[发明专利]具有双馈异步发电机和变频器调节的风能设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制风能设备的变频器的方法，该变频器与双馈异步发电机的转子连接以向电网馈给电能，其中变频器具有发电机侧的逆变器和电网侧的逆变器。此外，本发明还涉及一种具有变频器和用于实施所述方法的变频器调节的风能设备。

背景技术

变频器在风能设备中的应用越来越多。现代风能设备通常是转速可变的，从而发电机产生具有不同频率的交变电流。为了馈给到固定频率的供电网(通常50Hz)中，需要频率变换。为此使用变频器。在此，优选使用由与发电机的转子电连接的发电机侧的逆变器、直流电压中间电路和与电网电连接的电网侧的逆变器组成的变频器。通常，风能设备被运行为使得其在电网故障时、尤其是短路时与电网分离。但随着风能设备的逐渐普及和所装机的风功率的增加，不再仅仅要求将有功电流简单地馈给到电网中，而是期望风能设备的支持电网电压的运行。所述电网电压包括在不利的条件下也馈给有效功率，这些不利条件如电压偏差或电网频率与目标值(Sollwert)的偏差。在电压偏低或电网频率偏低的情况下期望支持性的运行。在此，往往用于较高功率的风能设备的双馈发电机具有以下问题，即变频器仅仅设计用于风能设备的电功率的大约三分之一并且不再能达到电网支持所需的额外电流。

从DE 10 2007 028 582 A1中公知：在具有完全变频器-通过该完全变频器将全部电功率馈给到电网中-的发电机的情况下，发电机侧的逆变器直接连接到电网上，即使发电机不再产生能量并且因此可以使用电网侧的逆变器以向电网馈给额外的无功功率。此方案的缺点在于，所期望的支持仅仅在发电机不输出能量的时候才可以进行。

发明内容

本发明所基于的任务在于，在具有双馈异步发电机的开始部分所述类型的风能设备中改进电网支持。

根据本发明的解决方案在于独立权利要求的特征。有利的改进方案是从属权利要求的主题。

在用于控制风能设备的变频器的方法中-所述变频器连接在双馈异步发电机的转子上以向电网馈给电能，其中所述变频器包括发电机侧的逆变器、电网侧的逆变器和至少一个用于调节和/或控制由至少一个逆变器向双馈发电机和/或电网输出的电流的变频器调节器，根据本发明设置，检测所输出的有功功率的变化，确定所检测到的变化是够满足预定义的条件，以及如果满足预定义的条件则改变待输出的无功功率的目标值，更确切地说，与电网侧的逆变器的无功功率的变化反向地并且在发电机侧的逆变器处同向地改变待输出的无功功率的目标值。

以下首先解释一些所使用的概念：

有功功率应被理解为由风能设备向电网输出的功率的一部分，该部分由电压与为此存在于相中的电流(有功电流)的乘积得出。无功功率是电压与相中不存在的电流(无功电流)的乘积。

有功功率的变化应被理解为电流的幅度或者相位彼此之间或相对于电网电压或者另一参考值的变化。在发电机侧的变频器中还包括注入到发电机定子中的电流的变化。在此，计算或者表示的方式不重要，发电机侧的电流往往由变频器调节器在所谓的面向现场的坐标中进行调节，所述坐标通过数学变换由三相系统计算并且为了控制逆变器重新返回到三相系统中。

预定义的条件尤其应被理解为达到电网参数-如电网电压或电网频率-的可调节的极限值。这些参量可以-但不必须-直接测得，但也可以通过计算确定。在此，不需要一定在所有三个相中都具有预定义的条件，而是在一个或两个相中出现预定义的条件就够了。

本发明基于以下认识：如果在电网中出现确定的条件时改变变频器的两个逆变器的目标值预给定，更确切地说，反向地改变变频器的两个逆变器的目标值预给定，则可以显著提高对具有双馈发电机的风能设备的潜力的利用。通过这种相反地调节逆变器，变频器或整个风能设备的总体特性被改善，从而可以实现对电网的更好支持。