对多个连接到共同的电网互连点上的逆变器的控制的制作方法_3

文档序号:8227718阅读:来源:国知局
的预置,所W集群控制装置18至20干预 逆变器2至10的在此没有单独示出的控制装置。在所述方式中,主控制装置15可W将具有 所属的集群控制装置18、19或者20的逆变器2至4、5至7或者8至10的每个集群27至 29和所有其他分别在借助虚线加框的方框内包含的组件视为功能单元,其仅需了解例如集 群共同函数模型形式的共同特性。相反也可能的是,主控制装置15虽然直接仅干预集群控 制装置18至20, W便影响集群互连点21至23上的集群电流输出,但在此进行各个逆变器 2至10的直接预置,所述预置仍由集群控制装置18至20实施。在此应用能量产生设备1 的总模型,其提供给主控制装置15并且描述能量产生设备1的所有组件,其作用于电网互 连点12上的共同的总电流输出。在各个集群27至29的区域中存在相应的变型可能性。集 群控制装置18至20可W将各个逆变器2至10包括所连接的电流源、逆变器与集群互连点 21或电网互连点12之间的连接设备W及包括其控制装置视为功能单元或单独地考虑所有 所述组件。
[0037] 在图1中相同地示出了每个集群27至29的逆变器2至4、5至7和8至10,更确 切地说在其在相应集群27至29内的数量方面而且在其在集群内和超出所有集群27至29 的构造方面。然而要强调的是,各个集群的逆变器的数量可W极大地改变,虽然基本上在集 群27至29中可W汇集相同的逆变器,但每个集群的逆变器也可W是不同的。具体而言,在 每个集群中不仅可W设有具有发电机形式的电流源的逆变器而且可W设有具有电能存储 器形式的电流源的逆变器。该样,例如作为一个集群的一些逆变器的电流源的PV发电机的 电能可W在所述集群的其他逆变器的电池或其他电能存储器中缓存,所述电能不是恒定地 可供使用。在理想情况下,由此由每个集群27至29始终在限定的范围中提供电能用于电 网互连点12上的电流输出。为了实现所述目的,除利用再生能量源的纯发电机W外也可W 应用例如借助内燃机利用石化能量源的纯发电机。同样,除用于中期到长期电能存储的电 池W外也可W使用电容器或连接到电机上的飞轮质量用于短期电能存储。为了更长期的电 能中间存储也可使用可逆的燃料电池系统,其将电能W氨形式中间存储。
[003引根据图1的不隶属于任意集群控制装置的逆变器11示例性地代表大型能量产生 单元,其可W直接连接到电网互连点12上,W便对紧急电网事件短时作出反应和/或均衡 集群27至29的共同的总电流输出的波动。在此,例如可W设及可W从大电容或飞轮质量 存储器中短时调取高有功功率和/或无功功率的逆变器或连接到作为电流源的大型电池 上的逆变器,或者设及其电流源具有电机的逆变器,所述电机具有所连接的大型柴油机形 式的内燃机。
[0039] 在根据图1的能量产生设备1的运行中,通常根据借助测量装置14和24至26检 测的电参量来检验并且必要时更新任何应用的模型。只要通过所述方式所使用的模型保持 最新,则能够实现使用其的主控制装置15或集群控制装置18至20确保满足电网互连点12 上的共同的总电流输出的相应预置或根据前馈控制方案的集群电流输出的相应预置。即使 在此进行实际实现的结果的监视,所述监视因此也可W保持比较缓慢,而不存在相应电流 输出的电参量在此期间更严重偏差的危险。但在下级的功能单元一一即集群27至29或者 逆变器2至10内可能有意义的是,W高得多的时钟频率进行控制W及控制匹配。该尤其当 逆变器的电流源是如下电流源时成立;其中(如在PV发电机中)基本上也不能避免可供使 用的电能的短时的、极大的波动。
[0040] 图2示例性地示出根据图1的逆变器2连同分配给所述逆变器2的组件,该些组 件对集群互连点21上的电流输出具有影响并且该些组件在图1中没有单独示出。诸如电 流源30 (逆变器2在输入侧连接到所述电流源上)、将逆变器连接到集群互连点21上的连 接设备31、逆变器的控制装置32和用于逆变器2在其输出端上的电流输出的电参量的测量 装置33。集群控制装置18可W将逆变器2包括影响逆变器2的电流输出的所述和其他因 素视作功能单元34并且不进一步考虑超出所述功能单元34的单函数模型。相反,集群控 制装置18可W进行所述组件本身的考虑并且将控制指令提供给控制装置32,所述控制指 令由所述控制装置直接实施。
[0041] 用于将各个逆变器2至11连接到电网互连点12上并且必要时连接到集群互连 点21至23上的连接设备的特性可W基于所述连接设备的各个组件在理论上模型化,即计 算。然而,连接设备在其组件方面往往不是在所有细节方面完全已知的,或连接设备由于多 个组件及其联接或网格化仅仅困难地或甚至不能在理论上模型化,该也可能是通过连接设 备彼此联接的多个相互影响的逆变器的结果。为了能够对根据图1的电网互连点12上的 共同的总电流输出W各个逆变器的电流输出的预置或W所述逆变器的集群的集群电流输 出限定地施加影响,可W实施校准,对于所述校准在图3中示出了测量结构。图3示出多个 能量产生单元35至38,其经由共同的电网互连点12连接到交流电网13上。能量产生单元 35至38可W是根据图1的逆变器的集群27至29或逆变器2至11,并且其可W隶属于上 级的控制装置39,即根据图1的集群控制装置18至20之一或主控制装置15。每个能量产 生单元35至38具有用于其电流输出的测量装置40至43和控制装置44至47。校准装置 48暂时设置用于校准能量产生单元35至38的连接设备,或其持续存在W便也能够实现规 律的再校准。作为能量产生单元35至38在电网互连点12上的连接设备的组件(其贡献 复杂性)的示例,在图3中示出了变压器49。
[0042] 校准装置48通过测量装置14检测电网互连点12上的共同的总电流输出的电参 量并且将其与由测量装置40至43测量的各个能量产生单元35至38的电流输出的电参量 进行比较。为了通过所述方式能够消除各个能量产生单元35至38的连接设备的作用,校 准装置48或者直接干预控制装置44至47或者通过上级的控制装置39干预控制装置44 至47。该样,其例如可W负责能量产生单元35至38之一的运行的限定调制,而使其他能量 产生单元的运行保持恒定。应理解的是,对于能量产生单元35至38中的每一个实施相应 的方法步骤。此外,校准装置48可W针对其电流输出的不同电参量来控制能量产生单元35 至38,更确切地说不仅共同地而且单独地,W便考虑在能量产生单元35至38的集体中可能 出现的所有运行状态。由该样获得的测量值,校准装置48导出各个能量产生单元在电网互 连点12上的连接设备的模型,所述模型传送给控制装置44至47或上级的控制装置39,由 此其在那里可W进行将来的考虑。
[0043] 根据随后的图4至6阐述在能量产生单元35至38的控制装置44至47中实现根 据图3的校准的可能性。用于支持交流电网中的电压的已知措施是所连接的能量产生装置 根据在其电网互连点上施加的电网电压U来馈入无功功率Q。图4示出相应的Q扣)特征曲 线,其中Q反映馈入的功率的相对无功功率并且U反映工作单元中的电网电压。当电网互 连点上的总电流输出应跟随所述特征曲线时,由于各个能量产生单元在电网互连点上的连 接设备的特性不足W在与能量产生单元不匹配的情况下实现所述特征曲线。而是必须校准 每个能量产生单元中的特征曲线,W便考虑相应能量产生单元的连接设备。所述校准至少 在于考虑修正电压Uk,所述修正电压取决于由相应的能量产生单元馈入的有功功率P,,其 中往往可W设置线性相关性,如其在图5中示出的那样。所述修正电压Uk核屯、上考虑相应 的能量产生单元与电网互连点之间由于欧姆电阻的电压降。
[0044] 此外证明有益的是,根据图4的特征曲线也校准取决于馈入的有功功率P,的修正 无功功率斯,对于所述修正无功功率在图6中示出可能的、通过不同的支持值确定的变化曲 线。为了完全考虑相应的连接设备可能需要进一步修正。根据图4的用于补偿相应能量产 生单元的连接设备的特征曲线的校准导致不再能够借助静态控制曲线来控制相应的能量 产生单元,所述控制曲线表现为固定的特征曲线。而是二维视图中不同的所需的修正导致 特征曲线束或穿过=维或更多维空间的二维或更多维的控制面。然而实际上,当就仅仅控 审I
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