用于减少电网中扰动的用于风力涡轮机的控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一组用于风力涡轮机发电机的方法，用于减少呈由减振控制器导致的功率改变的形式的电力扰动，该减振控制器设置成补偿由轴转矩改变引起的结构性振荡。通过将对应改变置于发电机设定点中、例如功率或转矩设定点中来产生轴转矩改变。发电机设定点中的改变导致由一个或多个风力涡轮机发电机注入电网的功率中的不期望的改变。根据本发明专利技术的实施方式，可以通过限制减振控制器的控制动作来减少电力扰动。可以基于从例如在电网上的位置处被测量的功率确定的电力扰动信息来确定减振控制器的限制或约束的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于减少电网中扰动的用于风力涡轮机的控制系统
本专利技术涉及至少一个风力涡轮机的控制，特别是涉及控制一个或多个风力涡轮机的减振控制器。
技术介绍
例如可以通过产生抵消振荡来主动地减振由风导致的风力涡轮机中的结构性振荡。可以通过引起轴转矩中的改变(例如通过改变用于风力涡轮机发电机的功率或转矩设定点)来产生这样的抵消振荡。改变可以由减振控制器产生。为了改进风力涡轮机的性能，需要改进减振控制器的控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是改进与风力涡轮机的减振相关的风力涡轮机控制。本专利技术的另一目的是减少由风力涡轮机导致的电网中的电力扰动。在本专利技术的第一方面中提供一种用于控制至少一个风力涡轮机以减少电网中频谱扰动的方法，该至少一个风力涡轮机包括：-转子，其适于经由轴杆驱动发电机，其中发电机能够与电网连接，以及-至少一个减振控制器，其配置成通过控制轴杆上的转矩来补偿风力涡轮机的结构性振荡，其中该至少一个减振控制器配置成根据约束值来设定在轴杆上的控制动作的限制，其中该方法包括-确定描述在电连接到风力涡轮机的测量点处的电力扰动的扰动信息，-基于被确定的扰动信息确定约束值，-将约束值分派给减振控制器，用于设定控制动作的限制。有利地，可以根据从测量点处的被测量功率确定的被测量扰动信息来约束由减振控制器执行的控制动作。因此，在扰动信息指示出扰动(例如给定频率下的功率改变幅值)高于给定阈值的情况下，可以调用减振控制动作的限制，以便避免或至少减少扰动信息中的进一步增加。每个风力涡轮机可以包括设置成减振特定结构性振荡的一个减振控制器或设置成减振不同结构性振荡的多个减振控制器。可以为了风力涡轮机的一个或多个减振控制器中的一个确定被确定的约束值。因此，可以为了风力涡轮机的多个减振控制器确定多个约束值，可能是不同的约束值。用于电力扰动的所述测量点可以被定位在风力涡轮机的输出与电网之间的电力连接部上并且包括风力涡轮机的输出与电网在内的任何位置。在其它实施方式中，用于电力扰动的所述测量点可以被定位在风力涡轮机与电网之间的电力连接部上但不包括风力涡轮机的直接输出在内的任何位置。测量点可以包括能够测量有功功率的功率计。可以将电网简要地定义为用于将电力从一个点(例如电源)传递到另一个点(例如用电设备)的互连电力网络。电网能够具有不同的电压等级，例如用于传输和分配。在本专利技术的上下文中，电力网络有时可以简称为‘电网’。在某些实施方式中，用于电力扰动的所述测量点可以被定位在电网中或附近，特别是被定位在该至少一个风力涡轮机与电网之间的连接点(PoC)中或附近。在多个风力涡轮机的情况下，可以为了多个减振控制器或为了该多个风力涡轮机确定多个约束值，可能是不同的约束值。因此，多个约束值可以被分派给风力涡轮机的该多个减振控制器。在具有多个风力涡轮机的实施方式中，特别有利的是用于电力扰动的所述测量点可以被定位在电网中或附近，特别是被定位在该多个风力涡轮机与电网之间的连接点(PoC)中或附近。应当注意的是，本专利技术在多个风力涡轮机(例如所谓的‘风力发电场’或‘风电场’)根据本专利技术被控制时是特别有利的，因为风力涡轮机的组合振荡通常不是同相的，并且因此这些振荡对于电网中电力扰动的组合贡献可能小于简单总和，但是尽管如此，通过在电网中或附近测量，特别是在该多个风力涡轮机与电网之间的连接点(PoC)中或附近测量，可能存在值得利用本专利技术减少的显著电力扰动。根据实施方式，该方法还包括基于扰动信息选择至少一个减振控制器，并且将约束值分派给被选择的减振控制器。扰动信息可以包含诸如频谱信息和扰动等级的信息，该频谱信息可以用于识别特定减振控制器，该扰动等级可以用于确定扰动是否足够显著以通过选择该特定控制器来调用特定减振控制器的减振活动中的约束。根据实施方式，该方法还包括基于减振补偿值选择至少一个减振控制器，并且将约束值分派给被选择的减振控制器，该减振补偿值描述由减振控制器执行的减振补偿的等级。减振补偿值可以用于识别哪个减振控制器引起最大的轴转矩改变。这些控制器可以被选择用于约束最活跃的减振控制器的减振活动。根据实施方式，减振补偿值基于来自减振控制器的输出值确定。也可以基于减振补偿值和扰动信息两者来选择减振控制器，以使得能够将约束值分派给被选择的减振控制器。根据包括基于扰动信息和/或减振补偿选择至少一个减振控制器的实施方式，该多个减振控制器可以由单一风力涡轮机或多个风力涡轮机包括。在多个风力涡轮机中的每个包括一个或多个减振控制器的情况下，可以在该多个风力涡轮机的减振控制器中执行该至少一个减振控制器的选择以及一个或多个约束值的分派。这可以涉及最初选择包含将被约束的减振控制器的一个或多个风力涡轮机。然而，在用于控制该至少一个风力涡轮机的控制系统能够从不同的风力涡轮机中接收来自减振控制器的减振补偿值和/或包含信息(例如与功率改变峰值的频谱位置相关的信息)时，选择减振控制器也能够被直接地执行，该信息允许基于扰动信息从不同的风力涡轮机中选择减振控制器。根据实施方式，该方法还包括对于多个风力涡轮机而言，基于约束值来确定风力涡轮机约束值，将涡轮机约束值分派给风力涡轮机，并且将用于其中一个风力涡轮机的涡轮机约束值分派给风力涡轮机的减振控制器，用于设定控制动作的限制。有利地，在包括向电网提供功率的多个风力涡轮机的风力发电场中，将约束值(即总约束值)分为用于一个或多个风力涡轮机的风力涡轮机约束值。可以只是通过将总约束值在风力涡轮机之间等分来确定风力涡轮机约束值，或通过其它方法、例如根据由个别风力涡轮机执行的减振活动或根据扰动信息(例如扰动峰值在振幅频谱中的频谱位置)来确定风力涡轮机约束值。将被确定的个别风力涡轮机约束值分派给每个已配置有风力涡轮机约束值的风力涡轮机的一个或多个减振控制器。根据实施方式，该方法还包括基于扰动信息选择至少一个风力涡轮机，并且将风力涡轮机约束值分派给被选择的风力涡轮机。替代地或附加地，该方法可以还包括基于减振补偿值选择至少一个风力涡轮机，并且将涡轮机约束值分派给被选择的风力涡轮机，该减振补偿值描述由风力涡轮机的减振控制器执行的减振补偿的等级。因此，也可以基于扰动信息和减振补偿值的组合选择风力涡轮机。根据实施方式，将约束值(即总约束值)确定为从扰动信息中被确定的扰动值与期望扰动值之间的差值的函数。因此，可以将约束值确定为使得在需要的情况下持续地约束减振控制器，以将扰动值保持在可接受等级。根据替代实施方式，通过将从扰动信息中被确定的扰动值与被预先确定的一个或多个被预先确定的阈值比较来确定约束值。可以理解的是扰动信息可以包括以频谱方式解析的扰动信息，例如包含功率改变幅值在频率范围内的频谱分配的振幅频谱。本专利技术的第二方面涉及一种用于控制至少一个风力涡轮机以减少电网中频谱扰动的控制系统，该至少一个风力涡轮机包括：-转子，其适于经由轴杆驱动发电机，其中发电机能够与电网连接，以及-至少一个减振控制器，其配置成通过控制轴杆上的转矩而补偿风力涡轮机的结构性振荡，其中该至少一个减振控制器配置成根据约束值来设定在轴杆上的控制动作的限制，其中控制系统包括：-检测器，其配置成确定描述在电连接到风力涡轮机的测量点处的电力扰动的扰动信息，-补偿控制器，其配置成基于被确定的扰动信息来确定约束值，并且将约束值分派给减本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制至少一个风力涡轮机(100)以减少电网(430)中频谱扰动(203)的方法，所述至少一个风力涡轮机包括：‑转子(102)，其适于经由轴杆驱动发电机，其中发电机能够与电网连接，以及‑至少一个减振控制器(414‑416)，其配置成通过控制轴杆上的转矩来补偿风力涡轮机的结构性振荡(201)，其中所述至少一个减振控制器配置成根据约束值来设定在轴杆上的控制动作的限制，其中所述方法包括：‑确定描述在电连接到风力涡轮机的测量点(431)处的电力扰动的扰动信息，‑基于被确定的扰动信息来确定约束值，‑将约束值分派给减振控制器，用于设定控制动作的限制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.13 DK PA2014706331.用于控制至少一个风力涡轮机(100)以减少电网(430)中频谱扰动(203)的方法，所述至少一个风力涡轮机包括：-转子(102)，其适于经由轴杆驱动发电机，其中发电机能够与电网连接，以及-至少一个减振控制器(414-416)，其配置成通过控制轴杆上的转矩来补偿风力涡轮机的结构性振荡(201)，其中所述至少一个减振控制器配置成根据约束值来设定在轴杆上的控制动作的限制，其中所述方法包括：-确定描述在电连接到风力涡轮机的测量点(431)处的电力扰动的扰动信息，-基于被确定的扰动信息来确定约束值，-将约束值分派给减振控制器，用于设定控制动作的限制。2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于扰动信息来选择至少一个减振控制器，并且将约束值分派给被选择的减振控制器。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括基于描述由减振控制器执行的减振补偿的等级的减振补偿值来选择至少一个减振控制器，并且将约束值分派给被选择的减振控制器。4.根据权利要求3所述的方法，其中基于来自减振控制器的输出值来确定减振补偿值。5.根据在前权利要求中任一项所述的方法，还包括对于多个风力涡轮机而言，基于约束值来确定风力涡轮机约束值，将涡轮机约束值分派给风力涡轮机，并且将用于其中一个风力涡轮机的涡轮机约束值分派给风力涡轮机的减振控制器，用于设定控制动作的限制。6.根据权利要求5所述的方法，还包括基于扰动信息来选择至少一个风力涡轮机，并且将风力涡轮机约束值分派给被选择的风力涡轮机。7.根据权利要求5或6所述的方法，还包括基于描述由风力涡轮机的减振控制器执行的减振补偿的等级的减振补偿值来选...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·谢尔，F·卡波内蒂，I·库奇曼，J·S·汤姆森，T·克吕格尔，J·M·加西亚，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK