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用于控制风力涡轮机转换器的系统和方法与流程

2021-10-23 02:31:00 来源:中国专利 TAG:涡轮机 风力 转换器 总体上 电压


1.本公开总体上涉及风力涡轮机,并且更具体地涉及用于在高电压穿越(hvrt)事件期间控制风力涡轮机转换器的系统和方法。


背景技术:

2.风力认作是目前可用的一种最清洁的最环境友好的能源,且风力涡轮机在此方面已经得到增大的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架(tower)、发电机、变速箱、机舱(nacelle)和一个或多个转子叶片。一般地,在风力涡轮机的运行期间,风冲击转子叶片,并且叶片将风能转换成驱动低速轴的机械转矩。低速轴驱动变速箱,该变速箱随后逐步提高低速轴的低转速以便以增加的转速驱动高速轴,其中高速轴可旋转地驱动发电机转子。在许多常规的风力涡轮机配置中,发电机电联接到双向功率转换器,该双向功率转换器包括经由调节的dc链路连结到线路侧转换器(lsc)的转子侧转换器(rsc)。lsc将dc链路上的dc功率转换成ac输出功率,其与来自发电机定子的功率组合,以提供多相功率,该多相功率具有基本上保持在电网总线的频率(例如50 hz或60 hz)上的频率。
3.上述系统一般地称为双馈感应发电机(dfig)系统,其运行原理包括转子绕组经由滑环连接到电网,并且功率转换器控制转子电流和电压。转子电压和电流的控制使发电机在风力涡轮机速度变化时(例如,转子频率可与电网频率不同)能够保持与电网频率同步。同样,来自dfig系统的无功功率(reactive power)的主要来源是经由发电机来自rsc(发电机定子侧无功功率)和来自lsc(发电机线路侧无功功率)。使用功率转换器、尤其rsc控制转子电流/电压使如下为可行的:独立于发电机的转速调整从rsc馈送到电网的无功功率(和有功功率)。另外,发电机能够输入或输出无功功率,这允许系统在电网上的极端电压波动期间支持电网。
4.许多风力涡轮机布置在已知为风场的共同地理区域中。典型地,在稳态和瞬态期间,由风场向电网供应的无功功率的量由电网运营商规定的规范要求来确立,其中风场控制器确定在风场内的每个风力涡轮机上做出的无功功率需求。在每个风力涡轮机处的本地控制器在发电机源之间(例如,在发电机侧无功功率和线路侧无功功率之间)接收并分配无功功率需求。
5.许多风力涡轮机/风场位于偏远地区或强制实行一个或多个电网规范要求的地区。例如,这样的电网要求可包括各种穿越能力,如零电压穿越、低电压穿越或高电压穿越。这种穿越能力一般地是指风力涡轮机发电机在零电网电压、低电网电压或高电网电压的短时间内保持连接到电网的能力。
6.因此,在本领域中改进的用于在高电压穿越(hvrt)事件期间控制风力涡轮机转换器的系统和方法将受欢迎。


技术实现要素:

7.本发明的方面和优点将在以下描述中部分地提出,或可从描述中显而易见,或可
通过实践本发明学习到。
8.在一方面,本公开针对一种用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的方法。风力涡轮机电力系统具有发电机,并且功率转换器具有转子侧转换器和线路侧转换器。该方法包括监测风力涡轮机电力系统或电网中的至少一个的电参数。响应于检测到在电网中的瞬态事件,该方法包括从电网暂时禁用功率转换器的线路侧转换器。在瞬态事件期间或在瞬态事件结束之后,该方法包括对功率转换器的线路侧转换器实施控制动作。此外,该方法包括使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网。
9.在实施例中,电网的电参数可包括电压、电流或任何其它合适的电参数或其组合。
10.在另一实施例中,该方法可包括响应于检测到在电网中的瞬态事件而在瞬态事件期间暂时禁用功率转换器的转子侧转换器。
11.在其它实施例中,在瞬态事件期间从电网暂时禁用功率转换器的线路侧转换器可包括例如经由转换器控制器来暂时禁用功率转换器的线路侧转换器的开关元件的选通(gating)。
12.在某些实施例中,瞬态事件可为高电压穿越(hvrt)事件。在实施例中,该方法包括确定hvrt事件的一个或多个特征。例如,所述hvrt事件的一个或多个特征可包括电压或电流大小、电网特性、电网阻抗、电网强度、hvrt事件的持续时间和/或其组合。
13.在另外的实施例中,该方法可包括基于所述hvrt事件的一个或多个特征来确定控制动作。例如,在实施例中,控制动作可包括:调整功率转换器的线路侧转换器的电流;调整功率转换器的线路侧转换器的锁相环角(phase

locked loop angle);或任何其它控制动作。此外,在实施例中,在使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网之前,可能发生调整功率转换器的线路侧转换器的电流或调整功率转换器的线路侧转换器的锁相环角。
14.在其它实施例中,发电机可为双馈感应发电机(dfig)。
15.在另一方面,本公开针对一种用于控制连接到电网的电力系统的功率转换器的方法。电力系统具有发电机,并且功率转换器具有转子侧转换器和线路侧转换器。该方法包括监测风力涡轮机电力系统或电网中的至少一个的电参数。响应于检测到在电网中的瞬态事件,该方法包括暂时禁用功率转换器的线路侧转换器的开关元件的选通。在瞬态事件期间或在瞬态事件结束之后,该方法包括对功率转换器的线路侧转换器实施控制动作。此外,该方法包括使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网。
16.在又另一方面,本公开针对一种连接到电网的风力涡轮机电力系统。风力涡轮机电力系统包括具有转子和定子的发电机以及电联接到发电机的功率转换器。功率转换器包括转子侧转换器和线路侧转换器。风力涡轮机电力系统还包括涡轮机控制器,该涡轮机控制器配置成用于执行多个操作,包括但不限于响应于检测到在电网中的瞬态事件监测风力涡轮机电力系统或电网中的至少一个的电参数;在瞬态事件期间或在瞬态事件结束之后从电网暂时禁用功率转换器的线路侧转换器;对功率转换器的线路侧转换器实施控制动作;以及使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网。应当理解,该方法和风力涡轮机电力系统可进一步包括如本文中所述的附加特征和/或步骤的任何组合。
17.本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,且连同描述一起用于阐释本发明的原理。
18.技术方案1. 一种用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的方法,所述风力涡轮机电力系统具有发电机,所述功率转换器具有转子侧转换器和线路侧转换器,所述方法包括:监测所述风力涡轮机电力系统或所述电网中的至少一个的电参数;响应于检测到在所述电网中的瞬态事件,从所述电网暂时禁用所述功率转换器的所述线路侧转换器;在所述瞬态事件期间或在所述瞬态事件结束之后,对所述功率转换器的所述线路侧转换器实施控制动作;以及使所述功率转换器的所述线路侧转换器能够进入所述电网。
19.技术方案2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电网的所述电参数包括电压或电流中的至少一个。
20.技术方案3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:响应于检测到在所述电网中的所述瞬态事件而在所述瞬态事件期间暂时禁用所述功率转换器的所述转子侧转换器。
21.技术方案4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述瞬态事件期间从所述电网暂时禁用所述功率转换器的所述线路侧转换器进一步包括经由转换器控制器暂时禁用所述功率转换器的所述线路侧转换器的开关元件的选通。
22.技术方案5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述瞬态事件包括高电压穿越(hvrt)事件。
23.技术方案6. 根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括确定所述hvrt事件的一个或多个特征,所述一个或多个特征包括至少一个电压或电流大小、电网特征、电网阻抗、电网强度或所述hvrt事件的持续时间。
24.技术方案7. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括基于所述hvrt事件的一个或多个特征确定所述控制动作。
25.技术方案8. 根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述控制动作进一步包括以下至少一项:调整所述功率转换器的所述线路侧转换器的电流或调整所述功率转换器的所述线路侧转换器的锁相环角。
26.技术方案9. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括在使所述功率转换器的所述线路侧转换器能够进入所述电网之前,调整所述功率转换器的所述线路侧转换器的所述电流或调整所述功率转换器的所述线路侧转换器的所述锁相环角。
27.技术方案10. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述发电机包括双馈感应发电机(dfig)。
28.技术方案11. 一种用于控制连接到电网的电力系统的功率转换器的方法,所述电力系统具有发电机,所述功率转换器具有转子侧转换器和线路侧转换器,所述方法包括:监测所述风力涡轮机电力系统或所述电网中的至少一个的电参数;响应于检测到在所述电网中的瞬态事件,暂时禁用所述功率转换器的所述线路侧转换器的开关元件的选通;在所述瞬态事件期间或在所述瞬态事件结束之后,对所述功率转换器的所述线路侧转换器实施控制动作;以及
使所述功率转换器的所述线路侧转换器能够进入所述电网。
29.技术方案12. 一种连接到电网的风力涡轮机电力系统,所述风力涡轮机电力系统包括:包括转子和定子的发电机;电联接到所述发电机的功率转换器,所述功率转换器包括转子侧转换器和线路侧转换器;以及配置成用于执行多个操作的涡轮机控制器,所述多个操作包括:监测所述风力涡轮机电力系统或所述电网中的至少一个的电参数;响应于检测到在所述电网中的瞬态事件,从所述电网暂时禁用所述功率转换器的所述线路侧转换器;在所述瞬态事件期间或在所述瞬态事件结束之后,对所述功率转换器的所述线路侧转换器实施控制动作;以及使所述功率转换器的所述线路侧转换器能够进入所述电网。
30.技术方案13. 根据权利要求12所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,所述电网的所述电参数包括电压或电流中的至少一个。
31.技术方案14. 根据权利要求12所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,所述风力涡轮机电力系统进一步包括:响应于检测到在所述电网中的所述瞬态事件而在所述瞬态事件期间暂时禁用所述功率转换器的所述转子侧转换器。
32.技术方案15. 根据权利要求12所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,在所述瞬态事件期间暂时禁用所述功率转换器的所述线路侧转换器进一步包括暂时禁用所述功率转换器的所述线路侧转换器的开关元件的选通。
33.技术方案16. 根据权利要求15所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,所述开关元件包括绝缘栅双极晶体管(igbt)。
34.技术方案17. 根据权利要求16所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,所述瞬态事件包括高电压穿越(hvrt)事件。
35.技术方案18. 根据权利要求17所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,所述风力涡轮机电力系统进一步包括:确定所述hvrt事件的一个或多个特征,所述一个或多个特征包括至少一个电压或电流大小、电网特征、电网阻抗、电网强度或所述hvrt事件的持续时间;以及基于所述hvrt事件的一个或多个特征确定所述控制动作。
36.技术方案19. 根据权利要求18所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,所述控制动作进一步包括以下至少一项:调整所述功率转换器的所述线路侧转换器的电流或所述功率转换器的所述线路侧转换器的锁相环角。
37.技术方案20. 根据权利要求12所述的风力涡轮机电力系统,其特征在于,所述发电机包括双馈感应发电机(dfig)。
附图说明
38.针对本领域的普通技术人员的,包括其最佳模式的本发明的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中提出,在其中:
图1示出了根据本公开的风力涡轮机的实施例的透视图;图2示出了适于与在图1中显示的风力涡轮机一起使用的风力涡轮机电力系统的一个实施例的示意图;图3示出了根据本公开的风力涡轮机的功率转换器的一个实施例的示意图;图4示出了根据本公开的用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的系统的一个实施例的示意图;以及图5示出了根据本公开的用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
39.现在将详细参照本发明的实施例,其一个或多个示例在图例中示出。每个示例通过阐释本发明的方式提供,而不限制本发明。实际上,本领域的技术人员将清楚的是,可在本发明中做出各种改型和变型,而不脱离本发明的范围。例如,示出为或描述为一个实施例的一部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此,期望本发明覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。
40.总体上,本公开针对一种用于在高电压穿越(hvrt)事件期间控制风力涡轮机转换器的系统和方法。更具体地,本公开的系统和方法设置成用于响应于大电网干扰瞬时关闭线路桥接电路。这种动作允许风力涡轮机满足相位突变穿越要求并处理hvrt事件。例如,在实施例中,控制器配置成在检测到hvrt事件时关闭或禁用线路侧功率桥的igbt选通,确定在即时时间范围内(即,在几毫秒内)的干扰的性质,并且然后实施适合的动作。具体而言,控制器可以正或负的某个所需电流(iy)恢复选通,和/或可在恢复选通之前调整锁相环角。在采取适合的动作以消除任何潜在的损坏并且hvrt事件过去之后,控制器可恢复igbt选通。
41.现在参看附图,图1示出了风力涡轮机10的一个实施例的透视图。如图所示,风力涡轮机10总体上包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16,以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的毂20和联接到毂20且从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如,在所示的实施例中,转子18包括三个转子叶片22。然而,在备选实施例中,转子18可包括多于或少于三个转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开以促进旋转转子18,以使得动能能够从风转换成可用的机械能,并且随后转换成电能。例如,如下面将描述的那样,转子18可旋转地联接到发电机120(图2)以产生电能。还可经由位于机舱16或在风力涡轮机10附近的任何其它合适位置上的风传感器24(诸如风速计)监测一个或多个风况(诸如风速和/或风向)。
42.风力发电通常由具有带有相关联的风力涡轮机发电机120(图2)的大量(通常为100个或更多个)风力涡轮机10的风场提供,其中每个单独的风力涡轮机10典型地经历独特的风力。因此,针对每个单独的风力涡轮机发电机120的输出功率可在风场内从一个风力涡轮机10变化到另一风力涡轮机10。
43.现在参看图2,根据本公开的方面示出了风力涡轮机dfig电力系统100(“风力涡轮机系统”)的一个实施例的示意图。尽管本文中将总体上参照在图2中显示的系统100描述本公开,但是本领域普通技术人员在使用本文中提供的公开内容时应理解,本公开的各方面
也可适用于其它发电系统,并且如上文所述,本发明不限于风力涡轮机系统。
44.在图2的实施例中,风力涡轮机10(图1)的转子18可以可选地联接至变速箱118,该变速箱进而联接至发电机120,该发电机120可为双馈感应发电机(dfig)。如显示的那样,dfig 120可连接到定子总线154。此外,如显示的那样,功率转换器162可经由转子总线156连接到dfig 120,并经由线路侧总线188连接到定子总线154。同样地,定子总线154可从dfig 120的定子提供输出多相功率(例如,三相功率),而转子总线156可从dfig 120的转子提供输出多相功率(例如,三相功率)。功率转换器162还可包括转子侧转换器(rsc)166和线路侧转换器(lsc)168。dfig 120经由转子总线156联接到转子侧转换器166。另外,rsc 166经由dc链路136联接到lsc 168,dc链路电容器138跨越该dc链路。lsc 168又联接到线路侧总线188。
45.如将参照图3更详细地讨论那样,rsc 166和lsc 168可配置成用于在使用绝缘栅双极晶体管(igbt)开关元件的三相脉宽调制(pwm)布置中的正常操作模式。
46.另外,功率转换器162可联接到控制器174,以便控制转子侧转换器166和线路侧转换器168的操作。应当注意,转换器控制器174可配置为在功率转换器162和本地风力涡轮机控制系统176之间的接口,并且可包括任何数量的控制装置。在一个实施例中,控制器174可包括执行存储在计算机可读介质中的计算机可读指令的处理装置(例如,微处理器、微控制器等)。指令在由处理装置执行时可引起处理装置执行操作,包括向功率转换器162的开关元件提供控制命令(例如,开关频率命令)。
47.在典型配置中,包括各种线路接触器和断路器在内,还可包括例如电网断路器182,以为了在连接到负载(如电网184)或从负载断开期间隔离针对dfig 120正常操作所需的各种构件。例如,系统断路器178可将系统总线160联接到变压器180,该变压器可经由电网断路器182联接到电网184。在备选实施例中,保险丝可代替一些或全部断路器。
48.在操作中,经由通过定子总线154和转子总线156限定的双路径,通过旋转转子18将在dfig 120处产生的交流功率提供给电网184。在转子总线侧156上,正弦多相(例如三相)交流(ac)功率提供给功率转换器162。转子侧功率转换器166将从转子总线156提供的ac功率转换成直流(dc)功率,并将dc功率提供给dc链路136。如一般地理解的那样,在转子侧功率转换器166的桥接电路中使用的开关元件192,194(例如,igbt)可被调制成将从转子总线156提供的ac功率转换成适合于dc链路136的dc功率。
49.另外,lsc 168将在dc链路136上的dc功率转换成适合于电网184的ac输出功率。具体而言,用于lsd 168的桥接电路中的开关元件196,198(例如,igbt)可被调制成将在dc链路136上的dc功率转换成在线路侧总线188上的ac功率。来自功率转换器162的ac功率可与来自dfig 120的定子的功率组合,以提供具有基本保持在电网184频率(例如,50 hz或60 hz)上的频率的多相功率(例如,三相功率)。在某些情况下,如提及的那样,针对单独dfig风力涡轮机电力系统100,无功功率可主要由rsc 166经由发电机120和lsc 168供应。
50.另外,各种断路器和开关,如电网断路器182、系统断路器178、定子同步开关158、转换器断路器186和线路接触器172,可包括在风力涡轮机电力系统100中以连接或断开对应的总线,例如,当电流过大并且可能损坏风力涡轮机电力系统100的构件时或出于其它操作考虑。附加保护构件也可包括在风力涡轮机电力系统100中。
51.此外,功率转换器162可经由转换器控制器174从例如本地控制系统176(在本文中
也称为涡轮机控制器)接收控制信号。控制信号尤其可基于风力涡轮机电力系统100的感测状态或操作特性。通常,控制信号设置成用于控制功率转换器162的操作。例如,以dfig 120的感测的速度形式的反馈可用于控制来自转子总线156的输出功率的转换,以维持适合且平衡的多相(例如,三相)电源供应。来自其它传感器的其它反馈也可由控制器174或控制系统176使用以控制功率转换器162,包括例如定子和转子总线电压和电流反馈。使用各种形式的反馈信息,可产生开关控制信号(例如,igbt的栅极定时命令)、定子同步控制信号和断路器信号。
52.功率转换器162还补偿或调整来自转子的三相功率的频率,以用于例如在毂20和叶片22处的风速中的变化。因此,机械转子频率和电气转子频率解耦,并且基本上与机械转子速度无关地促进电气定子和转子频率匹配。
53.在一些状态下,功率转换器162的双向特性,且特别是lsc 168和rsc 166的双向特性,促进至少一些所产生的电力反馈到发电机转子120中。更确切地说,电力可从定子总线154传输到线路侧总线188,并且然后通过线路接触器172且进入功率转换器162中,特别是lsc 168,其用作整流器(rectifier)并将正弦三相ac功率整流成dc功率。dc功率传输到dc链路136中。电容器138通过促进减轻有时与三相ac整流相关联的dc波纹来促进减轻dc链路电压幅度变化。
54.dc功率随后传输到rsc 166,其通过调整电压、电流和频率将dc电力转换成三相正弦ac电力。经由转换器控制器174监测和控制该转换。转换的ac功率从rsc 166经由转子总线156传输到发电机转子。以此方式,通过控制转子电流和电压来促进发电机无功功率控制。
55.现在参看图3,根据本公开的方面示出了在图2中显示的功率转换器162的一个实施例的详细示意图。如显示的那样,rsc166包括多个桥接电路(例如,h桥接电路),其中输入到转子侧转换器166的转子总线156的各相联接至单个桥接电路。另外,lsc 168还可包括多个桥接电路。类似于转子侧转换器166,线路侧转换器168还包括用于线路侧转换器168的每个输出相的单个桥接电路。在其它实施例中,在不脱离本公开的范围的情况下,线路侧转换器168、转子侧转换器166或线路侧转换器168和转子侧转换器166两者可包括并联桥接电路。
56.每个桥接电路总体上可包括成对的开关元件(例如igbt 192,194,196,198),它们在三相两电平电压源转换器(vsc)配置中彼此串联地联接。例如,如在图3中显示的那样,转子侧转换器的每个桥接电路包括上igbt(例如,igbt 192)和下igbt(例如,igbt 194)。另外,二极管可与igbt中的每个并联地联接。在备选实施例中,并联的igbt和二极管可用于增加转换器的电流额定值。如一般地所理解的那样,可例如通过使用合适的驱动器电路向相应igbt192,194,196,198的栅极提供控制命令来控制线路侧转换器168和转子侧转换器166。例如,转换器控制器174可向桥接电路的igbt的栅极提供合适的栅极定时命令。控制命令可控制igbt的开关频率以提供期望的输出。本领域普通技术人员应该认识到,作为igbt的备选方案,功率转换器162可包括任何其它合适的开关元件。
57.应当理解,转换器控制器174、本地风力涡轮机控制器176和场级(farm

level)控制器190可各自对应于任何合适的计算装置和/或计算装置的任何组合。例如,控制器可包括一个或多个处理器和配置成执行多种计算机实施的功能的相关联的存储装置。如本文中
使用的那样,术语“处理器”不但是指本领域中称为包括在计算机中的集成电路,而且是指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路,以及其它可编程电路。此外,所述一个或多个存储器装置一般地可包括一个或多个存储器元件,包括但不限于,计算机可读介质(例如,随机存取存储器(ram)、计算机可读非易失性介质(例如,闪速存储器)、软盘、光盘只读存储器(cd

rom)、磁光盘(mod)、数字多功能盘(dvd)和/或其它适合的存储器元件)。所述一个或多个存储装置一般地可配置成存储合适的计算机可读指令,当由所述一个或多个处理器实施时,该合适的计算机可读指令将控制器配置成执行各种功能,诸如在本文公开的步骤。
58.现在参看图4和5,示出了根据本公开的用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的系统200和方法300。图4示出了根据本公开的用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的系统200的一个实施例的示意图。图5示出了用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的方法300的实施例的流程图,其根据本公开的方面示出。总体上,在本文中方法300描述为例如使用上述功率转换器162和风力涡轮机电力系统100来实施。然而,应当认识到,可使用任何其它合适的风力发电系统来实施所公开的方法300。此外,尽管图5出于图示和论述的目的绘出了以特定顺序执行的步骤,但本文中所描述的方法不限于任何特定的顺序或布置。本领域技术人员在使用本文中提供的公开内容时将认识到,可以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整该方法的各个步骤。
59.如在(302)处显示的那样,方法300包括监测风力涡轮机电力系统100或电网184中的至少一个的电参数。例如,在实施例中,风力涡轮机电力系统100和/或电网184的电参数可包括系统100或电网184或其组合的电压、电流或任何其它合适的电参数。例如,可在系统总线160以及诸如线路侧总线188之类的任何其它合适的位置处监测所述电参数。
60.因此,如在(304)处显示的那样,方法300包括确定在电网184中是否正在发生瞬态事件。例如,在实施例中,可将诸如电网电压的电参数与某个阈值比较,以确定瞬态事件是否正在发生。在这样的实施例中,阈值可例如由公用事业公司设置。在某些实施例中,例如,瞬态事件可为高电压穿越(hvrt)事件。因此,瞬态事件可通过电网电压增加到阈值以上表征。
61.如在(306)处显示的那样,响应于检测到在电网184中的瞬态事件(例如,由于电参数高于阈值),方法300包括从电网184暂时禁用功率转换器162的线路侧转换器168。例如,在实施例中,可通过暂时禁用功率转换器162的线路侧转换器168的开关元件(例如igbt)的选通,从电网184暂时禁用功率转换器162的线路侧转换器168。换言之,在某些实施例中,igbt可暂时关闭,这导致反并联(anti

parallel)二极管仍然连接。这些反并联二极管可整流电压峰值,并将能量馈入dc总线的电容器组。实际上,即使在已禁用igbt时,这仍允许igbt钳制(clamp)峰值电压。
62.具体而言,如在图4中显示的那样,电压和/或电流瞬变检测器202配置成接收代表电压和/或电流感测204,206的传感器数据,且然后可生成igbt栅极赋能信号208(enalbe signal,有时称为启动信号)。如在210和212处显示的那样,来自转换器控制的上igbt栅极信号和来自转换器控制的下igbt栅极信号与igbt栅极赋能信号208结合使用(如在“与”框218和220处显示的那样),以从上igbt和下igbt产生栅极信号214和216。在另外的实施例中,如果需要,方法300还可包括响应于检测到在电网184中的瞬态事件而在瞬态事件期间
暂时禁用功率转换器168的转子侧转换器166。
63.返回参看图5,在实施例中,如在(308)处显示的那样,方法300还可包括确定hvrt事件的一个或多个特征。例如,所述hvrt事件的一个或多个特征可包括电压或电流大小、电网特性、电网阻抗、电网强度、hvrt事件的持续时间和/或其组合。
64.在瞬态事件期间或在瞬态事件结束之后,如在(310)处显示的那样,方法300包括对功率转换器162的线路侧转换器168实施控制动作。如在(312)处显示的那样,方法300包括使功率转换器162的线路侧转换器168能够进入电网184。例如,在实施例中,方法200可包括基于所述hvrt事件的一个或多个特征来确定控制动作。更确切地说,在实施例中,控制动作可包括:调整功率转换器的线路侧转换器的电流;调整功率转换器的线路侧转换器的锁相环角;或任何其它控制动作。因此,在某些实施例中,可在使功率转换器162的线路侧转换器168能够进入电网184之前实施所述控制动作。
65.本发明的各个方面和实施例由以下编号的条款限定:条款1。一种用于控制连接到电网的风力涡轮机电力系统的功率转换器的方法,该风力涡轮机电力系统具有发电机,该功率转换器具有转子侧转换器和线路侧转换器,该方法包括:监测风力涡轮机电力系统或电网中的至少一个的电参数;响应于检测到在电网中的瞬态事件,从电网暂时禁用功率转换器的线路侧转换器;在瞬态事件期间或在瞬态事件结束之后,对功率转换器的线路侧转换器实施控制动作;以及使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网。
66.条款2。条款1的方法,其中电网的电参数包括电压或电流中的至少一个。
67.条款3。前述条款中任一项的方法,进一步包括:响应于检测到在电网中的瞬态事件而在瞬态事件期间暂时禁用功率转换器的转子侧转换器。
68.条款4。前述条款中任一项的方法,其中在瞬态事件期间从电网暂时禁用功率转换器的线路侧转换器进一步包括经由转换器控制器暂时禁用功率转换器的线路侧转换器的开关元件的选通。
69.条款5。前述条款中任一项的方法,其中瞬态事件包括高电压穿越(hvrt)事件。
70.条款6。条款5的方法,进一步包括确定hvrt事件的一个或多个特征,所述一个或多个特征包括至少一个电压或电流大小、电网特征、电网阻抗、电网强度或hvrt事件的持续时间。
71.条款7。条款6的方法,进一步包括基于所述hvrt事件的一个或多个特征确定控制动作。
72.条款8。条款7的方法,其中控制动作进一步包括以下至少一项:调整功率转换器的线路侧转换器的电流或调整功率转换器的线路侧转换器的锁相环角。
73.条款9。条款8的方法,进一步包括在使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网之前,调整功率转换器的线路侧转换器的电流或调整功率转换器的线路侧转换器的锁相环角。
74.条款10。前述条款中任一项的方法,其中发电机包括双馈感应发电机(dfig)。
75.条款11。一种用于控制连接到电网的电力系统的功率转换器的方法,该电力系统具有发电机,该功率转换器具有转子侧转换器和线路侧转换器,该方法包括:监测风力涡轮机电力系统或电网中的至少一个的电参数;响应于检测到在电网中的瞬态事件,暂时禁用功率转换器的线路侧转换器的开关元件的选通;在瞬态事件期间或在瞬态事件结束之后,对功率转换器的线路侧转换器实施控制动作;以及使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网。
76.条款12。一种连接到电网的风力涡轮机电力系统,该风力涡轮机电力系统包括:包括转子和定子的发电机;电联接到发电机的功率转换器,该功率转换器包括转子侧转换器和线路侧转换器;以及配置成用于执行多个操作的涡轮机控制器,所述多个操作包括:监测风力涡轮机电力系统或电网中的至少一个的电参数;响应于检测到在电网中的瞬态事件,从电网暂时禁用功率转换器的线路侧转换器;在瞬态事件期间或在瞬态事件结束之后,对功率转换器的线路侧转换器实施控制动作;以及使功率转换器的线路侧转换器能够进入电网。
77.条款13。条款12的风力涡轮机电力系统,其中电网的电参数包括电压或电流中的至少一个。
78.条款14。条款12

13的风力涡轮机电力系统,进一步包括:响应于检测到在电网中的瞬态事件而在瞬态事件期间暂时禁用功率转换器的转子侧转换器。
79.条款15。条款12

14的风力涡轮机电力系统,其中在瞬态事件期间暂时禁用功率转换器的线路侧转换器进一步包括暂时禁用功率转换器的线路侧转换器的开关元件的选通。
80.条款16。条款15的风力涡轮机电力系统,其中开关元件包括绝缘栅双极晶体管(igbt)。
81.条款17。条款16的风力涡轮机电力系统,其中瞬态事件包括高电压穿越(hvrt)事件。
82.条款18。条款17的风力涡轮机电力系统,进一步包括:确定hvrt事件的一个或多个特征,所述一个或多个特征包括至少一个电压或电流大小、电网特征、电网阻抗、电网强度或hvrt事件的持续时间;以及基于hvrt事件的一个或多个特征来确定控制动作。
83.条款19。条款18的风力涡轮机电力系统,其中控制动作进一步包括以下至少一项:调整功率转换器的线路侧转换器的电流或功率转换器的线路侧转换器的锁相环角。
84.条款20。条款12

19的风力涡轮机电力系统,其中发电机包括双馈感应发电机(dfig)。
85.本书面描述使用了示例以公开本发明,包括最佳模式,且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明,包括制作和使用任何装置或系统,以及执行任何并入的方法。本发明
的专利范围由权利要求限定,且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件,或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件,则期望此类其它示例在权利要求的范围内。
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