專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向電力系統(tǒng)供電的發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于發(fā)電系統(tǒng)的二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)(繞組式感應(yīng)發(fā)電機(jī))，通過(guò)使用電力轉(zhuǎn)換器對(duì)轉(zhuǎn)子繞組以轉(zhuǎn)差頻率進(jìn)行激勵(lì)，從而可以向定子側(cè)輸出頻率與系統(tǒng)頻率相同的交流電壓， 能夠可變地控制轉(zhuǎn)數(shù)。另外，使用二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)可以使電力轉(zhuǎn)換器的容量小于發(fā)電機(jī)容量。然而，如果電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障等電壓降低的情況，二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)會(huì)動(dòng)作而向故障點(diǎn)提供電流。這時(shí)，由于二次繞組上感生過(guò)大的電流，與二次側(cè)連接的勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器流有過(guò)大的電流，所以為了應(yīng)對(duì)它，使用使電力轉(zhuǎn)換器的元件容量加大到與發(fā)電機(jī)的額定容量等同的程度或更大的程度，或者設(shè)置使二次繞組短路的交流電抗等的方法。目前，二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)主要用于大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)，如果系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模停電，會(huì)使用以下運(yùn)行方法使電力轉(zhuǎn)換器暫時(shí)停止，在系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常之后再行起動(dòng)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 特開(kāi)平11-18486號(hào)公報(bào)在歐洲等地，已經(jīng)制定了一種規(guī)格，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不與系統(tǒng)分離，并在系統(tǒng)故障中提供無(wú)功電流。系統(tǒng)運(yùn)用者不斷要求，在系統(tǒng)電壓降低的過(guò)程中控制無(wú)功電流并向電力系統(tǒng)提供的技術(shù)。如此，通過(guò)在系統(tǒng)電壓降低的過(guò)程中控制無(wú)功電流并向電力系統(tǒng)提供，非常利于電力系統(tǒng)電力的穩(wěn)定。在使用二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，如果電力系統(tǒng)中發(fā)生電力降低等故障，使電力轉(zhuǎn)換器停止，在電力系統(tǒng)的電壓恢復(fù)之后，電力轉(zhuǎn)換器再次起動(dòng)。這種控制方法存在的問(wèn)題是在系統(tǒng)故障中，無(wú)法向電力系統(tǒng)提供無(wú)功電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)故障中，向電力系統(tǒng)提供無(wú)功電流。本發(fā)明的特征之一是，在具備二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，在系統(tǒng)故障中， 在檢測(cè)出定子電流減少之后，重新起動(dòng)電力轉(zhuǎn)換器，從而即便在系統(tǒng)故障中，發(fā)電機(jī)也可以向電力系統(tǒng)輸出無(wú)功電流。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，能夠在系統(tǒng)故障中向電力系統(tǒng)提供無(wú)功電流。


圖1是電力系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電裝置的電路構(gòu)成的說(shuō)明圖。圖2是風(fēng)力發(fā)電裝置的構(gòu)成說(shuō)明圖。圖3是轉(zhuǎn)換器INV的構(gòu)成圖。
圖4是轉(zhuǎn)換器CNV的構(gòu)成圖。圖5是整流裝置212的構(gòu)成圖。圖6是表示轉(zhuǎn)換器CNV的控制的實(shí)施方法的說(shuō)明圖。圖7是表示轉(zhuǎn)換器INV的控制的實(shí)施方法的說(shuō)明圖。圖8是相位檢測(cè)器THDET的說(shuō)明圖。圖9是表示整流裝置212的控制的實(shí)施方法的說(shuō)明圖。圖10是切換器SW的說(shuō)明圖。圖11是表示運(yùn)行模式的狀態(tài)遷移說(shuō)明圖。圖12是表示通常運(yùn)行時(shí)運(yùn)行動(dòng)作的說(shuō)明圖。圖13是表示異常檢知時(shí)運(yùn)行待機(jī)動(dòng)作的說(shuō)明圖。圖14是表示系統(tǒng)異常時(shí)運(yùn)行動(dòng)作的說(shuō)明圖。圖中100-電力系統(tǒng)，200-風(fēng)力發(fā)電裝置，201-發(fā)電機(jī)，202-風(fēng)車(chē)，203-風(fēng)車(chē)控制裝置，204-轉(zhuǎn)換器，205-轉(zhuǎn)換器控制裝置，206-斷路器，207-變壓器，Qref-無(wú)功功率指令值，Pref-有功功率指令值，Run-運(yùn)行/停止指令值，Pitch*-傾斜度指令，PTs, PTg-電壓檢測(cè)器，Vs-系統(tǒng)電壓檢測(cè)值
具體實(shí)施例方式保護(hù)二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器，不受系統(tǒng)擾亂所帶來(lái)的過(guò)電流的影響，進(jìn)而將實(shí)現(xiàn)持續(xù)運(yùn)行這一動(dòng)作，作為是在消除發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)故障所帶來(lái)的影響之后恢復(fù)運(yùn)行。此外，在系統(tǒng)電壓低于規(guī)定值的情況下，通過(guò)用根據(jù)電壓降低前的頻率計(jì)算相位檢測(cè)器的檢測(cè)相位這一手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。[實(shí)施例1]用圖1和圖2，對(duì)本發(fā)明一實(shí)施例的裝置構(gòu)成(單線(xiàn)連線(xiàn)圖)進(jìn)行說(shuō)明。風(fēng)力發(fā)電裝置200，通過(guò)輸電線(xiàn)與電力系統(tǒng)100連接。風(fēng)力發(fā)電裝置200主要由以下部分構(gòu)成發(fā)電機(jī)201、風(fēng)車(chē)202、風(fēng)車(chē)控制裝置 203、轉(zhuǎn)換器(converter 勵(lì)磁裝置)204、轉(zhuǎn)換器控制裝置205。風(fēng)車(chē)202，與發(fā)電機(jī)201的轉(zhuǎn)子(通過(guò)齒輪等)機(jī)械連接。發(fā)電機(jī)201的轉(zhuǎn)子繞組，與轉(zhuǎn)換器204電連接，此外，發(fā)電機(jī)201的定子通過(guò)斷路器206和變壓器207等，與電力系統(tǒng)電連接。風(fēng)車(chē)控制裝置203，進(jìn)行風(fēng)速檢測(cè)和風(fēng)車(chē)202的傾斜度控制、有功功率指令值的運(yùn)算和有功功率指令值I^ref的輸出、運(yùn)行/停止等指令值Rim的輸出、無(wú)功功率指令值Qref 的傳送等。上述無(wú)功功率指令值Qref、上述有功功率指令值ft^ef、上述運(yùn)行/停止等指令值 Run的各種指令值，被傳送至轉(zhuǎn)換器控制裝置205。轉(zhuǎn)換器控制裝置205，按照指令值控制轉(zhuǎn)換器204，控制發(fā)電機(jī)201與系統(tǒng)之間的電力(有功功率、無(wú)功功率)。此外，它還具有檢測(cè)系統(tǒng)電壓低下和檢測(cè)發(fā)電機(jī)定子電流的直流成分與交流成分出現(xiàn)過(guò)電流等故障的功能，具備在檢出故障時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)換器控制的運(yùn)行模式進(jìn)行變更的功能等。下面，利用圖2至圖5，詳細(xì)說(shuō)明風(fēng)力發(fā)電裝置200。發(fā)電機(jī)201定子側(cè)的3相輸出，與可通過(guò)外部信號(hào)Sgl開(kāi)關(guān)的例如電磁接觸器208的二次側(cè)連接。此外，電磁接觸器 208的一次側(cè)，與第二電磁接觸器209的一次側(cè)連接。電磁接觸器209的二次側(cè)，經(jīng)過(guò)由電容器Cru電抗器(reactor) Ln構(gòu)成的交流濾波電路，與轉(zhuǎn)換器CNV連接。轉(zhuǎn)換器CNV的直流電路210，與轉(zhuǎn)換器INV的直流電路210連接，上述轉(zhuǎn)換器INV 的交流輸出，通過(guò)電抗器Lr等與發(fā)電機(jī)201的轉(zhuǎn)子繞組電連接。此外，電磁接觸器208的一次側(cè)經(jīng)斷路器206和變壓器207與電力系統(tǒng)連接。此外，將整流裝置212，與上述勵(lì)磁用轉(zhuǎn)換器INV經(jīng)電抗器Lx并聯(lián)連接。整流裝置 212，由整流器DOD和能量消耗裝置CHP構(gòu)成。整流器DOD與發(fā)電機(jī)Gen的二次側(cè)繞組端子連接。上述整流器D0D，其直流成分包括電容器Cx。上述整流器DOD與上述電力轉(zhuǎn)換器的直流成分210連接，此外還與由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和電阻R構(gòu)成的能量消耗裝置CHP連接。上述斷路器206，例如為了保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)200，具備在電流持續(xù)過(guò)大時(shí)斷開(kāi)斷路器來(lái)切斷電流的功能，和使風(fēng)力發(fā)電機(jī)200完全停止來(lái)從系統(tǒng)電分離的功能。發(fā)電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)換器INV和系統(tǒng)側(cè)轉(zhuǎn)換器CNV，使用例如半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(可控硅、 GTO、IGBT、MOS、SiC等)構(gòu)成，具有將交流轉(zhuǎn)換成直流或?qū)⒅绷鬓D(zhuǎn)換成交流的功能。此外，在上述系統(tǒng)側(cè)轉(zhuǎn)換器CNV的交流輸出端子上，設(shè)置由電抗器Ln和電容器Cn 構(gòu)成的衰減高頻波電流、高頻波電壓的交流濾波器。發(fā)電機(jī)201的轉(zhuǎn)子上，經(jīng)齒輪等與風(fēng)力發(fā)電用的葉片連接，接受風(fēng)力并旋轉(zhuǎn)。此外，轉(zhuǎn)子與檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)位置的例如編碼器等的位置檢測(cè)器211連接，輸出位置信號(hào)PLr。下面，說(shuō)明用來(lái)控制發(fā)電電力的布線(xiàn)和裝置。斷路器206的二次側(cè)的三相電壓和三相電流，分別通過(guò)電壓檢測(cè)器PTs、電流傳感器CTs，將其值轉(zhuǎn)換成低電壓的系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Vs、低電壓的電流檢測(cè)信號(hào)Is，上述低電壓的系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Vs和Is被輸入到轉(zhuǎn)換器控制裝置205。此外，電磁接觸器208的二次側(cè)(電磁接觸器208與發(fā)電機(jī)201的定子之間)的電壓，通過(guò)電壓檢測(cè)器PTg將其值轉(zhuǎn)換成低電壓的信號(hào)Vg，并輸出至轉(zhuǎn)換器控制裝置205。與上述轉(zhuǎn)換器INV、CNV直流部210連接的電容器Cd的電壓，由電壓傳感器轉(zhuǎn)換成低電壓的直流電壓信號(hào)Edc，直流電壓信號(hào)Edc被輸入至轉(zhuǎn)換器控制裝置205。此外，轉(zhuǎn)換器INV的輸出電流Ir由電流傳感器CTr檢測(cè)出來(lái)，轉(zhuǎn)換器CNV的輸出電流h由電流傳感器CTn檢測(cè)出來(lái)，電流檢測(cè)值Ir和h被傳送至轉(zhuǎn)換器控制裝置205。此外，風(fēng)車(chē)控制裝置203具有通信功能等，向轉(zhuǎn)換器控制裝置205發(fā)送運(yùn)行/停止指令值Rim、有功功率指令值ft^ef·、無(wú)功功率指令值Qref等各種指令值，或檢測(cè)出風(fēng)車(chē)或系統(tǒng)的狀態(tài)量與外部進(jìn)行通信。此外，轉(zhuǎn)換器控制裝置205，用信號(hào)Sgl、Sg2分別控制電磁接觸器208、209。此外， 還輸出對(duì)由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的轉(zhuǎn)換器INV、CNV分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的脈沖信號(hào)P_INV、 P_CNV。此外，轉(zhuǎn)換器控制裝置205，利用信號(hào)P_CHP會(huì)控制整流裝置212。圖3表示轉(zhuǎn)換器INV的構(gòu)成。轉(zhuǎn)換器INV，由半導(dǎo)體元件等構(gòu)成。這里表示的是三相轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成，由半導(dǎo)體元件(IGBT) S11、S12、S21、S22、S31、S32構(gòu)成。元件S1US12 構(gòu)成U相的上下臂；元件S21、S22構(gòu)成V相的上下臂；元件S31、S32構(gòu)成W相的上下臂。通過(guò)導(dǎo)通和關(guān)斷這些半導(dǎo)體元件，可以在交流端子產(chǎn)生三相交流電壓，通過(guò)調(diào)整該交流電壓，可以控制輸出的電流Ir。
用來(lái)導(dǎo)通和關(guān)斷半導(dǎo)體元件的閘極(gate)信號(hào)P_INV，由轉(zhuǎn)換器控制裝置205提供。閘極信號(hào)P_INV的注腳U，表示U相的信號(hào)P_INV_U，P_INV_V表示V相的閘極信號(hào)，P_ INV_ff表示W(wǎng)相的閘極信號(hào)。U相的下臂元件S12的閘極信號(hào)，被輸入上臂元件Sll的反相信號(hào)(即Sll導(dǎo)通時(shí)，元件S12關(guān)斷)，同樣，對(duì)于V相、W相的上下臂，下側(cè)臂被輸入上側(cè)臂的反相信號(hào)。為了形成反相信號(hào)，使用反相器NOT。雖然為了構(gòu)建上下臂短路防止期間，在閘極電路內(nèi)，對(duì)閘極信號(hào)Sll至S32附加了被稱(chēng)為空載時(shí)間(dead time)的期間，但在此予以省略。為了停止半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通與關(guān)斷，使用了閘極封鎖(gate block)信號(hào)GB。該閘極封鎖信號(hào)GB與脈沖信號(hào)P_INV —起被輸入AND電路，由于閘極停止時(shí)GB = “0”，所以這時(shí)半導(dǎo)體元件Sll S32與脈沖信號(hào)P_INV無(wú)關(guān)，全部都是關(guān)斷狀態(tài)。下面，圖4表示轉(zhuǎn)換器CNV的構(gòu)成。轉(zhuǎn)換器CNV由半導(dǎo)體元件等構(gòu)成。這里表示的是三相轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成，由半導(dǎo)體元件(IGBT) S41、S42、S51、S52、S61、S62構(gòu)成。元件S41、 S42構(gòu)成U相的上下臂；元件S51、S52構(gòu)成V相的上下臂；元件S61、S62構(gòu)成W相的上下臂。通過(guò)導(dǎo)通和關(guān)斷這些半導(dǎo)體元件，可以在交流端子產(chǎn)生三相交流電壓，通過(guò)調(diào)整該交流電壓，可以控制輸出的電流化。用來(lái)導(dǎo)通和關(guān)斷半導(dǎo)體元件的閘極信號(hào)P_CNV，由轉(zhuǎn)換器控制裝置205提供。閘極信號(hào)P_CNV的注腳U表示U相的信號(hào)P_CNV_U，P_CNV_V表示V相的閘極信號(hào)，P_CNV_W表示W(wǎng)相的閘極信號(hào)。U相的下臂元件S42的閘極信號(hào)，被輸入上臂元件S41的反相(即S41導(dǎo)通時(shí)，元件S42關(guān)斷)，同樣，對(duì)于V相、W相的上下臂，下側(cè)臂被輸入上側(cè)臂的反相信號(hào)。為了形成反相信號(hào)，使用反相器NOT。為了構(gòu)建上下臂短路防止期間，雖然在閘極電路內(nèi)對(duì)閘極信號(hào) S41至S62附加了被稱(chēng)為空載時(shí)間的期間，但在此予以省略。為了停止半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通與關(guān)斷，使用了閘極封鎖信號(hào)GB。該閘極封鎖信號(hào)GB 與脈沖信號(hào)P_CNV —起被輸入AND電路，由于閘極停止時(shí)GB = “0”，所以這時(shí)半導(dǎo)體元件 S41 S62與脈沖信號(hào)P_CNV無(wú)關(guān)，全部都是關(guān)斷狀態(tài)。圖5表示整流裝置212的構(gòu)成。整流器DOD由半導(dǎo)體元件等構(gòu)成。這里，整流器 DOD表示由二極管Dll、D12、D21、D22、D31、D32構(gòu)成的圖。二極管整流器的直流成分與電容器C連接，還與能量消耗裝置CHP連接。能量消耗裝置CHP，串聯(lián)連接半導(dǎo)體元件(IGBT) S71和電阻R，與二極管整流器DOD的直流部連接。通過(guò)導(dǎo)通半導(dǎo)體元件S71，可以消耗從三相交流輸入到直流部的能量，防止直流部的過(guò)電壓。該過(guò)電壓防止功能，在例如吸收因系統(tǒng)的電壓降低而在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的過(guò)電流的情況等下動(dòng)作。用于導(dǎo)通和關(guān)斷半導(dǎo)體元件S71的閘極信號(hào)P_CHP，由轉(zhuǎn)換器控制裝置205提供。下面，利用圖6至圖10說(shuō)明轉(zhuǎn)換器控制裝置205的功能。圖6表示轉(zhuǎn)換器CNV的控制構(gòu)成。轉(zhuǎn)換器CNV，具有將平滑電容器Cd的直流電壓Edc控制為恒定的功能。因此，轉(zhuǎn)換器CNV，檢測(cè)出系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Vs的相位，利用檢測(cè)出的電壓相位控制電流，與系統(tǒng)交換有功功率，控制直流電壓。如果發(fā)電機(jī)勵(lì)磁用轉(zhuǎn)換器INV使用直流電來(lái)消耗平滑電容器的能量，導(dǎo)致直流電壓Edc降低，那么系統(tǒng)側(cè)轉(zhuǎn)換器CNV的直流電壓控制進(jìn)行動(dòng)作，使用交流電對(duì)平滑電容器Cd 進(jìn)行充電使直流電壓Edc保持恒定，相反，如果電力轉(zhuǎn)換器INV以直流電充電，導(dǎo)致直流電壓Edc上升，則電力轉(zhuǎn)換器CNV的直流電壓控制動(dòng)作，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電后放電，使直流電壓Edc保持恒定。轉(zhuǎn)換器CNV在啟動(dòng)前，輸出電磁接觸器209的接通指令Sg2，使轉(zhuǎn)換器CNV與系統(tǒng)連接。上述系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Vs被輸入相位檢測(cè)器THDET和三相變二相轉(zhuǎn)換器32TRS。上述相位檢測(cè)器THDET，以例如鎖相環(huán)路(PLL =Phase Locked Loop)方式對(duì)跟隨系統(tǒng)電壓的相位信號(hào)THS進(jìn)行運(yùn)算，將上述相位信號(hào)THS (THS 將系統(tǒng)U相電壓設(shè)為正弦波時(shí)的相位信號(hào))向三相變二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器3DQ01、3DQ02、二相變?nèi)嘈D(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器DQ23-01輸出。直流電壓指令值Eref與上述直流電壓檢測(cè)值Edc，被輸入到直流電壓調(diào)整器DCAVR (例如由比例積分控制器PI構(gòu)成)。以使輸入的指令值Eref與檢測(cè)值Edc的偏差為零的方式， 上述直流電壓調(diào)整器DCAVR調(diào)整輸出的ρ軸電流指令值(電流指令值的有效成分)Ipnstr， 向電流調(diào)整器ACRl輸出。三相DQ坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器3DQ01根據(jù)輸入的電流In，利用式1所示的三相變二相轉(zhuǎn)換式和式2所示的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換式，計(jì)算ρ軸電流檢測(cè)值Ipn(電流的有效成分)和q軸電流檢測(cè)值Iqn (電流的無(wú)效成分)，將ρ軸電流檢測(cè)值Ipn向電流調(diào)整器ACRl輸出，將q軸電流檢測(cè)值Iqn向電流調(diào)整器ACR2輸出。這里，注腳U、V、w表示三相交流電的各相，例如，U相電流h表記為hu。以下， 電壓等也是同樣(U相的系統(tǒng)電壓檢測(cè)值Vs是Vsu等)。[式1]
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定子與電力系統(tǒng)連接，所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器連接，所述轉(zhuǎn)子與風(fēng)車(chē)機(jī)械連接，與所述定子和所述電力系統(tǒng)連接的系統(tǒng)側(cè)電力轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)與所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器的直流側(cè)連接， 通過(guò)所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器對(duì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行激勵(lì)，所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)向電力系統(tǒng)供給發(fā)電電力，包括控制機(jī)構(gòu)，對(duì)所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器和所述系統(tǒng)側(cè)電力轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制； 系統(tǒng)故障檢測(cè)器，檢測(cè)出所述電力系統(tǒng)的電壓降低，或所述定子電流直流成分的過(guò)電流，或所述定子電流的交流成分的過(guò)電流；定子電流檢測(cè)器，檢測(cè)出流至所述定子的電流；和轉(zhuǎn)換器運(yùn)行機(jī)構(gòu)，在所述系統(tǒng)故障檢測(cè)器檢測(cè)出系統(tǒng)故障之后，當(dāng)所述定子的電流低于規(guī)定值時(shí)，所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器開(kāi)始激勵(lì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器運(yùn)行機(jī)構(gòu)包括運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其在所述系統(tǒng)故障檢測(cè)器檢測(cè)出系統(tǒng)故障之后， 當(dāng)所述定子電流的直流成分低于規(guī)定值時(shí)，所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器開(kāi)始激勵(lì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)換器運(yùn)行機(jī)構(gòu)，包括時(shí)間測(cè)量機(jī)構(gòu)，測(cè)量從所述系統(tǒng)故障檢測(cè)器檢測(cè)出系統(tǒng)故障起的經(jīng)過(guò)時(shí)間；和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)經(jīng)過(guò)比發(fā)電機(jī)電路常數(shù)決定的規(guī)定的衰減時(shí)間常數(shù)更長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)，開(kāi)始激勵(lì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括 電壓檢測(cè)器，檢測(cè)出所述電力系統(tǒng)的電壓；相位運(yùn)算機(jī)構(gòu)，計(jì)算所述控制裝置跟隨電力系統(tǒng)電壓相位的電壓相位信號(hào)；和故障時(shí)相位運(yùn)算機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述系統(tǒng)故障檢測(cè)器檢測(cè)出系統(tǒng)故障時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)故障檢測(cè)之前的電力系統(tǒng)的電壓相位和頻率，計(jì)算電壓相位信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括 電壓檢測(cè)器，檢測(cè)出所述電力系統(tǒng)的電壓；相位運(yùn)算機(jī)構(gòu)，計(jì)算所述控制裝置跟隨電力系統(tǒng)電壓相位的電壓相位信號(hào)；和故障時(shí)相位運(yùn)算機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述電力系統(tǒng)的電壓降低至通常的10%以下時(shí)，根據(jù)檢測(cè)出所述電力系統(tǒng)電壓下降之前的電力系統(tǒng)的電壓相位和頻率，計(jì)算電壓相位信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)電壓的下降被去除且系統(tǒng)電壓上升時(shí)，檢測(cè)發(fā)電機(jī)的過(guò)電流、或所述電力轉(zhuǎn)換器的過(guò)電流、或所述電力轉(zhuǎn)換器的直流電壓的過(guò)電壓；和轉(zhuǎn)換器停止機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述系統(tǒng)異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出所述系統(tǒng)異常時(shí)，對(duì)所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器進(jìn)行閘極鎖定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括在所述系統(tǒng)異常解除之后，恢復(fù)所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器的的運(yùn)行的運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括在恢復(fù)所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行之后，平緩增加輸出給電力系統(tǒng)的有功功率的機(jī)構(gòu)；和，同時(shí)平緩減少無(wú)功功率或無(wú)功電流的機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，為了在系統(tǒng)故障中將所述定子的電流控制為規(guī)定值，交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器具備調(diào)整所述轉(zhuǎn)子的電流的機(jī)構(gòu)。
10.一種電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，控制系統(tǒng)側(cè)電力轉(zhuǎn)換器和勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器，來(lái)調(diào)整對(duì)電力系統(tǒng)提供的電力，其中，系統(tǒng)側(cè)電力轉(zhuǎn)換器與具備機(jī)械連接在風(fēng)車(chē)上的轉(zhuǎn)子和連接在電力系統(tǒng)上的定子的二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定子相連，且將定子的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器與所述系統(tǒng)側(cè)電力轉(zhuǎn)換器的直流部連接，將所述直流部的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并與所述轉(zhuǎn)子連接，使用所述交流電對(duì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁，所述電力轉(zhuǎn)換器的控制方法中，在所述電力系統(tǒng)的電力下降、或所述定子電流的直流成分的過(guò)電流、或所述定子電流的交流成分的過(guò)電流產(chǎn)生之后，當(dāng)所述定子電流低于規(guī)定值時(shí)，使所述勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器開(kāi)始對(duì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，在所述電力系統(tǒng)的電力下降、或所述定子電流的直流成分的過(guò)電流、或所述定子電流的交流成分的過(guò)電流產(chǎn)生之后，當(dāng)所述定子電流的直流成分低于規(guī)定值時(shí)，使所述勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器開(kāi)始對(duì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，在所述電力系統(tǒng)的電力下降、或所述定子電流的直流成分的過(guò)電流、或所述定子電流的交流成分的過(guò)電流產(chǎn)生之后，當(dāng)經(jīng)過(guò)比由發(fā)電機(jī)電路常數(shù)決定的規(guī)定的衰減時(shí)間常數(shù)還長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)，使所述勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器開(kāi)始對(duì)所述二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，在所述電力系統(tǒng)的電力下降、或所述定子電流的直流成分的過(guò)電流、或所述定子電流的交流成分的過(guò)電流產(chǎn)生時(shí)，根據(jù)所述電力系統(tǒng)的電力下降、或所述定子電流的直流成分的過(guò)電流、或所述定子電流的交流成分的過(guò)電流產(chǎn)生之前的電力系統(tǒng)的電壓相位和頻率， 計(jì)算電壓相位信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，當(dāng)所述電力系統(tǒng)的電壓降低至通常的10%以下時(shí)，根據(jù)所述電力系統(tǒng)電壓下降之前的電力系統(tǒng)的電壓相位和頻率，計(jì)算電壓相位信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，在系統(tǒng)電壓從減少轉(zhuǎn)為增加之后，在發(fā)電機(jī)的過(guò)電流、或所述電力轉(zhuǎn)換器的過(guò)電流、或所述電力轉(zhuǎn)換器的直流電壓的過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí)，對(duì)所述勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器進(jìn)行閘極封鎖。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，在所述發(fā)電機(jī)的過(guò)電流、或所述電力轉(zhuǎn)換器的過(guò)電流、或所述電力轉(zhuǎn)換器的直流電壓的過(guò)電壓解除之后，恢復(fù)所述勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，在恢復(fù)所述交流勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行之后，平緩增加輸出給電力系統(tǒng)的有功功率，并且，平緩減少無(wú)功功率或無(wú)功電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電力轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于， 在所述電力系統(tǒng)的電力下降、或所述定子電流的直流成分的過(guò)電流、或所述定子電流的交流成分的過(guò)電流產(chǎn)生時(shí)，為了將所述定子的電流控制為規(guī)定值，用所述勵(lì)磁用電力轉(zhuǎn)換器調(diào)整所述轉(zhuǎn)子的電流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，從二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)向電力系統(tǒng)提供無(wú)功電流，從而有助于電力系統(tǒng)的功率穩(wěn)定化。其構(gòu)成為在系統(tǒng)擾亂時(shí)暫時(shí)停止電力轉(zhuǎn)換器，在檢測(cè)出系統(tǒng)故障中出現(xiàn)在二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)上的故障影響(定子過(guò)電流、定子直流成分、轉(zhuǎn)子過(guò)電流等)已被消除之后，再次起動(dòng)電力轉(zhuǎn)換器，即便在系統(tǒng)故障中，也不會(huì)損壞風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)器，可以安全地從二次勵(lì)磁發(fā)電機(jī)向電力系統(tǒng)輸出無(wú)功電流。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102163950SQ20111009670
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者一瀨雅哉, 二見(jiàn)基生, 大原伸也, 松竹貢, 酒井洋滿(mǎn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所