风电场控制器(17)获得外部限定的用于风电场惯量(50)的参考值。当风电场达到该参考值时，整个风电场的额外功率将与频率变化率成负比例(negatively proport1nal),并且该比例常数将是风电场惯量常数(50)乘以2。
[0063]将用于风电场惯量(50)的该参考值与整个风电场中的惯量值相比较，单独地计算为每个风力涡轮机惯量(47)的和。比较得到的差值是由控制器优选地为PI控制器计算得到的偏差，以提取Ksetig (60)值，将其作为设定值发送至风力涡轮机。可以在欠频或超频情况中将所有信号(50)、(47)和(60)分开。并且，当惯量模拟关闭(OFF)(由信号(IE_ON)为O时限定为OFF)时完成所有这些计算，并且当信号(ΙΕ_0Ν)为I时冻结这些计算，以防止欠频或超频期间的变化，因为这些情况期间计算风力涡轮机惯量(47)是不适用的，并且必须保持常数(60)恒定以防止故障。
[0064]图7a_7f绘示了在50Hz_49Hz (图7b)之间的低频中、变化风速中(图7a)和具有最大限制(200kW)和最小限制(_200kW)的额外功率(图7e)中本发明的性能。与频率具有相同形状的图7c绘示了速度适应(46)。图7d中的涡轮机速度遵循设定值但由于元件
(45)而有轻微的延迟，并且从传动轴的共振频率有小震荡，其会很快缓冲。图7e中因为转换器和发电机(12)在设定值和产生之间引入了延迟，因此功率的产生遵循额外功率设定值且具有延迟。
[0065]图8a_78f绘示了在50Hz_51Hz(图8b)之间的超频中、变化的风速中(图8a)和由最小值200kW限制的的额外功率(图Se)中本发明的性能。在这种情况下，由于斜坡由最大负斜坡限定，因此速度适应(46)不遵循与频率相同的形状。如图Sd绘示的，涡轮机速度遵循速度适应(46)，但由于元件(45)而有轻微的延迟，并且具有从驱动机构的共振频率的小震荡，其会很快缓冲。因为转换器和发电机(12)在设定值和产生之间引入了延迟，因此功率的产生遵循额外功率设定值(图Se)且具有延迟。
【主权项】
1.用于风力涡轮机的惯量控制系统，所述风力涡轮机包括转子(5)、由转子(5)驱动的发电机(12)、风力涡轮机控制器(15)，发电机(12)与功率转换器相互作用产生电，风力涡轮机控制器(15)包括叶片浆距控制器(19)和产生功率控制器(18)、功率转换器控制器(14)，功率转换器控制器(14)与风力涡轮机控制器(15)相互作用，其特征在于，该系统还包括惯量模拟模块(17)，该模块产生与频率变化率成负比例的额外功率信号(32)，该信号被加入到风力涡轮机的产生功率控制器中的功率参考信号，并且根据电网频率(21)适应风力涡轮机控制器(15)的旋转速度参考值，以预防与频率变化率(23)成比例加上或减去功率后的有功功率输出的失真。2.根据权利要求1的用于风力涡轮机的惯量控制系统，其特征在于，来自惯量模拟模块(17)的额外功率输出(32)和频率变化率之间的比例关系是惯性常数，其依赖于机械惯量、涡轮机的旋转速度和有功功率以及本地或通过远程控制器限定的参数。3.根据权利要求1的用于风力涡轮机的惯量控制系统，根据可配置的参数在额外功率限制模块(29)中限制额外有功功率(32)，并且由于该限制，非进给功率积累在元件(30)中，在元件(30)中的积累值由可配置的常数乘之前，将该积累值加到额外有功功率(28)中。4.根据前述的权利要求的用于风力涡轮机的惯量控制系统，其特征在于，风力涡轮机控制器(15)的旋转速度参考值适应成与频率变化(21)除以标称频率和Ksiit5s (25)成比例。5.根据权利要求1的用于风力涡轮机的惯量控制系统，其特征在于，风力涡轮机控制器(15)的参考速度(46)的适应被限制成其变化率(43)与一参数成比例，该参数限制了被增加或被减少的有功功率(32)。6.根据权利要求1的用于风力涡轮机的惯量控制系统，其特征在于，风力涡轮机控制器(15)的参考速度(46)的适应由传递函数(45)修改，该传递函数(45)模拟额外功率参考值(32)中的变化和涡轮机旋转速度的变化之间的延迟，由将数值传递至风力涡轮机控制(17)的传感器测量，以及模拟与风力涡轮机控制(17)内的涡轮机旋转速度滤波相关的延迟。7.根据前面的权利要求的用于风力涡轮机的惯量控制系统，其特征在于，惯量模拟模块(17)包括模块(33)，其计算涡轮机旋转速度的最大下降，该最大下降匹配预设的气动效率损耗。8.根据权利要求1的用于风力涡轮机的惯量控制系统，其特征在于，有下列情形之一的，惯量模拟模块(17)使对额外功率(32)和涡轮机旋转速度(26)变化所作的加法或减法失去作用: a)当涡轮机旋转速度的减少量达到与预设的气动效率损耗(36)的值(40)匹配时； b)当减少量或增加量达到某个预定的最大速度值或最小速度值时。9.根据前面的权利要求的用于风力涡轮机的惯量控制系统，其特征在于，惯量模拟模块(17)确定可选的操作模式，该操作模式根据计算的值限制分别用于超频和失频的Ksi的值，该计算的值防止加法或减法的停止，以及防止当涡轮机旋转速度增加或减小时，涡轮机旋转速度的变化达到预设的最大速度值或最小速度值以及预定的气动效率损耗(40)。10.需要惯量控制系统的风电场，该惯量控制系统用于以上权利要求所述的类型的风力涡轮机，其特征在于，该风电场包括风电场控制器(16)和至少一个风力涡轮机(1)，该至少一个风力涡轮机依次包括转子(5)、由转子驱动的发电机(12)、风力涡轮机控制器(15)，该发电机(12)与功率转换器相互作用产生电，该风力涡轮机控制器(15)包括叶片浆距控制器(19)和产生功率控制器(18)、功率转换器控制器(14)，该功率转换器控制器(14)与风力涡轮机控制器(15)相互作用， 其特征在于，其产生与频率变化率成负比例的额外功率信号，该信号被加入到风力涡轮机控制器(15)的功率控制器功率参考值，并且根据电网频率(21)适应风力涡轮机控制器(15)的旋转速度参考值，，以防止与频率变化率成比例增加或减去功率之后有功功率输出的失真。11.根据权利要求10的风电场，其特征在于，风电场控制器(16)包括惯量模拟元件(20)，其动态地将风力涡轮机参考值与(60)适应，使得风电场产生与频率变化率成负比例的额外功率，并且比例的常数为风电场惯量常数(50)乘以2。
【专利摘要】用于风力涡轮机的惯量控制系统，包括转子(5)、由转子(5)驱动的发电机(12)，发电机(12)与功率转换器相互作用产生电、风力涡轮机控制器(15)，风力涡轮机控制器(15)包括叶片浆距控制器(19)和产生功率控制器(18)、功率转换器控制器(14)，用于功率转换器的控制器(14)与风力涡轮机控制器(15)相互作用，其特征在于，该系统包括惯量模拟模块(17)，该模块产生与频率变化率成负比例的额外功率信号(32)，该信号加入到风力涡轮机的产生的功率控制器(15)中的功率参考信号，并且根据电网频率适应风力涡轮机控制器(15)的旋转速度参考值，以预防与频率变化率(23)成比例加上或减去功率后，有功率输出的失真。<pb pnum="1" />
【IPC分类】F03D7/04
【公开号】CN105041569
【申请号】CN201510104226
【发明人】弗朗西斯科·希梅内斯·布恩迪亚
【申请人】歌美飒创新技术公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年3月10日
【公告号】EP2918824A1, US20150260159