用于风电场的控制系统(50，100)，所述风电场包括风力发电机(10)，其具有DC模块化变换器(40)；该控制系统(50，100)包括用于接收来自电连接到所述变换器(40)的DC中压线(MTDC)的至少一个电压信号以及由所述风力发电机(10)产生的机械转矩信号(CRIF)并且控制所述电场的多个AC-DC变换模块(40a’-40a””)的装置，在其中具有多个由外部施加电压驱动的电子装置并且在其输出端分别产生部分持续电压(Vdci)，对于每一风力发电机(10)，具有多个第二控制级(100)和一个主控制级(50)；每一个第二控制级(100)分别为各个AC-DC变换模块(40a’-40a””)提供控制信号，并且设计为使所述的部分持续电压(Vdci)保持在恒定值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有提供DC模块化变换器的风力发电机的风电场的控制系统本专利技术涉及发电机的控制领域，特别是涉及用于具有提供DC模块化变换器的风力发电机的风电场的控制系统。如图I中概略图所示，公知的风电场使用多个风力发电机1，每一个配备了各自的风力叶轮la，其被提供风动能并且能以如下方式而被机械控制-根据风向改变其排列-改变形成叶轮Ia的叶片安装角，以这样的方式调节风能转换成机械能。 在风电场内部，每一风力发电机通过中压配电网络并联于其他的风力发电机1，该中压配电网络包括多个双极型和DC电力线L。由风力发电机I产生并且通过DC和中压配电网络传送的电能，通过一个或多个中压或高压DC电线传输。在这些电力线的下游，具有变换站3，其将风电场连接到国家传输电网。变换站3内部至少具有一个逆变器3a，该逆变器3a具有由DC线L供电的输入端和提供了一个或多个升压变压器3b的入口的各自的输出端，该升压变压器3b连接在逆变器3a输出端和电网之间。风力发电机I的内部具有，为了产生动力传动或电力变换链(本领域公知的动力传动系统)，电力发电机lb，其具有多个定子独立三相电路(或三相电压星形)2，其每一个通过各自的三相线2a连接到模块化类型和多电平的电能4的静态变换级，从交流电压(表现在星形2上)转换为直流电压。在电力发电机Ib和风力叶轮Ia之间，不介入任何升压齿轮(变速箱)，以这样的方式以便尽可能多的减少风力发电机I弓I擎舱的重量以及增加整个系统的能效和可靠性。更加详细的，如图2所示，变换级4从交流(电压)(AC)转换为直流(电压)(DC)，在其内部包含多个AC-DC变换模块4a’ _4a””，每一变换模块具有连接到各自三相线2a的各自的输入端和各自的一对输出端4b、4c,在这一对输出端4b、4c之间连接各自的电容器堆。AC-DC变换器模块4a’ _4a””是由强制开关激活(IGB、IGCT或MCS)电子装置以及由连接到它们的各自的反并联续流二极管形成的电压类型施压，以这样的方式产生三相桥。每一 AC-DC变换模块4a’_4a””被串联连接到剩余的AC-DC变换模块，以致于每一AC-DC变换模块4a的每一端子4b直接连接到相邻变换器的端子4c。两个AC-DC变换模块4a’、4a””的每一个，在串联的边缘出现各自的端子4b和4c连接到变换级4的输出端，以这种方式形成中压和DC双极线L。提供如图I所示的用于风电场的控制系统的结构，配置了具有如图2所示的动力传动系统的风力发电机，基于其自己的目前用于具有全规模类型(即全电能)的AC/DC/AC静态变换器的直流驱动风力发电机的控制系统如图3所示,其表示用于最后的风力涡轮发电机的技术状态。在该控制结构中，PLC6(可编程逻辑控制器)用作风力涡轮的通用控制器(风力涡轮控制器)，其接收与状态、报警以及来自多个子系统(未示出)的测量相关的多个信号作为输入，该多个子系统集成在风力发电机中。PLC6控制，分别通过其自身的输出信号，叶片角设置α、风力叶轮Ia的偏转角δ以及发电机Ib的旋转速度ω，转矩根据上述信号获得并且由此能量由发电机传送至轴。进一步地，PLC6参考以下提供电能和转矩-变换器的第一控制级5，其通过变换器级4控制发电机Ib;以及-变换器的第二控制级8，安装在变换站3中，其驱动介于电力网络的逆变器3a。如图3中细节所示，每一变换器级4具有各自的第一控制级5，被称作“主”(即主要的)接收第一信号Vdc作为输入，涉及出现在线L的电压以及由电力发电机Ib产生的机械转矩的第二信号Ckif ;这些信号来自PLC控制器6。第一控制级5的目的是调节在AC-DC变换模块4a’ -4a””内部提供的IGBT或IGCT晶体管门极端的推动力。PLC控制器6也将又一控制信号送入第二控制级8，其驱动逆变器3a的操作。逆变器3a具有，如事实那样，自我控制级8，能监控和保持上面所述出现在线L上的电压恒定。 图3所述的控制结构，目前用于每一风力发电机I中，出现在风电场的每一风力发电机中。假设，如图I所述，每一 AC-DC变换模块4a在其输出端4b、4c产生等于6kV的直流电压，并且串联设置的AC-DC变换模块4a’-4a””，准确的说是如图2中所示的四个，应该清楚的是，在线L上，被提供24kV的直流电压，因而在中电压级别，直接提供给变换站3。由风力发电机I、变换站3、电线L、PCL6以及第一、第二变换控制级5、8组成的组形成所谓的MVDC系统(中压和直流)。然而，如果风电场被这些控制系统管理，没有任何修改，那么将具有一些缺点。详细的说，如果线L上的电压被控制并且通过逆变器3a的第二控制级8保持恒定，将可能不会精确的检验其如何在每一单个AC-DC变换模块4a上分配。例如，如前面假设的那样，每一 AC-DC变换模块4a’ -4a””必须标称产生6kVDC，以这样的方式在线L上获得24kV直流电压，或者，由于不平衡或星形之间或变换模块之间缺乏平衡所导致的，每一 AC-DC变换模块4a’_4a””的输出端4b、4c上的电压能假设甚至是不同的值(以纯粹示例性方式，四个模块分别产生6kV、4KV，8kV以及6kV)，而不需使他们产生的电压总和必须改变。因为AC-DC变换模块4a’_4a””所连接的星形2在特性上最好是不相同的，在一个变换器和另一个之间缺乏电压平衡，另一个变换器被有效的提供特定的频率以及，如果提供升压值，会由于太高的升压值而引起AC-DC变换模块4a’ -4a””的破坏(例如其IGBT或IGCT)。中压和用于风力发电机的内部连接的DC配电网络的使用，引入了与网络保护系统相关的另外的困难，特别是由于DC开关的缺乏，以适应于电压和功率的方式被用在DC多端网络中，如图I中的一个所示。事实上，在同一 DC电力网络中，故障情况下，可能由故障关联部分的快速分段所执行，而不需要在AC开关位置中使用特定的结构解决方式来作为电力线的保护；这是由于交流电流所导致的事实，对于每一时期，表现为两个瞬时，其中其具有空值(假设正弦电流信号，这些瞬时发生在对应于O或180°的角度)，在其中电流瞬时值(零，精确地说)因此使得开关打开变得更加容易并且因此使得电路分段变得更加容易。反之亦然，使用DC多端电力网络，通过这里所表现的中压的零通道缺乏以及通过线L上的电流，不能在故障的情况下有效分段，因为目前市场上现有的DC技术开关，没有成功的有效区别电弧，该电弧导致在故障的情况下装置打开的情况；因此，他们不能被使用。那么，在短路情况下，可能解决的时刻是在变换器4a的AC侧使用三相开关并且协调他们的使用与风力发电机的叶轮Ia的叶片的适宜的方向，以这种方式来降低风力叶轮的速度达到涡轮的总的停止。然而，不利地是，在DC网络上故障情况下该关闭程序特别长以及由此不能在合理的时间内“关闭”电力设备以避免已经产生的故障的其他恶化以及保持模块变换器的完整和多极发电机的安全。本专利技术的目的是实现用于具有提供了 DC模块化变换器的风力发电机的风电场的控制系统，该控制系统不同于上面描述 的集合。根据本专利技术，用于具有提供了 DC模块化变换器的风力发电机的风电场的控制系统根据权利要求I所请求保护的技术方案来实现。本专利技术将参考附图来进行描述，其阐述了非限制性实施例，其中图I示出了已知风电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·卡斯泰里·德赞，G·马切吉亚尼，F·帕罗蒂，D·罗萨蒂，
申请(专利权)人：特雷维能源股份公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。