的方法和計算機(jī)程序。
【附圖說明】
[0022] 接下來將通過示例且參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在附圖中：
[0023] 圖1是已知的三葉片水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖；
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例的風(fēng)場的示意圖；
[0025] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例的機(jī)艙內(nèi)部和變速箱的示意圖；
[0026] 圖4是示出用于風(fēng)場控制器的控制算法的流程圖；
[0027] 圖5是用于控制儲能裝置的輸入/輸出和各個風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳控制的示例性控 制方案的示意圖。
[0028] 圖6是分成單獨的風(fēng)力渦輪機(jī)組A、B和C的風(fēng)場的示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 圖2示出包括多個風(fēng)力渦輪機(jī)20的風(fēng)場10。風(fēng)力渦輪機(jī)20經(jīng)由各個分支傳輸 線21聯(lián)接到主低壓傳輸線22。主傳輸線22終止于將風(fēng)場10連接到電網(wǎng)的風(fēng)場變壓器23 中。在風(fēng)場變壓器23之前，儲能系統(tǒng)24(ESS)經(jīng)由副傳輸線25連接到主傳輸線22。主傳 輸線22和副傳輸線25相遇的位置已知為共同聯(lián)接點26。風(fēng)場10也包括風(fēng)場控制器27。 控制器27經(jīng)由有線或無線數(shù)據(jù)連接28聯(lián)接到儲能系統(tǒng)24和多個風(fēng)力渦輪機(jī)20中的每個 風(fēng)力渦輪機(jī)20。
[0030] 在運行期間，風(fēng)場控制器27經(jīng)由數(shù)據(jù)連接28與各個風(fēng)力渦輪機(jī)20中的單個風(fēng)力 渦輪機(jī)控制器通訊，由此從風(fēng)力渦輪機(jī)20接收傳感器數(shù)據(jù)，并且將控制命令發(fā)布到風(fēng)力渦 輪機(jī)控制器。
[0031] 風(fēng)場10也包括位于變壓器23的風(fēng)場側(cè)上的功率傳感器29,所述功率傳感器測量 在主傳輸線22上供應(yīng)到變壓器23的電流和電壓。
[0032] 儲能系統(tǒng)24設(shè)置成在需求增加時補(bǔ)充來自風(fēng)場的功率輸出，并且在需求低時存 儲過量能量。儲能系統(tǒng)包括：一個或多個儲能裝置；判斷系統(tǒng)，其包括一個或多個傳感器以 用于至少確定存儲在存儲裝置中的電荷；以及控制器，其用于與風(fēng)場控制器27通訊以交換 判斷數(shù)據(jù)和存儲系統(tǒng)控制指令。所述一個或多個儲能裝置能夠設(shè)置為電池，如基于化學(xué)作 用的存儲器、基于飛輪的存儲器、基于電容的存儲器、熱量存儲器、重力能量存儲器、壓縮能 量空氣存儲器、基于水力或磁流體動力的存儲器。其他儲能系統(tǒng)也是可能的，并且將會由本 領(lǐng)域技術(shù)人員理解。
[0033] 圖3更詳細(xì)地示出風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙3的內(nèi)部。傳動系組件30包括低速傳動軸31， 所述低速傳動軸將轉(zhuǎn)子輪轂5連接到位于機(jī)艙3中的變速箱殼體32。低速傳動軸31在其 端部設(shè)有軸承33,所述低速傳動軸通過所述軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在變速箱殼體32中。齒輪 34接近于軸31的端部地定位，所述齒輪34選擇性連接到相鄰的次級齒輪35。次級齒輪35 繼而連接到安裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸桿37上或與之一體的齒輪36。中間變速箱襯套38可設(shè)置 成支撐變速箱殼體32中的相鄰的齒輪35和齒輪36,或它們可簡單地被殼體自身支撐。襯 套39也可設(shè)置成支撐低速傳動軸31和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸桿37。
[0034] 發(fā)電機(jī)40鄰近于變速箱殼體32地設(shè)置，且包括定子41和轉(zhuǎn)子42。定子41和轉(zhuǎn) 子42設(shè)有電繞組，所述電繞組通電以形成互連的電和磁通量。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸桿37聯(lián)接到 轉(zhuǎn)子42,以導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在傳動軸31的影響和轉(zhuǎn)子輪轂5的運動下在定子41內(nèi)轉(zhuǎn)動。如在本 領(lǐng)域已知的，在定子41上的電繞組通過電流通電，以形成旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子上的電繞組在所 述旋轉(zhuǎn)磁場中轉(zhuǎn)動，由此形成用于在電氣端子43處輸出的電流。
[0035] 輸出電氣端子43將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電流供應(yīng)到功率調(diào)控設(shè)備44。對于可變 速度風(fēng)力渦輪機(jī)，功率調(diào)控設(shè)備包括變流器，所述變流器將來自發(fā)電機(jī)40的變化的交流電 流（AC)輸出轉(zhuǎn)換成直流電流（DC)，并且以適當(dāng)?shù)念l率和電壓轉(zhuǎn)換回交流電流，以輸入到傳 輸電網(wǎng)。對于恒定速度風(fēng)力渦輪機(jī)，可以在不使用變流器的情況下直接連接到電網(wǎng)。
[0036] 渦輪機(jī)20也設(shè)有風(fēng)力渦輪機(jī)控制器50,所述風(fēng)力渦輪機(jī)控制器用于接收來自安 裝在機(jī)艙3中的傳感器的信號（見下文）、用于將控制信號提供到發(fā)電機(jī)40以及用于與風(fēng) 場控制器27通訊。控制器50具有用于存儲數(shù)據(jù)和控制算法的存儲器51、用于執(zhí)行控制算 法的處理器、以及用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到風(fēng)場控制器27和從風(fēng)場控制器接收數(shù)據(jù)的收發(fā)器。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的這個示例，風(fēng)力渦輪機(jī)20也包含用于確定變速箱32的操作狀態(tài)的 多個傳感器。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變換器45聯(lián)接到低速傳動軸，以確定由風(fēng)力渦輪機(jī)輪轂施加到輪系 組件34、35和36的轉(zhuǎn)矩。類似地，速度傳感器46和振動傳感器47也聯(lián)接到傳動軸，以測 量傳動軸轉(zhuǎn)速w和任何變速箱振動的幅值。速度傳感器46能夠是安裝在傳動軸31自身上 的加速度計或轉(zhuǎn)速計。應(yīng)理解的是，所描述的傳感器可以設(shè)置在變速箱殼體32的內(nèi)側(cè)或外 偵牝只要所述傳感器聯(lián)接到關(guān)注的輪系構(gòu)件，并且所述傳感器可聯(lián)接到僅低速傳動軸31或 傳動系組件30的其他構(gòu)件的一個或多個。也可設(shè)置其他傳感器，諸如聲學(xué)傳感器。
[0038] 附加地，機(jī)艙3包括用于確定在渦輪機(jī)處的電壓的電壓傳感器48。傳感器能夠在 功率調(diào)控系統(tǒng)44之后緊接著設(shè)置在發(fā)電機(jī)40的輸出處，或設(shè)置為功率調(diào)控系統(tǒng)44的構(gòu) 件。
[0039] 傳感器45、46、47和48連接到存儲傳感器數(shù)據(jù)的風(fēng)力渦輪機(jī)控制器50。常規(guī)的繼 電器和速度傳感器被用于傳輸數(shù)據(jù)。
[0040] 現(xiàn)在將更詳細(xì)地且參考圖4說明風(fēng)場控制器27的操作，圖4展示示意性控制算 法。應(yīng)理解的是，控制算法的方面可在軟件或硬件或兩者中實施。
[0041] 在步驟S2中，控制器確定風(fēng)場10可實現(xiàn)的總功率?？偣β蕦⑹窃诿總€風(fēng)力渦輪 機(jī)處由風(fēng)力供應(yīng)且由各個發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電功率的功率以及就儲能系統(tǒng)24中的存儲電荷而 言的可用功率的函數(shù)。
[0042] 由風(fēng)力渦輪機(jī)提供的機(jī)械功率經(jīng)由變速箱32從傳動軸31傳遞到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子42， 且是由風(fēng)力在旋轉(zhuǎn)軸上提供的轉(zhuǎn)矩和軸轉(zhuǎn)速的函數(shù)。施加到發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率P m因此由 公式1給出：
[0043] Pm= w?Tm (公式1)
[0044]其中，w是由速度傳感器46測量的低速軸的速度，而Tm是由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變換器45測 量的由軸31施加到輪系組件的轉(zhuǎn)矩。應(yīng)理解的是，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變換器45和速度傳感器46也 可以放置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸桿37上，在這種情況下，用于表示P m的w和T 將測量軸桿37 的轉(zhuǎn)速和施加到轉(zhuǎn)子42的轉(zhuǎn)矩。對于風(fēng)場10中的每個風(fēng)力渦輪機(jī)20,施加到轉(zhuǎn)子的機(jī)械 功率因此傳遞到風(fēng)場控制器27。
[0045] 附加地，存儲在儲能系統(tǒng)24中的電功率PES的量也由ESS判斷系統(tǒng)確定且傳遞到 風(fēng)場控制器27。風(fēng)場系統(tǒng)的可用功率的總量則由以下表達(dá)式計算：
[0046] Pm(來自多個風(fēng)力渦輪機(jī)）+PES= P tQtal
[0047]在步驟S4中，來自機(jī)艙電壓傳感器48和PCC電壓傳感器29的傳感器輸出在控制 器27處接收且用于確定風(fēng)場中的多個發(fā)電機(jī)40的功率系統(tǒng)角度。功率系統(tǒng)角度Ss(發(fā) 電機(jī)終端電壓與機(jī)器的內(nèi)部電壓之間的角度）能夠由公式2計算：
【主權(quán)項】
1. 一種用于風(fēng)場的風(fēng)場控制系統(tǒng)，所述風(fēng)場