[发明专利]为双馈感应发电机风力涡轮系统分配无功功率产量

说明书

提供用于在双馈感应发电机(DFIG)风力涡轮系统中分配无功功率产量的系统和方法，该双馈感应发电机(DFIG)风力涡轮系统包括DFIG和功率转换器，该功率转换器包括线路侧转换器和转子侧转换器。方法可包括：获得无功功率产量需求，获得关于DFIG和线路侧转换器的一个或多个操作参数，以及至少部分地基于该一个或多个操作参数来确定优先比。优先比可为DFIG与线路侧转换器之间无功功率产量的比率。方法还可包括至少部分地基于无功功率产量需求和优先比来控制DFIG和线路侧转换器，使得来自DFIG和线路侧转换器的组合无功功率产量满足无功功率产量需求。

技术领域

本公开内容大体上涉及风力涡轮功率系统，且更特别地涉及用于为双馈感应发电机风力涡轮系统分配无功功率产量的系统和方法。

背景技术

风力涡轮功率系统，诸如双馈感应发电机(DFIG)风力涡轮系统，通常包括功率转换器。例如，DFIG风力涡轮系统可包括带有AC-DC-AC拓扑的功率转换器，其中转子侧转换器将来自转子的AC功率转换成DC总线处的DC功率，且线路侧转换器将来自DC总线的DC功率转换成适合于电网的AC功率。因此，由DFIG生成的功率可经由两条路径提供至电网。例如，DFIG的定子可同步连接到电网，而由DFIG的转子生成的功率可经由功率转换器提供至网。

DFIG可配置成提供有功功率(按瓦特测量)和无功功率(按VAR测量)两者。例如，通过控制转子侧转换器的开关周期，可控制由定子生成的有功和无功功率。类似地，通过控制线路侧转换器的开关周期，可控制由转子生成的有功和无功功率。因此，可控制由DFIG风力涡轮系统生成的无功功率的组合量来满足无功功率产量需求，诸如由公用事业公司的调度控制系统设定的无功功率产量需求。

在典型的配置中，DFIG的定子可配置成为系统供应无功功率，除非定子耗尽电流裕度，在该情况下线路侧转换器可用来帮助产生无功功率以满足无功功率产量需求。然而，在此类配置中，与线路侧转换器相比，定子可经受增加的应激(stress)。例如，定子可经受增加的电流、温度、损耗或可减小DFIG的效率和操作寿命的其它应激。这些增加的应激可引起DFIG以较快速率用坏，增加更换成本且降低系统可用性和可靠性。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明来学习。

本公开内容的一个示例性方面涉及一种用于在双馈感应发电机(DFIG)风力涡轮系统中分配无功功率产量的控制方法。DFIG风力涡轮系统可包括DFIG和功率转换器。功率转换器可包括线路侧转换器和转子侧转换器。控制方法可包括通过包括一个或多个处理器以及一个或多个存储器装置的控制装置来获得对于DFIG风力涡轮系统的无功功率产量需求。控制方法还可包括通过控制装置获得关于DFIG和线路侧转换器的一个或多个操作参数。该一个或多个操作参数可为DFIG电流、DFIG电压、线路侧转换器电流、线路侧转换器电压、有功功率测量值、无功功率测量值、电流相角和DFIG旋转速度中的一个或多个。控制方法还可包括至少部分地基于该一个或多个操作参数来确定关于DFIG和线路侧转换器的一个或多个应激因子。每个应激因子可指示线路侧转换器或DFIG上的应激。控制方法还可包括通过控制装置至少部分地基于关于DFIG和线路侧转换器的该一个或多个应激因子来确定优先比。优先比可为DFIG与线路侧转换器之间无功功率产量的比率。控制方法还可包括通过控制装置至少部分地基于无功功率产量需求和优先比来控制DFIG和线路侧转换器。由于控制DFIG和线路侧转换器，来自DFIG和线路侧转换器的组合无功功率产量满足无功功率产量需求。