风力涡轮控制器和用于控制风力涡轮机的电力产生的方法_2

文档序号:9526560阅读:来源:国知局
根据另外的实施例,控制单元适于在接收电流报警信号时关闭该控制单元的积分单元,例如该控制单元的电压或无功功率控制器,并且在该电流设置点的值处于转换器电流范围内时开启该积分单元。
[0035]该控制单元可以包括PID (比例微分积分)控制单元。当例如由于终端电压控制器的饱和而出现误差时,该误差也将被该PID控制单元所积分,这导致该PID控制单元的输出信号中的增加的误差。因此,当接收指示饱和的电流报警信号时,该终端电压控制器的积分单元被关闭并且电流参考点用适当饱和函数而被限制。该积分单元在电流回落在转换器电流极限之内时被开启。
[0036]根据另外的方面,提供了一种布置在风电场内的风力涡轮机。该风力涡轮机包括用于产生电力的电力产生单元,以及如上面所描述的用于控制该电力产生单元的风力涡轮控制器。
[0037]风力涡轮控制器可以控制包括电网侧转换器的电力产生单元,以便接近PCC的(多个)参考值。
[0038]根据另外的方面,提供了一种经由公共耦合点耦合至公共电力网络的风电场。该风电场包括具有上面所提到的特征的多个风力涡轮机,以及风电场管理单元,其用于测量在公共耦合点处所取得的风电场的属性的值并且用于将该风电场的该属性的值和该属性的参考值发送至多个风力涡轮机。
[0039]该风电场管理单元例如可以读取PCC处的电流和电压测量并且将它们连同控制模式信息一起发送至该风电场内的所有风力涡轮机,上述控制模式信息例如无功功率、电压或功率因数。
[0040]风场控制可以具有两个目标:一个是调节有功功率,并且另一个则是控制诸如电压或无功功率或功率因数之类的附加变量。因此,在本上下文中,控制模式指的是所要控制的第二变量的选择。
[0041]风电场管理单元可以进一步向所有风力涡轮机发送PCC参考值。该参考值可以可能第由软化功能所修改。
[0042]另外,该风电场管理单元可以将该风电场内的活动风力涡轮机的数目发送至所有风力涡轮机或者发送任何其它附加信息以用于改善控制的稳定性以及风电场或风场的响应时间。
[0043]因此,该风电场管理单元并不像在常见风电场中那样确定或计算风力涡轮机的设置点。替代地,该风电场管理单元向风力涡轮机提供所必需的所有信息而使得风力涡轮机能够执行控制以不仅实现其局部属性而且还实现在PCC处所取得的该风电场的全局属性。
[0044]根据另外的方面,提供了一种用于控制风力涡轮机的电力产生的方法,该风力涡轮机被布置在经由公共耦合点耦合至公共电力网络的风电场内。该方法包括接收在公共耦合点处所取得的该风电场的属性的测量值;接收该属性的参考值;并且通过基于所接收的该属性的测量值和所接收的该属性的参考值对风力涡轮机的局部属性进行调节而使得在公共耦合点处所取得的风电场的该属性的测量值对应于该属性的参考值而控制该风力涡轮机的电力产生。
[0045]根据另外的方面,本发明涉及一种计算机程序产品,其包括用于在至少一个计算机上运行时执行上面所描述的用于控制风力涡轮机的电力产生的方法的程序代码。
[0046]诸如计算机程序装置的计算机程序产品可以被具体实施为存储器卡、USB记忆棒、CD-R0M、DVD,或者可以从网络中的服务器被下载的文件。例如,此类文件可以通过传输来自无线通信网络的包括计算机程序产品的文件来提供。
[0047]参考本发明的装置所描述的实施例和特征加以必要的变更而应用于本发明的方法。
[0048]本发明另外的可能实施方式或替换的解决方案还包含上文或下文关于实施例所描述的特征组合一其并未在本文明确提及。本领域技术人员还可以向本发明最为基本的形式增加单个或单独的方面和特征。
【附图说明】
[0049]根据结合附图进行的随后的描述以及从属权利要求,本发明另外的实施例、特征和优点将变得显而易见,其中:
图1示出了风力涡轮控制器的实施例的示意性框图;
图2示出了具有多个风力涡轮机的风电场的实施例的示意性框图; 图3示出了图1的风力涡轮控制器的控制单元的实施例的示意性框图;
图4示出了用于在图1的风力涡轮控制器的不同操作模式之间进行切换的方法步骤的序列的实施例;和
图5示出了用于控制风力涡轮机的电力产生的方法步骤的序列的实施例。
[0050]在附图中,除非以其它方式有所指示,相似的参考数字指代相似或功能上等同的元素。
【具体实施方式】
[0051]图1示出了用于控制风力涡轮机1的电力产生的风力涡轮控制器10。风力涡轮机1被布置在经由公共耦合点2耦合至公共电力网络6的风电场100内(在图2中示出)。
[0052]风力涡轮控制器10包括接收单元11、监视单元12和控制单元13。接收单元11接收在公共耦合点2处所取得的风电场100的属性的测量值并且接收该属性的参考值。该测量值和参考值能够作为一个信号3被接收。
[0053]控制单元13然后通过基于所接收的该属性的测量值和所接收的该属性的参考值对风力涡轮机1的局部属性进行调节而使得在公共耦合点2处所取得的风电场100的该属性的测量值对应于该属性的参考值而控制该风力涡轮机1的电力产生。出于此目的,控制单元13控制风力涡轮机1的电力产生单元20。可以是发电机的电力产生单元20产生电力4,该电力4然后被供应至公共电力网络或电网6。
[0054]监视单元12监视风力涡轮机1的输出端子处的电流的值和/或电压的值。如果该电流值或电压值低于所定义范围的下限值或高于上限值,则监视单元12生成报警信号并且控制装置13相应地对电力产生进行调整。此行为参考图3和4进行更为详细的解释。
[0055]图2中图示了包括多个如图1中所示的风力涡轮机1的风电场100的整体结构。
[0056]风电场100包括经由风电场电路7耦合至PCC 2的多个风力涡轮机1。PCC 2将风电场100与电网6进行连接。来自风力涡轮机1的电力4经由风电场电路7和PCC 2被发送至电网6。
[0057]风电场管理单元5读取PCC 2处的电流和电压测量并且将它们连同控制模式信息一起发送至所有涡轮机1。另外,风电场管理单元5将PCC参考值发送至所有涡轮机。此夕卜,风电场管理单元5将风电场100内的活动涡轮机1的数目发送至所有涡轮机1。
[0058]在如图2中所示的风电场100中,并不需要中央电场控制器。因此,常见的层级式电场控制结构被单级结构所替代。
[0059]利用风力涡轮控制器10和风电场100,能够实现以下优势。由于电压控制器的积分动作一遇到转换器极限就被禁用,所以可以避免终端控制器的可能饱和(这参考图3和4被详细地示出)。除其它之外,也被称作FAU的风电场管理单元5可以提供关于能够被用来衡量(scale)涡轮控制器增益的活动涡轮机1的数目的信息。整体电场控制系统被简化。因为不存在电场控制器,所以电场PCC控制系统更快,即对于任何干扰的反应现在仅由于FAU 5和涡轮机1之间的通信的延时而被延迟,且并不由于像常见电场控制器的情况那样的任何其它处理和决策制定而被延迟。省去了中央电场控制器还能够缩短频率控制的响应时间,因为涡轮机1可以直接改变其电力生成以便对频率偏差进行补偿。频率-功率软化功能能够通过由FAU 5所提供的活动涡轮机1的数目进行衡量。故障不脱网运行(FRT)在这个风电场100中将更为有效,因为其可以考虑到PCC信息。FRT控制一般在没有任何协调的情况下并且在没有任何关于PCC测量的信息的情况下在每个风力涡轮机1处完成。但是利用风电场100的分布式控制结构,能够关于PCC 2实现FRT响应,因为其也在电网代码中被请求。大型电场100的控制可以由于不需要集中式控制器而被显著地简化。在常见风电场中,常见的中央电场控制器仅能够应对有限数目的涡轮机,这意味着这些控制器中的数个必须被安装以所谓的主电场控制器并且与之进行协同。在本文所描述的风电场中,并不需要中央控制器。
[0060]此分布式控制方案的另外的特征能够在涡轮机1互相时间同步的
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