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CN103348131B - 操作风力涡轮机的方法及与其适应的系统 - Google Patents

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CN103348131B CN201180067189.0A CN201180067189A CN103348131B CN 103348131 B CN103348131 B CN 103348131B CN 201180067189 A CN201180067189 A CN 201180067189A CN 103348131 B CN103348131 B CN 103348131B
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Abstract

根据本发明的实施例，一种操作风力涡轮机的方法，风力涡轮机包括发电机、连接到发电机的发电机/机器侧变换器、通过功率组件连接到电网的电网/线路侧变换器、以及连接在机器侧变换器与线路侧变换器之间的DC链路，该方法包括：针对过电压事件而监控电网；如果检测到过电压事件，则禁用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作，启用连接在机器侧变换器与发电机之间的AC负载卸除器，以便将从发电机输出的有功功率耗散到AC负载卸除器中，等待一等待时段，以及如果过电压事件在等待时段内结束，则启用线路侧变换器和机器侧变换器的有功操作。

Description

操作风力涡轮机的方法及与其适应的系统
技术领域
本发明涉及一种操作风力涡轮机的方法。此外，本发明涉及一种控制风力涡轮机的操作的系统。最后，本发明涉及一种风力涡轮机。
背景技术
近年来，适当地应对出现在风力涡轮机所连接的电网上的过电压成为电网准则的重要方面。即，即使在过电压情况下风力涡轮机也应该能够保持连接到电网或者穿越（ridethrough）。在过电压期间能够保持连接到电网的风力涡轮机可称为具有过电压/高电压穿越能力的风力涡轮机。
由于在具有变频器的风力涡轮机中的大量灵敏电力电子器件，过电压（OV）正受到风力电场所有者和风力涡轮机制造商的关注。输电系统操作者也对这个现象感兴趣，因为海上风力电场的电网连接系统中出现了使隔离系统遭遇到以前从没有经受过的境地的情形。已经观测到高达2p.u.的过电压。在这些情况下，主电路断路器切断在陆上连接点的风力电场电缆，并使风力电场处于与电缆和风力电场变压器的隔离操作。尽管这种情况很罕见，但这代表了损坏设备的风险。丹麦输电系统操作者因此结合新的海上风力电场的规划进行了这种OV的研究。这些研究表明OV水平受到许多参数的影响，包括在断开连接之前风力涡轮发电机（WTG）的可操作特性、保护系统、相关频率范围中电缆和变压器的控制和表示精度。
根据电网准则研究，会在WTG终端施加高达额定电网电压2.0倍的电压。例如，在澳大利亚，暂时OV可以高达1.6pu，而在加拿大马尼托巴省，暂时OV可以高达2.0pu。
在W.Sweet的“DanishWindTurbinesTakeUnfortunateTurn”（IEEESpectrum,vol.41,no.11,pp.30,2004）中报告了在主电路断路器在陆上连接点切断并使风力电场处于与电缆和风力电场变压器的隔离操作时，丹麦西海岸由海底电缆连接的称为HornsRev1的海上风力电场经受到高达2p.u（每单位）的过电压（OV）。
在W.Wiechowski,J.C.Hygebjerg和P.Eriksen的“HigherFrequencyPerformanceofACCableConnectionsofOffshore□.（7thint.Conf.onLargeScaleIntegrationofWindPowerandonTransmissionNetworksforOffshoreWindFarms,pp.211-217,2008）中报告了丹麦输电系统操作者Energinet.dk结合新的海上风力电场HornsRev2的规划进行这种过电压研究。这些研究表明过电压水平受到许多参数的影响，包括在断开连接之前风力涡轮发电机（WTG）的可操作特性、保护系统、相关频率范围中电缆和变压器的控制和表示精度。
希望提供一种应对风力涡轮机的过电压的高效且易于实现的方法。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种操作风力涡轮机的方法，风力涡轮机包括发电机、连接到发电机的机器侧变换器、通过功率组件连接到电网的线路侧变换器、以及连接在机器侧变换器与线路侧变换器之间的DC链路。该方法针对过电压事件而监控电网。如果检测到过电压事件，则执行以下处理：禁用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作；启用连接在机器侧变换器与发电机之间的AC负载卸除器（dump），以便将从发电机输出的功率耗散到AC负载卸除器中；等待一等待时段；以及如果过电压事件在等待时段期间结束，则启用线路侧变换器和机器侧变换器的有功操作。
根据一个实施例，禁用变换器的有功操作意味着（或者至少包括）禁止到达变换器的PWM（脉宽调制）信号。反之亦然，启用变换器的有功操作可以包括不再禁止到达变换器的PWM信号。
这一实施例的优点在于变换器系统中的主要功率组件保持不变，以便确保对于涡轮机的短期过电压穿越。此外，仅需进行微小的软件改变（与控制风力涡轮机的操作的控制软件有关的）。可能需要诸如传感器和配线的微小的硬件改变。该方法非常鲁棒。不论过电压在本质上是对称的还是不对称的，穿越能力一直是可能的。
通常，将高于1.1每单位（pu）的电网电压认为是过电压或电压骤升。然而，额定电压范围和过电压水平在国家之间不同。可以通过由机器侧变换器和线路侧变换器（统称为功率变换器）的有功开关处理吸收无功功率来应对少量的过电压。但无功功率通过功率变换器的这种吸收不足以应对较大的过电压。
根据本发明的实施例，术语“过电压事件”意味着过电压的发生。过电压事件可以包括约1.1pu（每单位）的小过电压或者约2.0pu或更大的大过电压。即使提到可以由变换器通过吸收无功功率来应对1.1pu的小过电压，但页可以根据本发明来应对小过电压。过电压事件还可以包括几个连续过电压事件的接连发生。
根据本发明的实施例，取决于检测的过电压动态地设定等待时段的持续时间。例如，等待时段的持续时间可以随增大的过电压量值而指数减小。可以使用过电压与等待时间之间的除了指数关系以外的其他关系。
根据本发明的实施例，该方法还包括：监控DC链路电压是否由于过电压事件超过预定DC链路电压限度（由于DC链路电压受过电压事件的影响而上升）；如果确定DC链路超过预定DC链路电压限度，则等待直到DC链路电压下降到低于预定DC链路电压限度；以及在DC链路电压下降到低于预定DC链路电压限度到达预定DC链路电压范围之后，启用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作。例如基于电网要求、发电机要求和/或变换器设计方面来选择预定DC链路电压限度。等待直到DC链路电压下降到低于预定DC链路电压限度确保了线路侧变换器能够安全地启动有功操作。
根据本发明的一个实施例，该方法还包括监控电网电压是否由于过电压事件超过预定电网电压限度；如果确定电网电压超过预定电网电压限度，则等待，直到电网电压下降到低于预定电网电压限度；以及在电网电压下降到低于预定电网电压限度之后，启用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作。
根据本发明的实施例，在已经启动线路侧变换器之后启动机器侧变换器。在启动线路侧变换器之后启动机器侧变换器的顺序确保了以更大的安全性和平滑的电力变换来执行这些变换器的启动过程。根据本发明的实施例，在启动机器侧变换器与启动线路侧变换器之间存在小时间间隙。该时间间隙有助于确保线路侧变换器的操作在启动机器侧变换器之前已经稳定，从而进一步增大过程的稳定性和平滑性。
根据本发明的实施例，在过电压事件结束之后，停用AC负载卸除器，并启动连接DC链路两端的DC链路负载卸除器，其中，来自发电机的功率耗散到DC链路负载卸除器中。可以可任选地实施DC链路负载卸除器的启动（例如，由占空周期来控制），以平滑从发电机到电网的功率斜升过程。在此情况下，DC链路电压可以已经在预定电压限度内。
根据本发明的实施例，在已经启动DC链路负载卸除器之后，线路侧变换器输出的有功功率斜升。该斜升确保了从风力涡轮机的过电压操作模式到正常操作模式的稳定且平滑的过渡。
根据本发明的实施例，耗散到DC负载卸除器中的功率在线路侧变换器输出的有功功率斜升的同时斜降。斜升/下降过程确保了在风力涡轮机的过电压模式与正常模式之间的平滑过渡。
根据本发明的实施例，如果在等待时段之后过电压事件仍然存在，则实施叶片间距错距（pitchout）处理和/或涡轮机停机处理。根据本发明的实施例，在叶片间距错距处理/涡轮机停机处理期间可以继续启用AC负载卸除器，从而确保涡轮机的叶片安全错距/停机处理。
根据本发明的实施例，提供了一种用于控制风力涡轮机的操作的系统，风力涡轮机包括发电机、连接到发电机的机器侧变换器、连接到电网的线路侧变换器和连接在机器侧变换器与线路侧变换器之间的DC链路。该系统包括：第一监控单元，被配置为针对过电压事件监控电网；AC负载卸除器单元，连接在机器侧变换器与发电机之间；以及控制单元，连接到第一监控单元和AC负载卸除器单元，其中，控制单元被配置为：如果第一监控单元检测到过电压事件，则控制以下过程：禁用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作，启用AC负载卸除器单元，以便将发电机输出的功率耗散到AC负载卸除器单元中，等待一等待时段，以及如果过电压事件在等待时段期间结束，则启用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作。
根据本发明的实施例，控制单元被配置为取决于检测的过电压的量动态地设定等待时段。
根据本发明的实施例，该系统包括第二监控单元，连接到控制单元并被配置为确定DC链路电压是否由于过电压事件超过预定DC链路电压限度，其中，控制单元被进一步配置为控制以下过程：如果第二监控单元确定DC链路电压超过预定DC链路电压限度，则等待，直到DC链路电压下降到低于预定DC链路电压限度；以及仅在DC链路电压下降到低于预定DC链路电压限度之后，启用线路侧变换器的有功操作。
根据一个实施例，该系统还包括第二监控单元，连接到控制单元并被配置为确定电网电压是否由于过电压事件超过预定电网电压限度，其中，控制单元被进一步配置为控制以下过程：如果第二监控单元确定电网电压超过预定电网电压限度，则等待，直到电网电压下降到低于预定电网电压限度；以及在电网电压下降到低于预定电网电压限度之后，启用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作。
根据本发明的实施例，控制单元被配置为在已经启动线路侧变换器之后启动机器侧变换器。
根据本发明的实施例，该系统还包括连接到DC链路的DC链路负载卸除器单元，其中，控制单元被配置为在过电压事件结束之后，停用AC负载卸除器单元，并且启动DC链路负载卸除器单元，以便将功率耗散到DC链路负载卸除器单元中。
根据本发明的实施例，控制单元被配置为在已经启动DC链路负载卸除器单元之后，使线路侧变换器输出的有功功率斜升。
根据本发明的实施例，控制单元被配置为在线路侧变换器输出的有功功率斜升的同时使耗散到DC负载卸除器单元中的功率斜降。
根据本发明的实施例，控制单元被配置为如果在等待时段之后过电压事件仍然存在，则控制叶片间距错距处理和/或涡轮机停机处理。
根据本发明的实施例，负载卸除器单元包括至少一个开关和由至少一个开关启动的至少一个电阻器。最后，本发明提供一种风力涡轮机，包括根据上述任何实施例的系统。
根据本发明的实施例，提供一种风力涡轮机，包括根据前述任一实施例的用于控制风力涡轮机的操作的系统。
附图说明
图1示出根据本发明实施例的风力涡轮机的示意图；
图2示出用于操作传统风力涡轮机的系统的示意图；
图3示出WTG的功率变换器控制如何通过针对图2所示的系统吸收无功功率来应对过电压的向量图；
图4示出WTG的功率变换器控制如何通过针对图2所示的系统吸收最大无功功率来应对过电压的向量图；
图5示出即使通过针对图2所示的系统吸收最大无功功率也不能应对的过电压事件的向量图；
图6示出根据本发明实施例的操作风力涡轮机的系统的示意图；
图7示出根据本发明实施例的操作风力涡轮机的系统的示意图；
图8示出根据本发明实施例的操作风力涡轮机的方法的流程图；
图9示出根据本发明实施例的操作风力涡轮机的方法的流程图；以及
图10示出在根据本发明实施例的操作风力涡轮机的方法/系统内可用的过电压的量值与等待时间之间的可能关系。
具体实施方式
图1示出风力涡轮机100的通常设置，其可以使用下述的本发明的方法/系统。风力涡轮机100安装在底座102上。风力涡轮机100包括具有多个塔节的塔104。风力涡轮机机舱106布置在塔104的顶部。风力涡轮机转子包括轮毂108和至少一个转子叶片110，例如三个转子叶片110。转子叶片110连接到轮毂108，其又通过低速轴连接到机舱106，低速轴延伸出机舱106的前面之外。
图2示出风力涡轮机的电气系统200的示意图。风力涡轮机包括发电机202、AC/DC（发电机或机器侧）变换器204、DC/AC（电网或线路侧）变换器206和连接在AC/DC变换器204与DC/AC变换器206之间的DC链路208。发电机202的输出端子连接到AC/DC变换器204的输入端子。DC链路208的第一端连接到AC/DC变换器204的输出端子，DC链路208的另一端连接到DC/AC变换器206的输入端子。DC链路208包括DC链路电容器210，以及DC链路卸除器（dump）电阻器212。可以借助开关214启用/停用DC链路卸除器电阻器212（连接在DC链路208的两臂之间或从其断开连接）。应注意，根据多个实施例使用的开关，诸如开关214可以是功率电子开关。DC/AC变换器206的输出端子经由包括电感器/扼流圈216的电力线215连接到电网变压器218。用于滤除开关谐波的滤波器系统220连接到电力线215。滤波器系统还可以包含谐振衰减支路（未示出），以避免谐振现象。
电气系统200可以还包括AC负载卸除器（未示出），耦合至发电机202与AC/DC变换器204之间的相位线，类似于以下参考图7对其描述的。
在正常条件下，有功功率如图2所示地流动。即，断开开关214，切换LSC（线路侧变换器）和MSC（机器侧变换器）变换器（即它们处于有功操作中）。取决于所使用的控制算法和硬件等级，它们可以耐受例如1.1-1.3pu的电网过电压。一个流行的耐受电网过电压的方案是如图3所示地吸收无功功率。然而，存在一个电压VT(max)，超过其之后变换器控制就不再能够应对电网过电压。以这一电压，整个变换器电压和电流容量都用于吸收最大无功功率。
在电网电压高于线路侧变换器所能够应对的正常情况下，可以通过现在用作整流器的电网变换器开始对DC链路充电。这会导致变换器系统/风力涡轮机的非预期的断路（tripping）。
图3示出发生在图2所指示的电力线215的位置处的电压VG、VL与VT之间的关系。如可以从图3观察到的，在过电压事件中，电网变压器电压VT大于DC/AC变换器206的最大电压VG，其是通过最大利用图3中所示的圆圈300的外圆周长所代表的DC链路电压Vdc而获得的。为了平衡这一过电压（即，为了确保VG=VL+VT），操作DC/AC变换器206（线路侧变换器）以使得无功功率被吸收，导致在DC/AC变换器206的输出端子处的电网电流Ig包括无功电流分量Ir和有功电流分量Ia。选择电网电流Ig的无功电流分量Ir和有功电流分量Ia以使得电感器216两端下降的电压VL（“电网扼流圈电压”）等于电网变压器电压VT与变换器电压VG之间的向量差，如图3所示。在图3所示的情况下，电网电流Ig仍包括有功电流分量Ia。
图4示出过电压情形，其中，与图3所示的情形相比，增大了电网变压器电压VT。图4中所示的过电压情形是DC/AC变换器206能够应对的最大电网变压器电压VT仍能够通过吸收无功功率来平衡该电压。然而，在此情况下为了平衡过电压，在DC/AC变换器206的输出端子注入的电网电流Ig仅包含无功电流分量Ir，即没有有功电流分量Ia。
图5示出过电压情形，其中，过电压很高，以至于甚至DC/AC变换器206所能够输出的最大电网电流Ig也不足以平衡该过电压。由于这一状况，停止DC/AC变换器206的有功操作（有功切换），意味着DC/AC变换器206在停止有功操作之后用作无源整流器。结果，DC链路电压Vdc增大，这会导致风力涡轮机的非有意的断路。
本发明的实施例旨在至少解决图5所示的过电压情形，即旨在提供一个解决方案，用以即使在图5所示的过电压情形发生时也保持风力涡轮机连接到电网。应注意，本发明的实施例也可以用于应对图3和/或图4所示的过电压情形。
图6示出根据本发明实施例的用于控制风力涡轮机的操作的系统600。系统600在包括发电机602、连接到发电机602的机器侧变换器604、经由电网变压器618连接到电网608的线路侧变换器606、和连接在机器侧变换器604与线路侧变换器606之间的DC链路610的风力涡轮机内是有用的。系统600包括：第一监控单元612，被配置为针对过电压事件监控电网608；AC负载卸除器单元614，连接在机器侧变换器604与发电机602之间；和控制单元616，连接到第一监控单元、机器侧变换器604、线路侧变换器606和AC负载卸除器单元614，其中，控制单元616被配置为如果第一监控单元12检测到过电压事件，则控制以下过程：禁用机器侧变换器604和线路侧变换器606的有功操作；启用AC负载卸除器单元614，以便将来自发电机602的功率耗散到AC负载卸除器单元中；等待一个等待时段；以及如果在等待时段期间过电压事件结束，则启用机器侧变换器604和线路侧变换器608的有功操作。如果在等待时段之后，过电压事件持续，则可以使涡轮机停机或者使涡轮机的叶片错距。
根据一个实施例，控制单元615还可以执行以下两个任务：（1）其控制DC链路负载卸除器的操作（例如，控制开关214）和（2）其控制变换器系统中的断路器和接触器（未示出）。
应注意，第一监控单元612例如可以通过处理器执行相应的软件算法来实现。
应注意，只有在检测到的过电压事件是线路侧变换器不能通过吸收无功功率来应对的过电压（即图5所示的情形），控制单元616才可以禁用变换器的有功操作。可替换地，控制单元616可以禁用变换器的有功操作，只要检测到任何过电压水平的过电压事件。
图8示出操作包括图6所示的系统的风力涡轮机的方法的流程图。在802，针对过电压事件监控电网。在804，确定是否检测到过电压事件。如果没有检测到过电压事件，则流程就返回802。如果检测到过电压事件，则在806禁用机器侧变换器和线路侧变换器的有功操作。在808，启用连接在机器侧变换器与发电机之间的AC负载卸除器，以便将从发电机输出的功率耗散到AC负载卸除器中。在810，等待一个等待时段。在812，如果在等待时段期间过电压事件结束，则启用线路侧变换器的有功操作。
图7示出图6所示的系统600的更详细实现的示例。用于控制风力涡轮机的操作的系统700具有与图6所示的系统600基本相同的架构。因此，将仅解释图6中未示出的风力涡轮机与控制系统700的附加特征。
风力涡轮机是三相风力涡轮机。将电阻器704分别耦合至将发电机602连接到AC/DC变换器604的每一相702。每一个电阻器704的第一端子耦合到其相应的相702。每一个电阻器704的第二端子可经由相应的开关706连接到公共耦合点。结果，如果启用全部相应的开关706，则电阻器704的第二端子可以彼此相连接。在电阻器与开关之间的连接的顺序可以改变，其他布置也是可能的。耦合到发电机602的3相输出的三个电阻器704共同构成3相AC负载卸除器。
DC路610具有两个臂708，它们经由DC链路电容器724（或者电容器组）彼此连接，并且它们还可以经由电阻器710（或者电阻器组）彼此连接。为了经由电阻器710彼此连接DC链路臂708，必须启用开关712。DC链路电阻器710与开关712的组合构成DC链路负载卸除器。电阻器704与开关706的组合构成AC负载卸除器。AC负载卸除器开关706以及DC负载卸除器开关712由控制单元616控制。DC/AC变换器606经由电力线714连接到电网608。三相电力线714的每一相都包括电感器718。包括电容器元件722的滤波器系统720也连接到电力线714，以便滤除开关谐波。也可以与电容器组并联地包括谐振滤波器支路，以衰减谐振现象。
系统700工作如下：第一监控单元612针对过电压监控电网。一旦第一监控单元612检测到如图5所示的过电压事件，即一旦DC/AC变换器606不再能够单独应对发生在电网608上的过电压，就执行以下步骤：第一监控单元612向控制单元616发送相应信号，通知检测到这一过电压事件。控制单元616通过向变换器604、606发送相应的禁用信号，禁用AC/DC变换器604和DC/AC变换器606的有功操作。禁用有功操作意味着变换器604、606不执行任何有功切换，即不提供PWM信号。另外，控制单元616向AC负载卸除器614发送启用命令，从而启用开关706（即闭合开关）。由于这些命令，发电机602输出的有功功率耗散到AC负载卸除器614中（三相电阻器组），以便保护AC/DC变换器604、DC/AC变换器606、DC链路电容器组及其他相关的硬件组件。由于AC/DC变换器604和DC/AC变换器606不执行任何有功切换，这些变换器分别用作无源整流器。结果，DC链路电压Vdc相应于电网过电压而增大。由于DC/AC变换器606作为整流器工作，对于电网电压VG，Vdc可以确定为√2*vG，即典型地，DC链路电压与电网电压成比例。可以一直进行变换器的有功操作直到最大DC链路电压Vdc1。这个最大DC链路电压Vdc1通常由变换器供应商/制造商指定。然而，变换器在不切换时能够充分耐受更高的DC链路电压Vdc2（Vdc2＞Vdc1）。容易理解Vdc1是最大DC链路电压，高于该最大DC链路电压，则变换器的有功操作是不可能的。当DC链路电压高于最大DC链路电压时，即当Vdc＞Vdc1时，DC/AC变换器606工作于无源/整流器模式。因此，在禁用AC/DC变换器604和DC/AC变换器606的有功操作之后，以及在第一监控单元612确定过电压事件已经结束之后，第二监控单元724监控DC链路电压Vdc。一旦DC链路电压返回并下降到最大DC链路电压Vdc1以下（这允许AC/DC变换器606的有功操作），则相应信号从第二监控单元724发送到控制单元616。可以通过闭合开关712启用DC负载卸除器电阻器710，以帮助在过电压事件后（即当电网电压返回到额定范围时）将DC链路电压减小到正常范围。一旦控制单元616接收到这个信号，其就启用DC/AC变换器606的有功操作，以便使它准备好向电网608输电。在启用DC/AC变换器606的有功操作之前，可以将DC链路电压调节到DC链路参考电压。随后，控制单元616启用AC/DC变换器604的有功操作。在启用DC/AC变换器606与AC/DC变换器604的有功操作之间可以存在时间间隙。随后，控制单元616停用开关706，并控制开关712的切换。通常使用PWM信号来控制开关712。启用开关712表示来自机器侧变换器的所有功率都进入电阻器716中，而没有功率进入电网608。控制开关712的PWM信号的占空比取决于来自机器侧变换器的功率和硬件组件的额定功率。随后，当从线路侧变换器到电网的功率按照电网/系统要求而斜升时，进入电阻器716的功率同时斜降最终到0。这一过程有助于避免风力涡轮机中的电流/电压峰值。
应注意，开关712的闭合，或者换句话说，DC负载卸除器的启用是可选的，并可以可选地执行以平滑电力传送过程。
此外，应注意，可替换DC链路电压Vdc的，可以监控电网电压VG，一旦电网电压下降到低于最大电网电压，就将相应信号发送到控制单元616。
如果在等待时段之后过电压事件仍继续存在，则可以使风力涡轮机叶片进行错距，或者可以最终使风力涡轮机停机。在这些过程期间，开关706可以保持启用，以便更好地保护变换器604、606、它们的DC链路及相关硬件。
等待时段可以取决于检测到的过电压的种类，特别取决于过电压的量值。在图10中，给出了等待时间与检测到的过电压的量值之间的示例性关系。应注意，也可以使用等待时间与检测到的过电压之间其他种类的关系。
在以下说明中，将解释本发明的其他方面和实施例。
根据本发明的实施例，执行将参考图9解释的以下方法：
最初，在902，线路侧变换器和机器侧变换器处于正常发电模式。在904，确定电网变压器电压是否大于vT(max)（最大可允许电网变压器电压）。如果电网变压器电压大于vT(max)，则在906禁止线路侧变换器和发电机侧变换器的有功操作。此外，启用AC负载卸除器。另外，如有需要（这取决于检测到的过电压的种类/量）则短时间启用DC负载卸除器。在908，等待一个等待时间tOV。等待时间tOV可以取决于过电压的量值。例如，如果过电压是1.6pu，则等待时间可以是40ms。如有必要可以重新配置tOV（例如如果电网准则要求改变）。在910，确定过电压是否减弱/减小。如果过电压消失，则在914执行以下处理：
-将DC链路电压降低到额定范围。这将允许启用变换器用于电力传送。
-启用线路侧变换器606的有功操作。将DC链路电压调节到参考电压。应注意，一旦DC链路被调节，LSC就准备好通过电流/功率控制来传送电力。
-启用机器侧变换器604的有功操作。
-脱开AC负载卸除器，接合DC负载卸除器。
-电网有功功率按照电网要求缓慢斜升，同时DC负载卸除器缓慢斜降。可以借助通过开关712控制PWM信号来进行DC负载卸除器的斜降。
另一方面，如果在等待时间tOV之后，电网电压没有恢复，则可以在912执行以下处理：
-保持AC负载卸除器导通，以保持卸除有功功率。
-使风力涡轮机叶片错距。
-最终使风力涡轮机停机。
显然，本发明的实施例实现了在变换器不切换时的变换器硬件性能的有效使用，即，使DC链路电压增大。
尽管参考特定实施例具体示出并说明了本发明，但本领域技术人员应理解，在不脱离由所附权利要求书所定义的本发明的精神和范围的情况下，在形式和细节上可以在其中做出许多改变。本发明的范围因此由所附权利要求书来指明，因此旨在包含在权利要求书等价的意义和范围内的所有改变。

Claims (20)

1.一种操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括发电机、连接到所述发电机的机器侧变换器、通过功率组件连接到电网的线路侧变换器、以及连接在所述机器侧变换器与所述线路侧变换器之间的DC链路，所述方法包括：
-针对过电压事件而监控所述电网，
-如果检测到过电压事件，
-禁用所述机器侧变换器和所述线路侧变换器的有功操作，
-启用连接在所述机器侧变换器与所述发电机之间的AC负载卸除器，以便将从所述发电机输出的功率耗散到所述AC负载卸除器中，
-等待一等待时段，以及
-如果所述过电压事件在所述等待时段内结束，则启用所述线路侧变换器和所述机器侧变换器的有功操作。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，取决于检测的过电压动态地设定所述等待时段的持续时间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
还包括：
-监控DC链路电压是否由于所述过电压事件而超过预定DC链路电压限度，
-如果确定所述DC链路电压超过所述预定DC链路电压限度，则等待，直到所述DC链路电压下降到低于所述预定DC链路电压限度，以及
-在所述DC链路电压下降到低于所述预定DC链路电压限度到达预定DC链路电压范围之后，启用所述机器侧变换器和所述线路侧变换器的有功操作。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
还包括：
-监控电网电压是否由于所述过电压事件而超过预定电网电压限度，
-如果确定所述电网电压超过所述预定电网电压限度，则等待，直到所述电网电压下降到低于所述预定电网电压限度，以及
-在所述电网电压下降到低于所述预定电网电压限度之后，启用所述机器侧变换器和所述线路侧变换器的有功操作。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，在已经启动所述线路侧变换器之后启动所述机器侧变换器。
6.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，在所述过电压事件结束之后，停用所述AC负载卸除器，并且启动连接到DC链路中的DC链路负载卸除器，其中，来自所述发电机的功率耗散到所述DC链路负载卸除器中。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，在已经启动所述DC链路负载卸除器之后，由所述线路侧变换器输出的有功功率斜升。
8.根据权利要求7所述的方法，
其中，在所述线路侧变换器输出的有功功率斜升的同时，耗散到所述DC链路负载卸除器中的功率同时斜降。
9.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，如果所述过电压事件在所述等待时段之后仍然存在，则实施所述涡轮机的一个或多个叶片的错距和所述涡轮机的停机中的至少一个。
10.一种用于控制风力涡轮机的操作的系统，所述风力涡轮机包括发电机、连接到所述发电机的机器侧变换器、连接到电网的线路侧变换器和连接在所述机器侧变换器与所述线路侧变换器之间的DC链路，所述系统包括：
-第一监控单元，被配置为针对过电压事件而监控所述电网，
-AC负载卸除器单元，连接在所述机器侧变换器与所述发电机之间，以及
-控制单元，连接到所述第一监控单元和所述AC负载卸除器单元，其中，所述控制单元被配置为：如果所述第一监控单元检测到过电压事件，则控制以下过程：
-禁用所述机器侧变换器和所述线路侧变换器的有功操作，
-启用所述AC负载卸除器单元，以便将所述发电机输出的功率耗散到所述AC负载卸除器单元中，
-等待一等待时段，以及
-如果所述过电压事件在所述等待时段内结束，则启用所述机器侧变换器和所述线路侧变换器的有功操作。
11.根据权利要求10所述的系统，
其中，所述控制单元被配置为取决于检测的过电压的种类动态地设定所述等待时段。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的系统，
还包括第二监控单元，连接到所述控制单元并被配置为确定DC链路电压是否由于所述过电压事件而超过预定DC链路电压限度，其中，所述控制单元被进一步配置为控制以下过程：
-如果所述第二监控单元确定所述DC链路电压超过所述预定DC链路电压限度，则等待，直到所述DC链路电压下降到低于所述预定DC链路电压限度，以及
-在所述DC链路电压下降到低于所述预定DC链路电压限度之后，启用所述机器侧变换器和所述线路侧变换器的有功操作。
13.根据权利要求10或11所述的系统，
还包括第二监控单元，连接到所述控制单元并被配置为确定电网电压是否由于所述过电压事件而超过预定电网电压限度，其中，所述控制单元被进一步配置为控制以下过程：
-如果所述第二监控单元确定所述电网电压超过所述预定电网电压限度，则等待，直到所述电网电压下降到低于所述预定电网电压限度，以及
-在所述电网电压下降到低于所述预定电网电压限度之后，启用所述机器侧变换器和所述线路侧变换器的有功操作。
14.根据权利要求10或11所述的系统，
其中，所述控制单元被配置为在已经启动所述线路侧变换器之后启动所述机器侧变换器。
15.根据权利要求10或11所述的系统，
还包括连接到DC链路的DC链路负载卸除器单元，其中，所述控制单元被配置为在所述过电压事件结束之后，停用所述AC负载卸除器单元，并启动所述DC链路负载卸除器单元，以便将来自所述发电机的功率耗散到所述DC链路负载卸除器单元中。
16.根据权利要求15所述的系统，
其中，所述控制单元被配置为在已经启动所述DC链路负载卸除器单元之后，使所述线路侧变换器输出的有功功率斜升。
17.根据权利要求16所述的系统，
其中，所述控制单元被配置为在所述线路侧变换器输出的有功功率斜升的同时使耗散到所述DC链路负载卸除器单元中的功率斜降。
18.根据权利要求10或11所述的系统，
其中，所述控制单元被配置为：如果在所述等待时段之后所述过电压事件仍然存在，则进行以下至少之一：
使所述涡轮机的一个或多个叶片错距；以及
使所述涡轮机停机。
19.根据权利要求10或11所述的系统，
其中，所述AC负载卸除器单元和所述DC链路负载卸除器单元中的至少一个包括至少一个开关和由所述至少一个开关启动的至少一个电阻器。
20.一种风力涡轮机，包括根据权利要求10至19中任一项所述的系统。
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