CN111727537B 控制风力涡轮发电机的方法 （维斯塔斯风力系统集团公司）

PA2017710212017.12.2020.08.19PCT/DK2018/0503272018.12.05WO2019/120404EN2019.06.27US2015322926A1,2015.11.12一种用于基于风力发电厂中的功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件的条件来控制风力发电厂的风力涡轮发电机(1)的方法。所述方法包括确定功率转换器或形成功率转换器发电机(1)的名义功率参考值确定所述条件从所功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件21.一种用于基于风力发电厂中的功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件的条确定所述功率转换器或形成所述功率转换器的一部分的所述基于所述风力涡轮发电机的名义功率参考值确定所述条件从所述初根据该比较确定所述功率转换器或形成所述功率转换器的一部分的所述部件的所述将所述功率转换器或形成所述功率转换器的一部分的所述部件的初始条件与所述预如果所述初始条件基本上等于或超过所述预定阈值，则将所述相应降额因子传递到降级模式管理器，所述降级模式管理将所述降级因子输出到功率能力管理器，所述功率能力管理器使将所述有功功率极限和所述无功功率极限作为减少功率的请求传送回发电厂控制器6.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述功率转部分的所述部件的功率损耗是基于所述功率转换器或形成所述功率转换器的一部分的所述部件两端的电压和通过所述功率转换器或形成所述功率转换器的一部分的所述部件的3于实现根据权利要求1至7中任一项所述的4生的变化频率的电功率修改为更适合于输送到电网的固定频率的电功[0003]为此，提供了一种用于根据环境风力条件调节功率转换器输出的转换器控制[0005]本发明的一方面提供了一种用于基于风力发电厂中的功率转换器或形成功率转功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件[0006]优选地，所述方法还包括基于所述功率参考值确定有功功率极限和无功功率极5[0015]本发明的另一方面提供了一种可从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的[0016]应当理解，本发明的第一方面的优选和/或可选的特征也可以单独地或以适当的[0019]图2是适于与本发明的实施例一起使用的基于全尺寸转换器的风力发电厂的架构[0028]为了提供本发明的内容，图1示出了可以根据本发明的实施例进行控制的种类的有可能将本发明的实施例实现到许多不同类型的风[0029]所示的风力涡轮发电机1是三叶片逆风水平轴风力涡轮机(HAWT)，其是使用中最机1能够从流过转子2的扫掠区域从而引起叶片3的旋转的风流生[0031]现在参考图2，示出了可以将根据本发明的实施例的方法应用到其中的风力发电6[0032]此外，风力发电厂12的功率转换器或形成功率转换器的[0033]图2中所示的风力发电厂12包括单个风力涡轮发电机1(诸如图1中所示的风力涡[0036]功率转换器22通过将电流馈送通过串联的AC-DC(交流-直流)转换器26和随后的AC部分由开关器件(未示出)的相应桥接器限定(例如以常规的两级背对背转换器的配置)。用于此目的的合适的开关器件包括集成栅双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应7[0042]三条电力线16还可以各自包括用于管理风力发电厂12内的故障的相应的断路器[0044]低压链路14也包括三个分支(每个分支用于一个相)，所述分支限定辅助电力线[0045]由于从功率转换器22输出的功率(或PCONV)中的一些被转移以为辅助系统提供功[0047]例如，如果总需求功率(即总电网需求PL与为辅助系统供电的总需求PAUX相结合)[0049]有功功率控制器46和无功功率控制器48串联操作以与电流多个风力涡轮发电机的发电厂控制器或涡轮机控制器)接收到8理器52然后将有功功率参考和无功功率参考分别输送到有功功率控制器46和无功功率控[0054]降级模式管理器56被布置为基于瞬时操作参数来使发电机20的电力生成能力降(该预定阈值可以是部件的操作温度极限或整体温度极限)，则可以使电力生成能力降级。障并成为火灾隐患的风险。这意味着将需要关闭风力涡轮发电机1以便修理或以其他方式多个功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件的温度并执行多个功率转换器或形成[0059]图4以示意图形式示出了热能力管理器49的架构。热能力管理器49包括一系列模示操作参数(诸如风力发电厂12的各个段处的电压和电流)的9[0063]部件电路模型67基于从操作点扰动器60接收的与当前有功功率参考和无功功率[0066]图6示出了在部件热模型62中使用的总体由70表示的热模型的示例。热模型70是i[0075]转换器能力评估器64将关于部件的估算温度是否基本上等于或超过预定阈值的因子可以与阈值被超过的程度成比例关系或成非线性关容量的一半(就有功功率而言)，则降级模式管理器56计算出用于有功功率的0.5的降级因导致进一步降级的其他因素(诸如下面提及的那些)在由降额因素所建立的参数内被应用。理器54使用这些因子来更新P-Q图表，该P-Q图表限定风力涡轮发电机1能够产生的有功功员将理解，该形状对于风力涡轮发电机的发电机20的任何P-Q图表都是典型的。在实线82[0080]注意，在图7所示的示例中，有功功率和无功功率都以虚线84表示的降级能力降由降级模式管理器56生成的降级因子下降到1以下，则功率能力管理器54根据这些因子来P-Q图表80，并且根据两种类型的功率之间的优先级排序生成了有功功率极限和无功功率[0085]更新后的P-Q图表80被传输到功率参考管理器52，该功率参考管理器52还从各种[0086]在功率参考管理器52的输入处接收的参考包括从发电厂控制器或涡轮机控制器[0087]功率参考管理器52还根据由功率能力管理器54施加的相同优先级顺序在短期内功率参考设定在P-Q图表80之外，以满足需求的优先级排序类型，如下文更详细说明的那由发电厂控制器或涡轮机控制器提供的无功功[0089]功率参考管理器52将其接收的功率参考与风力涡轮发电机1的当前能力(如从功率参考和无功功率参考的相应总和的有功功率参考和无功功率参考。如果在P-Q图表80的参考管理器52避免始终在风力涡轮发电机1的操作容量(如功率能力管理器54所指示)下操[0093]如果风力涡轮发电机1被操作到操作极限，则该实施例的热能力管理器49还可以用于对功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件上的该影响随时间的变化进行建模。在这种情况下，功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件的热模型62用于如下目的：电机20产生的视在功率的位于由P-Q图表80限定的正常操作极限之外的短期极限。该短期极限由图7中的虚线86表示，并且与在风力涡轮发电机1的操作极限下对其进行操作有关。需要最多几分钟的持续时间。也可以考虑限定中期极限(位于正常操作极限82和短期极限[0094]根据在功率转换器或形成功率转换器的一部分的部件的温度达到其预定阈值之前风力涡轮发电机1可以在其操作极限下操作的持[0096]部件电路模型67基于从操作点扰动器60接收的与当前功率参考和名义功率参考块50然后使用TLIMIT来更新用于如上所述地控制转换器22和发电机20的操作的有功功率参如果基本服务和电网的有功功率需求超出了P-Q图表80指示可以提供的有功功率，则功率参考管理器52将有功功率参考增加到正常P-Q图表极限以上，并在发电机20可以产生的总优先级排序设置为较高，则功率参考管理器52会在短时间内将无功功率参考增加到P-Q图[0102]这示出了功率参考管理器52提供了升压功能，以使得有功功率和/或无功功率能够在短期内(例如在局部风速较低时并且因此风力涡轮发电机1的电力生成能力被削减时)LIMIT的减小实际上是允许在正常P-Q在功率能力管理器54限定的正常P-Q图表80内操作，同时还满足有功功率和无功功率之间率参考和无功功率参考。如果无法在不长时间段在P-Q图表80之外操作的情况下将功率提[0105]如已经指出的那样，本发明的实施例也适用于其他类型的风涡轮机系统(包括具有双馈感应发电机与转子连接的转换器的DFIG拓扑结构)。尽管本领域技术人员将熟悉这[0108]总而言之，本实施例的功率管理模块50将风力