一种风电桨叶控制方法及系统与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风电桨叶控制方法及系统。


背景技术：

2.风电，是将风能转化为电能，正是新能源应用的一个重要领域。经过近百年的发展，现代风力发电机系统，从塔筒高度，叶轮直径，输出功率，控制复杂度都在不断创造新的记录，并且随着风机的功率和尺寸不断增大，应用场景不断扩展，对于风机在风速变化下的适应性，以及极端条件下风机的安全性，提出了更高的要求。因此需要变桨控制，即采用机械液压或者电动伺服的方式，控制风机桨叶的旋转，来调节桨叶的节距角，改变气流对桨叶的攻角，进而控制风机桨叶捕获的气动转矩和气动功率。
3.然而现有技术中，对于实际的工作环境中，对于变桨控制都是通过自适应控制、模糊控制等方法，然而这些控制方法无法完全适用于不同环境以及不同风电机组，无法进行准对性的控制，通过自适应控制、模糊控制是针对大范围内集群的风电桨叶的控制，并无法实现针对每一个桨叶的针对性控制，导致无法实现每个桨叶都实现最大发电效率，进而影响风电机组的工作效率，因此，如何提供一种风电桨叶控制方法及系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种风电桨叶控制方法及系统，本发明通过对不同环境以及桨叶自身的变化进行周期性检测，实时动态化对桨叶的角度进行变桨驱动控制，保证了桨叶的最适角度，提高了风电机组的输出功率。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
6.一种风电桨叶控制方法，包括：
7.对风电桨叶建立平面可视化模型，并实时采集风电场的环境信息和风机发电信息；
8.根据实时采集的所述风电场的环境信息、所述风机发电信息以及所述平面可视化模型计算桨叶的初始角度值；
9.根据预设时间周期对所述风电场的环境信息和所述风机发电信息进行采集，并根据所述预设时间周期内采集的所述风电场的环境信息和所述风机发电信息计算桨叶的预测角度值，并根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制；
10.其中，所述风电场的环境信息包括风速v和气压，所述风机发电信息包括发电值i和功率曲线。
11.在本技术的一些实施例中，根据所述预设时间周期内采集的所述风电场的环境信息和所述风机发电信息计算桨叶的预测角度值，包括：
12.对风电机组建立预测模型，并确定所述桨叶的挥舞力矩，通过park变换，将所述挥
舞力矩变换为固定坐标系下的偏航力矩与俯仰力矩，将所述偏航力矩和所述俯仰力矩输入到预设rbf神经网络pid控制器中，根据梯度下降法计算得出所述预设rbf神经网络pid控制器参数调节变化量，并确定在所述固定坐标系下的桨距角，将所述桨距角分别变换成三个叶片的叶片桨距角，并对三个叶片的所述叶片桨距角进行叠加处理，计算得每个所述叶片的变桨桨距角，根据每个所述叶片的变桨桨距角和所述风电场的环境信息以及所述风机发电信息确定桨叶的预测角度值，所述桨叶的预测角度值包括每个所述叶片的变桨桨距角。
13.在本技术的一些实施例中，预先设定有预设风电场风速矩阵t0和预设变桨桨距角矩阵a，对于所述预设变桨桨距角矩阵a，设定a(a1，a2，a3，a4)，其中a1为第一预设变桨桨距角，a2为第二预设变桨桨距角，a3为第三预设变桨桨距角，a4为第四预设变桨桨距角，且a1＜a2＜a3＜a4＜90
°
；
14.对于所述预设风电场风速矩阵t0，设定t0(t01，t02，t03，t04)，其中，t01为第一预设风电场风速，t02为第二预设风电场风速，t03为第三预设风电场风速，t04为第四预设风电场风速，且t01＜t02＜t03＜t04；
15.根据v与所述预设风电场风速矩阵t0之间的关系选定相应的变桨桨距角作为所述桨叶的预测角度值；
16.当v＜t01时，选定所述第四预设变桨桨距角a4作为所述桨叶的预测角度值；
17.当t01≤v＜t02时，选定所述第三预设变桨桨距角a3作为所述桨叶的预测角度值；
18.当t02≤v＜t03时，选定所述第二预设变桨桨距角a2作为所述桨叶的预测角度值；
19.当t03≤v＜t04时，选定所述第一预设变桨桨距角a1作为所述桨叶的预测角度值。
20.在本技术的一些实施例中，预先设定有预设风机发电值矩阵r0和预设变桨桨距角修正系数矩阵b，对于所述预设变桨桨距角修正系数矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中b1为第一预设变桨桨距角修正系数，b2为第二预设变桨桨距角修正系数，b3为第三预设变桨桨距角修正系数，b4为第四预设变桨桨距角修正系数，且1＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；
21.对于所述预设风机发电值矩阵r0，设定r0(r01，r02，r03，r04)，其中，r01为第一预设风机发电值，r02为第二预设风机发电值，r03为第三预设风机发电值，r04为第四预设风机发电值，且r01＜r02＜r03＜r04；
22.根据i与所述预设风机发电值矩阵r0之间的关系选定相应的变桨桨距角修正系数以对各预设变桨桨距角进行修正；
23.当i＜r01时，选定所述第四预设变桨桨距角修正系数b4对所述第四预设变桨桨距角a4进行修正，修正后的变桨桨距角为a4＊b4；
24.当r01≤i＜r02，选定所述第三预设变桨桨距角修正系数b3对所述第三预设变桨桨距角a3进行修正，修正后的变桨桨距角为a3＊b3；
25.当r02≤i＜r03，选定所述第二预设变桨桨距角修正系数b2对所述第二预设变桨桨距角a2进行修正，修正后的变桨桨距角为a2＊b2；
26.当r03≤i＜r04，选定所述第一预设变桨桨距角修正系数b1对所述第一预设变桨桨距角a1进行修正，修正后的变桨桨距角为a1＊b1。
27.在本技术的一些实施例中，根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制时，还包括：
28.获取变桨驱动控制器的工作状态，并根据所述变桨驱动控制器的工作状态，对所
述桨叶的角度进行变桨驱动控制，所述工作状态包括正常工作状态和故障状态；其中，
29.当所述变桨驱动控制器的工作状态为所述故障状态时，对所述变桨驱动控制器进行复位控制，并根据复位控制后的所述桨驱动控制器对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制。
30.为了实现上述目的，本发明还相应地提供了一种风电桨叶控制系统，应用于所述的风电桨叶控制方法中，包括：
31.获取模块，用于对风电桨叶建立平面可视化模型，并实时采集风电场的环境信息和风机发电信息；
32.计算模块，用于根据实时采集的所述风电场的环境信息、所述风机发电信息以及所述平面可视化模型计算桨叶的初始角度值；
33.控制模块，用于根据预设时间周期对所述风电场的环境信息和所述风机发电信息进行采集，并根据所述预设时间周期内采集的所述风电场的环境信息和所述风机发电信息计算桨叶的预测角度值，并根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制；
34.其中，所述风电场的环境信息包括风速v和气压，所述风机发电信息包括发电值i和功率曲线。
35.在本技术的一些实施例中，所述控制模块还用于对风电机组建立预测模型，并确定所述桨叶的挥舞力矩，通过park变换，将所述挥舞力矩变换为固定坐标系下的偏航力矩与俯仰力矩，将所述偏航力矩和所述俯仰力矩输入到预设rbf神经网络pid控制器中，根据梯度下降法计算得出所述预设rbf神经网络pid控制器参数调节变化量，并确定在所述固定坐标系下的桨距角，将所述桨距角分别变换成三个叶片的叶片桨距角，并对三个叶片的所述叶片桨距角进行叠加处理，计算得每个所述叶片的变桨桨距角，根据每个所述叶片的变桨桨距角和所述风电场的环境信息以及所述风机发电信息确定桨叶的预测角度值，所述桨叶的预测角度值包括每个所述叶片的变桨桨距角。
36.在本技术的一些实施例中，所述控制模块内预先设定有预设风电场风速矩阵t0和预设变桨桨距角矩阵a，对于所述预设变桨桨距角矩阵a，设定a(a1，a2，a3，a4)，其中a1为第一预设变桨桨距角，a2为第二预设变桨桨距角，a3为第三预设变桨桨距角，a4为第四预设变桨桨距角，且a1＜a2＜a3＜a4＜90
°
；
37.对于所述预设风电场风速矩阵t0，设定t0(t01，t02，t03，t04)，其中，t01为第一预设风电场风速，t02为第二预设风电场风速，t03为第三预设风电场风速，t04为第四预设风电场风速，且t01＜t02＜t03＜t04；
38.所述控制模块还用于根据v与所述预设风电场风速矩阵t0之间的关系选定相应的变桨桨距角作为所述桨叶的预测角度值；
39.当v＜t01时，选定所述第四预设变桨桨距角a4作为所述桨叶的预测角度值；
40.当t01≤v＜t02时，选定所述第三预设变桨桨距角a3作为所述桨叶的预测角度值；
41.当t02≤v＜t03时，选定所述第二预设变桨桨距角a2作为所述桨叶的预测角度值；
42.当t03≤v＜t04时，选定所述第一预设变桨桨距角a1作为所述桨叶的预测角度值。
43.在本技术的一些实施例中，所述控制模块内还预先设定有预设风机发电值矩阵r0和预设变桨桨距角修正系数矩阵b，对于所述预设变桨桨距角修正系数矩阵b，设定b(b1，
b2，b3，b4)，其中b1为第一预设变桨桨距角修正系数，b2为第二预设变桨桨距角修正系数，b3为第三预设变桨桨距角修正系数，b4为第四预设变桨桨距角修正系数，且1＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；
44.对于所述预设风机发电值矩阵r0，设定r0(r01，r02，r03，r04)，其中，r01为第一预设风机发电值，r02为第二预设风机发电值，r03为第三预设风机发电值，r04为第四预设风机发电值，且r01＜r02＜r03＜r04；
45.所述控制模块还用于根据i与所述预设风机发电值矩阵r0之间的关系选定相应的变桨桨距角修正系数以对各预设变桨桨距角进行修正；
46.当i＜r01时，选定所述第四预设变桨桨距角修正系数b4对所述第四预设变桨桨距角a4进行修正，修正后的变桨桨距角为a4＊b4；
47.当r01≤i＜r02，选定所述第三预设变桨桨距角修正系数b3对所述第三预设变桨桨距角a3进行修正，修正后的变桨桨距角为a3＊b3；
48.当r02≤i＜r03，选定所述第二预设变桨桨距角修正系数b2对所述第二预设变桨桨距角a2进行修正，修正后的变桨桨距角为a2＊b2；
49.当r03≤i＜r04，选定所述第一预设变桨桨距角修正系数b1对所述第一预设变桨桨距角a1进行修正，修正后的变桨桨距角为a1＊b1。
50.在本技术的一些实施例中，所述控制模块还用于当根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制时，获取变桨驱动控制器的工作状态，并根据所述变桨驱动控制器的工作状态，对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制，所述工作状态包括正常工作状态和故障状态；
51.其中，当所述变桨驱动控制器的工作状态为所述故障状态时，对所述变桨驱动控制器进行复位控制，并根据复位控制后的所述桨驱动控制器对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制。
52.本发明提供了一种风电桨叶控制方法及系统，与现有技术相比，其有益效果在于：
53.本发明通过对风电桨叶建立平面可视化模型，以旋转面作为平面参考面，再结合风电场的环境信息和风机发电信息作为影响参数，对桨叶的角度进行变桨驱动控制，保证了风电机组的输出功率，并且在一些极端天气下也可以及时起到保护作用，保证了设备运行的可靠性，并且还对风机变桨驱动器进行有效监测，保证了变桨过程中的控制可靠性，提高了设备运行的安全性。
附图说明
54.图1是本发明实施例中风电桨叶控制方法的流程图；
55.图2是本发明实施例中风电桨叶控制系统的结构框图。
具体实施方式
56.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
57.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
58.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
59.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内侧的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
60.参阅图1所示，本发明的公开实施例提供了一种风电桨叶控制方法，包括：
61.对风电桨叶建立平面可视化模型，并实时采集风电场的环境信息和风机发电信息；
62.根据实时采集的风电场的环境信息、风机发电信息以及平面可视化模型计算桨叶的初始角度值；
63.根据预设时间周期对风电场的环境信息和风机发电信息进行采集，并根据预设时间周期内采集的风电场的环境信息和风机发电信息计算桨叶的预测角度值，并根据初始角度值和预测角度值的差值对桨叶的角度进行变桨驱动控制；
64.其中，风电场的环境信息包括风速v和气压，风机发电信息包括发电值i和功率曲线。
65.在本技术的一种具体实施例中，根据预设时间周期内采集的风电场的环境信息和风机发电信息计算桨叶的预测角度值，包括：
66.对风电机组建立预测模型，并确定桨叶的挥舞力矩，通过park变换，将挥舞力矩变换为固定坐标系下的偏航力矩与俯仰力矩，将偏航力矩和俯仰力矩输入到预设rbf神经网络pid控制器中，根据梯度下降法计算得出预设rbf神经网络pid控制器参数调节变化量，并确定在固定坐标系下的桨距角，将桨距角分别变换成三个叶片的叶片桨距角，并对三个叶片的叶片桨距角进行叠加处理，计算得每个叶片的变桨桨距角，根据每个叶片的变桨桨距角和风电场的环境信息以及风机发电信息确定桨叶的预测角度值，桨叶的预测角度值包括每个叶片的变桨桨距角。
67.在本技术的一种具体实施例中，预先设定有预设风电场风速矩阵t0和预设变桨桨距角矩阵a，对于预设变桨桨距角矩阵a，设定a(a1，a2，a3，a4)，其中a1为第一预设变桨桨距角，a2为第二预设变桨桨距角，a3为第三预设变桨桨距角，a4为第四预设变桨桨距角，且a1＜a2＜a3＜a4＜90
°
；
68.对于预设风电场风速矩阵t0，设定t0(t01，t02，t03，t04)，其中，t01为第一预设风电场风速，t02为第二预设风电场风速，t03为第三预设风电场风速，t04为第四预设风电场风速，且t01＜t02＜t03＜t04；
69.根据v与预设风电场风速矩阵t0之间的关系选定相应的变桨桨距角作为桨叶的预测角度值；
70.当v＜t01时，选定第四预设变桨桨距角a4作为桨叶的预测角度值；
71.当t01≤v＜t02时，选定第三预设变桨桨距角a3作为桨叶的预测角度值；
72.当t02≤v＜t03时，选定第二预设变桨桨距角a2作为桨叶的预测角度值；
73.当t03≤v＜t04时，选定第一预设变桨桨距角a1作为桨叶的预测角度值。
74.在本技术的一种具体实施例中，预先设定有预设风机发电值矩阵r0和预设变桨桨距角修正系数矩阵b，对于预设变桨桨距角修正系数矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中b1为第一预设变桨桨距角修正系数，b2为第二预设变桨桨距角修正系数，b3为第三预设变桨桨距角修正系数，b4为第四预设变桨桨距角修正系数，且1＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；
75.对于预设风机发电值矩阵r0，设定r0(r01，r02，r03，r04)，其中，r01为第一预设风机发电值，r02为第二预设风机发电值，r03为第三预设风机发电值，r04为第四预设风机发电值，且r01＜r02＜r03＜r04；
76.根据i与预设风机发电值矩阵r0之间的关系选定相应的变桨桨距角修正系数以对各预设变桨桨距角进行修正；
77.当i＜r01时，选定第四预设变桨桨距角修正系数b4对第四预设变桨桨距角a4进行修正，修正后的变桨桨距角为a4＊b4；
78.当r01≤i＜r02，选定第三预设变桨桨距角修正系数b3对第三预设变桨桨距角a3进行修正，修正后的变桨桨距角为a3＊b3；
79.当r02≤i＜r03，选定第二预设变桨桨距角修正系数b2对第二预设变桨桨距角a2进行修正，修正后的变桨桨距角为a2＊b2；
80.当r03≤i＜r04，选定第一预设变桨桨距角修正系数b1对第一预设变桨桨距角a1进行修正，修正后的变桨桨距角为a1＊b1。
81.在本技术的一种具体实施例中，根据初始角度值和预测角度值的差值对桨叶的角度进行变桨驱动控制时，还包括：
82.获取变桨驱动控制器的工作状态，并根据变桨驱动控制器的工作状态，对桨叶的角度进行变桨驱动控制，工作状态包括正常工作状态和故障状态；其中，
83.当变桨驱动控制器的工作状态为故障状态时，对变桨驱动控制器进行复位控制，并根据复位控制后的桨驱动控制器对桨叶的角度进行变桨驱动控制。
84.基于相同的技术构思，参阅图2所示，本发明还相应地提供了一种风电桨叶控制系统，应用于风电桨叶控制方法中，包括：
85.获取模块，用于对风电桨叶建立平面可视化模型，并实时采集风电场的环境信息和风机发电信息；
86.计算模块，用于根据实时采集的风电场的环境信息、风机发电信息以及平面可视化模型计算桨叶的初始角度值；
87.控制模块，用于根据预设时间周期对风电场的环境信息和风机发电信息进行采集，并根据预设时间周期内采集的风电场的环境信息和风机发电信息计算桨叶的预测角度值，并根据初始角度值和预测角度值的差值对桨叶的角度进行变桨驱动控制；
88.其中，风电场的环境信息包括风速v和气压，风机发电信息包括发电值i和功率曲线。
89.在本技术的一种具体实施例中，控制模块还用于对风电机组建立预测模型，并确
定桨叶的挥舞力矩，通过park变换，将挥舞力矩变换为固定坐标系下的偏航力矩与俯仰力矩，将偏航力矩和俯仰力矩输入到预设rbf神经网络pid控制器中，根据梯度下降法计算得出预设rbf神经网络pid控制器参数调节变化量，并确定在固定坐标系下的桨距角，将桨距角分别变换成三个叶片的叶片桨距角，并对三个叶片的叶片桨距角进行叠加处理，计算得每个叶片的变桨桨距角，根据每个叶片的变桨桨距角和风电场的环境信息以及风机发电信息确定桨叶的预测角度值，桨叶的预测角度值包括每个叶片的变桨桨距角。
90.在本技术的一种具体实施例中，控制模块内预先设定有预设风电场风速矩阵t0和预设变桨桨距角矩阵a，对于预设变桨桨距角矩阵a，设定a(a1，a2，a3，a4)，其中a1为第一预设变桨桨距角，a2为第二预设变桨桨距角，a3为第三预设变桨桨距角，a4为第四预设变桨桨距角，且a1＜a2＜a3＜a4＜90
°
；
91.对于预设风电场风速矩阵t0，设定t0(t01，t02，t03，t04)，其中，t01为第一预设风电场风速，t02为第二预设风电场风速，t03为第三预设风电场风速，t04为第四预设风电场风速，且t01＜t02＜t03＜t04；
92.控制模块还用于根据v与预设风电场风速矩阵t0之间的关系选定相应的变桨桨距角作为桨叶的预测角度值；
93.当v＜t01时，选定第四预设变桨桨距角a4作为桨叶的预测角度值；
94.当t01≤v＜t02时，选定第三预设变桨桨距角a3作为桨叶的预测角度值；
95.当t02≤v＜t03时，选定第二预设变桨桨距角a2作为桨叶的预测角度值；
96.当t03≤v＜t04时，选定第一预设变桨桨距角a1作为桨叶的预测角度值。
97.在本技术的一种具体实施例中，控制模块内还预先设定有预设风机发电值矩阵r0和预设变桨桨距角修正系数矩阵b，对于预设变桨桨距角修正系数矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中b1为第一预设变桨桨距角修正系数，b2为第二预设变桨桨距角修正系数，b3为第三预设变桨桨距角修正系数，b4为第四预设变桨桨距角修正系数，且1＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；
98.对于预设风机发电值矩阵r0，设定r0(r01，r02，r03，r04)，其中，r01为第一预设风机发电值，r02为第二预设风机发电值，r03为第三预设风机发电值，r04为第四预设风机发电值，且r01＜r02＜r03＜r04；
99.控制模块还用于根据i与预设风机发电值矩阵r0之间的关系选定相应的变桨桨距角修正系数以对各预设变桨桨距角进行修正；
100.当i＜r01时，选定第四预设变桨桨距角修正系数b4对第四预设变桨桨距角a4进行修正，修正后的变桨桨距角为a4＊b4；
101.当r01≤i＜r02，选定第三预设变桨桨距角修正系数b3对第三预设变桨桨距角a3进行修正，修正后的变桨桨距角为a3＊b3；
102.当r02≤i＜r03，选定第二预设变桨桨距角修正系数b2对第二预设变桨桨距角a2进行修正，修正后的变桨桨距角为a2＊b2；
103.当r03≤i＜r04，选定第一预设变桨桨距角修正系数b1对第一预设变桨桨距角a1进行修正，修正后的变桨桨距角为a1＊b1。
104.在本技术的一种具体实施例中，控制模块还用于当根据初始角度值和预测角度值的差值对桨叶的角度进行变桨驱动控制时，获取变桨驱动控制器的工作状态，并根据变桨
驱动控制器的工作状态，对桨叶的角度进行变桨驱动控制，工作状态包括正常工作状态和故障状态；
105.其中，当变桨驱动控制器的工作状态为故障状态时，对变桨驱动控制器进行复位控制，并根据复位控制后的桨驱动控制器对桨叶的角度进行变桨驱动控制。
106.综上所述，本发明通过对风电桨叶建立平面可视化模型，以旋转面作为平面参考面，再结合风电场的环境信息和风机发电信息作为影响参数，对桨叶的角度进行变桨驱动控制，保证了风电机组的输出功率，并且在一些极端天气下也可以及时起到保护作用，保证了设备运行的可靠性，并且还对风机变桨驱动器进行有效监测，保证了变桨过程中的控制可靠性，提高了设备运行的安全性。本发明具有自动化、实时化、准确化以及安全化等优点。
107.以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。
108.所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
109.需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
110.本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd－rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
111.术语“包括”或者任何其它类似用语旨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/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
112.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
113.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种风电桨叶控制方法，其特征在于，包括：对风电桨叶建立平面可视化模型，并实时采集风电场的环境信息和风机发电信息；根据实时采集的所述风电场的环境信息、所述风机发电信息以及所述平面可视化模型计算桨叶的初始角度值；根据预设时间周期对所述风电场的环境信息和所述风机发电信息进行采集，并根据所述预设时间周期内采集的所述风电场的环境信息和所述风机发电信息计算桨叶的预测角度值，并根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制；其中，所述风电场的环境信息包括风速v和气压，所述风机发电信息包括发电值i和功率曲线。2.根据权利要求1所述的一种风电桨叶控制方法，其特征在于，根据所述预设时间周期内采集的所述风电场的环境信息和所述风机发电信息计算桨叶的预测角度值，包括：对风电机组建立预测模型，并确定所述桨叶的挥舞力矩，通过park变换，将所述挥舞力矩变换为固定坐标系下的偏航力矩与俯仰力矩，将所述偏航力矩和所述俯仰力矩输入到预设rbf神经网络pid控制器中，根据梯度下降法计算得出所述预设rbf神经网络pid控制器参数调节变化量，并确定在所述固定坐标系下的桨距角，将所述桨距角分别变换成三个叶片的叶片桨距角，并对三个叶片的所述叶片桨距角进行叠加处理，计算得每个所述叶片的变桨桨距角，根据每个所述叶片的变桨桨距角和所述风电场的环境信息以及所述风机发电信息确定桨叶的预测角度值，所述桨叶的预测角度值包括每个所述叶片的变桨桨距角。3.根据权利要求2所述的一种风电桨叶控制方法，其特征在于，预先设定有预设风电场风速矩阵t0和预设变桨桨距角矩阵a，对于所述预设变桨桨距角矩阵a，设定a(a1，a2，a3，a4)，其中a1为第一预设变桨桨距角，a2为第二预设变桨桨距角，a3为第三预设变桨桨距角，a4为第四预设变桨桨距角，且a1＜a2＜a3＜a4＜90
°
；对于所述预设风电场风速矩阵t0，设定t0(t01，t02，t03，t04)，其中，t01为第一预设风电场风速，t02为第二预设风电场风速，t03为第三预设风电场风速，t04为第四预设风电场风速，且t01＜t02＜t03＜t04；根据v与所述预设风电场风速矩阵t0之间的关系选定相应的变桨桨距角作为所述桨叶的预测角度值；当v＜t01时，选定所述第四预设变桨桨距角a4作为所述桨叶的预测角度值；当t01≤v＜t02时，选定所述第三预设变桨桨距角a3作为所述桨叶的预测角度值；当t02≤v＜t03时，选定所述第二预设变桨桨距角a2作为所述桨叶的预测角度值；当t03≤v＜t04时，选定所述第一预设变桨桨距角a1作为所述桨叶的预测角度值。4.根据权利要求3所述的一种风电桨叶控制方法，其特征在于，预先设定有预设风机发电值矩阵r0和预设变桨桨距角修正系数矩阵b，对于所述预设变桨桨距角修正系数矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中b1为第一预设变桨桨距角修正系数，b2为第二预设变桨桨距角修正系数，b3为第三预设变桨桨距角修正系数，b4为第四预设变桨桨距角修正系数，且1＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；对于所述预设风机发电值矩阵r0，设定r0(r01，r02，r03，r04)，其中，r01为第一预设风机发电值，r02为第二预设风机发电值，r03为第三预设风机发电值，r04为第四预设风机发
电值，且r01＜r02＜r03＜r04；根据i与所述预设风机发电值矩阵r0之间的关系选定相应的变桨桨距角修正系数以对各预设变桨桨距角进行修正；当i＜r01时，选定所述第四预设变桨桨距角修正系数b4对所述第四预设变桨桨距角a4进行修正，修正后的变桨桨距角为a4＊b4；当r01≤i＜r02，选定所述第三预设变桨桨距角修正系数b3对所述第三预设变桨桨距角a3进行修正，修正后的变桨桨距角为a3＊b3；当r02≤i＜r03，选定所述第二预设变桨桨距角修正系数b2对所述第二预设变桨桨距角a2进行修正，修正后的变桨桨距角为a2＊b2；当r03≤i＜r04，选定所述第一预设变桨桨距角修正系数b1对所述第一预设变桨桨距角a1进行修正，修正后的变桨桨距角为a1＊b1。5.根据权利要求1所述的一种风电桨叶控制方法，其特征在于，根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制时，还包括：获取变桨驱动控制器的工作状态，并根据所述变桨驱动控制器的工作状态，对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制，所述工作状态包括正常工作状态和故障状态；其中，当所述变桨驱动控制器的工作状态为所述故障状态时，对所述变桨驱动控制器进行复位控制，并根据复位控制后的所述桨驱动控制器对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制。6.一种风电桨叶控制系统，应用于如权利要求1－5任一项所述的风电桨叶控制方法中，其特征在于，包括：获取模块，用于对风电桨叶建立平面可视化模型，并实时采集风电场的环境信息和风机发电信息；计算模块，用于根据实时采集的所述风电场的环境信息、所述风机发电信息以及所述平面可视化模型计算桨叶的初始角度值；控制模块，用于根据预设时间周期对所述风电场的环境信息和所述风机发电信息进行采集，并根据所述预设时间周期内采集的所述风电场的环境信息和所述风机发电信息计算桨叶的预测角度值，并根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制；其中，所述风电场的环境信息包括风速v和气压，所述风机发电信息包括发电值i和功率曲线。7.根据权利要求6所述的一种风电桨叶控制系统，其特征在于，所述控制模块还用于对风电机组建立预测模型，并确定所述桨叶的挥舞力矩，通过park变换，将所述挥舞力矩变换为固定坐标系下的偏航力矩与俯仰力矩，将所述偏航力矩和所述俯仰力矩输入到预设rbf神经网络pid控制器中，根据梯度下降法计算得出所述预设rbf神经网络pid控制器参数调节变化量，并确定在所述固定坐标系下的桨距角，将所述桨距角分别变换成三个叶片的叶片桨距角，并对三个叶片的所述叶片桨距角进行叠加处理，计算得每个所述叶片的变桨桨距角，根据每个所述叶片的变桨桨距角和所述风电场的环境信息以及所述风机发电信息确定桨叶的预测角度值，所述桨叶的预测角度值包括每个所述叶片的变桨桨距角。8.根据权利要求7所述的一种风电桨叶控制系统，其特征在于，
所述控制模块内预先设定有预设风电场风速矩阵t0和预设变桨桨距角矩阵a，对于所述预设变桨桨距角矩阵a，设定a(a1，a2，a3，a4)，其中a1为第一预设变桨桨距角，a2为第二预设变桨桨距角，a3为第三预设变桨桨距角，a4为第四预设变桨桨距角，且a1＜a2＜a3＜a4＜90
°
；对于所述预设风电场风速矩阵t0，设定t0(t01，t02，t03，t04)，其中，t01为第一预设风电场风速，t02为第二预设风电场风速，t03为第三预设风电场风速，t04为第四预设风电场风速，且t01＜t02＜t03＜t04；所述控制模块还用于根据v与所述预设风电场风速矩阵t0之间的关系选定相应的变桨桨距角作为所述桨叶的预测角度值；当v＜t01时，选定所述第四预设变桨桨距角a4作为所述桨叶的预测角度值；当t01≤v＜t02时，选定所述第三预设变桨桨距角a3作为所述桨叶的预测角度值；当t02≤v＜t03时，选定所述第二预设变桨桨距角a2作为所述桨叶的预测角度值；当t03≤v＜t04时，选定所述第一预设变桨桨距角a1作为所述桨叶的预测角度值。9.根据权利要求8所述的一种风电桨叶控制系统，其特征在于，所述控制模块内还预先设定有预设风机发电值矩阵r0和预设变桨桨距角修正系数矩阵b，对于所述预设变桨桨距角修正系数矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中b1为第一预设变桨桨距角修正系数，b2为第二预设变桨桨距角修正系数，b3为第三预设变桨桨距角修正系数，b4为第四预设变桨桨距角修正系数，且1＜b1＜b2＜b3＜b4＜1.5；对于所述预设风机发电值矩阵r0，设定r0(r01，r02，r03，r04)，其中，r01为第一预设风机发电值，r02为第二预设风机发电值，r03为第三预设风机发电值，r04为第四预设风机发电值，且r01＜r02＜r03＜r04；所述控制模块还用于根据i与所述预设风机发电值矩阵r0之间的关系选定相应的变桨桨距角修正系数以对各预设变桨桨距角进行修正；当i＜r01时，选定所述第四预设变桨桨距角修正系数b4对所述第四预设变桨桨距角a4进行修正，修正后的变桨桨距角为a4＊b4；当r01≤i＜r02，选定所述第三预设变桨桨距角修正系数b3对所述第三预设变桨桨距角a3进行修正，修正后的变桨桨距角为a3＊b3；当r02≤i＜r03，选定所述第二预设变桨桨距角修正系数b2对所述第二预设变桨桨距角a2进行修正，修正后的变桨桨距角为a2＊b2；当r03≤i＜r04，选定所述第一预设变桨桨距角修正系数b1对所述第一预设变桨桨距角a1进行修正，修正后的变桨桨距角为a1＊b1。10.根据权利要求6所述的一种风电桨叶控制系统，其特征在于，所述控制模块还用于当根据所述初始角度值和所述预测角度值的差值对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制时，获取变桨驱动控制器的工作状态，并根据所述变桨驱动控制器的工作状态，对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制，所述工作状态包括正常工作状态和故障状态；其中，当所述变桨驱动控制器的工作状态为所述故障状态时，对所述变桨驱动控制器进行复位控制，并根据复位控制后的所述桨驱动控制器对所述桨叶的角度进行变桨驱动控制。

技术总结
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风电桨叶控制方法及系统。包括：对风电桨叶建立平面可视化模型，并实时采集风电场的环境信息和风机发电信息；根据实时采集的风电场的环境信息、风机发电信息以及平面可视化模型计算桨叶的初始角度值；根据预设时间周期对风电场的环境信息和风机发电信息进行采集，并根据预设时间周期内采集的风电场的环境信息和风机发电信息计算桨叶的预测角度值，并根据初始角度值和预测角度值的差值对桨叶的角度进行变桨驱动控制。本发明通过对不同环境以及桨叶自身的变化进行周期性检测，实时动态化对桨叶的角度进行变桨驱动控制，保证了桨叶的最适角度，提高了风电机组的输出功率。提高了风电机组的输出功率。提高了风电机组的输出功率。


技术研发人员：赵惠康 张晓萱 王忠超 张华 王珍珠 潘家宝 崔红波 宋迟 何畅 杨永杰 舒道旭 方海波
受保护的技术使用者：华能大理风力发电有限公司祥云分公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/10/15