[发明专利]控制风力发电厂变压器

说明书

技术领域

本发明总体涉及发电，更具体地涉及用于对风力涡轮发电机产生的电压进行改进控制的方法和设备。

背景技术

将风能转化成电的风力发电作为动力来源正在持续增加。聚集了多个风力涡轮发电机（WTG）的风力发电厂（WPP）代表了对其他能源的高度环保的替代品，目前正在包括沿海国家、陆地国家和岛国的许多国家中被发展并且建立起来。

虽然对WPP连接到电网的要求可能会变化，但是通常的目标包括允许发展、维护以及操作协同的、可靠的及经济的输电。然而，由于风可能频繁地改变其方向和大小，所以从WTG产生的电压可能是不稳定的。作为示例，不同的风速被转变为不同的有效发电水平，由此针对不同的风速具有不同的电压电平。

为了对电源中不期望的波动进行补偿并抵消能源产生中的干扰（诸如电压下降、电压增大和瞬时断电等），可以在WPP中安装无功功率设备。例如，如果要改善WPP的动态特性，则该无功功率设备可以包括静态补偿器，如果要求与稳态性能有关，则该无功功率设备可以包括可切换电容器，或者该无功功率设备可以包括静态补偿器和可切换补偿器的组合。

来自WTG和无功功率设备的、要提供给电网的电压经常通过WPP变压器（WPPT）进行变压。然而，为了抵消电源中的电压干扰，希望改善WPPT的控制，使得在供电方面满足电网要求。然而，特别是由于WTG的数量较大和/或无功功率设备对WPP的影响，这样的控制可能难以实现。

而且，如果WPPT初级侧的电压不稳定并且WTG机端的电压可能也不稳定，则对提供给电网的电压的独立控制的性能可能下降。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供对WPPT的改进控制。

根据本发明，本发明的目的由用于控制给具有可调匝数比的WPPT的导频信号（Ps）的方法来实现，该方法中，变压器的初级侧连接到多个WTG和可变无功补偿负载，所述方法包括以下步骤：接收初级侧实际电压（V_MV），接收初级侧实际电流（I_QMV），基于补偿电流（I_QC）和所述初级侧实际电流（I_QMV）估计线路电压降（D_V），将电压误差（V_err）形成为额定电压值（V_R）和所估计的线路电压降（D_V）之和减去所述初级侧实际电压（V_MV），即，V_err=V_R+D_V-V_MV，以及根据所述电压误差（V_err）更新所述导频信号（Ps）。

由此，本发明的方法通过监测误差信号来确定导频信号，该误差信号包括WTG连接到WPPT的虚阻抗上的线路电压降D_V。由此，WTG机端被维持在标称值附近的合适电压处。这里，基于I_QMV和来自可变无功补偿负载的补偿电流I_QC来估计D_V。要被最小化的电压误差V_err等于额定电压值V_R加上D_V并减去初级侧实际电压V_MV。通过在控制导频信号Ps时包括D_V和I_QC，即，包括（远程）WTG和可变无功补偿负载的特性，来实现WPPT的改进控制。结果，WTG机端电压相对于它们的标称值的偏离可以减小，并且作为另一个结果，WPP提供给电网的电压可以更接近地跟随电网的期望电压。

术语“导频信号”这里指的是被V_err更新后的输出控制信号，即，启动WPPT的输出控制信号。而且，术语“匝数比”指的是WPPT的初级侧绕组和次级侧绕组之间的比，使得WPPT匝数比变化而其他参数未变化，意味着变压后的电压发生变化。

WPPT的初级侧连接到多个WTG。然而，WPPT的初级侧和多个WTG之间的连接可以以许多方式实现。作为示例，一个或几个变压器可以设置在WTG和WPPT之间，以在电压在WPPT处被进一步变压之前对WTG产生的电压进行变压。而且，汇流条可以实现为具有针对各个WTG的连接点，用于收集所产生的电力并将收集到的电力传导到WPPT。汇流条电压通常小于电网电压，但是适当地高于刚从WTG输出的电压。