用于控制风力涡轮的系统和方法技术方案

提供一种用于控制风力涡轮的系统和方法。因此，风力涡轮的控制器在从瞬态事件的恢复期间检测风力涡轮的功率输出中的振荡。响应于检测振荡，在振荡的峰值阶段期间的功率输出的部分储存在能量存储装置中。储存的功率的部分接着在振荡的谷值阶段期间放出，以便减小输送至功率电网的功率输出的振荡的振幅。功率电网的功率输出的振荡的振幅。功率电网的功率输出的振荡的振幅。

【技术实现步骤摘要】
用于控制风力涡轮的系统和方法


[0001]本公开大体上涉及风力涡轮，并且更具体而言，涉及用于响应于瞬态电网事件来控制风力涡轮的系统和方法。

技术介绍

[0002]风力发电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮在这方面获得越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱，以及一个或多个转子叶片。机舱包括联接于齿轮箱和发电机的转子组件。转子组件和齿轮箱安装在底板支承框架上，该底板支承框架位于机舱内。一个或多个转子叶片使用已知的翼型原理来捕获风的动能。转子叶片传递以旋转能的形式的动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接于齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接地联接于发电机。发电机接着将机械能转换为电能，并且电能可传递至收纳在塔架内的转换器和/或变压器并随后部署到公用电网。现代风力发电系统典型地采用具有多个此类风力涡轮发电机的风场的形式，该多个此类风力涡轮发电机能够操作成将功率供应至传输系统，该传输系统将功率提供至功率电网。
[0003]为了将功率供应至功率电网，风力涡轮大体上需要符合某些电网需求。例如，可需要风力涡轮来提供故障穿越(例如，低电压穿越)能力。该需求可要求风力涡轮在一个或多个瞬态电网事件(诸如电网故障)期间保持连接于功率电网。如本文中使用的，用语“电网故障”、“故障”或类似物旨在覆盖针对某一时间段的电网电压的量值方面的变化。例如，当电网故障发生时，对于短时段(例如，典型地小于500毫秒)而言，系统的电压可下降相当大的部分。此外，电网故障可出于多种原因而发生，包括但不限于相导体连接于地面(即，地面故障)、相导体之间短路、闪电和/或暴风，以及/或者意外的输电线路接地。
[0004]在过去，风力涡轮可响应于电压降低而立即断开连接，但是随着作为功率电网的功率的百分比风力涡轮的功率生产量增加，使风力涡轮保持在线并穿越瞬态电网事件的合乎需要性增加。然而，瞬态电网事件的电压降低可导致发电机的扭矩显著降低，而转子的旋转速度可基本保持不变。就此而言，当电网电压复原至故障前的水平时，发电机的扭矩与转子的惯性之间的失配可导致风力涡轮的动力传动系统中的非合乎需要的扭转振动。扭转振动可表现为超过某些功率电网限制的、由风力涡轮产生的功率中的振荡。
[0005]因此，本领域不断地寻求解决上述问题的新且改进的系统和方法。就此而言，本公开涉及用于控制风力涡轮的系统和方法，以响应于瞬态电网事件来管理风力涡轮的功率输出中的振荡。

技术实现思路

[0006]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本专利技术的实践学习。
[0007]在一个方面中，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的方法，该风力涡轮连接于功率电网并且包括发电机。方法可包括经由控制器接收功率电网中发生的瞬态事件的指示。
此外，方法可包括在瞬态事件之后的瞬态事件恢复阶段期间，经由控制器检测风力涡轮的功率输出中的振荡。振荡可包括后接有谷值阶段的峰值阶段，谷值阶段中的峰值阶段相对于瞬态事件之前的功率输出确定。响应于检测振荡，方法可包括将峰值阶段功率的至少部分储存在能量存储装置中，该能量存储装置可操作地耦合于发电机，以建立存储电荷。峰值阶段功率可对应于峰值阶段期间的功率输出。此外，方法可包括在振荡的谷值阶段期间，将存储电荷的至少部分放出至功率电网，以便减小输送至功率电网的功率输出的振荡的振幅。
[0008]在实施例中，使存储电荷的至少部分放出还可包括经由控制器确定谷值阶段的持续时间。方法还可包括将存储电荷的部分的放出的持续时间与谷值阶段的持续时间同步。
[0009]在附加的实施例中，方法还可包括经由控制器确定谷值阶段期间的振荡的斜坡率和振幅。此外，方法可包括使存储电荷的部分的放出与谷值阶段期间的振荡的斜坡率和振幅同步。
[0010]在又一实施例中，方法可包括确定针对风力涡轮的功率输出相对于瞬态事件之前的风力涡轮的功率输出的偏差的上阈值和下阈值。上阈值和下阈值可限定振荡容限带。经由能量存储装置储存的峰值阶段功率的部分可为超过上阈值的峰值阶段功率的部分。此外，方法可包括经由控制器确定低于下阈值的谷值阶段功率的部分。放出的存储电荷的部分可对应于低于下阈值的谷值阶段功率的部分。谷值阶段功率可对应于谷值阶段期间的功率输出部分。方法可还包括针对随后的振荡而重复储存和放出步骤，直到风力涡轮的功率输出的偏差保持在振荡容限带内。
[0011]在再一实施例中，阈值可为第一上阈值和第一下阈值，它们在瞬态事件之后的第一间隔处应用。因此，方法还可包括确定针对风力涡轮的功率输出相对于瞬态事件之前的功率输出的第二上阈值和第二下阈值。第二上阈值和第二下阈值可在第一间隔之后的第二间隔处应用，并且相比较于第一上阈值和第一下阈值，可具有与瞬态事件之前的功率输出的较小的偏差。
[0012]在实施例中，方法可包括当风力涡轮的功率输出的偏差保持在振荡容限带内时，以剩余放出率将存储电荷的剩余部分放出至功率电网。
[0013]在附加的实施例中，方法可包括经由控制器的振荡补偿控制模块来确定，响应于振荡的检测由能量存储装置储存的峰值阶段功率的部分的量值。此外，方法可包括经由振荡补偿控制模块，确定在谷值阶段的检测时放出的存储电荷的部分的量值。此外，方法可包括经由振荡补偿控制模块，生成用于风力涡轮的功率转换器的线路侧转换器的设定点命令，以便获得确定的存储电荷和放出。
[0014]在又一实施例中，方法可包括经由振荡补偿控制模块来接收多个操作参数。振荡补偿控制模块还可接收来自风力涡轮的动力传动系统阻尼系统的阻尼扭矩命令。方法还可包括经由振荡补偿控制模块，基于操作参数和阻尼扭矩命令中的一个或多个来确定用于风力涡轮的功率输出的多个振荡参数。此外，方法可包括经由振荡补偿控制模块，对多个振荡参数进行滤波，以获得多个振荡功率分量。多个振荡分量可包括定子振荡功率、转子振荡功率和/或线路侧振荡功率。方法还可包括经由振荡补偿控制模块，至少部分地基于多个振荡功率分量中的至少一个来确定由能量存储装置储存的峰值阶段功率的部分的量值。
[0015]在再一实施例中，方法可包括经由控制模块，基于多个操作参数来确定瞬态事件
的量值。方法还可包括经由控制模块，基于瞬态事件的量值来启动第一操作模式和/或第二操作模式。第一操作模式可包括储存和放出转子振荡功率。第二操作模式可包括储存和放出转子振荡功率和定子振荡功率两者。
[0016]在实施例中，多个操作参数可指示滑差(slip)量值、发电机速度，以及多个电压和电流。多个电压和电流可包括定子电压和电流、转子电压和电流，以及三相功率中的每个处的线路侧电压和电流。确定用于风力涡轮的功率输出的多个振荡参数可基于滑差量值、发电机速度以及阻尼扭矩命令。
[0017]在附加的实施例中，能量存储装置可为电池和/或超级电容器。
[0018]在又一实施例中，接收功率电网中发生的瞬态事件的指示可包括经由控制器从传感器接收指示变化事件的数据，该传感器可操作地耦合在风力涡轮的功率转换器的线路侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制连接于功率电网的风力涡轮的方法，所述风力涡轮包括发电机，所述方法包括：经由控制器接收所述功率电网中发生的瞬态事件的指示；在所述瞬态事件之后的瞬态事件恢复阶段期间，经由所述控制器检测所述风力涡轮的功率输出中的振荡，所述振荡包括关于所述瞬态事件之前的所述功率输出的、后接有谷值阶段的峰值阶段；响应于检测所述振荡，将峰值阶段功率的至少部分储存在能量存储装置中，所述能量存储装置可操作地耦合于所述发电机，以建立存储电荷，其中，所述峰值阶段功率对应于所述峰值阶段期间的功率输出；以及在所述振荡的所述谷值阶段期间，将所述存储电荷的至少部分放出至所述功率电网，以便减小输送至所述功率电网的所述功率输出的所述振荡的振幅。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，使所述存储电荷的至少所述部分放出还包括：经由所述控制器确定所述谷值阶段的持续时间；以及将所述存储电荷的所述部分的所述放出的持续时间与所述谷值阶段的所述持续时间同步。3. 根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：经由所述控制器确定所述谷值阶段期间的所述振荡的斜坡率和振幅；以及使所述存储电荷的所述部分的所述放出与所述谷值阶段期间的所述振荡的所述斜坡率和所述振幅同步。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：确定针对所述风力涡轮的所述功率输出相对于所述瞬态事件之前的所述风力涡轮的所述功率输出的偏差的上阈值和下阈值，所述上阈值和所述下阈值限定振荡容限带，并且其中经由所述能量存储装置储存的所述峰值阶段功率的所述部分为超过所述上阈值的所述峰值阶段功率的部分；经由所述控制器确定低于所述下阈值的谷值阶段功率的部分，其中，放出的所述存储电荷的所述部分对应于低于所述下阈值的所述谷值阶段功率的所述部分，其中，所述谷值阶段功率对应于所述谷值阶段期间的功率输出部分；以及针对随后的振荡而重复所述储存和放出步骤，直到所述风力涡轮的所述功率输出的所述偏差保持在所述振荡容限带内。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述上阈值和下阈值为第一上阈值和第一下阈值，它们在所述瞬态事件之后的第一间隔处应用，所述方法还包括：确定针对所述风力涡轮的所述功率输出相对于所述瞬态事件之前的所述功率输出的第二上阈值和第二下阈值，其中所述第二上阈值和第二下阈值在所述第一间隔之后的第二间隔处应用，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：