[0001]本发明涉及一种用于控制风能系统即风能设备或包括多个风能设备的风电场的方法，用于将来自风的电功率馈入供电网中，并且用于衰减在供电网中的低频振荡。本发明也涉及一种用于执行这种衰减的风能系统，即风能设备或包括多个风能设备的风电场。
背景技术：
：：[0002]一般而言，供电网具有50hz或60hz的电网额定频率。所述电网额定频率也可以称作为系统频率。供电网也可以简化且同义地称作为供电网或电网。[0003]在供电网中可能出现低频振荡，所述低频振荡具有低于电网额定频率的频率。所述振荡通常称作为次同步的谐振(ssr)或次同步的频率。为此，电气与电子工程师协会(ieee)在1990年公开了用于次同步的谐振的正式定义，即：[0004]“次同步谐振是一种电气系统状态，在该电气系统状态中电网和发电机组之间的能量交换在组合系统的一个或多个固有频率下发生，该固有频率低于系统的同步频率。”p.m.anderson、b.l.agrawal、j.e.vanness：“subsynchronousresonanceinpowersystems”，ieeepress，1990年[0005]在供电网中可能出现的问题是，低频振荡会激励或增强直接与供电网耦合的同步发电机的机械振荡。由此可能造成对发电机的损伤。如果为了保护将这些发电机与供电网断开，那么可能造成供电网变弱。[0006]在供电网中在电网部段之间也可能出现在几赫兹的范围内的低频起伏振荡，即例如在德国的第一电网部段与在法国的第二电网部段之间的低频振荡。这种摆振荡可能在供电网中也造成部分的电网关断。在最不利的情况下这可能会造成停电。[0007]由于在许多国家大型发电厂的比例下降，同时分散的、基于变流器的发生器如风能设备或风电场(针对其这里使用名称“风能系统”作为上位概念)或光伏设备被取代，这种分散的基于变流器的发生器对于供电网的保护也是有意义的。[0008]在此，供电网的结构或构造也会改变。由于接通过程和关断过程、对馈电线的维护工作或由于天气影响，供电网经受持续的改变。也包含，电网电容量和电网电感率或电网阻抗整体会不断变化。这造成，低频振荡也会连续地变化，这使其探测和衰减变得困难。[0009]由于风电场和风能设备或风能系统构成供电网的一部分并且决定性地一起确定电网特性，因此这些风电场和风能设备或风能系统可以有助于使能量系统或供电网稳定并且可以用作为用于衰减不期望的次同步谐振的机构。然而，这种风电场也必须在低频振荡方面匹配于改变的电网特性。[0010]德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：de102015219407a1、wo2011/033044a2、cn106300386a。技术实现要素：[0011]由此，本发明的目的是，解决至少一个上述问题。尤其要提出一种解决方案，所述解决方案能够实现风能设备或风电场对供电网中的低频振荡的至少一个衰减作用。至少要提出针对迄今已知的解决方案替选的解决方案。[0012]根据本发明，为此提出根据权利要求1的方法。所述方法用于控制风能系统、即风电场或风能设备，用于衰减供电网中的低频振荡，尤其是次同步谐振，所述风能系统馈入到所述供电网中。供电网在此具有电网电压，所述电网电压具有电网额定频率，并且要衰减的低频振荡优选具有比一半的电网额定频率更低的频率。就此而言，次同步谐振也表示如下振荡，其具有比系统频率、在此为电网额定频率更低的频率。[0013]低频振荡据此优选小于25hz或30hz。用于低频振荡的特征性频率范围的、也作为“powersystemoscillations”(pso)已知的示例是大约0.2至3hz或5至15hz，其中频率范围不局限于此。在供电网中的具有低频的振荡或摆动在此可以区分为不同的振荡类型或振荡类别，即厂内振荡(intraplant-schwingungen)、控制模式振荡、区域间振荡和本地厂振荡(localplant-schwingungen)。[0014]厂内振荡在此表示供电网部段中的多个连接于供电网的发生单元之间的振荡。控制模式振荡表示由连接于供电网的发生单元、消耗单元或转换器单元的反馈闭环控制造成的振荡。区域间振荡表示多个供电网部段之间的振荡。本地厂振荡表示在连接于供电网的发生单元与供电网之间的振荡。[0015]特别是，低频振荡可以具有1hz和更小的值。然而，低频振荡也可以达到电网额定频率的五倍的值。在此，频率为电网额定频率的最大五倍的值的振荡，优选频率最大对应于电网额定频率的振荡称作低频振荡。特别是，低频振荡不具有对应于电网额定频率的数倍的频率。要注意的是，对低频振荡的检查和考虑特别是用于检查或确保供电网的系统稳定性。这与供电网中的电网质量或电压信号的信号质量的评价划清界限，在供电网中特别重要的是谐波。[0016]为了衰减低频振荡，在此使用具有闭合的闭环控制回路的衰减闭环控制装置。所述衰减闭环控制装置配置用于衰减低频振荡并且所述衰减闭环控制装置工作为使得其通过使用风能系统控制装置控制电功率到供电网中的馈入。[0017]风能系统控制装置可以视为风能系统的控制装置并且风能系统包含馈入单元特别是逆变器的控制装置。所执行的闭环控制或开环控制具有电功率的馈入作为用于衰减可能的振荡的影响可能性。经由此，即通过改变馈入，衰减闭环控制装置可以影响供电网并进而也实现衰减。[0018]现在提出，衰减闭环控制装置针对特别的闭环控制段设计。因此，闭环控制段包括供电网、风能系统、和风能系统控制装置。尽管也考虑，分别仅包括其中一部分，但至少考虑所有三个要素。特别是基于如下构思，即这三个要素可能分别显著地影响或甚至触发供电网中的低频振荡。[0019]大量已知的方案的目的在于，检测低频振荡并且随后--直观而言--接上对抗信号，无论如何都对检测到的振荡作出反应。[0020]在此提出的方案尝试避免这种情况并且替代于此基于匹配于系统的闭环控制。所述闭环控制，即衰减闭环控制为此设计为，其避免在闭合的闭环控制回路中的弱衰减的模式和/或衰减在闭合的闭环控制回路中的闭环控制段的弱衰减的模式。[0021]由此，所述设计方案基于，系统作为系统特性具有如下频率，当出现相应的激励时，在所述频率处会出现弱衰减的振荡。如果出现这种激励，那么会造成相应地弱衰减的模式，即振荡或振荡形式。在其他频率处，系统不易于产生振荡或产生振荡不容易得多，即使存在激励也如此。在一些频率范围内允许这种振荡的所述系统在此作为具有风能系统和风能系统控制装置的供电网已知。因此，这三个要素用作为闭环控制段。风能系统控制装置可选地可以视为风能系统的部分，其中风能系统控制装置和风能系统然而明确地列举为闭环控制段的要素。由此，除了供电网或其一部分以外，至少风能系统控制装置和风能系统的另一部分是闭环控制段的要素。[0022]于是，衰减闭环控制与所述系统匹配，由此可以避免在闭合的闭环控制回路中的弱衰减的模式和/或衰减在闭合的闭环控制回路中的闭环控制段的弱衰减的模式。[0023]在此优选提出，即根据第一变型形式：甚至没有任何模式在未经闭环控制的情况下，即在断开的闭环控制回路中被检查，而是在闭合的闭环控制回路中直接设计衰减闭环控制器，即使得避免在闭合的闭环控制回路中的弱衰减的模式。这例如可以意味着，通过衰减闭环控制装置达到在迄今不存在衰减或仅存在弱衰减的频率范围内的衰减特性。[0024]替选地或补充地即根据第二变型形式在此涉及如下模式，其在没有所述衰减闭环控制的情况下即例如在断开的闭环控制回路中会出现，其随后在闭合的闭环控制回路中不再出现或仅以较强的衰减出现。[0025]因此提出一种衰减闭环控制器，其适合于低频振荡的整个频率范围，即特别适合于低于电网额定频率的范围内的频率。[0026]在此也基于如下想法，即不基于不变的电网，而是更确切地说假设，在电网中会出现变化，闭环控制器可以考虑所述变化。因此，衰减闭环控制器与整个闭环控制段相协调而不与特定频率相协调。[0027]提出的闭环控制器设计可以是参数化或也可以是预设或改变闭环控制器结构。例如可以选择不同级的状态调节器。甚至考虑闭环控制类型的选择，例如pid调节器和状态调节器之间的选择。[0028]由此，代替通过风能设备或风电场主动地或直接地产生衰减信号提出一种用于衰减低频振荡的风力涡轮机和/或风电场调节器的适合的设计方案，其方式为调整风能系统的特性。在此，将风能系统本身考虑作为能振荡的系统的部分。[0029]根据一个设计方案提出，为了设计衰减闭环控制而创建电网振荡模型并且所述电网振荡模型包括电网模型和风能系统模型。[0030]电网模型描绘供电网或其在闭环控制段中所包括的部分。这在此可以考虑供电网的构造或结构和连接于其的消耗器和发生器。所述结构在此特别是考虑线路系统，包括线路部段和可能的变压器的阻抗在内。作为消耗器特别是可以将工业设施和住宅区或城市分别视为简化的总特性，例如分别作为阻抗。发生器可以简化视为电流源或可能例如更准确地说视为电机，特别针对发生器，其构成为传统的发电厂。关于此的信息，即关于创建这种电网模型的信息可以通过运营所述供电网的电网运营商提供。电网运营商因此可以提供这种模型。[0031]风能系统模型描绘风能系统的特性。对于在此也构成衰减闭环控制的风能系统的运营商而言，风能系统的技术细节是已知的且可确定的。风能系统模型也包括风能系统闭环控制装置的特性。风能系统控制装置的特性在此同样是已知的或者在衰减闭环控制装置的设计中得到并且随后由此已知。[0032]为此提出，供电网的以及风电场的或风能设备的这两个模型组合在总模型中，即组合成电网振荡模型。因此，电网振荡模型是对能衰减的能量系统即整个供电网或其一部分的建模，包括风电场或风能设备。据此不仅将供电网建模，而且也考虑具有场控制装置的风电场的特性或具有其设备控制装置的风能设备的特性。在此，优选附加地或代替风能系统控制装置，提出一种上级的场控制装置，所述场控制装置可以操控多个风电场。在此情况下，风能系统也包括多个风电场。这样，风能设备或风电场或甚至多个风电场对供电网的影响可以被一起确定。为了创建电网振荡模型在此设有计算单元，所述计算单元例如可以设置在风能设备中。[0033]为此提出，从电网振荡模型中确定至少一个简化的、尤其围绕工作点线性化的工作模型，并且衰减闭环控制基于至少一个简化的或线性化的工作模型设计。由此，以至少一个简化的或线性化的工作模型为基础。也基于如下想法，即电网振荡模型是非线性的。原则上，电网模型、风能系统模型以及风能系统控制装置可以是非线性的。然而也考虑，进行简化，所述简化例如降低电网振荡模型的级。当这样简化的工作模型不再包含非线性时，可能在此可以得出线性系统。[0034]非线性的系统的存在意味着，系统特性，特别是要期望的振荡或模式不仅可以与频率相关，而且也与幅值相关。因此，在通常期望的频率范围内的分析或闭环控制器合成至少变难。因此提出，确定至少一个围绕工作点线性化的工作模型。在此，工作点的选择是重要的。为此，例如可以选择多个工作点，这在下文中还予以描述。特别是，至少在之后使用衰减闭环控制器时应当已知相应的工作点，所述工作点之前用于设计。如果在使用衰减闭环控制装置时系统位于与在设计所使用的衰减闭环控制装置时类似的工作点处，那么得到良好匹配的衰减闭环控制器。[0035]例如，电功率的馈入的高度可以是工作点，或者将工作点至少部分地限定。[0036]据此假定，电网模型和风能系统模型原则上是已知的或者至少提供用于创建电网振荡模型。所述电网振荡模型例如能够以非线性微分方程组形式存在，在所述微分方程组中微分方程描述电网和具有场控制单元的风电场。[0037]例如可以进行衰减参数化的确定，使得首先执行系统辨识或者从线性化的或简化的工作模型中推导至少一个简化的系统描述。这例如可以以分析的方式通过计算或求解微分方程或以图形方式通过极点-零点图表或伯德图进行。从所述系统辨识或简化的电网模型的描述中确定衰减参数或这种闭环控制器参数，所述衰减参数或这种闭环控制器参数实现对低频振荡的衰减作用。为此，例如通过仿真或通过原型测试来测试风能设备的不同的闭环控制器参数，以便识别系统特性的变化。此外，可以测试用于简化的工作模型的不同的工作点。接着进行闭环控制器设计，使得特别是衰减未经衰减的低频振荡，所述低频振荡从简化的工作模型中由系统辨识产生。[0038]根据一个实施方式，改变闭环控制器参数，即衰减闭环控制装置的参数如时间常数和增益参数，并且将在仿真中的结果对比并且评估。[0039]根据一个实施方式提出，为了设计衰减闭环控制器通过改变工作点确定多个线性化的工作模型，并且基于改变的工作点的多个线性化的工作模型设计衰减闭环控制装置，使得所述衰减闭环控制装置针对多个线性化的工作模型中的每个工作模型避免在闭合的闭环控制回路中的弱衰减的模式和/或衰减在闭合的闭环控制回路中的闭环控制段的弱衰减的模式。[0040]由此，考虑不同的工作点，优选使得可以考虑所有要期望的工作范围。在此，闭环控制器设计进行为，使得实现衰减闭环控制装置，其对于所有工作点并且特别是对于所有相关的频率范围都达到充分衰减的特性。闭环控制器设计由此得到鲁棒的闭环控制器，其对于这些工作点和相关的频率范围在持续的运行中不需要调整。所述鲁棒的闭环控制器设计例如能够以分析的方式进行，当针对每个线性化的工作模型例如经由特征值预设达成足够的稳定性间距和/或足够强衰减的特征值选择，即选择例如具有与其实数部分相比足够小的虚数部分的特征值。[0041]然而也考虑，借助于仿真针对不同的工作模型仿真闭环控制器，以便测试和必要时调整鲁棒的闭环控制器，直至其针对所有工作模型达到足够的衰减。[0042]特别是，在此可以如此进行，使得线性化的工作模型分别形成闭环控制段。因此，检查具有线性化的工作模型的闭合的闭环控制回路，包括相应的闭环控制器在内，特别是在仿真中检查。[0043]此外或替选地，风能系统闭环控制装置可以设计为相对于闭环控制段的改变尤其是相对于改变的工作点的改变鲁棒的闭环控制，即通过所述仿真和/或分析的设计。可以将这两者组合，当例如闭环控制器以分析的方式设计为鲁棒的闭环控制器时，并且通过在闭合的闭环控制回路中检验结果和必要时通过调整衰减闭环控制器来改进时如此。[0044]优选地，供电网的至少一个电压形成输入变量并且至少一个用于馈入供电网中的输出电流形成风能系统控制装置的输出变量。为此特别是检测在供电网的电网连接点处的电压，或者在可测量对此代表性的电压或其他变量的点处的电压，例如在风能系统的逆变器的输出端子处的电压。所述测量优选三相地进行。[0045]从风能系统馈入供电网中的输出电流设置为输出变量。尤其是三相的输出电流因此可以视为衰减闭环控制装置的控制变量。经由其，衰减闭环控制装置和从而风能系统可以影响供电网并且必要时衰减所述供电网。输出电流尤其首先设计为衰减闭环控制装置的期望变量。随后所述输出电流可以借助于风能系统控制装置作为实际的输出电流输出并且将其馈入供电网中，其中所述风能系统控制装置可以包括一个或多个逆变器。[0046]根据一个实施方式提出，[0047]-衰减闭环控制装置构成为多变量闭环控制装置，其中[0048]-供电网的至少一个电压形成输入变量，并且此外至少一个另外的变量形成输入变量，所述另外的变量选自如下表[0049]-电的逆变器的直流电压中间回路的电的中间回路电压，[0050]-由逆变器输出的无功功率，[0051]-风能设备的或多个风能设备中的至少一个风能设备的发电机的发电机功率，[0052]-发电机的转速，和[0053]-风能设备的或多个风能设备中的至少一个风能设备的可调整叶片角度的至少一个转子叶片。[0054]此外或替选地提出，[0055]-用于馈入供电网中的至少一个输出电流形成风能系统控制装置的输出变量，并且此外至少一个另外的变量形成风控制装置的输出变量，选自如下表：[0056]-直流电压中间回路的中间回路电压，[0057]-由逆变器输出的无功功率，[0058]-发电机电功率，[0059]-发电机的转速，和[0060]-可调整的转子叶片的至少一个叶片角度。[0061]多变量系统在闭环控制技术中理解为如下系统，其具有多个输入变量和/或多个输出变量。具有多个状态变量但具有仅一个输入变量和仅一个输出变量的系统不是多变量系统，而是更高次的单变量系统。输入变量在此通常是测量变量，或已另作检测的变量。闭环控制装置的输出变量通常是期望值或控制变量且随后输入要被闭环控制的系统中。[0062]在此现在提出，对于电压的输入变量和输出电流的输出变量存在至少一个另外的输入变量和/或至少一个另外的输出变量。[0063]经由作为逆变器的输入变量的中间回路电压特别是可以识别逆变器对在供电网中的振荡的反应，或者至少包含到衰减闭环控制中。[0064]输出的无功功率可以是逆变器的闭环控制对电压波动的反应。[0065]发电机功率说明关于风能设备的发电机的状态的信息并且这可以影响电网振荡。特别是，其中可以读出发电机响应于振荡的谐振。类似情况适用于发电机的转速。[0066]叶片角度可以说明风能设备特别是还有其发电机的系统状态。叶片角度的变化或活动或者叶片角度调整也可以与供电网的振荡相互关联。[0067]作为输出变量，特别是控制变量考虑如下变量，其可以抵抗振荡或者可以防止振荡。对此特别适合的不仅是如下变量，其作为输入变量也是有意义的并且在上文中已被提到。[0068]在此，直流电压中间回路的中间回路电压影响馈电的强度和质量。特别是，高直流电压能够实现更好的且更快的馈电并进而也能够实现改变馈电，其中在直流电压中间回路中的高直流电压然而会形成对于逆变器的高负荷并进而另一方面可以是能避免的。为了满足这两者，改变直流电压中间回路中的直流电压。[0069]经由无功功率可以影响在供电网中的电压。[0070]经由发电机功率的控制，发电机特别是必要时可以在振荡特性方面受影响并且在相对应的闭环控制器设计中被衰减。相同情况也适用于发电机的转速。[0071]经由叶片角度，特别是有针对性地调整和控制叶片角度的调整速度可以特别对机械振荡进行影响。[0072]优选提出，衰减闭环控制装置的设计是或包括衰减参数化并且衰减参数化由特征值分析和/或简化的工作模型的模态分析确定。[0073]在特征值分析中观察特征值，即在此情况下观察闭合的闭环控制回路的特征值。从特征值在复数平面中的位置中也可以推导出振荡特性，即振荡频率或固有频率，和衰减和进而衰减特性。特别是对于线性化的和从而线性的工作模型而言可以通过特征值表示系统特性。衰减参数化的改变，和从而闭环控制段的改变总体上造成特征值的变化并且通常可以将参数或参数组也与特征值关联，使得期望的特征值只要可能可以受相应的参数选择影响或甚至可以有针对地被选择。[0074]模态分析基于类似的想法。模态分析能够实现除了系统振荡即描述系统的振荡的频率以外也一同考虑振荡模式。在此，将振荡模式尤其除相应的振荡的频率以外理解为振荡的衰减特性。模态分析因此检测频率连同衰减特性。[0075]尤其是设计为，改变衰减参数化，使得得出具有不同的特征值的不同的工作模型并且根据特征值选择衰减参数化并且用于风能系统的衰减闭环控制。通过衰减参数化的改变，即通过衰减参数的改变，特征值也改变并且所述特征值例如可在复数s平面中示出并且然后可看到，何种参数化造成特征值的何种变化。基于此可以选择参数化或参数。[0076]优选提出，电网振荡模型附加地包括发电机模型，所述发电机模型模仿供电网中的直接与电网耦合的同步发电机的特性。[0077]借助于附加的发电机模型在此在建模中考虑直接与电网耦合的同步发电机的相互作用。建模由此不仅包括不变的电网，而且由此也考虑同步发电机之间的相互作用。这种直接与供电网耦合的同步发电机通常在大型发电厂中存在并且已认识到，在直接与供电网耦合的同步发电机之间的振荡通常会是低频振荡的原因。借助于在电网振荡模型中一同考虑这种同步发电机的方式，衰减闭环控制装置可以良好地匹配于可能因这种同步发电机造成的振荡。[0078]优选提出，为了衰减闭环控制确定和保存多个衰减参数组和/或多个闭环控制器结构以进行选择，并且为了运行风能系统从多个衰减参数组或闭环控制器结构中选择一个衰减参数组或闭环控制器结构和/或在风能系统的运行中可以在其之间进行变换。所述选择或变换优选根据选择标准来进行。这种选择标准例如可以是电网运营商的信号，所述电网运营商向风能系统通知结构变化。[0079]在此已认识到，特别是可以显著地变化供电网的特性。鲁棒的闭环控制器可以在不调整的情况下补偿小的变化，而至少所述闭环控制器是鲁棒的。在变化较大时，这可能不再是足够的。例如，可以是显著的变化，即大的消耗器，例如钢铸造厂不工作并进而事实上未连接到供电网。其间的区别是，所述示例性的铸造厂是连接于供电网还是没有连接于供电网直接的区别可以是显著的区别。另一显著的区别可以是，供电网的重要输电线是否断开。例如作为直观的实例，当大型游船从帕本堡出发航行跨过埃姆斯河时，通常将横跨埃姆斯河的输电线断开。[0080]这两个实例通常是之前已知的并且特别是可以通过相对应的切换信号在风能系统运行中被考虑。这两个实例是已知的，也造成分别所基于的对供电网的描述是已知的，例如通过考虑这些特殊性或区别的微分方程已知。因此，衰减闭环控制可以针对不同的给定条件来设计。与之相应地得出不同的衰减闭环控制，至少不同的衰减参数组，视供电网的变化而定也得出不同的闭环控制器结构。在风能系统的运行中可以在此之间选择，优选在持续的运行中选择。[0081]此外，当构建电网时或在电网中存在其他造成显著变化的电网特性的变化时，也可以得出供电网的变化。然而刚好也可以得出风能系统中的变化，所述变化通过不同的衰减参数组或闭环控制器结构予以考虑。作为实例一方面可以称全负荷运行而另一方面可以称部分负荷运行。在部分负荷运行中与全负荷运行相比不仅较少量的功率可通过风能系统提供，而且在部分负荷运行中也会出现与风相关的功率波动。[0082]优选提出，在不同的衰减参数组之间根据如下标准之一进行切换，即与电网运营商的外部信号相关，与日间时间相关，与工作日相关，与日历日期相关，与供电网的状态相关，和/或与风能系统的状态相关。[0083]特别是，电网运营商知悉在其电网中的变化，例如大型消耗器与电网断开的通知。这种事件或其他事件可能是事先已知的，包含其出现的时间。在这样的情况下可以提出根据日间时间、工作日和/或日历日期，即具体日期进行切换。以大型消耗器为例，例如在周末不工作。[0084]然而，供电网的变化例如也可以以系统技术方式辨识，其方式是：例如评估供电网对于馈入变量的改变的反应。这样例如可以显示电网电压响应于馈入的有功功率和/或无功功率的变化的变化并且由此显示供电网的状态，例如供电网是多么敏感。[0085]风能系统的状态，特别是当前可以馈入多少功率，可以用作为用于在衰减参数组之间切换的标准。[0086]不同的衰减参数组例如可以保存在存储单元上。[0087]根据一个设计方案提出，[0088]-电网振荡模型[0089]-具有作为至少一个第一微分方程的电网模型，和[0090]-具有作为至少一个第二微分方程的风能系统模型，其中[0091]-优选以非线性的状态空间表达式描述电网振荡模型，[0092]和/或[0093]-简化的工作模型是对于选择的工作点线性化的电网振荡模型，其中[0094]-优选以线性的状态空间表达式描述简化的工作模型。[0095]由此在电网振荡模型中只要存在，考虑供电网的以及风能系统的非线性。作为表达式优选选择非线性的状态空间表达式，如其概括地在式子(1)中所示出。其中状态变量至或其时间导数至包含在状态矢量x或中。输入变量u1至um在输入矢量u中概括。[0096][0097]借助于所述表达式可以将所观察的系统，即供电网或其相关部分与风能系统或其相关部分和衰减闭环控制器一起在基本上完整的系统描述中描述，所述系统描述也考虑非线性。[0098]这样描述的系统于是可以通过在工作点中线性化简化并且通过线性化随后可应用线性的检查方法，如特征值分析。非线性影响可以通过不同的工作点被考虑，即通过针对不同时间点执行线性化。[0099]简化的工作模型，即对于所选择的工作点线性化的电网振荡模型可以以线性状态空间表达式描述并且所述工作模型以通用形式示出式子(2)。在此，黑体字母也显示矢量。由于在所选择的工作点周围的线性化，方程组涉及在工作点中通过“δ”显示的变化。[0100][0101]用于线性化的工作点例如可以通过由风能系统馈入的有功功率和/或通过由风能系统馈入的无功功率限定。[0102]优选提出，电网模型和附加地或替选地简化的电网模型连续地在持续运行中被检测或调整，以便对在供电网中的构造中的变化作出反应。[0103]为了应对在供电网中例如因在电网处的维护工作、因电网拆卸、因接通和切断电网中的发生器和消耗器而可能产生的系统变化，根据一个实施方式提出，持续地确定衰减参数并且在持续运行中进行调整。[0104]根据本发明也提出一种风能系统，即风能设备或包括一个或多个风能设备的风电场。这种风能系统配置用于将来自风的电功率馈入供电网中，并且所述风能系统配置用于衰减供电网中的低频振荡，尤其次同步谐振。在此基于如下供电网，其具有电网电压，所述电网电压具有电网额定频率，并且要衰减的低频振荡具有比一半的电网额定频率更低的频率。[0105]提出的风能系统包括用于衰减低频振荡的衰减闭环控制装置，闭合的闭环控制回路，在其中使用所述衰减闭环控制装置，和用于将电功率馈入供电网中的风能系统控制装置，其中用于衰减低频振荡的衰减闭环控制装置通过使用风能系统控制装置控制电功率到供电网中的馈入。[0106]衰减闭环控制装置针对闭环控制段设计，并且闭环控制段包括供电网或其一部分，风能系统或其一部分，和风能系统控制装置或其一部分。衰减闭环控制装置能够设计为，使得其避免在闭合的闭环控制回路中的弱衰减的模式和/或衰减在闭合的闭环控制回路中的闭环控制段的弱衰减的模式。[0107]特别是，风能系统配置用于，根据前述实施方式执行用于控制风能系统和用于衰减低频振荡的方法。尤其是风能系统还具有控制装置，尤其过程控制计算机，在所述控制装置上实现衰减闭环控制装置，其中完全地或部分地执行衰减闭环控制装置的设计和/或可以存储在衰减参数组中。[0108]优选设有存储单元，以便针对衰减闭环控制装置将多个衰减参数组和/或已被确定以用于选择的多个闭环控制器结构保存和配置用于运行，使得为了风能系统的运行可以从多个衰减参数组或闭环控制器结构中选择一个衰减参数组或闭环控制器结构并且在风能系统的运行中可以在其之间变换。[0109]尤其是为此提出选择控制装置，以便根据选择标准控制从衰减参数组或闭环控制器结构中的选择。由此能够以简单的方式和方法实施衰减闭环控制装置的变化。[0110]概括来说，本发明由此旨在在实施电网关键性的项目时更灵活地构造设施和风电场控制装置，并且尤其考虑在闭环控制器设计中的弱衰减的电网振荡模式。在此，风能设备的或风电场的闭环控制器参数通过电网研究与电网协调或根据电网设计，使得关键的低频电网振荡不再出现或被强衰减。由此主动识别低频振荡是不必要的。这然而不排除闭环控制器参数化也可以根据识别出的低频振荡进行调整和设计，以便有针对性地衰减供电网中的已知的低频振荡。附图说明[0111]下面根据实施方式示例地参照附图阐述本发明。[0112]图1示出风能设备的立体图。[0113]图2示意地示出风电场。[0114]图3示意地示出闭合的闭环控制回路，所述闭环控制回路包含电网模型和风能系统模型，即电厂模型。[0115]图4示意地示出根据一个实施方式的根据本发明的方法的示意流程。具体实施方式[0116]图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和整流罩110。转子106在运行中由风置于旋转运动中并进而驱动吊舱104中的发电机。风能设备100可以是风电场的部分或本身形成风能系统。[0117]图2示出示例性地具有三个风能设备100的风电场112，所述风能设备可以是相同的或不同的。三个风能设备100由此基本上代表风电场112的任意数量的风能设备。风能设备100提供其功率，即尤其是经由场电网114提供产生的电流。在此，将各个风能设备100的分别产生的电流或功率相加并且通常设有变压器116，所述变压器将电场中的电压升压变换，以便随后在也普遍称作为pcc的馈入点118处馈入供电网120中。图2仅是风电场112的简化示图，其例如没有示出控制装置，尽管当然存在控制装置。场电网114例如也可以不同地构成，其方式是：例如在每个风能设备100的输出端处也存在一个变压器，仅称另一实施例。风电场112是风能系统的实例。[0118]图3示意地示出根据一个实施方式的闭合的闭环控制回路300。在此，风能系统的细节很重要。闭环控制回路300包括供电网302、风能系统304和风能系统控制装置306。在本实施方式中，风能设备形成风能系统304。[0119]同样示出的测量单元308可以与风能系统控制装置306相关联。风能系统控制装置306可以在风力涡轮机闭环控制装置中集成，或者与其一致。就此而言，风能系统控制装置306也可以理解为风能系统的部分。风力涡轮机闭环控制装置考虑风力涡轮机的所有的被操控的动态性并且在此通常对于用于衰减低频振荡的风能系统控制装置仅考虑风力涡轮机闭环控制装置的一部分是足够的或者在衰减闭环控制装置的设计中仅考虑风力涡轮机闭环控制装置的一部分。[0120]作为直观阐述，其也考虑作为一个实施方式，也可称作转换器的逆变器310在闭环控制回路300中形成闭环控制方面的调节环节并且供电网302形成要闭环控制的系统。逆变器310作为控制变量输出三相馈入电流iabc并且将所述三相馈入电流馈入供电网302中，所述三相馈入电流由此针对供电网形成输入变量。供电网借助于三相输出电压uabc对其作出反应，所述三相输出电压形成用于系统控制装置，即衰减闭环控制器的实际变量，忽略测量单元308的动态性。在传统的闭环控制中预期的期望-实际值比较例如可以在风能系统控制装置中通过将三相输出电压uabc与理想的输出电压，即与理想的正弦形输出电压比较来进行。然而也可以考虑其他变型形式，其中三相输出电压uabc例如仅考虑作为有效值并且随后根据其高低、即根据电压高低，闭环控制装置工作，例如将无功功率期望值提供给逆变器310。[0121]然而，在所述简化观察中，其中风能系统控制装置306仅操控逆变器，涉及风能系统304的动态性。首先逆变器310的动态性已经是风能系统304的动态性。此外，然而风能系统304的其他元件也作用到逆变器310的动态性。对此首要提到发电机312。所述发电机为逆变器310供应功率并且因此逆变器310的动态性也与发电机312的动态性相关。此外，逆变器310至少部分地控制发电机312。逆变器310和发电机312至少共同作用，使得发电机312将电功率pe提供给逆变器310，而逆变器至少影响或甚至控制发电机312的机械功率pm。[0122]然而也考虑，风能系统控制装置306将发电机312的动态性直接一起考虑，其方式是：当发电机312是他激同步发电机时，所述风能系统控制装置例如控制其励磁。发电机312的动态性也可以直接通过如下方式一起被考虑，即风能系统控制装置306经由转换器310控制发电机312的定子电流。[0123]所示的传动系314也可以影响风能系统的动态性并从而影响衰减闭环控制装置的动态性。所述传动系将空气动力学转子的转子转速，其在此作为空气动力学块316示出，作为发电机转速转发给发电机312并且将发电机力矩tg作为驱动力矩ta转发给转子或空气动力学块316。视构造而定，在此例如在传动系314中会出现振荡，然而所述振荡在无传动装置的发电机的情况下是相当小的。[0124]有效风速veff作用于转子，即空气动力学块316上，所述有效风速由实际风速vw和通过转子的结构动力学决定的结构速度vstrukt计算，所述结构速度视符号而定地加到实际风速vw或从实际风速中减掉。为此绘出结构动力学块318，所述结构动力学块从特别是转子的结构动力学中输出这种等效的结构速度vstrukt。为了考虑风给出风场块320，所述风场块输出实际风速vw。[0125]风力涡轮机闭环控制装置和从而风能系统控制装置306可以经由桨距块322，即经由转子叶片的调整(这称作变桨)影响空气动力学块316。[0126]由此存在多种可能性来考虑风能系统的动态性，不仅在分析中而且在闭环控制中予以考虑。针对供电网302的分析的考虑，将系统描述例如考虑为微分方程组。对于风能系统304的结构也可以建立微分方程组，基于在图3中示出的结构来建立。这两个微分方程组，即也可以称作为电网模型的供电网的和也可以称作为风能系统模型的风能系统的两个微分方程组可以一起得出整个电网振荡模型，所述整个电网振荡模型随后可以继续用于闭环控制器设计，如下面在图4中所描述的那样。[0127]图4示意地示出根据一个实施方式的具有多个方法步骤的根据本发明的方法的方法流程400。在此，在步骤s1中创建电网振荡模型。所述电网振荡模型包括电网模型404和风能系统模型406。电网振荡模型例如可以以状态空间表达式存在，所述电网振荡模型具有多个微分方程作为行条目。这借助于在图4中的式子(1)示出，所述式子之前已经予以描述。在步骤s2中由在步骤s1中已确定的电网振荡模型确定简化的工作模型。简化的工作模型例如可以以线性状态空间表达式存在。这通过在图4中的式子(2)示出，所述式子(2)同样之前已经予以说明。[0128]在步骤s3中由步骤s2的简化的工作模型确定衰减参数化。这样确定的衰减参数化接着在可设定的闭环控制器415(acu)(英语：“adjustablecontrolunit”)的闭环控制器参数化中在步骤s4中实现。在方法步骤s5中接着进行风电场的控制，所述风电场在此形成风能系统，借助于所实现的衰减参数化，以便通过受控制的风电场的变化的系统特性减少或避免在供电网中的低频振荡。在此，风电场或风能设备的控制通过可设定的闭环控制器415(acu)进行。[0129]此外在图4中存在发电机模型414，其在另一实施方式中并入电网模型404中。这由虚线箭头示出，所述箭头将块414与块404连接。据此，在本实施方式中考虑直接与电网耦合的同步发电机及其在动态电网中的相互作用。[0130]此外，在图4中作为另外的实施方式示出，在步骤s3中逐步确定的衰减参数化作为衰减参数组保存在存储单元416(mem)中。由此，在步骤s3中确定多个衰减参数化并且接着将其存储或保存在存储单元416中。在这些保存的衰减参数组之间，根据预设的标准(crit)418进行切换。如果例如接收电网运营商的外部信号，据此改变供电网，那么可以改换到为此配置的和保存的衰减参数组。为此，相对应地选择衰减参数组并且输入到可设定的闭环控制器415(acu)中或将所述衰减参数组与新的衰减参数组一起参数化。由此，在持续运行中也可以根据预设的标准改变闭环控制器参数化。[0131]此外，在图4中示出在步骤s3中的两个图表a和b，所述图表要图解说明由简化的工作模型确定衰减参数化的方法步骤。[0132]图表a在此示出在复数s平面中的特征值分布，所述复数s平面具有实数轴(re)和虚数轴(im)。在图表a中的复数s平面在此具有左半平面和右半平面，其中左半平面描述稳定区域，在所述稳定区域中实数部分小于零。相反地，不稳定的右半平面是实数部分大于零的区域。在复数s平面中示出多个特征值420和422，其分布被记录用于不同的闭环控制器参数化。[0133]对于不同的闭环控制器参数化的阶跃响应在此在图表b中示出。这些阶跃响应可以作为衰减参数组存储。图表a和b还被共同考虑。[0134]为此，在图表b中示出在曲线a1、b1、c1中的针对三种不同的闭环控制器参数化的阶跃响应，其中这些参数化分别与图表a中的特征值a1、a1*、b1、b1*或c1、c1*相关联。曲线a1与曲线b1和c1相比示出较缓慢的闭环控制特性。三个不同快慢的闭环控制器特性也可以读取在图表a中示出的一些特征值。[0135]可看到的是，风能设备的闭环控制器参数化(a1、b1、c1，图表b)的变化对图表a中的特征值420、422有不同影响。例如，特征值420与共轭复数的特征值对422不同，通过改变闭环控制器参数化少量改变直至完全不改变。而特征值对422视所选择的闭环控制器参数化a1、b1、c1而定地移动。这借助于在图表a中的箭头表明，所述箭头图解说明，特征值对422根据闭环控制器参数化向右或向左移动。[0136]特征值对422因此根据风能设备的或风电场的闭环控制器参数化改变并且可以作为连续特征曲线(verlaufskennlinie)示出。[0137]慢闭环控制器特性，例如对于图表b中的闭环控制器参数化a1，由此造成可受参数化影响的特征值对422进一步向左移动到复数平面的左半平面中。图表b中的更快的闭环控制器特性，例如闭环控制器参数化c1相反造成特征值对422向右朝正实数值移动。在此，特征值可以与低频振荡或振荡模式相关联。在此特征值靠右半平面越近，则所述特征值所描述的系统特性就越快。这样可以选择描述或遵守期望的特性的特征值。[0138]图4借助于方法流程400基本上示出如下方法，借助于所述方法分别设计衰减闭环控制器，其中即分别基于电网模型。在步骤s3中改变参数，以便作为结果设计衰减闭环控制器。为了设计另外的衰减闭环控制器，即特别是为了得到另外的衰减参数组，将方法借助于新的电网模型执行，所述新的电网模型即基于改变的电网。[0139]例如，电网运营商为此可以针对不同的要期望的电网情况相对应地提供不同的电网描述。为此，所述电网运营商已经可以分别提供电网模型，或电网模型以期望的形式从电网的另外的从电网运营商得到的描述中创建。例如考虑，电网运营商提供供电网的针对不同的电网情况的系统描述，然而系统描述首先必须匹配于所观察的风能系统的电网连接点。[0140]借助于新的电网模型于是重新执行方法流程400并且在步骤s3中可以再次进行闭环控制器参数的改变，以便得到用于所述新的电网模型的期望的衰减闭环控制器。图4图解说明所述过程的最重要部分。[0141]在第一步骤中，将风力涡轮机或风电场的分析模型与电网方程组合。[0142]在第二步骤中，检查弱衰减的模式。[0143]与相应的要求相关地，通过可影响的风力涡轮机参数或风电场参数的适当的设计来设置模式，即预设或在可能的范围内选择。[0144]在可以基于仿真或原型测试进行的详细检查之后，在风力涡轮机中实施所产生的涡轮机码(turbinencode)，即参数组。[0145]由此已认识的是，电能系统，如也可以称为供电网，是有振荡能力的系统，所述系统具有低于和高于系统频率，即基本上低于或高于50hz或60hz的自然模式。当这些模式或振荡被激励时，如果所述振荡没有被足够地衰减，那么这样振荡可能损害系统稳定性。[0146]也称作为风力涡轮机的风能设备可以有助于电能系统的稳定。在此也应注意，风力涡轮机的使用寿命为数年，大约25年，并且在此时间内能量系统会大幅改变并且发展。[0147]如果理想形式的弱衰减的电网振荡模式尚在风电场连接之前就被识别出，无论是通过来自相关电网运营商的直接的信息还是基于仿真研究，则可能可以在风力涡轮机和风电场闭环控制器的设计中还考虑所述电网振荡模式。[0148]本发明旨在在实施电网关键的项目时使设备和风电场控制装置更加灵活，从而在闭环控制器设计中还考虑弱衰减的电网振荡模式。此外，设备的这些闭环控制器参数通过电网研究而项目特定地进行协调或设计，使得临界电网振荡不会出现或被大幅衰减。[0149]在本发明中也基于如下想法，不通过涡轮机产生衰减信号的主动产生，而是提出风力涡轮机和风电场闭环控制器的适当的设计以衰减低频振荡，所述低频振荡也称作为电力系统振荡。提出方案尤其旨在：直接识别振荡是不必要的。[0150]另外在此，一个想法是，使用由风电场和电网构成的系统的组合方程。在提出的解决方案中也重要的是，解决方案的“连续的”特性。所述解决方案不需要用于辨识电力系统中的振荡的在线探测法。一旦需要，并且只要可能，那么针对特定频率或频率范围人工地通过适当的设计来生成衰减。[0151]那么由于这是系统特征，因此它始终可用。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3