[發明專利]風力發電系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201010603257.8
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102108942A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 中山靖章;一瀨雅哉;松竹貢;清藤康弘;酒井洋滿;目黑光
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/02;H02H7/00;H02H7/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及一種用于在交流勵磁型風力發電系統的同步斷路器發生故障的情況下，檢測同步斷路器的故障并停止轉換器(converter)的工作，由此保護交流勵磁型風力發電系統不受過電流和過電壓傷害的裝置及其控制方法。

背景技術

發電裝置中使用的交流勵磁型發電機使用轉換器以轉差頻率(slip?frequency)(系統頻率與旋轉頻率的差)對轉子線圈進行交流勵磁，由此能夠利用轉子的勵磁使定子側產生的電壓具有與系統頻率相同的頻率。并且，具有通過使轉子的勵磁頻率(轉差頻率)可變而能夠使風車的轉速可變，并且能夠使電力變換器(電力変換器)的容量小于發電機的容量等優點。

但是，在交流勵磁型發電機的同步斷路器存在故障的情況下，發電機的工作模式與斷路器的開關狀態不一致，由于定子過電壓和轉子過電流的影響，出現斷路器之外的設備也產生故障的問題。

在專利文獻1中，揭示了將系統電壓和發電機的定子電壓用于同步斷路器閉合的判斷，但沒有用于同步斷路器的故障判斷的先例。

專利文獻1：日本特開2009-27766號公報

發明內容

本發明中要解決的問題在于提供一種在交流勵磁型風力發電系統的同步斷路器發生了故障的情況下，通過檢測故障來停止轉換器的工作，保護系統整體不受過電流和過電壓傷害的風力發電系統及其控制方法。

為了解決上述問題，本發明提供一種風力發電系統，經由斷路器將交流勵磁型發電機的定子連接到電力系統，在該交流勵磁型發電機的轉子上連接交流勵磁用轉換器，將該交流勵磁型發電機的轉子連接到渦輪輪，以使用渦輪的動力使轉子旋轉，該風力發電系統具備：系統側轉換器，連接到該交流勵磁型發電機的定子和電力系統；控制裝置，將該系統側轉換器的直流部分連接到所述交流勵磁用轉換器的直流部分，用于控制所述交流勵磁用轉換器和所述系統側轉換器；以及單元，通過由該控制裝置控制所述交流勵磁用轉換器使所述交流勵磁型發電機的定子電壓與系統電壓同步后閉合斷路器；在該風力發電系統中，所述控制裝置具備根據所述斷路器的工作信號和定子電壓、系統電壓判斷故障的故障檢測單元，在檢測出所述斷路器的故障的情況下，停止所述系統側轉換器以及所述勵磁用轉換器的工作。

進而，本發明的特征在于在風力發電系統中，所述控制裝置具有發送用于開關所述斷路器的斷路器開關信號的單元，所述斷路器具有發送用于向所述控制裝置通知已經從所述控制裝置接受斷路器開關信號的開關狀態信號的單元。

進而，本發明的特征在于在風力發電系統中，所述控制裝置具有檢測系統電壓和定子電壓的單元，以及取得該系統電壓與該定子電壓的差的單元，并具有在該系統電壓與該定子電壓的差超過指定值的情況下判斷為所述斷路器的故障的功能。

進而，本發明的特征在于在風力發電系統中，所述控制裝置具有在對于所述斷路器開關信號所述開關狀態信號在指定時間后未返回的情況下，判斷為所述斷路器的故障的單元。

進而，本發明的特征在于在風力發電系統中，所述控制裝置在檢測出所述斷路器的故障的情況下將發生故障這一情況顯示在監視器裝置上。

另外，為了解決上述問題，本發明提供一種風力發電系統的控制方法，該風力發電系統經由斷路器將交流勵磁型發電機的定子連接到電力系統，在該交流勵磁型發電機的轉子上連接交流勵磁用轉換器，將該交流勵磁型發電機的轉子連接到渦輪，以使用渦輪的動力使轉子旋轉，該風力發電系統具備：系統側轉換器，連接到該交流勵磁型發電機的定子和電力系統；控制裝置，將該系統側轉換器的直流部分連接到所述交流勵磁用轉換器的直流部分，用于控制所述交流勵磁用轉換器和所述系統側轉換器；以及單元，通過由該控制裝置控制所述交流勵磁用轉換器使所述交流勵磁型發電機的定子電壓與系統電壓同步后閉合斷路器；在該風力發電系統的控制方法中，所述控制裝置具備根據所述斷路器的工作信號和定子電壓、系統電壓判斷故障的故障檢測單元，在檢測出所述斷路器的故障的情況下，停止所述系統側轉換器以及所述勵磁用轉換器的工作。

進而，本發明的特征在于在風力發電系統的控制方法中，所述控制裝置具有發送用于開關所述斷路器的斷路器開關信號的單元，所述斷路器具有發送用于向所述控制裝置通知已經從所述控制裝置接受斷路器開關信號的開關狀態信號的單元。

進而，本發明的特征在于在風力發電系統的控制方法中，所述控制裝置具有檢測系統電壓和定子電壓的單元，以及取得該系統電壓與該定子電壓的差的單元，并具有在該系統電壓與該定子電壓的差超過指定值的情況下判斷為所述斷路器的故障的功能。