具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一、如图1所示的风力发电机组齿轮箱等效疲劳载荷监测方法的流程图，该监测方法包括：

步骤1-1、监测风力发电机组的输出电功率、发电机扭矩和发电机转速；

步骤1-2、通过输出电功率、发电机扭矩和发电机转速，结合齿轮箱速比和机械电气损耗参数，计算出齿轮箱输入端的扭矩和转速；

步骤1-3、基于所述齿轮箱输入端的扭矩和转速，采用LDD疲劳计算方法计算得到所述齿轮箱的等效疲劳载荷。具体而言：

首先，可以通过风力发电机组自身的监测系统，监测风力发电机组中发电机的输出电功率、发电机扭矩和发电机转速；然后，通过输出电功率、发电机扭矩和发电机转速，结合齿轮箱速比和机械电气损耗参数，可以计算出齿轮箱输入端的扭矩和转速。机械电气损耗参数包括齿轮箱损耗列表和发电机损耗列表，这两个列表可以直接从厂家处获取到。

利用发电机损耗列表可以确定风力发电机组在该输出电功率下的电气损耗，利用机械损耗列表可以确定风力发电机组在该发电机扭矩下的机械损耗，结合齿轮箱速比、电气损耗、机械损耗和发电机扭矩，就可以反推出齿轮箱输入端的扭矩，通过发电机转速和齿轮箱速比可以反推出齿轮箱输入端的转速。

齿轮箱输入端的扭矩可以采用以下计算式计算：

其中，是发电机扭矩的第i个数据点，是电气损耗的第i个数据点，是机械损耗的第i个数据点。

通过试验仿真得到的结果如图4所示，通过图4可以看出，采用上述方法计算得到的齿轮箱输入端的扭矩与实际情况基本符合。

最后，根据齿轮箱输入端的转速和扭矩，通过LDD疲劳计算方法就可以计算出齿轮箱的等效疲劳载荷，其计算式如下：

其中，是齿轮箱输入端的扭矩的第i个数据点，是齿轮箱输入端的转速的第i个数据点，dt为数据采集的时间间隔，m是齿轮箱不同位置的试验指数，一般为10/3。

计算得到的等效疲劳载荷可以用于评估齿轮箱的疲劳状态，为实现对齿轮箱疲劳状态的在线监测提供了基础。

在本实施例中，优选的，根据所述输出电功率、发电机扭矩和机械电气损耗参数，采用线性插值方法计算电气损耗和机械损耗。采用线性插值方法计算可以更准确地推算出电气损耗和机械损耗，减小等效疲劳载荷计算的误差。

在本实施例中，优选的，根据所述发电机转速和齿轮箱速比，计算所述齿轮箱输入端的转速。

齿轮箱输入端的转速可以采用以下计算式计算：

其中，是发电机转速的第i个数据点，n是齿轮箱速比。

通过试验仿真得到的结果如图5所示，通过图5可以看出，采用上述方法计算得到的齿轮箱输入端的转速与实际情况基本符合。

实施例二、如图2所示的风力发电机组齿轮箱疲劳状态在线监测方法的流程图，该监测方法包括：

步骤2-1、根据风力发电机组的运行环境参数，确定风力发电机组齿轮箱的设计疲劳曲线；

步骤2-2、监测风力发电机组的输出电功率、发电机扭矩和发电机转速；

步骤2-3、通过输出电功率、发电机扭矩和发电机转速，结合齿轮箱速比和机械电气损耗参数，计算出齿轮箱输入端的扭矩和转速；

步骤2-4、基于所述齿轮箱输入端的扭矩和转速，采用LDD疲劳计算方法计算得到所述齿轮箱的等效疲劳载荷；

步骤2-5、将计算得到的等效疲劳载荷与设计疲劳曲线进行比较，确定所述风力发电机组齿轮箱的疲劳状态。具体而言：

首先，可以通过根据风力发电机组安装所在地的环境监测系统，采集风力发电机组所处环境的运行环境参数，通过运行环境参数可以确定风力发电机组齿轮箱的设计疲劳曲线。

然后，监测风力发电机组齿轮箱的等效疲劳载荷。在本实施例中，监测等效疲劳载荷的方法与上述的风力发电机组齿轮箱等效疲劳载荷监测方法相同，具体的技术原理和步骤此处不再赘述。

最后，将计算得到的等效疲劳载荷与设计疲劳曲线进行比较，如果等效疲劳载荷超出设计疲劳曲线，则齿轮箱处于疲劳状态。从而实现对齿轮箱疲劳状态的在线监测，为齿轮箱疲劳控制干预提供基础。

在本实施例中，优选的，根据风力发电机组的运行环境参数，采用模拟仿真的方法确定所述设计疲劳曲线。具体而言，可以采用现有的模拟仿真软件进行模拟仿真，如bladed软件，将风力发电机组安装地的运行环境参数，如场址风速、湍流、空气密度等数据输入模拟仿真软件中进行仿真计算，从而得到风力发电机组的设计疲劳曲线。

在本实施例中，优选的，计算所述齿轮箱输入端的扭矩包括：

根据所述输出电功率、发电机扭矩和机械电气损耗参数，计算出风力发电机组的电气损耗和机械损耗；

通过发电机扭矩、齿轮箱速比、电气损耗和机械损耗，计算所述齿轮箱输入端的扭矩。

机械电气损耗参数包括齿轮箱损耗列表和发电机损耗列表，这两个列表可以直接从厂家处获取到。利用发电机损耗列表可以确定风力发电机组在该输出电功率下的电气损耗，利用机械损耗列表可以确定风力发电机组在该发电机扭矩下的机械损耗，结合齿轮箱速比、电气损耗、机械损耗和发电机扭矩，就可以反推出齿轮箱输入端的扭矩，通过发电机转速和齿轮箱速比可以反推出齿轮箱输入端的转速。

在本实施例中，优选的，根据所述输出电功率、发电机扭矩和机械电气损耗参数，采用线性插值方法计算所述电气损耗和机械损耗。

实施例三、如图3所示的风力发电机组控制方法的流程图，该控制方法包括：

步骤3-1、根据风力发电机组的运行环境参数，确定风力发电机组齿轮箱的设计疲劳曲线；

步骤3-2、监测风力发电机组的输出电功率、发电机扭矩和发电机转速；

步骤3-3、通过输出电功率、发电机扭矩和发电机转速，结合齿轮箱速比和机械电气损耗参数，计算出齿轮箱输入端的扭矩和转速；

步骤3-4、基于所述齿轮箱输入端的扭矩和转速，采用LDD疲劳计算方法计算得到所述齿轮箱的等效疲劳载荷；

步骤3-5、将计算得到的等效疲劳载荷与设计疲劳曲线进行比较，确定所述风力发电机组齿轮箱的疲劳状态；

步骤3-6、根据所述风力发电机组齿轮箱的疲劳状态，采用相应的控制策略对风力发电机组进行控制。具体而言：

首先，可以根据风力发电机组的运行环境参数，确定风力发电机组齿轮箱的设计疲劳曲线，在本实施例中，设计疲劳曲线的确定方法与上述的风力发电机组齿轮箱疲劳状态在线监测方法中设计疲劳曲线的确定方法相同，具体的技术原理此处不再赘述。

然后，监测风力发电机组齿轮箱的等效疲劳载荷。在本实施例中，监测等效疲劳载荷的方法与上述的风力发电机组齿轮箱等效疲劳载荷监测方法相同，具体的技术原理和步骤此处不再赘述。

之后，将等效疲劳载荷与设计疲劳曲线进行比较，确定所述风力发电机组齿轮箱的疲劳状态。

最后，根据所述风力发电机组齿轮箱的疲劳状态，采用相应的控制策略对风力发电机组进行控制。

如果齿轮箱未处于疲劳状态，则风力发电机组可以保持正常的运行状态；

如果齿轮箱处于疲劳状态，则风力发电机组可以采用预设的降容或将转速的方案，从而降低齿轮箱疲劳。实现当齿轮箱运行的疲劳超出设计条件时开启控制策略干预，形成齿轮箱疲劳监测及控制干预的闭环监测。

在本实施例中，优选的，根据风力发电机组的运行环境参数，采用模拟仿真的方法确定所述设计疲劳曲线。可以采用现有的模拟仿真软件进行模拟仿真，如bladed软件，将风力发电机组安装地的运行环境参数，如场址风速、湍流、空气密度等数据输入模拟仿真软件中进行仿真计算，从而得到风力发电机组的设计疲劳曲线。

在本实施例中，优选的，计算所述齿轮箱输入端的扭矩包括：

根据所述输出电功率、发电机扭矩和机械电气损耗参数，计算出风力发电机组的电气损耗和机械损耗；

通过发电机扭矩、齿轮箱速比、电气损耗和机械损耗，计算所述齿轮箱输入端的扭矩。

机械电气损耗参数包括齿轮箱损耗列表和发电机损耗列表，这两个列表可以直接从厂家处获取到。利用发电机损耗列表可以确定风力发电机组在该输出电功率下的电气损耗，利用机械损耗列表可以确定风力发电机组在该发电机扭矩下的机械损耗，结合齿轮箱速比、电气损耗、机械损耗和发电机扭矩，就可以反推出齿轮箱输入端的扭矩，通过发电机转速和齿轮箱速比可以反推出齿轮箱输入端的转速。

在本实施例中，优选的，根据所述输出电功率、发电机扭矩和机械电气损耗参数，采用线性插值方法计算所述电气损耗和机械损耗。

在本实施例中，优选的，根据所述发电机转速和齿轮箱速比，计算所述齿轮箱输入端的转速。在本实施例中，可以采用与上述相同的的计算方法计算齿轮箱输入端的转速。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。