风力发电系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106907295A(43)申请公布日2017.06.30(21)申请号201510977006.9(22)申请日2015.12.22(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人谭卓辉安东尼·迈克尔·克罗多夫斯基罗伯特·格雷戈里·瓦戈纳(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人侯颖媖(51)Int.Cl.F03D7/02(2006.01)F03D9/25(2016.01)权利要求书4页说明书10页附图8页(54)发明名称风力发电系统及其控制方法(57)摘要风力发电系统包括用于产生机械能的风力涡轮机、用于将机械能转换成电能的双馈感应发电机、用于将电能转换成期望的电能用于供应至电网的转换器及变压器，发电机的定子通过变压器连接到电网。当来自发电机的转子的测量到的转速反馈值低于转子的原始切入转速时，通过确定转换器的直流母线电压余量，基于确定出的直流母线电压余量来确定出转换器的直流母线电压设定值以及基于确定出的直流母线电压设定值来控制转换器；和/或通过增加变压器的变压比以降低来自电网的电网电压，来降低转子的切入转速。CN106907295ACN106907295A权利要求书1/4页1.一种用于控制风力发电系统的方法，其中，所述风力发电系统包括用于产生机械能的风力涡轮机、用于将所述机械能转换成电能的双馈感应发电机、以及用于将所述电能转换成期望的电能用于供应至电网的转换器，所述方法包括：当来自所述发电机的转子的测量到的转速反馈值低于所述转子的原始切入转速时，确定出所述转换器的直流母线电压余量，其中，所述转子的所述原始切入转速包括用于从所述风力涡轮机产生电力的默认较低阈值速度；基于所述确定出的直流母线电压余量来确定出所述转换器的直流母线电压设定值；及基于所述确定出的直流母线电压设定值来控制所述转换器，从而降低所述转子的切入转速。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：计算出所述转子的动态切入转速；当所述转速反馈值达到所述转子的所述动态切入转速时，根据所述转速反馈值产生所述发电机的扭矩命令；及基于所述转子的所述转速反馈值和所述扭矩命令来确定出所述直流母线电压余量。3.根据权利要求2所述的方法，其中，计算出所述转子的所述动态切入转速包括：确定出所述转子的转速余量；及从所述转子的所述原始切入转速中减去所述转子的所述转速余量，从而获得所述转子的所述动态切入转速。4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述转子的所述转速余量包括：基于所述转子的计算出的动态切入转速、来自所述电网的电网电压、分配给所述风力涡轮机的无功功率命令、以及根据所述转子的所述计算出的动态切入转速从第一查找表中得到的所述发电机的目标有功功率来计算出转子电压估算值；将所述计算出的转子电压估算值限制在转子电压最大值与转子电压最小值的范围内；基于限制后的转子电压估算值来计算出所述转换器的直流母线电压需求值；根据所述无功功率命令和所述目标有功功率从第二查找表中确定出所述转换器的目标直流母线电压最大值；及基于所述计算出的直流母线电压需求值和所述确定出的目标直流母线电压最大值来获得所述转子的所述转速余量。5.根据权利要求4所述的方法，其中，获得所述转子的所述转速余量包括：从所述目标直流母线电压最大值中减去所述直流母线电压需求值，从而获得直流母线电压余量估算值；将转子电压反馈值与所述转子电压最大值进行比较；基于比较结果来限制所述直流母线电压余量估算值；以及基于限制后的直流母线电压余量估算值来获得所述转子的所述转速余量。6.根据权利要求2所述的方法，其还包括：基于所述转子的所述转速反馈值和所述扭矩命令来计算出所述发电机的输出有功功率；及使用所述发电机的所述计算出的输出有功功率和分配给所述风力涡轮机的无功功率命令从第三查找表中确定出所述直流母线电压余量。2CN106907295A权利要求书2/4页7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述转换器的所述直流母线电压设定值包括：将所述确定出的直流母线电压余量增加到在所述转子的所述原始切入转速下的所述转换器的原始直流母线电压最大值中，从而产生增加后的直流母线电压最大值；及基于所述增加后的直流母线电压最大值、转子侧调制指数和调制指数设定值来确定出所述转换器的所述直流母线电压设定值。8.一种用于控制风力发电系统的方法，其中，所述风力发电系统包括用于产生机械能的风力涡轮机、用于将所述机械能转换成电能的双馈感应发电机、用于将所述电能转换成期望的电能用于供应至电网的转换器、以及有载调压变压器，所述发电机的定子通过所述有载调压变压器连接到所述电网，所述方法包括：当来自所述发电机的转子的测量到的转速反馈值低于所述转子的原始切入转速时，增加所述有载调压变压器的变压比