[發(fā)明專利]用于在可再生能功率系統(tǒng)中降低振蕩的系統(tǒng)和方法

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• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN112242705A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·E·霍利代三世;F·A·拉米雷斯桑徹斯;I·貝羅特蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24;H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;金飛

本發(fā)明涉及用于在可再生能功率系統(tǒng)中降低振蕩的系統(tǒng)和方法。具體地，一種用于操作連接至功率電網(wǎng)的可再生能功率系統(tǒng)的方法包括以一個(gè)或多個(gè)第一操作設(shè)置操作可再生能功率系統(tǒng)。該方法還包括監(jiān)視可再生能功率系統(tǒng)對于由電網(wǎng)或系統(tǒng)干擾所引起的電振蕩。響應(yīng)于檢測到電振蕩高于預(yù)定閾值，這表示該一個(gè)或多個(gè)第一操作設(shè)置不再適用于電網(wǎng)狀況，該方法包括將該一個(gè)或多個(gè)第一操作設(shè)置改變?yōu)橐粋€(gè)或多個(gè)不同的第二操作設(shè)置，以便降低可再生能功率系統(tǒng)中的電振蕩。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容總體上涉及可再生能功率（或動(dòng)力，power）系統(tǒng)，例如風(fēng)力渦輪，并且更具體地涉及用于響應(yīng)于電網(wǎng)干擾而降低可再生能功率系統(tǒng)中的振蕩的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力被認(rèn)為是目前可利用的最清潔、最環(huán)保的能源之一，并且風(fēng)力渦輪在這方面已獲得越來越多的關(guān)注。現(xiàn)代的風(fēng)力渦輪通常包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙，以及一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片利用已知的翼型原理捕獲風(fēng)的動(dòng)能。例如，轉(zhuǎn)子葉片典型地具有翼型的橫截面輪廓而使得在操作期間，空氣流過葉片而在側(cè)面之間產(chǎn)生壓力差。因此，從壓力側(cè)朝向吸力側(cè)指向的升力作用在葉片上。升力在主轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生扭矩，該扭矩通過齒輪連接至發(fā)電機(jī)用于發(fā)電。

在操作期間，風(fēng)撞擊風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片并且葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)扭矩，該機(jī)械旋轉(zhuǎn)扭矩可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)低速軸。低速軸構(gòu)造成用以驅(qū)動(dòng)齒輪箱，該齒輪箱隨后使低速軸的低旋轉(zhuǎn)速度逐步增加，從而以增加的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動(dòng)高速軸。高速軸通常可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至發(fā)電機(jī)，以便可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。因而，可由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子感生旋轉(zhuǎn)磁場，并且可在磁性地耦合至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)定子內(nèi)感生電壓。在某些配置中，相關(guān)聯(lián)的電功率可傳送至渦輪變壓器，該渦輪變壓器典型地經(jīng)由電網(wǎng)斷路器連接至功率電網(wǎng)。因此，渦輪變壓器逐步增加電功率（或電力）的電壓振幅，使得所轉(zhuǎn)換的電功率可進(jìn)一步地傳送至功率電網(wǎng)。

在許多風(fēng)力渦輪中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可電性地耦合至雙向功率變換器，該雙向功率變換器包括經(jīng)由調(diào)節(jié)的DC鏈路連結(jié)至線路側(cè)變換器的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器。更具體地，一些風(fēng)力渦輪，例如風(fēng)力驅(qū)動(dòng)式雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）系統(tǒng)或全功率變換系統(tǒng)，可包括具有AC-DC-AC拓?fù)涞墓β首儞Q器。在此種系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)定子經(jīng)由干線變壓器單獨(dú)地連接至功率電網(wǎng)。

風(fēng)力渦輪（以及具有電網(wǎng)交接功率變換器的其它可再生系統(tǒng)）具有解決電網(wǎng)強(qiáng)度的配置。然而，由于電網(wǎng)上的事件，電網(wǎng)可改變強(qiáng)度和阻抗。這包括但不限于在連接線路中或在附近連接中饋線、開關(guān)并聯(lián)電容、開關(guān)串聯(lián)補(bǔ)償電容的損耗。當(dāng)電網(wǎng)阻抗變化并且存在電網(wǎng)或系統(tǒng)干擾時(shí)，系統(tǒng)可由于對于當(dāng)前在電網(wǎng)上的狀況的不適當(dāng)設(shè)置（包括增益）而發(fā)生振蕩。此類振蕩可以是在電流、電壓、扭矩、有功功率、無功功率、DC鏈路電壓等中。

因此，本公開內(nèi)容涉及用于響應(yīng)于電網(wǎng)干擾而降低在可再生能功率系統(tǒng)中的振蕩的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下文描述中部分地闡述，或者可根據(jù)該描述是顯而易見的，或者可通過實(shí)施本發(fā)明而懂得。

在一個(gè)方面，本公開內(nèi)容涉及一種用于操作連接至功率電網(wǎng)的可再生能功率系統(tǒng)的方法。該方法包括以一個(gè)或多個(gè)第一操作設(shè)置操作可再生能功率系統(tǒng)。該方法還包括監(jiān)視可再生能功率系統(tǒng)對于由電網(wǎng)或系統(tǒng)干擾所引起的電振蕩。響應(yīng)于檢測到電振蕩高于預(yù)定閾值，這表示該一個(gè)或多個(gè)第一操作設(shè)置不再適用于電網(wǎng)狀況，該方法包括將該一個(gè)或多個(gè)第一操作設(shè)置改變?yōu)橐粋€(gè)或多個(gè)不同的第二操作設(shè)置，以便降低可再生能功率系統(tǒng)中的電振蕩。

在一個(gè)實(shí)施例中，可再生能功率系統(tǒng)中的電振蕩可以是在電流、電壓、扭矩、有功功率或無功功率中。

在另一實(shí)施例中，該方法可包括確定電振蕩的頻率、振幅或周期中的至少一者，以及將電振蕩的頻率、振幅或周期與預(yù)定閾值相比較。