[发明专利]控制与自换向转换器的电力交换

说明书

本文的实施例描述了在第一操作模式和第二操作模式下操作风力涡轮机的控制系统。在所述第一模式下时，所述风力涡轮机向本地AC电网提供电力。然而，在第二模式下时，所述风力涡轮机向高压直流(HVDC)链路提供电力。所述控制系统包括无功功率控制分支和有功功率控制分支。为了从所述第一模式切换至所述第二模式，所述控制系统激活耦接在所述无功功率控制分支和所述有功功率控制分支之间的PI控制器，这将增大所述风力涡轮机的输出电压，直到所述电压的幅度激活二极管整流器并且允许通过所述风力涡轮机输出的所述电力沿着所述HVDC链路传输。

技术领域

本公开介绍的实施例总体上涉及在高压直流(HVDC)链路上传输风力涡轮机电力，更具体而言，涉及选择性激活具有积分作用的控制器，从而在为本地AC电网生成风力电力的第一模式与经由所述本地AC电网在HVDC链路上传输电力的第二模式之间切换。

背景技术

在很多情况下希望采用海上风力涡轮机而非陆上风力涡轮机，因为和陆上相比海上通常可获得更强的风速。此外，海上风力涡轮机不受树木、山峦、建筑物等阻挡。为了将海上风力涡轮机耦接至陆上电网(其通常位于数十或数百公里开外)，风力涡轮机运营商可以使用HVDC链路而不是传输AC信号，这样做可以提高传输效率。对于水下电缆而言，HVDC避免了每个周期对电缆电容充电和放电所需的强电流。然而，用于将风力涡轮机耦接到HVDC链路所需的电路很昂贵。

发明内容

本公开的一个实施例是一种风力涡轮机的控制方法，包括：在第一模式下操作风力涡轮机，以使用控制系统向本地AC电网提供电力，其中，所述控制系统包括输出幅度电压的无功功率控制分支以及输出电压因素角的有功功率控制分支；基于所述电压因素角和所述幅度电压生成用于所述风力涡轮机中的功率转换器的控制信号，其中，所述功率转换器输出三相AC信号；以及通过激活比例-积分控制器，将所述风力涡轮机的操作从所述第一模式切换至第二模式，从而增加所述风力涡轮机输出的所述电力，其中，所述比例-积分控制器耦接在所述无功功率控制分支和所述有功功率控制分支之间，其中，在所述第二模式下时，所述比例-积分控制器接收来自所述有功功率控制分支的预期有功功率值和实际有功功率值之间的差作为输入，并且输出用于所述无功功率控制分支的电压调整，其中，在所述第二模式下时，所述风力涡轮机向高压直流HVDC链路传输电力，所述风力涡轮机经由所述本地AC电网且使用二极管整流器耦接至所述HVDC链路。

本文描述的另一实施例是一种风力涡轮机，包括：控制系统，所述控制系统包括：输出幅度电压的无功功率控制分支，输出电压因素角的有功功率控制分支，以及比例-积分控制器，所述比例-积分控制器选择性地耦接在所述无功功率控制分支和所述有功功率控制分支之间，其中，所述控制系统被配置为；在第一模式下操作所述风力涡轮机，以向本地AC电网提供电力；基于所述电压因素角和所述幅度电压生成用于所述风力涡轮机中的功率转换器的控制信号，其中，所述功率转换器输出三相AC信号；以及通过激活所述比例-积分控制器，将所述风力涡轮机的操作从所述第一模式切换至第二模式，从而增加所述风力涡轮机输出的所述电力，其中，在所述第二模式下时，所述比例-积分控制器接收来自所述有功功率控制分支的预期有功功率值和实际有功功率值之间的差作为输入，并且输出用于所述无功功率控制分支的电压调整，其中，在所述第二模式下时，所述风力涡轮机向高压直流HVDC链路传输电力，所述风力涡轮机经由所述本地AC电网且使用二极管整流器耦接至所述HVDC链路。