風力發電系統的製作方法

2023-10-18 03:35:54

專利名稱：風力發電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電系統，其在功率系統內發生停電等電壓下降時，吸收在交流勵磁型發電機的轉子上產生的過大電流以保護與轉子連接的變流器(converter)，並 且，不需要從系統中將風力發電系統解列，就可以在吸收過大電流之後實現與轉子連接的 變流器的運轉的重新開始。
背景技術：
發電裝置中所使用的交流勵磁型發電機，通過利用功率轉換器以轉差頻率(系統 頻率與旋轉頻率之差)對轉子繞組進行交流勵磁，從而可以通過轉子的勵磁使定子側產生 的電壓成為與系統頻率相同的頻率。通過使轉子的勵磁頻率(轉差頻率)可變，能夠使風 車的旋轉數可變，並且，能夠使功率轉換器的容量比發電機的容量小等的優點。但是，如果功率系統中發生接地故障等電壓降低的情況，則交流勵磁型發電機進 行向發生故障處提供電流的操作。此時，由於在轉子繞組中感應過大電流，且在與轉子側連 接的勵磁用變流器中流過過大的電流，因此，採用設置用閘流電晶體將轉子電路短路的、即 被稱為撬棒(Crow-bar)的裝置的方法。在歐洲等地規定在系統發生故障時，不將風力發電系統從系統解列，必須持續運轉，因此，需要在短時間的電壓降低時，通過不將風力發電系統從功率系統解列，在故障之 後重新開始發電運轉，從而減小對功率系統的影響。專利文獻1中記載了 以往在檢測到發電機側變流器的過電流時啟動短路電路的方式。另外，專利文獻2中記載了 在檢測到系統電壓降低時啟動短路電路的方式。[現有技術文獻]專利文獻1 美國專利第6，921，985號專利文獻2 美國專利第7，321，221號本發明要解決的問題點在於保護交流勵磁型發電機的勵磁用功率轉換器不會受 到由於系統故障或系統幹擾而產生的過電流的影響，可以不將發電機與系統斷開地進行運 轉。特別是，在低發電量時，有時會有在轉子達到過電流電平之前，變流器直流電壓上升，變 流器不能運轉的情況發生。因此，本發明要解決的問題點還包括避免這種情況發生，防止 變流器直流過電壓，使得發電運轉可以在系統故障恢復後立即重新開始。

發明內容
本發明的風力發電系統中，將系統故障時過電流消耗裝置的交流輸入與發電機轉 子和勵磁用變流器之間連接，檢測出勵磁用變流器直流電壓上升，在系統故障時啟動短路 電路。為了解決上述技術課題，本發明提供一種風力發電系統，其中，將交流勵磁型發電 機的定子與功率系統連接，將交流勵磁用變流器與該交流勵磁型發電機的轉子連接，另外， 將該交流勵磁型發電機的轉子與渦輪連接，通過渦輪的動力使發電機轉子旋轉，在該交流勵磁用變流器與發電機轉子之間，具有可以通過開關單元進行短路的短路電路單元，並具有與上述交流勵磁型發電機的定子和上述功率系統連接的系統側變流器，該系統側變流器 的直流部分與上述交流勵磁用變流器的直流部分連接，另外，具有用於對在系統電壓降低 時備用的勵磁用變流器和系統側變流器進行控制的控制裝置，且上述該交流勵磁型發電機 向上述功率系統提供發電功率，上述變流器的控制裝置具有檢測直流電壓的單元和直流電 壓上升檢測單元，並具有檢測直流電壓的上升，啟動上述短路電路單元的單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵上述變流器的控制裝置具有檢測上述發電機與上述交流勵磁用變流器之間的電流，並檢測過大電流的單元；通過上述檢測 過大電流的單元或上述直流電壓上升檢測單元的任一個單元的信號來啟動上述短路電路 單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵作為上述直流電壓上升檢測單元，檢測比通常運轉時的值大的值。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵作為上述直流電壓上升檢測單元，以設定在通常的運轉時的電壓電平與使上述變流器保護停止的過電壓電平之間的過電壓 檢測電平來檢測直流電壓的上升。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵上述直流電壓上升檢測單元對直流電壓指令值與檢測值的偏差大的情形進行檢測。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵具有在上述發電機與上述變流器之間發生過大電流的情況下，使上述交流勵磁用變流器的柵極停止的單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵上述短路電路單元具有包括多個電阻器，且在短路時幾乎同時工作，在解除短路時按順序斷開的單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵上述短路電路單元具有包括多個電阻器，且在短路時幾乎同時工作，在解除短路時按順序斷開的單元，並具有根據系統電壓 的振幅值使上述同時工作的期間可變的單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵當通過上述短路電路單元將已短路的電阻都斷開之後，開始上述交流勵磁用變流器的工作，工作開始後，在功率系統的電壓 中大量存在反相成分時，將發電機定子的有效功率以及無效功率控制在幾乎為零。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵上述短路電路單元連續2次實施從同時接通到按順序斷開的循環，在第3次使系統停止。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵具有防止上述變流器控制的發電功率的指令值的驟變的單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵具有檢測系統電壓下降的單元和在系統電壓的下降中降低上述變流器的直流電壓的單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵，具有當上述變流器的直流電壓上升時，將有效電流變更到放電方向的單元。另外，本發明的風力發電系統還具有如下特徵，具有檢測上述系統變流器的輸出交流電流的過電流的單元；在通過上述過電流檢測單元檢測出過電流的情況下，使上述系 統側變流器暫時停止的單元；和進行再啟動的再啟動單元。[發明效果]
根據本發明的風力發電系統，可以通過將短路電路(過電流消耗裝置)的交流輸入連接到發電機轉子與勵磁用變流器之間，檢測出系統電壓下降和勵磁用變流器直流電壓 上升，而啟動過電流消耗裝置，來實現保護交流勵磁型發電機的勵磁用功率轉換器不受系 統幹擾引起的過電流的影響，並可以持續運轉的操作。


圖1是風力發電裝置的電路構成的說明圖。圖2是系統側變流器2041的構成的說明圖。圖3是空載時間附加器2041-02,2042-02的說明圖。圖4是發電機側變流器2042的構成的說明圖。圖5是變流器2041的控制構成的說明圖。圖6是變流器2041的監視處理CTL_WTCH1的處理流程圖。圖7是變流器2042的控制構成的說明圖。圖8是相位檢測器THDET的說明圖。圖9是指令切換器SW的構成圖。圖10是系統故障應對裝置212的電路構成的說明圖。圖11是系統故障應對裝置212的操作說明圖。圖12是系統故障應對裝置的控制裝置213的控制構成的說明圖。圖13是變流器2042的監視處理CTL_WTCH2的處理流程圖。圖14是變流器2042的監視處理CTL_WTCH2的處理流程圖。符號的說明10系統的發電設備20風力發電裝置201交流勵磁型發電機202 翼203風車控制裝置204變流器205變流器控制裝置206斷路器207連接用變壓器208，209電磁接觸器或斷路器210變流器直流電路211編碼器212過電流消耗裝置213過電流消耗裝置的控制裝置214交流濾波器電路215dv/dt控制用電抗器216無停電電源裝置217變壓器(控制電源用)
218傳動裝置219a, 219b, 219c, 219d 電流傳感器220a, 220b電壓傳感器
221系統故障應對系統Qref無效功率指令值Pref有效功率指令值Run運轉/停止指令值PCH槳葉角指令VSY系統電壓檢測值VST定子電壓檢測值ISY系統電流1ST 定子電流IR 變流器2042電流IG 變流器2041電流VDC變流器直流部電壓
具體實施例方式以下，通過附圖對本發明的實施例進行說明。(實施例1)通過圖1對本發明的實施例1的裝置構成(單線接線圖)進行說明。風力發電裝置20通過輸電線與功率系統10連接。風力發電裝置20主要由發電 機201、翼202、風車控制裝置203、變流器(勵磁裝置)204、變流器控制裝置205、過電流消 耗裝置212、過電流消耗裝置212的控制裝置213而構成。翼202通過傳動裝置218與發電機201的轉子機械性地連接。發電機201的轉子繞組與變流器204電連接，另外，發電機201的定子通過斷路器 206或變壓器207等與功率系統電連接。風車控制裝置203對風速檢測或翼202的角度控制、發電功率指令值Pref的作 成、或運轉/停止等的指令值Run的輸出、無效功率指令Qref的作成等的運轉指令信號 OPSO進行計算。通過上述風車控制裝置203作成的無效功率指令值Qref或，發電功率指令值 Pref、上述運轉/停止指令值Rim等的各種運轉信號OPSO、翼角度指令值PCH被分別傳送到 變流器控制裝置205或翼角度變更裝置。變流器控制裝置205按照指令值調整變流器204的輸出電壓，並控制發電機201 和系統之間的功率(發電功率、無效功率)。接下來，對變流器(勵磁裝置)2042、變流器控制裝置2041、過電流消耗裝置212、 過電流消耗裝置的控制裝置213進行簡單地說明。發電機201的定子側的3相輸出，通過 利用外部信號SGl可以開閉的例如斷路器208、系統聯繫用變壓器207和斷路器206與功率 系統10連接。另外，系統聯繫用變壓器207的斷路器208側的電路通過其他的斷路器209 與濾波器電路214、變流器2041連接。
變流器2041的直流電路210也和變流器2042的直流電路連接。上述變流器2042 的交流輸出通過dv/dt控制用的電抗器215與發電機201的轉子繞組連接。另外，在上述電抗器215的變流器2042側連接過電流消耗裝置212的交流輸入端 子，將直流輸出端子與變流器2041以及2042的直流電路210連接。過電流消耗裝置212 的直流端子和變流器204的直流端子可以通過阻抗連接，也可以以低阻抗連接。另外，變流器控制裝置205由無停電電源裝置216進行備用，在系統電壓降低時， 由無停電電源裝置216向變流器控制裝置205提供功率。另外，過電流消耗裝置212的控 制器213也通過無停電電源裝置216進行備用，在系統電壓下降時，由無停電電源裝置216 向控制器213提供功率。上述斷路器206用於例如為了保護系統20，在電流過大的情況持續發生時，打開斷路器206，斷開電流，將系統20完全停止，並切斷與系統10的電連接。發電機側變流器2042以及系統側變流器2041採用例如半導體的開關元件(GT0， IGBT，MOS, SiC等)而構成，並具有將交流轉換為直流或將直流轉換為交流的功能。另外，在上述系統側變流器2041的交流輸出端子處，設置由電抗器或電容器構成 的、使高次諧波電流、高次諧波電壓衰減的交流濾波器電路214。在發電機201的旋轉部分，通過傳動裝置218連接有風力發電用的葉片202，受到 風力而旋轉。另外，在旋轉部分連接有對旋轉位置進行檢測的例如編碼器等的位置檢測器 211，並將旋轉數信號ω進行輸出。檢測出的旋轉數信號ω被輸入給風車控制裝置203和 變流器控制裝置205。接下來，對用於控制發電功率的配線以及裝置進行說明。變壓器207的次級側的 三相電壓以及三相電流的值被分別通過電壓傳感器220a和電流傳感器219a，轉換為低電 壓的電壓檢測信號VSY和低電壓的電流檢測信號ISY，上述低電壓的信號VSY以及ISY被輸 入到變流器控制裝置205。另外，斷路器208的次級側(斷路器208和發電機201的定子之間)的電壓的值 被電壓傳感器220b轉換為低電壓的信號VST，並被輸入到變流器控制裝置205。與上述變流器2041、2042的直流部210連接的電容器Cd的電壓被通過電壓傳感 器轉換為低電壓的直流電壓信號VDC，直流電壓信號VDC被輸入到變流器控制裝置205。另外，用電流傳感器219c檢測變流器2042的輸出電流IR，用電流傳感器219d檢 測變流器2041的輸出電流IG，電流檢測值IR以及IG被傳送給變流器控制裝置205。另外，風車控制器203具備向變流器控制裝置205發送啟動/停止指令Rim、有效 功率指令Pref、無效功率指令Qref等的各種指令值0PS0，或，檢測風車或系統的狀態量，與 外部通信的通信功能等。另外，變流器控制裝置205分別用信號SG1、SG2控制斷路器208、209，並輸出對由 半導體開關元件構成的變流器2041、2042分別進行驅動控制的脈衝信號P1、P2。電源與無停電電源裝置216連接，以使變流器控制裝置205在系統電壓降低時也 可以工作。無停電電源裝置216輸入由變壓器217調整的電壓。無停電電源裝置216的輸 入電壓正常時，從系統電壓向控制器205提供功率，在系統電壓異常的情況下，從無停電電 源裝置216內的能量積蓄要素(例如電池)向控制器205提供功率。另外，過電流消耗裝置212的控制裝置213向過電流消耗裝置212傳送操作指令P3。另外，後面將對控制裝置213的詳細操作進行說明，因此在此省略。圖2表示變流器2041的構成。變流器2041由半導體元件等構成。在此，表示三 相變流器的構成，由半導體元件(在本實施例中以由IGBT和二極體構成的變流器為例進行 說明)Sll、S12、S21、S22、S3US32構成。元件SlU S12構成U相的上下臂；元件S2US22 構成V相的上下臂；元件S31、S32構成W相的上下臂。通過將這些半導體元件的IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)接通 / 斷 開，在交流端子中產生三相的交流電壓，並且，通過調整該交流電壓，可以控制輸出的電流 IG0由控制裝置205提供用於接通/斷開半導體元件的柵極信號Pl (P1_GB.P1_U.P1_ V、Pl_ff)。在此，柵極信號Pl的附加標記U表示U相的信號P1_U，P1_V表示V相、Pl_ff表 示W相的柵極信號。另外，P1_P0WER是用來使變流器2041的元件接通/斷開的柵極電路 電源，由控制裝置205以被絕緣的電源提供。另外，柵極塊信號P1_GB是停止由柵極信號控 制的半導體元件Sll S32的接通/斷開操作(使半導體元件Sll S32都為斷開)的信 號，同樣由控制裝置205提供。U相的下臂元件S12的柵極信號提供上臂元件Sll的反轉(S卩，當Sll為接通時， 元件S12為斷開)，同樣，關於V相、W相的上下臂，也是下側臂提供上側臂的反轉信號。為 了產生反轉信號，使用反轉器NOT。在柵極信號Sll到S32中，為了防止上下臂的短路(防 止同時接通)，用柵極電路2041-01內的短路防止電路2041-02附加被稱為空載時間(dead time)的期間。柵極塊信號P1_GB和脈衝信號Pl被同時輸入到AND電路2041-03，柵極停止時， P1.GB =「0」，因此，此時，半導體元件Sll S32與脈衝信號P1_U、P1_V、P1_W的狀態無關， 全都處於斷開的狀態。圖3表示短路防止電路2041-02的構成。短路防止期間的時間延遲，通過時間延 遲附加器Delay被附加給所輸入的脈衝。附加了該時間延遲後的信號和所輸入的原來的信 號被輸入到「AND」運算器中，進行邏輯運算(AND)。由此，輸出信號Out成為在原始信號中 附加了時間延遲Td的接通延遲的信號。由此可見，通過在上下臂的信號中附加接通延遲， 例如，在上側的開關元件斷開時，下側的開關元件從斷開開始延遲時間Td後接通，由此，可 以防止上下的開關元件過渡性地同時處於接通狀態，從而防止直流的短路。圖4表示變流器2042的構成。變流器2042和變流器2041 —樣，由半導體元件等 構成。在此，表示三相變流器的構成，由半導體元件(IGBT和二極體)S41、S42、S51、S52、 S61、S62構成。元件S41、S42構成U相的上下臂；元件S51、S52構成V相的上下臂；元件 S6US62構成W相的上下臂。通過將這些半導體元件接通/斷開，在交流端子中產生三相的交流電壓，並且通 過調整該交流電壓，可以控制變流器2042輸出的電流IR。由控制裝置205提供用於將半導體元件接通/斷開的柵極信號P2。柵極信號P2 包括各相的柵極信號(三相)、柵極電路工作電源、柵極塊信號，分別用P2_U、P2_V、P2_W、 P2_P0WER、P2_GB的信號名表示(信號名的附加標記U表示U相的信號P2_U，P2_V表示V 相、P2_W表示W相的柵極信號)。U相的下臂元件S42的柵極信號提供上臂元件S41的反轉(S卩，當S41為接通時，元件S42為斷開)，同樣，關於V相、W相的上下臂，也是下側臂提供上側臂的反轉信號。為了產生反轉信號，使用反轉器NOT。在柵極信號S41到S62中，由於上下臂的短路防止期間， 用柵極電路2042-01內的短路防止電路2042-02附加被稱為空載時間的期間。為了停止半導體元件的接通/斷開，使用柵極塊信號P2_GB。該柵極塊信號P2_GB 被輸入到各脈衝信號P2 (P2_U、P2_V、P2_ff)所分別具有的各AND電路2042-03中。柵極停 止時，P2_GB = 「0」，因此，此時，半導體元件S41 S62與脈衝信號P2的狀態無關，全都處 於斷開狀態。通過圖5到圖8對控制裝置205的功能進行說明。圖5表示變流器2041的控制構成。變流器2041具有將平滑電容器Cd的直流電 壓VDC控制為恆定的功能。因此，變流器2041的控制部對系統電壓VSY(三相)的相位進 行檢測，使用檢測出的電壓相位對電流IG(三相)進行控制，與系統交換有效功率，並控制 直流電壓。如果發電機勵磁用變流器2042利用直流部的功率，來消耗平滑電容器Cd的能量， 從而導致電流電壓VDC降低，則系統側變流器2041的直流電壓控制DCAVR進行調整有效 電流Ipn (有效功率成分)，給平滑電容器Cd充電，將直流電壓VDC保持在恆定的操作。相 反，在功率轉換器2042充電直流功率，直流電壓VDC上升的情況下，功率轉換器2041的直 流電壓控制DCAVR進行將直流功率轉換為交流功率，為了對功率系統放電而調整有效電流 Ipn (有效功率成分)，將直流電壓VDC保持在恆定的操作。變流器2041開始運轉之前，由直流電壓的初始充電電路(圖中沒有顯示)充電直 流電壓VDC，然後，電磁接觸器209的投入指令SG2被輸出，變流器2041與系統連接。上述三相交流電壓檢測值VSY向相位檢測器THDET和3相2相轉換器32TRS輸 入。上述相位檢測器THDET以追蹤系統的電壓的相位信號THS，將相位信號THS (將系統U 相電壓設為正弦波時的角度信號)輸出到3相2相旋轉坐標轉換器3DQ01、2相dq轉換器 2DQ02、2相3相旋轉坐標轉換器DQ23-01。直流電壓指令值VDCREF和上述直流電壓檢測 值VDC被輸入到直流電壓調整器DCAVR(例如，由比例積分控制器PI構成)。上述直流電 壓調整器DCAVR調整輸出的ρ軸電流指令值(有效電流指令值)IpR，以使被輸入的指令值 VDCREF與檢測值VDC的偏差為零，用加減法運算器303對電流指令IpH進行加減運算，並將 其結果Ipnstr輸出給電流調整器ACRl。系統側變流器2041的輸出三相電流IG被輸入到過電流檢測器OCl和過電流檢 測器0C2中，直流電壓VDC被輸入到過電壓檢測器0V2中。過電流檢測器OCl和過電流檢 測器0C2、過電壓檢測器0V2由比較器和保持電路構成，檢測到過電流或過電壓時，將輸出 0PSla、0PSlb、0PSlc由「 1 」變更為「0」，並保持。如果輸入來自監視環路處(CTL_WTCH1)的 復位信號(RESET1、RESET2)，則過電流檢測器OCl及0C2、過電壓檢測器0V2的輸出「0」的 保持被解除，輸出變更為「 1 」。過電流檢測器OCl被設定為以比過電流檢測器0C2還低的電 流電平進行工作。另外，過電壓檢測器0V2被設定為以比後面要提到的過電壓檢測器OVl 還高的電壓進行工作。監視環路處(CTL_WTCH1)輸出直流電壓指令值VDCREF和有效電流指令值修正量 IpH。另外，直流過電壓通過檢測器0V2進行監視，當直流電壓VDC比過電壓電平0V_REF2還大時，將過電壓信號OPSlc輸出到邏輯運算AND中。檢測器0V2以檢測到過電壓時 為「0」，除此之外為「1」的方式作成過電壓檢測信號OPSlc，並具有如果檢測出過電壓，信號 為「0」，則保持該值的功能。另外，檢測信號OPSlc也可以用於圖7所示的變流器2042的控 制部分。過電流、過電壓檢測信號(0PSla、0PSlb、0PSlc)被傳送到OR運算器和監視環路處 理(CTL_WTCH1)中。運算器「AND」進行過電流檢測信號(0PSla、0PSlb、0PSlc)的AND運算 (邏輯運算)，將其結果P1_GB傳送到變流器2041中。也就是說，如果過電流、過電壓檢測 信號(OPSla、OPSlb、OPSlc)變成「0」，則柵極信號P1_GB成為零，變流器2041停止開關操作。3相DQ坐標轉換器3DQ01根據所輸入的電流IG，利用公式1所示的3相2相轉換 式以及公式2所示的旋轉坐標轉換式，計算ρ軸電流檢測值Ipn (有效電流)和q軸電流檢 測值Iqn (無效電流)，並將ρ軸電流檢測值Ipn輸出到電流調整器ACRl中，將q軸電流檢 測值Iqn輸出到電流調整器ACR2中。
在此，附加標記U、V、W表示三相交流的各相，例如，電流IG的U相電流用I⑶表 示。以下的電壓等也同樣(系統電壓VSY的U相為VSYU等)。在此，係數kl為換算為微型 計算機內部的任意單位的係數。式1
(JGU\
IGV ) IGW I式2
/Ιρη\ Sin(THS) - cos(THS)\ /In a\l/gn/ " \€οβ(Γ 5) Sin(THS)) Iln β)上述電流調整器ACRl調整輸出的P軸電壓指令值VpnO，以使上述ρ軸電流指令值 Ipnstr與上述ρ軸電流檢測值Ipn的偏差為零，並向加法運算器301輸出。同樣，上述電流 調整器ACR2對輸出的q軸電壓指令值VqnO進行調整，以使q軸電流指令值(=0)與上述 q軸電流檢測值Iqn的偏差為零，並向加法運算器302輸出。在此，上述電流調整器(ACR1、 ACR2)能由例如比例積分(PI)控制器構成。上述3相2相轉換器32TRS根據所輸入的電壓VSY，利用公式3所示的轉換式，計 算α成分Vsa和β成分Vsi3，另外，利用公式4計算ρ軸電壓檢測值(與系統電壓矢量 一致的成分)Vps和q軸電壓檢測值(與上述ρ軸電壓檢測值Vps正交的成分)Vqs,並分別 輸出到上述加法運算器301、302。在此，係數k2為換算為微型計算機內部的任意單位的係數。式3
Vsv V Vsw )式4/Fps\ — isin(THS) - cos(THS)\ /Vsa\ Wgsi = \cos(THS) Sin(THS)) Ws/ /上述加法運算器301將上述P軸電壓指令值VpnO和上述ρ軸電壓檢測值Vps相 加後，向2相3相坐標轉換器DQ23-01輸出。同樣，上述加法運算器302將上述q軸電壓指 令值VqnO和上述q軸電壓檢測值Vqs相加後，向2相3相坐標轉換器DQ23-01輸出。上述2相3相坐標轉換器DQ23-01將上述相位信號THS和上述各加法運算器的結 果VpruVqn輸入，根據公式5以及公式6所示的轉換式，計算上述轉換器DQ23-01輸出的電 壓指令值Vim、Vvn, Vwn，並向脈衝運算器PWMl輸出。在此，係數gl是將微型計算機內部的 任意單位的值換算為調製率]的係數。式5
— / sm(JHS) cos(THS)\ /l^priv^y5J = (__ cos(THS) Sin(THS) ) VFqn/式6
/Vim\ ( cos(O) sin(O) \f Ftm U α I cos(2tt/3)sin(2 r/3) \(Va) I Fwn 1 \ cos(4 r/3) sin(4w/3) I ^b/上述脈衝運算器PWMl根據輸入的電壓指令Vim、Vvn, Vwn，通過脈衝寬度調製方 式，計算將構成上述功率轉換器2041的η個半導體元件接通/斷開的柵極信號P1_U、Pl_ V、P1_W，並向上述功率轉換器2041輸出。使用圖6對上述監視環路處理(CTL_WTCH1)進行說明。如果系統電壓的下降降低，則系統側變流器2041使直流電壓的指令值降低5% (處理6002、6003)。這是為了通過來自發電機側變流器的能量來防止發生直流過電壓而實 施的。如果增大直流部的電容器電容，則雖然可以減小直流電壓的上升，但會導致成本增 力口，因此，通過降低直流電壓，為直流電壓的上升留出餘地。另外，在即使上述直流電壓下降運轉時直流電壓也上升的情況下，由於將直流電 壓降低，所以直接對有效電流指令值進行變更(在此，以為-50%為例進行說明)。在通常 的運轉中，如圖5中也說明的那樣，有效電流指令值由直流電壓調整器DC-AVR輸出來決定。 但是，由於直流電壓調整器中會發生控制延遲，所以，降低電壓的操作會發生延遲。因此，對 直流電壓偏差(指令值與檢測值之差)的大小進行檢測(處6005)，將有效電流指令值變更 為放電側(處理6006)。 另外，雖然有可能由於系統側電壓變動而發生過電流，但是由於儘量使運轉持續， 所以，具有比系統側變流器的過電流保護電平2還小的過電流電平1 (處理6008、6009)，在 檢測出過電流保護電平1時，暫時停止系統側變流器的柵極、控制(處理6011)。如果柵極 停止，IGBT的開關就停止，因此，僅成為整流器，而過電流衰減。在過電流電平1發生之後， 檢測出過電流電平2的情況下，由於有可能對IGBT元件造成損害，因此，系統側變流器停 止(處理6010)。在沒有過電流電平2，而只檢測出過電流電平1的情況下，暫時停止(處 6011)，經過一定的時間後(例如大約Ims後)(處理6012、6013)再次啟動(處理6015)。
綜上所述，本發明可以提供一種通過在系統電壓下降時降低直流電壓，從而很難 形成直流電壓的過電壓狀態的系統。另外，本發明還能提供這樣一種系統，S卩，當直流電壓變得比指令值還大時，通過 具有將有效電流直接變更的單元，從而可以實現比直流電壓控制更快地降低直流電壓的操 作，且防止由於直流電壓控制的響應延遲引起的過電壓，並很難成為過電壓狀態。 另外，本發明可以提供一種通過在檢測出過電流時暫時停止，從而防止變流器的 元件的故障，並且通過馬上再次啟動，從而防止直流電壓上升的系統。接下來，通過圖7對變流器2042的控制進行說明。表示發電機201的轉數以及位置的轉數信號ω被輸入到旋轉相位檢測器R0TDET。 在轉數信號中使用例如AB Z式的編碼器。旋轉相位檢測器ROTDET對轉數信號ω的脈衝A 以及B進行計數後換算成相位信號，並且，將相位信號按每旋轉一周以1次脈衝(例如ABZ 式的編碼器中為Z相脈衝)復位為0，生成0到360度的相位信號RTH，並將所生成的相位 信號RTH輸出到加法運算器303。相位信號RTH和同步控制器SYNC的輸出相位信號LTH由加法運算器304進行相 加而成為相位信號ΤΗ，相位信號TH和上述相位信號THS (在變流器2041的控制已經進行說 明)一起被輸入到勵磁相位運算器SLDET。上述勵磁相位運算器SLDET對上述相位信號TH和THS進行減法運算，進一步使發 電機的極對數增加k倍(THR = k(THS-TH)，並輸出發電機轉子的滑動相位信號THR。功率運算器PQCAL將系統電流ISY通過與上述公式1相同的轉換矩陣進行轉換， 輸入所獲得的α軸電流Isa、β軸電流Is β、通過上述公式3計算出的α軸電壓檢測值 Vs α、β軸電壓檢測值Vs β，並通過公式7對系統的有效功率Ps和無效功率Qs進行計算。式7Ps = 3 (Vs α X Is α +Vs β X Is β ) /2Qs = 3 (-Vs α X Is β +Vs β X Is α ) /2有效功率調整器AI3R輸入有效功率Ps和風力發電裝置的輸出功率指令Pref，將輸 出的有效電流指令值IpO輸出，以使上述功率指令值Pref與上述功率檢測值Ps的偏差為 零。在此，雖然以有效功率指令為例進行說明，但在轉矩指令的情況下，可以將轉矩指令與 發電機的轉數相乘後轉換為有效功率指令來進行控制。有效功率控制與轉矩控制不同，即 使轉數變化，也不會受到其影響，而能將輸出功率控制為恆定。另外，無效功率調整器AQR輸入無效功率Qs和風力發電裝置的輸出功率指令 Qref,並將輸出的勵磁電流指令值IqO輸出，以使上述功率指令值Qref與上述功率檢測值 Qs的偏差為零。在此，上述功率調整器APR、AQR能由例如比例積分器構成。上述有效/無效功率調整器的各輸出的電流指令值IpO以及IqO被輸入到切換器
Sffo另外，發電機定子電流1ST被輸入到3相旋轉坐標轉換器3DQ03。3相旋轉坐標轉 換器3DQ03通過式1以及式2所示的轉換式，被分解為有效電流Ipst和無效電流Iqst，並 被分別輸入到發電機電流調整器ACRP、ACRQ。 另外，發電機電流調整器ACRP輸入0作為定子有效電流指令值，並計算轉子電流 指令值Ip2，並將指令值Ip2輸出到切換器SW，以使發電機定子電流的有效成分Ipst成為O。另外，發電機電流調整器ACRQ輸入定子無效電流指令值Iqstr，並計算轉子電流指令值 Iq2，將指令值Iq2輸出到切換器SW，以使發電機定子電流的無效電流成分Iqst與指令值一 致。定子無效電流指令值Iqstr是以例如系統電壓降低量的函數給出的，是為了在系統電 壓下降時，為系統提供無效電流而設定的。接下來，對電壓調整器AVR進行說明。電壓調整器AVR將發電機定子電壓VST的 振幅值Vpk作為反饋值，將通過濾波器的值或平均值作為指令值Vref輸入到系統電壓VSY 的振幅值中，將使上述發電機VST的振幅值與上述指令值Vref的偏差為零的勵磁電流指令 值Iql輸出到上述切換器SW。在此，上述電壓調整器AVR可以由例如比例積分控制器構成。 該電壓調整器AVR在電磁接觸器208處在打開的狀態下工作，為了使發電機Gen的定子電 壓的振幅值與系統電壓的振幅值一致，調整由變流器2042流向發電機201的次級側的勵磁 電流指令值。變流器2042的輸出電流IR也被輸入到過電流檢測器0C3和3相旋轉坐標轉換器 3DQ04。過電流檢測器0C3由比較器和保持電路構成，檢測到過電流時，將輸出信號0PS2a 變更為「0」並保持。如果輸入來自監視環路處理(CTL_WTCH2)的復位信號(RESET3)，則過 電流檢測器0C3的輸出「0」的保持被解除，輸出被變更為「1」。過電流檢測信號0PS2a被傳送到監視環路處理(CTL_WTCH2)和AND運算器。另外， 監視環路處理(CTL_WTCH2)生成運轉模式信號MD，運轉模式信號MD被傳送到切換器SW。另外，反相電壓成分檢測器UBV輸入系統電壓VSY，例如，根據三相電壓的各相電 壓實效值中的實效值最大值和實效值最小值的差分來計算反相電壓的大小VNEG。反相電壓 的大小VNEG和系統電壓的振幅值Vpk被傳送到監視環路處(CTL_WTCH2)。另外，直流電壓VDC的過電壓檢測器OVl被設定為以比圖5所說明過的檢測器0V2 還低的電壓進行工作。檢測器0V2的檢測電平為，如果變流器204進行開關操作，則有可能 破壞元件的電壓電平；檢測器OVl的檢測電平被設定為，比0V2低，並且即使進行開關操作 也不會產生破壞的電平。接下來，通過圖8對上述相位檢測器THDET進行說明。相位檢測器THDET輸入系 統電壓VSYU、VSYV、VSYff,通過3相2相轉換32TRS進行公式3所示的計算，轉換為2相的 電壓信號Vs α和Vs β。旋轉坐標轉換器ABDQ輸入上述2相信號Vs α和Vs β，通過公式 4所示的坐標轉換式計算Vps和Vqs。利用如果計算的相位THS和系統電壓的U相一致則 Vqs成為0，來校正相位以使Vqs成為0。因此，將Vqs與0比較而生成頻率校正指令OMGO。 頻率校正值OMGO被輸入到積分器中，通過積分器THCAL進行積分，將頻率信號OMGO轉換為 相位信號THS。圖9表示切換器SW的構成。SW決定輸出下列3種模式中的任意一種。該3種模 式分別是使用上述功率調整器APR以及AQR的輸出(IpO以及IqO)的通常發電運轉模式 (開關位置「a」)；或者在有效電流指令值中使用零，在勵磁電流指令值中使用電壓調整器 的輸出Iql的系統同步運轉模式(開關位置「b」)；或使用調整發電機的定子電流的定子電 流調整器ACRP、ACRQ的輸出(Ip2、Iq2)的系統故障時運轉模式(開關裝置「C」)切換器SW在斷路器208被投入之前(即，在使發電機定子電壓與系統電壓同步的 電壓同步運轉時，投入信號SGO =「b」)，在有效電流指令值中使用零，在勵磁電流指令值中 使用電壓調整器的輸出Iql，在投入斷路器208之後(投入信號SGO = 「a」的狀態)，選擇各功率調整器APR、AQR的輸出IpO、IqO0另外，在通常的發電運轉時，運轉模式MD信號處 於「1」的通常運轉的狀態，選擇基於上述投入信號SGO的指令值切換，但在檢測系統故障等 成為運轉模式MD = 「2」的狀態時，選擇上述定子的電流調整器ACRP、ACRQ的輸出即Ip2、 Iq2。另外，圖7所示的同步控制器SYNC具有以下功能在斷路器208處在開放狀態時， 根據上述系統電壓檢測值Vsref和上述發電機定子電壓檢測值Vgpk，判斷發電機的電壓振 幅是否同步的功能；在系統電壓和定子電壓的相位不同的情況下，輸出對其進行校正的相 位校正信號LTH的功能；和判斷系統電壓和定子電壓的相位是否在所規定的範圍內，並同 步的功能，並將斷路器的操作信號SGl和控制切換信號SGO輸出。當由於信號SGl而斷路 器208成為關閉狀態時，上述相位校正信號LTH保持當時的值。根據該同步控制器的功能，在發電機201與系統連接之前，可以與系統電壓同步， 另外，在與系統連接之後，可以迅速地在功率控制中切換控制。3相旋轉坐標轉換器3DQ04根據所輸入的電流IR以及轉子的相位THR，利用公式 8以及公式9所示的轉換式，計算q軸電流檢測值Iqr (勵磁電流成分)和ρ軸電流檢測值 Ipr (有效電流成分)，並將q軸電流檢測值Iqr輸出到電流調整器ACR4中，將ρ軸電流檢 測值Ipr輸出到電流調整器ACR3。在此，係數k3為換算成微型計算機內部的任意單位的係數。式8
Irv] Irw j式9
formula see original document page 15
上述電流調整器ACR4調整輸出的q軸電壓指令值Vqr，以使上述q軸電流指令值 Iql或IqO或Iq2與上述q軸電流檢測值Iqr的偏差為零。同樣，上述電流調整器ACR3調 整輸出的P軸電壓指令值Vpr，以使上述ρ軸電流指令值Ipl或IpO或Ip2與上述ρ軸電流 檢測值Ipr的偏差為零。在此，上述電流調整器可以由例如比例積分器構成。上述ρ軸電壓指令值Vpr和上述q軸電壓檢測值Vqr被輸入到2相3相旋轉坐 標轉換器DQ23-02，上述2相3相坐標轉換器DQ23-02根據上述相位信號THR和上述各輸 入值，通過公式10和公式11所示的轉換式計算上述轉換器DQ23-02所輸出的電壓指令值 Vur, Vvr, Vwr，並向脈衝運算器PWM2輸出。在此，係數g2是將微型計算機內部的任意單位 的值換算為調製率]的係數。式10
_ formula see original document page 15
式11
formula see original document page 16上述脈衝運算器PWM2根據輸入的電壓指令Vur、Vvr, Vwr，通過脈衝寬度調製方 式，計算將構成上述變流器2042的半導體元件接通/斷開的柵極信號P_2U、P2_V、P2_W，向 上述變流器2042輸出。圖10表示過電流消耗裝置212的電路構成。過電流消耗裝置212主要由整流器 2121和能量消耗部2122和短路開關部2126構成。整流器2121的交流輸入與發電機201 的次級側繞組端子連接。在此，表示整流器2121由二極體011、012、021、022、031、032構 成的圖。上述整流器2121在其直流部分具有電容器Cx。另外，上述整流器2121的直流部中 具有由將電阻R2和R3分別與半導體開關S71和S72連接的電路構成的能量消耗部2122。 能量消耗部2122和變流器204的直流部的正極側和負極側通過電阻Rl連接。另外，為了短路，短路開關部2126可以使用開關單元Tl (在此，是作為半導體開關 的閘流電晶體)，根據來自控制裝置213的接通指令(P3_THY0N)，使短路電路Tl進行接通 操作。控制裝置213提供用於將半導體元件S71和S72接通/斷開的柵極信號P3_R0N。 柵極信號P3_R0N被作為接通元件S71的信號來使用。另外，信號S71也被輸出到斷開延遲 器2126。斷開延遲器2126被輸入到在信號中附加延遲時間的延遲器2123、邏輯或運算器 2125兩者中，針對輸入信號S71，輸出斷開時刻延遲了斷開延遲時間TD2的信號S72。在信 號S72接通時，電阻器R3接通。根據這樣圖示的構成，可以實現在電阻器R2和R3同時接 通/斷開時，R2先斷開，然後R3才斷開的操作。此處，雖然給出了電阻器R2和R3的2種 情況，但在電阻器的數量為3以上時，也能夠通過採用同樣的構成，並改變斷開的時刻，來 階段性地變更短路的電阻值。另外，最後進行斷開操作的電阻器的操作信號R_0FFSIG被傳送到如圖7所示的變 流器控制裝置205。在根據來自控制裝置213的指令，過電流消耗裝置212啟動的情況下，功率轉換器 2042成為柵極停止狀態，成為柵極停止狀態的功率轉換器2042作為二極體而發揮作用。例 如，如果在發電機的轉子中發生過電流，則停止功率轉換器2042的柵極，並進一步地將在 過電流消耗裝置的直流部中的半導體元件S71和S72接通。此時，與發揮二極體整流器的 作用的功率轉換器2042相比，過電流消耗裝置212的阻抗變小，因此，在轉子中產生的過電 流幾乎都流到過電流消耗裝置212，可以降低流入功率轉換器2042中的量，因此可以防止 由於電流過大而破壞變流器2042的半導體開關元件。此時，從三相交流流入過電流消耗裝 置212的直流部的能量被電阻器R2和R3消耗。由於將消耗能量的電阻器的電容設置得小， 因此，對過電流消耗裝置212的操作次數設置限制，在實際應用上優選連續進行2 3次左 右ο利用圖11對圖10的工作過程進行說明。首先，如果檢測出系統故障，則檢測信號 P.3R0N由0變為1。根據圖10所示的構成，在信號S71、S72同時接通、斷開時，S71斷開之後，在延遲斷開延遲時間TD2之後，S72才斷開。因此，電阻器R2和R3被同時連接，在保持期間THLD內，R2和R3仍舊保持原來的連接狀態。然後，電阻器R2斷開，經過斷開延遲時 間TD2之後，電阻器R3才斷開。另外，電阻Rl的值也可以設定為構成與變流器204的直流部的電容器Cd的電容 的串聯電路時的時間常數TCR ( = Rl[Q]XCd[F])為保持時間THLD以上，例如，保持時間 THLD為IOOms的情況下，時間常數TCR也為IOOms以上即可。通過進行這樣的設定，在元件 S71或S72接通時，可以減小變流器204的直流電壓下降的量。圖12表示過電流消耗裝置212的控制器213。控制器213輸入信號0PS2b，在經過接通延遲的設定時間TD3之後，接通電阻器的 信號被輸出到過電流消耗裝置212。另外，控制器213輸入信號OPSlc，在經過接通延遲的 設定時間TD4之後，接通閘流電晶體Tl的信號P3_THY0N被輸出到過電流消耗裝置212。通過這些接通延遲TD3、TD4，可以確實地防止在變流器2042的工作中電阻器接
ο接下來，使用圖13的處理流程對發電機側轉換器2042的監視環路處理CTL_WTCH2 的工作過程進行說明。在運轉狀態為通常運轉(MD= 1)的情況下，對運轉模式MD的監視(處1001、 1002)、直流電壓VDC的上升(過電壓信號0PS2d)、發電機側變流器2042的過電流(過電流 信號0PS2a = 0)進行監視(處1003)。如果檢測出轉子過電流(0PS2a =「0」)(處1003)，則過電流消耗裝置212的操 作信號變成0PS2b = 「0」，過電流消耗裝置212的電阻器接通。另外，在檢測出直流過電壓 (0PS2d = 「0」)的情況下(處1004)，操作信號成為0PS2c = 0(處1005)，因此，過電流消 耗裝置212的操作信號成為0PS2b = 0，過電流消耗裝置212的電阻接通(如圖7所說明 的那樣，如果發電機側變流器2042檢測出轉子過電流(0PS2a =「0」)，或檢測出過電流消 耗裝置212的操作信號(0PS2b =「0」)，則成為停止狀態。另外，根據操作信號(0PS2b = 「0」)，過電流消耗裝置212的電阻接通)。檢測出上述過電流或過電壓，在過電流消耗裝置 212的電阻器(R2、R3)接通的時刻，啟動計時器，使電阻器接通所規定的時間Tr (處1006、 1007、1008、1009)。例如，在Tr = 150ms期間，對系統電壓是否恢復到正常值進行監視，如果在期間Tr 的範圍內，系統電壓恢復到100% 士 10%的正常值，則復位計時器，並轉入電阻器的依次斷 開操作(處理1009)。因此，如果系統電壓恢復到正常值，則不用等到期間Tr的結束，電阻 器進入斷開操作，在系統電壓沒有恢復到正常值時，在期間Tr結束後進行電阻器的斷開操作。然後，通過信號R_0FFSIG對電阻器的斷開進行確認(處理1010)之後，復位圖7 已經說明過的發電機側變流器的控制(比例積分器)，將運轉模式設定為MD =「2」，將過電 流檢測器0C3復位，來再啟動變流器2042。此時，為了測量使運轉模式MD = 「2」持續的時 間，啟動計時器(處1012)。在運轉模式為MD =「2」的情況下，如圖7所說明的那樣，發電機側變流器2042成 為控制發電機的有效功率和定子電流的無效電流成分的運轉狀態。在運轉模式為MD = 「2」時，在電壓的反相成分大的情況下，有效功率指令值Pref和無效電流指令值Iq2為零(處1013，1014)。如果反相電壓比所規定值小，則以例如在E. ON的電網規則(Grid code)的範圍內的方式輸出所規定時間的無效電流輸出。在系統的反相電壓大的情況下，交流勵磁發電機 的次級側端子中出現大幅的由反相成分引起的脈動電壓。因此，由於有可能再次出現要使 電流增大的過電流，所以反相電壓大時，使定子側的功率處在零的狀態為宜。在反相電壓小 時，因為由於轉子側的反相電壓所引起的脈動電壓小，所以，即使從發電機定子輸出無效電 流，也可以不會產生過電流而進行運轉。在運轉模式為MD =「2」的狀態下經過所規定的時間(例如，由功率系統的規格等 所決定的時間)，此時，如果也會有反相電壓高或者系統電壓低的情況，則會由於系統異常 而使系統停止(處1017、1018)。在沒有檢測出系統異常的情況下(處理1019)，設運轉模 式為正常運轉(MD = 「1」，SGO = 「a」)，恢復到通常運轉。如上所述，通過在啟動過電流消耗裝置212之前，使變流器2042的柵極停止，可以 只將轉子電流分流到過電流消耗裝置212。另外，通過在電阻器的斷開操作結束之後，再次開始變流器2042的運轉，可以在 不將變流器2042輸出的電流流到過電流消耗裝置的情況下再次開始運轉。另外，在變流器204的直流部的電壓上升到一打開開關就會破壞變流器的電平 (圖5的基於0V2的檢測電平)之前，通過利用直流電壓的上升(低於停止電平的過電壓電 平圖7的0V1)使過電流消耗裝置進行工作(處1004)，能擴大系統的連續運轉的範圍。作為直流電壓上升的檢測手段，可以使用直流電壓控制DCAVR的指令值與反饋值 的偏差。另外，如果圖7所示的功率指令值Pref大幅度地急劇變化，則由於直流電壓VDC 大幅度地變化，優選在功率指令值Pref中具有變化率限流器等防止急劇變化的裝置。另外，在過旋轉時或速度下限等的變流器控制無非跟隨的條件下，由於直流電壓 VDC可能發生變化，因此，在可以預料到過旋轉或速度降低的系統中，圖13的處理1004的條 件可以設為只在旋轉數正常的範圍內工作。綜上所述，通過系統電壓的恢復將電阻的斷開開始時間提早，由此，可以縮短將電 阻器與轉子連接的時間，消除多餘的電阻連接時間，而縮短恢復到正常的運轉的時間。如上所述，在反相電壓大的情況下，通過將發電功率、無效功率控制為零，可以防 止系統的反相成分產生的轉子過電流。[產業上的可利用性]本發明除了風力發電系統之外，還可以用於次級勵磁型發電機的勵磁用功率轉換 器或發電裝置。
權利要求
一種風力發電系統，其中，將交流勵磁型發電機的定子與功率系統連接，將交流勵磁用變流器與該交流勵磁型發電機的轉子連接，另外，將該交流勵磁型發電機的轉子與渦輪連接，通過渦輪的動力使發電機轉子旋轉，在該交流勵磁用變流器與發電機轉子之間，具有可以通過開關單元進行短路的短路電路單元，並具有與上述交流勵磁型發電機的定子和上述功率系統連接的系統側變流器，該系統側變流器的直流部分與上述交流勵磁用變流器的直流部分連接，另外，具有用於對在系統電壓降低時備用的勵磁用變流器和系統側變流器進行控制的控制裝置，且上述該交流勵磁型發電機向上述功率系統提供發電功率，上述風力發電系統的特徵為上述變流器的控制裝置具有檢測直流電壓的單元；和直流電壓上升檢測單元，並具有檢測直流電壓的上升，啟動上述短路電路單元的單元。
2.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為上述變流器的控制裝置具有檢測上述發電機與上述交流勵磁用變流器之間的電流，並 檢測過大電流的單元，通過上述檢測過大電流的單元或上述直流電壓上升檢測單元的任一個單元的信號，來 啟動上述短路電路單元。
3.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為作為上述直流電壓上升檢測單元，檢測比通常運轉時的值大的值。
4.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為作為上述直流電壓上升檢測單元，以設定在通常運轉時的電壓電平與使上述變流器保 護停止的過電壓電平之間的過電壓檢測電平，來檢測直流電壓的上升。
5.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為上述直流電壓上升檢測單元，對直流電壓指令值與檢測值的偏差大的情形進行檢測。
6.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為具有在上述發電機與上述變流器之間發生過大電流的情況下，使上述交流勵磁用變 流器的柵極停止的單元。
7.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為上述短路電路單元具有包括多個電阻器，且在短路時幾乎同時工作，在解除短路時按 順序斷開的單元。
8.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為上述短路電路單元具有包括多個電阻器，且在短路時幾乎同時工作，在解除短路時按 順序斷開的單元，並具有根據系統電壓的振幅值使上述同時工作的期間可變的單元。
9.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為當通過上述短路電路單元將已短路的電阻都斷開之後，開始上述交流勵磁用變流器的 工作，工作開始後，在功率系統的電壓中大量存在反相成分時，將發電機定子的有效功率以 及無效功率控制在幾乎為零。
10.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為上述短路電路單元連續2次實施從同時接通到按順序斷開的循環，在第3次時使系統停止。
11.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為具有防止上述變流器控制的發電功率的指令值的驟變的單元。
12.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為具有檢測系統電壓下降的單元；和在系統電壓的下降中降低上述變流器的直流電壓 的單元。
13.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為具有當上述變流器的直流電壓上升時，將有效電流變更到放電方向的單元。
14.根據權利要求1所述的風力發電系統，其特徵為具有檢測上述系統變流器的輸出交流電流的過電流的單元；在上述過電流檢測單元 檢測出過電流時，使上述系統側變流器暫時停止的單元；和進行再啟動的再啟動單元。
全文摘要
本發明提供一種風力發電系統，可解決在低發電量時，在轉子達到過電流電平之前，會出現變流器的直流電壓上升，變流器不能運轉的問題。在本發明的風力發電系統中，在系統故障時將過電流消耗裝置的交流輸入連接到發電機轉子和勵磁用變流器之間，檢測出勵磁用變流器直流電壓上升，在系統故障時啟動短路電路。根據本發明的風力發電系統，可以通過將短路電路(過電流消耗裝置)的交流輸入連接到發電機轉子和勵磁用變流器之間，檢測出系統電壓下降和勵磁用變流器直流電壓上升，而啟動過電流消耗裝置，來實現保護交流勵磁型發電機的勵磁用功率轉換器不受系統幹擾引起的過電流的影響，並可以持續運轉的操作。
文檔編號H02P9/14GK101800510SQ201010116850
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月9日 優先權日2009年2月10日
發明者一瀨雅哉, 二見基生, 今家和宏, 酒井洋滿 申請人:株式會社日立製作所