风力涡轮控制制造技术

本公开涉及一种风力涡轮，所述风力涡轮包括具有多个叶片的风力涡轮转子、可操作地耦合到风力涡轮转子以用于生成电功率的发电机，以及用于将由发电机生成的电功率转换成预定频率和电压的转换的AC功率的功率电子转换器。风力涡轮进一步包括风力涡轮控制器，所述风力涡轮控制器配置成从一个或多个传感器接收风力涡轮的一个或多个操作参数的值，并且进一步配置成如果操作参数的值满足潜在跳闸判据则暂时将发电机的速度增加到高于标称发电机速度。本公开还涉及用于控制风力涡轮的方法。本公开还涉及用于控制风力涡轮的方法。本公开还涉及用于控制风力涡轮的方法。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮控制


[0001]本公开涉及风力涡轮，特别地涉及风力涡轮的控制。本公开特别涉及用于控制风力涡轮以避免风力涡轮跳闸的方法和系统。

技术介绍

[0002]现代风力涡轮通常用于将电力供应到电力电网中。这种类型的风力涡轮一般包括塔架和布置在塔架上的转子。通常包括毂和多个叶片的转子被设置成在叶片上的风的影响下旋转。此旋转生成扭矩，所述扭矩通常通过转子轴直接或通过齿轮箱传送到发电机。这样，发电机产生可以供应到电力电网的电力。
[0003]风力涡轮通常进一步包括用于将由发电机生成的电功率转换成预定频率和电压的转换的AC （“交流”）功率的功率电子转换器。然后转换的AC功率被供应到具有低压侧和高压侧的用于将转换的AC功率变换成较高电压并将功率输送到电网的主风力涡轮变压器。
[0004]已知风力涡轮发电机和功率电子转换器的不同拓扑。一种此类拓扑是DFIG （“双馈感应发电机”）。在DFIG配置中，发电机的定子直接连接到电网。发电机的转子包括多个线圈。这些线圈通过功率电子转换器电连接到电网，所述功率电子转换器包括转子侧转换器、DC链路和电网侧转换器。
[0005]在另一已知的拓扑中，发电机的转子承载多个永磁体。转子的定子通过所谓的“全转换器”连接到电网。全转换器包括机器侧转换器、DC链路和电网侧转换器。
[0006]风力涡轮通常进一步包括风力涡轮控制器。风力涡轮控制器可以配置成基于主要情形而针对风力涡轮确定适合致动器设定点。现代可变速度风力涡轮的致动器设定点包括例如发电机扭矩和叶片的俯仰角。通过控制（一个或多个）叶片的（一个或多个）俯仰角和发电机扭矩，可以控制转子的速度以及电功率输出、空气动力推力和进一步机械负载。控制系统的目的一般是要使电功率输出最大化，而同时将风力涡轮中的负载保持在可接受的水平。
[0007]风力涡轮的正常或标准操作一般可以沿预定义功率曲线，所述预定义功率曲线将风力涡轮的操作规定为主要风速的函数。正常操作包括不同的操作范围。在较低风速范围下，目标一般是要使电功率输出最大化。在较高的风速范围下，特别是在高于标称风速的风速下，风力涡轮的操作集中于将负载保持在控制之下，同时将电功率输出维持在预定水平。
[0008]如之前提到的，扭矩和俯仰（以及其它致动器，例如偏航）的致动器设定点可以根据情形而改变。此类情形可以包括例如平均风速、湍流、风切变、空气密度和其它气象条件，以及还包括内部条件，像振动、机械负载或组件温度等。它们还可以包括特定的外部需求以减小噪声、用于维护的操作中断、例如减小有功功率的需求的基于电网的情形或电网事件（诸如低电压事件、零电压事件、电网频率的增加等等）。
[0009]风力涡轮控制器可以被编程以基于从多个传感器接收的测量变量集合，向各种系统（例如，诸如发电机、俯仰系统和偏航系统）发送信号以影响风力涡轮的操作。传感器可以包括转子速度传感器、负载传感器（应变计或加速度计）、风速计、风标等等。
[0010]不同的情形可能引起风力涡轮跳闸。跳闸本文中可以被认为是响应于异常或未预期事件或一系列事件的风力涡轮的突然或立即关闭。因此，风力涡轮操作被中断，并且没有功率被输送到电网，直到风力涡轮重新启动。
[0011]高电流，并且特别是高于预定义阈值的电流，和/或高于预定义阈值特定时间段的电流，可以导致转换器跳闸，并且由此导致风力涡轮跳闸。

技术实现思路

[0012]在本公开的方面中，提供了一种风力涡轮，其包括具有被支撑在支撑结构上的多个叶片的风力涡轮转子，以及可操作地耦合到风力涡轮转子以用于生成电功率的发电机。风力涡轮进一步包括用于将由发电机产生的电功率转换成预定频率和电压的转换的AC功率的功率电子转换器。风力涡轮进一步包括风力涡轮控制器，所述风力涡轮控制器配置成从一个或多个传感器接收风力涡轮的一个或多个操作参数的值，并且控制器进一步配置成如果操作参数的值满足潜在跳闸判据则暂时将发电机的速度增加到高于标称速度。
[0013]根据这个方面，提供了一种风力涡轮，其能够延迟和/或避免风力涡轮跳闸，并且特别是由功率电子转换器中的不期望事件引起的风力涡轮跳闸。通过暂时增加风力涡轮的转速，可以减少机器侧转换器中的电流，由此避免或延迟转换器跳闸。
[0014]跳闸判据本文可以被认为是风力涡轮的将引起风力涡轮组件和/或风力涡轮跳闸的操作参数、变量或致动器设定点的一个值或多个值的组合。
[0015]潜在跳闸判据本文可以被认为是操作参数、变量或致动器设定点的一个值或多个值的组合，如果它们随着时间继续，则将导致满足跳闸判据。
[0016]在进一步方面，提供了一种用于控制风力涡轮的方法。所述方法包括接收风力涡轮的操作参数的值，以及确定操作参数中的一个或多个满足用于潜在地使风力涡轮跳闸的潜在跳闸判据。所述方法进一步包括向风力涡轮致动器发送指令以暂时将风力涡轮的风力涡轮转子的速度增加到高于标称转子速度的水平，并且确定操作参数不再满足潜在跳闸判据。所述方法然后进一步包括向风力涡轮致动器发送指令以将风力涡轮转子的速度减小到标称转子速度。
[0017]根据此方面的方法可以在风力涡轮控制器中实现。
[0018]在又进一步方面，提供了一种用于操作风力涡轮的方法。所述方法包括确定以下操作参数中的一个或多个：机器侧转换器中的电流、环境温度和风速。所述方法包括确定操作参数符合针对操作改变的判据。所述方法进一步包括当操作参数符合用于返回默认操作的判据时，将发电机的速度增加到高于标称发电机速度的水平，并且将发电机的速度降低到标称发电机速度或以下。
[0019]操作改变本文可以被认为是风力涡轮的操作设置的改变，即，管控风力涡轮的操作的致动器设定点和/或边界条件的改变。
[0020]本专利技术提供一组技术方案，如下。
[0021]技术方案1. 一种风力涡轮，包括：具有多个叶片的风力涡轮转子；发电机，可操作地耦合到所述风力涡轮转子以用于生成电功率；功率电子转换器，用于将由所述发电机生成的电功率转换成预定频率和电压的转
换的AC功率；风力涡轮控制器，配置成从一个或多个传感器接收所述风力涡轮的一个或多个操作参数的值，并且进一步配置成如果所述操作参数的所述值满足潜在跳闸判据，则暂时将所述发电机的速度增加到高于标称发电机速度。
[0022]技术方案2. 根据技术方案1所述的风力涡轮，其中，高于所述标称发电机速度的水平是高于所述标称发电机速度5%或更少，并且具体地高于所述标称发电机速度3%或更少。
[0023]技术方案3. 根据技术方案1或2所述的风力涡轮，其中，所述风力涡轮控制器进一步配置成将所述风力涡轮的功率维持在标称功率。
[0024]技术方案4. 根据技术方案1
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3中的任一项所述的风力涡轮，其中，所述风力涡轮控制器进一步配置成当所述操作参数的所述值不再满足所述潜在跳闸判据时，将所述发电机的所述速度降低到所述标称发电机速度。
[0025]技术方案5. 根据技术方案1
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4中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力涡轮（10），包括：具有多个叶片（22）的风力涡轮转子（18）；发电机（42），可操作地耦合到所述风力涡轮转子（18）以用于生成电功率；功率电子转换器，用于将由所述发电机（42）生成的电功率转换成预定频率和电压的转换的AC功率；风力涡轮控制器（36），配置成从一个或多个传感器接收所述风力涡轮的一个或多个操作参数的值，并且进一步配置成如果所述操作参数的所述值满足潜在跳闸判据，则暂时将所述发电机（42）的速度增加到高于标称发电机速度。2.根据权利要求1所述的风力涡轮，其中，高于所述标称发电机速度的水平是高于所述标称发电机速度5%或更少，并且具体地高于所述标称发电机速度3%或更少。3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮，其中，所述风力涡轮控制器（36）进一步配置成将所述风力涡轮（10）的功率维持在标称功率。4.根据权利要求1
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3中的任一项所述的风力涡轮，其中，所述风力涡轮控制器（36）进一步配置成当所述操作参数的所述值不再满足所述潜在跳闸判据时，将所述发电机（42）的所述速度降低到所述标称发电机速度。5.根据权利要求1
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4中的任一项所述的风力涡轮，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
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：