[發(fā)明專利]風(fēng)力渦輪機和風(fēng)力渦輪機的啟動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710169765.8
• 申請日: 2007-11-16
• 公開（公告）號: CN101188395A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·埃登費爾德
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/02;H02P9/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;廖凌玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機的領(lǐng)域，尤其涉及具有電氣激勵同步發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機，更具體地，涉及這種同步發(fā)電機的激勵電壓供給(voltage?supply)。此外，本發(fā)明還涉及這種風(fēng)力渦輪機的啟動過程。

背景技術(shù)

同步發(fā)電機具有轉(zhuǎn)子，其由直流電流激勵，典型地通過集電環(huán)激勵。通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)場，交流電壓在定子繞組中產(chǎn)生。在普通的設(shè)計中，轉(zhuǎn)子激勵電壓被從公用電網(wǎng)中取出，并且通過單獨的電路供給到轉(zhuǎn)子。然而，如果電網(wǎng)電壓較低或甚至電網(wǎng)故障(也就是零電網(wǎng)電壓)，則激勵電壓不再足以保證發(fā)電機的激勵。因此，不能保證構(gòu)成電網(wǎng)連接的轉(zhuǎn)換器能保持聯(lián)機狀態(tài)。具體地，如果轉(zhuǎn)子繞組的衰減電壓被用來在低電網(wǎng)電壓或零電網(wǎng)電壓期間饋給轉(zhuǎn)換器，則只能在短時間內(nèi)保持充足的電源供給，該短時間與電機的時間常數(shù)有關(guān)。

其它的已知設(shè)計提議使用不間斷電源供給(UPS)，用于緩沖轉(zhuǎn)子的激勵電路。由于UPS，即使電網(wǎng)電壓在較長的時間內(nèi)很低或為零，也能夠供給轉(zhuǎn)子繞組足夠的激勵電壓。然而，UPS的使用帶來額外的成本，增加了要維護的零配件的數(shù)目和渦輪機的重量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述，提供了一種風(fēng)力渦輪機，其包括具有定子和轉(zhuǎn)子的同步發(fā)電機，和用于使所述同步發(fā)電機與電網(wǎng)聯(lián)接的交流-直流-交流的鏈路，直流鏈路連接到所述同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上，以便供應(yīng)激勵電壓給所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子繞組。

本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點和特征通過從屬權(quán)利要求、說明書和附圖中可以明顯看出。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電站，風(fēng)力發(fā)電站包括具有定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的電氣激勵同步發(fā)電機，以及用于聯(lián)接所述同步發(fā)電機和公用電網(wǎng)的交流-直流-交流鏈路，直流鏈路連接在所述同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組上，以便施加激勵電壓。

根據(jù)本發(fā)明的上述方面，激勵電壓從直流鏈路供給到轉(zhuǎn)子繞組。換句話說，轉(zhuǎn)換器(converter)的直流鏈路電壓用來饋給發(fā)電機的激勵電路。因此，發(fā)電機能維持工作而且能對直流鏈路重新充電。這即使在低電網(wǎng)電壓或甚至零電網(wǎng)電壓的很長時間期間，也允許渦輪機保持聯(lián)機(online)。因此，只要渦輪機的風(fēng)力轉(zhuǎn)子(wind?rotor)旋轉(zhuǎn)，渦輪機就可以支持電網(wǎng)且補償轉(zhuǎn)換器的電氣損失。因此，渦輪機對低壓或零壓事件的傳導(dǎo)(ride-through)能力明顯地提高。此外，本配置中不需要UPS，因此節(jié)約了成本和維護費用。而且，由于來自直流鏈路的能量供給足夠渦輪機正常工作，所以來自電網(wǎng)的正常激磁電路供給甚至可以忽略。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機的中間直流電壓電路。中間直流電壓電路包括適于聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機的同步發(fā)電機的定子繞組的發(fā)電機側(cè)的交流-直流變流器(inverter)、適于聯(lián)接到公用電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)的直流-交流變流器、連接所述發(fā)電機側(cè)的交流-直流變流器和所述電網(wǎng)側(cè)的直流-交流變流器的電路以及適于連接在所述電路和所述同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組之間的直流-直流轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種帶有電氣激勵同步發(fā)電機的風(fēng)力渦輪機的啟動方法。該方法包括步驟：(a)打開電網(wǎng)連接器(grid?connector)；(b)關(guān)閉旁路連接器(bypass?connector)以將所述風(fēng)力渦輪機的電網(wǎng)側(cè)的直流-交流變流器旁路；(c)對所述風(fēng)力渦輪機的直流鏈路(DC?Link)充電；(d)供應(yīng)激勵電壓給所述同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組，其中，所述激勵電壓從直流鏈路中供應(yīng)；以及(e)打開所述旁路連接器并關(guān)閉所述電網(wǎng)連接器。

附圖說明

本發(fā)明的完全且使能夠?qū)崿F(xiàn)的公開包括了對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說的最佳模式，并且將在余下的說明書中更具體地闡述，其中包括了對附圖的參考，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的風(fēng)力渦輪機的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的、處于第一狀態(tài)下的風(fēng)力渦輪機的示意圖。

圖3顯示了處于第二狀態(tài)下的圖2中的風(fēng)力渦輪機。

圖4顯示了處于第三狀態(tài)下的圖2中的風(fēng)力渦輪機。

圖5是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的方法的流程圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明再一實施例的風(fēng)力渦輪機的示意圖。

元件符號說明：

100????風(fēng)力渦輪機

110????風(fēng)力轉(zhuǎn)子

120????轉(zhuǎn)子軸

130????同步發(fā)電機

132????轉(zhuǎn)子

134????定子

140????直流鏈路

142????發(fā)電機側(cè)的變流器

144????電網(wǎng)側(cè)的變流器

146????直流鏈路電容器