[發(fā)明專利]變速風(fēng)力渦輪機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310532142.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN104600739A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新昌縣冠陽技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02P9/04;F03D9/00;F03D7/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種變速風(fēng)力渦輪機(jī)，并且更具體地，具有無源電網(wǎng)側(cè)整流器與標(biāo)量的功率控制和依賴的槳距控制的變速風(fēng)力渦輪機(jī)。

發(fā)明背景

風(fēng)力渦輪機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它轉(zhuǎn)換成動(dòng)能風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)用電網(wǎng)。這種類型的能量轉(zhuǎn)換通常涉及用風(fēng)能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力葉片。具體而言，風(fēng)的風(fēng)葉片創(chuàng)建一個(gè)在轉(zhuǎn)子上的力，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。因此，這樣的發(fā)電機(jī)的電功率的風(fēng)的功率的函數(shù)。因?yàn)轱L(fēng)速波動(dòng)，施加到轉(zhuǎn)子的力可以有所不同，但是，需要在一個(gè)恒定的頻率的電功率，例如60赫茲或50赫茲。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)必須在一個(gè)恒定的頻率同步至電網(wǎng)提供電力的。

一種類型的提供恒定頻率的電功率的風(fēng)力渦輪機(jī)，風(fēng)力渦輪機(jī)是一個(gè)固定速度。這種類型的渦輪機(jī)需要的發(fā)電機(jī)軸，以恒定的速度旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)軸，以恒定的速度旋轉(zhuǎn)的一個(gè)缺點(diǎn)是，它并沒有利用在高速行駛時(shí)風(fēng)的功率，在低風(fēng)速必須被禁止。即，一臺(tái)發(fā)電機(jī)通過以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，限制了它的能量轉(zhuǎn)換效率。因此，為了獲得最佳的能量轉(zhuǎn)換，旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)速度的風(fēng)速成正比。

一種類型的風(fēng)力渦輪機(jī)保持的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例的風(fēng)速是可變速風(fēng)力渦輪機(jī)。具體而言，這種類型的渦輪機(jī)，使一臺(tái)發(fā)電機(jī)，連續(xù)可變的速度旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)波動(dòng)的風(fēng)速。通過改變旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)速度，能量轉(zhuǎn)換在一個(gè)更廣泛的風(fēng)速范圍內(nèi)，可以進(jìn)行優(yōu)化。在此之前的變速風(fēng)力渦輪機(jī)，但是，需要復(fù)雜和昂貴的電路來執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換和控制渦輪機(jī)。

從電網(wǎng)以將電力提供到轉(zhuǎn)子繞組通過后端到回轉(zhuǎn)爐中，電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器作為一個(gè)整流器，恒定頻率的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓，這是放置在DC鏈路。發(fā)電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)換器作為一個(gè)逆變器的直流母線上的直流電壓轉(zhuǎn)換成可變頻率的交流信號(hào)的發(fā)生器，從而在定子上，以保持恒定的高頻功率。以將電力提供到電網(wǎng)通過后端到回轉(zhuǎn)爐，從轉(zhuǎn)子繞組的發(fā)電機(jī)側(cè)變流器作為整流器和可變頻率的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓，這是放置在DC鏈路。然后，電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器作為一個(gè)逆變器的直流電壓轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)的固定頻率的功率的DC連結(jié)至。后端到這種類型的轉(zhuǎn)換器的一個(gè)缺點(diǎn)是，它需要復(fù)雜和昂貴的電路，利用兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的有源開關(guān)。如前所述，通常可以使用主動(dòng)式開關(guān)電源轉(zhuǎn)換過程中造成不必要的功率損耗和不必要的高次諧波對(duì)電網(wǎng)。此外，像現(xiàn)有的填充功率轉(zhuǎn)換器中，兩個(gè)轉(zhuǎn)換器必須被控制，，比無源元件，有源元件是不可靠的。

一種類型的發(fā)電機(jī)側(cè)變流器的控制，涉及將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為參數(shù)表示三相發(fā)電機(jī)電氣量與坐標(biāo)變換，使發(fā)電機(jī)可以控制使用DC值。這種類型的控制是“磁場(chǎng)定向控制（FOC）的一種形式。采用FOC型控制的一個(gè)缺點(diǎn)是，有用的信息交流信號(hào)的轉(zhuǎn)變過程中，可能會(huì)丟失。具體而言，F(xiàn)OC假定的三個(gè)階段的AC信號(hào)是對(duì)稱的。在某些情況下，交流信號(hào)是不對(duì)稱的，從交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流值在轉(zhuǎn)換過程中，可使用AC信息可能會(huì)丟失。

此外，因?yàn)镕OC轉(zhuǎn)化為DC值時(shí)，會(huì)丟失信息，F(xiàn)OC是不能被用于在一個(gè)系統(tǒng)中，分別獨(dú)立地控制各相的電網(wǎng)的電氣量（例如，電壓，電流）。從理論上講，這不應(yīng)該構(gòu)成一個(gè)問題，因?yàn)槊總€(gè)階段的理想電網(wǎng)電量不應(yīng)該有所不同的。然而，在實(shí)際中，在每個(gè)階段，對(duì)電網(wǎng)的電氣量可能會(huì)發(fā)生變化，造成不均勻的熱應(yīng)力發(fā)展上的發(fā)電機(jī)和非最佳的發(fā)電。因此，這將是可取的電網(wǎng)的三個(gè)階段中的每一個(gè)獨(dú)立地控制這些電氣量。

另一個(gè)方面的風(fēng)力渦輪機(jī)的槳距控制器。典型的發(fā)電機(jī)上升到預(yù)選恒定的速度運(yùn)行，被稱為“額定轉(zhuǎn)速。”當(dāng)發(fā)電機(jī)，或之前到達(dá)，額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，渦輪機(jī)控制渦輪機(jī)的葉片角度的限制，面對(duì)風(fēng)，被稱為“葉片的槳距角”。通過控制槳距角，渦輪機(jī)可以維持發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速。槳距控制器，然而，通常在低頻率下操作相比，功率轉(zhuǎn)換控制器。因此，音調(diào)控制器反應(yīng)遲緩快速變化的速度，這是典型的由陣風(fēng)所引起。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)方面公開了一種變速風(fēng)力渦輪機(jī)。例如，可變速渦輪機(jī)可包括發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力，以電力網(wǎng)和耦合到發(fā)電機(jī)的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。的電力變換系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)被動(dòng)的電網(wǎng)側(cè)整流電源的發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的另一個(gè)方面，公開了一個(gè)可變速風(fēng)力渦輪機(jī)，可以使用標(biāo)量的功率控制，對(duì)電網(wǎng)的電氣量，以提供更精確的控制。本發(fā)明的又一個(gè)方面，公開了一種變速風(fēng)力渦輪機(jī)，可以使用依賴，提高響應(yīng)速度的風(fēng)力渦輪機(jī)的槳距控制。

具體實(shí)施方法