风力发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供容易向电力系统同步投入的使用二次励磁发电机的风力发电装置。为了缩短向二次励磁发电机的系统电压的同步投入之前的时间，本发明专利技术的风力发电装置用定子电压的１相电压计算与系统电压的相位差和电压幅值，为缩小各偏差，而使系统电压与定子电压的振幅和相位都同步，先使振幅同步然后使相位同步或者使振幅和相位并行同步，进而在第二次以后的同步时把同步时计算出来的修正相位值用作初始值。

【技术实现步骤摘要】
风力发电装置
本专利技术涉及容易向电力系统同步投入的使用二次励磁发电机的风力发电装置。
技术介绍
二次励磁发电机用电力变换器按转差频率对转子线圈励磁，能够把与系统频率同频的交流电压输出到定子侧，并能够改变转速的同时可以减小电力变换器的容量，例如在专利文献1中就记载了这种二次励磁发电机。这样，由于二次励磁发电机可以改变转速，同时能够减小电力变换的容量，所以如非专利文献1所述的那样，能够将其用于风力发电装置。[专利文献1]日本公开专利  特开2000-308398号公报[非专利文献1]日本风能协会发行“风能”PP106-112，2001年，第25卷，第2号在使用上述现有技术的二次励磁发电机的风力发电装置中，因为电力变换器的容量大多比发电机容量小，因此在发电机的转速落入规定的范围内时，因为必须使发电机与系统同步并列，因此，因风力强弱的影响就要频繁地停止、启动风力发电装置。这样，因为在向系统同步投入时要花时间达到电压同步，所以会出现即使有风吹来也不能发电的时间，发电设备的运行率下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供容易向电力系统同步投入的使用二次励磁发电机的风力发电装置。为了缩短向二次励磁发电机的系统电压的同步投入的时间，本专利技术的风力发电装置主动调整振幅和相位，进而自动修正转子位置传感器的初始值。本专利技术的风力发电装置用定子电压的1相电压计算与系统电压的相位差和电压幅值，为缩小各偏差而主动进行修正，能够缩短同步投入系统之前的启动时间。使用本专利技术的风力发电装置可以减少定子侧的电压传感器的数量。-->另外，由于本专利技术的风力发电装置把同步成功时的修正相位的积分值用作第二次以后的运行初始值，所以能够缩短第二次以后的运行的启动时间，即使初始相位的位置因传感器的维护而偏离，也能够自动修正。附图说明图1是第一实施例的风力发电装置的电路结构的说明图。图2是第一实施例的同步控制器的说明图。图3是第一实施例的控制装置的说明图。图4是用第一实施例的(式11)式求得的值和用(式12)式求得的近似值的关系的说明图。图5是第一实施例的电压相位同步的动作说明图。图6是第二实施例的同步控制器的说明图。具体实施方式以下用附图详细说明本专利技术。[实施例1]图1是表示本专利技术的实施例的装置构成的单线接线图。首先，说明输出发电功率的电气配线和装置。本实施例的风力发电机是二次励磁型的发电机，发电机Gen的定子侧的3相输出连接到可由外部信号开闭的例如电磁接触器CTT1的次级侧。电磁接触器CTT1的初级侧连接到电磁接触器CTT2的初级侧和断路器BR的次级侧，断路器BR的初级侧连接到电力系统。断路器BR例如具备电流过大使断路器放开而切断电流的功能，在投入该断路器BR时，将电源供给风力发电装置的控制装置CTRL。电磁接触器CTT2的次级侧经Δ接线的电容器Cn和电抗器Ln连接到耦联用的电力变换器CNV的交流输出端；另一方面，电力变换器CNV的直流输出端经直流平滑电容器Cd连接到励磁用的电力变换器INV的直流输出端。耦联用的电力变换器CNV和励磁用的电力变换器INV具备功率半导体开关元件(晶闸管、GTO、IGBT、功率MOSFET、双极晶体管)，分别将交流变换为直流或将直流变换为交流。这里，励磁用的电力变换器INV的交流输出端经电抗器Lr和电容器Cr连接到发电机Gen的次级线圈端子，发电机Gen的转子经齿轮等变速装置连-->接到风力发电用的风车101，受风力的作用而旋转。下面来说明用来控制发电功率的布线和装置。断路器BR的初级侧的3相电压和3相电流分别由电压传感器PTs和电流传感器CTs将其值变换为低电压信号Vs、Is，并把这些信号输入到控制装置CTRL。电磁接触器CTT1的次级侧(电磁接触器CTT1与发电机定子之间)的电压由电压传感器PTg变换为低电压信号Vg后输入到控制装置CTRL。电磁接触器CTT2的次级侧(电磁接触器CTT2与电力变换器CNV之间)的3相电流由电流传感器CTn将其值变换为低电压信号In，并将所述低电压信号输入到控制装置CTRL。另外，编码器102检测发电机Gen的转速和位置，并将相位信号PLr(脉冲串)输入到控制装置CTRL。连接到电力变换器CNV、INV的直流部的电容器Cd的电压由电压传感器变换为低电压信号Vd后，将低电压信号Vd输入到控制装置CTRL。然后用图2和图3说明控制装置CTRL的功能。控制装置CTRL输出信号Sg1、Sg2、Pulse-inv、Pulse-cnv来控制电磁接触器CTT1、CTT2或电力变换器INV、CNV。耦联用的电力变换器CNV在风力发电装置运转中且从发电机Gen由电磁接触器CTT1连接到电力系统之前到连接之后从控制装置CTRL接受将平滑电容器Cd的直流电压Edc控制为恒定的直流电压的控制和系统无效功率零(功率因数1)控制。因此，如果励磁用的电力变换器INV使用直流电来降低直流电压，则耦联用的电力变换器CNV使用交流电使平滑电容器Cd充电，为将直流电压Edc保持恒定而动作，相反，电力变换器INV用直流电使平滑电容器Cd充电，并在直流电压Edc上升的情况下，耦联用的电力变换器CNV将直流电变换为交流电并使平滑电容器Cd放电，为将直流电压Edc保持恒定而动作。首先用图3来说明耦联用的电力变换器CNV的控制。图1所示的交流电压检测值Vs被输入到相位检测器THDET和3相2相变换器32trs，所述相位检测器THDET按例如相位同步环(PLL：Phase Locked Loop)方式计算跟随系统电压的相位信号THs，然后将所述相位信号THs输出到3相2相坐标变换器32dqtrs和所述2相3相坐标变换器dq23trs。所述直流电压指令值Eref和所述直流电压检测值Edc被输入到例如由比例积分控制器构成的直流电压-->调节器DCAVR，所述直流电压调节器DCAVR调节输出的d轴电流指令值(有效分电流指令值)Idnstr以使所输入的指令值与检测值的偏差为零，并输出到电流调节器1-ACR。3相2相坐标变换器32dqtrs用(式1)中表示的变换式从所输入的电流In计算d轴电流检测值Idn(有效分电流)和q轴电流检测值Iqn(无效分电流)，并将d轴电流检测值Idn输出到电流调节器1-ACR，将q轴电流检测值Iqn输出到电流调节器2-ACR。【数学式1】IdnIqn=Iu·cos(0)+Iv·cos(2π/3)+Iw·cos(4π/3)Iu·sin(0)+Iv·sin(2π/3)+Iw·sin(4π/3)cos(THs)sin(THs)-sin(THs)cos(THs)]]>……(式1)所述电流调节器1-ACR调节输出的d轴电压指令值Vdn0，以使所述d轴电流指令值Idnstr与所述d轴电流检测值Idn的偏差为零，并输出到加法器301；同样，所述电流调节器2-ACR调节输出的q轴电压指令值Vqn0，以使所述q轴电流指令值(＝0)与所述q轴电流检测值Iqn的偏差为零，并输出到加法器302。这里，所述电流调节器1-ACR、2-ACR例如可以由比例积分控制器构成。所述3相2相变换器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电装置，具备配置在二次励磁发电机的定子侧的系统耦联用的开闭装置和使该二次励磁发电机的次级线圈励磁的电力变换器，将该二次励磁发电机的转子与风车连接起来发电；其特征在于，具有：检测该开闭装置的所述发电机的定子侧的电压的装置、　 　检测所述开闭装置的系统侧的电压的装置、检测所述二次励磁发电机的旋转相位的装置、从该系统电压和该旋转相位求出所述电力变换器从次级侧进行励磁的转差频率的装置、在所述开闭装置打开时用来使从次级侧励磁产生的所述定子侧电 压与所述系统电压同步的、将所述系统电压与所述定子电压的振幅差调整小的装置、和减小所述系统电压与所述定子电压的相位差的装置。

【技术特征摘要】
JP 2004-1-8 2004-0025591.一种风力发电装置，具备配置在二次励磁发电机的定子侧的系统耦联用的开闭装置和使该二次励磁发电机的次级线圈励磁的电力变换器，将该二次励磁发电机的转子与风车连接起来发电；其特征在于，具有：检测该开闭装置的所述发电机的定子侧的电压的装置、检测所述开闭装置的系统侧的电压的装置、检测所述二次励磁发电机的旋转相位的装置、从该系统电压和该旋转相位求出所述电力变换器从次级侧进行励磁的转差频率的装置、在所述开闭装置打开时用来使从次级侧励磁产生的所述定子侧电压与所述系统电压同步的、将所述系统电压与所述定子电压的振幅差调整小的装置、和减小所述系统电压与所述定子电压的相位差的装置。2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述发电机是3相交流电力发电机，所述检测开闭装置的所述发电机的定子侧的电压的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：一濑雅哉，二见基生，酒井洋满，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]