用于使用动态能力曲线来操作电机的方法技术

用于使用动态能力曲线来操作电机的方法。描述了一种用于操作具有发电机的电机（特别是风力涡轮机）的方法，该发电机具有转子和定子。该方法包括：i）评估应用于电机的主动阻尼；ii）根据评估的所应用主动阻尼来估计阻尼标准；以及iii）将动态能力曲线移向最大允许水平。在此，该最大允许水平是基于该阻尼标准以及第一操作标准和/或第二操作标准。此外，该动态能力曲线为动态功率能力曲线或动态转矩能力曲线。曲线为动态功率能力曲线或动态转矩能力曲线。曲线为动态功率能力曲线或动态转矩能力曲线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用动态能力曲线来操作电机的方法


[0001]本专利技术涉及用于操作具有发电机的电机、特别是风力涡轮机的方法的领域。此外，本专利技术涉及一种具有操作系统的风力涡轮机，该操作系统被配置成执行所述方法。

技术介绍

[0002]包括发电机（具有转子和定子）的电机通常使用功率能力曲线（power capacity curve）（也称为功率曲线或功率包络）来操作。在此，该功率能力曲线可反映产生的功率（例如，以瓦特为单位）与发电机的转子的速度（例如，以RPM为单位）（或风速）之间的关系。一般来说，转子速度越高，产生的功率就将越高。因此，该功率能力曲线随着更高的转子速度而增加。以类似的方式，电机可使用转矩能力曲线来操作，该转矩能力曲线可用于反映例如转子速度与转矩之间的关系。
[0003]然而，在许多
（例如，使用风力涡轮机的能源生产）中，由于操作稳定性和材料疲劳，产生的功率（和/或转矩）不得不受限。为了实现这一点，可执行主动功率和/或转矩阻尼，例如通过使风力涡轮机的叶片变桨距。因此，功率能力曲线必须根据诸如（例如，发电机的）转子速度、温度、主动功率阻尼和材料稳定性的若干参数来限定最大操作功率极限。
[0004]根据现有技术，功率（或转矩）能力曲线是仅基于转子速度的静态曲线。该静态功率能力曲线限制了来自功率控制系统的稳态功率能力曲线（基准）。然而，这种现有技术的技术造成了若干问题：在低转子速度下，静态功率能力曲线非常保守，这是因为所需的功率阻尼仅是在功率能力曲线的计算中假定和包括的一小部分。由于功率能力曲线是静态的，因此功率阻尼的未利用部分在（特别是低）速度下损失，其中，所需的功率阻尼低于阻尼预算（damping budget）。
[0005]作为这种状况的结果，增加功率以防止风力涡轮机的操作太接近3次谐波转子频率和塔架频率的共振的共振速度规避器（RSA）在低速下需要更多功率，但受到静态功率能力曲线的限制。
[0006]可能需要以稳健和稳定的方式操作电机（特别是风力涡轮机），同时提供最佳的功率产量。

技术实现思路

[0007]该需要可通过根据独立权利要求所述的主题来满足。本专利技术的有利实施例通过从属权利要求来描述。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于操作具有发电机的电机（特别是风力涡轮机）的方法，该发电机具有转子和定子。该方法包括：i）评估应用于电机的主动阻尼（功率阻尼和/或转矩阻尼）；ii）根据评估的所应用主动阻尼（动态地/连续地）得到（估计）阻尼标准（换句话说：估计或测量发送到功率或转矩基准的主动阻尼项并且估计阻尼的大小）；以及iii）（动态地/连续地）将动态能力曲线移向最大允许水平（例如，最大允许功率水平或最
大允许转矩水平）。在此，该最大允许水平是基于该阻尼标准以及第一操作标准和/或第二操作标准。此外，该动态能力曲线为动态功率能力曲线和/或动态转矩能力曲线。
[0009]根据本专利技术的第二方面，提供了一种风力涡轮机，其包括：i）具有转子和定子的发电机；以及ii）操作系统，其中，该操作系统被配置成执行上述方法。
[0010]根据示例性实施例，本专利技术可基于如下构思，即：当应用持续地考虑到对所应用的主动阻尼（对电机）的评估并且持续地更新（估计）阻尼标准的动态能力曲线（功率能力曲线或转矩能力曲线）时，电机（特别是风力涡轮机）能够以稳健和稳定的方式操作，同时提供最佳的功率产量。所述阻尼标准随后被用于动态地将能力曲线移向最大允许水平。该最大允许水平是基于该阻尼标准，并且至少基于反映最大功率/转矩能力的第一标准（例如，发电机的稳定性极限）和/或反映稳态能力的第二标准（例如，风力涡轮机部件的疲劳极限）。
[0011]以所描述的方式，提供了动态能力曲线，其可针对中转子速度和低转子速度优化，并且可使得能够在整个操作区域中实现最优化的可能能力曲线。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述第一操作标准包括最大功率能力曲线或最大转矩能力曲线。这可提供以下优点，即：在动态移动动态能力曲线时，可直接考虑最大允许功率/转矩。
[0013]例如，该最大功率能力曲线（或峰值功率包络）可由确保健康的瞬时操作的转换器和/或发电机稳定性极限来限定。
[0014]根据本专利技术的另一实施例，第一操作标准的限定包括（特别是发电机和/或转换器的）稳定性极限。这可提供以下优点，即：考虑了实际上限制最大功率/转矩的发电机（和/或转换器）的稳定性极限。
[0015]该稳定性极限例如可包括温度、临界温度或电流极限。
[0016]根据本专利技术的另一实施例，该第二操作标准包括稳态能力曲线。这可提供以下优点，即：当动态移动能力曲线时，可直接考虑到电机（或风力涡轮机）的一个或多个部件的健康持续操作。
[0017]该稳态能力曲线尤其是可由确保健康持续操作的部件温度极限来限定。该稳态能力曲线可考虑材料疲劳，尤其是在高温下。作为结果，第二操作标准可能仅在较高的转子速度下相关，例如当转矩的增加升高部件的温度时。
[0018]根据本专利技术的另一实施例，该稳态能力曲线的限定包括（部件）疲劳极限（特别是一个或多个（电机）部件疲劳极限）。
[0019]该稳态能力曲线可包括由以下各项组成的组中的至少一者：（分别为电机的部件的）温度极限、振动极限、电流极限。因此，可考虑这些部件的疲劳极限，尤其是在较高的功率和/或转矩水平下。
[0020]根据本专利技术的另一实施例，该阻尼标准包括主动功率阻尼或主动转矩阻尼的允许阻尼预算。特别地，该阻尼标准包括使用功率或转矩上的纹波（ripple）的阻尼特征。更具体而言，主动阻尼包括主动塔架阻尼和/或主动传动系阻尼。这可提供以下优点，即：在动态移动能力曲线时，可直接考虑（持续更新的）主动阻尼。在此，例如，能够以直接的方式实施已建立的且稳健的方法，例如主动塔架阻尼和主动传动系阻尼。
[0021]根据本专利技术的另一实施例，该最大允许水平包括由以下各项组成的组中的至少一者：发电机和/或转换器的转子速度、温度极限、阻尼预算、稳定性极限。特别地，该最大允许
水平是基于最大允许功率水平和/或最大允许转矩水平。这可提供以下优点，即：该最大允许水平能够以灵活的方式适应重要的方面和当前的问题。
[0022]根据本专利技术的另一实施例，该方法还包括在低转子速度下将动态能力曲线移向第一操作标准，从而使用阻尼标准作为限制。特别是该阻尼标准被用作唯一的（仅有的）限制。换句话说：将动态能力曲线移向第一操作标准减去阻尼标准。这可提供以下优点，即：在低转子速度下，仅需要考虑第一标准（紧邻阻尼标准），并且该方法可更高效地执行。
[0023]根据本专利技术的另一实施例，该方法还包括在高转子速度下将动态能力曲线移向第一操作标准，从而使用阻尼标准和第二操作标准作为限制。换句话说：将动态能力曲线移至第一操作标准减去阻尼标准和第二操作标准。这可提供以下优点，即：在部件的温度可能升高的高转子速度下，特别地考虑温度稳定性（以第二标准的形式）。
[0024]根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于操作具有发电机的电机、特别是风力涡轮机的方法，所述发电机具有转子和定子，所述方法包括：评估应用于所述电机的主动阻尼；根据评估的所应用主动阻尼得到阻尼标准；以及将动态能力曲线移向最大允许水平，其中，所述最大允许水平是基于所述阻尼标准以及第一操作标准和/或第二操作标准；以及其中，所述动态能力曲线为动态功率能力曲线（DPCC）或动态转矩能力曲线。2.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述第一操作标准包括最大功率能力曲线（MPCC）或最大转矩能力曲线。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一操作标准的限定包括：稳定性极限，特别是所述发电机和/或所述电机的转换器的稳定性极限。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二操作标准包括稳态能力曲线（SSCC）。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述稳态能力曲线（SSCC）的限定包括：疲劳极限，特别是由以下各项组成的组中的至少一者：温度极限、振动极限、电流极限。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阻尼标准包括：主动功率阻尼或主动转矩阻尼的允许阻尼预算，特别是使用功率或转矩上的纹波的阻尼特征。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述最大允许水平包括最...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：