变桨控制方法、系统和可读存储介质技术方案

本申请提供一种风机的独立变桨控制方法、系统和可读存储介质。独立变桨控制方法包括确定目标函数和数据驱动模型，其中，目标函数的自变量包括降载控制目标，目标函数的因变量用于表示风机在变桨控制中的结构载荷大小，数据驱动模型的自变量包括风机的桨距角转速，数据驱动模型用于确定至少部分降载控制目标与桨距角转速的函数关系；根据目标函数和数据驱动模型，确定目标函数取值最小时对应的目标桨距角转速；根据目标桨距角转速，对风机进行变桨控制。降载效果好。降载效果好。降载效果好。

【技术实现步骤摘要】
变桨控制方法、系统和可读存储介质


[0001]本专利技术涉及风电领域，尤其涉及一种变桨控制方法、系统和可读存储介质。

技术介绍

[0002]变桨距系统作为机组控制系统的核心部分之一，对风电机组安全、稳定、高效的运行具有重要的作用。一方面，变桨距控制器通过调节风机叶片的桨距角，改变对来流风速的阻力，进而控制风轮捕获的气动转矩和功率。另一方面，在风机转动过程中，由于水平垂直风剪切、塔影效应、风湍流、偏航失准等因素的影响，风机叶轮面上的气动载荷处于不平衡的状态。不平衡的气动载荷会使风机叶轮面产生部件结构载荷，从而导致风机振动。一些风机降载控制策略中，由风机的变桨距系统对每个风机叶片的桨距角进行独立调节，改变每个风机叶片承受的气动载荷，来减小风机叶片的周期性载荷和风机叶轮面的不对称载荷。
[0003]但随着风机的单机容量增大以及风机叶片的加长，这些风机降载控制策略对风机的降载效果降低。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种变桨控制方法、系统和可读存储介质，降载效果较好。
[0005]本申请提供一种变桨控制方法，所述变桨控制方法包括：
[0006]确定目标函数和数据驱动模型，其中，所述目标函数的自变量包括降载控制目标，所述目标函数的因变量用于表示风机在变桨控制中的结构载荷大小，所述数据驱动模型用于确定至少部分所述降载控制目标与桨距角转速的函数关系；
[0007]根据所述目标函数和所述数据驱动模型，确定所述目标函数取值最小时对应的目标桨距角转速；
[0008]根据所述目标桨距角转速，对所述风机进行变桨控制。
[0009]本申请提供一种变桨控制系统，包括一个或多个处理器，用于实现如上任一项所述的变桨控制方法
[0010]本申请提供一种可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的变桨控制方法。
[0011]变桨控制方法确定目标函数和数据驱动模型，根据目标函数和数据驱动模型，确定结构载荷值最小时对应的目标桨距角转速，再基于目标桨距角转速对风机进行变桨控制。通过对桨距角转速进行控制，使得风机在变桨过程中，运行在使结构载荷最小时的桨距角转速，避免了桨距角转速恒定造成的变桨控制策略有效性下降的问题，提高了风机在变桨过程中的降载效果。
附图说明
[0012]图1是一种风机的结构示意图；
[0013]图2是图1中的风机的部分放大剖视图；
[0014]图3是图1中的风机在一种技术中的变桨控制流程示意图；
[0015]图4a是一种工况下，风机的桨距角和叶根力矩的一个时间序列对比图；
[0016]图4b是在与图4a相同的工况下，风机的桨距角和叶根力矩的另一个时间序列对比图；
[0017]图5是本申请的一个实施例提供的变桨控制方法的流程图；
[0018]图6是图5中的步骤S52的子流程图；
[0019]图7是本申请一个实施例提供的变桨控制系统的模块框图。
具体实施方式
[0020]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0021]需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
[0022]图1是一种风机100的结构示意图。参见图1，风机100为风力发电机，或称作风力涡轮机。风机100包括从支承系统14延伸的塔架11、安装在塔架11上的机舱12、和接至机舱12的转子13。转子13包括联接至机舱12的可旋转的毂131和联接至毂131并且从毂131向外延伸的至少一个叶片132。
[0023]在一些实施例中，若转子13包括多个叶片132，叶片132围绕毂131间隔排布，以有利于转子13的旋转，从而使得动能能够从风能转化为可用机械能，并且随后转化为电能。
[0024]本实施例中，转子13包括三个叶片132。
[0025]其他一些实施例中，转子13可以包括多于或少于三个的叶片132。
[0026]图2是图1中的风机100的部分放大剖视图。参见图1和图2，机舱12包括转子轴122(也被称为主轴或低速轴)、齿轮箱123、高速轴124、联接件125和电机126。毂131通过转子轴122、齿轮箱123、高速轴124、和联接件125可旋转地联接至机舱12内的发电机126。叶片132带动毂131的旋转，驱动转子轴122旋转，转子轴122的旋转驱动齿轮箱123，齿轮箱123随后驱动高速轴124。高速轴124通过联接件125驱动发电机126发电。如此，实现从风能到机械能，再到电能的转换。
[0027]在一些实施例中，毂131包括变桨组件130。变桨组件130包括变桨驱动系统135、和操作性地联接至变桨驱动系统135的变桨控制器134。每个变桨驱动系统135都联接至相应的叶片132。变桨控制器134通过控制变桨驱动系统135，沿变桨轴线133改变相应的叶片132的桨距角或叶片桨距(即确定叶片132相对于风的方向17的透视(perspective)的角度)，以控制风机100产生的荷载和动力。例如，在风机100工作时，变桨控制器134可以通过控制变桨驱动系统135，控制叶片132围绕桨距轴线133旋转，使得叶片132旋转至顺桨位置，从而有
利于减小转子13的转速并且/或者有利于转子13的停转。又例如，在风机100工作时，变桨控制器134可以通过控制变桨驱动系统135，调节叶片132的桨距角，可以控制转子13的转速，进而控制发电机126的功率。具体的，变桨组件130包括联接至毂131且联接至相应的叶片132的至少一个变桨轴承136。变桨驱动系统135包括变桨驱动电机137、变桨驱动齿轮箱138、和变桨驱动小齿轮139。变桨驱动电机137联接至变桨驱动齿轮箱138，使得变桨驱动电机137向变桨驱动齿轮箱138施加机械力。变桨驱动齿轮箱138联接至变桨驱动小齿轮139，使得变桨驱动小齿轮139通过变桨驱动齿轮箱138旋转。变桨轴承136联接至变桨驱动小齿轮139，使得变桨驱动小齿轮139的旋转造成变桨轴承136旋转，进而带动叶片132围绕桨距轴线133旋转，以便改变叶片132的桨距角或叶片桨距。
[0028]在一些实施例中，变桨控制器134可以是与多个变桨驱动系统135相关联的集中变桨控制器。每个变桨控制器134同时控制多个变桨驱动系统135，以对该多个变桨驱动系统135对应的叶片132的桨距角或叶片桨距进行控制。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变桨控制方法，其特征在于，所述变桨控制方法包括：确定目标函数和数据驱动模型，其中，所述目标函数的自变量包括降载控制目标，所述目标函数的因变量用于表示风机在变桨控制中的结构载荷大小，所述数据驱动模型用于确定至少部分所述降载控制目标与桨距角转速的函数关系；根据所述目标函数和所述数据驱动模型，确定所述目标函数取值最小时对应的目标桨距角转速；根据所述目标桨距角转速，对所述风机进行变桨控制。2.如权利要求1所述的变桨控制方法，其特征在于，所述数据驱动模型用于根据多个控制周期中每个所述控制周期对应的预测来流风信息，分别确定相应所述控制周期的至少部分所述降载控制目标与桨距角转速的函数关系；所述确定所述目标函数取值最小时对应的目标桨距角转速，包括：根据所述目标函数和每个所述控制周期确定的至少部分所述降载控制目标与桨距角转速的函数关系，分别确定对应的所述目标桨距角转速；所述对所述风机进行变桨控制，包括：对于任一所述控制周期，根据在该控制周期内确定的所述目标桨距角转速，在该控制周期之后下一个控制周期内对所述风机进行变桨控制。3.如权利要求2所述的变桨控制方法，其特征在于，所述目标函数的自变量包括多个所述降载控制目标，所述变桨控制方法还包括：对于任一所述控制周期，根据该控制周期对应的所述预测来流风信息，确定对应该控制周期的所述目标函数中的多个所述降载控制目标分别对应的权重值。4.如权利要求2所述的变桨控制方法，其特征在于，所述根据所述目标函数和每个所述控制周期确定的至少部分所述降载控制目标与桨距角转速的函数关系，分别确定对应的所述目标桨距角转速，包括：对于任一所述控制周期，根据所述目标函数和该控制周期确定的至少部分所述降载控制目标与桨距角转速的函数关系，确定待求解目标函数，其中，所述待求解目标函数的自变量包括所述桨距角转速，所述待求解目标函数的因变量用于表示所述风机在变桨控制中的结构载荷大小；基于智能优化求解算法，对所述待求解目标函数进行求解，以确定对应的所述目标桨距角转速。5.如权利要求4所述的变桨控制方法，其特征在于，所述智...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立建，郑松岳，史婷娜，宋鹏，刘嘉明，王思奇，许移庆，朱志权，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：