本主題大體上涉及可再生能量源，并且更具體地涉及用于確定可再生能量系統(tǒng)如風(fēng)場(chǎng)、太陽(yáng)能場(chǎng)的無(wú)功功率容量的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

可再生能量系統(tǒng)如風(fēng)輪機(jī)系統(tǒng)、太陽(yáng)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能裝置等日益用于全世界的發(fā)電?？稍偕芰肯到y(tǒng)可包括具有在互連點(diǎn)處共同地聯(lián)接于公用電網(wǎng)的多個(gè)發(fā)電單元(例如，風(fēng)輪機(jī))的設(shè)備或場(chǎng)?？稍偕芰肯到y(tǒng)可包括控制系統(tǒng)，其具有(多個(gè))場(chǎng)水平控制器和(多個(gè))單元水平控制器，以調(diào)節(jié)可再生能量系統(tǒng)的真實(shí)功率輸出和無(wú)功功率輸出。

可需要可再生能量場(chǎng)滿足互連點(diǎn)處的無(wú)功功率容量來(lái)提供期望的功率因數(shù)(例如，基于功率因數(shù)設(shè)置)。在一些情況中，可需要可再生能量系統(tǒng)具有在互連點(diǎn)處提供標(biāo)稱電壓的±10%的電壓范圍中的額定無(wú)功功率容量的能力。為了滿足該要求，可需要有載抽頭切換變壓器。在各個(gè)發(fā)電單元(例如，各個(gè)風(fēng)輪機(jī))處包括有載抽頭切換變壓器可為昂貴的。作為備選，無(wú)功功率容量可通過(guò)調(diào)整某些電壓水平(例如，標(biāo)稱電壓帶的±5%外的電壓水平)下的可再生能量場(chǎng)的有功功率產(chǎn)生來(lái)提供。然而，這可需要知道可再生能量場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率極限。

可再生能量場(chǎng)的無(wú)功功率極限典型地通過(guò)聚集場(chǎng)中的獨(dú)立發(fā)電單元的無(wú)功功率極限來(lái)確定。獨(dú)立發(fā)電單元的無(wú)功功率極限典型地限定為用于單元的額定無(wú)功功率，并且不基于系統(tǒng)性能來(lái)變化。在其中獨(dú)立發(fā)電單元鉗位至電壓極限的情況中，獨(dú)立發(fā)電單元可不能夠提供額定無(wú)功功率，因此額定無(wú)功功率不是發(fā)電單元的實(shí)際無(wú)功功率極限的良好估計(jì)。

因此，存在的需要在于確定各種系統(tǒng)狀態(tài)下的可再生能量場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率極限?？苫趯?shí)際無(wú)功功率容量來(lái)減小有功功率產(chǎn)生以便滿足功率因數(shù)要求的系統(tǒng)和方法將是特別有用的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)的實(shí)施例的方面和優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下描述中闡述，或者可從描述學(xué)習(xí)，或者可通過(guò)實(shí)施例的實(shí)踐學(xué)習(xí)。

本公開(kāi)的一個(gè)示例性方面針對(duì)一種用于控制可再生能量系統(tǒng)如風(fēng)場(chǎng)、太陽(yáng)能場(chǎng)或其它可再生能量系統(tǒng)的方法。該方法包括通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置至少部分地基于用于可再生能量系統(tǒng)的初始無(wú)功功率極限來(lái)控制用于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率輸出。該方法還包括通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置確定用于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率需求與實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異。當(dāng)差異落出閾值時(shí)，該方法包括通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置確定用于初始無(wú)功功率極限的校正因數(shù)，以及通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置至少部分地基于校正因數(shù)來(lái)將初始無(wú)功功率極限調(diào)整至校正的無(wú)功功率極限。該方法還包括通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置至少部分地基于校正的無(wú)功功率極限來(lái)控制用于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率輸出。

本公開(kāi)的另一個(gè)示例性方面針對(duì)一種用于控制可再生能量系統(tǒng)的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置實(shí)施的電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)器構(gòu)造成至少部分地基于電壓誤差信號(hào)來(lái)提供無(wú)功功率命令?？刂葡到y(tǒng)還可包括通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置實(shí)施的限制器。限制器構(gòu)造成至少部分地基于用于可再生能量系統(tǒng)的初始無(wú)功功率極限來(lái)限制無(wú)功功率命令?？刂葡到y(tǒng)還包括通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)控制裝置實(shí)施的無(wú)功功率極限校正模塊。無(wú)功功率極限校正模塊構(gòu)造成在用于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率命令與用于可再生能量系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異落出閾值時(shí)，將初始無(wú)功功率極限調(diào)整至校正的無(wú)功功率極限。校正的無(wú)功功率極限朝可再生能量系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率容量校正初始無(wú)功功率極限。

本公開(kāi)的又一個(gè)示例性方面針對(duì)一種風(fēng)場(chǎng)。風(fēng)場(chǎng)包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)和多個(gè)風(fēng)輪機(jī)控制器。各個(gè)風(fēng)輪機(jī)控制器與多個(gè)風(fēng)輪機(jī)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)。風(fēng)場(chǎng)還包括風(fēng)場(chǎng)控制器。風(fēng)場(chǎng)控制器與風(fēng)輪機(jī)控制器中的各個(gè)通信。風(fēng)場(chǎng)控制器構(gòu)造成至少部分地基于用于風(fēng)場(chǎng)的無(wú)功功率需求與用于風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異來(lái)將初始無(wú)功功率極限調(diào)整至校正的無(wú)功功率極限。風(fēng)場(chǎng)控制器還構(gòu)造成基于校正的無(wú)功功率極限來(lái)控制風(fēng)場(chǎng)的無(wú)功功率輸出。初始無(wú)功功率極限通過(guò)聚集用于風(fēng)場(chǎng)中的多個(gè)風(fēng)輪機(jī)中的各個(gè)的額定無(wú)功功率來(lái)確定，并且校正的無(wú)功功率極限朝風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率容量調(diào)整初始無(wú)功功率極限。

可對(duì)本公開(kāi)的這些示例性方面作出變型和改型。

各種實(shí)施例的這些及其它特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將參照以下描述和所附權(quán)利要求變得更好理解。并入在本說(shuō)明書(shū)中且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本公開(kāi)的實(shí)施例，并且連同描述用于闡釋相關(guān)原理。

附圖說(shuō)明

參照附圖的說(shuō)明書(shū)中闡述了針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的實(shí)施例的詳細(xì)論述，在該附圖中：

圖1繪出了可根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面控制的示例性風(fēng)輪機(jī)；

圖2繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的示例性控制器；

圖3繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的示例性風(fēng)場(chǎng)；

圖4繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的用于風(fēng)場(chǎng)的示例性控制拓?fù)洌?/p>

圖5繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的用于確定校正的最大無(wú)功功率極限的示例性控制拓?fù)洌?/p>

圖6繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的用于確定校正的最小無(wú)功功率極限的示例性控制拓?fù)洌?/p>

圖7繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的控制系統(tǒng)的示例性性能的圖解示圖；以及

圖8繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的用于控制風(fēng)場(chǎng)的示例性方法的流程圖。

部件列表

10 風(fēng)輪機(jī)

12 塔架

14 支承表面

16 機(jī)艙

18 轉(zhuǎn)子

20 [可旋轉(zhuǎn)]轂

22 轉(zhuǎn)子葉片

26 控制器

58 處理器

60 存儲(chǔ)器裝置

62 通信模塊

64 傳感器接口

65 傳感器

66 傳感器

67 傳感器

200 風(fēng)場(chǎng)

202 風(fēng)輪機(jī)

216 風(fēng)場(chǎng)

218 風(fēng)場(chǎng)

222 場(chǎng)控制器

226 通信鏈路

310 電壓調(diào)節(jié)器

312 電壓最大值

315 無(wú)功功率命令

320 無(wú)功功率調(diào)節(jié)器

322 輸出

324 風(fēng)場(chǎng)

325 [信號(hào)]實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生

326 風(fēng)場(chǎng)

330 [信號(hào)]最大無(wú)功功率極限

330’ 調(diào)整的[信號(hào)]最大無(wú)功功率極限

340 [信號(hào)]最小無(wú)功功率極限

340’ 調(diào)整的[信號(hào)]最小無(wú)功功率極限

345 估計(jì)器模塊

350 比例分配算法

360.1 控制器

360.2 控制器

360.n 控制器

362 最大無(wú)功功率極限

364 最小無(wú)功功率極限

365 實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生

367 信號(hào)

368 調(diào)節(jié)器

370 節(jié)點(diǎn)

372 節(jié)點(diǎn)

374 節(jié)點(diǎn)

402 額定無(wú)功功率

404 閾值信號(hào)

406 無(wú)功功率命令325和402之間的差異

408 差異信號(hào)

410 差異信號(hào)408與額定無(wú)功功率402之比

412 校正因數(shù)模塊

422 校正因數(shù)模塊

430 校正因數(shù)

440 校正因數(shù)

500 信號(hào)

600 方法

602 方法步驟

604 方法步驟

606 方法步驟

608 方法步驟

610 方法步驟

612 方法步驟

614 方法步驟

616 方法步驟。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，其中一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。各個(gè)實(shí)例經(jīng)由闡釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明來(lái)提供。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見(jiàn)的是，可在本發(fā)明中作出各種改型和變型，而不背離本發(fā)明的范圍或精神。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可與另一個(gè)實(shí)施例一起使用來(lái)產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖是，本發(fā)明覆蓋歸入所附權(quán)利要求及它們的等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。

本公開(kāi)的示例性方面針對(duì)用于確定用于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率容量以在控制無(wú)功功率輸出時(shí)提供校正的無(wú)功功率極限的系統(tǒng)及方法?？稍偕芰肯到y(tǒng)可包括用于在可再生能量系統(tǒng)水平下調(diào)節(jié)電壓、無(wú)功功率和/或功率因數(shù)的場(chǎng)或設(shè)備水平控制系統(tǒng)。例如，場(chǎng)水平控制系統(tǒng)可包括具有外環(huán)無(wú)功功率/功率因數(shù)調(diào)節(jié)器的內(nèi)環(huán)電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)器可至少部分地基于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率極限來(lái)計(jì)算無(wú)功功率命令。無(wú)功功率命令接著可分配至獨(dú)立的發(fā)電單元(例如，使用比例分配算法)。

在獨(dú)立發(fā)電單元處，(多個(gè))控制器可包括內(nèi)環(huán)電壓調(diào)節(jié)器，其例如可確定用于控制獨(dú)立發(fā)電單元的命令。對(duì)電壓調(diào)節(jié)器的輸入可包括基于分配至獨(dú)立發(fā)電單元的無(wú)功功率命令來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電單元的無(wú)功功率的無(wú)功功率調(diào)節(jié)器。無(wú)功功率調(diào)節(jié)器可將電壓基準(zhǔn)提供至內(nèi)環(huán)電壓調(diào)節(jié)器?；鶞?zhǔn)可箝位至發(fā)電單元的電壓極限(例如，發(fā)電單元的標(biāo)稱電壓的±10%)。

與獨(dú)立發(fā)電單元相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))控制器可將反饋數(shù)據(jù)提供至場(chǎng)水平控制系統(tǒng)。反饋可包括指示由獨(dú)立發(fā)電單元輸出的實(shí)際無(wú)功功率、用于發(fā)電單元的最小無(wú)功功率極限，以及用于發(fā)電單元的最大功率極限的信號(hào)。這些反饋信號(hào)可聚集來(lái)生成用于實(shí)際無(wú)功功率輸出、最小無(wú)功功率極限以及最大無(wú)功功率極限的場(chǎng)或設(shè)備水平聚集信號(hào)。聚集的最大無(wú)功功率極限和最小無(wú)功功率極限可用于箝位由場(chǎng)水平控制系統(tǒng)生成的無(wú)功功率命令。

根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面，確定用于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率極限可基于當(dāng)前操作狀態(tài)來(lái)從初始無(wú)功功率極限(例如，基于額定無(wú)功功率確定)調(diào)整，以反映可再生能量系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率容量。更具體而言，在無(wú)功功率需求與實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異超過(guò)閾值(例如，大于額定無(wú)功功率的5%)的情況下，控制系統(tǒng)可朝可再生能量系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生調(diào)整無(wú)功功率極限?？稍偕芰肯到y(tǒng)接著可根據(jù)校正的無(wú)功功率極限控制，例如，通過(guò)將無(wú)功功率命令箝位成更接近在可再生能量系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率容量?jī)?nèi)。

校正的無(wú)功功率極限可在操作期間基于無(wú)功功率需求與實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異的大小來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整。一旦無(wú)功功率命令與實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異返回到閾值內(nèi)，并且/或者可再生能量系統(tǒng)的電壓能夠遵循由場(chǎng)水平控制系統(tǒng)中的無(wú)功功率調(diào)節(jié)器生成的電壓基準(zhǔn)，則無(wú)功功率極限可調(diào)整回它們的初始值。

根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面調(diào)整無(wú)功功率極限可允許可再生能量系統(tǒng)的改進(jìn)控制以滿足無(wú)功功率需求。例如，可再生能量系統(tǒng)可至少部分地基于校正的無(wú)功功率極限來(lái)控制，以在互連點(diǎn)處提供標(biāo)稱電壓的±10%的電壓范圍中的額定無(wú)功功率容量。更具體而言，校正的無(wú)功功率極限可用于在某些電壓水平(例如，標(biāo)稱電壓帶的±5%外的電壓水平)下減小可再生能量系統(tǒng)的有功功率產(chǎn)生，以滿足功率因數(shù)需求。以該方式，額定無(wú)功功率可在各種電網(wǎng)條件下提供，而不需要例如有載抽頭切換變壓器。

現(xiàn)在參照附圖，將詳細(xì)地論述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。將出于圖示和論述的目的參照風(fēng)力可再生能量系統(tǒng)論述本公開(kāi)的方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員使用本文中提供的公開(kāi)將理解本公開(kāi)的示例性方面可在其它發(fā)電系統(tǒng)如太陽(yáng)能場(chǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等中實(shí)施。

圖1示出了風(fēng)輪機(jī)10的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。如所示，風(fēng)輪機(jī)10大體上包括從支承表面14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機(jī)艙16，以及聯(lián)接于機(jī)艙16的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)轂20，以及聯(lián)接于轂20并且從轂20向外延伸的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22。例如，在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18包括三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22。然而，在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18可包括多于或少于三個(gè)的轉(zhuǎn)子葉片22。各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22可圍繞轂20間隔開(kāi)，以便于使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)來(lái)使得動(dòng)能能夠從風(fēng)轉(zhuǎn)變成可用的機(jī)械能，并且隨后轉(zhuǎn)變成電能。例如，轂20可以可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接于定位在機(jī)艙16內(nèi)的發(fā)電機(jī)(未示出)，以容許產(chǎn)生電能。

風(fēng)輪機(jī)10還可包括定心于機(jī)艙16內(nèi)的風(fēng)輪機(jī)控制器26。然而，在其它實(shí)施例中，控制器26可位于風(fēng)輪機(jī)10的任何其它構(gòu)件內(nèi)或風(fēng)輪機(jī)外的位置處。此外，控制器26可通信地聯(lián)接于風(fēng)輪機(jī)10的任何數(shù)量的構(gòu)件，以便控制此類構(gòu)件的操作和/或?qū)嵤┛刂苿?dòng)作。就此而言，控制器26可包括計(jì)算機(jī)或其它適合的處理單元。因此，在若干實(shí)施例中，控制器26可包括適合的計(jì)算機(jī)可讀指令，其在實(shí)施時(shí)，將控制器26配置成執(zhí)行各種不同功能，如，接收、傳輸和/或執(zhí)行風(fēng)輪機(jī)控制信號(hào)。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)本公開(kāi)的方面的可包括在控制器26內(nèi)的適合的構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的框圖。如所示，控制器26可包括構(gòu)造成執(zhí)行多種計(jì)算機(jī)實(shí)施的功能(例如，執(zhí)行本文中公開(kāi)的方法、步驟、計(jì)算等)的一個(gè)或更多個(gè)(多個(gè))處理器58和相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))存儲(chǔ)器裝置60。如本文中使用的，用語(yǔ)"處理器"不僅指本領(lǐng)域中稱為包括在計(jì)算機(jī)中的集成電路，而且指控制器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路、專用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、字段可編程門陣列(FPGA)和/或任何其它可編程電路。此外，(多個(gè))存儲(chǔ)器裝置60大體上可包括(多個(gè))存儲(chǔ)器元件，其包括但不限于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))、計(jì)算機(jī)可讀非易失性介質(zhì)(例如，閃速存儲(chǔ)器)、一個(gè)或更多個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤、壓縮盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、壓縮盤讀/寫(xiě)(CD-R/W)驅(qū)動(dòng)器、磁光盤(MOD)、數(shù)字多功能盤(DVD)、閃速驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)儲(chǔ)存裝置和/或其它適合的存儲(chǔ)器元件。

此外，控制器26還可包括用以便于控制器26與風(fēng)輪機(jī)10的各種構(gòu)件之間的通信的通信模塊62。例如，通信模塊62可包括傳感器接口64(例如，一個(gè)或更多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，以容許由一個(gè)或更多個(gè)傳感器65,66,67傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成可由控制器26理解和處理的信號(hào)。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，傳感器65,66,67可使用任何適合的手段通信地聯(lián)接于通信模塊62。例如，如圖2中所示，傳感器65,66,67經(jīng)由有線連接來(lái)聯(lián)接于傳感器接口64。然而，在備選實(shí)施例中，傳感器65,66,67可經(jīng)由無(wú)線連接聯(lián)接于傳感器接口64，如，通過(guò)使用本領(lǐng)域中已知的任何適合的無(wú)線通信協(xié)議。例如，通信模塊62可包括因特網(wǎng)、局域網(wǎng)(LAN)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、廣域網(wǎng)(WAN)如全球微波接入互操作性(WiMax)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、自組網(wǎng)和/或短程網(wǎng)絡(luò)。就此而言，處理器58可構(gòu)造成接收來(lái)自傳感器65,66,67的一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)。

傳感器65,66,67可為構(gòu)造成測(cè)量風(fēng)輪機(jī)10的任何操作數(shù)據(jù)點(diǎn)和/或風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)參數(shù)的任何適合的傳感器。還應(yīng)當(dāng)理解的是，任何其它數(shù)量或類型的傳感器可被使用并且在任何位置處。例如，傳感器可為加速計(jì)、壓力傳感器、應(yīng)變儀、沖角傳感器、振動(dòng)傳感器、MIMU傳感器、相機(jī)系統(tǒng)、光纖系統(tǒng)、風(fēng)速計(jì)、風(fēng)向標(biāo)、聲檢測(cè)和測(cè)距(SODAR)傳感器、紅外激光器、光檢測(cè)和測(cè)距(LIDAR)傳感器、輻射計(jì)、皮托管、無(wú)線電探空測(cè)風(fēng)儀、其它光學(xué)傳感器，和/或任何其它適合的傳感器。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，如本文中使用的，用語(yǔ)"監(jiān)測(cè)器"和其變型指示了風(fēng)輪機(jī)10的各種傳感器可構(gòu)造成提供監(jiān)測(cè)的參數(shù)的直接測(cè)量或此類參數(shù)的間接測(cè)量。因此，例如，傳感器65,66,67可用于生成關(guān)于監(jiān)測(cè)的參數(shù)的信號(hào)，其接著可由控制器26使用來(lái)確定實(shí)際狀態(tài)。

現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面控制的風(fēng)場(chǎng)200。如所示，風(fēng)場(chǎng)200可包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)202(其包括上述風(fēng)輪機(jī)10)和場(chǎng)控制器222。例如，如所示實(shí)施例中所示，風(fēng)場(chǎng)200包括十二個(gè)風(fēng)輪機(jī)，其包括風(fēng)輪機(jī)10。然而，在其它實(shí)施例中，風(fēng)場(chǎng)200可包括任何其它數(shù)量的風(fēng)輪機(jī)，如，少于十二個(gè)風(fēng)輪機(jī)或大于十二個(gè)風(fēng)輪機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)輪機(jī)10的控制器26可通過(guò)有線連接通信地聯(lián)接于場(chǎng)控制器222，如，通過(guò)經(jīng)由適合的通信鏈路226(例如，適合的線纜)連接控制器26。作為備選，控制器26可通過(guò)無(wú)線連接通信地聯(lián)接于場(chǎng)控制器222，如，通過(guò)使用本領(lǐng)域中已知的任何適合的無(wú)線通信協(xié)議。此外，場(chǎng)控制器222可大體上構(gòu)造成類似于用于風(fēng)場(chǎng)200內(nèi)的獨(dú)立風(fēng)輪機(jī)202中的各個(gè)的控制器26。

圖4繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的用于控制風(fēng)場(chǎng)的示例性控制拓?fù)?。控制拓?fù)淇墒褂靡粋€(gè)或更多個(gè)控制裝置實(shí)施，如，場(chǎng)控制器222和與圖3中所示的場(chǎng)200中的獨(dú)立風(fēng)輪機(jī)相關(guān)聯(lián)的各種獨(dú)立的控制器26。

如圖4中所示，一個(gè)或更多個(gè)控制裝置可實(shí)施用于風(fēng)場(chǎng)的內(nèi)環(huán)電壓調(diào)節(jié)器310和用于風(fēng)場(chǎng)的外環(huán)功率因數(shù)/無(wú)功功率調(diào)節(jié)器320。電壓調(diào)節(jié)器310可接收由電壓設(shè)置點(diǎn)和/或無(wú)功功率調(diào)節(jié)器320的輸出322確定的V_REF命令。

無(wú)功功率調(diào)節(jié)器320可基于箝位Q_REF命令與指示風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率輸出的Q_ACT信號(hào)之間的誤差來(lái)生成輸出322。Q_REF命令可基于用于風(fēng)場(chǎng)的無(wú)功功率上限324和用于風(fēng)場(chǎng)的無(wú)功功率下限326來(lái)箝位。Q_REF命令可由無(wú)功功率(VAR)設(shè)置點(diǎn)和/或功率因數(shù)設(shè)置點(diǎn)確定。例如，Q_REF命令可確定為tan(pf)*P，其中pf為功率因數(shù)設(shè)置點(diǎn)，并且P為風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量的功率輸出P_meas。

電壓調(diào)節(jié)器310可在其由用于風(fēng)場(chǎng)的電壓最大值312和用于風(fēng)場(chǎng)的電壓最小值324箝位之后接收V_REF。電壓調(diào)節(jié)器310基于箝位的V_REF信號(hào)生成無(wú)功功率命令315。無(wú)功功率命令315可基于最大無(wú)功功率極限330和最小無(wú)功功率極限340由限制器箝位，以生成箝位的無(wú)功功率命令Q_CMD。如將在下文更詳細(xì)論述的，最大無(wú)功功率極限330和最小無(wú)功功率極限340可從初始值(例如，基于額定無(wú)功功率確定)調(diào)整至校正值，該校正值更精確地反映各種操作情形中的風(fēng)場(chǎng)無(wú)功功率容量。

箝位無(wú)功功率命令Q_REF可根據(jù)比例分配算法350分配至與獨(dú)立風(fēng)輪機(jī)相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))控制器。例如，箝位的無(wú)功功率命令Q_REF可分配至與獨(dú)立風(fēng)輪機(jī)控制器相關(guān)聯(lián)的(多個(gè))控制器360.1,360.2...360.n。如所示，用于各個(gè)風(fēng)輪機(jī)的無(wú)功功率命令可基于用于風(fēng)輪機(jī)的最大無(wú)功功率極限362和用于風(fēng)輪機(jī)的最小無(wú)功功率極限364來(lái)箝位。最大無(wú)功功率極限362和最小無(wú)功功率極限364可基于用于風(fēng)輪機(jī)的額定無(wú)功功率來(lái)確定。用于風(fēng)輪機(jī)的箝位無(wú)功功率命令可與指示用于風(fēng)輪機(jī)的實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生365的信號(hào)相比較以生成誤差信號(hào)。誤差信號(hào)可提供至無(wú)功功率調(diào)節(jié)器，其可基于誤差信號(hào)來(lái)生成電壓命令。電壓命令可與指示風(fēng)輪機(jī)處的實(shí)際電壓的信號(hào)367相比較，以生成用于調(diào)節(jié)器368的誤差信號(hào)，調(diào)節(jié)器368生成用于風(fēng)輪機(jī)的假想電流命令。

如圖4中所示，(多個(gè))控制器360.1,360.2,...360.n可提供用于由控制系統(tǒng)使用的各種反饋信號(hào)。例如，指示用于風(fēng)輪機(jī)中的各個(gè)的最大無(wú)功功率極限362、最小無(wú)功功率極限364以及實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生365的信號(hào)可由(多個(gè))控制器360.1,360.2,...360.n提供。指示實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生的信號(hào)365可聚集在370處，以生成指示用于風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際功率產(chǎn)生的信號(hào)325。指示用于各個(gè)風(fēng)輪機(jī)的最大無(wú)功功率極限的信號(hào)362可聚集在372處，以生成指示用于風(fēng)場(chǎng)的最大無(wú)功功率極限的信號(hào)330。指示用于各個(gè)風(fēng)輪機(jī)的最小無(wú)功功率極限的信號(hào)364可聚集在374處以生成指示用于風(fēng)場(chǎng)的最小無(wú)功功率極限的信號(hào)340。

如所示，信號(hào)330和340用于箝位由電壓調(diào)節(jié)器310輸出的無(wú)功功率命令315來(lái)生成箝位無(wú)功功率命令Q_CMD。根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面，信號(hào)330和340可在某些操作狀態(tài)期間從初始值調(diào)整至校正值。例如，如果無(wú)功功率命令與場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異落出閾值(例如，關(guān)于無(wú)功功率需求的額定無(wú)功功率的大于或小于5%)，則最大無(wú)功功率極限330與最小無(wú)功功率極限340可朝場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生調(diào)整，直到差異返回到閾值內(nèi)。

圖5繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的用于調(diào)整最大無(wú)功功率極限330的由一個(gè)或更多個(gè)控制裝置實(shí)施的示例性無(wú)功功率極限校正模塊的控制方案。如所示，閾值信號(hào)404可基于用于風(fēng)場(chǎng)的額定無(wú)功功率402的百分比來(lái)生成。在圖5的實(shí)例中，閾值信號(hào)404代表額定無(wú)功功率402的5%?？墒褂妙~定無(wú)功功率的其它適合的百分比，而不脫離本公開(kāi)的范圍。在406處，無(wú)功功率命令Q_CMD、實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325以及閾值信號(hào)402之間的差異可確定成生成差異信號(hào)408。

差異信號(hào)408與額定無(wú)功功率402之比可在410處確定，并且可提供至校正因數(shù)模塊412。校正因數(shù)模塊412可基于差異信號(hào)408與額定無(wú)功功率402之比來(lái)確定用于最大無(wú)功功率極限330的校正因數(shù)430。例如，在特定實(shí)施例中，關(guān)于額定無(wú)功功率402的差異信號(hào)408越大，則校正因數(shù)430越大。

校正因數(shù)430可用于朝風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率容量調(diào)整最大無(wú)功功率極限330。例如，最大無(wú)功功率極限330、校正因數(shù)430以及實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325可提供至估計(jì)器模塊335。估計(jì)器模塊335可基于校正因數(shù)430朝實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325調(diào)整最大無(wú)功功率極限330，以生成調(diào)整的無(wú)功功率極限330'。例如，在校正因數(shù)430增大時(shí)，調(diào)整的最大無(wú)功功率極限330'可調(diào)整成更接近實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325。在校正因數(shù)430減小時(shí)，調(diào)整的最大無(wú)功功率極限330'可調(diào)整成更接近初始最大無(wú)功功率極限330。

圖6繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的用于調(diào)整最小無(wú)功功率極限330的由一個(gè)或更多個(gè)控制裝置實(shí)施的示例性無(wú)功功率極限校正模塊的控制方案。如所示，閾值信號(hào)402可基于用于風(fēng)場(chǎng)的額定無(wú)功功率402的百分比來(lái)生成。在圖6的實(shí)例中，閾值信號(hào)402代表額定無(wú)功功率402的5%。在406處，無(wú)功功率命令Q_CMD、實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325以及閾值信號(hào)402之間的差異可確定成生成差異信號(hào)408。

差異信號(hào)408與額定無(wú)功功率402之比可在410處確定，并且可提供至校正因數(shù)模塊422。校正因數(shù)模塊422可基于差異信號(hào)408與額定無(wú)功功率402之比來(lái)確定用于最小無(wú)功功率極限340的校正因數(shù)430。例如，在特定實(shí)施例中，關(guān)于額定無(wú)功功率402的差異信號(hào)408越大，則校正因數(shù)440越大。

校正因數(shù)440可用于朝風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率容量調(diào)整最小無(wú)功功率極限340。例如，最小無(wú)功功率極限340、校正因數(shù)440以及實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325可提供至估計(jì)器模塊345。估計(jì)器模塊345可基于校正因數(shù)440朝實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325調(diào)整最小無(wú)功功率極限340，以生成調(diào)整的無(wú)功功率極限340'。例如，在校正因數(shù)440增大時(shí)，調(diào)整的最大無(wú)功功率極限340'可調(diào)整成更接近實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生325。在校正因數(shù)440減小時(shí)，調(diào)整的最大無(wú)功功率極限340'可調(diào)整成更接近初始最大無(wú)功功率極限330。

回頭參照?qǐng)D4，調(diào)整的最大無(wú)功功率極限330'和調(diào)整的最小無(wú)功功率極限340'可由限制器使用來(lái)箝位電壓調(diào)節(jié)器310的輸出315以生成新的無(wú)功功率命令Q_CMD，其更接近地遵循風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際無(wú)功功率容量。

圖7繪出了基于由于獨(dú)立風(fēng)輪機(jī)處的電壓箝位而引起的實(shí)際無(wú)功功率容量的減小的、控制系統(tǒng)的示例性性能的圖解示圖。圖7繪制了沿水平軸線的時(shí)間和沿垂直軸線的無(wú)功功率的大小。信號(hào)500代表由于獨(dú)立風(fēng)輪機(jī)處的電壓箝位而引起的、風(fēng)場(chǎng)隨著時(shí)間的過(guò)去的實(shí)際無(wú)功功率容量的減小。更具體而言，在時(shí)間t30處，實(shí)際無(wú)功功率容量減小至大約7000kvar。用于場(chǎng)的無(wú)功功率設(shè)置點(diǎn)Q_SETPOINT保持在8000kvar處。如所示，Q_CMD開(kāi)始增大以試圖實(shí)現(xiàn)由Q_SETPOINT指定的無(wú)功功率產(chǎn)生。根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面，控制系統(tǒng)生成校正因數(shù)以將指示最大無(wú)功功率極限的信號(hào)330減小至代表系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率容量的調(diào)整的最大無(wú)功功率極限330'。如所示，信號(hào)330'更接近地遵循指示系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率容量的信號(hào)500。

在時(shí)間t114處，設(shè)置點(diǎn)Q_SETPOINT減小至5000kvar，而真實(shí)無(wú)功功率容量500以7000kvar高于設(shè)置點(diǎn)。如所示，調(diào)節(jié)器減小Q_CMD以遵循設(shè)置點(diǎn)。這引起無(wú)功功率命令Q_CMD與實(shí)際無(wú)功功率容量500之間的差異減小。結(jié)果，用于調(diào)整最大無(wú)功功率極限的校正因數(shù)減小，使得調(diào)整的無(wú)功功率極限330'朝初始最大無(wú)功功率極限300移回。

圖8繪出了根據(jù)本公開(kāi)的示例性方面的用于控制可再生能量系統(tǒng)的示例性方法(600)的流程圖。方法(600)可由一個(gè)或更多個(gè)控制裝置實(shí)施，如，本公開(kāi)中闡述的控制裝置的任何實(shí)例。此外，圖8出于圖示和論述的目的繪出了以特定順序執(zhí)行的步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員使用本文中提供的公開(kāi)將理解，本文中公開(kāi)的方法中的任一種的各個(gè)步驟可以以任何方式修改、改造、擴(kuò)展、省略和/或重新布置，而不脫離本公開(kāi)的范圍。

在(602)處，該方法包括基于初始無(wú)功功率極限來(lái)控制無(wú)功功率輸出。例如，如圖4中所示，由電壓調(diào)節(jié)器310輸出的無(wú)功功率命令可至少部分地基于初始最大無(wú)功功率極限330和/或初始最小無(wú)功功率極限340來(lái)限制，以生成無(wú)功功率命令Q_CMD。初始無(wú)功功率極限可例如至少部分地基于獨(dú)立發(fā)電單元的額定無(wú)功功率來(lái)確定。例如，初始無(wú)功功率極限可通過(guò)聚集用于可再生能量系統(tǒng)中的多個(gè)發(fā)電單元中的各個(gè)的額定無(wú)功功率來(lái)確定。

在(604)處，該方法包括確定用于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率需求(例如，如由無(wú)功功率命令代表的)與實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異。例如，可確定Q_CMD與指示實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生的信號(hào)325之間的差異。

在(606)處，差異可與閾值相比較。例如，閾值可為用于可再生能量系統(tǒng)的額定無(wú)功功率的5%。當(dāng)差異在閾值內(nèi)時(shí)，該方法繼續(xù)基于初始無(wú)功功率極限控制可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率輸出。當(dāng)差異在閾值外時(shí)，該方法確定用于初始無(wú)功功率極限的校正因數(shù)(608)。校正因數(shù)可用于朝可再生能量系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生調(diào)整初始無(wú)功功率極限。在實(shí)施例中，校正因數(shù)可基于可再生能量系統(tǒng)的無(wú)功功率需求與實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異的大小來(lái)確定。

在(610)處，無(wú)功功率極限基于校正因數(shù)調(diào)整。例如，無(wú)功功率極限可調(diào)整至校正的無(wú)功功率極限。校正的無(wú)功功率極限可更接近可再生能量系統(tǒng)的實(shí)際無(wú)功功率容量。校正因數(shù)可用于生成校正的最大無(wú)功功率極限和/或校正的最小無(wú)功功率極限。

在(612)處，該方法包括至少部分地基于校正的無(wú)功功率極限來(lái)控制無(wú)功功率輸出。例如，由電壓調(diào)節(jié)器310輸出的無(wú)功功率命令可至少部分地基于校正的最大無(wú)功功率極限330'和/或校正的最小無(wú)功功率極限340'來(lái)限制，以生成無(wú)功功率命令Q_CMD。

在(614)處，可確定無(wú)功功率需求(如基于校正的無(wú)功功率極限確定的)與實(shí)際無(wú)功功率產(chǎn)生之間的差異。在(616)處，可確定差異是否在閾值內(nèi)(例如，用于可再生能量系統(tǒng)的額定無(wú)功功率的5%)。如果差異不在閾值內(nèi)，則該方法可繼續(xù)基于如圖8中所示的校正因數(shù)來(lái)調(diào)整初始無(wú)功功率極限。如果差異返回到在閾值內(nèi)，則該方法可基于初始無(wú)功功率極限來(lái)控制無(wú)功功率輸出(602)。

盡管可在一些圖中示出而在其它圖中未示出各種實(shí)施例的特定特征，但這僅是為了方便。根據(jù)本公開(kāi)的原理，附圖的任何特征可與任何其它圖的任何特征組合來(lái)參照和/或要求權(quán)利。

該書(shū)面的描述使用實(shí)例以公開(kāi)本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例包括不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。