專利名稱：用于運行以及應(yīng)用作為有源音頻阻斷器的變流器的方法
用于運行以及應(yīng)用作為有源音頻阻斷器的變流器的方法
描述
本發(fā)明涉及一種用于運行可連接在交流電網(wǎng)上特別是風(fēng)能設(shè)備
的產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)的變流器(Umrichter)的方法，特別是一種用 于運行風(fēng)能設(shè)備的變流器的方法，以及變流器的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及 一種具有程序編碼器的計算機程序產(chǎn)品、數(shù)據(jù)載體、產(chǎn)生電流的發(fā)電
系統(tǒng)以及風(fēng)能設(shè)備。
交流電網(wǎng)通常如在北美以基本頻率為50Hz或60Hz來運行。發(fā) 電設(shè)備例如發(fā)電站、發(fā)電機或者風(fēng)能設(shè)備在基本頻率處將所產(chǎn)生的電 流饋給到交流網(wǎng)絡(luò)中。小型或大型電負載，例如家用電器或者工業(yè)企 業(yè)從交流網(wǎng)絡(luò)中以交流電的形式獲取所需要的功率。
交流網(wǎng)絡(luò)還用于信號傳遞和信號控制。例如借助于所謂的音頻中 央遙控設(shè)備將信號饋給到交流網(wǎng)絡(luò)中并傳送到信號接收器上。從約 100 Hz至約500 Hz的頻率范圍被稱為"音頻"(或"TF，)，該頻 率范圍在交流網(wǎng)絡(luò)中還在較大的距離上僅以無關(guān)緊要的減弱的方式 來傳輸。典型地，每個中央遙控設(shè)備在音頻范圍中的由電網(wǎng)供電器 (Netzbetreiber)確定的中央遙控頻率處發(fā)送。
中央遙控信號被作為額外的控制電壓或交流電壓疊加到在中央 遙控設(shè)備的連接位置處的電源電壓。在此，控制電壓的振幅在交流網(wǎng) 絡(luò)中在基本頻率的振幅的小于百分之一至很小的百分比的范圍中。在 本文中，術(shù)語"覆加，，"附加""疊加"意義相同地使用。
在通向中央遙控信號的接收器的路徑上，信號通過連接到電網(wǎng)上 的負載和發(fā)電機來減弱，其中所連接的負載或發(fā)電機接收部分信號電 流進而在電網(wǎng)中減少其余的信號電流。因為信號電平本身已經(jīng)很小， 所以減弱不是所希望的。為了盡可能保持減弱很小，應(yīng)該盡可能少或者完全沒有信號電流被連接到交流網(wǎng)絡(luò)上的負載或者發(fā)電機接收。
由發(fā)電機或者負載接收多少信號電流，基于各個負載和發(fā)電機在 中央遙控頻率時的信號電壓和阻抗。該阻抗是負載或發(fā)電機與頻率相 關(guān)的(復(fù)的)電阻。負載或者發(fā)電機在中央遙控頻率時的阻抗的實部 越高，由負載或發(fā)電機吸收的信號功率就越少。為了在交流網(wǎng)絡(luò)中遇 到中央遙控信號的減弱，因此發(fā)電機或負載在中央遙控頻率時的高阻 抗是必要的。
下面對在發(fā)電機、特別是風(fēng)能設(shè)備中的情況進行研究。同一考慮 以同樣的方式適用于其它的發(fā)電機。
其電組件包括發(fā)電機、變頻器以及變壓器的風(fēng)能設(shè)備通常具有在 中央遙控頻率處已經(jīng)足夠的阻抗，從而為了獲得在交流網(wǎng)絡(luò)中的中央 遙控信號而不必使用附加元件。然而在某些位置上，特別是當(dāng)以小的 信號電平工作時，這是不夠的。
利用無源元件可以實現(xiàn)容易地提高阻抗。為了阻抗提高百分之十 至百分之二十，通過具有較高的短路電壓值的變壓器足夠代替已經(jīng)存 在的變壓器或者實施分壓抽頭的轉(zhuǎn)換，總的來看這是可能的。為了在 音頻處較強地提高阻抗，還可以使用以電容器組的形式的無源音頻阻
斷器(Tonfrequenzsperre )或者無源濾波器。
由于較大尺寸的變壓器或者由于較大尺寸的電容器組的必要性， 具有較高的短路電壓值的變壓器以及無源音頻阻斷器都具有較高的 空間需求。而且這種方式引起了較高的損耗和額外的費用?？蓪崿F(xiàn)的 阻抗提高被限定。
利用有源音頻阻斷器獲得了明顯的改善。這如此起作用，即音頻
電流、以及交流電在中央遙控頻率或音頻中首先以未濾波的方式與基 本頻率一起從交流網(wǎng)絡(luò)進入設(shè)備中。全部流動到設(shè)備中的電流在總電 流測量中進行測量。借助調(diào)節(jié)為音頻或中央遙控頻率的頻率濾波器， 由此確定音頻電流或者信號電流的分量。
所檢測的音頻電流傳輸給放大器，該放大器產(chǎn)生匹配于音頻電流的音頻補償電流，該音頻補償電流在測量點之前回輸?shù)诫娋W(wǎng)中。流動 到設(shè)備中的音頻電流和回輸?shù)诫娋W(wǎng)中的音頻補償電流加在一起，從而 使總布置在音頻處以非常高阻抗的形式出現(xiàn)。因此該布置是十分有效 的，然而由于必要的大型放大器其費用昂貴并且具有大的空間需求。
在交流網(wǎng)絡(luò)中，除了中央遙控信號之外另 一發(fā)電機或者負載還產(chǎn) 生音頻電流，特別是交流網(wǎng)絡(luò)的基本頻率的諧波，還有其他的音頻分 量。
本發(fā)明的目的在于，在發(fā)電機、特別是風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機中，在 沒有或僅以很小的構(gòu)造費用或其它的空間需求的情況下成本節(jié)約地 實現(xiàn)有源音頻阻斷器。
由此，該目的通過一種用于運行可連接在交流電網(wǎng)上特別是風(fēng)能 設(shè)備的產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)的變流器的方法，特別是運行風(fēng)能設(shè)備的 方法，其中變流器借助于調(diào)節(jié)該變流器的調(diào)節(jié)裝置作為有源音頻阻斷
器來運行，利用下面的方法步驟
-^r測至少一個^^定的音頻的至少一個音頻電流， -在調(diào)節(jié)裝置中確定要傳送到變流器上的交流電變化，其中至少 一個所;險測的音頻電流至少部分地覆加于交流電變化， -在變流器中產(chǎn)生交流電變化，并且 -將由變流器產(chǎn)生的交流電變化饋給到交流網(wǎng)絡(luò)中。 借助于根據(jù)本發(fā)明的方法，有源音頻阻斷器的功能集成到產(chǎn)生電 流的發(fā)電系統(tǒng)的已經(jīng)存在的變流器或變頻器中。在傳統(tǒng)的有源音頻阻 斷器中必要的外部放大器被節(jié)省。在有源音頻阻斷器的功能方面利用 變流器或者變頻器，在電網(wǎng)側(cè)以及發(fā)電機側(cè)的、這就是說由發(fā)電機或 由發(fā)電機系統(tǒng)產(chǎn)生的音頻電流被阻斷。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)變流器理解為變頻器或逆變器 (Wechselrichter)。在此整流器同樣理解為逆變器。
在本文中，"至少一個音頻電流"意味著在一個或多個頻率處、例如在一個或多個已知的中央遙控頻率和/或交流網(wǎng)絡(luò)的基本頻率的 諧波處的一個或多個音頻電流。
為了在電網(wǎng)中無阻尼地傳輸中央遙控信號以及必要時在電網(wǎng)中 斷開基本頻率的諧波，以有利的方式檢測電網(wǎng)側(cè)的音頻電流。這意味 著，在設(shè)備的電網(wǎng)側(cè)測量在交流網(wǎng)絡(luò)中交流電的全部電流，并且由此 提取音頻電流。
這以有利的方式借助于至少一個帶通濾波器發(fā)生，借助于該帶通 濾波器從電網(wǎng)側(cè)的交流電中濾出電網(wǎng)側(cè)的音頻電流，并且將其傳輸?shù)?br>
調(diào)節(jié)裝置上。其優(yōu)點在于，在此可以實現(xiàn)對兩側(cè)陡峭(scharfflankig) 且短的中央遙控信號的直接且快速的反應(yīng)，該中央遙控信號通過帶通 濾波器在沒有延遲的情況下被傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置上。
對此可選擇地或補充地，電網(wǎng)側(cè)的音頻電流優(yōu)選地在調(diào)節(jié)裝置中 或者借助其來檢測。在此，所測量的電網(wǎng)側(cè)的交流電在全部頻率范圍 中的變化傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置上，并且在那里進行分析，例如傅立葉分析 或者矢量分析。其它組件、例如帶通濾波器不是必要的?；谡{(diào)節(jié)裝 置的分析方法和速度，這種設(shè)置方式相對于帶通濾波器的使用將引起 在中央遙控信號的識別中較小的時間延遲。只要該時間延遲比信號長 度短，這就是毫無問題的。
為了濾出由發(fā)電機所產(chǎn)生的音頻電流，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計，檢測發(fā) 電才幾側(cè)的音頻電流。
在一個設(shè)計方案中，當(dāng)音頻電流在電網(wǎng)饋給點上被采集和/或被調(diào) 節(jié)到該電網(wǎng)饋給點或一個電網(wǎng)饋給點上時，是有利的。此外可以考慮， 這樣使用變流器，即借助于變流器饋給中央遙控信號。
此外以優(yōu)選的方式設(shè)計，借助至少一個帶通濾波器從發(fā)電機側(cè)的 交流電中濾出發(fā)電機側(cè)的音頻電流，并且將其傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)裝置上和/ 或在調(diào)節(jié)裝置中檢測。
當(dāng)以優(yōu)選的方式將有源音頻阻斷器可調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)到用于單頻或 者窄帶的電網(wǎng)側(cè)信號的、預(yù)定限定的即窄幅頻率范圍時，避免了結(jié)構(gòu)耗費并提高了例如在中央遙控頻率時的選擇性進而提高了阻抗。在 此，窄幅或者窄帶的頻率范圍理解為小于交流網(wǎng)絡(luò)的基本振動的頻率 范圍，從而該頻率范圍未與基本頻率的諧波重疊。
有利地，窄幅或預(yù)定限定的頻率范圍可調(diào)節(jié)或^f皮調(diào)節(jié)為中央遙控 頻率，其中在頻譜中基本頻率的相鄰的諧波頻率相對于中央遙控頻率
減弱。當(dāng)來自帶通濾波器的信號在其強度方面^皮積分(integriert)時，隨 后非常精確地得出中央遙控信號的強度。從而避免了，借助于變頻器 過度補償中央遙控信號。這同樣適用于在調(diào)節(jié)裝置中的傅立葉分析和 其它的頻率分析，如在坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的矢量分析，該矢量分析利用可 固定選擇的頻率、例如中央遙控頻率、或者可調(diào)節(jié)的頻率進行。
可選地或額外地，為了專門研究中夬遙控頻率，優(yōu)選設(shè)計，預(yù)定 限定的頻率范圍可調(diào)節(jié)或^皮調(diào)節(jié)為基本頻率的至少 一個諧波頻率。以 這種方式考慮在音頻阻斷時基本頻率的針對性選出的諧波頻率。同樣 設(shè)計借助相應(yīng)于多個頻率調(diào)節(jié)的多個帶通濾波器或者借助于在調(diào)節(jié) 裝置中適合的分析方法并行地處理多個頻率或頻率范圍。
為了借助于變流器實現(xiàn)有源音頻阻斷器，優(yōu)選設(shè)計，電網(wǎng)側(cè)的音 頻電流被覆加給由變流器產(chǎn)生的電壓變化。由此，所測量的基本頻率 的音頻電流被疊加或附加給交流網(wǎng)絡(luò)的由變流器產(chǎn)生并饋給到交流 網(wǎng)絡(luò)中的基本頻率。
已知變流器或變頻器借助于脈沖寬度調(diào)制的信號來控制。這導(dǎo)致 了在變流器或變頻器或者逆變器上發(fā)動機側(cè)施加的直流電壓在短的 時間間隔內(nèi)以變流器或變頻器的為幾個kHz、例如2.5kHz至10kHz 的開關(guān)頻率傳輸?shù)浇涣骶W(wǎng)絡(luò)上 該時間間隔的長度相應(yīng)于要饋給的交 流電壓而變化，在該時間間隔內(nèi)電壓傳輸?shù)浇涣骶W(wǎng)絡(luò)上。在交流電壓 變化的最大值時，送到電網(wǎng)上的脈沖是寬幅的。在過零點 (Nulldurchgang)時，脈沖的長度縮小為零。例如脈沖的最大長度在 具有開關(guān)頻率為2.5 kHz的變流器中約為0.4 ms。開關(guān)頻率的諧波明 顯地處于音頻范圍之上。借助于脈沖寬度調(diào)制的變流器或者變頻器根據(jù)尼奎斯特理論可 以調(diào)制信號波形，其包括直到變流器的開關(guān)頻率一半的頻率分量。信 號變化的模擬質(zhì)量升高而用于低頻。優(yōu)選地，為了阻斷在上部音頻范 圍中的音頻電流，變流器或變頻器以較高的開關(guān)頻率來使用。
當(dāng)電網(wǎng)側(cè)的音頻電流以相同或者改變的相位覆加到由變流器產(chǎn) 生的電壓變化時，電網(wǎng)側(cè)的音頻電流或者全部地被補償，由此設(shè)備在 這些音頻中特別高阻抗地出現(xiàn)，或者借助相位移在相應(yīng)的音頻中調(diào)節(jié) 電感的或電容的無功功率，這一點由于在電網(wǎng)上連接的負載可能是必 要的。對于中央遙控頻率來說同相地覆加音頻電流是最佳的，以便在 電網(wǎng)中未減弱地獲得中央遙控信號。
為了避免由發(fā)電機產(chǎn)生的音頻電流到達交流網(wǎng)絡(luò)中，并且為了避 免降低其中交流電的質(zhì)量，優(yōu)選設(shè)計，發(fā)電機側(cè)的音頻電流以反轉(zhuǎn)的 相位覆加給由變流器或變頻器產(chǎn)生的電壓變化。
這樣對此做出反應(yīng)，即由發(fā)電機產(chǎn)生的音頻電流、例如中央頻率
(Rundfrequenz)的諧波覆加在發(fā)電機側(cè)的在變頻器處施加的直流電壓 上，這導(dǎo)致了直流電壓振幅以相應(yīng)的頻率振動。在沒有補償?shù)那闆r下， 該振動會通過變流器或變頻器傳輸?shù)浇涣骶W(wǎng)絡(luò)上。
所提出的方法清楚地表示，通過變流器產(chǎn)生的曲線變化的波谷相 反于音頻電流的電壓振幅的波峰，并且與之相反，從而波峰和波谷抵 消。由發(fā)電機產(chǎn)生的音頻電流未饋給到交流網(wǎng)絡(luò)中。
當(dāng)借助調(diào)節(jié)裝置可調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的基本頻率到電網(wǎng) 側(cè)的交流電的相位移時，根據(jù)本發(fā)明的方法獲得了有利的改進方案。 以這種方式，風(fēng)能設(shè)備或發(fā)電機的感抗或容抗靈活地匹配于在電網(wǎng)中 負載的要求。
在調(diào)節(jié)裝置中優(yōu)選地如此實現(xiàn)控制變流器的信號的生成，即通過 將交流網(wǎng)絡(luò)的基本頻率和電網(wǎng)側(cè)和/或發(fā)電機側(cè)的音頻電流的頻率利 用其相應(yīng)相位相加而在調(diào)節(jié)變流器的調(diào)節(jié)裝置中形成電壓變化。由此 在調(diào)節(jié)裝置中形成曲線變化，該曲線變化由必要時具有相位移的交流網(wǎng)絡(luò)的基本頻率以及具有其各個相位移的所檢測的音頻電流的高頻 波形組成。曲線變化以適合的方式傳遞到變流器中，該變流器于是由 發(fā)電機側(cè)施加的直流電壓描繪相應(yīng)的電網(wǎng)側(cè)的電壓變化，并且饋給到 交流網(wǎng)絡(luò)中。
變流器以有利的方式借助于設(shè)計為調(diào)節(jié)裝置的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來 調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，調(diào)節(jié)裝置包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備，特別是包括至少一個計算 機或處理器。當(dāng)數(shù)據(jù)處理設(shè)備由多個計算機或處理器組成時，例如每
個計算機或處理器用于預(yù)選的音頻。數(shù)字信號處理器(DSP)適合作 為處理器?；谟嬎闳萘?， 一個或多個頻率對應(yīng)于一個計算機或處理 器。數(shù)據(jù)處理設(shè)備的計算機或者中央計算機包括對于各個音頻電流和 其相位的結(jié)果，由此計算要由變頻器產(chǎn)生的交流電壓變化或交流電變 化，該變化要被饋給到交流網(wǎng)絡(luò)中。
優(yōu)選地，在所謂的"正序系統(tǒng)(Mit-system)，，中、當(dāng)頻率為+50 Hz(+60Hz時)，調(diào)節(jié)裝置與在交流網(wǎng)絡(luò)中的交流電壓同相位地工作。 優(yōu)選地，在所謂的"逆相序系統(tǒng)(Gegensystem)"中、當(dāng)頻率為-50Hz (或者-60Hz時)，調(diào)節(jié)裝置另外在相反于電網(wǎng)中的交流電壓的相位 中工作或運行。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)裝置還包括工作在"音頻"頻率(例如 中央遙控頻率)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
如果調(diào)節(jié)裝置沒有足夠用于全部任務(wù)的計算容量，優(yōu)選設(shè)計，當(dāng) 或通過激活作為有源音頻阻斷器的變流器的運行，調(diào)節(jié)裝置的運行在 相反于交流網(wǎng)絡(luò)中的交流電壓的相位中、即在逆相序系統(tǒng)中被去激 活。因此，調(diào)節(jié)裝置的運行在逆相序系統(tǒng)中被停止，并且所釋放的計 算容量或者所釋放的調(diào)節(jié)系統(tǒng)對應(yīng)于在音頻系統(tǒng)中的運行。
很多發(fā)電系統(tǒng)具有兩個逆變器， 一個發(fā)電機側(cè)的逆變器(整流器) 和一個電網(wǎng)側(cè)的逆變器。在全變流器系統(tǒng)中全部由發(fā)電^U以交流電的 形式產(chǎn)生的電功率由發(fā)電機側(cè)的逆變器來整流，并且由電網(wǎng)側(cè)的逆變 器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)于電網(wǎng)頻率的交流電壓。比如在多個風(fēng)能設(shè)備中應(yīng)用的雙饋異步發(fā)電機中同樣存在兩個 逆變器。在其中使用的異步發(fā)電機中，其定子電路直接連接于交流網(wǎng) 絡(luò)并且本身已經(jīng)被相位和頻率相同地運行。該轉(zhuǎn)子電路通過具有兩個 逆變器的變流器系統(tǒng)與交流網(wǎng)絡(luò)連接。在兩種情況下，兩個逆變器的 其中一個以有利的方式作為有源頻率阻斷器來運行。
當(dāng)電網(wǎng)側(cè)的逆變器作為有源頻率阻斷器來運行時，其優(yōu)點是，所 計算的電壓曲線直接地在沒有其它變流器的情況下饋給到電網(wǎng)中。這 種情況在全變流器系統(tǒng)時是有利的。
此外給出了這種情況，即并聯(lián)地存在多個變流器，其中每個變流 器可以產(chǎn)生頻率。在這種情況下，發(fā)電系統(tǒng)具有多個變流器，其中每 個變流器作為有源頻率阻斷器來運行。
優(yōu)選地，在雙饋異步發(fā)電機中電網(wǎng)側(cè)的逆變器作為有源音頻阻斷 器來運行，因為該逆變器相對于發(fā)電機側(cè)的變流器具有線性傳輸特 性。此外，如果發(fā)電機在其傳輸特性方面關(guān)于諧波可以良好地傳輸音 頻，從而得出了關(guān)于該設(shè)計的優(yōu)點。當(dāng)在調(diào)節(jié)裝置中計算電壓變化時 優(yōu)選地考慮該傳輸特性。這種發(fā)電系統(tǒng)有利地包含于風(fēng)能設(shè)備中。
此外，該目的借助于一種用于運行具有變流器或變頻器或者逆變 器的風(fēng)能設(shè)備的方法來實現(xiàn)，其中如前面所述來運行變流器或變頻器 或者逆變器。為了避免重復(fù)明確地參閱上述實施例。
此外本發(fā)明的目的進一步通過對于優(yōu)選在風(fēng)能設(shè)備中或在其上 的電網(wǎng)側(cè)和/或發(fā)電機側(cè)的音頻電流應(yīng)用(特別是風(fēng)能設(shè)備的)變流器 或變頻器或者逆變器、產(chǎn)生電流的發(fā)電機作為有源音頻阻斷器來實 現(xiàn)。在此給出了如在用于運行作為有源音頻阻斷器的變流器的方法中 同樣的優(yōu)點。
有利地，用作音頻阻斷器的變流器或變頻器或者逆變器根據(jù)上述 方法運行。
本發(fā)明的目的還通過具有程序編碼器的計算枳4呈序產(chǎn)品來實現(xiàn)， 借助于該計算機程序產(chǎn)品可以實施上述方法的方法步驟，其中數(shù)據(jù)處理設(shè)備設(shè)計為調(diào)節(jié)裝置。因此以簡單的方式通過在調(diào)節(jié)裝置中應(yīng)用變 化的調(diào)節(jié)軟件引起作為有源音頻阻斷器的變流器或變頻器或者逆變 器的運行。其它結(jié)構(gòu)措施不是必要的?？梢岳^續(xù)使用現(xiàn)有的電流測試 點以及必要時使用現(xiàn)有的帶通濾波器。計算機程序產(chǎn)品提供程序編碼 器，利用它們尤其確定要傳送到變流器上的交流電變化并且傳送到變 流器上，在必要時在可給定的或給定的頻率中檢測音頻電流。
該目的同樣通過具有在其上存儲的、如上所述的計算機程序產(chǎn)品 的數(shù)據(jù)載體來實現(xiàn)。
最后，本發(fā)明的目的通過具有調(diào)節(jié)裝置的產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)以 及通過具有相應(yīng)的產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)能設(shè)備來實現(xiàn)，該調(diào)節(jié)裝 置利用上述計算機程序產(chǎn)品用于變流器、變頻器或者逆變器。
借助根據(jù)本發(fā)明的方法、應(yīng)用、計算機程序產(chǎn)品、發(fā)電系統(tǒng)以及
風(fēng)能系統(tǒng)，有源音頻阻斷器可以以良好的效率來實現(xiàn)，有源音頻阻斷 器沒有額外的空間需求且使用現(xiàn)有的變流器。當(dāng)變流器-控制器，即調(diào) 節(jié)裝置具有計算容量儲備時，原理上沒有形成額外的硬件費用。僅僅 需要相應(yīng)的軟件。如果控制器要被嚴(yán)格地限定，可以應(yīng)用逆相序系統(tǒng) 調(diào)節(jié)裝置的多個部分，其中調(diào)節(jié)裝置功能轉(zhuǎn)換為音頻調(diào)節(jié)裝置。
音頻阻斷器阻斷外部的音頻電流。中央遙控信號在沒有減弱的情 況下在電網(wǎng)中傳輸。由發(fā)電機產(chǎn)生的音頻電流被補償?？梢造`活且簡 單地調(diào)節(jié)用于音頻調(diào)節(jié)裝置的一個或多個頻率。有源音頻阻斷器的良 好作用特別是在低頻時實現(xiàn)。
下面，在沒有限制全部發(fā)明設(shè)想的情況下，借助實施例參照附圖 對本發(fā)明進行闡述，其中關(guān)于全部在文章中未詳細闡述的根據(jù)本發(fā)明
的細節(jié)明確地在附圖上指出。示出了
圖1是具有中央遙控發(fā)射器且根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)能設(shè)備的交流網(wǎng)
絡(luò)的電路原理圖2是已知風(fēng)能設(shè)備的布局技術(shù)的電路原理圖3是已知的具有雙饋異步發(fā)電機的風(fēng)能設(shè)備的電路原理圖；圖4是已知的風(fēng)能設(shè)備的等效電路圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有提高的無源阻抗的風(fēng)能設(shè)備的等效電 路圖6是具有已知的外部有源音頻阻斷器的風(fēng)能設(shè)備的等效電路 圖；以及
圖7是具有根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部有源音頻阻斷器的風(fēng)能設(shè)備的等效 電路圖。
在下面的附圖中，同樣的或同樣類型的元件或者相應(yīng)的部件分別 具有相同的參考標(biāo)號，從而不必考慮相應(yīng)地重新介紹。
圖1示出了具有中央遙控發(fā)射器2和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)能設(shè)備4 的交流網(wǎng)絡(luò)1的電路原理圖。交流網(wǎng)絡(luò)1安排到中央遙控發(fā)射器2上 的連接，該連接具有連接阻抗3。中央遙控發(fā)射器2將在音頻處的控 制信號饋給到交流網(wǎng)絡(luò)l或者電網(wǎng)1中。該控制信號被確定用于電網(wǎng) 之后連接的負載或接收器6。
在中央遙控發(fā)射器2和接收器6之間，風(fēng)能設(shè)備4利用與頻率相 關(guān)的阻抗5連接到電網(wǎng)1。 一部分信號電流分到風(fēng)能設(shè)備4中并且在 電網(wǎng)1中不再提供。接收器6接收可能不再實現(xiàn)其目的的減弱的控制 信號。
在圖2中示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)能設(shè)備4的布局技術(shù)的電路原 理圖。具有定子電路10和轉(zhuǎn)子電路11的發(fā)電機9利用其定子電路10 通過才幾器變壓器(Maschinentransformator) 8連4妄到交流網(wǎng)絡(luò)1上。 功率由轉(zhuǎn)子電路11通過變頻器12和電網(wǎng)扼流圈13傳輸?shù)綑C器變壓 器8b,其中濾波器14并聯(lián)于轉(zhuǎn)子電路11，以便去除信號中的高頻干 擾。發(fā)電系統(tǒng)7包括發(fā)電機9、變頻器12、電網(wǎng)扼流圏13以及濾波 器14。
作為實施例，圖3示出了已知的具有雙饋異步發(fā)電機的風(fēng)能設(shè)備 4的電路原理圖。風(fēng)能設(shè)備4利用風(fēng)借助于轉(zhuǎn)子15獲取功率并且通過 傳動裝置16將該功率傳輸?shù)疆惒桨l(fā)電機9上。定子電路10直接連接到交流網(wǎng)絡(luò)1上。轉(zhuǎn)子電路11通過包括發(fā)電機側(cè)的變頻器12a和電網(wǎng) 側(cè)的變頻器12b的變頻器12以及機器變壓器8與電網(wǎng)連接。雙饋異 步發(fā)電機具有可調(diào)節(jié)的額定轉(zhuǎn)差率范圍(Nennschlupfbereich)和可調(diào) 節(jié)的無功功率輸出。
發(fā)電機側(cè)的逆變器12a或者電網(wǎng)側(cè)的逆變器12b作為有源音頻阻 斷器來控制。發(fā)電機側(cè)的逆變器12a具有較大的儲備，從而其優(yōu)選地 被控制。當(dāng)希望直接的控制時，控制電網(wǎng)側(cè)的逆變器12b。
在圖4中示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)能設(shè)備的等效電路圖。從交流 網(wǎng)絡(luò)1開始產(chǎn)生了由變壓器阻抗9a和發(fā)電機的阻抗9a的、扼流圈13a 的以及濾波器14a的并聯(lián)電路組成的串聯(lián)電路。這些阻抗一起相對于 交流網(wǎng)絡(luò)1給出了發(fā)電系統(tǒng)7的與頻率相關(guān)的總阻抗。
在圖5中示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有提高的無源阻抗的風(fēng)能設(shè)備 的等效電路圖，在此附加阻抗17與機器變壓器阻抗8a串聯(lián)連接，該 附加阻抗提高設(shè)備的總阻抗。例如對此是較大的變壓器阻抗和無源音 頻阻斷器。
在圖6中借助風(fēng)能設(shè)備的等效電路圖示出了已知的有源音頻阻斷 器。在交流網(wǎng)絡(luò)l中流動的電流包括音頻電流在內(nèi)通過^L器變壓器的 阻抗8a被引入設(shè)備中，并且在機器變壓器的阻抗8a和其余阻抗的并 聯(lián)電路之間被測量。由有效電流和音頻電流組成的所測量的總電流21 通過與音頻相符的帶通濾波器19來濾波。將所測量的音頻電流22輸 送給放大器20，該放大器將音頻補償電流23通過機器變壓器8回輸 至電網(wǎng)中。流入設(shè)備并且由放大器回輸至電網(wǎng)的音頻電流被抵消，從 而風(fēng)能設(shè)備4的總阻抗在電網(wǎng)接頭上很高直到幾乎無窮大。
圖7示出了具有根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部有源音頻阻斷器的風(fēng)能設(shè)備4 的等效電路圖。如在圖6中，在此還測量在機器變壓器8和在發(fā)電機 9的另一阻抗、電網(wǎng)扼流圈13以及濾波器14的并聯(lián)電路中的支路之 間的總電流18。總電流18通過帶通濾波器19引導(dǎo)到調(diào)節(jié)裝置24中。 當(dāng)在調(diào)節(jié)裝置24中進行頻率分析時，不考慮帶通濾波 16調(diào)節(jié)裝置24包括一個或者多個計算機或處理器，其一方面主要 用于生成要由一個或多個變流器產(chǎn)生的信號，另 一方面用于分析一個
或多個電網(wǎng)側(cè)和/或發(fā)電機側(cè)的音頻電流。在調(diào)節(jié)裝置24中獲取一個 或多個電網(wǎng)側(cè)和/或發(fā)電機側(cè)的音頻信號，并且與電網(wǎng)1的基本頻率相 加成總波形變化曲線，該音頻信號被傳送給生成相應(yīng)的波形的電網(wǎng)側(cè) 的逆變器12b和/或發(fā)動機側(cè)的逆變器12a。
為了調(diào)節(jié)音頻，在逆變器12a或12b上如此傳輸音頻電壓，使得 總電流不包括或者僅還包括非常有限的音頻電流。在全變流器中發(fā) 電機側(cè)未起作用，并且不被繼續(xù)考慮。相對于電網(wǎng)，保留帶有阻抗 13的電網(wǎng)側(cè)逆變器12b。在大功率時，兩個或多個逆變器可以在電 網(wǎng)上工作，并且在必要時還可以彼此獨立地被調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，以較少的成本和較少的構(gòu)造費用來實現(xiàn)了在音頻范 圍中的中央遙控信號保持在電網(wǎng)中，并且在必要時抑制電網(wǎng)側(cè)和/或發(fā) 電機側(cè)的電網(wǎng)基本頻率的諧波或者匹配于在電網(wǎng)上的負載要求。通過 對調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡單地改造，在不足的計算容量時實現(xiàn)了內(nèi)部有源音頻阻
發(fā)電機來實施。特別是風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)能設(shè)備的變頻器根據(jù)前述方法 來運行。
參考標(biāo)號清單
1 交流網(wǎng)絡(luò)
2 中央遙控發(fā)射器
3 中央遙控發(fā)射器的連接阻抗
4 風(fēng)能設(shè)備
5 風(fēng)能設(shè)備的阻抗
6 其它的終端負載或接收器
7 發(fā)電系統(tǒng)
8 機器變壓器8a 機器變壓器的阻抗
8b 機器變壓器
9 發(fā)電機
9a 發(fā)電機的阻抗
10 定子電路
11 轉(zhuǎn)子電路
12 變頻器
12a發(fā)電機側(cè)的逆變器
12b 電網(wǎng)側(cè)的逆變器
13 電網(wǎng)4厄流圏
13a 電網(wǎng)l厄流圈的阻抗
14 濾波器(簡化的) 14a濾波器阻抗
15 轉(zhuǎn)子
16 傳動裝置
17 附加阻抗
18 總電流測量值
19 帶通濾波器
20 放大器
21 總測量電流(有效電流+TF電流)
22 所接收的TF電流
23 TF補償電流
24 調(diào)節(jié)裝置
權(quán)利要求
1.一種用于運行可連接到電交流網(wǎng)絡(luò)(1)上特別是風(fēng)能設(shè)備的產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)(7)的變流器(12、12a、12b)的方法，特別是運行所述風(fēng)能設(shè)備的變流器，其中所述變流器(12、12a、12b)借助于調(diào)節(jié)所述變流器(12、12a、12b)的調(diào)節(jié)裝置(24)作為有源音頻阻斷器來運行，利用下面的方法步驟-檢測至少一個給定的音頻的至少一個音頻電流，-在所述調(diào)節(jié)裝置(24)中確定要傳送到所述變流器(12、12a、12b)上的交流電變化，其中至少一個檢測的音頻電流至少部分地覆加于所述交流電變化，-在所述變流器(12、12a、12b)中產(chǎn)生所述交流電變化，并且-將由所述變流器(12、12a、12b)產(chǎn)生的交流電變化饋給到所述交流網(wǎng)絡(luò)(1)中。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，檢測電網(wǎng)側(cè)的音頻電流。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述音頻電流在 電網(wǎng)饋給點上被采集和/或被調(diào)節(jié)到電網(wǎng)饋給點上。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，借助所 述變流器饋給中央遙控信號。
5. 如權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于，借助至 少 一個帶通濾波器(19 )從電網(wǎng)側(cè)的交流電中濾出電網(wǎng)側(cè)的音頻電流， 并且將其傳輸?shù)剿稣{(diào)節(jié)裝置(24)上。
6. 如權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其特征在于，在所述 調(diào)節(jié)裝置(24)中檢測所述電網(wǎng)側(cè)的音頻電流。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，檢測發(fā) 電^L側(cè)的音頻電流。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，借助至少一個帶通濾波器從發(fā)電機側(cè)的交流電中濾出發(fā)電機側(cè)的音頻電流，并且將其傳輸?shù)剿稣{(diào)節(jié)裝置(24)上和/或在所述調(diào)節(jié)裝置(24)中檢測。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述有 源音頻阻斷器可調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)到用于單頻或者窄帶的電網(wǎng)側(cè)信號的預(yù) 定限定的頻率范圍。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定限定的頻率 范圍可調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)為中央遙控頻率，其中所述基本頻率的在頻譜中相 鄰的諧波頻率相對于中央遙控頻率減弱。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定限定的頻率 范圍可調(diào)節(jié)或^皮調(diào)節(jié)為所述基本頻率的至少 一個諧波頻率。
12. 如權(quán)利要求2至11中任一項所述的方法，其特征在于，所述 電網(wǎng)側(cè)的音頻電流坤皮覆加給由所述變流器(12、 12a、 12b)產(chǎn)生的電 壓變化。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述電網(wǎng)側(cè)的音頻 電流以相同或者改變的相位覆加到由所述變流器(12、 12a、 12b)產(chǎn) 生的電壓變化。
14. 如權(quán)利要求7至13中任一項所述的方法，其特征在于，所述 發(fā)電機側(cè)的音頻電流以反轉(zhuǎn)的相位覆加到由所述變流器(12、 12a、 12b) 產(chǎn)生的電壓變化上。
15. 如權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其特征在于，借助 所述調(diào)節(jié)裝置(24)可調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)由所述變流器(12、 12a、 12b)產(chǎn) 生的基本頻率相對于電網(wǎng)側(cè)的交流電的相位移。
16. 如權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其特征在于，通過 將所述交流網(wǎng)絡(luò)(1)的基本頻率和所述電網(wǎng)側(cè)和/或發(fā)電機側(cè)的音頻 電流的頻率利用其相應(yīng)的相位相加，在調(diào)節(jié)所述變流器(12、 12a、 12b) 的調(diào)節(jié)裝置(24)中形成電壓變化。
17. 如權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，其特征在于，所述 變流器(12、 12a、 12b)借助于設(shè)計為所述調(diào)節(jié)裝置(24)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來調(diào)節(jié)。
18. 如權(quán)利要求1至17中任一項所述的方法，其特征在于，所述 調(diào)節(jié)裝置(24)與所述交流網(wǎng)絡(luò)(1)中的交流電壓同相位地工作或 運行。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置(24) 額外地在相反于所述交流網(wǎng)絡(luò)(1)中的交流電壓的相位中工作或運 行。
20. 如權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，當(dāng)激活作為有 源頻率阻斷器的所述變流器(12、 12a、 12b)的運行時或通過激活作 為有源頻率阻斷器的所述變流器(12、 12a、 12b)的運行，所述調(diào)節(jié) 裝置的運行在相反于所述交流網(wǎng)絡(luò)(1)中的交流電壓的相位中去激 活。
21. 如權(quán)利要求1至20中任一項所述的方法，其特征在于，所述其中至少一個逆變器(12a、 12b)作為有源頻率阻斷器來運行。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述電網(wǎng)側(cè)的逆變 器(12b)作為有源頻率阻斷器來運行。
23. 如權(quán)利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電機側(cè) 的逆變器(12a)作為有源頻率阻斷器來運行。
24. 如權(quán)利要求1或23所述的方法，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng) (7)具有多個變流器(12、 12a、 12b),其中每個變流器(12、 12a、12b)作為有源頻率阻斷器來運行。
25. —種用于運行具有變流器(12、 12a、 12b)的風(fēng)能設(shè)備的方法， 其中所述變流器(12、 12a、 12b)如權(quán)利要求1至24中任一項所述的 方法來運行。
26. —種特別^L能^:備的產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)(7)的變流器(12、 12a、 12b)的應(yīng)用，優(yōu)選在所述風(fēng)能設(shè)備中或在所述風(fēng)能設(shè)備上，來 作為針對電網(wǎng)側(cè)和/或發(fā)電機側(cè)的音頻電流的有源音頻阻斷器。
27. 如權(quán)利要求26所述的應(yīng)用，其特征在于，所述變流器(12、 12a、 12b )如權(quán)利要求1至24中任一項所述的方法來運行。
28. —種具有程序編碼器的計算機程序產(chǎn)品，借助于所述計算機程 序產(chǎn)品可以實施或?qū)嵤┤鐧?quán)利要求1至24中任一項所述的方法的方 法步驟，其中數(shù)據(jù)處理設(shè)備設(shè)計為調(diào)節(jié)裝置(24)。
29. —種具有在其上存儲的、如權(quán)利要求28所述的計算機程序產(chǎn) 品的數(shù)據(jù)載體。
30. —種特別是風(fēng)能設(shè)備的產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)(7),具有用于 變流器(12、 12a、 12b)、具有如權(quán)利要求28所述的計算機程序產(chǎn)品 的調(diào)節(jié)裝置(24)。
31. —種風(fēng)能設(shè)備(4),具有如權(quán)利要求30所述的產(chǎn)生電流的發(fā) 電系統(tǒng)(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運行可連接在交流電網(wǎng)(1)上產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)(7)的變流器(12、12a、12b)的方法，以及一種變流器(12、12a、12b)的應(yīng)用。此外本發(fā)明涉及一種具有程序編碼器的計算機程序產(chǎn)品、一種數(shù)據(jù)載體、一種產(chǎn)生電流的發(fā)電系統(tǒng)(7)以及一種風(fēng)能設(shè)備(4)。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，所述變流器(12、12a、12b)借助于調(diào)節(jié)所述變流器(12、12a、12b)的調(diào)節(jié)裝置(24)作為有源音頻阻斷器來運行，利用下面的方法步驟檢測至少一給定的音頻的至少一音頻電流，在所述調(diào)節(jié)裝置(24)中確定要傳輸?shù)剿鲎兞髌?12、12a、12b)上的交流電變化，其中至少一所檢測的音頻電流至少部分地覆加于交流電變化，在所述變流器(12、12a、12b)中產(chǎn)生交流電變化，并且將由所述變流器(12、12a、12b)產(chǎn)生的交流電變化饋給到所述交流網(wǎng)絡(luò)(1)中。
文檔編號H02J13/00GK101542869SQ200780037202
公開日2009年9月23日 申請日期2007年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月5日
發(fā)明者H·-H·萊塔斯 申請人:再生動力系統(tǒng)股份公司