[发明专利]风力发电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在交流励磁型风力发电系统的同步断路器发生故障的情况下，检测同步断路器的故障并停止转换器(converter)的工作，由此保护交流励磁型风力发电系统不受过电流和过电压伤害的装置及其控制方法。

背景技术

发电装置中使用的交流励磁型发电机使用转换器以转差频率(slip frequency)(系统频率与旋转频率的差)对转子线圈进行交流励磁，由此能够利用转子的励磁使定子侧产生的电压具有与系统频率相同的频率。并且，具有通过使转子的励磁频率(转差频率)可变而能够使风车的转速可变，并且能够使电力变换器(電力変換器)的容量小于发电机的容量等优点。

但是，在交流励磁型发电机的同步断路器存在故障的情况下，发电机的工作模式与断路器的开关状态不一致，由于定子过电压和转子过电流的影响，出现断路器之外的设备也产生故障的问题。

在专利文献1中，揭示了将系统电压和发电机的定子电压用于同步断路器闭合的判断，但没有用于同步断路器的故障判断的先例。

专利文献1：日本特开2009-27766号公报

发明内容

本发明中要解决的问题在于提供一种在交流励磁型风力发电系统的同步断路器发生了故障的情况下，通过检测故障来停止转换器的工作，保护系统整体不受过电流和过电压伤害的风力发电系统及其控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种风力发电系统，经由断路器将交流励磁型发电机的定子连接到电力系统，在该交流励磁型发电机的转子上连接交流励磁用转换器，将该交流励磁型发电机的转子连接到涡轮轮，以使用涡轮的动力使转子旋转，该风力发电系统具备：系统侧转换器，连接到该交流励磁型发电机的定子和电力系统；控制装置，将该系统侧转换器的直流部分连接到所述交流励磁用转换器的直流部分，用于控制所述交流励磁用转换器和所述系统侧转换器；以及单元，通过由该控制装置控制所述交流励磁用转换器使所述交流励磁型发电机的定子电压与系统电压同步后闭合断路器；在该风力发电系统中，所述控制装置具备根据所述断路器的工作信号和定子电压、系统电压判断故障的故障检测单元，在检测出所述断路器的故障的情况下，停止所述系统侧转换器以及所述励磁用转换器的工作。

进而，本发明的特征在于在风力发电系统中，所述控制装置具有发送用于开关所述断路器的断路器开关信号的单元，所述断路器具有发送用于向所述控制装置通知已经从所述控制装置接受断路器开关信号的开关状态信号的单元。

进而，本发明的特征在于在风力发电系统中，所述控制装置具有检测系统电压和定子电压的单元，以及取得该系统电压与该定子电压的差的单元，并具有在该系统电压与该定子电压的差超过指定值的情况下判断为所述断路器的故障的功能。

进而，本发明的特征在于在风力发电系统中，所述控制装置具有在对于所述断路器开关信号所述开关状态信号在指定时间后未返回的情况下，判断为所述断路器的故障的单元。

进而，本发明的特征在于在风力发电系统中，所述控制装置在检测出所述断路器的故障的情况下将发生故障这一情况显示在监视器装置上。

另外，为了解决上述问题，本发明提供一种风力发电系统的控制方法，该风力发电系统经由断路器将交流励磁型发电机的定子连接到电力系统，在该交流励磁型发电机的转子上连接交流励磁用转换器，将该交流励磁型发电机的转子连接到涡轮，以使用涡轮的动力使转子旋转，该风力发电系统具备：系统侧转换器，连接到该交流励磁型发电机的定子和电力系统；控制装置，将该系统侧转换器的直流部分连接到所述交流励磁用转换器的直流部分，用于控制所述交流励磁用转换器和所述系统侧转换器；以及单元，通过由该控制装置控制所述交流励磁用转换器使所述交流励磁型发电机的定子电压与系统电压同步后闭合断路器；在该风力发电系统的控制方法中，所述控制装置具备根据所述断路器的工作信号和定子电压、系统电压判断故障的故障检测单元，在检测出所述断路器的故障的情况下，停止所述系统侧转换器以及所述励磁用转换器的工作。

进而，本发明的特征在于在风力发电系统的控制方法中，所述控制装置具有发送用于开关所述断路器的断路器开关信号的单元，所述断路器具有发送用于向所述控制装置通知已经从所述控制装置接受断路器开关信号的开关状态信号的单元。

进而，本发明的特征在于在风力发电系统的控制方法中，所述控制装置具有检测系统电压和定子电压的单元，以及取得该系统电压与该定子电压的差的单元，并具有在该系统电压与该定子电压的差超过指定值的情况下判断为所述断路器的故障的功能。