專利名稱：用于風(fēng)力渦輪和風(fēng)力渦輪發(fā)電站的電力傳輸系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的主題一般涉及風(fēng)力渦輪，以及更具體來說，涉及用于地理上隔離的風(fēng)力渦輪發(fā)電站中的風(fēng)力渦輪的電力傳輸系統(tǒng)及其黑啟動性能。
背景技術(shù)：
一般地，風(fēng)力渦輪包括轉(zhuǎn)子，其包括具有多個葉片的可旋轉(zhuǎn)轂組裝件。葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩經(jīng)轉(zhuǎn)子驅(qū)動一個或多個發(fā)電機(jī)。這些發(fā)電機(jī)有時但不總是通過變速箱與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地耦合。變速箱為發(fā)電機(jī)加速轉(zhuǎn)子的固有低轉(zhuǎn)速，以有效率地將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。也存在無齒輪直接驅(qū)動風(fēng)力渦輪。轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、變速箱和其他組件典型地安裝在箱體中或工作艙中，箱體或工作艙位于包括桁架或管式塔架的基座上。生成的電力經(jīng)至少一個電連接傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。此類公知的風(fēng)力渦輪典型地經(jīng)公知的全功率轉(zhuǎn)換組裝件耦合到電網(wǎng)。此類公知的全功率轉(zhuǎn)換組裝件包括將發(fā)電機(jī)生成的交流電(AC)轉(zhuǎn)換成直流電(DC)的整流器部分和將DC轉(zhuǎn)換成預(yù)定頻率和電壓振幅的AC的逆變器。至少一些公知的風(fēng)力渦輪在物理上設(shè)在遙遠(yuǎn)的地理區(qū)域或物理接近困難的區(qū)域， 如離岸安裝。可以在物理上將這些風(fēng)力渦輪一起嵌套在共同地理區(qū)域中，以形成風(fēng)力渦輪發(fā)電站并將其電耦合到共同的AC收集器系統(tǒng)。許多這些公知的風(fēng)力渦輪發(fā)電站包括電耦合到AC收集器系統(tǒng)的、分離的全功率轉(zhuǎn)換組裝件。分離的全功率轉(zhuǎn)換組裝件的整流器部分設(shè)在關(guān)聯(lián)的風(fēng)力渦輪的緊靠附近，而分離的全功率轉(zhuǎn)換組裝件的逆變器部分設(shè)在遠(yuǎn)程設(shè)施中，如基于陸地的設(shè)施。典型地經(jīng)水淹沒的高電壓直流(HVDC)電力電纜來電連接此類整流器和逆變器部分。公知的風(fēng)力渦輪包括促進(jìn)此類風(fēng)力渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)的支承設(shè)備，例如，葉片節(jié)距驅(qū)動電動機(jī)和潤滑油泵電動機(jī)。而且，此類設(shè)備典型地設(shè)在機(jī)艙或塔架中。而且，許多公知的風(fēng)力渦輪包括輔助電力設(shè)備，其接收風(fēng)力渦輪發(fā)電站中的發(fā)電機(jī)生成的至少一部分電功率， 以促進(jìn)經(jīng)AC收集器系統(tǒng)對此類支承設(shè)備的供電。風(fēng)力渦輪發(fā)電站中的單個風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)典型地具有足夠的電力生成能力，用于對從服務(wù)移除的剩余風(fēng)力渦輪的設(shè)備供電。在遠(yuǎn)程發(fā)電站中的所有風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)均從服務(wù)中移除的情況中，必須使用向輔助電力設(shè)備和關(guān)聯(lián)的風(fēng)力渦輪支承設(shè)備傳輸電力的一備選方法來促進(jìn)重新啟動至少一個風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，即執(zhí)行風(fēng)電場的黑啟動。一種此類方法是提供本地設(shè)在塔架附近或塔架內(nèi)的附加設(shè)備，例如，柴油機(jī)動力發(fā)電機(jī)。另一個此類方法可以包括獨(dú)立的電力傳輸設(shè)備， 其一些部分可能需要設(shè)在塔架和/或基于陸地的設(shè)施內(nèi)，這些部分經(jīng)獨(dú)立的電纜耦合。此類附加設(shè)備需要增加的基本建造成本和遠(yuǎn)程風(fēng)力渦輪發(fā)電站的增加的運(yùn)行維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，提供一種操作風(fēng)力渦輪的方法。該方法包括經(jīng)由交流(AC)電源對功率轉(zhuǎn)換組裝件的至少一部分賦能。該方法還包括經(jīng)功率轉(zhuǎn)換組裝件將AC功率轉(zhuǎn)換成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。該方法還包括通過DC電力傳輸線路傳輸DC分量和AC分量。該方法還包括將DC分量與AC分量分離。該方法還包括將AC分量傳輸?shù)街辽僖粋€風(fēng)力渦輪電裝置。在另一個方面中，提供用于電力發(fā)電機(jī)的電力傳輸系統(tǒng)。該電力傳輸系統(tǒng)包括高電壓直流(HVDC)導(dǎo)體。該系統(tǒng)還包括耦合到HVDC導(dǎo)體的功率轉(zhuǎn)換組裝件。該功率轉(zhuǎn)換組裝件配置成調(diào)制直流(DC)功率以生成DC分量和交流(AC)分量。該系統(tǒng)還包括耦合到功率轉(zhuǎn)換組裝件的電裝置，該電裝置配置成從AC分量移除DC分量。在又一個方面中，提供一種執(zhí)行設(shè)在風(fēng)力渦輪發(fā)電站中的風(fēng)力渦輪的黑啟動的方法。該方法包括將多個風(fēng)力渦輪的每個耦合到交流(AC)收集器系統(tǒng)，以使得AC收集器系統(tǒng)基本是每個風(fēng)力渦輪的唯一電力源。該方法還包括將從AC電網(wǎng)傳送的AC功率轉(zhuǎn)換成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。該方法還包括通過DC電力傳輸線路傳輸DC分量和AC分量。該方法還包括將DC分量與AC分量分離。該方法還包括將AC分量傳送到AC 收集器系統(tǒng)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力渦輪發(fā)電站電力傳輸系統(tǒng)的示意圖。圖2是示范風(fēng)力渦輪發(fā)電站輔助電力傳輸系統(tǒng)的示意圖。圖3是可以與圖2所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電站輔助電力傳輸系統(tǒng)一起使用的示范耦合和功率調(diào)整系統(tǒng)的示意圖。圖4是操作圖2和圖3所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電站輔助電力傳輸系統(tǒng)的示范方法的流程圖。圖5是執(zhí)行設(shè)在圖1和圖2所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電站中的風(fēng)力渦輪的黑啟動的示范方法的流程圖。
具體實施例方式本文所述的實施例提供一種用于風(fēng)力渦輪和風(fēng)力渦輪發(fā)電站的輔助電力傳輸系統(tǒng)。該輔助電力傳輸系統(tǒng)至少部分地包括現(xiàn)有風(fēng)力渦輪和促進(jìn)每個風(fēng)力渦輪的黑啟動能力的風(fēng)力渦輪發(fā)電站硬件。在一個實施例中，該輔助電力傳輸系統(tǒng)經(jīng)現(xiàn)有高電壓直流(HVDC) 電纜向遠(yuǎn)程風(fēng)力渦輪傳送輔助電力。在另一個實施例中，該輔助電力傳輸系統(tǒng)經(jīng)多個現(xiàn)有 HVDC電纜向風(fēng)力渦輪發(fā)電站中嵌套的多個遠(yuǎn)程風(fēng)力渦輪傳送輔助電力。而且，本文所述的實施例使用至少一些附加的現(xiàn)有硬件，例如全功率轉(zhuǎn)換器的至少一部分，以使得本文描述的輔助電力傳輸系統(tǒng)降低了基礎(chǔ)建設(shè)成本和與例行預(yù)防性和校正性維護(hù)相關(guān)的運(yùn)行成本。本文描述的風(fēng)力渦輪和風(fēng)力渦輪發(fā)電站輔助電力傳輸系統(tǒng)的技術(shù)效果是促進(jìn)地理位置上遙遠(yuǎn)的風(fēng)力渦輪的黑啟動能力。在一個實施例中，本文描述的風(fēng)力渦輪和風(fēng)力渦輪發(fā)電站輔助電力傳輸系統(tǒng)的技術(shù)效果包括，將足夠的輔助電力傳送到遠(yuǎn)程風(fēng)力渦輪中的輔助設(shè)備以支持關(guān)聯(lián)的風(fēng)力渦輪的重啟。本文描述的輔助電力傳輸系統(tǒng)的進(jìn)一步的技術(shù)效果是，在風(fēng)力渦輪生成足夠的輔助電力以支持輔助設(shè)備時促進(jìn)將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到待機(jī)狀態(tài)。如本文使用的，術(shù)語“黑啟動”是指從風(fēng)力渦輪發(fā)電站外的源向地理位置上隔離的風(fēng)力渦輪發(fā)電站中的至少一個風(fēng)力渦輪提供電力。當(dāng)風(fēng)力渦輪發(fā)電站中沒有風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)在服務(wù)且地理位置上隔離的風(fēng)力渦輪發(fā)電站中沒有其他電力源以促進(jìn)其中至少一個風(fēng)力渦輪重啟時，被考慮存在黑啟動條件。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力渦輪發(fā)電站電力傳輸系統(tǒng)100的示意圖。電力傳輸和配電網(wǎng)102電耦合到系統(tǒng)100并從系統(tǒng)100接收電力。系統(tǒng)100包括高電壓直流(HVDC)系統(tǒng) 104。HVDC系統(tǒng)104典型地包括分離的全功率轉(zhuǎn)換組裝件106和至少一個HVDC導(dǎo)體或HVDC 傳輸線路108，至少一個HVDC導(dǎo)體或HVDC傳輸線路108包括任何數(shù)量的電纜并由能夠使本文描述的系統(tǒng)104和HVDC傳輸線路108運(yùn)行的任何材料制成。在至少一些實施例中，HVDC傳輸線路108包括多個雙極HVDC電纜(未示出)，這些雙極HVDC電纜又包括多個電極。按基本相似的值調(diào)制每個電極處的電壓，但是，相對于另一個電極約90°的異相調(diào)制每個電極處的電壓，從而促進(jìn)減少通過HVDC傳輸線路108的交流(AC)功率傳輸。全功率轉(zhuǎn)換組裝件106典型地包括整流器部分110，整流器部分110接收三相正弦 AC功率并將其整流成預(yù)定電壓的直流(DC)功率。全功率轉(zhuǎn)換組裝件106典型地還包括逆變器部分112，逆變器部分112經(jīng)HVDC傳輸線路108電耦合到整流器部分110。逆變器部分112接收從整流器部分110傳送的DC功率，并且將DC功率轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定電壓、電流和頻率的三相正弦AC功率。全功率轉(zhuǎn)換組裝件106還包括典型地與全功率轉(zhuǎn)換組裝件關(guān)聯(lián)且如本文所述使系統(tǒng)104能夠運(yùn)行的任何其他組件，包括但不限于DC軌(rail)和電容裝置(均未示出)。系統(tǒng)100還包括電耦合到系統(tǒng)104和AC收集器系統(tǒng)116的升壓變壓器114。AC 收集器系統(tǒng)116耦合到包括多個風(fēng)力渦輪120的風(fēng)力渦輪發(fā)電站118。在該示范實施例中， 風(fēng)力渦輪120是電力發(fā)電機(jī)。在該示范實施例中，風(fēng)力渦輪120和風(fēng)力渦輪發(fā)電站118至少部分是在地理位置和/或電方面上定義的，即，風(fēng)力渦輪發(fā)電站118可以由具體地理區(qū)域中的多個風(fēng)力渦輪120定義，或者備選地由每個風(fēng)力渦輪120至公共AC收集器系統(tǒng)或子站的電連接定義。在該示范實施例中，HVDC傳輸線路108至少部分被淹沒。備選地，風(fēng)力渦輪120和風(fēng)力渦輪發(fā)電站118在地理位置上位于崎嶇和/或遙遠(yuǎn)的地域，例如山地山腰處。 逆變器部分112可以在地理位置上位于與風(fēng)力渦輪120和風(fēng)力渦輪發(fā)電站118所在位置分離的任何易到達(dá)的地域。而且，HVDC傳輸線路108可以跨過/通過任何地域以如本文描述的促進(jìn)系統(tǒng)100的運(yùn)行的任何方式在逆變器部分112和整流器部分110之間延伸。而且，從AC收集器系統(tǒng)116對多個風(fēng)力渦輪輔助負(fù)載(未示出)供電。此類輔助負(fù)載包括風(fēng)力渦輪支持設(shè)備，包括但不限于葉片節(jié)距驅(qū)動電動機(jī)和軸承潤滑油驅(qū)動電動機(jī) (均未示出)。因此，這些輔助負(fù)載典型地以風(fēng)力渦輪120的至少其中之一生成的電功率的一部分經(jīng)AC收集器系統(tǒng)116供電。在操作中，風(fēng)力發(fā)電站118中的每個風(fēng)力渦輪120將旋轉(zhuǎn)機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成包括正弦三相AC的電功率。風(fēng)力發(fā)電站118生成的電功率按約33千伏(kV)AC的電壓振幅傳送到AC收集器系統(tǒng)116。變壓器114將該電功率的電壓振幅從約33kVAC升壓到約150kVAC， 并將升壓的電壓傳送到全功率轉(zhuǎn)換組裝件106，即，傳送到整流器部分110。整流器部分110 將該電功率從正弦三相AC功率整流成DC功率。DC功率經(jīng)由HVDC傳輸線路108傳送到逆變器部分112，逆變器部分將DC功率轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定電壓、電流和頻率的三相正弦AC功率， 用于進(jìn)一步傳輸?shù)诫娏鬏敽团潆娋W(wǎng)102。
一般來說，從風(fēng)力發(fā)電站118通過系統(tǒng)100到電網(wǎng)102的電力流是在箭頭122的方向中的。但是，整流器部分Iio和逆變器部分112都可以是雙向的，如箭頭IM所示。圖2是示范風(fēng)力渦輪發(fā)電站輔助電力傳輸系統(tǒng)200的示意圖。在該示范實施例中， 系統(tǒng)200包括電耦合到HVDC傳輸線路108和電網(wǎng)102的雙向逆變器部分112。在該示范實施例中，系統(tǒng)200包括操作地耦合到逆變器部分112的至少一個DC電壓控制器202。控制器202操作地耦合到逆變器部分112內(nèi)的DC電壓基準(zhǔn)裝置(未示出)。 控制器202調(diào)制傳送到DC電壓基準(zhǔn)裝置的電壓命令信號(未示出)。控制DC電壓基準(zhǔn)裝置以調(diào)制朝向HVDC傳輸線路108傳送的DC電壓，如箭頭204所示。在該示范實施例中，將 DC電壓按預(yù)定DC電壓值的約以約100赫茲(Hz)的頻率調(diào)制DC電壓。備選地，使用如本文描述使系統(tǒng)200能夠運(yùn)行的任何頻率下的電壓調(diào)制的任何百分比值。在該示范實施例中，控制器202包括至少一個處理器和存儲器、至少一個處理器輸入通道、至少一個處理器輸出通道，并且可以包括至少一個計算機(jī)(圖2中均未示出)。 正如本文所使用的，術(shù)語計算機(jī)不限于本領(lǐng)域中稱為計算機(jī)的集成電路，而是廣義地指處理器、微控制器、微計算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路和其他可編程電路(圖 2中均未示出)，并且這些術(shù)語在本文中可互換使用。在該示范實施例中，存儲器可以包括但不限于計算機(jī)可讀媒體，如隨機(jī)存取存儲器(RAM)(圖2中未示出)?；蛘?，還可以使用軟盤、壓縮盤-只讀存儲器(⑶-ROM)、磁光盤(MOD)、和/或數(shù)字多功能盤(DVD)(圖2中均未示出)。在該示范實施例中，附加的輸入通道(圖2中未示出)可以包括但不限于，與操作員接口關(guān)聯(lián)的計算機(jī)外設(shè)，如鼠標(biāo)或鍵盤(圖2中均未示出)。備選地，還可以使用其他計算機(jī)外設(shè)，其可以非限定性地包括例如掃描儀(圖2中未示出)。而且，在該示范實施例中，附加的輸出通道可以包括但不限于操作員接口監(jiān)視器(圖2中未示出)?？刂破?02的處理器處理從至少一個HVDC信號測量裝置傳送的信息，該至少一個 HVDC信號測量裝置可以包括但不限于電壓換能器(未示出)。RAM和存儲裝置存儲并傳送信息和處理器要執(zhí)行的指令。RAM和存儲裝置還能用于在處理器執(zhí)行指令期間，存儲臨時變量、靜態(tài)(即，不改變的)信息和指令、或其他中間信息并將其提供到處理器。執(zhí)行的指令包括但不限于駐留轉(zhuǎn)換和/或比較器算法。指令序列的執(zhí)行不限于硬件電路和軟件指令的任何特定組合。在該示范實施例中，控制器202促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電站118的黑啟動功能，因此控制器 202典型地僅包括支持使系統(tǒng)200能夠按本文描述運(yùn)行所需的那些功能的足夠硬件和足夠編程。例如，控制器202典型地由外部電源供電(例如，逆變器部分112)，并且可以包括電池后備能力(未示出)?？刂破?02編程為促進(jìn)在沒有風(fēng)力渦輪120處于運(yùn)行中的情況下將系統(tǒng)200從待機(jī)條件轉(zhuǎn)移到黑啟動條件，以及在至少一個風(fēng)力渦輪120恢復(fù)服務(wù)、即至少一個風(fēng)力渦輪120正在發(fā)電的情況下從黑啟動條件轉(zhuǎn)移到待機(jī)條件。備選地，可以實現(xiàn)控制器202的工作模式的手動控制。而且，在該示范實施例中，系統(tǒng)200包括分離的全功率轉(zhuǎn)換組裝件205，該分離的全功率轉(zhuǎn)換組裝件205與全功率組裝件106(如圖1所示)相似，除了組裝件205包括單向整流器部分206以外。單向整流器部分206與整流器部分110 (如圖1所示)相似，除了不同于整流器部分110、整流器部分206不促進(jìn)雙向電功率流，而只促進(jìn)在箭頭208方向中的電功率流以外。
在該示范實施例中，系統(tǒng)200包括電裝置，即電耦合到AC收集器系統(tǒng)116的耦合和濾波單元210。耦合和濾波單元210包括用于阻止傳送至此的電壓的DC分量的至少一個無源部件。在具體實施例中的耦合和濾波單元210包括至少一個電感電容電路，即L-C儲能電路(圖2中未示出)，下文對此予以進(jìn)一步論述。耦合和濾波單元210由此促進(jìn)將調(diào)制的DC功率的一部分傳送到AC收集器系統(tǒng)116和由其供電的輔助負(fù)載，如箭頭212所示。 而且，在該示范實施例中，系統(tǒng)200包括電耦合到耦合和濾波單元210和AC收集器系統(tǒng)116 的三相傳輸線路214。 圖3是可以與風(fēng)力渦輪發(fā)電站輔助電力傳輸系統(tǒng)200 —起使用的示范耦合和功率調(diào)整單元210的示意圖。耦合和濾波單元210包括典型地被賦能到約150kV DC的HVDC傳輸線路108的HVDC線路連接220和222。耦合和濾波單元210還包括耦合電容器224，耦合電容器2M額定為用于至少150kV DC,并且配置成通過AC收集器系統(tǒng)116 (如圖2所示) 按選擇的HVDC調(diào)制頻率、跨過電容器224的約150kV DC的電壓差傳導(dǎo)足夠的電流用于對輔助電力設(shè)備供電。耦合和濾波單元210還包括耦合感應(yīng)器226，耦合感應(yīng)器2 額定為用于約1. 5kV AC,并且配置成通過AC收集器系統(tǒng)116按選擇的HVDC調(diào)制頻率傳導(dǎo)足夠的電流用于對輔助電力設(shè)備供電。電容器2 和感應(yīng)器2 形成L-C儲能電路227。在該示范實施例中，將L-C儲能電路227調(diào)諧到約為IOOHz的調(diào)制頻率的頻率值。 還將L-C儲能電路227調(diào)諧以將調(diào)制的頻率從IOOHz更改到輔助設(shè)備運(yùn)行必須的60Hz或 50Hz。耦合和濾波單元210由此通過將調(diào)制的DC功率的DC分量隔離、并將該調(diào)制的DC功率的AC分量傳送到AC控制器系統(tǒng)116和由其供電的輔助負(fù)載，促進(jìn)了將調(diào)制的DC功率的一部分傳送到AC收集器系統(tǒng)116 (如箭頭212所示)。備選地，使用使系統(tǒng)200能夠按本文描述運(yùn)行的任何電路配置。耦合和濾波單元210還包括隔離變壓器228，其配置成將電壓從約1. 5kV AC轉(zhuǎn)換成適于功率調(diào)整模塊230的電壓。功率調(diào)整模塊230以50Hz或60Hz的選擇的調(diào)制頻率調(diào)整轉(zhuǎn)換的AC功率以便與AC收集器系統(tǒng)116和由其供電的輔助負(fù)載一起使用。而且，在該示范實施例中，單元210包括將耦合和濾波單元210電耦合到AC收集器系統(tǒng)116的、三相傳輸線路214的線路連接232。參考圖2和圖3，在操作中，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電站118中的每個風(fēng)力渦輪120都從服務(wù)移除時，控制器202從待機(jī)條件轉(zhuǎn)移到黑啟動條件。在黑啟動條件中，以標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)電壓振幅值將電網(wǎng)AC功率從電網(wǎng)102傳送到逆變器部分112，其中將該AC功率整流到約150kV DC的預(yù)定DC電壓，通過HVDC傳輸線路108傳送到耦合和濾波單元210。DC電壓控制器202促進(jìn)逆變器部分112按預(yù)定DC電壓值的約(即，在該示范實施例中，按約1.5kV AC)和約 IOOHz的頻率對該DC電壓進(jìn)行調(diào)制。由此，控制器202控制逆變器部分112以傳送包含DC 分量和AC分量的混合或調(diào)制的DC電壓。在操作中，在黑啟動條件中，耦合和濾波單元210接收調(diào)制的DC電壓并促進(jìn)基本分離調(diào)制的DC功率的約150kV DC分量，并以約50Hz或60Hz的頻率將調(diào)制的DC功率的約 1. 5kV AC分量傳送到變壓器228。變壓器2 將約1. 5kV AC電壓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成輔助AC電壓， 并且將轉(zhuǎn)換的電功率傳送到AC收集器系統(tǒng)116和由其供電的輔助負(fù)載。圖4是操作風(fēng)力渦輪120(如圖1和圖2所示)、包括風(fēng)力渦輪發(fā)電站118(如圖1 和圖2所示)以及輔助電力傳輸系統(tǒng)200(如圖2和圖3所示)的示范方法400的流程圖。在該示范實施例中，經(jīng)由交流(AC)電源(即，電力傳輸和配電網(wǎng)102(如圖1和圖2所示)) 對全功率轉(zhuǎn)換組裝件205 (如圖2所示)的至少一部分賦能402。經(jīng)由全功率轉(zhuǎn)換組裝件 205將AC功率轉(zhuǎn)換404成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。而且，通過DC功率傳輸線路108傳送406DC分量和AC分量。將DC分量與AC分量分離408，并將AC分量傳送 410到至少一個風(fēng)力渦輪電裝置。圖5是執(zhí)行設(shè)在風(fēng)力渦輪發(fā)電站118 (如圖1和圖2所示)中的風(fēng)力渦輪120 (如圖1和圖2所示)的黑啟動的示范方法500的流程圖。在該示范實施例中，將每個風(fēng)力渦輪 120耦合到交流(AC)收集器系統(tǒng)116(如圖1和圖2所示)，以使得AC收集器系統(tǒng)116基本是每個風(fēng)力渦輪120的唯一電力源。將AC功率轉(zhuǎn)換504成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。進(jìn)一步通過DC功率傳輸線路108 (如圖1、圖2和圖3所示)傳送506DC分量和AC分量。將DC分量與AC分量分離508，并將AC分量傳送510到AC收集器系統(tǒng)116。本文所述的實施例提供了一種用于風(fēng)力渦輪和風(fēng)力渦輪發(fā)電站的輔助電力傳輸系統(tǒng)。該輔助電力傳輸系統(tǒng)至少部分地包括現(xiàn)有風(fēng)力渦輪和促進(jìn)每個風(fēng)力渦輪的黑啟動能力的風(fēng)力渦輪發(fā)電站硬件。在一個實施例中，該輔助電力傳輸系統(tǒng)經(jīng)由現(xiàn)有高電壓直流 (HVDC)電纜向遠(yuǎn)程風(fēng)力渦輪傳送輔助電力。在另一個實施例中，該輔助電力傳輸系統(tǒng)經(jīng)由多個現(xiàn)有HVDC電纜向風(fēng)力渦輪發(fā)電站中嵌套的多個遠(yuǎn)程風(fēng)力渦輪傳送輔助電力。而且，本文所述的實施例使用至少一些附加的現(xiàn)有硬件，例如全功率轉(zhuǎn)換器的至少一部分，以使得本文描述的輔助電力傳輸系統(tǒng)降低了基礎(chǔ)建設(shè)成本和與例行預(yù)防性和校正性維護(hù)相關(guān)的運(yùn)行成本。上文中詳細(xì)地描述了風(fēng)力渦輪、風(fēng)力渦輪發(fā)電站、輔助電力傳輸系統(tǒng)、以及操作風(fēng)力渦輪的方法的示范實施例。該風(fēng)力渦輪、風(fēng)力渦輪發(fā)電站、輔助電力傳輸系統(tǒng)、和方法不限于本文描述的特定實施例，相反，可以將該風(fēng)力渦輪和/或風(fēng)力渦輪發(fā)電站和/或輔助電力傳輸系統(tǒng)的組件和/或該方法的步驟獨(dú)立于及分離于本文描述的其他組件和/或步驟來利用。例如，該風(fēng)力渦輪、風(fēng)力渦輪發(fā)電站、輔助電力傳輸系統(tǒng)、和方法也可以與其他電力系統(tǒng)和方法組合使用，并且不限于僅在本文描述的風(fēng)力渦輪和風(fēng)力渦輪發(fā)電站的情況中實踐。相反，該示范實施例可以結(jié)合許多其他風(fēng)力渦輪或電力系統(tǒng)應(yīng)用來實現(xiàn)和利用。雖然一些附圖中可能示出而另一些附圖中未示出本發(fā)明的多種實施例的特定特征，但是這僅是出于方便。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖的任何特征可以與任何其他附圖的任何特征組合來引用和/或要求專利保護(hù)。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求文字語言無實質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。部件表
權(quán)利要求
1.一種用于電力發(fā)電機(jī)(120)的電力傳輸系統(tǒng)000)，所述電力傳輸系統(tǒng)包括高電壓直流(HVDC)導(dǎo)體(108)；耦合到所述HVDC導(dǎo)體的功率轉(zhuǎn)換組裝件(20 ，所述功率轉(zhuǎn)換組裝件配置成調(diào)制直流 (DC)功率以生成DC分量和交流(AC)分量；以及耦合到所述功率轉(zhuǎn)換組裝件的電裝置010)，所述電裝置配置成將所述DC分量與所述 AC分量分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)000)，其中，所述功率轉(zhuǎn)換組裝件(205)包括如下的至少其中之一全功率轉(zhuǎn)換組裝件的雙向逆變器部分(112)；以及所述全功率轉(zhuǎn)換組裝件的單向整流器部分006)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力傳輸系統(tǒng)000)，其中，所述電裝置(210)包括濾波器單元Ο ο)，所述濾波器單元(210)耦合到所述全功率轉(zhuǎn)換組裝件(20 的所述單向整流器部分(206)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力傳輸系統(tǒng)000)，其中，所述濾波器單元(210)包括隔離所調(diào)制的DC功率的所述DC分量并傳送所述調(diào)制的DC功率的所述AC分量的至少一個裝置 (227)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力傳輸系統(tǒng)000)，還包括操作地耦合到所述功率轉(zhuǎn)換組裝件(20 的至少一個控制器002)，所述控制器編程為促進(jìn)調(diào)制DC功率以生成所述DC分量與所述AC分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力傳輸系統(tǒng)000)，其中，所述控制器(20 編程為調(diào)制從全功率轉(zhuǎn)換組裝件O05)的雙向逆變器部分(112)傳送的DC功率的電壓振幅。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為“用于風(fēng)力渦輪和風(fēng)力渦輪發(fā)電站的電力傳輸系統(tǒng)及其操作方法”。一種用于電力發(fā)電機(jī)(120)的電力傳輸系統(tǒng)(200)，包括高電壓直流(HVDC)導(dǎo)體(108)。該系統(tǒng)還包括耦合到所述HVDC導(dǎo)體的功率轉(zhuǎn)換組裝件(205)，所述功率轉(zhuǎn)換組裝件配置成調(diào)制直流(DC)功率以生成DC分量和交流(AC)分量。該系統(tǒng)還包括耦合到所述功率轉(zhuǎn)換組裝件的電裝置(210)，所述電裝置配置成將DC分量與AC分量分離。
文檔編號H02J3/38GK102570494SQ20111035437
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者E·V·拉森 申請人:通用電氣公司