СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ТУРБИНАМИ

1. Система управления для управления работой гидроэлектрической турбины (16), причем система управления содержит:
систему (20) преобразователя, выполненную с возможностью преобразования мощности переменного тока (АС), подаваемой генератором (18), соединенным с турбиной (16), и имеющей напряжение и частоту, которые зависят от скорости вращения турбины, в мощность переменного тока, имеющую напряжение и частоту системы (22) передачи, для передачи мощности переменного тока к приемной подстанции;
причем система дополнительно содержит модуль (32) управления, при этом модуль управления выполнен с возможностью взаимодействия с системой (20) преобразователя, чтобы регулировать напряжение переменного тока, подаваемого генератором в зависимости от скорости потока воды через турбину (16), для управления, таким образом, вращением турбины;
причем система преобразователя дополнительно содержит преобразователь (26) первой ступени и преобразователь (28) второй ступени, при этом между преобразователями первой ступени и второй ступени расположено звено (34) постоянного тока (DC), причем преобразователь первой ступени выполнен с возможностью преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором (18), в мощность постоянного тока, а преобразователь второй ступени выполнен с возможностью преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока для передачи к приемной подстанции;
причем преобразователь второй ступени представляет собой преобразователь типа инвертора напряжения.
2. Система управления по п.1, в которой звено (34) постоянного тока содержит по меньшей мере один датчик для измерения постоянного тока и выполнено с возможностью выдачи сигналов, связанных с измеренным постоянным током, в модуль (32) управления.
3. Система управления по п.2, в которой звено постоянного тока содержит по меньшей мере один датчик для измерения напряжения постоянного тока и выполнено с возможностью выдачи сигналов, связанных с измеренным напряжением постоянного тока, в модуль управления.
4. Система управления по любому из пп.1-3, в которой преобразователь (26) первой ступени представляет собой преобразователь типа инвертора напряжения.
5. Система управления по п.1, в которой преобразователь (26) первой ступени представляет собой инвертор напряжения, работающий в качестве выпрямителя, и выполнен с возможностью работы со звеном постоянного тока фиксированного напряжения.
6. Система управления по п.1, в которой преобразователь (26) первой ступени и преобразователь (28) второй ступени представляют собой трехфазные мосты с шестью устройствами, причем каждое устройство содержит переключатель и безынерционный диод.
7. Система управления по п.6, в которой переключатели выбраны из любых полупроводниковых переключателей, например, переключающих устройств на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), коммутируемых по затвору запираемых тиристоров (IGCT) или запираемых (GTO) тиристоров.
8. Система управления по п.7, в которой переключатели выполнены с возможностью приема сигналов и работы согласно сигналам, принятым от модуля (32) управления.
9. Система управления по п.1, в которой параллельно с контактами постоянного тока преобразователей (26, 28) первой ступени и второй ступени соединен конденсатор (41), который выполнен с возможностью поддержания по существу неизменного напряжения звена постоянного тока в течение периода цикла переключения переключателей устройств.
10. Система управления по п.1, в которой модуль (32) управления выполнен с возможностью управления устройствами преобразователя (26) первой ступени, для управления, таким образом, напряжением, выдаваемым на входе переменного тока преобразователя (26) первой ступени.
11. Система управления по п.1, в которой модуль (32) управления выполнен с возможностью управления устройствами преобразователя (26) первой ступени, чтобы устанавливать амплитуду и частоту напряжения на контактах генератора (18) и соответствующие потоки активной и реактивной мощности.
12. Система управления по п.10, в которой преобразователем (26) первой ступени управляют так, чтобы выдавать генератору (18) напряжение переменного тока, которое изменяется в зависимости от частоты электрического тока таким образом, что результирующий переменный ток совпадает по фазе с электромагнитной силой, индуцируемой в обмотках генератора (18).
13. Система управления по п.10, в которой модуль (32) управления выполнен с возможностью управления амплитудой и частотой выходного напряжения переменного тока преобразователя (28) второй ступени посредством коммутационного сигнала, передаваемого в устройства преобразователя (28) второй ступени.
14. Система управления по п.10, в которой модуль (32) управления выполнен с возможностью изменения работы устройств контроллера (26) первой ступени, чтобы регулировать частоту напряжения переменного тока на входных контактах преобразователя (26) первой ступени для управления вращением турбины (16).
15. Система управления по п.10, в которой, в ответ на скорость потока воды, меньшую, чем пороговое значение, модуль (32) управления выполнен с возможностью определения тока звена постоянного тока, определения оптимального значения мощности постоянного тока, связанного со скоростью потока воды, для турбины, и регулирования работы преобразователя (26) первой ступени путем изменения последовательности переключения устройств преобразователя (26) первой ступени, чтобы регулировать частоту напряжения переменного тока на входных контактах до такого значения, чтобы обеспечить упомянутое оптимальное значение мощности постоянного тока для упомянутого определенного тока звена постоянного тока.
16. Система управления по п.10, в которой, в ответ на скорость потока воды, большую, чем пороговое значение, модуль (32) управления выполнен с возможностью определения оптимального значения мощности постоянного тока, связанного со скоростью потока воды, для турбины (16), и регулирования работы преобразователя (26) первой ступени путем изменения последовательности переключения устройств, чтобы регулировать частоту напряжения переменного тока на входных контактах до такого значения, чтобы обеспечить фиксированное значение для ограничения мощности постоянного тока упомянутым оптимальным значением мощности постоянного тока.
17. Система управления по п.15, в которой пороговое значение представляет собой нормальную рабочую скорость потока или номинальную скорость.
18. Система управления по п.1, причем система управления выполнена с возможностью взаимодействия с управляющим контроллером (54), чтобы определять пороговое значение для турбины (16).
19. Система управления по п.18, в которой пороговое значение основано на любом из уровня производительности каждой турбины (16) в пределах совокупности турбинных систем, схемы протекания потока воды через совокупность турбин, и предпочтений оператора энергосети.
20. Система управления по п.1, в которой мощность переменного тока, подаваемая генератором, имеет напряжение и частоту, пропорциональные скорости вращения турбины.