CN116412074B - 一种风力发电机转矩控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种风力发电机转矩控制方法及装置，控制方法包括：实时获取风速信息和风力发电机的叶片轴转速信息；基于风速信息和最佳叶尖速比确定出风力发电机的最佳叶片轴转速；在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势；基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩；基于确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，以使风力发电机的叶片轴快速达到目标转速。本申请提供的风力发电机转矩控制方法可以提高叶片的转化效率，提升风力发电机的发电效率，增大产电量。

Description

一种风力发电机转矩控制方法及装置
技术领域
本发明涉及风力发电领域，特别是涉及一种风力发电机转矩控制方法及装置。
背景技术
随着全球“石化能源”越来越缺乏，对环境的污染不断加剧，环境污染、能源紧缺等问题日益突出。风能作为一种可再生的清洁能源，其应用范围越来越广。例如可以将风能转换成机械能，再将机械能转换成热能，实现供暖/供热。又如，可以将风能转换成电能，从而为工厂、企业、居民等提供日常生产、生活用电。
风力发电机是将风能转化为电能的设备。风力发电机发电的功率大小与风速有关，当风速小于切入风速和大于切出风速时，风力发电机不工作。当风速介于切入风速和额定风速之间，功率随着风速的增大而增大。当风速大于额定风速小于切出风速时，风力发电机的输出功率恒定。风速介于切入风速和额定风速之间时，为了保证功率输出最大化，需对风力发电机的叶片轴的转速进行控制。
然而风速是不断变化的，由于风力发电机的叶片轴转动惯量大，一些风力发电机对应的叶片轴的转速的控制方法常常会出现风速已经变化了但转速来不及变化，导致风力发电机的功率不佳，达不到预期的控制效果。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种风力发电机转矩控制方法及装置。
本申请技术方案通过在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势。基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩，从而根据确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，可以使风力发电机的叶片快速达到目标转速。本申请的技术方案可以使得当风速介于切入风速和额定风速之间时，最大限度的利用风能，叶片轴转速随着风速快速变化，在叶片轴转速达到目标转速的过程中，始终保持最佳的叶尖速比。尤其是对于兆瓦级以上的风力发电机，叶片轴转动惯量大，采用本申请的技术方案可以使叶片轴转速快速从当前风速达到目标转速，有利于提高叶片的转化效率，提升风力发电机的发电效率，增大产电量。
第一方面，本申请提供了一种风力发电机转矩控制方法，包括：
实时获取风速信息和风力发电机的叶片轴转速信息；
基于风速信息和最佳叶尖速比确定出风力发电机的最佳叶片轴转速；
在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势；
基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩；
基于确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，以使风力发电机的叶片轴快速达到目标转速。
应理解，通过本申请技术方案确定出来的控制转矩，来控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，可以使风力发电机的叶片快速达到目标转速，最大限度的利用风能，叶片轴转速随着风速快速变化，在叶片轴转速达到目标转速的过程中，始终保持最佳的叶尖速比。尤其是对于兆瓦级以上的风力发电机，叶片轴转动惯量大，采用本申请的技术方案可以使叶片轴转速快速从当前风速达到目标转速，有利于提高叶片的转化效率，提升风力发电机的发电效率，增大产电量。
在上述第一方面的一种可能的实现中，基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩，包括：
基于实时获取的叶片轴转速信息、确定出的最佳叶片轴转速，以及风力发电机的最大能量输出原则，确定出风力发电机的叶片轴控制转矩。
应理解，通过本申请技术方案利用叶片轴转速信息、确定出的最佳叶片轴转速，以及风力发电机的最大能量输出原则，确定出的风力发电机的叶片轴控制转矩，可以使得叶片轴从当前转速到达最佳转速这一阶段，输出的能量最多，换言之，产电量最多，叶片效率最高。
在上述第一方面的一种可能的实现中，通过以下公式，基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩：
T＝x*kω2 公式(1)
其中，T为叶片轴控制转矩；k为转矩系数；w为叶片轴转速；x为控制变量，x的取值是根据风力发电机的最大能量输出原则确定的。
应理解，x是根据风力发电机的最大能量输出原则确定的控制变量，因此，当风速上升时，叶片需快速增大到最佳叶片轴转速，可以根据风力发电机的最大能量输出原则确定出控制变量x，从而使得利用加速阶段的叶片轴控制转矩T控制叶片轴转动的过程中，叶片快速达到最佳叶片轴转速，在此过程中输出的电能最大，产电量最大。当风速下降时，叶片需快速减小到最佳叶片轴转速，可以根据风力发电机的最大能量输出原则确定出控制变量x，从而使得利用减速阶段的叶片轴控制转矩T控制叶片轴转动的过程中，叶片快速达到最佳叶片轴转速，在此过程中输出的电能最大，产电量最大。
在上述第一方面的一种可能的实现中，所述控制变量x需满足以下等式：
其中，Eout是Δt时间内风力发电机的能量输出，k为转矩系数；ω为叶片轴转速；x为控制变量；Tr为叶片轴输入转矩；T为叶片轴控制转矩；J为叶片轴转动惯量。
在上述第一方面的一种可能的实现中，所述目标转速为最佳叶片轴转速。
应理解，目标转速为最佳叶片轴转速，也即是在叶片轴加速和减速的过程中，均可通过调整控制变量x，从而调整叶片轴控制转矩T，使得叶片快速达到最佳叶片轴转速，提升叶片效率，提升产电量。
在上述第一方面的一种可能的实现中，所述最佳叶片轴转速是基于以下公式确定的：提升叶片效率，提升产电量
其中，λo为风力发电机的叶尖速比，ωo为最佳叶片轴转速，R为叶片半径，V为风速。
应理解，由于叶片最佳叶尖速比为风力发电机叶片的固有特性，对于特定的风力发电机而言，叶片最佳叶尖速比为一定值。通过上述公式(2)可以快速计算出最佳叶片轴转速。计算方式简单快捷，有利于快速准确的得到控制转矩，从而快速控制叶片达到最佳叶片轴转速，有利于提升叶片效率，提升产电量。
第二方面，本申请提供了一种风力发电机转矩控制装置，包括：
获取装置，用于实时获取风速信息和风力发电机的叶片轴转速信息；
第一确定模块，用于基于风速信息和最佳叶尖速比确定出风力发电机的最佳叶片轴转速；
第二确定模块，用于在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势；
第三确定模块，用于基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩；
控制模块，用于基于确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，以使风力发电机的叶片轴快速达到目标转速。
第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有指令，该指令在电子设备上执行时使电子设备执行如上述第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现中的任一项风力发电机转矩控制方法
第四方面，本申请提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括指令，指令当被一个或多个处理器执行时用于实现如上述第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现中的任一项风力发电机转矩控制方法。
第五方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储指令，以及
一个或多个处理器，当指令被一个或多个处理器执行时，处理器执行如上述第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现中的任一项风力发电机转矩控制方法。
本申请技术方案通过在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势。基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩，从而根据确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，可以使风力发电机的叶片快速达到目标转速。解决了由于风力发电机的叶片轴转动惯量大，一些风力发电机对应的叶片轴的转速的控制方法常常会出现风速已经变化了但转速来不及变化，导致风力发电机的功率不佳，达不到预期的控制效果的技术问题。
本申请的技术方案可以使得当风速介于切入风速和额定风速之间时，最大限度的利用风能，叶片轴转速随着风速快速变化，在叶片轴转速达到目标转速的过程中，始终保持最佳的叶尖速比。尤其是对于兆瓦级以上的风力发电机，叶片轴转动惯量大，采用本申请的技术方案可以使叶片轴转速快速从当前风速达到目标转速，有利于提高叶片的转化效率，提升风力发电机的发电效率，增大产电量。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以的说明书而变得容易理解。
附图说明
图1为一种风力发电机的简要结构示意图；
图2为一种风速从4m/s突变到8m/s过程中的风速变化示意图；
图3为当风速为图2所示的突然增大的情况时，采用一些技术方案中的电机转矩控制方法以及采用本申请技术方案的转矩控制方法，分别对应的叶片轴的转速变化曲线示意图；
图4为一种风速从8m/s突变到4m/s过程中的风速变化示意图；
图5为当风速为图4所示的突然减小的情况时，采用一些技术方案中的电机转矩控制方法以及采用本申请技术方案的转矩控制方法，分别对应的叶片轴的转速变化曲线示意图；
图6为本申请一些实施例对应的叶片转化效率示意图；
图7为本申请一些实施例提供的风力发电机转矩控制方法的流程示意图；
图8为本申请一些实施例提供的风力发电机转矩控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1所示为一种风力发电机的简要结构示意图，参考图1所示的风力发电机包括叶片、叶片轴和负载。叶片在风力的作用下旋转，将风的动能转变为叶片轴的机械能，负载中的电机在叶片轴的带动下发电。
风力发电机的输出功率与风速有关，例如，当风速介于切入风速和额定风速之间，风力发电机的输出功率随着风速的增大而增大；当风速大于额定风速小于切出风速时，风力发电机的输出功率恒定；当风速介于切入风速和额定风速之间时，为了保证风力发电机的输出功率输出最大化，需对叶片轴转速进行控制，这通常通过转矩控制实现。
在一种转矩控制方法中，叶片轴的控制转矩Tc1可以通过以下公式表示：
Tc0＝k*ω2 公式(3)
其中，Tc0为一些技术方案中的叶片轴控制转矩；k为系数，为设定值；ω为叶片轴转速。
然而由于风速是不断变化的，特别是当风速突然增大或突然减小时，由于叶片轴转动惯量大，采用如公式(3)所示的转矩控制方式，会出现风速已经变化了但转速来不及变化，导致风力发电机的功率不佳，达不到理想的控制状态。
例如，参考图2，当风速从4m/s突变到8m/s时，参考图3，采用公式(3)所示的技术方案中的电机转矩控制方法，风力发电机的叶片轴转速需要18.5秒才能达到理想转速。而采用本申请技术方案的转矩控制方法，只需要13秒即可到达理想转速。也即，当风速突然增大时，本申请技术方案的转矩控制方法可以实现叶片轴转速的快速提升。
又如，参考图4，当风速从8m/s突变到4m/s时，参考图5，采用公式(2)所示的技术方案中的电机转矩控制方法，风力发电机的叶片轴转速需要22.8秒才能达到理想转速。而采用本申请技术方案的转矩控制方法，只需要18.9秒即可到达理想转速。也即，当风速突然减小时，本申请技术方案的转矩控制方法可以实现叶片轴转速的快速降低。
另外，请参考图6所示的叶片转化效率示意图，采用本申请技术方案对应的叶片转化效率更高，从而产电量更高。
下面将结合附图7所示的流程图，对本申请提供的风力发电机的控制方法进行详细介绍。图7所示的风力发电机的控制方法具体包括以下内容：
S1：实时获取风速信息和风力发电机的叶片轴转速信息。
例如可以利用速度传感器实时检测风力发电机的叶片轴转速信息以及风速。
S2：基于所述风速信息和所述最佳叶尖速比确定出风力发电机的最佳叶片轴转速。
在一些实施例中，所述最佳叶片轴转速是基于以下公式确定的：
其中，λo为风力发电机的最佳叶尖速比，ωo为最佳叶片轴转速，R为叶片半径，V为风速。
应理解，由于叶片最佳叶尖速比为风力发电机叶片的固有特性，对于特定的风力发电机而言，叶片最佳叶尖速比为一定值。通过上述公式(2)可以快速计算出最佳叶片轴转速。计算方式简单快捷，有利于快速准确的得到控制转矩，从而快速控制叶片达到最佳叶片轴转速，有利于提升叶片效率，提升产电量。
S3：在判断出所述风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴1转速具有加速趋势或者减速趋势。
在一些实施例中，可以通过以下方式，在判断出所述风速增大的情况下，确定所述叶片轴转速具有加速趋势：
例如，在判断出当前时刻风速大于上一时刻风速的情况下，判断出风速增大，确定所述叶片轴转速具有加速趋势。
在一些实施例中，可以通过以下方式，在判断出风速减小的情况下，确定所述叶片轴转速具有减速趋势：
在判断出当前时刻风速小于上一时刻风速的情况下，判断出风速减小，确定所述叶片轴转速具有减速趋势。
应当理解，由于风力发电机发电的功率大小与风速有关，当风速小于切入风速和大于切出风速时，风力发电机不工作。当风速介于切入风速和额定风速之间，功率随着风速的增大而增大。当风速大于额定风速小于切出风速时，风力发电机的输出功率恒定。风速介于切入风速和额定风速之间时，为了保证功率输出最大化，需对风力发电机的叶片轴的转速进行控制。
S4：基于实时获取的所述叶片轴转速信息以及确定出的所述最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩。
在一些实施例中，基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩，包括：
基于实时获取的叶片轴转速信息、确定出的最佳叶片轴转速，以及风力发电机的最大能量输出原则，确定出风力发电机的叶片轴控制转矩。
应理解，通过本申请技术方案利用叶片轴转速信息、确定出的最佳叶片轴转速，以及风力发电机的最大能量输出原则，确定出的风力发电机的叶片轴控制转矩，可以使得叶片轴从当前转速到达目前转速这一阶段，输出的能量最多，换言之，产电量最多，叶片效率最高。
在一些实施例中，可以通过以下公式，基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩：
T＝x*k′2 公式(1)
其中，T为叶片轴控制转矩；k为转矩系数；ω为叶片轴转速；x为控制变量，x的取值是根据最大能量输出原则来确定，即x需满足以下等式：
其中Eout是Δt时间内风力发电机的能量输出，k为转矩系数；ω为叶片轴转速；x为控制变量；Tr为叶片轴输入转矩；T为叶片轴控制转矩；J为叶片轴转动惯量。基于上述公式(4)，即可求得x的值。
应理解，x是根据风力发电机的最大能量输出原则确定的控制变量，因此，当风速上升时，叶片需快速增大到最佳叶片轴转速，可以根据风力发电机的最大能量输出原则确定出控制变量x，从而使得利用加速阶段的叶片轴控制转矩T控制叶片轴转动的过程中，叶片快速达到最佳叶片轴转速，在此过程中输出的电能最大，产电量最大。当风速下降时，叶片需快速减小到最佳叶片轴转速，可以根据风力发电机的最大能量输出原则确定出控制变量x，从而使得利用减速阶段的叶片轴控制转矩T控制叶片轴转动的过程中，叶片快速达到最佳叶片轴转速，在此过程中输出的电能最大，产电量最大。
在一些实施例中，x的取值还可以是根据叶片轴转速信息和目标转速，实时生成的。应理解，x是根据叶片轴转速信息和目标转速，实时生成的控制变量，因此，当风速上升时，叶片轴转速需快速增大到最佳叶片轴转速，可以根据叶片轴转速和最佳叶片轴转速控制x逐渐变大，到达最佳叶片轴转速时，x＝1。当风速下降时，叶片需快速减小到最佳叶片轴转速，因此，可以根据叶片轴转速和最佳叶片轴转速控制x逐渐减小，到达最佳叶片轴转速时，x＝1。从而在叶片轴加速和减速的过程中，均可通过调整控制变量x，从而调整叶片轴控制转矩T，使得叶片快速达到最佳叶片轴转速，提升叶片效率，提升产电量。
在一些实施例中，目标转速为最佳叶片轴转速。应理解，目标转速为最佳叶片轴转速，也即是在叶片轴加速和减速的过程中，均可通过调整控制变量x，从而调整叶片轴控制转矩T，使得叶片快速达到最佳叶片轴转速，提升叶片效率，提升产电量。
S5：基于确定出的所述叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，以使所述风力发电机的叶片快速达到目标转速。
应理解，通过本申请技术方案确定出来的控制转矩，来控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速时，由于控制转矩中的控制变量x是可以根据风力发电机的最大能量输出原则确定的，利用公式(1)所示的控制转矩来控制风力发电机的叶片轴转速，因此，当风速上升时，叶片需快速增大到最佳叶片轴转速，可以根据风力发电机的最大能量输出原则确定出控制变量x，从而使得利用加速阶段的叶片轴控制转矩T控制叶片轴转动的过程中，叶片快速达到最佳叶片轴转速，在此过程中输出的电能最大，产电量最大。当风速下降时，叶片需快速减小到最佳叶片轴转速，可以根据风力发电机的最大能量输出原则确定出控制变量x，从而使得利用减速阶段的叶片轴控制转矩T控制叶片轴转动的过程中，叶片快速达到最佳叶片轴转速，在此过程中输出的电能最大，产电量最大。
从而在叶片轴加速和减速的过程中，均可通过调整控制变量x，从而调整叶片轴控制转矩T，使得叶片快速达到最佳叶片轴转速，最大限度的利用风能，叶片轴转速随着风速快速变化，在叶片轴转速达到目标转速的过程中，始终保持最佳的叶尖速比。尤其是对于兆瓦级以上的风力发电机，叶片轴转动惯量大，采用本申请的技术方案可以使叶片轴转速快速从当前风速达到目标转速，有利于提高叶片的转化效率，提升风力发电机的发电效率，增大产电量。
另外，本申请实施例还提供一种风力发电机转矩控制装置，该控制装置可适用于风力发电机的转矩控制，其中该控制装置可采用软件和/或硬件的形式实现，并一般配置于控制板中。如图8所示的风力发电机转矩控制装置100，包括：
101获取装置，用于实时获取风速信息和风力发电机的叶片轴转速信息；
102第一确定模块，用于基于风速信息和最佳叶尖速比确定出风力发电机的最佳叶片轴转速；
103第二确定模块，用于在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势；
104第三确定模块，用于基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩；
105控制模块，用于基于确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，以使风力发电机的叶片轴快速达到目标转速。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现可实现上述转矩控制方法实施例中的各步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述转矩控制方法实施例中的各步骤。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在存储器中并可在至少一个处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述转矩控制方法实施例中的各步骤。
本申请公开的机制的各实施例可以被实现在硬件、软件、固件或这些实现方法的组合中。本申请的实施例可实现为在可编程系统上执行的计算机程序或程序代码，该可编程系统包括至少一个处理器、存储系统(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。
可将程序代码应用于输入指令，以执行本申请描述的各功能并生成输出信息。可以按已知方式将输出信息应用于一个或多个输出设备。为了本申请的目的，处理系统包括具有诸如例如数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、微控制器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或微处理器之类的处理器的任何系统。
程序代码可以用高级程序化语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。在需要时，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本申请中描述的机制不限于任何特定编程语言的范围。在任一情形下，该语言可以是编译语言或解释语言。
在一些情况下，所公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。所公开的实施例还可以被实现为由一个或多个暂时或非暂时性机器可读(例如，计算机可读)存储介质承载或存储在其上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。例如，指令可以通过网络或通过其他计算机可读介质分发。因此，机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制，包括但不限于，软盘、光盘、光碟、只读存储器(CD-ROMs)、磁光盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read OnlyMemory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)、磁卡或光卡、闪存、或用于利用因特网以电、光、声或其他形式的传播信号来传输信息(例如，载波、红外信号数字信号等)的有形的机器可读存储器。因此，机器可读介质包括适合于以机器(例如计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的机器可读介质。
在附图中，可以以特定布置和/或顺序示出一些结构或方法特征。然而，应该理解，可能不需要这样的特定布置和/或排序。而是，在一些实施例中，这些特征可以以不同于说明性附图中所示的方式和/或顺序来布置。另外，在特定图中包括结构或方法特征并不意味着暗示在所有实施例中都需要这样的特征，并且在一些实施例中，可以不包括这些特征或者可以与其他特征组合。
需要说明的是，本申请各设备实施例中提到的各单元/模块都是逻辑单元/模块，在物理上，一个逻辑单元/模块可以是一个物理单元/模块，也可以是一个物理单元/模块的一部分，还可以以多个物理单元/模块的组合实现，这些逻辑单元/模块本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元/模块所实现的功能的组合才是解决本申请所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本申请的创新部分，本申请上述各设备实施例并没有将与解决本申请所提出的技术问题关系不太密切的单元/模块引入，这并不表明上述设备实施例并不存在其它的单元/模块。
需要说明的是，在本专利的示例和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然通过参照本申请的某些优选实施例，已经对本申请进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (8)

1.一种风力发电机转矩控制方法，其特征在于，包括：
实时获取风速信息和风力发电机的叶片轴转速信息；
基于风速信息和最佳叶尖速比确定出风力发电机的最佳叶片轴转速；
在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势；
基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩；
基于确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，以使风力发电机的叶片轴快速达到目标转速；
通过以下公式，基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩：
T＝x*kω2 公式(1)
其中，T为叶片轴控制转矩；k为转矩系数；ω为叶片轴转速；x为控制变量，x的取值是根据风力发电机的最大能量输出原则确定的；
所述控制变量x需满足以下等式：
其中，Eout是Δt时间内风力发电机的能量输出，k为转矩系数；ω为叶片轴转速；x为控制变量；Tr为叶片轴输入转矩；T为叶片轴控制转矩；J为叶片轴转动惯量；
x的取值还可以是根据叶片轴转速信息和目标转速实时生成的，当风速上升时，叶片轴转速需快速增大到最佳叶片轴转速，根据叶片轴转速和最佳叶片轴转速控制x逐渐变大，到达最佳叶片轴转速时，x＝1；当风速下降时，叶片需快速减小到最佳叶片轴转速，根据叶片轴转速和最佳叶片轴转速控制x逐渐减小，到达最佳叶片轴转速时，x＝1。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机转矩控制方法，其特征在于：
基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩，包括：
基于实时获取的叶片轴转速信息、确定出的最佳叶片轴转速，以及风力发电机的最大能量输出原则，确定出风力发电机的叶片轴控制转矩。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机转矩控制方法，其特征在于：
所述目标转速为最佳叶片轴转速。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机转矩控制方法，其特征在于：所述最佳叶片轴转速是基于以下公式确定的：
其中，λo为风力发电机的最佳叶尖速比，ωo为最佳叶片轴转速，R为叶片半径，V为风速。
5.一种风力发电机转矩控制装置，其特征在于，包括：
获取装置，用于实时获取风速信息和风力发电机的叶片轴转速信息；
第一确定模块，用于基于风速信息和最佳叶尖速比确定出风力发电机的最佳叶片轴转速；
第二确定模块，用于在判断出风速介于切入风速和额定风速间且风速发生变化的情况下，确定出叶片轴转速具有加速趋势或者减速趋势；
第三确定模块，用于基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩；
控制模块，用于基于确定出的叶片轴控制转矩控制风力发电机的叶片轴进行加速或减速，以使风力发电机的叶片轴快速达到目标转速；
所述第三确定模块通过以下公式，基于实时获取的叶片轴转速信息以及确定出的最佳叶片轴转速，确定出风力发电机在加速阶段或者减速阶段的叶片轴控制转矩：
T＝x*kω2 公式(1)
其中，T为叶片轴控制转矩；k为转矩系数；ω为叶片轴转速；x为控制变量，x的取值是根据风力发电机的最大能量输出原则确定的；
所述控制变量x需满足以下等式：
其中，Eout是Δt时间内风力发电机的能量输出，k为转矩系数；ω为叶片轴转速；x为控制变量；Tr为叶片轴输入转矩；T为叶片轴控制转矩；J为叶片轴转动惯量；
x的取值还可以是根据叶片轴转速信息和目标转速实时生成的，当风速上升时，叶片轴转速需快速增大到最佳叶片轴转速，根据叶片轴转速和最佳叶片轴转速控制x逐渐变大，到达最佳叶片轴转速时，x＝1；当风速下降时，叶片需快速减小到最佳叶片轴转速，根据叶片轴转速和最佳叶片轴转速控制x逐渐减小，到达最佳叶片轴转速时，x＝1。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有指令，该指令在电子设备上执行时使电子设备执行权利要求1-4中任一项所述的风力发电机转矩控制方法。
7.一种计算机程序产品，其特征在于，计算机程序产品包括指令，指令当被一个或多个处理器执行时用于实现如权利要求1-4中任一项所述的风力发电机转矩控制方法。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令，以及
一个或多个处理器，当指令被一个或多个处理器执行时，处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的风力发电机转矩控制方法。
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