[发明专利]用于把风力产生的电力变换成公用网的恒定频率的电力的方法和设备

说明书

发明领域

本发明总的涉及用于把风力产生的电力变换成恒定频率的电力的方法和设备。本发明更具体地涉及在提供恒定频率的电力到公用网(utility grid)时有用的这样的方法和设备。

背景技术

在本节中公开的背景技术不允许合法地构成现有技术。

在用于把风力产生的电力变换成恒定频率的电力以便把它提供给公用网的风力涡轮发电机的使用方面，利用了各种不同的技术。这样的技术包括使用被耦合到双馈电感应发电机的转子的、带有直流(DC)链路的整流器/逆变器电桥。对于某些应用可能希望采用功率因数变量校正或调节。例如，可以参考T.A.Lipo，“Variable Speed GeneratorTechnology Option for Wind Turbine Generators(用于风力涡轮发电机的可变速度发电机技术可选方案)”，Department ofElectrical and Computer Engineering，University of Wisconsin(1984)的文章。而且，可以参考T.S.Jayadev，“Novel ElectricGeneration Scheme for Wind Power Plants(风力发电厂的新颖发电方法)”，College of Engineering and Applied Science，Universityof Wisconsin，Milwaukee，presented at the Second Workshop on WindEnergy Conservation Systems，Washington，D.C.(1975)的文章；以及Werner Leonhard，“Control of Electrical Drivers(电力驱动器的控制)”，Springer-Verlag Publishing Group的著作。还可以参考美国专利No.4,695,736和6,137,187。

附图简述

通过参考结合附图给出的本发明的某些实施例的以下的说明，将明白本发明的特征和实现本发明的方式，以及将最好地了解本发明，图上：

图1是按照本发明的实施例构建的风力发电变换系统的示意性框图。

某些发明实施例的详细说明

公开了用于把风力产生的电力变换成恒定频率的电力以便把它供应给公用网的方法和设备。公开的系统和方法使用具有双馈电感应发电机的风力涡轮发电机。在超过发电机的同步速度后，来自转子的电力被变换成直流(DC)电，以及直流电以固定的功率因数1被变换返回成交流(AC)电。在低于同步速度时，电力也以固定的功率因数1从公用网流到转子。交流电的电流被调节成与公用网电压同相，其中交流电基本上保持在功率因数1。

按照本发明的公开的实施例，电力也可以从双馈电感应发电机的定子生成。

按照本发明的某些实施例，所述把交流电的电流调节成与公用网电压同相包括计算需要的电流幅度和将其乘以公用网电压的归一化的感测的电压，以便提供一个需要的电流值用于把该交流电的电流调整成与公用网电压同相而没有任何显著相移。按照本发明的实施例，该计算可包括从该直流电压的一个预期的值中减去该直流电压值，以便提供用于直流电压调整的误差电压值。

按照本发明的实施例，该计算也可以包括使用诸如一个比例与积分控制器那样的闭环控制器来调整直流电压值以产生预期的电流幅度。

按照本发明的公开的实施例，所述确定归一化电压值可以通过感测公用网的线与中性点间的(line to neutral)电压和把所感测的电压值除以感测电压的峰值幅度以便提供归一化的电压值而达到。按照本发明的实施例的另一方面，根据预期的交流电流值来调整实际的电流幅度。

现在参照图1，图上显示按照本发明的实施例构建的风力发电变换系统10，它被使用来把恒定频率的电力供应到公用网。系统10包括具有双馈电感应发电机(DFIG)14的风力涡轮发电机12，它把交流电经由其定子以预期的功率因数经由三相电力线16供应到公用网。来自定子的交流电的预期的功率因数通过转子电流控制而实现。