CN114172188A - 在多个低电压穿越事件期间控制传动系阻尼的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在多个低电压穿越事件期间控制传动系阻尼的系统和方法，具体而言用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法包括接收在电力网中发生的一个或多个电网瞬时事件的指示。该方法还包括基于该指示来在第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择。第一传动系阻尼控制设定集用于处置单个第一电网瞬时事件，而第二传动系阻尼控制设定集用于处置继第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件。该方法还包括基于所选择的第一或第二传动系阻尼控制设定集来控制发电系统，以致于发电系统能够在(多个)电网瞬时事件期间依然连接到电力网。

Description

在多个低电压穿越事件期间控制传动系阻尼的系统和方法
技术领域
本公开大体上涉及发电系统，并且更特别地涉及用于在多个低电压穿越事件期间控制发电系统的传动系阻尼的系统和方法。
背景技术
大体上，风力涡轮包括具有包括具有多个叶片的可旋转毂组件的转子的涡轮。叶片使风能变换成经由转子来驱动一个或多个发电机的机械旋转转矩。发电机有时而非始终通过齿轮箱来旋转地联接到转子。齿轮箱针对发电机而固有地逐步增大转子的低转速，以高效地使旋转机械能转换成电能，电能经由至少一个电连接来供给到公用电网中。还存在无齿轮式直接驱动风力涡轮。转子、发电机、齿轮箱以及其它构件典型地安装于壳体或机舱内，即，定位于可以是桁架或管状塔架的底座的顶部上。
为了将功率供应到电力网，风力涡轮需要符合某些要求。例如，风力涡轮可能需要提供故障穿越(例如，低电压穿越、零电压穿越、高电压穿越等等)能力，这要求风力涡轮在与在某一持续期内的电网电压的幅值的方面的改变对应的一个或多个电网事件期间保持连接到电力网。例如，在发生低电压穿越电网事件时，该系统中的电压能够在短的持续时间(例如，典型地少于500毫秒)内以相当大的量减小。
以往，在这样的电网事件期间，对于风力涡轮已可接受的是，当在任何时候发生电压减小时立即断开。然而，随着风力涡轮继续在电网增强时在风力涡轮的尺寸和穿透率的方面增大，对于风力涡轮为理想的是，依然在线并且穿越这样的干扰。
特别地，对于低电压穿越条件，风力涡轮必须持续操作而不跳闸，同时还满足功率要求并且确保风力涡轮完整性。然而，在存在更大程度地限制的功率响应要求的情况下，更难以将机械负载保持于极限内。例如，尤其对于多个故障穿越事件，用于提供可接受的功率响应性能的风力涡轮的控制器配置可能导致超过机械负载或风力涡轮跳闸。
因此，解决前面提到的问题的用于在一个或多个低电压穿越事件期间操作风力涡轮的系统和方法将在本领域中受欢迎。特别地，本公开涉及用于针对单个低电压穿越事件和多个低电压穿越事件而使用风力涡轮的不同的传动系阻尼构造的系统和方法。
发明内容
本公开的实施例的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可以根据描述而为显然的，或可以通过实践实施例而了解。
在一个方面，本公开涉及一种用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法。该方法包括经由控制器来接收在电力网中发生的一个或多个电网瞬时事件的指示。该方法还包括基于该指示来在针对发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择。第一传动系阻尼控制设定集用于处置一个或多个电网瞬时事件中的单个第一电网瞬时事件，而第二传动系阻尼控制设定集用于处置继第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件。该方法还包括经由控制器来基于所选择的第一或第二传动系阻尼控制设定集而控制发电系统，以致于发电系统能够在一个或多个电网瞬时事件期间依然连接到电力网。
在实施例中，(多个)电网瞬时事件可以包括例如一个或多个低电压穿越事件或一个或多个零电压穿越事件。
在另一实施例中，接收在电力网中发生的(多个)电网瞬时事件的指示可以包括：接收单个第一电网瞬时事件的第一指示，等待某一时段；以及接收单个第一电网瞬时事件是隔离还是后接额外的随后的电网瞬时事件的第二指示。
在另外的实施例中，基于该指示来在针对发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择可以包括：确定第二指示是指示单个第一电网瞬时事件隔离还是后接额外的随后的电网瞬时事件；以及基于该确定来在第一传动系阻尼控制设定集与第二传动系阻尼控制设定集之间选择。
在额外的实施例中，用于处置单个第一电网瞬时事件的第一传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使功率性能优先化的控制设定。此外，在某些实施例中，用于处置继第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件的不同的第二传动系阻尼控制设定集可以包括被选择为取向成使传动系的机械负载的减小优先化的控制设定。
在特定实施例中，第一传动系阻尼控制设定集和第二传动系阻尼控制设定集可以包括控制器的增益或极限中的至少一个。因而，在这样的实施例中，该方法可以包括基于所选择的第一或第二传动系阻尼控制设定集来对控制器的增益或极限中的至少一个进行调谐。
在若干实施例中，对于第一传动系阻尼控制设定集，该方法可以包括将上限和下限应用于控制器；将增益减小至零；以及然后随后此后逐渐地增大增益。而且，对于第二传动系阻尼控制设定集，该方法可以包括：将上限和下限应用于控制器；以及将增益设定成至少一(1)。
在又一实施例中，功率发电机系统可以包括风力涡轮功率系统。
在另一方面，本公开涉及一种用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法。该方法包括经由控制器来接收在电力网中发生的一个或多个电网瞬时事件的指示。而且，该方法包括激活在发电系统的控制器中编程的传动系阻尼算法，以控制在一个或多个电网瞬时事件期间的发电系统的转矩水平。传动系阻尼算法至少包括定义用于处置单个第一电网瞬时事件的第一传动系阻尼控制设定集的第一模式和定义用于处置继第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件的不同的第二传动系阻尼控制设定集的第二模式。该方法还包括取决于一个或多个电网瞬时事件是仅包括第一电网瞬时事件还是包括继第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件而经由控制器来在第一模式或第二模式中的至少一个下操作发电系统。
在又一方面，本公开涉及一种连接到电力网的风力涡轮功率系统。该风力涡轮功率系统包括：塔架；机舱，其安装于塔架顶上；转子，其具有可旋转毂，可旋转毂具有安装到可旋转毂的至少一个转子叶片；传动系，其机械地联接到转子，并且至少具有转子轴、齿轮箱以及发电机；以及控制器，其配置成实行多个操作。所述多个操作包括但不限于：接收在电力网中发生的一个或多个电网瞬时事件的指示；基于该指示来在针对发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择，第一传动系阻尼控制设定集用于处置一个或多个电网瞬时事件中的单个第一电网瞬时事件，并且，第二传动系阻尼控制设定集用于处置继第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件；以及基于所选择的第一或第二传动系阻尼控制设定集来控制发电系统，以致于发电系统能够在一个或多个电网瞬时事件期间依然连接到电力网。能够对本公开的这些示例性方面作出变型和修改。
技术方案1. 一种用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法，所述方法包括：
经由控制器来接收在所述电力网中发生的所述一个或多个电网瞬时事件的指示；
基于所述指示来在针对所述发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择，所述第一传动系阻尼控制设定集用于处置所述一个或多个电网瞬时事件中的单个第一电网瞬时事件，并且，所述第二传动系阻尼控制设定集用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件；以及
经由所述控制器来基于所述所选择的第一或第二所述传动系阻尼控制设定集而控制所述发电系统，以致于所述发电系统能够在所述一个或多个电网瞬时事件期间依然连接到所述电力网。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述一个或多个电网瞬时事件包括一个或多个低电压穿越事件或一个或多个零电压穿越事件中的至少一个。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其中，接收在所述电力网中发生的所述一个或多个电网瞬时事件的所述指示进一步包括：
接收单个第一电网瞬时事件的第一指示；
等待某一时段；以及
接收所述单个第一电网瞬时事件是隔离还是后接额外的随后的电网瞬时事件的第二指示。
技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，其中，基于所述指示来在针对所述发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择进一步包括：
确定所述第二指示是指示所述单个第一电网瞬时事件隔离还是后接所述额外的随后的电网瞬时事件；以及
基于所述确定来在所述传动系阻尼控制设定的第一集合与第二集合之间选择。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其中，用于处置所述单个第一电网瞬时事件的所述第一传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使功率性能优先化的控制设定。
技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其中，用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件的所述不同的第二传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使所述传动系的机械负载的减小优先化的控制设定。
技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述第一传动系阻尼控制设定集和所述第二传动系阻尼控制设定集进一步包括所述控制器的增益或极限中的至少一个。
技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，进一步包括：
基于所述所选择的第一或第二传动系阻尼控制设定集来对所述控制器的所述增益或所述极限中的至少一个进行调谐。
技术方案9. 根据技术方案7所述的方法，其中，对于所述第一传动系阻尼控制设定集，所述方法进一步包括：
将上限和下限应用于所述控制器，从而将所述增益减小至零，并且然后随后此后逐渐地增大所述增益；以及
其中，对于所述第二传动系阻尼控制设定集，所述方法进一步包括将上限和下限应用于所述控制器并且将所述增益设定成至少一(1)。
技术方案10. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述功率发电机系统包括风力涡轮功率系统。
技术方案11. 一种用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法，所述方法包括：
经由控制器来接收在所述电力网中发生的所述一个或多个电网瞬时事件的指示；
激活在所述发电系统的所述控制器中编程的传动系阻尼算法，以在所述一个或多个电网瞬时事件期间控制所述发电系统的转矩水平，其中，所述传动系阻尼算法至少包括定义用于处置单个第一电网瞬时事件的第一传动系阻尼控制设定集的第一模式和定义用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件的不同的第二传动系阻尼控制设定集的第二模式；以及
取决于所述一个或多个电网瞬时事件是仅包括所述第一电网瞬时事件还是包括继所述第一瞬时事件之后的所述额外的随后的电网瞬时事件而经由所述控制器来在所述第一模式或所述第二模式中的至少一个下操作所述发电系统。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其中，用于处置所述单个第一电网瞬时事件的所述第一传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使功率性能优先化的控制设定，并且，用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件的所述不同的第二传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使所述传动系的机械负载的减小优先化的控制设定。
技术方案13. 一种连接到电力网的风力涡轮功率系统，包括：
塔架；
机舱，其安装于所述塔架顶上；
转子，其包括可旋转毂，所述可旋转毂具有安装到所述可旋转毂的至少一个转子叶片；
传动系，其机械地联接到所述转子，所述传动系包括转子轴、齿轮箱以及发电机；以及
控制器，其配置成实行多个操作，所述多个操作包括：
接收在所述电力网中发生的所述一个或多个电网瞬时事件的指示；
基于所述指示来在针对所述发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择，所述第一传动系阻尼控制设定集用于处置所述一个或多个电网瞬时事件中的单个第一电网瞬时事件，并且，所述第二传动系阻尼控制设定集用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件；以及
基于所述所选择的第一或第二所述传动系阻尼控制设定集来控制所述发电系统，以致于所述发电系统能够在所述一个或多个电网瞬时事件期间依然连接到所述电力网。
技术方案14. 根据技术方案13所述的风力涡轮功率系统，其中，所述一个或多个电网瞬时事件包括一个或多个低电压穿越事件或一个或多个零电压穿越事件中的至少一个。
技术方案15. 根据技术方案14所述的风力涡轮功率系统，其中，接收在所述电力网中发生的所述一个或多个电网瞬时事件的所述指示进一步包括：
接收单个第一电网瞬时事件的第一指示；
等待某一时段；以及
接收所述单个第一电网瞬时事件是隔离还是后接额外的随后的电网瞬时事件的第二指示。
技术方案16. 根据技术方案14所述的风力涡轮功率系统，其中，基于所述指示来在针对所述发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择进一步包括：
确定所述第二指示是指示所述单个第一电网瞬时事件隔离还是后接所述额外的随后的电网瞬时事件；以及
基于所述确定来在所述传动系阻尼控制设定的第一集合与第二集合之间选择。
技术方案17. 根据技术方案13所述的风力涡轮功率系统，其中，用于处置所述单个第一电网瞬时事件的所述第一传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使功率性能优先化的控制设定。
技术方案18. 根据技术方案13所述的风力涡轮功率系统，其中，用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件的所述不同的第二传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使所述传动系的机械负载的减小优先化的控制设定。
技术方案19. 根据技术方案13所述的风力涡轮功率系统，其中，所述第一传动系阻尼控制设定集和所述第二传动系阻尼控制设定集进一步包括所述控制器的增益或极限中的至少一个。
技术方案20. 根据技术方案19所述的风力涡轮功率系统，其中，对于所述第一传动系阻尼控制设定集，所述方法进一步包括：
将上限和下限应用于所述控制器，从而将所述增益减小至零，并且然后随后此后逐渐地增大所述增益；以及
其中，对于所述第二传动系阻尼控制设定集，所述方法进一步包括将上限和下限应用于所述控制器并且将所述增益设定成至少一(1)。
参考以下描述和所附权利要求书，各种实施例的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成其部分的附图图示了本公开的实施例，并与描述一起用来解释相关的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论在参考附图的本说明书中阐明，其中：
图1图示根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2图示根据本公开的风动发电系统的一个实施例的示意图；
图3图示根据本公开的可以用于控制风力涡轮的操作的控制器的一个实施例的框图；
图4图示根据本公开的用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法的一个实施例的流程图；
图5图示根据本公开的可以由控制器实施的传动系阻尼算法的一个实施例的示意图；
图6图示根据本公开的指示增益和极限的应用的阻尼控制方案的一个实施例的示意图；
图7A-7D图示根据本公开的对于具有不同的DTD策略的对于单个LVRT事件的功率性能/转矩性能的各种曲线图；
图8A-8D图示根据本公开的对于具有不同的DTD策略的对于多个MFVT事件的功率性能/转矩性能的各种曲线图；以及
图9图示根据本公开的用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法的另一实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。每个示例通过本发明的解释而非本发明的限制的方式提供。实际上，对于本领域技术人员将为明显的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，能够在本发明中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征能够与另一实施例一起使用以产生再一另外的实施例。因而，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
本公开的示例性方面涉及至少部分地基于与耦合到该系统的电力网相关联的电网条件来控制风动发电系统(例如，风力涡轮功率系统)的操作。特别地，在与在电网处的在电压上的降低相关联的瞬时电网事件(诸如，低电压穿越(LVRT)事件或零电压穿越(ZVRT)事件)被检测到时，本公开的系统和方法能够针对单个LVRT事件和多个事件而使用不同的控制器配置。更具体地，本公开可以使用传动系阻尼算法(其大体上基于传动系振荡阻尼来针对正常操作而调谐)来不同地响应于单个或多个电网事件。例如，在实施例中，对于第一电压降，控制器设定能够取向成使功率性能优先化，而从第二电压降起，控制器设定能够取向成使机械负载的减小优先化。能够完成这样的控制策略，因为，在很大程度上更有可能在公用电网中发生单个电压降，并且，关于多个事件，过大的机械负载请求的风险更高。
照此，本公开具有在现有技术中不存在的许多优点。例如，管理在LVRT/MFRT事件期间和在LVRT/MFRT事件之后的传动系阻尼算法的致动能够确保风力涡轮完整性，并且能够确保在许多管辖区中的电网依从性。
现在参考附图，图1图示风力涡轮100的一个实施例的透视图。如所示出的，风力涡轮100大体上包括从支承表面104延伸的塔架102、安装于塔架102上的机舱106以及联接到机舱106的转子108。转子108包括可旋转毂110和联接到毂110并且从毂110向外延伸的至少一个转子叶片112。例如，在所图示的实施例中，转子108包括三个转子叶片112。然而，在备选实施例中，转子108可以包括多于或少于三个转子叶片112。每个转子叶片112可以围绕毂110隔开，以促进使转子108旋转，以使动能能够从风变换成可用的机械能并且随后变换成电能。例如，如将在下文中描述的，转子108可以可旋转地联接到电力发电机220(图2)，以容许产生电能。
现在参考图2，根据本主题的方面来图示DFIG风力涡轮系统200的一个实施例的示意图。应当意识到，本主题将大体上在本文中参考图2中所示出的系统200来描述。然而，本领域普通技术人员使用本文中所提供的公开内容而应当理解的是，本公开的方面还可以在其它发电系统中适用。
如所示出的，风力涡轮100的转子108耦合到传动系230，传动系230大体上包括转子轴232，转子轴232耦合到任选的齿轮箱218，齿轮箱218转而耦合到发电机220。根据本公开的方面，发电机220可以是双馈感应发电机(DFIG)。例如，如所示出的，DFIG 220可以经由转子总线256来耦合到定子总线254和功率转换器262。定子总线254可以提供来自DFIG 220的定子的输出多相功率(例如，三相功率)，并且，转子总线256可以提供来自DFIG 120的转子的输出多相功率(例如，三相功率)。如图5中所示出的，功率转换器262包括转子侧转换器266和线路侧转换器268。DFIG 220可以经由转子总线256来耦合到转子侧转换器266。另外，转子侧转换器266可以耦合到线路侧转换器268，线路侧转换器268转而可以耦合到线路侧总线288。在特定实施例中，功率转换器262可以是多级桥式功率转换器，诸如三级桥式功率转换器或更高。如本文中所描述的，三级转换器是具有三个直流(DC)极的转换器。除了正DC极和负DC极之外，这样的转换器还具有中性DC极。
在若干实施例中，转子侧转换器266和线路侧转换器128可以如将关于图3而更详细地讨论的那样配置成用于使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关元件的三相脉宽调制(PWM)布置中的正常操作模式。转子侧转换器126和线路侧转换器268可以经由DC链路126来耦合，DC链路电容器238跨过DC链路126。
另外，功率转换器262可以耦合到转换器控制器274，以便控制转子侧转换器266和线路侧转换器268的操作。应当注意到，在若干实施例中，转换器控制器274可以配置为功率转换器262与控制系统276(诸如，涡轮控制器)之间的接口。转换器控制器274可以包括任何数量的控制装置。在一个实施例中，转换器控制器274可以包括执行存储于计算机可读介质中的计算机可读指令的处理装置(例如，微处理器、微控制器等等)。在指令由处理装置执行时，所述指令可以引起处理装置实行包括将控制命令提供到功率转换器262的短路装置和/或开关元件的操作。
在典型的配置中，还可以包括例如包括电网断路器282的各种线路接触器和电路断路器，以便在连接到电力网284和从电力网284断开期间如对于DFIG 220的正常操作而为必要的那样使各种构件隔离。例如，系统电路断路器278可以使系统总线260耦合到变压器280，变压器280可以经由电网断路器282来耦合到电力网284。在备选实施例中，保险丝可以置换电路断路器中的一些或全部。
在操作中，通过使转子108旋转来在DFIG 220处生成的交流功率经由双路径来提供到电力网284。双路径由定子总线254和转子总线256限定。在转子总线侧256上，正弦多相(例如，三相)交流(AC)功率提供到功率转换器262。转子侧功率转换器266使从转子总线256提供的AC功率转换成直流(DC)功率，并且将DC功率提供到DC链路236。如大体上理解的，在转子侧功率转换器266的桥接电路中使用的开关元件(例如，IGBT)可以被调制，以使从转子总线256提供的AC功率转换成适合于DC链路236的DC功率。
另外，线路侧转换器268使DC链路126上的DC功率转换成适合于电力网284的AC输出功率。特别地，在线路侧功率转换器268的桥接电路中使用的开关元件(例如，IGBT)能够被调制，以使DC链路236上的DC功率转换成线路侧总线288上的AC功率。来自功率转换器262的AC功率能够与来自DFIG 220的定子的功率组合，以提供具有基本上维持于电力网284的频率的频率(例如，50 Hz或60 Hz)的多相功率(例如，三相功率)。
另外，各种电路断路器和开关(诸如，电网断路器282、系统断路器278、定子同步开关258、转换器断路器286以及线路接触器272)可以被包括在风力涡轮功率系统200中，以例如在电流过大并且可能损坏风力涡轮100的构件时或对于其它操作考虑因素，使对应的总线连接或断开。额外的保护构件也可以被包括在风力涡轮系统200中，诸如下文中所描述的撬棒电路。
功率转换器262能够耦合到控制器274，以控制转子侧转换器266和线路侧转换器268的操作。应当注意到，在典型的实施例中，控制器274配置为功率转换器262与控制系统276之间的接口。控制器274能够包括任何数量的控制装置。在一个实施方式中，控制器274能够包括执行存储于计算机可读介质中的计算机可读指令的处理装置(例如，微处理器、微控制器等等)。
更具体地，功率转换器262可以经由控制器274来例如从控制系统276接收控制信号。除了其它事物之外，控制信号还可以基于风力涡轮系统200的所感测的条件或操作特性。典型地，控制信号提供功率转换器262的操作的控制。例如，呈DFIG 220的所感测的速度的形式的反馈可以用于控制来自转子总线256的输出功率的转换，以维持适当并且平衡的多相(例如，三相)功率供应。来自其它传感器的其它反馈也可以被控制器274使用来控制功率转换器262，包括例如定子和转子总线电压和电流反馈。可以使用各种形式的反馈信息来生成开关控制信号(例如，针对IGBT的栅极时序命令)、短路控制信号、定子同步控制信号以及电路断路器信号。
现在参考图3，图示了控制器300(诸如，控制系统276或控制器274)的一个实施例的框图。如所示出的，控制器300能够包括配置成实行各种各样的由计算机实施的功能和/或指令(例如，如本文中所公开的那样实行方法、步骤、运算等等并且存储相关数据)的一个或多个处理器302及相关联的(多个)存储器装置304。在指令由(多个)处理器302执行时，所述指令能够引起处理器实行包括将控制命令提供到各种系统构件的操作。例如，控制命令能够包括提供到功率转换器262的开关元件的脉宽调制命令。另外，控制器300可以包括通信模块306，以促进控制器300与风力涡轮100和/或功率系统200的各种构件(诸如，例如图1和图2的构件中的任何)之间的通信。而且，通信模块可以包括传感器接口308(例如，一个或多个模拟到数字转换器)，以容许从一个或多个传感器310、312传送的信号转换成能够被(多个)处理器302理解并且处理的信号。应当意识到，传感器310、312可以使用任何适合的手段(诸如，经由有线连接或无线连接)来通信地耦合到通信模块306。照此，(多个)处理器302可以配置成从传感器310、312接收一个或多个信号。
如本文中所使用的，术语“处理器”不仅指在本领域中被称为被包括于计算机中的集成电路，而且还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路。处理器还配置成计算先进控制算法并且传递到各种各样的基于以太网或串行的协议(Modbus、OPC、CAN等等)。另外，(多个)存储器装置可以大体上包括(多个)存储器元件，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、致密盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字通用盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件。这样的(多个)存储器装置可以大体上配置成存储合适的计算机可读指令，这些指令在由(多个)处理器实施时，使(多个)处理器配置成实行如本文中所描述的各种功能。
现在参考图4，图示了用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作连接到电力网284的发电系统(诸如，图2的风力涡轮功率系统200)的方法(400)的实施例的流程图。方法(400)能够由一个或多个计算装置(诸如，图3的控制器300)实施。另外，出于图示和讨论的目的，图4图示按特定顺序实行的步骤。本领域普通技术人员将使用本文中所提供的公开内容来理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，本文中所讨论的方法中的任何的步骤能够以各种方式调整、重新安排、扩展、省略或修改。
如在(402)示出的，方法(400)包括经由控制器300来接收在电力网284中发生的(多个)电网瞬时事件的指示。例如，如本文中所描述的，电网瞬时事件大体上与能够检测到的在电力网284中的电压的方面的下降相关联。特别地，电网瞬时事件可能是低电压穿越事件或零电压穿越事件。在一些实施方式中，(多个)电网瞬时事件能够至少部分地基于从与风力涡轮功率系统200相关联的各种传感器接收的数据来检测。在另外的实施方式中，存在如下的可能的操作：其中，控制器300能够基于诸如正序电压角度改变、负序电压幅值等等的其它电物理量来将电转矩限制为低于在(多个)电网瞬时事件之前的转矩水平。在这样的实施例中，(多个)传感器能够配置成监测与风力涡轮功率系统200和/或电力网284相关联的各种参数，诸如，转子速度、发电机输出电压、转子电流和/或其它适合的参数。在一些实施方式中，(多个)传感器能够配置成将指示这样的所监测的参数的数据提供到控制器300。此外，在实施例中，(多个)低电压穿越事件可以包括在电力网284中发生的单个第一低电压穿越事件，以及第一低电压穿越事件，后接有在电力网284中发生的一个或多个随后的第二低电压穿越事件。
如在(404)示出的，方法(400)包括基于该指示来在针对发电系统200的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择。在这样的实施例中，第一传动系阻尼控制设定集用于处置单个第一电网瞬时事件，而第二传动系阻尼控制设定集用于处置继第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件。在特定实施例中，作为示例，针对第一低电压穿越事件的第一传动系阻尼控制设定集可以包括被选择为取向成例如通过减小电力网284中的功率波动来使功率性能优先化的控制设定。此外，在实施例中，针对随后的(多个)第二低电压穿越事件的不同的第二传动系阻尼控制设定集可以包括被选择为取向成使传动系230的机械负载的减小优先化的控制设定。
因而，在若干实施例中，控制器300能够首先确定(多个)低电压穿越事件是否对应于单个第一低电压穿越事件或第一低电压穿越事件是否后接一个或多个随后的第二低电压穿越事件。换而言之，控制器300能够例如在所定义的时间帧内在单个低电压穿越事件或多个故障穿越事件之间区分。因此，控制器300能够基于该区分来在第一传动系阻尼控制设定集与第二传动系阻尼控制设定集之间选择。
仍然参考图4，如在(406)示出的，方法(400)包括经由控制器300来基于所选择的第一或第二传动系阻尼控制设定集而控制风力涡轮功率系统200，以致于风力涡轮功率系统200能够在(多个)电网瞬时事件期间依然连接到电力网284。在某些实施例中，例如，(多个)传动系阻尼控制设定可以包括控制器300的增益和/或极限。在这样的实施例中，方法400可以包括基于所选择的一个或多个传动系阻尼控制设定来对控制器300的增益或极限中的至少一个进行调谐。
现在参考图5，图示了可以由控制器300实施的传动系阻尼算法500的一个实施例的示意图。如所示出的，传动系阻尼算法500配置成修改在控制器300中编程为LVRT_flag和LVRT时间(例如，诸如大于10秒)的函数的传动系阻尼极限和/或增益。更特别地，算法500以初始模式502开始。如在与模式0对应的504示出的，传动系阻尼(DTD)算法500在未从涡轮控制器(例如，控制器300)接收任何所设定的极限和增益的情况下操作。因而，模式0大体上与风力涡轮功率系统200的如下的正常或标准操作对应：其中，传动系阻尼算法500将振荡阻尼提供到传动系230。
如果控制器300接收电网瞬时事件的指示(例如，LVRT_flag)，则如在506示出的，DTD算法500将风力涡轮功率系统200的操作改变成第一模式。例如，如所示出的，第一模式能够在单个低电压穿越事件之后被激活，并且，极限能够设定成+/-0.1，其中，增益从涡轮控制器获得。此外，如所示出的，第一模式可以对应于如下的功率性能模式：其中，控制设定被选择为取向成使功率性能优先化。而且，如所示出的，DTD算法500还可以启动计时器以跟踪电网瞬时事件处于模式0与第一模式之间的持续时间。对于第一模式，该时间应当少于一定量，诸如少于大约10秒。
如果继续发生多个故障穿越事件，则如在508示出的， DTD算法500然后能够切换成第二模式。更具体地，如所示出的，第二模式能够在多个低电压穿越事件之后被激活，并且，作为示例，极限能够从大约-0.3至大约+0.2设定，其中，增益设定成大约2。此外，如所示出的，第二模式可以对应于如下的负载性能模式：其中，控制设定被选择为取向成使传动系230的机械负载的减小优先化。而且，如所示出的，DTD算法500还可以启动计时器以跟踪电网瞬时事件处于第一模式与第二模式之间的持续时间。对于第二模式，该时间大体上超过大约20秒。因而，通过在LVRT事件期间具有DTD算法500的更大程度的致动，本公开在防止继故障之后的发电机速度振荡以及减小低速轴转矩值的方面给予帮助。
现在参考图6，图示了本文中所描述的指示增益和极限的应用的阻尼控制方案550的一个实施例的示意图。如所示出的，作为示例，对控制方案550的输入可以包括转速信号。如在552示出的，速度信号可以经由一个或多个滤波器来滤波。如在554示出的，增益(诸如，本文中所描述的经更新的增益)能够应用于经滤波的信号。如在556示出的，极限然后能够应用于来自增益模块的输出。因而，如所示出的，控制方案的输出可以对应于针对转换器控制器274的转矩命令。
特别地参考图7A-7D，示出了用于图示具有不同的DTD策略的对于单个LVRT事件的功率/转矩性能的各种曲线图。特别地，图7A图示根据本公开的、电功率(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图600。而且，图7A图示由分别基于负载性能608和功率性能610来操作风力涡轮功率系统200造成的电功率。图7B图示根据本公开的、低速轴(LSS)转矩(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图602。而且，图7B图示由分别基于负载性能612和功率性能614来操作风力涡轮功率系统200造成的LSS转矩。图7C图示根据本公开的、DTD算法激活(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图604。而且，图7C图示例如分别基于负载性能616和功率性能618的在本文中描述的DTD算法500的激活性。此外，图7D图示根据本公开的电压620(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图606。因此，如在图7D中在时间T1示出的，电力网284中的电压620在短的持续时间内以相当大的量下降(这表示单个低电压穿越事件)。因而，如图7A-7C中所示出的，观察到，DTD算法的致动越高(图7C)，就减小越高的功率过冲/下冲(曲线610与图7A的曲线608相比)和LSS转矩值(曲线614与图7B的曲线612相比)。
特别地参考图8A-8D，示出了用于图示具有不同的DTD策略的对于多个故障穿越(MFRT)事件的功率性能/转矩性能的各种曲线图。特别地，图8A图示根据本公开的、电功率(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图700。而且，图8A图示由分别基于功率性能708和功率性能与负载性能的组合710来操作风力涡轮功率系统200造成的电功率。图8B图示根据本公开的、低速轴(LSS)转矩(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图702。而且，图8B图示由分别基于功率性能712和功率性能与负载性能的组合714来操作风力涡轮功率系统200造成的LSS转矩。图8C图示根据本公开的、DTD算法激活(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图704。而且，图8C图示例如分别基于功率性能716和功率性能与负载性能的组合718的在本文中描述的DTD算法500的激活性。此外，图8D图示根据本公开的电压720(y轴线)与时间(x轴线)对比的曲线图706。因此，如在图8D中在时间T1开始时示出的，电力网284中的电压720在短的持续时间内以相当大的量下降，并且随后多个低电压也下降(这表示如本文中所描述的多个故障穿越事件)。因而，如图8A-8C中所示出的，对于MFRT序列，LSS转矩值能够在每一个低电压事件建立(参见图8B)，从而达到明显高的值。对此，本文中所描述的DTD算法可以使用对于单个LVRT事件的较低的DTD极限和增益以及对于第二并且随后的下降的较高的极限和增益。
现在参考图9，图示了用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作连接到电力网284的发电系统(诸如，图2的风力涡轮功率系统200)的方法(800)的另一实施例的流程图。方法(800)能够由一个或多个计算装置(诸如，图3的控制器300)实施。另外，出于图示和讨论的目的，图9图示按特定顺序实行的步骤。本领域普通技术人员将使用本文中所提供的公开内容来理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，本文中所讨论的方法中的任何的步骤能够以各种方式调整、重新安排、扩展、省略或修改。
如在(802)示出的，方法(800)包括经由控制器300来接收在电力网284中发生的(多个)电网瞬时事件的指示。如在(804)示出的，方法(800)包括激活在发电系统的控制器中编程的传动系阻尼算法，以在(多个)电网瞬时事件期间控制发电系统的转矩水平。而且，传动系阻尼算法可以至少包括定义用于处置一个或多个电网瞬时事件中的第一电网瞬时事件的第一传动系阻尼控制设定集的第一模式(806)和定义用于处置一个或多个电网瞬时事件中的继第一瞬时事件之后的额外的电网瞬时事件的不同的第二传动系阻尼控制设定集的第二模式(808)。因而，如在(810)示出的，方法(800)可以包括在第一模式(806)与第二模式(808)之间选择。此外，如在(812)示出的，方法(800)包括取决于一个或多个电网瞬时事件是仅包括第一电网瞬时事件还是包括继第一瞬时事件之后的额外的电网瞬时事件而经由控制器来在所选择的模式(808)下操作发电系统。
尽管各种实施例的具体特征可以在一些附图中显示，而不在其它附图中显示，但这仅仅是为了方便起见。根据本公开的原理，附图的任何特征可以与任何其它附图的任何特征组合而引用和/或要求保护。
本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书定义，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在一个或多个电网瞬时事件期间操作具有连接到电力网的传动系的发电系统的方法，所述方法包括：
经由控制器来接收在所述电力网中发生的所述一个或多个电网瞬时事件的指示；
基于所述指示来在针对所述发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择，所述第一传动系阻尼控制设定集用于处置所述一个或多个电网瞬时事件中的单个第一电网瞬时事件，并且，所述第二传动系阻尼控制设定集用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件；以及
经由所述控制器来基于所选择的所述第一或第二传动系阻尼控制设定集而控制所述发电系统，以致于所述发电系统能够在所述一个或多个电网瞬时事件期间依然连接到所述电力网。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个电网瞬时事件包括一个或多个低电压穿越事件或一个或多个零电压穿越事件中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，接收在所述电力网中发生的所述一个或多个电网瞬时事件的所述指示进一步包括：
接收单个第一电网瞬时事件的第一指示；
等待某一时段；以及
接收所述单个第一电网瞬时事件是隔离还是后接额外的随后的电网瞬时事件的第二指示。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述指示来在针对所述发电系统的第一传动系阻尼控制设定集或不同的所设定的第二传动系阻尼控制设定集之间选择进一步包括：
确定所述第二指示是指示所述单个第一电网瞬时事件隔离还是后接所述额外的随后的电网瞬时事件；以及
基于所述确定来在所述传动系阻尼控制设定的第一集合与第二集合之间选择。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，用于处置所述单个第一电网瞬时事件的所述第一传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使功率性能优先化的控制设定。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，用于处置继所述第一瞬时事件之后的额外的随后的电网瞬时事件的所述不同的第二传动系阻尼控制设定集包括被选择为取向成使所述传动系的机械负载的减小优先化的控制设定。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一传动系阻尼控制设定集和所述第二传动系阻尼控制设定集进一步包括所述控制器的增益或极限中的至少一个。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：
基于所述所选择的第一或第二传动系阻尼控制设定集来对所述控制器的所述增益或所述极限中的至少一个进行调谐。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，对于所述第一传动系阻尼控制设定集，所述方法进一步包括：
将上限和下限应用于所述控制器，从而将所述增益减小至零，并且然后随后此后逐渐地增大所述增益；以及
其中，对于所述第二传动系阻尼控制设定集，所述方法进一步包括将上限和下限应用于所述控制器并且将所述增益设定成至少一(1)。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功率发电机系统包括风力涡轮功率系统。
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