在基于变换器的配电系统中运行变换器的方法和装置以及具有多个基于变换器的输电单 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有多个基于变换器的输电单元的配电系统的电网，利用变换器通过输电单元将电能注入到电网之中。本发明还涉及减少电网中的谐波的措施。
【背景技术】
[0002]在分布式发电和供电过程中，交流电网上基于变换器(例如发电机形式)的输电单元数量日益增多，这些输电单元很大程度上可能会因其构造和运行在电网中引起谐波。此夕卜，配电系统频繁变化的配置会导致阻抗变化，因此可能在不同变化的频率范围内出现谐振。
[0003]然而在配电系统至某个配电网络的连接点上必须仅仅允许含量很少的传输谐波。鉴于这一原因，迄今为止为了避免配电网中的谐波含量太高，输电单元上的各个变换器均配有应可减小谐波含量的滤波器。然而由于配电系统的电气特性尤其是电网的阻抗可能会变化，即使在耦合点上按规定进行滤波，也会因为叠加谐波的谐振和/或者放大而在接入普通配电网的配电系统连接点上出现无法容许的状况。迄今为止在每个变换器上均采用经过适当尺寸计算能够尽量避免临界状况的滤波电路。
[0004]专利US 2010/0156192 Al和US 2011/0260547 Al均公开了一种具有控制单元的系统，该系统具有两个脉宽调制单元，其中每个脉宽调制单元均获得基频和载波信号，将其用于产生一种PWM模式，将该模式提供给相应的网侧变换器。控制单元将载波信号、基频或者其组合相互交错，并且为两个变换器产生交错的(interleavecOPWM模式，从而满足关于多个风力涡轮机的配电系统连接点上谐波含量小的要求。
[0005]专利US 5,065 303 A公开了利用两个变压器的串联电路抑制谐波含量。
[0006]专利US2009/0322082 Al公开了具有变换器控制单元的风力涡轮机发电系统，所述变换器控制单元可驱动变换器系统，以便减小连接点上的谐波含量。在该系统中通过并联的变换器抑制涡轮机变压器的多极绕组上的谐波。
[0007]专利CN 2013/32278 Y涉及一种具有无功补偿的配电系统，可用于多个基于变换器的输电单元。该系统可用于减小风力发电机引起的电压波动，并且可在耦合点上调节电压。以这种方式可以消除谐波，并且可以保证独立分散控制配电系统。
[0008]专利EP2 262 089 Al公开了一种具有多个变换器支路的风力涡轮机发电系统，所述变换器支路与发电机相连，变换器控制系统可将部分基于所监测的发电机运行特性的多个开关模式的其中一个提供给每个变换器支路。由于变换器利用开关模式交错运行，使用相移控制信号控制每个变换器，因此能以自动消除谐波的方式减小谐波含量。
[0009]本发明的任务在于提供一种用于输电单元的变换器以及一种配电系统，所述变换器和配电系统能够适当运行，从而当馈入或者获取电能的时候，交流电网中出现尽可能小的谐波含量。
【发明内容】
[0010]采用权利要求1所述在配电系统中运行变换器的方法，并且采用并立权利要求所述的变换器、配电系统和在配电系统中运行变换器的方法，即可解决这一任务。
[0011]相关从属权利所述均为本发明的其它有益实施方式。
[0012]按照第一方面所述，采用一种在配电系统中运行变换器的方法，通过变换器将某个源提供的电能在耦合点馈入到交流电网之中，或者在耦合点从交流电网取得电能，所述交流电网与用来馈入或者获取电能的其它变换器相连，所述变换器具有配备了功率开关的逆变器，以便提供电气量。该方法包括以下步骤:
[0013]-提供一个或者多个系统状态量，所述系统状态量表明电网的系统状态；
[0014]-根据选择方案并且根据一个或多个系统状态量选择多个换向模式的其中一个；并且
[0015]-按照所选的换向模式控制逆变器。
[0016]上述运行变换器的方法的思路在于:根据通过一个或者多个系统状态量表明的配电系统的系统状态为变换器选择多个换向模式的其中一个，并且相应地控制变换器。这样尤其能够考虑到因为变化的谐振而对谐波含量有很大影响的电网系统状态。以这种方式可以适当选择多个变换器提供的、其电气量的基频是同相的换向模式，使得谐波至少部分抵消电网上的某种谐波，从而减小电网中的总谐波含量。还可以适当选择换向角，使其不包含或引起可能会导致谐振的谐波O例如使用SHE方法就能予以实现(SHE:Selective HarmonicEliminat1n/选择性消除谐波)。
[0017]换向模式源自于换向方法的应用，并且为逆变器功率半导体开关的开关动作设定一般开关规则，以便在输出侧提供具有设定变化的电气量，或者在输入侧引起一定的电气行为。以一定的顺序将输入侧获得的电压值连接到输出端，从而可以选择输出侧的电压波形。可以将用于实现电压波形的换向模式固定设为开关方案，或者可以利用实时计算(例如与基于载波的脉宽调制一样)确定换向模式。
[0018]还可以根据标识变换器的识别信息选择多个换向模式的其中一个。
[0019]尤其可以通过外部通信连接接收或者检测一个或多个系统状态量。
[0020]根据一种实施方式所述，其中一个或者多个系统状态量包括以下的量的至少一个:
[0021 ]-关于耦合点上有功功率和/或者无功功率的说明；
[0022]-关于电网中某个连接点或耦合点上电气量的谐波频谱的说明；
[0023]-关于交流电网至少一个点上的阻抗或者频率有关的电网阻抗曲线的说明；
[0024]-关于电网传输的有功或无功功率的说明；以及
[0025]-关于配电系统的配置的说明，例如关于系统的增量式扩建、单个区域(例如环或支线)失效的说明，关于拓扑重构的说明，关于单个输电单元失效的说明，以及关于接通和/或者分断主动和/或者被动补偿组件和/或者并联变压器之类的冗余组件的说明。
[0026]此外，多个可以选择的换向模式还可能在提供电气量的同相基波时引起具有不同相位并且尤其反相设置的谐波。
[0027]此外，多个换向模式还可以通过开关模式和/或者开关频率相互区别开来。
[0028]可规定，一个或者多个系统状态量可以包括关于配电系统谐振频率的说明，可适当选择换向模式，从而在谐振频率的情况下不会激发。
[0029]换向模式还可以包括所提供的开关方案或者在线生成的尤其基于载波的开关方案。
[0030]按照另一方面所述，为配电系统设置用来将某个源提供的电能在耦合点上馈入到交流电网之中或者用来在耦合点上从交流电网中获取电能的变换器，用来馈入或者获取电能的其它变换器均与交流电网相连，所述变换器具有配有功率开关的用来提供某个电气量的逆变器，并且具有用来控制逆变器的控制单元，所述控制单元可用来
[0031]-获得一个或者多个表明交流电网的某种系统状态的系统状态量；
[0032]-根据一个或者多个系统状态量选择多个换向模式的其中一个;并且
[0033]-按照所选的换向模式控制逆变器。
[0034]控制单元尤其可用来通过外部通信连接获得一个或者多个系统状态量，所述控制单元具有用来检测一个或多个系统状态量的检测单元。
[0035]按照一种实施方式所述，可以设置用来保存识别信息的存储单元，从而可根据变换器的识别信息选择一个或者多个换向模式。
[0036]按照另一方面所述，所采用的输电系统具有上述变换器，并且具有通过变换器获取电能的负载，或者具有通过变换器将电能馈入到交流