[发明专利]风能设备逆变器的控制电路与控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风能设备的变换器用的控制电路，包括逆变器以及与逆变器相 连的中间电路，其中所述逆变器具有多个相用于连接发电机、尤其是双馈异步 发电机。本发明还涉及用于利用这种控制电路来运行变换器的方法，并且还涉 及配备有这种控制电路的风能设备。

背景技术

现代风能设备(Windenergieanlage)均以转速可变的方式来实施。这意味着 风力发动机以由负载所确定的转速旋转，且发电机产生具有相应可变频率的电 能。为了能够将这种频率可变的电能馈入频率固定的供电网中，设置连接到发 电机的变换器。这些变换器(Umrichter)通常包括两个逆变器(Wechselrichter)， 其中一个逆变器用作整流器，所述两个逆变器经由直流电压或直流电流中间电 路连接。在此情况下，逆变器之一与电网相连，并且在运行中被施加电网频率 (网侧逆变器)，而另一逆变器(机侧逆变器)则与发电机相连，其中施加于该 另一逆变器的频率此外由风力发动机的转速确定。这类变换器可以被构造为完 全变换器或者部分变换器，后者尤其与双馈异步电机相组合。已表明在同步转 速(同步点)范围中运行产生问题。在围绕同步点的范围内，施加在机侧逆变 器上的频率很低，在极端情况下恰好在同步点甚至可能变成直流电流。由于低 频率，具有强热负荷的相和具有低热负荷的相不再足够快速地变换，由此尤其 分别接通的开关元件遭受提高的热负荷。开关元件的寿命因此而受到影响，并 且可能会引起其故障。因此如果相应地作用在机侧逆变器上的频率可以达到非 常小的直至可能降为零的值，那么在同步点的范围中运行时开关元件的允许电 流负荷被减小。这可能导致允许的电流负荷减至一半。允许的电流减小在机 侧除了作用在风力发动机上的允许的扭矩相应较强地受到限制之外不意味什 么。因此通过受到较强限制的、也就是减小的扭矩围绕同步点限制可调节的转 速范围。这与转速可变的风能设备的设计方案背道而驰，并且阻止使用具有具 有超过同步点的高扭矩的转速/扭矩特性曲线，例如对于低噪减速运行或者快速 通过转速范围以避免塔架共振是必要的。

虽然已知，就尤其用于交流电动机的功率变换器而言进行各个相的电位偏 移，从而可以将所述各个相固定到中间电路电位，并且以此来暂时中断脉冲发 生(Pulsung)(DE-A-102 43 602)。在此情况下，将按数值最大的相固定到 中间电路电位之一，从而可以中断(aussetzen)脉冲发生。此外还根据相位将 具有按数值次大电位的相交替地固定到所述一个或另一个中间电路电位。也就 是以减小的开关频率运行较后的相。这足以控制电动机，但是在转速可变的风 能设备情况下，可能会导致当在同步转速范围内运行时相关开关元件的脉冲频 率下降太大，并从而还增大恰好这一相的开关元件的热负荷。因此这种已知的 功率变换器并不适用于在转速可变的风能设备情况下使用。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种用于运行变换器的改进方法和用于风能设备 的相应的变换器以及配有这种变换器的风能设备，其中上述缺点得以减少。

本发明所述的解决方案在于独立权利要求的特征。有益的改进方案是从属 权利要求的主题。

在用于运行风能设备的变换器的方法中，其中所述变换器包括通过多个相 控制风能设备发电机的逆变器以及中间电路，所述中间电路具有在高和低中间 电路电位之间(zwischen einem oberen und einem unteren Zwischenkreispotential) 的中间电路电压，其中利用可变频率的相电位控制发电机，按照本发明规定， 计算极限相电位和中间电路电位之一之间的偏移值，确定中间相电位与最接近 的中间电路电位的间距值，生成以间距值为振幅的附加电压，并且以偏移值使 相偏移和将附加电压加到中间相电位。极限相电位指的是最高或最低相电位。