CN101728836A - 用于将风力涡轮发电机连接到公用电力网的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于将风力涡轮发电机连接到公用电力网的系统包括：第一功率转换器，其将来自风力涡轮发电机的AC信号转换为DC信号并且将受控量的无功电流提供到风力涡轮发电机。该系统还包括与第一转换器串联连接的第二功率转换器，其将来自第一功率转换器的DC信号转换为线路侧AC信号，并且将受控量的电流提供到公用电力网。功率耗散元件被耦接到第一和第二功率转换器，用于耗散来自第一功率转换器的功率。

Description

用于将风力涡轮发电机连接到公用电力网的系统

技术领域

本申请涉及风力涡轮发电机(WTG)。

背景技术

风能作为增长最快的能源而出现，为基于化石的能源供应提供了清洁、可再生和生态友善的替选物。以目前的增长率，风能转换计划到2009年为止产生117,000MW以上，声称大约全球发电的1.25％。除了它们在电网隔绝的区域为乡村住宅服务的传统角色之外，风力涡轮发电机现在越来越多地被安装在大规模的(例如，多兆瓦)风力农场中以及被集成到可以将电力递送到全国范围的消费者的电力网中。

电网连接的WTG的性能可以受到很多因素的影响，例如电网上的电压波动。例如，电网上的短路可能导致突然的电压下降，这减小在WTG上的有效阻力(drag)并且可能导致涡轮和发电机两者迅速地加速。为了确保安全工作，某些WTG被设计成一旦电网电压下降到低于规定电平(例如，额定电压的85％)就跳闸离线(即，从电网切断连接并且停工)。在故障清除之后，这些WTG进入重启周期，其在恢复向电网的功率输送之前可能持续几分钟。

在此离线期间，发电的损失可能影响WTG所连接到的公用电网的稳定性。随着电网集成的风力工厂/农场的数目继续增长，很多国家的管理机构开始采用严格的互连标准，其要求大型WTG在干扰期间保持在线并且在延长的期间继续工作-被称为“低电压穿越”(LVRT，low-voltage ridethrough)的过程。

在各种互连标准当中，西班牙电网法规例如要求WTG能够维持(“穿越”)额定电平的20％的线路电压至少500ms。图1A示出在低电压事件发生时电压瞬态的示例。在这种情况下，在500ms的初始骤降之后，线路电压开始恢复并且在15秒内返回到额定的95％。在整个低电压期间(～15s)，西班牙电网法规要求WTG继续工作并且以受控量提供电流，以帮助稳定电网。图1B示出由作为线路电压函数的无功电流与总电流的幅值比率(I_reactive/I_total)测量的所需电流的行为。注意，其他国家对于电网连接的WTG响应于低电压干扰的电流和电压行为可能有不同的规定。

发明内容

在本发明的一个总体方面，提供了一种用于将风力涡轮发电机连接到公用电力网的系统。第一功率转换器将来自风力涡轮发电机的AC信号转换为DC信号并且将受控量的无功电流提供到风力涡轮发电机。与第一转换器串联连接的第二功率转换器将来自第一功率转换器的DC信号转换为线路侧AC信号并且将受控量的电流提供到公用电力网。功率耗散元件被耦接到第一和第二功率转换器，用于耗散来自第一功率转换器的功率。

本发明这方面的实施例可以包括下面特征中的一个或多个。

被提供到公用电力网的电流量满足与公用电力网的电压状况相关联的预定标准。预定标准可以包括：在公用电力网的电压降到预定阈值之下时，被提供到公用电力网的无功电流的幅值至少是被提供到公用电力网的实际电流的幅值的两倍。

第一和第二功率转换器经由DC总线连接。电容器被耦接到DC总线。第一和第二AC滤波电抗器可以分别被耦接到第一和第二功率转换器。功率耗散元件可以包括电阻器。电阻器可以包括动态制动电阻器。可控开关器件可以被耦接到电阻器，用于调整通过电阻器的电流。功率因数校正单元可以被提供用于调节被提供到公用电力网的电功率的功率因数。功率因数校正单元可以包括可控电容器，其可以通过电信号来接通和断开。

在本发明的另一总体方面，提供了一种用于控制在风力涡轮发电机和公用电力网之间的互连的控制系统。在发生低电压事件时，控制系统在电气上断开第一互连路径。在低电压事件期间控制第二互连路径以提供以下电流：第一电流，其适合用于维持风力涡轮发电机工作；以及第二电流，其具有与公用电力网的工作相关联的预定特性。

本发明这方面的实施例可以包括下面特征中的一个或多个。

控制系统可以基于与公用电力网相关联的电压状况、或者可替选地基于与风力涡轮发电机相关联的电流状况或这两种方法的组合，确定低电压事件的发生。

第一电流包括足以用于维持风力涡轮发电机的激励的无功电流分量。第二电流包括实际电流分量和无功电流分量。在低电压事件期间，控制第二电流，使得无功电流分量的幅值至少为实际电流分量的幅值的两倍。

第一路径包括通过外部信号可控的开关单元，并且还可以包括强制换向电路，其被配置成将换向信号提供到开关单元。第二路径包括第一功率转换器，用于将来自风力涡轮发电机的AC功率转换为DC功率并且用于提供第一电流。第二功率转换器与第一转换器串联连接，用于将来自第一功率转换器的DC功率转换为线路侧AC功率并且用于提供第二电流。功率耗散元件被耦接到第一和第二功率转换器，用于耗散来自第一功率转换器的功率。功率耗散元件可以包括电阻器以及被耦接到该电阻器的可控开关器件，其中控制开关器件被配置成调整通过电阻器的电流。电容器被耦接到第一和第二功率转换器。

控制系统还可以控制功率因数校正单元，以调节被提供到公用电力网的电功率的功率因数。功率因数校正单元可以包括可控电容器，其可以通过电信号来接通和断开。

在其他优点和特征当中，提供了一种用于将风力涡轮发电机连接到公用电力网的系统。在正常操作期间，可以以接近一的功率因数和LVRT系统中的可忽略的功率损失(例如，小于0.3％)将由WTG生成的电功率递送到公用电力网。当网络上的故障导致线路电压下降时，系统在发电机端维持接近额定电压并且将足够的阻抗提供到发电机。结果，WTG继续工作而无需受到低电压影响(例如，超速)。也可以基于电压状况而控制被递送到网络的实际和无功功率的量。例如，期望时，可以以足够量(例如，至少实际功率量的两倍)将无功功率注入到电网，以帮助在严重的低电压事件中稳定公用网络。在某些情况下，功率电子器件和电路设计的适当选择也可以减少对故障的系统响应时间。

本发明的其他特征和优点根据下面的描述以及权利要求而清楚。

附图说明

图1A和1B图示在西班牙电网法规中的LVRT要求的某些方面；

图2A和2B分别提供具有LVRT能力的风力发电系统的概览和示例性实现；

图3是图示风力发电系统的控制方案的流程图；以及

图4A到4D是风力发电系统的一种实现的稳态和瞬态操作的示例。

具体实施方式

1.系统概览

参考图2A，具有LVRT能力的风力发电系统200包括转子202(例如，低速螺旋桨)，其驱动风力涡轮发电机204，以便将风力转换为交流电(AC)形式的电力。通过互连系统208，将AC功率提供到变压器242，其中变压器242通过升高AC电压，将功率输送到本地电网244。

互连系统208包括开关单元210和背靠背转换单元220，其分别在发电机204和变压器242之间提供第一和第二路径211和221。一般而言，可以通过外部信号(例如，控制信号)在电气上“接通”(闭合)或“关断”(断开)开关单元210，以允许或阻止第一路径211中的电流通路。开关单元210可以是单个功率电子开关(例如，晶闸管)、或本质上用作具有至少两个不同的阻抗状态的电开关的电路。优选地，当“选通”时，开关单元210提供对由发电机204生成的电流可忽略不计的阻抗，从而最小化输送期间的潜在功率损耗。

当电网在正常状况下工作时(例如，电压波动保持在额定的±10％范围内)，开关单元210被闭合，从而允许以全容量将来自发电机的功率经由第一路径211输送到变压器236。当低电压事件发生时(例如，电网电压下降到低于额定的90％)，开关单元210被快速地断开，从而阻止第一路径211。其后，将发电机的全部输出通过第二路径221递送到背靠背转换单元220。当电网电压例如显著下降到其额定值的五分之一(即，20％)时，五倍的额定电流将流向电网，以吸收由WTG生成的下跌前功率(pre-sagpower)。为了防止WTG系统中的组件在低电压事件期间过载，背靠背转换单元220以基于电压状况的受控量提供功率。优选地，背靠背转换单元220还提供用于激励发电机204所需的无功电流，以便发电机继续工作并且生成功率而不受电压下降影响。背靠背转换单元的其他功能包括用于吸收或耗散来自WTG的、不能由电网吸收的超额功率并且可选地将无功电流提供到电网以帮助故障后的电压恢复的装置，下面将更详细地对其进行描述。

在某些示例中，主控制器270设置在互连系统208中，以控制在发电机和电网之间的功率输送。优选地，主控制器270能够检测低电压故障(下面将对此进行更详细的描述)，并且作用于这些故障以协调和控制开关和转换单元210和220的操作，以提供该发电系统的LVRT特征。将在下面提供的示例性互连系统的上下文中更详细地描述主控制器270的实现和逻辑。

2.互连系统的示例

参考图2B，提供了图2A所示的互连系统208的示例性实现。在下面的章节中描述开关单元210、背靠背转换单元220、主控制器270和可选的功率因数校正单元234中的每个。

2.1开关单元

开关单元210包括静态开关212，其具有两个可控半导体开关器件，这里为晶闸管212a和212b。在闭合时，这对晶闸管以交替半周期传导AC电流，从而允许发电机的全部输出以接近零的电压降通过第一路径211。优选地，选择“超尺寸”(即，电流额定值高于所要求的值)的晶闸管212a和212b，以最小化导通状态的功率消耗。

在低电压状况下，为了断开静态开关212，将晶闸管设置为断开状态通常需要等待电流为零(“零跨越(zero cross over)”)。如果静态开关212由于AC线路电流(例如，发电机的50Hz输出)而自然地换向断开，则在50Hz电流达到零跨越之前可能发生高达10ms的时间延迟。对于被设计成快速地(例如，以毫秒量级)适应于故障状况的风力发电系统，该时间延迟可能是不利的。因此，提供了用于晶闸管的强制换向的装置。在一种方法中，开关单元210具有与晶闸管相连接的内置强制换向电路214。当强制换向电路214接收到控制信号时，换向电路向晶闸管生成具有足够幅值且具有产生电流的零跨越的极性的电流脉冲。通过强制换向，静态开关212可以被快速地断开，从而帮助减小系统响应时间并改善瞬态性能。

可替选地，背靠背转换器222和224可以被控制以便也生成在静态开关晶闸管212中的换向电流脉冲。

2.2背靠背转换单元

背靠背转换单元220包括经由DC总线225串联连接的发电机侧AC/DC转换器222和线路侧DC/AC转换器224。被耦接到DC总线225的还有：一个或多个DC总线电容器226，其支持DC总线电压V_dc；以及功率耗散器件228，其能够耗散实际功率。功率耗散器件228可以例如包括：电阻器(例如，动态制动电阻器)，用于耗散实际功率；以及可控开关器件，其控制通过电阻器的电流量。在某些示例中，在发电机和线路侧两者上还提供了AC滤波电抗器(未示出)，用于减少AC信号中的非期望的谐波和失真。

当电网电压下降时，可以被安全地传输到电网而不使WTG组件过载的实际功率量减小。由于发电机204继续工作，因此背靠背转换单元220接收发电机的全部输出功率，同时仅仅将安全量的功率传递到电网上。超过安全量的实际功率由功率耗散器件228耗散。结果，发电系统200可以穿越剧烈的电压下降而没有1)通过变压器242发送大量的电流(这可能潜在地损坏变压器并且使涡轮发电机在过电流时跳闸)；或2)增大涡轮发电机的速度(这可能潜在地使发电机在超速时跳闸)。

在期望将无功功率馈给到公用电网244以在发生故障时稳定电网的某些情形下，线路侧转换器224被配置成不仅将实际功率而且将无功功率以受控量(例如，无功功率至少是实际功率的两倍)提供到电网244。无功功率与实际功率的确切比率可以被任意地设置或者按照适用的电网互连要求(例如，西班牙电网法规)来施加。对于需要无功功率以建立和维持其电场和磁场的某些风力涡轮发电机(例如，感应发电机)，发电机侧转换器222还提供在低电压事件期间保持发电机被激励且以恒速工作所需的无功电流，同时吸收发电机的实际功率输出。

对于需要无功功率以建立和维持其电场和磁场的某些风力涡轮发电机(例如，感应发电机)，发电机侧转换器222还提供在低电压事件期间保持发电机被激励且以恒速工作所需的无功电流，同时吸收发电机的实际功率输出。在这些类型的发电机中，在低电压状况下不施加无功电流的情况下，发电机见到减小的扭矩并且迅速地开始加速，这可能损坏WTG。

2.3功率因数校正单元

在某些风力发电系统中，功率因数校正单元234可选地被耦接到线路侧端部232，用于改善被递送到公用电网的电力的功率因数(PF)。一般而言，在存在实际功率和无功功率两者的AC系统中，PF是在0和1之间的无量纲数，其表示实际功率与总功率的比率(也被称为视在功率)。零的功率因数表示电路中的能量流全部是无功的并且在每个周期负载中存储的能量返回到电源，而一的功率因数表示能量流全部是实际的并且由此是从电源到负载单方向的。在正常状况下，一般期望以接近一的功率因数来运转发电系统，以将高效功率提供到公用电网。

在风力发电系统200中，功率因数校正单元234包括一组可以借助于接触器(例如，电控开关)单独地接通和切断的电容器。在正常操作期间，这些电容器以可调节量(例如，取决于所接通电容器的数目)提供无功功率，以帮助在电网连接点实现接近一的功率因数(例如，0.9以上)。该功率因数校正单元234可以被提供为现有风力涡轮系统、互连系统208或两者组合中的部分。

2.4主控制器

主控制器270被耦接到静态开关212、强制换向电路214、背靠背转换单元220以及在互连系统208中可能的其他组件中的每个。主控制器270监视系统操作并且基于各种电网状况而控制在发电机和电网之间的功率输送。

参考图3，在流程图300中简单地图示主控制器270的逻辑和功能。一般而言，主控制器使用来自多个传感器(例如，线路侧和发电机侧的电流/电压传感器)的反馈信号来监测电流/电压动态以便确定系统状态。如果系统在稳态下工作(步骤S310)-也就是说，电网电压出现在额定的±10％范围内，主控制器用来保持开关单元210的接通状态并且禁用/断开背靠背转换单元220。结果，功率仅仅通过第一路径211输送到变压器。

包括失衡故障和突然电压下降两者的线路故障可以由主控制器在感测到电压或电流异常时检测到。在很多系统中，线路故障之后通常发生发电机电流超过预设瞬时电平(取决于系统配置，例如为额定的120％)、或线路电压降到预设阈值(例如，额定的90％)之下。在检测到任一事件时，主控制器立即断开开关单元(步骤330)并且启动低电压穿越(步骤340)。

一种断开开关单元210的方式是命令强制换向电路214生成限定宽度的换向电流脉冲，以将处于其导电状态的晶闸管(212a或212b)换向断开。脉冲极性可以根据发电机电流的极性来确定。一种可替选的断开开关单元的方式使用发电机侧和/或线路侧转换器。由转换器在与晶闸管中的现有电流相反的方向上注入电流，从而产生使晶闸管偏置到断开状态的零电流跨越。在某些系统中，在开关单元的每侧设置转换器帮助抵消电源阻抗效应，该效应通常是促成晶闸管响应时间的延迟(即，线路阻抗限制换向电流的变化速率)的因素。该换向过程可以同时发生在LVRT系统的所有三相上而与多少线路相出故障无关。

一旦开关单元210断开，主控制器270就控制背靠背转换单元220的操作以提供LVRT能力。这里，转换单元220的期望输出可以遵循特定电网连接标准、根据系统设计而变化。例如，为了满足西班牙电网法规中的要求，主控制器270调整转换单元220，使得1)发电机侧转换器222接收发电机功率并且提供无功功率以保持发电机被激励且以恒速旋转；以及2)线路侧转换器224将安全量的实际功率提供到电网244并且注入足够的无功功率以帮助稳定电网。超过可由电网244安全吸收的量的发电机功率由响应于规定的DC总线路电压而消耗功率的功率耗散器件228来耗散，或者可以直接通过将所耗散的功率与超额的发电机功率匹配来控制。可选地，主控制器270还控制功率因数校正单元234，以便以适当的量提供无功功率，从而改善电网连接点的功率因数。

在故障清除之后，电网电压开始恢复。当所检测到的线路电压几乎恢复到其故障前的电平(例如，90％以上)时，发电机侧转换器222将发电机电压和相位与电网的电压和相位同步(步骤360)并且快速地接通开关单元210(步骤370)。由于背靠背转换单元220再次与发电机断连，系统返回到稳态操作(步骤310)，从而通过第一路径211将发电机功率馈给到变压器242。

3稳态和瞬态操作的示例

图4A到4D进一步图示互连系统如何操作以便以遵循西班牙电网法规的方式将满意的电功率提供到公用电网。下面详细地描述在若干阶段中的每个期间的电路性能，其中若干阶段包括稳态以及在低电压事件之后的多个瞬态。

参考图4A，风力发电系统200在稳态中以接近额定电平的100％的线路侧电压工作。在这种情况下，以小于0.3％的能量损失将由涡轮发电机204产生的706kW的实际功率全部通过开关单元212递送到变压器242。没有功率通过发电机侧转换器222、线路侧转换器224或功率耗散器件(例如，电阻器227)。功率因数校正单元(例如，一组电容器233)提供大约250kVAR的无功功率以激励风力涡轮发电机204。由于端部236的零净无功输出，以一的功率因数将电力提供到电网。

现在参考图4B，当电网故障导致线路侧电压下降到额定电平的20％时，快速地断开开关单元212(例如，通过强制换向)，从而将发电机204与AC线路232断连。其后，控制发电机侧转换器222，以从发电机204吸收实际功率，从而防止涡轮存储电能和超速。因为转换器222现在提供无功激励电流(其先前由功率校正单元233、公用设施或两者的组合来提供)，所以发电机继续被激励。同时，由转换器222以接近额定电平(虽然线路电压已降到20％)维持发电机侧电压。

一旦实际功率开始流入发电机侧转换器222中并且流到DC总线225上时，DC总线路电压开始上升。作为响应，线路侧转换器224开始工作以将实际电流和无功电流提供到AC线路232。在这个示例中，控制由线路侧转换器224传输的实际电流和无功电流的量，使得无功功率是实际功率的两倍(例如，分别为134kVAR和67kW)并且总电流不显著超过涡轮变压器242的电流额定值。由于仅仅将所生成功率的小部分(706kW中的67kW)传输到AC线路232，能量在DC总线225上聚集。例如通过调整电阻器227被耦接到的开关器件229的占空比，在电阻器227中耗散该超额功率(大约639kW)。

在AC线路232，线路侧转换器224的净输出包括280A的实际电流和560A的无功电流。连同由功率因数校正单元233提供的减小的无功电流(在线路电压的20％时，校正单元提供额定电流的20％)，提供到变压器242的总电流为663A。该总电流量表示仅仅变压器额定值的106％(完全在变压器能力的范围内)，其中I_reactive/I_total比率为0.907。

现在参考图4C，当线路电压开始从故障恢复时，可以传输到电网的实际功率量增大，并且要在电阻器227中耗散的功率量下降。例如，在线路电压为故障前电平的60％的情况下，线路侧转换器224将大约201kW的实际功率传输到AC线路232，并且由电阻器227耗散的功率减少到505kW。包括功率因数校正单元233的贡献，提供到变压器的净电流现在增大到740A(即，变压器电流额定值的118％)。净电流的I_reactive/I_total为0.926。

现在参考图4D，一旦线路侧电压恢复到接近额定电平(例如，高于95％)，就在发电机侧转换器将发电机的电压和相位与电网的电压和相位同步之后接通开关单元212。当来自涡轮的实际功率恢复通过开关单元212流到AC线路232时，发电机侧转换器222和线路侧转换器224都停止传输实际功率。电阻器227不再耗散功率。其后，互连系统208返回到在稳态下工作(如前面在图4A中所示)。在某些情况下，在返回到稳态之前，线路侧转换器224可以继续在延长的期间(例如，150ms)提供无功电流，除非线路电压超过预定电平(例如，额定的110％)。优选地，该无功电流的额外供给提供故障后的电压支持，在严重的低电压事件之后，其在某些系统中可能是期望的。

在本申请中，虽然一些示例主要是在系统被设计成满足西班牙电网法规的上下文中提供的，但是上述方案一般可以通用于很多发电系统以提供满足一个或多个电网互连标准的稳态和瞬态行为。除了提供低电压穿越之外，在图2A和2B中描述的互连系统也可以被修改成在其他故障状况下允许风力涡轮发电机继续工作并且将电力提供到电网。而且，在这些系统中使用的功率电子器件可以方便地被耦接到各种各样的以恒速或变速模式工作的风力涡轮发电机(例如，鼠笼式感应发电机、双馈感应发电机和同步发电机)。

对于静态开关中使用的晶闸管，可以存在很多替选物。举例来说，能够通过门控制(而不是零电流)断开的晶闸管可以在使用时与主控制器耦接，其中主控制器被配置成提供这种门控制信号。门控制晶闸管的示例包括门关断晶闸管(GTO)和集成门换向晶闸管(IGCT)。还存在可以用于静态开关的非晶闸管固态器件(例如，晶体管)。

线路故障可以由主控制器在感测到发电机电流超过预设瞬时电平或线路电压降到预设阈值之下时检测到。可替选地，主控制可以监测线路电压和/或电流的变化速率以及绝对阈值，作为检测下跌事件(sag event)的手段。

在小的电压下跌的情况下，维持静态开关闭合同时命令转换器中的一个或两个输出电容性无功功率也是可能的。该电容性电抗可以与现有的变压器和电源阻抗相互作用，以帮助实现电压升压。

在某些应用中，在低电压事件期间，控制线路侧转换器，以通过输出幅值为两倍实际电流幅值的无功电流来提供功率补偿。在某些其他应用中，线路侧转换器可以替代地输出零实际电流同时提供任意量(一直到转换器的过载限制)的电容性无功电流。另外，线路侧和发电机侧转换器两者可以在“过载”模式中工作，以降低成本。在2003年6月10日发布的U.S.6,577,108中描述了在所谓的“过载”模式中操作转换器，在此通过引用将该文献的公开内容合并于此。

在正常的WTG运转期间，转换器中的一个或两个可以被接通以提供附加的功率因数校正。例如，在风力涡轮功率因数校正单元仅仅能够将PF提高到0.95滞后(电感性)的情况下，来自转换器的该附加的PF校正可以潜在地将PF提高到1.0，或者在期望时甚至提高到前导(电容性)PF。

应当理解，以上描述旨在说明而不是限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求范围限定。其他实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (29)

1.一种用于将风力涡轮发电机连接到公用电力网的系统，所述系统包括：

第一功率转换器，用于将来自所述风力涡轮发电机的AC信号转换为DC信号并且用于将受控量的无功电流提供到所述风力涡轮发电机；

与所述第一转换器串联连接的第二功率转换器，用于将来自所述第一功率转换器的所述DC信号转换为线路侧AC信号，并且用于在低电压事件期间将受控量的无功电流提供到所述公用电力网；以及

功率耗散元件，其被耦接到所述第一和第二功率转换器，用于耗散来自所述第一功率转换器的功率。

2.如权利要求1所述的系统，其中被提供到所述公用电力网的所述受控量的无功电流满足与所述公用电力网的电压状况相关联的预定标准。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述预定标准包括：在所述公用电力网的电压降到预定阈值之下时，被提供到所述公用电力网的无功电流的幅值至少是被提供到所述公用电力网的实际电流的幅值的两倍。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二功率转换器经由DC总线连接。

5.如权利要求4所述的系统，还包括被耦接到所述DC总线的电容器。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述功率耗散元件包括电阻器。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述功率耗散元件还包括被耦接到所述电阻器的可控开关器件，其被配置成调整通过所述电阻器的电流。

8.如权利要求1所述的系统，还包括第一和第二AC滤波电抗器，其分别被耦接到所述第一和第二功率转换器。

9.如权利要求1所述的系统，还包括功率因数校正单元，其被配置成调节被提供到所述公用电力网的所述电功率的功率因数。

10.权利要求9所述的系统，其中所述功率因数校正单元包括至少一个可控电容器，其能够通过电信号来接通和断开。

11.一种用于控制在风力涡轮发电机和公用电力网之间的互连的控制系统，所述控制系统被配置成：

在发生低电压事件时，在电气上断开所述互连的第一路径；以及

在所述低电压事件期间控制所述互连的第二路径，以提供适合用于维持所述风力涡轮发电机工作的第一电流以及具有与所述公用电力网的工作相关联的预定特性的、含有无功分量的第二电流。

12.如权利要求11所述的控制系统，还被配置成基于与所述公用电力网相关联的电压状况而确定低电压事件的发生。

13.如权利要求11所述的控制系统，还被配置成基于与所述风力涡轮发电机相关联的电流状况而确定低电压事件的发生。

14.如权利要求11所述的控制系统，其中所述第一路径包括通过外部信号可控的开关单元。

15.如权利要求14所述的控制系统，其中所述第一路径还包括强制换向电路，其被配置成将换向信号提供到所述开关单元。

16.如权利要求11所述的控制系统，其中所述第二路径包括：

第一功率转换器，用于将来自所述风力涡轮发电机的AC信号转换为DC信号并且用于提供所述第一电流；

与所述第一转换器串联连接的第二功率转换器，用于将来自所述第一功率转换器的所述DC信号转换为线路侧AC信号，并且用于提供所述第二电流；以及

被耦接到所述第一和第二功率转换器的功率耗散元件，用于耗散来自所述第一功率转换器的功率。

17.如权利要求16所述的控制系统，其中所述第二路径还包括被耦接到所述第一和第二功率转换器的电容器。

18.如权利要求16所述的控制系统，其中所述功率耗散元件包括电阻器以及被耦接到所述电阻器的可控开关器件，其中所述控制开关器件被配置成调整通过所述电阻器的电流。

19.如权利要求11所述的控制系统，其中所述第一电流包括足以用于维持所述风力涡轮发电机的激励的无功电流分量。

20.如权利要求11所述的控制系统，其中所述第二电流包括实际电流分量和所述无功电流分量。

21.如权利要求20所述的控制系统，其中在所述低电压事件期间控制所述第二电流，使得所述无功电流分量的幅值至少为所述实际电流分量的幅值的两倍。

22.如权利要求11所述的控制系统，还被配置成控制功率因数校正单元，以调节被提供到所述公用电力网的所述电功率的功率因数。

23.如权利要求22所述的控制系统，其中所述功率因数校正单元包括可控电容器，其能够通过电信号来接通和断开。

24.如权利要求16所述的控制系统，其中控制所述第一和第二功率转换器，以将换向电流脉冲提供到所述开关单元。

25.一种用于将风力涡轮发电机连接到公用电力网的系统，所述系统包括：

第一路径，其包括可电控开关，所述可电控开关在发生低电压事件时被断开；以及

与所述第一路径并联的第二路径，所述第二路径被配置成在所述低电压事件期间提供适合用于维持所述风力涡轮发电机工作的第一电流以及具有与所述公用电力网的电压状况相关联的预定特性、含有无功分量的第二电流。

26.如权利要求25所述的系统，其中所述可电控开关被耦接到强制换向电路，所述强制换向电路被配置成在发生所述低电压事件时提供换向信号，以断开所述可电控开关。

27.如权利要求25所述的系统，其中所述可电控开关包括一对反向并联的晶闸管。

28.如权利要求25所述的系统，其中当所述公用电力网的所述电压状况满足正常范围时，闭合所述可电控开关，以旁路所述第二路径。

29.如权利要求25所述的系统，其中所述第二路径包括：

第一功率转换器，用于将来自所述风力涡轮发电机的AC信号转换为DC信号并且用于提供所述第一电流；

与所述第一转换器串联连接的第二功率转换器，用于将来自所述第一功率转换器的所述DC信号转换为线路侧AC信号并且用于提供所述第二电流；以及

被耦接到所述第一和第二功率转换器的功率耗散元件，用于耗散来自所述第一功率转换器的功率。

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