用于运转具有逆变器的发电设备的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运转具有逆变器的发电设备的方法、一种用于控制具有逆变器的发电设备的计算机程序产品和一种发电设备。
【背景技术】
[0002]能够把直流电压转换为交流电压或把直流电流转换为交流电流的电路称为逆变器。取决于能通量，只要把交流电压转换为直流电压或把交流电流转换为直流电流，这样的逆变器也可以作为整流器来运作。由于再生能源发电的扩展，因此由于风能设备、光能设备还有水力发电站的投入运转，在电力网内增加投入了发电设备，这些发电设备通过逆变器而将产生的电供给到电网内。对于分散式发电的热电站也是这样。就此，逆变器通常从直流电压电路一也称为直流电压中间电路一产生用于向电网供给的相应的相的供电电压。可以通过作为整流器来运作的逆变器，来向所谓的直流电压中间电路侧供电，例如与产生电流的发电机连接的逆变器，就像在风能设备中那样。通过使用晶体管一优选为IGBTs—能够借由脉宽调制(PWM)利用特殊的开关频率来精确地控制逆变器。通过IGBTs的转换过程却会产生不期望的谐波，能够在输入的电流或者电压中测量到这些谐波。通常，谐波在一个特定的频率上会出现，这个频率相当于在开关频率的一倍或多倍数的基础上加上或减去基本频率的一倍或多倍数，基本频率通常为50Hz。这个围绕开关频率而产生的谐波也被称为边带谐波。这些不期望的电流或电压所具有的边带谐波的最大振幅在开关频率或其多倍数减去或加上基本频率的一倍数这个区间范围内。谐波为电网和用户带来负荷。出于这个原因，必须避免谐波或者明确地减少谐波。一种将其过滤的可能性是使用特别适合于开关频率的滤波器，为了满足电网连接的特殊指标，可以把这些滤波器设置在发电设备与输入点之间。一种为了这样的发电设备的运作而设的指标例如为“technische RichtlinieErzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz, Ausgabe Juni 2008des Bundesverbandsder Energie-und Wasserwirtschaft e.V.(BDEW) ” ( “中等电压电网的发电设备的技术准贝I]，德国联邦能源与水工业协会(BDEW)发布于2008年6月”)，这个准则中规定了根据频率而允许的谐波比率的参数。通过这个准则而精确地规定了依据电源供应接线点的可用的短路功率而定的相应的谐波含量。总的来说，可以通过选择高的开关频率将谐波的含量限制在小的频率区间内，因为低于开关频率的区间不会产生谐波。此外，借由频率升高会增大无论怎样都会存在的(例如机器或扼流器的)阻抗的衰减。因此，为更高频率而设的滤波器可能趋于失效。例如，逆变器的开关频率可以在高于1kHz的频率区间内，从而实现了，一方面，不会产生低于1kHz的谐波，而另一方面，存在的阻抗会促使足够强的衰减作用。无论如何，逆变器内更高的开关频率会产生更高的开关损耗功率，从而导致了对逆变器更强度的加热。因此导致了在更高的开关频率情况下的功率输出会受到限制。美国的专利申请US 2011/0260547中致力于解决向电网内输入谐波的问题。为了避免谐波的输入，这个美国的专利申请中建议，通过设置多个在自身相位上相互精准协调的逆变器而利用破坏性的干扰来排除所产生的谐波，并且供给几乎没有谐波存在的电流。为此却必须运行多个精准在其相位的逆变器。这只能利用多个逆变器以及复杂的上层控制设备来实现，并且因此需要很高成本。
【发明内容】
[0003]基于现有技术，本发明的目的在于，提出一种用于运转具有逆变器的发电设备的方法，利用这种方法以简单的方式限制了谐波的含量，从而遵守了标准，例如电网运营商的标准，并且实现了最佳的功率输出。此外，本发明的目的还在于，提供一种用于控制具有逆变器的发电设备的计算机程序产品、一种用于控制具有逆变器的发电设备的装置以及发电设备。
[0004]根据本发明的第一种教导，这样达到了上述目的，S卩，逆变器能够在至少两个不同的开关频率下工作，其中，根据至少一个操纵变量来选择在一个第一开关频率下的逆变器的工作时间与在至少一个其它开关频率下的逆变器的工作时间的比率，使用产生的谐波的含量作为操纵变量。
[0005]为了限制具有更低频率的谐波含量，以一个其他的开关频率一例如一个更高的开关频率一来运行逆变器。在更低的开关频率下的谐波的含量由此而减少。通过对逆变器以各种开关频率工作的工作时间之间的比率的选择，实现了能够以最大程度减少谐波的输入。这可以通过根据所产生的谐波的含量来调整在一个第一开关频率的逆变器的工作时间与在至少一个其它的开关频率的逆变器的工作时间的比率来实现。
[0006]优选地，依照一种其它的设计方案，通过使用一种模型来确定操纵变量。一种模型包含了例如至少一个算法和/或至少一个特性曲线，从而可以例如通过算法来计算或确定操纵变量的值或者在至少一个特征曲线上读出操纵变量的值。特性曲线可以理解为例如对应任意变量的操纵变量的值或对应任意变量的用于推导操纵变量的数值。可以在模型中使用多个特性曲线或多维的综合特性曲线。
[0007]根据下面一种设计方案，直接通过测量或间接通过逆变器的工作参数来实现谐波含量的确定。通过电流或电压测量及其分析，例如通过一种Fast-Fourier-Transformat1n(快速傅里叶变换)可以在产生的电流中将谐波的含量作为谐波电平而直接计算出来，并且将其用于对工作状态的控制。一种更简单的选择是通过逆变器的工作参数来间接确定谐波的含量，因为无需为此使用任何测量技术。
[0008]根据本方法的另一种设计方案，为了确定谐波含量而将逆变器的调制深度作为工作参数来使用，并且计算出或者通过预先定义的特性曲线来确定出含量与时长的相关性。调制深度一即输出电压与中间电路电压的比率一显示出了对通过逆变器在输出电流或输出电压里所产生谐波的明显影响。充分利用这个相关性，以便于通过对工作时间的选择，有目的性地减少特定频率的谐波，并且允许在其它的频率区间的谐波，从而能够例如最佳地满足供电规定。因为供电条款还特别包含了对所产生的电流中的谐波含量的规定，要简单地通过电网阻抗来计算出谐波电流电平。为此分别可以持续地、阶段性地或一次性地重新确定电网阻抗。
[0009]依照根据本发明的方法的设计方案，工作时间的比率可以取0-100%之间的数值，优选为30% -70%。这表示了，逆变器既能够仅在第一开关频率下也能够仅在第二开关频率下持久地工作。此外，逆变器通常可以在这两个开关频率下工作，其工作时间的比率在O %到100 %之间，优选为30 %到70 %之间。当然能够设想的是，可以选择多个开关频率，例如三个开关频率，其中，在一个第一频率的逆变器的工作时间与在其余两个开关频率的逆变器的工作时间的比率可以相应地取0-100%之间的值。为了例如能够满足对于谐波输入的技术标准，同样地可以分别再次特别设定剩下两个开关频率的工作时间。
[0010]根据另一种设计方案，在不同开关频率的逆变器的工作时间的比率是恒定的，或者在不连续的时间间隔内阶段性地或连续地来确定这个比率。阶段性地确定在这里意味着，在一个预设的时间间隔内一例如一秒内一确定或维持工作时间的比率，而在持续的确定工作时间比率的情况下没有预设的时间间隔，而是仅仅取决于调节的处理速度来持续地重新确定工作时间比率。对在不同开关频率下的工作时间的比率的恒定设定是特别简单的。阶段性地或持续地对工作时间的比率进行确定或对其变化需要调节或测量的支出，尽管如此，这些支出却实现了根据改变的条款而对逆变器进行的调整。
[0011]根据本方法的另一种设计方案，可以通过使用模型来确定操纵变量，这额外地取决于以下参变量中的一种或一组:
[0012]-电流，
[0013]-电压，
[0014]-逆变器的损耗功率，
[0015]-冷却水的温度，
[0016]-1GBT 温度，
[0017]-逆变器的噪声发射，
[0018]-滤波电流，
[0019]-逆变器的规定额定值，
[0020]-电网参数，
[0021]-发电机的转速或转差率。
[0022]这个模型于是优选地包含了至少一个算法和/或至少一个特性曲线，为了确定操纵变量这些算法和/或特性曲线都顾及到了已提及的参变量中的一个或一组。按照所提及的参变量，可以很明确地通过根据本发明的方法而非常特