个发电厂解决。
【发明内容】
[0017]本发明的一个目的是风力涡轮机，包括转子，其驱动与功率转换器相互作用的发电机以产生电；风力涡轮机控制器，其装备有用于至少一个叶片和产生的功率控制器的叶片桨距角控制器、与风力涡轮机控制器相互作用的功率转换器控制器；以及调节系统，其通过产生功率信号来防止增加或减去与频率变化率成比例的功率之后有功功率输出的中断，该功率信号与频率变化率成负比例，并且被加到风力涡轮机控制器的产生的功率控制器功率参考值中，使得该控制器的旋转速度参考值根据电网频率被适应。
[0018]本发明的目的为模拟与同步发电机相同的性能以及惯性响应(insofar asinertial response)的方法。为了该目的，考虑提供专门的控制器从而模拟惯性响应，并且利用现有技术中描述的电子转换器解决风力涡轮机电网失联问题。
[0019]本发明的一个目的为调节系统，如工艺水平所产生的，其预防风力涡轮机控制器增加或减少需要的功率以在传递额外功率之前达到运行点，该额外功率对于由风力涡轮机控制器中的产生的功率控制器限定的功率来说是额外的。这样做，本发明的调节系统不但需要与频率变化率成负比例的功率，还产生用于风力涡轮机控制器的参考速度适应信号，其与电网频率成比例，具有两个目的:
[0020]-确保功率进给(powerfeed)匹配风力润轮机的存储的惯性能量,如同在传统同步发电机中完成的。
[0021]-确保为了在需要额外功率之前恢复运行点，风力涡轮机控制器不改变产生的功率，因此预防“恢复期”。
[0022]本发明的另一个目的为预防该“恢复期”的系统。这么做，该系统通过比例常数改变与频率变化成比例的风力涡轮机的旋转速度，该比例常数与参数Ksi对应。该比例与额外频率和频率变化率之间的比例相关，并且可以将其修改以确保“可调”惯量，为此，本发明考虑参数Ksi限定在O和2之间的范围。
[0023]本发明的另一个目的为:该系统会考虑通过频率变化和对风力涡轮机的旋转速度的修改而引发功率增加的时间延迟。为了该目的，该系统包括测量频率变化率的延迟、有转换器控制器产生功率的延迟，以及甚至由风力涡轮机控制器中使用的内部风力涡轮机旋转速度过滤器产生的延迟。
[0024]-本发明的另一个目的为:该系统通过参数限制馈送入电网的功率，该参数限定被馈送的最大正额外功率和最大负额外功率。
[0025]-本发明的另一个目的为:当满足以下条件中的一个时，系统既使额外功率的传递停止，也使风力润轮机旋转速度的适应(adaptat1n)停止:当与理想的运行点相比，当达到由风力涡轮机运行点的偏差导致的气动效率损耗的预定值时；当风力涡轮机的选择速度的增加或下降达到预定的最大值或最小值时。
[0026]本发明的另一个目的为:该系统既重新启动额外功率的传递，也重新启动风力涡轮机的旋转速度在频率恢复期的适应。
[0027]本发明的另一个目的为，该系统具有额外的操作模式以防止在预定的频率范围内(inertial engagement)冻结。为了该目的，本发明确定一个元件，其计算参数Kta量转矩，并且基于频率最大值和频率最小值，以及基于气动效率损耗计算和一些最大速度值和最小速度值的速度最大增加值/减小值而获得Ksi的最终值。
[0028]最后，本发明的有一个目的为:风力涡轮机风电场通过控制在风电场水平上的参数的元件管理惯性响应，使用于每个风力涡轮机的参数Ksiit5s适应以匹配预设的风电场惯性常数值，其中，惯性常数定义为所有风力涡轮机的惯性常数的和，其依赖于κ—值和风力涡轮机旋转速度。
[0029]利用以下示出的附图的帮助将更详细地描述本发明的这些和其它发明。
【附图说明】
[0030]图1示出了根据本发明实施例的风力涡轮机的立体图。
[0031]图2示出了与对应于图1中的实施例的驱动机构一致的机舱的侧视图。
[0032]图3示出了反映根据本发明中的风力涡轮机控制器和转换器控制单元之间，以及风力涡轮机控制器和风电场控制器之间的通信的方框图。
[0033]图4示出了与图3中的实施例一致的用于惯量模拟阶段的方框图。
[0034]图5示出了由转矩控制器和因惯量模拟引起的变换给出的功率-速度曲线。
[0035]图6示出了风电场控制器和风力涡轮机控制器之间的交互，增加了与图3中的实施例一致的惯量模拟模块阶段。
[0036]图7a_7f示出了在低瞬态频率(没有达到最大值200kW)情况下本发明的性能，在该最大值处额外功率受到限制。
[0037]图8a_8f示出了在高瞬态频率(达到最大值200kW)期间本发明的性能，在该最大值处额外功率受到限制。
【具体实施方式】
[0038]图1是示出了根据本发明的一个优选实施例的风力涡轮机⑴的侧视图。风力涡轮机(I)包括塔(2)，其垂直位于基座(3)上、安装在塔(2)顶部部分的机舱(4)，以及位于安装在机舱(4)前端的转子(5)，机舱(4)前端用于相对于实质水平轴X1-X2的旋转支撑。
[0039]如图1所示，转子(5)具有至少一个叶片(6)，其相对于其旋转轴以发射模式安装。因此，当从转子(5)的旋转轴方向来的风吹向风力涡轮机(6)时，来自风的能量被转化成动能，该动能旋转旋转轴上的转子(5)。由风力涡轮机(I)产生的有用能量通过供电线路馈送入风电场的变电站。
[0040]风速计(图中没有示出)测量中间区域(immediate area)的风速,并且风向计(图中没有示出)测量风向，可以在风力涡轮机机舱⑷的外部表面的边缘(例如顶部)上获得合适的位置放置风速计和风向计。
[0041]图2示出了与图1中的实施例一致的机舱的透视侧视图。机舱(4)包括组成风力涡轮机(I)的驱动机构的各个元件诸如转子轴(7)、变速箱(8)、发电机轴(9)，发电机轴
(9)通过耦合器连接至发电机输入轴(11)，并且发电机(12)电连接至功率转换器(13)。
[0042]风力涡轮机(I)包括转换器控制单元(14)和风力涡轮机控制器(15)。如图3所示，风电场依次包括风电场控制器(16)。转换器控制单元(14)和风力涡轮机控制器(15)以与风力涡轮机控制器(15)和风电场控制器(16)相同的方式相互通信。风力涡轮机控制器(15)检索其从转换器控制单元(14)的输入，并且返回该控制信号。另外，风力涡轮机控制器(15)获取来自不同传感器的测量值，并且发送控制信号至风力涡轮机(I)的不同部件，具体地发送至执行机构，其控制(engage)旋转在其相应旋转轴(6)上的叶片的浆距角。转换器控制单元(14)从不同的传感器获取电测量值，并且发送控制信号至风力涡轮机(I)的电气部件，具体地发送至连接发电机(12)的功率转换器(13)。
[0043]根据本发明的一个实施例，风力涡轮机控制器(15)发送功率参考信号至转换器控制单元(14)，并且风力涡轮机控制器(15)也接收发电机的旋转速度测量值(定义为涡轮机的旋转速度)，以及转换器控制单元(14)和风力涡轮机风电场控制器(16)的频率测量。另外，可以在风力涡轮机控制器(15)或转换器控制单元(14)中，或者甚至在风电场控制器
(16)中计算频率变换化，然后将其传送至风力涡轮机控制器(15)。风力涡轮机控制器(15)依次包括各种元件，其包括惯量模拟模块(17)、转矩控制器(18)和浆距控制器(19)，转矩控制器(18)是发送功率参考值至转换器控制单元(14)的调节器，浆距控制器(19)