發電機轉矩控制方法

2023-12-01 22:13:16 2

專利名稱：發電機轉矩控制方法
技術領域：
本發明涉及發電機轉矩控制方法，尤其涉及一種在故障狀況期間控制風輪機的發電機的轉矩的方法。
背景技術：
利用風輪機直接驅動或利用齒輪箱驅動發電機的轉子，可以將風能轉化為電能。在發電機定子端得到的交流頻率(「定子端電壓」)與轉子的速度成正比。發電機各端子的電壓還作為速度的函數，並根據發電機的具體類型，作為通量水平的函數而變化。為了優化能量獲取，風輪機輸出軸的速度會隨驅動輪機葉片的風速而變化。為了限制在高風速下的能量獲取，通過改變輪機葉片的俯仰角(pitch)來控制輸出軸的速度。利用功率變換器可以將發電機的可變電壓和頻率與供電網絡標稱的固定電壓和頻率相匹配。圖I示出了一種典型的風輪機和功率變換器的總成。功率變換器用於將接口驅動一變速交流發電機4的風輪機2與供電網絡(標識為NETWORK)進行接口。風輪機通常包括安裝在一旋轉軸上的三個輪機葉片，該些輪機葉片的俯仰角可利用俯仰角執行器控制。一齒輪箱8用於將旋轉軸連接至發電機4的轉子上。在某些情況下，旋轉軸也可以直接連接至發電機轉子上。將發電機4的接線端連接至一個通常情況下作為有源整流器的三相發電機橋10的交流接線端，以向直流母線12供電。該發電機橋10具有一個常規的帶有一系列完全通過脈寬調製(PWM)策略控制和調節的半導體功率開關器件的三相兩極拓撲結構。然而，實際上該發電機橋10可具有任何適當的拓撲結構，例如三級中點鉗位拓撲結構或多級拓撲結構(例如Foch-Maynard結構)。發電機橋10的直流輸出電壓輸出至一個通常情況下作為逆變器的供電網絡橋14的直流端。該供電網絡橋14具有一個與發電機橋10類似的帶有一系列完全通過脈寬調製(PWM)策略控制和調節的半導體功率開關器件的三相兩極拓撲結構。然而，實際上該供電網絡橋14可具有任何適當的如上述針對發電機橋10討論的拓撲結構一樣的結構。發電機橋10由發電機橋控制器20控制，供電網絡橋14由供電網絡橋控制器22控制。從物理結構上講上述控制系統可具有相同的硬體，僅僅是在軟體上的相互分離。供電網絡橋14的交流輸出電壓在通過一升壓變壓器6向供電網絡供電之前通過一供電網絡過濾器進行過濾。可以包含保護開關裝置(未示出)，以向供電網絡提供可靠的連接，並且針對多種操作和非操作需求，將發電機系統與供電網絡進行隔離。發電機轉矩的突變會造成風輪機傳動系統的嚴重機械振蕩。這樣的變化可以發生在電網故障期間，其間，無法向供電網絡輸出電力會導致發電機轉矩的幾乎同步的階梯下降，或由功率變換器的故障而導致。機械振蕩的幅度與發電機轉矩階梯下降的幅度成正比。在某些情況下可對輪機總成和傳動系進行物理上的設計和製造，以在不需要任何進一步的保護措施下就可以克服上述機械振動。然而，通過允許令至少一些不能被輸出至供電網絡的電力被動態制動電阻(DBR) 16吸收的方式可將機械振蕩限制在一允許的範圍內，所述動態制動電阻(DBR) 16橫跨直流母線12地與一適當的執行器18或開關結構(例如，如FET或IGBT等半導體開關器件，這些器件有時也被稱為「斬波器」)串聯。當直流母線電壓由於故障狀況上升而超過一限定值時，一斬波器控制器24控制執行器18令該直流母線12短路，從而使從發電機4輸出的電力被該DBR16吸收。由於故障狀況被DBR16吸收的能量為全部被吸收的能量，並且以熱量的形式散發出去。DBR16可具有任何適當的物理結構，並且例如可以為風冷式或水冷式的。如果DBR16是部分額定的，則僅有部分發電機電力被DBR吸收。在這種情況下，發電機轉矩仍會發生階梯下降，但是相比沒有設置DBR的情況而言具有更低幅度的階梯下降量。傳動系統的機械振蕩的幅度也因此會相應地降低。如果DBR16為滿額定(fullrated)，則發電機電力都會被DBR吸收，直到發電機4開始向供電網絡輸出電力時為止。通常，這意味著DBR16被定級為要在一秒鐘或更長的時間內接受所有發電機的電力。如果DBR16為滿額定，則發電機轉矩不會發生階梯下降，且沒有因素會激發傳動系統的機械振蕩。圖2A和圖2B示出了在未設置DBR的情況下以及在設置橫跨於直流母線12間的滿額定DBR16的情況下發電機轉矩的區別。每幅圖包括一組標識有(a)至(g)的七幅圖表，這七幅圖表示出了在電網故障期間內，供電網絡的電網電壓在一秒鐘內下降至零的過程中，風輪機和功率變換器總成的如下的運行參數在Pu系或「每單元」系中的變化圖圖表(a):電網電壓(或供電電壓)圖表(b):發電機轉子速度圖表(c):發電機轉矩圖表(d):通過供電網絡橋14向供電網絡輸出的電力量圖表(e):通過發電機橋10由發電機4向直流母線12輸出的電力量圖表(f) DBR16吸收的發電機的電力量圖表(g) DBR16吸收的能量從圖2A和圖2B中的圖表(a)中可以看出，電網電壓在t=65秒的時刻出現了一個從I到O的階梯下降，在O值處保持I秒，然後在時刻t=66秒的時刻以一個從O到I的階梯上升得到恢復。電網規程通常要求在電網故障或電網暫態期間，風輪機須與供電網絡保持連接。換言之，風輪機和功率變換器總成通常必須具有一些針對電網故障或低電壓穿越的能力。在電網故障或電網暫態期間，發電機不能向供電網絡輸出電力。因此，圖2A和圖2B中的圖表(d)示出了，輸出至供電網絡的電力在t=65秒的時刻出現了一個從I到O的階梯下降，在O值處保持I秒並在t=66秒的時刻出現了一個小幅激增之後，一旦電網電壓恢復後在t=66秒的時刻即開始以一固定速率增加。 在未設置DBR的情況下，圖2A中的圖表(C)示出了，發電機轉矩在t=65秒的時刻出現了一個從I到O的階梯下降，在O值處保持I秒，並且一旦電網電壓恢復後在t=66秒的時刻即開始以一固定速率增加。圖2A中的圖表(b )示出了，在t=65秒的時刻發電機轉矩階梯下降是如何引發了發電機轉子速度的顯著振蕩的。在電網故障期間無法向供電網絡輸出電力也會引起發電機轉子速度在開始逐漸下降之前，大概在t=66. 5秒的時刻增加至一速度峰值。
圖2A中的圖表(e)示出了，發電機向直流母線輸出的電力量在t=65秒的時刻也出現了一個從I到O的階梯下降，在O值處保持I秒，並且一旦電網電壓恢復後在t=66秒的時刻即開始以一固定速率增加。在此配置中，在t=65秒的時刻執行器18受控使直流母線12短路，從而使得發電 機4通過發電機橋10向直流母線輸出的電力由滿額定的DBR16吸收，然後圖2B中的圖表(f)示出了，由所述DBR吸收的電力在t=65秒的時刻出現了一個階梯上升。直到t=66秒的時刻，即電網電壓已經得到恢復且可以重新向供電網絡輸出電力的時刻為止，所有的發電機電力均被DBR16吸收。在t=66秒的時刻，由DBR16吸收的電力開始以一固定速率增加。圖表(g)示出了被DBR16吸收的能量的總量。輕易可知的是，所述能量是圖表(f)中所示的被吸收的電力的總和。由於DBR16吸收了電網故障期間的所有發電機的電力，在t=65秒的時刻和t=66秒的時刻之間，能量以一固定的速率被吸收。由於被DBR16吸收的電力開始以一固定的速率下降，上述吸收能量的速率在t=66秒的時刻開始下降，並且圖表(g)最終示出了大概在t=66. 4秒的時刻的一常值，該常值代表由於電網故障的已被DBR吸收能量的總量。由於在電網故障期間發電機的電力全部由DBR16吸收，因此發電機轉矩和從發電機4輸出的電力量基本保持恆定。發電機轉子速度未出現明顯振蕩也未出現逐漸的增加。因此所述滿額定的DBR的作用提供了有用的保護，並且避免了當允許發電機轉矩呈階梯下降時而出現的問題。雖然未示出針對部分額定的DBR的圖表，但是輕易可知的是，其造成的風輪機和功率變換器總成的運行參數的變化應當介於已經示出的圖2A和圖2B中的之間。換言之，發電機轉矩會出現一個階梯下降，但所述階梯下降的幅度以及引起的發電機轉子速度的振蕩的幅度會取決於DBR的相比於標稱完全使用量的部分使用量的大小。

發明內容
本發明提供了一種在故障狀況期間(例如，供電網絡出現電壓暫降的電網故障或電網暫態，或者連接於風輪機總成的發電機的功率變換器出現故障)控制發電機轉矩的改進的方法。更具體地，在一包括有發電機和具有固有周期Tn的轉動機械系統的風輪機中，所述控制發電機轉矩的方法包括在故障狀況期間根據下列公式隨著時間t以一基本恆定的速率降低發電機轉矩的步驟
發電機轉矩=+ c(EQl)
In-Tn J其中額定轉矩為發電機的標稱額定轉矩，η為一整數，以及c為一常數(可選為零)。所述發電機的標稱額定轉矩經通常被定義為在額定輸出功率並且發電機速度等於標稱額定速度時的發電機轉矩，即—轉矩彳sill]ι額足速度」如果以此種方式降低發電機轉矩，則轉動機械系統中任何機械振蕩的絕對幅度可被大大減小至零或基本為零。例如，在一矢量控制系統中，可以通過將適當的緩變率限值施加在形成部分發電機橋控制器的實電流控制器(real current controller)上,減少所述發電機轉矩。所述緩變率限值可用作轉矩參考值和/或轉矩軸電流參考值。風輪機的所述轉動機械系統可包括一個具有至少一個輪機葉片(通常為三個)的輪機總成，一個發電機的轉子總成，以及任意相關聯的驅動軸。對於非直接驅動的風輪機來說，所述轉動機械系統還包括一個位於所述輪機總成和發電機轉子總成之間的齒輪箱。所述轉動機械系統因此可以看作是一個雙質量塊、彈簧和阻尼系統，其中，所述輪機總成通過至少一根具有有限剛度和阻尼的軸(以及可選的齒輪箱)與發電機的轉子總成分離。任意特定的轉動機械系統的固有周期Tn可以通過諸如軸剛度，阻尼，葉片慣性和發電機慣性等參數確定或計算。至少一個輪機葉片的俯仰角可在一俯仰角執行器的控制下發生改變或調整。因此所述方法可以進一步包括改變至少一個輪機葉片的俯仰角以在故障狀況期間最小化發電機速度的峰值的步驟。換言之，可改變所述至少一個輪機葉片的俯仰角，以使得，由於該故障狀況而造成的所述輪機總成捕獲的風量減少以及輸出軸(以及進而的發電機的轉子總成)的轉動速度的任何增加被最小化。一旦檢測到故障狀況，就可立即或者在其他時刻改變所述至少一個輪機葉片的俯仰角。一旦檢測到故障狀況，所述發電機轉矩就可被減少。或者，所述發電機轉矩在其被迫下降之前可在一段時間內保持基本恆定(例如，保持在發電機的標稱額定轉矩或在電網故障之前發電機的瞬時轉矩)。特別地，所述發電機轉矩在一段預定的時間內保持基本恆定，而同時所述至少一個輪機葉片的俯仰角被俯仰角執行器改變或調整。通常，所述發電機與一個將該發電機接入供電網絡或電網的功率變換器連接。所述功率變換器可具有任意適當的拓撲結構，但在一配置中，該拓撲結構包括一個通過直流母線連接供電網絡橋的發電機橋。一個動態制動電阻(DBR)可與一橫跨所述直流母線的執行器或開關設備串聯。如果所述發電機轉矩以一如上面所述的固定速率下降，所述DBR和相關聯的執行器或開關裝置的額定值可被大大降低。這是因為進入所述DBR的電力流可被迅速減少，從而可保證由於故障狀況而被所述DBR吸收的能量總和被最小化。相比常規的風輪機和功率變換器總成的在整個故障狀況期間都在吸收發電機的電力的情況而言，DBR可具有更小的額定值。這意味著所述DBR在物理上可變得更小，並且冷卻需求大大減小了，從而可導致成本的節約。 該方法對於具有永磁發電機(PMG)的風輪機來說是尤其重要的，在所述永磁發電機中，發電機速度的峰值對於功率變換器的電壓額定值是至關重要的，並且，在所述永磁發電機中，由轉動機械系統或傳動系統的機械振蕩而引起的電網暫態會超過由輪機總成的加速引起的電網暫態。PMG通常具有直流驅動裝置或低齒輪比，從而其轉動機械系統的固有周期通常要低於其它類型的風輪機的固有周期。本發明進一步提供了一種風輪機，其包括一發電機；一具有固有周期Tn的轉動機械系統，所述轉動機械系統包括一具有至少一個輪機葉片的輪機總成，一發電機的轉子總成和任何相關聯的驅動軸；以及一功率變換器；其中，所述功率變換器受控在故障狀況期間根據公式EQl隨著時間t以一基本恆定的速率使發電機轉矩下降。所述輪機總成可包括一受控改變至少一個輪機葉片的俯仰角的俯仰角執行器，以在故障狀況期間最小化發電機速度的峰值。所述功率變換器可具有任意適當的拓撲結構，但在一配置中，該拓撲結構包括一發電機橋，該發電機橋被一發電機橋控制器控制，通過將緩變率限值施加於一被該發電機橋控制器使用的轉矩參考值和/或轉矩軸電流參考值上，而在故障狀況期間使發電機轉矩以一基本恆定的速率下降。附I示出了一個風輪機和功率變換器總成的結構示意圖；圖2A至2D為一組示出了圖I中的風輪機和功率變換器總成的運行參數在某些情況下是如何變化的圖表(a)至(g);以及，圖3示出了根據本發明的對圖I中的風輪機和功率變換器總成的控制示意圖。可以參照圖2C和2D更好地理解本發明的發電機轉矩控制方法。每個附圖
各包括一組標識有(a)至(g)的如上面所述的七幅圖表，這七幅圖表示出了在電網故障期間，供電網絡的電網電壓在一秒鐘內下降至零的過程中，圖I中的風輪機和功率變換器總成的運行參數在PU系或「每單元」系中是如何變化的。圖2C示出了在一旦檢測到電網故障就使發電機轉矩下降的情況下，所述運行參數是怎樣變化的。圖2D示出了在發電機轉矩在其被迫下降之前基本保持恆定O. 5秒的情況下，同樣的運行參數是怎樣變化的。從圖2C和2D中的圖表(a)中可以看出，電網電壓在t=65秒的時刻出現了一個從I到O的階梯下降，在O值處保持I秒，然後在時刻t=66秒的時刻通過一個從O到I的階梯上升而恢復。由於上面討論的原因，圖2C和2D中的圖表(d)示出了，輸出至供電網絡的電力因此在t=65秒的時刻出現了一個從I到O的階梯下降，在O值處保持I秒並在t=66秒的時刻出現了一個小幅激增之後，一旦電網電壓恢復後在t=66秒的時刻即開始以一固定速率增加。在這兩種情況下，在t=65秒的時刻執行器18受控使直流母線12短路，從而發電機的電力被DBR16吸收。圖2C中的圖表(c )示出了，發電機轉矩在t=65秒的時刻開始以一固定速率下降，在O值處保持並且一旦電網電壓恢復後在t=66秒的時刻即開始以一固定速率增加。發電機轉矩下降的固定速率由公式EQl決定，並且與發電機4的標稱額定轉矩以及與包括輪機總成，發電機轉子和相關聯的驅動軸在內的風輪機轉動機械系統的固有周期Tn相關。圖2C中的圖表(b)示出了發電機轉子速度是如何在開始逐漸下降之前，在t=66. 5秒的時刻增加至一速度峰值的。由於轉矩的下降(或緩降)，轉子速度未出現顯著的振蕩。圖2C中的圖表(e)示出了，發電機4向直流母線12輸出的電力量在t=65秒的時刻隨著發電機轉矩的下降開始以一固定速率下降，在O值處保持並且一旦電網電壓恢復後在t=66秒的時刻即開始以一固定速率增加。圖2C中的圖表(f)示出了，由所述DBR吸收的電力在t=65秒的時刻出現了一個階梯上升。直到t = 66秒的時刻，即電網電壓已經得到恢復且可以重新向供電網絡輸出電力的時刻為止，所有的發電機的電力均被DBR16吸收。然而，輕易可知的是，與圖2B中所示的由於在電網故障期間發電機轉矩無下降，發電機的電力基本保持恆定的情況不同，在這裡，發電機4向直流母線12輸出的電力量在t=65秒的時刻開始以一固定速率下降，並且大概在t=65. 4秒的時刻達到O。這意味著從t=65秒的時刻開始，可供DBR16吸收的發電機電力量逐漸減少，並且從t=65. 4秒的時刻開始完全沒有可供吸收的發電機電力。圖2C中的圖表(g)不出了由於電網故障被DBR16吸收的全部能量總和。代表已被DBR16吸收的全部能量總和的常值大大低於圖2B中的圖表(g)所示的能量總和，在該圖2B中的圖表(g)中，該滿額定的DBR吸收整個電網故障期間發電機的全部電力。圖2D中的圖表(C)示出了，在檢測到電網故障之後發電機轉矩基本保持恆定O. 5秒，並且僅在t=65. 5秒的時刻開始以一固定速率下降。這可以為，例如，通過一個俯仰角執行器改變輪機葉片的俯仰角從而最小化發電機的速度峰值，而留出時間。發電機轉矩保持O值，並且一旦電網電壓得到恢復即在t=66秒的時刻開始以一固定速率增加。發電機轉矩減少的固定速率由公式EQl決定，並且與發電機4的標稱額定轉矩以及包括輪機總成，發電機轉子和相關聯的驅動軸的風輪機轉動機械系統的固有周期Tn相關。發電機轉矩下降的速率與圖2C和2D中示出的可選擇的情況中的相同，因為所述速率取決於特定風輪機系統的物理參數，而不是取決於發電機轉矩在故障狀況期間是從何時開始下降的。圖2D中的圖表(b)示出了發電機轉子速度是如何在開始逐漸下降之前，在大概t=66. 5秒的時刻增加至速度峰值的。由於轉矩的下降，轉子速度無顯著振蕩。圖2D中的圖表(e)示出了，在檢測到電網故障後，發電機4向直流母線12輸出的電力量還保持在額定輸出電力O. 5秒，且僅在t = 65. 5秒的時刻隨著發電機轉矩的下降開始以一固定速率下降。該發電機電力保持O值，並且一旦電網電壓恢復後在t = 66秒的時刻即開始以一固定速率增加。圖2D中的圖表(f )示出了，由DBR吸收的電力在t=65秒的時刻出現了 一個階梯上升。直到t=66秒的時刻，即電網電壓已經得到恢復且可以重新向供電網絡輸出電力的時刻為止，發電機的電力全部被DBR16吸收。然而，輕易可知的是，與圖2B中所示的由於在電網故障期間發電機轉矩無下降，發電機的電力基本保持恆定的情況不同，在這裡，發電機4向直流母線12輸出的電力量在t=65. 5秒的時刻開始以一固定速率下降，並且大概在t=69. 4秒的時刻達到O。這意味著從t=65. 5秒的時刻開始，可供DBR16吸收的發電機電力量逐漸減少，並且從t=65. 9秒的時刻開始完全沒有可供吸收的發電機電力。圖2D中的圖表(g)不出了由於電網故障而被DBR16吸收的全部能量總和。代表已被DBR16吸收的全部能量總和的該常值大大低於圖2B中的圖表(g)所示的滿額定的DBR吸收整個電網故障期間發電機的全部電力的情況下的全部能量總和。然而，圖2D中的圖表(g)所示的常值要高於圖2C中的圖表(g)中的總量，在該圖2C中的圖表(g)中，一旦檢測到電網故障，就使發電機轉矩下降。圖3示出了圖I中的風輪機和功率變換器總成的控制示意圖。發電機4為永磁發電機(PMG)。發電機橋10中的一組半導體功率轉換器件完全通過發電機橋控制器20的脈寬調製(PWM)策略控制和調節。該發電機橋控制器20使用矢量控制，在本實施例中，轉矩控制發生在q軸上。用於指代期望直流電壓的電壓參考信號VdC_ref與作為直流母線電壓測CN 102985685 A
書
明
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量值的電壓反饋信號Vdc相比較。基於直流電壓PI的控制器26使用該電壓參考信號Vdc_ref與該電壓反饋信號Vdc的比較值而提供一轉矩軸(或q軸)電流參考信號Iq*_ref。功能模塊28將一適當的緩變率限值施加給該轉矩軸電流參考信號Iq*_ref，以提供一經限定的轉矩軸電流信號Iq*_lim，該轉矩軸電流信號Iq*_Iim繼而被發電機橋控制器20利用，以推導出發電機橋10的半 導體功率轉換器件的發射口令Eabc，從而獲得期望的發電機轉矩。在電網故障或電網暫態期間，由功能模塊28施加給電流參考信號Iq*_ref的緩變率限值不允許發電機轉矩出現階梯的變化，反而根據上面提到的公式EQl導致發電機轉矩以一固定速率下降(即緩降)。可以在檢測到電網故障的同時，或者在一預定的時間延遲後施加該緩變率限值，在該時間延遲期間，發電機轉矩被保持發生電網故障前夕的同樣的轉矩上。所述緩變率限值的重要性可以通過考慮沒有設置該些限值的情況而看出。在電網故障或功率轉換故障之前，發電機4就會通過發電機橋10向直流母線12輸出電力。為平衡直流路線電壓，電力通過供電網絡橋14輸出至供電網絡。所述發電機橋10或供電網絡橋14都可能有責任將直流路線電壓維持在該期望的水平。在電網故障或功率轉換故障期間，可向供電網絡輸出的電力將會下降，並引起直流路線電壓的增加。如果發電機橋10有責任控制直流路線電壓，則該發電機橋控制器20就會迅速降低轉矩軸電流參考信號Iq*_ref,以減少直流路線電壓。或者，發電機橋的轉矩參考信號會通過一個由供電網絡橋控制器22提供的前饋信號迅速下降。無論採用哪種方法，轉矩軸電流參考信號Iq*_ref都會因此經歷一個接近圖2A中的圖表(C)中所示的階梯的變化的轉矩變化。在本發明中，所述緩變率限值被用來限制轉矩軸電流參考信號Iq*_ref下降的速率，並導致發電機轉矩根據上面提到的公式EQl以固定速率下降。雖然已進行的詳細的說明都是針對電網故障的情況的，但輕易可知的是，在功率變換器出現故障時，也可將所述緩變率限值施加在轉矩軸電流參考信號Iq*_ref上。圖3中的控制示意圖僅用於解釋說明，且輕易可知的是，也可使用其它轉矩參考系統和/或轉矩軸電流參考控制系統來控制發電機轉矩。
10
權利要求
1.在一包括一發電機(4),和一具有固有周期Tn的轉動機械系統的風輪機中，一種控制發電機轉矩的方法包括在故障狀況期間根據下列公式隨著時間t以一基本恆定的速率降低發電機轉矩的步驟 發電
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述風輪機還包括一具有至少一個輪機葉片的輪機總成，所述方法還包括改變該至少一個輪機葉片的俯仰角，以在故障狀況期間最小化發電機速度峰值的步驟。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，一旦檢測到所述故障狀況，就改變所述至少一個輪機葉片的俯仰角。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其中，所述方法進一步包括在故障狀況期間，在以一基本恆定的速率降低所述轉矩之前，使所述發電機轉矩在一段時間內保持基本恆定的步驟。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，在所述至少一個輪機葉片的俯仰角被改變期間，令所述發電機轉矩保持基本恆定。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，一旦檢測到所述故障狀況，所述轉矩就以一基本恆定的速率下降。
7.根據前述權利要求任意一項所述的方法，其中，所述風輪機還包括一個由一個發電機橋控制器(20)控制的發電機橋(10)，所述方法還包括通過將緩變率限值施加於被所述發電機橋控制器(20)使用的一轉矩參考值和/或一轉矩軸電流參考值(Iq*_ref)上，而以一基本恆定的速率降低所述轉矩的步驟。
8.一種風輪機，其包括 發電機(4)； 具有固有周期Tn的轉動機械系統，所述轉動機械系統包括一具有至少一個輪機葉片的輪機總成，一發電機的一轉子總成以及任何相關聯的驅動軸；以及， 功率變換器； 其中，所述功率變換器受控在故障狀況期間根據下列公式隨著時間t以一基本恆定的速率使發電機轉矩下降發電機轉矩=+ C
9.根據權利要求8所述的風輪機，其中，所述輪機總成還包括一受控改變該至少一個輪機葉片的俯仰角的俯仰角執行器，以在故障狀況期間使得發電機速度的峰值最小化。
10.根據權利要求8或9所述的風輪機，其中，所述功率變換器包括一被發電機橋控制器(20 )控制的，通過將緩變率限值施加於被所述發電機橋控制器(20 )使用的一轉矩參考值和/或一轉矩軸電流參考值上，以在故障狀況期間使發電機轉矩以一基本恆定的速率下降的發電機橋(10)。
全文摘要
風輪機通常包括一個發電機和一個具有固有周期的轉動機械系統。本發明涉及一種用於最小化發電機轉子速度的振蕩的控制發電機轉矩的方法。在發生電網故障或電網暫態，或功率變換器發生故障時，發電機轉矩如圖表(c)所示地，隨著時間以一基本恆定的速率下降。所述發電機轉矩下降的速率與發電機的標稱額定轉矩成比例，並與所述轉動機械系統的固有周期的整數倍成反比。
文檔編號F03D7/04GK102985685SQ201180033377
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月6日 優先權日2010年7月6日
發明者班納姆-霍爾·多米尼克·大衛, 泰勒·加雷斯·安東尼, 史密斯·克裡斯多夫·艾倫 申請人:通用電氣能源轉換技術有限公司