帶有次同步振動(dòng)抑制的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備帶有風(fēng)力轉(zhuǎn)子(1)、由該風(fēng)力轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的帶有變頻器(5)的發(fā)電機(jī)(2)和變頻器控制器(6)，該變頻器用于產(chǎn)生電功率，該電功率通過(guò)連接導(dǎo)線(3)輸出到網(wǎng)絡(luò)(9)，該變頻器控制器具有用于控制功率輸出到網(wǎng)絡(luò)(9)并且用于激勵(lì)發(fā)電機(jī)(2)的第一調(diào)節(jié)通道(7)，其中，提供與第一調(diào)節(jié)通道(7)不同的第二調(diào)節(jié)通道(8)，該第二調(diào)節(jié)通道實(shí)施為場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器并且為此具有自身的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元(82)，該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元設(shè)置有在數(shù)值小于網(wǎng)絡(luò)頻率(θ)的頻率下旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系(θss)。本發(fā)明還涉及一種用于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的對(duì)應(yīng)的方法。
【專利說(shuō)明】
帶有次同步振動(dòng)抑制的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備帶有一個(gè)風(fēng)力轉(zhuǎn)子、一個(gè)由該風(fēng) 力轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的帶有變頻器(Umrichter)的發(fā)電機(jī)和一個(gè)變頻器控制器，該變頻器用于產(chǎn)生 電功率，該電功率通過(guò)連接導(dǎo)線輸出到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，該變頻器控制器具有用于控制功率輸出 到該網(wǎng)絡(luò)并且用于激勵(lì)發(fā)電機(jī)的一個(gè)調(diào)節(jié)通道。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備承擔(dān)了越來(lái)越大比例的電流供應(yīng)。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具有與 一個(gè)變頻器聯(lián)接的發(fā)電機(jī)，其中，該變頻器能夠?qū)嵤樗^的全變頻器或?qū)嵤樗^的部 分變頻器，尤其用于雙饋異步機(jī)器。運(yùn)些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備向該電氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中饋電，該電氣供 應(yīng)網(wǎng)絡(luò)具有一定的網(wǎng)絡(luò)頻率(該網(wǎng)絡(luò)頻率在大多數(shù)國(guó)家為50赫茲，然而在一些國(guó)家也為60 赫茲）。
[0003] 已知的是，在運(yùn)行中在一方面風(fēng)力發(fā)電設(shè)備與另一方面網(wǎng)絡(luò)之間能夠出現(xiàn)低頻的 相互作用，更確切地說(shuō)尤其當(dāng)該傳輸系統(tǒng)得到串聯(lián)補(bǔ)償(reihenkompensiert)時(shí)。已知不同 類型的次同步的振動(dòng)，尤其次同步的共振(SSR)W及次同步的調(diào)節(jié)相互作用（SSCI)，和次同 步的扭轉(zhuǎn)相互作用（SSTI)。在此，次同步的共振(SSR)指的是在一個(gè)串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膫鬏斚到y(tǒng)與 一個(gè)發(fā)電機(jī)(尤其一個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備）之間的相互作用。相反地，SSTI設(shè)及在一個(gè)發(fā)電機(jī)與 一個(gè)功率電子控制器之間的相互作用，如在高壓直流電傳輸系統(tǒng):(Η(]?)可W見到的。相 反地，SSCI指的是在一個(gè)串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膫鬏斚到y(tǒng)與一個(gè)功率電子控制裝置之間的相互作用， 如設(shè)置為用于一個(gè)雙饋異步發(fā)電機(jī)的相互作用。對(duì)運(yùn)些相互作用而言共通的是，在此在網(wǎng) 絡(luò)與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備之間交替地交換能量。由此能夠產(chǎn)生共振現(xiàn)象、扭矩振動(dòng)或類似的現(xiàn)象， 運(yùn)些現(xiàn)象有損該設(shè)備的運(yùn)行安全性并且在不利的情況中會(huì)導(dǎo)致提前的故障。
[0004] 為了抵抗有害的影響，人們嘗試在運(yùn)些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的變頻器調(diào)節(jié)器中設(shè)置更大 的緩沖。通過(guò)運(yùn)種緩沖應(yīng)該實(shí)現(xiàn)，次同步的振動(dòng)不會(huì)變得太強(qiáng)。該緩沖越強(qiáng)烈，出現(xiàn)的關(guān)鍵 性的次同步振動(dòng)的極限頻率就能夠被推移得越高。然而，提升緩沖的一種此類的措施純粹 被動(dòng)地起作用并且總體上隨之帶來(lái)了通常不希望的該變頻器調(diào)節(jié)慣性的提升作為額外的 缺點(diǎn)，即例如于是該變頻器僅十分延遲地對(duì)已改變的功率需求進(jìn)行反應(yīng)。運(yùn)對(duì)于運(yùn)行特性 而言是非常不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所基于的目的在于，給出一種改善的系統(tǒng)和一種改善的方法用于避免或減 少次同步振動(dòng)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于下文中所描述的特征。有利的改進(jìn)方案是下文中所描 述的主題。
[0007] 在一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的情況下，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備帶有一個(gè)風(fēng)力轉(zhuǎn)子、一個(gè)由該風(fēng) 力轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的帶有變頻器的發(fā)電機(jī)和一個(gè)變頻器控制器，該變頻器用于產(chǎn)生電功率，該電 功率通過(guò)連接導(dǎo)線輸出到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，該變頻器控制器具有用于控制功率輸出到該網(wǎng)絡(luò)并且 用于激勵(lì)發(fā)電機(jī)的一個(gè)調(diào)節(jié)通道，根據(jù)本發(fā)明提出的是，設(shè)置一個(gè)與該第一調(diào)節(jié)通道不同 的第二調(diào)節(jié)通道，該第二調(diào)節(jié)通道實(shí)施為一個(gè)場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器并且為此具有一個(gè)自身的坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì)為次同步的并且為此設(shè)置有一個(gè)在數(shù)值小于該網(wǎng)絡(luò)頻率 的頻率下旋轉(zhuǎn)(皿lauf enden)的坐標(biāo)系。
[0008] 本發(fā)明基于的構(gòu)思在于，提供一個(gè)額外調(diào)節(jié)器，該額外調(diào)節(jié)器相對(duì)于該本來(lái)存在 于該變頻器控制器處的功率調(diào)節(jié)額外地進(jìn)行安排。該額外調(diào)節(jié)器實(shí)施為一個(gè)場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié) 器，該調(diào)節(jié)器形成為用于在d、q平面中進(jìn)行調(diào)節(jié)。該額外調(diào)節(jié)器在此W如下方式形成，使得 該調(diào)節(jié)器具有一個(gè)自身的（與該本來(lái)存在的功率調(diào)節(jié)器不同的）旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)向量。為此目的， 該額外調(diào)節(jié)器具有一個(gè)自身的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元實(shí)現(xiàn)一個(gè)旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)向量，該 場(chǎng)向量W-個(gè)比該網(wǎng)絡(luò)頻率更低的頻率旋轉(zhuǎn)。由此該額外調(diào)節(jié)器專口地形成為用于該次同 步的范圍。
[0009] 本發(fā)明的基礎(chǔ)在于，用該額外調(diào)節(jié)器在一個(gè)與在該功率調(diào)節(jié)器(該功率調(diào)節(jié)器在 該網(wǎng)絡(luò)頻率層面工作）的情況下完全不同的頻率范圍內(nèi)提供一個(gè)專口的、自身的調(diào)節(jié)。為 此，運(yùn)兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)彼此聯(lián)結(jié)，使得不僅該本來(lái)存在的功率調(diào)節(jié)器還有根據(jù)本發(fā) 明的額外調(diào)節(jié)器協(xié)作地對(duì)該實(shí)際的變頻器產(chǎn)生影響。
[0010] 由此通過(guò)該額外調(diào)節(jié)器提供在額外的頻率層面中的一種調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)不同于該本 來(lái)存在的功率調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)。該額外的頻率層面處于該網(wǎng)絡(luò)頻率之下。由此根據(jù)本發(fā)明的 額外調(diào)節(jié)器能夠?qū)？诘貐f(xié)調(diào)抵抗次同步的相互作用。該額外調(diào)節(jié)器能夠主動(dòng)抵制此類次同 步的振動(dòng)的產(chǎn)生，無(wú)需由此(如在現(xiàn)有技術(shù)中）使該常規(guī)的調(diào)節(jié)器變得遲緩。該常規(guī)的調(diào)節(jié) 器保持完全未經(jīng)改動(dòng)并且根據(jù)本發(fā)明不負(fù)載額外的緩沖構(gòu)件。
[0011] 通過(guò)一個(gè)寬的、次同步的頻率范圍能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)樣一種實(shí)質(zhì)上改善的對(duì)次同步的振 動(dòng)的抵抗。該額外調(diào)節(jié)通過(guò)自身的調(diào)節(jié)通道相對(duì)于不同的運(yùn)行狀況是穩(wěn)健的，因?yàn)樵擃~外 調(diào)節(jié)根本不需要處理不同的功率需求(例如由該網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商調(diào)節(jié)的），因?yàn)檫\(yùn)是該本來(lái)存在 的功率調(diào)節(jié)器的任務(wù)(該功率調(diào)節(jié)器然而再次不被考慮用于抵抗運(yùn)些次同步的振動(dòng)）。
[0012] 通過(guò)根據(jù)本發(fā)明提供的第二調(diào)節(jié)通道W主動(dòng)的方式借助于一種自身的調(diào)節(jié)，整體 上產(chǎn)生對(duì)運(yùn)些次同步的振動(dòng)的抵抗的明顯改善，更確切地說(shuō)沒有對(duì)該整體的變頻器調(diào)節(jié)的 慣性產(chǎn)生負(fù)面影響。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，完全無(wú)需或僅用十分少的硬件耗費(fèi)能夠?qū)?現(xiàn)運(yùn)些顯著的功能性優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明由此適用于更新現(xiàn)有的設(shè)備。
[0013] 本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)次同步的振動(dòng)的有效抵抗，尤其是對(duì)運(yùn)些次同步的共 振(SSR)和運(yùn)些次同步的調(diào)節(jié)相互作用（SSCI)，更確切地說(shuō)W十分有效的方式。一般而言運(yùn) 些在此必要的裝置能夠用該變頻器的已有的硬件實(shí)現(xiàn)，使得就此而言不出現(xiàn)額外的耗費(fèi)。 此外，通過(guò)用該第二調(diào)節(jié)通道實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于次同步振動(dòng)的頻率偏移比在 W經(jīng)典的方式使用的方法的情況下借助于被動(dòng)緩沖而可能實(shí)現(xiàn)的更大的穩(wěn)健性。
[0014] 該第二調(diào)節(jié)通道的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元針對(duì)性地具有一個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)調(diào)節(jié)核屯、W 及一個(gè)提供該輸出信號(hào)的坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換器，在該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器中施加用于該網(wǎng)絡(luò)中的電流和 電壓的測(cè)量信號(hào)。由此得出該調(diào)節(jié)通道在結(jié)構(gòu)上和功能上更有利的構(gòu)造，該調(diào)節(jié)通道與用 于該變頻器的功率控制的本來(lái)設(shè)置的第一調(diào)節(jié)通道很好地協(xié)調(diào)。能夠由此有效地抵制在運(yùn) 兩個(gè)調(diào)節(jié)通道之間的相互作用的危險(xiǎn)，運(yùn)些相互作用在適當(dāng)時(shí)可W導(dǎo)致出現(xiàn)帶有對(duì)應(yīng)的負(fù) 載的調(diào)節(jié)器振動(dòng)。一般而言，該第一調(diào)節(jié)通道同樣實(shí)施為一個(gè)場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器帶 有一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系。然而運(yùn)對(duì)于本發(fā)明是不一定必要的。就此而言，該第二調(diào) 節(jié)通道由于自身的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元而自足(autark)。
[0015] 該第二調(diào)節(jié)通道優(yōu)選地在該第一調(diào)節(jié)通道的輸出端處接通，更確切地說(shuō)尤其直接 地形成在用于操縱該變頻器的電流閥的一個(gè)調(diào)制單元之前。該調(diào)制單元優(yōu)選地實(shí)施為一個(gè) 脈沖寬度調(diào)制單元(PWM單元）。由此得出該第二調(diào)節(jié)通道對(duì)該調(diào)制單元(該調(diào)制單元對(duì)于運(yùn) 些電流閥的功能是決定性的）的直接的訪問(wèn)，類似于該第一調(diào)節(jié)通道的訪問(wèn)。針對(duì)性地提供 用于接通的加和構(gòu)件。
[0016] 該第二調(diào)節(jié)通道有利地具有一個(gè)自身的跟蹤同步單元(P化），該跟蹤同步單元形 成為用于比該網(wǎng)絡(luò)頻率更低的頻率范圍。一個(gè)便利的頻率范圍位于該網(wǎng)絡(luò)頻率的10%與 80%的范圍內(nèi)。在該范圍中通常存在該次同步的振動(dòng)，使得通過(guò)該跟蹤同步單元對(duì)該頻率 范圍的協(xié)調(diào)一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)該第二調(diào)節(jié)通道的最佳的適配并且另一方面實(shí)現(xiàn)與該第一調(diào)節(jié) 通道的解禪。該自身的跟蹤同步單元針對(duì)性地輸出一個(gè)次同步的場(chǎng)向量，該場(chǎng)向量的頻率 小于該網(wǎng)絡(luò)中的頻率，并且該場(chǎng)向量作為輸入端指示器施加在該坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換器處。由此 能夠?qū)崿F(xiàn)一種準(zhǔn)確并且運(yùn)行安全的坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換，使得該第二調(diào)節(jié)通道的運(yùn)些輸出信號(hào)和 諧地加入到該本來(lái)存在的第一調(diào)節(jié)通道的輸出信號(hào)中。
[0017] 該第二調(diào)節(jié)通道針對(duì)性地運(yùn)樣形成，使得其調(diào)節(jié)核屯、優(yōu)選地包括超前/滯后構(gòu)件。 由此能夠W運(yùn)樣簡(jiǎn)單的同樣也便利的方式實(shí)現(xiàn)用于減小運(yùn)些次同步的振動(dòng)的有效的調(diào)節(jié)。 優(yōu)選的是，一個(gè)低通連接在運(yùn)些超前/滯后構(gòu)件的上游。
[0018] 該變頻器優(yōu)選地具有一個(gè)發(fā)電機(jī)側(cè)的逆變器和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器，其中僅該網(wǎng) 絡(luò)側(cè)的逆變器設(shè)置有一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道。特別便利的是如下實(shí)施方式，其中該發(fā)電機(jī)實(shí)施 為一個(gè)同步發(fā)電機(jī)。由此在最小的耗費(fèi)的情況下得出最大的結(jié)果。-然而也能夠提供的是， 該發(fā)電機(jī)實(shí)施為一個(gè)雙饋異步發(fā)電機(jī)，其中然后針對(duì)性地不僅該發(fā)電機(jī)側(cè)的逆變器而且該 網(wǎng)絡(luò)側(cè)的發(fā)電機(jī)各自具有一個(gè)自身的第二調(diào)節(jié)通道。由此也能夠用一個(gè)相對(duì)較小的變頻器 為抑制次同步的振動(dòng)做出顯著貢獻(xiàn)。
[0019] 此外，本發(fā)明延伸到用于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的相應(yīng)的方法，如前所述，其特征在于 運(yùn)些步驟:借助于一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道對(duì)次同步的振動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，該第二調(diào)節(jié)通道實(shí)施為一 個(gè)場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器，實(shí)施用于該次同步的頻率范圍的在該第二調(diào)節(jié)通道中的一個(gè)自身的坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換，借助于一個(gè)調(diào)節(jié)核屯、輸出運(yùn)些信號(hào)，在該調(diào)節(jié)核屯、的輸出端處實(shí)施一個(gè)自身的坐 標(biāo)反向轉(zhuǎn)換，并且將運(yùn)些輸出信號(hào)與該第一調(diào)節(jié)通道的輸出信號(hào)聯(lián)結(jié)。
[0020] 為了進(jìn)一步闡述，可W參考前述說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 接下來(lái)參考附圖借助于一個(gè)有利的實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明。其中：
[0022] 圖1:示出一個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的框圖；
[0023] 圖2:示出帶有集中元件的串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膫鬏攲?dǎo)線的圖示；
[0024] 圖3:示出帶有第一和第二調(diào)節(jié)通道的一個(gè)變頻器控制器的框圖；
[0025] 圖4:示出一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道的調(diào)節(jié)核屯、的詳細(xì)圖示；
[0026] 圖5:示出展示連接該第二調(diào)節(jié)通道與該變頻器的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器的一個(gè)連 接圖；
[0027]圖6:示出將一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道連接到該變頻器的一個(gè)機(jī)器側(cè)的逆變器的連接圖； 并且
[002引圖7:示出帶有頻率特性曲線的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 圖1中示意性地示出應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括帶有 多個(gè)節(jié)距可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片10的一個(gè)風(fēng)力轉(zhuǎn)子1。該風(fēng)力轉(zhuǎn)子通過(guò)一個(gè)傳動(dòng)器12驅(qū)動(dòng)一個(gè) 發(fā)電機(jī)2,該發(fā)電機(jī)在示出的實(shí)施例中實(shí)施為帶有一個(gè)定子20和一個(gè)轉(zhuǎn)子21的雙饋異步發(fā) 電機(jī)。該定子20直接連接到一個(gè)設(shè)備變壓器23處，一條傳輸導(dǎo)線3從該設(shè)備變壓器引導(dǎo)至一 個(gè)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)9。
[0030] -個(gè)變頻器5連接到該發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子21處。該變頻器5包括一個(gè)機(jī)器側(cè)的逆變器 51(該逆變器與該轉(zhuǎn)子21連接）W及一個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器52(該逆變器連接到該設(shè)備變壓器 23)。運(yùn)兩個(gè)逆變器51、52通過(guò)一個(gè)直流電壓中間電路53彼此連接。該直流電壓中間電路包 括作為能量存儲(chǔ)器的一個(gè)電容器54。此外，在該中間電路53處提供一個(gè)斬波器55。
[0031] 由一個(gè)變頻器控制器6控制該變頻器5的運(yùn)行。該變頻器控制器包括兩個(gè)單元，用 于該機(jī)器側(cè)的逆變器51的第一單元61和用于該網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器52的第二單元62。用于該變 頻器控制器6的引導(dǎo)信號(hào)由該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的一個(gè)運(yùn)行控制器11施加。該運(yùn)行控制器向該 變頻器控制器6輸出一個(gè)扭矩信號(hào)Tref。此外，該運(yùn)行控制器包括一個(gè)節(jié)距調(diào)節(jié)器，該節(jié)距調(diào) 節(jié)器輸出用于節(jié)距角度α的調(diào)整信號(hào)W調(diào)整該轉(zhuǎn)子葉片10的節(jié)距角度。
[0032] 在圖2中進(jìn)一步示出該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備通過(guò)一個(gè)連接導(dǎo)線3連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)處。運(yùn)些 用于連接的不同的部件劃分為功能塊。一個(gè)第一功能塊包括帶有該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備本身的設(shè) 備變壓器23的發(fā)電機(jī)2。運(yùn)個(gè)功能塊形成該傳輸導(dǎo)線或在該傳輸系統(tǒng)的更復(fù)雜的系統(tǒng)的情 況下的開端。接收該功率的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)9在另一個(gè)末端處安排在一個(gè)自身的功能塊中。其間存 在兩個(gè)功能塊，其中靠近該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備放置的一個(gè)功能塊描繪實(shí)際的傳輸導(dǎo)線3。在電氣 上，該功能塊通過(guò)一個(gè)阻抗30表示，該阻抗具有一個(gè)顯著感生的風(fēng)力部分。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ) 償，提供該另一個(gè)中間的功能塊，該功能塊包括一個(gè)串聯(lián)補(bǔ)償4。該串聯(lián)補(bǔ)償通過(guò)一個(gè)集中 的元件示出，該元件形成一個(gè)電容40。該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備與其發(fā)電機(jī)2和該設(shè)備變壓器23到該 網(wǎng)絡(luò)9的連接組合地運(yùn)樣示出，使得額外提供一個(gè)電容40W用于補(bǔ)償該連接導(dǎo)線的電感，該 電容是W串聯(lián)電路安排的。運(yùn)被稱為串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膫鬏斚到y(tǒng)。一般地，在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的 情況下，次同步的相互作用(SSI)是易受影響的，其中能夠?qū)е赂蓴_或損害運(yùn)行安全性。
[0033] 為了減小該次同步的相互作用的負(fù)面效果，該變頻器控制器6根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行實(shí) 施，如W下闡述的。參考圖3。圖3示出該變頻器控制器6,該變頻器控制器通過(guò)一個(gè)調(diào)制單元 作用于該變頻器5,該調(diào)制單元實(shí)施為一個(gè)脈沖寬度模塊(PWM模塊)56。由該P(yáng)WM模塊56控制 的變頻器通過(guò)該設(shè)備變壓器23和該連接導(dǎo)線3輸出功率。該變頻器控制器6包括一個(gè)第一調(diào) 節(jié)通道7。該第一調(diào)節(jié)通道形成為用于控制該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備到該網(wǎng)絡(luò)9的實(shí)際功率輸出并且 用于控制該發(fā)電機(jī)2的激勵(lì)。此外，根據(jù)本發(fā)明提供一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道8,該調(diào)節(jié)通道與該第 一調(diào)節(jié)通道7并聯(lián)連接。該第一調(diào)節(jié)通道7和該第二調(diào)節(jié)通道8的運(yùn)些輸出信號(hào)通過(guò)一個(gè)加 和構(gòu)件89彼此聯(lián)結(jié)并且W此方式共同地施加到該P(yáng)WM模塊56的一個(gè)控制輸入端處。
[0034] 該第一調(diào)節(jié)通道7W已知的方式實(shí)施有一個(gè)外部的調(diào)節(jié)回路71和一個(gè)內(nèi)部的調(diào)節(jié) 回路72。帶有一個(gè)化L模塊70的測(cè)量單元連接在上游。該化L模塊產(chǎn)生用于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)向 量的角度值，該場(chǎng)向量同步于該網(wǎng)絡(luò)頻率旋轉(zhuǎn)。該場(chǎng)向量的同步于該網(wǎng)絡(luò)頻率旋轉(zhuǎn)的角度 用字母Θ標(biāo)明。該內(nèi)部的調(diào)節(jié)回路72實(shí)施為一個(gè)場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器，運(yùn)意味著，該調(diào)節(jié)回路基 于一個(gè)共同轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系。為此，一個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元73連接在一個(gè)輸入端處，該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單 元將運(yùn)些測(cè)量的量值轉(zhuǎn)換到同步于該網(wǎng)絡(luò)向量旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系。從該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元輸出的輸 出信號(hào)被供應(yīng)到一個(gè)反向轉(zhuǎn)換單元74,該反向轉(zhuǎn)換單元將一個(gè)反向轉(zhuǎn)換從同步于該網(wǎng)絡(luò)頻 率共同轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系反向轉(zhuǎn)換成在多相電網(wǎng)的情況下用于進(jìn)行控制的、常見的Ξ相系統(tǒng)并 且施加到該加和構(gòu)件89的一個(gè)輸入端處。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明提供的第二調(diào)節(jié)通道具有一個(gè)自身的場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)核屯、84,該調(diào)節(jié)核 屯、具有一個(gè)第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元82和一個(gè)第二坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換單元88。該第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元82 和第二坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換單元88的特別之處在于，轉(zhuǎn)換成一個(gè)自身的坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系與該第 一調(diào)節(jié)通道7的網(wǎng)絡(luò)同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系不同。該第二調(diào)節(jié)通道8的坐標(biāo)系的頻率位置和相位 與該第一調(diào)節(jié)通道7的頻率位置和相位不同。由此得出該第二調(diào)節(jié)通道8的一個(gè)完全獨(dú)立的 調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)能夠根據(jù)頻率準(zhǔn)確地與次同步的干擾協(xié)調(diào)，由此該調(diào)節(jié)與該第一調(diào)節(jié)通道7實(shí) 質(zhì)上不同，與此相反，該第一調(diào)節(jié)通道設(shè)計(jì)為用于網(wǎng)絡(luò)頻率的運(yùn)行同步。
[0036] 該第二調(diào)節(jié)通道8還包括一個(gè)跟蹤同步單元81，該跟蹤同步單元測(cè)定用于測(cè)定該 次同步運(yùn)行的坐標(biāo)系的必要的角度值。代表該對(duì)應(yīng)的次同步旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)向量的角度值被標(biāo)明 為目SS并且施加到該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元82和該坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換單元88處。一個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)器形成該 第二調(diào)節(jié)通道8的實(shí)際的調(diào)節(jié)核屯、84。該調(diào)節(jié)核屯、在該示出的實(shí)施例中包括兩個(gè)調(diào)節(jié)塊86、 87,運(yùn)些調(diào)節(jié)塊實(shí)施為超前-滯后構(gòu)件。運(yùn)些調(diào)節(jié)塊使得用于控制次同步振動(dòng)的快速且主動(dòng) 的調(diào)節(jié)成為可能。為了消除干擾性的更高的頻率部分(尤其諧波振動(dòng)），在上游連接一個(gè)低 通濾波器85。在該調(diào)節(jié)核屯、84的輸出端處由此存在在一個(gè)次同步共同轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系中的信 號(hào)，運(yùn)些信號(hào)在反向轉(zhuǎn)換到該轉(zhuǎn)動(dòng)的Ξ相坐標(biāo)系中后通過(guò)該坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換單元88作為調(diào)整 信號(hào)施加到該變頻器5處。運(yùn)借助于該加和構(gòu)件89完成，該加和構(gòu)件將運(yùn)些信號(hào)疊加到該第 一調(diào)節(jié)通道7的信號(hào)上，并且將W此方式得到的加和值共同施加到該P(yáng)WM模塊56的一個(gè)控制 輸入端處。
[0037] 在圖5中的詳細(xì)示圖中示出該第二調(diào)節(jié)通道對(duì)該變頻器5的網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器52的 影響。用于常規(guī)調(diào)節(jié)的第一調(diào)節(jié)通道7在中間和在下部的圖形區(qū)域中示出。在上部的圖形區(qū) 域中示出帶有其自身的第二坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元82和自身的第二坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換單元88的根據(jù)本 發(fā)明添加的第二調(diào)節(jié)通道8?？蒞清楚地看到，首先帶有該?？诋a(chǎn)生的次同步場(chǎng)向量的反向 轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)(通過(guò)該坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換單元88)然后在該Ξ相系統(tǒng)中通過(guò)一個(gè)加和位置(未示 出）與該第一調(diào)節(jié)通道7的運(yùn)些輸出信號(hào)共同接入脈沖寬度控制單元56。該圖形通過(guò)該自身 的第二調(diào)節(jié)通道借助于自身的主動(dòng)的調(diào)節(jié)清楚地顯示次同步振動(dòng)的獨(dú)立調(diào)節(jié)。由于帶有該 次同步（即比該網(wǎng)絡(luò)頻率更低）的旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)向量(該場(chǎng)向量的相位角為ess)的自身的第二坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換，該第二調(diào)節(jié)通道在一個(gè)與該第一調(diào)節(jié)通道完全不同的相位和頻率范圍內(nèi)工作。如 果一個(gè)同步發(fā)電機(jī)提供為發(fā)電機(jī)2,則為了實(shí)施本發(fā)明足夠的是將該第二調(diào)節(jié)通道8設(shè)置在 該網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器51處，如在圖5中示出的。
[0038] 如果該發(fā)電機(jī)2實(shí)施為一個(gè)雙饋異步機(jī)器，則能夠在機(jī)器側(cè)的逆變器51處替代性 地或額外地設(shè)置一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道8'。運(yùn)在圖6中詳細(xì)地示出。在該圖形的底部中屯、區(qū)域又 示出該常規(guī)的第一調(diào)節(jié)通道7,在此用于該機(jī)器側(cè)的逆變器51。根據(jù)本發(fā)明添加該第二調(diào)節(jié) 通道8'，該調(diào)節(jié)通道具有一個(gè)自身的主動(dòng)的調(diào)節(jié)器84,該調(diào)節(jié)器在一個(gè)與該第一調(diào)節(jié)通道7 不同的頻域內(nèi)工作。為此該第二調(diào)節(jié)通道8'除了其調(diào)節(jié)核屯、84之外包括一個(gè)自身的坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換單元82和坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換單元88,運(yùn)些轉(zhuǎn)換單元由角度為0SS的自身確定的次同步旋轉(zhuǎn)的 場(chǎng)向量控制。
[0039]通過(guò)該主動(dòng)的調(diào)節(jié)在一個(gè)自身的、平行的調(diào)節(jié)通道中實(shí)現(xiàn)的作用在抵抗次同步相 互作用（SSI)的負(fù)面影響的情況下是顯著的。示例性地在圖7中示出運(yùn)些特征曲線的移位， 其中，用I標(biāo)明的該特征曲線代表沒有該第二調(diào)節(jié)通道8的根據(jù)本發(fā)明提供的安排并且用II 標(biāo)明的該特征曲線代表具有該安排的行為。可W清楚地看出該臨界頻率范圍從15到足足25 赫茲的顯著提高。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行安全性的顯著的提升。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，帶有一個(gè)風(fēng)力轉(zhuǎn)子（1)、一個(gè)由該風(fēng)力轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的帶有變頻器(5)的 發(fā)電機(jī)(2)和一個(gè)變頻器控制器(6)，該變頻器用于產(chǎn)生電功率，該電功率通過(guò)連接導(dǎo)線(3) 輸出到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(9)，該變頻器控制器具有用于控制功率輸出到該網(wǎng)絡(luò)(9)并且用于激勵(lì)該 發(fā)電機(jī)(2)的一個(gè)第一調(diào)節(jié)通道(7)， 其特征在于 提供一個(gè)與該第一調(diào)節(jié)通道(7)不同的第二調(diào)節(jié)通道(8)，該第二調(diào)節(jié)通道實(shí)施為一個(gè) 場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器并且為此具有一個(gè)自身的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元(82)，該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì)為次同 步的并且為此設(shè)置有一個(gè)在數(shù)值小于該網(wǎng)絡(luò)頻率(Θ)的頻率下旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系(0 SS)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該第一調(diào)節(jié)通道(7)實(shí)施為一個(gè)場(chǎng)導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器帶有一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)同步旋轉(zhuǎn) 的坐標(biāo)系。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該第二調(diào)節(jié)通道(8)在該第一調(diào)節(jié)通道(7)的輸出端處接通，優(yōu)選地在用于操縱該變頻 器(5)的電流閥的一個(gè)調(diào)制單元(56)之前。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 提供一個(gè)用于接通的加和構(gòu)件(89)。5. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該第二調(diào)節(jié)通道(8)具有一個(gè)自身的跟蹤同步單元(PLL)(81)，該跟蹤同步單元形成為 用于比該網(wǎng)絡(luò)頻率更低的頻率范圍，優(yōu)選地在該網(wǎng)絡(luò)頻率的10 %至80 %的范圍內(nèi)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該自身的跟蹤同步單元(81)產(chǎn)生一個(gè)次同步的場(chǎng)向量（Θ s s )，該場(chǎng)向量的頻率小于該 網(wǎng)絡(luò)頻率，并且該場(chǎng)向量作為用于一個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和一個(gè)坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換單元(82,88)的 輸入端參數(shù)而施加。7. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該第二調(diào)節(jié)通道(8)具有一個(gè)調(diào)節(jié)核心（84)，該調(diào)節(jié)核心優(yōu)選地包括超前-滯后構(gòu)件 (86,87)〇8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該調(diào)節(jié)核心(84)包括一個(gè)連接在上游的低通濾波器(85)。9. 根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該變頻器(5)包括一個(gè)發(fā)電機(jī)側(cè)的逆變器(51)和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器(52)，其中僅該 網(wǎng)絡(luò)側(cè)的逆變器(52)具有一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道(8)，并且該發(fā)電機(jī)(2)優(yōu)選地實(shí)施為一個(gè)同步 發(fā)電機(jī)。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備， 其特征在于 該發(fā)電機(jī)是一個(gè)雙饋異步發(fā)電機(jī)并且不僅該發(fā)電機(jī)側(cè)的逆變器(51)而且該網(wǎng)絡(luò)側(cè)的 逆變器(52)各自具有一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道(8,8'）。11. 用于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的方法，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備帶有一個(gè)風(fēng)力轉(zhuǎn)子（1)、一個(gè)由該 風(fēng)力轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的帶有變頻器(5)的發(fā)電機(jī)(2)和一個(gè)變頻器控制器(6)，該變頻器用于產(chǎn)生 電功率，該電功率通過(guò)連接導(dǎo)線(3)輸出到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(9)，該變頻器控制器通過(guò)一個(gè)第一調(diào) 節(jié)通道(7)對(duì)該發(fā)電機(jī)(2)的功率輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)， 其特征在于 借助于一個(gè)第二調(diào)節(jié)通道(8)對(duì)次同步的振動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，該第二調(diào)節(jié)通道作為一個(gè)場(chǎng) 導(dǎo)向的調(diào)節(jié)器通過(guò)以下方式工作 -實(shí)施用于一個(gè)次同步的頻率范圍的自身的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換， -借助于一個(gè)調(diào)節(jié)核心(84)調(diào)節(jié)這些振動(dòng)， -實(shí)施一個(gè)自身的坐標(biāo)反向轉(zhuǎn)換用于產(chǎn)生調(diào)整信號(hào)，并且 -將這些調(diào)整信號(hào)與該功率調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)聯(lián)結(jié)以用于共同操縱該變頻器(5)。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其特征在于 使用根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
【文檔編號(hào)】H02P21/00GK106059416SQ201610141895
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日 公開號(hào)201610141895.X, CN 106059416 A, CN 106059416A, CN 201610141895, CN-A-106059416, CN106059416 A, CN106059416A, CN201610141895, CN201610141895.X
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