專利名稱：為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)提供增加的渦輪機(jī)輸出的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及風(fēng)カ發(fā)電機(jī)的領(lǐng)域，更具體地涉及允許增加發(fā)電機(jī)輸出以供應(yīng)頻率支持電流的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近來，風(fēng)カ渦輪機(jī)作為ー種環(huán)境安全和相對(duì)廉價(jià)的替代能源而日益受到關(guān)注。由于此日益增長(zhǎng)的關(guān)注，已做出相當(dāng)大的努力來開發(fā)可靠和高效的風(fēng)カ渦輪機(jī)。一般而言，風(fēng)カ渦輪機(jī)使用風(fēng)カ來發(fā)電。風(fēng)カ轉(zhuǎn)動(dòng)連接到轉(zhuǎn)子上的多個(gè)葉片。風(fēng)力造成的葉片的旋轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)子的軸旋轉(zhuǎn)，該軸連接到發(fā)電的發(fā)電機(jī)上。具體而言，轉(zhuǎn)子安裝在位于桁架或管狀塔架的頂部上的殼體或機(jī)艙內(nèi)。公用級(jí)風(fēng)カ渦輪機(jī)，即，設(shè)計(jì)成向公用電網(wǎng)提供電カ的風(fēng)カ渦輪機(jī)，可具有直徑達(dá)三十米或以上的相對(duì)大型的轉(zhuǎn)子。這些轉(zhuǎn)子上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)在某些情況下通過齒輪箱聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上的一個(gè)或更多發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩或力。齒輪箱可用于逐步提高渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的固有低轉(zhuǎn)速以便發(fā)電機(jī)有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為被提供給公用電網(wǎng)的電能。一些渦輪機(jī)利用不使用齒輪箱而直接聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機(jī)。在這些情形下，可使用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)。使用功率轉(zhuǎn)換器來將發(fā)電機(jī)的繞線轉(zhuǎn)子的電カ轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)接點(diǎn)。在操作中，所需水平的能量將通過功率轉(zhuǎn)換器的DC鏈。在某些狀態(tài)(例如，瞬時(shí)功率狀態(tài))下，轉(zhuǎn)子與電網(wǎng)接點(diǎn)之間的高功率失配暫時(shí)存在并且電壓瞬變被放大，使得DC鏈電壓水平可上升到高于正常允許的水平或額定水平。用于吸收或偏離在過剩電カ水平狀態(tài)期間的電カ的已知系統(tǒng)包括在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子端子與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器之間使用快速工作的短接裝置，例如消弧電路。在操作中，這些短接裝置例如在過剩電力水平狀態(tài)期間在轉(zhuǎn)子端子處提供短接電路，以防止過剩的電カ 流向轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器。過剩的電カ可導(dǎo)致形成能夠損壞轉(zhuǎn)換器并使風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)停止操作的過剩DC鏈電壓。已知的附加短接裝置不僅增加了風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)的成本，而且可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸扭矩的高扭矩峰值，該峰值激發(fā)所聯(lián)接的風(fēng)カ渦輪機(jī)的傳動(dòng)系的振動(dòng)。在提取的電カ的突然變化導(dǎo)致瞬時(shí)或振蕩カ超過額定力或者與該カ有關(guān)的位移超過額定位移的情況下，必須消除過剩的力。雖然為這些構(gòu)件提供増加的強(qiáng)度成本高，但通過此類構(gòu)件提供的性能可用于提高它們的價(jià)值。另ー方面，必須對(duì)操作系統(tǒng)施加的限制可能降低該價(jià)值。需要系統(tǒng)提供用于電網(wǎng)穩(wěn)定的電流可降低發(fā)電機(jī)容量，以提供電網(wǎng)穩(wěn)定電流的一部分由發(fā)電機(jī)単獨(dú)供應(yīng)的頻 ￥支手寸。因此，需要ー種方法和系統(tǒng)在不需要增強(qiáng)所有渦輪機(jī)設(shè)備的情況下可靠地供應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)定無功電流，同時(shí)允許發(fā)電機(jī)提供頻率支持電流
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明中進(jìn)行部分論述，或可從說明而變得顯而易見，或可通過實(shí)施本發(fā)明而獲悉。本公開內(nèi)容的一個(gè)示例性實(shí)施例涉及用于穩(wěn)定風(fēng)カ渦輪機(jī)供電電網(wǎng)中的電網(wǎng)電流擾動(dòng)的控制方法，該方法包括將風(fēng)カ驅(qū)動(dòng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子聯(lián)接到電網(wǎng)上；借助于線路側(cè)轉(zhuǎn)換器將雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子聯(lián)接到電網(wǎng)上，該線路側(cè)轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)；以及為線路側(cè)轉(zhuǎn)換器的導(dǎo)電開關(guān)提供充分的電流承載容量，以產(chǎn)生頻率支持和増加的電網(wǎng)穩(wěn)定電流，同時(shí)提供頻率支持并且所需的來自雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子的電網(wǎng)穩(wěn)定電流的量更小，從而允許在電網(wǎng)擾動(dòng)期間的更多有功定子電流。在選定的實(shí)施例中，該方法還提供借助于轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器和直流鏈將雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子聯(lián)接到線路側(cè)轉(zhuǎn)換器上，此處該轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)。在某些情形中，該方法將上述開關(guān)提供為固態(tài)開關(guān)且在一些情形中提供為IGBT開關(guān)。在更多特定實(shí)施例中，該方法提供跨直流鏈聯(lián)接動(dòng)態(tài)制動(dòng)器并根據(jù)跨直流鏈的電壓水平控制動(dòng)態(tài)制動(dòng)器。在所選的實(shí)施例中，該方法將動(dòng)態(tài)制動(dòng)器提供為串聯(lián)連接的開關(guān)和消耗裝置，并且在特定實(shí)施例中該串聯(lián)連接的開關(guān)是固態(tài)開關(guān)且消耗裝置為電阻器。在所選的實(shí)施例中，該方法提供通過根據(jù)跨直流鏈的電壓變化調(diào)制施加到固態(tài)開關(guān)的信號(hào)來控制動(dòng)態(tài)制動(dòng)器。在更多特定實(shí)施例中，該方法提供具有至少與為轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器開關(guān)提供的電流承載容量一樣大的用于線路側(cè)轉(zhuǎn)換器開關(guān)的電流承載容量的開關(guān)。在一些實(shí)施例中，該方法將開關(guān)和動(dòng)態(tài)制動(dòng)器開關(guān)提供為絕緣柵雙極晶體管。本公開內(nèi)容的另ー示例性實(shí)施例涉及ー種用于穩(wěn)定風(fēng)力渦輪機(jī)供電電網(wǎng)中的電網(wǎng)電流擾動(dòng)的裝置。該裝置包括具有定子和轉(zhuǎn)子的風(fēng)カ驅(qū)動(dòng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，其中該定子聯(lián)接到電網(wǎng)上。線路側(cè)轉(zhuǎn)換器設(shè)置有構(gòu)造成將雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子聯(lián)接到電網(wǎng)上的多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)。導(dǎo)電開關(guān)設(shè)置有充分的電流承載容量，以產(chǎn)生頻率支持和増加的電網(wǎng)穩(wěn)定電流，同時(shí)提供頻率支持并且所需的來自雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子的電網(wǎng)穩(wěn)定電流的量更小，使得在電網(wǎng)中擾動(dòng)期間可從定子提供更多有功電流?？蓪?duì)本公開內(nèi)容的這些示例性的實(shí)施例做出變形和改型。參考以下說明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并連同說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。


在參照附圖的說明書中針對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員闡述了本發(fā)明的完整和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，在附圖中圖1示出用于風(fēng)カ渦輪機(jī)的示例性的控制系統(tǒng)的方面；圖2示出根據(jù)本公開內(nèi)容的轉(zhuǎn)子側(cè)和定子側(cè)轉(zhuǎn)換器以及動(dòng)態(tài)制動(dòng)器的方面；圖3A示出可在前面的DFIG系統(tǒng)中獲得的頻率支持和電網(wǎng)穩(wěn)定電流流動(dòng)；以及圖加示出可在根據(jù)本公開內(nèi)容的DFIG系統(tǒng)中獲得的頻率支持和電網(wǎng)穩(wěn)定電流流動(dòng)。零部件列表100風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)
106轉(zhuǎn)子
108轉(zhuǎn)子葉片
110旋轉(zhuǎn)輪轂
118齒輪箱
120DFIG發(fā)電機(jī)
136DC鏈
138DC鏈電容器
154定子總線
156轉(zhuǎn)子總線
158轉(zhuǎn)子同步開關(guān)
160系統(tǒng)總線
162功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件
166轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器
168線路側(cè)轉(zhuǎn)換器
172線路接觸器
174控制器
176控制系統(tǒng)
178系統(tǒng)電路斷路器
180變壓器
182電網(wǎng)斷路器
184電網(wǎng)
186轉(zhuǎn)換器斷路器
188線路總線
200動(dòng)態(tài)制動(dòng)器
202IGBT
204消耗元件
206控制器
300DFIG
302電路路徑箭頭
304電路路徑箭頭
304，電路路徑箭頭
306電路路徑箭頭
306，電路路徑箭頭
310轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)
312DC鏈
314線路側(cè)開關(guān)
314，較高容量線路側(cè)開關(guān)
316動(dòng)態(tài)制動(dòng)器
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。各實(shí)例作為對(duì)本發(fā)明的說明來提供，而并非對(duì)本發(fā)明的限制。事實(shí)上，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下，可在本發(fā)明中做出各種改型和變型。例如， 作為ー個(gè)實(shí)施例的一部分示出或描述的特征可與另ー實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生再ー實(shí)施例。 因此，本發(fā)明旨在涵蓋諸如落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。為了將本發(fā)明的教導(dǎo)置于上下文中，現(xiàn)在討論用于使用風(fēng)カ渦輪機(jī)發(fā)電的構(gòu)件的方面的概況。參照?qǐng)D1，示出了風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)100的方面的示例性實(shí)施例。在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子106包括聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)輪轂110上的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片108，并與其一起限定螺旋槳(propeller)。該螺旋槳聯(lián)接到可選的齒輪箱118上，該齒輪箱118又聯(lián)接到發(fā)電機(jī)120上。根據(jù)本公開內(nèi)容，發(fā)電機(jī)120是雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)120 (DFIG)。DFIG 120典型地經(jīng)由轉(zhuǎn)子總線156聯(lián)接到定子總線巧4和功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162上。 定子總線巧4提供來自DFIG 120的定子(未単獨(dú)示出)的三相電的輸出并且轉(zhuǎn)子總線156 提供來自DFIG 120的轉(zhuǎn)子(未単獨(dú)示出)的三相電的輸出。特別參考功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162， DFIG 120經(jīng)由轉(zhuǎn)子總線156聯(lián)接到轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166上。轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166聯(lián)接到線路側(cè)轉(zhuǎn)換器168上，該線路側(cè)轉(zhuǎn)換器168又聯(lián)接到線路側(cè)總線188上。在示例性的構(gòu)造中，轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166和線路側(cè)轉(zhuǎn)換器168構(gòu)造成使用如圖2中所示的絕緣柵雙極晶體管(IGBT) 開關(guān)裝置以三相、兩級(jí)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)布置而用于正常操作模式。轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166 和線路側(cè)轉(zhuǎn)換器168經(jīng)由DC鏈136聯(lián)接，DC鏈電容器138跨越該DC鏈136。功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162還包括控制器174以控制轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166和線路側(cè)轉(zhuǎn)換器 168的操作。應(yīng)注意，在示例性實(shí)施例中，控制器174構(gòu)造為功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162與控制系統(tǒng) 176之間的接ロ。在典型的構(gòu)造中，可包括各種線路接觸器和斷路器，例如，電網(wǎng)斷路器182，以在與電網(wǎng)184連接或分離期間隔離DFIG 120的正常操作所需的各種構(gòu)件。系統(tǒng)電路斷路器178 將系統(tǒng)總線160聯(lián)接到變壓器180上，該變壓器180經(jīng)由電網(wǎng)斷路器182連接到電網(wǎng)184上。在操作中，通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子106在DFIG 120處產(chǎn)生的電カ經(jīng)由雙路提供給電網(wǎng) 184。該雙路由定子總線巧4和轉(zhuǎn)子總線156限定。在轉(zhuǎn)子總線156側(cè)上，正弦三相交流 (AC)電由功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162轉(zhuǎn)換為直流(DC)電。來自功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162的轉(zhuǎn)換的電カ與來自DFIG 120的定子的電カ相結(jié)合，以提供具有維持在基本恒定、例如60赫茲AC水平的頻率的三相電。功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162對(duì)來自DFIG 120的轉(zhuǎn)子的三相電的頻率進(jìn)行補(bǔ)償或者調(diào)節(jié)以便改變。如本領(lǐng)域中已知的，風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)100內(nèi)的各種斷路器和開關(guān)，包括電網(wǎng)斷路器182、系統(tǒng)斷路器178、定子同步開關(guān)158、轉(zhuǎn)換器斷路器186和線路接觸器172，構(gòu)造成例如在電流過剩并且可損壞風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)100的構(gòu)件時(shí)或出于其它操作考慮連接或分離相應(yīng)的總線。也可設(shè)置另外的保護(hù)構(gòu)件(未示出)。應(yīng)注意，可對(duì)風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)行改造以與不同的電カ系統(tǒng)等相結(jié)合地操作。一般而言，風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)100如本領(lǐng)域中已知的那樣發(fā)電。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，如本文所述的風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)100的方面僅為說明性的且并非對(duì)其加以限制。
在各種實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162經(jīng)由控制器174接收來自例如控制系統(tǒng)176 的控制信號(hào)。這些控制信號(hào)尤其基于感測(cè)到的風(fēng)カ渦輪機(jī)系統(tǒng)100的狀態(tài)或操作特征。典型地，這些控制信號(hào)提供對(duì)于功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162的操作的控制。例如，可使用形式為感測(cè)到的DFIG 120的速度的反饋來控制來自轉(zhuǎn)子總線156的輸出電力的轉(zhuǎn)換以維持適當(dāng)和平衡的三相電源。來自其它傳感器的其它反饋也可由控制系統(tǒng)174用于控制功率轉(zhuǎn)換構(gòu)件162， 包括，例如，定子和轉(zhuǎn)子總線電壓和電流反饋。利用各種形式的反饋信息，并且例如，可以以任何公知的方式生成開關(guān)控制信號(hào)、定子同步開關(guān)控制信號(hào)和系統(tǒng)電路斷路器控制(跳閘)信號(hào)?，F(xiàn)參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166、線路側(cè)168轉(zhuǎn)換器和動(dòng)態(tài)制動(dòng)器200的方面。如從圖2可以看到，轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166和線路側(cè)轉(zhuǎn)換器168兩者在此示例性的構(gòu)造中對(duì)應(yīng)于多個(gè)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解， 可使用其它類型的裝置來代替IGBT。轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166構(gòu)造成接收來自轉(zhuǎn)子總線156的 AC輸入并提供跨電容器138的DC電壓，該電容器138跨DC鏈136聯(lián)接。另ー方面，線路側(cè)轉(zhuǎn)換器168構(gòu)造成將DC鏈136上的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓并將此類AC電壓供應(yīng)給線路總線 188。根據(jù)本公開內(nèi)容，已發(fā)現(xiàn)，通過用具有至少與轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器166開關(guān)相同的電流承載容量的開關(guān)代替線路側(cè)轉(zhuǎn)換器168開關(guān)，即，本文說明的IGBT開關(guān)，并增加跨越DC鏈 136聯(lián)接的動(dòng)態(tài)制動(dòng)器200，可在瞬時(shí)狀態(tài)期間供應(yīng)顯著增加的電網(wǎng)穩(wěn)定無功電流。在本文說明的示例性的構(gòu)造中，動(dòng)態(tài)制動(dòng)器200可對(duì)應(yīng)于與消耗元件204串聯(lián)聯(lián)接的IGBT 202。 在示例性的實(shí)施例中，消耗元件204可對(duì)應(yīng)于具有適當(dāng)電カ處理容量的電阻器并且可經(jīng)由響應(yīng)于跨DC鏈136的電壓水平的控制器206使用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)來控制IGBT 202?，F(xiàn)參考圖3A，示出了當(dāng)前可獲得的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)中的頻率支持和電網(wǎng)穩(wěn)定電流流動(dòng)的框圖。如從圖3A可以看到，頻率支持和電網(wǎng)穩(wěn)定電流可從DFIG 300 的轉(zhuǎn)子沿通過電流路徑箭頭302表示的路徑流動(dòng)并在通過轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)310、DC鏈312和線路側(cè)開關(guān)314之后與通過電流路徑箭頭304表示的定子電流相結(jié)合。圖加示出可根據(jù)本公開內(nèi)容獲得的頻率支持和電網(wǎng)穩(wěn)定電流流動(dòng)。根據(jù)本公開內(nèi)容，使用如圖3B中與圖3A相比通過增加的字體大小來部分表示的電流承載容量至少對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子側(cè)開關(guān)310的更高容量的線路側(cè)開關(guān)314’代替前面使用的線路側(cè)開關(guān)314。另外，動(dòng)態(tài)制動(dòng)器316如前文關(guān)于圖2所述設(shè)置成跨DC鏈312聯(lián)接。這些特征的組合提供如通過電流路徑箭頭306’表示的來自線路側(cè)開關(guān)314’的頻率支持和較多的電網(wǎng)穩(wěn)定電流以及如通過電流路徑箭頭304’表示的來自發(fā)電機(jī)300的定子的頻率支持和較少的電網(wǎng)穩(wěn)定電流。同吋，DFIG 300的轉(zhuǎn)子被請(qǐng)求供應(yīng)如通過電流路徑箭頭302’表示的頻率支持和較少的電網(wǎng)穩(wěn)定電流。此組合使得發(fā)電機(jī)的有功定子電流増加，即，發(fā)電機(jī)的電容量増加，并且對(duì)電網(wǎng)瞬時(shí)現(xiàn)象的響應(yīng)改善。在電網(wǎng)188上的瞬時(shí)干擾周期期間，必須對(duì)無功效應(yīng)做出補(bǔ)償。一般而言，風(fēng)カ渦輪機(jī)提供有允許在接近単位功率因子操作的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。例如，在示例性的DFIG系統(tǒng)中，可經(jīng)由脈沖寬度調(diào)制技術(shù)來控制線路側(cè)轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生比它們所連接的總線更高或更低的電壓，從而實(shí)現(xiàn)功率因子修正。根據(jù)本公開內(nèi)容，例如加倍的顯著增加線路側(cè)開關(guān)的容量提供了用于提供線路側(cè)轉(zhuǎn)換器的額外電流容量以在不增加轉(zhuǎn)子或定子電流的情況下供應(yīng)電網(wǎng)穩(wěn)定電流的手段。同時(shí)，動(dòng)態(tài)制動(dòng)器316使用例如脈沖寬度調(diào)制技術(shù)響應(yīng)于DC鏈電壓操作以控制DC鏈電壓，從而在電網(wǎng)不穩(wěn)定的周期期間提供基本恒定的相對(duì)正常的水平。 此書面描述使用了包括最佳模式在內(nèi)的實(shí)例來公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造并利用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利權(quán)的范圍通過權(quán)利要求來限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)例包括并未不同于權(quán)利要求的文字語言所描述的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括與權(quán)利要求的文字語言無實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為此類其它實(shí)例包含在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于穩(wěn)定風(fēng)力渦輪機(jī)供電的電網(wǎng)中的電網(wǎng)電流的擾動(dòng)的方法，包括將風(fēng)カ驅(qū)動(dòng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(120)的定子聯(lián)接到所述電網(wǎng)(184)上；借助于線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)將所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(120)的轉(zhuǎn)子聯(lián)接到所述電網(wǎng)上， 所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)；以及為所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器的所述導(dǎo)電開關(guān)提供充分的電流承載容量，以產(chǎn)生頻率支持和增加的電網(wǎng)穩(wěn)定電流，同時(shí)提供頻率支持并且所需的來自所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子的電網(wǎng)穩(wěn)定電流的量更小，從而在所述電網(wǎng)干擾期間提供増加的有功定子電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，所述方法還包括借助于轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器 (166)和直流鏈(136)將所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(120)的所述轉(zhuǎn)子聯(lián)接到所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器 (168)上，所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(166)包括多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干，所述方法還包括跨所述直流鏈(136)聯(lián)接動(dòng)態(tài)制動(dòng)器O00)；以及根據(jù)跨所述直流鏈的電壓水平來控制所述動(dòng)態(tài)制動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在干，聯(lián)接動(dòng)態(tài)制動(dòng)器(200)包括跨越所述直流鏈(136)聯(lián)接串聯(lián)連接的開關(guān)(20 和消耗裝置004)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，控制所述動(dòng)態(tài)制動(dòng)器(200)包括根據(jù)跨所述直流鏈(136)的電壓變化來調(diào)制施加到所述固態(tài)開關(guān)O02)的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干，為所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器開關(guān)提供的電流承載容量至少與為所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器開關(guān)提供的電流承載容量一樣大。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(166)中的所述多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)和所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)中的所述多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)提供為絕緣柵雙極晶體管。
8.一種用于穩(wěn)定風(fēng)力渦輪機(jī)供電的電網(wǎng)中的電網(wǎng)電流的擾動(dòng)的裝置，包括具有定子和轉(zhuǎn)子的風(fēng)カ驅(qū)動(dòng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(120)，其中所述定子聯(lián)接到所述電網(wǎng) (184)上；以及線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)，所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)包括構(gòu)造成將所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) (120)的轉(zhuǎn)子聯(lián)接到所述電網(wǎng)上的多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)；其中所述導(dǎo)電開關(guān)設(shè)置有充分的電流承載容量，以產(chǎn)生頻率支持和増加的電網(wǎng)穩(wěn)定電流，同時(shí)提供頻率支持并且所需的來自所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(120)的定子的電網(wǎng)穩(wěn)定電流的量更小，從而在所述電網(wǎng)干擾期間提供増加的有功定子電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在干，所述裝置還包括轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(166)，所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(166)包括多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)；以及將所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(166)聯(lián)接到所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)上的直流鏈(136)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在干，所述裝置還包括跨所述直流鏈(136)聯(lián)接的動(dòng)態(tài)制動(dòng)器O00)；以及控制器O06)，其響應(yīng)于跨聯(lián)接到所述動(dòng)態(tài)制動(dòng)器(200)上的所述直流鏈(136)的電壓水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在干，所述動(dòng)態(tài)制動(dòng)器(200)包括跨所述直流鏈(136)聯(lián)接的串聯(lián)連接的開關(guān)(202)和消耗裝置004)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在干，所述串聯(lián)連接的開關(guān)(202)是固態(tài)開關(guān)并且所述消耗裝置(204)是電阻器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在干，所述控制器(206)構(gòu)造成根據(jù)跨所述直流鏈(136)的電壓變化來調(diào)制施加到所述固態(tài)開關(guān)O02)的信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，為所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)開關(guān)提供的電流承載容量至少與為所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(166)開關(guān)提供的電流承載容量一樣大。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在干，所述線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)中的多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)和所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(166)中的多個(gè)導(dǎo)電電氣開關(guān)是絕緣柵雙極晶體管。
全文摘要
本發(fā)明涉及為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)提供增加的渦輪機(jī)輸出的方法和系統(tǒng)，具體而言，涉及用于供應(yīng)來自雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)(120)的增加的頻率支持電流以有助于維持電網(wǎng)穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法。通過顯著增加形成轉(zhuǎn)換器的電氣開關(guān)的電流處理容量來提高與DFIG(120)的線路側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)相關(guān)的輸出容量。還跨DC鏈(136)設(shè)置動(dòng)態(tài)制動(dòng)器(200)，該DC鏈(136)將線路側(cè)轉(zhuǎn)換器聯(lián)接到轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)上，該轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(168)聯(lián)接到DFIG(120)的轉(zhuǎn)子上?；诳鏒C鏈(136)的電壓來控制動(dòng)態(tài)制動(dòng)器(200)。
文檔編號(hào)H02P9/30GK102545759SQ201110346429
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者A·M·里特, J·A·米柳斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司