風力發電機組的變槳控制方法、系統及風力發電機組與流程

本公開涉及風力發電領域，更具體地，涉及一種風力發電機組的變槳控制方法、系統及風力發電機組。

背景技術：

1、隨著風力發電機組的葉輪直徑和整機容量增大，整機成本制約較大，而傳統風力發電機組的控制方法是基于比例積分微分(proportional-integral-deri?vative，pid)控制技術。

2、在相關技術的控制過程中，當風速作用到風力發電機組的葉片使得葉輪轉速發生變化后，pid控制器基于轉速控制目標值與實際轉速值之間的偏差進行閉環控制，這樣的過程會存在控制的滯后性，難以很好地控制機組的極限載荷，同時對整機疲勞載荷的降載效果也不佳。

技術實現思路

1、鑒于相關技術的變槳控制中控制存在滯后性導致葉輪轉速的穩定性不佳且整機疲勞載荷的降低效果不佳的問題，本公開提供一種風力發電機組的變槳控制方法、系統及風力發電機組。

2、本公開的第一方面提供一種風力發電機組的變槳控制方法，所述變槳控制方法包括至少一個控制階段，每個控制階段包括多個控制周期，其中，針對任意控制階段中的任意控制周期，所述變槳控制方法包括：確定在當前控制周期，在風力發電機組的葉輪的來風側，距所述葉輪預設距離處的風速數據；基于當前控制周期的風速數據，確定當前控制周期的估計槳距角；比較當前控制周期的估計槳距角與上一控制周期的參考槳距角，將所比較的結果作為當前控制周期的參考槳距角；基于當前控制周期的參考槳距角，控制所述風力發電機組的葉片變槳。

3、可選地，針對任意控制階段，所述變槳控制方法還包括：根據當前控制階段的初始控制周期的初始時刻之前的統計風速、所述預設距離以及每個控制周期的時長，確定當前控制階段的周期數；響應于當前控制階段中的控制周期的數量達到所述周期數，進入下一個控制階段。

4、可選地，通過以下方式確定所述統計風速：獲取在當前控制階段的初始控制周期的初始時刻之前的預設時間段內，在所述預設距離處的多個時刻的風速；將所述多個時刻的風速的統計值作為所述統計風速。

5、可選地，通過以下方式確定當前控制周期的估計槳距角：基于當前控制周期的風速數據以及所述風力發電機組所處環境的空氣密度，確定當前控制周期的估計槳距角。

6、可選地，所述基于當前控制周期的風速數據以及所述風力發電機組所處環境的空氣密度，確定當前控制周期的估計槳距角，包括：基于所述風力發電機組所處環境的當前空氣密度，對預設風速槳距角模型進行修正，得到修正的風速槳距角模型；將當前控制周期的風速數據輸入到所述修正的風速槳距角模型，得到當前控制周期的估計槳距角，其中，所述預設風速槳距角模型表征在參考空氣密度下風速與槳距角之間的關系，所述修正的風速槳距角模型表征在所述當前空氣密度下風速與槳距角之間的關系。

7、可選地，通過以下方式確定所述風速槳距角模型：確定在參考空氣密度下風速與槳距角之間的第一關系；基于所述風力發電機組的有功功率、風速以及空氣密度之間的關系，確定所述當前空氣密度與所述參考空氣密度之間的第二關系；基于所述第一關系和所述第二關系，確定所述風速槳距角模型。

8、可選地，通過以下方式確定所述第二關系：確定在所述參考空氣密度下所述風力發電機組的有功功率與風速的第一功率關系；確定在所述當前空氣密度下所述風力發電機組的有功功率與風速的第二功率關系；通過保持有功功率不變，基于所述第一功率關系和所述第二功率關系，確定所述第二關系。

9、可選地，在當前控制階段的初始控制周期，將所述初始控制周期的估計槳距角作為所述初始控制周期的參考槳距角。

10、本公開的第二方面提供一種風力發電機組的變槳控制系統，所述變槳控制系統包括：處理器；用于存儲所述處理器可執行指令的存儲器，其中，所述處理器可執行指令在被所述處理器運行時，促使所述處理器執行根據本公開所述的風力發電機組的變槳控制方法。

11、本公開的第三方面提供一種風力發電機組，所述風力發電機組包括根據本公開所述的風力發電機組的變槳控制系統。

12、本公開的第四方面提供一種計算機可讀存儲介質，當所述計算機可讀存儲介質中的指令由電子設備的處理器執行時，使得所述電子設備能夠執行根據本公開所述的風力發電機組的變槳控制方法。

13、本公開的第五方面提供一種計算機程序產品，包括計算機可執行指令，所述計算機可執行指令被至少一個處理器執行時實現根據本公開所述的風力發電機組的變槳控制方法。

14、根據本公開的風力發電機組的變槳控制方法、系統及風力發電機組可以在當前控制周期，確定在風力發電機組的葉輪的來風側，距葉輪預設距離處的風速數據，基于該風速數據，得到估計槳距角，并且與上一控制周期的參考槳距角進行比較，確定當前控制周期的參考槳距角。通過該方式，可以基于葉輪前方預定距離的風速數據，預估與該風速數據相適應的估計槳距角，并且在考慮上一控制周期的參考槳距角以及當前控制周期的估計槳距角的情況下，綜合確定當前控制周期最終的參考槳距角，以控制葉片變槳，如此，可以解決或者至少緩解由于控制滯后而導致的機組高載荷問題，提前控制葉片變槳，更好地降低整機的極限載荷和疲勞載荷。

技術特征：

1.一種風力發電機組的變槳控制方法，其特征在于，所述變槳控制方法包括至少一個控制階段，每個控制階段包括多個控制周期，其中，針對任意控制階段中的任意控制周期，所述變槳控制方法包括：

2.根據權利要求1所述的變槳控制方法，其特征在于，針對任意控制階段，所述變槳控制方法還包括：

3.根據權利要求2所述的變槳控制方法，其特征在于，通過以下方式確定所述統計風速：

4.根據權利要求1至3中的任一項所述的變槳控制方法，其特征在于，通過以下方式確定當前控制周期的估計槳距角：

5.根據權利要求4所述的變槳控制方法，其特征在于，所述基于當前控制周期的風速數據以及所述風力發電機組所處環境的空氣密度，確定當前控制周期的估計槳距角，包括：

6.根據權利要求5所述的變槳控制方法，其特征在于，通過以下方式確定所述風速槳距角模型：

7.根據權利要求6所述的變槳控制方法，其特征在于，通過以下方式確定所述第二關系：

8.根據權利要求1所述的變槳控制方法，其特征在于，在當前控制階段的初始控制周期，將所述初始控制周期的估計槳距角作為所述初始控制周期的參考槳距角。

9.一種風力發電機組的變槳控制系統，其特征在于，所述變槳控制系統包括：

10.一種風力發電機組，其特征在于，所述風力發電機組包括根據權利要求9所述的風力發電機組的變槳控制系統。

11.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，當所述計算機可讀存儲介質中的指令由電子設備的處理器執行時，使得所述電子設備能夠執行根據權利要求1至8中的任一項所述的風力發電機組的變槳控制方法。

12.一種計算機程序產品，包括計算機可執行指令，其特征在于，所述計算機可執行指令被至少一個處理器執行時實現根據權利要求1至8中的任一項所述的風力發電機組的變槳控制方法。

技術總結
本公開提供一種風力發電機組的變槳控制方法、系統及風力發電機組，所述變槳控制方法包括：確定在當前控制周期，在風力發電機組的葉輪的來風側，距所述葉輪預設距離處的風速數據；基于當前控制周期的風速數據，確定當前控制周期的估計槳距角；比較當前控制周期的估計槳距角與上一控制周期的參考槳距角，將所比較的結果作為當前控制周期的參考槳距角；基于當前控制周期的參考槳距角，控制所述風力發電機組的葉片變槳。根據本公開的風力發電機組的變槳控制方法及風力發電機組解決了控制存在滯后性導致整機疲勞載荷的降低效果不佳的問題，可以提前控制葉片變槳，更好地降低整機極限載荷和疲勞載荷。

技術研發人員：姚世剛,余夢婷,張政
受保護的技術使用者：北京金風科創風電設備有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13