风力发电机桨距角控制方法、系统、装置及可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种风力发电机桨距角控制方法、系统、装置及计算机可读存储介质，包括：获取当前通过风力发电机的有效风速；利用有效风速和预设的有效风速预测模型，得到下一单位时刻的有效风速预测值；利用有效风速预测值、预设的查表算法和预设的稳态桨距角对应关系表，得到前馈桨距角；利用前馈桨距角，调节风力发电机的桨距角；本申请提前预测出当前有效风速下一单位时刻后的有效风速预测值，利用有效风速预测值，在预设的稳态桨距角对应关系表中，查找和计算出前馈桨距角，并调节风力发电机的桨距角，实现了浆距的提前变换，增加浆距变换时间，变换速率不会过急，减少风力对浆距变换的阻碍，降低浆距系统的载荷，延长了浆距系统的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机桨距角控制方法、系统、装置及可读存储介质
本专利技术涉及风力发电机组控制
，特别涉及一种风力发电机桨距角控制方法、系统、装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
众所周知，风电已经发展成为应用最为广泛的新能源发电技术，是世界各国应对能源危机和气候变化的重要途径，然而，由于风速的随机性和间歇性、风电机组运行环境和自身结构的复杂性，风电机组的优化控制仍然是一个具有挑战性的课题。在早期的小型风电机组中，往往采用被动失速的方式，通过改变机舱俯仰角，进而改变风作用在叶片上的攻角，使得机组进入失速区，从而实现风电机组的恒功率控制。该方式不需要添加额外的执行器，实现简单、成本低，然而，由于被动失速控制仅仅依靠机组的失速特性，没有对机组的气动转矩进行主动调节，该控制方式对于发电功率、风轮转速的调节能力有限且控制性能较差。现有技术中，现代大型风电机组通过电动或液压等桨距执行机构来实现机组的主动桨距角控制；在高风速运行区域，发电机转矩通常设定为额定值，通过主动调节桨距角的大小来减小机组发电功率、风轮转速的波动。现代机组桨距角控制的实现方式主要有两种：统一变桨和独立变桨，在上述两种变桨控制方式中，通常使用的控制策略包括：PID、变增益PID、鲁棒控制器、自适应控制器、模糊逻辑控制器等，然而，这些控制器均是基于状态反馈的思路进行设计，相对于系统输入风速来说，反馈得到的系统状态(包括转速、功率等)具有延时特性，也就是说反馈桨距角控制器要在反馈误差产生以后才会产生控制作用，因此，这种事后控制为获得较好的转速、功率调节效果，往往会导致桨距系统载荷的增加，进而增加了桨距系统的故障率，缩短其使用寿命。为此，需要一种在保证控制性能同时减轻浆距系统载荷，增加浆距系统寿命的风力发电机桨距角控制方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种风力发电机桨距角控制方法、系统、装置及计算机可读存储介质，减轻浆距系统载荷，增加浆距系统寿命。其具体方案如下：一种风力发电机桨距角控制方法，包括：获取当前通过风力发电机的有效风速；利用所述有效风速和预设的有效风速预测模型，得到下一单位时刻的有效风速预测值；利用所述有效风速预测值、预设的查表算法和预设的稳态桨距角对应关系表，得到前馈桨距角；利用所述前馈桨距角，调节所述风力发电机的桨距角；其中，所述稳态桨距角对应关系表为记录不同历史有效风速下对应的稳态桨距角的风速与桨距角的对应关系表；所述有效风速预测模型为利用不同历史有效风速训练出的用于预测下一单位时刻有效风速的模型。可选的，所述获取当前通过风力发电机的有效风速的过程，包括：获取当前风力发电机的输出数据；利用所述输出数据和预设的有效风速估计模型，得到所述有效风速；其中，所述有效风速估计模型为利用历史输出数据和相对应的历史有效风速训练得到的用于得到与输出数据对应的有效风速的模型。可选的，所述利用所述前馈桨距角，调节所述风力发电机的桨距角的过程，包括：利用所述前馈桨距角和PID控制器输出的反馈桨距信号，调节所述风力发电机的桨距角。可选的，所述利用所述前馈桨距角和PID控制器输出的反馈桨距信号，调节所述风力发电机的桨距角的过程，包括：利用所述前馈桨距角、所述风力发电机的当前桨距角和预设的控制周期，得到前馈桨距角变化率；利用所述PID控制器输出的反馈桨距角变化率和所述前馈桨距角变化率，得到桨距角变化率控制信号；利用所述桨距角变化率控制信号，调节所述风力发电机的桨距角。本专利技术还公开了一种风力发电机桨距角控制系统，包括：有效风速获取模块，用于获取当前通过风力发电机的有效风速；有效风速预测模块，用于利用所述有效风速和预设的有效风速预测模型，得到下一单位时刻的有效风速预测值；桨距角计算模块，用于利用所述有效风速预测值、预设的查表算法和预设的稳态桨距角对应关系表，得到前馈桨距角；桨距角调节模块，用于利用所述前馈桨距角，调节所述风力发电机的桨距角；其中，所述稳态桨距角对应关系表为记录不同历史有效风速下对应的稳态桨距角的风速与桨距角的对应关系表；所述有效风速预测模型为利用不同历史有效风速训练出的用于预测下一单位时刻有效风速的模型。可选的，所述有效风速获取模块，包括：输出数据获取单元，用于获取当前风力发电机的输出数据；有效风速获取单元，用于利用所述输出数据和预设的有效风速估计模型，得到所述有效风速；其中，所述有效风速估计模型为利用历史输出数据和相对应的历史有效风速训练得到的用于得到与输出数据对应的有效风速的模型。可选的，所述桨距角调节模块，具体用于利用所述前馈桨距角和PID控制器输出的反馈桨距信号，调节所述风力发电机的桨距角。可选的，所述桨距角调节模块，包括：变化率计算单元，用于利用所述前馈桨距角、所述风力发电机的当前桨距角和预设的控制周期，得到前馈桨距角变化率；控制信号生成单元，用于利用所述PID控制器输出的反馈桨距角变化率和所述前馈桨距角变化率，得到桨距角变化率控制信号；桨距角调节单元，用于利用所述桨距角变化率控制信号，调节所述风力发电机的桨距角。本专利技术还公开了一种风力发电机桨距角控制装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序以实现如前述的风力发电机桨距角控制方法。本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有风力发电机桨距角控制程序，所述风力发电机桨距角控制程序被处理器执行时实现如前述的风力发电机桨距角控制方法的步骤。本专利技术中，风力发电机桨距角控制方法，包括：获取当前通过风力发电机的有效风速；利用有效风速和预设的有效风速预测模型，得到下一单位时刻的有效风速预测值；利用有效风速预测值、预设的查表算法和预设的稳态桨距角对应关系表，得到前馈桨距角；利用前馈桨距角，调节风力发电机的桨距角；其中，稳态桨距角对应关系表为记录不同历史有效风速下对应的稳态桨距角的风速与桨距角的对应关系表；有效风速预测模型为利用不同历史有效风速训练出的用于预测下一单位时刻有效风速的模型。本专利技术在获取当前风力发电机的有效风速后，将有效风速作为输入，由有效风速预测模型预测出有效风速下一单位时刻后的有效风速预测值，利用有效风速预测值，按照预设的查表算法，在预设的记录不同历史有效风速下对应的稳态桨距角的风速与桨距角的对应关系表中，查找和计算出与有效风速预测值对应的前馈桨距角，再将当前风力发电机的桨距角调节为前馈桨距角，实现了浆距的提前变换，增加浆距变换时间，变换速率不会过急，减少风力对浆距变换的阻碍，降低浆距系统的载荷，延长了浆距系统的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种风力发电机桨距角控制方法流程示意图；图2为本专利技术实施例公开的另一种风力发电机桨距角控制方法流程示意图；图3为本专利技术实施例公开的一种风力发电机桨距角闭环控制系统示意图；图4为本专利技术实施例公开的一种风力发电机桨距角控制系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机桨距角控制方法，其特征在于，包括：获取当前通过风力发电机的有效风速；利用所述有效风速和预设的有效风速预测模型，得到下一单位时刻的有效风速预测值；利用所述有效风速预测值、预设的查表算法和预设的稳态桨距角对应关系表，得到前馈桨距角；利用所述前馈桨距角，调节所述风力发电机的桨距角；其中，所述稳态桨距角对应关系表为记录不同历史有效风速下对应的稳态桨距角的风速与桨距角的对应关系表；所述有效风速预测模型为利用不同历史有效风速训练出的用于预测下一单位时刻有效风速的模型。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机桨距角控制方法，其特征在于，包括：获取当前通过风力发电机的有效风速；利用所述有效风速和预设的有效风速预测模型，得到下一单位时刻的有效风速预测值；利用所述有效风速预测值、预设的查表算法和预设的稳态桨距角对应关系表，得到前馈桨距角；利用所述前馈桨距角，调节所述风力发电机的桨距角；其中，所述稳态桨距角对应关系表为记录不同历史有效风速下对应的稳态桨距角的风速与桨距角的对应关系表；所述有效风速预测模型为利用不同历史有效风速训练出的用于预测下一单位时刻有效风速的模型。2.根据权利要求1所述的风力发电机桨距角控制方法，其特征在于，所述获取当前通过风力发电机的有效风速的过程，包括：获取当前风力发电机的输出数据；利用所述输出数据和预设的有效风速估计模型，得到所述有效风速；其中，所述有效风速估计模型为利用历史输出数据和相对应的历史有效风速训练得到的用于得到与输出数据对应的有效风速的模型。3.根据权利要求1或2所述的风力发电机桨距角控制方法，其特征在于，所述利用所述前馈桨距角，调节所述风力发电机的桨距角的过程，包括：利用所述前馈桨距角和PID控制器输出的反馈桨距信号，调节所述风力发电机的桨距角。4.根据权利要求3所述的风力发电机桨距角控制方法，其特征在于，所述利用所述前馈桨距角和PID控制器输出的反馈桨距信号，调节所述风力发电机的桨距角的过程，包括：利用所述前馈桨距角、所述风力发电机的当前桨距角和预设的控制周期，得到前馈桨距角变化率；利用所述PID控制器输出的反馈桨距角变化率和所述前馈桨距角变化率，得到桨距角变化率控制信号；利用所述桨距角变化率控制信号，调节所述风力发电机的桨距角。5.一种风力发电机桨距角控制系统，其特征在于，包括：有效风速获取模块，用于获取当前通过风力发电机的有效风速；有效风速预测模块，用于利用所述有效风速和预设的有效风速预测模型，得到下一单位时刻的有效风速预测值；桨距角计算模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅凌焜，杨秦敏，陈棋，焦绪国，陈积明，孙勇，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33