功率振荡阻尼控制器制造技术

提供了用于诸如风力涡轮机设备的发电设备的功率振荡阻尼（POD）控制器（120）。POD控制器（120）接收指示电网中的功率振荡的振荡指示信号（128），并且通过在信号处理链（136、138）中处理振荡阻尼控制信号（128），响应于振荡指示信号（128）而提供振荡阻尼控制信号（134、135）。信号处理链（136、138）包括被配置成仅使在预定频率范围内的信号通过的滤波器（140）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发电设备领域，并且特别地涉及包括转换器的发电设备。
技术介绍
EP 2 009 760 A2公开了一种电力系统稳定器,该电力系统稳定器包括:传感器，其被配置成用于感测表示电力系统的机电振荡的信号；控制器，其被配置成将所感测的信号用于生成控制信号以便对机电振荡进行阻尼；以及阻尼器，其包括阻尼转换器和被耦合到阻尼转换器的电阻器，所述阻尼转换器通过电力总线被耦合到电力系统，并被配置成用于使用控制信号来对机电振荡进行阻尼。通过电阻器进行的电流调制是基于来自传感器的反馈信号完成的。鉴于上述情况，存在对一种使得能够在电网中高效地对功率振荡进行阻尼的改进技术的需要。
技术实现思路
可以由根据独立权利要求的主题来满足此需要。用从属权利要求来描述本文公开主题的有利实施例。根据本文公开主题的第一方面，提供了一种用于发电设备的控制器，该控制器包括:输入端，其用于接收指示电网中的功率振荡的振荡指示信号；输出端，其用于响应于振荡指示信号而提供振荡阻尼控制信号；输入端与输出端之间的信号处理链；该信号处理链包括被配置成仅使在预定频率范围内的信号通过的滤波器。此方面基于这样的思想，即通过提供仅使在预定频率范围内的信号通过的滤波器，根据本文公开主题的实施例，不需要为控制器预配置振荡指示信号。特别地，根据本文公开主题的实施例，控制器不需要用于感测振荡指示信号的特定传感器。相反，可以使用指示功率振荡和电网的任何现有信号作为振荡指示信号，其中，滤波器选择预定频率范围。根据实施例，所述预定频率范围是在其中在电网中发生功率振荡的范围。特别地，根据实施例，所述预定频率范围包括电网中的功率振荡的频率。根据实施例，所述滤波器包括高通滤波级，例如摒弃级，以去除DC分量和非常低的频率。高通滤波级的频率下限取决于感兴趣的振荡频率。用于这些振荡的典型范围是0.1赫兹(Hz)至1.5 Hz0此外，所述滤波器可以包括具有从振荡指示信号去除较高频率分量的一段频率的低通级。例如，在实施例中，截止频率例如在2 Hz和10 Hz之间的频率范围内。根据实施例，低通级正好被放置在高通滤波级之后。根据实施例，将振荡阻尼控制信号配置成用于当作用在发电设备上时对功率振荡进行阻尼，通过其功率在电网中的不同位置之间振荡。因此，还将此类功率振荡称为区域间振荡。在本文中一般地，“作用在发电设备上”包括向发电设备的功率控制器提供阻尼控制，该功率控制器被配置成用于根据阻尼控制信号来控制发电设备。根据实施例，信号处理链还包括用于提供振荡指示信号与振荡阻尼信号之间的相位差的相移单元。相位差引起电网中的功率振荡的减少。换言之，由相移单元产生的相位差导致振荡指示信号与振荡阻尼控制信号之间的相位差，并且因此导致电网中的功率振荡与振荡阻尼控制信号之间的相位差。这样，通过用振荡阻尼控制信号作用于发电设备，发电设备供应与电网中的功率振荡处于适当相位关系的功率。通过处于适当相位关系的发电设备的此操作，高效地对电网中的功率振荡进行阻尼。所述适当相位关系取决于阻尼单元(根据实施例应理解为整个风场，即整个风场充当阻尼单元)的位置和调制信号两者。根据另一实施例，所述信号处理链还包括被配置成用于提供振荡指示信号与振荡阻尼控制信号之间的相位差的相位调整单元，由相位调整单元提供的相位差取决于发电设备的地理位置，例如取决于发电设备的地理位置以及功率调制信号，即有功和/或无功功率。根据实施例，相位调整单元被配置成用于考虑和补偿由于发电设备的地理位置而发生的相位差。例如，针对风力应用，发电设备对应于可以分布在大的区域上的各个风力涡轮机设备。例如，在包括多个发电设备的发电场中，上述相移单元可以提供对电网中的功率振荡进行阻尼所需的总相位差。此外，根据实施例，可以为每个发电设备提供个体相位差的相位调整单元考虑由于相应发电设备与公共耦合点的不同距离而另外发生的相位差，通过所述公共耦合点，发电场的发电设备被耦合到电网。这样，可以通过相位差的相应微调来进一步增加电网中的功率振荡的阻尼。根据另一实施例，信号处理链还包括被配置成用于将振荡阻尼控制信号保持在预定界限内的限制单元。可以在信号处理链中的不同位置处提供此类限制单元。例如，可以在对超过某些界限的信号敏感的信号处理链的任何部件前面提供限制单元。然而，可以将限制单元提供为信号处理链中的最后活动元件，以便将振荡阻尼控制信号保持在预定界限内，而不管信号处理链的先前部件的操作如何。应理解的是可以在多个实施方式中提供限制单元。例如，可以将限制单元配置成使得如果振荡阻尼控制信号超过预定界限，则切断振荡阻尼控制信号。在另一实施例中，限制单元可以返回作用于信号处理链中的放大器，从而减少由放大器提供的放大因数(增益)，从而减小振荡阻尼控制信号的振幅，并且从而将振荡阻尼控制信号保持在预定界限内。根据另一实施例，信号处理链还包括用于补偿延迟的延迟补偿电路，利用所述延迟来接收振荡指示信号。例如，振荡指示信号可以是从接近于控制器定位的传感器获得的信号。然而，在另一实施例中，振荡指示信号是从发电场控制器传播到发电场的发电设备的各个控制器的信号。在这种情况下，在测量电网中的某个量(例如电压或频率)与由发电场控制器传播的相应信号的接收之间可能存在时间延迟。在这种情况下，可以将延迟补偿单元配置成用于补偿此类延迟。因此，这样，可以进一步增加电网中的功率振荡的阻尼。根据实施例，信号处理链还包括用于滤出(即去除)激励风力涡轮机设备的机械部件中的振荡的频率的滤波级，例如陷波滤波器。此类频率可能由于风力涡轮机设备的部件的机械谐振而存在。因此，在实施例中，陷波滤波器避免了机械谐振频率下的相互作用。因此，此滤波级可以用于保护可能由去除的频率以其他方式激励的风力涡轮机设备的部件。例如，可以在信号处理链中的至少一个先前元件之后提供此类陷波滤波器。这样，去除了可能由信号处理链中的先前部件产生的机械谐振频率以及仍来自仅使在预定频率范围内的信号通过的滤波器的频率。例如，根据实施例，将陷波滤波器作为倒数第二元件或最后元件放置在信号处理链中。例如，如果陷波滤波器是信号处理链中的倒数第二元件，则信号处理链中的最后元件可以是将振荡阻尼控制信号保持在预定界限内的上述限制单元。根据另一实施例，上述信号处理链是第一信号处理链且输出端是控制器的第一输出端。根据实施例，振荡阻尼控制信号是被配置成用于控制由发电设备提供的有功功率的第一振荡阻尼控制信号。此外，在实施例中，控制器包括第二输出端和在输入端与第二输出端之间的第二信号处理链，其中，第二信号处理链被配置成用于提供用于控制由发电设备提供的无功功率的第二振荡阻尼控制信号。因此，根据本文公开主题的实施例，控制由发电设备产生的有功功率以及无功功率，从而对电网中的功率振荡进行阻尼。根据实施例，发电设备包括转换器。转换器具有优点，即在实施例中，其允许调整由其提供的有功功率和无功功率以便被独立地控制。根据实施例，控制器还包括加权单元，该加权单元被配置成用于响应于加权信号来设置第一振荡阻尼控制信号的量值和/或第二振荡阻尼控制信号的量值。因此，在实施例中，可以将加权单元配置成用于调整用来对电网中的功率振荡进行阻尼的无功功率分量的量值和有功功率分量的量值。振荡阻尼控制信号的有功和无功部分两者的目的是与电力系统本文档来自技高网...

【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：T克吕佩尔，S库马尔，P图林，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：