发电系统和操作发电系统的相关方法_2

文档序号:9923205阅读:来源:国知局
操作速度,则控制构成所述本地电气负载的电气装置集合,以降低所述负载要求。
[0024]技术方案18:如技术方案16所述的方法,还包括:如果所述电网功率是不可用的,则基于所述负载要求和由所述PV电源所生成的所述第二电功率的所述量来确定所述变速发动机的所述操作速度。
[0025]技术方案19:如技术方案16所述的方法,还包括:如果所述转子侧转换器发生故障,则按照自激励模式来操作所述发电机。
[0026]技术方案20:—种发电系统,包括:
变速发动机;
双馈感应发电机(DFIG),其中所述DFIG包括至少部分基于所述变速发动机的操作速度来生成第一电功率的发电机、电耦合到所述发电机的转子侧转换器和线路侧转换器,并且所述转子侧转换器和所述线路侧转换器经由直流(DC)链路彼此电耦合;以及
向所述DC环节供应第二电功率的光伏(PV)电源和供应第三电功率的能量储存装置中的至少一个,其中所述变速发动机的所述操作速度基于所述第二电功率和所述第三电功率中的至少一个来确定,以及其中所述发电机和所述线路侧转换器还耦合到本地电气负载,以向所述本地电气负载供应所述第一电功率以及所述第二电功率的至少一部分。
【附图说明】
[0027]在参照附图阅读以下详细的描述,将会更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优点,附图中,相似标号在附图中通篇表示相似部件,附图包括:
图1是按照本发明的实施例的配电系统的框图;
图2是描绘按照本发明的实施例、变速发动机的操作速度与所生成的对应功率之间的示例关系的图形表示;以及图3(a)和图3(b)共同作为示出按照本发明的实施例、操作发电系统的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]参照本文所阐述的详细附图和描述,可最好地理解本说明书。在下文中参照附图来描述各种实施例。但是,本领域的技术人员将易于理解,本文针对这些附图所给出的详细描述只是为了说明目的,因为方法和系统超过所述实施例的范围。
[0029]在以下说明书和权利要求书中,单数形式“一”、“一个”、“该”包含复数对象,除非上下文另加明确指示。如本文所使用的术语“或”不意在排他的,而是表示所引用组件的至少一个存在并且包含其中所引用组件的组合可存在的情况,除非上下文另加明确指示。
[0030]本文所使用的近似语言在本说明书和权利要求书中通篇可应用于修饰可准许改变的任何数量表示,而没有导致与其相关的基本功能的变化。相应地,通过诸如“大约”和“基本上”的一个或多个术语所修饰的值不局限于所指定的准确值。在这里并且在整个说明书和权利要求书中,范围限制可经过组合和/或互换;这类范围被识别,并且包含在其中所包含的所有子范围,除非上下文或语言另加指示。
[0031]本文所使用的术语“可”和“可以是”指示一组情况内发生的可能性;拥有所指定性质、特性或功能;和/或通过表达与限定动词关联的能力、容量或可能性的一个或多个来限定另一个动词。相应地,“可”和“可以是”的使用指示修饰术语对于所指示容量、功能或使用是明显适当、能够或适合的,同时考虑在一些情况下修饰术语有时可能不是适当、能够或适合的。
[0032]图1是按照本发明的实施例的配电系统100的框图。配电系统100包含发电系统101,其在公共耦合点(PCC)105处耦合到电网102和本地电气负载104中的至少一个。在本发明的一个实施例中,发电系统101可经由变压器(未示出)耦合到PCC 105。
[0033]电网102可包含互连的网络,用于通过高压/中压输电线将电力从一个或多个发电站(与发电系统101不同)递送到客户(例如电气负载104)。电气负载104可由多个电气装置(其消耗来自电网102或者来自发电系统101的电力)来构成。在本发明的一些实施例中,例如在孤岛操作模式(稍后将进行论述)的情况下,电网102可以是不可用的。在本发明的某些实施例中,虽然发电系统101耦合到电网102,但是由于电网102的故障或断电而可能在配电系统100中不存在从电网102所输送的功率。
[0034]发电系统101可包含一个或多个变速发动机,例如变速发动机106、双馈感应发电机(DFIG)108和光伏(PV)电源110和/或能量储存装置122 AFIG 108可包含发电机112、转子侧转换器114和线路侧转换器116。此外,发电系统101可选地可包含DC-DC转换器120。在本发明的一个实施例中,发电系统101可包含PV电源110或能量储存装置122的任一个,其耦合到转子侧转换器114与线路侧转换器116之间的直流(DC)链路118。而在一些实施例中,发电系统101可包含PV电源110以及能量储存装置122两者,其耦合到转子侧转换器114与线路侧转换器116之间的DC链路118。此外,发电系统101还可包含中央控制器124,其在操作上耦合到变速发动机106、DFIG 108、PV电源110、DC-DC转换器120和能量储存装置122中的至少一个,以控制其相应操作。
[0035]变速发动机106可表示可帮助向发电机112的(一个或多个)旋转元件(例如转子)赋予可控旋转运动的任何系统。例如,变速发动机106可以是内燃机,其操作速度可在中央控制器124的控制下改变。更具体来说,变速发动机106可以是变速往复式发动机,其中活塞的往复运动转化为与其连接的曲柄轴的旋转速度。变速发动机106可通过各种燃料(包含但不限于柴油、天然气、汽油、LPG、生物气、发生炉煤气等)的燃烧来操作。变速发动机106还可使用废热循环来操作。要注意,本说明书的范围针对发电系统101中采用的变速发动机106和燃料类型来限制。
[0036]变速发动机106可在机械上耦合到DFIG108。更具体来说,变速发动机106的曲柄轴可耦合到发电机112的转子,由此旋转发电机112的转子。在本发明的一些实施例中,变速发动机106的曲柄轴可通过一个或多个齿轮来耦合到发电机112的转子轴。如将会理解,由于变速发动机106与发电机112的这种耦合,发电机112的转子的旋转速度也能够根据变速发动机106的操作速度来改变。
[0037]在本发明的一个实施例中,发电机112可以是绕线式转子感应发电机。发电机112包含定子(未示出)和转子(未示出)。定子包含在其上设置的第一电绕组。类似地,转子包含在其上设置的第二电绕组。如先前所述,转子在机械上耦合到变速发动机106。因此,发电机112可根据变速发动机106的操作速度和提供给第一电绕组和/或第二电绕组的电气激励中的至少一个来生成第一功率(电压和电流)。此外,发电机112电耦合到PCC 105,以在PCC105处提供第一电功率。更具体来说,定子上的第一电绕组(直接或间接)耦合到PCC 105。
[0038]定子侧转换器114电耦合到线路侧转换器116以及发电机112的转子上的第二电绕组。在一个示例中,转子侧转换器114和线路侧转换器116经由直流(DC)链路118彼此电耦合。线路侧转换器116可直接地或者经由变压器来耦合到PCC 105。转子侧转换器114和线路侧转换器的每个在中央控制器124的控制下可充当交流(AC)-DC转换器或DC-AC。
[0039]此外,发电系统101还包含电耦合到DFIG 108的PV电源110 JV电源110通常包含一个或多个PV阵列(未示出),其中每个PV阵列可包含至少一个PV模块。PV模块可包含多个PV单元(二极管和/或晶体管)的适当布置。PV电源110根据太阳能隔离、气候条件和/或时间来生成构成第二电功率的DC电压。在本发明的一些实施例中,PV电源110可在DC链路118电耦合到DFIG 108,以向DC链路118供应PV电源110所生成的第二电功率。此外,在本发明的一些其他实施例中,PV电源110可在DC链路118经由DC-DC转换器120电耦合到DFIG 108,以供应第二电功率。
[0040]由于PV电源110可电耦合到DC链路118以供应第二电功率,所以转子侧转换器114和线路侧转换器116的额定功率需要适当选择。转子侧转换器114和线路侧转换器116的额定功率可称作能够由转子侧转换器114和线路侧转换器116的每个来操控的最大功率量。在本发明的一个实施例中,转子侧转换器114和线路侧转换器116的额定功率基于由PV电源110可产生的第
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