[发明专利]风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及实现了在电力系统中发生停电等的电压降低时，吸收在交流励磁型发电机的转子中产生的过大的电流，保护与转子连接的变流器的风力发电系统。

背景技术

发电装置中采用的交流励磁型发电机，通过由电力变换器采用转差频率(系统频率与旋转频率之差)对转子绕组进行交流励磁，从而通过转子的励磁能够使在定子侧发生的电压的频率与系统频率相同。通过使转子的励磁频率(转差频率)可变，从而具有能够使风车的转数可变，并且电力变换器的容量与发电机的容量相比变小等的优点。

但是，电力系统中发生接地故障等的电压降低时，交流励磁型发电机向故障点供给电流那样动作。此时，在转子绕组中感应过大的电流，与转子侧连接的励磁用变流器中流动过大的电流，因此采用设置有通过闸流晶体管来短路称作撬杆(Crow-bar)的转子电路的装置等的方法。

最近，在系统故障时，风力发电系统不从系统解列(parallel off)，必须连续进行运转的标准在欧州等被规定，正在需求以下那样的运用，即在短时间的电压降低时风力发电系统不从电力系统解列，在故障后再次开始发电运转，从而能够减小对电力系统带来的影响的运用。

以往，交流励磁发电机主要用于抽水发电所等大规模的发电系统中，在系统的大规模的停电中，采用由他励式的元件对转子电路进行短路的运转方法。

专利文献1日立評論(HITACHI REVIEW)1995 Vol.44

发明内容

本发明所要解决的课题在于提供一种保护交流励磁型发电机的励磁用电力变换器不受由于系统故障或系统干扰而发生的过电流的影响，不将发电机与系统断开地进行运转的风力发电系统。

为了实现上述课题，本发明的风力发电系统将系统故障对应装置的交流输入与励磁用变流器连接，构成为经由电阻将系统故障对应装置的直流部分与变流器的直流部分连接，在系统故障对应装置的直流部分具备由电阻器和开关单元构成的过电流消耗单元。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，具备将上述过电流消耗单元的直流部分经由阻抗与励磁用以及系统侧变流器的直流部分相连接的单元。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，在与过电流消耗单元的直流部分和上述励磁用以及系统侧变流器的直流部分相连接的阻抗中采用电阻。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，电阻的电阻值R，在变流器直流部分的电容器电容为C时，设定为时间常数CR为100ms以上。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，多个电阻器，与上述整流单元的直流部的电位高的一方相连接，开关单元与电位低的一方相连接。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，过电流消耗单元，为了减小对地静电电容，而具有与接地部位之间的距离比上述变流器与接地部位之间的距离大的构造。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，过电流消耗单元的整流单元的交流端子，与交流励磁用变流器的交流端子直接连接。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，具备与变流器的控制装置不同的过电流消耗单元的控制装置，其被电源备份。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，具备：在系统侧变流器与交流励磁用变流器停止时，接通过电流消耗单元的开关元件，对直流部的电荷进行放电的单元。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，过电流消耗单元具备通过励磁用变流器的交流侧电流的过电流进行动作的单元。

此外，本发明的风力发电系统的特征在于，过电流消耗单元的控制装置，具备由发电机定子电流的过电流进行动作的单元。

通过本发明的风力发电系统，能够保护交流励磁型发电机的励磁用电力变换器不受由于系统故障或系统干扰而发生的过电流的影响，能够实现不将发电机从系统断开地进行运转。

附图说明

图1为风力发电装置的电路结构的说明图。

图2为系统侧变流器2041的结构的说明图。

图3为空载时间付加器2041-02，2042-02的说明图。

图4为发电机侧变流器2042的结构的说明图。

图5为变流器2041的控制结构的说明图。

图6为变流器2042的控制结构的说明图。

图7为相位检测器THDET的说明图。

图8为指令切换器SW的结构图。

图9为系统故障对应装置212的电路结构的说明图。

图10为系统故障对应装置212的结构的说明图。

图11为系统故障对应装置212的门极(gate)信号S71，S72的动作说明图。