用于风力发电机组的变桨控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于风力发电机组的变桨控制方法和装置。所述方法包括：获取风力发电机组的状态变量；基于获取的状态变量，预测风力发电机组的待执行的控制序列；根据风力发电机组的性能指标的要求，确定控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制；使用确定的变桨操作限制来控制风力发电机组的变桨致动器的运行。所述装置包括：状态获取单元，用于获取风力发电机组的状态变量；控制预测单元，用于基于获取的状态变量预测风力发电机组的待执行的控制序列；变桨限制单元，用于根据风力发电机组的性能指标的要求确定控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制；变桨控制单元，用于使用确定的变桨操作限制来控制风力发电机组的变桨致动器的运行。动器的运行。动器的运行。

【技术实现步骤摘要】
用于风力发电机组的变桨控制方法和装置


[0001]本申请涉及风力发电
，尤其涉及一种用于风力发电机组的变桨控制方法和装置。

技术介绍

[0002]在相关技术中，通常根据风力发电机组的历史数据(诸如，先前操作保留数据)来控制风力发电机组针对不同的控制功能执行不同的变桨操作，例如，针对速度控制功能可使用2度/秒、针对独立变桨控制(Individual Pitch Control，简称IPC)功能可使用1度/秒、针对塔架阻尼减振控制功能可使用1度/秒等。
[0003]然而，这种根据历史数据来控制变桨操作的方式并不总是反映风力发电机组的实际运行需求，从而导致风力发电机组总是在次优工况下运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供用于风力发电机组的变桨控制方法和装置。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供一种用于风力发电机组的变桨控制方法，所述变桨控制方法包括：获取所述风力发电机组的状态变量；基于获取的状态变量，预测所述风力发电机组的待执行的控制序列；根据所述风力发电机组的性能指标的要求，确定所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制；使用确定的变桨操作限制来控制所述风力发电机组的变桨致动器的运行。
[0006]优选地，所述变桨操作限制包括以下项中的至少一个：对所述变桨致动器的变桨速度的限制；以及对所述变桨致动器的桨距位置的限制。
[0007]优选地，所述风力发电机组的性能指标的要求包括以下项中的至少一个：所述风力发电机组的转子速度达到与风速匹配的期望速度；所述风力发电机组的输出功率达到与风速匹配的期望功率；以及所述风力发电机组的载荷减小到期望值以下。
[0008]优选地，在所述风力发电机组包括多种性能指标的要求的情况下，所述根据所述风力发电机组的性能指标的要求，确定所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制，包括：针对所述风力发电机组构建代价函数，其中，所述代价函数的因变量包括所述多种性能指标；使用所述代价函数确定满足所述多种性能指标的要求的所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制，或者，确定所述风力发电机组在所述控制序列的操作下针对每种性能指标的运行状况；根据每种性能指标对所述风力发电机组的总体性能的影响，向每种性能指标分配相应的权重；使用所述风力发电机组在所述控制序列的操作下针对每种性能指标的运行状况以及针对每种性能指标分配的权重，评估所述风力发电机组在所述控制序列的操作下的总体性能；当所述风力发电机组在所述控制序列的操作下的总体性能达到最优状况时，将针对所述控制序列中的每个控制功能设置的变桨操作限制确定为相应控制功能的变桨操作限制。
[0009]优选地，所述风力发电机组的状态变量包括所述风力发电机组的推力、桨距位置、
转子速度、方位角、塔顶速度、塔顶加速度、叶片根部力矩、转子有效风速、轮毂风速中的至少一个。
[0010]优选地，所述使用确定的变桨操作限制来控制所述风力发电机组的变桨致动器的运行，包括：确定基于所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制的变桨参考；按照所述控制序列中的每个控制功能所属的变桨操作类型向所述风力发电机组中的变桨致动器发送包括所述变桨参考的控制信号，使得所述风力发电机组的变桨致动器根据所述变桨参考运行。
[0011]优选地，所述变桨操作类型包括用于所有叶片的集体变桨操作以及用于单个叶片的独立变桨操作。
[0012]优选地，所述按照所述控制序列中的每个控制功能所属的变桨操作类型向所述风力发电机组中的变桨致动器发送包括所述变桨参考的控制信号，包括：当所述变桨操类型为所述集体变桨操作时，向所述风力发电机组中的每个叶片的变桨致动器发送包括相同的变桨参考的控制信号；当所述变桨操作类型为所述独立变桨操作时，向所述风力发电机组中的每个叶片的变桨致动器发送包括与所述叶片对应的变桨参考的控制信号。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供一种用于风力发电机组的变桨控制装置，，所述变桨控制装置包括：状态获取单元，被配置为获取所述风力发电机组的状态变量；控制预测单元，被配置为：基于获取的状态变量，预测所述风力发电机组的待执行的控制序列；变桨限制单元，被配置为：根据所述风力发电机组的性能指标的要求，确定所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制；变桨控制单元，被配置为：使用确定的变桨操作限制来控制所述风力发电机组的变桨致动器的运行。
[0014]优选地，所述变桨操作限制包括以下项中的至少一个：对所述变桨致动器的变桨速度的限制；以及对所述变桨致动器的桨距位置的限制。
[0015]优选地，所述风力发电机组的性能指标的要求包括以下项中的至少一个：所述风力发电机组的转子速度达到与风速匹配的期望速度；所述风力发电机组的输出功率达到与风速匹配的期望功率；以及所述风力发电机组的载荷减小到期望值以下。
[0016]优选地，在所述风力发电机组包括多种性能指标的要求的情况下，所述变桨限制单元包括：代价函数构建单元，被配置为：针对所述风力发电机组构建代价函数，其中，所述代价函数的因变量包括所述多种性能指标；第一变桨限制单元，被配置为：使用所述代价函数确定满足所述多种性能指标的要求的所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制，或者，运行状况确定单元，被配置为：确定所述风力发电机组在所述控制序列的操作下针对每种性能指标的运行状况；性能权重分配单元，被配置为：根据每种性能指标对所述风力发电机组的总体性能的影响，向每种性能指标分配相应的权重；总体性能评估单元，被配置为：使用所述风力发电机组在所述控制序列的操作下针对每种性能指标的运行状况以及针对每种性能指标分配的权重，评估所述风力发电机组在所述控制序列的操作下的总体性能；第二变桨限制单元，被配置为：当所述风力发电机组在所述控制序列的操作下的总体性能达到最优状况时，将针对所述控制序列中的每个控制功能设置的变桨操作限制确定为相应控制功能的变桨操作限制。
[0017]优选地，所述变桨控制单元包括：变桨参考确定单元，被配置为：确定基于所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制的变桨参考；变桨信号发送单元，被配置为：按照
所述控制序列中的每个控制功能所属的变桨操作类型向所述风力发电机组中的变桨致动器发送包括所述变桨参考的控制信号，使得所述风力发电机组的变桨致动器根据所述变桨参考运行。
[0018]优选地，所述变桨操作类型包括用于所有叶片的集体变桨操作以及用于单个叶片的独立变桨操作。
[0019]优选地，所述变桨信号发送单元包括：集体变桨发送单元，被配置为：当所述变桨操类型为所述集体变桨操作时，向所述风力发电机组中的每个叶片的变桨致动器发送包括相同的变桨参考的控制信号；独立变桨发送单元，被配置为：当所述变桨操作类型为所述独立变桨操作时，向所述风力发电机组中的每个叶片的变桨致动器发送包括与所述叶片对应的变桨参考的控制信号。
[0020]优选地，所述风力发电机组的状态变量包括所述风力发电机组的推力、桨距位置、转子速度、方位角、塔顶速度、塔顶加速度、叶片根部力矩、转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组的变桨控制方法，其特征在于，所述变桨控制方法包括：获取所述风力发电机组的状态变量；基于获取的状态变量，预测所述风力发电机组的待执行的控制序列；根据所述风力发电机组的性能指标的要求，确定所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制；使用确定的变桨操作限制来控制所述风力发电机组的变桨致动器的运行。2.根据权利要求1所述的变桨控制方法，其特征在于，所述变桨操作限制包括以下项中的至少一个：对所述变桨致动器的变桨速度的限制；以及对所述变桨致动器的桨距位置的限制。3.根据权利要求1所述的变桨控制方法，其特征在于，所述风力发电机组的性能指标的要求包括以下项中的至少一个：所述风力发电机组的转子速度达到与风速匹配的期望速度；所述风力发电机组的输出功率达到与风速匹配的期望功率；以及所述风力发电机组的载荷减小到期望值以下。4.根据权利要求1所述的变桨控制方法，其特征在于，在所述风力发电机组包括多种性能指标的要求的情况下，所述根据所述风力发电机组的性能指标的要求，确定所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制，包括：针对所述风力发电机组构建代价函数，其中，所述代价函数的因变量包括所述多种性能指标；使用所述代价函数确定满足所述多种性能指标的要求的所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制，或者，确定所述风力发电机组在所述控制序列的操作下针对每种性能指标的运行状况；根据每种性能指标对所述风力发电机组的总体性能的影响，向每种性能指标分配相应的权重；使用所述风力发电机组在所述控制序列的操作下针对每种性能指标的运行状况以及针对每种性能指标分配的权重，评估所述风力发电机组在所述控制序列的操作下的总体性能；当所述风力发电机组在所述控制序列的操作下的总体性能达到最优状况时，将针对所述控制序列中的每个控制功能设置的变桨操作限制确定为相应控制功能的变桨操作限制。5.根据权利要求1所述的变桨控制方法，其特征在于，所述使用确定的变桨操作限制来控制所述风力发电机组的变桨致动器的运行，包括：确定基于所述控制序列中的每个控制功能的变桨操作限制的变桨参考；按照所述控制序列中的每个控制功能所属的变桨操作类型向所述风力发电机组中的变桨致动器发送包括所述变桨参考的控制信号，使得所述风力发电机组的变桨致动器根据所述变桨参考运行。6.根据权利要求5所述的变桨控制方法，其特征在于，所述变桨操作类型包括用于所有叶片的集体变桨操作以及用于单个叶片的独立变桨操作。
7.根据权利要求6所述的变桨控制方法，其特征在于，所述按照所述控制序列中的每个控制功能所属的变桨操作类型向所述风力发电机组中的变桨致动器发送包括所述变桨参考的控制信号，包括：当所述变桨操类型为所述集体变桨操作时，向所述风力发电机组中的每个叶片的变桨致动器发送包括相同的变桨参考的控制信号；当所述变桨操作类型为所述独立变桨操作时，向所述风力发电机组中的每个叶片的变桨致动器发送包括与所述叶片对应的变桨参考的控制信号。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的变桨控制方法，其特征在于，所述风力发电机组的状态变量包括所述风力发电机组的推力、桨距位置、转子速度、方位角、塔顶速度、塔顶加速度、叶片根部力矩、转子有效风速、轮毂风速中的至少一个。9.一种用于风力发电机组的变桨控制装置，其特征在于，所述变桨控制装置包括：状态获取单元，被配置为：获取所述风力发电机组的状态变量；控制预测单元，被配置为：基于获取的状态变量，预测所述风力发电机组的待执行的控制序列；变桨限制单元，被配置为：根据所述风...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：