用于对来自多个发电单元和包括带有可变转速的多个风车的风力发电厂的交流电流进行...的制作方法

文档序号:7432278阅读:575来源:国知局
专利名称:用于对来自多个发电单元和包括带有可变转速的多个风车的风力发电厂的交流电流进行 ...的制作方法
技术领域
本发明涉及用于对来自带有脉宽调制频率转换器(例如,带有可变转速 的风车)的多个发电机的交流电流进行平滑的方法。本方面还涉及用于风车 和发电波发电厂的方法的使用。此外,本发明涉及带有多个风车的风力发电 厂。
背景技术
带有以可变速度操作的风车的风力发电厂仅仅被间接连接到电网,这意味着发电机具有其自己的AC网络,其中频率可以改变。为了将电力传送到 电网,将来自发电机的AC电流转换为DC,然后再到AC,其中将后一个AC 适配到电网的频率。当将DC转换到AC的时候,通常采用脉宽调制(PWM)频率转换器, 然而,这导致具有突然步长的不均衡电流或者电压和安培数的不连续性。为 了平滑这样的电流以馈送到网络中,使用带有线圈和电容器的AC滤波器, 即所谓RCL滤波器。尽管滤波器的平滑动作,在网络中还常常存在AC的变 形,劣化了电流质量。而且,由滤波器提供的这种平滑暗示着在某种程度上 消耗来自网络的功率。网络接收的电流波动得越不稳定,这种情况就越明显。 在平滑过程中对来自网络的功率消耗导致减少从发电机向网络的功率净传 输。对于风车拥有者来说,这导致利润降低,是巨大的缺点。发明内容因此本发明的目的是提供不具有上述缺点的方法。通过用于对来自多个发电单元(例如带有可变转速的风车)的交流电流 进行平滑的实现该目的,其中将发电单元电连接到电网,而且其中每个发电 单元包括带有脉宽调制的变压器,用于将直流转换为脉宽调制交流电流以馈 送到网络,而且其中用于馈送脉宽调制的交流电流的脉冲的时间与相应发电单元不同,以作为来自发电单元的交流电流的相应输出的和实现更加均衡的 交流电流。根据本发明的方法可以在风车场中找到应用,其中将独立风车的电流脉 冲时间延迟地馈送到网络中,其中通常使得脉冲宽度独立于馈送的时间。这 提供了电流的平滑,使得其具有更好的质量以馈送到电网中,而且因此滤波器从网络吸收较少的功率。此外,可以将用于平滑的RCL滤波器在尺寸上减 小许多,以进一步为风车拥有者节省,这是因为滤波器是转换器中的昂贵组 件。为了校准馈送脉沖的时间,可以从GPS时间信号中有利地确定馈送的时 间。在时间上非常准确地控制GPS信号,使得它们适合作为校准信号。然而, 其他类似的校准信号也可以。不同发电单元的馈送频率不一定相同。替代地,可以从逐个发电单元不 同的馈送频率中确定相应发电单元的脉冲的馈送的时间。这种频率可以被固 定,但是在用于防止强谐振的应用中还可以考虑不同的频率。此外或者替代 地,可以使用随机发生器以抑制谐振。因此本发明还提供带有具有可变转速的多个风车的风力发电厂,其中将 风车连接到电网,而且其中每个风车包括用于产生电流的发电机,和用于将 直流脉宽调制转换为脉宽调制交流电流以馈送到网络的转换器,其中对于每 个风车,提供时间控制装置以确定用于馈送脉宽调制交流电流的脉沖的时间, 其中将时间控制装置进行编程以在不同的时间从不同风车馈送脉冲,以实现 更加均#f的交流电流。用于校准的时间控制装置可以具有用于从GPS发送机接收时间信号的 GPS接收机。即使已经关于风车解释了该方法,但是该方法还可以在其他发电厂中发 现应用,例如,结合在海中利用波浪功率。


参照附图在下面更加详细的解释本方面,其中图1示出了正弦曲线的脉宽调制近似;图2示出了用于馈送脉沖的时间的三个序列;和图3示出了带有用于馈送脉沖的不同频率的三个时间序列。
具体实施方式
在图1中示出的正弦信号3,而其通过脉宽调制脉沖l、 2被近似。以不 同宽度将脉冲1、 2形成为在时间A、 A,、 A"的连续等距点,其中通过预定频 率来确定时间,其通常示50Hz的倍数,例如2500Hz。脉沖l、 2的宽度表示 脉冲的强度。通过改变脉沖l、 2的强度,正弦电流信号3被近似。在图2上,描绘了用于图1中示出的电流脉冲的时间轴(timeline) t和 三个时间A、 A,、 A"。假设从源自第一风车的发电机的脉宽调制电流脉冲的 第一序列中得出电流脉沖A、 A'、 A"。相应地,将来自第二风车的脉宽调制 电流脉冲B、 B,、 B,,的第二序列和来自第三风车的C、 C,、 C"馈入。用于A、 B和C序列的馈送的时间不同,导致要被平滑的电流的不规则性,这是因为 如图l所示,通过来自其他发电机的电流脉沖来填充缝隙4。脉冲A、 B、 C的每个序列代表电流信号,比较在图1中示出的。为了这 些不同电流信号被同相馈送,将脉沖A、 B、 C的宽度适应为在时间的给定点 处的期望的电流信号。因此,电流脉沖A、 B和C具有不同宽度。在图3上,示出的替代实施方式。在这种情况中,脉冲A、 B和C的序 列中的时间在每个序列中都等距,但是当比较这些序列时,序列A、 B和C 的频率不同。B序列在脉冲B、 B,和B"之间具有的时间间隔小于A序列在脉 冲A、 A,和A"之间具有的时间间隔,而且因此,具有比A序列更高的馈送频 率。然而,C序列在脉沖C、 C,和C,,之间具有比A更大的时间间隔,而且因 此,具有更低的馈送频率。即使在上面陈述了电流脉沖在时间上等距,但是对于本发明这不是必须 的。因此还可以在时间的不同点上馈送电流脉沖。而且,可以使用随机发生 器来确定馈送时间以抑制谐振形成。如果时间不等距,则可能发生在相同序 列中的两个连续电流脉冲正具有相同宽度的情况。从原理上来说,还可以用 带有恒定宽度的电流脉冲来操作,但是其中时间间隔的长度改变。重要的仅 仅是以最后带有优化质量的期望形式来提供由电流脉冲产生的电流信号。
权利要求
1.一种用于对来自例如带有可变转速的风车之类的多个发电单元的交流电流进行平滑的方法,其中将发电单元电连接到电网,而且其中每个发电单元包括带有脉宽调制的变压器,该脉宽调制用于将直流转换为脉宽调制交流电流以馈送到该电网,其特征在于用于馈送脉宽调制交流电流的脉冲的时间对于相应发电单元不同,以作为来自发电单元的交流电流的相应输出的和来实现更加均衡的交流电流。
2. 根据权利要求1所述的方法,其中所述脉宽依赖于馈送时间。
3. 根据权利要求1或2所述的方法,其中从GPS时间信号中确定所述 馈送时间。
4. 根据权利要求1或2所述的方法,其中,通过对于发电单元相互不同 的相应馈送频率来确定用于相应发电单元的馈送时间。
5. 根据权利要求1或2所述的方法,其中,通过相应馈送频率来确定用 于相应发电单元的馈送时间,其中对于每个发电单元的馈送频率是变化的。
6. 根据前面权利要求任何一项所述的方法,其中,用于相应发电单元的 馈送时间涉及来自随机发生器的信号。
7. —种风力发电厂,其包括带有可变转速的多个风车,其中将风车连接 到电网,而且其中每个风车包括用于产生电流的发电机、和用于将直流脉宽 调制转换为脉宽调制交流电流以馈送到电网的转换器,其中对于每个风车, 提供时间控制装置以确定用于馈送脉宽调制交流电流的脉冲的时间,其中, 将时间控制装置进行编程以馈送来自不同风车的脉沖,从而实现更加均衡的 交流电流。
8. 根据权利要求7所述的风力发电系统,其中对于校准,所述时间控制 装置包括用于从GPS发送机接收时间信号的GPS接收^L。
9. 根据权利要求7或者8所述的风力发电系统,其中,将所述时间控制 装置进行编程以在对于发电单元相互不同的馈送频率上馈送脉沖。
10. 对于风力发电厂使用根据权利要求1 - 6所述的方法。
11. 对于水波浪发电厂使用根据权利要求1 - 6所述的方法。
全文摘要
用于对来自多个发电单元和包括带有可变转速的多个风车的风力发电厂的交流电流进行平滑的方法。本发明涉及用于对来自例如具有不同转速的风车之类的多个发电机的交流电流进行平滑的方法,其中将发电机电连接到电网,而且其中每个发电机包括带有脉宽调制的变压器,该脉冲调制用于将直流转换为脉宽调制交流电流以馈送到电网。用于馈送脉宽调制交流电流的脉冲的时间对于每个发电机不同,以作为来自发电机的交流电流的相应输出的和实现更加均衡的交流电流。
文档编号H02M7/42GK101336504SQ200680052257
公开日2008年12月31日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年2月3日
发明者亨里克·斯蒂斯达尔 申请人:西门子公司
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