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CN112628070A - 一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法与模块 - Google Patents

一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法与模块 Download PDF

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CN112628070A CN202011508337.5A CN202011508337A CN112628070A CN 112628070 A CN112628070 A CN 112628070A CN 202011508337 A CN202011508337 A CN 202011508337A CN 112628070 A CN112628070 A CN 112628070A
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Abstract

本发明公开了一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法与模块，首先，实时测量浮台纵摇角度和风速；将测量到的浮台纵摇角度与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，机组则触发警报停机，如果小于警报限定值，机组则正常运行；然后根据实时风速，线性插值计算得到是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；当浮台纵摇角度小于对应阀值时，则不启动浮台纵摇加阻控制策略；当浮台纵摇角度不小于对应阀值时，则启动浮台纵摇加阻控制策略，最终通过调节叶片角度，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，保证机组的安全稳定运行。

Description

一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法与模块
技术领域
本发明涉及风力发电机组的技术领域，尤其是指一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法与模块。
背景技术
由于海上风电优势明显，风资源好，风速稳定，而且东南沿海一带经济发达，电量需求量大，可自行解决消纳问题，提高风电能利用率，因此海上风电将迎来快速发展。基于海上风电技术近几年的积累，目前已逐步向深水海域发展，漂浮式基础型式(浮台)是未来的发展趋势所在。
漂浮式基础型式(浮台)目前常见的概念有：Spar、半潜式(浮筒)、张力腿(TLP)等。Spar结构基础：通过压载舱使得整个结构系统的重心位于浮心之下以保证风机的稳定，通过辐射状的系缆来保持风机的位置。半潜式(浮筒)结构基础：依靠自身重力和浮力的平衡及系缆回复力来保证机组的稳定。半潜式(浮筒)在相同的载荷下性能中等。TLP结构基础：剩余浮力提供给张力筋腱一定的预张力来保持机组的稳定。张力腿有更小的负载，但制造成本高。
考虑其优缺点，目前采用半潜式基础比较常见。半潜式基础虽在运输和安装时具有良好的稳定性，安装费用比Spar式和TLP式基础节省。水线面面积较大，摇荡性能较好，但是它的缺点是垂向运动时回复力小，垂荡运动较显著。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法，通过微调桨距角，减小机组受力，从而减小浮台纵摇角度，保障海上漂浮式风电机组安全稳定运行，而且对浮台纵摇角度进行监测，当浮台纵摇角度大于某一值时，机组触发警报停机，从而保护机组。
本发明的第二目的在于提供一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法，首先，实时测量浮台纵摇角度和风速；将测量到的浮台纵摇角度与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，机组则触发警报停机，如果小于警报限定值，机组则正常运行；然后根据实时风速，线性插值计算得到是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；当浮台纵摇角度小于对应阀值时，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值为机组的变桨控制器输出的变桨速率值经过限幅后乘以控制器循环时间常数；当浮台纵摇角度不小于对应阀值时，则启动浮台纵摇加阻控制策略：将测量到的浮台纵摇角度进行滤波后，通过P控制器，得到一个额外变桨速率值，并与变桨控制器输出的变桨速率值叠加，经过限幅后得最终的变桨速率值，再将最终的变桨速率值乘以控制器循环时间常数，得到最终的变桨给定值，输送给机组的变桨执行器执行，最终通过调节叶片角度，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，保证机组的安全稳定运行。
所述的海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法，包括以下步骤：
1)测量浮台纵摇角度α和风速v；
2)判断机组是停机还是正常运行；
将测量到的浮台纵摇角度α与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，则机组触发警报停机，如果小于警报限定值，则机组正常运行；
3)根据风速计算是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；
采用线性插值法计算不同风速对应阀值：首先，根据风电机组的运行数据，建立实时风速v与阀值F对应表，根据对应表线性插值计算出不同风速下启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值F大小；再与实时浮台纵摇角度α值进行对比，如果α值大于或等于对应阀值F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，如果α值小于对应阀值F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略；
4)计算额外变桨速率值；
测量到的浮台纵摇角度α，经过传递函数F(s)滤波得到一个额外的变桨速率值Δpitchrate；
Δpitchrate＝α*F(s)
Figure BDA0002845576770000031
式中，F(s)为传递函数，包括一个二阶低通滤波器，一个超前滞后滤波，以及P控制器kp，其中，s为拉普拉斯算子，ξ为阻尼系数，ω为频率，T1和T2为时间常数，Δpitchrate为当前时刻通过浮台纵摇角度α得到的额外变桨速率值Δpitchrate；
5)确定变桨给定值；
如果α≥F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨速率指令pitchratedemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchrateoriginal加上额外变桨速率值Δpitchrate，并经过限幅得最终的变桨速率值pitchratedemandf，则最终的变桨给定值pitchangledemand为最终的变桨速率值pitchratedemandf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchratedemand＝pitchrateoriginal+Δpitchrate
pitchangledemand＝pitchratedemandf*cycletime
如果α＜F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值pitchangledemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchoriginal经过限幅后得最终的变桨速率值pitchrateoriginalf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchangledemand＝pitchrateoriginalf*cycletime
变桨控制器根据确定的变桨给定值，得到最终变桨指令；
6)桨距角变桨执行；
变桨执行器根据变桨控制器发出的最终变桨指令调节叶片桨距角，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，保证机组的安全稳定运行。
在步骤3)中，阀值F的计算方法为：当实时风速v落在区间A＜v＜D时，则采用线性插值法，计算对应阀值F的大小；当实时风速v小于或等于A时，阀值F取E，即v≤A，F＝E；当实时风速v大于或等于D时，阀值F取I，即v≥D，F＝I。
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块，该控制模块实时测量浮台纵摇角度和风速；将测量到的浮台纵摇角度与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，机组则触发警报停机，如果小于警报限定值，机组则正常运行；然后根据实时风速，线性插值计算得到是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；当浮台纵摇角度小于对应阀值时，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时桨距角给定值为机组的变桨控制器输出的变桨速率值经过限幅后乘以控制器循环时间常数；当浮台纵摇角度不小于对应阀值时，则启动浮台纵摇加阻控制策略：将测量到的浮台纵摇角度进行滤波后，通过P控制器，得到一个额外变桨速率值，并与变桨控制器输出的变桨速率值叠加，经过限幅后得最终的变桨速率值，再将最终的变桨速率值乘以控制器循环时间常数，得到最终的变桨给定值，输送给机组的变桨执行器执行，最终通过调节叶片角度，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，保证机组的安全稳定运行。
所述的海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块，包括：
数据测量单元，用于测量浮台纵摇角度α和风速v；
判断单元，用于判断机组是停机还是正常运行，通过将测量到的浮台纵摇角度α与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，则机组触发警报停机，如果小于警报限定值，则机组正常运行；
阀值计算和比对单元，用于计算不同风速对应的阀值F，并将阀值F与实时浮台纵摇角度α值进行对比，具体操作是：首先，根据风电机组的运行数据，建立实时风速v与阀值F对应表，根据对应表线性插值计算出不同风速下启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值F大小，再与实时浮台纵摇角度α值进行对比，如果α值大于或等于对应阀值F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，如果α值小于对应阀值F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略；
额外变桨速率值计算单元，通过将测量到的浮台纵摇角度α，经过传递函数F(s)滤波得到一个额外的变桨速率值Δpitchrate，即Δpitchrate＝α*F(s)；
变桨给定值计算单元，用于计算变桨给定值，使变桨控制器根据确定的变桨给定值得到最终变桨指令，并发送至变桨执行器执行；其中，计算变桨给定值的具体操作是：如果α≥F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨速率指令pitchratedemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchrateoriginal加上额外变桨速率值Δpitchrate，并经过限幅得最终的变桨速率值pitchratedemandf，则最终的变桨给定值pitchangledemand为最终的变桨速率值pitchratedemandf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：pitchratedemand＝pitchrateoriginal+Δpitchrate，pitchangledemand＝pitchratedemandf*cycletime；如果α＜F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值pitchangledemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchoriginal经过限幅后得最终的变桨速率值pitchrateoriginalf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：pitchangledemand＝pitchrateoriginalf*cycletime。
进一步，在所述阀值计算和比对单元中，阀值F的计算方法为：当实时风速v落在区间A＜v＜D时，则采用线性插值法，计算对应阀值F的大小；当实时风速v小于或等于A时，阀值F取E，即v≤A，F＝E；当实时风速v大于或等于D时，阀值F取I，即v≥D，F＝I。
进一步，在所述额外变桨速率值计算单元中，传递函数F(s)包括一个二阶低通滤波器，一个超前滞后滤波，以及P控制器kp，具体如下：
Figure BDA0002845576770000061
其中，s为拉普拉斯算子，ξ为阻尼系数，ω为频率，T1和T2为时间常数，Δpitchrate为当前时刻通过浮台纵摇角度α得到的额外变桨速率值Δpitchrate。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明方案无需增加机组设备，只需在控制算法中增加相应的功能模块，就能实现浮台纵摇加阻控制，节省成本且安全可靠。
2、本发明有很强的理论依据，易于被相关技术人员接受，对后续控制优化改进和设备维护奠定基础。
综上所述，本发明提供的海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法与模块，通过调节叶片角度，改变机组的受力，减小了浮台纵摇幅度，减小了塔筒载荷，提高了机组性能，保证了机组的安全稳定运行，而且当浮台纵摇角度大于某一值时，机组停机，从而保护机组，具有实际应用价值，值得推广。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制的控制框图。
图3为本发明控制模块的架构图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法，首先，实时测量浮台纵摇角度和风速；将测量到的浮台纵摇角度与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，机组则触发警报停机，如果小于警报限定值，机组则正常运行；然后根据实时风速，线性插值计算得到是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；当浮台纵摇角度小于对应阀值时，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值为机组的变桨控制器输出的变桨速率值经过限幅后乘以控制器循环时间常数；当浮台纵摇角度不小于对应阀值时，则启动浮台纵摇加阻控制策略：将测量到的浮台纵摇角度，经过一系列滤波器进行滤波后，通过P控制器，得到一个额外变桨速率值，并与变桨控制器输出的变桨速率值叠加，经过限幅后得最终的变桨速率值，再将最终的变桨速率值乘以控制器循环时间常数，得到最终的变桨给定值，输送给机组的变桨执行器执行，最终通过调节叶片角度，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，减小塔筒载荷，提高机组性能，保证机组的安全稳定运行。其包括以下步骤：
1)测量浮台纵摇角度α和风速v。
2)判断机组是停机还是正常运行；
将测量到的浮台纵摇角度α与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，则机组触发警报停机，如果小于警报限定值，则机组正常运行。
3)根据风速计算是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；
采用线性插值法计算不同风速对应阀值：首先，根据风电机组的运行数据，建立实时风速v与阀值F对应表，如表1所示，根据表1线性插值计算出不同风速下启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值F大小；再与实时浮台纵摇角度α值进行对比，如果α值大于或等于对应阀值F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，如果α值小于对应阀值F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略；
阀值F的计算方法为：当实时风速v落在表1区间A＜v＜D时，则采用线性插值法，计算对应阀值F的大小；当实时风速v小于或等于A时，阀值F取E，即v≤A，F＝E；当实时风速v大于或等于D时，阀值F取I，即v≥D，F＝I；其中，表1的列数可根据需要增加。
表1实时风速与阀值对应表
实时风速v A B C D
阀值F E G H I
4)计算额外变桨速率值；
测量到的浮台纵摇角度α，经过传递函数F(s)滤波得到一个额外的变桨速率值Δpitchrate；
Δpitchrate＝α*F(s)
Figure BDA0002845576770000081
式中，F(s)为传递函数，包括一个二阶低通滤波器，一个超前滞后滤波，以及P控制器kp，其中，s为拉普拉斯算子，ξ为阻尼系数，ω为频率，T1和T2为时间常数，Δpitchrate为当前时刻通过浮台纵摇角度α得到的额外变桨速率值Δpitchrate。
5)确定变桨给定值；
如果α≥F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨速率指令pitchratedemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchrateoriginal加上额外变桨速率值Δpitchrate，并经过限幅得最终的变桨速率值pitchratedemandf，则最终的变桨给定值pitchangledemand为最终的变桨速率值pitchratedemandf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchratedemand＝pitchrateoriginal+Δpitchrate
pitchangledemand＝pitchratedemandf*cycletime
如果α＜F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值pitchangledemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchoriginal经过限幅后得最终的变桨速率值pitchrateoriginalf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchangledemand＝pitchrateoriginalf*cycletime
变桨控制器根据确定的变桨给定值，得到最终变桨指令。
6)桨距角变桨执行；
变桨执行器根据变桨控制器发出的最终变桨指令调节叶片桨距角，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，减小塔筒载荷，提高机组性能，保证机组的安全稳定运行。
实施例2
风力发电机组常规控制器，由转矩控制器和变桨控制器两部分组成：转矩控制器在额定风速以下时起作用，用于风能最大捕获；变桨控制器用于额定风速以上时，通过调节桨距角保持发电机转速在额定转速附近，保证机组正常运行的同时确保机组输出功率为额定功率。但是考虑到海上漂浮式(半潜式)风电机组浮台纵摇问题，在变桨控制器的基础上，建立了一个新的控制模块，以减小浮台纵摇幅度，如图2所示，该控制模块通过实时测量浮台纵摇角度和风速；将测量到的浮台纵摇角度与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，机组则触发警报停机，如果小于警报限定值，机组则正常运行；然后根据实时风速，线性插值计算得到是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；当浮台纵摇角度小于对应阀值时，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值为机组的变桨控制器输出的变桨速率值经过限幅后乘以控制器循环时间常数；当浮台纵摇角度不小于对应阀值时，则启动浮台纵摇加阻控制策略：将测量到的浮台纵摇角度，经过一系列滤波器进行滤波后，通过P控制器，得到一个额外变桨速率值，并与变桨控制器输出的变桨速率值叠加，经过限幅后得最终的变桨速率值，再将最终的变桨速率值乘以控制器循环时间常数，得到最终的变桨给定值，输送给机组的变桨执行器执行，最终通过调节叶片角度，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，减小塔筒载荷，提高机组性能，保证机组的安全稳定运行。
如图3所示，本实施例所提供的海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块，包括以下功能单元：
数据测量单元，用于测量浮台纵摇角度α和风速v。
判断单元，用于判断机组是停机还是正常运行，通过将测量到的浮台纵摇角度α与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，则机组触发警报停机，如果小于警报限定值，则机组正常运行。
阀值计算和比对单元，用于计算不同风速对应的阀值F，并将阀值F与实时浮台纵摇角度α值进行对比，具体操作是：首先，根据风电机组的运行数据，建立实时风速v与阀值F对应表，如表2所示，根据表2线性插值计算出不同风速下启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值F大小；再与实时浮台纵摇角度α值进行对比，如果α值大于或等于对应阀值F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，如果α值小于对应阀值F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略；其中，阀值F的计算方法为：当实时风速v落在表2区间A＜v＜D时，则采用线性插值法，计算对应阀值F的大小；当实时风速v小于或等于A时，阀值F取E，即v≤A，F＝E；当实时风速v大于或等于D时，阀值F取I，即v≥D，F＝I；其中，表1的列数可根据需要增加。
表2实时风速与阀值对应表
实时风速v A B C D
阀值F E G H I
额外变桨速率值计算单元，通过将测量到的浮台纵摇角度α，经过传递函数F(s)滤波得到一个额外的变桨速率值Δpitchrate，具体如下：
Δpitchrate＝α*F(s)
Figure BDA0002845576770000111
式中，F(s)为传递函数，包括一个二阶低通滤波器，一个超前滞后滤波，以及P控制器kp，其中，s为拉普拉斯算子，ξ为阻尼系数，ω为频率，T1和T2为时间常数，Δpitchrate为当前时刻通过浮台纵摇角度α得到的额外变桨速率值Δpitchrate。
变桨给定值计算单元，用于计算变桨给定值，使变桨控制器根据确定的变桨给定值得到最终变桨指令，并发送至变桨执行器执行；其中，计算变桨给定值的具体操作是：
如果α≥F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨速率指令pitchratedemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchrateoriginal加上额外变桨速率值Δpitchrate，并经过限幅得最终的变桨速率值pitchratedemandf，则最终的变桨给定值pitchangledemand为最终的变桨速率值pitchratedemandf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchratedemand＝pitchrateoriginal+Δpitchrate
pitchangledemand＝pitchratedemandf*cycletime
如果α＜F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值pitchangledemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchoriginal经过限幅后得最终的变桨速率值pitchrateoriginalf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchangledemand＝pitchrateoriginalf*cycletime
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法，其特征在于：首先，实时测量浮台纵摇角度和风速；将测量到的浮台纵摇角度与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，机组则触发警报停机，如果小于警报限定值，机组则正常运行；然后根据实时风速，线性插值计算得到是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；当浮台纵摇角度小于对应阀值时，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值为机组的变桨控制器输出的变桨速率值经过限幅后乘以控制器循环时间常数；当浮台纵摇角度不小于对应阀值时，则启动浮台纵摇加阻控制策略：将测量到的浮台纵摇角度进行滤波后，通过P控制器，得到一个额外变桨速率值，并与变桨控制器输出的变桨速率值叠加，经过限幅后得最终的变桨速率值，再将最终的变桨速率值乘以控制器循环时间常数，得到最终的变桨给定值，输送给机组的变桨执行器执行，最终通过调节叶片角度，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，保证机组的安全稳定运行。
2.根据权利要求1所述的一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)测量浮台纵摇角度α和风速v；
2)判断机组是停机还是正常运行；
将测量到的浮台纵摇角度α与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，则机组触发警报停机，如果小于警报限定值，则机组正常运行；
3)根据风速计算是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；
采用线性插值法计算不同风速对应阀值：首先，根据风电机组的运行数据，建立实时风速v与阀值F对应表，根据对应表线性插值计算出不同风速下启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值F大小；再与实时浮台纵摇角度α值进行对比，如果α值大于或等于对应阀值F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，如果α值小于对应阀值F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略；
4)计算额外变桨速率值；
测量到的浮台纵摇角度α，经过传递函数F(s)滤波得到一个额外的变桨速率值Δpitchrate；
Δpitchrate＝α*F(s)
Figure FDA0002845576760000021
式中，F(s)为传递函数，包括一个二阶低通滤波器，一个超前滞后滤波，以及P控制器kp，其中，s为拉普拉斯算子，ξ为阻尼系数，ω为频率，T1和T2为时间常数，Δpitchrate为当前时刻通过浮台纵摇角度α得到的额外变桨速率值Δpitchrate；
5)确定变桨给定值；
如果α≥F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨速率指令pitchratedemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchrateoriginal加上额外变桨速率值Δpitchrate，并经过限幅得最终的变桨速率值pitchratedemandf，则最终的变桨给定值pitchangledemand为最终的变桨速率值pitchratedemandf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchratedemand＝pitchrateoriginal+Δpitchrate
pitchangledemand＝pitchratedemandf*cycletime
如果α＜F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值pitchangledemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchoriginal经过限幅后得最终的变桨速率值pitchrateoriginalf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：
pitchangledemand＝pitchrateoriginalf*cycletime
变桨控制器根据确定的变桨给定值，得到最终变桨指令；
6)桨距角变桨执行；
变桨执行器根据变桨控制器发出的最终变桨指令调节叶片桨距角，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，保证机组的安全稳定运行。
3.根据权利要求2所述的一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制方法，其特征在于：在步骤3)中，阀值F的计算方法为：当实时风速v落在区间A＜v＜D时，则采用线性插值法，计算对应阀值F的大小；当实时风速v小于或等于A时，阀值F取E，即v≤A，F＝E；当实时风速v大于或等于D时，阀值F取I，即v≥D，F＝I。
4.一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块，其特征在于：该控制模块实时测量浮台纵摇角度和风速；将测量到的浮台纵摇角度与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，机组则触发警报停机，如果小于警报限定值，机组则正常运行；然后根据实时风速，线性插值计算得到是否启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值；当浮台纵摇角度小于对应阀值时，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值为机组的变桨控制器输出的变桨速率值经过限幅后乘以控制器循环时间常数；当浮台纵摇角度不小于对应阀值时，则启动浮台纵摇加阻控制策略：将测量到的浮台纵摇角度进行滤波后，通过P控制器，得到一个额外变桨速率值，并与变桨控制器输出的变桨速率值叠加，经过限幅后得最终的变桨速率值，再将最终的变桨速率值乘以控制器循环时间常数，得到最终的变桨给定值，输送给机组的变桨执行器执行，最终通过调节叶片角度，改变机组的受力，从而减小浮台纵摇幅度，保证机组的安全稳定运行。
5.根据权利要求4所述的一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块，其特征在于，包括：
数据测量单元，用于测量浮台纵摇角度α和风速v；
判断单元，用于判断机组是停机还是正常运行，通过将测量到的浮台纵摇角度α与对应警报限定值进行对比，如果大于或等于警报限定值，则机组触发警报停机，如果小于警报限定值，则机组正常运行；
阀值计算和比对单元，用于计算不同风速对应的阀值F，并将阀值F与实时浮台纵摇角度α值进行对比，具体操作是：首先，根据风电机组的运行数据，建立实时风速v与阀值F对应表，根据对应表线性插值计算出不同风速下启动浮台纵摇加阻控制策略的阀值F大小，再与实时浮台纵摇角度α值进行对比，如果α值大于或等于对应阀值F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，如果α值小于对应阀值F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略；
额外变桨速率值计算单元，通过将测量到的浮台纵摇角度α，经过传递函数F(s)滤波得到一个额外的变桨速率值Δpitchrate，即Δpitchrate＝α*F(s)；
变桨给定值计算单元，用于计算变桨给定值，使变桨控制器根据确定的变桨给定值得到最终变桨指令，并发送至变桨执行器执行；其中，计算变桨给定值的具体操作是：如果α≥F，则启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨速率指令pitchratedemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchrateoriginal加上额外变桨速率值Δpitchrate，并经过限幅得最终的变桨速率值pitchratedemandf，则最终的变桨给定值pitchangledemand为最终的变桨速率值pitchratedemandf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：pitchratedemand＝pitchrateoriginal+Δpitchrate，pitchangledemand＝pitchratedemandf*cycletime；如果α＜F，则不启动浮台纵摇加阻控制策略，此时变桨给定值pitchangledemand等于变桨控制器输出的变桨速率指令pitchoriginal经过限幅后得最终的变桨速率值pitchrateoriginalf乘以控制器循环时间常数cycletime，即：pitchangledemand＝pitchrateoriginalf*cycletime。
6.根据权利要求5所述的一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块，其特征在于：在所述阀值计算和比对单元中，阀值F的计算方法为：当实时风速v落在区间A＜v＜D时，则采用线性插值法，计算对应阀值F的大小；当实时风速v小于或等于A时，阀值F取E，即v≤A，F＝E；当实时风速v大于或等于D时，阀值F取I，即v≥D，F＝I。
7.根据权利要求5所述的一种海上漂浮式风电机组浮台纵摇加阻控制模块，其特征在于：在所述额外变桨速率值计算单元中，传递函数F(s)包括一个二阶低通滤波器，一个超前滞后滤波，以及P控制器kp，具体如下：
Figure FDA0002845576760000051
其中，s为拉普拉斯算子，ξ为阻尼系数，ω为频率，T1和T2为时间常数，Δpitchrate为当前时刻通过浮台纵摇角度α得到的额外变桨速率值Δpitchrate。
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