[发明专利]控制风力涡轮机电子装置的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及控制风力涡轮机电子装置的方法和系统，以及包括这种控制电子装置的系统的风力涡轮机。具体地，本发明涉及控制风力涡轮机电子装置的方法和系统，其中，所述电子装置消耗来自公共电网的能量或将能量传输给公共电网或消耗来自风力发电站的功率。

背景技术

在常规的功率发生设备中，大量的风力涡轮机可以将电能传输到公共电网。商业和/或个人用户可以消耗从公共电网获得的能量。从而，用户的能量需求或功率需求会随时间变化。

具体地，在用户的能量需求变化大时，用户的能量需求或功率需求可能会与从功率发生器（具体是一个或多个风力涡轮机）传输到公共电网的能量不匹配。在此情形中，在常规的风力涡轮机中，为了改善从风力涡轮机传输到公共电网的能量总量和用户对公共电网的能量需求之间的平衡，可以在短时间内增加风力涡轮机的功率输出或能量输出（尤其是风力涡轮机的转换器的功率输出）。具体地，当用户的能量需求大于从功率发生器（具体是一个或多个风力涡轮机）传输到公共电网的能量时，电网的频率可以下降。反之，如果从功率发生器（具体是一个或多个风力涡轮机）传输到公共电网的能量大于被用户消耗的能量，则公共电网的频率可以上升。

当风力涡轮机的转换器的输出在短时间内增加以使公共电网的频率（诸如欧洲的50Hz或美国的60Hz）恢复时，更多的动能从风力涡轮机的转子中被取出，导致转子的转速降低。由此会降低风力涡轮机的效率。因此，风力涡轮机的转换器的输出增加之后是可以输出较低产能的恢复时间。

US 2007/0120369公开了用于公共设施和风力涡轮机控制的系统和方法，其中，该风力涡轮机系统包括控制器，该控制器含有风力涡轮发电机的内部参照框架，该风力涡轮发电机与转换器联结并且被配置响应该公用设施系统相对于内部参照框架的频率扰动或功率波动通过转换器调制功率流。为了在低频率状况期间暂时提升输出，风力涡轮机的转换器将必须暂时超载。这不仅会增加转换器的负载，还会增加涡轮驱动机构上的负载。由此，可能会产生缺点。

可能会需要控制风力涡轮机的电子装置的方法和系统，其中，可以保持或至少提高公共电网的稳定性。具体地，可能会需要控制风力涡轮机的电子装置的方法和系统，该方法和系统不需要使风力涡轮机在功率摆动期间超载，因此避免相应的缺点。

发明内容

此需求可以由根据独立权利要求所述的主题来满足。本发明的优选实施例由从属权利要求描述。

根据一个实施例，提供了一种控制风力涡轮机电子装置（其包括在风力涡轮机中，特别是在风力涡轮机内部或至少邻近风力涡轮机）的方法，其中所述方法包括接收（可以包括供应、访问、捕获、测量、判断和/或推断）与所述电子装置电连接（具体是能够使得或促进功率在两个相反的方向上流通）的公共电网（被设置用于向商业和/或个人用户供应电能）的状态信号（表示公共电网的状态的任何信号，具体是表示公共电网的电状态的信号，诸如关于电压、电流和/或频率）；以及基于该状态信号控制（诸如关闭、切断、激活和/或调节）电子装置的操作。具体地，对电子装置的操作的控制可以取决于状态信号。具体地，根据一个实施例，在控制电子装置的操作时，风力涡轮机可以空转并且可以不向公共电网供应电能。

具体地，在控制电子装置的操作期间，可以避免使风力涡轮机的转换器过载，因此避免危害风力涡轮机的操作。因此，以简单的方式提供惯性响应。具体地，风力涡轮机的转换器可以被设计为管理风力涡轮机的额定功率和内部消耗，以确保所测量的结果功率输出达到现有功率曲线的水平。可以短时间消除风力涡轮机的电子装置的至少一个（尤其是所有）非必要内部消耗，而不是在短暂状况期间使转换器超载。由此可以减少使转换器超载的需求，并且对涡轮机操作的影响有限，并且对风力涡轮机的预期寿命没有显著影响。由于任意给定的涡轮机可以在支持该功能方面能力有限，因此这种控制方法的整体效果可以是略微统计学的，但是统计上地，当大量风力涡轮机（诸如大于1000）设置有该控制功能时，该特征对电网的稳定性（具体是关于公共电网的频率）有积极的影响。

具体地，状态信号可以取决于供应到公共电网的能量或功率与从公共电网获取的能量或功率的比率。因此，状态信号可以取决于能量或功率的产出和消耗的比率。通过控制电子装置（或包括在风力涡轮机中的两个或多个电子装置）的操作，可以提高公共电网（具体是关于公共电网的频率）的稳定性。同时，风力涡轮机的诸如转换器的组件可以不超载。