风力涡轮发电机的控制系统的制作方法

本发明涉及一种用于风力涡轮发电机的控制系统，具体而言，涉及一种被配置为控制无功功率的生成的控制系统。此外，本发明涉及一种包括控制系统的风力涡轮发电机。

背景技术：

由于条件不同，风力涡轮发电机(WTG)的输出端子处的电压可能变得不可接受的低或高。这种不可接受的输出电压可能对风力涡轮发电机的部件造成损害。

在输出电压变得过高或过低的情况下，风力涡轮发电机可以从电网连接断开，以避免损坏风力涡轮发电机的部件。

US 8710689公开了一种风能设备，包括转子、由转子驱动的发电机以及用于生成电力的转换器，电力经由变压器被输出到电力供应系统。该设备还包括具有开环转换器控制单元的开环控制系统。开环控制系统向转换器供应用于无功分量的致动信号。该设备还包括布置于变压器上的电压测量装置。电压测量装置的电压信号被施加到取决于状态的设定点值移位器的输入，该移位器的输出信号被施加到用于作用于转换器的无功分量的极限模块。利用这种配置，该设备可以得到更好的保护，并可以更好地利用变压器。

技术实现要素：

本发明的目的是改善对风力涡轮发电机的控制。

另一个目的是提供一种用于风力涡轮发电机的改进的控制系统，具体而言，被配置为控制无功功率的生成的改进的控制系统。

具体而言，可以将提供解决了由于风力涡轮发电机的输出端子处的不可接受的输出电压所导致的上述问题的控制系统和/或提供避免了风力涡轮发电机从电网断开连接的控制系统视为本发明的目的。

在本发明的第一方面中，提供了用于风力涡轮发电机的控制系统，风力涡轮发电机包括无功功率控制器，控制系统包括

-QV极限模块，其被配置为定义取决于风力涡轮发电机的输出电压的预定无功极限，其中QV极限模块被配置为从外部源接收无功基准，并且其中QV极限模块被配置为输出该无功基准作为输出无功基准QrefQV，并且在无功基准(Qref)超过预定无功极限(302)之一的情况下，QV极限模块被配置为通过将无功基准Qref限制到所超过的预定无功极限而确定输出无功基准QrefQV，并且其中无功功率控制器被配置为取决于输出无功基准QrefQV或取决于输出无功基准QrefQV的其他无功基准而控制来自风力涡轮发电机的电力发电机系统的无功功率的生成，以及

-更新模块，其被配置为将针对实际输出电压的预定无功极限供应回到外部源。

有利地，取决于风力涡轮发电机的输出电压的无功基准的可能限制可以提供对输出电压的更好的控制，以使得可以避免风力涡轮发电机从电网断开连接。无功极限对无功基准提供者(即外部源)的反馈可以使得能够基于针对实际输出电压的预定无功极限来调整无功基准Qref。

在实施例中，QV极限模块被配置为使得预定无功极限在输出电压的预定义范围内定义电容性极限和电感性极限，电容性极限设置用于作为电容性基准的无功基准的极限，电感性极限设置用于作为电感性基准的无功基准的极限。

在实施例中，QV极限模块被配置为使得电容性极限减小，即随着电容性极限值减小而减小，用于将输出电压增大到第一阈值电压以上。

在实施例中，QV极限模块被配置为使得电感性极限减小，即随着电感性极限值减小而减小，用于将输出电压减小到第二阈值电压以下。

在实施例中，QV极限模块被配置为使得电容性极限包括定义电感性值的扩展电容性极限，该电感性值增大以使输出电压增大到大于第一阈值电压的第三阈值电压以上，并且其中QV极限模块被配置为在输出电压超过第三阈值电压的情况下，根据扩展电容性极限将电容性基准Qrefcap设置为电感性值。

在实施例中，QV极限模块被配置为使得电感性极限包括定义电容性值的扩展电感性极限，该电容性值增大以使输出电压增大到小于第二阈值电压的第四阈值电压以下，并且其中QV极限模块被配置为在输出电压小于第三阈值电压的情况下，根据扩展电感性极限将电感性基准设置为电容性值。

在实施例中，QV极限模块被配置为使得电感性极限增大到标称极限Q2以上以使输出电压增大到大于第三阈值电压的第五阈值电压以上，并且其中QV极限模块被配置为在输出电压超过第五阈值电压的情况下，将电感性基准、并任选地还将电容性基准设置为标称极限Q2以上的电感性极限之一。

在实施例中，QV极限模块被配置为使得电容性极限增大到标称极限Q1以上以使输出电压减小到小于第四阈值电压的第六阈值电压以下，并且其中QV极限模块被配置为在输出电压小于第六阈值电压的情况下，将电容性基准、并任选地还将电感性基准设置为标称极限Q1以上的电容性极限之一。

在实施例中，控制系统还包括QP极限模块，所述QP极限模块被配置为定义取决于有功基准(有功功率或电流基准)的预定无功极限，其中QP极限模块被配置为在输出无功基准超过QP极限模块的预定无功极限的情况下，限制输出无功基准。

有利地，QV和QP极限模块的串联连接可以确保根据取决于实际输出电压和实际有功功率基准的限制性最大的无功极限来限制无功基准。

在实施例中，更新模块被配置为比较QV极限模块的针对实际输出电压的预定无功极限与QP极限模块的预定无功极限，以便确定限制性最大的无功极限，并被配置为将所确定的限制性最大的无功极限供应回到外部源。

有利地，限制性最大的无功极限对无功基准提供者(即外部源)的反馈可以使得能够基于针对实际输出电压和实际有功功率基准的限制性最大的预定无功极限调整无功基准Qref。

在实施例中，控制系统包括一个或多个与QV极限模块串联连接的其他极限模块，其中其他极限模块定义取决于其他物理参数的预定无功极限。其他极限模块可以被配置为在输出无功基准超过其他极限模块的预定无功极限的情况下，限制来自QV极限模块的输出无功基准QrefQV。

有利地，QV和其他极限模块的串联连接可以确保根据取决于实际输出电压和其他物理参数(例如温度)的限制性最大的无功极限限制无功基准。

在实施例中，更新模块被配置为比较QV极限模块的针对实际输出电压的预定无功极限与一个或多个其他极限模块的预定无功极限，以便确定限制性最大的无功极限，并被配置为将所确定的限制性最大的无功极限供应回到外部源。

有利地，限制性最大的无功极限对无功基准提供者(即外部源)的反馈可以使得能够基于针对实际输出电压和其他实际物理参数(例如温度)的限制性最大的预定无功极限来调整无功基准Qref。

本发明的第二方面涉及包括根据第一方面的控制系统的风力涡轮发电机。

本发明的第三方面涉及用于控制风力涡轮发电机的方法，包括如下步骤

-从外部源接收无功基准Qref，

-输出该无功基准Qref作为输出无功基准QrefQV，其中，在无功基准Qref超过多个预定无功极限(302)之一的情况下，输出无功基准QrefQV是通过将无功基准Qref限制到所超过的预定无功极限而确定的，并且其中预定无功极限取决于风力涡轮发电机的输出电压U_WTG，

-取决于输出无功基准QrefQV或取决于输出无功基准QrefQV的其他无功基准QrefQP，控制来自风力涡轮发电机的电力发电机系统的无功功率的生成，

-将针对实际输出电压的预定无功极限供应回到外部源。

本发明的第四方面涉及至少一种可直接加载到至少一个数字计算机的内部存储器中的计算机程序产品，包括用于当在所述至少一个计算机上运行所述至少一种产品时执行根据第三方面的方法的步骤的软件代码部分。

通常，可以通过在本发明的范围内可能的任何方式组合和耦合本发明的各个方面。根据下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将变得显而易见，并参考下文描述的实施例阐述本发明的这些和其他方面、特征和/或优点。

附图说明

将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中

图1示出了风力涡轮发电机的电力发电机系统，

图2示出了风力涡轮发电机的控制系统，

图3A-B示出了QV极限模块301的示例，

图4示出了被配置有一个或多个其他极限模块的控制系统的实施例，

图5示出了风力涡轮发电机的替代的控制系统，以及

图6示出了本发明的实施例的方法。

具体实施方式

图1示出了连接到电网103的风力涡轮发电机100的电力发电机系统101。电力发电机系统101可以包括由风力涡轮发电机的转子驱动的发电机以及电力转换器，电力转换器被配置为将发电机AC电压的电压振幅和频率调节成转换器输出AC电压。电力发电机系统101能够调节转换器输出AC电压和转换器输出AC电流之间的相位，并且由此调节供应给电网103的无功和有功功率的量。

电力发电机系统101可以经由变压器连接到电网103。变压器的电抗以及其他部件的电抗被包括在电抗102中。电力发电机系统101供应的无功电流生成电抗102两端的电压降ΔU。

还存在发电机系统101和电网103之间的变压器和其他部件的电阻但未包括在图1中，即，未包括在被认为是纯无功部件的部件102中。通常，由于有功电流导致的电阻电压降小于无功电压降，从而可以忽略它。

公共连接点PCC处的电压U_PCC可以被认为仅与标称电压偏差百分之几。

因此，可以将风力涡轮发电机的输出处的电压，例如电力发电机系统101的输出处的电压描述并简化成U_WTG＝ΔU+U_PCC。由于U_PCC大体上恒定(通常仅允许其从标称值±10％改变百分之几)，所以电压U_WTG主要取决于电压降ΔU，并且由此取决于由风力涡轮发电机的输出供应的无功电流的幅度。

在风力涡轮发电机供应的无功电流或功率是电感性时，ΔU的符号将为负，即，U_WTG将低于U_PCC。

在风力涡轮发电机供应的无功电流或功率是电容性时，ΔU的符号将为正，即，U_WTG将高于U_PCC。

为了保护风力涡轮发电机的电气部件抵抗过电压或欠电压，即抵抗U_WTG变得过高或过低，风力涡轮发电机可以被配置为在输出电压U_WTG变得过高或过低时关闭或从电网连接断开。

欠电压可能导致来自WTG的增大的电流生成，以便维持所需的电力输出。增大的电流可能导致热问题。过电压可能导致电气部件过载，因为内部电压可能超过标称设计极限。

如上所述，过电压可能由WTG注入过多电容性功率而引起，或者因为电网导致过高的电容性电流流经电抗102，或仅仅因为负载操作或发电机故障造成的系统瞬变。类似地，欠电压可能由WTG注入过多的电感性功率而引起，或者因为电网导致过高的电感性电流流经电抗102，或仅仅因为负载操作或发电机故障造成的系统瞬变。

图2示出了风力涡轮发电机的控制系统200。控制系统200包括QV极限模块201，其定义了取决于在风力涡轮发电机的输出处，例如在电力发电机系统101的输出处测量的输出电压U_WTG的预定无功极限。

QV极限模块201被配置为从发电厂控制器220接收无功基准Qref。在无功基准Qref不超过预定无功极限的情况下，例如通过将QrefQV设置为等于Qref而不加修改地输出无功基准Qref作为输出无功基准QrefQV。在无功基准Qref不超过预定无功极限的情况下，通过将无功基准Qref限制到所超过的预定无功极限，来确定输出无功基准QrefQV。

预定无功极限可以被配置为在输出电压U_WTG的预定义范围内定义电容性极限和电感性极限两者。于是，可以针对输出电压U_WTG的过电压和/或欠电压定义预定电容性和电感性极限。

于是，预定无功极限在输出电压的预定义范围内定义电容性极限和电感性极限，电容性极限设置用于电容性无功基准Qref的极限，电感性极限设置用于电感性无功基准Qref的极限。

预定无功极限可以由被定义为输出电压U_WTG和无功基准Qref的函数的多个数值来定义，所述多个数值例如取决于指示无功基准为电容性还是电感性的无功基准Qref的符号。可以在将预定无功极限的多个数值作为查阅表存储在计算机存储器中的意义上预定所述预定无功极限。单一预定无功极限可以指单个数值，例如，与给定输出电压U_WTG(例如，实际输出电压)和给定无功基准Qref相关联的值。

无功极限可以是无功功率极限、无功电流极限或对应于无功功率或电流极限的其他极限。要理解，无功量可以是电感性或电容性量。因此，QV极限模块201和其他无功极限模块202、401定义取决于输出电压U_WTG或取决于其他物理参数的预定无功极限，其中无功极限可以是无功功率、无功电流或可从无功功率或无功电流推导出的其他参数方面的极限。于是，可以将QV极限模块称为无功极限模块。

可以受到QV极限模块的限制或不受其影响的输出无功基准QrefQV可以直接供应给无功功率控制器203，无功功率控制器203被配置为取决于输出无功基准QrefQV或取决于取决于输出无功基准QrefQV的其他无功基准来控制来自风力涡轮发电机的电力发电机系统101的无功功率或无功电流的生成。

于是，输出无功基准QrefQV可以直接供应给串联连接的无功功率控制器203，或者可以将其供应给另一个极限模块，例如QP极限模块202，其定义取决于有功功率或有功电流，例如取决于有功基准(功率或电流基准)或电力发电机系统101生成的测量的有功功率或电流的预定无功极限，并且其中QP极限模块被配置为在输出无功基准超过QP极限模块的预定无功极限之一的情况下限制输出无功基准QrefQV。因此，QP极限模块202生成输出无功基准QrefQP，其取决于输出无功基准QrefQV，即其取决于QrefQV的值而被加以限制或不加修改。图2中未示出有功基准输入或有功功率或电流测量输入。

通常，无功功率控制器203可以被配置为至少部分取决于输入无功基准Qrefin来控制无功功率或无功电流的生成。控制系统可以被配置为使得输入无功基准Qrefin基于输出无功基准QrefQV，例如，可以将Qrefin设置为等于QrefQV，或者Qrefin可以基于其他无功基准，例如QrefQP，其他无功基准取决于输出无功基准QrefQV或来自其他极限模块401的无功基准QrefXX。

发电厂控制器220可以是中央控制器，其被配置为取决于在公共耦合点PCC处测量的电气量和例如由电网运营商系统供应的对应基准(例如，UrefPCC、QrefPCC和PrefPCC)来控制多个风力涡轮发电机的电力生成，所述电气量例如是测量的电压U_PCC、测量的无功功率Q_PCC或测量的有功功率P_PCC。因此，发电厂控制器可以为风力涡轮发电机生成无功基准Qref，以便控制PCC处测量的电气量之一。

通常，QV极限模块可以被配置为使得在过电压的情况下，电容性的无功基准Qref，即来自发电厂控制器的电容性基准Qcapref受到限制，以便避免输出电压的电压进一步增大。

类似地，QV极限模块可以被配置为使得在欠电压的情况下，电感性的无功基准Qref，即来自发电厂控制器的电感性基准Qindref受到限制，以便避免欠电压的进一步降低。

控制系统200还可以包括更新模块210，用于将由极限模块201、202、401中的一个或多个输出的针对实际输出电压的预定无功极限Qlimit之一供应回到发电厂控制器。因此，可以将针对实际输出电压U_WTG的预定义的电容性极限Qlimit和/或电感性极限Qlimit转发到发电厂控制器220，发电厂控制器220可以被配置为确定取决于更新模块210转发的极限的未来无功基准Qref。因此，极限模块201、202、401(例如QV极限模块201)可以被配置为例如通过使用最近测量的输出电压U_WTG作为实际输出电压并确定与该电压相关联的预定无功极限Qlimit，来确定针对实际输出电压的预定无功极限Qlimit之一。预定无功极限Qlimit可以包括与给定输出电压相关联的电容性或电感性极限、或电容性和电感性极限两者。

更新模块210可以被配置为从多个极限模块确定限制性最强的无功极限Qrestrict，所述多个极限模块包括QV模块201以及诸如QP极限模块202的一个或多个其他极限模块。因此，更新模块210可以被配置为在由极限模块201、202供应的无功极限之中确定最小(这里考虑绝对值)电容性和电感性极限，并将所确定的最小无功极限转发到发电厂控制器220或外部源520。例如，更新模块210可以被配置为比较QV极限模块201的针对实际输出电压的预定无功极限与包括QP极限模块202的一个或多个其他极限模块的预定无功极限，例如Qlimit_QP，以便确定限制性最大的无功极限，并被配置为向发电厂控制器220供应所确定的无功极限。限制性最大的无功极限可以包括与给定输出电压相关联的电容性或电感性极限、或电容性和电感性极限两者。

图3A-B示出了QV极限模块301的示例。水平轴定义电压值U，并且垂直轴定义无功值Q。坐标系的原点定义对应于标称输出电压的一个pu的电压值以及零的无功值。因此，水平轴的值为正，垂直轴在第一和第二象限(I，II)的值为正，垂直轴在第三和第四象限(III，IV)的值为负。第一和第二象限的无功值被定义为电容性值。第三和第四象限中的无功值被定义为电感性值。第一和第四象限中的电压被定义为过电压，因为它们大于标称电压(1pu)。第二和第三象限中的电压被定义为欠电压，因为它们小于标称电压(1pu)。

为了避免限制具体的坐标系定义，将QV极限模块的坐标系的无功值，例如电容性和无功极限当成绝对值。即，根据坐标系为负的第三和第四象限中的电感性值可以被称为正值。

坐标系中的无功值可以是无功功率值、无功电流值或与无功功率相关的其他无功值。

沿水平轴，在输出电压U_WTG的预定义范围内，预定无功极限302包括第一和第二象限中的电容性极限303以及第三和第四象限中的电感性极限304，电容性极限303设置用于作为电容性基准Qrefcap的无功基准Qref的极限，电感性极限304设置用于作为电感性基准Qrefind的无功基准Qref的极限。

本文描述的无功基准Qref、Qrefcap、Qrefind以及任何其他无功基准可以是用于无功电流或功率的基准。因此，预定无功极限302可以定义用于无功(电感性或电容性)功率或电流基准Qref的无功(电感性或电容性)功率或电流极限。

无功极限302定义对应于第一上阈值电压U1和第二下阈值电压U2之间的标称电容性和电感性极限Q1、Q2的电容性和电感性极限303、304。标称电容性和电感性极限定义风力涡轮发电机的标准最大无功极限，例如可以由风力涡轮发电机产生的标准最大无功功率。

图3A-B中的QV极限模块包括减小的电容性极限311，其减小以使输出电压U_WTG增大到高于第一阈值电压U1。减小的电容性极限311定义减小的电容值，例如功率值。第一阈值电压大于标称电压U_WTG。例如，第一阈值电压可以等于标称电压的1.1倍。电容性极限可以从标称电容性极限值线性减小到零，如图3A-B所示。因此，电容性基准Qref(Qrefcap)可以受到减小的电容性极限311的限制，以避免过电压进一步增大。

类似地，图3A-B中的QV极限模块包括减小的电感性极限312，其减小(即，绝对值减小)以使输出电压U_WTG减小到低于第二阈值电压U2。减小的电感性极限312定义减小的电感值，例如功率值。第二阈值电压小于标称电压U_WTG。例如，第二阈值电压可以等于标称电压的0.9倍。电感性极限可以从标称电容性极限值线性减小到零，如图3A-B所示。因此，电感性基准Qref(Qrefind)可以受到减小的电感性极限312的限制，以避免欠电压进一步减小。

在过电压的情况下，电感性基准Qrefind可以仅受标称电感性极限304的限制，例如高达第三上阈电压U3。根据图3A的示例，对于高于第三阈值电压U3的电压，电感性极限Qref根据电感性极限313而被限制到零。

图3B中的QV极限模块与图3A中的QV极限模块不同，区别在于图3B中的QV极限模块包括扩展的电容性极限321，其定义电感性值，该电感性值增大以使输出电压U_WTG增大到高于第三阈值电压U3。第三阈值电压大于第一阈值电压U1，并且例如作为示例可以等于标称电压的1.13倍，也可能1.2倍。电容性极限321可以从零线性地增大到标称电感性极限值Q2。因此，对于高于U3的电压，电容性基准Qrefcap可以受到扩展的电容性极限321的限制，以使电容性基准被转变成电感性基准。因此，极限模块201可以被配置为在输出电压超过第三阈值电压的情况下，根据扩展的电容性极限321将电容性基准Qrefcap设置为电感性值。

由于电感性基准Qref的效果是输出电压U_WTG被减小，所以扩展的电容性极限321可以帮助使过电压低于U3。例如，点331处的电容性基准可以被转变成点332处的电感性基准。高于U3的输出电压处的电感性基准Qref仍然被限制于上标称电感性基准Q2。

类似地，图3B中的QV极限模块与图3A中的QV极限模块不同，区别在于图3B中的QV极限模块包括扩展的电感性极限322，其定义电容性值，该电容性值增大以使输出电压U_WTG增大到低于第四阈值电压U4。第四阈值电压小于第二阈值电压U2，并且例如作为示例可以等于标称电压的0.87倍，也可能等于0.8倍。电感性极限可以从零线性地增大到标称电容性极限值Q1。因此，对于低于U4的电压，电感性基准Qrefind可以受到扩展的电感性极限322的限制，以使电感性基准被转变成电容性基准。因此，极限模块201可以被配置为在输出电压超过第三阈值电压的情况下，根据扩展的电感性极限322将电感性基准Qrefind设置为电容性值。

由于电容性基准Qref的效果是输出电压U_WTG被增大，所以增大的电感性极限322可以帮助使欠电压高于U4。例如，点333处的电感性基准可以被转变成点334处的电容性基准。低于U4的输出电压处的电容性基准Qref仍然被限制于上标称电容性基准Q1。

图3B中的QV极限模块还可以包括电感性极限341(增大或非增大的)，其增大或保持等于标称值Q2以使输出电压U_WTG增大到高于第五阈值电压U5。例如，第五阈值电压可以等于标称电压的1.2倍，可能等于1.3倍。电感性极限可以从标称电感性极限Q2线性地增大到给定最大值(未示出)。因此，对于高于U5的电压，电感性基准Qrefind(任选地还有电容性基准Qrefcap)可以受到被定义为高于标称值Q2的电感性极限341的限制。任选地，在无功基准Qref为电容性的情况下，电容性基准根据极限函数341被转换成电感性基准。由于电感性基准Qref的效果是输出电压U_WTG被减小，所以电感性极限341可以导致注入甚至更高的电感性功率以使过电压低于U5。在极限341构成线性函数的情况下，可以在从零以上，例如直到图3B所示的斜率为一的范围内选择电感性极限341的斜率。对于零斜率，电感性极限341等于标称电感性极限Q2以增大的输出电压U_WTG。

因此，QV极限模块201可以被配置为使得电感性极限304增大到高于标称极限值Q2(或被扩展，极限等于Q2)，以使输出电压增大到高于第五阈值电压。

图3B中的QV极限模块还可以包括电容性极限342(增大或非增大的)，其增大或保持等于标称值Q1，以使输出电压U_WTG减小到低于第六阈值电压U6。例如，第三阈值电压可以等于标称电压的0.83倍，可能等于0.7倍。电感性极限可以从标称电感性极限Q1线性地增大到给定最大值(未示出)。因此，对于低于U6的电压，电容性基准Qref(任选地还有电感性基准Qref)可以受到被定义为高于标称值Q1的电容性极限342的限制。在无功基准Qref为电感性的任选情况下，电感性基准根据极限函数342被转换成电容性基准。由于电容性基准Qref的效果是输出电压U_WTG被增大，所以电容性极限342可以导致注入甚至更高的电容性功率，以使欠电压高于U6。类似于极限341，极限342的斜率，即由极限定义的线性函数，可以为零或大于零。

因此，QV极限模块201可以被配置为使得电容性极限303增大到高于标称极限值Q1(或被扩展，极限等于Q1)，以使输出电压减小到低于第六阈值电压。

图3A-B中所示的QV无功极限为示例，并且要理解，可以以不同的方式配置预定无功极限302。

图4示出了控制系统200的实施例，控制系统200被配置有与QV极限模块串联连接的一个或多个其他极限模块401，任选为QP极限模块202。极限模块的级可以与图4所示不同。其他极限模块401定义取决于其他物理参数的预定无功极限，其他物理参数例如是WTG部件(例如发电机)的温度和输出电压U_WTG中的失真。其他极限模块401被配置为在输出无功基准超过预定无功极限的情况下，限制输出无功基准QrefQV。因此，极限模块可以从QV极限模型201接收QrefQV，或者来自另一极限模型的输出无功基准可以生成取决于预定义的无功极限和所接收的输入的输出无功基准QrefXX。例如QT极限模块401的定义取决于WTG部件的温度的无功极限的预定无功极限可以具有与图3中的极限曲线303、304相同的电容性和电感性极限曲线，但电压U被替换为温度。如前所述，更新模块210可以被配置为从包括QV模块201、一个或多个其他极限模块401和QP极限模块202的多个极限模块中的一个或多个确定限制性最强的无功极限。

在图2的示例中，QV极限模块从发电厂控制器220接收无功基准Qref，并且更新模块210向发电厂控制器220供应无功极限。

图5示出了功能上等价于控制系统200的控制系统500的一般配置，但其中QV极限模块从外部源520接收无功基准Qref，并且更新模块210向外部源520供应限制性最大的无功极限作为反馈信号。

因此，外部源520可以是发电厂控制器220、电网运营商或能够生成无功基准Qref并可能取决于来自更新模块220的反馈而修改无功基准的其他源。外部源520是通常在风力涡轮发电机100外部的源，即其位于风力涡轮发电机外部(例如，在发动机舱外部)且经由外部源和风力涡轮发电机之间的有线或无线连接向风力涡轮发电机供应无功基准Qref。

其他极限模块401中的一个或多个以及QV极限模块201和更新模块210可以由风力涡轮发电机100包括。更一般地，QV极限模块201、其他极限模块401和更新模块210中的任一个或多个可以位于风力涡轮发电机外部，例如它们可以由外部源520包括，而其余极限模块201、401可以由风力涡轮发电机包括。

因此，控制系统200可以是风力涡轮发电机、外部源520、发电厂控制器220的一部分，或者控制系统200可以分布于不同单元。

图5示出了示例，其中控制系统200分布于风力涡轮发电机和外部源520上，使得QV极限模块由外部源520包括，并使得QP极限模块202和更新模块210由风力涡轮发电机包括。因此，向位于外部的QV极限模块201供应来自WTG的输出电压U_WTG。可以由外部源520或其他外部源提供的无功基准Qref还被供应作为QV极限模块201的输入。来自QV和QP极限模块201、202的针对实际输出电压的无功极限Qlimit被供应给更新模块210，其确定限制性最大的无功极限Qrestrict并将这些极限供应到外部源520。

图6示出了本发明的实施例的方法，包括如下步骤：

-601：从外部源520、220接收无功基准Qref，

-602：输出无功基准Qref作为输出无功基准QrefQV，其中在无功基准Qref超过预定无功极限302的情况下，通过将无功基准Qref限制到预定无功极限302来确定输出无功基准QrefQV，并且其中预定无功极限302取决于风力涡轮发电机的输出电压U_WTG，

-603：取决于输出无功基准QrefQV或取决于取决于输出无功基准QrefQV的其他无功基准，例如QrefQP，控制来自风力涡轮发电机的电力发电机系统101的无功功率的生成，

-604：将针对实际输出电压的无功极限供应回到外部源。

总之，本发明涉及一种用于风力涡轮发电机(WTG)的控制系统。控制系统定义了用于WTG的无功功率基准的无功极限。无功极限被定义为例如WTG的输出电压的物理参数的函数。在无功功率基准超过预定义极限时，无功功率基准受到限制。通过限制无功功率基准，可以避免超过某一输出电压极限的输出电压，由此，可以避免WTG从电网断开连接。

可以利用电子硬件、软件、固件或这些的任意组合实现本发明的实施例。软件实现的实施例或其特征可以被布置为运行于一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上。软件被理解为可以存储和/或分布在适当的计算机可读介质(例如与其他硬件一起供应或作为其他硬件一部分供应的光存储介质或固态介质)上的计算机程序，但也可以以其他形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。因此，计算机可读介质可以是非暂态介质。

可以通过任何适当的方式，例如在单个单元中、在多个单元中或作为独立功能单元的部分，在物理、功能和逻辑上实现本发明的实施例的单独的要素。本发明可以实现于单个单元中，或者在物理和功能上都分布于不同单元和处理器之间。单元可以构成控制系统或其子单元。

尽管已经结合指定实施例描述了本发明，但其不应被解释为以任何方式被限制于所给出的示例。要按照所附权利要求集合来解释本发明的范围。在权利要求的语境中，术语“包括”不排除任何其他可能的元件或步骤。而且，提到诸如“一”等引用不应被解释为排除多个。在权利要求中关于附图中指出的元件使用附图标记也不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提到的个体特征可以有利地进行组合，并且在不同权利要求中提到这些特征不排除特征的组合是不可能且有利的。