[发明专利]控制风轮机的方法

说明书

技术领域

本发明描述响应于过电压事件而控制风轮机的方法。本发明还描述过电压响应装置；风轮机；以及风场（wind park）。

背景技术

风场可以包括任何数目的风轮机以用于生成电功率并且将这馈送到电网中。通常，风场的操作者必须确保风场根据可适用的规程或电网规范进行操作。电网规范可以限定风场的性能的各种方面，例如对电网侧或风场侧上的故障的反应。存在各种类型的故障，并且风场必须能够在每种情况下可靠且快速地响应以便避免在不遵从的情况下的制裁。例如，风场必须能够响应于低电压或过电压事件。这样的事件作为电网中的不稳定性或故障的结果可以发生在任何时间。在现有技术解决方案中，风轮机可以配备有电路断路器，其在过高电网侧电压期间跳闸，以便断开风轮机以期避免对风轮机组件的损坏。然而，风轮机发电机的断开和随后的重连实际上延长电网的不稳定性。因此，较新的电网规范可以规定风场的风轮机在过电压事件期间保持连接以便能够支持电网以尽可能快地恢复正常操作。为了应对该需求，已经提出为每个风轮机配备有全尺度（full-scale）功率转换器，其能够吸收无功功率。在过电压事件期间，这样的功率转换器吸收无功功率并且有效地起作用以“下拉”电压，同时保护风轮机。例如，如果这样的功率转换器在过电压事件发生时已经产生无功功率，则它将停止产生无功功率并且替代地开始吸收它。为此目的，需要合适的控制器来控制功率转换器的操作。然而，为每个风轮机配备有这种附加的昂贵组件显著添加风场的总体成本。另外，为了在所有时间处的可靠过电压响应，功率转换器必须被实现以吸收最大无功功率水平，例如当过电压事件发生而同时风轮机以全额定输出进行操作时。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种响应于过电压事件的较为经济而可靠并且直接的方式。

该目的通过权利要求1的控制风轮机的方法；通过权利要求5的过电压响应装置；通过根据权利要求13的风轮机；以及通过根据权利要求15的风场来实现。

根据本发明，响应于电网中的过电压事件而控制风轮机的方法包括以下步骤：检测风轮机连接到的电网中的过电压事件；以及控制至少一个辅助设备以增加其无功功率的消耗，其中辅助设备包括在风轮机的正常操作期间使用的风轮机的设备，和/或控制至少一个无功功率生成设备以减少其无功功率的生成，其中无功功率生成设备包括在风轮机的正常操作期间生成无功功率的设备。

这里，表述“风轮机的正常操作”要理解成意指当风轮机向电网递送功率时的平常操作。根据本发明的方法的优点在于对过电压事件的快速且直接的响应可以仅仅通过操作风轮机的辅助设备中的一个或多个（其无论如何是可用的）以吸收更多无功功率和/或通过控制一个或多个无功功率生成设备（其无论如何是可用的）以递送更少的无功功率或者甚至停止递送无功功率来获得。该反应可以足以防止风轮机“跳闸”，即从电网断开，使得风轮机保持可用以在这样的过电压事件之后有助于稳定电网。另外，由于辅助设备和无功功率生成设备已经是风轮机的部分，所以根据本发明的方法并不与任何显著的费用相关联。根据本发明的方法可以被视为“超驰（override）”类型的，其中这些设备的正常控制被中断，并且替代地响应于过电压事件来控制它们，使得风轮机可以吸收无功功率和/或降低或者甚至暂时停止其自身的无功功率产生。风轮机可以因此被控制成简单且有效地响应于过电压事件。对总体电网网络的高电压（HV）或中等电压（MV）部分中的过电压事件的响应可以因此在低电压（LV）侧处、即在风场的一个或多个风轮机内被实现。

根据本发明，过电压响应装置被实现用于响应于电网中的过电压事件而控制风轮机，并且包括被实现成检测风轮机连接到的电网中的过电压事件的过电压检测器和用于控制至少一个辅助设备（或仅“辅助件（auxiliary）”）以增加其无功功率的消耗和/或用于控制至少一个无功功率生成设备以减少其无功功率的生成的控制器。如上文所解释的，辅助设备包括在正常操作期间有助于风轮机的设备，并且无功功率生成设备包括在正常操作期间生成无功功率的设备。

根据本发明的过电压响应装置的优点在于它可以以相对直接的方式实现，而无需诸如用于风轮机的功率转换器之类的附加的昂贵组件。替代地，过电压响应装置有利地被实现为充分利用在任何情况下已经是对于风轮机的正常操作所需的设备的固有能力。

根据本发明，风轮机包括根据本发明的这样的过电压响应装置。