CN114593014A - 用于控制风力涡轮的***和方法 - Google Patents

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K·贾哈
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Abstract

提供一种用于控制风力涡轮的***和方法。因此，风力涡轮的控制器检测瞬态电网事件，并且经由动力传动***阻尼器控制模块生成扭矩命令。扭矩命令配置成建立由瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平。控制器还确定与扭转振动有关的至少一个振荡参数，并且基于其来确定目标发电机扭矩水平。目标发电机扭矩水平对应于相对于默认阻尼水平的扭转振动的增加的阻尼水平。

Description

用于控制风力涡轮的***和方法
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮，并且更具体而言，涉及用于响应于瞬态电网事件来控制风力涡轮的***和方法。
背景技术
风力发电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮在这方面获得越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱，以及一个或多个转子叶片。机舱包括联接于齿轮箱和发电机的转子组件。转子组件和齿轮箱安装在底板支承框架上，该底板支承框架位于机舱内。一个或多个转子叶片使用已知的翼型原理来捕获风的动能。转子叶片传递以旋转能的形式的动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接于齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接地联接于发电机。发电机接着将机械能转换为电能，并且电能可传递至收纳在塔架内的转换器和/或变压器并随后部署到公用电网。现代风力发电***典型地采用具有多个此类风力涡轮发电机的风场的形式，该多个此类风力涡轮发电机能够操作成将功率供应至传输***，该传输***将功率提供至功率电网。
为了将功率供应至功率电网，风力涡轮大体上需要符合某些电网需求。例如，可需要风力涡轮来提供故障穿越(例如，低电压穿越)能力。该需求可要求风力涡轮在一个或多个瞬态电网事件(诸如电网故障)期间保持连接于功率电网。如本文中使用的，用语“电网故障”、“故障”或类似物旨在覆盖针对某一时间段的电网电压的量值方面的变化。例如，当电网故障发生时，对于短时段(例如，典型地小于500毫秒)而言，***的电压可下降相当大的部分。此外，电网故障可出于多种原因而发生，包括但不限于相导体连接于地面(即，地面故障)、相导体之间短路、闪电和/或暴风，以及/或者意外的输电线路接地。
在过去，风力涡轮可响应于电压降低而立即断开连接，但是随着作为功率电网的功率的百分比风力涡轮的功率生产量增加，使风力涡轮保持在线并穿越瞬态电网事件的合乎需要性增加。然而，瞬态电网事件的电压降低可导致发电机的扭矩显著降低，而转子的旋转速度可基本保持不变。就此而言，当电压复原至故障前的水平时，发电机的扭矩与转子的惯性之间的失配可导致风力涡轮的动力传动***中的非合乎需要的扭转振动。扭转振动可对风力涡轮的各种构件的生命周期产生负面影响。例如，扭转振动可超过滑动联接器的释放阈值，从而导致转子与发电机的可操作去耦合。
因此，本领域不断地寻求解决上述问题的新且改进的***和方法。就此而言，本公开涉及用于控制风力涡轮的***和方法以管理由瞬态电网事件引起的扭转振动。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。
在一个方面中，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的方法。风力涡轮可具有动力传动***，该动力传动***包括经由滑动联接器可旋转地耦合于发电机的转子。方法可包括经由控制器检测第一瞬态电网事件。此外，方法可包括响应于第一瞬态电网事件，经由控制器的动力传动***阻尼器控制模块生成扭矩命令。扭矩命令可配置成建立由第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平。此外，方法可包括经由控制器确定与扭转振动有关的至少一个振荡参数。此外，方法可包括响应于(多个)振荡参数的确定，经由控制器确定目标发电机扭矩水平。目标发电机扭矩水平可为对应于大于默认阻尼水平的扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平。此外，方法可包括利用经由控制器生成的扭矩修改符命令来修改扭矩命令，以便将发电机的扭矩建立在目标发电机扭矩水平处，由此产生增加的阻尼水平。
在实施例中，第一瞬态电网事件可为低电压穿越事件。
在附加的实施例中，低电压穿越事件可以以电压降低为特征，该电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于预瞬态电网事件电压的70%。
在又一实施例中，(多个)振荡参数可取决于多个瞬态事件参数。多个瞬态事件参数可包括第一瞬态电网事件之前的功率水平、第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及第一瞬态电网事件的持续时间。
在再一实施例中，确定(多个)振荡参数还可包括经由控制器接收指示多个瞬态事件参数中的至少一个的数据。数据还可包括对应于多个瞬态事件参数中的至少一个附加参数的指示的缺失。此外，方法可包括经由(多个)附加参数的估计，经由控制器来确定用于(多个)附加参数的推定值。
在实施例中，(多个)振荡参数可包括峰值轴扭矩、扭转振动频率，和/或扭转振动持续时间。
在附加的实施例中，增加的阻尼水平可降低峰值轴扭矩、扭转振动频率，和/或扭转振动持续时间。
在又一实施例中，利用扭矩修改符命令来修改扭矩命令可包括经由控制器检测(多个)振荡参数至激活阈值的接近。激活阈值的接近可导致扭矩命令的修改。
在再一实施例中，确定目标发电机扭矩水平可包括确定滑动联接器的标称释放阈值。方法还可包括将目标发电机扭矩水平建立在小于滑动联接器的标称释放阈值的量值处，以便维持滑动联接器的牵引力。
在实施例中，响应于增加的阻尼水平，方法可包括实现在第一电网事件之前的轴扭矩水平的偏差内的持续轴扭矩水平。持续轴扭矩水平在检测第二瞬态电网事件之前实现。
在附加的实施例中，生成扭矩修改符命令可包括经由控制器接收转子和发电机的多个操作参数。控制器可滤波多个动力传动***扭转频率处的多个操作参数，以生成经滤波的扭转信息数据集。控制器可将经滤波的扭转信息数据集乘以至少一个控制增益。
在又一实施例中，(多个)控制增益可包括比例增益、积分增益、微分增益，和/或它们的组合。
在另一方面中，本公开涉及一种用于控制风力涡轮的***。***可包括经由滑动联接器可旋转地联接于转子的发电机，和通信地耦合于发电机的控制器。控制器可包括配置成执行多个操作的至少一个处理器。多个操作可包括本文中描述的操作和/或特征中的任何。
本发明的这些及其它的特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求书变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出本发明的实施例，并且连同描述用于阐释本发明的原理。
技术方案1. 一种用于控制耦合于功率电网的风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有动力传动***，所述动力传动***包括经由滑动联接器可旋转地耦合于发电机的转子，所述方法包括：
经由控制器检测第一瞬态电网事件；
响应于所述第一瞬态电网事件，经由所述控制器的动力传动***阻尼器控制模块生成扭矩命令，所述扭矩命令配置成建立由所述第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平；
经由所述控制器确定与所述扭转振动有关的至少一个振荡参数；
响应于所述至少一个振荡参数的所述确定，经由所述控制器确定目标发电机扭矩水平，所述目标发电机扭矩水平为对应于大于所述默认阻尼水平的所述扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平；以及
利用经由所述控制器生成的扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令，以便将所述发电机的扭矩建立在所述目标发电机扭矩水平处，由此产生所述增加的阻尼水平。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述第一瞬态电网事件包括低电压穿越事件。
技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中，所述低电压穿越事件以电压降低为特征，所述电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于所述预瞬态电网事件电压的70%。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述振荡参数取决于多个瞬态事件参数，所述多个瞬态事件参数包括所述第一瞬态电网事件之前的功率水平、所述第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及所述第一瞬态电网事件的持续时间。
技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，其中，确定所述振荡参数还包括：
经由所述控制器接收指示所述多个瞬态事件参数中的至少一个的数据，其中所述数据还包括对应于所述多个瞬态事件参数中的至少一个附加参数的指示的缺失；以及
经由所述至少一个附加参数的估计，经由所述控制器来确定用于所述至少一个附加参数的推定值。
技术方案6. 根据技术方案4所述的方法，其中，所述振荡参数包括峰值轴扭矩、扭转振动频率以及扭转振动持续时间中的至少一个。
技术方案7. 根据技术方案6所述的方法，其中，所述增加的阻尼水平降低所述峰值轴扭矩、所述扭转振动频率以及所述扭转振动持续时间中的至少一个。
技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其中，利用所述扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令还包括：
经由所述控制器检测所述振荡参数至激活阈值的接近，其中，所述激活阈值的所述接近导致所述扭矩命令的所述修改。
技术方案9. 根据技术方案1所述的方法，其中，确定所述目标发电机扭矩水平还包括：
确定所述滑动联接器的标称释放阈值；以及
将所述目标发电机扭矩水平建立在小于所述滑动联接器的所述标称释放阈值的量值处，以便维持所述滑动联接器的牵引力。
技术方案10. 根据技术方案1所述的方法，所述方法还包括响应于所述增加的阻尼水平，实现在所述第一瞬态电网事件之前的轴扭矩水平的偏差内的持续轴扭矩水平，其中，所述持续轴扭矩水平在检测第二瞬态电网事件之前实现。
技术方案11. 根据技术方案1所述的方法，其中，生成所述扭矩修改符命令还包括：
经由所述控制器接收用于所述转子和所述发电机中的至少一个的多个操作参数；
经由所述控制器滤波多个动力传动***扭转频率处的所述多个操作参数，以生成经滤波的扭转信息数据集；以及
经由所述控制器将所述经滤波的扭转信息数据集乘以至少一个控制增益。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其中，所述至少一个控制增益包括比例增益、积分增益、微分增益以及它们的组合中的至少一个。
技术方案13. 一种用于控制风力涡轮的***，所述***包括：
发电机，其经由滑动联接器可旋转地联接于转子；以及
控制器，其通信地耦合于所述发电机，所述控制器包括配置成执行多个操作的至少一个处理器，所述多个操作包括：
检测第一瞬态电网事件，
响应于所述第一瞬态电网事件，经由所述控制器的动力传动***阻尼器控制模块生成扭矩命令，所述扭矩命令配置成建立由所述第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平，
确定与所述扭转振动有关的至少一个振荡参数，
响应于所述至少一个振荡参数的所述确定来确定目标发电机扭矩水平，所述目标发电机扭矩水平为对应于大于所述默认阻尼水平的所述扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平，以及
利用经由所述控制器生成的扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令，以便将所述发电机的扭矩建立在所述目标发电机扭矩水平处，由此产生所述增加的阻尼水平。
技术方案14. 根据技术方案13所述的***，其中，所述第一瞬态电网事件包括低电压穿越事件，所述低电压穿越事件以电压降低为特征，所述电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于所述预瞬态电网事件电压的70%。
技术方案15. 根据技术方案13所述的***，其中，所述振荡参数取决于多个瞬态事件参数，所述多个瞬态事件参数包括所述第一电网瞬态事件之前的功率水平、所述第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及所述第一瞬态电网事件的持续时间，并且其中所述振荡参数包括峰值轴扭矩、扭转振动频率以及扭转振动持续时间中的至少一个。
技术方案16. 根据技术方案15所述的***，其中，所述增加的阻尼水平降低峰值轴扭矩、扭转振动频率以及扭转振动持续时间中的至少一个。
技术方案17. 根据技术方案13所述的***，其中，利用所述扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令还包括：
检测所述振荡参数至激活阈值的接近，其中所述激活阈值的所述接近导致所述扭矩命令的所述修改。
技术方案18. 根据技术方案13所述的***，其中，确定所述目标发电机扭矩水平还包括：
确定所述滑动联接器的标称释放阈值；以及
将所述目标发电机扭矩水平建立在小于所述滑动联接器的所述标称释放阈值的量值处，以便维持所述滑动联接器的牵引力。
技术方案19. 根据技术方案13所述的***，其中，所述多个操作还包括响应于所述增加的阻尼水平，实现在所述第一电网瞬态事件之前的轴扭矩水平的偏差内的持续轴扭矩水平，其中，所述持续轴扭矩水平在检测第二瞬态电网事件之前实现。
技术方案20. 根据技术方案13所述的***，其中，生成所述扭矩修改符命令还包括：
接收所述转子或所述发电机的多个操作参数；
滤波多个动力传动***扭转频率处的所述多个操作参数，以生成经滤波的扭转信息数据集；以及
将所述经滤波的扭转信息数据集乘以至少一个控制增益，其中，所述至少一个控制增益包括比例增益、积分增益、微分增益以及它们的组合中的至少一个。
附图说明
包括针对本领域普通技术人员的其最佳模式的本发明的完整且能实现的公开在参照附图的说明书中阐述，在该附图中：
图1示出根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出根据本公开的风力涡轮的机舱的一个实施例的透视内部视图；
图3示出根据本公开的风力涡轮的动力传动***的一个实施例的示意图；
图4示出根据本公开的用于与风力涡轮一起使用的电气***的一个实施例的示意图；
图5示出根据本公开的用于与风力涡轮一起使用的控制器的一个实施例的框图；
图6示出根据本公开的用于控制风力涡轮的***的控制逻辑的一个实施例的流程图；以及
图7示出根据本公开的阻尼扭转振动的图示。
引用字符在本说明书和附图中的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。每个实例经由阐释本发明提供，而不限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可在本发明中作出各种改型和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是，本发明覆盖归入所附权利要求书和它们的等同物的范围内的此类改型和变型。
如本文中使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。
用语“联接”、“固定”、“附接于”等是指直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间构件或特征而间接联接、固定或附接两者，除非在本文中另外规定。
如本文中遍及说明书和权利要求书使用的近似语言应用成修饰可在不导致其涉及的基本功能方面的变化的情况下可容许地改变的任何数量表达。因此，由一个或多个用语(诸如“大约”、“近似”和“大致”)修饰的值将不限于指定的精确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度，或者用于构成或制造构件和/或***的方法或机器的精度。例如，近似语言可是指在10％的范围内。
此处和遍及说明书和权利要求书，范围限制被组合和互换，此类范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。例如，本文中公开的所有范围包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。
大体上，本公开涉及用于控制风力涡轮的***和方法，以为了增加动力传动***阻尼器(DTD)控制***的效率，以便快速地阻尼由瞬态电网事件引起的扭转振动。典型地，风力涡轮利用由发电机生成的扭矩来抵消由转子响应于风而生成的扭矩。许多现代风力涡轮采用发电机(诸如双馈感应发电机(DFIG))，其利用电网功率，用于发电机扭矩的生成。在瞬态电网事件(诸如低电压穿越(LVRT)事件)开始时，电网功率可突然降低，从而导致发电机扭矩的对应降低。然而，由于惯性和/或风的影响，转子可继续以相同的速度旋转，并且在一些情况下，可在旋转没有由发电机扭矩显著抵抗时加速。当瞬态电网事件结束并且电网功率复原时，发电机可快速地重返产生的发电机扭矩，以便将风力涡轮复原至功率产生状态。然而，在风力涡轮的动力传动***内，发电机扭矩可遇到由转子的旋转引起的扭矩。该相遇可在动力传动***内产生扭转振动。可采用DTD控制***来快速地阻尼所产生的扭转振动。取决于由瞬态电网事件引起的振荡的严重性，本公开可增加扭转振动的阻尼水平。因此，本公开的***和方法可增加DTD控制***的效率。
具体而言，本公开包括***和方法，该***和方法可检测瞬态电网事件并响应地生成扭矩命令。扭矩命令可建立在从瞬态电网事件恢复期间产生的扭转振动的默认阻尼水平。扭转振动的严重性可由至少一个振荡参数指示。振荡参数可取决于瞬态事件参数。例如，瞬态事件参数可包括瞬态电网事件之前的功率水平、瞬态电网事件期间的电网电压，和/或瞬态电网事件的持续时间。基于瞬态事件参数与振荡参数之间的关系，扭转振动的严重性可通过峰值轴扭矩、扭转振动频率，和/或扭转振动持续时间来指示。如果由扭转振动的严重性保证，则控制器可修改初始扭矩命令，以便将阻尼水平增加到默认阻尼水平以上。就此而言，控制***可实施为可切换功能，其激活取决于瞬态电网事件的特性。此外，初始扭矩命令的修改可通过风力涡轮的某些结构限制来通知。例如，控制器可将扭矩命令限制至一水平，该水平不超过动力传动***的滑动联接器的释放阈值。
因此，本公开提出新颖的控制技术，其可通过使用在瞬态电网事件期间的现有测量值和发电机速度测量值来提高风力涡轮的可靠性和阻尼能力。就此而言，相对于传统的动力传动***阻尼控制***，可改进风力涡轮的阻尼特性。此外，控制技术可减少联接器滑动的情况，由此在瞬态电网事件期间提高风力涡轮的可靠性。这可继而用于满足与单个和/或多个故障穿越事件有关的电网规范需求。本文中公开的***和方法也可不需要任何附加的测量值或附加的硬件改变。实际上，如果测量值为不可用的，则可采用估计方法来生成所需的变量。此外，应当认识到的是，可采用***和方法来限制扭转振动，该扭转振动可由极端风况引起，诸如阵风、共振风激励、叶片经过频率激励和/或紧急停止。
现在参照附图，图1示出根据本公开的风力涡轮100的一个实施例的透视图。如示出的，风力涡轮100大体上包括从支承表面104延伸的塔架102、安装在塔架102上的机舱106，以及联接于机舱106的转子108。转子108包括可旋转毂110和至少一个转子叶片112，所述至少一个转子叶片112联接于毂110并从毂110向外延伸。例如，在示出的实施例中，转子108包括三个转子叶片112。然而，在备选的实施例中，转子108可包括多于或少于三个转子叶片112。每个转子叶片112可绕着毂110隔开，以促进旋转转子108，以使得动能能够从风转化成可使用的机械能，并且随后转化成电能。例如，毂110可以可旋转地联接于定位在机舱106内的电气***150(图2)的发电机118(图2)，以容许电能产生。
风力涡轮100还可包括集中在机舱106内的控制器200。然而，在其它实施例中，控制器200可位于风力涡轮100的任何其它构件内，或者位于风力涡轮外部的地点处。此外，控制器200可通信地耦合于风力涡轮100的任何数量的构件，以便控制构件。就此而言，控制器200可包括计算机或其它合适的处理单元。因此，在若干实施例中，控制器200可包括合适的计算机可读指令，当实施时，该合适的计算机可读指令将控制器200配置成执行各种不同的功能，诸如接收、发送和/或执行风力涡轮控制信号。
现在参照图2-4，示出机舱106的一个实施例的简化内部视图、动力传动***146的一个实施例的示意图，以及图1中示出的风力涡轮100的示例性电气***150。如示出的，发电机118可联接于转子108，用于从旋转能产生电功率，该旋转能由转子108生成。例如，如在示出的实施例中示出的，转子108可包括联接于毂110的转子轴122，用于随其旋转。转子轴122可由主轴承144可旋转地支承。转子轴122可继而通过可选的齿轮箱126可旋转地联接于发电机118的高速轴124，可选的齿轮箱126由一个或多个扭矩臂142连接于底板支承框架136。如大体上理解的，转子轴122可响应于转子叶片112和毂110的旋转而将低速、高扭矩输入提供至齿轮箱126。齿轮箱126可接着构造有多个齿轮148，以将低速、高扭矩输入转换为高速、低扭矩输出，以驱动高速轴124并因此驱动发电机118。在实施例中，齿轮箱126可构造有多个齿轮比，以便针对给定的低速输入产生高速轴的变化的旋转速度，或者反之亦然。
在实施例中，转子108可经由扭矩减慢，该扭矩由发电机118生成。因为发电机118可生成与转子108的旋转相反的扭矩，所以高速轴124可配备有滑动联接器154。滑动联接器154可防止由于动力传动***146的过载而产生的对动力传动***146的构件的损坏。就此而言，滑动联接器154可具有释放阈值或牵引力，在该释放阈值或牵引力以上，滑动联接器154可容许高速轴124的第一部分162和第二部分164具有不同的旋转速度。应当认识到的是，如果滑动联接器154处的扭转力矩超过释放/牵引阈值，则发电机118可与转子108通信地去耦合。在此类情况下，由发电机118产生的扭矩可对减慢转子108而言为不可获得的，或者转子108的增加的旋转速度可对于增加功率生产而言为不可获得的。
每个转子叶片112还可包括桨距控制机构120，桨距控制机构120构造成使转子叶片112绕着其桨距轴线116旋转。每个桨距控制机构120可包括桨距驱动马达128(例如，任何合适的电动、液压或气动马达)、桨距驱动齿轮箱130，以及桨距驱动小齿轮132。在此类实施例中，桨距驱动马达128可联接于桨距驱动齿轮箱130，以使桨距驱动马达128将机械力给予至桨距驱动齿轮箱130。类似地，桨距驱动齿轮箱130可联接于桨距驱动小齿轮132，用于随其旋转。桨距驱动小齿轮132可继而与桨距轴承134旋转接合，桨距轴承134在毂110与对应的转子叶片112之间联接，使得桨距驱动小齿轮132的旋转引起桨距轴承134的旋转。因此，在此类实施例中，桨距驱动马达128的旋转驱动桨距驱动齿轮箱130和桨距驱动小齿轮132，由此使桨距轴承134和(多个)转子叶片112绕着桨距轴线116旋转。类似地，风力涡轮100可包括一个或多个偏航驱动机构138，一个或多个偏航驱动机构138通信地耦合于控制器200，其中每个(多个)偏航驱动机构138构造成改变机舱106相对于风的角度(例如，通过接合风力涡轮100的偏航轴承140)。
特别地参照图2，在实施例中，风力涡轮100可包括至少一个操作传感器158。(多个)操作传感器158可配置成例如响应于环境条件来检测风力涡轮100的性能。例如，(多个)操作传感器158可为旋转速度传感器，该旋转速度传感器可操作地耦合于控制器200。(多个)操作传感器158可指向风力涡轮100和/或发电机118的转子轴122。(多个)操作传感器158可收集指示转子轴122的旋转速度和/或旋转位置的数据，以及因此指示呈转子速度和/或转子方位角的形式的转子108的数据。在实施例中，(多个)操作传感器158可为模拟转速计、DC转速计、AC转速计、数字转速计、接触式转速计、非接触式转速计，或时间和频率转速计。在实施例中，(多个)操作传感器158可例如为编码器，诸如光学编码器。在实施例中，(多个)操作传感器158可配置成监测风力涡轮100的操作参数338(图6)。
此外，在实施例中，风力涡轮100可包括至少一个电网传感器160或者可操作地耦合于至少一个电网传感器160，所述至少一个电网传感器160配置成监测功率电网179的功率的至少一个参数。例如，(多个)电网传感器160可配置成连续地监测如由风力涡轮100所经历的功率电网179的电压。因此，在实施例中，(多个)电网传感器160可为电流表、电压表、欧姆表和/或任何其它合适的传感器，用于监测功率电网179的功率。
还应当认识到的是，如本文中使用的，用语“监测器”及其变体指示风力涡轮100的各种传感器可配置成提供对被监测的参数的直接测量或对此类参数的间接测量。因此，本文中描述的传感器可例如用于生成与被监测的参数有关的信号，该信号可接着由控制器200利用，以确定风力涡轮100的状况或响应。
特别地参照图4，在实施例中，电气***150可包括各种构件，用于将转子108的动能转换成至连接的功率电网179的呈可接受形式的电输出。例如，在实施例中，发电机118可为双馈感应发电机(DFIG)，其具有定子117和发电机转子119。发电机118可经由转子总线170耦合于定子总线166和功率转换器168。在此类构造中，定子总线166可提供来自发电机118的定子的输出多相功率(例如，三相功率)，并且转子总线170可提供发电机118的发电机转子119的输出多相功率(例如，三相功率)。此外，发电机118可经由转子总线170耦合于转子侧转换器172。转子侧转换器172可耦合于线路侧转换器174，线路侧转换器174可继而耦合于线路侧总线176。
在实施例中，转子侧转换器172和线路侧转换器174可配置成用于三相脉宽调制(PWM)布置中的正常操作模式，该三相脉宽调制(PWM)布置使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为开关装置。可使用其它合适的开关装置，诸如绝缘栅换向晶闸管、MOSFET、双极晶体管、硅可控整流器，和/或其它合适的开关装置。转子侧转换器172和线路侧转换器174可经由DC链路173横跨(可为)DC链路电容器175耦合。
在实施例中，功率转换器168可耦合于控制器200，控制器200配置为转换器控制器202，以控制功率转换器168的操作。例如，转换器控制器202可将控制命令发送至转子侧转换器172和线路侧转换器174，以控制功率转换器168中使用的开关元件的调制，以建立期望的发电机扭矩设定点和/或功率输出。
如图4中进一步描绘的，在实施例中，电气***150可包括变压器178，变压器178将风力涡轮100耦合于功率电网179。在实施例中，变压器178可为3绕组变压器，其包括高压(例如，大于12 KVAC)初级绕组180。高压初级绕组180可耦合于功率电网179。变压器178还可包括耦合于定子总线166的中压(例如，6 KVAC)次级绕组182，和耦合于线路总线176的低压(例如，575 VAC、690 VAC等)辅助绕组184。应当认识到的是，变压器178可为如描绘的三绕组变压器，或者作为备选，可为仅具有初级绕组180和次级绕组182的双绕组变压器；可为具有初级绕组180、次级绕组182、和辅助绕组184以及附加的辅助绕组的四绕组变压器；或者可具有任何其它合适数量的绕组。
在实施例中，电气***150还可包括各种断路器、熔断器、接触器以及其它装置，以控制和/或保护电气***150的各种构件。例如，在实施例中，电气***150可包括电网断路器188、定子总线断路器190，和/或线路总线断路器192。当电气***150的状况接近电气***150的操作阈值时，电气***150的(多个)断路器188,190,192可连接电气***150的对应构件或者使其断开连接。
仍然参照图4，并且还参照图5-7，呈现根据本公开的用于控制风力涡轮100的***300的多个实施例。如图5中特别地示出的，示出可包括在***300内的合适构件的一个实施例的示意图。例如，如示出的，***300可包括控制器200，控制器200通信地耦合于(多个)操作传感器158和(多个)电网传感器160。此外，如示出的，控制器200包括一个或多个处理器206和相关联的(多个)存储装置208，其配置成执行各种计算机实施的功能(例如，执行方法、步骤、计算等，并且储存相关的数据，如本文中公开的)。此外，控制器200还可包括通信模块210，以促进控制器200与风力涡轮100的各种构件之间的通信。此外，通信模块210可包括传感器接口212(例如，一个或多个模拟-至-数字转换器)，以容许从(多个)传感器158,160传输的信号转换成可由处理器206理解和处理的信号。应当认识到的是，(多个)传感器158,160可使用任何合适的手段通信地耦合于通信模块210。例如，(多个)传感器158,160可经由有线连接耦合于传感器接口212。然而，在其它实施例中，(多个)传感器158,160可经由无线连接耦合于传感器接口212，诸如通过使用本领域已知的任何合适的无线通信协议。此外，通信模块210还可以可操作地耦合于操作状态控制模块214，其配置成改变至少一种风力涡***作状态。
如本文中使用的，用语“处理器”不仅是指本领域中被称为包括在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。此外，(多个)存储装置208可大体上包括(多个)存储元件，其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，闪存)、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能光盘(DVD)，和/或其它合适的存储元件。此类(多个)存储装置208可大体上配置成储存合适的计算机可读指令，该合适的计算机可读指令在由(多个)处理器206实施时将控制器200配置成执行各种功能(包括但不限于检测瞬态电网事件并修改扭矩命令，以产生如本文中描述的风力涡轮100的扭转振动的增加阻尼)，以及各种其它合适的计算机实施的功能。
特别地参照图6和图7，在实施例中，***300的控制器200可配置成检测瞬态电网事件302，其可为第一瞬态电网事件303。响应于瞬态电网事件302，控制器200可经由动力传动***阻尼器控制模块216生成扭矩命令304。扭矩命令304可建立由瞬态电网事件302引起的扭转振动(V)的默认阻尼水平306。此外，在实施例中，控制器200可确定与扭转振动(V)有关的至少一个振荡参数308。响应于该确定，在实施例中，控制器200可确定目标发电机扭矩水平310。目标发电机扭矩水平310可为对应于相对于默认阻尼水平306的扭转振动(V)的增加的阻尼水平312的扭矩水平。如314处描绘的，控制器200可利用扭矩修改符命令316来修改扭矩命令304。在318处，利用扭矩修改符命令316来修改扭矩命令304可促进发电机118在目标发电机扭矩水平310处的建立，由此产生增加的阻尼水平312。应当认识到的是，在实施例中，增加的阻尼水平312可通过瞬态电网事件302之后的瞬态电网事件恢复阶段(RGE)维持。
在实施例中，瞬态电网事件302可为低电压穿越(LVRT)事件。LVRT事件可以以电压降低为特征，该电压降低为预瞬态电网事件(PGE)电压的至少50%。在附加的实施例中，电压降低可小于或等于预瞬态电网事件(PGE)电压的70%。应当认识到的是，在实施例中，遍及瞬态电网事件302维持预瞬态电网事件(PGE)电压的至少30%可促进风力涡轮100从瞬态电网事件302中的恢复，因为维持的电压可提供初始阻力，对抗该初始阻力可产生和增加发电机扭矩。然而，应当进一步认识到的是，在附加的实施例中，LVRT事件可以以不同的电压电平变化(如由当地电网规范要求的)为特征。例如，在实施例中，LVRT事件可以以电压降低为特征，该电压降低为预瞬态电网事件(PGE)电压的至少10%。在附加的实施例中，电压降低可小于或等于预瞬态电网事件(PGE)电压的80%。
瞬态电网事件302可根据多个瞬态事件参数320来限定。在实施例中，多个瞬态事件参数320可例如指示瞬态电网事件302的严重性。瞬态事件参数320可包括瞬态电网事件302之前的功率电网179的功率水平(例如，预瞬态电网事件(PGE)电压)。在实施例中，瞬态事件参数320还可包括瞬态电网事件302期间的电网电压(例如，预瞬态电网事件(PGE)电压的至少30％)。此外，在实施例中，瞬态事件参数320可包括瞬态电网事件302的持续时间。
在其中扭转振动(V)由瞬态电网事件302引起的实施例中，扭转振动(V)的严重性可由(多个)振荡参数308指示。因此，(多个)振荡参数308可与多个瞬态事件参数322成比例，并且因此取决于其。就此而言，在实施例中，确定(多个)振荡参数308可包括接收指示多个瞬态事件参数302中的至少一个的数据。然而，接收的数据可包括对应于多个瞬态事件参数320的至少一个附加参数322的指示的缺失。在此类实施例中，控制器200可经由(多个)附加参数322的估计来确定用于(多个)附加参数322的推定值。应当认识到的是，即使在存在差的传感器精度和/或传感器故障的情况下，估计方法的利用也可在确定振荡参数方面促进控制器200。这可继而减轻针对冗余传感器***的需求。
作为对由瞬态电网事件302引起的扭转振动(V)的描述，在实施例中，(多个)振荡参数308可包括指示峰值轴扭矩324的数据。在实施例中，峰值轴扭矩324可为高速轴124的内部扭矩(例如，转矩)，其基于从转子108和发电机118传递的扭矩负载而产生。在实施例中，峰值轴扭矩324可为由滑动联接器154经历的扭矩水平。在实施例中，峰值轴扭矩324可与电网179的故障前功率水平、瞬态电网事件302的持续时间的乘法逆元，和/或遍及瞬态电网事件302剩余的电网电压的乘法逆元成比例。因此，扭转振动(V)的峰值轴扭矩324可经由基于瞬态事件参数320的算法来确定。应当认识到的是，在实施例中，增加的阻尼水平312可降低峰值轴扭矩324，如325处描绘的。
在实施例中，(多个)振荡参数308可包括指示扭转振动频率326的数据。在附加的实施例中，(多个)振荡参数308还可包括指示扭转振动持续时间328的数据。应当认识到的是，扭转振动频率326和扭转振动持续时间328中的每个可经受由功率电网179强加的限制。因此，如325处描绘的，在实施例中，增加的阻尼水平312可通过降低扭转振动频率326和/或扭转振动持续时间328来促进功率电网需求的满足。
(多个)振荡参数308可在图7中由曲线C1和C2图形化地表示。如描绘的，曲线C1可表示动力传动***146的(多个)振荡参数308，当经受默认阻尼水平306时，(多个)振荡参数308响应于瞬态电网事件302而产生。相反，曲线C2可表示增加的阻尼水平312对振荡参数308的影响。如描绘的，在实施例中，增加的阻尼水平312可减少峰值轴扭矩324和瞬态电网事件恢复阶段(RGE)的持续时间。换句话说，增加的阻尼水平312可促进至风力涡轮100的稳定保持操作的更快速复原，该稳定保持操作接着可经由DTD控制模块216的默认阻尼水平306能够实现。
如图6的330处描绘的，在实施例中，***300的控制器200可配置成检测(多个)振荡参数308至激活阈值332的接近。当(多个)振荡参数 308的值越过激活阈值332 时，可修改由DTD控制模块216生成的扭矩命令304，以将发电机扭矩建立在目标水平310处。应当认识到的是，激活阈值332可对应于(多个)振荡参数308的值，其指示使得增加的阻尼水平312为合乎需要的量值、频率和/或持续时间的扭转振动(V)。应当进一步认识到的是，在其中瞬态电网事件302导致扭转振动(V)(扭转振动(V)的振荡参数308不越过激活阈值332)的实施例中，默认阻尼水平306可遍及瞬态电网事件恢复阶段(RGE)维持。
为了确保转子108遍及瞬态电网事件恢复阶段(RGE)保持经由滑动联接器154可操作地耦合于发电机118，在实施例中，控制器200可配置成确定滑动联接器154的标称释放阈值334。标称释放阈值334或牵引力可为最大扭矩值，在该最大扭矩值以上，滑动联接器154可配置成容许高速轴124的第一部分162和第二部分164具有不同的旋转速度，由此将发电机118与转子108通信地去耦合。因此，如336处描绘的，在实施例中，控制器200可将目标发电机扭矩水平310建立在这样的量值处，该量值小于滑动联接器154的标称释放阈值334。例如，在实施例中，目标发电机扭矩水平310可建立在这样的量值处，该量值确保峰值轴扭矩324不超过标称释放阈值334。应当认识到的是，由于发电机118与转子108的所产生的通信去耦合，超过标称释放阈值334可导致不能产生增加的阻尼水平312。因此，将目标发电机扭矩水平310设定在符合标称释放阈值334的量值处可确保：在假定风力涡轮100的条件和操作状态的情况下，可产生最大程度的阻尼。
在实施例中，生成扭矩修改符命令316可包括从(多个)操作传感器158接收指示多个操作参数338的数据。多个操作参数338可对应于转子108和/或发电机118的操作参数。例如，多个操作参数338可指示转子速度、转子角位移、转子角加速度、发电机速度、发电机角位移，和/或发电机角加速度。
如340处描绘的，在实施例中，***300的控制器200可配置成滤波多个动力传动***扭转频率342处的多个操作参数338。在实施例中，多个动力传动***扭转频率342可对应于扭转***的多个固有频率。例如，多个动力传动***扭转频率342可对应于高速轴124的基频(fundamental frequency)和对应的谐波频率。操作参数338的滤波可生成经滤波的扭转信息数据集344。滤波可例如经由任何合适的滤波器件(诸如带通滤波器或小波滤波器)来完成。
如346处描绘的，在实施例中，控制器200可配置成将经滤波的扭转信息数据集344乘以至少一个控制增益348，以便生成扭矩修改符命令316。在实施例中，(多个)控制增益348可为比例增益、积分增益、微分增益，和/或它们的组合。
在实施例中，瞬态电网事件302可后接有第二瞬态电网事件350。在此类实施例中，如352处描绘的，***300可经由增加的阻尼水平312实现在第一瞬态电网事件303之前的电网事件前轴扭矩水平356的偏差354内的持续轴扭矩水平。应当认识到的是，在第二瞬态电网事件350的发生之前实现在电网事件前轴扭矩水平356的偏差354内的持续轴扭矩水平可促进符合功率电网需求。应当进一步认识到的是，在实施例中，电网调节可使在电网事件前轴扭矩水平356的偏差354内的持续轴扭矩水平在LVRT事件之后的指定时间段内的实现成为必要。
此外，技术人员将认识到来自不同实施例的各种特征的可互换性。类似地，根据本公开的原理，描述的各种方法步骤和特征以及针对每个此类方法和特征的其它已知等同物可由本领域普通技术人员来混合和匹配，以构建附加的***和技术。当然，将理解的是，不一定可根据任何特定的实施例来实现以上描述的所有此类目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文中描述的***和技术可以以实现或优化如本文中教导的一个优点或一组优点的方式来实施或实行，而不必实现如可在本文中教导或建议的其它目的或优点。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或***并且执行任何并入的方法)。本发明的可授予专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例包括不与权利要求书的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求书的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求书的范围内。
本发明的另外的方面由以下条款的主题提供：
条款1.一种用于控制耦合于功率电网的风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有动力传动***，所述动力传动***包括经由滑动联接器可旋转地耦合于发电机的转子，所述方法包括：经由控制器检测第一瞬态电网事件；响应于所述第一瞬态电网事件，经由所述控制器的动力传动***阻尼器控制模块生成扭矩命令，所述扭矩命令配置成建立由所述第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平；经由所述控制器确定与所述扭转振动有关的至少一个振荡参数；响应于所述至少一个振荡参数的所述确定，经由所述控制器确定目标发电机扭矩水平，所述目标发电机扭矩水平为对应于大于所述默认阻尼水平的所述扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平；以及利用经由所述控制器生成的扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令，以便将所述发电机的扭矩建立在所述目标发电机扭矩水平处，由此产生所述增加的阻尼水平。
条款2.根据条款1所述的方法，其中，所述第一瞬态电网事件包括低电压穿越事件。
条款3.根据任何前述条款所述的方法，其中，所述低电压穿越事件以电压降低为特征，所述电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于所述预瞬态电网事件电压的70%。
条款4.根据任何前述条款所述的方法，其中，所述振荡参数取决于多个瞬态事件参数，所述多个瞬态事件参数包括所述第一瞬态电网事件之前的功率水平、所述第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及所述第一瞬态电网事件的持续时间。
条款5.根据任何前述条款所述的方法，其中，确定所述振荡参数还包括：经由所述控制器接收指示所述多个瞬态事件参数中的至少一个的数据，其中所述数据还包括对应于所述多个瞬态事件参数中的至少一个附加参数的指示的缺失；以及经由所述至少一个附加参数的估计，经由所述控制器来确定用于所述至少一个附加参数的推定值。
条款6.根据任何前述条款所述的方法，其中，所述振荡参数包括峰值轴扭矩、扭转振动频率以及扭转振动持续时间中的至少一个。
条款7.根据任何前述条款所述的方法，其中，所述增加的阻尼水平降低所述峰值轴扭矩、所述扭转振动频率以及所述扭转振动持续时间中的至少一个。
条款8.根据任何前述条款所述的方法，其中，利用所述扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令还包括：经由所述控制器检测所述振荡参数至激活阈值的接近，其中所述激活阈值的所述接近导致所述扭矩命令的所述修改。
条款9.根据任何前述条款所述的方法，其中，确定所述目标发电机扭矩水平还包括：确定所述滑动联接器的标称释放阈值；以及将所述目标发电机扭矩水平建立在小于所述滑动联接器的所述标称释放阈值的量值处，以便维持所述滑动联接器的牵引力。
条款10.根据任何前述条款所述的方法，还包括响应于所述增加的阻尼水平，实现在所述第一瞬态电网事件之前的轴扭矩水平的偏差内的持续轴扭矩水平，其中所述持续轴扭矩水平在检测第二瞬态电网事件之前实现。
条款11.根据任何前述条款所述的方法，其中，生成所述扭矩修改符命令还包括：经由所述控制器接收用于所述转子和所述发电机中的至少一个的多个操作参数；经由所述控制器滤波多个动力传动***扭转频率处的所述多个操作参数，以生成经滤波的扭转信息数据集；以及经由所述控制器将所述经滤波的扭转信息数据集乘以至少一个控制增益。
条款12.根据任何前述条款所述的方法，其中，所述至少一个控制增益包括比例增益、积分增益、微分增益以及它们的组合中的至少一个。
条款13.一种用于控制风力涡轮的***，所述***包括：发电机，其经由滑动联接器可旋转地联接于转子；以及控制器，其通信地耦合于所述发电机，所述控制器包括配置成执行多个操作的至少一个处理器，所述多个操作包括：检测第一瞬态电网事件、响应于所述第一瞬态电网事件，经由所述控制器的动力传动***阻尼器控制模块生成扭矩命令，所述扭矩命令配置成建立由所述第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平、确定与所述扭转振动有关的至少一个振荡参数、响应于所述至少一个振荡参数的所述确定来确定目标发电机扭矩水平，所述目标发电机扭矩水平为对应于大于所述默认阻尼水平的所述扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平，以及利用经由所述控制器生成的扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令，以便将所述发电机的扭矩建立在所述目标发电机扭矩水平处，由此产生所述增加的阻尼水平。
条款14.根据任何前述条款所述的***，其中，所述第一瞬态电网事件包括低电压穿越事件，所述低电压穿越事件以电压降低为特征，所述电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于所述预瞬态电网事件电压的70%。
条款15.根据任何前述条款所述的***，其中，所述振荡参数取决于多个瞬态事件参数，所述多个瞬态事件参数包括所述第一电网瞬态事件之前的功率水平、所述第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及所述第一瞬态电网事件的持续时间，并且其中所述振荡参数包括峰值轴扭矩、扭转振动频率以及扭转振动持续时间中的至少一个。
条款16.根据任何前述条款所述的***，其中，所述增加的阻尼水平降低峰值轴扭矩、扭转振动频率以及扭转振动持续时间中的至少一个。
条款17.根据任何前述条款所述的***，其中，利用所述扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令还包括：检测所述振荡参数至激活阈值的接近，其中所述激活阈值的所述接近导致所述扭矩命令的所述修改。
条款18.根据任何前述条款所述的***，其中，确定所述目标发电机扭矩水平还包括：确定所述滑动联接器的标称释放阈值；以及将所述目标发电机扭矩水平建立在小于所述滑动联接器的所述标称释放阈值的量值处，以便维持所述滑动联接器的牵引力。
条款19.根据任何前述条款所述的***，其中，所述多个操作还包括响应于所述增加的阻尼水平，实现在所述第一电网瞬态事件之前的轴扭矩水平的偏差内的持续轴扭矩水平，其中所述持续轴扭矩水平在检测第二瞬态电网事件之前实现。
条款20.根据任何前述条款所述的***，其中，生成所述扭矩修改符命令还包括：接收所述转子或所述发电机的多个操作参数；滤波多个动力传动***扭转频率处的所述多个操作参数，以生成经滤波的扭转信息数据集；以及将所述经滤波的扭转信息数据集乘以至少一个控制增益，其中所述至少一个控制增益包括比例增益、积分增益、微分增益以及它们的组合中的至少一个。

Claims (10)

1.一种用于控制耦合于功率电网的风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有动力传动***，所述动力传动***包括经由滑动联接器可旋转地耦合于发电机的转子，所述方法包括：
经由控制器检测第一瞬态电网事件；
响应于所述第一瞬态电网事件，经由所述控制器的动力传动***阻尼器控制模块生成扭矩命令，所述扭矩命令配置成建立由所述第一瞬态电网事件引起的扭转振动的默认阻尼水平；
经由所述控制器确定与所述扭转振动有关的至少一个振荡参数；
响应于所述至少一个振荡参数的所述确定，经由所述控制器确定目标发电机扭矩水平，所述目标发电机扭矩水平为对应于大于所述默认阻尼水平的所述扭转振动的增加的阻尼水平的扭矩水平；以及
利用经由所述控制器生成的扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令，以便将所述发电机的扭矩建立在所述目标发电机扭矩水平处，由此产生所述增加的阻尼水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一瞬态电网事件包括低电压穿越事件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述低电压穿越事件以电压降低为特征，所述电压降低为预瞬态电网事件电压的至少50%并且小于或等于所述预瞬态电网事件电压的70%。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振荡参数取决于多个瞬态事件参数，所述多个瞬态事件参数包括所述第一瞬态电网事件之前的功率水平、所述第一瞬态电网事件期间的电网电压，以及所述第一瞬态电网事件的持续时间。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述振荡参数还包括：
经由所述控制器接收指示所述多个瞬态事件参数中的至少一个的数据，其中所述数据还包括对应于所述多个瞬态事件参数中的至少一个附加参数的指示的缺失；以及
经由所述至少一个附加参数的估计，经由所述控制器来确定用于所述至少一个附加参数的推定值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述振荡参数包括峰值轴扭矩、扭转振动频率以及扭转振动持续时间中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述增加的阻尼水平降低所述峰值轴扭矩、所述扭转振动频率以及所述扭转振动持续时间中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述扭矩修改符命令来修改所述扭矩命令还包括：
经由所述控制器检测所述振荡参数至激活阈值的接近，其中，所述激活阈值的所述接近导致所述扭矩命令的所述修改。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述目标发电机扭矩水平还包括：
确定所述滑动联接器的标称释放阈值；以及
将所述目标发电机扭矩水平建立在小于所述滑动联接器的所述标称释放阈值的量值处，以便维持所述滑动联接器的牵引力。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括响应于所述增加的阻尼水平，实现在所述第一瞬态电网事件之前的轴扭矩水平的偏差内的持续轴扭矩水平，其中，所述持续轴扭矩水平在检测第二瞬态电网事件之前实现。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11486356B2 (en) * 2020-08-26 2022-11-01 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine
WO2024107191A1 (en) * 2022-11-17 2024-05-23 General Electric Renovables Espana S.L. System and method for controlling a wind turbine

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000076055A1 (en) 1999-06-04 2000-12-14 Bonus Energy A/S Wind power plant and method for operating it
CA2343876A1 (en) 2001-04-17 2002-10-17 Nazir Dosani Power generation system
US7233129B2 (en) * 2003-05-07 2007-06-19 Clipper Windpower Technology, Inc. Generator with utility fault ride-through capability
CN101278453B (zh) * 2005-08-30 2012-09-05 Abb研究有限公司 具有甩负荷和功率变换器的风车功率流控制设备和方法
US7952232B2 (en) 2008-03-13 2011-05-31 General Electric Company Wind turbine energy storage and frequency control
JP4865861B2 (ja) * 2008-08-14 2012-02-01 三菱重工業株式会社 風力発電装置
WO2010085988A2 (en) 2009-01-30 2010-08-05 Dewind, Inc. Wind turbine with lvrt capabilities
AU2009340724A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator
EP2270331B1 (en) 2009-06-30 2020-03-04 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with control means to manage power during grid faults
DE102009059669A1 (de) 2009-12-19 2011-06-22 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren und Vorrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen
US20120147637A1 (en) * 2010-12-13 2012-06-14 Northern Power Systems, Inc. Methods, Systems, and Software for Controlling a Power Converter During Low (Zero)-Voltage Ride-Through Conditions
US8344550B2 (en) 2010-12-21 2013-01-01 General Electric Company Power conversion control with energy storage
EP2481917A1 (en) 2011-01-26 2012-08-01 Chapdrive As A wind turbine with hydrostatic transmission and lvrt control
US9041234B2 (en) * 2012-03-26 2015-05-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Double fed induction generator (DFIG) converter and method for improved grid fault ridethrough
ES2527972B1 (es) 2013-08-02 2015-11-20 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Gestión inteligente de la potencia durante una caída de tensión en los aerogeneradores
WO2015065425A1 (en) 2013-10-31 2015-05-07 General Electric Company System and method for controlling wind power generation systems
US9231509B2 (en) 2013-11-25 2016-01-05 General Electric Company System and method for operating a power generation system within a power storage/discharge mode or a dynamic brake mode
US9667057B2 (en) 2014-06-18 2017-05-30 General Electric Company System and method for protecting a power converter during an adverse voltage event
US10113533B2 (en) 2014-09-05 2018-10-30 General Electric Company System and method for reducing wind turbine oscillations caused by grid faults
CN107017647B (zh) 2017-06-08 2019-12-27 重庆大学 一种基于直流母线电压控制的双馈风机轴系扭振抑制方法
EP3581791A1 (en) 2018-06-13 2019-12-18 Vestas Wind Systems A/S A control system for wind turbines for reducing disturbances in an electrical grid

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