专利名称：操作风力涡轮机的方法、风力涡轮机、风力涡轮机控制系统和处理系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及ー种操作风カ涡轮机的方法、ー种风カ涡轮机、ー种风カ涡轮机控制系统和可用于操作风カ涡轮机的处理系统。
背景技术：
随着大型滨海风力发电厂的迅速发展，出现了ー个与风カ涡轮机对暂时过电压响应相关的新问题大多数风カ涡轮机使用的是具有DC链路的电压源转换器。在电网电压超过特定电压极限时，流经风カ涡轮机线路侧转换器的电流可能反向，造成DC链路电压迅速
升高。·应对这种状况的ー种可能性是中断风カ涡轮机和电网之间的连接。不过，即使在这种情况下也希望保持风カ涡轮机连接到电网。于是，当前正在研究不同的方法，能够在暂时过电压期间保持风カ涡轮机连接到电网，同时避免DC链路电压迅速升高。
发明内容
根据实施例，提供了ー种操作包括DC到AC电压转换器的风カ涡轮机的方法，所述风カ涡轮机可以通过所述DC到AC电压转换器连接到电网，所述方法包括确定连接于所述DC到AC电压转换器和电网之间的电カ线的线电压；如果确定的线电压超过特定电网电压阈值，直接向所述电カ线中注入无功电流，其中选择注入的无功电流的量，使得所述DC到AC电压转换器的输出电压保持在预定电压范围之内。根据实施例，利用锁相回路算法确定所述线电压。根据实施例，基于DC到AC电压转换器的最大输出电压、线电压和有功电流基准计算无功电流基准。根据实施例，从DC链路控制器输出导出所述有功电流基准。根据实施例，根据以下公式计算无功电流基准Ir <φ2 -Ulx-(UGD-a>L.IJ2 -UgqVcdL其中UCD，UCQ是沿着dq框架中的d/q轴的电カ线线电压，而しら是有功和无功电流，m是最大允许的调制指数，而Umax是最大允许的转换器输出电压民。此外，L是电感器(通常称为“电网电感器”或“电网扼流圏”)的感应系数，ω为电压频率。以上方程中计算的Ik具有负值。于是，如果将Ik设置为等于方程右边的项，可以选择最低无功电流(幅度)。由于最大电流Imax是固定的，这将为注入有功电流Ia留出更多空间。于是，Ik应当优选等于方程的右边项。根据实施例，如果根据有功电流基准和无功电流基准计算的转换器输出电流基准幅值超过预定的转换器输出电流基准幅值阈值，将无功电流基准转换成优化的无功电流基准。根据实施例，如果根据有功电流基准和无功电流基准计算的转换器输出电流基准幅值超过预定的转换器输出电流基准幅值阈值，将有功电流基准转换成优化的有功电流基准。根据实施例，根据以下公式确定所述转换器输出电流基准幅值
权利要求
1.ー种操作包括DC到AC电压转换器的风カ涡轮机的方法，所述风カ涡轮机通过所述DC到AC电压转换器可连接到电网，所述方法包括 -确定将所述DC到AC电压转换器连接到所述电网的电カ线的线电压， -如果所确定的线电压超过预定义的电压阈值，则向所述电カ线中注入无功电流，其中选择注入的无功电流的量，使得所述DC到AC电压转换器的输出电压保持在预定电压范围之内。
2.根据权利要求I所述的方法， 其中利用锁相回路算法确定所述线电压。
3.根据权利要求I或2所述的方法， 其中基于所述DC到AC电压转换器的最大输出电压、所述线电压和有功电流基准来计算无功电流基准，其中基于所述无功电流基准控制注入的无功电流的量。
4.根据权利要求3所述的方法， 其中从DC链路控制器输出导出所述有功电流基准。
5.根据权利要求3或4所述的方法， 其中根据以下公式计算所述无功电流基准Ir ^ (^2 -UL -(Ugd-OJL-IaT -Ugq)ICOL 其中UGD，Ugq是沿着dq框架中的d/q轴的线电压，IA, Ie是有功电流和无功电流，m是最大允许调制指数，而Umax是最大允许的转换器输出电压，L是所述电カ线处电感器的感应系数，ω是电压频率。
6.根据权利要求3到5中任一项所述的方法， 其中如果根据所述有功电流基准和所述无功电流基准计算的转换器输出电流基准幅值超过预定的转换器输出电流基准幅值阈值，则将所述无功电流基准转换为优化的无功电流基准，其中基于所述优化的无功电流基准来控制注入的无功电流的量。
7.根据权利要求3到6中任一项所述的方法， 其中如果根据所述有功电流基准和所述无功电流基准计算的转换器输出电流基准幅值超过预定的转换器输出电流基准幅值阈值，则将所述有功电流基准转换成优化的有功电流基准，其中基于所述优化的有功电流基准控制注入的有功电流的量。
8.根据权利要求6或7所述的方法， 其中根据以下公式确定所述转换器输出电流基准幅值 ~ ref 一 r ref _ eal 寻 ^ a_ref _cal 其中Iurf—W是所述无功电流基准，Ia_ref_cal是所述有功电流基准。
9.根据权利要求6到8中任一项所述的方法， 其中基于以下公式计算所述优化的无功电流基准 r Jm2-U2max J2〕o)L Ugq [ CO2L1 raaxJ I-Ugq 2·ωΙ
10.根据权利要求9所述的方法， 其中基于以下公式计算所述优化的有功电流基准IA = Φ παχ Ir
11.根据权利要求10所述的方法，其中基于所述优化的有功电流基准和所述优化的无功电流基准来控制所述转换器输出电流。
12.一种用于操作包括DC到AC电压转换器的风カ涡轮机的处理系统，所述风カ涡轮机通过所述DC到AC电压转换器可连接到电网，所述处理系统包括-输入单元，被配置成接收线电压信号，所述线电压信号表示将所述DC到AC电压转换器与所述电网连接的电カ线的线电压，-耦合到所述输入単元的处理单元，所述处理単元被配置成确定所述线电压是否超过特定线电压阈值，并确定在直接向所述电カ线中注入无功电流时，所述无功电流的将所述DC到AC电压转换器的输出电压保持在预定电压范围之内的量，以及-耦合到所述处理単元的输出单元，所述输出単元被配置成输出表示待直接注入所述电カ线中的所述无功电流的输出信号。
13.根据权利要求12所述的处理系统，其中所述输入单元还被配置成接收有功电流基准信号，并且其中所述处理単元被配置成基于所述DC到AC电压转换器的最大输出电压、所述线电压信号和所述有功电流基准信号来计算表示待注入的所述无功电流的无功电流基准，其中由所述处理単元从所述无功电流基准导出由所述输出单元输出的所述输出信号。
14.根据权利要求13所述的处理系统，其中所述处理单元还被配置成，如果根据所述有功电流基准和所述无功电流基准计算的转换器输出电流基准幅值超过预定的转换器输出电流基准幅值阈值，则将所述无功电流基准转换成优化的无功电流基准，其中由所述处理单元从所述优化的无功电流基准导出由所述输出单元输出的所述输出信号。
15.根据权利要求13或14所述的处理系统，其中所述处理単元被配置成，如果根据所述有功电流基准和所述无功电流基准计算的转换器输出电流基准幅值超过预定的转换器输出电流基准幅值阈值，则将所述有功电流基准转换成优化的有功电流基准，其中由所述处理单元从所述优化的有功电流基准导出由所述输出单元输出的所述输出信号。
16.ー种用于控制包括DC到AC电压转换器的风カ涡轮机的风カ涡轮机控制系统，所述风カ涡轮机通过所述DC到AC电压转换器连接到电网，所述控制系统包括根据权利要求12到15中任ー项所述的处理系统。
17.根据权利要求16所述的风カ涡轮机控制系统，还包括耦合到所述处理系统的所述输入単元的锁相回路単元，所述锁相回路単元被配置成利用锁相算法确定所述线电压信号，并将其供应给所述输入単元。
18.根据权利要求16或17所述的风カ涡轮机控制系统，还包括耦合到所述处理系统的所述输入単元的DC链路控制器単元，其中所述DC链路控制器単元被配置成根据DC链路电压基准电平控制DC链路电压，并输出所述有功电流基准信号，所述有功电流基准信号被供应给所述输入単元。
19.根据权利要求16所述的风カ涡轮机控制系统，还包括耦合到所述处理系统的所述输出単元的转换器输出电流控制单元，其中所述转换器输出电流控制単元被配置成基于所述有功电流基准和所述无功电流基准或基于所述优化的有功电流基准和所述优化的无功电流基准来控制所述转换器输出电流。
20.ー种风カ涡轮机，包括根据权利要求16到19中任一项所述的风カ涡轮机控制系统。
全文摘要
根据实施例，提供了一种操作包括DC到AC电压转换器的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机通过所述DC到AC电压转换器可连接到电网，所述方法包括确定将所述DC到AC电压转换器连接到电网的电力线的线电压；如果确定的线电压超过预定义的电压阈值，向所述电力线中注入无功电流，其中选择注入的无功电流的量，使得所述DC到AC电压转换器的输出电压保持在预定电压范围之内。
文档编号H02J3/38GK102834996SQ201180016632
公开日2012年12月19日 申请日期2011年3月23日 优先权日2010年3月31日
发明者B·李, A·特里帕蒂, S·Y·曹, A·K·古普塔, E·K·K·司农, L·赫勒 申请人:维斯塔斯风力系统集团公司