[发明专利]来自风力涡轮机系统的快速频率支持

权利要求书

1.一种用于控制连接到电网的风力涡轮机系统的方法，所述方法包括：

基于功率控制基准产生用于控制风力涡轮机的功率输出的风力涡轮机控制信号；

监测所述电网的电频率；

响应于检测到所述电网中的频率变化，激活快速频率支持方法，所述快速频率支持方法包括以下步骤：

调整所述功率控制基准以导致所述风力涡轮机的功率生产过剩；

所述功率生产过剩导致所述风力涡轮机的惯性动能转换为电能；

其中，通过将自适应增益函数应用于对电网频率与标称水平的差异的测量来确定所述功率控制基准。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，功率控制基准调整导致足够的功率生产过剩以防止所述电网频率降低到预定的稳定频率以下。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述功率控制基准调整导致足够的功率生产过剩以减小所述电网的频率变化率。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在所述电网操作的大部分时间期间，所述电网能够容许所述稳定频率。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述功率控制基准被调整为导致所述风力涡轮机的立即且足够的功率生产过剩以防止所述电网频率降低到所述稳定频率以下，而优选地没有或基本上没有频率过冲和振荡。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述自适应增益函数至少部分地基于对所述风力涡轮机的转子的实时转速的测量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述自适应增益函数至少部分地基于预定义的最大转子速度和最小转子速度之一或两者。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述自适应增益函数至少部分地基于取决于所述电网中由风力涡轮机产生的功率的比例的风功率渗透水平。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述自适应增益函数至少部分地基于一个或多个系统操作条件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述系统操作条件取决于所述电网的一个或多个特性，所述特性包括快速响应能量存储、HVDC链路、光伏和基于电力电子的负载的利用中的一个或多个。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述快速频率响应方法之后，还包括辅助控制方法，其中，通过调整连接到所述电网的附加发电机的控制参数并且使所述风力涡轮机的所述惯性动能返回到最佳水平来将所述电网的频率调节到标称频率，其中，可选地不从所述电网吸收功率。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述电网的频率调节到所述标称频率的死区范围内。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，如果在所述快速频率支持方法期间所述转子速度降低到所述最佳水平以下，则调整附加发电机的所述控制参数。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，附加地基于最大功率点跟踪功率值来确定所述功率控制基准。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用用于将来自所述风力涡轮机的电输出转换到所述电网的转换器内的锁相环组件和/或使用所述转换器的虚拟频率来监测所述电网的电频率。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述功率生产过剩在风速低于额定值时导致来自所述风力涡轮机的惯性动能的转换和/或在所述风速高于额定值时导致来自所述风力涡轮机所捕获的风功率。