[發明專利]通過降低有效功率輸出對弱電網的風力渦輪機控制

有效

• 申請號: 201310168627.3
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103388558B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: J.貝克
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 蔣駿,劉春元

技術領域

本發明涉及用于控制風力渦輪機的方法和設備，其中基于與有效功率相關的電壓的斜率，執行用于穩定公用電網的措施。

背景技術

包括多個風力渦輪機的風力發電廠可以被置于風速較高但電功率系統的基礎設施缺乏的鄉村地區。特別地，傳輸系統、變壓器和一個或多個連接電纜可能不是在所有情形中都是穩定的，這可能導致具有特別高電網阻抗的弱功率系統或弱公用電網。特別地，功率系統或公用電網的強度（特別是阻抗）可能隨時間改變。特別地，該改變可能與發電機、電容器、傳輸線路、電纜或變壓器的連接或斷開相關聯。特別地，對于具有改變阻抗的公用電網，輸送到公共耦合點的電壓可能未保持在額定電壓附近的預定范圍中。

可能需要一種用于控制風力渦輪機的方法和設備，其特別可以應用到具有改變的阻抗的公用電網，并且可以導致在公共耦合點處的更穩定的電壓。

發明內容

根據本發明的實施例，提供了一種用于控制連接到（電）節點的風力渦輪機的方法，該節點被連接到公用電網（輸送電能給消費者），其中多個其他風力渦輪機被連接到該節點，該方法包括：測量指示與輸送到節點（尤其是來自風力渦輪機）的有效功率相關的在該節點處的電壓的斜率（例如梯度）的（例如由信號表示的）（物理）量；確定該斜率小于負斜率極限；執行措施，以便將該斜率增加到該斜率極限以上。

節點也可以指的是公共耦合點。風力渦輪機可以包括向AC-DC-AC轉換器輸出可變頻率的功率流的發電機，該AC-DC-AC轉換器將可變頻率功率流轉換成固定頻率功率流，然后可以將該固定頻率功率流供應到風力渦輪機變壓器，該變壓器在其初級側處接收能量流，并在其次級側處輸出具有比在初級側處更高的電壓的功率流。由風力渦輪機變壓器所輸出的功率流可以被供應到集電器電網，該集電器電網收集來自其他風力渦輪機的另外的輸出流。

集電器電網可以被連接到場區（park）變壓器的低壓側，該場區變壓器具有其連接到公共耦合點或節點的高壓側。

指示與有效功率相關的電壓的斜率的量可以例如由電信或或光信號來表示，該電信號或光信號可以例如與電壓的斜率成比例，該電壓與有效功率相關。尤其是，斜率可以是與有效功率相關的電壓V的導數（或梯度），即dV/dP，或可以是電壓的變化和有效功率的對應變化的比率。替代地，該量可以是或可以對應或可以被導出自與電壓相關的有效功率的斜率。然而，根據測量的量，與有效功率相關的電壓的斜率可以被導出，即使該量本身不等于或成比例于與有效功率相關的電壓的斜率。

該量可以基于一個或多個測量值或信號，其在風力渦輪機的輸出端和公共耦合點之間的一個或多個位置處獲得。基于一個或多個測量值，在節點處的與輸送到該節點的有效功率相關的電壓的斜率可以是可導出的，尤其是通過考慮或使用風力渦輪機的輸出端和負載之間的功率傳輸部分中所包括的電氣和/或電子部件的數學/物理模型。

該方法可以包括將測量的斜率與負斜率極限進行比較。由此，可以采用算術/邏輯單元。負斜率極限可以基于經驗和/或仿真。尤其是，比負斜率極限小的斜率可以與比額定電壓低的電壓相關聯。尤其是，該斜率可以降低以便增加有效功率輸出的特定范圍內的有效功率輸出，例如在0和1000MW的范圍內，或其他范圍內。

尤其是，節點處的電壓和輸送到該節點的有效功率之間的關系可以取決于公用電網的阻抗。由此，該阻抗是公用電網中的電壓與電流的復變比率。阻抗擁有幅值和相位兩者。在AC公用電網中，除了DC電路的正常電阻外，還存在阻礙電流流動的其他機制，即由電流的磁場所自感應的導體中的電壓的感應(電感),以及由導體間的電壓所感應的電荷的靜電存儲(電容)。由這兩者效應導致的阻抗被共同稱為電抗并形成復變電抗的虛數部分,而電阻形成實數部分。

尤其是，公用電網的阻抗越高，斜率可隨有效功率輸出增加而降低得越急速。

執行措施可以包括控制一個或多個風力渦輪機的一個或多個傳動系和公共耦合點之間的一個或多個部件，諸如控制風力渦輪機的發電機，控制風力渦輪機的轉換器，控制風力渦輪機變壓器，以及尤其是還控制場區變壓器以及還控制連接到一個或多個風力渦輪機的電容器組。

由此，措施被如此選擇，使得執行該措施增加斜率，尤其是增加到斜率極限以上。由此，可能避免的是，斜率進一步降低，其可能導致公用電網的電壓的崩潰。尤其是，因此可避免斷電。