半潜漂浮式风机协调控制方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请提供了一种半潜漂浮式风机协调控制方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取当前时刻的目标半潜漂浮式风机的状态数据、环境数据；获取当前环境数据的模型参数，模型参数用于描述环境数据对半潜漂浮式风机的数值影响；根据状态数据、环境数据以及模型参数，预测半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移；根据预测的输出功率和塔顶前后位移，控制半潜漂浮式风机工作。通过本申请的方式，能够通过预测输出功率和塔顶前后位移，对半潜漂浮式风机进行控制，增加了灵活性，减少了变桨的次数，避免变桨执行器的电机发热量增加，进而不需要附加散热装置，减少了成本。减少了成本。减少了成本。

【技术实现步骤摘要】
半潜漂浮式风机协调控制方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及半潜漂浮式风机领域，具体而言，涉及一种半潜漂浮式风机协调控制方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]由于海上丰富的风能资源，海上漂浮式风机发展迅速，海上漂浮式风机的发展重点在于减小机械载荷。
[0003]现有技术中，在平台或机舱位置放置谐调质量阻尼器、优化漂浮平台结构与系泊系统两种减小机械载荷控制采用物理改造，导致现场实施和修改起来十分不便，独立变桨控制策略是在统一的变桨指令的基础上，给每个叶片叠加一个独立的变桨指令，来减小机械载荷，但是给每个叶片叠加一个独立的变桨指令，就会增加变桨执行器的变桨次数，这导致了变桨执行器的电机发热量增加，就需要附加散热装置，增加了成本。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种半潜漂浮式风机协调控制方法、装置、设备及存储介质，能够预测输出功率和塔顶前后位移，对半潜漂浮式风机进行控制，减少了变桨的次数，避免变桨执行器的电机发热量增加，进而不需要附加散热装置，减少了成本。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种半潜漂浮式风机协调控制方法，该方法包括：
[0006]获取当前时刻的目标半潜漂浮式风机的状态数据、环境数据，状态数据包括叶片转速、塔顶前后位移、桨距角、电磁转矩；
[0007]获取当前环境数据的模型参数，模型参数用于描述环境数据对半潜漂浮式风机的数值影响；
[0008]根据状态数据、环境数据以及模型参数，预测半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移；
[0009]根据预测的输出功率和塔顶前后位移，控制半潜漂浮式风机工作。
[0010]在一种可能的实施方式中，获取当前环境数据的模型参数之前，还包括：
[0011]获取在不同环境数据下，符合预置条件的目标半潜漂浮式风机的历史状态数据、环境数据，历史状态数据包括塔顶前后位移ξ，塔筒弯矩M，气动转矩T
r
，环境数据包括波浪高度H
s
和风速v
w
；
[0012]根据不同环境数据下，符合预置条件的目标半潜漂浮式风机的历史状态数据、环境数据，计算在不同环境数据下对应的模型参数，模型参数包括辨识参数和线性化参数。
[0013]在一种可能的实施方式中，根据不同环境数据下，符合预置条件的目标半潜漂浮式风机的历史状态数据、环境数据，计算在不同环境数据下对应的模型参数，包括：
[0014]计算塔顶前后位移ξ对塔筒弯矩M的辨识比例K
M
；
[0015]其中，K
M
为塔顶前后位移ξ对塔筒弯矩M的增益，s为复频域变量，ε
t
为时间常数；
[0016]计算气动转矩T
r
对波浪高度H
s
的辨识比例K
T
；
[0017]其中，K
T
为气动转矩T
r
对波浪高度H
s
的增益；
[0018]计算塔筒弯矩M对波浪高度H
s
的辨识比例K
B
；
[0019]其中，K
B
为塔筒弯矩M对波浪高度H
s
的增益；
[0020]辨识参数包括K
M
、K
T
、K
B
；
[0021]线性化参数包括K
Tω
，K
Tβ
，K
Tv
，K
Mβ
，K
Mv
；
[0022]其中，β
p
为桨距角，ω
r
为叶片转速。
[0023]在一种可能的实施方式中，根据状态数据、环境数据以及模型参数，预测半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移之前，该方法还包括：
[0024]根据模型参数和状态空间表达式得到以下线性化公式：
[0025][0026][0027][0028][0029]δP
g
＝η(T
ref
δω
r
+ω
ref
δT
g
)；
[0030]其中，历史状态数据x＝[ω
r
,ξ
t
,β
p
,T
g
]T
分别为叶片转速、塔顶前后位移、桨距角、电磁转矩，历史控制输入量u
c
＝[β
pr
,T
gr
]T
分别为桨距角参考值、电磁转矩参考值，历史环境数据u
d
＝[V
w
,Hs]T
分别为风速和波浪高度，输出量y＝[P
g
,ξ
t
]T
分别为输出功率和塔顶前后位移；
[0031]B
damp
为传动轴阻尼系数，N
g
为齿轮箱增速比，J
r
为叶片转动惯量，J
g
为发电机转动惯量，τ
β
为桨距角惯性时间常数，τ
g
为电磁转矩惯性时间常数，η为发电效率，T
ref
为额定电磁转矩，ω
ref
为额定发电机转速，A、B
c
、B
d
、C为系数矩阵；
[0032]根据线性化公式和状态空间表达式，得到系数矩阵A、系数矩阵B
c
、系数矩阵B
d
、系数矩阵C；
[0033]其中，
[0034][0035][0036]在一种可能的实施方式中，根据状态数据、环境数据以及模型参数，预测半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移，包括：
[0037]根据状态空间表达式、系数矩阵，得到以下控制模型：其中，系数矩阵B
c
和系数矩阵B
d
合并为B，将δu
c
和δu
d
合并为δu，δu＝[δβ
pr
,δT
gr
,δv
w
,δH
s
]T
，μ为控制量；
[0038]将控制模型进行离散化处理，得到离散状态空间表达式：其中，G(T)＝e
AT
，K为当前时刻，K+1为下一时刻，T为采样时间；
[0039]根据状态数据、环境数据、模型参数和离散状态空间表达式，分别预测控制量对应的半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移。
[0040]在一种可能的实施方式中，根据预测的输出功率和塔顶前后位移，控制半潜漂浮式风机工作，包括：
[0041]分别将控制量、以及控制量对应的半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移，代入价值函数，计算价值参数J；
[0042]价值函数：
[0043]其中，Q1，Q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半潜漂浮式风机协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取当前时刻的目标半潜漂浮式风机的状态数据、环境数据，所述状态数据包括叶片转速、塔顶前后位移、桨距角、电磁转矩；获取当前所述环境数据的模型参数，所述模型参数用于描述所述环境数据对所述半潜漂浮式风机的数值影响；根据所述状态数据、所述环境数据以及所述模型参数，预测所述半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移；根据所述预测的输出功率和塔顶前后位移，控制所述半潜漂浮式风机工作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前所述环境数据的模型参数之前，还包括：获取在不同环境数据下，符合预置条件的目标半潜漂浮式风机的历史状态数据、环境数据，所述历史状态数据包括塔顶前后位移ξ，塔筒弯矩M，气动转矩T
r
，所述环境数据包括波浪高度H
s
和风速v
w
；根据所述不同环境数据下，符合预置条件的目标半潜漂浮式风机的历史状态数据、环境数据，计算在不同环境数据对应的模型参数，所述模型参数包括辨识参数和线性化参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述不同环境数据下，符合预置条件的目标半潜漂浮式风机的历史状态数据、环境数据，计算在不同环境数据对应的模型参数，包括：计算所述塔顶前后位移ξ对所述塔筒弯矩M的辨识比例K
M
；其中，K
M
为塔顶前后位移ξ对塔筒弯矩M的增益，s为复频域变量，ε
t
为时间常数；计算所述气动转矩T
r
对所述波浪高度H
s
的辨识比例K
T
；其中，K
T
为气动转矩T
r
对波浪高度H
s
的增益；计算所述塔筒弯矩M对所述波浪高度H
s
的辨识比例K
B
；其中，K
B
为塔筒弯矩M对波浪高度H
s
的增益；所述辨识参数包括K
M
、K
T
、K
B
；所述线性化参数包括K
Tω
，K
Tβ
，K
Tv
，K
Mβ
，K
Mv
；其中，为桨距角，ω
r
为叶片转速。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在根据所述状态数据、所述环境数据以及所述模型参数，预测所述半潜漂浮式风机的输出功率和塔顶前后位移之前，所述方法还包括：
根据所述模型参数和状态空间表达式得到以下线性化公式：公式：公式：公式：δP
g
＝η(T
ref
δω
r
+ω
ref
δT
g
)；其中，历史状态数据x＝[ω
r
,ξ
t
,β
p
,T
g
]
T
分别为叶片转速、塔顶前后位移、桨距角、电磁转矩，历史控制输入量u
c
＝[β
pr
,T
gr
]
T
分别为桨距角参考值、电磁转矩参考值，历史环境数据u
d
＝[v
w
,Hs]
T
分别为风速和波浪高度，输出量y＝[P
g
,ξ
t
]
T
分别为输出功率和塔顶前后位移；B
damp
为传动轴阻尼系数，N
g
为齿轮箱增速比，J<...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋子秋，冯翰宇，胡阳，刘吉臻，房方，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：