本发明专利技术公开功率转换系统及其控制方法以及风力涡轮机发电系统。该功率转换系统包括用于电耦合到电源的发电机的源侧转换器(101)、用于耦合到电网的电网侧转换器(103)、耦合于源侧转换器和电网侧转换器之间的直流母线(105)以及控制器(109)。控制器用于当该系统的至少一个检测到的信号不正常时，则基于发电机的电流或转矩以及用于系统阻尼或无功功率补偿的虚拟阻抗信号(137)产生源侧开关信号，从而能够限制或消除转矩暂态以及电网电压或电流振荡，有效降低负荷和应力，进而能够提高机械元件的使用寿命并降低产品总成本。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开功率转换系统及其控制方法以及风力涡轮机发电系统。该功率转换系统包括用于电耦合到电源的发电机的源侧转换器(101)、用于耦合到电网的电网侧转换器(103)、耦合于源侧转换器和电网侧转换器之间的直流母线(105)以及控制器(109)。控制器用于当该系统的至少一个检测到的信号不正常时，则基于发电机的电流或转矩以及用于系统阻尼或无功功率补偿的虚拟阻抗信号(137)产生源侧开关信号，从而能够限制或消除转矩暂态以及电网电压或电流振荡，有效降低负荷和应力，进而能够提高机械元件的使用寿命并降低产品总成本。【专利说明】功率转换系统及其控制方法以及风力涡轮机发电系统
本专利技术大体涉及用于响应于发电系统的暂态条件的系统及方法，尤其涉及一种功率转换系统、用于控制该功率转换系统的控制方法及风力涡轮机发电系统。
技术介绍
风力涡轮机作为一种可再生能源正在被公用事业公司日益广泛的运用。将来自风力涡轮机叶片的机械能转化为供应至电网的电能的其中一种有效转换的方法是使用双馈感应发电机(Doubly Fed Induct1n Generator，DFIG)并结合功率电子转换器。DFIG包括连接至电网的定子和连接于风力涡轮机和电网之间的转子。在一些【具体实施方式】中，变速箱使用于风力涡轮机和DFIG之间以调整转速。功率电子转换器用于将机械能转换为随后提供至电网的电能。在一个【具体实施方式】中，功率电子转换器包括源侧转换器、电网侧转换器、连接这两个转换器的直流母线以及用于源侧转换器和电网侧转换器的一个或多个控制器。风力涡轮机通常在施加高机械应力的复杂条件下运行。在风力涡轮机侧，在电网故障或狂风条件下，电磁转矩和机械转矩的不匹配可能会对风力涡轮机的塔架和变速箱产生巨大的机械应力，这可能导致塔架移动，并潜在地遭受损害。此外，电磁转矩振荡会影响机械系统的寿命和成本。在电网侧，当电能被转换并提供至电网时，如果存在阻抗不匹配，贝lJ在提供至电网的电压和电流内可能会出现一些次同步振荡(Sub-Sync Oscillat1n,SS0)或低频振荡(Low Frequency Oscillat1n，LF0)。这些振荡可能会导致不期望的谐波失真。因此，有必要提供改进的系统和方法以解决如上所述的至少一个问题。
技术实现思路
根据本专利技术的一个【具体实施方式】，提供了一种功率转换系统。所述功率转换系统包括用于电耦合到电源的发电机的源侧转换器、用于电耦合到电网的电网侧转换器、耦合于所述源侧转换器和所述电网侧转换器之间的直流母线以及控制器。所述控制器用于当所述系统的至少一个检测到的信号不正常时，则基于所述发电机的电流或转矩以及用于系统阻尼或无功功率补偿的虚拟阻抗信号产生源侧开关信号。根据本专利技术的另一个【具体实施方式】，提供了一种用于控制发电系统的方法。所述方法包括检测发电系统的至少一个信号，并确定所述至少一个检测到的信号是否为异常。当所述至少一个检测到的信号中的任何信号被确定异常时，则基于用于系统阻尼或无功功率补偿的虚拟阻抗信号产生功率转换开关信号。根据本专利技术的又一个【具体实施方式】，提供了一种风力涡轮机发电系统。所述风力涡轮机发电系统包括风力涡轮机转子、发电机、转换器、至少一个传感器和控制器。所述风力涡轮机转子用于产生机械能。所述发电机用于将所述机械能转换为电能。所述转换器用于将所述电能转换为用于供应至电网的期望的电能。所述至少一个传感器用于获得所述风力涡轮机发电系统中的至少一个检测到的信号。所述控制器用于当所述风力涡轮机发电系统的所述至少一个检测到的信号不正常时，则基于所述发电机的电流或转矩以及用于系统阻尼或无功功率补偿的虚拟阻抗信号产生转换器开关信号。本专利技术能够限制或消除转矩暂态以及电网电压或电流振荡，有效降低负荷和应力，进而能够提高机械元件的使用寿命并降低产品总成本。【附图说明】当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中:图1为根据一个示例性【具体实施方式】的包括功率转换系统的发电系统的示意图；图2为根据一个示例性【具体实施方式】的用于产生源侧开关信号的控制器的框图；图3为用于将图1的功率转换系统中的常规控制器与包括虚拟阻抗产生器的源侧控制器进行比较的模拟波形图；以及图4为根据一个示例性【具体实施方式】的用于控制图1的发电系统的方法的流程图。【具体实施方式】为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本专利技术的【具体实施方式】。在以下对这些【具体实施方式】的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”或者“或”等类似的词语意指包括所列举的元件中的一个、一些或者全部。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“耦合”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接或耦合，而是可以包括电性的连接或耦合，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”、“线路”、“控制器”以及“处理器”等词语可以包括单个元件或者多个元件，单个元件或者多个元件可以是主动的和/或被动的，多个元件连接或耦合在一起以提供所述的功能。现在参照图1所示，示出了根据一个示例性【具体实施方式】的示例性发电系统10的示意图。为了说明的目的，发电系统10(以风力涡轮机发电系统为例)包括具有风力驱动叶片组件的电源11、变速箱13、发电机15 (以双馈感应发电机(DFIG)为例)以及功率转换系统16。尽管作为示例，示出一种风力涡轮机【具体实施方式】，然而也可以使用其他类型的电源。一个示例是水文海洋动能电源。其他的示例还包括太阳能发电源和电池。这些其他的示例可能不需要机械至电的发电机，但仍可能有振荡，因此，也将从本文所述的虚拟阻抗的【具体实施方式】中得到受益。包括风力驱动叶片组件的电源11接收风能并产生机械能。变速箱13是可选的，其中在包括变速箱13的【具体实施方式】中，变速箱13将机械能转化为更合适的机械力去驱动转子轴14。发电机15将机械能转换为电能。在一个【具体实施方式】中，发电机15的转子153耦合到转子轴14，并通过转子轴14由机械力旋转，发电机15的定子151耦合到电网18以提供电能，并可由电网18激励。功率转换系统16包括电源转换器100和控制器109。电源转换器100耦合于发电机15和电网18之间，用于将源侧电能转换为用于提供至电网18的电网侧电能。在图1的【具体实施方式】中，功率转换器100包括源侧转换器101、电网侧转换器103和直流母线105。源侧转换器101与发电机15的转子153电親合。电网侧转换器103与电网18电親合。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率转换系统，其包括：源侧转换器(101)，其用于电耦合到电源的发电机；电网侧转换器(103)，其用于电耦合到电网；直流母线(105)，其耦合于所述源侧转换器和所述电网侧转换器之间；以及控制器(109)，其用于当所述系统的至少一个检测到的信号不正常时，则基于所述发电机的电流或转矩以及用于系统阻尼或无功功率补偿的虚拟阻抗信号(137)产生源侧开关信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭卓辉，高金萍，拉杰尼·布拉，戈瓦尔丹·加尼瑞迪，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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