[发明专利]风力涡轮机设备的黑启动

说明书

技术领域

本发明涉及风电场和风力涡轮机设备的领域。 

背景技术

US 2008/02841172 A1涉及一种风力发电厂，并且，提供了一种方法，其起动被连接至外部电网的风力发电厂的至少一部分，而基本上无需针对该起动从外部电网递送任何能量。该风力发电厂具有多个风力涡轮机以及被连接至至少一个风力涡轮机的至少一个电源，以启动该风力涡轮机，而与其余风力涡轮机隔离。然后，所启动的风力涡轮机可以供给功率，以启动另外的风力涡轮机。可以将功率从所启动的风力涡轮机递送至电网。 

鉴于上述情形，存在对下述改进技术的需要：该技术使得能够在基本上避免或至少减少上述问题中的一个或多个的同时提供风力涡轮机设备或风电场的良好黑启动（black start）特性。 

发明内容

该需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本文公开的主题的有利实施例由从属权利要求描述。 

根据本发明的第一方面，提供了一种风力涡轮机设备，包括：功率输出，能够耦合至电力网络；耦合器；以及功率单元，用于在所述电力网络断电（black-out）的情况下，将预定电压经由所述耦合器提供给所述功率输出，所述预定电压模拟处于其运行状态中的电力网络。 

该方面基于下述思想：如果风力涡轮机设备与所仿真的电力网络一起运行，则提供风力涡轮机设备的良好可控性。根据本文公开的主题的实施例，改进了风力涡轮机设备的黑启动特性，并且在其他实施例中，改进了包括风力涡轮机设备的风电场的黑启动特性。 

在实施例中，所述耦合器具有解耦状态，在该状态下所述功率单元被断开，或者在另一实施例中，从所述功率单元解耦。 

根据实施例，所述电力网络是外部电网。根据另一实施例，所述风力涡轮机设备是具有多个风力涡轮机设备的风电场的成员，所述风电场具有能够耦合至所述电力网络的风电场输出。在这样的实施例中，所述电力网络处于所述风电场外部，并在这种情况下也被称作外部电网。 

根据实施例，模拟所述电力网络允许操作和控制所述风力涡轮机设备，直到电力网络再次处于其运行状态中为止。因此，在这样的实施例中，允许控制风力涡轮机设备并将从风力生成的电力供给至风力涡轮机设备的辅助设备。 

根据实施例，所述风力涡轮机设备的控制单元（例如，风电场控制器）被配置为：关断所述风力涡轮机设备，以及在所述电力网络再次处于其运行状态中的情况下，执行所述风力涡轮机设备的正常起动。根据另一实施例，所述风力涡轮机设备的控制单元被配置为：将已经运行（黑启动）的风力涡轮机设备与所述电力网络进行同步，以及此后在所述电力网络再次处于其运行状态中的情况下将所述风力涡轮机设备连接至所述电力网络。 

根据另一实施例，所述功率单元包括柴油发电机。柴油发电机很好地适于集成至根据本文公开的主题的实施例的风力涡轮机设备中。特别地，柴油发电机很好地适于仿真处于其运行状态中的电力网络。根据实施例，柴油发电机是包括柴油驱动机器（例如，柴油电动机）和电机器的任何设备，该电机器由柴油驱动机器驱动，并响应于此生成电力。例如，在实施例中，柴油发电机由驱动交流发电机（同步机器）的柴油驱动机器体现。在另一实施例中，柴油发电机由驱动异步机器的柴油驱动机器体现。 

根据实施例，所述功率输出是AC功率输出，并且所述功率单元被配置为将AC功率提供给所述功率输出。 

根据又一实施例，所述风力涡轮机设备进一步包括涡轮机变压器。在另一实施例中，所述耦合器被配置为将所述功率单元电耦合至所述涡轮机变压器的风力涡轮机侧，即，涡轮机变压器的耦合至或能够耦合至风力涡轮机发电机的那侧。 

在上述实施例中并且在本文中一般地，“电耦合”不必然意味着所耦合的实体的直接连接，也不必然意味着电（通电）连接。而是，在一个实施例中，电耦合的实体可以通电分离。然而，在这样的实施例中，电耦合提供了电耦合的实体之间的电能传送。此外，在其他实施例中，电耦合的实体被电连接，或者在另外的实施例中，电耦合的实体被通电连接。根据另一实施例，电解耦禁止被电解耦的实体之间的电能传送。此外，任何中间元件可以位于电耦合的实体之间。