[发明专利]操作连接到串联补偿传输系统的基于逆变器的资源的方法

说明书

本发明涉及操作连接到串联补偿传输系统的基于逆变器的资源的方法。一种用于操作基于逆变器的资源的方法包括监测基于逆变器的资源中的电流量值。方法还包括监测基于逆变器的资源中的电压量值。此外，方法包括将基于逆变器的资源中的电流量值与初级电流阈值进行比较。此外，方法包括将基于逆变器的资源中的电压量值与电压阈值进行比较。照此，方法还包括当电流量值增加到高于初级电流阈值并且电压量值降低到低于电压阈值时禁用功率转换器的开关元件的开关，以绕过功率转换器的开关元件，直到基于逆变器的资源中的过多能量被耗散。

技术领域

本公开大体上涉及基于逆变器的资源，并且更特别地，涉及用于操作连接到串联补偿传输系统的基于逆变器的资源(诸如电功率系统)的方法。

背景技术

风力涡轮作为可再生能源已受到越来越多的关注。风力涡轮使用风来生成电。风使连接到转子的多个叶片转动。由风引起的叶片自旋使转子的轴自旋，该轴连接到生成电的发电机。某些风力涡轮包括双馈异步发电机(DFAG)(通常还被称为双馈感应发电机(DFIG))，以将风能转换成适合于输出至电网的电功率。DFAG典型地连接到转换器，该转换器调节DFAG与电网之间的电功率流。更特别地，转换器允许风力涡轮以电网频率输出电功率，而不管风力涡轮叶片的旋转速度如何。

典型的DFAG系统包括风驱动的DFAG，其具有转子和定子。DFAG的定子通过定子总线联接到电网。功率转换器用于将DFAG的转子联接到电网。功率转换器可为两级功率转换器，该两级功率转换器包括转子侧转换器和线路侧转换器两者。转子侧转换器可经由转子总线从转子接收交流(AC)功率，并且可将AC功率转换为DC功率。线路侧转换器可然后将DC功率转换为具有合适输出频率(诸如电网频率)的AC功率。AC功率经由线路总线提供至电网。辅助功率馈送装置可联接到线路总线，以为风力涡轮系统中使用的构件(诸如风力涡轮系统的风扇、泵、马达以及其它构件)提供功率。

包括功率转换器的基于逆变器的资源(IBR)(诸如风力涡轮、太阳能逆变器或能量储存系统)大体上对超出其设计额定值的电流敏感。如果这些功率转换器周围的电力系统的能量输入/输出的突然不平衡发生，并且系统中的储存能量具有用于通过转换器耗散的路径，则过大的电流可在这些功率转换器中流动。这样的突然的能量不平衡可由于多种故障的开始和/或这样的故障的清除。这可造成功率转换器中的能量过多，能量过多可引起对转换器的损坏。例如，在DFAG中，引起电压的突然下降的电网故障造成可从系统输出的功率/能量的突然下降。由于发电机的磁性构件内的储存能量，该事件造成在DFAG的转子电路上感应的电压的增加，这可导致转换器中流动的高电流。

可造成在功率转换器中流动的高电流的另一示例涉及串联补偿传输系统。在电网故障期间，从电网流过串联电容器组的高短路电流造成串联电容器中的大能量累积。在清除该故障时，串联电容器内储存的能量通过互连的传输系统耗散，该互连的传输系统可包括邻近的IBR。来自串联电容器组的能量的该突然排放可表现为邻近IBR中的高电流和/或电压。对于该事件而言，IBR应当避免跳闸，采取控制动作来尝试并维持设备能力内的电压/电流，并且阻尼由串联补偿系统造成的谐振。

因此，在IBR的功率转换器中管理高电流的先前方法在2017年5月25日提交的标题为“Methods for Operating Electrical Power Systems”的美国申请No.: 15/604921中提供。公开的方法涉及检测转换器中的高电流，与阈值进行比较，并且如果检测的电流超过阈值，则决定关掉转换器的门控。当系统中的能量的量快速地耗散并且在储存的能量耗散(例如，通过动态制动电路)时可快速地恢复门控时，该方法很有效。

然而，在一些情况(其中在系统中存在谐振(诸如由于串联电容器组而产生的谐振)或者引起高电流的能量源相对于转换器耗散能力为大的)下，尽管转换器中有高电流，但继续门控可为有益的。该益处是由于转换器的如下的能力：通过控制动作减轻高电压和/或电流，否则如果禁用门控，则这将为不可能的。