控制连接到市电网的风力涡轮机的方法、风力涡轮机与风电厂技术

本发明专利技术涉及一种方法，其通过检测市电网的状态来控制连接到市电网 的风力涡轮机，并在返回到正常电网模式的运行风力涡轮机设置时控制一 个或一个以上的转子叶片和/或发射到电网的功率。本发明专利技术还涉及风力涡轮 机以及包含至少两个风力涡轮机的风电厂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制连接到市电网的风力涡轮机的方法、风力涡轮机 以;Ol电厂。
技术介绍
国家电网公司发布了用于发电设备到市电网的连接的策略和要求。这些连接要求在电网规程(Grid Codes)中详细介绍，并随国家而异。电网规程中讨论的主题之一是当市电网故障时风力涡轮机的能力。对 于风力涡轮机的运行以及对于电力的可靠供给来说，风力涡轮机能够在所 述电网故障期间保持连接到市电网并与市电网同步是必要的。系统故障典型地为短路，并可以为三相与地短路的任意组合。当短路 发生时，电流的流动导致遍及市电网的电压下降(低电压情况)，且大小 依赖于故障电流的大小、短路路径的阻抗以及短路的类型。另外，低电压 情况可包含一个以上的电压下降，例如两个连续的电压下降。当风力涡轮机经受市电网故障时，作为不能被转换为电力的多余空气 动力的结果，发电机速度几乎立即增大。因此，空气动力必须在市电网故 障期间急剧减小。现有技术的一种方法是当市电网故障发生时将风力涡轮机的叶片从运 行位置旋转到停泊位置，并允许风力涡轮发电^Li^闸离线。但是，由于电 网规程典型地设置了对于要求风力涡轮发电机保持连接的低电压穿越 (LVRT)的要求，现有技术的所述方法不能与电网规程兼容。美国专利No. 6,921,985公开了 一种用于连接到市电网的风力涡轮机的 LVRT系统。当低电压被检测到时，改变叶片仰俯角，以便将转子速度保 持为低于过速跳闸限制值。4本专利技术的目的在于提供一种在返回正常电网模式的运行风力涡轮机设 置时运行风力涡轮机的有利方法。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种用于对连接到市电网的风力涡轮机进行控制的方法，该方法包含以下步骤 检测市电网的状态，检测风力涡轮机的^l振动和/或负载，以及在返回正常电网模式的运行风力涡轮机设置时，依赖于所述机械振动 和/或负载，控制一个或一个以上的转子叶片和/或发射到电网的电力。由此，确保了当转子叶片被仰俯回到正常电网模式的运行仰俯角设置 时，它们可以以这样的方式受到控制由此导致的振动和/或负载将不会显 著添加到风力涡轮机的已经存在的振动和/或负载上。在本专利技术另一实施形态中，所述检测市电网的状态包含检测至少一个 表示市电网状态_—例如正常电网模式或故障电网模式_一的值。由此， 确保了风力涡轮机能在例如低电压电网故障等电网故障恢复后尽可能快地 返回到运行风力涡轮机i殳置。在本专利技术另 一实施形态中，所述返回到运行风力涡轮机设置包含由市 电网的故障返回到正常电网模式。在本专利技术另一实施形态中，返回到正常电网模式的运行设置包含以 风力涡轮机的所述机械振动和/或负载一一例如，塔架振动、转子叶片振动、 基座振动或其组合一一的相反相位重新施加推力。由此，确保了风力涡轮机中通过返回到正常电网模式的运行设置而产 生的振动和/或负载不会带来所述振动和/或负载的相长干扰。相长干扰能导 致所述风力涡轮机上的过大的负载，其将超过负载限制值并导致对风力涡 轮机的损坏。另外，确保了风力涡轮机中通过返回到正常电网模式的运行设置而产 生的振动和/或负载能产生所述振动和/或负栽的相消干扰，由此对所述振荡进行阻尼。在本专利技术另 一实施形态中，所述机械振动和/或负载通过位于风力涡轮 机中一 一例如在塔架、机舦、转子叶片和/或基座中一一的装置进行检测。 由此，确保了检测振动和/或负载的装置净皮定位在处于所述振动和/或负载影 响下的风力涡轮机部件中，由此能够获得更为准确的检测。在本专利技术另 一 实施形态中，所述检测市电网状态包含检测电网电压和/ 或交变市电网电压的电压/秒斜率。由此，确保了重要参数被检测到，以便 给出所述状态的重要检测。本专利技术还提供了 一种用于对连接到市电网的风力涡轮机进行控制的方法，其包含以下步骤检测市电网的状态，以及在返回到正常电网模式的运行设置时，依赖于固定的控制值，例如恒 定的仰俯速率和/或预定的时间周期，控制一个或一个以上的转子叶片和/ 或发射到电网的电力。由此，确保了当转子叶片被仰俯回到正常电网模式的运行仰俯角设置 时，由此导致的振动和/或负载不会显著添加到风力涡轮机的已经存在的振 动和/或负载上。在本专利技术另一实施形态中，所述固定控制值实质上与其极值不同。术 语极值意味着所述控制值的最高和/或最低可能值。由此，保证了返回 到正常电网模式的运行设置通过使用不会在风力涡轮机上导致显著附加负 载的控制值来进行。在本专利技术另一实施形态中，返回到正常电网模式的运行设置包含以例 如小于10 JL/秒的恒定仰俯速率——优选为8 JL/秒——和/或以大于0.5秒 的预定时间周期一一优选为4秒一一重新施加推力。在本专利技术另一实施形态中，返回到正常电网模式的运行设置包含依赖 于风力涡轮机塔架本征频率地重新施加推力。由此，确保了推力的重新施 加能对于不同类型的塔架得到最优化，由此能使所述塔架上的负载最小化。在本专利技术另一实施形态中，所述检测市电网的状态包^险测电网电压6和/或交变市电网电压的电压/秒斜率。由此，确保了重要参数被检测到，以 便给出所述状态的重要检测。本专利技术还涉及连接到市电网的风力涡轮机，其包含至少一个叶片仰 俯系统，其控制一个或一个以上的转子叶片的仰俯；至少一个风力涡轮机 控制系统，其包含在返回到正常电网模式的运行设置时执行根据上述权利 要求中一项或一项以上的方法的系统。由此，确保了在从电网故障模式返回到正常电网模式时风力涡轮机以 适用于特定运行情况的控制值受到控制。本专利技术还涉及这样的风力涡轮机，其还包含至少一个用于检测市电网 的故障的检测器，例如，至少一个电压检测器。由此，确保了风力涡轮机 的有利控制。本专利技术还涉及风电厂，其包含至少两个根据风力涡轮机权利要求的风 力涡轮机以及用于检测市电网中的故障的至少 一个检测器。附图说明下面将参照附图介绍本专利技术，在附图中图1示出了大型现代风力涡轮机，其包含风力涡轮机转子中的三个风 力涡轮机叶片；图2原理性地示出了风力涡轮才几的一优选实施例，其具有用于控制风 力涡轮机叶片的仰俯角的控制系统；图3示出了本专利技术的概念性的状态序列；图4示出了为检测市电网故障事件必须满足的至少三个条件中的两个；图5示出了为检测市电网已经恢复必须满足的条件； 图6示出了本专利技术一优选实施例的定时图； 图7示出了本专利技术另一优选实施例的定时图。具体实施方式图1示出了现代风力涡轮机1，其具有塔架2和位于塔架顶部的风力 涡轮机机抢3。风力涡轮机转子一一其包含至少一个叶片，例如所示出的三个风力涡 轮机叶片5——通过仰俯机构4a被连接到轮毂4。每个仰俯机构包含叶片 轴承和仰俯致动装置，该装置允许叶片仰俯。仰俯过程由仰俯控制器进行 控制。如图中所示，超过一定水平的风力将致动转子并允许它以垂直于风的 方向旋转。旋转运动被转换为电力，如本领域技术人员已知的那样，电力 通常被提供给市电网。图2原理性地示出了控制系统的一个优选实施例，该系统用于对风力 涡轮机叶片的仰俯角进行控制。风力涡轮机1的数据用传感器装置7—一例如仰俯位置传感器、叶片 负载传感器、转子方位角传感器、塔架加速传感器等一一进行测量。测量 得到的传感器数据被提供给计算装置8,以便将数据转变为反馈信号。通 过建立用于对所述至少一个风力涡轮机叶片5进行控制的控制值，反馈信 号用于多种控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对连接到市电网的风力涡轮机进行控制的方法，该方法包含以下步骤：　检测市电网的状态，　检测风力涡轮机的机械振动和／或负载，以及　在返回正常电网模式的运行风力涡轮机设置时，依赖于所述机械振动和／或负载，控制一个或一个以 上的转子叶片和／或发射到电网的电力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.14 DK PA2006011861.一种用于对连接到市电网的风力涡轮机进行控制的方法，该方法包含以下步骤检测市电网的状态，检测风力涡轮机的机械振动和/或负载，以及在返回正常电网模式的运行风力涡轮机设置时，依赖于所述机械振动和/或负载，控制一个或一个以上的转子叶片和/或发射到电网的电力。2. 根据权利要求l的方法，其中，所述检测市电网的状态包含检测至 少一个表示市电网的状态一一例如正常电网模式或低电压电网故障等故障 电网模式一一的值。3. 根据权利要求1或2的方法，其中，所述返回到运行风力涡轮机设 置包含由市电网的故障返回到正常电网模式。4. 根据权利要求l-3中任意一项的方法，其中，返回到正常电网模式 的运行设置包含以风力涡轮机的所述机械振动和/或负载一一例如塔架振 动、转子叶片振动、基座振动或其组合一一的相反相位重新施加推力。5. 根据权利要求l-4中任意一项的方法，其中，所述机械振动和/或负 载通过位于风力涡轮机中一一例如在塔架、机舱、转子叶片和/或基座 中一一的装置进行检测。6. 根据权利要求l-5中任意一项的方法，其中，所述检测市电网状态 包含检测电网电压和/或交变市电网电压的电压/秒斜率。7. —种用于对连接到市电网的风力涡轮机进行控制的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·尼堡，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DK