用于操作风力涡轮机的方法技术

一种用于操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机通过转换器与电网电压同步地向电力供应网络供应电力，其中所述方法具有以下步骤：‑测量电力供应网络的相位角和电压，‑根据测量的电压确定锁相环(PLL)的至少一个参数的值，‑设置锁相环的至少一个参数，‑根据测量的电力供应网络的相位角，通过已设置的锁相环(PLL)确定修正的相位角‑使用修正的相位角来控制所述转换器。

A Method for Operating Wind Turbines

【技术实现步骤摘要】
用于操作风力涡轮机的方法
本专利技术涉及一种用于操作风力涡轮机的方法，该风力涡轮机经由转换器而与电网电压同步地向电力供应网络供应电力。总体上，本专利技术涉及用于控制风力涡轮机的转换器系统的领域，特别是涉及用于双馈异步发电机的部分转换器的控制。对于操作风力涡轮机，在电网故障的情况下对转换器的控制提出了特殊的技术挑战。
技术介绍
EP1914877A2已知一种用于操作电机的方法和设备。可以是风力涡轮机的所述电机设计成与电力供应网络电连接。为电机设置控制器，使得在电压下降一段不确定的时间的期间及之后保持所述电机与电力供应网络电连接。特别地，在电压下降到几乎零伏特，即零电压穿越(ZVRT)的情况下，已知提供一种锁相环，其具有相位检测器和至少一个比例积分(PI)滤波器。进一步设置的是，可以取决于根据电网电压限定的状态而离散地选择PI滤波器的参数，其中可以为此访问状态机。从US6,941,113B2中已知经由锁相环来控制具有双馈异步发电机的风力涡轮机。在电网和/或风力涡轮机中发生某些事件的情况下，可能发生锁相环暂时不与电网电压同步。在这种情况下，锁相环允许风力涡轮机度过该事件并且仅在与电网电压同步的稍后的时间点处再次供电。为了使锁相环能够再次快速同步，确定相位角偏差并且在超过最小值时根据所述相位角偏差来计算比例系数，其被应用于待提供的电流的设定值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于操作风力涡轮机的方法，即使在电力供应网络中的瞬态电压故障的情况下，所述方法也允许以简单的方式可靠且动态地跟踪相位角，从而避免不稳定的性能。此外，应该明确一种方法，该方法允许风力涡轮机在整个电压范围内稳定运行。根据本专利技术，所述目的通过以下方法解决：一种用于操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机经由转换器与电网电压同步地向电力供应网络供应电力，其中所述方法具有以下步骤：测量所述电力供应网络的相位角和电压；根据测量的电压确定锁相环(PLL)的至少一个参数的值；设置所述锁相环(PLL)的所述至少一个参数；根据测量的电力供应网络的相位角，通过已设置的所述锁相环(PLL)来确定修正的相位角；以及使用所述修正的相位角来控制所述转换器。从属权利要求的主题为有利的设计方案。提供并且确定根据本专利技术的方法用于操作风力涡轮机，该风力涡轮机经由转换器与电网电压同步地向电力供应网络供应电力。所述风力涡轮机例如可以是配备有双馈异步电机的风力涡轮机，其经由部分转换器供应电力。根据本专利技术的方法获得在电力供应网络中测量的相位角和在电力供应网络中测量的电压。经由锁相环来对设置在其相位位置(所述相位位置针对电网电压和其相位)的电力进行供应，在该锁相环处存在来自电源的测量的相位角并且所述锁相环输出用于控制转换器的修正的相位角。在根据本专利技术的方法中，根据测量的电源中的电压的幅度值来确定锁相环的至少一个参数。这使得可以以电压相关的方式确定锁相环的性能并且可以调整锁相环上的至少一个参数。以这种方式，锁相环的性能以电压相关的方式被设置，并且因此可以很好地针对网络中的电压下降来调整所述锁相环的性能而不需要锁相环改变其用于常规操作的动态特性。本专利技术能够穿越深度电网电压故障，其中风力涡轮机保持与电网连接，并且从而在风力涡轮机的额定运行中不会对锁相环的控制动态特性产生负面影响。如果例如相对于用于风力涡轮机的额定运行的网络频率振荡期望风力涡轮机的电力供应的高动态特性，那么在电压下降的情况下(特别是在电压下降至零伏或几乎零伏，即零电压穿越(ZVRT)的情况下)这不会与锁定环的大惯性相抵触。在优选构造中，选择以电压相关的方式确定的所述至少一个参数，使得其确定锁相环的动态特性。由此选择电压相关性，使得例如在低测量电压的情况下，调整锁相环的动态特性。由此可以根据需要以电压相关的方式调整锁相环的动态特性。例如，在常规操作中的锁相环的高动态操作以及在电压下降的情况下的减缓的动态操作都是可行的。在优选构造中，在测量的电压低于阈值的情况下，所述至少一个参数将采用一值，锁相环利用该采用的值保持最后修正的相位角恒定。锁相环冻结在恒定的值处，所述恒定的值作为电压下降前的修正的相位角存在于转换器处。由此可以优选地通过选择函数/特性曲线来设置或参数化该阈值。通常，锁相环可以以任何方式构建来用于本专利技术。特别有利的是提供具有放大系数KP的比例环路滤波器。放大系数KP的值以电压相关的方式确定。可以根据比例常数KP和/或时间常数T1以电压相关的方式确定锁相环的动态特性。锁相环优选地具有电网频率的前馈控制，其具有带时间常数T1的低通滤波器，所述时间常数的值以电压相关的方式确定。在电网故障的情况下，时间常数T1增加至非常高的值，使得锁相环为修正的相位角输出几乎恒定的值。在电网故障的情况下，放大系数KP减小至约为零的值，使得锁相环为修正的相位角输出几乎恒定的值。可以针对电网故障限定一个或多个不同的标准。然后，当电压下降到低于阈值的值时，存在用于特别强烈的电压下降的标准。该情况还包括电压下降至零伏以及下降至几乎为零伏，在该情况下电网电压失效。优选地，所述至少一个参数连续地取决于电压。因此，参数的值被连续地分配给在电网故障的情况下的电压值与标称电压(或更高的电压值)之间的每个电压值，其中在电网故障的情况下为修正的相位角设置恒定的值，并且在标称电压的情况下为锁相环设置预定的动态特性。所述至少一个参数优选地在最小值和最大值之间连续地变化，例如以饱和曲线的形式。在优选的进一步改进方案中，取决于电压值，所述至少一个参数的值优选地在两个转折点之间近似线性地、按比例地采用其值。附图说明下面使用示例来更详细地解释本专利技术。其中：图1以示意图示出了风力涡轮机，图2示出了与风电场中的电力供应网络相联的风力涡轮机的示例性电结构，图3示出了用于根据电网电压来连续确定相位角的锁相环(PLL)，图4示出了PLL参数在正序电压上的潜在的电压相关性的示例以及图5示出了在发生深电压故障的情况下的示例性锁相环(PLL)的随时间特性。具体实施方式图1示出了风力涡轮机10，其具有塔架12和布置在所述塔架上的吊舱14。吊舱14支撑具有转子叶片18的转子16。图2示出了具有多个风力涡轮机20、22、24、26的风电场，所述风电场由风电场控制器28控制。因此风电场控制器28被设计用于与风力涡轮机20至26或者与它们的控制器分别进行双向数据交换。风力涡轮机20至26向共同的风电场网络供电，所述共同的风电场网络经由联接点30向电力供应网络32供应电力。风力涡轮机20至26各自经由中压变压器34来供应风电场网络，例如针对风力涡轮机26所示出的那样。风力涡轮机26示出为双馈异步机。转子36经由传动系(未详细示出)来驱动发电机38的转子。发电机38的转子电路经由转换器系统40与变压器34和电力供应网络32连接。发电机38的定子电路直接与变压器34和电力供应网络32连接。转换器系统40具有转子侧转换器42和电网侧转换器44，它们经由直流链路而互相连接。转换器42和44由转换器控制器46所控制。经由风力涡轮机控制器48来控制整个风力涡轮机26，所述风力涡轮机控制器与风电场控制器28进行双向数据交换以用于控制。在转换器控制器46处存在一系列输入变量。测量的值或从该测量的值导出的值可以作为输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机经由转换器与电网电压同步地向电力供应网络供应电力，其中所述方法具有以下步骤：‑测量所述电力供应网络的相位角和电压，‑根据测量的电压确定锁相环(PLL)的至少一个参数的值，‑设置所述锁相环(PLL)的所述至少一个参数，‑根据测量的电力供应网络的相位角，通过已设置的所述锁相环(PLL)来确定修正的相位角以及‑使用所述修正的相位角来控制所述转换器。

【技术特征摘要】
2018.01.19 EP 18152603.91.一种用于操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机经由转换器与电网电压同步地向电力供应网络供应电力，其中所述方法具有以下步骤：-测量所述电力供应网络的相位角和电压，-根据测量的电压确定锁相环(PLL)的至少一个参数的值，-设置所述锁相环(PLL)的所述至少一个参数，-根据测量的电力供应网络的相位角，通过已设置的所述锁相环(PLL)来确定修正的相位角以及-使用所述修正的相位角来控制所述转换器。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个参数确定所述锁相环的动态特性。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个参数具有电压相关性，如果测量的电压较低则所述至少一个参数减缓所述动态特性。4.根据权利要求3所述的方法，其中，如果测量的电压低于阈值，则所述至少一个参数采用一值，所述锁相环(PLL)利用所述采用的值将所述修正的相位角保持在几乎恒定的值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述锁相环具有比例环路滤波器，所述比例环路滤波器具有作为所述至少一个参数的比例常数KP，所述比例常数的值以电压相关的方式确定。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述锁相环具有低通滤波器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：NH·沙尔，A·格尼尤斯，N·霍夫曼，
申请(专利权)人：德国恩德能源有限公司，伍德沃德肯彭有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE