專利名稱：操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法、風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)和處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及ー種操作風(fēng)カ渦輪機(jī)的方法、ー種風(fēng)カ渦輪機(jī)、ー種風(fēng)カ渦輪機(jī)控制系統(tǒng)和可用于操作風(fēng)カ渦輪機(jī)的處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著大型濱海風(fēng)力發(fā)電廠的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了ー個與風(fēng)カ渦輪機(jī)對暫時過電壓響應(yīng)相關(guān)的新問題大多數(shù)風(fēng)カ渦輪機(jī)使用的是具有DC鏈路的電壓源轉(zhuǎn)換器。在電網(wǎng)電壓超過特定電壓極限時，流經(jīng)風(fēng)カ渦輪機(jī)線路側(cè)轉(zhuǎn)換器的電流可能反向，造成DC鏈路電壓迅速
升高?！?yīng)對這種狀況的ー種可能性是中斷風(fēng)カ渦輪機(jī)和電網(wǎng)之間的連接。不過，即使在這種情況下也希望保持風(fēng)カ渦輪機(jī)連接到電網(wǎng)。于是，當(dāng)前正在研究不同的方法，能夠在暫時過電壓期間保持風(fēng)カ渦輪機(jī)連接到電網(wǎng)，同時避免DC鏈路電壓迅速升高。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實施例，提供了ー種操作包括DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的風(fēng)カ渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)カ渦輪機(jī)可以通過所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器連接到電網(wǎng)，所述方法包括確定連接于所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器和電網(wǎng)之間的電カ線的線電壓；如果確定的線電壓超過特定電網(wǎng)電壓閾值，直接向所述電カ線中注入無功電流，其中選擇注入的無功電流的量，使得所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓保持在預(yù)定電壓范圍之內(nèi)。根據(jù)實施例，利用鎖相回路算法確定所述線電壓。根據(jù)實施例，基于DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓、線電壓和有功電流基準(zhǔn)計算無功電流基準(zhǔn)。根據(jù)實施例，從DC鏈路控制器輸出導(dǎo)出所述有功電流基準(zhǔn)。根據(jù)實施例，根據(jù)以下公式計算無功電流基準(zhǔn)Ir <φ2 -Ulx-(UGD-a>L.IJ2 -UgqVcdL其中UCD，UCQ是沿著dq框架中的d/q軸的電カ線線電壓，而しら是有功和無功電流，m是最大允許的調(diào)制指數(shù)，而Umax是最大允許的轉(zhuǎn)換器輸出電壓民。此外，L是電感器(通常稱為“電網(wǎng)電感器”或“電網(wǎng)扼流圏”)的感應(yīng)系數(shù)，ω為電壓頻率。以上方程中計算的Ik具有負(fù)值。于是，如果將Ik設(shè)置為等于方程右邊的項，可以選擇最低無功電流(幅度)。由于最大電流Imax是固定的，這將為注入有功電流Ia留出更多空間。于是，Ik應(yīng)當(dāng)優(yōu)選等于方程的右邊項。根據(jù)實施例，如果根據(jù)有功電流基準(zhǔn)和無功電流基準(zhǔn)計算的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值超過預(yù)定的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值閾值，將無功電流基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn)。根據(jù)實施例，如果根據(jù)有功電流基準(zhǔn)和無功電流基準(zhǔn)計算的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值超過預(yù)定的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值閾值，將有功電流基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)。根據(jù)實施例，根據(jù)以下公式確定所述轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值
權(quán)利要求
1.ー種操作包括DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的風(fēng)カ渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)カ渦輪機(jī)通過所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器可連接到電網(wǎng)，所述方法包括 -確定將所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器連接到所述電網(wǎng)的電カ線的線電壓， -如果所確定的線電壓超過預(yù)定義的電壓閾值，則向所述電カ線中注入無功電流，其中選擇注入的無功電流的量，使得所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓保持在預(yù)定電壓范圍之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其中利用鎖相回路算法確定所述線電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法， 其中基于所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓、所述線電壓和有功電流基準(zhǔn)來計算無功電流基準(zhǔn)，其中基于所述無功電流基準(zhǔn)控制注入的無功電流的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其中從DC鏈路控制器輸出導(dǎo)出所述有功電流基準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法， 其中根據(jù)以下公式計算所述無功電流基準(zhǔn)Ir ^ (^2 -UL -(Ugd-OJL-IaT -Ugq)ICOL 其中UGD，Ugq是沿著dq框架中的d/q軸的線電壓，IA, Ie是有功電流和無功電流，m是最大允許調(diào)制指數(shù)，而Umax是最大允許的轉(zhuǎn)換器輸出電壓，L是所述電カ線處電感器的感應(yīng)系數(shù)，ω是電壓頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中任一項所述的方法， 其中如果根據(jù)所述有功電流基準(zhǔn)和所述無功電流基準(zhǔn)計算的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值超過預(yù)定的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值閾值，則將所述無功電流基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn)，其中基于所述優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn)來控制注入的無功電流的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項所述的方法， 其中如果根據(jù)所述有功電流基準(zhǔn)和所述無功電流基準(zhǔn)計算的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值超過預(yù)定的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值閾值，則將所述有功電流基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)，其中基于所述優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)控制注入的有功電流的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法， 其中根據(jù)以下公式確定所述轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值 ~ ref 一 r ref _ eal 尋 ^ a_ref _cal 其中Iurf—W是所述無功電流基準(zhǔn)，Ia_ref_cal是所述有功電流基準(zhǔn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項所述的方法， 其中基于以下公式計算所述優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn) r Jm2-U2max J2〕o)L Ugq [ CO2L1 raaxJ I-Ugq 2·ωΙ
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法， 其中基于以下公式計算所述優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)IA = Φ παχ Ir
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中基于所述優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)和所述優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn)來控制所述轉(zhuǎn)換器輸出電流。
12.一種用于操作包括DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的風(fēng)カ渦輪機(jī)的處理系統(tǒng)，所述風(fēng)カ渦輪機(jī)通過所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器可連接到電網(wǎng)，所述處理系統(tǒng)包括-輸入單元，被配置成接收線電壓信號，所述線電壓信號表示將所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器與所述電網(wǎng)連接的電カ線的線電壓，-耦合到所述輸入?yún)g元的處理單元，所述處理単元被配置成確定所述線電壓是否超過特定線電壓閾值，并確定在直接向所述電カ線中注入無功電流時，所述無功電流的將所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓保持在預(yù)定電壓范圍之內(nèi)的量，以及-耦合到所述處理単元的輸出單元，所述輸出単元被配置成輸出表示待直接注入所述電カ線中的所述無功電流的輸出信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理系統(tǒng)，其中所述輸入單元還被配置成接收有功電流基準(zhǔn)信號，并且其中所述處理単元被配置成基于所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓、所述線電壓信號和所述有功電流基準(zhǔn)信號來計算表示待注入的所述無功電流的無功電流基準(zhǔn)，其中由所述處理単元從所述無功電流基準(zhǔn)導(dǎo)出由所述輸出單元輸出的所述輸出信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的處理系統(tǒng)，其中所述處理單元還被配置成，如果根據(jù)所述有功電流基準(zhǔn)和所述無功電流基準(zhǔn)計算的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值超過預(yù)定的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值閾值，則將所述無功電流基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn)，其中由所述處理單元從所述優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn)導(dǎo)出由所述輸出單元輸出的所述輸出信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的處理系統(tǒng)，其中所述處理単元被配置成，如果根據(jù)所述有功電流基準(zhǔn)和所述無功電流基準(zhǔn)計算的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值超過預(yù)定的轉(zhuǎn)換器輸出電流基準(zhǔn)幅值閾值，則將所述有功電流基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)，其中由所述處理單元從所述優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)導(dǎo)出由所述輸出單元輸出的所述輸出信號。
16.ー種用于控制包括DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的風(fēng)カ渦輪機(jī)的風(fēng)カ渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，所述風(fēng)カ渦輪機(jī)通過所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器連接到電網(wǎng)，所述控制系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求12到15中任ー項所述的處理系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的風(fēng)カ渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，還包括耦合到所述處理系統(tǒng)的所述輸入?yún)g元的鎖相回路単元，所述鎖相回路単元被配置成利用鎖相算法確定所述線電壓信號，并將其供應(yīng)給所述輸入?yún)g元。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的風(fēng)カ渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，還包括耦合到所述處理系統(tǒng)的所述輸入?yún)g元的DC鏈路控制器単元，其中所述DC鏈路控制器単元被配置成根據(jù)DC鏈路電壓基準(zhǔn)電平控制DC鏈路電壓，并輸出所述有功電流基準(zhǔn)信號，所述有功電流基準(zhǔn)信號被供應(yīng)給所述輸入?yún)g元。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的風(fēng)カ渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，還包括耦合到所述處理系統(tǒng)的所述輸出単元的轉(zhuǎn)換器輸出電流控制單元，其中所述轉(zhuǎn)換器輸出電流控制単元被配置成基于所述有功電流基準(zhǔn)和所述無功電流基準(zhǔn)或基于所述優(yōu)化的有功電流基準(zhǔn)和所述優(yōu)化的無功電流基準(zhǔn)來控制所述轉(zhuǎn)換器輸出電流。
20.ー種風(fēng)カ渦輪機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求16到19中任一項所述的風(fēng)カ渦輪機(jī)控制系統(tǒng)。
全文摘要
根據(jù)實施例，提供了一種操作包括DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)通過所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器可連接到電網(wǎng)，所述方法包括確定將所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器連接到電網(wǎng)的電力線的線電壓；如果確定的線電壓超過預(yù)定義的電壓閾值，向所述電力線中注入無功電流，其中選擇注入的無功電流的量，使得所述DC到AC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓保持在預(yù)定電壓范圍之內(nèi)。
文檔編號H02J3/38GK102834996SQ201180016632
公開日2012年12月19日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者B·李, A·特里帕蒂, S·Y·曹, A·K·古普塔, E·K·K·司農(nóng), L·赫勒 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司