漂浮式风电机组的桨距角控制方法、装置和设备

本技术属于风力发电，具体涉及一种漂浮式风电机组的桨距角控制方法、装置和设备。

背景技术：

1、当前，风力发电已成为新型能源必不可少的来源之一。随着海上风力发电机的规划，风能广阔而稳定的深海地区已成为未来风电发展的主要区域。漂浮式风电机组固定在浮体基础结构上，受到入流风和波浪的影响，风机的风轮转动和浮体运动会产生耦合，尤其是风轮旋转动态与浮体的纵摇运动。纵摇运动指的是漂浮式风机在与风轮平面相垂直的平面内，前后俯仰的运动形式。漂浮式风力发电机运行在高于额定风速的区域内时，经常可以观察到漂浮式基础纵摇运动的振荡现象，这种现象影响漂浮式风机的功率输出，且增加了机械疲劳，对于机组安全稳定运行带来威胁。

2、相关技术中，可以将纵摇角速度进行反馈，加入到桨距角控制指令信号中，以抵消气动推力带来的负阻尼项，增加纵摇运动阻尼，以抑制漂浮式风力发电机的纵摇振荡。

3、但是上述方法在实践中，在不同入流风速下的纵摇震荡抑制效果有很大差异，导致风电机组的稳定性较差。

技术实现思路

1、本技术旨在提供一种漂浮式风电机组的桨距角控制方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中漂浮式风电机组的稳定性较差的问题。

2、为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种漂浮式风电机组的桨距角控制方法，所述方法包括：

4、基于目标风电机组的入流风速、所述目标风电机组的纵摇角速度和所述目标风电机组的塔筒高度，分别确定所述目标风电机组的转速误差修正比例和转速误差积分修正比例；

5、基于所述转速误差修正比例、所述目标风电机组中风轮的额定转速以及所述风轮的第一转速，确定所述目标风电机组的转子转速误差，基于所述转速误差积分修正比例、所述额定转速和所述第一转速，确定所述目标风电机组的转子转速积分误差；

6、基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角、所述转子转速误差和所述转子转速积分误差，确定所述目标风电机组的目标桨距角；

7、控制所述目标风电机组的桨距角变更为所述目标桨距角。

8、可选地，所述转速误差修正比例对所述纵摇角速度的一阶偏导数大于0，且所述转速误差积分修正比例对所述纵摇角速度的一阶偏导数大于0。

9、可选地，所述基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角、所述转子转速误差和所述转子转速积分误差，确定所述目标风电机组的目标桨距角，包括：

10、获取所述目标风电机组的目标叶片变桨距控制器的比例控制增益系数和积分控制增益系数；

11、将所述目标风电机组的目标叶片变桨距控制器的比例控制增益系数和所述转子转速误差相乘，得到所述目标风电机组的比例控制参数，将所述目标叶片变桨距控制器的积分控制增益系数和所述转子转速积分误差相乘，得到所述目标风电机组的积分控制参数；

12、基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角、所述比例控制参数和所述积分控制参数，确定所述目标风电机组的目标桨距角。

13、可选地，所述基于所述转速误差修正比例、所述目标风电机组中风轮的额定转速以及所述风轮的第一转速，确定所述目标风电机组的转子转速误差，包括：

14、计算所述转速误差修正比例和所述目标风电机组中风轮的第一转速之间的第一乘积；

15、计算所述风轮的额定转速和所述第一乘积之间的差值，得到所述目标风电机组的转子转速误差。

16、可选地，所述基于所述转速误差积分修正比例、所述额定转速和所述第一转速，确定所述目标风电机组的转子转速积分误差，包括：

17、计算所述转速误差积分修正比例和所述第一转速之间的第二乘积；

18、在时间域上对所述风轮的额定转速和所述第二乘积之间的差值进行积分，得到所述目标风电机组的转子转速积分误差。

19、可选地，所述基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角、所述比例控制参数和所述积分控制参数，确定所述目标风电机组的目标桨距角，包括：

20、基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角确定所述目标风电机组的增益调度系数；

21、将所述比例控制参数和所述积分控制参数求和，得到第一和值；

22、将所述增益调度系数和所述第一和值相乘，得到所述目标风电机组的目标桨距角。

23、可选地，所述控制所述目标风电机组的桨距角变更为所述目标桨距角，包括：

24、基于所述目标风电机组的桨距角执行器时间常数，对所述目标桨距角进行修正，得到所述目标风电机组的目标修正桨距角；

25、控制所述目标风电机组的桨距角变更为所述目标修正桨距角。

26、可选地，所述基于所述目标风电机组的桨距角执行器时间常数，对所述目标桨距角进行修正，得到所述目标风电机组的目标修正桨距角，包括：

27、计算所述目标桨距角对时间的一阶桨距角导数；

28、计算所述一阶桨距角导数与所述目标风电机组的桨距角执行器时间常数之间的第三乘积；

29、将所述第三乘积和所述目标桨距角相加，得到所述目标风电机组的目标修正桨距角。

30、第二方面，本技术实施例提供一种漂浮式风电机组的桨距角控制装置，所述装置包括：

31、第一确定模块，用于基于目标风电机组的入流风速、所述目标风电机组的纵摇角速度和所述目标风电机组的塔筒高度，分别确定所述目标风电机组的转速误差修正比例和转速误差积分修正比例；

32、第二确定模块，用于基于所述转速误差修正比例、所述目标风电机组中风轮的额定转速以及所述风轮的第一转速，确定所述目标风电机组的转子转速误差，基于所述转速误差积分修正比例、所述额定转速和所述第一转速，确定所述目标风电机组的转子转速积分误差；

33、第三确定模块，用于基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角、所述转子转速误差和所述转子转速积分误差，确定所述目标风电机组的目标桨距角；

34、控制模块，用于控制所述目标风电机组的桨距角变更为所述目标桨距角。

35、可选地，所述转速误差修正比例对所述纵摇角速度的一阶偏导数大于0，且所述转速误差积分修正比例对所述纵摇角速度的一阶偏导数大于0。

36、可选地，所述第三确定模块，包括：

37、获取子模块，用于获取所述目标风电机组的目标叶片变桨距控制器的比例控制增益系数和积分控制增益系数；

38、第一计算子模块，用于将所述目标风电机组的目标叶片变桨距控制器的比例控制增益系数和所述转子转速误差相乘，得到所述目标风电机组的比例控制参数，将所述目标叶片变桨距控制器的积分控制增益系数和所述转子转速积分误差相乘，得到所述目标风电机组的积分控制参数；

39、第一确定子模块，用于基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角、所述比例控制参数和所述积分控制参数，确定所述目标风电机组的目标桨距角。

40、可选地，所述第二确定模块，包括：

41、第二计算子模块，用于计算所述转速误差修正比例和所述目标风电机组中风轮的第一转速之间的第一乘积；

42、第三计算子模块，用于计算所述风轮的额定转速和所述第一乘积之间的差值，得到所述目标风电机组的转子转速误差。

43、可选地，所述第二确定模块，包括：

44、第四计算子模块，用于计算所述转速误差积分修正比例和所述第一转速之间的第二乘积；

45、第五计算子模块，用于在时间域上对所述风轮的额定转速和所述第二乘积之间的差值进行积分，得到所述目标风电机组的转子转速积分误差。

46、可选地，所述第三确定模块，包括：

47、第二确定子模块，用于基于所述第一转速、所述目标风电机组当前的第一桨距角确定所述目标风电机组的增益调度系数；

48、第六计算子模块，用于将所述比例控制参数和所述积分控制参数求和，得到第一和值；

49、第七计算子模块，用于将所述增益调度系数和所述第一和值相乘，得到所述目标风电机组的目标桨距角。

50、可选地，所述控制模块，包括：

51、修正子模块，用于基于所述目标风电机组的桨距角执行器时间常数，对所述目标桨距角进行修正，得到所述目标风电机组的目标修正桨距角；

52、控制子模块，用于控制所述目标风电机组的桨距角变更为所述目标修正桨距角。

53、可选地，所述修正子模块，包括：

54、第八计算子模块，用于计算所述目标桨距角对时间的一阶桨距角导数；

55、第九计算子模块，用于计算所述一阶桨距角导数与所述目标风电机组的桨距角执行器时间常数之间的第三乘积；

56、第十计算子模块，用于将所述第三乘积和所述目标桨距角相加，得到所述目标风电机组的目标修正桨距角。

57、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括如上任意一项所述的漂浮式风电机组的桨距角控制装置，用以实现如上任意一项所述的漂浮式风电机组的桨距角控制方法。

58、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令或者至少一段程序，所述至少一条指令或者所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现上述任意一项所述的漂浮式风电机组的桨距角控制方法。

59、本技术相比于现有技术，通过基于目标风电机组的入流风速、目标风电机组的纵摇角速度和目标风电机组的塔筒高度，分别确定目标风电机组的转速误差修正比例和转速误差积分修正比例，基于转速误差修正比例、目标风电机组中风轮的额定转速以及风轮的第一转速，确定目标风电机组的转子转速误差，基于转速误差积分修正比例、额定转速和第一转速，确定目标风电机组的转子转速积分误差，基于第一转速、目标风电机组当前的第一桨距角、转子转速误差和转子转速积分误差，确定目标风电机组的目标桨距角，控制目标风电机组的桨距角变更为目标桨距角，可以根据目标风电机组的入流风速对目标风电机组的转子转速误差和转子转速积分误差进行修正，能够降低目标风电机组在不同入流风速下的纵摇抑制效果的差异，一定程度上提升了风电机组的纵摇抑制效果的稳定性。

60、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。