CN101919132B - 用于在低市电网电压条件下运行风力涡轮机的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力涡轮机和相关联的用于控制从所述风力涡轮机到电网的输出电流的方法，特别地，涉及风力涡轮机和在由于变化的电网条件引起的电网电压变化的条件下控制电流的方法，例如当风力涡轮机经历故障并从故障中恢复时。

Description

用于在低市电网电压条件下运行风力涡轮机的设备和方法

技术领域

本发明涉及对从风力涡轮机到电网的输出电流进行控制，特别涉及用于在电网电压由于变化的电网条件而变化的条件下控制电流的系统和方法，例如，当风力涡轮机经历故障以及从故障中恢复时。

背景技术

风力涡轮机是一种能量转换装置，其将风中的动能转换为电能，由连接到市电网的用户使用。这种类型的能量转换典型地涉及使用风旋转涡轮机叶片，涡轮机叶片又直接或通过齿轮箱旋转交流(AC)发电机的转子。

AC发电机的主要电气输出来自其定子。来自定子的输出可直接连接到电网，或通过电力转换器传送。现有技术中的系统的一种通用发电机为双馈感应发电机(DFIG)，其中，来自定子的输出受到在其转子中的电流的控制。这样的系统中的定子可直接连接到电网，因为受到转子控制的定子电压和频率可被强制匹配于电网电压和频率。

非DFIG发电机，例如同步发电机或鼠笼式感应发电机，也可用作风力涡轮机系统中的发电机，其提供受控的有功和无功功率。当这些机器类型用在可变速度配置中时，完全转换器(full converter)用在定子输出和市电网之间，因为发电机的输出频率不受控制。完全转换器将定子的AC输出整流为DC，接着，在与电网电压和频率匹配的等级上将DC逆变回为AC。

可从风力涡轮机获得并供到市电网的电力为风速、风力涡轮机转子特性、风力涡轮机以及相关联的设备的效率、电网中的损耗以及配电系统和连接于其上的负载的特性的函数。由于风速和负载波动，电网中的电压等级可能变化。类似地，由于大多数电力传输部件具有相当大的无功部件，电网中的电压也是连接到电网的部件以及负载的无功特性的函数。

为了防止对设备的损坏，电网电压必须被保持在某个容许范围内，当这些限制值被超过时，必须采取动作。对于标称电压+/-5％或类似的数量级上的变化，可变量的无功的供给者或吸收者用于补偿由于电网无功性质的电压变化。

当发生短路型电网故障时，电网电压可能下降到远远低于正常水平，除其它的以外，由于过大的电流和机械应力，可潜在地损坏发电设备。如公知的那样，功率等于电压乘以电流。因此，如果存在电压的下降且功率不减少，电流将会急剧上升。

为了保护免受损坏，如果电压中的下降对于相当大的时间段存在，断路器或类似于保险丝的装置将包含故障的电网部分与电源隔离。包含故障的电网部分的隔离称为“清除(clearing)”。

使用恒定功率控制器(有功与无功)的风力涡轮机和/或风电场特别容易受到过大的电流的损坏。如果功率控制环不能足够快地响应，输出电流将会出现尖峰，以便保持固定的功率等级并补偿下降的电压。为了保护免受高电流损坏，许多现有技术中的系统将故障电流期间的输出电流限制到最大预设值，由此使得由于高电流引起的潜在的损坏最小化。

本发明对于保护使用通常被描述为恒定电流或受控电流源的控制概念。本说明书中使用的术语“恒定电流”或“受控电流”可解释为意味着恒定或受控电流通过实质上固定的比例因子与命令或基准相关联，且实质上不依赖于电流被馈送的电压。

作为恒定或受控电流源运行的风力涡轮机的功率输出与电网电压直接成比例地变化。因此，故障期间的电压经历变化的输出功率的两个阶段。当电压响应于故障下降时，输出功率处于最小值，已经经过从完整功率到低得多的等级的实质上陡峭的转变。在故障被清除之后，电网电压上升，这从风力涡轮机要求增大的量的输出功率，直到功率被恢复到故障前的水平。

过去，更为常见的是通过将受到故障影响的涡轮机从电网断开来保护涡轮机。然而，随着用于发电的风力涡轮机的数量增多，增大了其对电网总电力的相对贡献，出现的实际要求风力涡轮机保持连接，以便在故障期间以及在电网从故障恢复时帮助支撑电网，也就是说，根据需要提供有功或无功电流。

支撑要求通常涉及通过试图升高系统电压并使将风力涡轮机引回在线发电需要的时间最小化来抵消故障的影响。另外，尽管看起来违反直觉，被影响的风力涡轮机继续以与故障之前存在的实质上相同的量值提供输出电流而不减小它是有利的。标准化的输出电流最好能够致动保护装置，并因此可能缩短隔离故障的时间。

在故障过程中保持风力涡轮机连接并提供电力的另一动机是减小在故障清除后使断开的涡轮机重新回到在线需要的时间。如果风力涡轮机转子可以以故障前的速度或接近故障前的速度保持运行，完全回到在线的时间可大大缩短。相反，如果负载被减小，如同在故障条件下一样，将会使得涡轮机的叶片迅速加速，除非采取某些步骤来解决问题，否则，损坏将会发生。

世界范围内的电网规程要求低电压电网故障期间的不同的动作。某些电网规程在电网扰动期间要求完全的无功电流以及尽可能大的有效电流。其它的电网规程优先考虑有效电流。尽管可能希望能够同时使得有功与无功电流最大化，部件发热——无论其是DFIG的转子还是部分或完全转换器的电流承载元件——为被承载的电流的有功与无功分量的函数。因此，如果希望使得有功电流最大化，则无功电流部件必须最小化。类似地，如果无功电流将被最大化，则总电流的有功电流分量必须被最小化。

本发明被指向解决上述问题，通过提供分立的无功电力供应以处理故障期间的无功电流需求，并要求风力涡轮机自身使得有功功率最大化，能够最大化可从风力涡轮机或风力涡轮机组获得的有功与无功电流分量。

本领域技术人员知道，当叶片尖端速度与风速比恒定在对于特定风力涡轮机设计的特定设置值上或其附近时，可变速度风力涡轮机提取其能从风获得的最大量。然而，由于发电机速度限制，不可能在整个风速范围上以其最优叶片尖端-风速比来运行风力涡轮机。换句话说，由于风速增大，发电机的旋转速度增大，并将之引入更加接近于转子和发电机的速度上限。

在作为风力涡轮机最有效率的区域的中速到高速区域中，通过使来自系统的功率输出与可从风中获得的功率输出平衡，叶片尖端与风速比被保持为恒定。也就是说，风力涡轮机被命令的功率从对风速的获知得出，并被设置为该值。

在较高的风速下，不能允许风力涡轮机以其最优叶片尖端与风速比——称为尖端速度比(典型地在大约6到10范围内)——运行，因为保持该比恒定将要求超过其限制值的发电机旋转速度。因此，当风速增大到其标称速度，且进一步的增大将使发电机进入不安全的速度范围时，发电机速度基准被钳位到标称速度点。如果风速进一步增大，被命令的功率输出被限制到固定值，叶片桨距变化，以便保持从风获取的功率等于保持风力涡轮机转子、且因此保持发电机处于发电机标称速度所必需的功率。使用叶片桨距控制，因为即使存在在高风速下可从风中提取的更多的功率，使得风力涡轮机转子在提取过多电力方面效率较低。

在较高风速的情况下(如同在较低速度范围的情况下那样)，必须存在由转子系统捕获的功率和从涡轮机输出的功率加上多种风力涡轮机系统中的损耗之间的平衡。然而，这些范围中的运行之间的差异在于，在最优速度范围内，叶片被设置为提取尽可能多的可获取的功率，在较高速度范围内，叶片桨距被设置为提取刚好够的功率，以满足对于完全功率所要求的值，其小于实际可从风中获得的。

当平衡被干扰时，如同突然低电压故障的情况中那样，现有技术的系统经常使用到无功率位置的迅速叶片桨距改变，接着关闭，以便防止由于过电流以及过速度条件引起的设备损坏。

通常，风力涡轮机转子叶片系统所捕获的功率由下式得出：

$P_{\mathrm{el}}=\frac{\mathrm{\η\ρ}}{2}\mathrm{\π}{R}^2{c}_p{v}^3$ 公式1

其中，η为效率因子，取决于发电机、齿轮箱等的效率，ρ为空气密度，其在海平面上大约为1.225kg/m³，R为以米为单位的转子半径，c_p为从风提取的功率的分数，v为以米/秒为单位的风速。

现有技术中作为叶片桨距角和叶片尖端与风速之比(lambda)的函数的C_p曲线集如图1所示。如图1所示，各个不同的叶片桨距角曲线具有Cp为最大值的不同的叶片桨距与风速比。各个最大Cp点上，叶片桨距角vs叶片尖端与风速比的曲线因此得到将会允许在各个lambda时提取最大可用功率的叶片桨距角。本领域技术人员将由图1的实例意识到，如果尖端与风速比处于大约6到10的比，风中的最大功率将被提取。

对于给定的风力涡轮机设计，当作为叶片桨距角的函数的Cp和v已知时，公式1计算风力涡轮机的实际电气输出。

类似地，公式1的同样的构成可用于计算C_p而不是P_el，如下式：

$c_p=\frac{2P_{\mathrm{el}}}{\mathrm{\η\ρ\π}{R}^2{v}^3}$ 公式2

公式2因此给出了从速度为v的风提取Pel的电气值需要的功率系数值，其作为lambda的函数。

本发明使用图1、公式1、公式2中的信息来确定在故障期间以及在故障之后将从风中提取施加在风力涡轮机上的功率的叶片桨距角，因此将发电机转子速度保持为在故障期间以及在故障之后基本恒定。

本发明的一个另外的优点在于，其通过在容忍由于故障产生的变化电压的同时提供受控电流值改进了恢复特性。这与现有技术的系统相比更有利，在现有技术的系统中，在故障期间被传送到负载的功率为变化的电压和电流的瞬时函数。

发明内容

本发明保护低电压故障期间的风力涡轮机，并通过供给负电流反馈以强制发电设备作为基本上独立于电网电压的恒定/受控电流源运行来提供电网支撑，通过改变叶片桨距角来匹配故障以及从故障恢复期间的实际输出功率来保护免于转子过速度，并在优选实施例中通过将提供有功与无功电流需要的功能分离来提供最大无功与有功电流。

通过控制叶片桨距角，使得风所提供以及由转子吸收的功率基本上与风力涡轮机的功率输出匹配，转子速度在故障期间以及故障之后受到控制。在其优选实施例中，通过使用一个或多于一个的将叶片桨距与作为lambda的函数的功率输出相关联的查阅表，本发明实现了基本上恒定的速度。在替代性实施例中，数学表达用于寻找叶片桨距角。

如所提到的，电网规程建立了对于风力涡轮机在低电压电网故障期间的变化的要求。本发明通过其传送完整无功电流和/或完整有效电流或其任何子集以解决故障情况的能力可满足所有这些电网规程。这又使得统一的世界范围的风力涡轮机设计成为可能，实际上减小了成本，特别是在当前存在对风力涡轮机的显著需求的时间段内。

本发明提供了一种风力涡轮机，其用于在低输出电压和可变功率条件下向电网供给电力，所述风力涡轮机包含AC发电机，AC发电机具有定子和转子，转子具有可操作地连接于其上的可变桨距叶片，所述风力涡轮机包含：

-输出功率传感器；

-输出电流传感器；

-第一采样保持，用于保持在低输出电压条件之前建立的功率系统参数值；

-第二采样保持，用于保持在低输出电压条件之前建立的转子系统参数值；

-转子变换器控制器，其包含：

-功率到电流转换器，用于从第一采样保持接收值并产生电流基准信号，

-误差检测器，用于产生依赖于电流基准信号和来自电流传感器的输出电流信号之间的误差的信号；

-PWM，耦合到误差检测器，用于产生转子驱动电流，以便建立依赖于电流基准信号的定子输出电流值；以及

-叶片桨距控制器，用于接收来自第二采样保持的值和来自输出功率传感器的信号，并依赖于低电压条件期间的输出功率信号和来自第二采样保持的值调节可变桨距叶片的桨距。

本发明也提供了一种在低电压条件下控制风力涡轮机系统的方法，所述方法包含以下步骤：

-测量输出功率；

-测量输出电流；

-存储在低电压条件之前建立的功率系统参数值；

-存储在低电压条件之前建立的转子系统参数值；

-将功率系统参数值与依赖于测量得到的输出电流的参数值进行比较，将输出电流控制为实质上依赖于所存储的功率系统参数值；以及

-接收依赖于输出功率的值，控制叶片桨距，以便将所存储的转子系统参数值的值保持为：在低电压条件期间，与其在低电压条件之前实质上相同的值。

本发明还提供了一种风力涡轮机发电机，包含：转子，其具有可操作地连接于其上的可变桨距叶片；用于供给输出电量的A C发电机；输出功率和输出电流传感器，用于提供分别依赖于输出功率和电流的信号，所述风力涡轮机发电机包含：

-电流反馈控制系统，用于接收表示输出电流的输出电流信号，并将风力涡轮机的输出电流水平保持为在低电压条件下与其在正常条件下的水平实质上相同的水平；以及

叶片桨距控制系统，用于接收表示输出功率的输出功率信号，以便改变叶片的桨距，从而保持这样的转子速度：其在低电压条件之前和在低电压条件期间实质上相同。

附图说明

参照附图，其中，类似的标号表示类似的元件：

图1示出了现有技术的风力涡轮机的功率输出，其作为叶片尖端与风速比(lambda)以及风速的函数；

图2示出了现有技术的风力涡轮机的最优叶片桨距角，其作为叶片尖端与风速比(lambda)以及风速的函数；

图3为现有技术的风力涡轮机的主要部件的示意图；

图4为根据本发明具有多个风力涡轮机和无功功率补偿器的风电场的示意图；

图5示出了本发明的叶片桨距角和功率基准产生控制系统的框图；

图6给出了一框图，其示出了本发明的风力涡轮机的主要控制系统。

尽管本发明可进行多种修改和替代方式，在附图中以举例的方式示出了特定实施例，并在这里详细进行介绍。然而，应当明了，本发明不限于所公开的特定形式。相反，本发明覆盖落入所附权利要求限定范围和精神的所有修改、等价和替代。

具体实施方式

如图3原理性地示出的那样，风力涡轮机10支撑在塔架20上，风力涡轮机机舱30定位在塔架顶部。

所示的风力涡轮机转子23具有通过桨距机构26连接到轮毂24的三个风力涡轮机叶片25。各个桨距机构26包含叶片轴承和桨距致动装置，其允许叶片变桨距。变桨距过程受到桨距控制器的控制。叶片轴承、桨距致动装置和桨距控制器(未示出)的细节是现有技术中公知的。

参照图4，多个风力涡轮机10位于具有变电站(substation)110、用于提供无功功率以支撑电网电压控制的静态无功补偿器115的风电场100中。变电站110还包含低电压故障检测器120、电压传感器125、无功功率控制器117。在通常的条件下，无功功率控制器117以命令的无功功率模式运行，由此，无功功率输出响应于电压传感器125和标称电压左右的电网电压条件以及来自系统运行者的无功功率(或功率因数)命令。

对于本发明，低电压故障是下降到低于每单位大约.85并停留在该值以下长于大约40-100毫秒的电压。当故障被低电压故障检测器120检测到时，信号被发送到S/H 215(图6)以及图5的S/H 315，以便将定子电流和lambda保持在其故障之前的值。类似地，无功功率控制器117将静态无功补偿器115从受控无功功率模式切换到恒定/受控电流模式。

在故障条件下，来自风电场100的有功与无功电流优先为被控制为固定值。图6的控制系统200将有功输出电流控制为在故障之前建立的值，静态无功补偿器115控制无功电流为其预设值。或者，静态无功补偿器115作为PCC上的电压的预定函数地控制其输出无功电流。

在优选实施例中，低电压故障检测器120独立于低电压故障检测器265运行(见图6)，但是如果变电站与个体涡轮机之间的通信足够快，低电压故障检测器120可经由通信接口127向各个风力涡轮机10提供命令以进入低电压故障模式。

对于特定的风速以及其相关联的速度变量，目标在于以这样的叶片桨距角运行涡轮机转子：其将使从风恢复的功率的分数Cp最大化。另外，只要风速恒定，且叶片桨距角不变，转子将保持在Cp点，只要可从转子获得的功率被电网负载吸收。

参照图5，转子基准发生器块300提供部分负载、完整负载以及高风速和故障条件下的叶片桨距角。转子基准发生器块300接收风速信号、发电机轴速信号、输出功率信号和输出功率等级以及叶片桨距控制信号。发电机轴旋转速度通常通过将转子旋转速度升高到发电机245所需的齿轮箱可操作地与转子相关联。当故障发生时，转子基准发生器块300也接收来自图6的低电压故障检测器265的逻辑电平，故障之前的值在故障期间一直被保持，并从故障恢复。

参照图5，风速信号被输入到定标器1305，基于图2的示例性曲线，其输出对于给定输入风速的最优发电机速度(发电机速度基准(设置点))和叶片桨距角。此最优发电机速度信号在误差检测器310中与实际发电机速度进行比较，差由定标器2325进行修改，以表示部分负载基准(设置点)。这是风力涡轮机将必须提供以便对于特定风速保持实际发电机速度等于基准发电机速度的功率等级。部分负载基准功率等级被馈送到开关330，其选择部分负载基准值或是额定(标称)功率基准等级。该值基于基准功率的计算知是否大于额定功率基准来选择。换句话说，如果基于风速的功率等级等于或大于额定(标称)功率，则开关330选择额定电力值，因为基于风速的值将超过涡轮机额定。开关330的输出馈送到采样保持(S/H)205(在此图5中用遮蔽线示出)。

再次参照图5，实际发电机速度信号与风速信号一起馈送到计算lambda块320，λ在计算lambda块320中连续计算。计算lambda块320的输出馈送到采样保持(S/H)315，采样保持315连续传送λ值，直到从图6的低电压故障检测器265接收到保持命令。

保持的λ的故障前的值和在计算块360中计算的Cp的值用于预先存储的索引表，索引表表示图1中的信息。将λ以及计算的Cp输入这些表，得到在故障周期的任何特定点上将从风中吸取刚好足够提供电网要求的输出功率(来自图6中的功率传感器275)的叶片桨距角。

所确定的叶片桨距将被馈送到开关350，其选择故障条件下或非故障条件下的桨距角。类似地，非故障值由开关345选择，开关345在图2所示部分负载期间的最优叶片桨距角(仅仅基于风速)或负载固定且叶片速度被控制为低于过速条件的额定负载期间的叶片桨距角之间进行选择。所选择的角度被馈送到叶片桨距控制器355。

参照图6中的控制系统200，风力涡轮机转子23(图3所示)通过齿轮箱(未示出)机械地驱动作为DFIG的发电机245。在所有的电力产生发电机速度上，从发电机245的定子245a，以及对于高于同步速度的发电机速度，从转子245b(经由转换器)，来自发电机245的电力被提供给市电网，对于60Hz市电网频率用4极机器，同步速度优选为1800rpm，或对于50Hz的市电网频率，为1500rpm。可使用具有其他数量的极的机器，同步速度将相应地变化。

控制系统200使用标量控制来配置，其保持表示在直到发电机速度超过其标称值的点的风速范围上的风的功率的风力涡轮机输出功率，标称值在优选实施例中为1860RPM。在可将发电机速度驱动超过1860RPM的风速上，电力基准被固定，以便提供标称风力涡轮机输出功率，叶片桨距角被改变，以便保持风力涡轮机速度为基本为1860RPM。

尽管本发明对于发电机245和电网侧变换器235的控制使用标量控制来获得对个体相电流进行控制的优点，也可使用场定向控制(field orientedcontrol)。

电网侧变换器235和定子245a的输出在图6所示变压器260的下游合并。如所示出的，静态无功补偿器115供给无功功率需求的使用允许发电机245以最大有功功率运行，不受转子或定子发热效应的限制，转子或定子发热可在产生或吸收无功时存在。在替代实施例中，对于风电场和市电网的无功功率支撑使用STATCOM装置。

尽管来自定子245a和转子245b(经由电网侧变换器235)的有功输出分别受到控制，两个都作为有功电流的恒定或受控电流源。也就是说，它们的输出电流是基准值的标量函数，基准值为风中的功率的函数，且不受负载的显著影响。因此，例如，如果风力涡轮机的定子245a在故障之前向电网传送1000安培AC，在故障期间，1000安培将被传送到电网，即使电网电压发生变化。类似地，如果风力条件为故障之前的输出电流为500安培，则500安培将在故障期间被定子245传送。

借助电流反馈，如本领域技术人员从下面给出的对控制系统200的配置的讨论中将会明了的，定子245a和电网侧变换器235作为有功电流的恒定或受控电流源。

来自开关330的电力基准(设置点)为到控制系统200的基准输入，并限定将从控制系统200输出的有功功率。控制系统200的优选实施例中不存在无功功率输入指令，因为所有对于风电场100的无功功率或来自风电场100的无功功率来自图4的静态无功补偿器115或其他的非风力涡轮机源。

电力基准信号被馈送到采样保持(S/H)215，在那里，或者传送未改变的信号，或者在来自低电压故障检测器265的命令下将其输出保持为固定，使得故障之前最后的值在故障间隔期间被输出。S/H 215的输出被馈送到转子变换器控制器220中的功率到电流转换器(P/I)223，并接着馈送到转子电流处理器222，在那里，其用于构成三个转子电流的量值。在替代实施例中，三个转子电流中的仅仅两个被使用，因为在没有中性点的三相系统中，第三线电流、且因此第三转子电流容易地从其他两个中获得。

转子电流的反馈控制通过将希望的转子电流(转子电流基准)与实际转子电流进行比较来实现。在本发明中，形成AC转子电流基准，其各自具有与从功率到电流转换器(P/I)223建立的值相等的量值，并处于表示在空间中以转子速度加转差速度旋转的电流波形的角度和相对于电网电压的固定偏差角度。后一角度表示功率因数角，其在优选实施例中将为零。

将转子电流基准与反馈转子电流采样相比较，任何差被馈送到PWM224。PWM 224的输出被馈送到转子侧变换器225，在那里，实际转子电流被形成并馈送到转子245b。所介绍的控制的净效应为转子电流将具有这样的量值：其基本上与风中的功率成比例，并基本上不依赖于转子特性。另外，由于DFIG 245的定子245a的绕组“看起来像是”变压器的副方，转子245b作为原方，定子245a的输出将“看起来像是”受控电流源，来自定子245a的输出功率将会是受控电流值乘以变化电压值，并具有基本为零的无功功率分量。

在替代性实施例中，到转子变换器225的第二输出从误差检测器(类似于误差检测器215)得出，该误差检测器将希望的无功功率输出和实际无功功率输出相比较，并将差馈送到转子变换器控制器220，在那里，结果得到的误差被放大并转换为控制转子侧变换器225的信号。通过这种方式，有功与无功功率可在正常运行期间受到控制，但在低电压故障条件期间，无功功率基准可被设置为零或某些其他值。

当发电机245超过同步速度旋转时，可变频率功率可从发电机245的转子245b获得，在转子侧变换器235和DC链路230的电荷电容器中整流，在那里，纹波减少，对于短时间的暂态可获得能量。通过调节DC链路230控制系统中的电容上的负载的反馈控制系统的运行，可从转子245b获得的电力被传送到电网侧变换器235的输出，DC链路230控制系统将DC链路230上的DC电压保持在固定值。也就是说，DC链路电压的增大到超过860伏优选值的任何趋势被来自电容的增大的负载电流抵消。DC链路230的电容上的电压在误差检测器240上与DC链路基准比较，输出变为到误差检测器277的基准输入。后一信号表示将DC链路的电容上的DC电压保持在其优选固定值的希望的电流。以类似于用于控制发电机245的转子电流的方式，基于来自误差检测器277的误差的基准值变为三个电流基准波形的幅度，其以电网频率旋转，并与来自电流传感器255的电流反馈值相比较，以便构成没有任何无功电力分量的受控电流值。

重要的是，即使转子侧变换器225和相关联的反馈由于去磁而短时间失去控制，电网侧变换器可继续运行。另外，DC链路230上由于高转子电压引起的上升电压可由误差检测器260命令的增大负载电流抵消。通过其在本发明中的运行，电网侧变换器235减少了对于处理由于切断故障(sever fault)引起的高DC链路电压的功率耗散元件的需求。当转子电压超过安全限制时，图6中的过电压保护(OVP)229运行，限制转子电压上升，和/或防止过大的转子电流经过转子侧变换器225。

本发明的优选实施例也包含UPS(未示出)，以便保证依赖于市电网的电路或定子取得运行电力的电路在故障期间具有足够的电力来运行。

本领域技术人员将会认识到，本发明适用于具有后面接有完全转换器——其中，所有到电网的电力经过完全转换器——的发电机的风力涡轮机系统、具有部分转换器——其中，到电网的电力可取自定子和转子——的风力涡轮机系统、不包含用于向电网供电的电网侧变换器的风力涡轮机。

尽管参照特定实施例和现有技术的风力涡轮机介绍了本发明，本发明不限于所介绍的实施例。由本发明的教导，本领域技术人员将会想到修改和变型。本发明的范围参照所附权利要求限定。

Claims (2)

1.一种风力涡轮机，其用于在低输出电压和可变功率条件下向电网供给电力，所述风力涡轮机包含AC发电机，AC发电机具有定子和转子，转子具有可操作地连接于其上的可变桨距叶片，所述风力涡轮机包含：

-输出功率传感器；

-输出电流传感器；

-第一采样保持，用于保持在低输出电压条件之前建立的功率系统参数值；

-第二采样保持，用于保持在低输出电压条件之前建立的转子系统参数值；

-转子变换器控制器，其包含：

-功率到电流转换器，用于从第一采样保持接收值并产生电流基准信号，

-误差检测器，用于产生依赖于电流基准信号和来自电流传感器的输出电流信号之间的误差的信号；

-PWM，耦合到误差检测器，用于产生转子驱动电流，以便建立依赖于电流基准信号的定子输出电流值；以及

-叶片桨距控制器，用于接收来自第二采样保持的值和来自输出功率传感器的信号，并依赖于低电压条件期间的输出功率信号和来自第二采样保持的值调节可变桨距叶片的桨距。

2.一种在低电压条件下控制风力涡轮机系统的方法，所述方法包含以下步骤：

-测量输出功率；

-测量输出电流；

-存储在低电压条件之前建立的功率系统参数值；

-存储在低电压条件之前建立的转子系统参数值；

-将功率系统参数值与依赖于测量得到的输出电流的参数值进行比较，将输出电流控制为实质上依赖于所存储的功率系统参数值；以及

-接收依赖于输出功率的值，控制叶片桨距，以便将所存储的转子系统参数值的值保持为：在低电压条件期间，与其在低电压条件之前实质上相同的值。

Images