本发明专利技术涉及一种用于控制从风力发电厂输送到相关联的供电网的无功功率的量的控制系统以及相关联的方法，所述控制系统包括风力发电厂控制器和若干个风力涡轮机控制器，每个风力涡轮机控制器与所述风力发电厂控制器相连，其中风力发电厂控制器适于响应于所需的无功功率总量，向至少一个风力涡轮机控制器提供电网电压参考值，并且操作开关式电容器组。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制具有至少一个风力涡轮发电机的风力发电厂中的电容器或电抗器的方法，本专利技术还涉及具有用于电容器或电抗器的控制器的风力发电厂。
技术介绍
随着风力发电的不断发展，由新的和刚出现的电网连接规范来定义风力发电厂 (WPP)连接到电网的需求。电网连接需求在世界的不同地方都不同，但是它们具有同样的目的，例如允许开发、维护和操作协调的、可靠和经济的传输或配电系统。风力发电厂与其它传统的发电源不同；因此，它们在控制和布局的某些方面是特殊的。因此，在强风期间，替代传统风电站，包括它们的控制特性是值得关注的。电网运营商正在通过编写电网规范中用于WPP性能的特定部分来解决这一挑战。新的需求通常要求风力发电厂提供辅助性服务以支持它们所连入的网络。在当前情况下，电压调节是所感兴趣的，而且最近已经被一些电网运营商引入。利用风力发电厂的电压调节需要对安装在分站和工厂的所有可用控制设备进行集成。通常,可以通过润轮机和风场控制器(park controller)解决对设施的需求。当风力涡轮机不足以满足电网规范需求时，则应该安装无功功率补偿设备。如果发电厂需要更多电压动态能力，则该设备可以是静态补偿器，如果该需求涉及稳态性能，则该设备·可以是机械开关电容器/电抗器，或者该设备仅仅是这二者的组合。对每一种可能的解决方案的采用以及选择用于电压调节部件的组合和方法，属于设计决策中的一种。普遍的观点是最小化投资成本的同时提供对需求的满足。WPP由大量发电单元组成，因此当处理数据时，引入了在发电厂控制中的通信延迟，而这些延迟可能在几百毫秒的范围内。风力涡轮机的无功功率和电压控制是相对快速的，其中特征时间常数为数十毫秒，而中央发电厂控制的无功功率和电压控制是稍微慢些的，其中特征时间常数在几百毫秒的范围内，而且根据电网规范的需求，这被用于传输系统中的准许节点的电压控制。因为由来自涡轮机的无功功率来致动电压控制时，所以可能确定电压控制的设计将覆盖处于涡轮机级别的内部无功功率/电压控制回路，以及处于意欲在此控制电压的公共耦合点 (PCC)的外部电压控制回路。本专利技术实施例的目的可以被视为提供一种用于控制无功功率电源的方法和控制>J-U ρ α装直。
技术实现思路
提供该
技术实现思路
来引入了对多种简化形式的概念的选择，将在下面的具体实施方式中进一步介绍对概念的选择。本内容并非旨在标识所请求保护的主题的关键特征或必要特征，而且也非旨在被用作帮助确定所请求保护的主题范围。在第一方面中，通过提供一种用于控制风力发电厂中的至少一个电容器或电抗器的方法，以达到上述的目的，风力发电厂具有至少一个风力涡轮发电机，该方法包括下列步 骤-基于电网参考值，计算无功功率值，-定义风力发电厂中的至少一个功率变换器的无功功率工作范围，-当无功功率值在无功功率工作范围之外时，连接或断开至少一个电容器或电抗 器。-从计算出的总无功功率值减去所连接的电容器或电抗器的无功功率，-基于该减去，将风力涡轮发电机电压参考值分配到至少一个风力涡轮机。该实施例的优点在于，无源装置的连接/断开是基于所计算的无功功率在电感性 或电容性区域中的位置。从总的计算出的无功功率减去所连接装置的无功功率，其优点在于使控制系统中 的瞬变最小化。联系附图，参考下列详细描述，许多附加的特征将变得更加清楚和更加容易理解。 如本领域技术人员将理解的是，可以适当组合优选的特征，并且可以将优选的特征与本发 明的任意方面组合。附图说明 图1示出了 PCC处的潮流分析。图2示出了根据本专利技术的PCC处的潮流分析。 图3示出了 WPPC，第二斜率电压控制概念。图4示出了 WPPC，第二斜率电压控制概念。图5示出了根据本专利技术的电容器控制。图6示出了风力发电厂图。具体实施方式现在将进一步详细地介绍本专利技术。尽管本专利技术容许各种变型和替代形式，但是已 经通过示例的形式公开了特定实施例。然而，应当理解的是，本专利技术不限于所公开的特定形 式。相反，本专利技术覆盖了落入如所附权利要求限定的本专利技术精神和范围中的所有变型、等同 和替代形式。图1示出了用于控制PCC处注入的功率特性的WPP控制器。因此，需要集中式发 电厂控制器(WPP Ctrl.)来监管PCC处注入的功率。发电厂控制器接收参考值和反馈值(测 量值)，并且输出涡轮机设置点(set-point)。发电厂控制器由用于感测PCC处的电流和电 压的测量装置、用于指定控制算法的专用计算机、以及通信集线器。该通信集线器将使用通 信WPP以太网网络和特定协议，与大量WTG (WTG ctrl.)交换控制参考值和其它信号。仍然参考图1，WPP控制器的分配器具有将WPP控制器计算的参考值划分到组成 WPP的不同发电单元中的功能。可以遵循若干种策略(例如能源生产损耗的最小化)来完成 划分参考值。一种策略可以是在WTG注入的无功功率不能满足电网规范的需求的情况下， 使用静态同步补偿器(STATC0M)作为系统的无功功率后备。以下将给出对DFIG的简短描述。参考图2a，DFIG允许使用与转子连接的频率变换器来完全控制发电机的有功和无功功率。典型地，它的额定(rating)大约为O. 3pu。以次同 步和超同步速度操作，可以同时将功率馈送到转子电路中和馈送出转子电路。与转子连接 的频率变换器可以在严重瞬变期间采用各种功率耗散解决方案。这些解决方案可以包含位 于转子端子处的有源急剧短路装置(active crowbar)、或者DC链路中的断路器(chopper) (图2a中的Reh)。使用电网变换器来调节DC链路的电压水平。在图2b中描绘了 DFIG控制器的简化控制图，其中使用d轴和q轴分别控制有功 功率P和无功功率Q。DFIG控制器计算或从外部控制器接收功率参考值P,ef、Q,ef。使用两 个级联的PI控制器处理这些功率参考值；而且它们将产生所需的电压参考值Pdref和Qdref (其由PWM转化)，以对转子变换器施以脉冲。最后，转子被馈送有在定子端子处产生期望的 P和Q的电压。用于操作连接到电气设备的现代风力发电厂的大多数电网规范要求具有对于整 个有功功率范围的最小功率因数在O. 9或O. 95之间的电压调节能力。如图3所示，对于配 备有双馈感应发电机的风力涡轮发电机，用于产生高有功功率的受限的Q注入意味着不能 满足这一需求。为了解决这一状况，应该在风力发电厂中安装一些无功功率补偿设备。图3示出了发电机定子端子处获得的P-Q图(虚线)以及PCC处获得的P-Q图(实 线)。从图中可以看出，在PCC处，无功功率损耗如何减小容性无功功率，从而在PCC处的电 感性功率能力增大。包括静态变换器的电压调节，例如具有DFIG或全规模变换器的风力涡轮机(通 过变换器来变换所有功率的风力涡轮发电机)，或者STATC0M，主要被视为快速无功功率源 (VAr)来抵消快速和未逾期的电压干扰。为了满足这种需求，需要确保补偿器具有足够 的VAr容量以处理无法预计的干扰；为此，WPP通常包括可开关电容器(MSC)和电抗器组 (MSR)，用于将变换器的动态能力保持在最大。应当注意的是，对这些可开关部件的操作被 视为一种偏移操作水平的方式，而不是电压调节本身，然而静态变换器更多地作为电压调 节手段。在这种构思中提出的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.03 DK 201070240;2010.06.11 US 61/353,6681.一种用于控制风力发电厂中的至少一个电容器或电抗器的方法，所述风力发电厂具有至少一个风力涡轮发电机，所述方法包括下列步骤 -基于电网参考值，计算无功功率值， -定义所述风力发电厂中的至少一个功率变换器的最大无功功率工作范围， -当无功功率值在所述无功功率工作范围之外时，连接或断开所述至少一个电容器或电抗器。-从计算出的总无功功率值中减去所连接的电容器或电抗器的无功功率， -基于所述减去，将风力涡轮发电机电压参考值分配给所述至少一个风力涡轮机。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·加西亚，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：
国别省市：
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