[发明专利]用于一体式风力和太阳能功率系统的无功功率控制方法

说明书

提供一种操作采用发电机(110)和太阳能功率源(120)的功率生成系统(100)的方法。方法包括以下步骤：确定(310)风速是否小于切入速度，计算(315)关于电网(102)的无功功率需求，计算(320)线路侧转换器(140)的无功功率容量，确定(325)无功功率需求是否大于无功功率容量，以及计算(330)线路侧转换器(140)和转子侧转换器(130)的无功功率容量。方法还包括以下步骤：确定(335)无功功率需求是否大于线路侧转换器(140)和转子侧转换器(130)的无功功率容量，以及减少太阳能功率生成或重新配置线路侧转换器(140)和/或转子侧转换器(130)来满足无功功率需求。

技术领域

本申请大体上涉及电功率的生成，且更特别地涉及一种用于一体式风力和太阳能功率系统的无功功率控制方法。

背景技术

随着传统化石燃料价格继续上涨，诸如太阳能和风场之类的可再生能源在经济上变得更可行。如果适当的控制系统就位以用于协调随公用事业的需求所产生的功率，现有的电功率分配(网)基础可用于分配来自可再生能源的功率。可度量关于功率的需求，且需求信号可用来控制由可再生源供应至电网的功率的量。

当电压和电流同相时，生成或消耗有功功率。当电压和电流90度异相时，生成或消耗无功功率。纯容性或纯感性的负载大体上将仅消耗无功功率(除了小的电阻损耗外)，且没有明显的(appreciative)有功功率传输到负载。无功功率由称为伏安无功或VAR(其为便利的数学量，因为视在功率是VAR和瓦特的向量和)的量来度量。电网的稳定性与无功功率的生成和/或消耗相关。因此，有必要控制从可再生能源输出的无功功率来满足电需求，同时为电网提供稳定性。

先前的无功功率管理方法和系统调节VAR命令，该VAR命令发送到风力涡轮以控制每个风力涡轮的瞬时无功功率产生。然而，此类方法和系统在协调来自一体式风力和太阳能功率系统的无功功率响应时经受困难。因此，存在对用于一体式风力和太阳能功率系统的无功功率调节和电压支持的需要。

发明内容

根据一方面，提供一种操作采用发电机和太阳能功率源的功率生成系统的方法。发电机电耦合到转子侧转换器和公共耦合点(PCC)，PCC电耦合到线路侧转换器，DC-DC转换器电耦合到转子侧转换器的输出和线路侧转换器的输入。DC-DC转换器电耦合到太阳能功率源。方法包括以下步骤：(a)确定风速是否小于切入速度；(b)计算关于电网的无功功率需求；(c)计算线路侧转换器的无功功率容量(capability)；(d)确定无功功率需求是否大于无功功率容量；(e)计算线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量；(f)确定无功功率需求是否大于线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量。方法还包括步骤(g)，如果无功功率需求大于线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量，减少太阳能功率生成，以及重复确定无功功率需求是否大于线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量的步骤，或重新配置线路侧转换器和转子侧转换器中的至少一个来满足无功功率需求。

根据另一方面，提供一种操作采用发电机和次级功率源的功率生成系统的方法。发电机电耦合到转子侧转换器和公共耦合点(PCC)，PCC电耦合到线路侧转换器，DC-DC转换器电耦合到转子侧转换器的输出和线路侧转换器的输入。DC-DC转换器电耦合到次级功率源。方法包括以下步骤：(a)确定风速是否小于切入速度；(b)计算关于电网的无功功率需求；(c)计算线路侧转换器的无功功率容量；(d)确定无功功率需求是否大于无功功率容量；(e)计算线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量；(f)确定无功功率需求是否大于线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量。方法还包括步骤(g)，如果无功功率需求大于线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量，减少次级功率生成，以及重复确定无功功率需求是否大于线路侧转换器和转子侧转换器的无功功率容量的步骤，或重新配置线路侧转换器和转子侧转换器中的至少一个来满足无功功率需求。