FI119086B - Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä - Google Patents

Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä Download PDF

Info

Publication number
FI119086B
FI119086B FI20065700A FI20065700A FI119086B FI 119086 B FI119086 B FI 119086B FI 20065700 A FI20065700 A FI 20065700A FI 20065700 A FI20065700 A FI 20065700A FI 119086 B FI119086 B FI 119086B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
network
inverter
power
mains
wind turbine
Prior art date
Application number
FI20065700A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20065700A (fi
FI20065700A0 (fi
Inventor
Veikko Hyvaerinen
Original Assignee
Abb Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Oy filed Critical Abb Oy
Priority to FI20065700A priority Critical patent/FI119086B/fi
Publication of FI20065700A0 publication Critical patent/FI20065700A0/fi
Priority to EP20070117813 priority patent/EP1921309A3/en
Priority to US11/980,537 priority patent/US8097970B2/en
Publication of FI20065700A publication Critical patent/FI20065700A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI119086B publication Critical patent/FI119086B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/42—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output to obtain desired frequency without varying speed of the generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0272—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor by measures acting on the electrical generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/104—Purpose of the control system to match engine to driven device
    • F05B2270/1041—Purpose of the control system to match engine to driven device in particular the electrical frequency of driven generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/50—Control logic embodiment by
    • F05B2270/504—Control logic embodiment by electronic means, e.g. electronic tubes, transistors or IC's within an electronic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15—Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

1 119086
Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä Keksinnön tausta
Keksintö liittyy menetelmään ja järjestelyyn tuulivoimalan yhteydessä ja erityisesti tuulivoimaloiden optimoimiseen verkkovaikutusten suhteen.
5 Tuulivoimaloiden rakennekokojen kasvaessa on usein tarpeen to teuttaa tuulivoimaloiden sähkökäytöt modulaarisella tavalla. Tällainen on tilanne esimerkiksi sellaisten tuulivoimaloiden yhteydessä, joissa tuuliturbiinin annetaan pyöriä vaihtelevalla nopeudella tuuliolosuhteista riippuen. Tuuliturbiinin pyörittämä generaattori tuottaa sähköenergiaa, jota syötetään sähköverkkoon. 10 Tuuliturbiinin nopeuden vaihdellessa myös generaattorin tuottaman sähköenergian taajuus vaihtelee. Generaattorin lähtöön onkin kytkettävä laitteisto, jolla tuotetun sähkön taajuus ja amplitudi voidaan sovittaa sähköverkolle soveliaaksi. Tällainen laite on esimerkiksi taajuusmuuttaja, joka ottaa vastaan muut-tuvataajuista ja amplitudista jännitettä, ja syöttää vastaavasti jännitettä halutul-15 la taajuudella ja amplitudilla edelleen verkkoon siirrettäväksi.
Modulaarinen rakenne taajuusmuuttajan yhteydessä tarkoittaa sitä, että taajuusmuuttaja muodostuu useista osamuuttajista. Suuritehoisen taajuusmuuttajan toteuttaminen on kannattavampaa kytkemällä useita osamuutta-jia rinnakkain, kuin muodostamalla yksi suuri muuttaja. Yhden teholtaan tarvit-20 tavan suuren muuttajan toteuttaminen on usein teknisesti erittäin monimutkais- .*·* *·..·* ta, sillä tarvittavien tehopuolijohteiden jännite- ja virtakestoisuudet asettavat ra- joja käytettäville tehoille.
ϊ *·· Modulaarinen rakenne mahdollistaa myös sähkökäytön redundantti- 2 * * suuden. Redundanttisuus on tärkeä ominaisuus erityisesti tuulivoimaloiden yh- \j’: 25 teydessä näiden sijaitessa usein hankalasti huollettavissa kohteissa. Modulaa- risuudella saadaankin aikaan se, että yhden sähkökäytön osan vikaantuminen ei välttämättä aiheuta keskeytystä koko tuulivoimalan sähköntuotantoon.
Julkaisussa EP-A-1523088 on esitetty modulaarista rakennetta säh- ·*»* kökäyttöjen yhteydessä, ja erityisesti modulaarinen rakenne, mikä mahdollistaa 30 taajuusmuuttajan osien lisäämisen tai poistamisen käytöstä olosuhteista riip- • *4 * *· puen. Julkaisussa esitetty rakenne mahdollistaa verkkovaikutusten optimoimi- sen käyttäen standardirakenneosia, eli sellaisia verkko- ja vaihtosuuntaajia, jot-ka on suunniteltu toimimaan keskenään kaikissa toimintatiloissa. Tyypillinen *.· · .*. . verkkosuuntaajan mitoitus tuulivoimalasovelluksissa on nimellisteholtaan suu- * 35 rempi kuin tämän yhteyteen tarkoitetun vaihtosuuntaajaosan. Tämä ero johtuu verkkosuuntaajaosalle asetetuista vaatimuksista loistehon siirtämisen ja verk- 119086 2 kojännitevaihteluiden suhteen. Tämän tunnetun ratkaisun epäkohtana on verk-kosuuntaajan tehoportaiden suuruus, minkä vuoksi erityisesti pienillä siirrettävillä tehoilla verkkoon kulkeutuu epätoivottava määrä harmonisia virtayliaaltoja.
Keksinnön lyhyt selostus 5 Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä ja menetelmän toteuttava järjestely siten, että yllä mainittua ongelmaa voidaan lieventää. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmällä ja järjestelyllä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
10 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että osa modulaarisesti toteu tetun taajuusmuuttajan verkkosuuntaajaosista voidaan muodostaa modulaarisessa rakenteessa totuttua pienemmistä rakenneyksiköistä. Tällainen rakenne mahdollistaa taajuusmuuttajan toiminnan siten, että generaattorilla tuotettavilla pienillä tehoilla voidaan valita sellainen verkkosuuntaajaosa, jonka mitoitus voi-15 daan valita aikaisempaa tarkemmin vastaamaan siirrettävää tehoa.
Keksinnön modulaarinen rakenne mahdollistaa myös pienemmän rakennekoon verkkosuuntaajille, mikä on erityisen merkityksellistä tuulivoima-lakäyttöjen yhteydessä näiden käyttöjen sijaitessa hankalasti toteutettavissa rakenteissa. Lisäksi keksinnön mukainen menetelmä ja järjestely mahdollista-20 vat tuulivoimalan hyötysuhteen parantamisen, sillä optimaalisemmin valittu .*·*. verkkosuuntaaja aiheuttaa pienemmät häviöt.
φ · ··· : : Kuvioiden lyhyt selostus • · • · | " Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh- : teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: 25 Kuvio 1 esittää keksinnön järjestelyn periaatteellista rakennetta; ja
Kuvio 2 esittää erästä suoritusmuotoa verkkosuuntaajaosista.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus • · · ,··!. Kuviossa 1 on esitetty periaatteellisella tasolla keksinnön mukaisen *:* järjestelyn kaaviokuva sisältäen kolme rinnakkaista osamuuttajaa. Kussakin • · :.**i 30 osamuuttajassa on vaihtosuuntaajaosa 1A, 1B, 1C ja verkkosuuntaajaosa 3A, 3B, 3C, sekä näiden välinen tasajännitevälipiiri 2. Edelleen kuvion 1 tuulivoi-malan sähkökäyttö sisältää generaattorin SG, jossa on kuhunkin rinnakkaiseen • * · : . osamuuttajaan kytketty käämitys, joten jokainen osamuuttaja on yhdessä ge- *' ** neraattorin kanssa itsenäinen kokonaisuus. Jokaiseen generaattorin rinnakkai- 119086 3 seen käämitykseen indusoituu jännite, joiden suuruudet vastaavat toisiaan. Tyypillisesti tällaiset käämitykset on muodostettu siten, että ne eivät ole sähköisesti keskenään kytkettyjä. On kuitenkin selvää, että keksinnön menetelmän toiminta ei ole riippuvainen generaattorin tyypistä.
5 Edelleen kussakin osamuuttajassa on verkkosuodatin 4, joka on esi tetty kuviossa 1 LCL-tyyppisenä kolmivaiheisena suodattimena. Suodattimien tarkoitus on tunnetulla tavalla pienentää kunkin osamuuttajan aiheuttamia verkkovaikutuksia, eli harmonisia virtoja ja muita mahdollisia verkkoon siirtyviä häiriöitä.
10 Kuviossa 1 on myös esitetty virtojen mittaukset kunkin verkkosuun- taajaosan lähdössä ja jännitteiden mittaukset verkkosuodattimien lähdössä. Nämä mittaukset liittyvät verkkosuuntaajaosan sisäiseen toimintaan.
Verkkosuodattimien 4 verkon puolelle on järjestetty kytkinlaitteet 5, joilla kukin osamuuttaja voidaan erottaa syötettävästä verkosta 8. Osamuutta-15 jät on kytketty yhteen ennen pääkytkinlaitetta 7 ja verkkomuuntajaa 6.
Keksinnön järjestelyn mukaisesti kukin osamuuttaja käsittää verkkosuuntaajaosan 3A, 3B, 3C, joista vähintään yhden verkkosuuntaajaosan ni-mellisteho poikkeaa muiden verkkosuuntaajaosien nimellistehosta. Näistä verkkosuuntaajaosista yksi tai useampia verkkosuuntaajaosia on sovitettu va-20 littaviksi käyttöön tuulivoimalan toimintapisteen mukaisesti.
Keksinnön järjestely on muodostettu siten, että rinnankytkettävät tai f ”: yksittäin käyttöönotettavat osamuuttajat on verkkosuuntaajaosien suhteen ra- :***· kennettu siten, että verkkosuuntaajaosien nimelliset tehot eivät ole saman suu- • · · # ruiset. Verkkosuuntaajaosista voidaan siten valita sopivimmin käyttöön sovel- : .·. 25 tuva yksittäinen verkkosuuntaajaosa tai näiden kombinaatio. Kuvion 1 esimer- • · · "Y kissä esimerkiksi 1 verkkosuuntaajaosista on mitoitettu nimellisteholtaan muita verkkosuuntaajaosia pienemmäksi tai suuremmaksi. Tuulivoimalalla tuotetta- • · ***** van tehon ollessa pienimmillään, valitaan pienimmän verkkosuuntaajaosan si sältävä osamuuttaja käyttöön. Tällä tavoin voidaan optimoida sähkökäytön taa- • · v.: 30 juusmuuttaja mahdollisimman hyvin tuotettavan pätötehon ja loistehon mää- O Tään.
.*!: Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti verkkosuuntaaja- « ·· osaan liittyvät verkkosuodattimet on mitoitettu verkkosuuntaajaosan koon mu- T kaisesti. Verkkosuodattimen mitoitus vaikuttaa tuulivoimalan verkkovaikutuk- • · · V : 35 siin. Verkkosuodatin mitoitetaan tyypillisesti siten, että verkkosuodatin toimii · • · • # • · 119086 4 optimaalisesti siirrettävän tehon vastatessa verkkosuuntaajaosan mitoituste-hoa.
Verkkosuuntaajaosiin 3A, 3B, 3C liittyy myös ohjauspiirit AMC, jotka on esitetty kuuluvan kiinteästi kuhunkin verkkosuuntaajaosaan. Näistä ohjaus-5 piireistä yhdelle (3C) on määritelty ominaisuus, jonka perusteella tämä muodostaa ohjeet itsensä tai muiden verkkosuuntaajaosien, ja näihin liittyvien osa-muuttajien, käynnistämiseksi generaattorilla tuotettavan tehon perusteella. Tämän tehotiedon verkkosuuntaajaosa voi vastaanottaa ylemmältä säätöjärjestelmältä, joka määrittää generaattorilla tuotettavissa olevaa tehoa esimerkiksi 10 tuulen voimakkuuden mukaan. Tehotieto on kuvattu kuviossa 1 teho-ohjeena, jolla määritetään kullekin yksikölle siirrettävän tehon määrä. Teho-ohje voi olla arvoltaan nolla, mikä tarkoittaa kyseisen käytön pysäyttämistä. Osamuuttaja voidaan myös irrottaa kokonaan syötettävästä verkosta kytkinlaitteella 5 silloin, kun se ei ole käytössä.
15 Kuviossa 1 on esitetty myös erillinen ohjauslohko 9, joka on valin nainen yllä esitettyyn tarkoitukseen määritellylle verkkosuuntaajan sisäiselle ohjauspiirille. Tämä ohjauslohko ohjaa ylemmän tason säätöjärjestelmän perusteella yksittäisiä osamuuttajia edellä kuvaillulla tavalla.
Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti kaikkien osamuut-20 tajien vaihtosuuntaajaosien nimellistehot ovat samat. Näin toteutettuna kaikkien osamuuttajat pystyvät käsittelemään saman suuruisen verkkoon siirrettävän :]**: tehon. Koska yksi tai useampia verkkosuuntaajaosia on nimellisteholtaan ta- vanomaista pienempiä, tulee verkkoon siirrettävän loistehon käsittelemiseen ·«· :·. käyttää niitä osamuuttajia, joilla on tähän tarkoitukseen enemmän kapasiteet- • .·. 25 tia.
• * · "V Kuviossa 2 on esitetty periaatteellisella tasolla verkkosuuntaajaosi- en kokoonpano keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti. Tässä esimer- • · ***** kissä yksi verkkosuuntaajaosa 21 käsittää neljä rinnakkaista suuntaajasiltaa ja kaksi verkkosuuntaajaosaa 22, 23 käsittää kolme rinnakkaista suuntaajasiltaa. v.: 30 Neljä rinnakkaista suuntaajasiltaa käsittävä verkkosuuntaajaosa 21 pystyy kä-
Ml sittelemään suurempia virtoja kuin kolmen rinnakkaisen suuntaajasillan muo- .·! : dostat verkkosuuntaajaosat 22, 23. Tällaisella ratkaisulla voidaan yksinkertai- .···] sella tavalla toteuttaa keksinnön mukainen ajatus, jonka mukaisesti verkko- • · "* suuntaajien nimellistehot poikkeavat toisistaan.
• M
v : 35 Kuviossa 2 verkkosuuntaajaosaan 21 liittyvä verkkosuodatin on jaet- tu kahteen osaan siten, että kahden suuntaajasillan lähdöt on yhdistetty toi- 119086 5 siinsa ennen verkkosuodatinta, ja verkkosuodattimien jälkeen kaikki verkko-suuntaajaosan 21 lähdöt yhdistetään toisiinsa.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä valitaan tuulivoimalan toimintapisteen mukainen pienin mahdollinen osamuuttajien kombinaatio, jolla tuotet-5 tava pätöteho ja loisteho saadaan siirrettyä verkkoon. Tuuliolosuhteiden muuttuessa osamuuttajien lukumäärää voidaan pienentää tai kasvattaa laitteen toiminnan aikana ilman keskeytyksiä. Menetelmän mukaisesti toimittaessa tuulivoimalan sähkökäytön verkkovaikutukset, eli tuotetut harmoniset virtakompo-nentit, voidaan minimoida, sillä erisuuruiset verkkosuuntaajaosat mahdollista-10 vat useiden portaiden käyttämisen tehon siirtämisessä.
Kun verkkoon voidaan siirtää tehoa pieni määrä, käytetään pienimmän verkkosuuntaajaosan sisältävää osamuuttajaa. Kun tuotettavan näennäis-tehon määrä kasvaa, voidaan siirtyä käyttämään suurempaa osamuuttajaa, ja lopettaa pienimmän osamuuttajan käyttäminen. Tehon edelleen kasvaessa 15 kytketään käyttöön kaksi pienimmän verkkosuuntaajaosan sisältävää osamuuttajaa. Näin toimimalla voidaan jatkaa keksinnön mukaisesti kunnes kaikki osa-muuttajat ovat käytössä. Vastaavalla tavalla toimitaan silloin, kun verkkoon siirrettävän tehon määrä pienenee.
Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin-20 nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdel-la patenttivaatimusten puitteissa.
IM · • *
• M
·· • · • * · • · • · · • * · *·* » •
• I I
« * I
• · · *«· • · • *
• M
• ·
• I I
• · · a a M* • · • « 4 · · • · • · • · · • ·
Ml • · * · • · · •
Ml t I I
• a · f ·
I « I
• M • ·

Claims (5)

1. Järjestely tuulivoimalan yhteydessä, jonka tuulivoimalan sähkökäyttö käsittää kaksi tai useampia rinnakkaisia osamuuttajia, jotka muodostavat sähkökäytön taajuusmuuttajan, tunnettu siitä, että kukin osamuuttaja 5 käsittää verkkosuuntaajaosan, joista vähintään yhden verkkosuuntaajaosan ni-mellisteho poikkeaa muiden verkkosuuntaajaosien nimellistehosta, jolloin yksi tai useampia verkkosuuntaajaosia on sovitettu valittaviksi käyttöön tuulivoimalan toimintapisteen mukaisesti.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, et-10 tä kukin osamuuttaja käsittää vaihtosuuntaajaosan, joiden nimellistehot ovat keskenään samansuuruiset.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että jäijestely käsittää generaattorin, joka käsittää useampia rinnakkaisia käämityksiä.
4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kukin verkkosuuntaaja käsittää verkkosuodattimen, joiden mitoitus on suoritettu kunkin vastaavan verkkosuuntaajan mukaisesti.
5. Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä, jonka tuulivoimalan sähkökäyttö käsittää kaksi tai useampia rinnakkaisia osamuuttajia, jotka muodosta-20 vat sähkökäytön taajuusmuuttajan, tunnettu siitä, että kukin osamuuttaja käsittää verkkosuuntaajaosan, joista vähintään yhden verkkosuuntaajaosan ni- *·· mellisteho poikkeaa muiden verkkosuuntaajaosien nimellistehosta, jolloin me- M» ·*...·* netelmässä valitaan käyttöön tuulivoimalan toimintapisteen vaatima pienin mahdollinen yksittäinen verkkosuuntaajaosa tai näiden kombinaatio. • · * · · • * · ··* · • » I • i « ··* ··· • ♦ • · *« · • · • · I • * · • * • · · • · • · • a · • · • λ m • * · « · ··· * t I Ml • Ml « « · * · · · • · I « ·· • · 7 119086
FI20065700A 2006-11-06 2006-11-06 Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä FI119086B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20065700A FI119086B (fi) 2006-11-06 2006-11-06 Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä
EP20070117813 EP1921309A3 (en) 2006-11-06 2007-10-03 Method and arrangement in wind power plant
US11/980,537 US8097970B2 (en) 2006-11-06 2007-10-31 Method and arrangement in wind power plant

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20065700A FI119086B (fi) 2006-11-06 2006-11-06 Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä
FI20065700 2006-11-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20065700A0 FI20065700A0 (fi) 2006-11-06
FI20065700A FI20065700A (fi) 2008-05-07
FI119086B true FI119086B (fi) 2008-07-15

Family

ID=37482521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20065700A FI119086B (fi) 2006-11-06 2006-11-06 Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8097970B2 (fi)
EP (1) EP1921309A3 (fi)
FI (1) FI119086B (fi)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2449427B (en) * 2007-05-19 2012-09-26 Converteam Technology Ltd Control methods for the synchronisation and phase shift of the pulse width modulation (PWM) strategy of power converters
US7928592B2 (en) * 2008-06-30 2011-04-19 General Electric Company Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated generator windings
DE102009038209A1 (de) * 2008-08-21 2010-02-25 Moeller Gmbh Begrenzungsvorrichtung für Fehlerströme in einer Wechselstrom-Niederspannungsanlage
WO2010025560A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-11 Exro Technologies Inc. Power conversion system for a multi-stage generator
US8188610B2 (en) * 2008-09-08 2012-05-29 General Electric Company Wind turbine having a main power converter and an auxiliary power converter and a method for the control thereof
EP3128646A1 (en) 2009-01-16 2017-02-08 Boulder Wind Power, Inc. Segmented stator for an axial field device
US8138620B2 (en) * 2009-06-12 2012-03-20 General Electric Company Methods and systems for operating a wind turbine power converter
BR112012004808A2 (pt) 2009-09-03 2018-03-13 Exro Tech Inc sistema de configuração de bobina variável, aparelho e método
IT1397013B1 (it) * 2009-11-03 2012-12-20 Trevi Energy S P A Sistema di controllo di centrali eoliche con aerogeneratori equipaggiati con convertitori modulari a corrente continua.
EP2346134B1 (en) * 2010-01-14 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Converter device and method for converting electrical power
US8374009B2 (en) * 2010-03-25 2013-02-12 Hamilton Sundstrand Corporation Multi-level parallel phase converter
US9154024B2 (en) 2010-06-02 2015-10-06 Boulder Wind Power, Inc. Systems and methods for improved direct drive generators
WO2012061055A2 (en) 2010-10-25 2012-05-10 Bloom Energy Corporation Fuel cell control device and method
US20120175962A1 (en) * 2011-01-11 2012-07-12 Converteam Technology Ltd. Power Collection and Transmission Systems
GB201200803D0 (en) * 2012-01-18 2012-02-29 Rolls Royce Goodrich Engine Control Systems Ltd Fault tolerant electric drive system
TWI452796B (zh) * 2012-02-08 2014-09-11 Darfon Electronics Corp 太陽能換流器系統及其控制方法
US9118184B2 (en) * 2012-08-15 2015-08-25 General Electric Company Alternative power converter system
US8736133B1 (en) 2013-03-14 2014-05-27 Boulder Wind Power, Inc. Methods and apparatus for overlapping windings
US10177620B2 (en) 2014-05-05 2019-01-08 Boulder Wind Power, Inc. Methods and apparatus for segmenting a machine
WO2017171182A1 (ko) * 2016-03-30 2017-10-05 두산중공업 주식회사 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치 및 컨버터 제어 장치, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치 및 스위칭 소자 모듈 제어 장치
WO2018213919A1 (en) 2017-05-23 2018-11-29 Dpm Technologies Inc. Variable coil configuration system control, apparatus and method
CN108173285B (zh) * 2018-01-12 2021-09-28 福州大学 风火打捆外送电线路截面和火电装机容量联合优化方法
EP3579371A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-11 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Dual transformer turbine
US11722026B2 (en) 2019-04-23 2023-08-08 Dpm Technologies Inc. Fault tolerant rotating electric machine
TWI700883B (zh) * 2019-11-27 2020-08-01 公準精密工業股份有限公司 微渦輪發電系統及其電力管理方法
EP4315556A1 (en) 2021-05-04 2024-02-07 Exro Technologies Inc. Battery control systems and methods
US11967913B2 (en) 2021-05-13 2024-04-23 Exro Technologies Inc. Method and apparatus to drive coils of a multiphase electric machine

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5083039B1 (en) * 1991-02-01 1999-11-16 Zond Energy Systems Inc Variable speed wind turbine
ES2084906T3 (es) * 1991-11-07 1996-05-16 Siemens Ag Instalacion para la generacion de energia electrica.
DE4232356C2 (de) 1992-09-26 1997-01-09 Inst Solare Energieversorgungstechnik Iset Stromversorgungseinrichtung mit mindestens zwei Stromquellen
US5844327A (en) * 1996-08-21 1998-12-01 Antec Corporation Apparatus and method for optimizing power distributed in a broadband signal system
DE19748479C1 (de) 1997-11-03 1999-04-15 Aloys Wobben Pulswechselrichter mit variabler Pulsfrequenz und Windenergieanlage mit einem Pulswechselrichter
JP2000341959A (ja) 1999-05-31 2000-12-08 Kawasaki Steel Corp 発電システム
US6946750B2 (en) * 2000-08-14 2005-09-20 Aloys Wobben Wind power plant having a power generation redundancy system
DE10040273A1 (de) * 2000-08-14 2002-02-28 Aloys Wobben Windenergieanlage
DE10114075B4 (de) * 2001-03-22 2005-08-18 Semikron Elektronik Gmbh Stromrichterschaltungsanordnung für Generatoren mit dynamisch veränderlicher Leistungsabgabe
DK1318589T3 (da) * 2001-12-10 2013-05-21 Abb Schweiz Ag Vindenergisystem og fremgangsmåde til drift af et sådant vindenergisystem
US7015595B2 (en) * 2002-02-11 2006-03-21 Vestas Wind Systems A/S Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control
DE10210164A1 (de) 2002-03-07 2003-09-18 Michael Henschel Vorrichtung zur mehrfachen Gleichrichterspeisung eines Synchrongenerators in einer Kraftanlage
US6900998B2 (en) * 2002-05-31 2005-05-31 Midwest Research Institute Variable-speed wind power system with improved energy capture via multilevel conversion
US6751106B2 (en) * 2002-07-25 2004-06-15 General Electric Company Cross current control for power converter systems and integrated magnetic choke assembly
US20040155603A1 (en) * 2002-10-23 2004-08-12 Clegg John C. Direct current gas discharge lighting systems with arc suppression
DK175645B1 (da) 2002-10-31 2005-01-03 Bonus Energy As Elektrisk kredslöb til drevet generator med segmenteret stator
US7042110B2 (en) * 2003-05-07 2006-05-09 Clipper Windpower Technology, Inc. Variable speed distributed drive train wind turbine system
DE10327344A1 (de) * 2003-06-16 2005-01-27 Repower Systems Ag Windenergieanlage
DE10330473A1 (de) * 2003-07-05 2005-01-27 Alstom Technology Ltd Frequenzumwandler für Hochgeschwindigkeitsgeneratoren
FI116602B (fi) 2003-10-08 2005-12-30 Abb Oy Menetelmä verkkosuuntaajan yhteydessä ja verkkosuuntaaja
EP1575156B1 (en) * 2004-02-16 2015-06-17 Vacon Oyj Synchronization of parallel-connected inverter units or frequency converters
US7414331B2 (en) * 2004-03-31 2008-08-19 General Electric Company Power converter system and method
CN101213732A (zh) * 2005-07-01 2008-07-02 维斯塔斯风力系统有限公司 可变转子速度风力涡轮机、风场、传输电力的方法以及检修或检查可变转子速度风力涡轮机的方法
JP2007043824A (ja) 2005-08-03 2007-02-15 Shinko Electric Co Ltd 発電装置
ES2416288T3 (es) * 2005-08-12 2013-07-31 General Electric Company Turbina eólica de protección contra sobrevoltajes
EP1768223B1 (en) * 2005-09-27 2021-10-20 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology, S.L. Method for operation of a converter system
US7324360B2 (en) * 2005-10-17 2008-01-29 General Electric Company Power converter methods and apparatus for variable speed high power machines
US7446435B2 (en) * 2005-11-30 2008-11-04 General Electric Company Power converter system and method
FI118875B (fi) * 2006-09-26 2008-04-15 Vacon Oyj Invertterien rinnankytkentä
US7893346B2 (en) * 2006-09-28 2011-02-22 Jack Nachamkin Integrated voltaic energy system
US9112379B2 (en) * 2006-12-06 2015-08-18 Solaredge Technologies Ltd. Pairing of components in a direct current distributed power generation system
GB2449427B (en) * 2007-05-19 2012-09-26 Converteam Technology Ltd Control methods for the synchronisation and phase shift of the pulse width modulation (PWM) strategy of power converters
ES2675747T3 (es) * 2007-06-06 2018-07-12 Abb Schweiz Ag Entrega de potencia eléctrica por medio de una pluralidad de inversores paralelos y método de control con base en el rastreo del punto de máxima potencia (MPPT)
US7852643B2 (en) * 2007-06-27 2010-12-14 General Electric Company Cross current control for power converter system
DE502008001253D1 (de) * 2008-02-27 2010-10-14 Abb Schweiz Ag Energiesystem umfassend eine Wind- oder Wasserkraftturbine
CN102066748B (zh) * 2008-03-28 2013-07-24 英格蒂穆电力技术有限公司 风力涡轮机运行方法及系统
US7944068B2 (en) * 2008-06-30 2011-05-17 General Electric Company Optimizing converter protection for wind turbine generators
US7928592B2 (en) * 2008-06-30 2011-04-19 General Electric Company Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated generator windings
US7939959B2 (en) * 2008-06-30 2011-05-10 General Electric Company Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated transformer windings
US20100121511A1 (en) * 2008-10-07 2010-05-13 Boston-Power, Inc. Li-ion battery array for vehicle and other large capacity applications
US8212408B2 (en) * 2008-12-24 2012-07-03 Alencon Acquisition Co., Llc. Collection of electric power from renewable energy sources via high voltage, direct current systems with conversion and supply to an alternating current transmission network
WO2010135406A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 Coolearth Solar Architecture for power plant comprising clusters of power-generation devices
US8334618B2 (en) * 2009-11-13 2012-12-18 Eaton Corporation Method and area electric power system detecting islanding by employing controlled reactive power injection by a number of inverters
KR101094002B1 (ko) * 2009-12-16 2011-12-15 삼성에스디아이 주식회사 전원 변환 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US8097970B2 (en) 2012-01-17
EP1921309A3 (en) 2013-11-13
FI20065700A (fi) 2008-05-07
FI20065700A0 (fi) 2006-11-06
EP1921309A2 (en) 2008-05-14
US20080106100A1 (en) 2008-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI119086B (fi) Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä
US7939959B2 (en) Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated transformer windings
US9306473B2 (en) Variable rotor speed wind turbine, wind park, method of transmitting electric power and method of servicing or inspecting a variable rotor speed wind turbine
EP2893606B1 (en) Connection system for power generation system with dc output
AU2012200262B2 (en) Wind turbine
RU2627035C2 (ru) Способ и система для управления гидроэлектрическими турбинами
US8553432B2 (en) Power transmission method and power transmission apparatus
US7532490B2 (en) Converter topology and methods for interfacing an electrical machine to electrical power grid
EP2760123A2 (en) Cascaded H-Bridge Converter with transformer based cell power balancing in each voltage level
CN205670685U (zh) 用于传输电功率的设备
Islam et al. Power converters for wind turbines: Current and future development
RU2543988C2 (ru) Способ подвода электрической энергии в трехфазную сеть переменного напряжения
Bulatov et al. Use of power routers and renewable energy resources in smart power supply systems
CN107078510B (zh) 用于从海上风力涡轮机获得电力的方法和装置
Antunes et al. Floating, production, storage, and offloading unit: A case study using variable frequency drives
CN106356889A (zh) 永磁风力发电机组
RU157682U1 (ru) Высоковольтный преобразователь частоты большой мощности с активными выпрямителями
Onge et al. A new multi-port active DC-link for PMG-based WECSs
Berzan et al. High-efficiency electronic transformer for powering of individual consumers from the medium voltage grid
Elserougi et al. Series‐connected multi‐half‐bridge modules converter for integrating multi‐megawatt wind multi‐phase permanent magnet synchronous generator with dc grid
CN113950785A (zh) 两用转换器
Singh et al. A survey on power quality improvement converter of PMSG
CN106337781B (zh) 用网络桥接器控制器来运行风力涡轮机
Aho et al. Description and evaluation of 3-level VSC topology based statcom for fast compensation applications
CN112531764A (zh) 一种交流励磁系统及其网侧变流器的pwm控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ABB SCHWEIZ AG