[发明专利]直流电压储备降低的风力涡轮机

说明书

本发明涉及一种用于运行风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接到机侧变换器的输出端和网侧变换器的输入端的DC链路。该方法包括：监控风力涡轮机信号以检测需要增大网侧变换器的输出电压的运行状况；一旦检测到该运行状况，就启动过调制模式，其中，网侧变换器被以处于过调制范围中的调制指数运行；以及一旦检测到运行状况，就启动DC电压调节模式，其中，DC链路的DC电压被从第一电压电平朝向第二电压电平增大。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机，尤其涉及风力涡轮机的电力变换器的控制。

背景技术

由于宇宙射线的影响，导致使用电力变换器的高直流(DC)链路电压会缩短IGBT晶体管的使用期限。因此，期望保持DC链路电压尽可能低。然而，在某些情况下，例如在电网电压增加到高于额定电网电压的情况下，可能需要增大由网侧变换器生成的功率的输出电压幅值，例如以便防止大电流从电网流到网侧变换器中。还存在同样需要增大网侧电力变换器的电压幅值的其他情况。

EP2655871 A1公开了一种运行风力涡轮机的方法。该风力涡轮机包括：发电机；连接到发电机的机侧变换器；通过功率部件连接到电网的网侧变换器；以及连接在机侧变换器和网侧变换器之间的DC链路。该方法包括针对过电压事件监控电网上的电网电压，并且如果检测到过电压事件，则在过电压事件的持续时间的至少一部分期间，使网侧变换器在过调制范围中运行。

因此，EP2655871 A1通过在过电压的情况下使用过调制来增大输出电压以解决上述问题。然而，过调制由于被注入到电网中的谐波的生成而导致电网污染。

因此，在需要增大所生成的输出电压的情况下，仍然需要改进风力涡轮机。

发明内容

本发明的目的是在需要或有利的情况下关于增大的输出电压的生成来改进风力涡轮机。本发明的另一目的是改善高输出电压的生成由于使用过调制而导致电网污染的情况。本发明的另一目的是改善电力变换器的开关元件的使用期限因高DC链路电压而导致缩短的情况。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于运行风力涡轮机的方法，该风力涡轮加包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接到机侧变换器的输出端和网侧变换器的输入端的DC链路，该方法包括

–监控风力涡轮机信号以检测需要增大网侧变换器的输出电压的运行状况，

–一旦检测到运行状况，就启动过调制模式，其中，网侧变换器以处于过调制范围中的调制指数运行，

–一旦检测到运行状况，就启动DC电压调节模式，其中，DC链路的DC电压被从第一电压电平朝向第二电压电平增大。

第一电压电平可具有处于高于最小DC电压3％至10％的范围内的电压。最小DC电压是生成处于额定电平的输出电压Uo所需的最小电压，即，匹配额定电网电压Ug所需的输出电压Uo。第一电压电平代表DC链路电压储备，其放松了控制要求并且例如由于转子速度的变化而为网侧变换器的控制动态提供了空间。

考虑到由于宇宙射线的影响而导致的使用期限保持，将DC电压保持于最小是有利的。另一方面，将DC电压储备设定为低对网侧变换器的控制提出了更为严格的要求，并且因此限制了系统动态的空间。

有利地，通过一旦检测到运行状况(由于动态情况(例如增大的发电机转速)而产生的运行状况)就启动过调制模式，就可通过增大调制指数来满足快速增大网侧变换器的输出电压的要求。因此，与不实现过调制功能的解决方案相比，第一电压电平可被设定为较低的值。

如所提及的那样，过调制也具有缺点，并且因此，施加过调制模式的持续时间可能例如通过使用计时器而受到限制。例如，过调制模式可被限制为长达10ms、20ms、50ms、100ms、可能长达500ms或1s的时段。