[发明专利]风力涡轮机和风力涡轮机的启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机的领域，尤其涉及具有电气激励同步发电机的风力涡轮机，更具体地，涉及这种同步发电机的激励电压供给(voltage supply)。此外，本发明还涉及这种风力涡轮机的启动过程。

背景技术

同步发电机具有转子，其由直流电流激励，典型地通过集电环激励。通过转子的旋转场，交流电压在定子绕组中产生。在普通的设计中，转子激励电压被从公用电网中取出，并且通过单独的电路供给到转子。然而，如果电网电压较低或甚至电网故障(也就是零电网电压)，则激励电压不再足以保证发电机的激励。因此，不能保证构成电网连接的转换器能保持联机状态。具体地，如果转子绕组的衰减电压被用来在低电网电压或零电网电压期间馈给转换器，则只能在短时间内保持充足的电源供给，该短时间与电机的时间常数有关。

其它的已知设计提议使用不间断电源供给(UPS)，用于缓冲转子的激励电路。由于UPS，即使电网电压在较长的时间内很低或为零，也能够供给转子绕组足够的激励电压。然而，UPS的使用带来额外的成本，增加了要维护的零配件的数目和涡轮机的重量。

发明内容

鉴于以上所述，提供了一种风力涡轮机，其包括具有定子和转子的同步发电机，和用于使所述同步发电机与电网联接的交流-直流-交流的链路，直流链路连接到所述同步发电机的转子上，以便供应激励电压给所述转子的转子绕组。

本发明的其它方面、优点和特征通过从属权利要求、说明书和附图中可以明显看出。

根据本发明的第一个方面，提供了一种风力发电站，风力发电站包括具有定子绕组和转子绕组的电气激励同步发电机，以及用于联接所述同步发电机和公用电网的交流-直流-交流链路，直流链路连接在所述同步发电机的转子绕组上，以便施加激励电压。

根据本发明的上述方面，激励电压从直流链路供给到转子绕组。换句话说，转换器(converter)的直流链路电压用来馈给发电机的激励电路。因此，发电机能维持工作而且能对直流链路重新充电。这即使在低电网电压或甚至零电网电压的很长时间期间，也允许涡轮机保持联机(online)。因此，只要涡轮机的风力转子(wind rotor)旋转，涡轮机就可以支持电网且补偿转换器的电气损失。因此，涡轮机对低压或零压事件的传导(ride-through)能力明显地提高。此外，本配置中不需要UPS，因此节约了成本和维护费用。而且，由于来自直流链路的能量供给足够涡轮机正常工作，所以来自电网的正常激磁电路供给甚至可以忽略。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于风力涡轮机的中间直流电压电路。中间直流电压电路包括适于联接到风力涡轮机的同步发电机的定子绕组的发电机侧的交流-直流变流器(inverter)、适于联接到公用电网的电网侧的直流-交流变流器、连接所述发电机侧的交流-直流变流器和所述电网侧的直流-交流变流器的电路以及适于连接在所述电路和所述同步发电机的转子绕组之间的直流-直流转换器。

根据本发明的又一个方面，提供了一种带有电气激励同步发电机的风力涡轮机的启动方法。该方法包括步骤：(a)打开电网连接器(grid connector)；(b)关闭旁路连接器(bypass connector)以将所述风力涡轮机的电网侧的直流-交流变流器旁路；(c)对所述风力涡轮机的直流链路(DC Link)充电；(d)供应激励电压给所述同步发电机的转子绕组，其中，所述激励电压从直流链路中供应；以及(e)打开所述旁路连接器并关闭所述电网连接器。

附图说明

本发明的完全且使能够实现的公开包括了对本领域的普通技术人员来说的最佳模式，并且将在余下的说明书中更具体地阐述，其中包括了对附图的参考，在附图中：

图1是根据本发明实施例的风力涡轮机的示意图。

图2是根据本发明另一实施例的、处于第一状态下的风力涡轮机的示意图。

图3显示了处于第二状态下的图2中的风力涡轮机。

图4显示了处于第三状态下的图2中的风力涡轮机。

图5是根据本发明又一实施例的方法的流程图。

图6是根据本发明再一实施例的风力涡轮机的示意图。

元件符号说明：

100    风力涡轮机

110    风力转子

120    转子轴

130    同步发电机

132    转子

134    定子

140    直流链路

142    发电机侧的变流器

144    电网侧的变流器

146    直流链路电容器