WO2023159830A1 - 一种风力发电机的振动控制方法和相关装置 - Google Patents
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Abstract
一种风力发电机的振动控制方法，在容易影响风力发电机使用寿命的目标转速阶段，例如切入转速阶段或额定转速阶段，根据目标转速阶段和该目标转速阶段的第一转速，确定出与第一转速不同的第二转速。当风力发电机的叶片的目标转速处于由第一转速和第二转速标识的转速范围中，可以基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定目标转速对应的目标扭矩。由此在该转速范围内可以基于叶片的实际转速动态的确定出相应的扭矩，作为调整风力发电机的发电机扭矩的依据，使得在目标转速阶段的转速不再恒定，而是在扭矩的控制下逐渐变化，叶片转动对风力发电机带来的激励振动不会长时间稳定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。还包括一种振动控制装置。
Description
本申请要求于2022年02月28日提交中国专利局、申请号为202210192027.X、申请名称为“一种风力发电机的振动控制方法和相关装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及风力发电技术领域，特别是涉及风力发电机的振动控制。
风力发电为通过风力发电机把风的动能转为电能的过程。风力发电机的叶片在风力的带动下促使发电机发电。
在发电过程中，风力发电机具有两种转速阶段，分别为切入转速阶段和额定转速阶段。切入转速阶段为叶片转速刚刚切入并网的阶段，额定转速阶段为叶片转速达到风力发电机的额定转速的阶段。如图1所示，横轴为转子速度(Rotor speed)，用于标识叶片的旋转速度，纵轴为发电机扭矩(Generator torque)。切入转速阶段为图1中A-B所标识的部分，额定转速阶段为图1中C-D所标识的部分。相关技术中，伴随风速的增加，通过在这两个阶段增加发电机扭矩来控制转子速度恒定，以提升发电功率。
然而，通过相关技术的恒转速控制方式，风力发电机在上述两个阶段出现的振动会导致塔架载荷增大，容易影响风力发电机的使用寿命。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种风力发电机的振动控制方法和相关装置，使得风力发电机在目标转速阶段的转速不再恒定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
本申请实施例公开了如下技术方案：
一方面，本申请实施例提供了一种风力发电机的振动控制方法，所述方法包括：
根据风力发电机所涉及目标转速阶段和所述目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速，所述目标转速阶段包括切入转速阶段或额定转速阶段，所述第一转速与所述第二转速不同；
当所述风力发电机的叶片的目标转速处于由所述第一转速和所述第二转 速标识的转速范围中，根据基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定所述目标转速对应的目标扭矩；
将所述风力发电机的发电机扭矩调整为所述目标扭矩。
另一方面，本申请实施例提供了一种风力发电机的振动控制装置，所述装置包括第一确定单元、第二确定单元和调整单元：
所述第一确定单元，用于根据风力发电机所涉及目标转速阶段和所述目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速，所述目标转速阶段包括切入转速阶段或额定转速阶段，所述第一转速与所述第二转速不同；
所述第二确定单元，用于当所述风力发电机的叶片的目标转速处于由所述第一转速和所述第二转速标识的转速范围中，根据基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定所述目标转速对应的目标扭矩；
所述调整单元，用于将所述风力发电机的发电机扭矩调整为所述目标扭矩。
又一方面，本申请实施例提供了一种控制器，所述控制器包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行以上方面所述的方法。
又一方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行以上方面所述的方法。
又一方面，本申请实施例提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行以上方面所述的方法。
又一方面，本申请实施例提供了一种风力发电机的振动控制系统，所述系统包括：
测速器，用于采集风力发电机的转速；
控制器，用于从所述测速器获取风力发电机的转速，以执行以上方面所述的方法。
由上述技术方案可以看出，在容易影响风力发电机使用寿命的目标转速阶段，例如切入转速阶段或额定转速阶段，根据目标转速阶段和该目标转速阶段的第一转速，确定出与第一转速不同的第二转速。当风力发电机的叶片的目标 转速处于由第一转速和第二转速标识的转速范围中，可以基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定目标转速对应的目标扭矩。由此在该转速范围内可以基于叶片的实际转速动态的确定出相应的扭矩，并作为调整风力发电机的发电机扭矩的依据，使得在目标转速阶段的转速不再恒定，而是在扭矩的控制下逐渐变化，叶片转动对风力发电机带来的激励振动不会长时间稳定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
图1a为一种风力发电机组的转速控制方法的转速扭矩关系示意图；
图1b为本申请实施例提供的一种风力发电机的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制方法的方法流程图；
图3为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制方法的转速扭矩关系示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基于塔架振动加速度的第二转速的确定方法示意图；
图5为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制方法的转速扭矩关系示意图；
图6为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制装置的装置结构图；
图7示出了本发明实施例提供的风力发电机组的控制器的硬件结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制系统的系统结构图。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1a示出的一种风力发电机组的转速控制方法的转速扭矩关系，其中，A-B标识了风力发电机的切入转速阶段，C-D标识了风力发电机的额定转速阶段。可见，在风力发电机运行的目标转速阶段，目标转速阶段包括切入转速阶段和额定转速阶段，伴随风速的增加，在目标转速阶段通过增加发电机扭矩实 现恒定转速的控制，以提升发电功率。然而，风力发电机的叶片与塔架之间不可避免地存在塔影效应以及反塔影效应，使得风力发电机的塔架振动时有发生。其中，塔影效应是风力发电机在发电的过程中出现的一种负面效果，具体是指风流过塔架时会产生流场的变化，对流过叶片的气流造成干扰而形成塔影效应；由于作用力是相互的，因此还对应存在反塔影效应。
若在上述的目标转速阶段中采用基于恒定转速的控制，则转速频率较为恒定，同时塔影效应以及反塔影效应带给塔架的激励频率也较为恒定，即，叶片转动对风力发电机带来的激励振动在目标转速阶段是一个稳定激励，导致容易发生塔架共振，增加了塔架载荷。
为此，本申请实施例提供了一种风力发电机的振动控制方法，使得风力发电机在目标转速阶段的转速不再恒定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
在一个示例中，本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制方法，可以由设置在风力发电机中的控制器执行。
图1b示例性示出了本申请的风力发电机的一个实施例的示意图。风力发电机包括发电机，变流器和控制器，其中，发电机包括定子和与叶轮机械连接的转子；变流器与定子绕组电性耦合连接，变流器内设置有测速器，该测速器可以采集风力发电机的转速数据；测速器和控制器电性耦合连接，以便控制器可以获取测速器采集的转速数据，并根据该转速数据对风力发电机控制，如将风力发电机的发电机扭矩调整为目标扭矩，风力发电机组以此目标扭矩运行，从而使得风力发电机在目标转速阶段的转速不再恒定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
具体通过如下实施例进行说明：
图2为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制方法的方法流程图。
所述方法包括：
S201：根据风力发电机所涉及目标转速阶段和所述目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速。
其中，所述目标转速阶段包括切入转速阶段或额定转速阶段，所述第一转速与所述第二转速不同。
在风力发电过程中，风力发电机所涉及的目标转速阶段包括切入转速阶段或额定转速阶段，其中，切入转速阶段为风力发电机的叶片转速刚刚切入并网的阶段，额定转速阶段为风力发电机的叶片转速达到风力发电机的额定转速的阶段。
当风力发电机涉及目标转速阶段时，基于目标转速阶段和当前所涉及的目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速。确定出的第二转速不同于第一转速，由此，基于第一转速和第二转速实现风力发电机在当前所涉及的目标转速阶段中的转速变化控制，即，第一转速和第二转速标识了风力发电机在目标转速阶段所对应的转速范围。
理论上，风力发电机的切入转速阶段在额定转速阶段之前，即，风力发电机的叶片转速刚刚切入并网之后，其转速增加最终到达额定转速阶段，因此在一种可能的实现方式中，若所述目标转速阶段包括所述切入转速阶段，将所述第一转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第二转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速大于所述第一转速。
如图3，为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制方法的转速扭矩关系示意图，可以利用A-B标识目标转速阶段包括切入转速阶段的情况，即，A点为切入转速阶段的起点，表示切入并网，则A点时的风力发电机的叶片转速为第一转速；B点为切入转速阶段的结束点，B点时的风力发电机的叶片转速为第二转速。
在一种可能的实现方式中，若所述目标转速阶段包括所述切入转速阶段，则第一转速可以为风力发电机的切入转速，所述切入转速是针对当前的风力发电机基于切入并网要求确定的。比如针对某一确定型号(风力发电机的转频等参数)，基于切入并网要求确定第一转速为7.5rpm。
额定转速是在风力发电机生产时选定的一项参数，当风力发电机的叶片转速达到额定转速后，为了保证风力发电机的正常使用，需控制其转速不再增加。可见，理论上，额定转速应该为风力发电机的叶片转速上限值，因此在一种可能的实现方式中，若所述目标转速阶段包括所述额定转速阶段，将所述第二转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第一转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速小于所述第一转速。
在一种可能的实现方式中，若所述目标转速阶段包括所述额定转速阶段，则第一转速可以为风力发电机的额定转速，所述额定转速是针对当前的风力发电机基于生产设计所选定的。比如针对某一确定型号，在当前转频下确定出第一转速为14rpm。
由于风力发电机的叶片在不同的转速下，由于存在塔影效应而带给风力发电机的激励振动不同，该激励振动使得风力发电机的塔架产生振动，由于风力发电机的叶片的转速和在该转速下带给塔架的振动存在一定地关联，因此在一种可能的实现方式中，S201包括：
根据所述目标转速阶段的第一转速，确定所述第一转速所处转速区间的加速度参数，所述加速度参数用于标识所述风力发电机的塔架在不同转速下的振动加速度；
基于所述加速度参数对应的所述振动加速度的数值，确定所述第二转速。
风力发电机的叶片的转速和在该转速下带给塔架的振动存在一定地关联,比如在某一转速下，由于发生塔架共振，带给塔架的振动较为严重，相应地，在该转速下塔架的振动加速度较大。因此可，以基于塔架的振动情况确定待调整的第二转速，以便基于第一转速和第二转速对风力发电机进行控制，避免塔架共振的程度。
具体的，基于当前所涉及的目标转速阶段的第一转速，确定第一转速所处转速区间的加速度参数，该加速度参数用于标识塔架在在所述转速区间的振动加速度，进一步的，基于所确定的加速度参数所对应的振动加速度的数值，确定第二转速。
图4示出了一种基于塔架振动加速度的第二转速的确定方法，在一种可能的实现方式中，加速度参数可以为塔架在第一转速所处转速区间上在前后方向的振动幅值。如图4所示，在第一转速(切入转速)为7.5rpm所处的转速区间7.5-8.5rpm，塔架的振动幅值较高转速区间(如9-11rpm)更大，且呈现出塔架振动幅值随转速的增大而减小的趋势，因此，可以根据塔架振动幅值的变化情况确定第二转速。
由于风力发电机在实际运行的过程中，不可避免地存在因固有频率导致的振动，因此在一种可能的实现方式中，当塔架的振动幅值减小至预设阈值时， 可以基于该预设阈值确定第二转速。其中，塔架的振动幅值的预设阈值可以基于风力发电机的固有频率这一参数确定。如图4标记的区域所示，基于上述方式确定第二转速约为8.5rpm。
由上述可知，第一转速是和当前所涉及目标转速阶段对应的，即，不同的目标转速阶段对应有不同的第一转速，且第二转速是根据风力发电机所涉及目标转速阶段和第一转速确定出的，由此，能够基于第一转速和第二转速实现针对风力发电机在当前所涉及的目标转速阶段中的转速变化控制。
S202：当所述风力发电机的叶片的目标转速处于由所述第一转速和所述第二转速标识的转速范围中，根据基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定所述目标转速对应的目标扭矩。
S203：将所述风力发电机的发电机扭矩调整为所述目标扭矩。
在风力发电机运行的过程中，若叶片的目标转速处于由第一转速和第二转速标识的转速范围中，则需控制叶片的实际转速从当前的转速变化至目标转速，具体的，可以基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定目标转速对应的目标扭矩，进一步将风力发电机的发电机扭矩调整为该目标扭矩。由此，在该转速范围内，可以基于叶片的实际转速动态的确定出相对应发电机扭矩，并根据所确定出的发电机扭矩作为发电机扭矩调整控制的依据，实现基于发电机扭矩的控制实现对叶片转速从当前转速到目标转速的变化控制。
基于风力发电机的叶片转速和发电机扭矩的关系，在一种可能的实现方式中，所述扭矩转速匹配关系通过如下公式表达：
T＝Kopt*w
2
其中，T为发电机扭矩，Kopt为增益系数，w为叶片转速。
在一种可能的实现方式中，当风力发电机处于目标转速阶段时，首先确定当前所处的目标转速阶段的起始点和结束点，并根据当前所处的目标转速阶段以及第一转速、第二转速确定风力发电机在起始点的叶片转速与发电机扭矩、以及在结束点的叶片转速与发电机扭矩；进一步，针对位于所述转速范围内的任意一个目标转速值，利用扭矩匹配关系确定其所对应的目标扭矩值，并将风力发电机的发电机扭矩调整为该目标扭矩。
在一种可能的实现方式中，当目标转速阶段为风力发电机的切入转速阶段 时，参见图3示出的A-B段区域，A点作为切入转速阶段的起始点，表示切入并网，则A点的转速为第一转速，并将起始点对应的发电机扭矩设置为0；B点作为切入转速阶段的结束点，其对应的发电机扭矩根据上述扭矩转速匹配关系进行设置，具体的，增益系数Kopt为定值，w为B点时风力发电机叶片的转速角速度。
在一种可能的实现方式中，w的取值可以根据风电发电机的实际应用情况设置。比如可以根据风力发电机当前的转频等自身的设计参数以及运行时的风速等环境参数确定风力发电机的叶片在切入转速阶段的结束点时的转速角速度w的值。
针对转频更高的风力发电机，如转速3p、6p、9p等风力发电机，由激励造成的振动可能更为严重，因此在一种可能的实现方式中，在转频更高的风力发电机的振动控制中，可以将目标转速阶段的起始点和结束点设置的更远一些，即，给目标转速阶段更充足的控制变化空间。具体的，可以根据风电发电机的实际应用情况设置。比如，针对某一转速3p振动的风力发电机，目标转速阶段的起始点和结束点之间的转速差值约为0.3-1.0rpm，可以根据该风力发电机的具体应用情况设置w的取值。
针对风力发电机的叶片转速处于A-B所标识的转速区间内的任意一个目标转速值，基于风力发电机在起始点A点的叶片转速与发电机扭矩、以及在结束点B点的叶片转速与发电机扭矩，通过线性插值的方式即可确定出该目标转速所对应的目标扭矩的值。
在一种可能的实现方式中，计算B点扭矩值与A点扭矩值的扭矩差、计算B点转速值与A点转速值的转速差，根据所述扭矩差和所述转速差确定A-B区间的扭矩变化速率或转速变化速率，进一步，对于A-B所标识的转速区间内的每一个目标转速，均可根据该扭矩变化速率或转速变化速率、以及A点或B点的叶片转速与发电机扭矩，确定出该目标转速所对应的目标扭矩的值。比如：对于当前的风力发电机而言，起始点A点处的第一转速等于切入转速为7.5rpm以及发电机扭矩为0kNm，结束点B点处的第二转速等于8.5rpm以及发电机扭矩约为400kNm，则计算得到A-B区间的扭矩变化速率为400kNm/rpm；取A-B区间内转速为8rpm的一点，则计算可得该点处的发电机扭矩为200kNm。
需要说明的是，上述扭矩变化速率，是指扭矩随转速变化的变化率，相应的，上述转速变化速率，是指转速随扭矩变化的变化率，并非扭矩或转速随时间的变化率。
由此可见，该有第一转速和第二转速所标识的转速范围内，可以基于叶片的实际转速动态的确定出相应的扭矩，并作为调整风力发电机的发电机扭矩的依据，使得在目标转速阶段的转速不再恒定，而是在扭矩的控制下逐渐变化，叶片转动对风力发电机带来的激励振动不会长时间稳定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
考虑到随着风力发电机的叶片的转速的增加，风力发电机的运行受风速或发电机扭矩的影响不同，因此在一种可能的实现方式中，还可以基于转速的值将A-B段进行划分为第一子阶段和第二子阶段，在第一子阶段和第二字阶段按照不同的扭矩变化速率或转速变化速率执行控制。比如，在靠近起始点A的第一子阶段，相对于第二子阶段而言，可以以较小的扭矩变化速率或转速变化速率进行控制。需要说明的是，在目标转速阶段内，采用恒定变化速率的控制方式还是变化速率随控制过程发生改变的控制方案，本申请对此不做任何限定。
需要说明的是，上述针对A-B段的具体控制方法仅作为示例，便于理解本申请所提供的一种风力发电机的振动控制方法的控制过程。除了在风力发电机处于A-B的切入转速阶段以外，针对额定转速阶段，如图3示出的C-D，也可以采用上述方法进行控制，控制过程可参见图5示出的J-D段。由此使得风力发电机在额定转速阶段的转速不再恒定，而是在扭矩的控制下逐渐变化，叶片转动对风力发电机带来的激励振动不会长时间稳定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
不同的风力发电机具有不同长度的转速区间，且风力发电机的转速区间跨度越大(或者说，转速区间越长)，其发电性能也越好。然而，风力发电机的转速区间跨度越大，会存在某些导致塔架发生共振的转速区间，将这一类转速区间定义为共振转速区间，为了避免造成塔架共振，需控制风力发电机的叶片转速不可运行在上述共振转速区间，因此在一种可能的实现方式中，所述目标转速阶段还包括跳变转速阶段，所述跳变转速阶段为与所述风力发电机的非工作转速范围相邻的转速阶段；其中，风力发电机的非工作转速范围用于标识上 述共振转速区间。
由于跳变转速阶段是与风力发电机的非工作转速范围相邻的转速阶段，因此在一种可能的实现方式中，若所述跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之前，将所述第二转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第一转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速小于所述第一转速；若所述跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之后，将所述第一转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第二转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速大于所述第一转速。
图5为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制方法的转速扭矩关系示意图，其中D-E标识了风力发电机的非工作转速范围。当跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之前，如图5示出的C-D，则将第一转速确定为该阶段的结束转速、将小于第一转速的第二转速确定为该阶段的起始转速，进一步根据由起始转速与结束转速所标识出的J-D的转速扭矩关系进行控制；当跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之后，如图5示出的E-F，则将第一转速确定为该阶段的起始转速，将大于第一转速的第二转速确定为该阶段的结束转速，进一步根据由起始转速与结束转速所标识出的E-K的转速扭矩关系进行控制。
可以理解的是，针对上述存在跳变转速阶段的风力发电机的振动控制方法，基本对应于前述的方法实施例，所以相关之处可参见前述实施例的部分说明即可。
由此可见，在容易影响风力发电机使用寿命的目标转速阶段，例如切入转速阶段或额定转速阶段，根据目标转速阶段和该目标转速阶段的第一转速，确定出与第一转速不同的第二转速。当风力发电机的叶片的目标转速处于由第一转速和第二转速标识的转速范围中，可以基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定目标转速对应的目标扭矩。由此在该转速范围内可以基于叶片的实际转速动态的确定出相应的扭矩，并作为调整风力发电机的发电机扭矩的依据，使得在目标转速阶段的转速不再恒定，而是在扭矩的控制下逐渐变化，叶片转动对风力发电机带来的激励振动不会长时间稳定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
图6为本申请实施例提供的一种风力发电机的振动控制装置的装置结构图，所述装置包括第一确定单元601、第二确定单元602和调整单元603：
所述第一确定单元601，用于根据风力发电机所涉及目标转速阶段和所述目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速，所述目标转速阶段包括切入转速阶段或额定转速阶段，所述第一转速与所述第二转速不同；
所述第二确定单元602，用于当所述风力发电机的叶片的目标转速处于由所述第一转速和所述第二转速标识的转速范围中，根据基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定所述目标转速对应的目标扭矩；
所述调整单元603，用于将所述风力发电机的发电机扭矩调整为所述目标扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括第三确定单元：
所述第三确定单元，用于若所述目标转速阶段包括所述切入转速阶段，将所述第一转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第二转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速大于所述第一转速；
所述第三确定单元，还用于若所述目标转速阶段包括所述额定转速阶段，将所述第二转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第一转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速小于所述第一转速。
在一种可能的实现方式中，所述第一确定单元还用于根据所述目标转速阶段的第一转速，确定所述第一转速所处转速区间的加速度参数，所述加速度参数用于标识所述风力发电机的塔架在不同转速下的振动加速度；
基于所述加速度参数对应的所述振动加速度的数值，确定所述第二转速。
在一种可能的实现方式中，所述目标转速阶段还包括跳变转速阶段，所述跳变转速阶段为与所述风力发电机的非工作转速范围相邻的转速阶段，则，所述第三确定单元还用于若所述跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之前，将所述第二转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第一转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速小于所述第一转速；
所述第三确定单元，还用于若所述跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之后，将所述第一转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第二转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速大于所述第一转速。
由此可见，在容易影响风力发电机使用寿命的目标转速阶段，例如切入转速阶段或额定转速阶段，根据目标转速阶段和该目标转速阶段的第一转速，确定出与第一转速不同的第二转速。当风力发电机的叶片的目标转速处于由第一转速和第二转速标识的转速范围中，可以基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定目标转速对应的目标扭矩。由此在该转速范围内可以基于叶片的实际转速动态的确定出相应的扭矩，并作为调整风力发电机的发电机扭矩的依据，使得在目标转速阶段的转速不再恒定，而是在扭矩的控制下逐渐变化，叶片转动对风力发电机带来的激励振动不会长时间稳定，避免了塔架共振的程度，降低了塔架载荷。
又一方面，本申请实施例提供了一种控制器，所述控制器包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述实施例提供的风力发电机的振动控制方法。
图7示出了本发明实施例提供的风力发电机组的控制器的硬件结构示意图。
如图7所示，风力发电机组的控制器可以包括处理器701以及存储有程序代码的存储器702。
具体地，上述处理器7 0 1可以包括中央处理器(C P U)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器702可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器702可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器702可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器702可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器702是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器702包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些 的组合。
处理器701通过读取并执行存储器702中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种风力发电机组的振动控制方法。
在一个示例中，风力发电机组的控制器还可包括通信接口703和总线704。其中，如图7所示，处理器701、存储器702、通信接口703通过总线710连接并完成相互间的通信。通信接口703，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。总线704包括硬件、软件或两者，将风力发电机组的控制器的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCIExpress(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线704可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
需要说明的是，该风力发电机组的控制器可以执行本发明实施例中的风力发电机组的振动控制方法，从而实现结合前述的风力发电机组的振动控制方法和装置。
另外，本申请实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行上述实施例提供的风力发电机的振动控制方法。
本申请实施例还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例提供的风力发电机的振动控制方法。
如图8所示，本申请实施例还提供了一种风力发电机的振动控制系统的系统结构图，所述振动控制系统800包括测速器801和主控制器802：
测速器801，用于采集风力发电机的转速；
控制器802，用于从测速器获取风力发电机的转速，以执行上述实施例提供的风力发电机的振动控制方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相 似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
需要说明的是，在本说明书中，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。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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。而且本申请在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
- 一种风力发电机的振动控制方法，所述方法包括：根据风力发电机所涉及目标转速阶段和所述目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速，所述目标转速阶段包括切入转速阶段或额定转速阶段，所述第一转速与所述第二转速不同；当所述风力发电机的叶片的目标转速处于由所述第一转速和所述第二转速标识的转速范围中，根据基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定所述目标转速对应的目标扭矩；将所述风力发电机的发电机扭矩调整为所述目标扭矩。
- 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：若所述目标转速阶段包括所述切入转速阶段，将所述第一转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第二转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速大于所述第一转速；若所述目标转速阶段包括所述额定转速阶段，将所述第二转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第一转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速小于所述第一转速。
- 根据权利要求1所述的方法，所述目标转速阶段还包括跳变转速阶段，所述跳变转速阶段为与所述风力发电机的非工作转速范围相邻的转速阶段。
- 根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：若所述跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之前，将所述第二转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第一转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速小于所述第一转速；若所述跳变转速阶段的第一转速处于所述非工作转速范围之后，将所述第一转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第二转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速大于所述第一转速。
- 根据权利要求1所述的方法，所述根据风力发电机所涉及目标转速阶段和所述目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速，包括：根据所述目标转速阶段的第一转速，确定所述第一转速所处转速区间的加速度参数，所述加速度参数用于标识所述风力发电机的塔架在不同转速下的振 动加速度；基于所述加速度参数对应的所述振动加速度的数值，确定所述第二转速。
- 根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，所述扭矩转速匹配关系通过如下公式表达：T＝Kopt*w 2其中，T为发电机扭矩，Kopt为增益系数，w为叶片转速。
- 一种风力发电机的振动控制装置，所述装置包括第一确定单元、第二确定单元和调整单元：所述第一确定单元，用于根据风力发电机所涉及目标转速阶段和所述目标转速阶段的第一转速，确定待调整的第二转速，所述目标转速阶段包括切入转速阶段或额定转速阶段，所述第一转速与所述第二转速不同；所述第二确定单元，用于当所述风力发电机的叶片的目标转速处于由所述第一转速和所述第二转速标识的转速范围中，根据基于优化发电功率的扭矩转速匹配关系确定所述目标转速对应的目标扭矩；所述调整单元，用于将所述风力发电机的发电机扭矩调整为所述目标扭矩。
- 根据权利要求7所述的装置，所述装置还包括第三确定单元：所述第三确定单元，用于若所述目标转速阶段包括所述切入转速阶段，将所述第一转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第二转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速大于所述第一转速；所述第三确定单元，还用于若所述目标转速阶段包括所述额定转速阶段，将所述第二转速确定为所述转速范围的起始转速，将所述第一转速确定为所述转速范围的结束转速，所述第二转速小于所述第一转速。
- 一种控制器，所述控制器包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-6中任意一项所述的方法。
- 一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行权利要求1-6中任意一项所述的方法。
- 一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述 计算机执行权利要求1-6任意一项所述的方法。
- 一种风力发电机的振动控制系统，所述系统包括：测速器，用于采集风力发电机的转速；主控制器，用于从所述测速器获取风力发电机的转速，以执行如权利要求1-6中任意一项所述的方法。
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