Способ компенсации токов, подлежащих подаче из ветроэнергопарка - RU2696604C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к ветроэнергопарку для подачи электрического полного тока в точке сетевого подключения в сети электроснабжения. Кроме того, настоящее изобретение относится к такой компенсационной ветроэнергетической установке, а также к способу подачи электрического полного тока с помощью такого ветроэнергопарка и к способу генерации тока компенсационной ветроэнергетической установки.

Известно, особенно для ветроэнергопарков, что переменный электрический ток для подачи в сеть электроснабжения генерируется таким образом, что несколько ветроэнергетических установок по меньшей мере с одним преобразователем постоянного тока в переменный (инвертором), соответственно, генерируют частичный ток, который накладывается для получения подлежащего подаче электрического полного ток и подается в сеть электроснабжения. Такие ветроэнергетические установки также известны как генераторы с инверторной связью.

Частичные токи генераторов с инверторной связью генерируются в основном посредством способов модуляции с применением множества инверторов, в частности, каскадных инверторов.

Недостатком при применении таких способов модуляции, в частности, является то, что отдельные частичные токи могут быть сильно нагружены высшими гармониками. Этот эффект может дополнительно негативно усиливаться каскадным выполнением инвертора, в частности, так, что электрический полный ток, подлежащий подаче ветроэнергопарком, более не удовлетворяет требованиям сети электроснабжения.

Далее под гармониками тока следует понимать, по существу, высшие гармонические колебания тока, они могут определяться с помощью ряда известных методов анализа.

Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам при поиске по приоритетной заявке к настоящей заявки выявило следующие документы предшествующего уровня техники: WO 01/73518 A1; US 8,971,066 В2; "Harmonic Resonances in Wind Power Plants: Modeling, Analysis and Active Mitigation Methods", F.D. Freijedo et al., IEEE Eindhoven PowerTech, 2015; "Harmonic Challenges and Mitigation in Large Offshore Wind Power Plants", Dong Energy Wind Power, Harmony Symposium, 26. August 2015; "Transient Response of a Wind Energy Conversion System Used as Active Filter", Grazia Todeschini et al., IEEE Transactions on Energy Conversion, Band 26, Nr. 2, Juni 2011.

Задача настоящего изобретения, таким образом, заключается в решении по меньшей мере одной из указанных выше проблем. В частности, должно быть предложено решение, которое может простым способом управлять и/или компенсировать содержание гармоник подлежащего подаче полного тока ветроэнергопарка.

В соответствии с изобретением, предложен ветроэнергопарк для подачи электрического полного тока в электрическую сеть электроснабжения в точке сетевого подключения согласно пункту 1 формулы изобретения. Ветроэнергопарк содержит по меньшей мере одну ветроэнергетическую установку, которая имеет активный блок компенсации, и по меньшей мере одну дополнительную ветроэнергетическую установку, которая выполнена как бескомпенсационная ветроэнергетическая установка.

По меньшей мере одна ветроэнергетическая установка с активным блоком компенсации также упоминается далее как компенсационная ветроэнергетическая установка и выполнена так, чтобы генерировать компенсирующий частичный ток с модулированной компенсационной составляющей, то есть частичный ток, который был модулирован компенсационной составляющей с помощью активного блока компенсации. Для этой цели может, например, применяться активный фильтр, который модулирует ток, генерируемый ветроэнергетической установкой, компенсационной составляющей. Таким образом, компенсационная ветроэнергетическая установка генерирует на первом этапе обычный ток, который на втором этапе модулируется компенсационной составляющей, которая была сформирована посредством активного блока компенсации на первом этапе.

По меньшей мере одна дополнительная ветроэнергетическая установка, которая далее обозначается также как бескомпенсационная ветроэнергетическая установка, не имеет активного блока компенсации в смысле компенсационной ветроэнергетической установки и выполнена так, чтобы генерировать не-компенсирующий частичный ток без модулированной компенсационной составляющей, то есть, в принципе, абсолютно нормальный. Генерация такого не-компенсирующего частичного тока может осуществляться, например, частотным инвертором. Частотный инвертор может, например, использовать широтно-импульсную модуляцию или метод диапазона допуска, но он не выполняет для не-компенсирующего частичного тока никакой дополнительной модуляции в том смысле, что целенаправленно гармонические составляющие или компенсационные составляющие добавляются к генерируемому таким образом току. В любом случае, не осуществляется никакая модуляция с помощью активного блока компенсации.

Кроме того, ветроэнергетические установки ветроэнергопарка, то есть, как компенсационные ветроэнергетические установки, так и бескомпенсационные ветроэнергетические установки, связаны посредством общей парковой сети и осуществляют подачу тока в сеть электроснабжения через общую точку сетевого подключения как один ветроэнергопарк. Генерируемые ветроэнергетическими установками компенсирующий и не-компенсирующий частичные токи, таким образом, накладываются друг на друга в парковой сети, образуя совместный подлежащий подаче электрический полный ток.

Компенсационная ветроэнергетическая установка в соответствии с изобретением выполнена так, чтобы генерировать компенсирующий частичный ток с модулированной компенсационной составляющей таким образом, что при наложении компенсирующего и не-компенсирующего частичных токов, то есть всех частичных токов, генерируется подлежащий подаче полный ток, который в опорной точке формирует образующийся там опорный ток таким образом, что опорный ток достигает заданную форму тока или соответственно заданный ток. В зависимости от случая применения предлагается, что вместо опорного тока рассматривается опорное напряжение, и подлежащий подаче полный ток генерируется таким образом, что это опорное напряжение достигает заданную форму напряжения или соответственно заданное напряжение. Также за счет наложения компенсирующего и не-компенсирующего частичных токов обеспечивается достижение подлежащего подаче полного тока. Рассмотрение опорного напряжения вместо опорного тока предложено, в частности, для опорной точки, которая расположена в сети электроснабжения. В данном случае форма тока менее важна, чем форма напряжения; напротив, при рассмотрении опорной точки в парковой сети или на участке между парковой сетью и точкой сетевого подключения предпочтительным является рассмотрение опорного тока.

Нижеследующие пояснения к вариантам выполнения и эффектам в связи с опорным током применимы с соответствующими изменениями также для опорных напряжений.

Особенно предпочтительным является тот факт, что ветроэнергетическая установка уже существующего ветроэнергопарка простым способом может быть дополнительно оснащена активным фильтром, чтобы таким образом повысить качество подлежащего подаче тока всего ветроэнергопарка.

Для этого опорная точка может находиться в самой парковой сети, между парковой сетью и точкой сетевого подключения или в сети электроснабжения.

Предпочтительно, ветроэнергопарк имеет средство регистрации для регистрации возникающих в опорной точке гармоник опорного тока, и активный блок компенсации выполнен так, чтобы генерировать, в зависимости от зарегистрированных, возникающих в опорной точке гармоник опорного тока, модулированную компенсационную составляющую таким образом, что возникающие в опорной точке гармоники опорного тока или опорного напряжения компенсируются или по меньшей мере уменьшаются или сводятся к минимуму.

Средство регистрации, в частности, выполнено так, чтобы регистрировать гармоники, возникающие в опорной точке, и передавать их в активный блок компенсации. Это может осуществляться как непосредственно, так и опосредованно и/или по кабелю или радио или т.п. Средство регистрации может также быть выполнено как средство измерения или как измерительный приемник.

Активный блок компенсации генерирует модулированную компенсационную составляющую предпочтительно в зависимости от зарегистрированных гармоник так, что гармоники в опорной точке компенсируются или по меньшей мере уменьшаются или сводятся к минимуму. Например, в качестве опорной точки может выбираться точка сетевого подключения, так что компенсационная ветроэнергетическая установка минимизирует гармоники подлежащего подаче полного тока в точке сетевого подключения или полностью устраняет в лучшем случае. Ветроэнергопарк затем осуществляет подачу в сеть электроснабжения, по существу, без гармоник. При этом особенно предпочтительным является то, что одна или несколько ветроэнергетических установок с одним активным блоком компенсации могут практически исключить все гармоники ветроэнергопарка.

Предпочтительно, ветроэнергопарк имеет точно одну ветроэнергетическую установку, или ветроэнергопарк имеет по меньшей мере одну подсеть, которая содержит точно одну компенсационную ветроэнергетическую установку.

Количество компенсационных ветроэнергетических установок, таким образом, согласуется соответственно мощности ветроэнергопарка. В частности, для компенсации гармоник в соответствии с одной из вышеуказанных форм выполнения, компенсационная ветроэнергетическая установка выполнена так, чтобы компенсировать гармоники множества бескомпенсационных ветроэнергетических установок, например, в соотношении больше, чем 1:5, в частности, больше, чем 1:10. Если ветроэнергопарк имеет более 10 ветроэнергетических установок, предлагается разделить его на подсети, так что соответствующий изобретению ветроэнергопарк предпочтительно имеет точно одну компенсационную ветроэнергетическую установку на подсеть. В частности, при компенсации гармоник требуется особенно мало компенсационных ветроэнергетических установок.

В соответствии с изобретением предложена ветроэнергетическая установка для генерации электрической мощности для подачи в сеть электроснабжения согласно пункту 5 формулы изобретения. Она выше и далее по тексту обозначается как компенсационная ветроэнергетическая установка. Компенсационная ветроэнергетическая установка имеет активный блок компенсации, в частности, активный фильтр, чтобы генерировать компенсирующий частичный ток с модулированной компенсационной составляющей, причем компенсационная составляющая модулируется активным блоком компенсации, чтобы достичь или соответственно чтобы генерировать заданную форму тока опорного тока в опорной точке. Таким образом, соответствующая изобретению ветроэнергетическая установка выполнена так, чтобы функционировать как компенсационная ветроэнергетическая установка вышеописанного и далее описанного ветроэнергопарка согласно по меньшей мере одной форме выполнения.

Компенсационная ветроэнергетическая установка, кроме того, выполнена как обычная ветроэнергетическая установка, например, как безредукторная ветроэнергетическая установка с синхронным генератором и полным инвертором, который генерирует обычный частичный ток. Кроме того, компенсационная ветроэнергетическая установка имеет активный блок компенсации, который модулирует этот обычный частичный ток компенсационной составляющей. Таким образом, модуляция осуществляется посредством активного блока компенсации. При этом обычный частичный ток согласно одной форме выполнения модулируется соответственно компенсационной составляющей так, что опорный ток в опорной точке достигает определенную заданную форму тока.

Предпочтительным образом предусмотрено средство регистрации для регистрации возникающих в опорной точке гармоник опорного тока, и активный блок компенсации выполнен так, чтобы, в зависимости от зарегистрированных, возникающих в опорной точке гармоник опорного тока или соответственно опорного напряжения, модулировать компенсационную составляющую так, что возникающие в опорной точке гармоники опорного тока или соответственно опорного напряжения компенсируются или по меньшей мере уменьшаются или сводятся к минимуму.

Таким образом, активный блок компенсации компенсирующей ветроэнергетической установки выполнен так, чтобы с помощью средства регистрации регистрировать гармоники в опорной точке. При этом средство регистрации может быть также составной частью активного блока компенсации или компенсационной ветроэнергетической установки.

Кроме того, активный блок компенсации предпочтительно выполнен так, чтобы модулировать гармоники компенсационной ветроэнергетической установки посредством компенсационной составляющей так, что гармоники опорного тока, возникающие в опорной точке, могут компенсироваться или соответственно сводиться к минимуму.

Предпочтительно, активный блок компенсации расположен на стороне низкого напряжения ветроэнергетической установки.

Активный блок компенсации компенсационной ветроэнергетической установки расположен, например, в качестве активного фильтра на стороне низкого напряжения ветроэнергетической установки. Как правило, сторона низкого напряжения находится на первичной стороне ветроэнергетической установки, имеющей номинальное напряжение менее 1 кВ. Ветроэнергетическая установка тогда соединена соответственно через трансформатор с сетью электроснабжения или парковой сетью, которая имеет, например, номинальное напряжение 10 кВ или 20 кВ. Ветроэнергетическая установка, таким образом, соединена через трансформатор с парковой сетью, и активный блок компенсации расположен на первичной стороне трансформатора.

Кроме того, в соответствии с изобретением предложен способ подачи электрического полного тока в точке сетевого подключения в сеть электроснабжения посредством ветроэнергопарка. Соответствующий изобретению способ включает в себя следующие этапы: регистрация опорного тока, зависимого от полного тока, в опорной точке, генерирование по меньшей мере первого частичного тока полного тока посредством первой ветроэнергетической установки, причем первая ветроэнергетическая установка выполнена как компенсационная ветроэнергетическая установка и имеет активный блок компенсации, модулирование по меньшей мере первого частичного тока посредством компенсационной составляющей с помощью активного блока компенсации первой ветроэнергетической установки, чтобы скомпенсировать или уменьшить гармоники опорного тока или соответственно опорного напряжения, генерирование по меньшей мере второго частичного тока полного тока посредством второй бескомпенсационной ветроэнергетической установки, причем второй сгенерированный частичный ток не модулируется посредством компенсационной составляющей активного блока компенсации, и, таким образом, генерируется не-компенсирующий частичный ток без модулированной компенсационной составляющей, наложение по меньшей мере одного первого компенсирующего частичного тока с по меньшей мере одним вторым не-компенсирующим частичным током в точке наложения для получения электрического полного тока, подлежащего подаче в точке сетевого подключения.

Таким образом, на первом этапе регистрируются гармоники опорного тока в опорной точке, это может осуществляться, например, с помощью обычных средств измерения. Если в качестве опорной точки выбрана точка сетевого подключения, то опорный ток соответствует подлежащему подаче полному току. Если опорная точка находится вне ветроэнергопарка, то опорный ток только частично зависит от подаваемого полного тока. Таким образом, опорный ток тогда включает в себя множество подаваемых токов различных генераторов и по меньшей мере часть подаваемого полного тока.

На втором этапе затем генерируется частичный ток посредством компенсационной ветроэнергетической установки и затем модулируется активным блоком компенсации так, что зарегистрированные или соответственно возникающие в опорной точке гармоники компенсируются соответствующим образом. Для этого частичный ток модулируется компенсационной составляющий с помощью активного блока компенсации. При этом учитывается, что ток в опорной точке составляется из этого частичного тока с компенсационной составляющей и из других частичных токов, которые не модулируются для компенсации. При этом компенсация осуществляется, в частности, в зависимости от предварительно вычисленного заданного значения и/или так, что возникающие гармоники сводятся к минимуму, в частности, устраняются.

Таким образом, предложенный способ позволяет осуществлять простым способом компенсацию гармоник посредством нескольких компенсационных ветроэнергетических установок, то есть обычных ветроэнергетических установок, которые были оснащены и/или модернизированы активным фильтром. Оптимально, требуется только одну ветроэнергетическую установку ветроэнергопарка оснащать блоком компенсации.

В предпочтительной форме выполнения, соответствующий изобретению способ выполнен как способ регулирования с обратной связью и/или оптимизирован с помощью сетевого анализа ветроэнергопарка.

Предпочтительным образом, для компенсации или соответственно снижения гармоник задается заданное значение гармоник, и генерирование по меньшей мере одного первого компенсирующего частичного тока с модулированной компенсационной составляющей осуществляется в зависимости от заданного значения гармоник, в частности, так, что заданное значение гармоник для генерации образует задающий (управляющий) параметр, чтобы задать гармоники по меньшей мере одного компенсирующего частичного тока или чтобы задать полные гармоники наложенного полного тока, особенно в случае места, отличного от опорной точки.

За счет задания заданных значений гармоник, можно модулировать наложенный полный ток почти произвольным образом. Таким образом, может генерироваться как полный ток, который почти свободен от гармоник, так и полный ток, который еще имеет только определенные гармоники, которые ослабляют, например, имеющиеся в сети электроснабжения гармоники. Для этого предпочтительно применяется регулирование, при котором заданные значения гармоник применяются в качестве управляющих параметров регулирования, чтобы генерировать произвольный опорный ток в опорной точке.

Предпочтительным образом, для регистрации гармоник в опорной точке, используется средство наблюдения состояния, причем средство наблюдения состояния регистрирует гармоники в опорной точке за вычетом достигнутой посредством по меньшей мере одного первой компенсирующего тока компенсации в качестве некомпенсированных гармоник, и для генерирования по меньшей мере одного первого компенсирующего частичного тока с модулированной компенсационной составляющей учитываются нескомпенсированные гармоники.

За счет этого может достигаться то, что подлежащие компенсации гармоники хорошо регистрируются и в том случае, если компенсация является эффективной, если, таким образом, в идеальном случае в опорной точке из-за компенсации больше не возникают гармоники. Но в этом случае компенсация все же должна продолжаться, хотя в опорной точке гармоники не распознаются. Для этого, компенсация ориентируется на нескомпенсированные гармоники, то есть гармоники в опорной точке за вычетом компенсации, достигнутой посредством по меньшей мере одной первой модулированной компенсационной составляющей. Эти нескомпенсированные гармоники предпочтительно регистрируются с помощью средства наблюдения состояния. Таким образом, для регулирования используется регулятор, который выполнен как средство наблюдения или средство оценки.

Предпочтительно, опорная точка представляет собой точку сетевого подключения.

За счет этого обеспечивается возможность того, что ветроэнергопарк, применяющий соответствующий изобретению способ, генерирует подлежащий подаче в сеть полный ток, который не имеет гармоник или соответственно имеет только незначительные гармоники. Это особенно предпочтительно для ветроэнергопарков, которые соединены со слабой сетью.

Предпочтительно, опорная точка находится за пределами ветроэнергопарка, причем предложенный способ дополнительно содержит следующие этапы: определение заданных значений гармоник в зависимости от гармоник, зарегистрированных в опорной точке, управление активным блоком компенсации в зависимости от определенных заданных значений гармоник, чтобы генерировать гармоники в соответствии с заданными значениями гармоник и генерировать по меньшей мере один первый частичный ток с модулированной компенсационной составляющей так, что подлежащий подаче полный ток имеет соответствующие гармоники.

В качестве опорной точки выбирается, например, узловая точка в сети электроснабжения. Это желательно особенно тогда, если соответствующий изобретению способ выполняется ветроэнергопарком, который, по отношению к опорной точке, является основной системой подачи энергии или соответственно сетевым генератором. Если гармоники возникают только в опорной точке, они могут пересчитываться и в качестве заданных значений выдаваться на компенсационные ветроэнергетические установки. Ветроэнергопарк, содержащий компенсационные ветроэнергетические установки, генерирует тогда определенные гармоники в точке сетевого подключения ветроэнергопарка. Полный ток, сгенерированный таким образом, затем подается в сеть электроснабжения и накладывается там так, что в опорной точке гармоники, а именно, в частности, гармоники напряжения компенсируются, и сеть электроснабжения стабилизируется.

Предпочтительно, проверяется, превышают ли гармоники в опорной точке предельные значения, особенно для 5-й, 7-й, 11-й, 13-й, 17-й и/или 19-й гармоники, и опционально, модулирование по меньшей мере одной модулирующей компенсационной составляющей первого частичного тока осуществляется только тогда, когда гармоники в опорной точке превысили по меньшей мере одно предельное значение.

Согласно данному варианту выполнения, таким образом, только тогда исходят из гармоник или соответственно выполняют способ, когда определенное предельное значение было превышено. Только при превышении предельных значений тогда активируется компенсация и осуществляется модуляция компенсационной составляющей. Активный модуль компенсации, таким образом, временно неактивен. Такой подход особенно хорошо подходит для того, чтобы предотвращать раскачивание (подъем колебаний) в компенсационной ветроэнергетической установке, ветроэнергопарке и/или в сети электроснабжения.

В особенно предпочтительном варианте выполнения проверяется, превышают ли предельное значение 5-я, 7-я, 11-я, 13-я, 17-я и/или 19-я гармоники. Чтобы улучшить качество в опорной точке, выбираются целенаправленно один или несколько критериев проверки. При этом 5-я, 7-я, 11-я, 13-я, 17-я и/или 19-я гармоники особенно хорошо пригодны, так как они часто генерируется инверторами более высокого порядка, и количество таких инверторов с увеличением децентрализованной генерации неуклонно растет и будет продолжать расти. Поэтому способ особенно хорошо подходит для сетей электроснабжения с преобладанием инверторов.

Предпочтительным образом, проверка на гармоники в опорной точке включает в себя анализ расходимости, и при обнаружении расходимости определенные заданные значения сохраняются до тех пор, пока расходимость продолжается. Таким образом, проверяется, являются ли значения расходящимися и указывающими на подъем колебаний.

Предложено, что при подъеме колебаний в сети, в частности при гармониках, никакие заданные значения более не передаются на активные блоки компенсации, или соответственно модулирование посредством активного фильтра приостанавливается. Таким образом, способ компенсации гармоник останавливается, когда существует угроза нестабильности сети электроснабжения. Следовательно, соответствующий изобретению способ можно применять также и в небольших, децентрализованных сетях, которые склонны к подъему колебаний.

Предпочтительным образом, электрический полный ток генерируется с помощью ветроэнергопарка согласно по меньшей мере одной вышеописанной форме выполнения, и/или по меньшей мере один модулированный частичный ток генерируются посредством ветроэнергетической установки согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов выполнения ветроэнергетической установки.

В соответствии с изобретением предложен способ генерации по меньшей мере одной компенсационной составляющей посредством активного блока компенсации соответствующей изобретению ветроэнергетической установки, в частности, согласно по меньшей мере одной вышеописанной форме выполнения ветроэнергетической установки, причем модулированный посредством активного блока компенсации частичный ток предоставляется на стороне низкого напряжения ветроэнергетической установки.

Настоящее изобретение далее будет описано в качестве примера более подробно с помощью вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.

Фиг. 1a показывает схематичный вид ветроэнергетической установки,

Фиг. 1b схематично показывает обычный ветроэнергопарк,

Фиг. 2 показывает один вариант выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка,

Фиг. 3а показывает предпочтительный вариант выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка, причем опорная точка является точкой сетевого подключения,

Фиг. 3b показывает схематичное представление гармоник предпочтительного варианта выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка, причем опорная точка является точкой сетевого подключения,

Фиг. 4а показывает особенно предпочтительный вариант выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка, причем опорная точка находится в сети электроснабжения,

Фиг. 4b показывает схематичное представление гармоник предпочтительного варианта выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка, причем опорная точка находится в сети электроснабжения,

Фиг. 5 показывает ход выполнения способа для соответствующего изобретению способа, и

Фиг. 6 показывает ход выполнения способа для другого соответствующего изобретению способа в предпочтительной форме выполнения.

Фиг. 1а показывает ветроэнергетическую установку 100 для генерации электрической мощности для подачи в сеть электроснабжения и/или в сеть ветроэнергопарка, содержащего ветроэнергетическую установку 100. Ветроэнергетическая установка содержит мачту 102 и гондолу 104. В гондоле 104 размещены аэродинамический ротор 106 с тремя роторными лопастями 108 и обтекателем 110. При работе ротор 106 приводится ветром во вращательное движение и тем самым приводит в действие генератор в гондоле 104.

Фиг. 1b показывает обычный ветроэнергопарк 150, например, с тремя ветроэнергетическими установками 100 для генерации электрической мощности посредством генератора 112, причем ветроэнергетические установки 100 могут быть одинаковыми или различными. Три ветроэнергетические установки 100, таким образом, являются характерными в принципе для любого количества ветроэнергетических установок 100 ветроэнергопарка 150. Ветроэнергетические установки 100 предоставляют свою мощность, а именно, в частности, выработанный ток в парковую сеть 152, соответственно, как частичный ток. При этом соответственно выработанные частичные токи или мощности отдельных ветроэнергетических установок 100 суммируются в парковой сети 152 и подаются на трансформатор 154, который также обозначается как парковый трансформатор 154. Парковый трансформатор 154 предусмотрен и выполнен таким образом, чтобы преобразовывать с повышением напряжение в парковой сети 152 и затем предоставлять электрическую мощность в сеть электроснабжения, в частности, через соединительную линию 156, которая соединяет ветроэнергопарк 150 в точке 158 сетевого подключения с сетью 160 электроснабжения. Точка 158 сетевого подключения также обычно обозначается как точка подачи или PCC и является точкой, в которой ветроэнергопарк 150 подключен к сети электроснабжения и подает в сеть свою электрическую мощность. Опционально, точка 158 сетевого подключения может иметь дополнительный трансформатор. Фиг. 1b является только упрощенным представлением обычного ветроэнергопарка 150, которое, например, не показывает управление, хотя, конечно, устройство управления присутствует. Также, например, парковая сеть 152 может быть выполнена иначе, при этом, например, также имеется трансформатор на выходе каждой ветроэнергетической установки 100, или несколько ветроэнергетических установок 100 образуют частичную сеть, множество которых образует парковую сеть 152.

Фиг. 2 показывает форму выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка 250 для подачи электрического полного тока C_inj' в точке 258 сетевого подключения в сеть 260. Ветроэнергопарк 250 содержит несколько ветроэнергетических установок 200a, 200b, причем каждая ветроэнергетическая установка вырабатывает, соответственно частичный ток C_Winda, C_Windb, C_Windc электрического полного тока C_inj'. По меньшей мере одна ветроэнергетическая установка 200а ветроэнергопарка 250 содержит активный блок 270 компенсации и выполнена как компенсационная ветроэнергетическая установки 200а, чтобы вырабатывать компенсирующий частичный ток с модулирующей компенсационной составляющей C_Winda, причем компенсационная составляющая модулируется активным блоком 270 компенсации. Кроме того, соответствующий изобретению ветроэнергопарк 250 содержит по меньшей мере одну дополнительную ветроэнергетическую установку 200b, которая в качестве бескомпенсационной ветроэнергетической установки 200b выполнена так, чтобы вырабатывать не-компенсирующий частичный ток без компенсационной составляющей C_Windb, которая по отношению к модуляции активным блоком компенсации является немодулированной, то есть немодулированной компенсационной составляющей. В качестве не-компенсирующего частичного тока, таким образом, в принципе вырабатывается только синусоидальный ток, который, однако, непреднамеренно может отклоняться от идеального синусоидального тока. Таким образом, бескомпенсационные ветроэнергетические установки 200b не имеют активного блока компенсации. Компенсирующий частичный ток с модулированной компенсационной составляющей C_Winda и не-компенсирующий частичный ток без модулированной компенсационной составляющей C_Windb накладываются в ветроэнергопарке 252 для получения подаваемого в сеть электрического полного тока C_inj. Он в идеальном случае без потерь вводится в точке 258 сетевого подключения в сеть 260 электроснабжения в качестве электрического полного тока C_inj'. Обычно, ветроэнергопарк также содержит участок 256, например, соединительную линию между ветроэнергопарком 252 и точкой 258 сетевого подключения, который может приводить к потерям. Специалисту известно, каким образом учитывать такие участки, например, согласовывать соответствующим образом токи и/или напряжения.

Компенсирующий частичный ток с модулированной компенсационной составляющей C_Winda вырабатывается, соответственно, таким образом, что подлежащий подаче полный ток C_inj' воздействует на опорный ток, чтобы достичь заданную форму тока C_Set для этого опорного тока. Опорный ток может возникать в опорной точке 270а, 270b, 270c в парковой сети 252 на участке 256 между парковой сетью и точкой сетевого подключения или в сети 260 электроснабжения. Таким образом, компенсирующий частичный ток с модулирующей компенсационной составляющей C_Winda вырабатывается так, что опорный ток, возникающий в опорной точке 270а, 270b и/или 270с, соответствует заданному току, в частности, соответствует по своей форме тока заданному току C_Act.

Кроме того, соответствующий изобретению ветроэнергопарк 250 может иметь дополнительные ветроэнергетические установки 200с, которые выполнены, например, как бескомпенсационные ветроэнергетические установки.

Кроме того, в предпочтительной форме выполнения ветроэнергетические установки 200а, 200b, 200с соответствующего изобретению ветроэнергопарка 250 выполнены как безредукторные ветроэнергетические установки и имеют синхронный генератор с полным инвертором.

Фиг. 3а показывает предпочтительную форму выполнения 350 соответствующего изобретению ветроэнергопарка, как показано на фиг. 2. Ветроэнергопарк 350 содержит по меньшей мере одну компенсационную ветроэнергетическую установку 300а с активным блоком 370 компенсации и дополнительные бескомпенсационные ветроэнергетические установки 300b, 300с. Каждая из ветроэнергетических установок 300а, 300b, 300с вырабатывает, соответственно, частичный ток C_Winda, C_Windb, C_Windc, причем модулирующая компенсационная составляющая компенсационной ветроэнергетической установки C_Winda вырабатывается активным блоком 370 компенсации, который предпочтительно выполнен как активный фильтр. Выработанные таким образом компенсирующие и не-компенсирующие частичные токи накладываются в трехфазной парковой сети 352 для получения подлежащего подаче полного тока C_inj'. Подлежащий подаче полный ток C_inj' через парковый трансформатор 354 и соединительную линию 356 вводится в сеть 360 электроснабжения в точке 358 сетевого подключения.

С помощью средства 370d регистрации в точке 358 сетевого подключения регистрируется опорный ток C_Act и передается на активный блок 370 компенсации. Активный блок 370 компенсации модулирует компенсационную составляющую так, что компенсирующий частичный ток C_Winda сводит к минимуму гармонику опорного тока C_Act, в частности, компенсирует. В установившемся состоянии, подлежащий подаче полный ток C_inj' соответствует, таким образом, опорному току C_Act, причем он, по существу, не имеет гармоник. Ветроэнергопарк 350, таким образом, осуществляет подачу в сеть электроснабжения без гармоник.

Фиг. 3b показывает схематичное представление гармоник 380 предпочтительной формы выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка согласно фиг. 3а. Для упрощенной иллюстрации, только первые три гармоники схематично показаны в p.u., а именно, соответствующие амплитуды соответствующей частотной составляющей. Каждая ветроэнергетическая установка соответствующего изобретению ветроэнергопарка формирует частичный ток, который имеет гармоники 382а, 382b, 382c. Они суммируются в парковой сети в полный ток, подлежащий вводу, который также имеет гармоники 384. Активный блок компенсации соответствующей изобретению ветроэнергетической установки модулирует компенсационную составляющую теперь так, что при наложении некомпенсирующих частичных токов, которые имеют гармоники 388b, 388c, и компенсирующих токов, которые имеют гармоники 388a, формируется подлежащий подаче полный ток, который имеет минимальные гармоники 390. Таким образом, полный ток, подлежащий подаче соответствующим изобретению ветроэнергопарком, больше не имеет в точке сетевого подключения, по существу, никаких гармоник 390.

Фиг. 4а показывает особенно предпочтительную форму выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка аналогично тому, как показано на фиг. 2. Ветроэнергопарк 450 имеет по меньшей мере одну компенсационную ветроэнергетическую установку 400a с активным блоком 470 компенсации и другие бескомпенсационные ветроэнергетические установки 400b, 400c. Каждая из ветроэнергетических установок 400а, 400b, 400с соответственно генерирует частичный ток C_Winda, C_Windb, C_Windc, причем модулирующая компенсационная составляющая компенсационной ветроэнергетической установки C_Winda вырабатывается активным блоком 470 компенсации, который предпочтительно выполнен как активный фильтр. Выработанные таким образом компенсирующие и не-компенсирующие частичные токи накладываются в трехфазной парковой сети 452 для получения подлежащего подаче полного тока C_inj'. Подлежащий подаче полный ток C_inj' через парковый трансформатор 454 и соединительную линию 456 вводится в сеть 460 электроснабжения через сетевой трансформатор.

С помощью средства 470d регистрации в точке сетевого подключения регистрируется возникающее опорное напряжение C_Act или его гармоники. Из зарегистрированных таким образом гармоник определяются компенсационные гармоники, и определяются заданные значения C_Set, которые передаются на активный блок 470 компенсации. Активный блок 470 компенсации модулирует компенсационную составляющую так, что компенсирующий частичный ток C_Winda сводит к минимуму гармонику опорного напряжения C_Act, в частности, компенсирует. В установившемся состоянии, таким образом, опорное напряжение C_Act имеет желательную форму напряжения. Ветроэнергопарк 450, таким образом, целенаправленно осуществляет подачу в сеть электроснабжения с некоторыми гармониками так, что гармоники опорного напряжения минимизируется в сети электроснабжения. Таким образом, гармоники напряжения сети электроснабжения сводятся к минимуму.

Фиг. 4b показывает схематичное представление гармоник 480 предпочтительной формы выполнения соответствующего изобретению ветроэнергопарка согласно фиг. 4а. Для упрощенной иллюстрации, только первые три гармоники схематично показаны в p.u. Каждая ветроэнергетическая установка соответствующего изобретению ветроэнергопарка генерирует частичный ток, который имеет гармоники 482а, 482b, 482c. Они суммируются в парковой сети для получения полного тока, подлежащего подаче, который также имеет гармоники 484. Активный блок компенсации соответствующей изобретению ветроэнергетической установки модулирует компенсационную составляющую теперь так, что при наложении не-компенсирующих частичных токов, которые имеют гармоники 488b, 488c, и компенсирующих токов, которые имеют гармоники 488a, генерируется подлежащий подаче полный ток, который имеет заданные гармоники 390. Таким образом, полный ток, подлежащий подаче предложенным ветроэнергопарком, больше имеет в точке сетевого подключения некоторые гармоники 390, причем множество остальных гармоник сведено к минимуму.

Фиг. 5 схематично показывает ход выполнения способа 500 для соответствующего изобретению способа для подачи электрического полного тока в точке сетевого подключения в сеть электроснабжения с помощью соответствующего изобретению ветроэнергопарка.

На первом этапе 510 регистрируются гармоники опорного тока в опорной точке, в частности, в точке сетевого подключения, например, с помощью цифровых средств для регистрации гармоник и токов.

Гармоники, зарегистрированные таким образом, передаются на активные блоки компенсации или компенсационные ветроэнергетические установки, что обозначено линией 515, и, при необходимости, оцениваются.

Активные блоки компенсации, которые предпочтительно расположены на стороне низкого напряжения компенсационной ветроэнергетической установки, модулируют на следующем этапе 520 компенсационные составляющие так, что гармоники, зарегистрированные в опорной точке, по меньшей мере уменьшаются или компенсируются. Это также может быть сделано, например, путем установки заданного значения.

Ввиду постоянно меняющихся преобладающих условий ветров и колебаний в сети электроснабжения, соответствующий изобретению способ представляет собой способ регулирования с обратной связью, в котором опорный ток корректируется до заданного тока. Это показано на фиг. 5 пунктирной линией 531.

Фиг. 6 схематично показывает ход выполнения способа 600 для другого соответствующего изобретению способа для подачи электрического полного тока в точке сетевого подключения в сеть электроснабжения с помощью соответствующего изобретению ветроэнергопарка.

На первом этапе 610 регистрируются гармоники опорного напряжения в опорной точке, в частности, в точке сетевого подключения, например, с помощью цифровых средств для регистрации гармоник и напряжений.

Затем на следующем этапе 620 в зависимости от зарегистрированных в опорной точке гармоник вычисляются компенсационные гармоники. Компенсационные гармоники представляют собой, в частности, такие гармоники, которые при наложении с другими гармониками вызывают ослабление полных гармоник по меньшей мере частично. Фазовое положение этих гармоник в идеальном случае сдвинуто по фазе относительно компенсирующих гармоник на 180°.

На следующем этапе 630 из вычисленных компенсационных гармоник по меньшей мере для одного активного блока компенсации ветроэнергетической установки ветроэнергопарка определяются значения гармоник, чтобы сформировать определенные компенсационные гармоники посредством активного блока компенсации.

Заданные значения гармоник передаются на следующем этапе 640 по меньшей мере на один активный блок компенсации.

На следующем этапе 650 по меньшей мере один активный блок компенсации затем генерирует модулирующую компенсационную составляющую, посредством которой гармоники в опорной точке в сети электроснабжения по меньшей мере частично компенсируются. Ветроэнергопарк, таким образом, осуществляет подачу в сеть электроснабжения в точке сетевого подключения целенаправленно с определенными гармониками в зависимости от заданного заданного значения.

В предпочтительной форме выполнения регистрация гармоник 610 включает в себя проверку 612, присутствуют ли гармоники, в частности, превышены ли предопределенные предельные значения. При этом наблюдаются, в частности, 5-я, 7-я, 11-я, 13-я, 17-я и/или 19-я гармоника. Если обнаружены такие гармоники, то затем опционально может выполняться генерация компенсационных составляющих для компенсации этих гармоник. Таким образом, в частности, определенные гармоники в сети электроснабжения контролируются и компенсируются посредством соответствующего изобретению ветроэнергопарка. Для этого ветроэнергопарк, в частности, в точке сетевого подключения содержит целенаправленно модулированные гармоники.

Кроме того, проверка на гармоники включает в себя анализ расходимости гармоник. При условии, что при осуществлении способа гармоники сходятся с убыванием, способ продолжает выполняться.

Если, однако, установлена расходимость N гармоник, то есть подъем колебаний сети электроснабжения в области гармоник, вычисленные заданные значения сдерживаются. Генерация компенсационных составляющих, таким образом, замораживается на их последнем заданном значении, что указывается посредством линии F.

Расходимость гармоник может тогда либо далее контролироваться, и при установленных убывающих по сходимости гармониках продолжаться, или способ приостанавливается с использованием мертвой зоны в течение определенного времени, и затем способ вновь начинает осуществляться самостоятельно спустя время простоя.

Ввиду постоянно меняющихся преобладающих условий ветров и колебаний в сети электроснабжения, соответствующий изобретению способ представляет собой способ регулирования обратной связью, в котором опорный ток корректируются до заданного тока. Это указано на фиг. 6 пунктирной линией 691.

Реферат

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – обеспечение управления и/или компенсации содержания гармоник подлежащего подаче полного тока ветроэнергопарка. Ветроэнергопарк для подачи электрического полного тока в точке сетевого подключения в сеть электроснабжения содержит по меньшей мере одну ветроэнергетическую установку, которая выполнена как компенсационная ветроэнергетическая установка и имеет активный блок компенсации, чтобы генерировать компенсирующий частичный ток с модулированной компенсационной составляющей, причем компенсационная составляющая модулируется активным блоком компенсации, и по меньшей мере одну дополнительную ветроэнергетическую установку, которая выполнена как бескомпенсационная ветроэнергетическая установка, чтобы генерировать не-компенсирующий частичный ток без модулированной компенсационной составляющей, причем компенсирующий частичный ток или соответственно компенсирующие частичные токи и не-компенсирующий частичный ток или соответственно не-компенсирующие частичные токи накладываются для получения подлежащего подаче электрического полного тока в парковой сети, соединяющей ветроэнергетические установки, и компенсирующий частичный ток или соответственно компенсирующие частичные токи генерируются таким образом, что подлежащий подаче полный ток в опорной точке в парковой сети, на участке между парковой сетью и точкой сетевого подключения или в сети электроснабжения, воздействует на возникающий опорный ток или возникающее опорное напряжение, чтобы достичь заданную форму тока для этого опорного тока или соответственно заданную форму напряжения для этого опорного напряжения. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула