专利名称：用于使用风力涡轮对电力系统中的次同步谐振振荡进行阻尼的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电力系统的控制且更具体地涉及通过采用全转换或部分转换风力涡轮机对次同步谐振振荡进行阻尼，后者也称为双馈感应发电机或DFIG。
背景技术：
在功率传输系统中，使用串联电容器作为用于增加功率传输能力、改善瞬态和稳态稳定性、减小快速电压波动并减少线路损耗的有效技术。这些益处得以实现，因为串联电容器部分地补偿传输线的电感电抗。然而，串联电容器的使用可以促进电力系统中的次同步谐振(SSR)振荡，因为串联补偿传输线不可避免地具有比系统电操作频率低的电谐振频率。当产生时，这些SSR振荡可能对涡轮发电机轴和被附着于该轴的部件造成损坏。次同步谐振的原因和后果由于功率传输系统互连的继续增加而被加剧。SSR振荡在电力系统在电气系统同步频率以下的一个或多个频率(因此术语“次同步”)下与涡轮发电机(包括全部共享公共轴的高和低压涡轮机、发电机和激励器)交换能量时发生。当扰动引起的系统电谐振频率接近于涡轮发电机轴的自然扭转模式(机械)时，产生发电机内的SSR振荡。具有其较低电谐振频率的串联补偿线路与同步发电机的扭转固有频率相交互，在发电机中激起次冋步振汤。电力系统中的甚至小量值扰动都可能在润轮发电机中产生次同步谐振振荡。当扭转振荡模式被SSR振荡激励时，同步发电机的转子向在“转差”频率(slipfrequency)下操作的感应发电机转子一样操作，其中，转差频率是系统频率与SSR频率之间的差。此动作将SSR振荡电流放大并促使涡轮发电机轴以其固有扭转频率振荡。在几秒内，这些无阻尼谐振振荡可以增加至轴的耐久极限，导致轴疲劳且可能导致损坏和故障。传输线的功率传输容量与V2/\成比例，其中，V是电压且\是线路的电感电抗。如果串联电容器被引入到线路中，则功率传输容量是V2/(\_ Xe)，其中Xe是串联电容器的电抗。如果串联电容电抗是串联电感电抗的一半，则功率传输容量加倍。但是功率传输能力的增加是以在60 Hz系统中产生等于60X( V (Xc / Xl))的电谐振频率为代价的。例如，具有70%比率的串联补偿(即Xc/ Xl = O. 7)的线路具有大约50 Hz的谐振频率(即60X V (0.7) = 50. 2)。对于发电机转子而言，其看起来是大约10 Hz和70 Hz的一对频率(即系统电频率与机械谐振频率之间的频率差，有时称为“转差频率”)。70 Hz的超同步频率正常地被机械系统部件阻尼，但是低频率(10 Hz的次同步频率)仅被稍微地阻尼，并且如果被持续的系统次同步振荡激励，可能增长。如果发电机转子扭转固有频率处于此次同步转差频率，则扭转模式被激励，在次同步转差频率下产生附加SSR电流并产生正反馈情况(即更多的SSR电流产生更大的振荡等)。这些振荡能够对发电机轴施加高量值激励，最终由于扭转疲劳(过度扭曲)而对轴或转子造成损坏。在1970的新墨西哥工厂处，被连接到大约90%串联补偿的传输线，SSR振荡足够强而在物理上使发电机轴断裂，对涡轮和发电机造成显著损坏。SSR振荡还已在德克萨斯州对双馈感应发电机(DFIG)风力涡轮机造成损坏。类似于同步发电机，这些感应发电机具有扭转固有频率并因此对次同步激励进行响应。当电网电谐振频率与SSR频率相符或接近于SSR频率时，感应发电机能够进入自激励操作模式，导致高的次同步电流。除机械扭转交互之外，电子控制器可以具有与电力系统的控制交互，在电力系统上引起次同步电流和电压。这有时称为SSCI (次同步控制交互)以将其与SSTI (次同步扭转交互)区别开。两者都被视为SSR振荡的种类。起因于这些SSR振荡的效果的实际和潜在损坏已阻碍电力事业使用用同步发电机进行的串联电容器补偿。事实上，在新墨西哥州事件之后的几年内，全世界的公用事业行 业大半地停止了安装新串联电容器以补偿串联电感电抗。替代地，公用事业安装新的传输线(由于不能通过使用串联电容器补偿来扩展现有线路的能力)或找到将现有线路运用至较高能力的方式。公用事业开始使用FACTS (柔性AC传输系统)控制器，包括静态同步补偿器(STATC0M)以控制SSR振荡。作为用以减少SSR振荡的这些努力的结果，串联电容器补偿的使用看起来策划重来，特别是在德克萨斯州和美国西部。FACTS控制器控制传输线上的实际和无功潮流(real and reactive powerflow)。自从由威期汀豪斯电气公司在20世纪90年代早期开发STATCOM (FACTS控制器的一个类别)以来，已经开发了使用STATCOM来对SSR振荡进行阻尼的多个方案。在Rai等人的题为 “A Novel Approach for Subsynchronous Resonance Damping Using a STATCOM，，的论文中描述了一种技术，其是在2008年十二月在印度孟买的第十五届国家电力系统会议上提出的。SSR振荡是3相平衡电压组。因此，另一技术采用旁路连接STATCOM控制器来故意地引入相电压不平衡(通过引入非对称电压)以减少涡轮发电机的电气和机械部件之间的机电耦合。减少的耦合减少电气和机械部件之间的能量交换并限制SSR振荡的效果。用以对SSR振荡进行阻尼的其它基于FACTS的设备和技术包括闸流晶体管控制串联补偿器、NGH串联阻尼器和固态串联补偿器(SSSC)。这些设备是昂贵的且难以操作和控制。此外，必须针对其遭受的短路效应和伴随的短路电流对其进行保护。共同所有的美国专利号4，438，386采用静态VAR发电机，其将无功部件(例如电感器)可控地连接到电力系统以减少SSR振荡。静态VAR发电机包括与无功部件串联的闸流晶体管，其控制这些无功部件到电力系统的连接。通过控制每个闸流晶体管的导通角(即闸流晶体管导通的开始和持续时间)并在适当的时间将无功部件插入电力系统中，减少了 SSR振荡。在理论上可以感测本地或(在较小的程度上)远程互连传输线或发电机上的SSR电压和电流并生成电压和电流以消除SSR。Salemnia等人在2009 Bucharest IEEE PowerConference上提出的一个最近的论文“Mitigation of Subsynchronous Oscillations by48-Pulse VSC STATCOM Using Remote Signal” 描述了由 STATCOM 基于来自远程发电机的信号进行的SSR阻尼。
由于用以减少自然资源消耗的当前努力，使用风力涡轮发电机进行的风能到电能的转换变得更加普遍。风力涡轮机通过将风能转换成电力以便分配到最终用户来利用风倉泛。定速风力涡轮机通常通过用于产生实际功率的感应(异步)发电机被连接到电网。风力驱动叶片驱动定速风力涡轮机的转子，其又以固定的旋转速度通过齿轮箱(即变速器)进行操作。定速齿轮箱输出被连接到感应发电机以便产生实际功率。转子及其导体比从电网施加于定子的旋转通量更快地旋转(即高于同步场频率)。在此较高速度下，转子电流的方向是反向的，其又使在转子线圈中产生的反EMF反向，并且通过发电机作用(感应)，促使在定子绕组中产生电流(和实际功率)且其从定子绕组流出。产生的定子电压的频率与提供激励的施加定子电压的频率相同。感应发电机可以将电容器组用于减少来自电力系统的无功功率消耗(即产生定子通量所需的功率)。定速风力涡轮机是简单、可靠低成本且经证明的。但是其缺点包括不可控无功功率消耗(如产生定子旋转通量所需的)、机械应力、受限功率质量控制和相对低效的操作。事实上，风速波动导致机械转矩波动，其随后导致电网上的电功率的波动。 与定速风力涡轮机相反，变速风力涡轮机的旋转速度能够连续地适应于风速，叶片速度通过使用设置在风力涡轮机转子与发电机转子之间的齿轮箱而被保持在对应于最大电功率输出的相对恒定的值上。变速风力涡轮机可以具有双馈感应发电机(DFIG)设计或全转换器设计。双馈感应发电机使用部分转换器来在绕线式感应发电机转子与电力系统之间交换功率。全转换器风力涡轮机通常装配有同步或异步发电机(其输出是基于风速的变频AC)并通过功率转换器被连接到电网，所述功率转换器将输入可变AC整流成DC并使DC逆变成固定频率60 Hz AC。变速风力涡轮机由于其相对于定速风力涡轮机而言增加的效率和优越的辅助服务能力已变得普遍。本发明通过对电传输系统上的这些振荡进行阻尼以及与之相关的方法而利用变速风力涡轮机系统的增加的可用性来对抗SSR振荡的效果。
在以下说明中鉴于附图来解释本发明，附图示出
图I是现有技术变速风力涡轮机系统的方框图。图2是图I的现有技术电力电子系统的方框图。图3是能够对其应用本发明的讲授内容的电力系统的线路图。图4和5是能够对其应用本发明的讲授内容的风力涡轮机的方框图。图6和7是根据本发明的控制器的方框图。
具体实施例方式在详细地描述依照本发明的各种方面的与电力系统中的SSR振荡阻尼有关的特定方法和设备之前，应观察到的是本发明在其各种实施例中主要在于与所述方法和设备有关的硬件、方法步骤和软件元素的新颖和非明显组合。因此，在图中已经用常规元件来表示硬件、方法步骤和软件元素，其仅示出了与本发明有关的那些特定细节，以便不会使用对受益于本文中的描述的本领域的技术人员而言将显而易见的结构细节而使本公开含糊难懂。以下实施例并不意图定义本发明的结构或方法的限制，而是仅提供示例性构造。实施例是随意的而不是强制性的，并且是说明性而不是排他性的。本发明涉及用以减少电力系统中的SSR振荡或对其进行阻尼的风力涡轮机的使用。图I说明了示例性变速风力涡轮机8的部件，包括用于将风能转换成旋转能以便驱动连接到齿轮箱18的轴16的转子叶片12。风力涡轮机还包括结构支撑部件，诸如图I中未示出的塔架和转子定向机构。齿轮箱18如驱动发电机20产生电力所需要的将低速旋转转换成高速旋转。通常，多个风力涡轮机18位于公共位置处，称为风力涡轮机场。由发电机20产生的电力被供应给电力电子系统24以调整用于经由升压变压器30 供应给电网28的发电机输出电压和/或频率。变压器30的低压侧被连接到电力电子系统24且高压侧被连接到电网28。电力电子系统24是可控的以对根据需要产生的电力赋予特性以对在电网28上流动的电力的特性进行匹配或修改。根据本发明，电力电子系统24能够控制有功潮流和/或电压调节以减少电网28上的SSR振荡。不同的发电机20被用于不同的风力涡轮机应用，包括异步(感应)发电机(例如鼠笼、绕线转子和双馈感应发电机)和同步发电机(例如绕线转子和永磁同步发电机)。有利地，感应发电机是相对简单且廉价的，但是不利地，定子要求无功磁化电流并因此消耗来自电网的无功功率。在双馈感应发电机(DFIG)中，公用事业电网供应的电力(通常为三相AC)激励发电机定子的绕组。风力涡轮机的风力驱动叶片组件产生机械力以使转子轴转动，诸如通过齿轮箱。磁化电流和低频(转差)功率被从转子转换器供应给转子。转子转换器通过控制转子电流部件来控制有功和无功功率。DFIG通常是在电力电子系统包括部分转换器(通常为全转换器的容量的约三分之一)时使用。电力电子系统24对不同的涡轮发电机安装和应用采用不同的元件，包括整流器、逆变器和频率转换器(例如背靠背、多层、串联、矩阵和谐振转换器)。在变速风力涡轮机中采用的称为全转换器或背靠背转换器的一个类型的转换器包括被连接到发电机侧的功率转换器、DC链路和被连接到电网侧的功率转换器。全转换器将输入电压、即由风力涡轮机产生的固定频率交流电、可变频率交流电(由于可变风速而引起的)或直流转换成由其进行供电的电网确定的期望的输出频率和电压。通常，使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)，发电机侧转换器将由发电机产生的电力转换成DC并将此能量传输至DC链路。从DC链路，电力被供应到电网侧有源转换器，在那里，其被变换成固定频率AC电力并供应给电网。在图2中所说明的全转换器的一个实施例包括用于将产生的AC电力转换成DC的发电机侧转换器40和用于对DC电流进行滤波的输出电容器42。DC电流被供应给线路侧转换器44 (逆变器)以便产生被供应给电网28的60 Hz AC功率。通过发电机侧转换器的操作来确定可从风力涡轮机获得的功率的量。本发明涉及用于对电网上的SSR振荡进行阻尼的风力涡轮机的使用。线路侧转换器(作为在图2中所说明的全转换器的元件)能够提供与STATCOM相同的功能，并且还能够在风力涡轮机活动时产生实际功率。实际STATCOM能够仅产生或吸收无功功率以对SSR振荡进行阻尼；其不能产生或注入实际功率。由于全转换器风力涡轮机拥有STATCOM的所有电压调节属性，并且不同于STATC0M，还能够产生实际功率，所以全转换器风力涡轮机能够提供SSR振荡的有效阻尼；可能比STATCOM单独操作更好的阻尼。用以从线路侧转换器提供无功功率的能力在风力涡轮机在线时始终是可用的，并且实际功率阻尼辅助能力在风力涡轮机正产生实际功率时是可用的。现在在美国西部正在构建许多串联补偿传输线以适应来自可再生能量资源的功率发生。关于SSTI (次同步扭转交互)和SSCI (次同步控制交互)的问题日益重要，特别是当类型3发电机(DFIG发电机)将发电机与传输系统相连时。类似于同步发电机，感应发电机具有能够被SSR振荡刺激且能够导致与上文针对同步机所述的那些类似的不稳定性的扭转振荡模式。诸如风力涡轮机的从可再生资源产生功率并且还能够主动地对SSR振荡进行阻尼的发电机是特别有益的。另外，使用风力涡轮机来对SSR振荡进行阻尼避免了与使用单独FACTS控制器来对SSR振荡进行阻尼相关联的代价。本发明提供了一种新的不明显且有用的风力涡轮机和用于使用风力涡轮机来单 独地使用电压调节(当风力涡轮机在线但不产生实际功率时)或使用由有功功率控制辅助的电压调节(当涡轮机正在产生有功或有效功率时)有效地对SSR振荡进行阻尼的方法。本发明能够基于本地或远程电压、电流或功率测量主动地对SSR电压、电流和/或功率振荡进行阻尼。然而，应认识到的是由于到远程SSR振荡的距离，可能不可以有效地抑制此类远程振荡。根据一个实施例，风力涡轮机的SSR阻尼功能只有当已经在本地或远程地检测到SSR振荡时才是活动的。本发明仅使用电压能力(当涡轮机在线时，无论其是否正在产生实际功率，例如当风力涡轮机输出由于存在用于实际功率产生的不适当风力而被缩减时)或使用由有功功率控制辅助的电压控制(当涡轮机正在产生实际功率时)在风力涡轮机系统侧转换器(也称为线路侧转换器)的控制下实现SSR振荡阻尼功能。控制信号被到电压调节控制器的辅助信号供应给线路侧转换器以控制此功能。在一个应用中，实际功率的注入可能伴随有向电力系统中注入负序列分量而引发电压不平衡，即因为电压具有不同的量值或电压不是相互异相120度，所以增加了振荡阻尼。如在其控制算法中体现的风力涡轮机的控制策略应足够全面以适应被用来实现SSR振荡阻尼的各种控制。只要风力涡轮机位于电力系统的边缘上，在那里现在最趋向于定位于那里，其可能未被理想地定位以提供SSR振荡阻尼，因为其可能没有接近于大型发电站定位或在其之间。但是随着其变得更加普遍，可以将风力涡轮机定位于主要发电站之间或其附近，例如具有用以减少SSR振荡的辅助动机。例如，在美国西部，在那里采用大型水电和煤层植物来产生电力，可以在这些发电站之间建立风力发电厂(即风力涡轮机的集合)。此外，一旦此功能被普遍的了解，使用风力涡轮机的SSR振荡阻尼可以变成要求的能力。图3举例说明能够对其应用本发明的讲授内容的电力系统。图3是包括向传输线116供应电力(经由未示出的中间变压器和关联设备)的发电站112的电力系统或电力网110的单线示意图。发电站120还经由图3中未示出的中间变压器和关联设备向传输线124供应电力。传输线116和124通过传输专用线路(tie line)130被互连。风力涡轮机134向传输线116供应功率且风力涡轮机138向传输线124供应功率。根据本发明的一个实施例，风力涡轮机134和138中的每一个包括全转换器风力涡轮机，其从电力网110的角度出发似乎是不在供应实际能量(诸如在风力涡轮机不在产生实际功率但可用于调节系统电压的缩减期间)的电压控制设备或供应有功能量(诸如当风力涡轮机正在产生用于电网的功率时)的电压控制设备。全转换器因此能够独立于产生实际功率而调节电压，因为电压调节不要求实际能量，除用以补偿实际电阻性损耗之外。因此，在不产生实际功率的情况下，全转换器能够调制所测量SSR电压的相角以产生具有有效地对电力网上的SSR振荡进行阻尼的相角的输出电压。 因此，除向电力网110供应实际功率之外，适当受控的风力涡轮机134或138能够提供对SSR振荡进行阻尼的辅助功能。如果风力涡轮机134或138不在产生实际功率，则其能够使用电压(电压相角)调节来对SSR振荡进行阻尼。如果风力涡轮机134或138在产生实际功率，则其能够使用由实际功率调节辅助的电压调节来对SSR振荡进行阻尼。根据本发明，控制电压的相角以对SSR振荡进行阻尼(风力涡轮机是否正在产生用于电网的实际功率)并将电压回注到电网中以减少SSR振荡。事实上，如果传输系统是理想的，即不具有电阻的纯电抗性的，则此技术将足够了。但是所有实际传输系统具有实际电阻，并且因此SSR电压不能被完美取消，除非向系统中注入具有修正电压的实际功率。在又另一实施例中，风力涡轮机134或138包括储能器件，例如电池、超电容器、超导磁能储存器件，允许风力涡轮机施加由实际功率控制辅助的电压控制，当风力涡轮机不在产生实际功率时从储存器件供应实际功率。图4举例说明包括消耗但不能产生磁化电流的鼠笼感应发电机152 (或另一类型的感应发电机)的风力润轮机150。因此，从发电机152延伸的导体156从发电机侧转换器160接收磁化电流并向发电机侧转换器160供应实际功率P (以取决于感应发电机转子的旋转速度的可变频率)。发电机侧转换器160将可变频率信号整流成DC。DC功率被供应给在60 Hz下输出实际功率(P)并调节系统电压的线路侧转换器162。如果图3中的风力涡轮机134和138中的一个被配置成图4的风力涡轮机150，则可以使用线路侧转换器162的输出来对传输线116和124及图3的专用线路130上的SSR振荡进行阻尼。通过控制实际输出功率(P&)或输出电压中的一个或多个来对SSR振荡进行阻尼。应注意的是改变风力涡轮机的输出电压改变实际输出功率。能够用同步发电机(诸如永磁同步发电机)代替感应发电机152，具有相同的发明结果。但是当与同步发电机一起使用时，能够简化发电机侧转换器160，因为不需要向发电机提供磁化电流。图5举例说明包括双馈感应发电机(DFIG) 180的另一风力涡轮机设计，转子转换器184向DFIG 180的转子线圈供应功率(PMtOT)。DFIG 180的定子直接连接到电网28。转子转换器184还可以如所说明地产生无功功率Q，而不提供实际功率。转子转换器通常为在其它所述风力涡轮机系统中使用的发电机侧或线路侧转换器的尺寸的约三分之一。如本领域的技术人员所已知的，已经开发了多个算法以供STATCOM (或其它FACTS设备)用来识别SSR振荡并对其进行阻尼。还可以将这些算法或在其中体现的概念用于线路侧转换器以对这些相同的SSR振荡进行阻尼。算法的执行确定SSR振荡的存在和风力涡轮机应注入或从系统去除的无功功率的量或风力涡轮机应向电力系统中注入的实际功率的量，以在电网上的任何涡轮发电机遭受损坏之前，限制或消除SSR振荡。一个算法使用指示SSR振荡的发生的本地信号或远程信号。可以预期此特征将通常仅在连接传输线装配有串联电容器或电力电子控制器(诸如HVDC终端)且因此可以发生SSR振荡时使用。参考图6来描述用于控制线路侧转换器(图4)或转子转换器(图5)的控制器198。向加法器200输入已调节参数(例如电压、电流或控制器198调节的另一参数)的参考值。还向加法器200输入被监视(受控)参数和辅助参数。可以使超前/滞后项与辅助参数相关联，如所指示的，也就是说，根据需要，可以使用超前/滞后功能块202来调整信号的相位。向电压调节网络输入在图6中称为控制信号的结果得到的组合信号。例如，控制信号可以控制调压器以产生用以对非期望SSR振荡进行阻尼的期望电压信号。在图7中举例说明了采用不同控制方案(算法)的另一控制器205。如下文进一步 所述，图7中的PID控制器(比例积分微分控制器)根据本发明对SSR振荡进行阻尼，并产生输出电流以调节电力系统上的电压。下面定义在图7中参考的变量名。Vsched=预定线电压 Vmeas =实际线电压
Pturbine =由涡轮机产生的实际有功功率
Psched =将由涡轮机产生的预定有功功率
Id =由PID控制器206产生的无功电流分量
Iq =由PID控制器和功率限制器208产生的有功电流分量
(请注意，在本示例中，dq参考系被逆时针旋转90度，因此总电流是I = Iq_j*Id。此参考系提供某些计算简化，因为因此能够在没有“ j ”项的情况下执行某些无功电流计算。)fssr =输入到SSR滤波器和PID控制器209的次同步频率(如本地地或远程地测量的)Issr,Vssr,Pssr =也被输入到SSR滤波器和PID控制器209的电压、电流和功率的次同步分量。根据已知控制算法操作的SSR滤波器和PID控制器209产生对SSR振荡进行阻尼所需的电流分量Is。I’= Is + Id + Iq0三个电流分量在组合器210中被组合以产生电流I’，其被输入到转换器电流限制器214。来自转换器电流限制器214的输出电流I是被输入到风力涡轮机转换器电压调节控制器的总输出电流需求信号。由于总电流I包括SSR阻尼分量Is，所以SSR振荡被风力涡轮机转换器电压调节控制器减少或阻尼，其注入无功功率以调节电力系统上的电压并注入实际和/或无功功率以对SSR振荡进行阻尼。转换器注入电压以取消系统上的SSR电压，调整其输出量值和相位以使SSR振荡最小化。如本领域的技术人员很好地理解的那样，I’、Is、Id和Iq是相量量(phasor quantity)并以代数方式而不是算术方式相加。虽然在此已经示出并描述了本发明的各种实施例，但应显而易见的是仅以示例的方式提供了此类实施例。在不脱离在此本发明的情况下，可以进行许多变更、修改和替换。因此，意图在于仅由所附权利要求的精神和范围来限制本发明。
权利要求
1.一种变速风力涡轮机，包括 转子叶片，其用于靠风力转动； 发电机，其被可旋转地耦合到转子叶片用于产生电力；以及 功率转换器，对由发电机产生的电力进行响应以便将电力转换成适合于供应给电力系统电网的频率和电压，该功率转换器还对电力系统电网上的次同步谐振振荡进行响应并通过调节供应给电网的电压来有效地对振荡进行阻尼。
2.权利要求I的风力涡轮机，其中，功率转换器包括全转换功率转换器和部分转换功率转换器中的一个。
3.权利要求I的风力涡轮机，其中，所述发电机包括双馈感应发电机、感应发电机和同步发电机中的一个。
4.权利要求I的风力涡轮机，其中，所述功率转换器对指示电网上的次同步谐振振荡的控制信号进行响应。
5.权利要求I的风力涡轮机，其中，所述功率转换器通过向电网供应无功功率或通过从电网吸取无功功率来调节电网上的电压以有效地对次同步谐振振荡进行阻尼。
6.权利要求5的风力涡轮机，其中，所述功率转换器通过在涡轮机正在产生实际功率时调制电网上的实际功率来调节电网上的电压。
7.权利要求I的风力涡轮机，还包括储能器件， 其中，所述功率转换器在风力涡轮机不在产生实际功率时由实际功率控制辅助来调节电网上的电压，储能器件供应实际功率。
8.权利要求I的风力涡轮机，其中，所述功率转换器在风力涡轮机在线时调节电网上的电压，无论风力涡轮机是否正在产生实际功率。
9.权利要求I的风力涡轮机，其中，所述功率转换器包括线路侧功率转换器，该风力涡轮机还包括发电机侧功率转换器。
10.权利要求I的风力涡轮机，其中，所述次同步谐振振荡包括次同步控制交互和次同步扭转交互中的一个或两者。
11.一种用于使电力系统的电网上的次同步谐振振荡最小化的方法，该方法包括 通过被可旋转地耦合到风力涡轮机的转子叶片的发电机的旋转来产生电力，其中，风能引起转子叶片的旋转； 通过功率转换器的作用将电力转换成适合于供应给电网的频率和电压；以及 所述功率转换器调节电网电压以有效地对次同步谐振振荡进行阻尼。
12.权利要求11的方法，其中，调节电网电压以有效地对振荡进行阻尼包括全转换功率转换器和部分转换功率转换器中的一个，其调节电网电压以有效地对振荡进行阻尼。
13.权利要求11的方法，其中，通过发电机的旋转来产生电力包括通过双馈感应发电机、感应发电机和同步发电机中的一个的旋转来产生电力。
14.权利要求11的方法，其中，调节电网电压以有效地对次同步谐振振荡进行阻尼对指示电网上的次同步谐振振荡的控制信号进行响应。
15.权利要求11的方法，其中，调节电网电压还包括在涡轮机正在产生实际功率时对电网上的实际功率进行调制，并且其中，调节电网电压还包括在风力涡轮机不产生实际功率时向电网供应无功功率并从电网吸取无功功率。
16.权利要求11的方法，其中，调节电网电压还包括在风力涡轮机在线时调节电网电压，无论风力涡轮机是否正在产生实际功率。
17.权利要求11的方法，其中，调节电网电压还包括向电网供应无功功率或从电网吸取无功功率以有效地对次同步谐振振荡进行阻尼。
18.权利要求11的方法，还包括将能量储存在储能器件中，功率转换器在风力涡轮机不在使用来自储能器件的能量来产生实际功率时有效地调节电网电压。
19.权利要求11的方法，其中，调节电网电压以有效地对次同步谐振振荡进行阻尼还包括调节电网电压以有效地对次同步控制交互和次同步扭转交互中的一个或两者进行阻尼。
全文摘要
一种受控以对电网(28)上的次同步谐振振荡进行阻尼的风力涡轮机(8)。风力涡轮机(8)包括用于靠风来转动的转子叶片(12)、被可旋转地耦合到转子叶片(12)的发电机(20)、对由发电机(20)产生的电力进行响应的功率转换器(24)、功率转换器(24)用于将产生的电力转换成适合于供应给电网(28)的频率和电压以及功率转换器(24)用于调节电网上的电压以便对次同步振荡进行阻尼。另外，在一个实施例中，通过调制实际功率以对次同步振荡进行阻尼来辅助电压调节。
文档编号B32B3/10GK102869515SQ201180013507
公开日2013年1月9日 申请日期2011年3月8日 优先权日2010年3月11日
发明者R.J.尼尔森, 马洪涛 申请人:西门子公司