用于控制連接到弱電網(wǎng)上的功率發(fā)生系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本主題大體涉及功率發(fā)生系統(tǒng)，并且更特別地，涉及用于在功率發(fā)生系統(tǒng)受在提 高的發(fā)電機(jī)速度下導(dǎo)致功率輸出減少的功率因數(shù)運(yùn)行要求約束時(shí)，控制連接到弱電網(wǎng)上的 功率發(fā)生系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率發(fā)生系統(tǒng)通常包括功率轉(zhuǎn)換器，功率轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成將輸入功率轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)?功率，W應(yīng)用于負(fù)載，諸如發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、電網(wǎng)或其它適當(dāng)?shù)呢?fù)載。例如，功率發(fā)生系統(tǒng)（諸 如風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)）可包括功率轉(zhuǎn)換器，W將發(fā)電機(jī)處產(chǎn)生的變頻交流功率轉(zhuǎn)換成處于電網(wǎng) 頻率（例如50化或60Hz)的交流功率，W應(yīng)用于公共電網(wǎng)。示例性功率發(fā)生系統(tǒng)可使用 風(fēng)驅(qū)動(dòng)式雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)值FIG)來(lái)產(chǎn)生AC功率。功率轉(zhuǎn)換器可調(diào)整在DFIG和電網(wǎng)之間 的電功率流。
[0003] 在許多情況下，功率發(fā)生系統(tǒng)可位于遠(yuǎn)離它們所服務(wù)的負(fù)載的遙遠(yuǎn)地區(qū)。送對(duì)于 可再生能源來(lái)說(shuō)尤其如此，諸如風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)、太陽(yáng)能/光電系統(tǒng)、水力發(fā)電系統(tǒng)等。典型 地，送樣的功率發(fā)生系統(tǒng)通過(guò)電力系統(tǒng)來(lái)連接到電網(wǎng)上，電力系統(tǒng)包括使用一個(gè)或多個(gè)斷 路器連接到電網(wǎng)上的長(zhǎng)傳輸線。因此，從功率發(fā)生系統(tǒng)的角度看，電網(wǎng)是較弱的，因?yàn)殡娏?系統(tǒng)的阻抗基本是高的。
[0004] 在風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)的運(yùn)行期間，發(fā)電機(jī)往往在發(fā)生瞬時(shí)事件（例如陣風(fēng)）期間加速。 隨著發(fā)電機(jī)速度提高，風(fēng)力潤(rùn)輪的輸出電流也必須提高，W便保持恒定的扭矩。另外，隨著 輸出電流提高，轉(zhuǎn)換器控制器典型地試圖使風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)的產(chǎn)生的輸出功率因數(shù)保持在與 系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)運(yùn)行要求限定的極限內(nèi)。例如，可能需要運(yùn)行風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)，W使其 使輸出功率因數(shù)保持處于或接近單位（unity)功率因數(shù)，諸如范圍介于0.9和1.0之間的 功率因數(shù)。對(duì)于連接到弱電網(wǎng)上的風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)，由于風(fēng)力潤(rùn)輪W由轉(zhuǎn)換器控制器確定為 處于或接近單位功率因數(shù)的功率因數(shù)產(chǎn)生電流，所W功率因數(shù)運(yùn)行要求所產(chǎn)生的運(yùn)行限制 實(shí)際上可降低輸送到電網(wǎng)的有功功率。送是因?yàn)槿蹼娋W(wǎng)的高電網(wǎng)阻抗使得在W單位功率因 數(shù)或接近單位功率因數(shù)而應(yīng)用電流時(shí)，系統(tǒng)的本地電網(wǎng)或基準(zhǔn)電壓至少相對(duì)于轉(zhuǎn)換器控制 器的坐標(biāo)系統(tǒng)而降低。送種狀況又可導(dǎo)致發(fā)電機(jī)跑道式（runway)超速，送可損害發(fā)電機(jī)和 /或系統(tǒng)的其它構(gòu)件。
[0005] 因此，在現(xiàn)有技術(shù)中受歡迎的是送樣的系統(tǒng)和方法；該系統(tǒng)和方法用于在功率發(fā) 生系統(tǒng)受在提高的發(fā)電機(jī)速度下減少功率輸出的功率因數(shù)運(yùn)行要求約束時(shí)，控制連接到弱 電網(wǎng)上的功率發(fā)生系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 將在W下描述中部分地闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)，或者根據(jù)該描述，本發(fā)明的 各方面和優(yōu)點(diǎn)可為顯而易見的，或者可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)。
[0007] -方面，本主題涉及一種用于控制連接到弱電網(wǎng)上的功率發(fā)生系統(tǒng)的方法，其中， 系統(tǒng)受功率因數(shù)運(yùn)行要求約束。方法大體可包括；運(yùn)行功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，W便W與功率因數(shù) 運(yùn)行要求相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)闊值或在該功率因數(shù)闊值之上產(chǎn)生電流；檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)速 度在一時(shí)段內(nèi)提高了；檢測(cè)系統(tǒng)的本地基準(zhǔn)電壓在發(fā)電機(jī)速度在其中提高的相同時(shí)段內(nèi)降 低了；W及調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行，W便W低于功率因數(shù)闊值的減小的功率因數(shù)產(chǎn)生電流， W便提局系統(tǒng)的有功功率輸出。
[0008] 另一方面，本主題涉及一種用于控制連接到弱電網(wǎng)上的功率發(fā)生系統(tǒng)的系統(tǒng)，其 中，功率發(fā)生系統(tǒng)受功率因數(shù)運(yùn)行要求約束。系統(tǒng)大體可包括連接到弱電網(wǎng)上的功率轉(zhuǎn)換 器。功率轉(zhuǎn)換器可構(gòu)造成最初W與功率因數(shù)運(yùn)行要求相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)闊值或在該功率因 數(shù)闊值之上產(chǎn)生電流。另外，系統(tǒng)可包括W通信的方式聯(lián)接到功率轉(zhuǎn)換器上的控制器?？刂?器可構(gòu)造成；檢測(cè)功率發(fā)生系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)速度在一時(shí)段內(nèi)提高了；檢測(cè)功率發(fā)生系統(tǒng)的本 地基準(zhǔn)電壓在發(fā)電機(jī)速度在其中提高的相同時(shí)段內(nèi)降低了；W及調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行， W便W低于功率因數(shù)闊值的減小的功率因數(shù)產(chǎn)生電流，W便提高功率發(fā)生系統(tǒng)的有功功率 輸出。
[0009] 另一方面，本主題涉及一種用于控制連接到弱電網(wǎng)上的風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)的系統(tǒng)，其 中，風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)受功率因數(shù)運(yùn)行要求約束。系統(tǒng)大體可包括風(fēng)驅(qū)動(dòng)式發(fā)電機(jī)和連接到風(fēng) 驅(qū)動(dòng)式發(fā)電機(jī)和弱電網(wǎng)兩者上的功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器可構(gòu)造成最初W與功率因數(shù)運(yùn)行 要求相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)闊值或在功率因數(shù)闊值之上產(chǎn)生電流。另外，系統(tǒng)可包括W通信的 方式聯(lián)接到功率轉(zhuǎn)換器上的控制器?？刂破骺蓸?gòu)造成；檢測(cè)風(fēng)驅(qū)動(dòng)式發(fā)電機(jī)的速度在一時(shí) 段內(nèi)提高了；檢測(cè)風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)的本地基準(zhǔn)電壓在風(fēng)驅(qū)動(dòng)式發(fā)電機(jī)的速度在其中提高的相 同時(shí)段內(nèi)降低了；W及調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行，W便W低于功率因數(shù)闊值的減小的功率因 數(shù)產(chǎn)生電流，W便提高風(fēng)力潤(rùn)輪系統(tǒng)的有功功率輸出。
[0010] 一種用于控制連接到弱電網(wǎng)上的功率發(fā)生系統(tǒng)的方法，所述功率發(fā)生系統(tǒng)受功率 因數(shù)運(yùn)行要求約束，所述方法包括： 運(yùn)行連接到所述弱電網(wǎng)上的所述功率發(fā)生系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換器，W便W與所述功率因數(shù) 運(yùn)行要求相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)闊值或在所述功率因數(shù)闊值之上產(chǎn)生電流； 檢測(cè)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)速度在一時(shí)段內(nèi)提高了； 檢測(cè)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的本地基準(zhǔn)電壓在所述發(fā)電機(jī)速度在其中提高的相同時(shí)段內(nèi) 降低了；W及 調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行，W便W低于所述功率因數(shù)闊值的減小的功率因數(shù)產(chǎn)生電 流，W便提高所述功率發(fā)生系統(tǒng)的有功功率輸出。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)所述本地基準(zhǔn)電壓降低了包括檢測(cè)所述本地基準(zhǔn)電壓在所 述發(fā)電機(jī)速度在其中提高的相同時(shí)段內(nèi)何時(shí)降低成低于電壓闊值。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步包括檢測(cè)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的電流輸出處于所述功率轉(zhuǎn) 換器的最大電流輸出。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行W便W低于所述功率因數(shù)闊值的減 小的功率因數(shù)產(chǎn)生電流包括；降低所述功率發(fā)生系統(tǒng)的有功電流輸出，W及提高所述功率 發(fā)生系統(tǒng)的無(wú)功電流輸出，W便提高所述功率發(fā)生系統(tǒng)的有功功率輸出。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)地計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換器的無(wú)功電流極限。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的功率縮減比而動(dòng)態(tài)地計(jì)算所述無(wú)功電 流極限，所述功率縮減比基于所述本地基準(zhǔn)電壓的標(biāo)么值。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述功率縮減比隨著所述本地基準(zhǔn)電壓的降低而減小。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述功率因數(shù)闊值對(duì)應(yīng)于范圍為0. 9至1. 0的功率因數(shù)。
[0018] 一種用于控制連接到弱電網(wǎng)上的功率發(fā)生系統(tǒng)的系統(tǒng)，所述功率發(fā)生系統(tǒng)受功率 因數(shù)運(yùn)行要求約束，所述系統(tǒng)包括： 連接到所述弱電網(wǎng)上的功率轉(zhuǎn)換器，所述功率轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成最初W與所述功率因數(shù)運(yùn) 行要求相關(guān)聯(lián)的功率因數(shù)闊值或在所述功率因數(shù)闊值之上產(chǎn)生電流；W及 W通信的方式聯(lián)接到所述功率轉(zhuǎn)換器上的控制器，所述控制器構(gòu)造成： 檢測(cè)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)速度在一時(shí)段內(nèi)提高了； 檢測(cè)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的本地基準(zhǔn)電壓在所述發(fā)電機(jī)速度在其中提高的相同時(shí)段內(nèi) 降低了擬及 調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行，W便W低于所述功率因數(shù)闊值的減小的功率因數(shù)產(chǎn)生電 流，W便提高所述功率發(fā)生系統(tǒng)的有功功率輸出。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器構(gòu)造成檢測(cè)所述本地基準(zhǔn)電壓在所述發(fā)電機(jī)速度在 其中提高的相同時(shí)段內(nèi)何時(shí)降低成低于電壓闊值。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步構(gòu)造成檢測(cè)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的電流輸出處 于所述功率轉(zhuǎn)換器的最大電流輸出。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器構(gòu)造成通過(guò)降低所述功率發(fā)生系統(tǒng)的有功電流輸出 和提高所述功率發(fā)生系統(tǒng)的無(wú)功電流輸出，來(lái)調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行，W便W所述減 小的功率因數(shù)產(chǎn)生電流。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器進(jìn)一步構(gòu)造成動(dòng)態(tài)地計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換器的無(wú)功電 流極限。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述功率發(fā)生系統(tǒng)的