專利名稱：具有激勵器設(shè)備和不連接至電網(wǎng)的功率變換器的變速風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變速風(fēng)機(jī)(wind turbine)領(lǐng)域，更特別地涉及一種變速 風(fēng)機(jī)，包括雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG， doubly fed induction generator), 激勵器設(shè)備、不連接至電網(wǎng)的中間靜態(tài)變換器、功率控制和槳距(pitch) 調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
在最近幾年間，風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)顯著增長。即使在本領(lǐng)域中產(chǎn) 業(yè)和技術(shù)已上升到成熟水平，仍廣泛預(yù)測這種成長將在下一個十年中持續(xù)。隨著風(fēng)場，的增大、以;six電裝機(jī)容量的總基數(shù)持續(xù)增長，改善電 能輸出質(zhì)量的重要性成為了風(fēng)電研發(fā)者乃至使用顧客所面對的舉足輕重 的挑戰(zhàn)。電力傳輸是將電傳送至顧客的一個過程。電力傳輸系統(tǒng)經(jīng)常被稱作 "電網(wǎng)"。輸電公司必須滿;u^每一個輸電線得到最大可靠容量的挑戰(zhàn)。 然而，由于對系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，實際容量可能低于線路的物理極限。因 此，需要良好的清潔電源來改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。在多數(shù)應(yīng)用中，風(fēng)機(jī)發(fā)出電力并將電流饋入電網(wǎng)。這可能造成諸如穩(wěn)態(tài)電壓水平改變、動態(tài)電壓變化、閃變(flicker)、注入非正弦波電流(即 諧波)等局部電網(wǎng)電壓的偏差。這些現(xiàn)象對于端用戶設(shè)備和其它發(fā)電機(jī)或諸如變壓器的連接至電網(wǎng) 的部件可能是不希望的。隨著電力容量的增加，出現(xiàn)了對于改善渦輪機(jī)輸 出的電能質(zhì)量特性的明顯需要。風(fēng)機(jī)的電能質(zhì)量影響取決于其所牽涉的技
術(shù)。盡管如此，風(fēng)機(jī)制造商卻不將電能質(zhì)量作為主要設(shè)計特征來考慮。起初，最初的風(fēng)^R設(shè)計為以固定轉(zhuǎn)速工作。才艮據(jù)這種模型，風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)直接連接至電網(wǎng)并以確定的iiA工作，這允許非常小的it)變變化。在異步發(fā)電機(jī)的情況下，僅允許發(fā)電機(jī)的滑差(slip)范圍。滑差是轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)速與定子的旋轉(zhuǎn)磁場相比的差。發(fā)電機(jī)的滑差隨著發(fā)電的量而8gj徵變化，因此不完全是恒定的。此外，這些風(fēng)機(jī)在正常工作期間需要啟動電流限制策略和無功能量補償元件。風(fēng)湍流(turbulence)產(chǎn)生不希望的轉(zhuǎn)矩 變化，該轉(zhuǎn)矩變化被直接傳輸至風(fēng)機(jī)的驅(qū)動W^，因此傳輸至饋入電網(wǎng)的 有功功率。保持旋轉(zhuǎn)發(fā)電^A變與風(fēng)速成比例的一種風(fēng)機(jī)是變速風(fēng)機(jī)。為了獲得 風(fēng)機(jī)的最大效率，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)波動的風(fēng)速。這種風(fēng)機(jī)包括連接至電網(wǎng) 的電力電子變換器。由于這種接口，致使從渦輪機(jī)的電力電子變換器發(fā)出 的諧波ist饋入電網(wǎng)。目前，使用電力電子變換器的變速型風(fēng)機(jī)已得到廣泛使用。在美國專 利第5,083,039號、美國專利第5，225，712號或美國已乂>開申請 2005/0012339中描述了這種變速風(fēng)機(jī)的示例。這些基于完全變換器系統(tǒng)的 渦輪機(jī)包括發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)側(cè)變換器、DC^i^母線、以及連接至電網(wǎng)的 有源變換器。發(fā)電機(jī)的可變頻率能量通過發(fā)電機(jī)側(cè)變換器傳送至DC鏈路 母線，稍后通過電網(wǎng)側(cè)有源變換器變換成固定頻率。 一些缺點是所有完全 變換器系統(tǒng)共有的。電網(wǎng)側(cè)變換器的半導(dǎo)體有源開關(guān)將不希望的高頻諧波 注入電網(wǎng)。為了避免這些諧波引起問題，必須安裝大量濾波器。此外，由 于電網(wǎng)的不同阻抗值和先前存在的諧波，需要根據(jù)風(fēng)場位置的特性對濾波 器進(jìn)行不同的調(diào)整。在美國專利第6,137,187號中描述了另一種變速風(fēng)機(jī)。如圖1所示， 這種風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)包括雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(l);包含轉(zhuǎn)子側(cè)有源變換器(5)、 DC 母線(8)和電網(wǎng)側(cè)有源變換器(7)的功率變換器(4)。在這種結(jié)構(gòu)中，總功率 中只有極少的一部分通過變換器(5、 7)傳送至電網(wǎng)(9)。功率可以直接由定 子(3)傳送至電網(wǎng)(9)，同時轉(zhuǎn)子(2)可以根據(jù)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)是處于次同步 還是超同步操作而經(jīng)由功率變換器(4)吸收功率或?qū)⒐β使┙o電網(wǎng)(9)。轉(zhuǎn) 子的變速操作具有如下優(yōu)點許多更快的功率變化不傳輸至網(wǎng)絡(luò)，而通過 轉(zhuǎn)子的飛輪動作使其變平滑。然而，使用連接至電網(wǎng)(9)的電力電子變換 器(4)引起網(wǎng)絡(luò)電壓的諧波畸變。其它文獻(xiàn)也描述了變速風(fēng)機(jī)。例如，美國專利第6,933,625號描述了
一種變速系統(tǒng)，包括雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、具有標(biāo)量(scalar)功率控制和從 屬變槳控制的無源電網(wǎng)側(cè)整流器。在這種情況下，存在轉(zhuǎn)子側(cè)有源變換器、 無源電網(wǎng)側(cè)整流器和連接在DC鏈路母線上的可切換功率耗4UL件。在超 同步操作期間，從轉(zhuǎn)子提取的能量在可切換功率耗散元件中被耗散，從而 降低了風(fēng)機(jī)的效率；在風(fēng)機(jī)處于次同步模式下的操作期間，無源電網(wǎng)側(cè)整 流器對能量進(jìn)行整流，it^電網(wǎng)中產(chǎn)生不希望的低頻諧波。因此，需要復(fù) 雜的衰減濾波器。美國專利第6,566,764號和美國專利第6,856,038號描述 了具有矩陣變換器的變速風(fēng)機(jī)。這兩種情況都包括連接至電網(wǎng)的電力電子 變換器，這可能產(chǎn)生不希望的諧波電壓。所有與包括電力電子裝置的變速風(fēng)機(jī)有關(guān)的前面提到的美國專利和 其它現(xiàn)有解決方案都具有連接至電網(wǎng)的變換器。根據(jù)變換器所使用的技 術(shù)，在電網(wǎng)上引入了不同范圍的諧波，這些諧波必須使用濾波器來進(jìn)行衰 減并被調(diào)整至最終的應(yīng)用位置，這使系統(tǒng)更昂貴而且更不可靠?？紤]到現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，需要提供一種可應(yīng)用于變速風(fēng)機(jī)的改 進(jìn)的電力解決方案。另一個不希望的問題，特別在弱電網(wǎng)的情況下，是在發(fā)電機(jī)的同步期 間的無功功率消耗。例如，在美國專利第6,600,240號中描述了一種同步 方法。在禁用功率變換器并且轉(zhuǎn)子到達(dá)預(yù)定i^變時，該方法開始將發(fā)電機(jī) 定子連接至電網(wǎng)。此時，由電網(wǎng)來供給完全磁化電流，這引起無功功率消 耗。該無功功率消耗有時是一些新的電網(wǎng)強制規(guī)定所不允許的。該專利還 描述了斷開過程。該過程開始減小轉(zhuǎn)子電流并禁用轉(zhuǎn)子變換器。此時，由 電網(wǎng)來供給無功磁化電流。為了斷開發(fā)電機(jī)，利用無功電流來斷開接觸器， 從而降低了接觸器的工作壽命。因此，需要提供一種方法用于使雙饋感應(yīng) 發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步、連接和斷開，il^免了無功功率的消耗并增加連接裝 置的壽命。決定注入電網(wǎng)的電能質(zhì)量的另 一方面是對發(fā)電機(jī)的控制。 一種已知的 對發(fā)電機(jī)側(cè)變換器的控制是"磁場定向控制"(FOC， field orientated control)。 FOC方法基于電氣模型和i殳備的^lt。由于設(shè)備Wt的^t性， 無法精確計算轉(zhuǎn)矩，并且需要附加的在線調(diào)節(jié)環(huán)。此外，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)故 障時，所使用的FOC方法在磁通位置識別中引AJ^遲，使得更難以滿足 新的電網(wǎng)強制規(guī)定。在具有DFIG結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的變速風(fēng)機(jī)中，盡管定子功率保持恒 定，但轉(zhuǎn)子功率也通過功率變換器饋入電網(wǎng)。由于轉(zhuǎn)子功率脈動，饋入電網(wǎng)的總功率也脈動，從而影響風(fēng)機(jī)的輸出電能質(zhì)量。僅使用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的變速風(fēng)機(jī)不能使用電氣制動。如上所述，在 這種結(jié)構(gòu)中，功率直接由定子傳送至電網(wǎng)，總功率中的極小一部分從轉(zhuǎn)子 通過變換器傳送至電網(wǎng)。當(dāng)例如在電網(wǎng)的持續(xù)故障期間出現(xiàn)風(fēng)機(jī)的意外停 止時，發(fā)電機(jī)的功率急劇降低。僅可應(yīng)用諸如葉片槳距調(diào)節(jié)的快速非電氣 制動來使風(fēng)機(jī)停止。這種操作模式在風(fēng)機(jī)部件中產(chǎn)生大的機(jī)械強度，可能造成過早的損壞。因此，需要附加的制動來防止這種;tafe應(yīng)力。在專利第WO01/25628號中描述了風(fēng)場中高壓直流MJ^渝電(HVDC， high voltage DC link transmission)的使用，包括同步發(fā)電機(jī)作為主發(fā)電裝 置。由于使用同步設(shè)備，輸出頻率隨著風(fēng)變化，因此特別是在弱風(fēng)條件下， 輸出DC電壓的紋波^變高。此外，因為輸出變壓器和整流器必須能夠 在低頻下工作，所以它們的尺寸必須很大。諸如具有低電感的轉(zhuǎn)子電路的 特,造等附加細(xì)節(jié)是輸出功率的精確調(diào)節(jié)所必需的。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的一個方面，提供了 一種具有雙饋感應(yīng)發(fā) 電機(jī)的變速風(fēng)機(jī)，具有至少一個或更多個葉片； 一個或更多個發(fā)電機(jī)； 一個或更多個耦合至驅(qū)動機(jī)構(gòu)的激勵器設(shè)備；通過DC鏈路母線連接的一 個或更多個有源電力電子變換器，其中 一個的AC側(cè)連接至雙饋感應(yīng)發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)子電路，另一個的AC側(cè)連接至激勵器設(shè)備。本發(fā)明還描述了功率 控制和槳距調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的非限制性示例性實施例的這一方面，電力電子裝置不連 接至電網(wǎng)。因此，功率僅通過雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子傳送至電網(wǎng)，從而避 免不希望的諧波畸變，并獲得更好的電能質(zhì)量饋入公共電網(wǎng)。此外，可以 避免使用復(fù)雜的濾波器以及根據(jù)不同位置對它們進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)更經(jīng) 濟(jì)而且可靠。本發(fā)明的實施例的另 一方面是在額定速度以上使功率輸出保持恒定， 從而避免功率隨著速度變化而波動。由于本發(fā)明的拓樸結(jié)構(gòu)，功率僅通過 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子傳送至電網(wǎng)。因此，避免了轉(zhuǎn)子功率脈動，并且改 善了風(fēng)機(jī)的輸出電能質(zhì)量。本發(fā)明的示例性實施例的另一方面描述了一種變iiX機(jī)，其4吏用電網(wǎng) 磁通定向(GFO， Grid Flux Orientation)來精確地控制注入電網(wǎng)的功率。
這種控制系統(tǒng)的優(yōu)點是其不取決于可能顯著變化的設(shè)備M、以及理iH更 備模型，從而避免使用附加的調(diào)節(jié)環(huán)，并且獲得更好的電能質(zhì)量饋入公共 電網(wǎng)。本發(fā)明的示例性實施例的再一方面是用于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的同步的 方法避免在連接到電網(wǎng)/從電網(wǎng)斷開期間消耗無功功率，從而符合新的電 網(wǎng)強制規(guī)定。此外，該方法可以避免通過連接裝置的連接電流峰值，從而 增加了這些部件的壽命。本發(fā)明的示例性實施例的再一方面提供了一種控制方法，用于當(dāng)DC 電機(jī)用來驅(qū)動葉片的變槳運動時避免該DC電機(jī)的集流器的"磨損"，并 且改善對葉片軸承的潤滑。本發(fā)明的示例性實施例的另 一方面是在風(fēng)機(jī)的意外停止的情況下，盡 管使用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，但可以應(yīng)用電氣制動。在諸如持續(xù)電網(wǎng)故障的緊 急情況下，可能發(fā)生風(fēng)機(jī)的意外停止.然后，激勵器設(shè)備用作發(fā)電機(jī)，功 率可以從激^i殳備傳送至直流母線。然后，可以啟動電氣制動， 一部分電 力在斷路器的可變電阻器中^，從而協(xié)助發(fā)電M步停止并且避免風(fēng)機(jī) 部件中大的M強度。本發(fā)明的另 一方面是其可以用于變速發(fā)電系統(tǒng)中的高壓直流鏈路輸 電(HVDC)。根據(jù)另一方面，由于本發(fā)明的拓樸結(jié)構(gòu)，可以使AC電壓的輸出頻率 固定，從而允許需要的整流器和變壓器的尺寸更小，并減少弱風(fēng)條件下的 DC輸出電壓的紋波含量，改善輸出電能質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)理解，前面的一般性說明和以下的詳細(xì)說明都僅是示例和解釋性 的，而不是對請求保護(hù)的本發(fā)明的限制。


包含的附圖構(gòu)成本發(fā)明的一個或更多實施例的一部分。然而，這些附 圖不應(yīng)被用來將本發(fā)明限制于特定實施例。當(dāng)與包含的附圖相結(jié)合時，根 據(jù)以下詳細(xì)說明，將更完整地理解本發(fā)明及其工作模式，在附圖中圖1示出傳統(tǒng)的變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)和功率變換器連 接至電網(wǎng)。圖2示出根據(jù)一個示例性實施例的具有激勵器設(shè)備和不連接至電網(wǎng)
的功率變換器的變速風(fēng)機(jī)的電路圖的一個實施方式。圖3示出用于變速風(fēng)機(jī)的功率控制和變槳控制的方框圖.圖4示出最佳功率追蹤控制(OPTC， Optimum Power Tracking Control)方法的一個實施例的方框圖。圖5示出GFO和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的控制器的一個實施例的方框圖。圖6示出激勵器設(shè)備控制器的一個實施例的方框圖。圖7示出同步、連接和斷開序列的一個實施例的流程圖.圖8示出變槳控制系統(tǒng)的一個實施例的方框圖。圖9示出在同步期間^^I的電壓調(diào)節(jié)模式的一個實施例的方框圖。圖10示出具有高電壓發(fā)電機(jī)和整流器的HVDC風(fēng)機(jī)的一個實施例的 方框圖。圖11示出具有低電壓發(fā)電機(jī)、變壓器和整流器的HVDC風(fēng)機(jī)的一個 實施例的方框圖。
具體實施方式
下面說明根據(jù)各個示例性實施例的變速風(fēng)機(jī)。為了更好地理解說明 書，僅參照幾個附圖用于進(jìn)行說明。此外，在說明書中使用相同附圖標(biāo)記 來指示相同或相似部分。概述通常，根據(jù)本發(fā)明的各個示例性實施例的變itX機(jī)發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)子在雙 饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的超同步操作期間發(fā)出的電力導(dǎo)入激勵器設(shè)備。然后，激勵 器設(shè)備將該電能變換回M旋轉(zhuǎn)能，然后其可以用于進(jìn)一步增加由定子發(fā) 出的傳送至電網(wǎng)的電力.僅由DFIG的定子將電力傳送至電網(wǎng)，以避免通 過功率變換器將電力傳送至電網(wǎng)。因此，改善了供給電網(wǎng)的電能的質(zhì)量。此外，在次同步操作期間，當(dāng)轉(zhuǎn)子不發(fā)電而是需要電源時，風(fēng)力產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)能量的一部分被激勵器設(shè)備用來發(fā)出轉(zhuǎn)子所需的電力。在圖2中廣義地示出變速風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。在該實施例中，變速系統(tǒng) 包括一個或更多轉(zhuǎn)動體葉片(201)和連接至驅(qū)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動體輪軸。驅(qū)動 機(jī)構(gòu)主要包括渦輪機(jī)軸(202)、齒輪箱(203)和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)。雙饋 感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子(210)可使用一個或更多接觸器(215)連接至電網(wǎng)。該系
統(tǒng)還包括諸如異步電機(jī)、DC電機(jī)、同步(例如永^^)電機(jī)、或用作電動 機(jī)或發(fā)電機(jī)的可逆電機(jī)的激勵器設(shè)備(212),其機(jī)械地耦合至驅(qū)動機(jī)構(gòu)； 以及由DC^母線(224)連接的兩個+源電力電子變換器(222、 225)(即， 背靠背變換器)，其AC側(cè)中的一個連接至雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電路， 另一 AC側(cè)連接至激勵器設(shè)備(212)。調(diào)節(jié)激勵器設(shè)備的有源功率變換器 (225)不連接至電網(wǎng)，以使有源功率變換器與電網(wǎng)隔離?？蛇x地，可連接 周波變換器(cycloconverter )、矩陣變換器或任何其它種類的雙向變換器 來代替背靠背變換器。該系統(tǒng)還可包括連接至DC母線的諸如DC斷路器 的電氣制動電路(231)。變換器控制單元(CCU， converter control unit)220 執(zhí)行雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)和激勵器設(shè)備的功率調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)包括諸如dV/dt 濾波器(220)的濾波器，其連接至雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電路，以保護(hù)其 不受電力電子變換器的有源開關(guān)產(chǎn)生的電壓的突然變化。此外，dV/dt濾 波器(227)連接在電力電子變換器和激勵器設(shè)備之間。在一個實施例中， 將防止電網(wǎng)故障的保護(hù)模塊(219)連接至雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。在本實施例中說明的變速風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可在同步速度以下(即次同 步)和同步速度以上(即超同步)工作。在次同步^Mt期間，功率從激勵器設(shè) 備(212)流至雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的轉(zhuǎn)子(211)，因此激勵器設(shè)備(212)用作 發(fā)電機(jī)。另一方面，在超同步操作期間，功率從雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的 轉(zhuǎn)子(211)流至激勵器設(shè)備(212)，因此激勵器設(shè)備(212)用作電動機(jī)。全范 圍it^L期間的功率平衡使得除了不同元件中的損耗以外，在雙饋感應(yīng)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子(211)中消^/產(chǎn)生在激勵器設(shè)^(212)中產(chǎn)生/消耗的功率。由于所描述的變速風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的拓樸結(jié)構(gòu)，功率僅通過雙饋感應(yīng) 發(fā)電機(jī)(205)的定子(210)傳送至電網(wǎng)。沒有電力電子變換器連接至電網(wǎng)。 結(jié)果，避免了不希望的諧波畸變，并實現(xiàn)饋入公共電網(wǎng)的更好的電能質(zhì)量。 此外，a免了使用復(fù)雜的濾波器以及根據(jù)不同位置的調(diào)節(jié)需要，使得系 統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)而且可靠。這種拓樸結(jié)構(gòu)還使得可在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中使用電氣制動。在例 如由于電網(wǎng)完全停電而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)緊急停止的情況下，定子斷開并且無法將 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力饋入電網(wǎng)。然而，激勵器設(shè)備(212)可用作發(fā)電機(jī)，因 此電力可從激勵器設(shè)備(212)傳送至直流母線(224)。因此， 一部分電力在 斷路器的可變電阻器中^。最終，應(yīng)用諸如葉片變槳的機(jī)械或空氣動力 學(xué)制動橫貝機(jī)停止。本發(fā)明的這一實施例使得發(fā)電機(jī)可在DFIG結(jié)構(gòu)中應(yīng) 用電氣制動，以協(xié)助風(fēng)機(jī)停止并避免在風(fēng)機(jī)部件中出現(xiàn)可能造成過早損壞
的大的機(jī)喊強度。如圖3所示，變速風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)包括總控制器(302)、功率控制器和 槳距調(diào)節(jié)器。基于測得的風(fēng)速通過最佳功率追蹤控制器(OPTC)(303)計算 功率設(shè)定點。將該設(shè)定點發(fā)送至總控制器(302)并由此發(fā)送至DFIG控制 器(300)。 DFIG控制器(300)控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)傳送至電網(wǎng)的電力， 從而通過有源電力電子變換器(222)有效地調(diào)節(jié)總有功功率和總無功功 率。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的電力電子控制基于電網(wǎng)磁通定向(GFO)。激勵 器設(shè)備(212)由有源電力電子變換器(225)來調(diào)節(jié)并由激勵器控制器(301)控 制。有源電力電子變換器使用通過DC母線電壓傳感器(223)測得的DC母 線電壓水平作為主調(diào)節(jié)變量來控制向/從激勵器設(shè)備(212)傳送的電力。變速風(fēng)M制系統(tǒng)還包括變槳控制系統(tǒng)，其基于對激勵器所要求功率 的限制。基于激勵器的變槳控制器(EBPC， Exciter Based Pitch Controller)(304)調(diào)節(jié)葉片的變槳位置以P艮制空氣動力功率。EBPC(304)還 根據(jù)激勵器的功率偏差并通過測量變槳電機(jī)(305)的速度和位置對 OPTC(303)提供槳距角設(shè)定點。此外，EBPC(304)包括集流器防磨損和潤 滑系統(tǒng)(CAWLS ， Collector Anti-Wearing & Lubrication System)，以保護(hù) 用于變槳運動的DC電機(jī)的集流器并改善葉片軸承的潤滑。本發(fā)明的拓樸結(jié)構(gòu)還適合變速發(fā)電系統(tǒng)中的高壓直流鏈路輸電 (HVDC)。如圖IO和圖ll所示，可通過如圖IO所示的使用具有整流器(IOOI) 的高壓發(fā)電機(jī)、或通過如圖11所示的低壓發(fā)電機(jī)和具有一個或更多二次 輸出的附加變壓器(1101)來產(chǎn)生DC輸出，其中對每一個二次輸出進(jìn)行整 流并以串聯(lián)或并聯(lián)方式連接所有這些整流器。需要附加的連接裝置(1002) 和保護(hù)裝置(1003)。由于本發(fā)明的拓樸結(jié)構(gòu)，可以固定AC電壓的輸出頻率，從而允許需 要的整流器和變壓器的尺寸更小，并減小弱風(fēng)條件下DC輸出電壓的波紋 含量，改善輸出電能質(zhì)量。此外， 一旦風(fēng)機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，則可由激勵器設(shè)備(212)饋送所有輔助系 統(tǒng)，而不管主發(fā)電機(jī)的操作，從而減小了不中斷電源或到AC變換器的 HVDC的尺寸。注意，盡管說明了電網(wǎng)應(yīng)用，M于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯，本發(fā)明 還可用于諸如獨立的電力系統(tǒng)或任何變速能量發(fā)生系統(tǒng)的其它應(yīng)用。例 如，這些其它變速能量發(fā)生系統(tǒng)可包括基于波浪和潮沙能量、地?zé)崮芰?、太陽能?yīng)用、水力能量、內(nèi)燃機(jī)引擎等的電力系統(tǒng)。最佳功率追蹤控制器(OPTC)最佳功率追蹤控制器(OPTC)(303)調(diào)節(jié)DFIG控制器(300)進(jìn)行的功率 控制環(huán)的功率基準(zhǔn)，以控制發(fā)電機(jī)功率。該基準(zhǔn)基于測得的風(fēng)速作為主調(diào) 節(jié)變量。根據(jù)本實施例，在變速系統(tǒng)中，在工作it;l范圍內(nèi)可執(zhí)行最佳功率系 數(shù)(Cp)的追蹤。該范圍由速度下限(co。)和速度上限(oh)及其相應(yīng)功率下限 和功率上限(分別為P。和P0來確定。圖4示出最佳功率追蹤控制器(OPTC)的一個實施例的方框圖。OPTC 的主輸入是通過一個或更多風(fēng)速計測量的風(fēng)速(u)。在一個實施例中，對 該測量值進(jìn)行濾波(401)以避免不希望的頻率通過控制系統(tǒng)枕故大，從而 對平滑的信號進(jìn)行操作。OPTC計算每一個特定風(fēng)速的相應(yīng)功率值(402)。該關(guān)系主要根據(jù)轉(zhuǎn) 動體頭以及風(fēng)機(jī)的整體特性來確定，其點對應(yīng)于最大空氣動力效率。因此， Cp被最大化以獲得最大功率輸出。將獲得的功率值輸入到功率范圍限制 器(403)。這種實施方式包括主環(huán)。對獲得的值應(yīng)用主環(huán)的輔助校正(405)，以改善最佳Cp追蹤的響應(yīng). 根據(jù)測得并濾波的風(fēng)速信號得出(406)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)最佳速度。轉(zhuǎn)動體 最佳速度(低速軸)是將最佳葉尖速度比(X)和風(fēng)速(u)的乘積除以轉(zhuǎn)動體平 面半徑(R)而獲得的結(jié)果.通過將該值乘以齒輪箱比來計算雙饋感應(yīng)發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)速。將得到的速度值輸入到速度范圍限制器(407)。將該塊的輸出與 槳距校正速度(PCS， pitch corrected speed)進(jìn)行比較(408),并在變槳適應(yīng) 速度塊(PASB， Pitch Adapted Speed Block)(410)中進(jìn)行計算。將彭巨角基準(zhǔn)、最小I^巨角和測得的轉(zhuǎn)速輸入到PASB。對濾波后的槳距角設(shè)定點(Pw)和最小槳距角(p幽)之間的差施加增益(413)。耦合時， 該項被初始化為零，使得Pref-p柚。與測得的轉(zhuǎn)速((O)相加以計算所述校正后的iUL。在PASB進(jìn)行這種校正(408)后，對獲得的誤差施加增益(409)，以提 供AP與先前計算的功率設(shè)定點相加。一Jg^正(404) 了獲得的功率設(shè)定點，則將該值輸入到功率范圍限制 器(415)以確保該功率基準(zhǔn)處在閾值P。和^之內(nèi)。獲得的基準(zhǔn)是功率設(shè)定 點(SP—P)。
最終對該功率設(shè)定點施加轉(zhuǎn)速監(jiān)視(417)。在PCS低于coo(419)的情況 下，對該速度差施加增益或差分控制器(420)，以提供-AP。另一方面，如 果PCS高于w(422)，則對算出的誤差施加增益(423)，以與輸入處的速度 差成比例地提供AP.因此，對功率設(shè)定點SP—P施加上述詳細(xì)的校正，另外將其輸入到功 率范圍限制器(424)以確保算^的設(shè)定點不超過額定功率。由此，OPTC 的輸出是有效功率基準(zhǔn)SP—Pef，將其發(fā)送至總控制器(302)并由此發(fā)送至 DFIG控制器(300)，以控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)功率。由于最佳功率追蹤控制器，改善了當(dāng)發(fā)電;fcrt^il度等于或大于出現(xiàn)額定 功率時的發(fā)電M度時的輸出電能質(zhì)量。在具有DFIG結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的 變速風(fēng)機(jī)中，盡管定子功率,恒定，但轉(zhuǎn)子功率也通過功率變換器饋入 電網(wǎng)。由于轉(zhuǎn)子功率紋波，饋入電網(wǎng)的總功率也脈動，從而影響風(fēng)機(jī)的輸 出電能質(zhì)量。在本發(fā)明中，通過使用勵磁電機(jī)和不連接至電網(wǎng)的功率 變換器，僅通過雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子將功率傳送至電網(wǎng)，因此避免了 紋波并改善了風(fēng)機(jī)的輸出電能質(zhì)量.雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)控制器由雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的控制器(300)進(jìn)行DFIG的定子有功功率和無功 功率控制。該控制器提供良好的調(diào)節(jié)性能和對傳送至電網(wǎng)的總功率的控 制。如下面進(jìn)一步詳細(xì)解釋的，該控制基于不同的調(diào)節(jié)環(huán)，通過4吏用電網(wǎng) 磁通定向(GFO)而完全獨立于設(shè)備的電氣M。通過以高精度測量要調(diào)節(jié) 的不同幅值，極好地控制了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的定子(210)傳送至電網(wǎng) 的總功率，獲得了高質(zhì)量能量。圖5所示的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的控制器(300)基于電網(wǎng)磁通定向(GFO) 控制和4個調(diào)節(jié)環(huán)兩個電流環(huán)(Irq,轉(zhuǎn)子電流環(huán)(509),以及Ird，轉(zhuǎn)子 電流環(huán)(510))和兩個功率環(huán)(Ps，定子有功功率環(huán)(505),以及Qs，定子無 功功率環(huán)(506))。在本發(fā)明的該示例性實施例中，控制器將要通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流 (Av—Ird和Av—Irq)來調(diào)節(jié)DFIG的定子有功功率和無功功率，因此調(diào)節(jié) 傳i至電網(wǎng)的總功率。功率控制器在電流和電壓幅值參照雙軸旋轉(zhuǎn)系(d， q)的情況下工作，因此該系統(tǒng)進(jìn)行的不同電流和電壓的測量被變換(514， 517)到所參照的旋轉(zhuǎn)(d, q)系。在一個實施例中，通過控制Av一Ird(稱作"d"軸的轉(zhuǎn)子電流)，使雙 饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的磁化水平固定，因此建立了設(shè)備中的無功功率流向。 此外，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)可作為感性系統(tǒng)工作以消耗無功功率，或作 為容性系統(tǒng)工作以產(chǎn)生無功功率。在本實施例中，完全獨立于對Av一Irq(稱 作"q"軸的轉(zhuǎn)子電流)的控制地進(jìn)行對Av_Ird的控制。在另一個實施例 中，通過控制Av—Irq，極好地控制了雙饋^應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)出并傳送至電網(wǎng) 的有功功率。因此，DFIG的定子有功功率環(huán)(507)通it^ OPTC(303)接收定子功率 設(shè)定點(Sp—Pei)并由此從總控制器(302)接收(Sp一Ps)來調(diào)節(jié)定子功率 (Av_Ps)。該環(huán)可基于PI控制器或結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的不I^的控制器。下面，更 詳細(xì)地iJL明DFIG的定子有功功率計算。PI控制器(507)輸出是轉(zhuǎn)子電流 設(shè)定點(Sp—Irq)。 Irq轉(zhuǎn)子電流環(huán)(511)利用前述設(shè)定點來調(diào)節(jié)Av—Irq電流。 該Irq電^環(huán)可基于PI控制器或結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的不同的控制器。調(diào)節(jié)器輸 出是Urq轉(zhuǎn)子電壓設(shè)定點(Sp一Urq).此外，DFIG的定子無功功率環(huán)(508)通it^總控制器(302)接收定子無 功功率設(shè)定點(Sp一Qs)來調(diào)節(jié)定子無功功率(Av一Qs)。該Sp一Qs可基于固 定值、SCADA ^定等。該無功功率環(huán)可基于PI控制器或結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的 不同的控制器。下面，更詳細(xì)地i兌明定子無功功率計算。PI控制器(508) 輸出是Ird轉(zhuǎn)子電流設(shè)定點(Sp—Ird)。 Ird轉(zhuǎn)子電流環(huán)(512)利用前述設(shè)定 點來調(diào)節(jié)Av一Ird電流。該Ird S流環(huán)可基于PI控制器或結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的不 同的控制器。調(diào)節(jié)器輸出是Urd轉(zhuǎn)子電壓設(shè)定點(Sp一Urd)。在一個實施 例中，該方法允許由轉(zhuǎn)子對雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行磁化，以避免來自電網(wǎng)的 無功功率消耗。此外，通過控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的磁化水平并測量電網(wǎng)和 定子電壓，該系統(tǒng)使雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)在每一時刻產(chǎn)生的定子電壓的 振幅、頻率和角度與電網(wǎng)持續(xù)同步。下面，更詳細(xì)地說明連接和斷開系統(tǒng)。在一個實施例中，通過使3個轉(zhuǎn)子電流測量值(Ir一Ll、 Ir一L2、 Ir一L3) (121)參照具有旋轉(zhuǎn)角度(n-s)的雙軸旋轉(zhuǎn)系來計算Av—Irq和Av—Ird ^子 電流，其中ji是根據(jù)3個電網(wǎng)電壓(Vg—Ll、 VgJL2、 VgJL3)(217)的測量 值計算的電網(wǎng)角度，s是利用位置和速i傳感器(214)測:f的轉(zhuǎn)子角度。使用Id、 Iq、 Vd、 Vq來計算Av—Ps和Av_Qs: Qs=—(F學(xué)細(xì)一 Fws x/詢 — 2 式2其中Vsd、 Vsq、 Isd、 Isq是通過測量3個定子電壓(V—Ll、 V—L2、 V—L3)(216)和3個定子電流(1—Ll、 I—L2、 I—L3)(118)并使用n旋轉(zhuǎn)^度使 這些電壓和電流參照雙軸旋^系而^得的。使用旋轉(zhuǎn)角度(ji-s)將兩個電流調(diào)節(jié)器輸出Sp一Urd和Sp一Urq變換到 固定系，以得到在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的轉(zhuǎn)子(211)中施加的3 ;電壓基 準(zhǔn)。塊414示出轉(zhuǎn)子電壓從雙軸旋轉(zhuǎn)系到3相固定系的變換。在一個實施 例中，可將這些轉(zhuǎn)子電壓用作產(chǎn)生電力電子變換器(222)的有源開關(guān)的觸 發(fā)信號的模塊的基準(zhǔn)。塊415示出可使用不同的PWM技術(shù)的該模塊。根據(jù)本實施例，獨立于設(shè)備電氣^lt的基于兩個功率環(huán)和兩個電流環(huán) 的電力電子控制系統(tǒng)避免了電氣參數(shù)^:性或功率調(diào)節(jié)中的理論建模誤 差的影響。通過該方法，可避免因為溫度振蕩或由于非線性而導(dǎo)致的飽和 效應(yīng)所引起的電氣參數(shù)變化造成的誤差。因此，獲得了質(zhì)量非常好的能量 產(chǎn)生，滿足并改善了不同標(biāo)準(zhǔn)的需要。僅需要不同的測量值來進(jìn)行調(diào)節(jié) (I_L1、 I—L2、 IL3、 V—Ll、 V_L2、 V—L3、 Ir—Ll、 Ir_L2、 Ir—L3、 ￡、 o)。在一個實施例中，可獨立于有功功^調(diào)節(jié)^進(jìn)行無^功率^節(jié)。激勵器控制器在一個示例性實施例中，變速系統(tǒng)包括雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)，其中 轉(zhuǎn)子(211)連接至電力電子變換器(222)。該電力電子變換器通過DC母線 系統(tǒng)(224)耦合至第二電力電子變換器(225)。在一個實施例中，該頻率變 換器(功率變換器)(225)通過接觸器(228)連接至勵磁電機(jī)(212)。諸如異步 電機(jī)、DC電機(jī)或同步(例如 M虔)電機(jī)、或可逆電機(jī)的勵磁電W^地耦 合至驅(qū)動機(jī)構(gòu)。根據(jù)轉(zhuǎn)子速度,勵磁電機(jī)需要的功率根據(jù)轉(zhuǎn)子能量流的方向可以是正 或負(fù)的。在次同步操作即低于同步速度期間，功率從勵磁電機(jī)(212)流向 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的轉(zhuǎn)子(211),因此激勵器設(shè)備(212)用作發(fā)電機(jī)。在 超同步操作即高于同步速度期間，功率從雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)的轉(zhuǎn)子(211) 流向激勵器設(shè)備(212)，因此激勵器設(shè)備(212)用作電動機(jī)。全范圍速度期 間的功率平衡使得除了不同元件中的損耗以外，在雙饋感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中 消耗/產(chǎn)生在激勵器設(shè)備中產(chǎn)生/消耗的功率。在本發(fā)明的該實施例中，激勵器設(shè)備(212)由電力電子變換器(225)來
調(diào)節(jié)并由激勵器控制器(301)控制。下面，說明激勵器設(shè)備(212)的控制系 統(tǒng)，其中將激勵器設(shè)備稱作7^Jt電機(jī)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯，不同 類型的設(shè)備可用作激勵器設(shè)備(212)，因此激勵器控制器可相應(yīng)地進(jìn)行變 形。電力電子變換器(225)使用DC母線電壓水平Av—Ubus作為主調(diào)節(jié)變 量來控制向/從激勵器設(shè)備(212)傳送的功率。圖6說明了激勵器設(shè)備調(diào)節(jié) 的一個實施例。變換器控制單元(200)使可以是可變或靜態(tài)的DC母線設(shè)定 點電壓Sp—Ubus(605)固定。通過測量DC母線電壓，PI控制器(607)或結(jié) 構(gòu)更復(fù)雜"不同控制器調(diào)節(jié)該DC母線電壓設(shè)定點。該控制器建立在永磁 激勵器設(shè)備(212)和DC鏈路母線(224)之間傳送的有功功率，以將DC母 線電壓保持在由變換器控制單元(CCU)固定的值.該有功功率由Sp一IEq 確定。在一個實施例中，該Sp—IEq根據(jù)兩個項來計算Sp—IEq^線電壓調(diào)節(jié)器(607)輸出+對補償?shù)娜ヱ?amp;切換(608)輸出式3其中，第一項響應(yīng)可能的母線振蕩，第二項Iz是代表通過母線循環(huán) 的估計電流的前向反饋項。通過這種結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)未磁電機(jī)的高動態(tài)功率 響應(yīng)。在一個實施例中，不存在母線電流估計項，因此母線電壓調(diào)節(jié)器(607) 負(fù)責(zé)產(chǎn)生7JO^激勵器設(shè)備需要的有效Sp—IEq。在本實施例中，PI控制器(613)或結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的不同控制器使用 Av_IEq來調(diào)節(jié)Sp_IEq， Av_IEq代表參考雙軸旋轉(zhuǎn)系的激勵器設(shè)備有功 電'i。在一個實施例中，可4用永磁電機(jī)，因此需要磁場弱化模塊，以能 夠減小設(shè)備磁通，并具有更好的高速功率調(diào)節(jié)。在^C磁電機(jī)中，定子電壓 取決于轉(zhuǎn)子速度以及設(shè)備磁通。因此，上面需要轉(zhuǎn)子速度，以通過減小設(shè) 備上的磁通來減小定子電壓.在一個實施例中，使用磁場弱化系統(tǒng)以建立永磁激勵器設(shè)備(212)將 需要的無功電流設(shè)定點Sp一IEd(618)。以這種方式，獨立于轉(zhuǎn)子速度，在 電力電子變換器(225)的頻+范圍調(diào)節(jié)能力內(nèi)控制并布置永磁體產(chǎn)生的電 壓。PI控制器(614)或結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的不同控制器使用Av一IEd來調(diào)節(jié) Sp—IEd (618), Av—IEd代表參考雙軸旋轉(zhuǎn)系的激勵器設(shè)備無功電流'在一個實施例中，Sp_IEd固定設(shè)備的磁化水平及其電壓水平。Sp_IEd 固定注入永磁電機(jī)或^C磁電機(jī)所需的有功功率。在一個實施例中，可測量兩個或3個激勵器設(shè)備相電流(IExc一Ll、IExc_L2、 IExc—L3)以計算Av—IEd和Av—IEq。首先，將這3個電流變換 (601)到雙軸靜止系，因此得到IE一sx和IE一sy。其次，使這兩個電流參照 (603)隨著7JC磁電機(jī)總磁通旋轉(zhuǎn)的雙軸系，從而得到Av—IEd和Av一IEq。 使用角度nExc該電流變換，角度nExc是根據(jù)可測量為估計的3>或兩 個激勵器設(shè)備相電壓(VExc—Ll、 VExc—L2、 VExc—L3)得到的。塊602和 604示出如何得到7lat電"通和電壓絕對值。在一個實施例中，因為電力電子變換器(225)產(chǎn)生的電壓必須依賴由 于電流循環(huán)效應(yīng)所產(chǎn)生的永磁電機(jī)中的磁通交鏈，所以需要有效電壓計算 模塊(615)。因此，根據(jù)兩個PI電流調(diào)節(jié)器(613、 614)輸出以及AvJEd、 Av—IEq和IVEI來計算(615)電壓設(shè)定點SpJJErd和SpJJErq。使用旋轉(zhuǎn)角度nExc將兩個電壓設(shè)定點SpJJErd和Sp一UErq變換 (616)到三軸靜止系。因此，得到電壓基準(zhǔn)Sp一UE一Rx和Sp—UE—Ry以將 其施加在永磁激勵器設(shè)備(212)的定子上。在二個^施例中,—這i電壓設(shè) 定點可以用作產(chǎn)生電力電子變換器(225)的有源開關(guān)的觸發(fā)信號的模塊的 基準(zhǔn)。塊617示出可使用不同的PWM技術(shù)的該模塊。在一個實施例中， 可以在電力電子變換器(225)和激勵器設(shè)備(212)之間安裝dV/dt濾波器或 任何其它種類的濾波器(227)。在一個實施例中，激勵器設(shè)備(212)可用來通過將該設(shè)備用作輔助電 源而將能量供給風(fēng)機(jī)的不同元件。電網(wǎng)擾動或故障不影響電力電子變換器 (225)。因此，不影響激勵器功率調(diào)節(jié)。動態(tài)電氣制動根據(jù)另 一實施例，提供動態(tài)電氣制動(DEB, Dynamic Electric Brake), 從而允許風(fēng)機(jī)應(yīng)用電氣制動來使發(fā)電機(jī)停止。因此，可避免風(fēng)機(jī)部件中可 能造成過早損壞的機(jī)械強度.本發(fā)明的變速風(fēng)機(jī)包括雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205),其中轉(zhuǎn)子(211)連接至 電力電子變換器(222)。該電力電子變換器(222)通過DC母線系統(tǒng)(224)耦 合至第二電力電子變換器(225)。該頻率變換器(電力電子變換器(225))連接 至激勵器設(shè)備(212)。諸如異步電機(jī)、DC電機(jī)、同步(例如永磁)電機(jī)或可 逆電機(jī)的激勵器設(shè)備,地耦合至驅(qū)動機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)還包括連接至DC母 線的諸如DC斷路器的電氣制動電路(231)。在現(xiàn)有技術(shù)的DFIG拓樸結(jié)構(gòu)中，如果DFIG的定子功率因為電網(wǎng)故 障或從電網(wǎng)斷開而突然下降，則設(shè)W于加速。在風(fēng)機(jī)以額定功率工作的
情況下，設(shè)備可能出現(xiàn)超速。通常，因為DFIG的定子功率以及DFIG的 轉(zhuǎn)子功率可能太低，所以在這時不能^JI電氣制動。然而，由于本發(fā)明的 拓樸結(jié)構(gòu)，激勵器設(shè)備功率可用來驅(qū)動電氣制動。在這種情況下，激勵器 設(shè)備將用作發(fā)電機(jī)，因此功率可以從激勵器設(shè)M送至直流母線。因此， 一部分電力在連接至DC母線的斷路器的可變電阻器中耗盡，從而避免發(fā) 電機(jī)超速。以這種方式，風(fēng)機(jī)制動不單獨依賴于機(jī)械制動。在一個實施例 中，可與機(jī)械制動一起使用電氣制動，從而^X機(jī)可以逐步制動，使機(jī)械 強度、轉(zhuǎn)矩負(fù)荷峰值和不希望的加l變最小。例如，可應(yīng)用電氣制動，直 到^或空氣動力制動能夠控制渦^^機(jī)為止。因此，由于激勵器設(shè)^(212)，制動功率總是可用。在一個實施例中， 根據(jù)激勵器功率、激勵器變換器功率和斷路器的可變電阻器值，制動功率 可以達(dá)到發(fā)電機(jī)的額定功率的30%。因此，還存在持續(xù)可用的最大制動功率(Pb—MAX):其中VDCbus是DC母線電壓(Av一UbuJ的實際值。制動功率可按這種方式來控制當(dāng)風(fēng)機(jī)以低速工作時，僅需要制動功 率的極小一部分。然而，如果風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)處于額定速度以上，則需JM吏用 全部制動可用功率。因此，主要根據(jù)風(fēng)速和發(fā)動M度的測量值來計算制 動功率的設(shè)定點(SP—Pb)。為了精確控制所需要的制動功率，計算調(diào)制因子(fMOD)。將該調(diào)制因 子應(yīng)用于每一個時刻的可用最大制動功率(Pb max)以得到SP_Pb。SP—P&FfrJ4AX - fMCK 式5fMOD = . ( ^afe/ (Av腿U^豕)2 ) 式6調(diào)制因子使得可對制動功率進(jìn)行精確控制?？梢詰?yīng)用逐步電氣制動。 例如，在風(fēng)機(jī)緊急停止時，起初需要全部制動功率。 一旦激活諸如葉片變 槳的機(jī)械制動，則可以逐步減小電氣制動。在本示例性實施例中，動態(tài)電氣制動由通過電子可控開關(guān)(例如IGBT) 來激活的可變電阻器(電阻器、 一組電阻器或任何耗能元件)構(gòu)成。還可使 用反并聯(lián)二極管。DEB并不嚴(yán)檔^局限于已說明的實施例。因此，制動斷 路器可包括不同于上述元件的元件。連接(使能)序列根據(jù)另一實施例提供連接序列。該實施例包括耦合至激勵器設(shè)備 (212)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)(205)，其中電力電子變換器不連接至電網(wǎng)； 以及連接序列，使雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)連接至電網(wǎng)，而不消耗無功能量，并且 沒有通過接觸器(215)的連接電流峰值，從而增加了接觸器(215)的壽命。 圖7示出連接序列。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯，如果代替接觸器使用主 電路斷路器或任何其它開關(guān)使發(fā)電機(jī)耦合至電網(wǎng)，則也可應(yīng)用此處說明的 技術(shù)。在正常工作模式期間，渦輪機(jī)使用偏航(yaw)電機(jī)持續(xù)朝風(fēng)向定向。 當(dāng)測得的平均風(fēng)速大于閾值(在一個實施例中是2.5米/秒)時，如果滿足全 部其余所需的條件，則變槳電機(jī)將葉片移動至可以使主電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)的位 置。在一個實施例中，在啟動連接序列前必須滿足初始條件(701)。這些 條件涉及轉(zhuǎn)子速度、轉(zhuǎn)動體接觸器(228)的狀態(tài)以及啟動序列的任何其它 先前條件。在一個實施例中， 一旦滿足這些條件，則轉(zhuǎn)子速度必須上升至 Nl(在一個實施例中，使用1800rpm/60Hz同步iULDFIG， Nl值可以是 U70rpm). —旦達(dá)到該轉(zhuǎn)子速度，則激活激勵器側(cè)電力電子變換器(225) 以調(diào)節(jié)DC母線電壓水平，勤目當(dāng)于狀態(tài)702。在一個實施例中， 一旦DC母線達(dá)到VBUS1水平，則轉(zhuǎn)子iiA必須 上升至N2〉-N1(在一個實施例中，使用1800rpm/60Hz同步速度DFIG， N2值可以是1260rpm，使用1700VIGBT, VBUS1水平可以是1050V)。 然后，接通DFIG側(cè)電力電子變換器(222)(703)以使通過接觸器(215)的電 壓接近O;這是通過以電壓值、序列、頻率和其它變量在接觸器(215)兩側(cè) 相等的方式利用電力電子變換器(222)經(jīng)由轉(zhuǎn)子(211)使雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) (205)磁化來實現(xiàn)的。當(dāng)滿足電壓幅值、電壓頻率、電壓角vl/延遲的M 和一些其它條件時，接觸器(215)閉合(704)并且定子電流接近0。雙饋感應(yīng) 發(fā)電機(jī)(205)沒有從電網(wǎng)消耗能量，避免了電網(wǎng)中可能的擾動。一旦滿足了該序列，則啟動功率控制(705)。為了平滑地連接至電網(wǎng)， 在初始時刻期間，使來自O(shè)PTC的有功功率設(shè)定點和來自主控制器的無 功功率i殳定點傾斜上升。在全部連接序列期間，以如果檢測到餘溪則繼續(xù)進(jìn)行該序列并產(chǎn)生警 報的方式監(jiān)視所有所涉及的元件的狀態(tài)。根據(jù)警報的類型，在預(yù)定時間之
后啟動該序列，或者如果M很重要，則在風(fēng)機(jī)中啟動一個緊急模式，這 需凍_人工干預(yù)以退出該模式。在圖9中說明了在狀態(tài)703期間使用的用于同步的控制系統(tǒng)。進(jìn)行定 子電壓調(diào)節(jié)。定子電壓和電網(wǎng)電壓是到定子電壓調(diào)節(jié)器(903和904)的輸 入，該調(diào)節(jié)器的輸出是d軸上的轉(zhuǎn)子電流設(shè)定點的一部分。將與發(fā)電機(jī)的 磁化電流成比例的電流項作為前向反饋元素相加至電壓調(diào)節(jié)器的輸出。根 據(jù)測得的電網(wǎng)電壓、測得的電網(wǎng)頻率以及取決于發(fā)電機(jī)的電氣M的常數(shù) K來計算該前向反饋電流。通過在塊905內(nèi)相加該前向反饋項，使得同步 處理加速。作為塊905的輸出的兩項之和是"d"軸上的轉(zhuǎn)子電流設(shè)定點。 在全部同步處理期間，"q"軸上的轉(zhuǎn)子電流設(shè)定點等于0。兩個電流i殳定 點("d"軸和"q"軸上)是到電流調(diào)節(jié)塊(906)的輸入，其中它們受PI調(diào)節(jié)器 的控制?；趬K907中的電網(wǎng)角度和^角度計算塊906中用于將雙軸系 ("d"和"q")變換成3相系的角度。斷開(禁用)序列根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供斷開序列。該實施例包括耦合至激 勵器設(shè)^(212)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)(205)，其中電力電子變換器不連 接至電網(wǎng)；以及在系統(tǒng)的不同元件上沒有任何與過電流或過電壓相關(guān)的擾 動的情況下使雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(205)從電網(wǎng)斷開的斷開序列。由于在電流 接近O時使接觸器(215)斷開，因此增加了該接觸器的壽命并減少了維護(hù) 操作。與其它斷開序列相比，還使用于相同應(yīng)用的接觸器的額定值更低。在風(fēng)機(jī)的正常操作中，通常因為缺乏風(fēng)力條件，所以到達(dá)該序列，但 也可在過強風(fēng)、本iife^員請求、遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取(SCADA， Supervisory Control and Data Acquisition)請求、風(fēng)機(jī)的任何子系統(tǒng)故障或^T其它原 因的情況下到達(dá)該序列。在一個實施例中，為了使在發(fā)電機(jī)的定子中沒有電流，定子功率和定 子電流必須傾斜(ramp)下降(710)。根據(jù)請求斷開序列的原因?qū)A斜向 下時間進(jìn)行優(yōu)化。為了避免風(fēng)機(jī)中不必要的^應(yīng)力，傾斜向下時間是使 風(fēng)機(jī)安全工作的最大值。很明顯，需要的傾斜向下時間對于每種情況不盡 相同。一旦滿足狀態(tài)(710)，則使主接觸器(215)斷開，以到達(dá)狀態(tài)(711)。由 于接觸器(215)斷開前有功和無功功率設(shè)定點是0，因此DFIG控制器(300) 注入磁^f匕電流以^吏DFIG定子無電流地連接至電網(wǎng)，從而在電流接近0 的情況下進(jìn)行接觸器的斷開，以延長接觸器(115)的壽命。當(dāng)滿足狀態(tài)(711)時，禁用轉(zhuǎn)子電力電子變換器(222)，這相當(dāng)于狀態(tài) (712)。當(dāng)禁用轉(zhuǎn)子電力電子變換器時，存儲在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的感性電 路中的能量被傳送至DC鏈路?；诩钇鞯淖儤刂破?EBPC)在本發(fā)明的該實施例中，變速風(fēng)機(jī)包括基于激勵器的變槳控制器 (EBPC)。圖8說明了這種變槳控制系統(tǒng)的一個示例性實施例，其基于對 激勵器所需要的功率的限制。變槳控制系統(tǒng)的主幅值是激勵器的功率。建立激勵器額定功率值(801) 。根據(jù)該基準(zhǔn)，激勵器功率限制調(diào)節(jié)器(804)根據(jù)激勵器功率實際值(802) 固定葉片位置設(shè)定點(Sp一p)。在一個實施例中，當(dāng)風(fēng)機(jī)的功率輸出保 持在額定功率以下時，Sp—p ^取低的值(例如在0°和2°之間)， 一旦達(dá)到 額定功率，則增大Sp—p以限制激勵器功率。在一個實施例中，PI位置控制器(806)或?qū)嵤┓绞礁鼜?fù)雜的不同控制 器調(diào)節(jié)804的葉片變槳位置輸出。輸入到PI位置控制器的誤差為Enw_p - Sp J — AvJJ 式7Av一p是位置和il^傳感器(214)測量的葉片位置實際值。位置調(diào)節(jié)器 輸出是i槳速度設(shè)定點(Sp_n)。葉片將以該速度移動以到達(dá)所請求的位 置。在一個實施例中，PI速度控制器(808)或?qū)嵤┓绞礁鼜?fù)雜的不同控制 器調(diào)節(jié)806的變槳速度輸出。輸入到PI速度控制器的誤差為E腸r—n = Sp—n ， Av一ii 式gAv—n是i^l傳感器(214)測量的葉片iUL的實際值。速度調(diào)節(jié)器輸出 是為了 i到所請求的速度(Sp—n)DC電機(jī)(305)所需的電流設(shè)定點.在一個實施例中，PI電流控制器(810)或?qū)嵤┓绞礁鼜?fù)雜的不同控制 器調(diào)節(jié)808的電流輸出。輸入到PI電流控制器的誤差為Error I = Sp I~Av—I 《qAv一I是電流傳感器(812)測量的DC電機(jī)電流的實際值。電流控制器 輸出是i在DC電機(jī)中施加的基準(zhǔn)電壓。在一個實施例中，這些基準(zhǔn)電壓 可通過不同的PWM技術(shù)來產(chǎn)生，以觸發(fā)電力電子變換器(811)的有源開 關(guān).在一個實施例中，在緊急情況下，變槳電機(jī)驅(qū)動從EBPC切換至緊 急電源(EPS， Emergency Power Supply)。因此，EPS(816)通過緊急繼電 器(817)直，入驅(qū)動電機(jī)，直到達(dá)到槳緣(feathered)位置(接近卯。)為 止。葉片位置開關(guān)(818)確定從EPS供給電流的結(jié)束。在一個實施例中，移動葉片的驅(qū)動器是DC電機(jī)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人 員很明顯，也可使用AC感應(yīng)電機(jī)或AC同步電機(jī)。在一個實施例中，移動葉片的驅(qū)動器可以是由集合了這些功能(807、 808、 809、 810、 811)的伺服閥控制的水力、風(fēng)力或其它類型的變槳致動 器。集流器防磨損和潤滑系統(tǒng)(CAWLS)在本發(fā)明的另 一實施例中，變速風(fēng)機(jī)包括基于對激勵器設(shè)備所需要功 率的限制的變槳控制系統(tǒng)。在DC電機(jī)用作用于變槳移動的驅(qū)動器的情況下，應(yīng)用集流器防磨損 和潤滑系統(tǒng)(CAWLS),以避免長時間保持固定變槳位置的其它有害影響. 例如，可避免由于電流通過同一位置所造成的DC電機(jī)的集流器和電刷過 早磨損。此外，顯著改善了葉片軸承的潤滑。因此，使用CAWLS以避免用作變槳驅(qū)動器的DC電機(jī)的集流器和電 刷過早磨損，并改善葉片軸承的潤滑。在一個實施例中，該系統(tǒng)基于以槳 距角圍繞所希望的位置持續(xù)移動的方式對位置或速度的不重要附加設(shè)定 點的引入。根據(jù)正弦波基準(zhǔn)來操控槳距角變化，其中根據(jù)不同的^lt確定 幅值和頻率。特別地，應(yīng)當(dāng)考慮到風(fēng)機(jī)的自然頻率和疲勞來指定頻率。在 一個實施例中，該正弦波基準(zhǔn)例如^Li殳計為具有1分鐘的周期和0.2°的幅 值.對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯，可以應(yīng)用任何其它波形、周期或幅值。 使用CAWLS完全不影響風(fēng)機(jī)的功率產(chǎn)生，但卻避免了集流器和電刷的磨 損，并改善了它們的冷卻和潤滑.CAWLS還改善了葉片軸承的潤滑.此外，可以在任何類型的變槳驅(qū)動器中使用該系統(tǒng)，以改善葉片軸承 的潤滑，從而增加這些部件的壽命。因此，公開了一種變i!X機(jī)，其具有雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、激勵器設(shè)備和 不連接至電網(wǎng)的中間功率變換器.本發(fā)明還描述了功率控制和槳距調(diào)節(jié)。風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)顯著增長。即使在本領(lǐng)域中產(chǎn)業(yè)和技術(shù)已上升到成熟水平，仍廣泛預(yù)測這種成長將在下一個十年中持續(xù)。隨著風(fēng)場,的增大以;OL力^電容量總基數(shù)的持續(xù)增長，改善電能輸出質(zhì)量的重要 性成為舉足輕重的挑戰(zhàn)。在以上描述的本發(fā)明的示例性實施例中引入了許多新穎特征。在電力 系統(tǒng)中包括激勵器設(shè)備，其中功率變換器與電網(wǎng)隔離(不連接至電網(wǎng))。因 此，本發(fā)明提供了對由連接至電網(wǎng)的變速風(fēng)機(jī)導(dǎo)致的諸如傳送功率中存在 諧波畸變、閃變和紋波的常見問題的解決方案。因此，明顯地改善了輸出 電能質(zhì)量.在這些實施例中，精確地控制功率輸出，另外，保持額定以上 的恒定i^JL，從而避免由于風(fēng)速變化引起的功率波動。實際上，示例性實 施例提供了友好的連接和斷開方法，從而避免了來自電網(wǎng)的無功功率消 耗。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的功率產(chǎn)生對諸如電網(wǎng)故障的電網(wǎng)擾動不 甚敏感，在單獨的弱電網(wǎng)中提供了更好的性能.因此，通過H風(fēng)場的， 和風(fēng)電裝機(jī)容量增大以滿足不同規(guī)則的要求并改善電能輸出質(zhì)量，示例性 實施例所示的系統(tǒng)對于新興風(fēng)場需要特別有吸引力。另夕卜，示例性實施例包括其它一些益處，例如在永磁電機(jī)的情況下 使用激勵器設(shè)備作為輔助電源，可以在不需要電力變壓器的情況下使用低 壓功率變換器在中等電壓下發(fā)電，簡化電氣部件，以及在使用DC電M 葉片進(jìn)行變槳時防止這種類型的電機(jī)的集流器磨損并改善葉片軸承潤滑。圖2所示的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的替代實施例也是可以的。例如，可以將激勵器 設(shè)備(212)連接或布置在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)的任何位置處。包括兩個或更 多激勵器i殳備的其它實施例也是可行的。從以上說明可明顯看出，此處說明的本發(fā)明提供了一種新穎而有優(yōu)勢 的變速風(fēng)機(jī).盡管如此，必須牢記，以上詳細(xì)說明應(yīng)當(dāng)被理解為是示例性 的。此處提供的細(xì)節(jié)和圖示不旨在限制本發(fā)明的范圍。此外，可以進(jìn)^fH午 多修改和變形，并且可以由等同物來取代此處說明和示出的方法和實施方 式。因此，可以以其它不同的方式來實施本發(fā)明，而不脫離本發(fā)明的實質(zhì) 和范圍的情況下，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于此處說明的實施例。
權(quán)利要求
1. 一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，包括第一轉(zhuǎn)軸，包括至少一個葉片；雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，耦合至所述第一轉(zhuǎn)軸，具有可連接至電網(wǎng)的定子，并具有軸；激勵器設(shè)備，耦合至所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)軸；以及功率變換系統(tǒng)，與電網(wǎng)隔離，并電連接至所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和所述激勵器設(shè)備，用于控制所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變i!X機(jī)，還包括功率控制系統(tǒng)，用于控 制傳送至電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)功率輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速風(fēng)機(jī)，還包括變槳控制器，用于限制 所述激勵器需要的功率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述發(fā)電機(jī)是無滑差環(huán)感 應(yīng)發(fā)電機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是可逆電機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是同步電機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是異步電機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是直流電機(jī)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)包括由 直流^^母線連接的兩個有源功率變換器，其中一個有源功率變換器的交 流側(cè)連接至所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電路，另一個有源功率變換器的 AC側(cè)連接至所述激勵器i殳備。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)是與電 網(wǎng)隔離的雙向功率變換器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)是與電 網(wǎng)隔離的周波變換器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)是與電 網(wǎng)隔離的矩陣變換器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中對所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的控制基于電網(wǎng)磁通定向(GFO)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速風(fēng)機(jī)，其中對所述激勵器設(shè)備的控制 基于直流母線電壓調(diào)節(jié)。
15. —種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，包括 轉(zhuǎn)動體，包括至少一個葉片；驅(qū)動機(jī)構(gòu)，耦合至所述轉(zhuǎn)動體，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括至少一個雙饋感應(yīng) 發(fā)電機(jī)(DFIG)，所述DFIG具有可連接至電網(wǎng)的定子；激勵器裝置，用于在超同步模式下消耗在所述DFIG的轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的 功率，在次同步模式下產(chǎn)生用于所述DFIG的轉(zhuǎn)子的功率，并且耦合至所 述驅(qū)動機(jī)構(gòu)；以及功率變換裝置，與電網(wǎng)隔離，用于對在所述DFIG的轉(zhuǎn)子和所述激勵 器裝置之間傳送的功率進(jìn)行變換.
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的變速風(fēng)機(jī)，還包括 功率控制裝置，用于控制傳送至電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)功率輸出。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的變速風(fēng)機(jī)，還包括 變槳控制裝置，用于進(jìn)行槳距調(diào)節(jié)。
18. —種用于變iiX機(jī)的方法，包括 通過驅(qū)動轉(zhuǎn)動體將風(fēng)能變換成M功率；利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)將機(jī)械功率變換成電力； 從所述DFIG的定子將功率供給電網(wǎng)；以及使用耦合至驅(qū)動機(jī)構(gòu)的激勵器設(shè)備和與電網(wǎng)隔離的功率變換系統(tǒng)，接 收所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的功率，或者提供所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子所需的功率。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括基于電網(wǎng)磁通定向(GFO) 控制定子功率供給。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括基于直流母線電壓調(diào)節(jié) 控制所述激勵器設(shè)備的功率。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中當(dāng)所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)在次 同步模式下工作時，所述轉(zhuǎn)子接收來自所述激勵器設(shè)備的功率。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中當(dāng)所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)在超 同步模式下工作時，所述轉(zhuǎn)子向所述激勵器設(shè)4^提供功率。
23. —種變速風(fēng)機(jī)，包括 轉(zhuǎn)動體，包括至少一個葉片；驅(qū)動機(jī)構(gòu)，耦合至所述轉(zhuǎn)動體，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括至少一個雙饋感應(yīng) 發(fā)電機(jī)(DFIG)，所述DFIG具有至少一個可連接至電網(wǎng)的定子；至少一個激勵器i殳備，耦合至所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)；以及至少一個功率變換裝置，與電網(wǎng)隔離，并電耦合至所述雙饋感應(yīng)發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)子和所述激勵器設(shè)備，用于在所述轉(zhuǎn)子和所述激勵器設(shè)^^之間傳送 電力.
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變itX機(jī)，還包括功率控制系統(tǒng)，用于 控制傳送至電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)功率輸出。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，還包括變槳控制器，用于限 制所述激勵器需要的功率。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變itX機(jī)，其中所述發(fā)電機(jī)是無滑差環(huán) 感應(yīng)發(fā)電機(jī)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是可逆電機(jī)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是同步電機(jī).
29. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是異步電機(jī)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述激勵器是直流電機(jī)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)包括 由直流^^母線連接的兩個有源功率變換器，其中一個有源功率變換器的 AC側(cè)連接至所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電路，另一個有源功率變換器的 AC側(cè)連接至所述激勵器i殳備。
32. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)是與 電網(wǎng)隔離的雙向功率變換器。
33. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)是與 電網(wǎng)隔離的周波變換器。
34. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中所述功率變換系統(tǒng)是與 電網(wǎng)隔離的矩陣變換器。
35. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變i4X機(jī)，其中對所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) 的控制基于電網(wǎng)磁通定向(GFO)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的變速風(fēng)機(jī)，其中對所述激勵器設(shè)備的控 制基于直流母線電壓調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)的變速風(fēng)機(jī)，包括機(jī)械地耦合至DFIG的激勵器設(shè)備(212)以及布置在DFIG的轉(zhuǎn)子(211)和激勵器設(shè)備之間的功率變換器(230)。因此，功率變換器不直接連接至電網(wǎng)，從而避免引入不希望的諧波畸變，并獲得饋入公共電網(wǎng)的更好的電能質(zhì)量。此外，該變速風(fēng)機(jī)包括功率控制和槳距調(diào)節(jié)。
文檔編號H02P9/00GK101401294SQ200780009093
公開日2009年4月1日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者伊凱爾·加門迪亞, 哈維爾·佩雷斯·巴瓦查諾, 大衛(wèi)·舒萊, 格雷戈里奧·里瓦斯, 約根·阿塞多, 約蘇·埃洛里亞加, 赫蘇斯·馬約爾 申請人:英格蒂姆有限公司