CN116696667A - 一种变桨扭矩解耦控制方法和风力发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变桨扭矩解耦控制方法和风力发电系统。方法包括：获取发电机当前的输出功率；判断输出功率是否达到额定功率；若否，则向变桨控制单元发送第一变桨控制指令，以使变桨控制单元控制风轮的叶片桨保持最小桨距角，并向扭矩控制单元发送第一扭矩控制指令，以使扭矩控制单元增加发电机的输出扭矩；若是，则向扭矩控制单元发送第二扭矩控制指令，以使扭矩控制单元控制发电机的输出扭矩保持为额定扭矩，并向变桨控制单元发送第二变桨控制指令，以调整叶片桨的桨距角。本发明实现扭矩控制和变桨控制解耦，解决了变桨控制和扭矩控制互相耦合的问题，提升了发电机的功率输出效率。

Description

一种变桨扭矩解耦控制方法和风力发电系统

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其是涉及一种变桨扭矩解耦控制方法和风力发电系统。

背景技术

随着新能源、清洁能源的高速发展，风力发电因其经济性和环保性，应用越来越广泛。风力发电是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。具体是利用风力带动风轮的叶片桨旋转，再透过叶片桨的旋转来驱动发电机旋转，最终产生电能。

叶片桨的桨距角越小，叶片桨与风的接触面接约大，捕获风能的能力越强，发电机可以输出的功率也越大。同时，发电机的输出功率与发电机的转速和输出扭矩成正比。

相关技术中，需要通过变桨控制来控制桨距角，以及扭矩控制来调整发电机的输出扭矩，以此来调整发电机的输出功率。在风轮和发电机的工作过程中，变桨控制和扭矩控制会出现耦合作用，导致互相影响，从而影响发电机的电能输出。

发明内容

针对上述技术问题和缺陷，本发明的目的是提供一种变桨扭矩解耦控制方法和风力发电系统，可以将变桨控制和扭矩控制进行解耦，解决变桨控制和扭矩控制互相耦合，影响发电机的电能输出的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种变桨扭矩解耦控制方法，应用于风力发电系统的主控单元，风力发电系统还包括风轮、发电机、变桨控制单元和扭矩控制单元，变桨扭矩解耦控制方法包括：

获取发电机当前的输出功率；

判断输出功率是否达到额定功率；

若否，则向变桨控制单元发送第一变桨控制指令，以使变桨控制单元控制风轮的叶片桨保持最小桨距角，并向扭矩控制单元发送第一扭矩控制指令，以使扭矩控制单元增加发电机的输出扭矩；

若是，则向扭矩控制单元发送第二扭矩控制指令，以使扭矩控制单元控制发电机的输出扭矩保持为额定扭矩，并向变桨控制单元发送第二变桨控制指令，以调整叶片桨的桨距角。

采用上述实施例，将发电机的运行阶段分达到额定功率前和到达额定功率后，在这两个阶段去控制风轮或发电机；在发电机达到额定功率之前，固定变桨控制，单独调整扭矩控制；在达到额定功率之后，固定扭矩控制，单独调整变桨控制。这样在两个阶段中，实现扭矩控制和变桨控制解耦，解决了变桨控制和扭矩控制互相耦合的问题，提升了发电机的功率输出效率。

可选地，在向扭矩控制单元发送第一扭矩控制指令的步骤之前，还包括：

获取发电机的转速；

根据发电机的转速确定发电机的运行阶段，运行阶段包括启动阶段、扭矩爬升阶段和额定转速阶段；

根据发电机的转速和运行阶段，确定发电机的输出扭矩；

根据输出扭矩生成第一扭矩控制指令。

采用上述实施例，可以根据发电机的转速，得到精确的输出扭矩，第一扭矩控制指令中包含了输出扭矩信息，扭矩控制单元根据第一控制指令中的输出扭矩信息，即可控制发电机的输出扭矩在对应的值，实现了对发电机输出扭矩的精确控制。

可选地，根据发电机的转速和运行阶段，确定发电机的输出扭矩的步骤，包括：

根据运行阶段，确定扭矩与发电机转速的扭矩转速插值表；

根据发电机转速和扭矩转速插值表，确定输出扭矩。

采用上述实施例，在启动阶段、扭矩爬升阶段和额定转速阶段中，每个阶段对应的扭矩转速插值表都不相同，因此在确定发电机处于哪个运行阶段后，就可以选择对应的扭矩转速插值表。这样省去了复杂的计算过程，提升了数据处理效率和精确度。

可选地，根据发电机的转速和运行阶段，确定发电机的输出扭矩的步骤，包括：

在启动阶段，当发电机的转速到达启动转速时，确定输出扭矩持续增加，并维持发电机的转速保持在启动转速。

采用上述实施例，在发电机转速到达启动转速之前，输出扭矩为，在转速到达启动转速后，输出扭矩开始持续增加，让发电机在此阶段的输出功率开始持续增加。

可选地，在启动阶段，当发电机的转速到达启动转速时，确定输出扭矩持续增加，并维持发电机的转速保持在启动转速的步骤之后，还包括：

当输出扭矩增加到第一扭矩阈值时，进入扭矩爬升阶段；

在扭矩爬升阶段，使发电机的转速和输出扭矩都开始增加，直至发电机的转速到达额定转速。

采用上述实施例，发电机保持启动转速不变，输出扭矩开始增加，输出扭矩到达第一扭矩阈值时，进入扭矩爬升阶段，然后转速和扭矩都开始增加，直到转速增加到额定转速，此阶段发电机的输出功率也开始持续增加。

可选地，在扭矩爬升阶段，使发电机的转速和输出扭矩都开始增加，直至发电机的转速到达额定转速的步骤之后，还包括：

当发电机的转速到达额定转速时，进入额定转速阶段，使发电机转速保持为额定转速；

确定输出扭矩持续增加，直至输出扭矩增加至第二扭矩阈值。

采用上述实施例，发电机在额定转速，持续增加输出扭矩，输出功率也在持续增加，当输出扭矩增加到第二阈值时，输出功率也达到额定功率。

可选地，在向变桨控制单元发送第二变桨控制指令的步骤之前，还包括：

获取风速信息；

根据风速信息和额定功率，确定桨距角；

根据桨距角生成第二变桨控制指令。

采用上述实施例，第二变桨控制指令中包含了桨距角信息，变桨控制单元根据第二变桨控制指令中的桨距角信息，调整叶片桨至相应的桨距角，以调整风轮的风能捕获能力，实现了对桨距角的精确控制。

可选地，根据风速信息和额定功率，确定桨距角的步骤，包括：

调用风速、额定功率和桨距角的对应关系表；

根据风速、额定功率和对应关系表，确定桨距角。

采用上述实施例，通过风速和额定功率，在对应关系表中，就可以得到确定的桨距角。这样省去了复杂的计算过程，提升了数据处理效率。

可选地，获取风速信息的步骤，包括：

接收风速预测模型发来的风速信息，风速预测模型用于根据过去一段时间内的风速信息，以及当前的天气情况，预估未来一段时间的风速信息。

采用上述实施例，通过风速预测模型来预测未来一段时间内的风速信息，主控单元将预测的风速信息发送给变桨控制单元，让叶片桨可以提前改变桨距角。这样可以一方面避免变桨控制的滞后性，另一方面在风速发送突变时，可以避免桨距角变化不及时，导致发电机输出功率出现较大的波动。

第二方面，本发明提供一种风力发电系统，包括主控单元、风轮、发电机、变桨控制单元和扭矩控制单元，主控单元包括：

获取模块，用于获取发电机当前的输出功率；

判断模块，用于判断输出功率是否达到额定功率；

第一指令模块，用于当输出功率未达到额定功率，向变桨控制单元发送第一变桨控制指令，以使变桨控制单元调整风轮的叶片桨保持最小桨距角，并向扭矩控制单元发送第一扭矩控制指令，以使扭矩控制单元增加发电机的输出扭矩；

第二指令模块，用于当输出功率达到额定功率，向扭矩控制单元发送第二扭矩控制指令，以使扭矩控制单元控制发电机的输出扭矩保持为额定扭矩，并向变桨控制单元发送第二变桨控制指令，以调整叶片桨的桨距角。

采用上述实施例，可以实现上述方法的技术效果，此处不在赘述。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.将发电机的运行阶段分达到额定功率前和到达额定功率后，在这两个阶段去控制风轮或发电机；在发电机达到额定功率之前，固定变桨控制，单独调整扭矩控制；在达到额定功率之后，固定扭矩控制，单独调整变桨控制。这样在两个阶段中，实现扭矩控制和变桨控制解耦，解决了变桨控制和扭矩控制互相耦合的问题，提升了发电机的功率输出效率。

2.可以根据发电机的转速，得到精确的输出扭矩，第一扭矩控制指令中包含了输出扭矩信息，扭矩控制单元根据第一控制指令中的输出扭矩信息，即可控制发电机的输出扭矩在对应的值，实现了对发电机输出扭矩的精确控制。

3.第二变桨控制指令中包含了桨距角信息，变桨控制单元根据第二变桨控制指令中的桨距角信息，调整叶片桨至相应的桨距角，以调整风轮的风能捕获能力，实现了对桨距角的精确控制。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例的一种风力发电系统的架构示意图；

图2为本发明实施例的变桨扭矩解耦控制方法的流程图一；

图3为本发明实施例的变桨扭矩解耦控制方法的流程图二；

图4为本发明实施例的变桨扭矩解耦控制方法的流程图三；

图5为本发明实施例的一种主控单元的架构示意图；

图6为本发明实施例电子设备的架构示意图。

具体实施方式

本发明以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本发明的限制。如在本发明的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，本发明中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个所列出项目的任何或所有可能组合。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用于区分技术特征，而不能理解为暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

风力发电系统可以把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。具体是利用风力带动风轮的叶片桨旋转，再透过叶片桨的旋转来驱动发电机旋转，最终产生电能。

其中，叶片桨的桨距角越小，叶片桨与风的接触面接约大，捕获风能的能力越强，发电机可以输出的功率也越大。同时，发电机的输出功率P与发电机的转速N和输出扭矩T成正比，具体为P=NTk，k为常数。

相关技术中，需要通过变桨控制来控制桨距角，以及扭矩控制来调整发电机的输出扭矩，以此来调整发电机的输出功率。在风轮和发电机的工作过程中，变桨控制和扭矩控制都会影响发电机的功率输出，因此变桨控制和扭矩控制会出现耦合作用，导致互相影响，从而影响发电机的电能输出。

由此，本发明实施例提供一种变桨扭矩解耦控制方法，可以将发电机2的运行阶段分达到额定功率前和到达额定功率后，在这两个阶段去控制风轮3或发电机2；在发电机2达到额定功率之前，固定变桨控制，单独调整扭矩控制；在达到额定功率之后，固定扭矩控制，单独调整变桨控制。这样在两个阶段中，实现扭矩控制和变桨控制解耦，解决了变桨控制和扭矩控制互相耦合的问题，提升了发电机2的功率输出效率。

本实施例的变桨扭矩解耦控制方法应用于风力发电系统的主控单元1，如图1所示，风力发电系统还包括风轮3、发电机2、变桨控制单元4和扭矩控制单元5。风轮3上设置有多个叶片桨31；变桨控制单元4用于对叶片桨31进行变桨控制，调整叶片桨31的桨距角；扭矩控制单元5用于对发电机2的输出扭矩进行扭矩控制，调整发电机2的输出扭矩。

下面，详细说明本实施例的变桨扭矩解耦控制方法，如图2所示，包括步骤101，步骤102、步骤103a和步骤103b；

步骤101，获取发电机2当前的输出功率。

其中，可以通过功率检测模块实时检测发电机2的输出功率，功率检测模块将采集到的输出功率数据进行一阶低通滤波，从而获得抗扰处理的数据。主控单元1在接收到经过抗扰处理的输出功率数据后，可以执行更准确的判断和处理。

步骤102，判断输出功率是否达到额定功率。

其中，额定功率一般是发电机2设计的输出功率上限值，假设检测到的输出功率为P1，额定功率为P0，主控单元1则比较P0与P1之间的大小，以判断输出功率是否达到额定功率。

步骤103a，若否，则向变桨控制单元4发送第一变桨控制指令，以使变桨控制单元4控制风轮3的叶片桨31保持最小桨距角，并向扭矩控制单元5发送第一扭矩控制指令，以使扭矩控制单元5增加发电机2的输出扭矩。

具体地，当判定输出功率小于额定功率时，则判定发电机2的输出功率没有达到额定功率，发电机2的输出功率还有上升的空间。此时，主控单元1向变桨控制单元4发送第一变桨控制指令，变桨控制单元4控制风轮3的叶片桨31保持最小桨距角，暂时不再作调整，以保持风轮3最大的风能捕获能力，尽快的提升发电机2的输出功率。

同时，主控单元1向扭矩控制单元5发送第一扭矩控制指令，让扭矩控制单元5持续增加发电机2的输出扭矩，以提升发电机2的输出功率。

这样，在发电机2输出功率没有达到额定功率之前的这个阶段，变桨控制单元4不作变桨控制调整，维持叶片桨31最小桨距角，同时仅有扭矩控制单元5对发电机2的输出扭矩进行扭矩控制。即，在此阶段实现了变桨控制与扭矩控制的解耦。

步骤103b，若是，则向扭矩控制单元5发送第二扭矩控制指令，以使扭矩控制单元5控制发电机2的输出扭矩保持为额定扭矩，并向变桨控制单元4发送第二变桨控制指令，以调整叶片桨31的桨距角。

具体地，当判定输出功率等于额定功率时，则判定发电机2的输出功率已达到额定功率，发电机2的输出功率达到设定的上限值。此时，主控单元1向扭矩控制单元5发送第二扭矩控制指令，让扭矩控制单元5控制发电机2的输出扭矩保持为额定扭矩，发电机2的输出扭矩暂时不作调整。

同时，主控单元1向变桨控制单元4发送第二变桨控制指令，调整叶片桨31的桨距角，以调整风轮3的风能捕获能力，让发电机2的输出功率维持在额定功率，以确保发电机2能持续输出最大的功率，提升发电机2的发电效率。

这样，在发电机2输出功率达到额定功率之后的这个阶段，扭矩控制单元5不作扭矩控制调整，同时仅有变桨控制单元4对风轮3的桨距角进行变桨控制，以调整风轮3的风能捕捉能力，让发电机2的输出功率维持在额定功率。即，在此阶段也实现了变桨控制与扭矩控制的解耦。

由此可见，本实施例提供的变桨扭矩解耦控制方法，可以在发电机2达到额定功率之前，固定变桨控制，单独调整扭矩控制；在达到额定功率之后，固定扭矩控制，单独调整变桨控制。这样在两个阶段中，实现扭矩控制和变桨控制解耦，解决了变桨控制和扭矩控制互相耦合的问题，提升了发电机2的功率输出效率。

在一实施例中，在步骤103a中，向变桨控制单元4发送第一变桨控制指令之前，如图3所示，还包括以下步骤：

步骤201，获取发电机2的转速。

其中，可以通过转速检测模块，获取发电机2的转速。转速检测模块在检测到发电机2的转速后，对转速数据进行一阶低通滤波，从而获得抗扰处理的数据。主控单元1在接收到经过抗扰处理的输出功率数据后，可以执行更准确的判断和处理。

步骤202，根据发电机2的转速确定发电机2的运行阶段，运行阶段包括启动阶段、扭矩爬升阶段和额定转速阶段。

具体地，启动阶段为发电机2的转速从0到启动转速的阶段，启动转速是发电机2并入电网，开始输出功率的转速。当发电机2的转速没有达到启动转速时，发电机2的输出扭矩为0，当发电机2的转速达到启动转速，并维持在启动转速时，发电机2的输出扭矩开始增加，直至增加到第一扭矩阈值。

扭矩爬升阶段为发电机2的转速从启动转速增加到额定转速的阶段。当发电机2在启动转速的输出扭矩达到第一扭矩阈值后，发电机2进入扭矩爬升阶段。在扭矩爬升阶段，发电机2的转速和输出扭矩都开始增加。

额定转速阶段为发电机2保持在额定转速的运行阶段。当发电机2的转速到达额定转速后，发电机2进入额定转速阶段。在额定转速阶段，发电机2的转速维持在额定转速，输出扭矩继续增加，直至到第二扭矩阈值。

步骤203，根据发电机2的转速和运行阶段，确定发电机2的输出扭矩。

其中，在启动阶段、扭矩爬升阶段和额定转速阶段，发电机2的转速和输出扭矩的对应关系都是不同的，在确定发电机2处于启动阶段、扭矩爬升阶段和额定转速阶段中的哪一个阶段后，就可以根据转速来确定发电机2的输出扭矩。

具体地，上述步骤可以具体包括：根据运行阶段，确定扭矩与发电机2转速的扭矩转速插值表；根据发电机2转速和扭矩转速插值表，确定输出扭矩。

其中，扭矩转速差指表中记载了多个扭矩与转速的对应关系，通过转速即可得到对应的扭矩值。在启动阶段、扭矩爬升阶段和额定转速阶段中，每个阶段对应的扭矩转速插值表都不相同，因此在确定发电机2处于哪个运行阶段后，就可以选择对应的扭矩转速插值表。这样省去了复杂的计算过程，提升了数据处理效率和精确度。

各阶段对应的扭矩转速插值表可以通过在先实验来获取大量数据，再将这些数据整合成扭矩转速插值表。

步骤204，根据输出扭矩生成第一扭矩控制指令。

第一扭矩控制指令中包含了输出扭矩信息，扭矩控制单元5根据第一控制指令中的输出扭矩信息，即可控制发电机2的输出扭矩在对应的值，实现了对发电机2输出扭矩的精确控制。

在一实施例中，步骤203可以具体包括以下步骤：

首先，在启动阶段，当发电机2的转速到达启动转速时，确定输出扭矩持续增加，并维持发电机2的转速保持在启动转速。

具体地，在发电机2转速到达启动转速之前，输出扭矩为0，在转速到达启动转速后，输出扭矩开始持续增加，此阶段发电机2的输出功率也开始持续增加。

然后，当输出扭矩增加到第一扭矩阈值时，进入扭矩爬升阶段；在扭矩爬升阶段，使发电机2的转速和输出扭矩都开始增加，直至发电机2的转速到达额定转速。

具体地，发电机2保持启动转速不变，输出扭矩开始增加，输出扭矩到达第一扭矩阈值时，进入扭矩爬升阶段，然后转速和扭矩都开始增加，直到转速增加到额定转速，此阶段发电机2的输出功率也开始持续增加。

再之后，当发电机2的转速到达额定转速时，进入额定转速阶段，使发电机2转速保持为额定转速；确定输出扭矩持续增加，直至输出扭矩增加至第二扭矩阈值。

具体地，发电机2在额定转速，持续增加输出扭矩，输出功率也在持续增加，当输出扭矩增加到第二阈值时，输出功率也达到额定功率。

在一实施例中，在步骤103b中，向变桨控制单元4发送第二变桨控制指令的步骤之前，如图4所示，还包括以下步骤：

步骤301，获取风速信息。

具体地，可以通过风速探测器来探测环境中的风速，风速探测器在检测到环境风速后，对风速数据进行一阶低通滤波，从而获得抗扰处理的数据。主控单元1在接收到经过抗扰处理的风速信息后，可以执行更准确的判断和处理。

上述步骤，还可以包括：接收风速预测模型发来的风速信息，风速预测模型用于根据过去一段时间内的风速信息，以及当前的天气情况，预估未来一段时间的风速信息。

通过风速预测模型来预测未来一段时间内的风速信息，主控单元1将预测的风速信息发送给变桨控制单元4，让叶片桨31可以提前改变桨距角。这样可以一方面避免变桨控制的滞后性，另一方面在风速发送突变时，可以避免桨距角变化不及时，导致发电机2输出功率出现较大的波动。

步骤302，根据风速信息和额定功率，确定桨距角。

其中，风速大小决定了可获取的风能的大小。当风速过大时，则需要通过变桨控制单元4增大叶片桨31的桨距角，以减小风轮3的风能捕获能力，使发电机2在不该变输出扭矩的情况下，保持额定额定功率，此时发电机2的转速跟随减小。当风速过小时，则需要通过变桨控制单元4减小叶片桨31的桨距角，以增大风轮3的风能捕获能力，使发电机2在不该变输出扭矩的情况下，保持额定额定功率，此时发电机2的转速跟随增大。

上述步骤，还可以具体包括：调用风速、额定功率和桨距角的对应关系表；根据风速、额定功率和对应关系表，确定桨距角。

其中，风速、额定功率和桨距角的对应关系表，可以通过在先实验获取大量数据，然后生成风速、额定功率和桨距角三者的对应关系。通过风速和额定功率，在对应关系表中，就可以得到确定的桨距角。这样省去了复杂的计算过程，提升了数据处理效率。

步骤303，根据桨距角生成第二变桨控制指令。

其中，第二变桨控制指令中包含了桨距角信息，变桨控制单元4根据第二变桨控制指令中的桨距角信息，调整叶片桨31至相应的桨距角，以调整风轮3的风能捕获能力，实现了对桨距角的精确控制。

本发明实施例提供的变桨扭矩解耦控制方法，可以将发电机2的运行阶段分达到额定功率前和到达额定功率后，在这两个阶段去控制风轮3或发电机2；在发电机2达到额定功率之前，固定变桨控制，单独调整扭矩控制；在达到额定功率之后，固定扭矩控制，单独调整变桨控制。这样在两个阶段中，实现扭矩控制和变桨控制解耦，解决了变桨控制和扭矩控制互相耦合的问题，提升了发电机2的功率输出效率。

本发明实施例提供一种风力发电系统，包括主控单元1、风轮3、发电机2、变桨控制单元4和扭矩控制单元5。如图5所示，主控单元1包括获取模块11，判断模12块、第一指令模块13和第二指令模块14，其中：

获取模块11用于获取发电机2当前的输出功率；

判断模块12用于判断输出功率是否达到额定功率；

第一指令模块13用于当输出功率未达到额定功率，向变桨控制单元4发送第一变桨控制指令，以使变桨控制单元4调整风轮3的叶片桨31保持最小桨距角，并向扭矩控制单元5发送第一扭矩控制指令，以使扭矩控制单元5增加发电机2的输出扭矩；

第二指令模块14用于当输出功率达到额定功率，向扭矩控制单元5发送第二扭矩控制指令，以使扭矩控制单元5控制发电机2的输出扭矩保持为额定扭矩，并向变桨控制单元4发送第二变桨控制指令，以调整叶片桨31的桨距角。

本实施例的风力发电系统的主控单元1，应用上述实施例提供的变桨扭矩解耦控制方法，可以将发电机2的运行阶段分达到额定功率前和到达额定功率后，在这两个阶段去控制风轮3或发电机2；在发电机2达到额定功率之前，固定变桨控制，单独调整扭矩控制；在达到额定功率之后，固定扭矩控制，单独调整变桨控制。这样在两个阶段中，实现扭矩控制和变桨控制解耦，解决了变桨控制和扭矩控制互相耦合的问题，提升了发电机2的功率输出效率。

本发明实施例的主控单元1为可以为具有计算机系统的电子设备。图6示出了适于用来实现本发明实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。

需要说明的是，图6示出的电子设备的计算机系统仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机系统包括中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）1801，其可以根据存储在只读存储器（Read-Only Memory，ROM）1802中的程序或者从存储部分1808加载到随机访问存储器（Random Access Memory，RAM）1803中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中所述的方法。在RAM 1803中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 1801、ROM 1802以及RAM 1803通过总线1804彼此相连。输入/输出（Input /Output，I/O）接口1805也连接至总线1804。

以下部件连接至I/O接口1805：包括键盘、鼠标等的输入部分1806；包括诸如阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）、液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）等以及扬声器等的输出部分1807；包括硬盘等的存储部分1808；以及包括诸如LAN（Local AreaNetwork，局域网）卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1809。通信部分1809经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1810也根据需要连接至I/O接口1805。可拆卸介质1811，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1810上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1808。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1809从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1811被安装。在该计算机程序被中央处理单元（CPU）1801执行时，执行本发明的系统中限定的各种功能。

需要说明的是，本发明实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机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。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述存储介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个计算机程序被一个该电子设备的处理器执行时，使得该电子设备实现上述实施例中提供的方法。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、主机服务器、触控终端、或者网络设备等）执行根据本发明实施方式的方法。

本实施例中，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、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发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本发明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。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，应用于风力发电系统的主控单元，所述风力发电系统还包括风轮、发电机、变桨控制单元和扭矩控制单元，所述变桨扭矩解耦控制方法包括：

获取所述发电机当前的输出功率；

判断所述输出功率是否达到额定功率；

若否，则向所述变桨控制单元发送第一变桨控制指令，以使所述变桨控制单元控制所述风轮的叶片桨保持最小桨距角，并向所述扭矩控制单元发送第一扭矩控制指令，以使所述扭矩控制单元增加所述发电机的输出扭矩；

若是，则向所述扭矩控制单元发送第二扭矩控制指令，以使所述扭矩控制单元控制所述发电机的输出扭矩保持为额定扭矩，并向所述变桨控制单元发送第二变桨控制指令，以调整所述叶片桨的桨距角。

2.根据权利要求1所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，在所述向所述扭矩控制单元发送第一扭矩控制指令的步骤之前，还包括：

获取所述发电机的转速；

根据所述发电机的转速确定所述发电机的运行阶段，所述运行阶段包括启动阶段、扭矩爬升阶段和额定转速阶段；

根据所述发电机的转速和所述运行阶段，确定所述发电机的输出扭矩；

根据所述输出扭矩生成第一扭矩控制指令。

3.根据权利要求2所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机的转速和所述运行阶段，确定所述发电机的输出扭矩的步骤，包括：

根据所述运行阶段，确定所述扭矩与所述发电机转速的扭矩转速插值表；

根据所述发电机转速和所述扭矩转速插值表，确定所述输出扭矩。

4.根据权利要求2所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机的转速和所述运行阶段，确定所述发电机的输出扭矩的步骤，包括：

在所述启动阶段，当所述发电机的转速到达启动转速时，确定所述输出扭矩持续增加，并维持所述发电机的转速保持在所述启动转速。

5.根据权利要求4所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，在所述启动阶段，当所述发电机的转速到达启动转速时，确定所述输出扭矩持续增加，并维持所述发电机的转速保持在所述启动转速的步骤之后，还包括：

当所述输出扭矩增加到第一扭矩阈值时，进入所述扭矩爬升阶段；

在所述扭矩爬升阶段，使所述发电机的转速和所述输出扭矩都开始增加，直至所述发电机的转速到达额定转速。

6.根据权利要求5所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，在所述扭矩爬升阶段，使所述发电机的转速和所述输出扭矩都开始增加，直至所述发电机的转速到达额定转速的步骤之后，还包括：

当所述发电机的转速到达额定转速时，进入所述额定转速阶段，使所述发电机转速保持为所述额定转速；

确定所述输出扭矩持续增加，直至所述输出扭矩增加至第二扭矩阈值。

7.根据权利要求1至6任一项所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，在所述向所述变桨控制单元发送第二变桨控制指令的步骤之前，还包括：

获取风速信息；

根据所述风速信息和所述额定功率，确定所述桨距角；

根据所述桨距角生成第二变桨控制指令。

8.根据权利要求7所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，所述根据所述风速信息和所述额定功率，确定所述桨距角的步骤，包括：

调用风速、额定功率和桨距角的对应关系表；

根据所述风速、额定功率和所述对应关系表，确定所述桨距角。

9.根据权利要求7所述的变桨扭矩解耦控制方法，其特征在于，所述获取风速信息的步骤，包括：

接收风速预测模型发来的风速信息，所述风速预测模型用于根据过去一段时间内的风速信息，以及当前的天气情况，预估未来一段时间的风速信息。

10.一种风力发电系统，其特征在于，包括主控单元、风轮、发电机、变桨控制单元和扭矩控制单元，所述主控单元包括：

获取模块，用于获取所述发电机当前的输出功率；

判断模块，用于判断所述输出功率是否达到额定功率；

第一指令模块，用于当所述输出功率未达到额定功率，向所述变桨控制单元发送第一变桨控制指令，以使所述变桨控制单元调整所述风轮的叶片桨保持最小桨距角，并向所述扭矩控制单元发送第一扭矩控制指令，以使所述扭矩控制单元增加所述发电机的输出扭矩；

第二指令模块，用于当所述输出功率达到额定功率，向所述扭矩控制单元发送第二扭矩控制指令，以使所述扭矩控制单元控制所述发电机的输出扭矩保持为额定扭矩，并向所述变桨控制单元发送第二变桨控制指令，以调整所述叶片桨的桨距角。