專利名稱：具有連接保護裝置的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)能發(fā)電設(shè)備具有轉(zhuǎn)子；由轉(zhuǎn)子驅(qū)動的用于 產(chǎn)生電功率的發(fā)電機，該發(fā)電機具有變頻器，所述電功率通過設(shè)置有電壓監(jiān)測的變壓器被 輸出到電網(wǎng)中；以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括變頻器控制裝置，使得可以調(diào)整所輸出功率 的無功分量。
背景技術(shù)：
風(fēng)能發(fā)電設(shè)備通常通過變壓器連接到電網(wǎng)上以傳輸電功率。該變壓器用于將存 在于風(fēng)能發(fā)電設(shè)備本身上的相對低的電壓電平提高到電網(wǎng)的較高的電壓電平(中壓或高 壓)。通常，風(fēng)能發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生高達IkV的電壓電平(常用的電壓是690伏)下的電功率， 并且這些風(fēng)能發(fā)電設(shè)備借助于變壓器連接到中壓電網(wǎng)(電壓范圍為大約20kV)；—些較新 型的具有高功率的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備一如Itepower 5M或6M—也可以提供由其輸出的中壓電平 的功率，其中變壓器位于該風(fēng)能發(fā)電設(shè)備內(nèi)。變壓器傳輸由風(fēng)能發(fā)電設(shè)備所產(chǎn)生的全部功 率，并且因此尤其是在較高負(fù)載的狀態(tài)下承擔(dān)高負(fù)荷。因此為了免受過載損害，公知的是為 變壓器設(shè)置監(jiān)測裝置。公知的是，在變壓器側(cè)設(shè)置電壓測量。利用該電壓測量確定電壓是 否處于預(yù)先給定的范圍，以便因此在離開該預(yù)先給定的范圍的情況下為慎重起見將風(fēng)能發(fā) 電設(shè)備從電網(wǎng)斷開。在具有高達2MW范圍內(nèi)的功率的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的情況下常見的是，監(jiān)測變壓器的 低壓側(cè)、即風(fēng)能發(fā)電設(shè)備側(cè)的電壓。這種布置提供良好地保護風(fēng)能發(fā)電設(shè)備和變壓器的優(yōu) 點。但是該布置具有的缺點是，根據(jù)負(fù)載情況，可能由變壓器造成與理論變壓比相比高達 5%的電壓差。由此存在的危險是，在變壓器的高壓側(cè)出現(xiàn)過高的電壓偏差，也就是說，未遵 守所期望的范圍。在其它功率更高的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的情況下，常常應(yīng)用相反的方案。也就 是，監(jiān)測變壓器的高壓側(cè)、即電網(wǎng)側(cè)的電壓。該布置提供更佳地監(jiān)測風(fēng)能發(fā)電設(shè)備在要保護 的電網(wǎng)處的行為這一優(yōu)點。但是，在此也出現(xiàn)如下情況可能由于變壓器而導(dǎo)致另一側(cè)、在 此為低壓側(cè)上的高于5 %的不允許的電壓偏壓。因此，在將測量裝置布置在變壓器的高壓側(cè) 的情況下所存在的危險是，在低壓側(cè)上不遵守極限值。那樣的話，為了保護風(fēng)能發(fā)電設(shè)備可 能需要特別措施一如監(jiān)測最小有功功率的遵守(以本身力求的無功功率輸出為代價)，以 保證風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的足夠的自供應(yīng)(DE-A-103 44 392)。原則上可以通過相應(yīng)較窄地選擇公差帶來補償由變壓器所感應(yīng)生成的電壓變化， 但是這所具有的缺點是由此(顯著地)限制風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的可能的工作點，這導(dǎo)致能量產(chǎn) 量的相應(yīng)減小。因此，選擇較窄的公差范圍導(dǎo)致效率和效率計劃的減小，由此導(dǎo)致明顯的收 益損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，為此說明避免上述缺點的開頭所述類型的改善了的風(fēng)能 發(fā)電設(shè)備以及運行方法。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于獨立權(quán)利要求的特征并且優(yōu)選地在于從屬權(quán)利要求 的特征?！N風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)能發(fā)電設(shè)備具有轉(zhuǎn)子；由所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動的用于產(chǎn)生電 功率的發(fā)電機，所述發(fā)電機具有變頻器，所述電功率通過變壓器被輸出到電網(wǎng)中，為所述變 壓器設(shè)置電壓監(jiān)測；以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括變頻器控制裝置，其中所述控制系 統(tǒng)將對于無功分量的調(diào)整信號施加到所述變頻器上，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定在變壓器處布置電 壓測量裝置，所述電壓測量裝置的電壓信號被施加在與狀態(tài)有關(guān)的額定值移位器的輸入端 上，所述額定值移位器的輸出信號被施加到用于作用于變頻器的無功分量的限制模塊上。首先闡述所使用的一些術(shù)語應(yīng)將無功分量理解成說明功率或電流的無功部分的高度的電參數(shù)。因此，對本發(fā) 明不重要的是，無功分量是涉及功率還是電流。在所期望的情況下，可以在考慮到電壓的情 況下在兩個量之間進行換算。為了清楚表述的原因，在下面的文字中假定無功分量為無功 電流；所述實施例類似地適用于無功功率。應(yīng)將“與狀態(tài)有關(guān)”理解成，電壓、電流和/或功率的值作為信號被施加到額定值 移位器上。在此，所述值可以被直接測量或者可以從其它值中被間接地確定。本發(fā)明所基于的思想是，通過有針對性地根據(jù)電壓引導(dǎo)無功電流來運行風(fēng)能發(fā)電 設(shè)備，使得實現(xiàn)不僅保護風(fēng)能發(fā)電設(shè)備本身，而且還保護變壓器和電網(wǎng)尤其是免受過高的 電壓損害。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識到，該危險問題的關(guān)鍵是，變壓器處的不允許的電壓是由于變壓 器的無功分量。更確切地說，關(guān)鍵在于通過變壓器的無功電流以顯著的幅度(其可能達到 和超過幾個百分點)改變變壓器的主磁場電壓以及由此低壓側(cè)的電壓。這意味著，附加于 電網(wǎng)側(cè)的公差帶，同樣必須保持在確定公差帶內(nèi)的低壓側(cè)電壓由于通過變壓器的無功電流 被改變。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識到越過變壓器的電壓行為與無功分量流之間的這種關(guān)聯(lián)，并且利 用這種關(guān)聯(lián)來解決根據(jù)本發(fā)明的任務(wù)。為此，本發(fā)明規(guī)定根據(jù)變壓器處的電壓、更確切地 說以根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的額定值移位器的形式來引起對無功分量的有針對性的引導(dǎo)。本 發(fā)明所利用的是，現(xiàn)代風(fēng)能發(fā)電設(shè)備不僅將有功功率饋送到電網(wǎng)中，而且還被構(gòu)造為輸出 無功功率；為此，該風(fēng)能發(fā)電設(shè)備具有調(diào)整能力，通過所述調(diào)整能力可以調(diào)整如無功電流分 量、無功功率值的無功分量或者功率因數(shù)。這樣的調(diào)節(jié)本身是公知的。在此，本發(fā)明在于對 現(xiàn)有的調(diào)節(jié)進行如下補充在需要時借助于根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的與該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和電網(wǎng) 的電壓或無功功率狀態(tài)、尤其是變壓器處的電壓有關(guān)的額定值移位器來引起所設(shè)置的無功 功率度量的改變，以便因此通過有針對性地引導(dǎo)無功分量來限制變壓器處的電壓(其基本 上由主磁場電壓確定)。這通常以如下方式進行在電網(wǎng)中過壓的情況下，通過與狀態(tài)有關(guān) (在此為與電壓有關(guān))的額定值移位器將無功分量向欠激勵狀態(tài)移動。對于無功電流而言， 這意味著(如在發(fā)電機參考箭頭體系(ErzeugerzShlpfeilsysem)中)無功電流在
欠壓的情況下為負(fù)。因此，上游電網(wǎng)中的電壓以及變壓器的低壓側(cè)的電壓和風(fēng)能發(fā)電設(shè)備 處的電壓都由于電網(wǎng)的電抗上的電壓降而被降低。與狀態(tài)有關(guān)的額定值移位器在電網(wǎng)中欠 壓的情況下通過將無功分量向過激勵狀態(tài)改變而發(fā)揮相應(yīng)的作用，由此由于電網(wǎng)電抗上的 電壓降而提高上游電網(wǎng)中的電壓、以及變壓器的低壓側(cè)的電壓和風(fēng)能發(fā)電設(shè)備處的電壓。 由此，不允許的過壓或欠壓的影響被連續(xù)地減小(例如從高壓電網(wǎng)中的30%的偏差減小到
5中壓電網(wǎng)中的20%以及風(fēng)能發(fā)電設(shè)備處的僅僅15% )。因此，本發(fā)明僅僅利用小的附加成本實現(xiàn)了組合的保護，即對電網(wǎng)、變壓器、以及 風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的保護。在此，原則上不重要的是，對變壓器處的電壓的監(jiān)測是在變壓器的高 壓側(cè)還是在變壓器的低壓側(cè)進行。在兩種情況下都通過根據(jù)本發(fā)明的功能實現(xiàn)了從機器倉 出發(fā)在相應(yīng)另一側(cè)所缺少的保護。因此對于本發(fā)明而言，通常已經(jīng)存在的用于測量變壓器 一側(cè)(無論是高壓側(cè)還是低壓側(cè))的變壓器電壓的硬件是足夠的。因此，不產(chǎn)生或者僅僅 最小地產(chǎn)生本發(fā)明的附加硬件成本，因為可以使用現(xiàn)有測量量。此外，本發(fā)明使得能夠更佳地利用變壓器。因此，不再需要如迄今為止由于超過電 壓的公差極限而進行的過大的尺寸確定。因此，可以使用更小的和更有效的變壓器。同時， 對電網(wǎng)、以及風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的保護都得到改善。為了獲得額定值移位器的盡可能快速的響應(yīng)，額定值移位器適宜地直接作用于變 頻器。這應(yīng)理解為直接作用于變頻器的有源開關(guān)元件、以及作用于其快速的變頻器控制裝 置。應(yīng)將快速的變頻器控制裝置理解為如下的控制電路所述控制電路又直接作用于變頻 器的有源元件；該控制電路應(yīng)當(dāng)與運行控制裝置本身的通常明顯較慢的控制電路相區(qū)別。 因此，實現(xiàn)電網(wǎng)中的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備在經(jīng)受瞬態(tài)過程方面的明顯改善的行為，所述瞬態(tài)過程 例如為短時電壓峰值(HVRT-High Voltage Ride Though(高電壓穿越))或短路(LVRT-Low Voltage Ride Though (低電壓穿越))。為了增大額定值移位器的根據(jù)本發(fā)明的效果，可以進一步規(guī)定額定值移位器與 負(fù)載移位模塊協(xié)作，所述負(fù)載移位模塊在欠壓或過壓的情況下作用于控制系統(tǒng)，使得減小 所輸出的功率或電流的有功部分以有利于無功部分。因此，實現(xiàn)一種優(yōu)先級控制，其中有功 電流在必要情況下被減小，以便能夠以較高的程度將變頻器的(有限的)電流容量用于產(chǎn) 生無功電流。因此，顯著提高了風(fēng)能發(fā)電設(shè)備恰好在高負(fù)載的時間為了支持電網(wǎng)所能貢獻 出的份額。而為此所需的附加成本是最小的，并且由于減小的有功功率提供所造成的收益 損失同樣是可以忽略的，因為由于在動態(tài)電壓偏差(HVRT，LVRT)情況下的優(yōu)先級控制，這 樣的移動以僅僅幾毫秒的時長被使用。優(yōu)選地為變壓器設(shè)置溫度傳感器，所述溫度傳感器的信號作為另一狀態(tài)信號被施 加到額定值移位器的輸入端上。優(yōu)選地，所述溫度傳感器被布置在變壓器的芯處。這所基 于的根據(jù)本發(fā)明的認(rèn)識是，由于無功分量對于變壓器的負(fù)荷的意義，必須特別地監(jiān)測變壓 器芯，因為變壓器芯通常僅僅由于所施加的電壓、更確切地說內(nèi)部主磁場電壓而升溫。本發(fā) 明的貢獻在于已經(jīng)認(rèn)識到，對于此處所基于的問題而言，可能不重要的是一更確切而言尤 其是在具有強制通風(fēng)的(澆注樹脂)變壓器的情況下不重要的是一由于有功電流傳輸給變 壓器造成的負(fù)荷。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識到，當(dāng)僅僅電網(wǎng)電壓為高時也可能產(chǎn)生變壓器的臨界情 況，由此如果不根據(jù)本發(fā)明采取應(yīng)對措施，則變壓器在空轉(zhuǎn)中就已經(jīng)可能過熱。此外，本發(fā) 明已經(jīng)認(rèn)識到，主磁場電壓在除電壓以外還利用無功功率運行的情況下顯著地受到通過變 壓器所傳輸?shù)臒o功分量影響，使得在過激勵的運行中，可能由于與之相聯(lián)系的芯中的高鐵 損而導(dǎo)致不允許的升溫，并且由此導(dǎo)致關(guān)閉。這結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的額定值移位器通過在芯 處布置溫度傳感器而被抵消。此外，所述控制系統(tǒng)優(yōu)選地具有運行控制裝置，為所述運行控制裝置設(shè)置有相同 類型的第二額定值移位器。應(yīng)將“相同類型”理解成，所述額定值移位器基本上具有與上述額定值移位器相同的功能，但是動態(tài)行為可以在需要時為了更簡單的實施而較慢，以便因 此更好地與運行控制裝置的通常明顯較慢的采樣速率相協(xié)調(diào)。借助于該第二額定值移位 器，可以實現(xiàn)對根據(jù)本發(fā)明的功能的監(jiān)測，尤其是可以在借助于第二額定值移位器的計算 得出一尤其是在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)或穩(wěn)態(tài)運行中一仍然可能超過極限值時關(guān)閉風(fēng)能發(fā)電設(shè)備。利用由 此實現(xiàn)的對根據(jù)本發(fā)明的額定值移位器的監(jiān)測，提高了被相應(yīng)地裝備的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的安 全性。優(yōu)選地，應(yīng)將“低采樣速率”理解成比根據(jù)本發(fā)明的上述額定值移位器小至少一個數(shù) 量級(1 10)的采樣速率。優(yōu)選地，由風(fēng)能發(fā)電設(shè)備所輸出的無功分量的度量被施加到第二額定值移位器的 另一輸入端上。因此可能的是，用于該額定值移位器的電壓信號可以在變壓器的任意側(cè)被 獲取(根據(jù)何處已經(jīng)存在測量硬件)，并且在必要情況下在考慮到由變壓器所傳輸?shù)臒o功 分量的情況下可以計算出變壓器的另一側(cè)的電壓測量值。因此，在變壓器的一側(cè)設(shè)置測量 硬件就足夠了，從而附加地在另一側(cè)設(shè)置測量硬件是多余的。該控制系統(tǒng)優(yōu)選地進一步包括監(jiān)控模塊，所述監(jiān)控模塊與具有可變的極限值的電 網(wǎng)保護繼電器協(xié)作，所述電網(wǎng)保護繼電器的極限值通過輸出的無功分量被共同確定。因此， 根據(jù)本發(fā)明的額定值移位器也可以用于控制電網(wǎng)保護繼電器，使得改進的開關(guān)行為也有利 于保護風(fēng)能發(fā)電設(shè)備。額定值移位器優(yōu)選地被構(gòu)造為使得其包括具有限制器的PI調(diào)節(jié)器。在該調(diào)節(jié)器 的輸入連接端上施加有變壓器處、優(yōu)選地為低壓側(cè)的電壓的測量值，并且在此形成與最大 電壓的差。該值針對P環(huán)節(jié)并且為了穩(wěn)態(tài)的精確度而被引導(dǎo)通過調(diào)節(jié)器的I環(huán)節(jié)，其中參 數(shù)被確定為使得作為輸出功率輸出無功分量的信號(例如或Ι±κ)。該信號被引導(dǎo)通 過限制器，所述限制器將該信號限制在表示最小值和最高值的可調(diào)整的值。適宜地設(shè)置雙 回路的調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，其中一個回路如上述那樣針對上限被設(shè)置并且第二回路針對下限以相 應(yīng)的構(gòu)造被設(shè)置。那樣的話，一個回路用于過壓，另一回路用于欠壓。PI調(diào)節(jié)器被有利地 構(gòu)造為使得從與極限值(無論為最大極限值還是最小極限值)的電壓差中確定對于無功分 量的校正值。無功分量可以如上述那樣是無功功率或無功電流的度量。這樣的結(jié)構(gòu)所提供 的優(yōu)點是，這種結(jié)果從方案上來看是簡單的。但是需要測量變壓器的低壓側(cè)的電壓。因此， 調(diào)節(jié)方案可以有利地與變壓器的節(jié)段模型相組合，使得測量變壓器的電網(wǎng)側(cè)的電壓就足夠 了，并且可以通過節(jié)段模型確定替代測量值。那樣的話，取消了用于低壓側(cè)的單獨測量位置 的附加成本。在另一優(yōu)選實施方式中，額定值移位器被構(gòu)造為使得其具有無功分量控制裝置和 限制器。與調(diào)節(jié)裝置相比，控制裝置所提供的優(yōu)點是，所述控制裝置由于缺少反饋而可以非 ?？焖俨⑶?guī)缀鯚o延遲地工作。因此，可以實現(xiàn)更快的限制并且由此尤其是對于風(fēng)能發(fā)電 設(shè)備的敏感的電子裝置實現(xiàn)更佳和更有針對性的保護。此外，控制裝置所提供的優(yōu)點是，不 需要通常高成本地確定調(diào)節(jié)器參數(shù)。無功分量控制裝置優(yōu)選地被構(gòu)造為使得其從電壓和無 功功率的信號中直接確定無功分量校正值。為此，無功分量控制裝置優(yōu)選地被構(gòu)造為二維 特征曲線元件。應(yīng)將特征曲線元件理解成包含允許的電壓/無功功率或無功電流組合的極 限曲線的元件?？商娲?，也可以規(guī)定替代于特征曲線元件設(shè)置額定值矩陣。這樣的額定 值矩陣特別好地適于例如以LUT (Look-Up Table (查找表))的形式實施在計算機中。這開 辟的可能性是，將極限曲線安排為非線形的，另外也可以容易地設(shè)置連續(xù)但不平滑的曲線變化曲線。如在調(diào)節(jié)裝置的實施方式的情況中那樣，優(yōu)選地也設(shè)置具有用于過壓的回路和 用于欠壓的回路的雙回路控制結(jié)構(gòu)。同樣可以如在調(diào)節(jié)裝置的變型方案中那樣規(guī)定測量 值在變壓器的另一側(cè)被獲得并且利用節(jié)段模型被換算?？蛇x地，可以設(shè)置用于動態(tài)運行情況的單獨的特征曲線。為此，特征曲線元件優(yōu)選 地被構(gòu)造為使得實施另一特征曲線并且在施加切換信號的情況下切換到該另一特征曲線。 運行控制裝置優(yōu)選地具有動態(tài)控制模塊，所述動態(tài)控制模塊根據(jù)可以預(yù)先給定的標(biāo)準(zhǔn)輸出 切換信號。利用附加的特征曲線，可以短時地提高極限值，例如可以由變頻器饋送更多的電 流。但是由于動態(tài)情況下的限制，不導(dǎo)致由于過熱造成的損害。在調(diào)節(jié)裝置的情況下，可以 在參數(shù)方面相應(yīng)地設(shè)置。此外，本發(fā)明延伸到一種用于風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的電網(wǎng)保護方法，所述風(fēng)能發(fā)電設(shè)備 具有轉(zhuǎn)子；由所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動的用于產(chǎn)生電功率的發(fā)電機，所述發(fā)電機具有變頻器，所述電 功率通過變壓器被輸出到電網(wǎng)中，在所述變壓器處的電壓被監(jiān)測；以及控制系統(tǒng)，所述控制 系統(tǒng)包括變頻器控制裝置，其中輸出功率的無功部分通過無功分量被調(diào)整，其特征在于，測 量變壓器處的電壓；借助于與狀態(tài)有關(guān)的額定值移位器確定對于無功分量的校正信號；以 及將所述校正信號用于限制所述無功分量。關(guān)于該方法的進一步闡述，參閱前面的描述。


下面參考附圖闡述本發(fā)明，在附圖中示出有利的實施例。
圖1示出通過變壓器連接到電網(wǎng)上的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的總覽圖2a_d示出通過變壓器的不同連接類型的電路圖3a、b示出變壓器的等效電路圖4a、b示出圖3的繞組構(gòu)造和磁場特性；
圖5示出變壓器的簡化的等效電路圖6示出本發(fā)明的第一實施例的框圖7示出本發(fā)明的第二實施例的框圖8示出第二實施例的特征曲線元件的極限曲線；
圖9示出特征曲線元件的可替代的設(shè)計；以及
圖10示出通過不利用和利用本發(fā)明的變壓器的電壓-無功功率圖。
具體說明方式
為清楚起見，首先根據(jù)示意性示例闡述風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的構(gòu)造，該風(fēng)能發(fā)電設(shè)備是
后面所闡述的本發(fā)明實施例的基礎(chǔ)。整體上用附圖標(biāo)記1表示的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備包括塔架 10，該塔架10具有在其上端以可在方位方向上旋轉(zhuǎn)的方式布置的機器倉11。在該機器倉 11的一個端面上以可以轉(zhuǎn)動的方式布置有風(fēng)輪12，該風(fēng)輪12通過(未示出的)轉(zhuǎn)子軸驅(qū) 動用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機2。發(fā)電機2本身可以為任意類型，通常是同步發(fā)電機或者雙饋異 步發(fā)電機。發(fā)電機2與變頻器3相連接。在該變頻器3上連接有連接線路13，該連接線路 13通過塔架10通向被布置在塔架底座處的中壓變壓器8。給中壓變壓器8分配有電網(wǎng)保 護開光18。通過電網(wǎng)連接線路19，中壓變壓器8將由風(fēng)能發(fā)電設(shè)備1所產(chǎn)生的電功率輸出 給電網(wǎng)9。電網(wǎng)9可以是公共輸電網(wǎng)或者是風(fēng)電場的內(nèi)部電網(wǎng)。
在圖2中風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的不同實施方式中示出由發(fā)電機2在風(fēng)輪12的力的作用 下所產(chǎn)生的電功率流。圖2A示出具有全變頻器(VollumirChter)3'的實施方式。在此， 發(fā)電機2'例如被實施為同步發(fā)電機，并且可以根據(jù)風(fēng)力強度以任意轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其中由該發(fā) 電機產(chǎn)生的電能具有與風(fēng)輪12的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的頻率。變頻器3'由(在此未個別示出的) 發(fā)電機側(cè)變流器、電網(wǎng)側(cè)變流器構(gòu)成，在該發(fā)電機側(cè)變流器與電網(wǎng)側(cè)變流器之間布置有中 間電路。由發(fā)電機2'所產(chǎn)生的交變電流被機器側(cè)變流器變換成直流電流或直流電壓并且 被饋送到中間電路中，從該中間電路該直流電流通過電網(wǎng)側(cè)變流器以與電網(wǎng)頻率相對應(yīng)的 頻率通過變壓器8被饋送到電網(wǎng)9中。在這種構(gòu)造方式的情況下，由發(fā)電機2'所產(chǎn)生的全 部電功率都流經(jīng)變頻器3。從變頻器3那里，電功率通過連接線路13和變壓器8以及電網(wǎng) 線路19被饋送到電網(wǎng)9中。圖2B示出變壓器8'被實施為具有兩個低壓繞組的三繞組變壓器8'的變型方 案。在每個共同與發(fā)電機2'相連接的繞組上都連接有變頻器3'。因此，由發(fā)電機2'所 產(chǎn)生的功率被劃分成兩個分支，使得每個變頻器3'需要傳輸更少的功率。這對于大功率的 風(fēng)能發(fā)電設(shè)備而言是有意義的。能夠理解，該劃分原理也可以應(yīng)用于3個或3個以上的分 支。圖2C中示發(fā)電機2被實施為雙饋異步發(fā)電機的變型方案。該雙饋異步發(fā)電機包 括定子繞組(外部電路)以及轉(zhuǎn)子繞組(內(nèi)部電路)。定子繞組與連接線路13和變壓器8 固定地連接，并且通過其與電網(wǎng)9連接。轉(zhuǎn)子繞組與變頻器3連接，變頻器3的另一端連接 到連接線路13上。在這種構(gòu)造方式的情況下，由發(fā)電機2所產(chǎn)生的功率的僅僅一部分流經(jīng) 變頻器3 (通常為大約三分之一)，而主要部分直接通過變壓器8流入電網(wǎng)9。因此在這種 構(gòu)造方式的情況下，可以給變頻器3確定較小的尺寸。圖2D示出圖2C的變型方案，其中再次使用具有兩個低壓繞組的三繞組變壓器 8'。在一個低壓繞組上直接連接有發(fā)電機2的定子，而在另一低壓繞組上通過變頻器3連 接有轉(zhuǎn)子。這些低壓繞組優(yōu)選地被設(shè)計為用于不同的電壓電平，使得與同變頻器連接的低 壓繞組相比，在與定子連接的低壓繞組處存在更高的電壓電平。這使得也能夠有效地連接 具有非常高的功率(如3000kW及以上)的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備。從前面的描述中能夠認(rèn)識到，變壓器8、8'在如下方面具有重要的意義在每個 變型方案中，全部功率流經(jīng)變壓器8、8'。下面將簡要闡述變壓器8、8'的構(gòu)造及其電作用 方式。圖3A中示出具有兩個繞組的變壓器8的單極等效電路圖，并且圖3B中示出具有三 個繞組的變壓器8'的單極等效電路圖。在此，電壓U1、U2以及可能U3表示三個繞組的電 壓，其中數(shù)字1表示高壓側(cè)，并且數(shù)字2以及可能數(shù)字3表示低壓側(cè)的繞組。相應(yīng)地，電阻 R1、R2以及可能R3是這些繞組的歐姆電阻，并且是繞組損耗的度量。電抗X1、X2以及可能 X3是繞組漏電抗。用XH表示引起變壓器8、8'的實際磁化的主電抗。并聯(lián)有表示磁芯的 歐姆損耗的電阻REF。應(yīng)當(dāng)指出，在運行中，所述電抗和電阻是在主電抗XH上降落的電壓的 分壓器，其中該電壓被稱為主磁場電壓UH。在圖4A中針對低壓變壓器并且在圖4b中針對中壓變壓器示出繞組構(gòu)造和漏電抗 X的相應(yīng)的變化曲線。由于變壓器的熱負(fù)荷，繞組81、82不直接位于變壓器柱80上，而是在其間存在用 于讓冷卻介質(zhì)穿過的縫隙(強制冷卻)。被布置在接近變壓器柱80處的繞組是用于低壓的
9繞組81 (因為所需的較小的絕緣距離)，并且被布置得相距較遠的繞組82是用于高壓的繞 組。在繞組布置之下的第一圖表中，與繞組的空間布置相協(xié)調(diào)地關(guān)于位置χ示出所得出的 磁場強度H。根據(jù)安培定律，該磁場強度從內(nèi)向外穿過第一繞組、即低壓繞組81上升，在與 高壓繞組82之間的氣隙中達到最大值，并且然后再次線性地下降，直到最后在高壓繞組82 的外側(cè)回落到初始值。在位于其下的圖表中示出磁場強度的平方，其中通過陰影線突出所 包圍的面積。從數(shù)學(xué)上來看，該面積是平方磁場強度的積分，因此即電感X的度量。在該圖 表的左半部中能夠辨認(rèn)出低壓繞組81的漏電感X2，在右半部中辨認(rèn)出高壓繞組82的漏電 感XI，并且二者一起得出總漏電感X。圖4B示出具有分開的高壓繞組82、82'的中壓變壓 器的相應(yīng)圖示，所述高壓繞組82、82'為了更好地冷卻而具有部分繞組82與82'之間的另 一冷卻縫隙。磁場強度H以及由此還有電感X的變化曲線遵循上述原理。能夠認(rèn)識到，在低壓繞組和高壓繞組81、82之間的間隙的范圍中達到電抗X的最 大值。相應(yīng)地，基本上由主電抗確定的主磁場電壓在那里具有其最大值。還可以說，在具有 電阻R1、R2和可能R 3以及X1、X2和可能X3的典型值的常規(guī)變壓器的情況下，由于所述電 阻產(chǎn)生與電壓同相的約壓降，而由于相對于電壓為橫向的電抗產(chǎn)生通常小于10%、在 大多數(shù)情況下為6%左右的電壓降。總電抗由來自每個繞組的份額組成。由于低壓繞組81 的份額小，因此主磁場電壓近似地對應(yīng)于低壓側(cè)的電壓。這對變壓器8、8'并且更確切而言尤其是對在繞組之間具有間隙的變壓器構(gòu)造方 式的變壓器、例如具有強制冷卻的澆注樹脂變壓器的熱行為造成影響。由于芯與繞組之間 的用于強制冷卻的氣隙，這些區(qū)域以顯著的程度彼此熱去耦。具有柱80的變壓器芯的升溫 與繞組81、82、82'無關(guān)。繞組81、82、82'的升溫根據(jù)流經(jīng)它們的電流、即電流負(fù)荷得出， 而芯(被表示成變壓器柱80)的升溫基本上通過鐵中的磁損耗來確定。該磁損耗根據(jù)主磁 場電壓(所述主磁場電壓如所述的那樣近似地對應(yīng)于低壓側(cè)的電壓)而變化。因此，該布 置造成變壓器的芯在沒有負(fù)載的情況下、即在空轉(zhuǎn)中就已經(jīng)可能顯著地升溫和過熱。因此，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定為了免受過度升溫的損害，通過改變無功分量、具體而言 通過將無功分量改變?yōu)槭沟迷诔掷m(xù)運行中避免過高的主磁場電壓來引導(dǎo)通過變壓器8、8' 的負(fù)載流。因此避免在低負(fù)載或甚至空轉(zhuǎn)的情況下就已經(jīng)過熱的危險。優(yōu)選地進一步規(guī)定 為安全起見，用專用溫度傳感器(參見圖6)來監(jiān)測芯和繞組。基于這些關(guān)聯(lián)，本發(fā)明規(guī)定保護變壓器免受有害的過壓和過熱的損害。這在圖5 中的進一步簡化的示例中予以闡述，其中替代于圖3A中所說明的等效電路圖，變壓器8、 8'被電阻R和電抗X的簡單串聯(lián)電路代替，其中電阻R和電抗X合并成復(fù)數(shù)的視在電阻Z。 因此，容易地作為高壓側(cè)Ul加上復(fù)電阻Z上的電壓降的和得出低壓側(cè)的電壓U2，即U2 = U1+Z*I，其中 Z = R+j*X 并且 I = Iw+j*Ib。在此，如在發(fā)電機參考箭頭體系中那樣對無功電流進行假設(shè)，過激勵的無功電流 為負(fù)。這意味著，每個過激勵的無功電流都變?yōu)樨?fù)，并且過激勵的無功功率變?yōu)檎Ｈ绻麑?上述式子相互代入，則得出U2 = (Ul+R*Iw_X*Ib)+j*(X*Iw+R*Ib)。中央的加號前的第一項是實部，并且可以由于非常小的歐姆電阻R而被簡化成 Ul-x*lb。中央的加號后的項是虛部，并且僅僅是矢量圖中的角度旋轉(zhuǎn)，該角度旋轉(zhuǎn)僅僅小 地影響電壓的幅度，并且因此可以被忽略。因此，該公式被簡化成
U2 = Ul_X*Ib。從該公式中容易得知，在負(fù)的lb、即在過激勵的情況下，電壓U2被提高，并且在正 lb、即在欠激勵的情況下，電壓U2被降低。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識到，基于這種簡化，可以為變壓器實現(xiàn)有效和成本低的調(diào)節(jié)以及 保護功能。這將在下面根據(jù)兩個實施例來闡述。圖6中示出本發(fā)明的第一實施例的框圖。該框圖示意性地示出發(fā)電機2、變頻器 3、以及變壓器8，其中通過變壓器8，由發(fā)電機2所產(chǎn)生的電能被饋送到電網(wǎng)9中。另外還 示出控制系統(tǒng)4，該控制系統(tǒng)4充當(dāng)風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的運行控制裝置。該控制系統(tǒng)4具有多 個用于運行量和額定量一如電壓Us、轉(zhuǎn)速η和功率因數(shù)cos φ—的輸入端41。為了調(diào)整無 功電流，設(shè)置有用于無功分量調(diào)整信號43的線路，該線路連接到變頻器3、更確切地說連接 到快速的變頻器調(diào)節(jié)裝置33上，其中該變頻器調(diào)節(jié)裝置33根據(jù)無功功率分量的經(jīng)過調(diào)整 的信號操控變頻器3的有源開光，以便調(diào)整相應(yīng)的相位角以產(chǎn)生所期望的無功電流(或無 功功率)。就這方面而言，該布置是公知的。另外在變壓器8處還設(shè)置有電網(wǎng)保護開關(guān)18。 該電網(wǎng)保護開關(guān)18通過控制線路49被運行控制裝置操控。這在目前也是公知的。根據(jù)本發(fā)明，在變壓器8處、在所示實施例中為在低壓側(cè)設(shè)置有用于低壓繞組81 的電壓的傳感器51。該電壓作為輸入電壓被施加在額定值移位器5上。額定值移位器5包 括接在差分元件53之前的調(diào)節(jié)核55。在此，在差分元件的一個輸入值處施加低壓側(cè)的測量 電壓的信號，并且在另一輸入值處施加最高允許的低壓Umax的信號。差分信號被施加到調(diào) 節(jié)核55的輸入端上。在所示的實施例中，該調(diào)節(jié)核55被構(gòu)造為PI調(diào)節(jié)器。由該PI調(diào)節(jié) 器輸出的控制量是如下的無功電流度量該無功電流度量被施加到限制器57上并且在那 里被限制在最高允許的最大無功電流Ibmax與最低允許的無功電流Ibmin之間的值。額定值 移位器5具有第二并行分支，該第二并行分支相應(yīng)地具有差分元件54、調(diào)節(jié)核56、以及限制 器58。差分元件54形成與低壓的最小值Umin之間的差。調(diào)節(jié)核56和限制器58如在第一 分支中那樣被構(gòu)造。分別得出的輸出值作為額定值移位器5的輸出矢量被施加到接入模塊上。在所示 實施例中，該接入模塊被實施為限制模塊59，該限制模塊59修改由運行控制裝置4施加到 變頻器調(diào)節(jié)裝置33上的無功分量調(diào)整信號43。這通過如下方式進行根據(jù)通過傳感器51 所測量的低壓側(cè)的電壓來限制最高或最低允許的無功電流度量的值，并且以這樣的方式被 限制的信號作為經(jīng)過修改的無功電流度量被施加到變頻器調(diào)節(jié)裝置33上。因此，流經(jīng)變壓 器8的無功電流Q根據(jù)電壓被限制為使得遵守對于安全工作區(qū)域的允許的公差帶。還可以 通過如下方式有針對性地調(diào)整在相應(yīng)運行點中的允許的無功電流調(diào)節(jié)器55、56的電壓限 制裝置借助于傳感器51測量低壓側(cè)的臨界電壓，并且借助于差分元件53、54將該臨界電壓 與針對例如90%或110%的欠壓和過壓的固定額定值相比較。該實施例的缺點是，在變壓器8的低壓側(cè)需要測量位置51，該測量位置51本身在 其它情況下不是必需的。為了節(jié)省用于該測量位置的附加成本，可以可替代地設(shè)置換算模 塊6。該換算模塊6基本上包括模型元件61，該建模元件61含有變壓器8的節(jié)段模型。利 用該節(jié)段模型，可以借助于通常而言在變壓器8的高壓側(cè)總歸存在的傳感器51從電流Tl 以及可能電壓Ul的測量值中確定低壓側(cè)的相應(yīng)參數(shù)U2*，而為此無需附加的傳感器。因此在 這種情況下，額定值移位器5不是利用真實的測量值工作，而是利用所計算出的替代量(在圖6中用*標(biāo)出)工作。在此，根據(jù)本發(fā)明的額定值移位器5是足夠魯棒的，使得由此可以 容忍不可避免地得出的較小的偏差。因此，第一實施例的該變型方案實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的全 部效果，而為此無需附加的傳感器機構(gòu)。圖7中示出本發(fā)明的第二實施例。與圖6中所示的第一實施例的基本區(qū)別是額定 值移位器5'的實施方式以及其它的測量位置51'和52'。此外，給相同的元件配備相同 的附圖標(biāo)記。如在第一實施例中那樣，運行控制裝置4以本身公知的方式通過被施加到快 速的轉(zhuǎn)換裝置34上的無功功率調(diào)整信號43來控制變頻器3。額定值移位器5'的測量位置被布置在變壓器8的電網(wǎng)側(cè)，并且更確切而言布置 在電網(wǎng)輸送線路19的連接區(qū)域中。設(shè)置有用于電壓的測量位置51'以及用于電流的測量 位置52'。電壓信號直接被施加到額定值移位器5'上。此外，該電壓信號與電流信號一起 被連接到計算元件50上，該計算元件50在考慮到電壓與電流之間的相位偏移的情況下從 這兩個量中確定由變壓器8實際上輸出給電網(wǎng)9的無功功率Ql或無功電流I bl的度量。 該度量同樣被施加到額定值移位器5'上。額定值移位器50'含有控制核。在所示實施例 中，該控制核被構(gòu)造為具有雙回路結(jié)構(gòu)的特征曲線元件55'。首先闡述針對過壓的上分支。 在特征曲線元件55 ‘的輸入端分別施加有所測量的電壓Ul和所測量的無功功率Ql或無功 電流I bl的信號?？刂圃?5'被構(gòu)造為特征曲線元件，并且具有非線性的控制曲線?？?制曲線被適宜地確定為使得在針對過壓的上分支中，支路在低于或者直到包括額定電壓在 內(nèi)的電壓的情況下提供恒定的無功電流，而無功電流在電壓上升超過額定電壓的情況下線 性下降。相應(yīng)地，下分支的控制曲線被配置為使得在高于額定電壓以及還略低于額定電壓 的電壓的情況下，無功電流處于常數(shù)值，而在更低的電壓的情況下，額定電流被提高。在此， 該曲線在過壓的情況下處于電容區(qū)域中，并且在欠壓的情況下處于電感區(qū)域中。該變型方 案的優(yōu)點在于，不需要確定調(diào)節(jié)器參數(shù)并且隨后可以進行非?？焖俚钠ヅ?，因為除調(diào)節(jié)以 外的控制不具有調(diào)節(jié)技術(shù)方面的延遲。圖8a、b中示出這樣的控制曲線的示例。應(yīng)當(dāng)指出， 垂直繪出的線段優(yōu)選地不是精確垂直的，而是具有與斜線段中的斜率相同的符號的有限斜 率。因此，實現(xiàn)有利地導(dǎo)致控制的穩(wěn)定性的單調(diào)性。此外，使用額定值移位器5的控制裝置提供特別的優(yōu)點，該特別的優(yōu)點取得可能 獨立的保護，即在控制特征曲線中還可以實施附加功能。因此，尤其是可以規(guī)定，由于控制 裝置的良好動態(tài)行為還將該控制裝置用于補償動態(tài)過壓或動態(tài)欠壓。因此可以規(guī)定在電 網(wǎng)中的短時過壓(HVRT = High Voltage Ride Through(高電壓穿越))的情況下，借助于控 制曲線立即提供欠激勵的無功電流。該無功電流與電壓過高相抵消。因此，上游電網(wǎng)9中 的電壓被降低(通過電網(wǎng)電抗上的壓降)，而且風(fēng)能發(fā)電設(shè)備1的內(nèi)部的電壓也被降低(具 體而言通過變壓器8兩端的壓降)，并且在(如在此所示的)雙饋系統(tǒng)的情況下，變頻器3 的機器側(cè)部分處的電壓也附加地被降低(通過發(fā)電機2的電抗上的壓降)。由此，高壓電網(wǎng) 中的例如為130%額定電壓的過壓在中壓電網(wǎng)中被降低到例如僅僅為額定電壓的120%的 值，并且在風(fēng)能發(fā)電設(shè)備1內(nèi)在低壓側(cè)被更進一步地降低到僅僅還有約115%的值。該效果可以通過如下方式被增強短時地允許非常高、即超過額定電流的無功電 流。那樣的話可以實現(xiàn)對過壓的更大程度的降低。相應(yīng)的情況適用于電網(wǎng)中欠壓(LVRT = Low Voltage Ride Through(低電壓穿越))的情況下。在這種情況下，控制曲線負(fù)責(zé)導(dǎo)致 電壓升高的過激勵的無功電流。由此，上游電網(wǎng)9中的電壓、以及風(fēng)能發(fā)電設(shè)備1內(nèi)部的電
12壓、以及在雙饋系統(tǒng)情況下附加地還處于變頻器3的機器側(cè)部分處的電壓都被提高。由此 在風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的方向上更進一步地減小電網(wǎng)中的欠壓。圖9中示出這樣的提供HVRT以 及LVRT的控制曲線實施方式。在此，非陰影區(qū)域表示風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的工作區(qū)。連接在特征曲線元件55' ,56'之后的分別是限制器模塊57‘ ,58'。該限制器 模塊57' ,58'將無功電流或無功功率的所輸出的額定值限制在允許的最小值以及最大 值。由上分支和下分支輸出的兩個值作為限制矢量被施加到限制模塊59上，該限制模塊59 被包括在無功功率調(diào)整信號43的信號線路中。由運行控制裝置4所傳送的針對無功功率 或無功電流的無功分量調(diào)整信號被以這種方式利用根據(jù)本發(fā)明的額定值移位器來校正。為了進一步改善對短時擾動的反應(yīng)，可以規(guī)定在特征曲線元件中附加地對動態(tài) 特征曲線進行編程。這用特征曲線元件56'的示例來闡述。該特征曲線元件56'附加地 含有(在圖7中以點線示出的)第二特征曲線，該第二特征曲線提供經(jīng)過擴展的用于短時 運行的極限值。當(dāng)通過控制線路47施加有相應(yīng)的切換信號時，特征曲線元件56'切換到該 第二特征曲線?？刂凭€路47連接到動態(tài)控制模塊46。在所示的實施例中，該動態(tài)控制模塊 46被布置在運行控制裝置4處。但是該動態(tài)控制模塊46不必一定如此，而是也可以被實 施成自主的模塊或者額定值移位器5'處的附加的功能模塊。后者提供短的信號路徑的優(yōu) 點，使得恰好在高度動態(tài)的情況下一如在短時電網(wǎng)擾動(LVRT或HRVT)的情況下一保證迅 速的響應(yīng)。由動態(tài)模塊46所生成的控制信號還通過控制線路47被施加到限制器58'上， 并且造成該限制器58'切換到經(jīng)過擴展的極限值。圖8a中以點線示出在此所得出的經(jīng)過 擴展的控制曲線。通過該措施，附加地為短時運行獲得直到交叉陰影線為止的區(qū)域。應(yīng)當(dāng) 指出，也可以在電壓上限處設(shè)置針對動態(tài)運行的相應(yīng)擴展(未示出)。如在前面討論的第一實施方式中那樣，也不必一定在變壓器9的高壓側(cè)布置用于 電壓或電流的測量傳感器51' ,52'。也可以規(guī)定尤其是在低壓側(cè)總歸已經(jīng)存在相應(yīng)的 傳感器的情況下，將所述測量傳感器設(shè)置在低壓側(cè)。在這種情況下，適宜地設(shè)置換算模塊6， 該換算模塊6包括變壓器8的節(jié)段模型61'。借助于該換算模塊6，可以從在低壓側(cè)測量 的值中獲得高壓側(cè)的相應(yīng)的值。額定值移位器5優(yōu)選地直接作用于變頻器3。盡管原則上可以規(guī)定直接作用于各 個開關(guān)元件(IGBT)，但是優(yōu)選間接地作用于變頻器調(diào)節(jié)裝置33。變頻器調(diào)節(jié)裝置33通常具 有非常高的動態(tài)特性。因此，由額定值移位器5預(yù)先給定的對額定值的改變可以快速地被 實施，使得實現(xiàn)前述動態(tài)補償能力。但是在此可能導(dǎo)致由換算器3的快速調(diào)節(jié)裝置33所 調(diào)整的運行狀態(tài)在額定值移位器5的影響下偏離由運行控制裝置4預(yù)先給定的運行狀態(tài)。 為了避免根據(jù)運行控制裝置4的狀態(tài)與變頻器4的實際狀態(tài)之間的持續(xù)的偏差，適宜地規(guī) 定在運行控制裝置4中存在根據(jù)額定值移位器5所構(gòu)造的功能。為此，運行控制裝置4優(yōu) 選地具有監(jiān)控模塊45。監(jiān)控模塊45與額定值移位器5完全一樣地確定無功分量的改變，其 中這些改變在后面被運行控制裝置4考慮。此外，運行控制裝置4優(yōu)選地具有負(fù)載移位模 塊44。該負(fù)載移位模塊44被構(gòu)造為在過壓或欠壓的情況下作用于其余的運行控制裝置4， 使得減小輸出功率的有功部分以有利于無功部分。因此可以在匯流排上獲得電容，以便饋 送更高的無功電流。這尤其是適于如在短時的動態(tài)過壓(HVRT)和欠壓(LVRT)的情況下補 償動態(tài)改變。此外，監(jiān)控模塊45可以與斷開模塊48協(xié)作，使得該斷開模塊48利用可變的極限
13值控制電網(wǎng)保護繼電器18，其中所述極限值通過輸出的無功電流被確定。因此，本發(fā)明所考 慮的認(rèn)識是，決定性地通過主磁場電壓來確定變壓器8的功率，所述主磁場電壓又主要與 低側(cè)的電壓有關(guān)并且?guī)缀跖c所傳輸?shù)墓β薀o關(guān)。因此，迄今為止所存在的在低負(fù)載時也可 能導(dǎo)致變壓器8的不允許的過熱的危險被取消，或必要時進行關(guān)閉。下面根據(jù)圖10進一步闡述本發(fā)明的作用方式和效果。在坐標(biāo)系中，在X軸上示出 標(biāo)準(zhǔn)化的無功功率，并且在Y軸上示出標(biāo)準(zhǔn)化的電壓。實線和虛線分別示出變壓器8的高 壓側(cè)的電網(wǎng)電壓和變壓器8的低壓側(cè)的電壓。在標(biāo)準(zhǔn)化的無功功率(Q/Q·。的情況下允 許的電壓偏差范圍在電網(wǎng)側(cè)被確定為+/_10%，其中所述標(biāo)準(zhǔn)化的無功功率可以在為電容 性以及電感性的情況下高達0.45。因此，得出允許的工作區(qū)域的矩形?，F(xiàn)在顯示出的問題 是，由于變壓器8兩端的壓降而導(dǎo)致該矩形的移動。變壓器8的低壓側(cè)的電壓出現(xiàn)偏離(參 見圖IOA中的細線)并且尤其是可能在因提高電壓的無功功率而過壓的情況下超過額定值 高達15%，并且在因降低電壓的無功功率而欠壓的情況下低于額定值高達30%。因此，不 再保證使風(fēng)能發(fā)電設(shè)備免受過壓和欠壓的足夠保護。當(dāng)不是將變壓器8的電網(wǎng)側(cè)(高壓側(cè))的情況用作前提，而是將變壓器8的低壓 側(cè)的情況用作前提時(參見圖IOA中的細線)，情況完全類似。允許的工作區(qū)域由矩形表 示，該矩形是低壓側(cè)的行為。能夠認(rèn)識到，在電網(wǎng)側(cè)可能出現(xiàn)不允許地高或低的電壓。用粗線示出可以通過本發(fā)明實現(xiàn)的改進。電壓-無功功率圖被優(yōu)化為使得電網(wǎng)側(cè) 的電壓被限制，并且更確切而言在提高電壓的無功功率的情況下在上電壓值方面被限制并 且在降低電壓的無功功率的情況下在下電壓值方面被限制。因此，得出允許的工作區(qū)域的 邊界線的近似于菱形的特征形式。在圖IOA中可以認(rèn)識到，在正確選擇參數(shù)的情況下所實 現(xiàn)的是，由于變壓器造成的傾斜(粗虛線)不再導(dǎo)致實現(xiàn)、更確切而言即不在過壓情況下也 不在欠壓情況下實現(xiàn)不允許地高的電壓偏差值。更確切地說，電壓保持在允許的范圍中。因 此，本發(fā)明所實現(xiàn)的是，在變壓器8的電網(wǎng)側(cè)以及在風(fēng)能發(fā)電設(shè)備側(cè)都遵守預(yù)先規(guī)定。如從 圖IOB中可以看出的那樣，當(dāng)將在低壓側(cè)8上的行為用作基礎(chǔ)時，有相應(yīng)的情況成立。相應(yīng) 地(參見粗虛線)，在提高電壓的無功功率的情況下過壓被限制，并且與之類似地，在降低 電壓的無功功率的情況下欠壓被限制。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，具有轉(zhuǎn)子(12)；由轉(zhuǎn)子(12)驅(qū)動的用于產(chǎn)生電功率的發(fā)電機 (2)，所述發(fā)電機(2)具有變頻器(3)，所述電功率通過變壓器(8)被輸出到電網(wǎng)(9)中， 為變壓器(8)設(shè)置電壓監(jiān)測；以及控制系統(tǒng)(4)，所述控制系統(tǒng)(4)包括變頻器控制裝置 (34)，其中控制系統(tǒng)(34)將針對無功分量的調(diào)整信號施加到變頻器(34)上，其特征在于，在變壓器⑶處布置電壓測量裝置(51)，所述電壓測量裝置(51)的電壓信號被施加到 與狀態(tài)有關(guān)的額定值移位器(5)的輸入端上，所述額定值移位器(5)的輸出信號被施加到 用于作用到變頻器(3)的無功分量的限制模塊(59)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述與狀態(tài)有關(guān)的額定值移位 器(5)被構(gòu)造為使得將無功分量在過壓的情況下向欠激勵狀態(tài)移動并且在欠壓的情況下 向過激勵狀態(tài)移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，額定值移位器(5)與負(fù)載移 位模塊(44)協(xié)作，所述負(fù)載移位模塊(44)在欠壓或過壓的情況下作用于控制系統(tǒng)(4)，使 得減小所輸出的功率的有功部分以有利于無功部分。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，為變壓器(8)的芯設(shè)置 有溫度傳感器(85)，所述溫度傳感器(85)的信號作為另一狀態(tài)信號被施加到額定值移位 器(55)的輸入端上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，控制系統(tǒng)(4)具有監(jiān)控 模塊(45)，所述監(jiān)控模塊(45)包括相同類型的第二額定值移位器。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，控制系統(tǒng)(4)包括具有 可變的極限值的斷開模塊(48)，所述斷開模塊(48)作用于變壓器(8)處的電網(wǎng)保護繼電器 (18)，并且所述斷開模塊(48)的極限值通過輸出的無功分量被共同確定。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，額定值移位器(5)與所 述變壓器的節(jié)段模型(61)協(xié)作，在所述節(jié)段模型(61)處施加變壓器(8)的一側(cè)的電壓以 用于確定變壓器(8)的另一側(cè)的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述節(jié)段模型(61)被構(gòu)造為相 應(yīng)地確定無功分量。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，額定值移位器(5)包括 PI調(diào)節(jié)器(55)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，PI調(diào)節(jié)器(55)從與極限 值的電壓差中確定對于無功分量的校正值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，額定值移位器(5') 包括控制元件(55')。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，控制元件(55')從所施加的 電壓和無功功率的信號中確定無功功率校正值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，控制元件(55')是具 有單調(diào)下降的特征曲線的二維特征曲線元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，控制元件(55')具有 額定值矩陣。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，設(shè)置具有用于過壓的 回路和用于欠壓的回路的雙回路結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9至15之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，設(shè)置切換裝置(46)， 所述切換裝置(46)允許具有經(jīng)過擴展的極限值的短時運行。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，其特征在于，額定值移位器(5)直接 作用于變頻器(3)。
18.一種用于運行風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的方法，所述風(fēng)能發(fā)電設(shè)備具有轉(zhuǎn)子(12)；由轉(zhuǎn)子 (12)驅(qū)動的用于產(chǎn)生電功率的發(fā)電機(2)，所述發(fā)電機⑵具有變頻器(3)，所述電功率 通過變壓器(8)被輸出到電網(wǎng)(9)中，其中在所述變壓器處的電壓被監(jiān)測；以及控制系統(tǒng) (4)，所述控制系統(tǒng)(4)包括變頻器控制裝置(33)，該方法具有調(diào)整針對輸出功率的無功部分的調(diào)整信號，其特征在于，測量變壓器(8)處的電壓；借助于與狀態(tài)有關(guān)的額定值移位器(5)確定對于無功功率 度量的校正信號；以及將該經(jīng)過移動的信號用于限制所述無功分量的調(diào)整信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1至17之一使用額定值 移位器(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，具有轉(zhuǎn)子(12)；由轉(zhuǎn)子(12)驅(qū)動的用于產(chǎn)生電功率的發(fā)電機(2)，其具有變頻器(3)，所述電功率通過變壓器(8)被輸出到電網(wǎng)(9)中，為變壓器(8)設(shè)置電壓監(jiān)測；以及控制系統(tǒng)(4)，其包括變頻器控制裝置(34)，其中控制系統(tǒng)(34)將對于無功分量的調(diào)整信號施加到變頻器(34)上。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定在變壓器(8)處布置電壓測量設(shè)備(51)，所述電壓測量設(shè)備(51)的電壓信號被施加到與狀態(tài)有關(guān)的額定值移位器(5)的輸入端上，所述額定值移位器(5)的輸出信號被施加到用于作用于變頻器(3)的無功分量的限制模塊(59)上。因此，所述無功分量可以在兩個方向(電感/電容)上與是否存在過壓或欠壓有關(guān)地被匹配。因此，本發(fā)明僅僅利用小的附加成本實現(xiàn)組合的保護、即對電網(wǎng)、變壓器、以及風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的保護。此外，本發(fā)明使得能夠更佳地利用變壓器(8)。因此，不再需要如迄今為止由于超過電壓的公差極限而進行的過大的尺寸確定。因此，可以使用更小和更有效的變壓器(8)。同時，對電網(wǎng)(9)、以及風(fēng)能發(fā)電設(shè)備(1)的保護都得到改善。
文檔編號H02J3/18GK102007662SQ200980113157
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者H-H·勒塔斯 申請人:再生動力系統(tǒng)股份公司