用于防止风力涡轮电力系统的电压骤降的系统及方法技术方案

一种用于防止风力涡轮电力系统(200)的电压骤降的系统和方法(300)包括从风力涡轮电力系统(200)的公共联接点接收功率输入值和电压输入值。该方法(300)还包括将风力涡轮电力系统(200)的极限循环基准点确定为输入值的函数。该方法(300)还包括将极限循环基准点与至少一个预定阈值相比较。如果极限循环基准点大于至少一个预定阈值，则该方法(300)包括确定用于风力涡轮电力系统(200)的真实和无功电压命令的delta值。此外，该方法(300)包括基于delta值确定更新的真实和无功电压命令。因此，该方法(300)还包括基于更新的真实和无功电压命令操作风力涡轮电力系统(200)。

System and Method for Preventing Voltage Sag in Wind Turbine Power System

A system and method (300) for preventing voltage sags in a wind turbine power system (200) includes receiving power input values and voltage input values from a common connection point of the wind turbine power system (200). The method (300) also includes determining the limit cycle reference point of the wind turbine power system (200) as a function of the input value. The method (300) also includes comparing the limit cycle reference point with at least one predetermined threshold. If the limit cycle reference point is greater than at least one predetermined threshold, the method (300) includes determining the delta value of the real and reactive voltage commands for the wind turbine power system (200). In addition, the method (300) includes determining updated real and reactive voltage commands based on Delta values. Therefore, the method (300) also includes operating the wind turbine power system (200) based on updated real and reactive voltage commands.

【技术实现步骤摘要】
用于防止风力涡轮电力系统的电压骤降的系统及方法
本公开内容大体上涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的系统及方法。
技术介绍
风力认作是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在此方面得到增大的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理获得风的动能。例如，转子叶片通常具有翼型件的截面轮廓，使得在操作期间，空气在叶片上流动，从而在侧部之间产生压差。因此，从压力侧朝吸入侧引导的升力作用于叶片上。升力在主转子轴上生成转矩，主转子轴啮合至发电机以用于发电。在操作期间，风冲击风力涡轮的转子叶片，且叶片将风能转换成旋转地驱动低速轴的机械旋转转矩。低速轴构造成驱动齿轮箱，齿轮箱随后逐步升高低速轴的低转速以在增大的转速下驱动高速轴。高速轴大体上可旋转地联接到发电机上，以便旋转地驱动发电机转子。因此，旋转磁场可由发电机转子感生，且电压可在发电机定子内感生，发电机定子磁性地联接到发电机转子上。在某些实施例中，相关联的电力可传输至涡轮变压器，涡轮变压器通常经由电网断路器连接到电网上。因此，涡轮变压器逐步提升电力的电压振幅，使得变压的电力可进一步传输至电网。在许多风力涡轮中，发电机转子可电联接到双向功率转换器上，功率转换器包括经由调节的DC链路连结到线路侧转换器上的转子侧转换器。更具体而言，一些风力涡轮(诸如风驱动的双馈感应发电机(DFIG)系统或全功率转换系统)可包括带有AC-DC-AC拓扑的功率转换器。此外，多个风力涡轮可布置在预定地理位置，且电连接在一起以形成风电场。在一些情况下，风电场的各个独立风力涡轮可经由电网隔离变压器独立地连接到电网上。此外，风电场可经由配电变压器连接到电网上。此外，风力涡轮可布置成一个或多个群集，其中各个群集经由共同的群集变压器连接到电网上。对于前述风力涡轮布置中的任一种，弱电网可在故障恢复期间产生功率和/或电压振荡以及瞬变电压不稳定的风险。因此，用于防止此风力涡轮电力系统的电压骤降的控制方法将是本领域中受欢迎的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中阐述，或可从该描述中清楚，或可通过实施本专利技术认识到。在一个方面，本主题针对一种用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的方法。该方法包括经由风力涡轮电力系统的控制器从风力涡轮电力系统的公共联接点接收至少一个输入值。该方法还包括经由控制器将风力涡轮电力系统的极限循环基准点确定为输入值的函数。如本文使用的极限循环基准点代表该至少一个输入值与发生电压骤降处的操作点的接近。该方法还包括将极限循环基准点与至少一个预定阈值相比较。如果极限循环基准点大于该至少一个预定阈值，则该方法包括确定用于风力涡轮电力系统的至少一个命令的delta值。此外，该方法包括基于delta值和该至少一个命令确定至少一个更新的命令。因此，该方法还包括基于该至少一个更新的命令操作风力涡轮电力系统。在一个实施例中，输入值可包括公共联接点处的功率值和/或公共联接点处的电压值。因此，在另一个实施例中，该方法可包括将风力涡轮电力系统的极限循环基准点计算为功率值和电压值的函数。在进一步的实施例中，预定阈值可包括第一预定阈值和/或第二预定阈值。在这样的实施例中，该方法可包括如果极限循环基准点大于第一预定阈值，则将delta功率值加至风力涡轮电力系统的功率命令或功率限制器中的至少一者。此外，该方法可包括如果极限循环基准点小于第一预定阈值且大于第二预定阈值，则将delta功率值加至风力涡轮电力系统的电压调节器的一个或多个增益系数。在额外的实施例中，该方法可包括如果极限循环基准点大于破坏阈值，则实施校正动作。在若干实施例中，操作点可对应于电压值对功率值的曲线上的曲线的斜率大致垂直处的值。在这样的实施例中，基于更新的命令操作风力涡轮电力系统的步骤可包括最小化曲线的代表极限循环的的区域，以便最大化功率，同时防止电压骤降。在某些实施例中，电网可为弱电网，其特征为短路电流在风力涡轮电力系统的短路电流的预定范围内。例如，在一个实施例中，预定范围可包括从大约0.8到大约1.2的电网的短路电流与风力涡轮电力系统的短路电流之比。在另一方面，本公开内容针对一种用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的系统。该系统包括用于监测来自风力涡轮电力系统的公共联接点的至少一个输入值的一个或多个传感器，以及通信地联接到该一个或多个传感器上的控制器。控制器构造成执行一个或多个操作，包括但不限于将风力涡轮电力系统的极限循环基准点确定为输入值的函数，极限循环基准点代表该至少一个输入值与发生电压骤降处的操作点的接近，将极限循环基准点与至少一个预定阈值相比较，如果极限循环基准点大于该至少一个预定阈值，则确定用于风力涡轮电力系统的至少一个命令的delta值，基于delta值和该至少一个命令确定至少一个更新的命令，以及基于该至少一个更新的命令操作风力涡轮电力系统。应当理解的是，系统还可包括如本文所述的任何额外特征。此外，风力涡轮电力系统可包括具有连接到电网上的一个或多个风力涡轮的风电场。因此，各个风力涡轮均可经由涡轮变压器连接到电网上。此外，风电场可经由配电变压器连接到电网上。此外，风力涡轮可布置成一个或多个群集或组，其经由共同的群集变压器连接到电网上。在还有另一方面，本公开内容针对一种用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的方法。该方法包括经由控制器将风力涡轮电力系统的极限循环基准点确定为来自风力涡轮电力系统的公共联接点的至少一个输入值的函数。如本文使用的极限循环基准点代表至少一个输入值与发生电压骤降的操作点的接近。该方法还包括将极限循环基准点与至少一个预定阈值相比较。如果极限循环基准点大于该至少一个预定阈值，则该方法还包括确定风力涡轮电力系统的至少一个更新的命令。应当理解的是，该方法还可包括如本文所述的任何额外步骤和/或特征。本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且连同描述用于阐释本专利技术的原理。附图说明针对本领域的普通技术人员的包括其最佳模式的本专利技术的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中阐述，在附图中：图1示出了根据本公开内容的风力涡轮的一个实施例的一部分的透视图；图2示出了适于结合图1中所示的风力涡轮使用的电气和控制系统的一个实施例的示意图；图3示出了适于结合图1中所示的风力涡轮使用的控制器的一个实施例的框图；图4示出了根据本公开内容的经由配电变压器连接到电网上的风电场的一个实施例的示意图；图5示出了根据本公开内容的经由群集变压器连接到电网上的风力涡轮群集的一个实施例的示意图；图6示出了根据本公开内容的用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的方法的一个实施例的流程图；图7示出了根据本公开内容的部分地示出电压骤降的某一功率因数下的电压对功率的图表；图8示出了根据本公开内容的用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的系统的一个实施例的示意图；以及图9示出了根据本公开内容的用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的系统的电压骤降管理器的一个实施例的示意图。构件清单10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的方法，所述方法包括：经由所述风力涡轮电力系统的控制器从所述风力涡轮电力系统的公共联接点接收至少一个输入值；经由所述控制器将所述风力涡轮电力系统的极限循环基准点确定为所述输入值的函数，所述极限循环基准点代表所述至少一个输入值与发生电压骤降处的操作点的接近；将所述极限循环基准点与至少一个预定阈值相比较；如果所述极限循环基准点大于所述至少一个预定阈值，则确定用于所述风力涡轮电力系统的至少一个命令的delta值；基于所述delta值和所述至少一个命令确定至少一个更新的命令；以及，基于所述至少一个更新的命令操作所述风力涡轮电力系统。

【技术特征摘要】
1.一种用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的方法，所述方法包括：经由所述风力涡轮电力系统的控制器从所述风力涡轮电力系统的公共联接点接收至少一个输入值；经由所述控制器将所述风力涡轮电力系统的极限循环基准点确定为所述输入值的函数，所述极限循环基准点代表所述至少一个输入值与发生电压骤降处的操作点的接近；将所述极限循环基准点与至少一个预定阈值相比较；如果所述极限循环基准点大于所述至少一个预定阈值，则确定用于所述风力涡轮电力系统的至少一个命令的delta值；基于所述delta值和所述至少一个命令确定至少一个更新的命令；以及，基于所述至少一个更新的命令操作所述风力涡轮电力系统。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入值包括所述公共联接点处的功率值或所述公共联接点处的电压值中的至少一者。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述风力涡轮电力系统的极限循环基准点计算为所述功率值和所述电压值的函数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个预定阈值包括第一预定阈值，所述方法还包括：如果所述极限循环基准点大于所述第一预定阈值，则将所述delta功率值加至所述风力涡轮电力系统的功率命令或功率限制器中的至少一者。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一个预定阈值包括第二预定阈值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述极限循环基准点小于所述第一预定阈值且大于所述第二预定阈值，则将所述delta功率值加至所述风力涡轮电力系统的电压调节器的一个或多个增益系数。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述极限循环基准点大于破坏阈值，则实施校正动作。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述操作点对应于所述电压值对所述功率值的曲线上的所述曲线的斜率大致垂直处的值。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述至少一个更新的命令操作所述风力涡轮电力系统还包括最小化所述曲线的代表极限循环的区域，以便最大化功率，同时防止电压骤降。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网包括弱电网，所述弱电网特征为短路电流在所述风力涡轮电力系统的短路电流的预定范围内。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预定范围包括从大约0.8到大约1.2的所述电网的短路电流与所述风力涡轮电力系统的短路电流之比。12.一种用于防止连接到电网上的风力涡轮电力系统的电压骤降的系统，所述系统包括：用于监测来自所述风力涡轮电力系统的公共联接点的至少一个输入值的一个或多个传感器；通信地联接到所述一个或多个传感器上的控制器，所述控制器构造成执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：RG瓦戈纳，谭卓辉，W周，N阿南德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US