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 (AC), 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 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; и
при этом преобразователь второй ступени представляет собой преобразователь типа токового инвертора.
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 п.1, в которой преобразователь (26) первой ступени содержит выпрямитель.
5. Система управления по п.4, в которой выпрямитель представляет собой трехфазный фазоуправляемый выпрямитель, а модуль (32) управления выполнен с возможностью регулирования угла задержки сигнала включения тиристора фазоуправляемого выпрямителя.
6. Система управления по п.1, в которой преобразователь (26) первой ступени содержит тиристорный контроллер переменного тока, включенный последовательно с диодным мостом.
7. Система управления по п.1, в которой преобразователь (28) второй ступени представляет собой фазоуправляемый токовый инвертор с линейной коммутацией.
8. Система управления по п.7, в которой в ответ на скорость потока воды, меньшую, чем номинальное значение, модуль управления выполнен с возможностью регулирования угла отпирания тиристоров преобразователя второй ступени, чтобы устанавливать напряжение звена постоянного тока в значение, обеспечивающее оптимальное значение мощности постоянного тока в звене постоянного тока.
9. Система управления по п.7, в которой в ответ на скорость потока воды, меньшую, чем пороговое значение, модуль управления выполнен с возможностью установки режима работы преобразователя первой ступени, при котором он функционирует в качестве неуправляемого выпрямителя, определения тока звена постоянного тока, определения оптимального значения мощности постоянного тока, связанного со скоростью потока воды для турбины, и регулирования работы преобразователя второй ступени, чтобы регулировать напряжение звена постоянного тока до такого значения, чтобы обеспечить упомянутое оптимальное значение мощности постоянного тока для упомянутого определенного тока звена постоянного тока.
10. Система управления по п.6, в которой в ответ на скорость потока воды, большую, чем номинальное значение, модуль (32) управления выполнен с возможностью регулирования угла отпирания тиристоров преобразователя (28) второй ступени, чтобы устанавливать напряжение звена постоянного тока в пороговое значение напряжения постоянного тока, и регулирования угла отпирания тиристоров преобразователя первой ступени, чтобы регулировать ток звена постоянного тока до такого значения, чтобы обеспечить фиксированное значение для ограничения мощности постоянного тока упомянутым оптимальным значением мощности постоянного тока.
11. Система управления по п.6, в которой в ответ на скорость потока воды, большую, чем пороговое значение, модуль (32) управления выполнен с возможностью регулирования преобразователя (28) второй ступени, чтобы устанавливать напряжение звена постоянного тока в пороговое значение напряжения постоянного тока, определения оптимального значения мощности постоянного тока, связанной со скоростью потока воды для турбины, и регулирования преобразователя первой ступени, чтобы регулировать ток звена постоянного тока до такого значения, чтобы обеспечить фиксированное значение для ограничения мощности постоянного тока упомянутым оптимальным значением мощности постоянного тока.
12. Система управления по п.9, в которой пороговое значение представляет собой нормальную рабочую скорость потока или номинальную скорость.
13. Система управления по п.1, причем система управления выполнена с возможностью взаимодействия с управляющим контроллером (54), чтобы определять пороговое значение для турбины (16).
14. Система управления по п.12, в которой пороговое значение основано на любом из уровня производительности по меньшей мере множества турбин (16) в массиве турбинных систем, схемы протекания потока воды через массив турбин и предпочтений оператора энергосети.
15. Система управления по п.1, причем система управления дополнительно содержит первый компонент (42) коррекции коэффициента мощности, расположенный между выходом генератора (18) и входом системы (20) преобразователя, предназначенный для компенсации влияния системы (20) преобразователя на коэффициент мощности генератора.
16. Система управления по п.15, в которой первый компонент (42) коррекции мощности содержит три набора (142, 242, 342) компонентов, каждый из которых содержит катушку (144, 244, 344) индуктивности, включенную последовательно с конденсатором (146, 246, 346), причем каждый набор компонентов включен параллельно соответствующим трем фазовым выходам генератора (18).
17. Система управления по п.15, дополнительно содержащая второй компонент (48) коррекции коэффициента мощности, расположенный между выходом системы (20) преобразователя и системой (22) передачи, предназначенный для обеспечения работы системы передачи с относительно высоким коэффициентом мощности.
18. Система управления по п.17, в которой второй компонент (48) коррекции коэффициента мощности содержит три набора (148, 248, 348) компонентов, каждый из которых содержит по меньшей мере конденсатор (152, 252, 352) и, опционально, катушку (150, 250, 350) индуктивности, включенную последовательно с конденсатором, причем каждый набор компонентов включен параллельно соответствующим трем фазовым выходам системы преобразователя.
19. Система управления по п.18, в которой конденсаторы соединены с одним из высоковольтных контактов трансформатора (22) или низковольтных контактов трансформатора (22).
20. Система управления по п.18, в которой второй компонент (48) коррекции коэффициента мощности соединен с отдельной обмоткой трансформатора (24) так, что индуктивность рассеяния обмотки препятствует тому, чтобы конденсаторы нарушали работу системы (20) преобразователя.
21. Система управления по п.1, в которой мощность переменного тока, подаваемая генератором, имеет напряжение и частоту, пропорциональные скорости вращения турбины.