[发明专利]风力发电系统

说明书

本申请是申请日为2010年2月9日、申请号为201010116850.X、发明名称为“风力发电系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种风力发电系统，其在功率系统内发生停电等电压下降时，吸收在交流励磁型发电机的转子上产生的过大电流以保护与转子连接的变流器(converter)，并且，不需要从系统中将风力发电系统解列，就可以在吸收过大电流之后实现与转子连接的变流器的运转的重新开始。

背景技术

发电装置中所使用的交流励磁型发电机，通过利用功率转换器以转差频率(系统频率与旋转频率之差)对转子绕组进行交流励磁，从而可以通过转子的励磁使定子侧产生的电压成为与系统频率相同的频率。通过使转子的励磁频率(转差频率)可变，能够使风车的旋转数可变，并且，能够使功率转换器的容量比发电机的容量小等的优点。

但是，如果功率系统中发生接地故障等电压降低的情况，则交流励磁型发电机进行向发生故障处提供电流的操作。此时，由于在转子绕组中感应过大电流，且在与转子侧连接的励磁用变流器中流过过大的电流，因此，采用设置用闸流晶体管将转子电路短路的、即被称为撬棒(Crow-bar)的装置的方法。

在欧洲等地规定：在系统发生故障时，不将风力发电系统从系统解列，必须持续运转，因此，需要在短时间的电压降低时，通过不将风力发电系统从功率系统解列，在故障之后重新开始发电运转，从而减小对功率系统的影响。

专利文献1中记载了：以往在检测到发电机侧变流器的过电流时启动短路电路的方式。另外，专利文献2中记载了：在检测到系统电压降低时启动短路电路的方式。

[现有技术文献]

专利文献1：美国专利第6,921,985号

专利文献2：美国专利第7,321,221号

本发明要解决的问题点在于：保护交流励磁型发电机的励磁用功率转换器不会受到由于系统故障或系统干扰而产生的过电流的影响，可以不将发电机与系统断开地进行运转。特别是，在低发电量时，有时会有在转子达到过电流电平之前，变流器直流电压上升，变流器不能运转的情况发生。因此，本发明要解决的问题点还包括：避免这种情况发生，防止变流器直流过电压，使得发电运转可以在系统故障恢复后立即重新开始。

发明内容

本发明的风力发电系统中，将系统故障时过电流消耗装置的交流输入与发电机转子和励磁用变流器之间连接，检测出励磁用变流器直流电压上升，在系统故障时启动短路电路。

为了解决上述技术课题，本发明提供一种风力发电系统，其中，将交流励磁型发电机的定子与功率系统连接，将交流励磁用变流器与该交流励磁型发电机的转子连接，另外，将该交流励磁型发电机的转子与涡轮连接，通过涡轮的动力使发电机转子旋转，在该交流励磁用变流器与发电机转子之间，具有可以通过开关单元进行短路的短路电路单元，并具有与上述交流励磁型发电机的定子和上述功率系统连接的系统侧变流器，该系统侧变流器的直流部分与上述交流励磁用变流器的直流部分连接，另外，具有用于对在系统电压降低时备用的励磁用变流器和系统侧变流器进行控制的控制装置，且上述该交流励磁型发电机向上述功率系统提供发电功率，上述变流器的控制装置具有检测直流电压的单元和直流电压上升检测单元，并具有检测直流电压的上升，启动上述短路电路单元的单元。

另外，本发明的风力发电系统还具有如下特征：上述变流器的控制装置具有检测上述发电机与上述交流励磁用变流器之间的电流，并检测过大电流的单元；通过上述检测过大电流的单元或上述直流电压上升检测单元的任一个单元的信号来启动上述短路电路单元。

另外，本发明的风力发电系统还具有如下特征：作为上述直流电压上升检测单元，检测比通常运转时的值大的值。

另外，本发明的风力发电系统还具有如下特征：作为上述直流电压上升检测单元，以设定在通常的运转时的电压电平与使上述变流器保护停止的过电压电平之间的过电压检测电平来检测直流电压的上升。

另外，本发明的风力发电系统还具有如下特征：上述直流电压上升检测单元对直流电压指令值与检测值的偏差大的情形进行检测。

另外，本发明的风力发电系统还具有如下特征：具有在上述发电机与上述变流器之间发生过大电流的情况下，使上述交流励磁用变流器的栅极停止的单元。

另外，本发明的风力发电系统还具有如下特征：上述短路电路单元具有包括多个电阻器，且在短路时几乎同时工作，在解除短路时按顺序断开的单元。