[发明专利]用于从电网意外事件中恢复时操作风机的方法和系统

说明书

本发明公开一种用于控制包括在发电与输电系统内的风机的运行的方法。所述方法包括通过控制器接收功率命令信号，其中所述功率命令信号指示从所述电网意外事件中恢复；以及响应于所述功率命令信号以非匀速的方式增大由功率转换组件注入电网的功率，其中所述控制器控制所述功率转换组件。

技术领域

本发明大体上涉及控制风机的运行，确切地说，涉及响应于电网意外事件来控制风机的运行。

背景技术

风力发电机利用风能来产生电能。风力发电机通常包括具有多片叶片的转子，这些叶片将风能转换成驱动轴的旋转运动，继而利用所述旋转运动来驱动发电机发电。所述片叶片中的每片叶片可进行变桨，以提高或降低所述转子的转速。风力发电机的功率输出随风速的增大而增大，直到风速达到涡轮机的额定风速。处于或高于所述额定风速时，风力发电机以额定功率运行。额定功率是风力发电机能够在预定的各涡轮机部件可接受的疲劳程度下运行的输出功率。处于高于特定速度的风速时，或者处于超出预定等级的风湍流程度时，通常称为“跳脱限制”或“监视器设定点限制”，可关闭风机，或者可通过调整叶片的桨距或对转子进行制动来减小负载，以便保护风力发电机部件免受损坏。

与所述风力发电机的恒速运行相比，所述风力发电机的变速运行有助于增进由所述风力发电机进行的能量捕集，然而所述风力发电机的变速运行将产生具有变化的电压和/或频率的电力。具体而言，由所述变速风力发电机产生的电力的频率与转子的转速成比例。功率转换器可连接在所述发电机与公用电网之间。所述功率转换器输出具有固定电压和频率的电力，用于在所述公用电网中输送。

在所述转子上通过所述转子叶片与风的相互作用而产生的转矩与发电机转矩之间达到的平衡有助于所述风机稳定运行。叶片桨距调整等风机调整，或者电网上的低电压或零电压等电网事件可能导致转子上由风产生的转矩与发电机转矩之间的不平衡。所述发电机具有位于所述发电机转子与定子之间的空隙转矩，所述空隙转矩对抗所述转子施加的转矩。所述功率转换器也对所述空隙转矩进行控制，这有助于对所述发电机的功率输出进行控制。然而，所述风机可能无法在特定电网事件期间运行，或者可能因特定电网事件而遭受磨损和/或损坏，原因在于在检测到电网事件之后，对风机运行进行的调整将需要一段时间来起作用。此外，在电网事件之后控制功率输出时，转子振动以及超速可能成为一个问题，这取决于功率输出恢复的速率。

因此，需要克服本领域中的困难的方法和系统，其中一些方法和系统如上文所述。

发明内容

在一个方面，提供一种用于控制风机的运行的方法，所述风机包括在发电与输电系统内，所述风机包括：转子，所述转子包括多片转子叶片；发电机；功率转换器；以及控制器。所述方法包括测量所述发电与输电系统的至少一个运行条件；将对应于所述运行条件的运行条件反馈信号传输至功率限制器系统；使用所述功率限制器系统来分析所述运行条件反馈信号从而识别电网意外事件的发生；使用所述功率限制器系统来生成对应于所述电网意外事件的发生的功率命令信号；将所述功率命令信号传输至所述控制器；以及，当所述功率命令信号指示了从所述电网意外事件中恢复时，以非匀速的方式来增加所述功率转换器的有功电流输出，从而至少部分地基于所述功率命令信号来控制所述功率转换器的运行。

上述一个方面所提供的用于控制风机的运行的方法可进一步包括将对应于所述电网意外事件发生时的所述运行条件的至少一个变量存储在存储器中，从而帮助确定所述发电与输电系统是否恰当地运行。

在上述一个方面所提供的用于控制风机的运行的方法中，测量至少一个运行条件包括测量锁相回路(PLL)错误和终端电网电压中的至少一个。

在上述一个方面所提供的用于控制风机的运行的方法中，将所述有功电流命令信号应用于功率转换器运转包括在接收到对应于电网意外事件的有功电流命令信号时，迅速减小所述功率转换器的有功电流输出。