[发明专利]风力发电系统及其控制方法

说明书

风力发电系统包括用于产生机械能的风力涡轮机、用于将机械能转换成电能的双馈感应发电机、用于将电能转换成期望的电能用于供应至电网的转换器及变压器，发电机的定子通过变压器连接到电网。当来自发电机的转子的测量到的转速反馈值低于转子的原始切入转速时，通过确定转换器的直流母线电压余量，基于确定出的直流母线电压余量来确定出转换器的直流母线电压设定值以及基于确定出的直流母线电压设定值来控制转换器；和/或通过增加变压器的变压比以降低来自电网的电网电压，来降低转子的切入转速。

技术领域

本发明大体涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电系统及用于控制该风力发电系统的方法。

背景技术

随着全球能源资源的日益短缺及环境污染的日益严峻，清洁可再生能源，特别是风能已经得到快速发展。风力涡轮机在该方面备受关注。

已知风力涡轮机的运行与风速有关。例如，风力涡轮机具有用于确定风力发电系统的运行状态的预定的风速阈值。其中一个这样的阈值为切入风速，其被定义为风力发电系统开始发电的风速。另一个阈值为切出风速，其被定义为风力涡轮机能够运行而传递电力的最高风速。通常，在风速高于切出风速时，将停止发电。

基于国际电工技术委员会(International Electro-technical Commission，IEC)标准，将风区划分为四类：一类风区(在该风区的平均风速在8.5米/秒到10米/秒的范围内)、二类风区(在该风区的平均风速在7.5米/秒到8.5米/秒的范围内)、三类风区(在该风区的平均风速在6.0米/秒到7.5米/秒的范围内)、以及四类风区(在该风区的平均风速低于6.0米/秒)。在过去，大部分的技术开发都集中在中高速风区。

发明内容

因此，有必要提供用于控制能够运行在低风区时的风力发电系统的系统及方法。

本发明的一个方面在于提供一种用于控制风力发电系统的方法。所述风力发电系统包括用于产生机械能的风力涡轮机、用于将所述机械能转换成电能的双馈感应发电机、以及用于将所述电能转换成期望的电能用于供应至电网的转换器。所述方法包括：当来自所述发电机的转子的测量到的转速反馈值低于所述转子的原始切入转速时，确定出所述转换器的直流母线电压余量，其中，所述转子的所述原始切入转速包括用于从所述风力涡轮机产生电力的默认较低阈值速度；基于所述确定出的直流母线电压余量来确定出所述转换器的直流母线电压设定值；以及基于所述确定出的直流母线电压设定值来控制所述转换器，从而降低所述转子的切入转速。

本发明的另一个方面在于提供一种用于控制风力发电系统的方法。所述风力发电系统包括用于产生机械能的风力涡轮机、用于将所述机械能转换成电能的双馈感应发电机、用于将所述电能转换成期望的电能用于供应至电网的转换器、以及有载调压变压器，所述发电机的定子通过所述有载调压变压器连接到所述电网。所述方法包括：当来自所述发电机的转子的测量到的转速反馈值低于所述转子的原始切入转速时，增加所述有载调压变压器的变压比以降低来自所述电网的电网电压，从而降低所述转子的切入转速。所述有载调压变压器的所述变压比被定义为所述变压器的原边绕组与副边绕组的变压比。所述转子的原始切入转速包括用于从所述风力涡轮机产生电力的默认较低阈值速度。

本发明的又一个方面在于提供一种风力发电系统。所述风力发电系统包括用于产生机械能的风力涡轮机、用于将所述机械能转换成电能的双馈感应发电机、用于将所述电能转换成期望的电能用于供应至电网的转换器以及控制器。所述控制器用于当来自所述发电机的转子的测量到的转速反馈值低于所述转子的原始切入转速时，确定出所述转换器的直流母线电压余量，基于所述确定出的直流母线电压余量来确定出所述转换器的直流母线电压设定值，并且，基于所述确定出的直流母线电压设定值来控制所述转换器，从而降低所述转子的切入转速，其中，所述转子的所述原始切入转速包括用于从所述风力涡轮机产生电力的默认较低阈值速度。

附图说明