能量生成设备、尤其是风力发电设备具有与动子(1)连接的驱动轴、发电机(8)以及具有三个驱动或从动装置的差动传动机构(11至13)，其中第一驱动装置与驱动轴连接，从动装置与发电机(8)连接，第二驱动装置与电气的差动驱动装置(6，14)连接。差动驱动装置(6，14)经由变频器(7，15)与网络(10)连接，变频器(7，15)的无功电流是能调节的。
【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成设备，尤其是风力发电设备，具有与动子连接的驱动轴、 发电机以及具有三个驱动或从动装置的差动传动机构，其中第一驱动装置与驱动轴连接， 从动装置与发电机连接，第二驱动装置与电气的差动驱动装置连接，差动驱动装置经由变频器与网络连接。本专利技术还涉及这样的能量生成设备的一种工作方法。
技术介绍
风力发电站作为发电设备越来越重要。因此通过风力发电的百分比分量不断地提高。这又一方面产生了对于电流质量(尤其是考虑到无功电流调节和风力发电站在网络中电压干扰的情况下的行为)的新标准，并且另一方面产生了更大风力发电设备的趋势。 同时能想到海上风力发电设备的趋势，海上风力发电设备要求至少5MW装机功率的设备容积。由于近海范围中风力发电设备的基础设施和维护的高成本，设备的效率和生产成本及与其相关的对中压同步发电机的使用在这里都有特别的意义。W02004/109157A1展示了一种具有多个并行的差动级和多个能通断的联动器的复杂的流体静力学的“多路”设计，由此可以在各个路径之间接通。利用所展示的技术方案可以减小功率，并因此减小流体静力损耗。但是一个主要的缺点是整个单元的复杂结构。其中馈入网络中的电能仅仅来自被差动系统驱动的同步发电机。EP1283359A1展示了一种具有电气差动驱动装置的单级和多级差动传动机构，该差动驱动装置经由变频器驱动与网络耦接的同步发电机机械连接的电机。馈入到网络中的电能在该例中也仅仅来自被差动系统驱动的同步发电机。W02006/010190A1展示了一种具有带有变频器的电气差动驱动装置的风力发电设备的传动线路，该传动线路与同步发电机并行地连接到网络。该技术方案虽然允许将中压同步发电机直接连接到网络，但是已知的实施方式的缺点在于所使用的同步发电机的无功电流调节并且因此网络的电压调节由于用于同步发电机励磁机的调节的相对长的时间长度而不适合现代发电站的要求。
技术实现思路
本专利技术的任务是尽可能避免上述缺点以及提供一种能量生成设备，该设备不仅为单个能量生成设备(尤其是风力发电设备)、而且为例如风力发电场确保尽可能最好的电流质量。对于开头所提类型的能量生成设备，根据本专利技术通过以下方式实现该任务，即变频器的无功电流是能调节的。对于开头所提类型的方法，根据本专利技术通过以下方式实现该任务，即变频器的无功电流被调节。因此，能量生成设备、尤其是风力发电设备的电流质量的特别重要的方面被尽可能好地解决，因为通过变频器可以非常迅速有效地调节所提供的无功电流。在从属权利要求中给出本专利技术的有利实施方式。附图说明以下参考附图详细地介绍本专利技术的优选实施方式。图1为根据现有技术的5MW风力发电设备示出了功率曲线、转子转速和由此产生的特征值，如高速性系数和功率系数；图2示出了根据现有技术的具有电气差动驱动装置的差动传动机构的原理；图3根据现有技术示例性地示出了电气差动驱动装置与风速的转速和功率关系；图4示出了传统风力发电场的网络连接；图5示出了包括具有根据图2的差动系统的风力发电设备的风力发电场的网络连接；图6示出了在无功电流-额定值跳变的情况下出现的无功电流随时间的变化曲线.一入 ，图7示出了在风力发电设备的功率跳变的情况下出现的无功电流；图8示出了根据本专利技术的组合无功电流调节的一种可能的调节方案；图9示出了在具有由变频器进行的无功电流补偿的风力发电设备的功率跳变的情况下出现的无功电流；图10示出了在LVRT (低电压穿越)的情况下差动驱动装置的功率需要量的一个例子；图11示出了具有中间回路存储器的一种电气差动驱动装置；图12示出了中压同步发电机的典型的电气高次谐波；图13示出了利用变频器进行有源高次谐波滤波的一种可能的原理；图14示出了具有利用变频器进行有源高次谐波滤波的中压同步发电机的电气高次谐波。具体实施例方式风力发电设备的转子的功率根据下式计算转子功率=转子面积X功率系数X风速3X空气密度/2其中，功率系数取决于风力发电设备的高速性系数(=叶片端速与风速之比)。风力发电设备的转子为了最优的功率系数而基于开发过程中所确定的高速性系数(大多为7 到9之间的值)来设计。由于该原因，当风力发电设备在部分负荷范围中工作时能设置相应的小转速，以便确保最优的空气动力学效率。图1对于转子或8. 0到8. 5的最佳高速性系数的预定转速范围示出了转子功率、 转子转速、高速性系数和功率系数的关系。从图中可以看出，一旦高速性系数偏离了其最佳值8. 0到8. 5，功率系数就降低，并且因此根据上面的公式，转子功率对应于转子的空气动力学特性而降低。图2示出了由差动级3或11至13、适配传动级4和电气差动驱动装置6构成的风力发电设备的差动系统的一种可能的原理。位于用于主传动机构2的驱动轴9上的风力发电设备的转子1驱动主传动机构2。主传动机构2是具有两个行星级和一个圆柱齿轮级的三级传动机构。差动级3位于主传动机构2和发电机8之间，差动级3由主传动机构2经由差动级3的行星齿轮架12来驱动。发电机8 (优选是他励的中压同步发电机)与差动级 3的齿圈13连接，并且由该齿圈驱动。差动级3的棘爪11与差动驱动装置6连接。差动驱动装置6的转速被调节，以便一方面在转子1的转速变化的情况下确保发电机8的恒定转速，并且另一方面在风力发电设备的整个传动线路中调节扭矩。为了提高用于差动驱动装置6的输入转速，在所示的情形下选择2级差动传动机构，该2级差动传动机构在差动级3 和差动传动机构6之间提供圆柱齿轮级形式的适配传动级4。差动级3和适配传动级4因此形成2级差动传动机构。差动驱动装置是三相电机，三相电机经由变频器7和变压器5 与发电机8并行地连接到网络10。差动传动机构的转速等式是发电机转速=xX转子转速+yX差动驱动装置转速其中发电机转速是恒定的，并且因子χ和y可以根据所选择的主传动机构和差动传动机构的传动比来推导。转子处的扭矩由所提供的风力供应和转子的空气动力效率确定。转子轴处的扭矩和差动驱动装置处的扭矩之间的比是恒定的，由此可以通过差动驱动装置调节传动线路中的扭矩。差动驱动装置的扭矩等式是差动驱动装置扭矩=转子扭矩Xy/x其中大小因子y/x是对于差动驱动装置的必需的设计扭矩的量度。差动驱动装置的功率基本上与转子转速与其基本转速的百分比偏差和转子功率的乘积成比例，其中基本转速是风力发电设备的转子的以下转速，即在该转速的情况下差动驱动装置静止，即转速等于零。相应地，大的转速范围原则上要求差动驱动装置的相应大的尺寸。在图3中示例性地示出了根据现有技术的差动级的转速或功率关系。发电机的转速通过连接到频率固定的电网上而是恒定的。为了能够相应很好地利用差动驱动装置，该驱动装置在小于基本转速的范围中作为电动机工作，在大于基本转速的范围中作为发电机工作。这导致在电动机范围中功率被馈入到差动级中，在发电机范围中从差动级吸取功率。 该功率在电气差动驱动装置的情况下优选从网络中吸取或者被馈入到网络中。发电机功率和差动驱动装置的功率之和得到对于具有电气差动驱动装置的风力发电设备输送到网络中的总功率。图4示出了连接大量风力发电设备的风力发电场网络通常如何构造。为了简化的原因，这里只示出了三个风力发电设备，其中根据风力发电场的大小还可以在风力发电场中连接例如直至100或者甚至更多本文档来自技高网...
【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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