共振区域穿越方法、系统及风力发电机与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种共振区域穿越方法及风力发电机。


背景技术：

2.当风电机组的转速位于共振区域内时会导致风电机组与塔架发生共振的问题，因此，应当避免风电机组的转速处于共振区域内。
3.需要对风电机组进行限功率时，可根据限功率值计算限功率转速及限功率转矩。现有技术中通常将(共振区域上边界值 共振区域下边界值)/2，即共振区域中点值设置为参考值。当限功率转速大于参考值时，将限功率转速修正为共振区域上边界值，当限功率转速小于参考值时，将限功率转速修正为共振区域下边界值。但是当功率限值频繁变化，会使得限功率转速在参考值上下波动，导致风电机组的转速在共振区域上边界值与共振区域下边界值之间波动，造成风电机组运行不稳定。
4.因此，如何解决现有技术中功率限值变化容易导致风电机机组在共振区域往复穿越的问题是本领域技术人员所亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种至少能够在一定程度上解决上述问题的共振区域穿越方法、系统及风力发电机。
6.本发明提供一种共振区域穿越方法，包括步骤：
7.获取限功率值、限功率转速和限功率转矩；
8.在确定所述限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值的情况下，还包括：
9.在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或等于所述共振区域下边界值时，判断所述限功率转速是否大于第一参考值，若是，将所述限功率转速修正为所述共振区域上边界值，否则，将所述限功率转速修正为所述共振区域下边界值，所述第一参考值大于共振区域中点值；
10.在确定所述风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或等于所述共振区域上边界值时，判断所述限功率转速是否大于第二参考值，若是，将所述限功率转速修正为所述共振区域上边界值，否则，将所述限功率转速修正为所述共振区域下边界值，所述第二参考值小于所述共振区域中点值。
11.根据本发明提供的一种共振区域穿越方法，在所述将所述限功率转速修正为所述共振区域下边界值，和所述将所述限功率转速修正为所述共振区域上边界值之后，还包括：
12.根据所述限功率值和修正后的所述限功率转速计算修正转矩；
13.基于修正后的所述限功率转速和所述修正转矩，调整所述风电机组的运行参数。
14.根据本发明提供的一种共振区域穿越方法，在所述获取限功率值、限功率转速和限功率转矩之后，还包括：
15.在确定所述限功率转速小于所述共振区域下边界值或者大于所述共振区域上边界值时，基于所述限功率转速和所述限功率转矩调整所述风电机组的运行参数。
16.根据本发明提供的一种共振区域穿越方法，所述第一参考值小于或等于所述共振区域上边界值。
17.根据本发明提供的一种共振区域穿越方法，所述第二参考值大于或等于所述共振区域下边界值。
18.根据本发明提供的一种共振区域穿越方法，所述第一参考值和所述第二参考值均基于所述风电机组运行状态以及风况实时设置。
19.本发明还提供一种共振区域穿越系统，包括处理模块；
20.所述处理模块能够获取限功率值、限功率转速和限功率转矩；
21.所述处理模块在确定所述限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值的情况下，还能够：
22.在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或等于所述共振区域下边界值时，判断所述限功率转速是否大于第一参考值，若是，将所述限功率转速修正为所述共振区域上边界值，否则，将所述限功率转速修正为所述共振区域下边界值，所述第一参考值大于共振区域中点值；
23.在确定所述风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或等于所述共振区域上边界值时，判断所述限功率转速是否大于第二参考值，若是，将所述限功率转速修正为所述共振区域上边界值，否则，将所述限功率转速修正为所述共振区域下边界值，所述第二参考值小于所述共振区域中点值。
24.本发明还提供一种风力发电机，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任一项所述的共振区域穿越方法的步骤。
25.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的共振区域穿越方法的步骤。
26.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的共振区域穿越方法的步骤。
27.本发明提供的共振区域穿越方法，当限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值时，通过将风电机组上一时刻的修正转速参考值与共振区域上边界值和共振区域下边界值对比，确定风电机组转速的穿越方向。
28.当风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或者等于共振区域下边界值时，一个时间段内，风电机组的限功率转速从小变大向上逐渐进入共振区域。由于第一参考值大于共振区域中点值，所以限功率转速在进入到共振区域或者在共振区域内变化时，限功率转速大概率小于第一参考值，从而使得多数时间内限功率转速被修正为共振区域下边界值，只有当限功率转速大于第一参考值时，限功率转速才被修正为共振区域上边界值，从而有效地减少了风电机组转速穿越共振区域的次数。
29.同样地，当风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或者等于共振区域上边界值时，一个时间段内，风电机组的限功率转速从大变小向下逐渐进入共振区域。由于第二参考
值小于共振区域中点值，所以限功率转速在进入到共振区域或者在共振区域内变化时，限功率转速大概率大于第二参考值，从而使得多数时间内限功率转速被修正为共振区域上边界值，只有当限功率转速小于第二参考值时，限功率转速才被修正为共振区域下边界值，从而有效地减少了风电机组转速穿越共振区域的次数。
30.如此设置，有效地减少了风电机组转速穿越共振区域的次数，使得风电机组运行更稳定。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
32.图1是本发明提供的实施例中的共振区域穿越方法的流程示意图之一；
33.图2是本发明提供的实施例中的电子设备的结构示意图；
34.图3是本发明提供的实施例中的共振区域穿越方法的流程示意图之二。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.下面结合图1至图3描述本发明的实施例中提供的共振区域穿越方法。
37.具体来说，共振区域穿越方法包括步骤s100-s300。
38.s100、获取限功率值、限功率转速和限功率转矩。例如，可基于限功率指令，获取限功率值、限功率转速和限功率转矩。
39.s200、确定限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值时，则进行步骤s300。假设，定义共振区域下边界值为genspdbelow，共振区域上边界值为genspdabove，则共振区域为[genspdbelow，genspdabove]。当限功率转速大于genspdbelow，并且小于genspdabove时，说明限功率转速位于共振区域内，为了使风电机组运行平稳，需要对限功率转速进行修正。即在确定限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值的情况下，执行步骤s300。
[0040]
s300、在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或等于共振区域下边界值时，判断限功率转速是否大于第一参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值。否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值。第一参考值大于共振区域中点值。共振区域中点值即(genspdbelow genspdabove)/2。
[0041]
假设，定义第一参考值为genspdcritic1，则genspdcritic1＞(genspdbelow genspdabove)/2。
[0042]
在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或等于共振区域上边界值时，判断限功率转速是否大于第二参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值。否则，
将限功率转速修正为共振区域下边界值。第二参考值小于共振区域中点值。
[0043]
假设，定义第二参考值为genspdcritic2，则genspdcritic2＜(genspdbelow genspdabove)/2。
[0044]
需要说明的是，风电机组上一时刻的修正转速参考值实质上就是上一个限功率指令周期内的限功率转速，或者在上一个限功率指令周期内，按照上述步骤修正后的修正后限功率转速。实际运行中，风电机组按照修正转速参考值进行转动。由于限功率指令会根据风速等进行实时调整，所以修正转速参考值也会随限功率指令的变化而变化。
[0045]
具体地，若在上一个限功率指令周期内，限功率转速没有处于共振区域，则在上一个限功率周期内，将该限功率转速作为修正转速参考值。若在上一个限功率指令周期内，限功率转速处于共振区域，则限功率转速会被修正为genspdbelow或者genspdabove，所以在上一个限功率指令周期内，修正转速参考值也被修正为genspdbelow或者genspdabove。
[0046]
本发明提供的实施例中提供的共振区域穿越方法，当限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值时，说明限功率转速处于共振区域，需要对限功率转速进行调整。然后，通过将风电机组上一时刻的修正转速参考值与共振区域上边界值和共振区域下边界值对比，确定风电机组转速的穿越方向。
[0047]
当风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或者等于共振区域下边界值时，一个时间段内，风电机组的限功率转速从小变大向上逐渐进入共振区域。由于第一参考值大于共振区域中点值，所以限功率转速在进入到共振区域内或者在共振区域变化时，限功率转速大概率小于第一参考值，从而使得多数时间内限功率转速被修正为共振区域下边界值，只有当限功率转速大于第一参考值时，限功率转速才被修正为共振区域上边界值，从而有效地减少了风电机组转速穿越共振区域的次数。
[0048]
同样地，当风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或者等于共振区域上边界值时，一个时间段内，风电机组的限功率转速从大变小向下逐渐进入共振区域。由于第二参考值小于共振区域中点值，所以限功率转速在进入到共振区域或者在共振区域内变化时，限功率转速大概率大于第二参考值，从而使得多数时间内限功率转速被修正为共振区域上边界值，只有当限功率转速小于第二参考值时，限功率转速才被修正为共振区域下边界值，从而有效地减少了风电机组转速穿越共振区域的次数。
[0049]
如此设置，有效地减少了风电机组转速穿越共振区域的次数，使得风电机组运行更稳定。
[0050]
在本发明提供的一些实施例中，在将限功率转速修正为共振区域下边界值，和将限功率转速修正为共振区域上边界值之后，还包括：
[0051]
根据限功率值和修正后的限功率转速计算修正转矩。
[0052]
基于修正后的限功率转速和修正转矩，调整风电机组的运行参数。
[0053]
根据物理学知识可知，功率＝转速
×
转矩。因此，修正转矩＝限功率值/修正后的限功率转速。修正后的限功率转速等于genspdbelow或者genspdabove。
[0054]
进一步地，基于修正后的限功率转速，调整风电机组的运行参数，包括：将修正后的限功率转速作为修正转速参考值，以驱动风电机组按照修正转速参考值转动。
[0055]
进一步地，基于修正转矩，调整风电机组的运行参数，包括：根据修正转矩调整风电机组的转矩。
[0056]
如此设置，风电机组的功率满足限功率要求，风电机组转速满足不处于共振区域的要求，从而使得风电机组能够平稳运行。
[0057]
在本发明提供的一些实施例中，在计算限功率值、限功率转速和限功率转矩之后，还包括：
[0058]
在确定限功率转速小于共振区域下边界值或者大于共振区域上边界值时，基于限功率转速和限功率转矩调整风电机组的运行参数。
[0059]
在限功率转速小于共振区域下边界值或者大于共振区域上边界值时，即限功率转速未处于共振区域内，此时可以根据基于限功率指令获取的限功率转速以及限功率转矩调整风电机组的运行参数。
[0060]
进一步地，基于限功率转速调整风电机组的运行参考，包括：将限功率转速作为修正转速参考值，以驱动风电机组按照修正转速参考值转动。
[0061]
进一步地，基于限功率转矩调整风电机组的运行参数，包括：根据限功率转矩调整风电机组的转矩。
[0062]
在本发明提供的一些实施例中，第一参考值小于或等于共振区域上边界值。即，genspdcritic1≤genspdabove。进一步地，当限功率指令在共振区域内频繁变化时，可以使genspdcritic1的数值靠近genspdabove的数值，例如，genspdcritic1＝genspdabove。否则，则使genspdcritic1的数值远离genspdabove的数值。
[0063]
可选地，假设在单位时间内，限功率指令在共振区域的变化次数为n1。设定变化次数的阈值n1和n2，且n2＞n1。在n1＜n1时，设定第一参考值为c1；在n1＜n1＜n2时，设定第一参考值为c2；在n2＜n1时，设定第一参考值为genspdabove，且c1＜c2＜genspdabove。
[0064]
在本发明提供的一些实施例中，第二参考值大于或等于共振区域下边界值。即，genspdcritic2≥genspdbelow。进一步地，当限功率指令在共振区域内频繁变化时，可以使genspdcritic2的数值靠近genspdbelow的数值，例如，genspdcritic2＝genspdbelow。否则，则使genspdcritic2的数值远离genspdbelow的数值。
[0065]
可选地，假设在单位时间内，限功率指令在共振区域的变化次数为m1。设定变化次数的阈值m1和m2，且m2＞m1。在m1＜m1时，设定第一参考值为d1；在m1＜m1＜m2时，设定第一参考值为d2；在m2＜m1时，设定第一参考值为genspdbelow，且d1＞d2＞genspdbelow。
[0066]
在本发明提供的一些实施例中，第一参考值和第二参考值均基于风电机组运行状态以及风况实时设置。
[0067]
例如，在每个限功率指令周期内，在确定风电机组转速处于共振区域内时，可以基于风电机组的运行状态以及风况设置第一参考值和第二参考值。例如，可以建立风电机组运行状态及风况与第一参考值和第二参考值对应关系的数据库，在每个限功率指令周期内，根据风电机组运行状态及风况，在数据库内查询对应的第一参考值和第二参考值。
[0068]
通过根据风电机组的运行状态及风况对第一参考值和第二参考值进行实时设置，能够在不影响风电机组正常运行的基础上，降低风电机组的转速穿越共振区域的次数。
[0069]
本发明提供的实施例中还提供了一种共振区域穿越系统。
[0070]
共振区域穿越系统可与上文描述的共振区域穿越方法相互对应参照。
[0071]
具体来说，共振区域穿越系统包括处理模块。
[0072]
处理模块能够计算限功率值、限功率转速和限功率转矩。
[0073]
例如，共振区域穿越系统还包括用于接收限功率指令的接收模块。接收模块与处理模块电连接。接收模块接收到限功率指令后传输至处理模块，处理模块基于限功率指令，获取限功率值、限功率转速及限功率转矩。
[0074]
处理模块在确定限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值的情况下，还能够：
[0075]
在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或等于共振区域下边界值时，判断限功率转速是否大于第一参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第一参考值大于共振区域中点值。
[0076]
在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或等于共振区域上边界值时，判断限功率转速是否大于第二参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第二参考值小于共振区域中点值。
[0077]
本发明提供的实施例中的共振区域穿越系统，通过设置第一参考值和第二参考值，可以降低风电机组转速穿越共振区域的次数，提高风电机组运行的稳定性。
[0078]
本发明提供的实施例中还提供了一种风力发电机。
[0079]
具体来说，风力发电机包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器执行程序时实现如上任一项的共振区域穿越方法的步骤。
[0080]
需要说明的是，风力发电机中包含了共振区域穿越方法同时也就包含其所有优点，此处不再赘述。
[0081]
图2示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图2所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行共振区域穿越方法，该方法包括：基于限功率指令，计算限功率值、限功率转速和限功率转矩；在确定限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值的情况下，还包括：在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或等于共振区域下边界值时，判断限功率转速是否大于第一参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第一参考值大于共振区域中点值；在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或等于共振区域上边界值时，判断限功率转速是否大于第二参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第二参考值小于共振区域中点值。
[0082]
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0083]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在
非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的共振区域穿越方法，该方法包括：基于限功率指令，计算限功率值、限功率转速和限功率转矩；在确定限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值的情况下，还包括：在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或等于共振区域下边界值时，判断限功率转速是否大于第一参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第一参考值大于共振区域中点值；在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或等于共振区域上边界值时，判断限功率转速是否大于第二参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第二参考值小于共振区域中点值。
[0084]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的共振区域穿越方法，该方法包括：基于限功率指令，计算限功率值、限功率转速和限功率转矩；在确定限功率转速大于共振区域下边界值且小于共振区域上边界值的情况下，还包括：在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值小于或等于共振区域下边界值时，判断限功率转速是否大于第一参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第一参考值大于共振区域中点值；在确定风电机组上一时刻的修正转速参考值大于或等于共振区域上边界值时，判断限功率转速是否大于第二参考值，若是，将限功率转速修正为共振区域上边界值，否则，将限功率转速修正为共振区域下边界值，第二参考值小于共振区域中点值。
[0085]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0086]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0087]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。