專利名稱：控制發(fā)電系統(tǒng)運行的系統(tǒng)、方法和制品的制作方法
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電廠利用多個風(fēng)力渦輪機來發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電廠通常在互連點處電耦合至電網(wǎng)。
控制系統(tǒng)被用來控制來自風(fēng)力發(fā)電廠的電輸出以此滿足公用事業(yè)單位的電網(wǎng)互連點處公用事業(yè)的需要。然而，由于變化的風(fēng)力渦輪機狀況和電網(wǎng)狀況，如(i)在線渦輪機的可變數(shù)量，(ii)電網(wǎng)的阻抗變化，以及(iii)開關(guān)電容器或電抗器組合，眾所周知的與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的問題是控制系統(tǒng)不能維持與電網(wǎng)互連點處所期望電平下輸出電壓或無效功率的前后一致的動態(tài)性能。
本發(fā)明人在這里已經(jīng)認(rèn)識到對改進(jìn)的控制系統(tǒng)和用于控制發(fā)電系統(tǒng)(如風(fēng)力發(fā)電廠)的方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
提出了依照示范實施例的、用于控制發(fā)電系統(tǒng)運行的方法。發(fā)電系統(tǒng)具有在互連點處電耦合至電網(wǎng)的多個發(fā)電機，。該方法包括獲得與發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的第一輸出參數(shù)值。該方法還包括確定表示第一輸出參數(shù)值和期望的輸出參數(shù)值之間差異的誤差值。該方法還包括基于發(fā)電系統(tǒng)的第一輸出參數(shù)值和時間變化運行參數(shù)中的至少一個確定第一增益值。
該方法還包括基于誤差值和第一增益值確定第一功率值。該方法還包括基于第一輸出參數(shù)值、時間變化運行參數(shù)和參考值中的至少一個確定第二增益值。該方法還包括基于誤差值和第二增益值確定第二功率值。該方法還包括基于第一和第二功率值為發(fā)電系統(tǒng)生成期望的功率命令。
提供了依照另一個示范實施例的、用于控制發(fā)電系統(tǒng)運行的系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)具有在互連點處電耦合至電網(wǎng)的多個發(fā)電機。該系統(tǒng)包括被配置成至少生成表示發(fā)電系統(tǒng)的測得的輸出參數(shù)值的第一信號的測量裝置。該系統(tǒng)還包括可操作與測量裝置通信的控制器。該控制器被配置成確定表示測得的輸出參數(shù)值和期望的輸出參數(shù)值之間差異的誤差值。該控制器還被配置成基于發(fā)電系統(tǒng)的測得的輸出參數(shù)值和時間變化運行參數(shù)中的至少一個確定第一增益值。該控制器還被配置成基于誤差值和第一增益值確定第一功率值。該控制器還被配置成基于第一輸出參數(shù)值、時間變化運行參數(shù)、和參數(shù)值中的至少一個確定第二增益值。該控制器還被配置成基于誤差值和第二增益值確定第二功率值。該控制器還被配置成基于第一和第二功率值為發(fā)電系統(tǒng)生成期望的功率命令。
提供了依照另一個實施例的制品。制品包括計算機存儲介質(zhì)，所述計算機存儲介質(zhì)具有在這里被編碼用于控制發(fā)電系統(tǒng)運行的計算機程序。發(fā)電系統(tǒng)具有在互連點處電耦合至電網(wǎng)的多個發(fā)電機。計算機存儲介質(zhì)包括用于獲得與發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的第一輸出參數(shù)值的代碼。計算機存儲介質(zhì)還包括用于確定表示第一輸出參數(shù)值和期望的輸出參數(shù)值之間差異的誤差值的代碼。計算機存儲介質(zhì)還包括用于基于發(fā)電系統(tǒng)的第一輸出參數(shù)值和時間變化運行參數(shù)中的至少一個確定第一增益值的代碼。計算機存儲介質(zhì)還包括用于基于誤差值和第一增益值確定第一功率值的代碼。計算機存儲介質(zhì)還包括用于基于第一輸出參數(shù)值、時間變化運行參數(shù)、和參數(shù)值中的至少一個確定第二增益值的代碼。計算機存儲介質(zhì)還包括用于基于誤差值和第二增益值確定第二功率值的代碼。計算機存儲介質(zhì)還包括用于基于第一和第二功率值為發(fā)電系統(tǒng)生成期望的功率命令的代碼。
在瀏覽了下面的附圖和詳細(xì)說明時，按照實施例的其他系統(tǒng)和/或方法對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得或?qū)⑹秋@而易見的。其意圖是，所有這種附加的系統(tǒng)和方法屬于本發(fā)明的范圍，并且受所附權(quán)利要求的保護(hù)。


圖1是依照示范實施例的、具有風(fēng)力發(fā)電廠和電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2-4是依照另一個示范實施例的、用于控制圖1的風(fēng)力發(fā)電廠的方法的流程圖；圖5-6是依照又一個示范實施例的、用于控制圖1的風(fēng)力發(fā)電廠的方法的流程圖；圖7是風(fēng)力發(fā)電廠的測得的輸出電壓電平(Vpoi)和期望的輸出電壓電平(Vr)的示范的信號響應(yīng)的示意圖；圖8是用來控制風(fēng)力發(fā)電廠的期望的凈功率命令(Qc)的示范的信號響應(yīng)的示意圖；圖9和10是用來控制風(fēng)力發(fā)電廠的、與第一和第二功率值(θ1)(θ2)相對應(yīng)的示范的信號響應(yīng)的示意圖；圖11是用于確定與電網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的方法的流程圖；圖12是說明估計的電網(wǎng)電抗值和電網(wǎng)電阻值的示意圖；以及圖13是說明估計的電網(wǎng)電壓值的示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，說明了用于發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)10。發(fā)電系統(tǒng)10包括電耦合至電網(wǎng)12的風(fēng)力發(fā)電廠11。電網(wǎng)12被用來將電力自風(fēng)力發(fā)電廠11傳輸至電負(fù)荷。在備選的示范實施例中，發(fā)電系統(tǒng)10可包括微型渦輪機、太陽能電池陣列和傳統(tǒng)發(fā)電機的至少一種，以代替風(fēng)力發(fā)電機廠11。
風(fēng)力發(fā)電廠11被設(shè)置用來利用風(fēng)能生成電力。風(fēng)力發(fā)電廠11包括風(fēng)力渦輪機14、15、16、集電器系統(tǒng)18、變壓器20、風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28、測量裝置30和主控制器32。應(yīng)當(dāng)注意的是，在風(fēng)力發(fā)電廠11中使用的風(fēng)力渦輪機的數(shù)目可以改變。例如，風(fēng)力發(fā)電廠11中風(fēng)力渦輪機的數(shù)目可大于三個風(fēng)力渦輪機或小于或等于三個風(fēng)力渦輪機。
風(fēng)力渦輪機14、15、16被設(shè)置成可利用風(fēng)能生成電壓和電流。利用風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28可分別操作控制風(fēng)力渦輪機14、15、16，所述風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28分別與風(fēng)力渦輪機14、15、16通信。
風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28被配置成可生成分別控制風(fēng)力渦輪機14、15、16的運行的命令信號。另外，風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28被設(shè)置成可測量分別與風(fēng)力渦輪機14、15、16相關(guān)聯(lián)的運行參數(shù)。風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28可操作地與主控制器32通信。
控制器系統(tǒng)18電耦合至風(fēng)力渦輪機14、15、16并且將電壓和電流自渦輪機的每一個發(fā)送至電力變壓器20。電力變壓器20接收來自風(fēng)力渦輪機14、15、16的電壓和電流并且在電網(wǎng)12上輸出具有所期望特征的電壓和電流。例如，電力變壓器20可在電網(wǎng)12上輸出具有所期望振幅的電壓和具有所期望振幅的電流。
測量裝置30電耦合至變壓器20和電網(wǎng)12之間的互連點19。測量裝置30被配置成測量與電網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的電學(xué)參數(shù)。例如，測量裝置30被配置成測量互連點19處的電壓電平(Vpoi)、互連點19處的有效功率電平(Pn)和互連點19處的無效功率電平(Qn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，測量裝置30可在變壓器20的任一側(cè)測量參數(shù)。
主控制器32被設(shè)置成基于與風(fēng)力發(fā)電廠11或電網(wǎng)12相關(guān)聯(lián)的互連點19處測得的或估計的參數(shù)值控制風(fēng)力渦輪機14、15、16的運行。主控制器32被配置成生成被風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28接收的命令信息用于分別控制風(fēng)力渦輪機14、15、16。主控制器32包括中央處理器(CPU)40、只讀存儲器(ROM)42、易失性存儲器(如隨機存取存儲器(RAM)44)和輸入/輸出(I/O)接口46。CPU40可操作地與ROM 42、RAM 44和I/O接口46通信。包括ROM 42和RAM 44的計算機可讀介質(zhì)可以利用任何數(shù)量的已知存儲裝置(如PROM、EPROM、EEPROM、閃存或能夠存儲數(shù)據(jù)的任何其他電、磁、光學(xué)或組合的存儲裝置)來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)中的某些表示由CPU 40使用的可執(zhí)行指令。另外，I/O接口46可操作地與風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28通信。
參見圖2-4，現(xiàn)在將解釋用于控制風(fēng)力發(fā)電廠11的運行的方法。該方法可以利用存儲在計算機存儲介質(zhì)中并由主控制器32和風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28執(zhí)行的軟件算法來實現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在備選的示范實施例中，也可以實現(xiàn)前述的方法以控制一個或多個微型渦輪機、太陽能電池陣列、和化石燃料發(fā)電機，而不是風(fēng)力發(fā)電廠11。
在步驟60處，測量裝置30將表示風(fēng)力發(fā)電廠11的輸出電壓的第一信號傳輸至主控制器32。
在步驟62處，主控制器32接收第一信號并且基于第一信號確定風(fēng)力發(fā)電廠11的測得的輸出電壓電平(Vpoi)。
在步驟63處，主控制器32利用下列方程計算目標(biāo)輸出電壓電平(Vr)Vr=(-1Tr·Vr+1TrVC)dt,]]>其中(Tr)對應(yīng)于由操作員設(shè)置的預(yù)定時間常數(shù)；(Vr)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的目標(biāo)輸出電壓；以及(Vc)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的期望的穩(wěn)態(tài)輸出電壓值。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在備選的實施例中，不是利用前述的方程來計算(Vr)，而是可利用下列方程來計算(Vr)Vr＝VC。
在步驟64處，風(fēng)力發(fā)電廠11的每個風(fēng)力渦輪機控制器將指示各自的風(fēng)力渦輪機運行或不運行的第二信號傳輸至主控制器32。例如，風(fēng)力渦輪機控制器24、26、28將指示各自的風(fēng)力渦輪機14、15、16運行或不運行的第二信號傳輸至主控制器32。當(dāng)風(fēng)力渦輪機生成通過變壓器22被傳輸至電網(wǎng)12的電力(有效功率或無效功率)時，風(fēng)力渦輪機是運行的。
在步驟66處，主控制器32接收第二信號的每一個并且基于第二信號確定風(fēng)力發(fā)電廠11中運行的風(fēng)力渦輪機的數(shù)目。
在步驟68處，主控制器32利用下列方程計算電壓誤差值(Verror)Verror＝Vr-Vpoi，其中(Vr)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的期望的輸出電壓電平。
在步驟70處，主控制器32利用下列方程計算積分增益值(Kiv)Kiv=VpoiXgrid·Twv,]]>其中(Xgrid)對應(yīng)于電網(wǎng)12的已知的或估計的阻抗；并且(Twv)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的期望的時間響應(yīng)。
在步驟72處，當(dāng)期望的凈功率命令(Qc)處于上限值(Qmax)和下限值(Qmin)之間的范圍時，主控制器32利用下列方程計算第一功率(Q1)Q1＝∫(KiV·Verror)dt，。另一方面，當(dāng)(Qc)不是處于上限值(Qmax)和下限值(Qmin)之間的范圍時，主控制器32利用下列方程計算第一功率(Q1)Q1＝∫(0)dt。
在步驟74處，主控制器32利用下列方程計算比例增益值(Kpv)Kpv=Xwtg/N+Xcollector+XgridKqi/NKiv,]]>其中(Xwtg)對應(yīng)于風(fēng)力渦輪機的內(nèi)阻抗；(N)對應(yīng)于運行的風(fēng)力渦輪機的數(shù)目；(Xcollector)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的集電器系統(tǒng)18的阻抗；(Xgrid)對應(yīng)于電網(wǎng)12的阻抗；(Kqi)是由風(fēng)力渦輪機控制器使用的增益值；在步驟76處，主控制器32利用下列方程計算第二功率值(Q2)Q2=∫(-1TVQ2+KpVTVVerror)dt,]]>其中(Tv)對應(yīng)于預(yù)定的時間常數(shù)，其通常小于期望的閉環(huán)電壓響應(yīng)時間間隔。
在步驟78處，主控制器32利用下列方程為風(fēng)力發(fā)電廠生成期望的總無效功率命令(Qtotal)Qtotal＝Q1+Q2。
在步驟80處，主控制器32利用下列方程為風(fēng)力發(fā)電廠11中每個風(fēng)力渦輪機11生成期望的凈功率命令(Qc)Qc=QtotalN,]]>其中Qc處于上限值(Qmax)和上限值(Qmin)之間的范圍。
在步驟82處，主控制器32將期望的凈無效功率命令(Qc)傳輸至風(fēng)力發(fā)電廠11的每個風(fēng)力渦輪機控制器以在互連點19處感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電廠11生成接近期望的輸出電壓電平(Vc)的輸出電壓。步驟82之后，該方法返回步驟60。
參見圖5-6，現(xiàn)在將解釋用于控制風(fēng)力發(fā)電廠11運行的另一種方法。該方法可利用存儲在計算機存儲介質(zhì)中并由主控制器32和風(fēng)力渦輪機24、26、28執(zhí)行的軟件算法來實現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在備選的示范實施例中，下面的方法還可以實現(xiàn)用來控制一個或多個微型渦輪機、太陽能電池陣列、和化石燃料發(fā)電機，而不是風(fēng)力發(fā)電廠11。
在步驟90處，測量裝置30將表示風(fēng)力發(fā)電廠11的輸出電壓的第一信號傳輸至主控制器32。
在步驟92處，主控制器32接收第一信號并基于第一信號確定風(fēng)力發(fā)電廠11的測得的輸出電壓電平(Vpoi)。
在步驟94處，主控制器32利用下列方程計算目標(biāo)輸出電壓電平(Vr)Vr=∫(-1Tr·Vr+1TrVC)dt,]]>其中(Tr)對應(yīng)于由操作員設(shè)置的預(yù)定時間常數(shù)；(Vr)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的目標(biāo)輸出電壓；以及(Vc)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的期望的穩(wěn)態(tài)輸出電壓值。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在備選的實施例中，不是利用前述的方程來計算(Vr)，而是可利用下列方程來計算(Vr)Vr＝VC。
在步驟96處，主控制器32利用下列方程計算電壓誤差值(Verror)Verror＝Vpoi-Vr.。
在步驟98處，當(dāng)期望的凈功率命令(Qc)處于上限值(Qmax)和下限值(Qmin)之間的范圍時，主控制器32利用下列方程計算第一功率值θ1θ1＝∫(-y1·Verror·Vr)dt。另一方面，當(dāng)(Qc)不是處于上限值(Qmax)和下限值(Qmin)之間的范圍時，主控制器32利用下列方程計算第一功率(Q1)Q1＝∫(0)dt，其中(y1)對應(yīng)于由操作員設(shè)置的增益值以獲得期望的閉環(huán)響應(yīng)行為；以及(Vr)對應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電廠11的目標(biāo)輸出電壓電平。
在步驟98處，主控制器32利用下列方程計算第二功率值θ2θ2＝∫(-y2·Verror·Vpoi-ρ·θ2)dt，其中(y2)對應(yīng)于由操作員設(shè)置的增益值以獲得期望的閉環(huán)響應(yīng)行為；以及ρ對應(yīng)于由操作員設(shè)置的常數(shù)值以獲得期望的閉環(huán)響應(yīng)行為。
在步驟102處，主控制器32利用下面的方程為風(fēng)力發(fā)電廠11中每個風(fēng)力渦輪機生成期望的凈無效功率命令(Qc)QC＝θ2·Vpoi+θ1·Vr，其中(Qc)處于上限值(Qmax)和下限值(Qmin)之間的范圍。
在步驟104處，主控制器32將期望的凈功率命令(Qc)傳輸至風(fēng)力發(fā)電廠11的每個風(fēng)力渦輪機控制器以感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電廠生成接近期望的輸出電壓電平(Vc)的輸出電壓。在步驟104處，該方法返回步驟90。
參見圖7-10，示范的信號響應(yīng)116、118對應(yīng)于作為時間函數(shù)的第一功率值θ1和第二功率值θ2。第一功率值θ1和第二功率值θ2被用來計算期望的凈功率命令(Qc)。示范的信號響應(yīng)114對應(yīng)于凈功率命令(Qc)以在互連點19處感應(yīng)測得的輸出電壓電平(Vpoi)以接近目標(biāo)輸出電壓電平(Vr)。如圖所示，示范的信號響應(yīng)112對應(yīng)于緊緊接近示范的信號響應(yīng)110的輸出電壓電平(Vpoi)。
現(xiàn)在將解釋用于估計與電網(wǎng)12相關(guān)聯(lián)的參數(shù)值的數(shù)學(xué)方程的簡要說明?；ミB點19處的多個測量被用來估計與電網(wǎng)12相關(guān)聯(lián)的參數(shù)值。例如，互連點19處得到的有效功率電平(Pn)、無效功率電平(Qn)、以及還被稱為(Vpoi)的電網(wǎng)電壓電平(Vn)的一組“n”個數(shù)據(jù)測量值用來確定用于電網(wǎng)12的簡化模型的參數(shù)值。電網(wǎng)12的簡化模型由表示電網(wǎng)19中無限大容量母線的正序列電壓的相量電壓(Vg·ejθ)和阻抗(Zg＝r+jx)來定義，其中“r”對應(yīng)于與電網(wǎng)19相關(guān)聯(lián)的電阻值以及“x”對應(yīng)于與電網(wǎng)19相關(guān)聯(lián)的電抗值。這兩項之間的關(guān)系可以利用下面的方程通過數(shù)學(xué)方法來陳述Pn+jQn=Vn2-Vn·Vge-jθr-jx]]>通過分離前述方程的實數(shù)項和復(fù)數(shù)項并且接著消去θ，可獲得下面的方程Vn4-2·r·Pn·Vn2-2·x·Qn·Vn2+(r2+x2)·(Pn2+Qn2)-Vn2·Vg2=0]]>前面的方程以矩陣形式表示如下Vn4=[2·Pn·Vn2-r·(Pn2+Qn2)2·Qn·Vn2-x·(Pn2+Qn2)Vn2]rxVg2]]>接下來，三個矩陣Yn、Hn和U被定義如下Yn=Vn4,Hn=[2·Pn·Vn2-r·(Pn2+Qn2)2·Qn·Vn2-x·(Pn2+Qn2)Vn2],U=rxVg2]]>接著，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的最小二乘估計技術(shù)用來確定未知的參數(shù)值(r、x和Vg)。例如，批模式方程可用來確定未知的參數(shù)值(r、x和Vg)，如下所示
Uk=[Σn=1kHnT·Hn]-1Σn=1kHnT·Yn]]>應(yīng)當(dāng)注意的是，因為r和x也出現(xiàn)在Hn項中，所以需要迭代解。通常，要求較小的隨機分布信號注入用于參數(shù)值(r、x和Vg)的解的收斂。應(yīng)當(dāng)注意的是，在有噪聲存在的情況下，可利用其他數(shù)學(xué)技術(shù)(如遞歸估計技術(shù)和卡爾曼濾波)以取得參數(shù)的優(yōu)化追蹤。
參見圖12和13，通過迭代計算(Uk)，曲線40說明了與電網(wǎng)12相關(guān)聯(lián)的電抗值(x)的收斂。另外，通過迭代計算(Uk)，曲線141說明了電網(wǎng)12的電阻(r)的收斂。最后，通過迭代計算(Uk)，曲線142說明了電壓電平(Vg)的收斂。
參見圖11，將解釋利用主控制器32和測量裝置30確定與電網(wǎng)12相關(guān)聯(lián)的參數(shù)值的方法。該方法可利用存儲在計算機存儲介質(zhì)中并由主控制器32執(zhí)行的軟件算法來實現(xiàn)。
在步驟130處，測量裝置30傳輸表示風(fēng)力發(fā)電廠11的互連點19處有效功率電平(Pn)的第一多個信號至電網(wǎng)12、至主控制器32。
在步驟132處，測量裝置30傳輸表示互連點19處無效功率電平(Qn)的第二多個信號至主控制器32。
在步驟134處，測量裝置30傳輸表示互連點19處電壓電平(Vn)的第三多個信號至主控制器32。
在步驟136處，主控制器32接收第一、第二和第三多個信號并由此分別確定多個有效功率值(Pn)、多個無效功率值(Qn)和多個電壓電平(Vn)。
在步驟138處，主控制器32利用多個有效功率值(Pn)、多個無效功率值(Qn)、多個電壓電平(Vn)和數(shù)學(xué)估計技術(shù)估計與電網(wǎng)12相關(guān)聯(lián)的至少一個參數(shù)。例如，參數(shù)值(r、x和Vg)可利用多個有效功率值(Pn)、多個無效功率值(Qn)、多個電壓電平(Vn)和上述的數(shù)學(xué)方程來確定。
本發(fā)明的用于控制風(fēng)力發(fā)電廠運行的系統(tǒng)、方法和制品提供了優(yōu)于其它系統(tǒng)和方法的基本優(yōu)點。尤其是，系統(tǒng)、方法和制品提供了生成期望的功率命令以在風(fēng)力發(fā)電廠和電網(wǎng)之間互連點處感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電廠以具有接近期望的輸出參數(shù)值的輸出參數(shù)的技術(shù)效果。
上述方法還可包含計算機程序代碼的形式，所述計算機程序代碼包含嵌入有形介質(zhì)(如軟盤、CD ROM、硬盤或任何其他計算機可讀存儲介質(zhì))的指令，其中當(dāng)計算機程序代碼被裝入計算機并由計算機執(zhí)行時，計算機變?yōu)橛糜趯嵤┍景l(fā)明的設(shè)備。
雖然本發(fā)明針對示范的實施例進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會了解到，在沒有偏離本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行各種變更并且等同物被用來代替其中的元件。另外，在沒有背離本發(fā)明范圍的情況下，可對本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行許多的修改以適合特定的形式。因此，其意圖是，本發(fā)明不限于所公開的、用于實現(xiàn)本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明包括屬于所附權(quán)利要求范圍的所有實施例。另外，第一、第二項等的使用不表示任何重要的順序，相反，第一、第二項等用來使一個元件區(qū)分于另一個元件。另外，術(shù)語“至少一個”的用法意味著一組的一個或多個成員。
部件列表10發(fā)電系統(tǒng)11風(fēng)力發(fā)電廠14、15、16風(fēng)力渦輪機18集電器系統(tǒng)19互連20變壓器24、26、28風(fēng)力渦輪機控制器30測量裝置32主控制器40中央處理器(CPU)
42只讀存儲器(ROM)44易失性存儲器，如隨機存取存儲器(RAM)46輸入/輸出(I/O)接口
權(quán)利要求
1.一種用于控制發(fā)電系統(tǒng)(10)運行的方法，所述發(fā)電系統(tǒng)(10)具有在互連點(19)處電耦合至電網(wǎng)(12)的多個發(fā)電機，所述方法包括獲取與所述發(fā)電系統(tǒng)(10)相關(guān)聯(lián)的第一輸出參數(shù)值；確定表示所述第一輸出參數(shù)值和期望的輸出參數(shù)值之間差異的誤差值；基于所述發(fā)電系統(tǒng)(10)的所述第一輸出參數(shù)值和時間變化運行參數(shù)中的至少一個確定第一增益值；基于所述誤差值和所述第一增益值確定第一功率值；基于所述第一輸出參數(shù)值、所述時間變化運行參數(shù)和參考值中的至少一個確定第二增益值；基于所述誤差值和所述第二增益值確定第二功率值；以及基于所述第一和第二功率值為所述發(fā)電系統(tǒng)(10)生成期望的功率命令。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一輸出參數(shù)值包括無效功率值、有效功率值、總功率值、功率因數(shù)和輸出電壓值中的至少一個。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)電系統(tǒng)(10)包括風(fēng)力發(fā)電廠(11)并且所述多個發(fā)電機包括多個風(fēng)力渦輪機(14、15、16)，以及所述時間變化運行參數(shù)包括所述多個風(fēng)力渦輪機(14、15、16)中運行的風(fēng)力渦輪機的數(shù)目和所述電網(wǎng)的阻抗中的至少一個。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述期望的功率命令包括期望的無效功率命令、期望的有效功率命令、期望的總功率命令和期望的功率因數(shù)命令中的至少一個。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獲得所述第一輸出參數(shù)值的步驟包括測量所述發(fā)電系統(tǒng)(10)和所述電網(wǎng)(12)之間所述交互點(19)處所述發(fā)電系統(tǒng)(10)的輸出參數(shù)以獲得所述第一輸出參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括利用表示所述發(fā)電系統(tǒng)(10)的期望的運行的數(shù)學(xué)模型和所述參考值中的至少一個確定所述期望的輸出參數(shù)值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述期望的功率命令傳輸至所述發(fā)電系統(tǒng)(10)以感應(yīng)所述發(fā)電系統(tǒng)(10)生成具有接近所述期望的輸出參數(shù)值的輸出參數(shù)值的輸出參數(shù)。
8.一種用于控制發(fā)電系統(tǒng)(10)的運行的系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)(10)具有在互連點(19)處電耦合至電網(wǎng)(12)的多個發(fā)電機，所述系統(tǒng)包括測量裝置(30)，被配置成至少生成表示所述發(fā)電系統(tǒng)(10)的測得的輸出參數(shù)值的第一信號；以及控制器(32)，可操作與所述測量裝置(30)通信，所述控制器(32)被配置成確定表示所述測得的輸出參數(shù)值和期望的輸出參數(shù)值之間差異的誤差值，所述控制器還被配置成基于所述發(fā)電系統(tǒng)(10)的所述測得的輸出參數(shù)值和時間變化運行參數(shù)中的至少一個確定第一增益值，所述控制器(32)還被配置成基于所述誤差值和所述第一增益值確定第一功率值，所述控制器還被配置成基于所述第一輸出參數(shù)值、所述時間變化運行參數(shù)和參考值中的至少一個確定第二增益值，所述控制器(32)還被配置成基于所述誤差值和所述第二增益值確定第二功率值，所述控制器(32)還被配置成基于所述第一和第二功率值為所述發(fā)電系統(tǒng)(10)生成期望的功率命令。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述測得的輸出參數(shù)值包括無效功率值、有效功率值、總功率值、功率因數(shù)和輸出電壓值中的至少一個。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)電系統(tǒng)(10)包括風(fēng)力發(fā)電廠(11)并且所述多個發(fā)電機包括多個風(fēng)力渦輪機(14、15、16)，以及所述時間變化運行參數(shù)包括所述多個風(fēng)力渦輪機(14、15、16)中運行的風(fēng)力渦輪機的數(shù)目和所述電網(wǎng)(12)的阻抗中的至少一個。
全文摘要
提供了一種用于控制發(fā)電系統(tǒng)運行的系統(tǒng)、方法和制品。發(fā)電系統(tǒng)(10)具有電耦合至電網(wǎng)(12)的多個發(fā)電機。該方法包括獲取與發(fā)電系統(tǒng)(10)相關(guān)聯(lián)的第一輸出參數(shù)值。該方法還包括確定表示第一輸出參數(shù)值和期望的輸出參數(shù)值之間差異的誤差值。該方法還包括基于發(fā)電系統(tǒng)(10)的第一輸出參數(shù)值和時間變化運行參數(shù)中的至少一個確定第一增益值。該方法還包括基于誤差值和第一增益值確定第一功率值。該方法還包括基于第一輸出參數(shù)值、時間變化運行參數(shù)和參考值中的至少一個確定第二增益值。該方法還包括基于誤差值和第二增益值確定第二功率值。該方法還包括基于第一和第二功率值為發(fā)電系統(tǒng)(10)生成期望的功率命令。
文檔編號H02P9/00GK101047315SQ20071009169
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者R·德爾梅里科, M·卡迪納爾, N·米勒, D·劉, Z·葉 申請人:通用電氣公司