用于带有多个能够接通交流电网的逆变器的发电厂的黑启动的方法_3

文档序号:8909401阅读:来源:国知局
在只有一个逆变器的情况下,在带有频率静态特征的本地交流电网处没有引起负载分配。 尤其在无功率地接通该第一逆变器后不需要(如在接通其他每个的逆变器后是有意义的) 采取措施以用于将负载分配到接通该交流电网的所有逆变器上。然而,该第一逆变器能够 在其接通后在该交流电网中从该交流电网的额定频率开始建立该第一交流电压。在输出电 压为零或接近零的情况下接通该第一逆变器。通过提高该电压静态特征将该逆变器的输出 电压提高到该第一交流电压。
[0033] 为了分配负载到接通该交流电网的所有逆变器上,在接通该第二逆变器和所有其 他的逆变器后,最后接通的逆变器的一个频率静态特征和一个电压静态特征能够与所有先 前已经接通的逆变器的这些频率静态特征和电压静态特征相互匹配。这些频率静态特征和 电压静态特征的匹配(该匹配在相同的逆变器的情况下能够是这些静态特征的校准)导致 所有逆变器均匀地,尤其与该交流电网的自身需求相同地在该相应的交流电压的情况下被 加载。然而还有可能的是,在考虑到这些单独的逆变器的个别不同的标称功率的情况下实 行负载分配。在这种情况下,该负载不是均匀地分配到这些逆变器上,而是一个具有更高的 标称功率的逆变器比其余的具有相应的更少的标称功率的逆变器接收大致更大的负载部 分。
[0034] 在该负载分配到所有逆变器上后,为了建立下一个交流电压能够平行地提高接通 该交流电网的所有逆变器的电压静态特征。当只有该第一逆变器接通该交流电网时,相应 地只提高其电压静态特征。
[0035] 通过随着逐渐增加的交流电压在该交流电网中提高的该交流电网的自身需求,该 交流电压的频率在该交流电网中降低。这能够在建立该交流电压后通过提高接通该交流电 网的所有逆变器的频率静态特征再次提高到该交流电网的额定频率上。当该逆变器仅在该 交流电网中建立该第一交流电压时,该步骤也优选地用该第一逆变器实施。
[0036] 替代性地,还可能的是,不是这些已经接通的逆变器的频率静态特征,而是这些在 下一步骤中待接通的逆变器的频率静态特征被移位。以此方式也可以实现待接通该本地交 流电网的这些逆变器的无功率的接通。在成功接通后,在此接通该交流电网的所有的逆变 器的频率静态特征和电压静态特征也进行校准,并且由此该整个自身需求在该相应的交流 电压的情况下均匀地分配到这些当前已接通的逆变器上。
[0037] 在根据本发明方法的第二和后续阶段中接通该交流电网的这些逆变器在本发明 的说明中至今假定为调节电压的逆变器。也优选的是,这些逆变器至少在该黑启动过程中 总体地以调节电压的方式被运行。然而,只有该第一逆变器必须强制性地允许以调节电压 的方式运行。在这些其余的逆变器的情况下也可以是至少部分以调节电流的方式运行的逆 变器。调节电流的逆变器能够例如在无功率地接通到该交流电网后从一个输出的零电流提 升到一个随后保持的固定的电流。由这些逆变器承担的负载然后随着该交流电压的逐阶 段提高在该交流电网中提升。在对应于该调节电流的逆变器的一个恒定水平的功率-频 率-特征曲线的这种措施的情况下,这些调节电流的逆变器没有参与该交流电网中的网络 调节。但是,这样的参与通过所有电压和频率静态特征的适当的适应同样可以实现。在该 黑启动过程中的混合运行(即调节电压和调节电流的逆变器的同时运行)的情况下有利 的是,这些调节电压的逆变器的待提供的调整储备量明显大于至少20%,其有利地为至少 50%。其原因是,在提高该交流电压的情况下大部分负载首先必须由这些调节电压的逆变 器施加,而这些调节电流的逆变器首先基于通过这些调节电压的逆变器输出的频率做出反 应。
[0038] 为了避免混淆应该注意的是:为了形成网络,原则上调节电压的逆变器是必要的。 典型的发电机特征曲线f(P)或通过这些调节电压的逆变器的控制影响这些调节电压 的逆变器。这些发电机特征曲线在该交流电网中分别作为电压源起作用,这些电压源的输 出功率由连接在其输出端的阻抗产生。然而,调节电压的逆变器的这些有效功率输出(与 在一个发电机的情况下类似)对在输出端处的交流电压具有影响。输出的有效功率越多, 该交流电压的频率越小。同样适用于无功功率:在调节电压的逆变器的输出端处的交流电 压的该电压幅值依赖于该输出的无功功率。即借助于这些发电机特征曲线f(P)或u(Q)实 现该逆变器的行为,该行为与作为发电机的电力机器的行为相同。
[0039] 调节电流的逆变器以支持电网的方式工作,当在其中存储P(f)和Q(u)特征曲线 时。这意味着,在该输出端处提供的该交流电压的有效功率依赖于该网络频率。如果该网 络频率是高的(即在该交流电网中的功率太多),这些支持电网的调节电流的逆变器比在 更低的网络频率的情况下馈送更少的有效功率,这是对于在该交流电网中太少的功率的一 种表示。这些逆变器用这种行为抵制在网络中的功率过剩或功率匮乏,即这些逆变器支持 该交流电网。类似地该Q(u)特征曲线根据在该交流电网中的逆变器的接点处的交流电压 的幅值用于该逆变器的无功功率输出。
[0040] 额外地也能够设置不依赖于当前电网状态馈送的逆变器。在此这些逆变器同样是 调节电流的逆变器。然而,这些逆变器不依赖于该交流电网的状态通常馈送其最大可能的 功率到该交流电网中。该功率向上仅仅(如也在所有其他的逆变器的情况下)受到天然能 源的送入(例如由辐射功率送入到一个连接的光伏发电机的模块上)或受到设备专用的载 流量限制。
[0041] 调节电流的逆变器的这两个最后提到的类型能够在该黑启动的情况下按照根据 本发明的方法共同作用并且提供用于支持这些网络成员的电功率。然而这些网络成员,即 仅这些调节电压的逆变器,或在其中存储的特征曲线f(P)或u(Q)确定在该本地交流电网 中的交流电压的特性。这些特征曲线的曲线图在一个优选的实施方式中通过该园调节器或 该上级的控制单元控制,由此该园调节器或该上级的控制单元确定在该本地交流电网中的 交流电压。
[0042] 在该根据本发明的方法的情况下,用该第一逆变器在该交流电网中建立的交流电 压能够不仅在其幅值方面,而且也在其频率方面偏离该交流电网的额定值。该交流电压尤 其能够具有偏离该交流电网的额定频率至少10 %的频率。根据在该交流电网中的电容性或 电感性负载的主导情况,为了简化该黑启动,必须选择该第一交流电压的与该交流电网的 额定频率相比更低或更高的频率。在一个更低的频率或电容性负载的情况下,通过这些电 容性负载减少无功功率的接收。相反情况下,其表现为具有电感性负载。接通该第二逆变 器后在该交流电网中建立的第二交流电压然后能够具有进一步接近该交流电网的额定频 率的频率。
[0043] 这种在黑启动情况下通过建立交流电压(该交流电压带有首先偏离该交流电网 的额定频率的频率)降低通过交流电网接收的功率的构思,能够不仅补充于而且替代于建 立一个交流电压(该交流电压带有相对于该交流电网的额定值首先降低的有效值)的该构 思来使用。这具体地是指,用该第一逆变器建立的该第一交流电压已经实现该交流电网的 额定电压,但是能够具有与该交流电网的交流电压的额定频率偏离至少10 %的频率。在该 第二逆变器接通后,然后能够由该交流电网的额定电压建立一个第二交流电压,该第二交 流电压具有进一步接近该交流电网的额定频率的频率。
[0044] 这种方法也能够在大于两个阶段中实施。在此情况下,两个相继建立的交流电压 的这些频率能够彼此区分该已经接近该交流电网的额定频率的频率的至少10%。该区别尤 其在黑启动的情况下在少数的阶段中也可以为至少25%或至少50%,在个别情况下甚至 为至少75%。该区别的一个有意义的上限处于85%。
[0045] 所有考虑到根据本发明的该第二方法的用于描述一个发电厂的黑启动的措施也 能够在根据本发明的该第一方法的情况下得到使用。相反,上述与根据本发明的该第一方 法描述的每个措施,也能够应用到根据本发明的该第二方法,尤其在该交流电网中建立的 该第一额定电压不必具有相对于该交流电网的额定电压降低的有效值,只要以上描述的这 些措施没有强制性地要求其有效值的降低的交流电压。
[0046] 在一个根据本发明的带有多个能够接通一个本地交流电网的逆变器的发电厂的 情况下设置一个上级控制单元,该上级控制单元在黑启动的情况下将这些逆变器根据以上 所述根据本发明的方法之一接通该交流电网。在此,该上级控制单元也确定:哪个逆变器是 在该本地交流电网中建立该第一交流电压的第一逆变器,并且随后将哪些逆变器以哪种顺 序接通该交流电网。此外,该上级控制单元能够将这些单独的逆变器的电压和频率静态特 征根据本发明移位。一旦实现在该本地交流电网中的额定电压,也有可能的是,这些其他的 逆变器自动地(即不用通过该上级控制单元的协调)接通该本地交流电网。然而在如下目 标下,即在该接通的过程中将始终从未完全待避免的这些补偿电流保持在一个合理的范围 内,有利的是,在此也以经协调的方式方法(例如通过一个固有地存储在这些逆变器中的 接通顺序或通过该上级控制单元)实施该接通。
[0047] 该上级控制单元能够直接从一个或多个在输入侧连接到这些逆变器的直流电源 中获得其能量供应。它能够用于没有提供外部能量的时间,也能够例如具有以一个电池为 基础的一个自身的能量供应。
[0048] 连接到这些逆变器的直流电源尤其能够是光伏发电机,这些光伏发电机原则上能 够在没有从外部的初始能量输入的情况下产生电能。原则上该根据本发明的方法然而也能 够转移到一个具有多个风力轮的风车园上。在此,该方法也适合于当在额定电压的情况下 该风力园的自身需求不能由一个连接到风力轮的单独的逆变器提供时。
[0049] 从权利要求书中、说明书中和附图中获得本发明的有利的扩展方案。在说明书中 提及的特征的以及多个特征的组合的优点仅仅是示例性的并且能够替代地或累积地起作 用,而不必强制由根据本发明的实施方式实现这些优点。在并不由此改变所附权利要求书 的主题的情况下,关于原始的申请文件和专利的公开内容,以下内容是适用的:附图中包括
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