操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法及其適用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。風(fēng)力渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和電力變換器，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)有可變槳距角的葉片，所述電力變換器經(jīng)由第一斷路器連接到所述發(fā)電機(jī)并經(jīng)由第二斷路器連接到電網(wǎng)。根據(jù)該方法，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)處的過(guò)電壓事件。如果檢測(cè)到過(guò)電壓事件，則該方法包括：打開(kāi)所述第一斷路器和所述第二斷路器；禁止所述電力變換器的主動(dòng)操作；將耗電單元連接到所述發(fā)電機(jī)以消耗從所述發(fā)電機(jī)輸出的電力；以及將所述至少一個(gè)葉片的槳距角朝向順槳位置移動(dòng)。
【專利說(shuō)明】操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法及其適用系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。此外，本發(fā)明涉及用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的操作的控制器系統(tǒng)。最后，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)。
[0002]由于帶有變頻器的風(fēng)力渦輪機(jī)中有大量的靈敏功率電子設(shè)備，過(guò)電壓(OV)正獲得風(fēng)電場(chǎng)所有者和風(fēng)力渦輪機(jī)制造商的關(guān)注。輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商也對(duì)這種現(xiàn)象感興趣，因?yàn)殡x岸風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)連接系統(tǒng)中發(fā)生了狀況，其中絕緣系統(tǒng)在以前從未遇到過(guò)的狀況中受到壓力。已經(jīng)觀察到高達(dá)2p.11.(每單元)的過(guò)電壓。
[0003]根據(jù)電網(wǎng)法規(guī)研宄，在WTG端子上可能會(huì)施加高達(dá)2倍的標(biāo)稱電網(wǎng)電壓的電壓。例如，在澳大利亞，暫時(shí)的OV可能高達(dá)1.6pu，在加拿大Manitoba，暫時(shí)的OV可以高達(dá)2.0pu。
[0004]在W.Sweet 的文章 “Danish Wind Turbines Take Unfortunate Turn，，，IEEESpectrum, vol.41，n0.11，pp.30，2004中，報(bào)道過(guò)在丹麥的西海岸，由海底電纜連接的名為Horns Revl的離岸風(fēng)電場(chǎng)在陸上連接點(diǎn)的主斷路器跳閘時(shí)經(jīng)受過(guò)高達(dá)2p.u.的過(guò)電壓，使得風(fēng)電場(chǎng)與電纜和風(fēng)電場(chǎng)變壓器隔離而單獨(dú)運(yùn)行。
[0005]盡管這樣的事件很少，但這表示了損壞風(fēng)力渦輪機(jī)中設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。丹麥輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商就這樣結(jié)合規(guī)劃新的離岸風(fēng)電場(chǎng)對(duì)這種OV進(jìn)行調(diào)查。這些調(diào)查表明，OV水平受到很多參數(shù)的影響，包括斷開(kāi)連接之前風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行特性、保護(hù)系統(tǒng)、相關(guān)頻率范圍中電纜和變壓器表達(dá)的控制和精確度。
[0006]希望提供一種非常有效且容易實(shí)施的、應(yīng)對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的過(guò)電壓的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。風(fēng)力渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和電力變換器，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)有可變槳距角的葉片，所述電力變換器經(jīng)由第一斷路器連接到所述發(fā)電機(jī)并經(jīng)由第二斷路器連接到電網(wǎng)。根據(jù)該方法，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)處的過(guò)電壓事件。如果檢測(cè)到過(guò)電壓事件，該方法包括打開(kāi)所述第一斷路器和所述第二斷路器；禁止所述電力變換器主動(dòng)操作；將耗電單元連接到所述發(fā)電機(jī)以消耗從所述發(fā)電機(jī)輸出的電力；以及向順槳位置移動(dòng)所述至少一個(gè)葉片的槳距角。
[0008]在閉合時(shí)，第一和斷路器第二斷路器將電力變換器分別連接到發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)。在開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，將電力變換器從發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)斷開(kāi)連接。
[0009]禁止電力變換器主動(dòng)操作表示(或至少包括)禁止向電力變換器發(fā)送PWM(脈寬調(diào)制)信號(hào)。反之，啟用電力變換器的主動(dòng)操作可以包括不再禁止向變換器發(fā)送PWM信號(hào)。
[0010]耗電單元連接到發(fā)電機(jī)的輸出以消耗來(lái)自其的電力。耗電單元可以包括電阻器或具有多個(gè)電阻器的電阻器組。耗電單元還可以包括連接于發(fā)電機(jī)輸出和電阻器庫(kù)之間或在任何其他狀況位置的開(kāi)關(guān)。在正常狀態(tài)期間，開(kāi)關(guān)是“打開(kāi)”的，電阻器組不連接到發(fā)電機(jī)。在檢測(cè)到過(guò)電壓事件時(shí)，開(kāi)關(guān)“閉合”，電阻器組由此連接到發(fā)電機(jī)的輸出以消耗來(lái)自其的電力。
[0011]葉片的順槳位置是葉片不會(huì)經(jīng)受由風(fēng)產(chǎn)生的任何提升的槳距角。在渦輪機(jī)的所有葉片都處在順槳位置時(shí)，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子停止旋轉(zhuǎn)，因此停止發(fā)電。處在順槳位置的葉片的槳距角通常大約為90度，但順槳位置可能在其他角度。
[0012]本發(fā)明的第一方面允許渦輪機(jī)應(yīng)對(duì)嚴(yán)重的電網(wǎng)過(guò)電壓事件(例如，高達(dá)2pu或更高)而不損傷禍輪機(jī)中有功部件(power component)，還能夠在過(guò)電壓事件一結(jié)束就快速將渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)。因此，渦輪機(jī)能夠在非常短時(shí)間內(nèi)再次開(kāi)始發(fā)電。
[0013]本方面的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電力變換器系統(tǒng)中的主要有功部件保持不變，以便確保過(guò)電壓短期內(nèi)通過(guò)渦輪機(jī)。此外，僅需要進(jìn)行輕微的軟件修改(關(guān)于控制對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的操作進(jìn)行控制的軟件)?？赡苄枰p微的硬件變化，例如傳感器、簡(jiǎn)單功率電子開(kāi)關(guān)、扼流圈和線路。該方法具有很好的魯棒性，能夠應(yīng)對(duì)對(duì)稱和不對(duì)稱的過(guò)電壓。
[0014]典型地，高于1.1pu的電網(wǎng)電壓被認(rèn)為是過(guò)電壓或電壓驟升。不過(guò)，在國(guó)家與國(guó)家之間，標(biāo)稱電壓范圍和過(guò)電壓水平有變化?？梢杂呻娏ψ儞Q器的主動(dòng)開(kāi)關(guān)過(guò)程吸收無(wú)功功率來(lái)應(yīng)對(duì)少量的過(guò)電壓。但是這樣通過(guò)電力變換器吸收無(wú)功功率可能不足以應(yīng)對(duì)更大的過(guò)電壓。
[0015]術(shù)語(yǔ)“過(guò)電壓事件”表示發(fā)生過(guò)電壓。過(guò)電壓事件可以包括大約1.1-1.3pu的小過(guò)電壓或超過(guò)1.3pu的大過(guò)電壓。即使提及可以由電力變換器通過(guò)吸收無(wú)功功率來(lái)應(yīng)對(duì)l.lpu的小過(guò)電壓，但也可以根據(jù)本發(fā)明應(yīng)對(duì)小的過(guò)電壓。過(guò)電壓事件還可以包括接連發(fā)生幾個(gè)相繼的過(guò)電壓事件。
[0016]根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括判斷所述至少一個(gè)葉片的槳距角是否達(dá)到預(yù)定義位置。如果所述至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到所述預(yù)定義位置，該方法還包括閉合所述第一斷路器和所述第二斷路器；從所述發(fā)電機(jī)斷開(kāi)所述耗電單元的連接；以及啟用所述電力變換器的主動(dòng)操作。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，葉片角度的預(yù)定義位置可以是順槳位置。預(yù)定義位置也可以處在其他葉片角度位置，其中渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的所得旋轉(zhuǎn)，因此電力生產(chǎn)，充分低。在葉片的槳距角達(dá)到預(yù)定義位置時(shí)，通過(guò)閉合斷路器將渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)，通過(guò)使電力變換器能夠主動(dòng)操作來(lái)重新開(kāi)始電力生產(chǎn)。
[0018]僅在葉片的槳距角達(dá)到預(yù)定義位置時(shí)才將渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)，確保了渦輪機(jī)僅以低功率開(kāi)始電力生產(chǎn)。這樣避免了在將發(fā)電機(jī)負(fù)載從耗電單元切換到電網(wǎng)時(shí)有大的力矩作用于發(fā)電機(jī)，因此防止了渦輪機(jī)中傳動(dòng)系上的大負(fù)載或振蕩。
[0019]根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括逐漸提高發(fā)電機(jī)的功率輸出。根據(jù)另一實(shí)施例，逐漸提高所述發(fā)電機(jī)的功率輸出包括將所述至少一個(gè)葉片的槳距角移開(kāi)所述順槳位置。
[0020]在將渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)之后，由于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或緩慢旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)僅產(chǎn)生低功率。通過(guò)將至少一個(gè)葉片旋離順槳位置，亦即，進(jìn)入風(fēng)中，增大電力生產(chǎn)。因此，進(jìn)入的風(fēng)導(dǎo)致葉片，從而導(dǎo)致渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。隨著渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)加速，電力生產(chǎn)增大或緩升。
[0021]根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括在所述至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到所述預(yù)定義位置之后，判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)。如果不能重新連接到所述電網(wǎng)，該方法包括判斷是否超過(guò)超時(shí)時(shí)間段，如果未超過(guò)所述超時(shí)時(shí)間段，重復(fù)判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)的步驟，如果已經(jīng)超過(guò)所述超時(shí)時(shí)間段，關(guān)閉所述渦輪機(jī)。
[0022]在該實(shí)施例中，如果渦輪機(jī)不能在這個(gè)事件段之內(nèi)重新連接到電網(wǎng)，則關(guān)閉渦輪機(jī)。這是因?yàn)椋跍u輪機(jī)處于操作狀態(tài)(即，未關(guān)閉)但不能向電網(wǎng)輸送任何功率時(shí)，一些部件可能處在高應(yīng)力狀態(tài)。例如，連接到發(fā)電機(jī)輸出的耗電單元可能僅能夠在一定時(shí)間內(nèi)消耗發(fā)電機(jī)功率。之外，耗電單元可能被損壞。因此，如果不能在超時(shí)時(shí)間段之后重新連接到電網(wǎng)，則關(guān)閉渦輪機(jī)。
[0023]根據(jù)實(shí)施例，基于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)部件的額定值或電網(wǎng)法規(guī)預(yù)定義所述超時(shí)時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。例如，可以基于部件的額定電壓預(yù)定義超時(shí)時(shí)間段。這個(gè)部件可以是最可能破壞的部件。
[0024]根據(jù)實(shí)施例，判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)包括判斷所述過(guò)電壓事件是否結(jié)束。這樣確保了僅在過(guò)電壓事件結(jié)束時(shí)才將渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)。通常，在葉片的槳距角達(dá)到預(yù)定義位置之前，過(guò)電壓事件就結(jié)束了。不過(guò)，可能在有些情況下，過(guò)電壓事件持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，或者有新的過(guò)電壓事件。因此，在這些實(shí)施例中，在電網(wǎng)中仍然有過(guò)電壓事件時(shí)，確保渦輪機(jī)不會(huì)重新連接到電網(wǎng)。
[0025]根據(jù)實(shí)施例，打開(kāi)所述第一斷路器和/或第二斷路器包括在所述斷路器處產(chǎn)生短路狀況。斷路器通常包括過(guò)電流保護(hù)。在斷路器檢測(cè)到大電流時(shí)，打開(kāi)斷路器以防止電流流入。根據(jù)實(shí)施例，在斷路器之一或兩者處生成短路狀況，以產(chǎn)生大電流流入，由此觸發(fā)斷路器打開(kāi)。這種方法導(dǎo)致斷路器在非常短時(shí)間之內(nèi)打開(kāi)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器系統(tǒng)。風(fēng)力渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和電力變換器，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)有可變槳距角的葉片，所述電力變換器經(jīng)由第一斷路器連接到所述發(fā)電機(jī)并經(jīng)由第二斷路器連接到電網(wǎng)?？刂破飨到y(tǒng)適于監(jiān)測(cè)電網(wǎng)以發(fā)現(xiàn)過(guò)電壓事件。如果檢測(cè)到過(guò)電壓事件，該控制器系統(tǒng)適于打開(kāi)所述第一斷路器和所述第二斷路器；禁止所述電力變換器主動(dòng)操作；將耗電單元連接到所述發(fā)電機(jī)以消耗從所述發(fā)電機(jī)輸出的電力；以及向順槳位置移動(dòng)所述至少一個(gè)葉片的槳距角。
[0027]根據(jù)實(shí)施例，所述控制器系統(tǒng)還適于判斷至少一個(gè)葉片的槳距角是否達(dá)到預(yù)定義位置。如果至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到預(yù)定義位置，控制器系統(tǒng)適于閉合所述第一斷路器和所述第二斷路器；從所述發(fā)電機(jī)斷開(kāi)所述耗電單元的連接；以及啟用所述電力變換器的主動(dòng)操作。
[0028]根據(jù)實(shí)施例，所述控制器系統(tǒng)還適于逐漸提高發(fā)電機(jī)的功率輸出。
[0029]根據(jù)實(shí)施例，所述控制器系統(tǒng)還適于通過(guò)將所述至少一個(gè)葉片的槳距角移開(kāi)所述順槳位置來(lái)逐漸提高所述發(fā)電機(jī)的功率輸出。
[0030]根據(jù)實(shí)施例，所述控制器系統(tǒng)還適于在至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到預(yù)定義位置之后判斷是否能夠?qū)u輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)。如果不能重新連接到所述電網(wǎng)，該控制器系統(tǒng)適于判斷是否超過(guò)超時(shí)時(shí)間段；以及如果未超過(guò)所述超時(shí)時(shí)間段，重復(fù)判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)的步驟，如果已經(jīng)超過(guò)所述超時(shí)時(shí)間段，關(guān)閉所述渦輪機(jī)。
[0031]根據(jù)實(shí)施例，所述控制器系統(tǒng)還適于通過(guò)判斷所述過(guò)電壓事件是否結(jié)束來(lái)判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)。
[0032]根據(jù)實(shí)施例，所述控制器系統(tǒng)還適于通過(guò)在所述斷路器之一或兩者處引起短路狀況以在所述第一斷路器和所述第二斷路器中的至少一個(gè)處打開(kāi)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種包括以上任一實(shí)施例中所描述的控制器系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]在結(jié)合非限制性范例和附圖考慮的情況下，參考【具體實(shí)施方式】將更好地理解本發(fā)明。
[0035]圖1示出了風(fēng)力渦輪機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。
[0036]圖2示出了風(fēng)力渦輪機(jī)的電氣系統(tǒng)。
[0037]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法的流程圖。
[0038]圖4示出了根據(jù)另一實(shí)施例的用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法的流程圖。
[0039]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的例示在過(guò)電壓事件期間的事件的序列的時(shí)間圖。
[0040]圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的用于在斷路器處生成短路條件的示范性硬件實(shí)現(xiàn)。

【具體實(shí)施方式】
[0041]在下文中，參考本發(fā)明的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所描述的具體實(shí)施例。相反，無(wú)論與不同實(shí)施例相關(guān)或不相關(guān)，都想到過(guò)以下特征和元件的任意組合以實(shí)施和實(shí)踐本發(fā)明。此外，在各實(shí)施例中，本發(fā)明提供了相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的眾多優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，盡管本發(fā)明的實(shí)施例可以相對(duì)于其他可能方案和/或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)，但特定優(yōu)點(diǎn)是否由給定實(shí)施例實(shí)現(xiàn)并非要限制本發(fā)明。于是，以下方面、特征、實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)僅僅是例示性的，除非在權(quán)利要求中明確列舉，不被視為所附權(quán)利要求的要素或限制。同樣地，提到“本發(fā)明”不應(yīng)被解釋為本文公開(kāi)的發(fā)明主題的任一個(gè)的一般化，除非在權(quán)利要求中明確列舉，不應(yīng)被視為所附權(quán)利要求的要素或限制。
[0042]下面是附圖中繪示的本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述。實(shí)施例是范例，非常詳細(xì)，以便清晰地傳達(dá)本發(fā)明的思想。不過(guò)，所提供細(xì)節(jié)的量并非要限制實(shí)施例的預(yù)期變化；而是正相反，意圖是覆蓋落在所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的所有修改、等價(jià)方案和替代方案。
[0043]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的示范性風(fēng)力渦輪機(jī)100。如圖1所示，風(fēng)力渦輪機(jī)100包括塔架110、吊艙120和轉(zhuǎn)子130。在一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)100可以是離岸風(fēng)力渦輪機(jī)。不過(guò)，本發(fā)明的實(shí)施例不僅限于離岸風(fēng)力渦輪機(jī)。在替代實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)100可以是位于水體，例如湖泊、海洋等中的離岸風(fēng)力渦輪機(jī)。這種離岸風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架110安裝于海底上或者安裝于固定在海平面或海平面上方的平臺(tái)上。
[0044]風(fēng)力渦輪機(jī)100的塔架110可以被配置成將吊艙120和轉(zhuǎn)子130提升到轉(zhuǎn)子130可以接收強(qiáng)而無(wú)湍流且一般無(wú)阻礙的空氣流的高度。塔架110的高度可以是任何合理的高度，應(yīng)當(dāng)考慮風(fēng)力渦輪機(jī)葉片從轉(zhuǎn)子130延伸的長(zhǎng)度。塔架110可以由任何類型的材料制成，例如鋼、混凝土等。在一些實(shí)施例中塔架I1可以由整塊材料制成。不過(guò)，在替代實(shí)施例中，塔架110可以包括多個(gè)段，例如，兩個(gè)或更多個(gè)的管狀鋼段111和112，如圖1中所示。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，塔架110可以是格子形塔架。因此，塔架110可以包括焊接的鋼輪廓。
[0045]轉(zhuǎn)子130可以包括轉(zhuǎn)子輪轂(在下文中簡(jiǎn)稱為“輪轂”)132和至少一個(gè)葉片140(圖1中示出了三個(gè)這樣的葉片140)。轉(zhuǎn)子輪轂132可以被配置成將至少一個(gè)葉片140耦合到軸(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，葉片140可以具有空氣動(dòng)力學(xué)外形，從而在預(yù)定義風(fēng)速下，葉片140會(huì)經(jīng)受提升，由此導(dǎo)致葉片繞輪轂徑向旋轉(zhuǎn)。輪轂140還包括用于調(diào)節(jié)葉片140間距的機(jī)構(gòu)(未示出)，以增加或減小葉片140俘獲的風(fēng)能量。間距調(diào)節(jié)會(huì)調(diào)整風(fēng)沖擊葉片140的角度。還可能不能調(diào)節(jié)葉片140的間距。在這種情況下，設(shè)計(jì)葉片140的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，使得在風(fēng)速超過(guò)一定閾值時(shí)，葉片經(jīng)受的提升丟失，導(dǎo)致渦輪機(jī)停轉(zhuǎn)。
[0046]輪轂132典型地會(huì)繞基本水平的軸沿著從輪轂132向吊艙120延伸的驅(qū)動(dòng)軸(未示出)旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)軸通常耦合到吊艙120中的一個(gè)或多個(gè)部件，它們被配置成將軸的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換成電能。
[0047]盡管圖1中示出的風(fēng)力渦輪機(jī)100具有三個(gè)葉片140，但應(yīng)當(dāng)指出，風(fēng)力渦輪機(jī)100可以具有不同數(shù)量的葉片。常見(jiàn)到具有兩到四個(gè)葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)。圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)100是水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)(HAWT)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子130繞著水平軸旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)指出，轉(zhuǎn)子130可以繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)。這種轉(zhuǎn)子繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力渦輪機(jī)被稱為垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)(VAWT)。以下部分描述的WTG實(shí)施例不限于具有3個(gè)葉片的HAWT。它們可以被實(shí)現(xiàn)為HAffT和VAWT，轉(zhuǎn)子130中具有任意數(shù)量的葉片140。
[0048]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)的電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)201、功率變換器202和主變壓器203。電氣系統(tǒng)連接到電網(wǎng)207。電力變換器202包括經(jīng)由直流(DC)鏈路212連接的發(fā)電機(jī)側(cè)變換器210和電網(wǎng)側(cè)變換器211。直流鏈路212包括直流鏈路電容器213。電氣系統(tǒng)包括連接到發(fā)電機(jī)201輸出的第一耗能電路220和連接到直流鏈路212的第二耗能電路205。第一耗能單元220被稱為發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷，第二耗能單元205被稱為直流甩負(fù)荷或斬波電路。
[0049]電氣系統(tǒng)還包括電網(wǎng)側(cè)濾波器208，用于濾除開(kāi)關(guān)諧波。電氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)201和發(fā)電機(jī)側(cè)變換器210之間的發(fā)電機(jī)側(cè)斷路器215，以及電網(wǎng)諧波濾波器208和變壓器203之間的電網(wǎng)側(cè)斷路器216。電網(wǎng)側(cè)斷路器216可以位于其他位置，例如，電網(wǎng)側(cè)變換器211和電網(wǎng)諧波濾波器208之間。
[0050]發(fā)電機(jī)201將機(jī)械能或功率轉(zhuǎn)換成具有交流電壓和電流(通稱為“交流信號(hào)”)的電能或功率，并向發(fā)電機(jī)側(cè)變換器210提供所產(chǎn)生的交流信號(hào)。來(lái)自發(fā)電機(jī)201的交流信號(hào)由于風(fēng)速變化而具有可變頻率。發(fā)電機(jī)側(cè)變換器210將交流信號(hào)變換或整流成直流電壓或電流(統(tǒng)稱為“直流信號(hào)”)。電網(wǎng)側(cè)變換器211將來(lái)自直流鏈路212的直流信號(hào)變換成用于電網(wǎng)207的固定頻率交流信號(hào)。主變壓器203將電網(wǎng)側(cè)變換器211輸出處的固定頻率交流信號(hào)的電壓升高到適于被電網(wǎng)207接收并傳輸?shù)碾娖健?br> [0051]發(fā)電機(jī)甩負(fù)載220適于消耗來(lái)自發(fā)電機(jī)201的能量。發(fā)電機(jī)甩負(fù)載包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)和多個(gè)耗電單元，例如電阻器(未示出)。發(fā)電機(jī)甩負(fù)載220的操作受到激活至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的控制。在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，來(lái)自發(fā)電機(jī)201的能量被發(fā)電機(jī)甩負(fù)載220消耗。類似地，直流甩負(fù)載205適于消耗直流鏈路212處存儲(chǔ)的能量。耗能電路205還包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)和多個(gè)耗電單元，例如斬波電阻器(未示出)。耗能電路205的操作受到激活至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的控制。在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，直流鏈路212處存儲(chǔ)的能量被斬波電阻器消耗。
[0052]發(fā)電機(jī)側(cè)變換器210和電網(wǎng)側(cè)變換器211包括多個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，例如IGBT (絕緣柵雙極性晶體管)，它們的操作受到特定開(kāi)關(guān)頻率下脈寬調(diào)制信號(hào)(也稱為PWM信號(hào))的控制。通過(guò)控制PWM信號(hào)，能夠控制電力變換器的操作，由此能夠控制電網(wǎng)側(cè)變換器211的輸出處的交流信號(hào)。
[0053]發(fā)電機(jī)甩負(fù)載220、直流甩負(fù)載205和電力變換器202的運(yùn)行受到一個(gè)或多個(gè)控制器(未示出)的控制，尤其是用于控制甩負(fù)載205、220的開(kāi)關(guān)并產(chǎn)生用于控制電力變換器202的開(kāi)關(guān)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用單個(gè)控制器控制發(fā)電機(jī)甩負(fù)載220、直流甩負(fù)載205和電力變換器202的操作。在另一實(shí)施例中，使用單個(gè)控制器控制發(fā)電機(jī)甩負(fù)載220的操作，使用另一個(gè)獨(dú)立的控制器控制直流甩負(fù)載205和電力變換器202的操作。一個(gè)或多個(gè)控制器還控制斷路器215、216的操作。
[0054]應(yīng)當(dāng)指出，圖2僅僅是風(fēng)力渦輪機(jī)中電氣系統(tǒng)的例示，其中僅僅示出了通用部件。電氣系統(tǒng)可以包括其他部件，例如發(fā)電機(jī)側(cè)濾波器、傳感器、預(yù)充電布置等。在另一實(shí)施例中，可以使用雙饋電感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)，其中經(jīng)由渦輪機(jī)變壓器將發(fā)電機(jī)的定子繞組連接到電網(wǎng)，并經(jīng)由電力變換器系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈連接到渦輪機(jī)變壓器。耗能單元205、220可以僅具有一個(gè)電阻器而不是多個(gè)電阻器。耗能單元205、220還可以包括適于耗電的其他耗電單元。
[0055]在電網(wǎng)207發(fā)生過(guò)電壓事件時(shí)，電網(wǎng)側(cè)變換器211充當(dāng)二極管橋整流器并對(duì)直流鏈路212充電。結(jié)果，直流鏈路的電壓升高。這種高直流鏈路電壓可能損壞變換器210、211中的IGBT。如果直流鏈路電壓超過(guò)特定閾值，渦輪機(jī)可能會(huì)跳閘。因此，希望檢測(cè)過(guò)電壓事件并盡早減輕其影響。
[0056]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例用于應(yīng)對(duì)過(guò)電壓的方法的流程圖。步驟300包括監(jiān)測(cè)電網(wǎng)以發(fā)現(xiàn)過(guò)電壓事件。過(guò)電壓事件包括電網(wǎng)電壓高于標(biāo)稱電網(wǎng)電壓的狀況，例如，在電網(wǎng)電壓介于1.1pu到2.0pu之間時(shí)?？梢灾苯邮褂民詈系綔u輪機(jī)變壓器203的低壓或高壓側(cè)的電壓傳感器監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓。也可以在電網(wǎng)側(cè)變換器211的輸出端子處確定電網(wǎng)電壓。
[0057]步驟301包括判斷是否檢測(cè)到過(guò)電壓事件。在一個(gè)實(shí)施例中，這一步驟包括判斷電網(wǎng)電壓是否相對(duì)于標(biāo)稱電網(wǎng)電壓在1.1pu到2.0pu的范圍中。在其他實(shí)施例中，用于判斷是否檢測(cè)到過(guò)電壓事件的其他電網(wǎng)電壓范圍是可能的。如果未檢測(cè)到過(guò)電壓事件，渦輪機(jī)繼續(xù)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)以發(fā)現(xiàn)過(guò)電壓事件。如果已經(jīng)檢測(cè)到過(guò)電壓事件，在步驟302中打開(kāi)發(fā)電機(jī)側(cè)斷路器215和電網(wǎng)側(cè)斷路器216。打開(kāi)發(fā)電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)斷路器215、216將渦輪機(jī)的電力變換器202分別從發(fā)電機(jī)201和電網(wǎng)207斷開(kāi)連接。
[0058]步驟303包括禁止電力變換器的主動(dòng)操作。電力變換器，例如發(fā)電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器，包括多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，例如絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)。這些IGBT的操作(即開(kāi)關(guān))受到PWM(脈寬調(diào)制)信號(hào)的控制。在一個(gè)實(shí)施例中，禁止電力變換器的主動(dòng)操作包括中止或禁止向電力變換器發(fā)送PWM信號(hào)。
[0059]步驟304包括將耗電單元連接到發(fā)電機(jī)以消耗來(lái)自其的電力。在實(shí)施例中，來(lái)自發(fā)電機(jī)201的電力在發(fā)電機(jī)甩負(fù)載220中被消耗。這樣是為了確保從斷開(kāi)電力變換器之后，負(fù)載仍然施加于發(fā)電機(jī)。
[0060]步驟305包括向順槳位置移動(dòng)葉片的槳距角。換言之，減小葉片的槳距角，從而將從風(fēng)捕獲的能量減小到零或接近零或從機(jī)械驅(qū)動(dòng)系的角度講安全的極限。因此，從發(fā)電機(jī)輸出的功率也基本為零。減小葉片槳距的目的是，在通過(guò)閉合斷路器將渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)時(shí)，它可以從產(chǎn)生低功率開(kāi)始。這樣避免了在將負(fù)載從發(fā)電機(jī)甩負(fù)載切換到電網(wǎng)時(shí)有大的力矩作用于發(fā)電機(jī)。
[0061]應(yīng)當(dāng)指出，過(guò)電壓事件通常持續(xù)得比葉片移動(dòng)到順槳位置所花的時(shí)間更短。那么假設(shè)，在過(guò)電壓事件結(jié)束時(shí)，葉片仍然在向順槳位置移動(dòng)的過(guò)程中。
[0062]圖4示出了根據(jù)另一實(shí)施例用于應(yīng)對(duì)過(guò)電壓事件的方法流程圖。步驟300到305與圖3中的步驟相同，將不再描述一遍。在步驟305葉片的槳距角向順槳位置移動(dòng)之后，在步驟306檢查槳距角是否到達(dá)預(yù)定義位置。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定義位置是順槳位置，其中葉片完全旋出。在另一實(shí)施例中，預(yù)定義位置是接近順槳位置的槳距角。在葉片的槳距角未到達(dá)預(yù)定義位置時(shí)，葉片繼續(xù)向順槳位置移動(dòng)，直到其達(dá)到預(yù)定義位置。
[0063]在葉片的槳距角到達(dá)預(yù)定義位置時(shí)，然后在步驟307判斷是否可以重新連接到電網(wǎng)。判斷是否可以重新連接到電網(wǎng)包括判斷過(guò)電壓事件是否發(fā)生。如前所述，過(guò)電壓事件通常持續(xù)得比葉片的槳距角達(dá)到順槳(或預(yù)定義)位置所花的時(shí)間更短。因此，在這個(gè)階段，過(guò)電壓事件通常會(huì)結(jié)束，通常可以重新連接到電網(wǎng)。在判斷是否能夠重新連接到電網(wǎng)時(shí)考慮到電網(wǎng)規(guī)范遵守情況以及有功部件健康和額定值也是有利的。
[0064]在不能重新連接到電網(wǎng)時(shí)，在步驟312判斷超時(shí)時(shí)間段是否到期。如果在超時(shí)時(shí)間段之后不能重新連接到電網(wǎng)，則在步驟313關(guān)閉渦輪機(jī)。超時(shí)時(shí)間段取決于渦輪機(jī)至少一個(gè)部件的部件額定值。超時(shí)時(shí)間段也可以取決于電網(wǎng)順從性。如前所述，在渦輪機(jī)處于操作狀態(tài)(即，未關(guān)閉)但不能向電網(wǎng)輸送任何功率時(shí)，一些部件可能處在高應(yīng)力狀態(tài)。例如，連接到發(fā)電機(jī)輸出的耗電單元可能僅能夠在一定時(shí)間內(nèi)消耗發(fā)電機(jī)功率。之外，耗電單元可能被損壞。因此，基于耗電單元的額定值預(yù)定義超時(shí)時(shí)間段，使得如果超過(guò)超時(shí)時(shí)間段不能重新連接到電網(wǎng)，則關(guān)閉渦輪機(jī)。也可以考慮渦輪機(jī)部件的健康。
[0065]步驟308包括在步驟307判定可以重新連接到電網(wǎng)時(shí)閉合發(fā)電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)斷路器。閉合斷路器將渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)。步驟309包括從發(fā)電機(jī)斷開(kāi)耗電單元。在渦輪機(jī)重新連接回電網(wǎng)時(shí)，可以向電網(wǎng)供應(yīng)來(lái)自發(fā)電機(jī)的電力。因此，從發(fā)電機(jī)斷開(kāi)了耗電單元。換言之，將發(fā)電機(jī)負(fù)載從耗電單元切換到電網(wǎng)。
[0066]步驟310包括啟用電力變換器的主動(dòng)操作。在一個(gè)實(shí)施例中，重新開(kāi)始向電力變換器發(fā)送PWM信號(hào)。在這個(gè)階段，渦輪機(jī)準(zhǔn)備好為電網(wǎng)處理從發(fā)電機(jī)輸出的功率，并可以增大電力生產(chǎn)。步驟311包括將葉片的槳距角從順槳位置移開(kāi)。換言之，將葉片旋入以令渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，從而開(kāi)始電力生產(chǎn)。在葉片繼續(xù)旋入風(fēng)中(即遠(yuǎn)離順槳位置)時(shí)，從發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率輸出增大。
[0067]根據(jù)實(shí)施例，在重新連接到電網(wǎng)之前，旋出葉片(在順槳位置處或附近)。這樣確保了渦輪機(jī)在重新連接到電網(wǎng)時(shí)以低功率產(chǎn)生啟動(dòng)。這樣避免了在將用于發(fā)電機(jī)的負(fù)載從耗電單元切換到電網(wǎng)時(shí)有大的力矩作用于發(fā)電機(jī)。之后，通過(guò)將葉片旋入風(fēng)中，再次使電力生產(chǎn)緩升。
[0068]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例在過(guò)電壓事件期間從發(fā)電機(jī)輸出功率的時(shí)序圖范例。在過(guò)電壓事件之前，渦輪機(jī)在正常條件下正常地操作，功率輸出一般是恒定的。在t = 2s時(shí)發(fā)生過(guò)電壓事件。在這一時(shí)刻，打開(kāi)斷路器，禁止變換器的主動(dòng)操作，耗電單元被連接到發(fā)電機(jī)，葉片的槳距角向順槳位置移動(dòng)。在葉片向順槳位置旋動(dòng)時(shí)，從風(fēng)俘獲的能量減小。因此，從斜率501可以看出，功率輸出也減小。與葉片旋入順槳位置所花的時(shí)間相比，過(guò)電壓事件通常僅持續(xù)短時(shí)間。在本范例中，過(guò)電壓事件在t = 2.1s結(jié)束。不過(guò)，葉片仍然是旋出的，直到其達(dá)到預(yù)定義位置。
[0069]在大約t = 3s時(shí)完成葉片的漿距調(diào)節(jié)，檢查是否可以重新連接到電網(wǎng)。在大約t=4s，渦輪機(jī)重新連接到電網(wǎng)。具體而言，閉合斷路器，將耗電單元從發(fā)電機(jī)斷開(kāi)連接，啟用變換器的主動(dòng)操作，并將葉片從順槳位置移開(kāi)。在將葉片旋入(即，離開(kāi)順槳位置)時(shí)，從風(fēng)俘獲更多能量。因此，從斜率502可以看出，功率輸出也增大。在大約t = 6s，完成電力生產(chǎn)的逐漸提高，功率輸出處于其額定功率。應(yīng)當(dāng)指出，圖5中所示的定時(shí)純粹是示范性的，在其他范例中可能不同。
[0070]從以上描述可以看出，有利的做法是在檢測(cè)到過(guò)電壓事件時(shí)迅速打開(kāi)斷路器，以防止渦輪機(jī)的部件被過(guò)電壓引起的電壓急升損壞。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)引入過(guò)電流事件來(lái)打開(kāi)斷路器。當(dāng)斷路器處，例如在電網(wǎng)側(cè)變換器的輸出處，有短路狀況時(shí)，將有大電流在短時(shí)間內(nèi)流經(jīng)斷路器。這個(gè)大電流導(dǎo)致斷路器非?？斓卮蜷_(kāi)其斷路器。在這一實(shí)施例中，在斷路器的路徑中引起這樣的短路狀況。
[0071]在一個(gè)實(shí)施例中，短路狀況是通過(guò)打開(kāi)電網(wǎng)側(cè)變換器的所有底部IGBT并關(guān)閉所有頂部IGBT引起的。因此，未使用任何新硬件或控制器就引起底部接地軌的短路狀況。不過(guò)，由于有大電流流經(jīng)IGBT，所以應(yīng)當(dāng)控制短路狀況的持續(xù)時(shí)間以防止損壞IGBT。影響短路狀況持續(xù)時(shí)間的因素包括IGBT能夠經(jīng)受短路電流多長(zhǎng)時(shí)間，給定預(yù)期的短路電流，斷路器打開(kāi)要花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間，等等?？梢灾辽倩诙搪窢顩r的持續(xù)時(shí)間確定超時(shí)周期(參見(jiàn)圖4中的步驟312)。
[0072]在另一實(shí)施例中，短路狀況是通過(guò)如圖6所示將閘流晶體管電路連接到斷路器而引起的。閘流晶體管電路601連接到電網(wǎng)側(cè)變換器211和電網(wǎng)側(cè)斷路器216之間的線路輸出。在檢測(cè)到過(guò)電壓事件時(shí)，晶閘管點(diǎn)火，由此在斷路器216處產(chǎn)生短路狀況。應(yīng)當(dāng)指出，在這一實(shí)施例中，需要新的硬件(閘流晶體管)和控制系統(tǒng)(用于控制閘流晶體管電路)。類似地，應(yīng)當(dāng)控制短路狀況的持續(xù)時(shí)間以防止對(duì)晶閘管造成損害?；蛘?，可以選擇晶閘管，使得它們能夠經(jīng)得起特定短路狀況?？梢灾辽倩诙搪窢顩r的持續(xù)時(shí)間確定超時(shí)周期(參見(jiàn)圖4中的步驟312)。應(yīng)當(dāng)指出，在其他實(shí)施例中，可以利用實(shí)現(xiàn)相同功能的其他功率半導(dǎo)體電路替換閘流晶體管電路。
[0073]在另一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電感器電路602與閘流晶體管電路串聯(lián)連接，如圖6所示。電感器電路602限制流向閘流晶體管電路601和電網(wǎng)側(cè)變換器211的短路電流，因此將其保持在安全水平。選擇電感器電路602的阻抗值以維持快速打開(kāi)斷路器216和短路電流保持在安全水平之間的平衡。在其他實(shí)施例中，可以使用其他電流限制部件取代電感器電路602，以限制短路電流。
[0074]一些市售的斷路器可以支持插入，使得它們能夠基于傳感器讀數(shù)，例如過(guò)電壓或欠電壓而打開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于表示過(guò)電壓事件的傳感器讀數(shù)打開(kāi)斷路器。具體而言，在電壓傳感器檢測(cè)到過(guò)電壓時(shí)，向斷路器發(fā)送命令以打開(kāi)電路?？梢詮目刂破?，例如變換器控制器發(fā)送這條命令。利用電壓傳感器打開(kāi)斷路器的本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是在電網(wǎng)側(cè)變換器的輸出處不會(huì)引起大的電流。
[0075]盡管已經(jīng)參考具體實(shí)施例特別例示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在其中做出各種形式和細(xì)節(jié)的改變而不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求指出，因此落入權(quán)利要求的等價(jià)形式的含義和范圍之內(nèi)的所有變化都包含在本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和電力變換器，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)有可變槳距角的葉片，所述電力變換器經(jīng)由第一斷路器連接到所述發(fā)電機(jī)并經(jīng)由第二斷路器連接到電網(wǎng)，所述方法包括: -監(jiān)測(cè)所述電網(wǎng)以發(fā)現(xiàn)過(guò)電壓事件；以及 -如果檢測(cè)到過(guò)電壓事件，則執(zhí)行以下操作: -打開(kāi)所述第一斷路器和所述第二斷路器； -禁止所述電力變換器的主動(dòng)操作； -將耗電單元連接到所述發(fā)電機(jī)以消耗從所述發(fā)電機(jī)輸出的電力；以及 -將所述至少一個(gè)葉片的槳距角朝向順槳位置移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: -判斷所述至少一個(gè)葉片的槳距角是否達(dá)到預(yù)定義位置；以及 -如果所述至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到了所述預(yù)定義位置，則執(zhí)行以下操作: -閉合所述第一斷路器和所述第二斷路器； -將所述耗電單元與所述發(fā)電機(jī)斷開(kāi)連接；以及 -啟用所述電力變換器的主動(dòng)操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括逐漸提高所述發(fā)電機(jī)的功率輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，逐漸提高所述發(fā)電機(jī)的功率輸出包括:將所述至少一個(gè)葉片的槳距角從所述順槳位置移開(kāi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: -在所述至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到了所述預(yù)定義位置之后，判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)；以及 -如果無(wú)法將所述渦輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)，則執(zhí)行以下操作: -判斷是否超過(guò)了超時(shí)時(shí)間段；以及 -如果未超過(guò)所述超時(shí)時(shí)間段，則重復(fù)判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)的步驟，如果超過(guò)了所述超時(shí)時(shí)間段，則關(guān)閉所述渦輪機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，基于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)部件的額定值或電網(wǎng)法規(guī)要求來(lái)預(yù)定義所述超時(shí)時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)包括:判斷所述過(guò)電壓事件是否結(jié)束。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，打開(kāi)所述第一斷路器和所述第二斷路器包括:在所述斷路器中的至少一個(gè)處產(chǎn)生短路狀況。
9.一種用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器系統(tǒng)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)和電力變換器，所述渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)有可變槳距角的葉片，所述電力變換器經(jīng)由第一斷路器連接到所述發(fā)電機(jī)并經(jīng)由第二斷路器連接到電網(wǎng)，所述控制器系統(tǒng)被配置為: -監(jiān)測(cè)所述電網(wǎng)以發(fā)現(xiàn)過(guò)電壓事件；以及 -如果檢測(cè)到過(guò)電壓事件，則執(zhí)行以下操作: -打開(kāi)所述第一斷路器和所述第二斷路器； -禁止所述電力變換器的主動(dòng)操作； -將耗電單元連接到所述發(fā)電機(jī)以消耗從所述發(fā)電機(jī)輸出的電力；以及 -將所述至少一個(gè)葉片的槳距角朝向順槳位置移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器系統(tǒng)，其中，所述控制器系統(tǒng)還被配置為: -判斷所述至少一個(gè)葉片的槳距角是否達(dá)到了預(yù)定義位置；以及 -如果所述至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到了所述預(yù)定義位置，則執(zhí)行以下操作: -閉合所述第一斷路器和所述第二斷路器； -將所述耗電單元與所述發(fā)電機(jī)斷開(kāi)連接；以及 -啟用所述電力變換器的主動(dòng)操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制器系統(tǒng)，其中，所述控制器系統(tǒng)還被配置為逐漸提高所述發(fā)電機(jī)的功率輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器系統(tǒng)，其中，所述控制器系統(tǒng)還被配置為通過(guò)將所述至少一個(gè)葉片的槳距角從所述順槳位置移開(kāi)來(lái)逐漸提高所述發(fā)電機(jī)的功率輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的控制器系統(tǒng)，其中，所述控制器系統(tǒng)還被配置為: -在所述至少一個(gè)葉片的槳距角達(dá)到了所述預(yù)定義位置之后，判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)；以及 -如果無(wú)法將所述渦輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)，則執(zhí)行以下操作: -判斷是否超過(guò)了超時(shí)時(shí)間段；以及 -如果未超過(guò)所述超時(shí)時(shí)間段，則重復(fù)判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)的步驟，如果超過(guò)了所述超時(shí)時(shí)間段，則關(guān)閉所述渦輪機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制器系統(tǒng)，其中，所述控制器系統(tǒng)還被配置為通過(guò)判斷所述過(guò)電壓事件是否結(jié)束來(lái)判斷是否能夠?qū)⑺鰷u輪機(jī)重新連接到所述電網(wǎng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任一項(xiàng)所述的控制器系統(tǒng)，其中，所述控制器系統(tǒng)還被配置為通過(guò)在所述斷路器中的至少一個(gè)處引起短路狀況來(lái)打開(kāi)所述第一斷路器和所述第二斷路器中的至少一個(gè)。
16.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的控制器系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK104471242SQ201380038334
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】A·K·古普塔, R·A·普拉塔瑪 申請(qǐng)人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司