風(fēng)電場控制器(17)獲得外部限定的用于風(fēng)電場慣量(50)的參考值。當(dāng)風(fēng)電場達到該參考值時，整個風(fēng)電場的額外功率將與頻率變化率成負(fù)比例(negatively proport1nal),并且該比例常數(shù)將是風(fēng)電場慣量常數(shù)(50)乘以2。
[0063]將用于風(fēng)電場慣量(50)的該參考值與整個風(fēng)電場中的慣量值相比較，單獨地計算為每個風(fēng)力渦輪機慣量(47)的和。比較得到的差值是由控制器優(yōu)選地為PI控制器計算得到的偏差，以提取Ksetig (60)值，將其作為設(shè)定值發(fā)送至風(fēng)力渦輪機。可以在欠頻或超頻情況中將所有信號(50)、(47)和(60)分開。并且，當(dāng)慣量模擬關(guān)閉(OFF)(由信號(IE_ON)為O時限定為OFF)時完成所有這些計算，并且當(dāng)信號(ΙΕ_0Ν)為I時凍結(jié)這些計算，以防止欠頻或超頻期間的變化，因為這些情況期間計算風(fēng)力渦輪機慣量(47)是不適用的，并且必須保持常數(shù)(60)恒定以防止故障。
[0064]圖7a_7f繪示了在50Hz_49Hz (圖7b)之間的低頻中、變化風(fēng)速中(圖7a)和具有最大限制(200kW)和最小限制(_200kW)的額外功率(圖7e)中本發(fā)明的性能。與頻率具有相同形狀的圖7c繪示了速度適應(yīng)(46)。圖7d中的渦輪機速度遵循設(shè)定值但由于元件
(45)而有輕微的延遲，并且從傳動軸的共振頻率有小震蕩，其會很快緩沖。圖7e中因為轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機(12)在設(shè)定值和產(chǎn)生之間引入了延遲，因此功率的產(chǎn)生遵循額外功率設(shè)定值且具有延遲。
[0065]圖8a_78f繪示了在50Hz_51Hz(圖8b)之間的超頻中、變化的風(fēng)速中(圖8a)和由最小值200kW限制的的額外功率(圖Se)中本發(fā)明的性能。在這種情況下，由于斜坡由最大負(fù)斜坡限定，因此速度適應(yīng)(46)不遵循與頻率相同的形狀。如圖Sd繪示的，渦輪機速度遵循速度適應(yīng)(46)，但由于元件(45)而有輕微的延遲，并且具有從驅(qū)動機構(gòu)的共振頻率的小震蕩，其會很快緩沖。因為轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機(12)在設(shè)定值和產(chǎn)生之間引入了延遲，因此功率的產(chǎn)生遵循額外功率設(shè)定值(圖Se)且具有延遲。
【主權(quán)項】
1.用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，所述風(fēng)力渦輪機包括轉(zhuǎn)子(5)、由轉(zhuǎn)子(5)驅(qū)動的發(fā)電機(12)、風(fēng)力渦輪機控制器(15)，發(fā)電機(12)與功率轉(zhuǎn)換器相互作用產(chǎn)生電，風(fēng)力渦輪機控制器(15)包括葉片漿距控制器(19)和產(chǎn)生功率控制器(18)、功率轉(zhuǎn)換器控制器(14)，功率轉(zhuǎn)換器控制器(14)與風(fēng)力渦輪機控制器(15)相互作用，其特征在于，該系統(tǒng)還包括慣量模擬模塊(17)，該模塊產(chǎn)生與頻率變化率成負(fù)比例的額外功率信號(32)，該信號被加入到風(fēng)力渦輪機的產(chǎn)生功率控制器中的功率參考信號，并且根據(jù)電網(wǎng)頻率(21)適應(yīng)風(fēng)力渦輪機控制器(15)的旋轉(zhuǎn)速度參考值，以預(yù)防與頻率變化率(23)成比例加上或減去功率后的有功功率輸出的失真。2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，其特征在于，來自慣量模擬模塊(17)的額外功率輸出(32)和頻率變化率之間的比例關(guān)系是慣性常數(shù)，其依賴于機械慣量、渦輪機的旋轉(zhuǎn)速度和有功功率以及本地或通過遠程控制器限定的參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，根據(jù)可配置的參數(shù)在額外功率限制模塊(29)中限制額外有功功率(32)，并且由于該限制，非進給功率積累在元件(30)中，在元件(30)中的積累值由可配置的常數(shù)乘之前，將該積累值加到額外有功功率(28)中。4.根據(jù)前述的權(quán)利要求的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，其特征在于，風(fēng)力渦輪機控制器(15)的旋轉(zhuǎn)速度參考值適應(yīng)成與頻率變化(21)除以標(biāo)稱頻率和Ksiit5s (25)成比例。5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，其特征在于，風(fēng)力渦輪機控制器(15)的參考速度(46)的適應(yīng)被限制成其變化率(43)與一參數(shù)成比例，該參數(shù)限制了被增加或被減少的有功功率(32)。6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，其特征在于，風(fēng)力渦輪機控制器(15)的參考速度(46)的適應(yīng)由傳遞函數(shù)(45)修改，該傳遞函數(shù)(45)模擬額外功率參考值(32)中的變化和渦輪機旋轉(zhuǎn)速度的變化之間的延遲，由將數(shù)值傳遞至風(fēng)力渦輪機控制(17)的傳感器測量，以及模擬與風(fēng)力渦輪機控制(17)內(nèi)的渦輪機旋轉(zhuǎn)速度濾波相關(guān)的延遲。7.根據(jù)前面的權(quán)利要求的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，其特征在于，慣量模擬模塊(17)包括模塊(33)，其計算渦輪機旋轉(zhuǎn)速度的最大下降，該最大下降匹配預(yù)設(shè)的氣動效率損耗。8.根據(jù)權(quán)利要求1的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，其特征在于，有下列情形之一的，慣量模擬模塊(17)使對額外功率(32)和渦輪機旋轉(zhuǎn)速度(26)變化所作的加法或減法失去作用: a)當(dāng)渦輪機旋轉(zhuǎn)速度的減少量達到與預(yù)設(shè)的氣動效率損耗(36)的值(40)匹配時； b)當(dāng)減少量或增加量達到某個預(yù)定的最大速度值或最小速度值時。9.根據(jù)前面的權(quán)利要求的用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，其特征在于，慣量模擬模塊(17)確定可選的操作模式，該操作模式根據(jù)計算的值限制分別用于超頻和失頻的Ksi的值，該計算的值防止加法或減法的停止，以及防止當(dāng)渦輪機旋轉(zhuǎn)速度增加或減小時，渦輪機旋轉(zhuǎn)速度的變化達到預(yù)設(shè)的最大速度值或最小速度值以及預(yù)定的氣動效率損耗(40)。10.需要慣量控制系統(tǒng)的風(fēng)電場，該慣量控制系統(tǒng)用于以上權(quán)利要求所述的類型的風(fēng)力渦輪機，其特征在于，該風(fēng)電場包括風(fēng)電場控制器(16)和至少一個風(fēng)力渦輪機(1)，該至少一個風(fēng)力渦輪機依次包括轉(zhuǎn)子(5)、由轉(zhuǎn)子驅(qū)動的發(fā)電機(12)、風(fēng)力渦輪機控制器(15)，該發(fā)電機(12)與功率轉(zhuǎn)換器相互作用產(chǎn)生電，該風(fēng)力渦輪機控制器(15)包括葉片漿距控制器(19)和產(chǎn)生功率控制器(18)、功率轉(zhuǎn)換器控制器(14)，該功率轉(zhuǎn)換器控制器(14)與風(fēng)力渦輪機控制器(15)相互作用， 其特征在于，其產(chǎn)生與頻率變化率成負(fù)比例的額外功率信號，該信號被加入到風(fēng)力渦輪機控制器(15)的功率控制器功率參考值，并且根據(jù)電網(wǎng)頻率(21)適應(yīng)風(fēng)力渦輪機控制器(15)的旋轉(zhuǎn)速度參考值，，以防止與頻率變化率成比例增加或減去功率之后有功功率輸出的失真。11.根據(jù)權(quán)利要求10的風(fēng)電場，其特征在于，風(fēng)電場控制器(16)包括慣量模擬元件(20)，其動態(tài)地將風(fēng)力渦輪機參考值與(60)適應(yīng)，使得風(fēng)電場產(chǎn)生與頻率變化率成負(fù)比例的額外功率，并且比例的常數(shù)為風(fēng)電場慣量常數(shù)(50)乘以2。
【專利摘要】用于風(fēng)力渦輪機的慣量控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)子(5)、由轉(zhuǎn)子(5)驅(qū)動的發(fā)電機(12)，發(fā)電機(12)與功率轉(zhuǎn)換器相互作用產(chǎn)生電、風(fēng)力渦輪機控制器(15)，風(fēng)力渦輪機控制器(15)包括葉片漿距控制器(19)和產(chǎn)生功率控制器(18)、功率轉(zhuǎn)換器控制器(14)，用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器(14)與風(fēng)力渦輪機控制器(15)相互作用，其特征在于，該系統(tǒng)包括慣量模擬模塊(17)，該模塊產(chǎn)生與頻率變化率成負(fù)比例的額外功率信號(32)，該信號加入到風(fēng)力渦輪機的產(chǎn)生的功率控制器(15)中的功率參考信號，并且根據(jù)電網(wǎng)頻率適應(yīng)風(fēng)力渦輪機控制器(15)的旋轉(zhuǎn)速度參考值，以預(yù)防與頻率變化率(23)成比例加上或減去功率后，有功率輸出的失真。<pb pnum="1" />
【IPC分類】F03D7/04
【公開號】CN105041569
【申請?zhí)枴緾N201510104226
【發(fā)明人】弗朗西斯科·希梅內(nèi)斯·布恩迪亞
【申請人】歌美颯創(chuàng)新技術(shù)公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年3月10日
【公告號】EP2918824A1, US20150260159