本发明专利技术描述了一种方法，用于将在电功率生成系统（110，600）和电网（150）之间的电连接（170）处存在的电信号上的扰动分解成具有第一强度的第一扰动（I1（n））（其中该第一扰动被归因于电功率生成系统（110，600））和具有第二强度的第二扰动（I2（n））（其中该第二扰动被归因于电网（150））。所述描述的方法包括：（a）确定电信号的电压的电压值（Um(n)），（b）确定电信号的电流的电流值（Im(n)），（c）基于所测量的电压值、所测量的电流值和电功率生成系统（110，600）的特性等效阻抗（Zchm(n)）来计算在电功率生成系统（110，600）的谐波模型中表征所述电功率生成系统（110，600）的等效电压源（212）的开路电压（Upwm(n)）的值，以及（d）基于所计算的等效电压源（212）的开路电压（Upwm(n)）的值来确定第一扰动（I1（n））的强度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将电功率生成系统(特别是风轮机或者包括多个风轮机的风力发电厂)与电网进行电连接的
特别地，本专利技术涉及用于将在电功率生成系统和电网之间的电连接处存在的电信号上的扰动分解成具有第一强度的第一扰动(其中该第一扰动被归因于电功率生成系统)和具有第二强度的第二扰动(其中该第二扰动被归因于电网)的方法。此外，本专利技术涉及用于减轻这样的扰动的方法。此外，本专利技术涉及数据处理单元、电功率生成系统和计算机程序，它们都适用于控制以上提到的方法。
技术介绍
风轮机 用于以清洁且高效的方式将风能转换成电能。在风轮机中，包括转子叶片的转子直接或者借助于变速箱来驱动发电机。在发电机的定子端子处产生的交流(AC)频率与转子的旋转速度直接成比例。在定子端子处的电压也根据发电机的旋转速度而改变。为了最佳能量捕获，该旋转速度根据驱动转子叶片的风的速度而改变。为了在高的风速处限制能量捕获并且避免转子的损害，通过改变转子叶片的桨距角来控制发电机的旋转速度。通常由功率转换器来完成发电机的可变电压和频率到电网的额定固定电压和频率的适配。功率转换器通常包括发电机桥，其在正常操作中作为有源整流器进行操作以便向直流(DC )链路供应功率。发电机桥可以具有任何适当的带有使用脉冲宽度调制(PWM)策略来完全控制并调节的一系列半导体功率开关设备的拓扑结构。功率转换器通常包括两个网桥，其中第一网桥将由发电机提供的AC功率信号转换成DC功率信号，并且第二网桥将该DC功率信号转换成AC功率信号，其在电压、频率和相位角方面与电网匹配。由于功率转换器总是实现频率转换，所以这样的功率转换器也常常被命名为频率转换器。然而，在实践中在(一个或多个)风轮机和电网之间的电功率连接线处存在的电信号上总是存在至少一些扰动。这些扰动特别是谐波扰动，其例如可以由PWM调制的功率转换器的开关频率或者无源整流器桥、系统谐振、电弧炉…等的开关频率引起。然而，扰动也由连接到电网的电气设备引起。在这方面，电气设备可以是连接到电网的任何电气系统或电气装置。特别地，电气设备包括用电设备(electric consumer)或者用户设备和电功率生成系统，诸如任何类型的发电厂(例如，一个或多个风轮机)，其将电能馈送到电网。需要提到的是，扰动也可以由功率系统本身中的非理想化(例如，功率系统变压器中的饱和)引起。电网以及所连接的设备的可靠性和效率强烈地依赖于电网的系统电压中的谐波失真。因而，电网运营商被要求确保具有满足一定标准的质量的功率的可靠递送，从而确保连接到电网的任何类型的电气设备的无忧操作。因而，网运营商正在采取重要的措施以将谐波失真保持在预定义的水平内。这特别是针对由功率转换器或者频率转换器引起的谐波失真有效。然而，应当理解的是，当然，电网中的所有谐波都是有害的，并且可能在系统中和/或在所连接的电气设备中引起问题。在如何生成这些谐波之间没有差别产生。目前，与对来自功率转换器的谐波发射的处理有关的主要焦点指向开关频率的最显著谐波、它们的边带和这些边带的倍数。已知借助于专用滤波器、不同的开关模式、在不同的开关模式之间的相移等来抑制这些谐波频率。还存在下述技术，通过这些技术，可以通过应用算法来选择恰当的PWM开关模式而除去各个谐波。EP 1995863 A2公开了一种用于控制多个功率转换器的方法，所述功率转换器可以用于对接到供电网或电网。每一个功率转换器包括根据PWM策略进行操作的网桥，其具有相同的开关周期并且其引起电网的电压中的至少一个有害的谐波。该方法包括为每一个网桥的PWM策略的开关周期提供相对于时间基准的不同的时间偏移以使得供电网电压中的至少一个有害谐波被至少部分地除去的步骤。通常，不认为低阶(频率)谐波会引起显著的失真问题。然而，在预期到与低阶谐波有关的问题的情况下，使用所谓的场水平滤波器(park level filter)从而遭遇这样的问题是已知的。在这方面，场水平滤波器是高功率滤波器设备，其对由两个或更多风轮机或由整个风力发电厂或风力涡轮机组提供的公共电功率输出信号中的特定谐波进行抑制。为了表征来自通过功率转换器(或频率转换器)连接到电网的电功率生成系统的谐波发射，通常做出的假设是，在功率转换器的端子处测量到的电流全部由功率转换器本身生成。该假设(其可以被看作为未将已经存在于电网中的谐波扰动(背景谐波)考虑在内的结果)尤其具有不能将有源滤波结合到功率转换器中的缺点，因为目前不可能在由电网内的背景谐波引起的谐波扰动和由功率转换器引起的谐波扰动之间进行区分。 随着经由功率转换器连接到电网的电功率生成系统(特别是风轮机)的日益增加的量，对用于控制和/或分析来自这样的电功率设备的谐波发射的技术的需求正变得日益重要。可能存在对于改进在电功率生成系统和电网之间的连接处的电扰动(特别是关于电扰动的起因)的分析的需求。此外，可能存在对于减轻这样的电扰动以便改进电网的电质量的需求。
技术实现思路
该需求可以通过根据独立权利要求的主题来满足。通过从属权利要求来描述本专利技术的有利实施例。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于将在电功率生成系统和电网之间的电连接处存在的电信号上的扰动分解成具有第一强度的第一扰动(其中该第一扰动被归因于电功率生成系统)和具有第二强度的第二扰动(其中该第二扰动被归因于电网)的方法。所提供的方法包括:(a)确定电信号的电压的电压值，(b)确定电信号的电流的电流值，(C)基于所测量的电压值、所测量的电流值和电功率生成系统的特性等效阻抗来计算在电功率生成系统的谐波模型中表征所述电功率生成系统的等效电压源的开路电压的值，以及(d)基于所计算的等效电压源的开路电压的值来确定第一扰动的强度。所描述的方法基于以下思想，通过用等效电压源和用特性等效阻抗来表示电功率生成系统，第一扰动(其被归因于电功率生成系统)和第二扰动(其被归因于电网)可以被彼此独立地确定。具体地，用于将两个扰动与彼此分离的所获得的模型可以包含理想内部电压源(幅度和相位两者)以及电功率生成系统的复阻抗，它们一起形成电功率生成系统的已知的戴维南(或可替换地诺顿)表示。在本文档中，术语“电功率生成系统”可以表明能够产生电功率的任何电气装置。该电功率生成系统可以不仅包括发电机。特别地，该电功率生成系统还可以包括电气设备，其用于以可靠的方式将发电机连接到电网。具体地，该电气设备可以是功率转换器或者频率转换器，其用于将由电功率生成系统提供的电功率信号的AC频率和电压适配成电网的给定AC频率和给定电压。特别地，电功率生成系统可以是风轮机。该风轮机例如可以是可变速度风轮机或者双馈风轮机，其具有在它的定子和它的转子两者上带有绕组的发电机，其中两个绕组均在风轮机的转轴和电气系统之间传输有效的功率。双馈风轮机在要求针对所生成的功率信号的固定AC频率改变轴的速度的应用中是有用的。在本文档中，术语“扰动”可以特别地表明任何有害的信号分量，其在频率方面和/或在相位方面不同于理想的电信号，其被认为是由电功率生成系统递送到电网。在这方面，“扰动”可以包括扰动的电压和/或扰动的电流。作为“被归因于”的术语可以表明相应扰动的起因。具体地，第一扰动可以由电功率生成系统的(总是不完美的)操作引起，并且第二扰动可以由电网的(总是不完美的)操作状态本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.19 EP 10188028.41.一种用于将在电功率生成系统(110，600)和电网(150)之间的电连接(170)处存在的电信号上的扰动分解成具有第一强度的第一扰动(II (η))和具有第二强度的第二扰动(12 (η))的方法,其中该第一扰动被归因于电功率生成系统(110,600),其中该第二扰动被归因于电网(150)， 所述方法包括: 确定电信号的电压的电压值(Um(η))， 确定电信号(Ichm (η))的电流的电流值(Im (η)), 基于所测量的电压值、所测量的电流值和电功率生成系统(110，600)的特性等效阻抗(Zchm(n))来计算在电功率生成系统(110，600)的谐波模型中表征所述电功率生成系统(110，600)的等效电压源(212)的开路电压(Up丽I (η))的值，以及 基于所计算的等效电压源(212)的开路电压(Upwm(n))的值来确定第一扰动(II (η))的强度。2.如在前述权利要求中所阐述的方法，其中所述电信号包括至少两个频率分量， 对电压值(Im(η))的确定与所述至少两个频率分量之一有关， 对电流值(Um(η))的确定与所述至少两个频率分量之一有关，以及 特性等效阻抗(214)与所述至少两个频率分量之一有关。3.如在前述权利要求中所阐述的方法，其中， 第一扰动是第一复谐电流(II (η)),并且， 第二扰动是第二复谐电流(12 (η))。4.如在前述权利要求的任何一个中所阐述的方法，其中， 第一扰动(II (η))由电功率生成系统(600)的功率转换器(I 10)引起。5.如在前述权利要求中所阐述的方法，其中， 所述第一扰动(II (η))与功率转换器(110)的开关操作有关。6.如在前述权利要求中的任何一项中所阐述的方法，其中， 第一扰动(II (η))包括扰动的电压信号,其由谐波模型中表征电功率生成系统(110,600)的等效电压源(212)的开路电压(Upwm(η))的值给出，其中，使用以下公式来计算开路电压(Upwm (η))的值:r p w η ri)=η η} ^ I γ: ( γ! }.■ Z c h ιη η} 其中 -Upwm (η)是扰动的电压和开路电压， -Um(η)是所测量的电压值， -1m(η)是所测量的电流值， -Zchm(η)是电功率生成系统的特性等效阻抗，以及 -η是指示在其处确定第一扰动的强度的频率分量的参数值。7.如在前述权利要求中所阐述的方法，其中， 第一扰动(II (η))还包括扰动的电流信号(Ichm...
【专利技术属性】
技术研发人员：B安德森，PB布罗冈，NM戈尔登鲍姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：
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