[发明专利]风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及与电力系统关联而从基于风力的输入能量使用发电机进行发电，并使用电力转换器将所述发电电力转换成期望的电力并向所述电力系统输送电力的风力发电系统。

背景技术

近年，为了提高风力发电系统的发电效率，使用称为逆变器或换流器的电力转换器使发电机可变速地运转的可变速风力发电系统成为主流。

该可变速风车系统的能量传递部包括：将风能转换为旋转能量的叶片、将通过该叶片获得的旋转能量向作为增速器的齿轮传递的轴、与该轴机械连接的齿轮、与该齿轮机械连接且将旋转能量转换为电力的发电机、将该发电机的输出频率转换为所关联的电力系统的频率的电力转换器、使通过该电力转换器转换为商用频率的交流电力升压而向电力系统输送电力的变压器。

在该风力发电系统从风中获取与该风力发电系统的额定值相当的输入能量，并且在因某种原因导致从该电力转换器向所关联的电力系统输送的电力受到限制时，作为输入能量的风能与向电力系统输出的电气能量产生差异，可能因该能量差导致叶片的转速增加而成为过旋转。

电力转换器向系统输送的电力为关联点的系统电压与在系统中流动的电流的积。在发生接地故障等系统事故的情况下，该系统电压比额定值低。对于电力转换器而言，通常，由于无法继续流动额定电流以上的电流，从而在系统事故继续期间，电力转换器的能够输送的电力被限制为额定值以下。因此，当在风力发电系统以接近其额定值的方式发电的状态下发生系统事故时，叶片可能会成为过旋转。

在专利文献1中，公开了如下方法，即，在检测到电力系统的事故的情况下，风车的俯仰角成为顺浆(feather)状态而使风的输入能量降低，且同时通过闭合过压保护电路而防止向电力转换器流入过电流的方法。

另外，在专利文献2中公开了如下技术，即，通过在电力系统事故继续过程中适当地控制俯仰角，从而将系统事故继续过程中的叶片旋转速度保持在该风力发电系统的可运转的范围内，在检测到系统事故得以解除后快速地再次发电。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】WO2004/067958

【专利文献2】专利第4501958号公报

上述公知技术是针对因系统侧的原因导致无法获取风力发电系统的额定电力的现象的解决对策。另一方面，不是因为系统侧的原因，而是因为电力转换器本身的原因导致无法将风力发电系统的额定电力向系统输送的现象也存在。

具体而言，可以想到的是，因电力转换器周围温度上升导致跳闸。在该电力转换器的周围温度高到该电力转换器的动作温度范围以上的情况下，对电力转换器无法获得充分的冷却能力，从而电力转换器内部的部件(半导体开关元件、电抗器等)的温度成为设计值以上的高温，从而可能发生故障。

为了避免电力转换器的故障，可以想到的是如下的电力转换器保护方法，即，检测电力转换器内部的部件温度，在检测到该部件温度的异常上升时停止该电力转换器，但这在使该电力转换器停止发电方面并没有改变。

若因电力转换器的温度异常造成该电力转换器跳闸或停止发电，则风力发电系统的输入能量作为叶片等的旋转体旋转能量被蓄积，从而转速上升而最终可能造成叶片成为过旋转。

电力转换器周围温度上升与系统侧原因不同，为了避免叶片过旋转，需要新的对策机构。

发明内容

本发明的课题提供如下的风力发电系统，即，当因对所述电力转换器进行冷却的冷却能力降低导致电力转换器的能够输送的电力受到限制时，对与所述能够输送的电力对应的来自叶片的输入能量进行控制，从而防止所述叶片的过旋转及所述电力转换器发生故障。