CN110809851A - 使用失真滤波器的电功率系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种电功率系统包括电功率子系统的集群,该电功率子系统中的每个包括电联接到发电机的功率转换器,该发电机具有发电机转子和发电机定子。电功率子系统中的每个限定用于向电网提供功率的定子功率路径和转换器功率路径。转换器功率路径包括部分功率互感器。电功率系统还包括与电功率子系统中的每个配置的子系统断路器,以及用于将电功率子系统的每个集群连接到电网的集群互感器。电功率系统还包括在每个子系统断路器与集群互感器之间延伸的集群功率路径,以及电联接到集群互感器的失真滤波器。失真滤波器减小从电功率子系统流向集群互感器的电流中的谐波。
Description
技术领域
本公开内容大体上涉及用于从例如风力涡轮向电网提供功率的电功率系统。
背景技术
风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能源中的一种,且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱,以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型(airfoil)原理来获取风的动能。例如,转子叶片典型地具有翼型的截面轮廓,使得在操作期间,空气流过叶片,在侧部之间产生压力差。因此,从压力侧朝吸入侧引导的升力作用于叶片。升力在主转子轴上生成转矩,该主转子轴以齿轮连接到发电机,以用于产生电。
例如,图1和图2示出根据常规构造的风力涡轮10和适合于与风力涡轮10使用的相关联的功率系统。如示出的,风力涡轮10包括机舱14,机舱14典型地容纳发电机28(图2)。机舱14安装在从支承表面(未示出)延伸的塔架12上。风力涡轮10还包括转子16,转子16包括附接到旋转毂18的多个转子叶片20。在风冲击转子叶片20时,叶片20将风能转换成机械旋转转矩,该机械旋转转矩可旋转地驱动低速轴22。低速轴22配置成驱动齿轮箱24(在存在的情况下),齿轮箱24随后提高低速轴22的低旋转速度,以在增加的旋转速度下驱动高速轴26。高速轴26大体上可旋转地联接到发电机28(诸如双馈感应发电机或DFIG),以便可旋转地驱动发电机转子30。因而,可由发电机转子30感应出旋转磁场,且可在磁耦合到发电机转子30的发电机定子32内感应出电压。相关联的电功率可从发电机定子32传输到主三绕组互感器(transformer)34,该互感器34典型地经由电网断路器36连接到电网。因此,主互感器34提高电功率的电压幅度,使得转换的电功率可进一步传输到电网。
另外,如示出的,发电机28典型地电联接到双向功率转换器38,双向功率转换器38包括经由调节的DC链路44连结到线路侧转换器42的转子侧转换器40。转子侧转换器40将从转子30提供的AC功率转换成DC功率,且向DC链路44提供DC功率。线路侧转换器42将DC链路44上的DC功率转换成适合于电网的AC输出功率。因此,来自功率转换器38的AC功率可与来自定子32的功率组合,以提供具有基本上保持在电网频率(例如50Hz/60Hz)处的频率的多相功率(例如三相功率)。
如图2中示出的,示出的三绕组互感器34典型地具有(1)连接到电网的33千伏(kV)中压(MV)初级绕组33,(2)连接到发电机定子32的6至13.8kV MV次级绕组35,以及(3)连接到线路侧功率转换器42的690至900伏(V)低压(LV)三级绕组37。
现在参照图3,多个风力涡轮10的单独的功率系统可布置在预定的地质位置中,且电连接在一起以形成风场46。更特别地,如示出的,风力涡轮10可布置成多个组48,其中每个组分别经由开关51、52、53分开地连接到主线路50。另外,如示出的,主线路50可电联接到另一较大的互感器54,以用于在将功率发送到电网之前进一步提高来自风力涡轮10的组48的电功率的电压幅度。
然而,关于此类系统的一个问题是,与每个涡轮10相关联的三绕组互感器34是昂贵的。特别地,连接到发电机定子32的互感器34的次级绕组35可为昂贵的。因此,从风力涡轮功率系统消除此类三绕组互感器将是有利的。
功率系统中需要解决的另一问题是谐波。例如,如果消除次级绕组,这导致系统中的较低阻抗。因此,存在此类系统不满足某些机构(agency)对于谐波要求的增加的风险。因此,包括用于减小注入电网中的谐波电流的特征的功率系统将是有利的(特别是考虑到机构的谐波要求)。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述,或可从描述中清楚,或可通过实施本发明来学习。
根据一个实施例,提供一种可连接到电网的电功率系统。电功率系统包括电功率子系统的集群,该电功率子系统中的每个包括电联接到发电机的功率转换器,该发电机具有发电机转子和发电机定子。电功率子系统中的每个限定用于向电网提供功率的定子功率路径和转换器功率路径。转换器功率路径包括部分功率互感器。电功率系统还包括与电功率子系统中的每个配置的子系统断路器,以及用于将电功率子系统的每个集群连接到电网的集群互感器。电功率系统还包括在每个子系统断路器与集群互感器之间延伸的集群功率路径,以及电联接到集群互感器的失真滤波器。失真滤波器减小从电功率子系统流向集群互感器的电流中的谐波。
根据另一实施例,提供一种用于操作电功率系统的方法。电功率系统具有电功率子系统的集群,其中集群互感器将电功率子系统的集群连接到电网。电功率子系统中的每个具有电联接到发电机的功率转换器,该发电机带有发电机转子和发电机定子。电功率子系统中的每个限定用于向电网提供功率的定子功率路径和转换器功率路径,该转换器功率路径包括部分功率互感器。方法包括:确定从电功率子系统的集群流向集群互感器的电流的指标(indicator)水平;将该指标水平与预定阈值比较;以及当谐波水平超过预定阈值时触发失真滤波器,该失真滤波器电联接到集群互感器。
参照以下描述和所附权利要求书,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例,且连同描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的本发明的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐述,在附图中:
图1示出根据常规构造的风力涡轮的一个实施例的一部分的透视图;
图2示出适合于与图1中示出的风力涡轮使用的常规电功率系统的示意图;
图3示出根据常规构造的常规风场的一个实施例的示意图,特别地示出多个风力涡轮功率系统,诸如连接到单个子站互感器的图2中示出的那些;
图4示出根据本公开内容的用于风力涡轮的电功率系统的一个实施例的示意图;
图5示出根据本公开内容的风场的一个实施例的示意图,特别地示出各自经由集群互感器连接到电网的多个风力涡轮集群;
图6示出根据本公开内容的风力涡轮控制器的一个实施例的框图;
图7示出根据本公开内容的包括失真滤波器和子系统的集群的电功率系统的一个实施例的示意图;
图8示出根据本公开内容的包括失真滤波器和子系统的集群的电功率系统的另一实施例的示意图;
图9示出根据本公开内容的包括失真滤波器和子系统的集群的电功率系统的另一实施例的示意图;
图10示出根据本公开内容的无源失真滤波器的一个实施例的示意图;
图11示出根据本公开内容的无源失真滤波器的另一实施例的示意图;以及
图12是示出根据本公开内容的用于操作电功率系统的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例,其一个或多个示例在图中示出。每个示例提供作为本发明的解释,不是本发明的限制。实际上,对本领域技术人员将显而易见的是,在不脱离本发明的范围或精神的情况下,可在本发明中作出各种修改和变化。例如,示出或描述为一个实施例的部分的特征可供另一实施例使用,以产生更进一步的实施例。因此,意图的是,本发明覆盖如落入所附权利要求书和其等同物的范围内的此类修改和变化。
现在参照图4,示出根据本公开内容的电功率子系统102的一个实施例的示意图。应理解的是,用语“子系统”在本文中用来区别单独的功率系统(例如,如图4或图2中示出的)和包括多个电功率子系统102的图5或图3的整体电功率系统105。然而,本领域的普通技术人员将认识到,图4(或图2)的电功率子系统102也可更一般地(诸如简单地)指系统(而不是子系统)。因此,此类用语可互换地使用,且不意在限制。
此外,如示出的,电功率子系统102可对应于风力涡轮功率系统100。更特别地,如示出的,风力涡轮功率系统100包括转子104,转子104包括附接到旋转毂108的多个转子叶片106。在风冲击转子叶片106时,叶片106将风能转换成机械旋转转矩,该机械旋转转矩可旋转地驱动低速轴110。低速轴110配置成驱动齿轮箱112,齿轮箱112随后提高低速轴110的低旋转速度,以在增加的旋转速度下驱动高速轴114。高速轴114大体上可旋转地联接到双馈感应发电机116(在下文中称为DFIG 116),以便可旋转地驱动发电机转子118。因而,可由发电机转子118感应出旋转磁场,且可在磁耦合到发电机转子118的发电机定子120内感应出电压。在一个实施例中,例如,发电机116配置成将旋转机械能转换成发电机定子120中的正弦三相交流(AC)电能信号。因此,如示出的,相关联的电功率可从发电机定子120直接传输电网。
另外,如示出的,发电机116电联接到双向功率转换器122,双向功率转换器122包括经由调节的DC链路128连结到线路侧转换器126的转子侧转换器124。因此,转子侧转换器124将从发电机转子118提供的AC功率转换成DC功率,且向DC链路128提供DC功率。线路侧转换器126将DC链路128上的DC功率转换成适合于电网的AC输出功率。更特别地,如示出的,来自功率转换器122的AC功率可与来自发电机定子120的功率分别经由转换器功率路径127和定子功率路径125组合。例如,如示出的,且相比于常规系统(诸如图1-3中示出的那些),转换器功率路径127可包括部分功率互感器130,该互感器130用于提高来自功率转换器122的电功率的电压幅度,使得转换的电功率可进一步传输到电网。因此,如示出的,图4的示出的系统102不包括上文描述的常规三绕组主互感器。相反地,如示出的实施例中示出的,部分功率互感器130可对应于具有连接到电网的初级绕组132和连接到线路侧转换器126的次级绕组134的双绕组互感器。值得注意地,在一些实施例中,部分功率互感器可包括用于辅助负载的第三辅助绕组。
另外,电功率子系统102可包括控制器136,控制器136配置成控制风力涡轮100的构件中的任一个和/或实施如本文中描述的方法步骤。例如,如图6中特别示出的,控制器136可包括一个或多个处理器138以及相关联的存储器装置140,其配置成执行多种计算机实施的功能(例如,如本文中公开的,执行方法、步骤、计算等以及存储相关数据)。另外,控制器136还可包括通信模块142,以便于控制器136与风力涡轮100的各种构件(例如,图4和图5的构件中的任一个)之间的通信。此外,通信模块142可包括传感器接口144(例如,一个或多个模数转换器),以允许从一个或多个传感器139、141、143传输的信号转换成可由处理器138理解和处理的信号。应了解的是,传感器139、141、143可使用任何适合的器件来通信地联接到通信模块142。例如,如图6中示出的,传感器139、141、143可经由有线连接来联接到传感器接口144。然而,在其它实施例中,传感器139、141、143可经由无线连接(诸如,通过使用本领域中已知的任何适合的无线通信协议)来联接到传感器接口144。因而,处理器138可配置成接收来自传感器139、141、143的一个或多个信号。
如本文中使用的,用语“处理器”不仅指本领域中被认为是包括于计算机中的集成电路,而且指控制器、微型控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路。处理器138还配置成计算先进的控制算法且以多种以太网或基于串行的协议(Modbus、OPC、CAN等)通信。另外,存储器装置140大体上可包括存储器元件,其包括但不限于:计算机可读介质(例如,随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如,闪速存储器)、软盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其它适合的存储器元件。此类存储器装置140大体上可配置成存储适合的计算机可读指令,该计算机可读指令在由处理器138实施时使控制器136配置成执行如本文中描述的各种功能。
在操作中,通过转子104的旋转在发电机定子120处生成的交流(AC)功率经由双路径(即,经由定子功率路径125和转换器功率路径127)向电网提供。更特别地,转子侧转换器124将从发电机转子118提供的AC功率转换成DC功率,且向DC链路128提供DC功率。在转子侧转换器124的桥接电路中使用的开关元件(即,IGBT)可调节成将从发电机转子118提供的AC功率转换成适合于DC链路128的DC功率。线路侧转换器126将DC链路128上的DC功率转换成适合于电网的AC输出功率。特别地,在线路侧转换器126的桥接电路中使用的开关元件(例如,IGBT)可调节成将DC链路128上的DC功率转换成AC功率。因而,来自功率转换器122的AC功率可与来自发电机定子120的功率组合,以提供具有基本上保持在电网频率处的频率的多相功率。应理解的是,转子侧转换器124和线路侧转换器126可具有使用便于如本文中描述的电功率系统的操作的任何开关装置的任何配置。
此外,功率转换器122可与涡轮控制器136和/或单独或整体的转换器控制器154电子数据通信地联接,以控制转子侧转换器124和线路侧转换器126的操作。例如,在操作期间,控制器136可配置成从第一组电压和电流传感器139、141、143接收一个或多个电压和/或电流测量信号。因此,控制器136可配置成经由传感器139、141、143来监测和控制与风力涡轮100相关联的操作变量中的至少一些。在示出的实施例中,传感器139、141、143可电联接到便于如本文中描述的电功率子系统102的操作的电功率子系统102的任何部分。
还应理解的是,可在风力涡轮100内和任何位置处采用任何数量或类型的电压和/或电流传感器。例如,传感器可为电流互感器、分流传感器、罗戈夫斯基(rogowski)线圈、霍尔效应电流传感器、微型惯性测量单元(MIMU)或类似物,和/或本领域中现在已知或以后开发的任何其它适合的电压或电流传感器。因此,转换器控制器154配置成从传感器139、141、143接收一个或多个电压和/或电流反馈信号。更特别地,在某些实施例中,电流或电压反馈信号可包括线路反馈信号、线路侧转换器反馈信号、转子侧转换器反馈信号或定子反馈信号中的至少一个。
特别地参照图5,单独的功率系统(诸如,图4中示出的功率子系统102)可布置在至少两个集群137中以形成电功率系统105。更特别地,如示出的,风力涡轮功率系统100可布置成多个集群137以便形成风场。因此,如示出的,每个集群137可分别经由开关151、152、153连接到单独的集群互感器145、146、147,以用于提高来自每个集群137的电功率的电压幅度,使得转换的电功率可进一步传输到电网。另外,如示出的,互感器145、146、147连接到主线路148,主线路148在将功率发送到电网之前组合来自每个集群137的功率。换句话说,如示出的,所有风力涡轮100的定子功率电路共用由集群互感器145、146、147的次级绕组124的中性点或由单独的中性接地互感器提供的公共地参考。如示出的,每个子系统102可经由子系统断路器135连接到集群137。
现在参照图7到图11,提供具有改进的谐波减小特征的电功率系统105的各种实施例。根据本公开内容的系统105包括电功率子系统102的集群137,且还有利地包括失真滤波器160。失真滤波器160电联接到集群137的集群互感器145、146、147,且有利地为集群137提供谐波滤波。特别地,从每个子系统102流向互感器145、146、147的谐波电流可在流向互感器145、146、147之前由失真滤波器160滤波。
用于每个集群137的失真滤波器160可有利地吸收高于基频(即,50Hz或60Hz)的频率处的谐波电流,诸如从二次谐波到五十次谐波的频率处的谐波电流。因为失真滤波器160联接到集群137,集群137的整体成本和复杂性降低,且不需要用于每个单独的子系统102的多个额外或备选的滤波器。
在一些实施例中,失真滤波器160为无源滤波器。例如,图10示出无源失真滤波器160的一个实施例,其中失真滤波器160的每个相包括串联的电感器162和电容器163,且还包括电阻器164。图11示出无源失真滤波器160的另一实施例,其中失真滤波器160的每个相包括串联的电容器166和电阻器167。在其它实施例中,失真滤波器160为有源滤波器。有源失真滤波器可包括有源电子电路,其包含像MOSFET、BJT和IGBT的装置。如大体上理解的,有源失真滤波器使用数字控制的功率转换器经由无功电流补偿的注入来减小电压和电流谐波以及功率系统中的闪变和电压变化。另外应注意的是,在一些实施例中,失真滤波器160可包括无源和有源滤波器构件。
如图7到图9中示出的,电功率子系统102的集群137包括与电功率子系统102中的每个电联接的子系统断路器135。此外,如所论述的,集群137包括将电功率子系统102的每个集群137连接到电网的集群互感器145、146、147。因此,集群137还包括与集群互感器145、146、147配置的集群开关150、151、152。更进一步,滤波器开关169可与失真滤波器160配置,以用于使失真滤波器160与集群137和互感器145、146、147电联接。更特别地,在某些实施例中,子系统断路器135、集群开关145、146、147以及失真滤波器开关169可包括继电器。如本文中使用的,“继电器”大体上指电气操作的开关。例如,某些继电器使用电磁体来机械地操作开关以及固态继电器。因而,在有必要通过单独的低功率信号来控制电路的情况下,或在必须通过一个信号来控制若干电路的情况下,继电器可为有用的。
集群功率路径170可将集群137电连接到集群互感器145、146、147。例如,对于每个子系统102,集群功率路径170可从子系统断路器135延伸到集群互感器145、146、147,诸如到子系统102所连接至的集群互感器的绕组。
如示出的,失真滤波器160与子系统102分离。在示例性实施例中,如图7到图9中示出的,失真滤波器160定位相对更接近于相关联的集群互感器145、146、147(相比于相关联的集群137中的子系统102中的任一个)。更特别地,在相比于集群137中的子系统102中任一个的子系统断路器135更接近于集群互感器145、146、147的位置处,失真滤波器160可电联接到集群互感器145、146、147。如上文陈述的,此类有差别的位置可基于各种位置之间的电功率路径的物理距离来限定。通过相对更接近于集群互感器145、146、147,失真滤波器160可有利地提供在电流流过集群互感器145、146、147之前不久更有效的谐波滤波。
在一些实施例中,如图7和图8中示出的,集群互感器145、146、147为双绕组互感器。在这些实施例中,失真滤波器160可电联接到集群功率路径170。例如,图7示出一个实施例,其中失真滤波器160通过滤波器开关169直接地电联接到集群功率路径170。图8示出另一实施例,其中失真滤波器160通过滤波器开关169经由滤波器互感器172联接到集群功率路径170。在如示出的示例性实施例中,滤波器互感器172可为双绕组互感器。
在其它实施例中,如图9中示出的,集群互感器145、146、147为三绕组互感器。在这些实施例中,失真滤波器160电联接到三绕组互感器145的绕组,诸如,与联接到集群功率路径170的绕组和连接到主线路148(其通向电网)的绕组分离的绕组。
如本文中描述的控制器136通信地联接到多个电功率子系统102中的每个以及失真滤波器160,以便控制其操作。更特别地,控制器136可通信地联接到每个子系统102的子系统断路器135以及失真滤波器开关169。控制器136可进一步通信地联接到与集群137相关联的集群互感器145、146、147的集群开关150、151、152。
例如,控制器136可配置成确定集群功率路径170中的指标水平,诸如通过监测流过集群功率路径170的电流。在示例性实施例中,指标水平为谐波水平,诸如一个或多个谐波的水平。然而,备选地,指标可为电压、温度或功率水平。此外,当指标水平超过预定阈值(其可例如预先编程到控制器136中)时,控制器136可触发滤波器开关169以触发失真滤波器160,即,通过闭合滤波器开关169。更进一步,当指标水平下降到次级预定阈值(其可例如预先编程到控制器136中,且其可与预定阈值相同或不同)以下时,控制器136可停用(deactivate)滤波器开关169以停用失真滤波器160,即,通过断开滤波器开关169。在一些实施例中,根据本公开内容,可使用滞后功能来触发和停用滤波器开关169和失真滤波器170。
本公开内容还涉及用于操作电功率系统105的方法200。如本文中论述的,此类方法或其构件可例如由控制器136来执行。例如,如本文中论述的,方法200可包括确定从电功率子系统102的集群137流向集群互感器145、146、147的电流的指标水平的步骤210。如本文中论述的,方法200还可包括例如将指标水平与预定阈值比较的步骤220。方法200还可包括例如当指标水平超过如本文中论述的预定阈值时触发失真滤波器160(诸如经由相关联的失真开关169的触发)的步骤230。如本文中论述的,方法200还可包括例如将指标水平与次级预定阈值比较的步骤240。方法200还可包括例如当指标水平超过如本文中论述的次级预定阈值时停用失真滤波器160(诸如经由相关联的失真开关169的触发)的步骤250。
该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式),且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明,包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求书限定,且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件,或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言非实质差异的等同结构元件,此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。
Claims (18)
1.一种可连接到电网的电功率系统,包括:
电功率子系统的集群,所述电功率子系统中的每个包括电联接到发电机的功率转换器,所述发电机具有发电机转子和发电机定子,所述电功率子系统中的每个限定用于向所述电网提供功率的定子功率路径和转换器功率路径,所述转换器功率路径包括部分功率互感器;
子系统断路器,所述子系统断路器与所述电功率子系统中的每个配置;
集群互感器,所述集群互感器用于将电功率子系统的每个集群连接到所述电网;
集群功率路径,所述集群功率路径在每个子系统断路器与所述集群互感器之间延伸;以及
失真滤波器,所述失真滤波器电联接到所述集群互感器,其中所述失真滤波器减小从所述电功率子系统流向所述集群互感器的电流中的谐波。
2.根据权利要求1所述的电功率系统,其特征在于,在相比于所述集群中的所述电功率子系统中任一个的子系统断路器更接近于所述集群互感器的位置处,所述失真滤波器电联接到所述集群互感器。
3.根据权利要求1所述的电功率系统,其特征在于,所述失真滤波器为无源滤波器。
4.根据权利要求1所述的电功率系统,其特征在于,所述失真滤波器为有源滤波器。
5.根据权利要求1所述的电功率系统,其特征在于,所述集群互感器包括双绕组互感器。
6.根据权利要求5所述的电功率系统,其特征在于,所述失真滤波器直接地电联接到所述集群功率路径。
7.根据权利要求5所述的电功率系统,其特征在于,所述失真滤波器通过滤波器互感器电联接到所述集群功率路径,所述滤波器互感器包括双绕组互感器。
8.根据权利要求1所述的电功率系统,其特征在于,所述集群互感器包括三绕组互感器,且所述失真滤波器电联接到所述三绕组互感器的绕组。
9. 根据权利要求1所述的电功率系统,其特征在于,所述电功率系统还包括:
滤波器开关,所述滤波器开关与所述失真滤波器配置;以及
控制器,所述控制器通信地联接到所述失真滤波器和所述电功率子系统中的每个,所述控制器配置成确定所述集群功率路径中的指标水平且当所述指标水平超过预定阈值时触发所述滤波器开关以触发所述失真滤波器。
10.一种用于操作电功率系统的方法,所述电功率系统具有电功率子系统的集群,其带有将电功率子系统的所述集群连接到电网的集群互感器,所述电功率子系统中的每个具有电联接到发电机的功率转换器,所述发电机带有发电机转子和发电机定子,所述电功率子系统中的每个限定用于向所述电网提供功率的定子功率路径和转换器功率路径,所述转换器功率路径包括部分功率互感器,所述方法包括:
确定从电功率子系统的所述集群流向所述集群互感器的电流的指标水平;
将所述指标水平与预定阈值比较;以及
当所述指标水平超过所述预定阈值时,触发失真滤波器,所述失真滤波器电联接到所述集群互感器。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述部分功率互感器包括双绕组互感器。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,在相比于所述集群中的所述电功率子系统中任一个的子系统断路器更接近于所述集群互感器的位置处,所述失真滤波器电联接到所述集群互感器。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述失真滤波器为无源滤波器。
14.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述失真滤波器为有源滤波器。
15.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述集群互感器包括双绕组互感器。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述失真滤波器直接地电联接到所述集群功率路径。
17.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述失真滤波器通过滤波器互感器电联接到所述集群功率路径,所述滤波器互感器包括双绕组互感器。
18.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述集群互感器包括三绕组互感器,且所述失真滤波器电联接到所述三绕组互感器的绕组。
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US10491146B2 (en) * | 2018-03-30 | 2019-11-26 | General Electric Company | System and method for compensating for generator-induced flicker in a wind turbine |
US10931115B1 (en) | 2019-09-30 | 2021-02-23 | General Electric Company | Electrical power systems having a cluster transformer with multiple primary windings |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030227172A1 (en) * | 2002-06-07 | 2003-12-11 | Erdman William L. | Wind farm electrical system |
CN101710717A (zh) * | 2008-09-12 | 2010-05-19 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 用于满标度变换器系统的低压谐波滤波器 |
CN102035452A (zh) * | 2009-09-30 | 2011-04-27 | 株式会社日立制作所 | 风力发电系统 |
KR20130074231A (ko) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 대우조선해양 주식회사 | 고조파 제거 기능을 갖는 해상풍력발전시스템 및 그의 고조파 제거 방법 |
CN104052060A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-17 | 国家电网公司 | 一种并网风力发动机组抑制谐振方法 |
CN104506026A (zh) * | 2015-01-04 | 2015-04-08 | 华为技术有限公司 | 一种有源滤波器及通信系统 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3593106A (en) | 1970-03-11 | 1971-07-13 | Gen Electric | Cycloconverter with rectifier bank control for smooth switching between rectifier banks |
US4281371A (en) | 1980-03-05 | 1981-07-28 | Westinghouse Electric Corp. | Cycloconverter with waveform improving nonlinear feedback |
US5047910A (en) | 1990-07-09 | 1991-09-10 | Teledyne Inet | Ideal sinusoidal voltage waveform synthesis control system |
JP2001268913A (ja) | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Daikin Ind Ltd | 三相整流装置 |
US7187566B2 (en) | 2000-03-17 | 2007-03-06 | Daikin Industries, Ltd. | Three-phase rectifier |
US7119452B2 (en) | 2003-09-03 | 2006-10-10 | General Electric Company | Voltage control for wind generators |
US7212421B2 (en) | 2005-03-15 | 2007-05-01 | Perfect Electric Power, Inc. | Combination feedback controller and power regulator using same |
US7521907B2 (en) | 2006-03-06 | 2009-04-21 | Enpirion, Inc. | Controller for a power converter and method of operating the same |
WO2008145778A1 (es) | 2007-06-01 | 2008-12-04 | Acciona Windpower, S.A. | Sistema y método de control para un aerogenerador |
HRP20080209C1 (hr) | 2008-05-13 | 2018-08-10 | Saša Sladić | Jednofazni paralelni aktivni učinski filtar s adaptivnim naponom filterskog kondenzatora |
US8041465B2 (en) | 2008-10-09 | 2011-10-18 | General Electric Company | Voltage control at windfarms |
EP2224129B1 (en) | 2009-02-27 | 2016-09-21 | Acciona Windpower S.a. | Wind turbine control method to dampen vibrations |
US7923862B2 (en) | 2009-10-06 | 2011-04-12 | General Electric Company | Reactive power regulation and voltage support for renewable energy plants |
US20120019007A1 (en) | 2010-07-21 | 2012-01-26 | Nelson Robert J | Method and apparatus for minimizing harmonic currents in a wind turbine park |
DK2645530T3 (en) | 2012-03-27 | 2018-11-12 | Siemens Ag | Method for controlling a wind farm, wind farm controller, wind farm, computer-readable medium and program element |
US9653984B2 (en) | 2012-04-30 | 2017-05-16 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Filter capacitor degradation detection apparatus and method |
US9667128B2 (en) | 2012-04-30 | 2017-05-30 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Power converter resonance detection apparatus and method |
US8669669B1 (en) | 2012-09-13 | 2014-03-11 | General Electric Company | Voltage control in a doubly-fed induction generator wind turbine system |
US9537437B2 (en) | 2013-03-04 | 2017-01-03 | General Electric Company | Method and system for controlling switching frequency of a doubly-fed induction generator (DFIG) |
US9318944B2 (en) | 2013-04-29 | 2016-04-19 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Methods and apparatus for active front end filter capacitor degradation detection |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030227172A1 (en) * | 2002-06-07 | 2003-12-11 | Erdman William L. | Wind farm electrical system |
CN101710717A (zh) * | 2008-09-12 | 2010-05-19 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 用于满标度变换器系统的低压谐波滤波器 |
CN102035452A (zh) * | 2009-09-30 | 2011-04-27 | 株式会社日立制作所 | 风力发电系统 |
KR20130074231A (ko) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 대우조선해양 주식회사 | 고조파 제거 기능을 갖는 해상풍력발전시스템 및 그의 고조파 제거 방법 |
CN104052060A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-17 | 国家电网公司 | 一种并网风力发动机组抑制谐振方法 |
CN104506026A (zh) * | 2015-01-04 | 2015-04-08 | 华为技术有限公司 | 一种有源滤波器及通信系统 |
US20160211737A1 (en) * | 2015-01-04 | 2016-07-21 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Active Filter and Communications System |
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