專利名稱：電力系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于向互連點(diǎn)處的公用電網(wǎng)提供電力的電力系統(tǒng)。更具體地說，
本發(fā)明涉及將由諸如風(fēng)力渦輪機(jī)和光電模塊之類的可再生能源產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換成滿足互 連點(diǎn)的低諧波要求的電力的電力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近來，諸如風(fēng)力渦輪機(jī)之類的可再生能源作為對(duì)環(huán)境安全且相對(duì)便宜的替代能源 已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注。隨著此增長的關(guān)注，人們已經(jīng)做出大量努力來發(fā)展可靠且高 效的風(fēng)力渦輪機(jī)。為了最大化電力產(chǎn)生的效能并且簡化到應(yīng)用電網(wǎng)的連接，風(fēng)力渦輪機(jī)常 常位于彼此接近之處，這在相關(guān)領(lǐng)域中一般被稱為"風(fēng)力田"。風(fēng)力田中的風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生 電力并且將電流饋送給普通連接點(diǎn)(PCC)處的諸如電力網(wǎng)的公用事業(yè)。 —種保持旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成比例的風(fēng)力渦輪機(jī)是變速風(fēng)力渦輪機(jī)。變速 風(fēng)力渦輪機(jī)的示例在例如Richardson等的US5083039中有描述。變速風(fēng)力渦輪機(jī)包括發(fā) 電機(jī)、發(fā)電機(jī)側(cè)的變頻器、DC鏈路總線、和連接到電網(wǎng)的變頻器。發(fā)電機(jī)的可變頻率能量由 該發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器傳輸?shù)紻C鏈路總線，稍后由電網(wǎng)側(cè)變頻器轉(zhuǎn)換為固定頻率。
電網(wǎng)側(cè)的有源(active)變頻器通常利用諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)之類的半 導(dǎo)體開關(guān)，通過那些半導(dǎo)體開關(guān)的脈寬調(diào)制開關(guān)動(dòng)作，將DC電壓轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)頻率的AC電 壓。開關(guān)動(dòng)作往往引起不希望的諧波。為了避免由這些諧波所引起的問題，安裝許多濾波 器。濾波器元件通常很龐大并且很昂貴。 本領(lǐng)域中需要提供一種不同于傳統(tǒng)系統(tǒng)的用于風(fēng)力田的改善的電力系統(tǒng)，其可以 滿足針對(duì)一組風(fēng)力渦輪機(jī)在電力連接點(diǎn)處的低諧波要求。這樣的系統(tǒng)將還對(duì)諸如光電系統(tǒng) 之類的其它可再生能源有用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文公開的實(shí)施例，發(fā)電系統(tǒng)包括在電力連接點(diǎn)處并聯(lián)連接的至少兩個(gè)電力 系統(tǒng)。每個(gè)電力系統(tǒng)包括電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其包括變頻器，該變頻器包括多個(gè)開關(guān)，用于將直 流電力轉(zhuǎn)換為交流電力。該發(fā)電系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括至少兩個(gè)脈寬調(diào)制 (P麗)調(diào)制器，每個(gè)P麗調(diào)制器用于獲得基頻(fundamental)波形和載波信號(hào)，使用該基頻 和載波信號(hào)來產(chǎn)生P麗圖樣(pattern)，以及用于將該P(yáng)麗圖樣提供給各個(gè)變頻器，用于驅(qū) 動(dòng)該各個(gè)變頻器的開關(guān)。該控制系統(tǒng)被配置為交錯(cuò)(interleave)該至少兩個(gè)電力系統(tǒng)的 載波信號(hào)、基頻波形或載波信號(hào)和基頻波形的組合，以產(chǎn)生分別用于該至少兩個(gè)變頻器的 交錯(cuò)的P麗圖樣。 根據(jù)本文公開的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種控制耦合到電力連接點(diǎn)的電力系統(tǒng)的 方法。該方法包括獲得載波信號(hào)和基頻波形；使用該載波信號(hào)和基頻波形產(chǎn)生脈寬調(diào)制 (P麗)信號(hào)同時(shí)交錯(cuò)該電力系統(tǒng)的載波信號(hào)、基頻波形、或載波信號(hào)和基頻波形的組合；以 及利用該P(yáng)麗信號(hào)驅(qū)動(dòng)該電力系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)變頻器。


當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)說明時(shí)，本發(fā)明的這些及其它特征、方面、和優(yōu)點(diǎn)將能夠 得到更好的理解，其中貫穿附圖，相同的符號(hào)代表相同的部分，其中
圖1是示出了根據(jù)本文公開的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力田的框圖。
圖2是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的框圖。 圖3是在風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)中用于產(chǎn)生用于變頻器的半導(dǎo)體開關(guān)的P麗圖樣的 P麗調(diào)制器的框圖。 圖4是示出了示范性基頻波形、三角載波波形、以及將基頻波形與三角載波波形 相比較產(chǎn)生的P麗圖樣的一對(duì)曲線圖。 圖5是示出了對(duì)于在不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)中變頻器的一個(gè)相應(yīng)相的基頻 波形和三角載波波形的一組曲線圖。 圖6是示出了通過比較圖5的基頻波形和三角載波波形的對(duì)于在不同的風(fēng)力渦輪 機(jī)電力系統(tǒng)中的變頻器的相應(yīng)相的P麗圖樣的一組曲線圖。 圖7是示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的對(duì)于在不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)中的變頻 器的相應(yīng)相的基頻波形和三角載波波形的一組曲線圖。 圖8是示出了通過比較圖7的基頻波形和三角載波波形的對(duì)于在不同的風(fēng)力渦輪 機(jī)電力系統(tǒng)中的變頻器的相應(yīng)相的P麗圖樣的一組曲線圖。 圖9是示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的對(duì)于在不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)中的變頻 器的相應(yīng)相的基頻波形和三角載波波形的一組曲線圖。 圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的諧波矢量的矢量圖。
圖11是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的諧波矢量的矢量圖。
圖12是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的五個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的諧波矢量的矢量圖。
圖13是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括變電站系統(tǒng)的風(fēng)力電站系統(tǒng)的框圖。
圖14是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的光電電力系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下述實(shí)施例一般涉及具有在諸如發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)或變電站系統(tǒng)之類的電力連接 點(diǎn)處并聯(lián)連接的至少兩個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)。為了圖示，在圖1-13中將電力系統(tǒng)示出為 風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)。每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)包括脈寬調(diào)制(P麗)控制器，用于獲得基 頻波形和載波信號(hào)，以及用于產(chǎn)生用于各個(gè)電網(wǎng)側(cè)變頻器的P麗圖樣，以便當(dāng)驅(qū)動(dòng)各個(gè)電 網(wǎng)側(cè)變頻器的開關(guān)時(shí)使用。控制系統(tǒng)被配置為通過交錯(cuò)載波信號(hào)、或基頻波形、或載波信號(hào) 和基頻波形的組合，以產(chǎn)生分別用于風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)變頻器的交錯(cuò)的P麗圖 樣，從而減少電力連接點(diǎn)處的諧波。因而，電力連接點(diǎn)處的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的波形的組 合具有相對(duì)較低的諧波。因此，在一個(gè)方面，可以顯著簡化風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的無源濾波 器設(shè)計(jì)。在另一個(gè)方面，允許電網(wǎng)側(cè)變頻器的開關(guān)具有相對(duì)低的開關(guān)頻率，降低開關(guān)的能量 損耗，以及增加電網(wǎng)側(cè)變頻器的功率效率。 圖1示出了風(fēng)力田11，包括多個(gè)并聯(lián)連接的風(fēng)力渦輪機(jī)12，以向電力連接點(diǎn)16處 的電網(wǎng)14饋送電力，該電力連接點(diǎn)16在一個(gè)實(shí)施例中為公共連接點(diǎn)(PCC)。
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風(fēng)力11的示范性發(fā)電系統(tǒng)10包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18。每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18包括一個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20，用于將由風(fēng)力渦輪機(jī)12的發(fā)電機(jī)28產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換為具有恒定電壓和恒定頻率的交流電；以及渦輪變壓器22，用于在將交流電饋送給PCC 16處的電網(wǎng)14之前將交流電轉(zhuǎn)換為恒定電壓和特定頻率。電力系統(tǒng)10包括控制系統(tǒng)，其可以包括多個(gè)渦輪控制器24、主控制器25或渦輪和主控制器的組合。
圖2示出了一實(shí)施例，其中風(fēng)力渦輪機(jī)12包括具有葉片26的轉(zhuǎn)子13，葉片26耦合到發(fā)電機(jī)28，發(fā)電機(jī)28依次耦合到風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)28包括永久磁鐵同步電機(jī)。轉(zhuǎn)子到發(fā)電機(jī)28的耦合可以或者是直接耦合或者經(jīng)由可選的傳動(dòng)箱(未示出)。示范性發(fā)電機(jī)28是同步發(fā)電機(jī)，但是，本發(fā)明也可以用于諸如雙倍饋送感應(yīng)發(fā)電機(jī)之類的其它發(fā)電機(jī)。在一些實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)12包括具有相同或相似的額定輸出功率的發(fā)電機(jī)。渦輪變壓器22將較低壓側(cè)21處的來自于電網(wǎng)側(cè)變頻器32的交流電變換為高壓側(cè)23處的較高電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18還包括與變壓器22的高壓側(cè)23串聯(lián)連接的無源濾波器27，用于進(jìn)一步降低諧波。 發(fā)電機(jī)28經(jīng)由定子(未示出)耦合到風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20。電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20從發(fā)電機(jī)28接收電力并將該電力轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)男问揭暂斔偷诫娋W(wǎng)14(圖1)。在該示范性實(shí)施例中的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20是AC-DC-AC變頻器，其包括發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器30、DC鏈路總線31、和電網(wǎng)側(cè)變頻器32。發(fā)電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變頻器30和32中的每一個(gè)包括開關(guān)34。開關(guān)34可以包括任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，這樣的幾個(gè)示例包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、柵極換流晶閘管(GCT)、和金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)。在示出的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器30和電網(wǎng)側(cè)變頻器32是兩級(jí)變頻器。在其它的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器30和電網(wǎng)側(cè)變頻器32可以是多級(jí)變頻器。 在某些實(shí)施例中，電網(wǎng)側(cè)變頻器32包括脈寬調(diào)制(P麗)變頻器，包括三相，每相具有兩個(gè)開關(guān)34。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪控制器24包括P麗調(diào)制器36，其提供調(diào)制的P麗圖樣信號(hào)38用于控制開關(guān)34。因而，電網(wǎng)側(cè)變頻器32通過該調(diào)制的P麗圖樣信號(hào)38將DC總線31處的直流電流變換為具有受控電壓和頻率的三相交流電流。 在一個(gè)實(shí)施例中，P麗調(diào)制器36接收PCC 16處的基準(zhǔn)(電流或電壓)波形。因而，在這樣的實(shí)施例中，每一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的基準(zhǔn)波形是相同的并被稱為"全局基準(zhǔn)"。在可替換的實(shí)施例中，如圖2中的虛線所示，P麗調(diào)制器36從電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20的輸出接收基準(zhǔn)波形，且該基準(zhǔn)波形分別被稱為"局部基準(zhǔn)"。不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的局部基準(zhǔn)可以在相位上有稍微的偏移。各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的三相Ua、Ub和Uc的相位量彼此間隔120度。 參考圖3，在一個(gè)實(shí)施例中，P麗調(diào)制器36可以包括用于測量基準(zhǔn)波形的相位和幅度的鎖相環(huán)(PLL)電路40、用于接收該基準(zhǔn)波形的相位和幅度信息并產(chǎn)生基頻波形的基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器42、以及用于接收該基準(zhǔn)波形的相位信息并輸出載波信號(hào)的載波發(fā)生器44。例如在Weng等人的US2007/0159265中描述了結(jié)合三相波形使用的PLL電路的設(shè)計(jì)，其通過引用而全部合并于此。 在一個(gè)實(shí)施例中，載波信號(hào)是三角波形，以及P麗調(diào)制器36還包括比較器46，用于將基頻波形與三角載波波形相比較并產(chǎn)生P麗圖樣信號(hào)38以驅(qū)動(dòng)開關(guān)34(圖2)。在其它實(shí)施例中，P麗調(diào)制器36是空間矢量P麗調(diào)制器，而該載波信號(hào)都是具有預(yù)定開關(guān)周期的開關(guān)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，載波信號(hào)頻率與基頻波形頻率的比率是整數(shù)，并可以用來產(chǎn)生同步的P麗圖樣。在其中該比率不是整數(shù)的其它實(shí)施例中，產(chǎn)生的P麗圖樣是異步的。
參考圖4，在一個(gè)實(shí)施例中，基頻波形包括正弦波形50，載波信號(hào)包括三角波形52，以及P麗圖樣54是基于正弦波形50與三角波形52的比較而產(chǎn)生的。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)正弦波形50的瞬時(shí)幅度大于三角波形52的瞬時(shí)幅度時(shí)，P麗圖樣54為邏輯"高"(或開啟)。當(dāng)正弦波形50的瞬時(shí)幅度小于三角波形52的瞬時(shí)幅度時(shí)，P麗圖樣54為邏輯"低"(或截止)，這樣形成的P麗圖樣54為一系列脈沖。 在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，用于不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的相應(yīng)相(例如相Ua)的P麗圖樣經(jīng)由主控制器25和/或每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)控制器24(圖2)來交錯(cuò)。在更特定的示例中，用于各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的載波信號(hào)具有相同的頻率和幅度，但是關(guān)于over)載波信號(hào)周期相對(duì)于彼此交錯(cuò)。例如，每個(gè)載波信號(hào)可以與另一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的載波信號(hào)間隔關(guān)于載波周期的360/n度，其中n為發(fā)電系統(tǒng)10中風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的數(shù)目。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于具有四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的發(fā)電系統(tǒng)10來說，電網(wǎng)側(cè)變頻器32的單相的每個(gè)載波信號(hào)彼此間隔90度。
參考圖5，四個(gè)渦輪系統(tǒng)的載波信號(hào)152、252、352和452關(guān)于載波周期偏移90度，以及針對(duì)四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的基頻波形150、250、350和450是相同的。在此示例中，第二、第三和第四風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的電網(wǎng)側(cè)變頻器32的第二、第三和第四載波信號(hào)252、352和452相對(duì)于第一載波信號(hào)152關(guān)于載波信號(hào)周期分別偏移了 90度、180度和270度。 圖6是示出了圖5的實(shí)施例的P麗圖樣154、254、354和454的一組曲線圖。四個(gè)P麗圖樣154、254、354和454各自為具有相同幅度的一系列脈沖，以及基本上相對(duì)于相鄰的P麗圖樣交錯(cuò)了載波信號(hào)周期的90度。 在某些實(shí)施例中，對(duì)于每一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18，各個(gè)P麗調(diào)制器36包括三個(gè)PLL電路40 (針對(duì)三相的每一相有一個(gè)PLL電路)，并被用來產(chǎn)生三個(gè)P麗圖樣，用于該三相的開關(guān)。P麗圖樣驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)側(cè)變頻器32的開關(guān)34以產(chǎn)生電壓脈沖，該電壓脈沖進(jìn)一步被各個(gè)渦輪變壓器22變換(也可以可選地由電感器以及電容器濾波)為滿足PCC 16的頻率和電壓要求的電壓信號(hào)。然后不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的電壓信號(hào)并聯(lián)耦合到PCC 16。因而，PCC處的組合的正弦波是所有風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的電壓信號(hào)的和并且具有降低的諧波。 在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，返回參照?qǐng)D1和2，用于不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18中的電網(wǎng)側(cè)變頻器32的相應(yīng)相(例如Ua)的P麗圖樣通過不同的技術(shù)而移相，其中不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的相應(yīng)相的載波信號(hào)是相同的，以及不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的相應(yīng)相的基頻波形通過彼此之間關(guān)于基頻波形周期均勻地偏移60/n度來交錯(cuò)，其中n為發(fā)電系統(tǒng)10中的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的數(shù)目。相移后的P麗圖樣驅(qū)動(dòng)開關(guān)34并產(chǎn)生多個(gè)電壓脈沖。渦輪變壓器22可以用來變換電壓脈沖并恢復(fù)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18之間的偏移的相。 在一個(gè)特定的實(shí)施例中，每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的PLL電路40電耦合到PCC16以獲得全局基準(zhǔn)(也就是說，相同的載波信號(hào)和相同的基頻波形)。然后在風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18之間偏移基頻波形。圖7示出了這樣的實(shí)施例，其中用于四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的一個(gè)相(例如相Ua)的載波信號(hào)162、262、362和462和基頻波形160、260、360和460根據(jù)該全局基準(zhǔn)產(chǎn)生。載波信號(hào)162、262、362和462是相同的。在相鄰的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18之間，基頻波形160、260、360和460關(guān)于基頻波形周期偏移15度。
通過比較基頻波形160 、260 、360和460與載波信號(hào)162 、262 、362和462來獲得針對(duì)四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的每一個(gè)的一個(gè)相的P麗圖樣164、264、364和464。 P麗圖樣164、264、364和464的每一個(gè)是具有共同幅度和對(duì)稱性并且具有稍有不同的單個(gè)脈沖寬度的一系列脈沖。脈沖圖樣關(guān)于基頻波形周期偏移15度。在示范性實(shí)施例中，第二、第三和第四風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的基頻波形260、360和460相對(duì)于第一風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的第一基頻波形160關(guān)于基頻波形周期分別偏移了 15度、30度和45度。
相移后的P麗圖樣驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)側(cè)變頻器32的開關(guān)34并產(chǎn)生多個(gè)電壓脈沖，以及在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)渦輪變壓器22變換該電壓脈沖并恢復(fù)P麗相移。在對(duì)應(yīng)于圖8所示的P麗相移的一個(gè)實(shí)施例中，第一風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的渦輪變壓器22例如為星形連接變壓器(wyeiye transformer)，且波形不被偏移。第二、第三和第四風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的渦輪變壓器22相對(duì)于第一波形關(guān)于P麗圖樣周期分別具有_15、-30和-45度的相移。第二、第三和第四風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的渦輪變壓器22為移相變壓器，例如鋸齒形變壓器或延長的三角形變壓器，以恢復(fù)基頻波形中的偏移角。渦輪變壓器22的波形的偏移度與P麗偏移度(即，基頻波形偏移度)相關(guān)連。在P麗偏移和恢復(fù)之后，僅僅N'6 *t±l次諧波未被抵消，其中t = 1，2，3...，以及N為電網(wǎng)側(cè)變頻器32的數(shù)目，即發(fā)電系統(tǒng)10中風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的數(shù)目。 在可替換的實(shí)施例中，正如以上參考圖2的討論，每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的PLL電路40電耦合到每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的低壓側(cè)21以獲取相應(yīng)的局部基準(zhǔn)。在這樣的局部基準(zhǔn)實(shí)施例中，不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的載波信號(hào)和基頻波形可以具有稍微不同的相。 如圖9所示，基于不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的局部基準(zhǔn)產(chǎn)生載波信號(hào)172、272、372、472以及基頻波形170、270、370和470。在相鄰的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18之間，基頻波形170 、270 、370和470關(guān)于基頻波形周期偏移了 15度。 在某些實(shí)施例中，在相同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18中的電網(wǎng)側(cè)變頻器32的三相Ua、Ub和Uc的P麗圖樣是相同的。在一個(gè)實(shí)施例中，如果載波信號(hào)和基頻波形之間的頻率比等于3*N，其中N為整數(shù)，則三相的基頻波形彼此之間關(guān)于基頻波形周期偏移120度，以及與相同的載波信號(hào)相比較，以使得該三相的產(chǎn)生的P麗圖樣是相同的。載波頻率處的諧波電壓為共模波形，因此它們對(duì)任何輸出的差模電流沒有貢獻(xiàn)。因而，具有基頻波形的3AN倍的頻率的諧波被抵消，并且不顯示在PCC 16處。 在另一個(gè)實(shí)施例中，如果載波信號(hào)和基頻波形之間的頻率比不等于3AN，則為了獲得用于相同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18中的三相的相同的P麗圖樣，三相的載波信號(hào)彼此之
間關(guān)于基頻周期偏移，。偏移后的載波信號(hào)與關(guān)于基頻波形周期被移相的三相的基頻波形
相比較以獲得用于該三相的相同的P麗圖樣。 在另一個(gè)實(shí)施例中，不同的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的P麗圖樣既被交錯(cuò)又被移相，以及渦輪變壓器在輸出波形中恢復(fù)偏移的相。在某種程度上，第三實(shí)施例是如上相對(duì)于圖5-6以及7-9所述的實(shí)施例的組合，因而下文中略去了相似的描述。如上參考圖8所述，通過四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18之間的P麗偏移以及變壓器恢復(fù)，僅剩下N 6 t±l次諧波，其可以進(jìn)一步通過載波信號(hào)交錯(cuò)來降低。 在一個(gè)特定的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18之間的載波信號(hào)被交錯(cuò)t*60/N度，其中N為發(fā)電系統(tǒng)10中風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的數(shù)目，以及t為整數(shù)。對(duì)于圖1中具有四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的示范性發(fā)電系統(tǒng)IO，風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18之間的載波信號(hào)可以被交錯(cuò)15襯度。 在具有至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的發(fā)電系統(tǒng)10中，至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)
電力系統(tǒng)18的k次諧波的每一個(gè)是包括幅度分量和相位角分量Phi_k的諧波矢量fi一k 。在
一個(gè)實(shí)施例中，可以通過使得至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的諧波矢量的和為零來獲
得確定的k次諧波的徹底的抵消。在一個(gè)實(shí)施例中，至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的k
次諧波的幅度分量基本上相同。 在某些實(shí)施例中，基頻波形表示為 Q邁cos (km w t+Phi_m)， 其中Qm為基頻波形的幅度；Phi_m為基頻波形的相位角；km為基頻波形的頻率階次(frequency order)(以及km的默認(rèn)值為1)，以及"=2* Ji *60.三角載波波形表示為 y COS(A:, +尸/u'— c)， 其中l(wèi)為三角載波波形的幅度；Phi_C為關(guān)于三角載波波形周期的三角載波波形
的相位角；ke為三角載波波形的頻率階次；以及"=2*Ji*60。
對(duì)于k次諧波，k服從等式1 :
k = m kc+n km 等式1
其中m和n分別為整數(shù)。 在一個(gè)實(shí)施例中，為簡單起見，至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的k次諧波的相
位角可以被表示為下列等式2中的陣列
_Phi—1 —_Phi一Phi—1 —_ 0 .— 0
Phi —畫k-匿2Phi —Phi —_m —2+ k-60/N十Seq(k)--60/N
=m"
Phi —_k —-N一Phi_-C —N-Phi —_m —-N-(N-l"60/N-(N-1)*60/N-等式2 其中Phi_k_l、 Phi_k_2、 Phi—k—N分別為發(fā)電系統(tǒng)10中來自第一、第二和第N風(fēng)
力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的k次諧波的相位角。等式右邊的頭兩項(xiàng)通過P麗載波交錯(cuò)的調(diào)制
來確定，第三項(xiàng)由P麗基頻波形偏移驅(qū)動(dòng)，以及第四項(xiàng)由變壓器相恢復(fù)提供。Seq(k)為PCC
處k次諧波相對(duì)于基頻波形的相序。因此，對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的每一個(gè)，PCC 16
處的基頻波形的三相Ua、 Ub和Uc為 Ua = U*Sin"t Ub = U Sin(wt-120° ) Uc = U Sin(wt+120° ) 對(duì)于k次諧波，三相諧波電壓分別為
Uka
Ukb
Ukc
Uk Sink cot
Uk Sin(kwt_kl20° )
Uk Sin(kwt+kl20° ) Seq (k) = 1表示k次諧波相對(duì)于基頻波形具有正序；Seq (k) = -1表示k次諧波相對(duì)于基頻波形具有負(fù)序；以及Seq(k) = 0表示k次諧波具有零序。具有零序的諧波不會(huì)出現(xiàn)在PCC 16處。在具有四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的示范性發(fā)電系統(tǒng)10中，等式2如下
.1 — 2_34
Phikr「Phic1]陽Phim
Phik2Phic2Phim
=m*+ n-
Phik3Phic3Phim
Phi一久-4—Phi —c —4—Phi —m —
+ k
00
15+ S叫(k).-15
30-30
60—60 k = m kc+n km處的諧波的相位角陣列被簡化為以下等式3
「Mic1]P/ii' m
跑尸Wc2 P/ ' m
=/n
3尸Wc3P/n'
4_—-4—尸W —附—
_0__ -(T
15-15
30—30
45--—45—
等式3 對(duì)于k次諧波，等式3的第二、第三和第四項(xiàng)是確定的，僅可以調(diào)節(jié)有關(guān)載波信號(hào)的交錯(cuò)的相位角的第一項(xiàng)。在一個(gè)實(shí)施例中，關(guān)于要被調(diào)節(jié)的四個(gè)變頻器的載波信號(hào)周期的載波相角為以下等式4的形式
-(T
，—2=、—。必■15
30
7 — 4.—45_
等式4 其中"k。 adj"為風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18當(dāng)中的載波相角調(diào)節(jié)的系數(shù)(co-efficient)。 在一個(gè)實(shí)施例中，電力系統(tǒng)處于功率平衡的條件下，其中風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18在DC總線31處具有基本上相同的DC電壓并且在PCC 16處具有相同的電壓輸出，并且對(duì)于每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18中的三相Ua、 Ub和Uc使用相同的載波信號(hào)。在此實(shí)施例中，k = m kc+n km，以及Seq(k)僅由n確定。因而，根據(jù)等式3和4，等式3可以被簡化為以下等式5。
-(T_0_
服一1515
蕩_—330+ ("30
凍_人—4_—45—_45—
等式5 因此，在參考圖IO和11的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝?、第二、第三和第四風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的諧波矢量fi —k_l， fi —k —2， ft —k —3和fi一k —4的和為零時(shí)，k階次的總諧波被抵消。在一個(gè)實(shí)施例中，由于諧波fl一k一l， ii —k —2， fi —k 3和ft一k —4的幅度分量基本上相同，根據(jù)等式1和5通過選擇適當(dāng)?shù)南禂?shù)Kc—adj來調(diào)節(jié)諧波矢量的相位分量，諧波矢量和可以被向零驅(qū)動(dòng)。 在一個(gè)示例中，當(dāng)基頻波形頻率為60HZ以及載波信號(hào)的頻率為780HZ(ke = 13)時(shí)，為了抵消發(fā)電系統(tǒng)10的第25次諧波(k = 25)，等式lk = m k。+n km被推導(dǎo)為25 =-1。因此，等式5中的"sequence (n)"為
Phi—k一 (T.0 —_0_
Phi ——k一1515=(kc—喊+13).30
Phi.—k—=m.(kc—^ + kg30+ (n - Seq(n)).3060
-Phi-_k—_4_45-_45. 90_
13m+n。然后，"m"和"n"的一組值為:m = 2，nsequence (-1) = _1。因而等式5被推導(dǎo)為 因而，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)kc adj = 3時(shí)，Phi—kj，Phi—k—2，Phi—k—3和Phi_k_4分別為0度、450度、900度和1350度，其構(gòu)成圖9的矢量圖，以及第25次諧波被抵消。
在另一個(gè)實(shí)施例中，參考圖12，示出了用于抵消具有五個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的發(fā)電系統(tǒng)10的k次諧波的矢量圖。這可以通過選擇適當(dāng)?shù)妮d波相位角系數(shù)以獲得五個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的零矢量和來獲得。 返回參照?qǐng)Dl，在某些實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)10包括中電壓收集器系統(tǒng)80，其是包括電耦合風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的多個(gè)輸入和電耦合到PCC 16的單個(gè)輸出的多端網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18通過例如中電壓電力電纜電連接到中電壓收集器系統(tǒng)(MVCS)80。由MVCS 80所引起的每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18和PCC 16之間的阻抗矩陣包括電阻元件、電容元件、和/或電感元件，每個(gè)元件基本上是頻率相關(guān)的。阻抗矩陣引起渦輪變壓器22和PCC 16的高電壓側(cè)23的電壓信號(hào)之間的基頻頻率和k次諧波二者的相移。由基頻和k次諧波處的阻抗矩陣所引起的總偏移角e工和9k可以分別參考以下等式6和7 :
9,, Phi m 1
Phi m 2
9
12
6
IN
=Phi—pcc —
Phi m N
等式6
、— Phi_kpcc一l-Phi_k__1 —9k2=Phi-kpCC—2Phi_k ——2
—6kN _Phi一k -"pec -一wPhi_k一N-
等式7 其中Phi_pcc為PCC 16處的基頻處的電壓信號(hào)的相位角，以及Phi_m_N為渦輪變壓器22的高電壓側(cè)23處的基頻處的電壓信號(hào)的相位角。Phi—kp。?！狽為PCC 16處的k次諧波頻率處的電壓信號(hào)的相位角，以及Phi_k_N為渦輪變壓器22的高電壓側(cè)23處的k次諧波頻率處的電壓信號(hào)的相位角。 根據(jù)等式3、6和7，為了實(shí)現(xiàn)PCC 16處的k次諧波的零矢量和，示范性四個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)18的k = m *k。+n *km處的諧波的相位角陣列包括由MVCS 80的阻抗矩陣所引起的偏移角。PCC 16處的相位角陣列然后表示為
-、"_r陽南一一r
—2=附'蕩_-C一_2
-、"—3跑一_3
_4蕩_—4—
1214.
--0-《
15 30_15 -30+
—45——45—陽042 —
以及可以進(jìn)一步簡化為
跑
<formula>formula see original document page 11</formula> 因此，載波信號(hào)的交錯(cuò)角Phi_c。OT_N的校正因子陣列顯示為如下等式8
<formula>formula see original document page 11</formula>)/m等式8 每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的偏移角e工和ek取決于基頻頻率和k次諧波頻率
處的MVCS 80的阻抗矩陣。在某些實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)10還包括用于通過任何已知方法來測量包括基頻頻率和諧波頻率的頻率范圍內(nèi)的MVCS 80的阻抗矩陣的阻抗測量設(shè)備。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，MVCS 80的阻抗矩陣可以通過傳輸多個(gè)頻率范圍內(nèi)的被掃描電壓并記錄該頻率范圍內(nèi)的響應(yīng)阻抗來測量。 在某些實(shí)施例中，MVCS 80的阻抗矩陣的電阻元件、電容元件和/或電感元件可以隨時(shí)間改變，以及渦輪控制器24和/或主控制器25可以包括閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)與阻抗測量設(shè)備連接，且每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)18的載波信號(hào)的交錯(cuò)角的控制是基于測量的MVCS80的阻抗矩陣。在一個(gè)實(shí)施例中，參考圖l，每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20可以
包括多個(gè)線程(thread)(未示出)，每個(gè)包括一個(gè)發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器、DC總線和電網(wǎng)側(cè)變頻
器。 一個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20內(nèi)的線程并聯(lián)連接到渦輪變壓器22。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)風(fēng)力
渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18內(nèi)的每一個(gè)電網(wǎng)側(cè)變頻器的載波信號(hào)和基頻波形是相同的。 在一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)力田11包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)組，每個(gè)組包括至少兩個(gè)分別具
有電網(wǎng)側(cè)變頻器的風(fēng)力渦輪機(jī)。該至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)可以或可以不在物理上彼此接近，
以及可以或可以不具有相似的額定功率。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，一個(gè)組內(nèi)的至少兩個(gè)風(fēng)
力渦輪機(jī)由各個(gè)渦輪控制器控制或者可選地由組控制器控制來交錯(cuò)該組中至少兩個(gè)風(fēng)力
渦輪機(jī)的載波信號(hào)、基頻波形、或載波信號(hào)和基頻波形的組合，以產(chǎn)生分別用于該至少兩個(gè)
風(fēng)力渦輪機(jī)的電網(wǎng)側(cè)變頻器的交錯(cuò)的P麗圖樣。因而，每個(gè)組的輸出滿足PCC 16處的諧波要求。 在另一個(gè)特定的實(shí)施例中，一個(gè)組內(nèi)的至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)由各個(gè)渦輪控制器控制或者可選地由該主控制器或組控制器控制來在基頻波形中具有60/N度的相移并使用鋸齒形渦輪變壓器來恢復(fù)該偏移角，其中N為該組中風(fēng)力渦輪機(jī)的數(shù)目。不同組中的風(fēng)力渦輪機(jī)具有交錯(cuò)的載波信號(hào)。而在另一個(gè)特定的實(shí)施例中，一個(gè)組內(nèi)的至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)具有交錯(cuò)的載波信號(hào)。不同組中的風(fēng)力渦輪機(jī)在基頻波形中具有60/M度的相移并使用鋸齒形渦輪變壓器22來恢復(fù)該偏移角，其中M為風(fēng)力田11中組的數(shù)目。
參考圖13，在一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)力田11包括連接到PCC 16處的電網(wǎng)14的至少一個(gè)變電站系統(tǒng)100。變電站系統(tǒng)100包括變電站101以及在諸如變電站管理點(diǎn)(SMP) 102和104之類的電力連接點(diǎn)處電耦合到變電站101的力、
X共總線103的饋線系統(tǒng)108和110。在一個(gè)實(shí)施例中，變電站101包括升壓變壓器112，用于將中電壓變換為高電壓。在某些實(shí)施例中，風(fēng)力田10可以包括在PCC 16處并聯(lián)連接的更多的變電站系統(tǒng)，以及每個(gè)變電站系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)饋線系統(tǒng)。 在一個(gè)實(shí)施例中，饋線系統(tǒng)108和110的每一個(gè)包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18，其例如通過一個(gè)或多個(gè)多端口MVCS 80菊花鏈接、分叉、或樹狀輻射連接到變電站101。在一個(gè)實(shí)施例中，參考上述PCC16的諧波減少控制，用于控制通過相同的MVCS 80連接的風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的控制系統(tǒng)被交錯(cuò)、和/或移相(變壓器恢復(fù))用于電網(wǎng)側(cè)變頻器，以實(shí)現(xiàn)作為MVCS 80的輸出的電力連接點(diǎn)處的諧波減少。電力連接點(diǎn)可以是MVCS 80的輸出和變電站101的公共總線103之間的任一點(diǎn)，例如饋線系統(tǒng)108的點(diǎn)102、114。
在某些實(shí)施例中，每個(gè)饋線系統(tǒng)108、110可以包括由相同的MVCS80連接的多個(gè)組，例如組120和122，二者通過電力連接點(diǎn)116和118都連接到相同的MVCS 80。每個(gè)組120、122包括可以或可以不在物理上彼此接近以及可以或可以不具有相似的額定功率的至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，一個(gè)組內(nèi)的至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)由各個(gè)渦輪控制器控制或者可選地由組控制器控制來交錯(cuò)一個(gè)組中風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的載波信號(hào)、基頻波形、或載波信號(hào)和基頻波形的組合，以產(chǎn)生交錯(cuò)的P麗圖樣分別用于風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)變頻器。因而，每個(gè)組的輸出滿足電力連接點(diǎn)116和118處的諧波要求。 在另一個(gè)特定的實(shí)施例中，一個(gè)組內(nèi)的至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)由各個(gè)渦輪控制器控制或者可選地由該主控制器或組控制器控制來在基頻波形中具有60/N度的相移并使用鋸齒形渦輪變壓器來恢復(fù)該偏移角，其中N為該組中風(fēng)力渦輪機(jī)的數(shù)目。不同組中的風(fēng)力渦輪機(jī)具有交錯(cuò)的載波信號(hào)。而在另一個(gè)特定的實(shí)施例中，一個(gè)組內(nèi)的至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)具有交錯(cuò)的載波信號(hào)。不同組中的風(fēng)力渦輪機(jī)在基頻波形中具有60/M度的相移并使用鋸齒形渦輪變壓器22來恢復(fù)該偏移角，其中M為風(fēng)力田11中組的數(shù)目。WOO] 在某些實(shí)施例中，風(fēng)力田電力系統(tǒng)包括用于每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)18的全局時(shí)間基準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)精度時(shí)間協(xié)議(PTP)或IEEE-1588協(xié)議提供全局時(shí)間基準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中，PTP或IEEE-1588協(xié)議經(jīng)由通信鏈路分配給各個(gè)渦輪控制器24，通信鏈路可以硬件、軟件或它們的組合實(shí)現(xiàn)。 盡管上面為了示例已經(jīng)討論了風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)，可以另外或可替換地使用諸如光電系統(tǒng)之類的其它可再生能源的形式。在一個(gè)實(shí)施例中，光電系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)連接的光電電力系統(tǒng)以向PCC 16處的電網(wǎng)14饋送電力。 參考圖14，其是根據(jù)本文公開的實(shí)施例的示范性光電電力系統(tǒng)82的框圖，每個(gè)光電電力系統(tǒng)82包括從光電模塊84接收直流電的DC總線86、包括用于將DC總線86處的DC電流傳輸為交流電的多個(gè)開關(guān)94的電網(wǎng)側(cè)變頻器88、和用于在交流電被饋送給PCC 16處的電網(wǎng)14之前將交流電變換為恒定電壓和特定頻率的變壓器90。 每個(gè)光電電力系統(tǒng)82包括用于獲得基頻波形和載波信號(hào)的P麗調(diào)制器92，使用該基頻和載波信號(hào)來產(chǎn)生P麗圖樣，并用于將該P(yáng)麗圖樣提供給相應(yīng)電網(wǎng)側(cè)變頻器，用于驅(qū)動(dòng)該各相應(yīng)+電網(wǎng)側(cè)變頻器90的開關(guān)94。不同的光電電力系統(tǒng)82的P麗調(diào)制器92被配置為交錯(cuò)至少兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)的載波信號(hào)、基頻波形、或載波信號(hào)和基頻波形的組合，以產(chǎn)生交錯(cuò)的P麗圖樣，分別用于不同的光電電力系統(tǒng)82之間的電網(wǎng)側(cè)變頻器90以減小PCC 16處的諧波。 應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)任何特定的實(shí)施例，不一定可以實(shí)現(xiàn)上述所有這些對(duì)象或優(yōu)點(diǎn)。因 而，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以以這樣的方式體現(xiàn)或執(zhí)行本文描述的系統(tǒng)和技術(shù)， 其實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化本文教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)，但是不一定實(shí)現(xiàn)本文教導(dǎo)或暗示的其它目 的或優(yōu)點(diǎn)。 此外，有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到不同的實(shí)施例的各個(gè)特征的互換性。本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可以混合和匹配所述的各個(gè)特征以及每一個(gè)特征的其它已知等效特征，以構(gòu)建 根據(jù)此公開的原理的另外的系統(tǒng)和技術(shù)。 盡管本文已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的僅僅某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到 許多修改和改變。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求書意欲覆蓋落入本發(fā)明的真正精神的所有 這樣的修改和改變。io發(fā)電系統(tǒng)ll風(fēng)力田12風(fēng)力渦輪機(jī)13轉(zhuǎn)子14電網(wǎng)16電力連接點(diǎn)18風(fēng)力渦輪機(jī)電力系統(tǒng)20電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)21較低電壓側(cè)22渦輪變壓器23較高電壓側(cè)24渦輪控制器25主控制器26葉片27無源濾波器28發(fā)電機(jī)32電網(wǎng)側(cè)變頻器34開關(guān)36PWM調(diào)制器38PWM圖樣信號(hào)40PLL電路42基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器44載波發(fā)生器46比較器50正弦波形52三角波形52PWM圖樣80中電壓收集器系統(tǒng)
13
82光電電力系統(tǒng)84光電模塊86DC總線88電網(wǎng)側(cè)變頻器90變壓器92P麗模塊94開關(guān)ioo變電站系統(tǒng)101變電站102變電站管理點(diǎn)103總線104變電站管理點(diǎn)108饋線系統(tǒng)IIO饋線系統(tǒng)112變壓器114連接點(diǎn)116連接點(diǎn)118連接點(diǎn)120風(fēng)力渦輪機(jī)組122風(fēng)力渦輪機(jī)組150基頻波形152載波波形154PWM圖樣160基頻波形162載波波形164PWM圖樣170基頻波形172載波波形250基頻波形252載波波形254PWM圖樣260基頻波形262載波波形264P麗圖樣270基頻波形272載波波形350基頻波形352載波波形354PWM圖樣360基頻波形362載波波形364P麗圖樣370基頻波形372載波波形450基頻波形452載波波形454PWM圖樣460基頻波形462載波波形464P麗圖樣470基頻波形472載波波形
1權(quán)利要求
一種發(fā)電系統(tǒng)(10)，包括在電力連接點(diǎn)(16)處連接的至少兩個(gè)電力系統(tǒng)(18，80)，每個(gè)電力系統(tǒng)包括電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，該電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括變頻器(32)，該變頻器包括多個(gè)開關(guān)(34)，用于將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力；和控制系統(tǒng)(24，25)，包括至少兩個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)制器(36)，每個(gè)PWM調(diào)制器用于獲得基頻波形和載波信號(hào)，使用該基頻和載波信號(hào)來產(chǎn)生PWM圖樣，以及用于將該P(yáng)WM圖樣提供給各個(gè)變頻器，用于驅(qū)動(dòng)該各個(gè)變頻器的開關(guān)，其中該控制系統(tǒng)被配置為交錯(cuò)該至少兩個(gè)電力系統(tǒng)的載波信號(hào)、基頻波形或載波信號(hào)和基頻波形的組合，以產(chǎn)生分別用于該至少兩個(gè)變頻器的交錯(cuò)的PWM圖樣。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中該電力連接點(diǎn)是并聯(lián)耦合的至少兩個(gè)電力系統(tǒng) 的連接點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中每個(gè)電力轉(zhuǎn)換單元還包括發(fā)電機(jī)側(cè)變頻器 (30)，用于將來自于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力。
4. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)包括分別用于該電力系統(tǒng)的至少兩 個(gè)渦輪控制器(24)。
5. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)包括主控制器(25)。
6. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中該載波信號(hào)包括三角波形。
7. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中每個(gè)P麗調(diào)制器被配置為從該電力連接點(diǎn)接收 基準(zhǔn)信號(hào)以產(chǎn)生該載波信號(hào)和基頻波形。
8. 如權(quán)利要求3所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中每個(gè)P麗調(diào)制器被配置為從該各個(gè)電網(wǎng)側(cè)變頻 器接收基準(zhǔn)信號(hào)以產(chǎn)生該載波信號(hào)和基頻波形。
9. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中該至少兩個(gè)電力系統(tǒng)的基頻波形彼此之間關(guān)于 基頻波形周期偏移60/n度，以及n是該發(fā)電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的數(shù)目。
10. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電系統(tǒng)，其中每個(gè)電網(wǎng)側(cè)變頻器被配置用于從光電模塊接 收DC電流。
全文摘要
電力系統(tǒng)和控制方法。一種發(fā)電系統(tǒng)(10)，包括在電力連接點(diǎn)(16)處連接的至少兩個(gè)電力系統(tǒng)(18，80)。每個(gè)電力系統(tǒng)包括電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，該電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括變頻器(32)，該變頻器包括多個(gè)開關(guān)(34)，用于將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力。該發(fā)電系統(tǒng)(10)包括控制系統(tǒng)(24，25)，包括至少兩個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)制器(36)，每個(gè)PWM調(diào)制器用于獲得基頻波形和載波信號(hào)，使用該基頻和載波信號(hào)來產(chǎn)生PWM圖樣，以及用于將該P(yáng)WM圖樣提供給各個(gè)變頻器，用于驅(qū)動(dòng)該各個(gè)變頻器的開關(guān)。該控制系統(tǒng)被配置為交錯(cuò)該至少兩個(gè)電力系統(tǒng)的載波信號(hào)、基頻波形或載波信號(hào)和基頻波形的組合，以產(chǎn)生分別用于該至少兩個(gè)變頻器的交錯(cuò)的PWM圖樣。
文檔編號(hào)H02J3/01GK101789599SQ20091026223
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者A·M·里特, R·A·西摩爾, R·S·張, R·W·德爾梅里科, R·泰奇曼, X·元, Z·譚, 王長永 申請(qǐng)人:通用電氣公司