一种能量生产装置，尤其是风力发电装置，包括与转子(1)连接的驱动轴、发电机(8)并包括具有三个驱动装置及从动装置的差动传动装置(11到13)，其中第一驱动装置与驱动轴连接，从动装置和发电机(8)连接并且第二驱动装置和电气差动装置(6，14)连接。差动装置(6，14)通过变频器(7，15)与网络(10)连接，其中直流中间电路(18)中的变频器(7，15)具有电气的蓄能器(20)，变频器(7，15)是可控的以对能量生产装置的谐波、尤其是发电机(8)的谐波进行有源滤波。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种能量生产装置，尤其是风力发电装置，包括与转子连接的驱动轴、 发电机，并包括具有三个驱动或从动装置的差动传动装置(Differenzialgetriebe)，其中第一驱动装置与驱动轴连接，从动装置和发电机连接并且第二驱动装置和电气差动装置连接，并且其中差动装置(Differenzial-Antrieb)通过变频器与网络连接。
技术介绍
风力发电站作为发电设备意义越发重大，用风发电的百分比也因此逐渐提高。而这一方面催生了涉及电流质量的新标准(尤其是考虑到在网络中出现电压扰动的情况下的无功电流控制和风力发电站的状态)，另一方面也引发了更大风力发电装置的潮流。同时，发展安装功率至少5MW的近海风力发电装置的趋势也清晰可辨。鉴于近海区域内风力发电装置的基础建设和维护的费用高昂，不论装置的效率还是生产成本，以及与此有关的中等电压同步发电机的使用都意义重大。W02004/109157 Al示出了一种具有多个并列差动级和多个可切换耦合器的复杂的静压“多路径”设计，利用该耦合器可以在各个路径之间切换。采用所示的技术方案，可以降低静压的功率以及损耗。然而其主要的缺点在于整个机组的结构复杂。此外，馈入网络的电能仅来自于差动系统驱动的同步发电机。EP 1283359 Al示出了具有电气差动装置的一级和多级的差动传动装置，其通过变频器驱动与网络耦合的同步发电机机械连接的电机。在该例中，馈入网络的电能同样仅来自于差动系统驱动的同步发电机。WO 2006/010190 Al示出了包括具有变频器的差动装置的风力发电装置的动力系统，其以并列于同步电动机的方式与网络连接。该技术方案虽然允许将中等电压同步发电机直接连接到网络，但其公知实施方式存在缺陷，即，所需费用巨大，这样所使用的同步发电机才能满足关于允许的最大的高次谐波的标准。
技术实现思路
本专利技术的任务在于减少高次谐波。该任务根据本专利技术以如下方式解决，即，变频器是可控的，以对能量生产装置一尤其是发电机一的谐波进行有源滤波。这样，在设计发电机时，不必或只须在较小程度内考虑减小谐波。其他从属权利要求的内容为本专利技术的优选实施方式。 附图说明下面结合附图详细描述本专利技术的优选实施方式。图1示出了根据现有技术的5丽风力发电装置的功率曲线、转子转速以及由此得出的参数，如高速性系数Gchnelllaufzahl)和功率系数，图2示出了根据现有技术的具有电气差动装置的差动传动装置的原理，图3示例性地示出了根据现有技术的电气差动装置关于风速的转速和功率特性，图4示出了传统风场的网络连接，图5示出了包括具有根据图2的差动系统的风力发电装置的风场的网络连接，图6示出了在无功电流额定值跳跃时设置的无功电流随时间变化的曲线，图7示出了风力发电装置功率跳跃时设置的无功电流，图8示出了组合无功电流控制的可能的控制简图，图9示出了在利用变频器进行无功电流补偿的风力发电装置出现功率跳跃时设置的无功电流，图10示出了在LVRT中差动装置的功率需求的例子，图11示出了具有中间电路存储器的电气差动装置，图12示出了中等电压同步发电机典型的电气高次谐波，图13示出了具有变频器的有源高次谐波滤波可能的原理，图14示出了包括具有变频器的有源高次谐波滤波的中等电压同步发电机的电气高次谐波。具体实施例方式风力发电装置转子的功率通过如下公式计算转子功率=转子面积女功率系数*风速3 *空气密度/2其中功率系数依赖于风力发电装置转子的高速性系数(=叶片端速与风速的比例)。风力发电装置的转子是基于开发过程中待确定的高速性系数(其值大多数情况下在 7到9之间)而为最佳的功率系数设计的。基于这个原因，在运行风力发电装置时，在部分负载范围设置相应小的转速，以保证最佳的空气动力学效率。图1示出了对于给定8. 0 8. 5的最佳高速性系数或转子的给定转速范围，转子功率、转子转速、高速性系数和功率系数的特征。从图中可以看出，只要高速性系数偏离其 8. 0 8. 5的最佳值，功率系数下降，并且根据上述公式转子功率根据转子的空气动力学特征也因此降低。图2示出了由差动级3或11到13、匹配传动级4和电气差动装置6组成的用于风力发电装置的差动系统的可能原理。位于主传动机构2的驱动轴9之上的风力发电装置的转子1驱动主传动机构2。主传动机构2是具有两个行星级(Planetenstufen)和一个圆柱齿轮级(Stirnradstufe)的三级传动装置。差动级3位于主传动机构2和发电机8之间，由主传动机构2通过差动级3的行星轮架12驱动。发电机8—优选是他励中等电压同步发电机一与差动级3的齿环13连接并由其驱动。差动级3的小齿轮11与差动装置6连接。差动装置6的转速被控制，以便一方面在转子1转速变化时保证发电机8的转速恒定， 另一方面控制风力发电装置整个动力系统的扭矩。为了提高差动装置6的输入转速，在所示情况下，选择两级差动传动装置，其在差动级3和差动装置6之间以圆柱齿轮级的形式预设匹配传动级4。这样差动级3和匹配传动级4构成两级差动传动装置。差动装置是三相电机，其通过变频器7和变压器5以与发电机8并列的方式与网络10连接。 差动传动装置的转速公式为发电机转子+y女转速差动装置其中，发电机转速是恒定的，并且因子x、y可以从所选择的主传动机构和差动传动装置的变速器速比推导出。转子的扭矩通过当前的风和转子的空气动力学效率来确定。转子轴处的扭矩和差动装置处的扭矩之比是恒定的，由此可以通过差动装置控制动力系统中的扭矩。差动装置的扭矩公式为扭矩差动装置=扭矩转子* y/x，其中尺寸因子y/x是差动装置必要设计扭矩的一个标准。差动装置的功率基本上是和转子转速与其基础转速的百分比偏差乘上转子功率所得的乘积成比例的，其中基础转速为风力发电装置转子的的某一转速，在该转速下差动装置保持静止，也就是说转速为零。相应地，较大的转速范围原则上需要相应大尺寸的差动直ο在图3中示例性地示出了根据现有技术的对于差动级的转速或功率特征。发电机的转速通过连接到频率固定的电网而恒定。为了可以相应地充分利用差动装置，在小的基础转速范围内以电动机的形式运行该装置而在大的基础转速范围内以发电机的形式运行该装置。这就导致了在电动机形式的范围内功率被馈入差动级而在发动机形式的范围内从差动级中获取功率。在电气差动装置的情况下，该功率优选从网络中获取或者馈入网络。发电机功率和差动装置功率的和得到具有电气差动装置的风力发电装置输入网络的总功率。图4示出了连接大量风力发电装置的风场网络一般是如何建造的。为简单起见， 这里只显示了三个风力发电装置，根据风场的大小还可能在一个风场网络中连接例如多达 100或者更多的风力发电装置。在低压实施例中，额定电压例如为690VAC (大多数装配所谓的两侧供电的三相电机或具有全功率变流器(Vollumrichter)的三相电机)的更多的风力发电装置通过设备变压器以例如20kV的电压水平向母线馈电。在网络馈入点之前连接风场变压器，该网络馈入点通常是进入供电公司网络的传输位置，而该风场变压器将风场中等电压提升到例如IlOkV的网络电压。考虑到无功电流因子和电压常数，对于该网络馈入点存在需要遵守的通常由供电公司定义的准则。为了能够遵守关于电流质量的不断变严格的标准，在中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：格拉尔德·黑亨贝格尔，
申请(专利权)人：格拉尔德·黑亨贝格尔，
类型：发明
国别省市：
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