述第1个预设工作位置切换至预设停机位置；或者

在所述风力发电机组未处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第N个预设工作位置的情况下，若所述风速小于或者等于预设风速，则控制所述变桨轴承由所述第N个预设工作位置切换至预设停机位置。

在一些实施方式中，还包括：

在所述变桨轴承处于所述预设停机位置，且所述风力发电机组启动的情况下，控制所述变桨轴承由所述预设停机位置切换至预设启机位置。

关于上述实施例中的方法，其中各个实施方式的实现过程已经在上述风力发电机组的变桨系统的实施例中进行了详细描述，且各实施方式能够达到的效果也已经在上述风力发电机组的变桨系统的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

请参见图4，是本申请提供的风力发电机组的变桨系统的控制装置的实施例的结构示意图。如图4所示，该装置400包括：

监测模块401，用于在所述风力发电机组的功率大于或者等于第一预设功率阈值，且所述变桨系统的变桨轴承处于第一预设工作位置的情况下，监测所述风力发电机组的功率，其中，所述变桨轴承可在N个预设工作位置之间发生转动，且在不同所述预设工作位置下所述叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

第一控制模块402，用于在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

在一些实施方式中，第一控制模块402，包括：

变化结果获取单元，用于在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，获取所述风力发电机组的功率的变化结果，所述变化结果用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低；

第一更新单元，用于控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由所述第一预设工作位置转动至与所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并更新所述第一预设工作位置为所述相邻的预设工作位置；

第二更新单元，用于在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速，则将更新后的第一预设工作位置确定为所述第二预设工作位置；

重复执行单元，用于在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速不可调节至所述额定转速，则重复执行控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由所述第一预设工作位置转动至与所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并更新所述第一预设工作位置为所述相邻的预设工作位置。

在一些实施方式中，所述变化结果具体用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低的变化量大于或者等于预设功率，所述预设功率为风力发电机组的额定功率与预设百分比之间的乘积。

在一些实施方式中，装置400还包括：

第二控制模块，用于在满足所述风力发电机组的预设停机条件时，控制所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置。

在一些实施方式中，由第1个所述预设工作位置至第N个所述预设工作位置，所述叶片的桨距角呈由低到高的阶梯式变化。

所述第二控制模块，具体可以用于：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第1个预设工作位置的情况下，若所述风力发电机组功率持续增加，则控制所述变桨轴承由所述第1个预设工作位置切换至预设停机位置；或者

在所述风力发电机组未处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第N个预设工作位置的情况下，若所述风速小于或者等于预设风速，则控制所述变桨轴承由所述第N个预设工作位置切换至预设停机位置。

在一些实施方式中，装置400还包括：

第三控制模块，用于在所述变桨轴承处于所述预设停机位置，且所述风力发电机组启动的情况下，控制所述变桨轴承由所述预设停机位置切换至预设启机位置。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，且各实施方式能够达到的效果也已经在上述方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于实现本申请实施例所记载的风力发电机组的变桨系统的控制方法。

其中，所述处理器为上述实施例中所述的变桨系统中的控制器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。计算机可读存储介质的示例包括非暂态计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现本申请实施例所记载的风力发电机组的变桨系统的控制方法。

其中，所述计算机程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

本申请是参照根据本申请的方法、设备和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程交易数据的统计设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程交易数据的统计设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程交易数据的统计设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程交易数据的统计设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种风力发电机组的变桨系统，其特征在于，包括：

变桨轴承，所述变桨轴承与所述风力发电机组的叶片连接，所述变桨轴承用于分别在N个预设工作位置之间发生转动；在不同所述预设工作位置下所述叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

转动位置检测装置，用于检测所述变桨轴承在所述N个预设工作位置中所处的第一预设工作位置；

控制装置，所述控制装置与所述变桨轴承和所述转动位置检测装置连接，且所述控制装置用于：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述风力发电机组的功率发生变化的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

2.根据权利要求1所述的变桨系统，其特征在于，所述控制装置，具体用于：

在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，获取所述风力发电机组的功率的变化结果，所述变化结果用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低；

控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由所述第一预设工作位置转动至与所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并更新所述第一预设工作位置为所述相邻的预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速，则将更新后的第一预设工作位置确定为所述第二预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速不可调节至所述额定转速，则重复执行控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由更新后的所述第一预设工作位置转动至与更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并继续更新所述第一预设工作位置为与上次更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，直至在持续更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速。

3.根据权利要求1或2所述的变桨系统，其特征在于，所述转动位置检测装置包括第一传感器以及N个第二传感器：

所述第一传感器连接于所述变桨轴承的内圈或者所述变桨轴承的外圈；

所述N个第二传感器环绕所述变桨轴承的外圈依次间隔设置，且所述第一传感器在所述变桨轴承带动下转动，并分别与各所述第二传感器配合工作，且在所述第一传感器与不同的第二传感器配合工作的情况下，所述变桨轴承处于不同的预设工作位置；或者，

所述转动位置检测装置包括一个传感器，所述传感器安装在与所述变桨轴承相连的转动轴上。

4.根据权利要求1或2所述的变桨系统，其特征在于，所述控制装置还用于在满足所述风力发电机组的预设停机条件时，控制所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置。

5.根据权利要求4所述的变桨系统，其特征在于，由第1个所述预设工作位置至第N个所述预设工作位置，所述叶片的桨距角呈由低到高的阶梯式变化；

所述控制装置还用于：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第1个预设工作位置的情况下，若所述风力发电机组功率持续增加，则控制所述变桨轴承由所述第1个预设工作位置切换至预设停机位置；或者

在所述风力发电机组未处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第N个预设工作位置的情况下，若风速小于或者等于预设风速，则控制所述变桨轴承由所述第N个预设工作位置切换至预设停机位置。

6.根据权利要求5所述的变桨系统，其特征在于，所述转动位置检测装置还包括：

第三传感器，所述第三传感器设置于所述变桨轴承的外圈周围，且所述第三传感器所处的位置与N个第二传感器所处的位置不同，其中：

在第一传感器转动至与所述第三传感器配合工作的情况下，所述变桨轴承处于预设停机位置。

7.根据权利要求4所述的变桨系统，其特征在于，所述控制装置还用于：

在所述变桨轴承处于所述预设停机位置，且所述风力发电机组启动的情况下，控制所述变桨轴承由所述预设停机位置切换至预设启机位置。

8.根据权利要求7所述的变桨系统，其特征在于，所述转动位置检测装置还包括：

第四传感器，所述第四传感器设置于所述变桨轴承的外圈周围，且所述第四传感器所处的位置位于所述N个第二传感器和第三传感器之间，其中：

在第一传感器转动至与所述第四传感器配合工作的情况下，所述变桨轴承处于预设启机位置。

9.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的变桨系统。

10.一种风力发电机组的变桨系统的控制方法，其特征在于，包括：

在所述风力发电机组的功率大于或者等于第一预设功率阈值，且所述变桨系统的变桨轴承处于第一预设工作位置的情况下，监测所述风力发电机组的功率，其中，所述变桨轴承可在N个预设工作位置之间发生转动，且在不同所述预设工作位置下所述风力发电机组的叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，包括：

在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，获取所述风力发电机组的功率的变化结果，所述变化结果用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低；

控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由所述第一预设工作位置转动至与所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并更新所述第一预设工作位置为所述相邻的预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速，则将更新后的第一预设工作位置确定为所述第二预设工作位置；

在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速不可调节至所述额定转速，则重复执行控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由更新后的所述第一预设工作位置转动至与更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并继续更新所述第一预设工作位置为与上次更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，直至在持续更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述变化结果具体用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低的变化量大于或者等于预设功率，所述预设功率为风力发电机组的额定功率与预设百分比之间的乘积。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在满足所述风力发电机组的预设停机条件时，控制所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，由第1个所述预设工作位置至第N个所述预设工作位置，所述叶片的桨距角呈由低到高的阶梯式变化，

在满足所述风力发电机组的预设停机条件时，控制所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置，包括：

在所述风力发电机组处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第1个预设工作位置的情况下，若所述风力发电机组功率持续增加，则控制所述变桨轴承由所述第1个预设工作位置切换至预设停机位置；或者

在所述风力发电机组未处于满功率发电状态，且所述第一预设工作位置为所述第N个预设工作位置的情况下，若风速小于或者等于预设风速，则控制所述变桨轴承由所述第N个预设工作位置切换至预设停机位置。

15.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述变桨轴承处于所述预设停机位置，且所述风力发电机组启动的情况下，控制所述变桨轴承由所述预设停机位置切换至预设启机位置。

16.一种风力发电机组的变桨系统的控制装置，其特征在于，包括：

监测模块，用于在所述风力发电机组的功率大于或者等于第一预设功率阈值，且所述变桨系统的变桨轴承处于第一预设工作位置的情况下，监测所述风力发电机组的功率，其中，所述变桨轴承可在N个预设工作位置之间发生转动，且在不同所述预设工作位置下所述风力发电机组的叶片的桨距角不同，所述N为大于1的整数；

第一控制模块，用于在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，控制所述变桨轴承不连续发生M次转动，以使所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至第二预设工作位置，其中，在所述第二预设工作位置下，所述叶片的转速可调节至额定转速，所述M为正整数。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一控制模块，包括：

变化结果获取单元，用于在监测到所述风力发电机组处于满功率发电状态的情况下，获取所述风力发电机组的功率的变化结果，所述变化结果用于指示所述风力发电机组的功率增加或者降低；

第一更新单元，用于控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由所述第一预设工作位置转动至与所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并更新所述第一预设工作位置为所述相邻的预设工作位置；

第二更新单元，用于在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速，则将更新后的第一预设工作位置确定为所述第二预设工作位置；

重复执行单元，用于在更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速不可调节至所述额定转速，则重复执行控制所述变桨轴承沿与所述变化结果关联的目标方向，由更新后的所述第一预设工作位置转动至与更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，并继续更新所述第一预设工作位置为与上次更新后的所述第一预设工作位置相邻的预设工作位置，直至在持续更新后的第一预设工作位置下，若所述叶片的转速可调节至所述额定转速。

18.根据权利要求16或者17所述的装置，其特征在于，还包括：

第二控制模块，用于在满足所述风力发电机组的预设停机条件，控制所述变桨轴承由所述第一预设工作位置切换至预设停机位置。

19.根据权利要求16或者17所述的装置，其特征在于，还包括：

第三控制模块，用于在所述变桨轴承处于所述预设停机位置，且所述风力发电机组启动的情况下，控制所述变桨轴承由所述预设停机位置切换至预设启机位置。

20.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求10至15中任一项所述的风力发电机组的变桨系统的控制方法的步骤。

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