[发明专利]通过降低有效功率输出对弱电网的风力涡轮机控制

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制风力涡轮机的方法和设备，其中基于与有效功率相关的电压的斜率，执行用于稳定公用电网的措施。

背景技术

包括多个风力涡轮机的风力发电厂可以被置于风速较高但电功率系统的基础设施缺乏的乡村地区。特别地，传输系统、变压器和一个或多个连接电缆可能不是在所有情形中都是稳定的，这可能导致具有特别高电网阻抗的弱功率系统或弱公用电网。特别地，功率系统或公用电网的强度（特别是阻抗）可能随时间改变。特别地，该改变可能与发电机、电容器、传输线路、电缆或变压器的连接或断开相关联。特别地，对于具有改变阻抗的公用电网，输送到公共耦合点的电压可能未保持在额定电压附近的预定范围中。

可能需要一种用于控制风力涡轮机的方法和设备，其特别可以应用到具有改变的阻抗的公用电网，并且可以导致在公共耦合点处的更稳定的电压。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种用于控制连接到（电）节点的风力涡轮机的方法，该节点被连接到公用电网（输送电能给消费者），其中多个其他风力涡轮机被连接到该节点，该方法包括：测量指示与输送到节点（尤其是来自风力涡轮机）的有效功率相关的在该节点处的电压的斜率（例如梯度）的（例如由信号表示的）（物理）量；确定该斜率小于负斜率极限；执行措施，以便将该斜率增加到该斜率极限以上。

节点也可以指的是公共耦合点。风力涡轮机可以包括向AC-DC-AC转换器输出可变频率的功率流的发电机，该AC-DC-AC转换器将可变频率功率流转换成固定频率功率流，然后可以将该固定频率功率流供应到风力涡轮机变压器，该变压器在其初级侧处接收能量流，并在其次级侧处输出具有比在初级侧处更高的电压的功率流。由风力涡轮机变压器所输出的功率流可以被供应到集电器电网，该集电器电网收集来自其他风力涡轮机的另外的输出流。

集电器电网可以被连接到场区（park）变压器的低压侧，该场区变压器具有其连接到公共耦合点或节点的高压侧。

指示与有效功率相关的电压的斜率的量可以例如由电信或或光信号来表示，该电信号或光信号可以例如与电压的斜率成比例，该电压与有效功率相关。尤其是，斜率可以是与有效功率相关的电压V的导数（或梯度），即dV/dP，或可以是电压的变化和有效功率的对应变化的比率。替代地，该量可以是或可以对应或可以被导出自与电压相关的有效功率的斜率。然而，根据测量的量，与有效功率相关的电压的斜率可以被导出，即使该量本身不等于或成比例于与有效功率相关的电压的斜率。

该量可以基于一个或多个测量值或信号，其在风力涡轮机的输出端和公共耦合点之间的一个或多个位置处获得。基于一个或多个测量值，在节点处的与输送到该节点的有效功率相关的电压的斜率可以是可导出的，尤其是通过考虑或使用风力涡轮机的输出端和负载之间的功率传输部分中所包括的电气和/或电子部件的数学/物理模型。

该方法可以包括将测量的斜率与负斜率极限进行比较。由此，可以采用算术/逻辑单元。负斜率极限可以基于经验和/或仿真。尤其是，比负斜率极限小的斜率可以与比额定电压低的电压相关联。尤其是，该斜率可以降低以便增加有效功率输出的特定范围内的有效功率输出，例如在0和1000MW的范围内，或其他范围内。

尤其是，节点处的电压和输送到该节点的有效功率之间的关系可以取决于公用电网的阻抗。由此，该阻抗是公用电网中的电压与电流的复变比率。阻抗拥有幅值和相位两者。在AC公用电网中，除了DC电路的正常电阻外，还存在阻碍电流流动的其他机制，即由电流的磁场所自感应的导体中的电压的感应(电感),以及由导体间的电压所感应的电荷的静电存储(电容)。由这两者效应导致的阻抗被共同称为电抗并形成复变电抗的虚数部分,而电阻形成实数部分。

尤其是，公用电网的阻抗越高，斜率可随有效功率输出增加而降低得越急速。

执行措施可以包括控制一个或多个风力涡轮机的一个或多个传动系和公共耦合点之间的一个或多个部件，诸如控制风力涡轮机的发电机，控制风力涡轮机的转换器，控制风力涡轮机变压器，以及尤其是还控制场区变压器以及还控制连接到一个或多个风力涡轮机的电容器组。

由此，措施被如此选择，使得执行该措施增加斜率，尤其是增加到斜率极限以上。由此，可能避免的是，斜率进一步降低，其可能导致公用电网的电压的崩溃。尤其是，因此可避免断电。