[发明专利]风场功率调节和风场功率调节方法

说明书

本发明涉及风场，其带有多台风能设备和用于控制风能设备的风场主控制 器，其中风能设备具有一个借助于转子被驱动的用于产生电功率的发电机，风 场主控制器具有一个功率调节装置。

最近，风能设备不是单个而优选的是联合成组作为风场建立。这种风场大 多是设在于风特别有利的位置，如在海岸边或在高地上。因为现在单个风能设 备已经达到以前整个风场才提供的功率，现代化的风场具有一个很高的安装电 功率。这种带有高功率的风场接到供电网络上还不是没有问题。特别必须把注 意力放在保持高的电网质量上。随着接到供电网络上的风场数量不断增加，关 于网络上风场的特性，供电公司提出严格的预先规定是必要的。属于此的例如 有在出现故障时风场对电网的特性。这种故障的一个例子是电压降落，这些电 压降落可以是通过短路或电站线路突然中断造成。

一个风场的主控制器担任对风场各个风能设备发号施令控制的任务。此 时，将风场经营者的要求以及风场连接供电网络经营者的要求转换成各个风能 设备的控制信号。因此，要达到使风场在其与供电网络的连接点上满足所提出 的要求。风场主控制器的一个重要功能是监控和调节输出到网络的功率，既有 有功功率也有无功功率。

这个公知装置的一个缺点是，它对更改了的要求有时反应相当迟缓。虽然 主控制器一般都设置有足够高的计算能力，然而向各个风能设备传输控制信号 需要相对多的时间。虽然通常设置有另外的通信线路，尽管如此还产生显著的 滞后。对于经过通信线路传输典型的滞后时间是1至2秒钟，对于转换是另外 的0.1秒钟，直至最后变换器可以转换成信号。通过这些长的滞后时间，在更 改了要求时风场的特性就不是最佳的。这特别适用于在快速交变的条件时，如 在起风暴时。此外，可以通过高的滞后时间造成在调节特性中振荡。

本发明的任务在于，提供一种在开头时提到类型的风场和一种运行的方 法，该方法要避免或至少是减少上述的那些缺点。本发明的解决方案在独立权 利要求的特征中。有利的扩展方案是从属权利要求的内容。

根据本发明，对于一个带有多个产生电能以向网络输出的风能设备和用于 控制风能设备的风场主控制器的风场(其中风能设备具有一个借助于转子被驱 动的发电机，风场主控制器具有一个功率调节装置)，规定功率调节装置是多 回路实施的，其带有一个包括有一个作用在第一组风能设备上的快速调节器的 快速回路和一个包括有一个作用在第二组风能设备上的缓慢调节器的缓慢回 路，其中快速调节器比缓慢调节器具有一个显著较高的动态性。

在下面阐述几个所应用的概念：

对于一台发电机理解为一种将机械能转换成电能的机器。属于其中的既有 直流电机也有用于单相或多相交流发电机。可以是一种同步或异步电机。一般 有一个变换器(Umrichter)连接到发电机上，然而这不是绝对的。变换器优选 为双变换器实施。它可以以各种类型来实施，例如用电压中间回路，用电流中 间回路或作为直接变换器。

对于一个风场主控制器理解为一种控制装置，该装置作为上级控制器作用 于一个风场的各个风能设备。在一般情况，它的任务是在连接点控制由风能设 备产生的电能。此外，它通常还设计用于接收和转换风场经营者方面或风场所 连接的电网的经营者方面预先规定的数值。风场主控制器往往是分开的结构单 元；但并不排除将它设置在风场风能设备之一之中或甚至完全集成在其中，从 而与容纳的风能设备的设备控制共同利用某些部件。容纳的风能设备最好列入 快速调节回路。

对于风能设备的组理解为一个自然数的风能设备，其中最小的数为1。

对于动态性理解为在调整调节偏差时用于一个调节回路速度的一个尺度。 在连续的调节器方案时，如尤其是在PI和PID-调节器时，调节器相应的时间 常数是动态性的一个尺寸。在带有最后调整时间的调节器方案时，如尤其是在 非周期性的调节器(Deadbeat-Regler)时，调整时间是动态性的一个尺寸。在 此，在一般的意义上这样去理解动态性的概念，即该动态性可以说明在指令参 数和干扰参数突变上调节器的应答特性。