[发明专利]控制器、风电园区和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制器（特别是用于控制园区变压器的控制器）、一种风电园区以及一种用于控制园区变压器的控制方法。

背景技术

风力发电场或风电园区可以包括一台或多台风力涡轮机，其将包含在风中的机械能转换成电能。风力涡轮机可以被连接到一个共同耦合点（PCC），在该点或节点处必须满足多个电气条件或属性。特别地，共同耦合点处的电气属性即无功功率Q、电压V和功率因数cos(                                               )可以满足特定要求。

EP 2 108 828 A2公开了一种风力发电场收集器系统损耗优化，其中收集器系统包括连接到每一台风力涡轮发电机的多个变压器以及将所述风力发电场收集器系统连接到电网的子站变压器。控制功能可以包括针对各台风力涡轮发电机的电压以及有效功率和无功功率命令，其中一种算法具有最小化风力发电场系统的电气损耗的技术效果。

可能需要一种控制器（特别是用于控制园区变压器的控制器）、一种风电园区以及一种用于控制园区变压器的控制方法，其中改进了对于公用电网的能量产生和/或供给的效率，并且其中同时在风力涡轮机所连接的共同耦合点处满足所期望的或所要求的电气条件。

发明内容

所述需要可以通过根据独立权利要求的主题得到满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的一个实施例，提供一种控制器（其特别包括一个或多个电子处理器（比如半导体芯片）、一个或多个输入端子以及一个或多个输出端子以用于接收和提供电气控制信号，所述一个或多个处理器特别地是可编程的），特别是用于控制园区变压器的变压比的控制器，其中所述控制器被适配成（特别地所述控制器可以被适配成实施一种控制方法）控制（特别通过向园区变压器提供控制信号来进行控制，其中所述控制信号可以是光学信号、电气信号或者可以在控制器与园区变压器之间传送的任何其他信号）风力涡轮机园区（或风力涡轮机发电场）的园区变压器（用于将初级电压变换成不同于初级电压的次级电压的电气/电子器件，其中所述园区变压器特别包括在其上施加初级电压的初级线圈以及次级线圈，其在第一线圈处施加了初级电压之后提供次级电压，其中特别地第一线圈包括缠绕铁磁性材料的第一导线，并且第二线圈包括缠绕铁电性材料的第二导线，其中在于初级线圈处施加初级电压之后在所述铁磁性材料内生成磁场，并且由于穿过次级线圈的磁通量而感生出次级电压）的变压比（特别地指定初级电压相对于次级电压的比例或者反之亦然），所述风力涡轮机园区包括连接到第一节点（其也被称作共同耦合点（PCC）或中压节点）的多台风力涡轮机（每一台风力涡轮机特别包括风力涡轮机塔架、安装在风力涡轮机塔架顶上的机舱、在机舱内可旋转地支撑并且在一侧连接到发电机的旋转轴，其中在旋转轴的另一侧连接一个或多个转子叶片，所述转子叶片把提取自风的机械能传递到旋转轴，从而使得旋转轴由于冲击的风而旋转，其中风力涡轮机的发电机可以特别连接到转换器，其将从发电机递送的可变频率能量流转换成具有对应于公用电网的额定频率的频率的固定频率能量流），其中所述园区变压器被连接在第一节点与第二节点（第二节点也可以被称作高压节点，并且第一节点也可以被称作中压节点）之间，其中第一节点处的电压可以等于0.5kV-1.0kV，并且第二节点处的电压可以处于20kV和50kV之间，其中第二节点被连接到公用电网（一个或多个消费者被连接到所述公用电网以便接收电能），将由风力涡轮机产生的电能递送到所述公用电网。

通过控制园区变压器的变压比来允许设定第一节点处的电压以及/或者设定第二节点处的电压。特别地，公用电网可能对于无功功率具有特定要求，所述要求可以通过调节或控制园区变压器的变压比而得到满足。因此，不需要通过附加的组件执行从公用电网递送无功功率或吸收无功功率，从而简化了风力涡轮机园区并且也简化了控制器。

特别地，本发明的实施例使得能够控制第一节点或共同耦合点处的量即无功功率Q、电压V和/或功率因数，这是通过引入被安装在园区中的电力系统组件而实现的。

特别地，所述园区变压器可以允许设定对应于不同变压比的不同抽头位置，比如3到10的不同变压比。因此，特别地，所述园区变压器可能能够控制风力涡轮机园区中的（特别是共同耦合点处的）电压和/或无功功率流。此外，通过控制变压比，还可以减少在把电功率从单独的风力涡轮机传输到公用电网时发生的总有功功率损耗，特别是可以将其最小化。特别地，通过提供具有可调节变压比的园区变压器来允许更加灵活地控制风电园区。