[发明专利]一种用于驱动风力涡轮机的方法及相应的风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在电网电压发生变化时驱动为了产生电能而与电网相连接的风力涡轮机的方法以及风力涡轮机，通过其能够执行依据本发明的方法。

背景技术

风力涡轮机通常被连接到公共电力供应网来供应电能。在所述的电力供应网中能够出现电压故障及电压偏离，例如短路，其会导致在一个或多个阶段内电压的短暂下降或者升高。传统的风力涡轮机在识别到一个如此的电网故障后断开其与电网的连接并且自动地关闭。在图1中示出了传统的风力涡轮机的这种关闭过程，其中在时间上描述了电网故障1.1的信号状态、故障报告1.2以及触发操作1.3。在此，所述信号状态能够仅具有状态0或者1。当发生电网故障1.1时，将产生一个用于反应时间的长短的、相关的信号。当关于电网故障1.1的存在信号开始时，触发用于故障报告1.2的信号。关于故障报告的信号的结束将转而触发触发操作1.3，其会转而引起风力涡轮机的关闭。显而易见的是，从获取到电网故障1.1到风力涡轮机的实际关闭之间存在相当长的关闭延时1.5。

根据不同国家或地区的法律规定，对风力涡轮机存在如下要求，在能源供应电网发生故障时保持能源生产。尤其在电力供应网中的风力涡轮机数量不断增加的情况下，对风力涡轮机的驱动类型作如下改变，设备穿越电网故障，并且随后支电网的重建。鉴于此目的，各个国家或地区限定电压边界，当低于该电压界限时才允许关闭风力涡轮机。这意味着，当在一个高于所限定的电压界限的范围内出现电网故障或者电压偏离时，风力涡轮机应保持和电网的连接。在某些电压降值的情况下，设备应该穿越电网电压偏离的状态及故障。该穿越也被称为“低电压穿越(LVRT)”。在此根据当前的、偏离正常电压范围的电压值，借助特征曲线规定，应该以哪一个时间段和/或在哪种驱动状态下驱动风力涡轮机。在电网电压骤降的情况下，风力涡轮机和电网之间的能量流将改变，可能更少甚至没有能量能够导入到电力电网。接下来，将穿越电网电压波动时的驱动描述为低电压穿越(LVRT)驱动。

当电网电压在给定时段内正常化时，风力涡轮机应该重新处于正常驱动。倘若超过给定时段电网电压偏离或电网故障仍然存在，则从电网断开风力涡轮机并且关闭风力涡轮机。

在图2中示出了此类根据各自电压调节在电网中的停留时间的特征曲线。在此显而易见的是，在电压下降至U1的情况下，通过特征曲线2.1规定，以LVRT驱动穿越时间t1且在时间t1结束时才关闭风力涡轮机，倘若电网电压那时还没有被调节到正常化。在电压下降至值U2的情况下，在时间t2，风力涡轮机将被关闭。显而易见的是，剩下的残余电压越高，风力涡轮机在电网中的停留时间也越长。

在LVRT驱动下的风力涡轮机的驱动一方面是为了避免可以由各个电压骤降产生的涡轮机的、可能的负载和故障状态。另一方面，可以至少部分地保持风力涡轮机的驱动，以避免电网的完全毁损，并且能够使得电网快速重建成为可能。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种方法以及执行该方法的风力涡轮机，借助其能够在发生电网电压偏离时以简单、省时且经济的方式保持风力涡轮机的驱动，并且能够尤其在保持预定的功率输出和预定的时间范围的情况下阻止电网的完全毁损且确保电网的快速重建。

为了解决该任务，提供了一种用于在电网电压发生变化时驱动为了产生电能而与电网相连接的风力涡轮机的方法，其中当电网电压偏离确定的正常电网电压范围时，测量当前的残余电网电压，测量当前的风速，根据所述残余电网电压的值限定以电网电压变化的获取为开始的确定的时间段，并且在根据残余电网电压的值所限定的时间段内，以一种确定的偏离正常驱动的驱动类型驱动风力涡轮机，且自电网电压在所限定的时间段内实现正常化起，重新以正常驱动类型驱动风力涡轮机或当在所述所限定的时间段期间电网电压偏离持续时在时间段末关闭风力涡轮机。

依据本发明设置，为不包括在所述正常电网电压范围内的电网电压值限定电压范围，其中将多个电压值和用于控制所述风力涡轮机的至少一个第一因子与每个所限定的电压范围相关联，可选地，所述电压范围的第一因子均不同，以实现偏离所述正常驱动类型的所述驱动类型，以及根据所测量的风速，所述用于控制所述风力涡轮机的第一因子中的一个第一因子被用于实现偏离的驱动类型。

正常电网电压范围具有一个电压下限，通常在电压骤降时低于该电压下限。该种电网电压偏离或下降低于电压下限应该引起调节变化的驱动。电压偏离因此特别被理解为电压骤降，也就是说，能源供应电网的故障，如短路，其会导致在一个或几个阶段内电压的短暂下降或者升高。