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，风力涡轮的控制器检测瞬态电网事件，并且经由动力传动系统阻尼器控制模块生成扭矩命令。扭矩命令配置成建立由瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平。控制器还确定与扭转振动有关的至少一个振荡参数，并且基于其来确定目标发电机扭矩水平。目标发电机扭矩水平对应于相对于默认阻尼水平的扭转振动的增加的阻尼水平。的阻尼水平。的阻尼水平。

【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。扭转振动可对风力涡轮的各种构件的生命周期产生负面影响。例如，扭转振动可超过滑动联接器的释放阈值，从而导致转子与发电机的可操作去耦合。
[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管理由瞬态电网事件引起的扭转振动。

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。风力涡轮可具有动力传动系统，该动力传动系统包括经由滑动联接器可旋转地耦合于发电机的转子。方法可包
括经由控制器检测第一瞬态电网事件。此外，方法可包括响应于第一瞬态电网事件，经由控制器的动力传动系统阻尼器控制模块生成扭矩命令。扭矩命令可配置成建立由第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平。此外，方法可包括经由控制器确定与扭转振动有关的至少一个振荡参数。此外，方法可包括响应于(多个)振荡参数的确定，经由控制器确定目标发电机扭矩水平。目标发电机扭矩水平可为对应于大于默认阻尼水平的扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平。此外，方法可包括利用经由控制器生成的扭矩修改符命令来修改扭矩命令，以便将发电机的扭矩建立在目标发电机扭矩水平处，由此产生增加的阻尼水平。
[0008]在实施例中，第一瞬态电网事件可为低电压穿越事件。
[0009]在附加的实施例中，低电压穿越事件可以以电压降低为特征，该电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于预瞬态电网事件电压的70%。
[0010]在又一实施例中，(多个)振荡参数可取决于多个瞬态事件参数。多个瞬态事件参数可包括第一瞬态电网事件之前的功率水平、第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及第一瞬态电网事件的持续时间。
[0011]在再一实施例中，确定(多个)振荡参数还可包括经由控制器接收指示多个瞬态事件参数中的至少一个的数据。数据还可包括对应于多个瞬态事件参数中的至少一个附加参数的指示的缺失。此外，方法可包括经由(多个)附加参数的估计，经由控制器来确定用于(多个)附加参数的推定值。
[0012]在实施例中，(多个)振荡参数可包括峰值轴扭矩、扭转振动频率，和/或扭转振动持续时间。
[0013]在附加的实施例中，增加的阻尼水平可降低峰值轴扭矩、扭转振动频率，和/或扭转振动持续时间。
[0014]在又一实施例中，利用扭矩修改符命令来修改扭矩命令可包括经由控制器检测(多个)振荡参数至激活阈值的接近。激活阈值的接近可导致扭矩命令的修改。
[0015]在再一实施例中，确定目标发电机扭矩水平可包括确定滑动联接器的标称释放阈值。方法还可包括将目标发电机扭矩水平建立在小于滑动联接器的标称释放阈值的量值处，以便维持滑动联接器的牵引力。
[0016]在实施例中，响应于增加的阻尼水平，方法可包括实现在第一电网事件之前的轴扭矩水平的偏差内的持续轴扭矩水平。持续轴扭矩水平在检测第二瞬态电网事件之前实现。
[0017]在附加的实施例中，生成扭矩修改符命令可包括经由控制器接收转子和发电机的多个操作参数。控制器可滤波多个动力传动系统扭转频率处的多个操作参数，以生成经滤波的扭转信息数据集。控制器可将经滤波的扭转信息数据集乘以至少一个控制增益。
[0018]在又一实施例中，(多个)控制增益可包括比例增益、积分增益、微分增益，和/或它们的组合。
[0019]在另一方面中，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的系统。系统可包括经由滑动联接器可旋转地联接于转子的发电机，和通信地耦合于发电机的控制器。控制器可包括配置成执行多个操作的至少一个处理器。多个操作可包括本文中描述的操作和/或特征中的任何。
[0020]本专利技术的这些及其它的特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求书变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出本专利技术的实施例，并且连同描述用于阐释本专利技术的原理。
[0021]技术方案1. 一种用于控制耦合于功率电网的风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有动力传动系统，所述动力传动系统包括经由滑动联接器可旋转地耦合于发电机的转子，所述方法包括：经由控制器检测第一瞬态电网事件；响应于所述第一瞬态电网事件，经由所述控制器的动力传动系统阻尼器控制模块生成扭矩命令，所述扭矩命令配置成建立由所述第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平；经由所述控制器确定与所述扭转振动有关的至少一个振荡参数；响应于所述至少一个振荡参数的所述确定，经由所述控制器确定目标发电机扭矩水平，所述目标发电机扭矩水平为对应于大于所述默认阻尼水平的所述扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平；以及利用经由所述控制器生成的扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令，以便将所述发电机的扭矩建立在所述目标发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制耦合于功率电网的风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有动力传动系统，所述动力传动系统包括经由滑动联接器可旋转地耦合于发电机的转子，所述方法包括：经由控制器检测第一瞬态电网事件；响应于所述第一瞬态电网事件，经由所述控制器的动力传动系统阻尼器控制模块生成扭矩命令，所述扭矩命令配置成建立由所述第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平；经由所述控制器确定与所述扭转振动有关的至少一个振荡参数；响应于所述至少一个振荡参数的所述确定，经由所述控制器确定目标发电机扭矩水平，所述目标发电机扭矩水平为对应于大于所述默认阻尼水平的所述扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平；以及利用经由所述控制器生成的扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令，以便将所述发电机的扭矩建立在所述目标发电机扭矩水平处，由此产生所述增加的阻尼水平。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一瞬态电网事件包括低电压穿越事件。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述低电压穿越事件以电压降低为特征，所述电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于所述预瞬态电网事件电压的70%。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡参数取决于多个瞬态事件参数，所述多个瞬态事件参数包括所述第一瞬态电网事件之前的功率水平、所述第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及所述第一瞬态电网事件的持续时...

【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：