风力发电机组变桨控制方法、装置、控制器及介质与流程

1.本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组变桨控制方法、装置、控制器及介质。


背景技术：

2.变桨系统作为风力发电机组的重要核心组成，可以控制桨叶角的位置，保证风力发电机组安全运行。在电网电压供电正常时，变桨系统能够稳定运行，然而电网电压可能会发生掉电、跌落等现象，因此变桨系统需要备用电源以防止电网线路出现故障。一旦出现故障，变桨系统可以依靠备用电源储存的能量使风力发电机组稳定运行一段时间，实现安全顺桨、保证风力发电机组的可靠停机。
3.与其它类型的电池(例如传统蓄电池)相比，超级电容具有功率密度高、容量大、充放电速度快、使用寿命长、工作温度范围宽、免维护等优点，这些优点使得超级电容非常适合在风力发电机组的工况环境中工作。
4.虽然超级电容相比于其它类型的电池具有很多的优点，但是任何元器件都存在使用寿命，超级电容也不例外，如何延长超级电容的使用寿命，成为了亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种风力发电机组变桨控制方法、装置、控制器及介质，能够减少超级电容的充放电次数，进而延长超级电容的使用寿命。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组变桨控制方法，该方法包括：
7.获取变桨系统所处环境的实时温度检测值；
8.在变桨系统处于变桨状态的情况下，获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值；
9.根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值；
10.根据变桨速度调整值控制变桨系统的变桨电机进行变桨。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组变桨控制装置，该装置包括：
12.第一获取模块，用于获取变桨系统所处环境的实时温度检测值；
13.第二获取模块，用于在变桨系统处于变桨状态的情况下，获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值；
14.第一计算模块，用于根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值；
15.第一控制模块，用于根据变桨速度调整值控制变桨系统的变桨电机进行变桨。
16.第三方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组变桨控制器，该控制器包括：
17.处理器；
18.存储器，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的风力发电机组变桨控制方法。
19.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面所述的风力发电机组变桨控制方法。
20.本发明实施例的风力发电机组变桨控制方法、装置、控制器及介质，能够获取变桨系统所处处环境的实时温度检测值，在变桨系统处于变桨状态的情况下，获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值，进而基于工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨系统在所处环境下的变桨速度调整值，并根据变桨速度调整值控制变桨系统的变桨电机进行变桨，由于实时温度检测值与变桨电机的润滑油温度相同，因此，可以根据变桨电机的润滑油温度调整变桨电机的变桨速度，使超级电容的电压保持稳定，减少超级电容的充放电次数，进而延长超级电容的使用寿命。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明一个实施例提供的变桨系统的结构示意图；
23.图2是本发明一个实施例提供的超级电容的电压变化曲线图；
24.图3是本发明一个实施例提供的风力发电机组变桨控制方法的流程示意图；
25.图4是本发明一个实施例提供的风力发电机组变桨控制过程的流程示意图；
26.图5是本发明一个实施例提供的风力发电机组变桨控制装置的结构示意图；
27.图6是本发明实施例提供的风力发电机组变桨控制器的硬件结构示意图。
具体实施方式
28.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
29.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.图1示出了本发明一个实施例提供的变桨系统的结构示意图。如图1所示，该变桨系统包括超级电容101、变桨电机102、变频器103、充电器104和控制器105。
31.充电器104的输出的“ ”端与超级电容101的“ ”端、变频器103的“ ”端电连接，充
电器104的输出的“－”端与超级电容101的“－”端、变频器103的“－”输入端电连接。
32.在电网侧正常时，充电器104用于为超级电容101充电。在电网侧发生异常时不能为变频器103供电，此时由超级电容101继续为变频器103供电。控制器105用于控制变桨系统运行，并控制变频器103运行，并且，控制器105可以与充电器104通信，实现数据交互。
33.其中，充电器104的工作原理为：实时监测超级电容101的实际的电压值，并与预设的电压值进行比较，当超级电容101的电压值由于变桨电机102的耗能而下降时，充电器104开始为超级电容101充电，其充电过程为比例-积分(pi)控制，即输入量是上述的预设的电压值，反馈量是超级电容101的实际的电压值，输出量为充电电流的大小。
34.以增量式pi控制为例，充电器104的充电电流i(k)的计算公式为：
35.i(k)＝kp(e(k)-e(k-1)) ki(e(k)) 0
×
(e(k)-2e(k-1) e(k-2))
ꢀꢀ
(1)
36.其中，e(k)是第k次采样得到的实际电压值与预设电压值的偏差，e(k-1)是第k-1采样得到的次的实际电压值与预设电压值的偏差，e(k-2)是第k-2次采样得到的实际电压值与预设电压值的偏差。可见，超级电容101的电压下降越小，充电电流越小。
37.具体地，变桨系统的工作过程为：在电网侧有电压时，充电器104为超级电容101进行充电补充，使超级电容101的电压维持在额定电压，同时为变桨电机102的运行提供电源；当电网侧断电时，超级电容101作为后备电源，为变桨电机102的运行提供电源；当超级电容101的电压达到满量程且变桨系统开始启动时，充电器104与超级电容101共同为变桨电机102提供电能。正常情况下，超级电容电压101维持在某一电压值，充电器104输出的充电电流较小，而当超级电容101发生异常或性能下降后，在变桨电机102运行时，超级电容191的电压下降较快，此时充电器104输出的充电电流会增大。
38.图2示出了本发明一个实施例提供的超级电容的电压变化曲线图。如图2所示，该电压变化曲线图为变桨电机的润滑油凝固时超级电容的电压变化曲线，其中，横坐标为时间，单位为s，纵坐标为电压，单位为v。由图2可知，在0s时刻，变桨系统发生紧急顺桨，之后超级电容的电压快速下降，到10s时刻超级电容的电压约下降至45v。
39.然而，超级电容的寿命受具体工况影响，一般充放电电流越大，相应寿命就会降低，如何延长超级电容的使用寿命，成为了亟需解决的问题。
40.为了解决上述问题，申请人基于变桨电机和超级电容的工作原理发现：
41.首先，变桨电机的运行公式为：
42.m＝f
×
d＝c
×
φ
×i×dꢀꢀ
(2)
43.其中，m是变桨电机的转矩，d是变桨电机的转动半径，f是变桨电机的电磁力，c是常数，φ是变桨电机的磁通，i是变桨电机的电流。
44.由于正常工作时可以认为φ是常数，因此，由式(2)可知，变桨电机的转矩与电流成正比。
45.其次，变桨速度v的计算公式为：
[0046][0047]
其中，u为变桨电机的输出电压，f为变桨电机的频率。
[0048]
由式(3)可知，变桨电机的输出电压与变桨速度成正比。
[0049]
再次，变桨电机的转矩公式为：
[0050][0051]
其中，m是变桨电机的转矩，p为变桨电机的输出功率，n为变桨电机的转速。
[0052]
最后，继续参见图1，当电网输入端有电压时，充电器104为超级电容101进行充电补充，使超级电容101的电压维持在额定电压，同时为变桨电机102的运行提供电源。
[0053]
设顺桨时，充电器104的充电电压为u、充电电流为i，则在顺桨时间t内，充电器104所提供的能量w3为：
[0054]
w3＝u
×i×
t
ꢀꢀ
(5)
[0055]
根据变桨系统充电、耗电的能量守恒原理，可得充电器提供的能量，等于维持超级电容的电压的能量以及变桨电机的耗能的总和，此时应有：
[0056][0057]
其中，w4为变桨电机的耗能，v3是超级电容投入前的电压值，v4是超级电容投入后的电压值。
[0058]
当环境温度较低时，变桨电机的齿轮油、润滑油温度下降，会使变桨电机的载荷(即转矩)变大，从而导致变桨电机的输出功率变大。根据上述的与变桨电机相关的计算公式以及能量守恒可知，变桨电机的输出功率变大，会导致超级电容的电压下降较多，从而增大超级电容的循环充放电时间，进而使得超级电容的电压下降较大。
[0059]
然而，从式(3)可以看出，变桨电机的输出电压和变桨速度成正比，因此，可以通过适量降低变桨速度的方式，降低变桨电机的输出电压，进而降低变桨电机的输出功率，从而使超级电容的电压下降幅度降低、减小循环充放电时间。
[0060]
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种风力发电机组变桨控制方法、装置、控制器及介质，通过对变桨系统所处的环境温度进行监控，根据环境温度调整变桨速度，从而减少变桨电机的输出功率，以减少超级电容的电压下降幅度，进而减少超级电容的充电循环时间和次数，间接提高超级电容的寿命。下面首先对本发明实施例所提供的风力发电机组变桨控制方法进行介绍。
[0061]
图3示出了本发明一个实施例提供的风力发电机组变桨控制方法的流程示意图。
[0062]
在本发明一些实施例中，图3所示的方法可以由风力发电机组变桨控制器执行。
[0063]
如图3所示，该风力发电机组变桨控制方法可以包括如下步骤。
[0064]
s310、获取变桨系统所处环境的实时温度检测值。
[0065]
在本发明一些实施例中，变桨系统所处的环境与风力发电机组所处的环境相同，因此，风力发电机组变桨控制器可以获取风力发电机组的温度检测设备采集风力发电机组所处的环境的温度值，作为变桨系统所处环境的实时温度检测值。
[0066]
进一步地，变桨系统所处的环境温度与变桨电机的润滑油温度相同，因此，也可以将实时温度检测值作为变桨电机的实时润滑油温度检测值，以根据变桨电机的润滑油温度调节变桨速度。
[0067]
s320、在变桨系统处于变桨状态的情况下，获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值。
[0068]
在本发明实施例中，风力发电机组变桨控制器还可以实时检测变桨系统是否处于变桨状态，如果变桨系统处于变桨状态，则可能会因为润滑油温度较低致使润滑油凝固，导
致变桨电机的输出功率增加，进而导致超级电容的电压下降，因此，需要获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值，以对变桨速度进行调整；如果变桨系统未处于变桨状态，则不会导致超级电容的电压下降，无需对变桨速度进行调整。
[0069]
需要说明的是，在本发明实施例中，变桨状态包括顺桨状态和调桨状态中的至少一种。
[0070]
s330、根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0071]
在本发明一些实施例中，s330可以具体包括：按照工作温度设定值与实时温度检测值的比值，等比例缩小变桨速度设定值，得到变桨速度调整值。
[0072]
具体地，风力发电机组变桨控制器可以利用变桨速度设定值除以工作温度设定值与实时温度检测值的比值，得到变桨速度调整值。
[0073]
在本发明另一些实施例中，s330可以具体包括：
[0074]
计算预设温度限值与工作温度设定值的第一差值以及预设温度限值与实时温度检测值的第二差值；
[0075]
将第一差值和第二差值之间的比值与变桨速度设定值相乘，得到变桨速度调整值。
[0076]
由于油品粘度c的计算公式为：
[0077]
c＝(100-t)
×bꢀꢀ
(7)
[0078]
其中，b是0℃时的粘度，c是温度为t时的油品粘度，t为变桨电机的润滑油温度，其中，变桨电机的润滑油温度与变桨系统所处的环境温度相同。
[0079]
由式(7)可知，温度越高，油品粘度越低，油品的粘度越低，变桨电机的输出功率越低，则在不会导致超级电容的电压下降较大的情况下的风力发电机组的变桨速度较高。
[0080]
假设风力发电机组所处的环境温度为工作温度设定值tref时，风力发电机组的变桨速度可以为变桨速度设定值v0，风力发电机组所处的环境温度为实时温度检测值t1时，变桨速度的变桨速度调整值v1，根据上述的分析可知，油品粘度与变桨速度成反比，则变桨速度调整值v1的计算公式可以为：
[0081][0082]
由于计算过程所需的是比值关系，因此不需要具体关注参数b的数值，因为b在计算过程中会被消除。
[0083]
由此，在本发明实施例中，预设温度限值可以根据油品粘度的计算公式确定，即预设温度限值可以为100℃。
[0084]
进一步地，风力发电机组变桨控制器可以根据上述的变桨速度调整值的计算公式，首先计算预设温度限值与工作温度设定值的第一差值以及预设温度限值与实时温度检测值的第二差值，然后将第一差值和第二差值之间的比值与变桨速度设定值相乘，得到变桨速度调整值，以根据润滑油温度与润滑油粘度之间的关系，精确地调节变桨速度。
[0085]
以工作温度设定值为5℃、变桨速度设定值为4
°
/s为例，当实时温度检测值为-10℃时，变桨速度调整值可以为：4*95/110＝3.45
°
/s。
[0086]
需要说明的是，在一些实施例中，工作温度设定值可以为预先设置的固定值；在另
一些实施例中，工作温度设定值也可以为根据风力发电机组的历史运行数据确定的可变值，在此不做限制。
[0087]
其中，在工作温度设定值为根据风力发电机组的历史运行数据确定的可变值的情况下，确定工作温度设定值的具体方法将在后文说明。
[0088]
s340、根据变桨速度调整值控制变桨系统的变桨电机进行变桨。
[0089]
其中，在风力发电机组变桨控制器确定变桨速度的变桨速度调整值之后，可以将变桨速度调整值作为当前变桨过程中的最大变桨速度，以根据当前变桨过程中的最大变桨速度控制变桨系统的变桨电机进行变桨。
[0090]
在本发明实施例中，能够获取变桨系统所处处环境的实时温度检测值，在变桨系统处于变桨状态的情况下，获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值，进而基于工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨系统在所处环境下的变桨速度调整值，并根据变桨速度调整值控制变桨系统的变桨电机进行变桨。由于实时温度检测值与变桨电机的润滑油温度相同，因此，可以根据变桨电机的润滑油温度调整变桨电机的变桨速度，使超级电容的电压保持稳定，减少超级电容的充放电次数，进而延长超级电容的使用寿命。
[0091]
在本发明另一种实施方式中，为了提高变桨控制的控制精度，工作温度设定值可以为根据风力发电机组的历史运行数据确定的可变值，因此，在s320之前，该风力发电机组变桨控制方法还可以包括以下几个步骤：
[0092]
首先，获取多个历史变桨运行数据；其中，历史变桨运行数据包括在变桨过程中变桨系统所处环境的历史温度检测值和超级电容的历史电压下降幅值。
[0093]
其次，根据每个预设温度范围中的历史温度检测值对应的历史电压下降幅值，计算每个预设温度范围对应的超级电容的历史电压下降幅值均值。
[0094]
再次，根据历史电压下降幅值均值，在预设温度范围中确定目标温度范围。
[0095]
最后，将目标温度范围的温度上限值，作为工作温度设定值。
[0096]
在本发明实施例中，首先，风力发电机组变桨控制器可以获取变桨系统的历史运行过程中的每个变桨过程下所处环境的历史温度检测值和每个变桨过程中的多个超级电容的历史电压检测值。然后，针对每个变桨过程，风力发电机组变桨控制器可以利用该变桨过程中的历史电压检测最大值减去该变桨过程中的历史电压检测最小值，得到每个变桨过程中的超级电容的历史电压下降幅值。接着，风力发电机组变桨控制器可以分别确定每个变桨过程下所处环境的历史温度检测值所属的预设温度范围，并根据每个预设温度范围中的历史温度检测值对应的历史电压下降幅值，计算每个预设温度范围对应的超级电容的历史电压下降幅值均值。最后，风力发电机组变桨控制器可以历史电压下降幅值均值，在预设温度范围中确定目标温度范围，并且将目标温度范围的温度上限值作为工作温度设定值。
[0097]
由此，在本发明实施例中，可以根据风力发电机组的历史运行数据确定工作温度设定值，以与风力发电机组的历史运行情况，调整工作温度设定值，进而提高所计算的变桨速度调整值的精确度，并提高变桨控制的控制精度。
[0098]
在本发明实施例中，风力发电机组变桨控制器可以在预设温度范围中根据历史电压下降幅值均值确定电压下降较为明显的温度范围作为目标温度范围。
[0099]
具体地，在根据历史电压下降幅值均值确定目标温度范围之前，可以先获取不同
月份下，超级电容在变桨过程中的电压下降数据，如表1所示。
[0100]
表1电压下降数据统计表
[0101][0102][0103]
从表1中可以看出，在9～10月之间，超级电容的电压下降明显升高，最高可达到1.4v，而在5～8月之间，超级电容的电压下降不大，只有约0.5v。
[0104]
因此，根据上述分析可知，在超级电容的电压下降为1.367v的情况下，可以确定超级电容的电压下降较为明显。
[0105]
在本发明一些实施例中，在历史变桨运行数据为风力发电机组变桨控制器所控制的变桨系统的数据的情况下，即在历史温度检测值为风力发电机组变桨控制器所控制的变桨系统在变桨过程中所处环境的温度检测值、历史电压下降幅值为风力发电机组变桨控制器所控制的变桨系统中的超级电容的电压下降幅值的情况下，根据历史电压下降幅值均值在预设温度范围中确定目标温度范围的具体方法如下：
[0106]
将历史电压下降幅值均值按照由大到小的顺序排列，得到幅值均值序列；
[0107]
在幅值均值序列中，确定位于目标序列位置的目标幅值均值；
[0108]
将目标幅值均值对应的预设温度范围，作为目标温度范围。
[0109]
下面，以表2所示的数据为例，对这些实施例中根据历史电压下降幅值均值在预设温度范围中确定目标温度范围的具体方法进行说明。
[0110]
表2电压下降幅值均值统计表
[0111][0112][0113]
在本发明实施例中，预设幅值阈值可以根据需要设置，可选地，可以将根据表1分析得到的0.5v作为本发明实施例中的预设幅值阈值。
[0114]
风力发电机组变桨控制器将历史电压下降幅值均值按照由大到小的顺序排列，得到幅值均值序列{1.4v，1.1v，0.6v，0.35v，0.34v，0.3v}，由于电压下降幅值均值为1.4v、1.1v和0.6v时，均可以确定超级电容的电压下降较为明显，即超级电容的电压下降幅值均值大于预设幅值阈值的情况下，可以确定超级电容的电压下降较为明显。因此，可以将幅值均值序列中的电压下降较为明显的电压下降幅值均值对应的序列位置，作为目标序列位置，进而将目标幅值均值对应的预设温度范围作为目标温度范围。
[0115]
可选地，在电压下降较为明显的电压下降幅值均值的数量为多个情况下，可以将这些电压下降幅值均值中的最小值或者次小值对应的序列位置，作为目标序列位置，以使根据目标温度范围确定的工作温度设定值更精确，进一步提高所计算的变桨速度调整值的计算精度。
[0116]
以将表2中的幅值均值序列的第三位为目标序列位置，可以确定目标序列位置的目标幅值均值为0.6v，此时，可以将0℃～3℃中的温度上限值3℃作为工作温度设定值。
[0117]
在本发明一些实施例中，在历史变桨运行数据为风电场的风机中央监控系统(scada)所获取的风电场内所有风力发电机组的变桨系统的数据的情况下，即在历史温度检测值为风电场内所有风力发电机组的变桨系统在变桨过程中所处环境的温度检测值、历史电压下降幅值为风电场内所有风力发电机组的变桨系统中的超级电容的电压下降幅值的情况下，根据历史电压下降幅值均值在预设温度范围中确定目标温度范围的具体方法如下：
[0118]
将大于预设幅值阈值且与预设幅值阈值的差值最小的历史电压下降幅值均值，作为目标幅值均值；
[0119]
将目标幅值均值对应的预设温度范围，作为目标温度范围。
[0120]
具体地，可以将0.5v作为预设幅值阈值，然后在历史电压下降幅值均值中选取与预设幅值阈值的差值最小的目标幅值均值，并将目标幅值均值对应的预设温度范围，作为目标温度范围。
[0121]
在本发明另一种实施方式中，为了保证风力发电机组的运行可靠性，s330的具体方法可以包括：
[0122]
在实时温度检测值小于或等于工作温度设定值的情况下，根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0123]
具体地，由表2可知，当风力发电机组所处的环境温度大于或者等于工作温度设定值的情况下，超级电容的电压下降不明显，则无需调节变桨速度，可以使其基于变桨速度设定值进行变桨。
[0124]
因此，在计算变桨速度调整值之前，风力发电机组变桨控制器还可以对实时温度检测值和工作温度设定值进行比较，并且在实时温度检测值小于或等于工作温度设定值时，计算变桨速度调整值，以保证风力发电机组在所处的环境温度大于或者等于工作温度设定值的情况下的运行可靠性。
[0125]
在本发明另一种实施方式中，为了进一步提高变桨控制的控制精度，在s330之前，该风力发电机组变桨控制方法还可以包括：
[0126]
获取变桨系统中的超级电容的实时电压下降幅值。
[0127]
相应地，s330具体可以包括：
[0128]
在电网电压处于供电状态且实时电压下降幅值大于预设幅值限值的情况下，根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0129]
在本发明一些实施例中，可以将超级电容的电压理论允许下降幅值作为预设幅值限值。可选地，预设幅值限值可以为1v。
[0130]
具体地，在计算变桨速度调整值之前，风力发电机组变桨控制器还可以判断电网电压是否处于供电状态以及对实时电压下降幅值与预设幅值限值进行比较，由于在电网电压处于供电状态的情况下，超级电容的电压下降幅值一般小于上述的预设幅值阈值，进而一定小于预设幅值限值。因此，需要利用预设幅值限值对电网电压未处于供电状态的情况进行排除。另外，如果实时电压下降幅值始终小于预设幅值限值，说明超级电容的电压下降始终处于理论允许范围内，也无需调节变桨速度。因此，在这两种情况下，可以使变桨系统基于变桨速度设定值进行变桨。
[0131]
但是，若风力发电机组变桨控制器确定电网电压处于供电状态且实时电压下降幅值大于预设幅值限值，则说明超级电容在电网电压正常供电时具有超出理论允许的电压下降，其可能导致超级电容的寿命减少，此时需要调节变桨系统的变桨速度以避免超级电容的寿命减少，进而可以根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0132]
在本发明另一种实施方式中，s330还可以具体为：在实时温度检测值小于或等于工作温度设定值、电网电压处于供电状态且实时电压下降幅值大于预设幅值限值的情况
下，根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0133]
由此，在本发明实施例中，风力发电机组变桨控制器可以根据实时温度检测值是否低于工作温度设定值、电网电压是否供电正常以及实时电压下降幅值是否高于理论允许范围，对是否需要进行变桨系统的变桨速度调节进行进一步确定，以降低风力发电机组变桨控制器的数据处理量，提高风力发电机组变桨控制器的变桨控制精度。
[0134]
可选地，在本发明实施例中，在实时温度检测值大于工作温度设定值、电网电压处于供电状态且实时电压下降幅值小于或等于预设幅值限值的情况下，也可以将变桨速度设定值适当降低，得到变桨速度目标值，以减少超级电容的电压下降幅度。例如可以将变桨速度设定值从6
°
/s调整为5.6
°
/s，并将5.6
°
/s作为变桨速度目标值。
[0135]
在本发明另一种实施方式中，为了进一步提高变桨控制的控制精度，在s340之前，该风力发电机组变桨控制方法还可以包括：
[0136]
确定实时电压下降幅值对应的变桨速度修正系数；
[0137]
利用变桨速度修正系数对变桨速度调整值进行修正，得到修正后的变桨速度调整值。
[0138]
相应地，s340可以具体包括：
[0139]
根据修正后的变桨速度调整值控制变桨系统进行变桨。
[0140]
在本发明一些实施例中，变桨速度修正系数可以预先设置的固定值，不同的电压下降幅值可以对应不同的变桨速度修正系数。即风力发电机组变桨控制器可以预先设置有电压下降幅值与变桨速度修正系数之间的对应关系，然后基于该对应关系，查询实时电压下降幅值对应的变桨速度修正系数。
[0141]
在本发明另一些实施例中，变桨速度修正系数还可以为根据实时电压下降幅值确定的变化值。
[0142]
在这些实施例中，可选地，确定实时电压下降幅值对应的变桨速度修正系数可以具体包括：
[0143]
将实时电压下降幅值与预设幅值限值的平方差，作为变桨速度修正系数。
[0144]
由于，超级电容的能量为0.5cu2，可见，变桨速度可以与超级电容的电压的平方数成正比。因此，变桨速度修正系数可以为实时电压下降幅值与预设幅值限值的平方差。
[0145]
由此，在本发明实施例中，不需要进行复杂的数据统计和分析，只需要根据实时电压下降幅值即可以对变桨速度调整值进行修正，使其进一步能够避免超级电容的电压下降，延长超级电容的寿命。
[0146]
在本发明实施例中，在风力发电机组变桨控制器确定变桨速度修正系数之后，可以将变桨速度修正系数与变桨速度调整值相乘，以对变桨速度调整值进行修正，进而将乘积作为修正后的变桨速度调整值，并根据修正后的变桨速度调整值控制变桨系统进行变桨，以进一步提高变桨控制的控制精度。
[0147]
图4示出了本发明一个实施例提供的风力发电机组变桨控制过程的流程示意图。
[0148]
如图4所示，风力发电机组变桨控制器的变桨控制过程包括如下步骤：
[0149]
s401、获取变桨系统所处环境的实时温度检测值和变桨系统中的超级电容的实时电压下降幅值。
[0150]
s402、判断变桨系统是否处于变桨状态，如果是，则执行s403，如果不是，则结束。
[0151]
s403、判断实时温度检测值是否低于工作温度设定值，如果是，则执行s404，如果不是，则结束。
[0152]
s404、判断电网电压是否处于供电状态，如果是，则执行s405，如果不是，则结束。
[0153]
s405、判断实时电压下降幅值是否大于预设幅值限值，如果是，则执行s406，如果不是，则结束。
[0154]
s406、根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0155]
s407、利用变桨速度修正系数对变桨速度调整值进行修正，得到修正后的变桨速度调整值。
[0156]
s408、根据修正后的变桨速度调整值控制变桨系统进行变桨。
[0157]
综上所述，本发明实施例可以防止风力发电机组在变桨过程中由于超级电容的电压降低导致在低温下频繁触发“超级电容电压低”故障，减少机组故障率，降低风力发电机组的电量损失。并且，本发明实施例还可以根据风力发电机组的变桨系统所处的环境温度、变桨电机的润滑油粘度进行变桨速度调节，以避免因启动变桨瞬间由于润滑油阻力过大而导致载荷和振动值过大的情况，通过对变桨系统的变桨速度进行微小调整，减少超级电容的耗能，进而减少超级电容的充放电次数和发生的电化学反应的时间，从而减少超级电容的损耗，延长超级电容的寿命。
[0158]
图5示出了本发明一个实施例提供的风力发电机组变桨控制装置的结构示意图。
[0159]
在本发明一些实施例中，图5所示的装置可以为风力发电机组变桨控制器。
[0160]
如图5所示，该风力发电机组变桨控制装置500可以包括第一获取模块510、第二获取模块520、第一计算模块530、第一控制模块540。
[0161]
其中，第一获取模块510用于获取变桨系统所处环境的实时温度检测值；第二获取模块520用于在变桨系统处于变桨状态的情况下，获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值；第一计算模块530用于根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值；第一控制模块540用于根据变桨速度调整值控制变桨系统的变桨电机进行变桨。
[0162]
在本发明实施例中，能够获取变桨系统所处处环境的实时温度检测值，在变桨系统处于变桨状态的情况下，获取变桨系统的工作温度设定值和变桨速度设定值，进而基于工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨系统在所处环境下的变桨速度调整值，并根据变桨速度调整值控制变桨系统的变桨电机进行变桨，由于实时温度检测值与变桨电机的润滑油温度相同，因此，可以根据变桨电机的润滑油温度调整变桨电机的变桨速度，使超级电容的电压保持稳定，减少超级电容的充放电次数，进而延长超级电容的使用寿命。
[0163]
在本发明一些实施例中，第一计算模块530可以包括第一计算单元及第二计算单元。
[0164]
其中，第一计算单元用于计算预设温度限值与工作温度设定值的第一差值以及预设温度限值与实时温度检测值的第二差值；第二计算单元用于将第一差值和第二差值之间的比值与变桨速度设定值相乘，得到变桨速度调整值。
[0165]
在本发明一些实施例中，该风力发电机组变桨控制装置500还可以包括第二获取
模块、第二计算模块、第一确定模块及第二确定模块。
[0166]
其中，第二获取模块用于获取多个历史变桨运行数据；其中，历史变桨运行数据包括在变桨过程中变桨系统所处环境的历史温度检测值和超级电容的历史电压下降幅值；第二计算模块用于根据每个预设温度范围中的历史温度检测值对应的历史电压下降幅值，计算每个预设温度范围对应的超级电容的历史电压下降幅值均值；第一确定模块用于根据历史电压下降幅值均值，在预设温度范围中确定目标温度范围；第二确定模块用于将目标温度范围的温度上限值，作为工作温度设定值。
[0167]
在本发明一些实施例中，第一确定模块可以包括第一排列单元、第一确定单元及第二确定单元。
[0168]
其中，第一排列单元用于将历史电压下降幅值均值按照由大到小的顺序排列，得到幅值均值序列；第一确定单元用于在幅值均值序列中，确定位于目标序列位置的目标幅值均值；第二确定单元用于将目标幅值均值对应的预设温度范围，作为目标温度范围。
[0169]
在本发明另一些实施例中，第一确定模块可以包括第三确定单元及第四确定单元。
[0170]
其中，第三确定单元用于将大于预设幅值阈值且与预设幅值阈值的差值最小的历史电压下降幅值均值，作为目标幅值均值；第四确定单元用于将目标幅值均值对应的预设温度范围，作为目标温度范围。
[0171]
在本发明一些实施例中，第一计算模块530可以具体用于：
[0172]
在实时温度检测值小于或等于工作温度设定值的情况下，根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0173]
在本发明一些实施例中，该风力发电机组变桨控制装置500还可以包括第三获取模块。第三获取模块用于获取变桨系统中的超级电容的实时电压下降幅值；
[0174]
其中，第一计算模块530可以具体用于：
[0175]
在电网电压处于供电状态且实时电压下降幅值大于预设幅值限值的情况下，根据工作温度设定值、变桨速度设定值和实时温度检测值，计算变桨速度调整值。
[0176]
在本发明一些实施例中，该风力发电机组变桨控制装置500还可以包括第三确定模块及第一修正模块。
[0177]
其中，第三确定模块用于确定实时电压下降幅值对应的变桨速度修正系数；第一修正模块用于利用变桨速度修正系数对变桨速度调整值进行修正，得到修正后的变桨速度调整值；
[0178]
其中，第一控制模块540可以具体用于：
[0179]
根据修正后的变桨速度调整值控制变桨系统进行变桨。
[0180]
在本发明一些实施例中，第三确定模块可以具体用于：
[0181]
将实时电压下降幅值与预设幅值限值的平方差，作为变桨速度修正系数。
[0182]
需要说明的是，图5所示的装置可以执行图3所示的方法实施例中的各个步骤，并且实现图3所示的方法实施例中的各个过程和效果，在此不做赘述。
[0183]
图6示出了本发明实施例提供的风力发电机组变桨控制器的硬件结构示意图。
[0184]
风力发电机组变桨控制器可以包括处理器601以及存储有计算机程序指令的存储器602。
[0185]
具体地，上述处理器601可以包括中央处理器(cpu)，或者特定集成电路(application specific integrated circuit，asic)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
[0186]
存储器602可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器602可包括硬盘驱动器(hard disk drive，hdd)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(universal serial bus，usb)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器602可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器602可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器602是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器602包括只读存储器(rom)。在合适的情况下，该rom可以是掩模编程的rom、可编程rom(prom)、可擦除prom(eprom)、电可擦除prom(eeprom)、电可改写rom(earom)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
[0187]
处理器601通过读取并执行存储器602中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种风力发电机组变桨控制方法。
[0188]
在一个示例中，风力发电机组变桨控制器还可包括通信接口603和总线610。其中，如图6所示，处理器601、存储器602、通信接口603通过总线610连接并完成相互间的通信。
[0189]
通信接口603，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
[0190]
总线610包括硬件、软件或两者，将风力发电机组变桨控制器的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(agp)或其他图形总线、增强工业标准架构(eisa)总线、前端总线(fsb)、超传输(ht)互连、工业标准架构(isa)总线、无限带宽互连、低引脚数(lpc)总线、存储器总线、微信道架构(mca)总线、外围组件互连(pci)总线、pci-express(pci-x)总线、串行高级技术附件(sata)总线、视频电子标准协会局部(vlb)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线610可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
[0191]
需要说明的是，该风力发电机组变桨控制器可以执行本发明实施例中的风力发电机组变桨控制方法，从而实现结合图3至图5描述的风力发电机组变桨控制方法和装置。
[0192]
另外，结合上述实施例中的风力发电机组变桨控制方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种风力发电机组变桨控制方法。
[0193]
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
[0194]
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传
输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom(erom)、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(rf)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
[0195]
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
[0196]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。