【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的控制方法、设备以及系统
本专利技术总体上涉及风力发电
，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的控制方法、设备以及系统。
技术介绍
风力发电机组的塔架的成本较高，对风电场投资收益有明显影响，在目前的风电市场竞争中业主非常关注塔架重量。各整机厂家均在塔架轻量化设计方面投入了巨大精力。为降低风力发电机组运行极限载荷，通常可在叶根、塔顶和塔底贴装载荷传感器。目前业界主要采用应变片测量载荷，但由于应变片存在温漂、老化等问题，需要每半年或一年标定一次，而且在风力发电机组25年寿命期内，需要每3年左右更换一次应变片，导致运行成本增加、后期维护困难。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例的目的在于提供一种风力发电机组的控制方法、设备以及系统，以克服上述至少一个缺点。在一个总体方面，提供一种风力发电机组的控制方法，所述控制方法包括：通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。可选地，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数可包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。可选地，基于机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移的步骤可包括：基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置；基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置；根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶...
【技术保护点】
1.一种风力发电机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。
【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移；根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷；当实时塔底弯矩载荷大于塔底弯矩载荷阈值时，控制风力发电机组在预定控制策略下运行，以降低风力发电机组的塔架的载荷。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，风力发电机组的机舱相关位置参数相关参数包括：机舱顶部的第一预定监测点的实时位置以及卫星定位系统的基础航向角的角度值。3.如权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，基于所述机舱相关位置参数确定实时机舱振动位移的步骤包括：基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置；基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置；根据塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置和塔顶中心的实时位置确定塔顶中心的实时振动位移，并将确定的塔顶中心的实时振动位移作为实时机舱振动位移。4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，基于机舱顶部的第一预定监测点的实时位置确定机舱顶部的第二预定监测点的实时位置的步骤包括：基于获取的第一预定监测点的实时位置、卫星定位系统的基础航向角的角度值以及第一预定监测点与第二预定监测点之间的距离确定第二预定监测点的实时位置。5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，基于第二预定监测点的实时位置确定塔顶中心的实时位置的步骤包括：根据第二预定监测点的实时位置、所述基础航向角的角度值以及第二预定监测点与塔顶中心之间的距离确定塔顶中心的实时位置。6.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，塔顶中心在塔架无内应力状态下的初始位置通过以下方式被确定：在工况处于小风、无风状态或风力发电机组处于待机状态时，控制风力发电机组执行预定动作，通过获取的第一预定监测点的实时位置的移动轨迹确定塔顶中心的初始位置。7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述预定动作包括控制风力发电机组的机舱偏航预定圈数，其中，通过拟合获得第一预定监测点的实时位置的移动轨迹的圆心，将拟合获得的移动轨迹的圆心作为塔顶中心的初始位置。8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷的步骤包括：根据预先确定的机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系，确定与实时机舱振动位移对应的实时塔底弯矩载荷。9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：根据在轮毂中心施加的不同方向和/或不同大小的多个力，获得在所述多个力作用下的多个机舱振动位移和多个塔底弯矩载荷，其中，通过对获得的所述多个机舱振动位移和获得的所述多个塔底弯矩载荷进行拟合，获得机舱振动位移与塔底弯矩载荷之间的对应关系。10.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制风力发电机组在预定控制策略下运行的步骤包括：基于确定的实时塔底弯矩载荷确定与所述预定控制策略对应的降载控制参数，以基于所述降载控制参数控制风力发电机组运行。11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，通过以下任意一种方式基于确定的实时塔底弯矩载荷确定降载控制参数：基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数；基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数。12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值经由PID控制确定降载控制参数的步骤包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；基于所述差值进行PID控制，并对PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。13.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，风向变化方向包括正风向变化和负风向变化，PID控制包括第一PID控制和第二PID控制，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向经由PID控制确定降载控制参数的步骤包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；当确定风向变化方向为正风向变化时，基于所述差值进行第一PID控制，并对第一PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数；当确定风向变化方向为负风向变化时，基于所述差值进行第二PID控制，并对第二PID控制的输出进行饱和控制以获得降载控制参数。14.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，基于实时塔底弯矩载荷和塔底弯矩载荷阈值，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数的步骤包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系，确定与计算的差值对应的降载控制参数。15.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，风向变化方向包括正风向变化和负风向变化，预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系包括第一对应关系和第二对应关系，其中，基于实时塔底弯矩载荷、塔底弯矩载荷阈值以及风向变化方向，通过预先确定的塔底弯矩载荷的误差与降载控制参数之间的对应关系确定降载控制参数的步骤包括：计算塔底弯矩载荷阈值与实时塔底弯矩载荷的差值；当确定风向变化方向为正风向变化时，通过第一对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数；当确定风向变化方向为负风向变化时，通过第二对应关系确定与所计算的差值对应的降载控制参数。16.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，风向变化方向通过实时风向和风力发电机组的机舱方向被确定。17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，基于风向误差变化率确定风向变化方向，所述风向误差变化率通过以下方式被确定：基于实时风向和风力发电机组的机舱方向确定风向误差；对确定的风向误差进行数值微分计算，得到风向误差变化率，其中，当风向误差变化率为正时，确定风向变化方向为正风向变化，当风向误差变化率为负时，确定风向变化方向为负风向变化。18.如权利要求1-17中的任意一项所述的控制方法，其特征在于，实时机舱振动位移包括机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和/或机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移，实时塔底弯矩载荷包括塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷和/或塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷，其中，根据实时机舱振动位移确定实时塔底弯矩载荷的步骤包括：根据机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移确定塔底绕第二预定方向转动的第二塔底弯矩载荷；或者，根据机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定塔底绕第一预定方向转动的第一塔底弯矩载荷；或者，利用合成机舱振动位移确定合成塔底弯矩载荷，合成机舱振动位移由机舱沿第一预定方向的第一机舱振动位移和机舱沿第二预定方向的第二机舱振动位移确定。19.如权利要求18所述的控制方法，其特征在于，第一预定方向为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的一个方向，第二预定方向为垂直于风力发电机组叶轮面的方向和平行于风力发电机组叶轮面的方向中的另一个方向。20.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预定控制策略包括以下项中的任意一项：变桨降载控制方式、转矩降载控制方式，其中，变桨降载控制方式包括改变变桨角度增量的降载控制方式和改变变桨速率增量的降载控制方式。21.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量，以使用最优塔架设计重量设计新的塔架。22.如权利要求21所述的控制方法，其特征在于，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷，并基于确定的塔底弯矩极限载荷确定最优塔架设计重量的步骤包括：基于风力发电机组的整机动力学模型，确定风力发电机组在预定控制策略下的塔底弯矩极限载荷；基于确定的塔底弯矩极限载荷确定塔架设计重量；确定塔底弯矩极限载荷或塔架设计重量是否满足预定条件；当不满足预定条件时，调整与预定控制策略对应的控制参数，基于确定的塔架设计重量更新整机动力学模型，并返回执行确定塔底弯矩极限载荷的步骤；当满足预定条件时，将确定的塔架设计重量作为最优塔架设计重量。23.一种风力发电机组的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：机舱参数获取单元，通过卫星定位系统获取风力发电机组的机舱相关位置参数；机舱...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭超，张志弘，王方超，程庆阳，刘朝丰，谢园奇，徐志良，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65
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