本发明专利技术名称为“用于电网连接的发电系统的控制的系统和方法”。发电系统，包括：通过第一电力变换器耦合到DC链路的能量源和将DC链路耦合到电网的第二电力变换器。发电系统中的第一控制器调整DC链路上的电压，以及第二控制器调整能量源的参数。耦合到第一电力变换器和第二电力变换器的动态解析控制器选择性地解析第一控制器和第二控制器的输出信号，并至少部分地基于解析的输出信号来生成用于第一电力变换器和第二电力变换器的操作命令。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及连接到电网的发电系统，并且更具体来说，涉及风カ发电系统的控制。
技术介绍
风カ涡轮发电机被视为利用风能产生电カ的环境友好且相对便宜的替代能源。风 カ涡轮发电机一般包括具有涡轮叶片的风转子(wind rotor)，涡轮叶片将风能转换成驱动轴的旋转运动，然后利用该旋转运动来驱动发电机的转子来产生电力。现代风カ发电系统通常采用风电场的形式，该风电场具有多个此类风カ涡轮发电机，可运行以向为公用事业系统供电。ー些风カ涡轮发电机具有可变频率运行，并且需要可变频率电カ电子变换器来将风カ涡轮发电机输出与公用事业电网接ロ。在ー种常用方法中，直接将风カ涡轮发电机输出馈送到电カ电子变换器，在其中将发电机输出频率整流并转换到按公用事业系统需要的固定频率。与此类系统关联的难题之一是在弱电网连接和/或谐振电网连接的情况中的风力涡轮控制。例如，为了补偿弱电网连接，使用串联补偿(例如，串联电容器組)是增加电网中传输能力的ー种方式，但是这有潜在的局限。串联补偿可能导致能够耦合到电カ电子变换器控制器的次同步谐振模式，从而导致控制不稳定。由于网络中分设的分路电容与线路电感的相互作用，谐振模式耦合的难题也可能在超同步频率处发生。因此，希望确定ー种将解决前面问题的方法和系统。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供一种发电系统，其包括通过第一电カ变换器耦合到DC 链路的能量源。该发电系统还包括用于将DC链路耦合到电网的第二电カ变换器、用于调整 DC链路中的电压的第一控制器和用于调整能量源的參数的第二控制器。该系统还包括动态解析控制器，其耦合到第一电カ变换器和第二电カ变换器，并配置成选择性地解析第一控制器和第二控制器的输出信号且至少部分地基于解析的输出信号来生成用于第一电カ变换器和第二电カ变换器的操作命令。根据本专利技术的另ー个实施例，提供一种用于风カ发电系统的控制系统，该风カ发电系统包括通过第一电カ变换器耦合到DC链路的风カ涡轮以及用于将DC链路耦合到电网的第二电カ变换器。该控制系统包括用于调整DC链路上的电压的DC链路控制器和用于调整风力涡轮的转矩的转矩控制器。该控制系统还包括动态解析控制器，其耦合到第一电力变换器和第二电カ变换器，并配置成选择性地解析转矩控制器和DC链路控制器的输出信号且至少部分地基于解析输出信号来生成用于第一电カ变换器和第二电カ变换器的操作命令。根据本专利技术的又一个实施例，提供一种向电网供给电カ的方法。该方法包括从电源生成电カ，并通过第一电カ变换器和第二电カ变换器将电源耦合到电网。该方法还包括通过接ロ第一控制器和第二控制器的输出信号来控制第一电カ变换器和第二电カ变换器， 第一控制器配置成调整DC链路上的电压，而第二控制器配置成调整电源的參数。附图说明当參考附图阅读下文详细描述时，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，在所有附图中，相似的符号表示相似部件，在附图中图1是连接到电网的常规风カ发电系统的示意图表示；图2是根据本专利技术的实施例的、电网连接的风カ发电系统的示意图表示；图3是根据本专利技术的实施例的、图2的联合控制器的详细框图的示意图表示；图4是图3的功能块的频率响应的图形表示；以及图5是图3的功能块的振幅响应图的图形表示。具体实施例方式正如下文详细论述的，本专利技术的实施例能够提供控制电网连接的发电系统的方法和系统。虽然本文论述着重于风カ发电系统中的电カ电子变换器的控制，但是本专利技术可应用于具有可调度或间歇性输入能量源和电カ电子变换器接ロ的任何发电系统。例如，本专利技术还可非限定性地应用于太阳能发电、海洋流体动カ发电、微型涡轮和燃料电池系统。图1示出常规电网连接的风カ发电系统10。该系统包括风カ发电机12、发电机侧变换器14和电网侧变换器16。该系统还包括电网侧控制器18、发电机侧控制器20和电网 22。电网22通常包括常规同步发电机M和电负载沈。还在电网22中形成谐振电路42。 直流电(DC)链路观连接发电机侧变换器14和电网侧变换器16。发电机侧变换器14将风力发电机12生成的交流电(AC)功率转换成DC功率。电网侧变换器16然后将DC功率转换到与电网22兼容的频率的AC功率。电网侧控制器18和电网侧变换器16的組合起电网22的电流控制源的作用。换言之，电网侧控制器18相对于测量的端电压(Vpcc)控制电网侧变换器16的输出电流30 的相位和振幅。在一个实施例中，电网侧控制器18和电网侧变换器16作为备选可以起电压控制源的作用。电网侧控制器18通常包括锁相环(PLL) 32、DC电压调整器34和AC电流调整器36。PLL 32感测电网的三相电压，并生成电网侧变换器16的频率和相位基准。DC 电压调整器34帮助将DC链路电压保持在期望的值。电流调整器36基于PLL输出和DC电压调整器输出来生成电网侧变换器16的输出电流基准。发电机侧控制器20生成用于发电机侧变换器14的操作信号或开关信号。在一个实施例中，涡轮控制器38基于风速或风カ 涡轮的转子转速向发电机侧控制器20提供转矩基准。该涡轮控制器生成转矩基准以便将从风カ捕获的能量最大化。电网谐振模式能够通过电压测量信号和电流测量信号耦合到电网侧控制器18。在一些实施例中，DC电压的电网侧控制可能容易与弱电网或电网谐振模式相互作用。这种相互作用可能是由于弱电网或谐振电网状况对DC链路电压控制的前向回路传递函数的影响而发生。在另ー个实施例中(图1中未示出)，为了克服弱电网或谐振电网状况导致的控制不稳定问题，发电机侧变换器14控制DC链路电压，电网侧变换器16控制风カ涡轮转矩。5但是，这种类型的控制可能由于弱电网或谐振电网状况对转矩控制的前向回路传递函数的影响而导致风カ涡轮转矩的不稳定。图2示出根据本专利技术的实施例的、电网连接的风カ发电系统60。发电系统60包括联合控制器62，其协调从风カ涡轮发电机12向变换器DC链路观和电网22传输电カ所需的信号的控制。该联合控制器功能可以包括但不限于控制输出功率、发电机转矩、发电机速度和DC链路电压。在一个实施例中，联合控制器62包括转矩控制器80和电压控制器82。 应该注意，转矩控制器80可以被其他控制器来替代或通过其他控制器予以补充以便控制诸如有功功率、发电机速度或输出电流等的发电系统的參数。在ー个特定实施例中，联合控制器62包括耦合的或多变量控制器，其接收转矩基准命令T*、转矩反馈信号T、DC链路电压基准命令Vdc*和DC链路电压反馈信号Vdc。控制器62然后向发电机侧变换器14和电网侧变换器16分別提供控制信号或开关命令66和 68。在一个实施例中，例如，基于多种策略，如基于频率响应或基于振幅来解析控制信号，在解析控制器81中将转矩控制功能和DC链路电压控制功能分拆在发电机侧变换器和电网侧变换器之间。图3示出根据本专利技术实施例的、图2的联合控制器62的详细框图。联合控制器62 包括转矩控制器80、DC链路电压控制器82和动态解析控制器81。转矩控制器和DC链路电压控制器80、82可以包括比例积分(PI)型控制器。转矩控制器80接收转矩基准命令T* 和转矩反馈信号T，并基于T*与T之间的差生成转矩控制信号rl。相似地，电压控制器82 基于基准DC链路电压命令Vdc*与DC链路电压反馈信号Vdc之间的差生成电压控制信号 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·W·德尔梅里科，E·V·拉森，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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