风电机共振区穿越方法、装置、风电机和可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了风电机共振区穿越方法、装置、风电机和可读存储介质，该方法包括：检测实时风速和所述风电机的发电机转速；当风速变化使得发电机转速达到共振区的转速区间端值时，根据风速确定当前风的湍流强度，然后根据湍流强度确定对应的湍流等级，并根据湍流等级选择对应的转速‑转矩穿越插值函数；控制发电机的转矩达到对应的转速‑转矩穿越插值函数在转速区间端值对应的转矩后开始根据对应的转速‑转矩穿越插值函数进行穿越。本发明专利技术的技术方案在控制风电机快速完成穿越的同时，避免损失较多的发电量，不仅保证了风电机的稳定运行，减少了共振的风险，而且可以有效增加风能的捕获，避免能源的浪费。

【技术实现步骤摘要】
风电机共振区穿越方法、装置、风电机和可读存储介质
本专利技术涉及风力发电机控制领域，尤其涉及一种风电机共振区穿越方法、装置、风电机和可读存储介质。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。随着电力行业竞争的不断加剧，国内优秀的电力企业越来越重视对行业市场的研究，特别是产业环境的深度研究。随着风电产业近年来的快速发展，目前国内大型风力发电机组制造技术已经趋向成熟，而作为风电机组的核心技术，风电机组控制技术越来越成熟，风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成；风力发电机组包括发电机和风轮；发电机中含叶片、轮毂、加固件等组成。为充分利用靠近负荷中心低风速高切变平原地区的风资源，风力发电机组通常需要更长的叶片，更高的塔筒。但是随着塔筒的增高，塔筒的一阶自然频率就会降低，往往塔筒的一阶自然频率小于1P，其中1P为1倍的发电机转速的激振频率。而现代的风电机组一般采用变速技术，所谓变速就是在额定风速下，风电机组发电机的转速随着风速的改变而改变，主要为了最大化捕获风能，典型的风电机组在工作过程中，发电机的激振频率必然与塔筒的一阶自然频率重合，在共振转速点，将引起共振，造成机组很大的疲劳载荷。通常的解决方案是避免机组长时间在共振点附近运行，即快速穿越塔筒共振区。为了向上(或向下)快速穿越塔筒共振区，通常需要降低(或增大)发电机的扭矩，甚至扭矩等于零(或额定值)，这样短期内，该机组的发电功率降为零(或较大值)。通常受到季节、温度、地形等因素的影响，风电机组所在机位的风资源的湍流强度是变化的，这就导致超高纯钢塔筒风电机组在设计穿越策略的时候，如果穿越参数是固定的则在遇到与设计不符的风况的时候，会导致穿越滞后或者频繁穿越，以及停留在穿越区间内时间过长；进而导致风电机组在穿越过程中振动变大，风机运行偏离最佳功率捕获状态从而导致风机发电量损失变大。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出一种风电机共振区穿越方法、装置、风电机和可读存储介质。本专利技术的第一实施例提出一种风电机共振区穿越方法，该方法包括：检测实时风速和所述风电机的发电机转速；当所述风速变化使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间端值时，根据风速确定当前风的湍流强度，然后根据所述湍流强度确定对应的湍流等级，并根据所述湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数；控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越。上述控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越，包括：当所述风速增加使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间下限时，控制所述转矩增加至所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间下限对应的转矩后，根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数控制所述转矩随着所述转速的增加而减小以进行向上穿越。上述的风电机共振区穿越方法，还包括：在向上穿越过程中，当所述风速减小使得所述发电机转速减小时，获取当前湍流强度；根据所述当前湍流强度确定当前的湍流等级，并根据所述当前的湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数获取当前的转矩指令；根据所述转矩指令控制所述发电机达到对应的转矩，然后根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数控制所述转矩随着所述转速的减小而增加以进行向下穿越。上述控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越，包括：当所述风速减小使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间上限时，控制所述转矩减小至所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间上限对应的转矩后，根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数控制所述转矩随着所述转速的减小而增加以进行向下穿越。上述的风电机共振区穿越方法，还包括：在向下穿越过程中，当所述风速增加使得所述发电机转速增加时，获取当前湍流强度；根据所述当前湍流强度确定当前的湍流等级，并根据所述当前的湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数获取当前的转矩指令；根据所述转矩指令控制所述发电机达到对应的转矩，然后根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数控制所述转矩随着所述转速的增加而减小以进行向上穿越。本专利技术的第二实施例提出的一种风电机共振区穿越方法，还包括：在穿越过程中，获取风的实时湍流强度；当所述实时湍流强度超出当前的转速-转矩穿越插值函数对应的湍流等级所对应的范围时，根据所述实时湍流强度确定当前的湍流等级，并根据所述当前的湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数获取当前的转矩指令；根据所述转矩指令控制所述发电机达到对应的转矩，然后根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数继续穿越。上述的风电机共振区穿越方法，根据所述湍流强度确定对应的湍流等级，并根据湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数，包括：所述湍流等级越高，选择斜率越小的转速-转矩穿越插值函数。本专利技术的第三实施例提出一种风电机共振区穿越装置，该装置包括：检测模块，用于检测实时风速和所述风电机的发电机转速；选择模块，用于当所述风速变化使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间端值时，根据风速确定当前风的湍流强度，然后根据所述湍流强度确定对应的湍流等级，并根据所述湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数；控制模块，用于控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越。本专利技术的上述实施例涉及一种风电机，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述风电机执行上述的风电机共振区穿越方法。本专利技术的上述实施例涉及一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述的风电机共振区穿越方法。本专利技术根据湍流强度确定对应的湍流等级，并根据所述湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数，控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越。本方案根据不同的湍流强度设计多个转速-转矩穿越插值函数，通过根据湍流强度选择的对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越，避免现有技术中风电机利用固定的预先设计好的穿越规则，在遇到与设计不符的风况的时候，会导致风机穿越滞后或者频繁穿越，以及停留在穿越区间内时间过长的问题；同时也避免风电机在穿越过程中振动变大，风机运行偏离最佳穿越状态从而导致风机发电量损失变大的问题。本专利技术的技术方案在控制风电机快速完成穿越的同时，避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机共振区穿越方法，其特征在于，该方法包括：/n检测实时风速和所述风电机的发电机转速；/n当所述风速变化使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间端值时，根据风速确定当前风的湍流强度，然后根据所述湍流强度确定对应的湍流等级，并根据所述湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数；/n控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越。/n

【技术特征摘要】
1.一种风电机共振区穿越方法，其特征在于，该方法包括：
检测实时风速和所述风电机的发电机转速；
当所述风速变化使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间端值时，根据风速确定当前风的湍流强度，然后根据所述湍流强度确定对应的湍流等级，并根据所述湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数；
控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越。


2.根据权利要求1所述的风电机共振区穿越方法，其特征在于，控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越，包括：
当所述风速增加使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间下限时，控制所述转矩增加至所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间下限对应的转矩后，根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数控制所述转矩随着所述转速的增加而减小以进行向上穿越。


3.根据权利要求2所述的风电机共振区穿越方法，其特征在于，还包括：
在向上穿越过程中，当所述风速减小使得所述发电机转速减小时，获取当前湍流强度；
根据所述当前湍流强度确定当前的湍流等级，并根据所述当前的湍流等级选择对应的转速-转矩穿越插值函数获取当前的转矩指令；
根据所述转矩指令控制所述发电机达到对应的转矩，然后根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数控制所述转矩随着所述转速的减小而增加以进行向下穿越。


4.根据权利要求1所述的风电机共振区穿越方法，其特征在于，控制所述发电机的转矩达到所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间端值对应的转矩后开始根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数进行穿越，包括：
当所述风速减小使得所述发电机转速达到所述共振区的转速区间上限时，控制所述转矩减小至所述对应的转速-转矩穿越插值函数在所述转速区间上限对应的转矩后，根据所述对应的转速-转矩穿越插值函数控制所述转矩随着所述转速的减小而增加以进行向下穿越。


5.根据权利要求4所述的风电机共振区穿越方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜佳佳，范琳琳，席伟川，
申请(专利权)人：三一重能有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11