[發(fā)明專利]用于控制風力渦輪機的方法和機構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410337636.5
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104454342B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設計）人: J.貝赫
• 申請（專利權）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李濤;胡斌<國際申請>=<國際公布>=<

描述了用于控制具有轉子(813)并連接至公用電網(wǎng)(831)的風力渦輪機(811)的方法和機構，所述方法包括：將所述轉子的旋轉速度(205)從典型旋轉速度(209、505)增加到增加的旋轉速度(211、507)。

技術領域

本發(fā)明涉及用于控制風力渦輪機特別是用于改善風力渦輪機所連接至的公用電網(wǎng)的穩(wěn)定性的方法和機構。

背景技術

一個或多個風力渦輪機可以形成風力發(fā)電站，其連接至公用電網(wǎng)，其可以為多個消費者提供電能。消費者所需的電力可能不是在所有情形中都與風力渦輪機所生產(chǎn)的電力平衡。特別地，如果大負載被連接或接通至公用電網(wǎng)，則可以預期電網(wǎng)的頻率的降低。在該情況下，風力渦輪機可能只給予有限的慣性響應，以便支持或穩(wěn)定所述頻率。在其它情形中，風力渦輪機所生產(chǎn)的電力可能大于消費者所消耗的電力，在該情況下，可能需要削減來自風力渦輪機的電力。對此，在常規(guī)方法和系統(tǒng)中，可以通過俯仰(pitching out)風力渦輪機的轉子葉片來實現(xiàn)電力削減。通過俯仰轉子葉片，從風向轉子葉片所連接至的轉子的能量傳遞效率可以被降低，從而導致風力渦輪機的電力輸出的降低。

文獻EP 2 532 888 A1公開了一種用于生成控制信號的機構，所述控制信號用于控制電力生成系統(tǒng)特別是風力渦輪機的電力輸出，其中表明公用電網(wǎng)的實際電網(wǎng)頻率的第一輸入信號被接收，并且其中控制電路生成控制信號，并且其中控制電路包括繼電器式控制(bang-bang)，其在第一輸入信號下降為低于第一預定閾值時被激活。以上提及的文獻提出了電力提升功能，其中電力輸出被增加。

已觀察到的是：可能不是在所有的風速條件、公用電網(wǎng)的需求和風力渦輪機的操作條件下都以足夠的方式確保公用電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

可能需求一種用于控制風力渦輪機的方法和機構，其可以改善公用電網(wǎng)的穩(wěn)定性，特別是在公用電網(wǎng)需要更多電力特別是電力突然增加的情形中。

發(fā)明內(nèi)容

該需求可以通過獨立技術方案的主題來得到滿足。本發(fā)明的有利實施例由從屬技術方案來描述。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，提供了一種用于控制具有轉子并連接至公用電網(wǎng)的風力渦輪機的方法，所述方法包括：將所述轉子的旋轉速度從典型特別是標稱旋轉速度增加到增加的旋轉速度(211、507)。

風力渦輪機可以包括風力渦輪機塔、機艙，所述機艙附接在風力渦輪機塔的頂部處，使得它圍繞垂直軸線是可旋轉的，其中所述機艙可以包括被可旋轉地支承在機艙內(nèi)的轉子，其中在轉子處可以連接一個或多個轉子葉片。轉子可以在轉子旋轉時驅動發(fā)電機，其可以輸出可變頻率電力流。可變頻率電力流可以被供應至轉換器，特別是AC-DC-AC轉換器，其可以包括多個可控開關，并且其可以輸出固定頻率電力流，其可以基本上具有如公用電網(wǎng)的電網(wǎng)運營商所要求的預定頻率。

控制方法可以由風力發(fā)電站變壓器和/或由個體風力渦輪機控制器來執(zhí)行。轉子的旋轉速度還可以表示為轉子的角速度。風可以沖擊到連接至轉子的一個或多個轉子葉片上，從而使轉子旋轉。轉子旋轉速度可以隨著風速增加而增加。特別地，旋轉速度可以從沒有風速時的零以線性方式增加到處于第一風速值特別是10～15m/s時的增加的旋轉速度。對于增加的風速，轉子的旋轉速度可以保持恒定處于所述增加的旋轉速度，至少用于不需要來自風力渦輪機的附加電力輸出的情況。

增加轉子的旋轉速度可以涉及控制風力渦輪機的特別是風力渦輪機的傳動系的一個或多個部件，比如轉換器、發(fā)電機或其它部件。旋轉速度從標稱旋轉速度增加到增加的旋轉速度可以例如在預定時間間隔內(nèi)成線性方式或者相應于預定時間間隔內(nèi)的曲線。該曲線可以特別是凸曲線。

通過將旋轉速度增加到增加的旋轉速度，附加的動能可以被存儲在轉子內(nèi)，其可以然后在需要來自風力渦輪機的附加電力輸出的情況下，被利用來實際上提供附加的電力輸出，涉及同時降低轉子的旋轉速度。由此，可以改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性。