电场控制器206能够 确定风力涡轮机系统202和204的命令数值。风力涡轮机系统202和204然后按照来自风电场 控制器206的命令数值能够使用包含于风力涡轮机系统202和204的控制系统例如图1中所 描绘的控制系统176来控制相应风力涡轮机系统202和204。
[0091] 在示例实施例中，风电场控制器206至少部分基于查找表能够确定风力涡轮机系 统202和204的命令控制。查找表能够定义各种转子速度点与各种电网电压和无功功率需求 条件之间的相关性。
[0092] 图5根据本公开的示例实施例描绘用于在降低风速下增加风电场的功率输出的示 例方法(400)的流程图。双馈感应发电机的转子速度范围能够通过在降低风速下降低无功 功率输出来进一步增加。因此，在(402)处，方法400能够包含识别电网的无功功率需求。电 网能够耦合到风电场例如图4所描绘的风电场200。风电场能够包含例如第一双馈感应发电 机和第二双馈感应发电机。电网的无功功率需求能够至少部分基于与耦合到网的电负载关 联的各种网条件来确定。
[0093]在(404)处，方法(400)能够包含检测第一双馈感应发电机处的降低风速。降低风 速能够例如是双馈感应发电机的切入风速。响应于检测到第一双馈感应发电机处的降低风 速，在(406)处，方法(400)能够包含降低双馈感应发电机的旋转转子速度和无功功率输出 以增加双馈感应发电机的功率输出。旋转速度能够被降低，使得耦合到双馈感应发电机的 转子的功率变换器的电压不超过转子母线处的电压阈值。
[0094]降低无功功率输出能够允许双馈感应发电机的旋转速度中的增进的降低。转子的 旋转速度的增进的降低能够是这样的，以致于功率变换器的转子母线处的电压不超过与功 率变换器关联的电压阈值。
[0095] 在(408)处，方法400能够包含增加第二双馈感应发电机的无功功率输出。第二双 馈感应发电机的无功功率输出能够至少部分基于所识别的电网无功功率需求来确定。例 如，第二双馈感应发电机的无功功率输出能够被增加以补偿第一双馈感应发电机的减少无 功功率输出。第二双馈感应发电机的增加的无功功率输出能够被确定使得风电场的总无功 功率输出满足从电网的所要求的风电场的无功功率需求。
[0096] 示例
[0097] 表1根据本公开的示例实施例显示示例模拟结果。特别地，表1显示对于不同旋转 转子速度在降低风速下双馈感应发电机的功率输出。例如，如由表1所示，在4m/ s风速下，将 旋转转子速度从1 〇65rpm降低到925rpm提供双馈感应发电机的功率输出中的31 kW增加。
[0098]
[0099] 本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的技术人员 能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何包含的方法。本发明的可 取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这 类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权 利要求的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则预计它们处于权利要求的范围之内。 [0100]以下是本文的部件列表。
[0101] 参考符号 组件
[0102] 100 风力涡轮机系统
[0103] 106 螺旋桨
[0104] 108 多个转子叶片
[0105] 110 旋转轴
[0106] 118 齿轮箱
[0107] 120 双馈感应发电机(DFIG)
[0108] 136 DC 链路
[0109] 138 DC链路电容器
[0110] 154 定子母线
[0111] 156 转子母线
[0112] 158 定子同步开关
[0113] 160 系统母线
[0114] 162 功率变换器
[0115] 166 转子侧变换器
[0116] 168 线路侧变换器
[0117] 172 线路连接器
[0118] 174 控制器
[0119] 176 控制系统
[0120] 178 系统断路器
[0121] 180 变压器
[0122] 182 电网断路器
[0123] 184 电网
[0124] 186 变换器断路器
[0125] 188 线路侧母线
[0126] 190 一个或多个处理器
[0127] 191 传感器
[0128] 192 一个或多个存储器装置
[0129] 193 传感器
[0130] 194 通信模块
[0131] 195 传感器
[0132] 196 传感器接口
[0133] 200 风电场
[0134] 202 风力涡轮机系统
[0135] 204 风力涡轮机系统
[0136] 206 风电场控制器
[0137] 208 控制系统
[0138] 210 电网
[0139] 212 变压器
[0140] 300 方法
[0141] 302 方法步骤
[0142] 304 方法步骤
[0143] 306 方法步骤
[0144] 308 方法步骤
[0145] 310 方法步骤
[0146] 312 方法步骤
[0147] 400 方法
[0148] 402 方法步骤
[0149] 404 方法步骤
[0150] 406 方法步骤
[0151] 408 方法步骤
【主权项】
1 · 一种风力涡轮机系统，包括： 具有转子和定子的风驱动双馈感应发电机，所述定子提供AC功率到定子母线； 功率变换器，经由转子母线耦合到所述双馈感应发电机的所述转子，所述功率变换器 提供输出到线路母线，所述功率变换器具有所述转子母线处的关联电压阈值;以及 控制系统，配置成识别所述双馈感应发电机处的降低风速； 其中在所述降低风速下，所述控制系统还配置成至少部分基于指示转子电压的数据来 调节所述双馈感应发电机的所述转子的旋转速度以增加所述双馈感应发电机的功率输出， 所述控制系统调节所述转子的所述旋转速度，使得所述转子电压不超过在所述转子母线处 的与所述功率变换器关联的电压阈值。2. 如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中所述双馈感应发电机的所述转子的所述 旋转速度中的降低提供所述双馈感应发电机处的增大的转差。3. 如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，在所述降低风速下，所述控制系统配置 成至少部分基于与所述风力涡轮机关联的叶尖速度比来调节所述双馈感应发电机的所述 转子的所述旋转速度，所述叶尖速度比是所述风力涡轮机的叶片的叶尖的切向速度和所述 风速之间的比率。4. 如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中指示所述转子电压的所述数据能够至少 部分基于配置成监测所述转子母线处的电压的一个或多个传感器来确定。5. 如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中指示所述转子电压的所述数据能够至少 部分基于所述双馈感应发电机的无功功率输出来确定。6. 如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中指示所述转子电压的所述数据包括查找 表，所述查找表定义各种转子速度点与各种电网电压和无功功率需求条件之间的相关性， 所述双馈感应发电机的所述转子的降低的旋转速度至少部分基于所述查找表来确定。7. 如权利要求1所述风力涡轮机系统，其中所述控制系统配置成至少部分基于电网电 压来调节所述旋转速度。8. 如权利要求1所述的风力涡轮机系统，其中，在所述降低风速下，所述控制系统配置 成降低所述双馈感应发电机的无功功率输出以允许所述双馈感应发电机的所述转子的旋 转速度中的增进的降低。9. 一种用于在降低风速下增加风驱动双馈感应发电机的功率输出的方法，所述方法包 括： 在风驱动双馈感应发电机处生成交流功率，所述交流功率从所述风驱动双馈感应发电 机的定子被提供到定子母线； 将来自功率变换器的转子电压经由转子母线提供到所述风驱动双馈感应发电机的转 子； 检测在所述风驱动双馈感应发电机处的降低风速；以及 响应于检测到所述降低风速，至少部分基于指示所述转子电压的数据来将所述转子的 旋转速度从第一旋转速度降低到第二旋转速度以增加所述双馈感应发电机的所述功率输 出，所述第二旋转速度被确定使得所述转子电压不超过在所述转子母线处的与所述功率变 换器关联的电压阈值。10. 如权利要求9所述的方法，其中所述双馈感应发电机的所述转子的降低的旋转速度 至少部分基于叶尖速度比来确定，所述叶尖速度比是在所述风力涡轮机的叶片的叶尖的切 向速度和所述风速之间的比率。
【专利摘要】公开用于增加风电场中的风力涡轮机的功率输出的系统和方法。特别地，风电场能够包含第一和第二双馈感应发电机风力涡轮机系统。第一风力涡轮机系统的旋转的转子速度能够在降低的风速下至少部分基于指示转子电压的数据来调节以增加双馈感应发电机的功率输出。转子速度能够被调节，使得转子电压不超过电压阈值。第一风力涡轮机系统的功率输出能够通过降低第一风力涡轮机系统的无功功率输出来进一步增加。第一风力涡轮机系统的降低的无功功率输出能够通过第二风力涡轮机系统的增加的无功功率输出来补偿。
【IPC分类】F03D7/04
【公开号】CN105715452
【申请号】CN201511036173
【发明人】T·埃登菲尔德
【申请人】通用电气公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月18日
【公告号】CA2914293A1, EP3034868A1, US20160177923