发电系统及其控制方法技术方案

一种发电系统，包括：　　　　涡轮，用于将动能转换为旋转能，　　　　发电机，用于将所述涡轮的旋转能转换为电能，　　　　功率控制器，用于对所述发电机获得的电能进行功率控制，和　　　　功率转换器，用于依据来自所述功率控制器的指令控制输入功率和输出功率，　　　　其中所述功率控制器包括：　　　　三相－二相转换器，用于通过将所述发电机的输出电压和输出电流变换到静止ｄ－ｑ坐标系中来计算二相电流和二相电压；　　　　发电机输出计算器，用于根据由所述三相－二相转换器计算出的二相电流和二相电压计算所述发电机的输出；　　　　感应电压检测器，用于根据由所述三相－二相转换器计算出的二相电流和二相电压来检测感应电压；　　　　相位检测器，用于根据由所述感应电压检测器检测到的所述感应电压来检测感应电压的相位；　　　　微分器，用于通过对由所述相位检测器检测到的感应电压的相位进行微分来计算所述感应电压的旋转速度并且估计发电机的轴速；和　　　　涡轮输出计算器，用于通过使用由所述微分器估计的估计轴速值和由所述发电机输出计算器计算出的发电机输出来计算所述涡轮的输出。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电系统及其控制方法
本专利技术涉及一种发电系统的控制方法，该发电系统用于通过将诸如风力或水力之类的动能转换为旋转能来产生电力，其中发电机能够以最高的效率工作。
技术介绍
作为传统发电系统的例子，附图1中示出了传统风力发电系统的例子。传统风力发电系统包括风车1、用于改变和传送风车的轴转速的齿轮/联轴器2、发电机3、功率转换器4、功率控制器95和速度传感器8，并且将所产生的电能供应给负载6。下面，介绍传统风力发电系统的工作过程。风车旋转获取的风能被齿轮/离合器2改变了轴速之后输送给发电机3。发电机3将风能转换成电能。由发电机3获得的电能受到功率转换器4的控制并且随后传送给负载6。功率控制器95从速度传感器8接收风车1的轴速的信息并且控制功率转换器4。除了同步发电机之外，诸如感应发电机之类的AC发电机和IPM(内置永磁铁)发电机可以用作发电机3。在这样的风力发电系统中，所获得的电力受到风速的影响。风速不是恒定的，而是总是在改变的。结果，在这样的风力发电系统中，为了提高发电效率，需要在依据风速计算的最佳轴速下操作发电机。具体来说，通过功率控制器95进行恒定轴速控制(发电机3的轴速不随风速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发电系统，包括：涡轮，用于将动能转换为旋转能，发电机，用于将所述涡轮的旋转能转换为电能，功率控制器，用于对所述发电机获得的电能进行功率控制，和功率转换器，用于依据来自所述功率控制器的指令控制输入功率和输出功率，其中所述功率控制器包括：三相-二相转换器，用于通过将所述发电机的输出电压和输出电流变换到静止d-q坐标系中来计算二相电流和二相电压；发电机输出计算器，用于根据由所述三相-二相转换器计算出的二相电流和二相电压计算所述发电机的输出；感应电压检测器，用于根据由所述三相-二相转换器计算出的二相电流和二相电压来检测感应电压；相位检测器，用于根据由所述感应电压检测器检测到的所述感应电压来检测感应电压的相位；微分器，用于通过对由所述相位检测器检测到的感应电压的相位进行微分来计算所述感应电压的旋转速度并且估计发电机的轴速；和涡轮输出计算器，用于通过使用由所述微分器估计的估计轴速值和由所述发电机输出计算器计算出的发电机输出来计算所述涡轮的输出。2.一种发电系统，包括：涡轮，用于将动能转换为旋转能，发电机，用于将所述涡轮的旋转能转换为电能，功率控制器，用于对通过发电机获得的电能进行功率控制，和功率转换器，用于依据来自所述功率控制器的指令控制输入功率和输出功率，其中所述功率控制器包括：三相-二相转换器，用于通过将所述发电机的输出电压和输出电流变换到静止d-q坐标系中来计算二相电流和二相电压；发电机输出计算器，用于根据由所述三相-二相转换器计算出的二相电流和二相电压计算所述发电机的输出；转子磁通量检测器，用于根据由所述三相-二相转换器计算出的二相电流和二相电压来检测转子磁通量；相位检测器，用于根据由所述转子磁通量检测器检测到的转子磁通量来检测转子磁通量的相位；微分器，用于通过对由所述相位检测器检测到的转子磁通量的相位进行微分来计算所述转子磁通量的旋转速度并且估计所述发电机的轴速；和涡轮输出计算器，用于通过使用由所述微分器估计的估计轴速值和由所述发电机输出计算器计算出的发电机的输出来计算所述涡轮的输出。3.根据权利要求1所述的发电系统，其中所述功率控制器还包括：涡轮转矩估计器，用于根据由所述涡轮输出计算器计算出的涡轮输出和估计轴速值来计算所述涡轮的转矩；和最大效率工作控制器，用于根据由涡轮转矩估计器计算出的涡轮的转矩来计算轴速指令值。4.根据权利要求3所述的发电系统，其中所述最大效率工作控制器包括：转矩变化计算器，用于以恒定时间间隔对由所述涡轮转矩估计器计算出的涡轮的转矩进行采样，并且计算(Ttur(n)-Ttur(n-1))/ts，以计算出转矩变化ΔTtur(n)/ts，其中Ttur(n)是当前涡轮转矩，Ttur(n-1)是前次涡轮转矩，而ts是采样时间间隔；输出系数微分方程计算器，用于计算依涡轮特性和所述转矩变化ΔTtur(n)/ts决定的输出系数的关系式的解；和发电速度指令单元，用于根据由所述输出系数微分方程计算器得出的解计算轴速指令值。5.根据权利要求2所述的发电系统，其中所述功率控制器还包括：涡轮转矩估计器，用于根据由所述涡轮输出计算器计算出的所述涡轮的输出和所述估计轴速值来计算所述涡轮的转矩；和最大效率工作控制器，用于根据由所述涡轮转矩估计器计算出的所述涡轮的转矩来计算轴速指令值。6.根据权利要求5所述的发电系统，其中所述最大效率工作控制器包括：转矩变化计算器，用于以恒定时间间隔对由所述涡轮转矩估计器计算出的涡轮的转矩进行采样，并且计算(Ttur(n)-Ttur(n-1))/ts，以计算出转矩变化ΔTtur(n)/ts，其中Ttur(n)是当前涡轮转矩，Ttur(n-1)是前次涡轮转矩，而ts是采样时间间隔；输出系数微分方程计算器，用于计算依涡轮特性和转矩变化ΔTtur(n)/ts决定的输出系数的关系式的解；和发电速度指令单元，用于根据由所述输出系数微分方程计算器得出的解计算所述轴速指令值。7.根据权利要求3到6中任一项所述的发电系统，其中所述功率控制器还包括：微校正控制器，包括：输出变化计算器，用于以恒定时间间隔对由...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜俊求，林赞惠光，森本进也，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：