[发明专利]风力发电系统和电力转换器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种向电力系统供电的发电系统，特别涉及一种风力发电系统。

背景技术

用于发电系统的二次励磁发电机(绕组式感应发电机)，通过使用电力转换器对转子绕组以转差频率进行激励，从而可以向定子侧输出频率与系统频率相同的交流电压，能够可变地控制转数。另外，使用二次励磁发电机的发电系统具有以下优点：可以使电力转换器的容量小于发电机容量。

然而，如果电力系统发生接地故障等电压降低的情况，二次励磁发电机会动作而向故障点提供电流。这时，由于二次绕组上感生过大的电流，与二次侧连接的励磁用电力转换器流有过大的电流，所以为了应对它，使用使电力转换器的元件容量加大到与发电机的额定容量等同的程度或更大的程度，或者设置使二次绕组短路的交流电抗等的方法。

目前，二次励磁发电机主要用于大规模发电系统，如果系统发生大规模停电，会使用以下运行方法：使电力转换器暂时停止，在系统电压恢复正常之后再行起动。

专利文献1：特开平11-18486号公报

在欧洲等地，已经制定了一种规格，当系统出现故障时，风力发电系统不与系统分离，并在系统故障中提供无功电流。系统运用者不断要求，在系统电压降低的过程中控制无功电流并向电力系统提供的技术。如此，通过在系统电压降低的过程中控制无功电流并向电力系统提供，非常利于电力系统电力的稳定。

在使用二次励磁发电机的现有风力发电系统中，如果电力系统中发生电力降低等故障，使电力转换器停止，在电力系统的电压恢复之后，电力转换器再次起动。这种控制方法存在的问题是：在系统故障中，无法向电力系统提供无功电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电系统，可以在系统故障中，向电力系统提供无功电流。

本发明的特征之一是，在具备二次励磁发电机的风力发电系统中，在系统故障中，在检测出定子电流减少之后，重新起动电力转换器，从而即便在系统故障中，发电机也可以向电力系统输出无功电流。

根据本发明，可以提供一种风力发电系统，能够在系统故障中向电力系统提供无功电流。

附图说明

图1是电力系统和风力发电装置的电路构成的说明图。

图2是风力发电装置的构成说明图。

图3是转换器INV的构成图。

图4是转换器CNV的构成图。

图5是整流装置212的构成图。

图6是表示转换器CNV的控制的实施方法的说明图。

图7是表示转换器INV的控制的实施方法的说明图。

图8是相位检测器THDET的说明图。

图9是表示整流装置212的控制的实施方法的说明图。

图10是切换器SW的说明图。

图11是表示运行模式的状态迁移说明图。

图12是表示通常运行时运行动作的说明图。

图13是表示异常检知时运行待机动作的说明图。

图14是表示系统异常时运行动作的说明图。

图中：100-电力系统，200-风力发电装置，201-发电机，202-风车，203-风车控制装置，204-转换器，205-转换器控制装置，206-断路器，207-变压器，Qref-无功功率指令值，Pref-有功功率指令值，Run-运行/停止指令值，Pitch*-倾斜度指令，PTs、PTg-电压检测器，Vs-系统电压检测值

具体实施方式

保护二次励磁发电机的励磁用电力转换器，不受系统扰乱所带来的过电流的影响，进而将实现持续运行这一动作，作为是在消除发电机的系统故障所带来的影响之后恢复运行。此外，在系统电压低于规定值的情况下，通过用根据电压降低前的频率计算相位检测器的检测相位这一手段来实现。

[实施例1]

用图1和图2，对本发明一实施例的装置构成(单线连线图)进行说明。风力发电装置200，通过输电线与电力系统100连接。

风力发电装置200主要由以下部分构成：发电机201、风车202、风车控制装置203、转换器(converter：励磁装置)204、转换器控制装置205。

风车202，与发电机201的转子(通过齿轮等)机械连接。发电机201的转子绕组，与转换器204电连接，此外，发电机201的定子通过断路器206和变压器207等，与电力系统电连接。

风车控制装置203，进行风速检测和风车202的倾斜度控制、有功功率指令值的运算和有功功率指令值Pref的输出、运行/停止等指令值Run的输出、无功功率指令值Qref的传送等。