[发明专利]与级联反馈异步发电机有关的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及级联反馈异步发电机，特别涉及在电网内存在扰动的情况下对这样的发电机的控制。

背景技术

级联反馈或双反馈异步发电机一般被风力电厂用作产生电能的发电机。级联反馈异步发电机运行时，发电机的定子与要反馈的电网直接连接，而发电机的转子经由变频器与电网连接。变频器包括两个可控电桥和在两个电桥之间的直流电压电路，该变频器根据发电机的转速将转子功率从电网发送到转子电路或从转子电路发送到电网。通过变频器，根据转速来激励发电机的转子，以使得定子中所产生的电压具有期望的频率。

管理电网的公司具有关于要连到电网的发电机应具备何种特性的规范。这些电网规范确定比如在存在电网扰动的情况下风力电厂如何运行。这些规范之一是特别地涉及存在电压骤降（voltage dip）时维持电网。待反馈电网中的电压可能由于比如短路或相应的故障而突降。若干电网公司要求风力电厂不能由于电压骤降而与电网断开连接，而是风力电厂要通过向发生故障的电网反馈无功功率来维持电网电压。

向电网反馈无功功率是与级联反馈异步发电机有关地通过利用变频器来控制异步发电机转子的电流使得改变发电机的激励并由发电机的定子将无功功率反馈给电网来实现的。

随着电网规范变得严格，使得无功电网维持尽可能快地提升到设定等级并且在达到的等级上运行稳定变得越来越重要。由于级联发电机是旋转的机器，因此，难以在存在电网扰动时对其精确控制。目前，期望的电流可由变频器，更确切的说，由变频器的电网电桥（ISU）反馈给电网。与级联控制异步发电机相关的是，变频器的尺度是基于转子功率的，该转子功率占整个运行功率的约1／3。这样，额定的电网维持就不能仅由变频器来产生了。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种能解决上述问题的方法和实现该方法的装置。本发明的该目的由通过以独立权利要求所陈述的内容为特征的方法和装置来实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

本发明基于如下构思：当通过级联驱动器的定子反馈无功电流时，控制该级联驱动器的转子电路中的变频器以产生部分无功电流。特别地，利用该变频器的电网转换器来产生定子电路由于动态变化而不能在电网中产生的那部分无功电流。

根据本发明的方法和装置的优点在于：与现有技术相比，级联驱动器的电网维持的性能可得到本质上的提升，并且无需改变该装置的尺度。

附图说明

现在，参考附图，连同优选实施例对本发明进行更详细的描述，在附图中：

图1为实现根据本发明的方法的装置的原理框图，以及

图2所示为电网维持（network support）的仿真结果。

具体实施方式

为控制级联反馈发电机，以已知的方式来使用变频器，并且变频器连接在发电机转子和要反馈的电网之间。按照已知的方式，变频器包括两个逆变器（ISU、INU）和在两个逆变器之间的直流电压中间电路。图1示出了级联驱动器的原理图。变频器1的电网侧的逆变器（ISU）也被称作网桥或电网转换器，而发电机侧的逆变器（INU）被称作负载桥。

在级联反馈发电机2运行期间，发电机侧的逆变器（INU）获取电网3的电压和定子的电流的测量数据。当察觉到由于电网故障而造成的电网电压骤降时，发电机侧的逆变器（INU）以这样的方式激励发电机转子，使得发电机开始向电网反馈无功电流以维持电网中的电压。

依照本发明，根据测量的电网中的电压和定子电流来确定电网中的无功电流，即由发电机产生的用以维持电网中的电压的电流。

电网的无功电流优选以这种方式来确定：根据所测量的电网中的电压来计算出电网的电压的正序，并且相应地，根据所测量的定子电流来计算出定子电流的正序。根据计算得到的正序来计算电网的无功电流。

例如可以以在下述出版物中描述的方式通过正序来确定无功电流：Jouko Niiranen所著的“About the Active and Reactive Power Measurements in Unsymmetrical Voltage Dip Ride-through Testing”（WIND ENERGY，200811:121-131）。该出版物还公开了确定无功电流的其他方法。这样就知道了确定无功电流的方法。