[发明专利]风力发电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在永磁体型风力发电系统连接的电力系统中发生系统事故时，由设置在电力变换器的直流部的能量消耗电路消耗从发电机流入的能量，来保护永磁体型风力发电系统免受过电压或过电流影响，并继续运转的装置及其控制方法。

背景技术

当电力系统发生系统事故时，永磁体型风力发电系统将无法向电力系统供给电力。存在的问题时，其能量对永磁体型风力发电系统的电力变换器的直流部充电，并由于过电压而使机器出现故障。

在[专利文献1]中，系统故障时减小发电功率等，从而避免对电力变换部的直流部的充电，但并不曾对直流部设有能量消耗电路。

[专利文献1]JP特开2008-283747号公报

发明内容

本发明要解决的问题是，提供一种风力发电系统及其控制方法，在永磁体型风力发电系统连接的电力系统中发生系统故障时，由能量消耗电路消耗从发电机流入电力变换器直流部的能量，保护系统整体免受过电压或过电流影响。

为了完成上述课题，本发明的风力发电系统具有：叶片，能变更桨距角；风轮，与所述叶片机械连接；同步发电机，由所述风轮驱动；电力变换器，与所述同步发电机电连接，控制从所述同步发电机输出至电力系统的电力；和桨距角控制单元，控制所述桨距角，所述风力发电系统，在所述电力变换器的直流部分具备电能消耗电路。

此外，本发明的风力发电系统具有：叶片，桨距角可变；风轮，与所述叶片机械连接；同步发电机，由所述风轮驱动；发电机侧变换器，与所述同步发电机电连接，将所述同步发电机输出的可变频率的发电电力变换至直流电力；和系统侧变换器，与所述发电机侧变换器和电力系统电连接，将所述直流电力变换至规定频率的交流电力，所述风力发电系统中，在电力系统的电压比规定值低的情况下，所述系统侧变换器结束直流电压控制开始无功电流控制，由此向电力系统供给无功电流，所述发电机侧变换器结束电力控制开始直流电压控制。

根据本发明，能够提供一种永磁体型风力发电系统及其控制方法，可防止因系统事故的影响引起的过电压或过电流。

附图说明

图1是利用永磁体型发电机的风力发电系统的结构图。

图2是利用永磁体型发电机的风力发电系统的结构图。

图3是表示变换器控制器26的控制功能的图。

图4是表示系统侧电力变换器的结构的图。

图5是表示系统电压下降中的系统电压振幅和电力变换器输出电流的变动的图。

图6是表示系统异常检测方法的图。

图7是表示系统异常检测时的电力变换器的运转状态的图。

图8是表示系统异常检测时的电力变换器的运转状态的图。

图9是系统异常检测时的电力变换器的流程图。

图10是系统异常检测时的电力变换器的流程图。

图11是系统异常检测时的电力变换器的流程图。

图12是表示变换器控制器26的控制功能的图。

图13是表示能量消耗电路的结构图。

图14是表示能量消耗电路的动作例的图。

图15是桨距角控制系统和电力控制系统的结构图。

图16是表示通常发电时的平均风速、发电电力、桨距角控制方式的关系的图。

图17是表示通常发电时的桨距角指令、电力指令运算的图。

图18是表示异常时运转继续模式中的桨距角指令的生成方法的图。

图19是表示异常运转模式中的桨距角和转速的变动的图。

图20是表示构成风力发电系统的控制及其辅助电源的图。

图中：

1  风轮

2  机舱

3  塔座(tower)

4  变压器

5、295b、295c、295e  断路器

6  电力系统

11 叶片

12 轮毂

21 轴

22 增速齿轮

23 永磁体型发电机

24 风速计

25 上位风车控制器

26 变换器控制器

28 电力变换器

30a、30b、30c  辅助电源

41 降压变压器

111  桨距角控制器

281  发电机侧电力变换器

282  平滑电容器

283  系统侧电力变换器

284  直流能量消耗电路

291、294  电压检测器

292、293  电流检测器

2501  平均化运算器

2502  转速指令运算器