用于自换向变流器调节功率交换的调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于调节自换向变流器的方法，该自换向变流器借助其交变电压 端子经由电感器件与具有期望频率fN的交变电压网络的、对于所有变流器共同的禪合点连 接。
[0002] 本发明还设及一种自换向变流器，用于借助用于连接交变电压网络的交变电压端 子、用于连接直流电压网络的直流电压端子和调节单元来传输功率，其中，所述调节单元与 可接通和断开的功率半导体开关经由控制线路连接，并且构建为用于借助开头所述的方法 来调整功率的传输。
[0003] 本发明还设及一种具有多个风车的风电场，其中，每个风车都具有运种自换向变 流器。
【背景技术】
[0004] 运种方法、运种自换向变流器和运种风电场从R.Blasco-Gimenez等所著的发表于 Universidad Poly^chnica de Valencia的文南犬"Distributed Voltage and Frequency Control of Off-shore Wind Farms Connected with a Diode Based HVDC link，与基于 二极管的HVDC链路连接的离岸风电场的分布式电压和频率控制"中已经已知。所述自换向 变流器经由直流电压中间电路与另一变流器连接，该另一变流器起整流器作用并且本身在 交变电压侧与风能设备的同步发电机连接。与常见的调节方法相反提出了，借助有功电流 调整电压，并且借助所调整的无功电流调整所连接的交变电压网络的频率。作为调整方法 提出了电流调节，其中，确定有功和无功电流的期望值并且将其分别与所测量的变流器电 流相比较W求出差值。将相应的差值馈送给负责自换向变流器的相应控制的调节器。有功 和无功电流的期望值是借助调节器基于集中式和分布式测量来求出的。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务是，提出了一种开头提及类型的方法，其在实践中可W容易地应用 并且尽可能简单地构造。
[0006] 本发明通过一种用于调节自换向变流器的方法来解决，该自换向变流器和其它自 换向变流器借助其交变电压端子经由电感器件与交变电压网络的、对于所有变流器共同的 禪合点连接，其中，
[0007] -从在该禪合点上确定的网络电压如P和所得出的流过电感器件的变流器电流 中确定有功功率P和频率f N，
[000引-求出有功功率P与预先给出的期望功率Psnii之差W获得有功功率差值A P，W及
[0009] -求出所述频率fN与预先给出的期望频率fsDii之差W获得频率差值Af,
[0010] -其中，有功功率差值A P被馈送给正交调节器和平行调节器，W及
[0011] -其中，借助正交调节器的输出值确定有功功率P，W及借助平行调节器的输出值 将在变流器与禪合点之间交换的无功功率最小化，
[0012] -其中，将频率差值Af馈送给频率调节器，并且将频率调节器的输出值与正交调 节器的输出值W及平行调节器的输出值逻辑组合，其中，同时将频率差值Af最小化。
[0013] 借助根据本发明的方法可W调节用于传输功率的自换向变流器，该自换向变流器 可W在其交变电压端子上经由电感器件与高压交变电流网络连接。术语"功率"在此指的是 视在功率，其既包括有功功率又包括无功功率。为了能够在本发明的范围中实际上有利地 使用该方法，所连接的高压交变电流网络应是弱的高压交变电流网络，其甚至可W具有小 于2的短路功率比例。运种高压交变电流网络可W在本发明的范围中基本上任意地构建。于 是例如可能的是，交变电压网络经由直流电压连接部与强供电网络连接。直流电压连接部 有利地包括二极管整流器，其经由直流电压网络与另一变流器连接，该另一变流器与该供 电网络连接。该变流器例如是自换向变流器，例如所谓的电压源换流器(VSC)。替选于二极 管整流器，具有晶闽管作为功率半导体开关的外部换向变流器也可W与交变电压网络连 接。外部换向变流器于是替选于二极管整流器经由高压直流电流网络、例如直流电压中间 电路与VSC连接。
[0014] 在本发明的范围中，不同的自换向变流器作为调整单元与弱交变电压网络连接。 交变电压网络例如连接至二极管整流器或者外部换向变流器。在此，所述交变电压网络设 计为用于高压。其例如不具有自己的能量源并且任何时候可W经由辅助供电线路受限地被 从外部供给能量。
[0015] 作为强或弱交变电压网络的度量，本领域技术人员可W使用短路功率Sk,其是根 据公式* VS从短路电流Ik、额定电流Un和链路系数?^的乘积计算出的。如果将所 述短路功率在自换向变流器的情况下与在直流电压侧提供的额定有功功率时C相联系，则根 据'
"?得到短路功率比例，其在英语中称作"Shod Circuit Ratio"。
[0016] 在本发明的范围中，对于每个调节单元，即对于每个W根据本发明的方法调节的 自换向变流器而言，所述短路功率比都可W位于小于2的下限范围中。由此可W设及弱交变 电压网络，如运例如在离岸风电场禪合至陆地侧供电网络的情况下在离岸侧出现的那样。
[0017] 在本发明的范围中，因此提供了一种方法，其中风电场的风能设备的变流器自动 构成具有所希望的幅度和网络频率的交变电压网络，经由该交变电压网络，风电场例如与 所述二极管整流器或者所述外部换向的变流器连接。在此，每个自换向变流器都经由电感 器件与所述交变电压网络的对于所有变流器共同的禪合点（英语为："Point Of Common Coupling")连接。每个借助根据本发明的方法调节的自换向变流器都例如布置在各个风能 设备的吊箱(Gondel)中。外部换向的变流器例如是装备有晶闽管阀的变流器。电感例如是 变压器、扼流圈、线圈或者其它电感器件。
[001引在本发明的范围中，首先采集交变电压网络的禪合点（Point of Common Coupling)上的网络电压UvP。为此，借助测量设备和信号处理装置得出所述交变电压来作为 空间矢量，其中运种空间矢量接下来通过布置在相应的参量下方的箭头来表示。复数的 参量被画有下划线。标号1表示设及基波振荡参量。标号+和标号-表示正序系统或者逆序系 统。标号M和标号丄说明了该复数的幅度朝着或者垂直于禪合点上的网络电压的基波振荡 正序系统的空间矢量延伸。在本发明的范围中使用的调节器的输出参量是简单的大 小。具有上标星号的复数参量是共辆的复数参量。
[0019] 在本发明的范围中，除了网络电压的空间矢量外还得出变流器电流，其中，在 此也从所测的变流器电流值中计算出电流空间矢量该调节还预先给出构造为期望有 P 功功率Psnll和期望频率Fsnll的期望参量来作为输入参量。期望值例如可W由中央控制单元、 诸如风电场试点(Win化arkpiIoten)预先给出。但是此外，例如每个风能设备都可W具有用 于合适地生成所述期望值的功能单元。借助在禪合点上得出的网络电压和流过电感器 件的变流器电流可W确定有功功率P，其经由电感器件与弱交变电压网络进行交换。将 该实际有功功率与预先给出的期望有功功率Psnii相比较。从该比较中得出的有功功率差A P在本发明的范围中不仅被馈送给正交调节器而且被馈送给平行调节器。正交调节器的输 出信号对应于一个值，而该值又对应于电压空间矢量的模，该电压空间矢量垂直于禪合点 上交变电压网络的电压空间矢量。通过正交调节器的该输出值，基本上确定了所交换的有 功功率。运归因于自换向换流器至交变电压网络的电感性禪合。平行调节器的输出值在本 发明的范围中将所交换的无功功率最小化。根据本发明还设有频率调节器，其用于使得由 自换向变流器在其交变电压端子上提供的电压也将禪合点上的网络电压的频率稳定化。