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CN109155525B - 用于补偿风电场的待馈入的电流的方法 - Google Patents

用于补偿风电场的待馈入的电流的方法 Download PDF

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CN109155525B CN201780028133.1A CN201780028133A CN109155525B CN 109155525 B CN109155525 B CN 109155525B CN 201780028133 A CN201780028133 A CN 201780028133A CN 109155525 B CN109155525 B CN 109155525B
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Abstract

本发明涉及一种用于将电的总电流在电网连接点处馈入电的供给电网中的风电场，其中风电场具有：至少一个风能设备，所述风能设备构成为补偿风能设备并且具有有源的补偿单元，以便产生具有被调制的补偿份额的进行补偿的子电流，其中补偿份额由有源的补偿单元来调制；和至少一个另外的风能设备，所述另外的风能设备作为无补偿的风能设备设计用于：产生不具有被调制的补偿份额的不进行补偿的子电流，其中一个或多个进行补偿的子电流和一个或多个不进行补偿的子电流在连接风能设备的场电网中叠加成待馈入的电的总电流，并且产生一个或多个进行补偿的子电流，使得待馈入的总电流在场电网中的、在场电网和电网连接点之间的部段中的或在电的供应电网中的基准点处影响出现的基准电流或出现的基准电压，以便针对该基准电流实现预设的电流形状或针对该基准电压时间实现预设的电压形状。

Description

用于补偿风电场的待馈入的电流的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将电的总电流在电网连接点处馈入供供给电网中的风电场。本发明还涉及这种补偿风能设备以及涉及一种用于借助这种风电场馈入电的总电流的方法和一种用于产生补偿风能设备的电流的方法。
背景技术
尤其对于风电场而言已知的是，通过如下方式产生电的交流电流以馈入电的供电电网中：多个风能设备分别借助至少一个逆变器产生相应的子电流，所述子电流叠加成待馈入的电的总电流并且馈入到电的供给电网中。这种风能设备也称作为变流器耦合的发生器。
变流器耦合的发生器的子电流主要借助于调制方法利用多个逆变器，尤其级联的逆变器产生。
在使用这种调制方法中的缺点尤其在于：各个子电流会附有强的谐波振荡。该效应附加地会通过逆变器的级联的实施方案负面地放大，尤其使得待由风电场馈入的电的总电流不再满足电的供给电网的要求。
在下文中将谐波振荡理解为电流的基本上和谐的谐波振荡，所述和谐的谐波振荡可以通过一系列已知的分析方法来求出。
德国专利和商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：WO 01/73518A1；US 8,971,066 B2；F.D.Freijedo等的armonic Resonances in Wind Power Plants:Modeling,Analysis and Active Mitigation Methods”，IEEE Eindhoven PowerTech,2015；Dong Energy Wind Power的Harmonic Challenges and Mitigation in LargeOffshore Wind Power Plants”，Harmony Symposium,2015年8月26；Grazia Todeschini等的“Transient Response of a Wind Energy Conversion System Used as ActiveFilter”，IEEE Transactions on Energy Conversion,26卷,第2号,2011年7月。
发明内容
因此，本发明的目的是：针对上述问题中的至少一个。特别地，应提出一种解决方案，所述解决方案能够以简单的方式方法控制和/或补偿风电场的待馈入的总电流的谐波振荡含量。
根据本发明，提出一种用于将电的总电流在电网连接点处馈入电的供给电网中的风电场，其中所述风电场具有：至少一个风能设备，所述风能设备构成为补偿风能设备并且具有有源的补偿单元，以便产生具有被调制的补偿份额的进行补偿的子电流，其中所述补偿份额由所述有源的补偿单元来调制；和至少一个另外的风能设备，所述另外的风能设备作为无补偿的风能设备设计用于：产生不具有被调制的补偿份额的不进行补偿的子电流，其中一个或多个所述进行补偿的子电流和一个或多个所述不进行补偿的子电流在连接所述风能设备的场电网中叠加成待馈入的电的总电流并且产生一个或多个所述进行补偿的子电流，使得所述待馈入的总电流在所述场电网中的、在场电网和电网连接点之间的部段中的或在电的供给电网中的基准点处，影响出现的基准电流或出现的基准电压，以便针对所述基准电流实现预设的电流形状或针对所述基准电压实现预设的电压形状。风电场包括具有有源的补偿单元的至少一个风能设备和构成为无补偿的风能设备的至少一个另外的风能设备。
具有有源的补偿单元的至少一个风能设备下面也称作为补偿风能设备并且构成用于：产生具有被调制的补偿份额的补偿子电流，即如下子电流：所述有源的补偿单元将补偿份额调制到所述子电流上。对此，例如能够使用有源滤波器，所述有源滤波器将补偿份额调制到由所述风能设备产生的电流上。也就是说，补偿风能设备在第一步骤中产生常规电流，在第二步骤中将已经通过有源的补偿单元产生的补偿份额调制到所述常规电流上。
下面也称作为无补偿的风能设备的至少一个另外的风能设备，就补偿风能设备而言不具有有源的补偿单元并且构成用于：产生不具有被调制的补偿份额的不进行补偿的子电流，即基本上完全正常地产生。产生这种不进行补偿的子电流例如能够通过频率逆变器进行。频率逆变器例如能够使用脉宽调制或公差带方法，但是所述频率逆变器就如下而言对于不进行补偿的子电流不执行附加的调制：有针对性地将谐波比例或补偿份额补充成如此产生的电流。在任何情况下都不通过有源的补偿单元进行调制。
此外，风电场的风能设备，即补偿风能设备和无补偿的风能设备经由共同的场电网彼此连接，并且经由共同的电网连接点向作为风电场的供给电网馈电。也就是说，通过风能设备产生的进行补偿的和不进行补偿的子电流在场电网中叠加成共同的待馈入的电的总电流。
根据本发明，补偿风能设备构成用于产生具有被调制的补偿份额的进行补偿的子电流，使得在进行补偿的和不进行补偿的子电流叠加时，即在全部子电流叠加时，产生待馈入的总电流，所述总电流在基准点处形成在那里出现的基准电流，使得基准电流实现预设的电流形状或预设的电流。根据应用情况提出：代替基准电流观察基准电压，并且产生待馈入的总电流，使得该基准电压实现预设的电压形状或预设的电压。这也通过将进行补偿的和不进行补偿的子电流叠加成待馈入的总电流来实现。尤其针对如下基准点提出，观察基准电压而不是基准电流，所述基准点设置在电的供给电网中。在此，与电压形状相比电流形状是不那么重要的，而在观察场电网中的基准点或者场电网和电网连接点之间的部段中的基准点时，观察基准电流是优选的。
接下来结合基准电流对实施方式和作用的阐述类似地也适用于基准电压。
在这种情况下，尤其有利的是如下事实：已经存在的风电场的风能设备能够以简单的方式方法加装有源的滤波器，以便如此提高整个风电场的待馈入的电流的品质。
对此，基准点能够处于场电网本身中、处于场电网和电网连接点之间或处于供给电网中。
优选地，风电场具有用于检测基准电流的在基准点处出现的谐波振荡的检测机构，并且有源的补偿单元设计用于：根据基准电流的被检测到的、在基准点出现的谐波振荡，产生被调制的补偿份额，使得补偿或至少减小或最小化基准电流或基准电压的在基准点出现的谐波振荡。
检测机构尤其设计用于：检测在基准点处出现的谐波振荡，并且将所述谐波振荡传送给有源的补偿单元。这能够直接地和间接地和/或经由线缆或无线电等来进行。检测机构还能够构成为测量机构或测量接收器。
有源的补偿单元优选根据所检测到的谐波振荡来产生被调制的补偿份额，使得补偿或至少减少或最小化基准点处的谐波振荡。例如能够将电网连接点选择为基准点，使得补偿风能设备最小化或在最佳情况下完全地消除电网连接点处的待馈入的总电流。随后，风电场基本上在没有谐波振荡的情况下向供给电网馈电。在这种情况下尤其有利的是：具有有源的补偿单元的一个或少量风能设备能够几乎消除风电场的所有谐波振荡。
优选地，风电场具有刚好一个补偿风能设备，或者风电场具有至少一个子电网，所述子电网包括刚好一个补偿风能设备。
因此，对应于风电场功率调整补偿风能设备的数量。尤其为了补偿谐波振荡，根据上述实施方式之一，补偿风能设备设计用于：补偿多个无补偿的风能设备的谐波振荡，例如以大于1：5，尤其大于1：10的比例补偿。如果风电场具有多于10个风能设备，那么提出：将所述风电场划分成子网，使得根据本发明的风电场优选每个子网具有刚好一个补偿风能设备。尤其在补偿谐波振荡时需要尤其少量的补偿风能设备。
此外，根据本发明，提出根据一个实施方式的用于产生电功率以向电的供给电网馈电的风能设备。所述风能设备在上文和下文中称作为补偿风能设备。补偿风能设备具有有源的补偿单元，尤其有源滤波器，以便产生具有被调制的补偿份额的进行补偿的子电流，其中所述补偿份额由有源的补偿单元调制，以便在基准点处实现或产生基准电流的理论电流形状。因此，根据本发明的风能设备设计用于：作用为根据至少一个实施方式的在上文和下文中所描述的风电场的补偿设备。
补偿风能设备还构成为常规的风能设备，例如构成为具有同步发电机和全变流器的无传动装置的风能设备，所述风能设备产生常规的子电流。此外，补偿风能设备具有有源的补偿单元，所述有源的补偿单元将补偿份额调制到该常规的子电流上。因此，通过有源的补偿单元进行调制。在此，常规的子电流根据一个实施方式相应地借助补偿份额来调制，使得基准点处的基准电流达到特定的理论电流形状。
优选地，设有用于检测基准电流的在基准点处出现的谐波振荡的检测机构，并且有源补偿单元设计用于：根据基准电流或基准电压的所检测到的、在基准点处出现的谐波振荡来调制补偿份额，使得补偿或至少减小或最小化基准电流或基准电压的在基准点处出现的谐波振荡。
因此，补偿风能设备的有源的补偿单元设计用于：借助于检测结构检测基准点处的谐波振荡。在这种情况下，检测机构也能够是有源的补偿单元或补偿风能设备的组成部分。
此外，有源的补偿单元优选设计用于：借助于补偿份额调制补偿风能设备的谐波振荡，使得补偿或最小化在基准电流的在基准点处出现的谐波振荡。
优选地，有源的补偿单元设置在风能设备的低压侧上。
补偿风能设备的有源的补偿单元例如作为有源滤波器设置在风能设备的低压侧上。通常，低压侧处于风能设备的初级侧上，所述初级侧具有低于1kV的额定电压。风能设备于是相应地经由变压器与供给电网或场电网连接，所述供给电网或场电网例如具有10kV或20kV的额定电压。因此，风能设备经由变压器与场电网连接，并且有源的补偿单元设置在变压器的初级侧上。
根据本发明，还提出一种用于借助于风电场将电的总电流在电网连接点处馈入电的供给电网中的方法。根据本发明的方法包括如下步骤：检测基准点处的与总电流相关的基准电流；借助于第一风能设备产生总电流的至少一个第一子电流，其中第一风能设备构成为补偿风能设备并且具有有源的补偿单元；借助于第一风能设备的有源的补偿单元将补偿份额调制到至少一个第一子电流上，以便补偿或减小基准电流或基准电压的谐波振荡；借助于无补偿的第二风能设备产生总电流的至少一个第二子电流，其中所产生的第二子电流不借助于有源的补偿单元的补偿份额来调制，进而产生不具有被调制的补偿份额的不进行补偿的子电流；将至少一个进行补偿的第一子电流与至少一个不进行补偿的第二子电流在叠加点处叠加成在电网连接点处待馈入的电的总电流。
因此，在第一步骤中，检测基准点处的基准电流的谐波振荡，这例如能够利用常规的测量机构进行。如果将电网连接点选择作为基准点，那么基准电流对应于待馈入的总电流。如果基准点处于风电场之外，那么基准电流仅部分地与待馈入的总电流相关。也就是说，基准电流于是包括多个不同发生器的被馈入的电流和待馈入的总电流的至少一部分。
随后，在第二步骤中，借助于补偿风能设备产生子电流并且紧接着通过有源的补偿单元调制，使得相应地补偿在基准点处被检测的或出现的谐波振荡。对此，借助于有源的补偿单元将补偿份额调制到子电流上。在此考虑：基准点处的电流由具有补偿份额的该子电流和其他的不被调制用于进行补偿的子电流组成。在此，所述补偿尤其根据之前计算的理论值进行，和/或将出现的谐波振荡最小化，尤其消除出现的谐波振荡。
因此，所提出的方法以简单的方式和方法实现借助于少量的补偿风能设备，即配设和/或加装有源的滤波器的常规的风能设备来补偿谐波振荡。最佳的方式仅需要给风电场的风能设备配设补偿单元。
在一个优选的实施方式中，根据本发明的方法构成为具有反馈的闭环控制方法和/或借助于风电场电网分析来优化。
优选地，为了补偿或减小谐波振荡预设谐波振荡理论值，并且根据谐波振荡理论值产生具有被调制的补偿份额的至少一个进行补偿的第一子电流，尤其使得该谐波振荡理论值形成参考变量以这样产生第一子电流，以便尤其针对不同于基准点的地点，预设至少一个进行补偿的子电流的谐波振荡或以便预设叠加的总电流的整个谐波振荡。
通过预设谐波振荡理论值，可行的是，几乎任意地调制叠加的总电流。由此，能够产生几乎没有谐波振荡的总电流和仅具有特定的谐波振荡的总电流，所述特定的谐波振荡例如衰减存在于供给电网中的谐波振荡。优选地，对此使用如下闭环控制，其中将谐波振荡理论值用作为所述闭环控制的参考变量，以便在基准点处产生任意的基准电流。
优选地，为了检测基准点处的谐波振荡使用状态观测器，其中状态观测器检测所述基准点处的谐波振荡减去通过至少一个进行补偿的第一子电流实现的补偿作为未被补偿的谐波振荡，并且为了产生具有被调制的补偿份额的至少一个进行补偿的第一子电流考虑未被补偿的谐波振荡。
由此能够实现：即使当所述均衡是有效的时，也就是说，即使当在基准点处由于补偿而不再出现谐波振荡时，也良好地检测待均衡的谐波振荡。但是，尽管如此在这种情况下仍应当继续均衡，虽然在基准点处已无法识别到谐波振荡。对此，所述补偿于是针对于未被补偿的谐波振荡，即在基准点处的谐波振荡减去通过至少一个被调制的第一补偿份额所实现的补偿。该未被补偿的谐波振荡优选通过状态观测器来检测。为了进行闭环控制，因此使用构成为观测器或评估器的闭环控制器。
优选地，基准点是电网连接点。
由此可行的是：使用根据本发明的方法的风电场产生待馈入的总电流，所述总电流不具有谐波振荡，或者仅具有少量的谐波振荡。这尤其对于与弱电网连接的风电场是期望的。
优选地，基准点处于风电场之外，其中所提出的方法还包括如下步骤：根据在基准点处所检测的谐波振荡求出谐波振荡理论值；根据所求出的谐波振荡理论值开环控制有源的补偿单元，以便对应于谐波振荡理论值产生谐波振荡，并且产生具有被调制的补偿份额的至少一个第一子电流，使得待馈入的总电流具有相应的谐波振荡。
例如选择供给电网中的节点作为基准点。尤其当根据本发明的方法由如下风电场执行时，这是期望的，所述风电场关于基准点是最大的馈电器或电网提供方。现在，只要在基准点处出现谐波振荡，那么所述谐波振荡就能够被换算并且作为理论值提供给补偿风能设备。随后，具有补偿风能设备的风电场在风电场的电网连接点处产生特定的谐波振荡。随后，如此产生的总电流馈入到供给电网中并且在那里叠加，使得在基准点处补偿谐波振荡，即尤其电压谐波振荡，进而稳定供给电网。
优选地，检查基准点处的谐波振荡是否超过极限值，尤其针对第5、第7、第11、第13、第17和/或第19谐波振荡是否超过极限值，并且可选地，仅当基准点处的谐波振荡已经超过至少一个极限值时，才将至少一个被调制的补偿份额调制到第一子电流上。
因此，根据该实施方式，仅当超已过特定的极限值时，才发起谐波振荡或者执行所述方法。仅在超过极限值时才激活补偿并且调制补偿份额。因此，有源的补偿单元暂时是不工作的。这种处理方式尤其良好地适合于防止补偿风能设备、风电场和/或供给电网中的起振。
在一个尤其优选的实施方式中，检查第5、第7、第11、第13、第17和/或第19谐波振荡是否超过极限值。也就是说，为了改进基准点处的品质，有针对性地选择一个或多个检查标准。在此，第5、第7、第11、第13、第17和/或第19谐波振荡是尤其良好适合的，因为所述谐波振荡通常通过更高阶的逆变器产生，并且所述逆变器的数量随着分散的发生器的增加而持续提高并且所述逆变器的数量进一步增加。因此，该方法尤其良好地适合于逆变器主导的供给电网。
优选地，检查基准点处的谐波振荡包括散度分析，并且在确定散度的情况下，只要该散度持续，就保留特定的理论值。也就是说，检查值是否发散并且表示起振。
提出：在电网起振时，尤其在谐波振荡中，不再将理论值传输给有源的补偿单元或者通过有源的滤波器来调节所述调制。因此，当供给电网面临不稳定时，停止用于补偿谐波振荡的方法。因此可行的是：根据本发明的方法也用于倾向于起振的、小的分散的供给电网中。
优选地，借助于根据至少一个上述实施方式的风电场产生电的总电流，和/或借助于根据至少一个上述风能设备实施方式产生被调制的子电流。
此外，根据本发明，提出一种方法，所述方法借助于根据本发明的风能设备的，尤其根据至少一个上述的风能设备实施方式的风能设备的有源的补偿单元，产生至少一个补偿份额，其中在风能设备的低压侧上提供借助于有源的补偿单元调制的子电流。
附图说明
现在，在下文中示例性地根据实施例参考附图详细阐述本发明。
图1a示出风能设备的示意图，
图1b示意地示出常规的风电场，
图2示出根据本发明的风电场的一个实施方式，
图3a示出根据本发明的风电场的一个优选的实施方式，其中基准点是电网连接点，
图3b示出根据本发明的风电场的一个优选的实施方式的谐波振荡的示意图，其中基准点是电网连接点，
图4a示出根据本发明的风电场的一个尤其优选的实施方式，其中基准点处于供给电网中，
图4b示出根据本发明的风电场的一个优选的实施方式的谐波振荡的示意图，其中基准点处于供给电网中，
图5示出根据本发明的方法的方法流程，和
图6示出另一根据本发明的方法在一个优选的实施方式中的方法流程。
具体实施方式
图1a示出风能设备100，所述风能设备用于产生电功率以馈入到电的供给电网中和/或馈入到包括风能设备100的风电场的场电网中。风能设备100具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设置有空气动力学的转子106，所述转子具有三个转子叶片108和导流罩110。转子106在运行时通过风进入旋转运动从而驱动吊舱104中的发电机。
图1b示出常规的风电场150，所述风电场具有示例性三个用于借助发电机112产生电功率的风能设备100，其中风能设备100能够是相同的或不同的。因此，三个风能设备100代表风电场150的基本上任意数量的风能设备100。风能设备100将其功率，即尤其所产生的电流分别作为子电流提供给场电网152。在此，将各个风能设备100的分别产生的子电流或功率在场电网152中相加并且在变压器154处提供，所述变压器也称作为场变压器154。场变压器154设计和设置用于：将场电网152的电压升压变换进而将电功率提供给供给电网，尤其经由连接线路156提供，所述连接线路将风电场150在电网连接点158处与电的供给电网160连接。电网连接点158也通常称作为馈入点或PCC，并且是如下点，在所述点处，风电场150连接到电的供给电网处并且馈入其电功率。可选地，电网连接点158能够具有另一变压器。图1b仅是常规的风电场150的简化视图，所述视图例如未示出控制装置，尽管控制装置自然是存在的。通过变压器例如也存在于每个风能设备100的输出端处或多个风能设备100构成子电网的方式，其中所述风能设备中的多个形成场电网152，场电网152例如也能够不同地构成。
图2示出用于在电网连接点258处将电动总电流Cinj‘馈入电的供给电网260中的根据本发明的风电场250的一个实施方式。风电场250具有多个风能设备200a、200b，其中每个风能设备分别产生电的总电流Cinj‘的子电流CWinda、CWindb、CWindc。风电场250的至少一个风能设备200a具有有源的补偿单元270并且构成为补偿风能设备200a，以便产生具有被调制的补偿份额CWinda的进行补偿的子电流，其中补偿份额由有源的补偿单元270调制。此外，根据本发明的风电场250具有至少一个另外的风能设备200b，所述另外的风能设备作为无补偿的风能设备200b设计用于：产生不具有被调制的补偿份额的不进行补偿的子电流，所述不进行补偿的子电流关于通过有源的补偿单元进行的调制是不被调制的，即不具有被调制的补偿份额。也就是说，基本上仅产生正弦形的电流作为不进行补偿的子电流，但是所述正弦形的电流可能会不期望地与理想的正弦电流偏差。也就是说，无补偿的风能设备200b不具有有源的补偿单元。具有被调制的补偿份额CWinda的进行补偿的子电流和不具有被调制的补偿份额CWindb的不进行补偿的子电流在场电网252中叠加成待馈入的电的总电流Cinj。所述电的总电流在理想情况下作为电的总电流Cinj‘没有损失地在电网连接点258处馈入电的供给电网260中。通常，风电场还具有部段256，例如场电网252和电网连接点258之间的连接线路，所述部段会引起损失。本领域技术人员知晓通过如下方式相应地考虑这种部段：例如相应地调整电流和/或电压。
相应地产生具有被调制的补偿份额CWinda的进行补偿的子电流，使得待馈入的总电流Cinj‘影响基准电流，以便实现该基准电流的预设的电流形状CSet。基准电流能够在场电网252中、在场电网和电网连接点之间的部段256中或在电的供给电网260中的基准点270a、270b、270c处出现。也就是说，产生具有被调制的补偿份额CWinda的进行补偿的子电流，使得在基准点270a、270b和/或270c处出现的基准电流对应于理论电流，尤其在其电流形状方面对应于理论电流CAct。
根据本发明的风电场250也还能够具有另外的风能设备200c，所述风能设备例如构成为无补偿的风能设备。
此外，在一个优选的实施方式中，根据本发明的风电场250的风能设备200a、200b、200c构成为无传动装置的风能设备并且具有同步发电机，所述同步发电机具有全变流器。
图3a如在图2中那样示出根据本发明的风电场的一个优选的实施方式350。风电场350具有至少一个补偿风能设备300a和另外的无补偿的风能设备300b、300c，所述补偿风能设备具有有源的补偿单元370。所述风能设备300a、300b、300c中的每一个都分别产生子电流CWinda、CWindb、CWindc，其中补偿风能设备的待调制的补偿份额CWinda通过有源的补偿单元370产生，所述有源的补偿单元优选构成为有源滤波器。如此产生的进行补偿的和不进行补偿的子电流在三相场电网352中叠加成待馈入的总电流CInj‘。待馈入的总电流CInj‘经由风电场变压器354和连接线路356在电网连接点358处馈入到电的供给电网360中。
通过检测机构370d在电网连接点358处检测出现的基准电流CAct并且传输给有源的补偿单元370。有源的补偿单元370将补偿份额调制成，使得进行补偿的子电流CWinda最小化基准电流CAct的谐波振荡，尤其补偿所述谐波振荡。因此，在稳态的状态下，待馈入的总电流CInj‘对应于基准电流CAct，其中该总电流基本上不具有谐波振荡。因此，风电场350在没有谐波振荡的情况下向供给电网馈电。
图3b示出根据图3a的根据本发明的风电场的一个优选的实施方式的谐波振荡380的示意图。为了简化视图，仅示意性地以单位形式绘制前三个谐波振荡，即分别示出相应的频率比例的幅度。根据本发明的风电场的每个风能设备产生一个子电流，所述子电流具有谐波振荡382a、382b、382c。这些谐波振荡在场电网中相加成待馈入的总电流，所述总电流同样具有谐波振荡384。根据本发明的风能设备的有源的补偿单元现在调制补偿份额，使得在具有谐波振荡388b、388c的不进行补偿的子电流和具有谐波振荡388a的进行补偿的子电流叠加时，产生待馈入的总电流，所述总电流具有最小的谐波振荡390。也就是说，待由根据本发明的风电场馈入的子电流在电网连接点处基本上不再具有谐波振荡390。
图4a类似于在图2中示出的那样示出根据本发明的风电场的一个尤其优选的实施方式450。风电场450具有至少一个补偿风能设备400a和另外的无补偿的风能设备400b、400c，所述补偿风能设备具有有源的均衡单元470。风能设备400a、400b、400c中的每一个都分别产生子电流CWinda、CWindb、CWindc，其中补偿风能设备的待调制的补偿份额CWinda通过有源的补偿单元470产生，所述有源的补偿单元优选构成为有源滤波器。如此产生的进行补偿的和不进行补偿的子电流在三相场电网452中叠加成待馈入的总电流CInj‘。待馈入的总电流CInj‘经由风电场变压器454和连接线路456在电网连接点458处经由电网变压器馈入到电的供给电网460中。
通过检测机构470d在供给电网中的一个点处检测出现的基准电压CAct或其谐波振荡。从如此检测的谐波振荡中求出补偿谐波振荡并且确定理论值CSet，所述理论值被传输给有源的补偿单元470。有源的补偿单元470将补偿份额调制成，使得进行补偿的子电流CWinda最小化基准电压CAct的谐波振荡，尤其补偿所述谐波振荡。因此，在稳态的状态下，基准电压CAc对应于期望的电压形状。因此，风电场450有针对性地以一些谐波振荡向供给电网馈电，使得最小化供给电网中的基准电压的谐波振荡。也就是说，最小化供给电网电压的谐波振荡。
图4b示出根据图4a的根据本发明的风电场的一个优选的实施方式的谐波振荡480的示意图。为了简化视图，仅示意地以单位形式绘制前三个谐波振荡的相应的频率比例的幅度。根据本发明的风电场的每个风能设备产生一个子电流，所述子电流具有谐波振荡482a、482b、482c。这些谐波振荡在场电网中相加成待馈入的总电流，所述总电流同样具有谐波振荡484。根据本发明的风能设备的有源的补偿单元现在调制补偿份额，使得在具有谐波振荡488b、488c的不进行补偿的子电流和具有谐波振荡488a的进行补偿的子电流叠加时，产生待馈入的总电流，所述总电流有针对性地具有谐波振荡390。也就是说，待由所提出的风电场馈入的总电流在电网连接点处具有一些谐波振荡390，其中剩余的谐波振荡中的多个被最小化。
图5示出根据本发明的方法的示意性的方法流程图500，所述方法用于借助于根据本发明的风电场将电的总电流在电网连接点处馈入电的供给电网中。
在第一步骤510中，在基准点处，尤其在电网连接点处检测基准电流的谐波振荡，例如通过用于检测谐波振荡和电流的数字机构。
如此检测的谐波振荡被传输给有源的补偿单元或补偿风能设备，这通过线515来表明，并且必要时进行评估。
优选地设立在补偿风能设备的低压侧上的有源的补偿单元在下一步骤520中调制补偿份额，使得至少减小或补偿在基准点处被检测的谐波振荡被。这例如也能够通过理论值预设来进行。
通过持续变化的盛行的风况和供给电网波动，根据本发明的方法是具有反馈的闭环控制方法，其中基准电流跟踪理论电流。这在图5中通过虚线351表明。
图6示出另一根据本发明的方法的示意性的方法流程图600，所述方法用于借助于根据本发明的方法将电的总电流在电网连接点处馈入电的供给电网中。
在第一步骤610中，在供给电网中的基准点处检测基准电压的谐波振荡，例如通过用于检测谐波振荡和电压的数字机构。
紧接着，在另一步骤620中根据在基准点处所检测的谐波振荡计算补偿谐波振荡。补偿谐波振荡尤其是如下谐波振荡，所述谐波振荡在与其他谐波振荡叠加时至少部分地产生整个谐波振荡的衰减。所述谐波振荡的相位理想地使待补偿的谐波振荡相移180°。
在下一步骤630中，对于风电场的风能设备的至少一个有源的补偿单元，从所计算的补偿谐波振荡中求出谐波振荡理论值，以便借助于有源的补偿单元产生所求出的补偿谐波振荡。
谐波振荡理论值在下一步骤640中被传输给至少一个有源的补偿单元。
在另一步骤650中，至少一个有源的补偿单元紧接着产生待调制的补偿份额，借助所述补偿份额至少部分地补偿在供给电网中的基准点处的谐波振荡。因此，风电场有针对性地以与理论预设相关的特定的谐波振荡在电网连接点处向供给电网馈电。
在一个优选的实施方式中，谐波振荡610的检测包括：检查612是否存在谐波振荡，尤其是否超过预设的极限值。在这种情况下，尤其观察第5、第7、第11、第13、第17和/或第19谐波振荡。只要确定这种谐波振荡，那么能够可选地执行补偿份额的产生以补偿所述谐波振荡。因此，有针对性地监控供给电网中的特定的谐波振荡并且借助于根据本发明的风电场来补偿。对此，风电场尤其在电网连接点处具有有针对性地调制的谐波振荡。
此外，检测谐波振荡包括：谐波振荡的散度分析。如果在执行所述方法时谐波振荡减小地收敛，所述方法就继续执行。
相反，如果确定谐波振荡的散度N，即供给电网在谐波振荡的范围中的起振，那么保留所计算的理论值。也就是说，补偿份额的产生固定于其最后的理论值中，这通过线F表明。
随后，要么能够继续监控谐波振荡的散度并且所述散度在确定收敛的、下降的谐波振荡时继续延续，要么所述方法借助于死区在一定时间内中止并且所述方法随后在死区时间到期之后自动地再次开始。
由于持续变化的盛行的风况和供给电网波动，根据本发明的方法是具有反馈的闭环控制方法，其中基准电流跟踪理论电流。这在图6中通过虚线691表明。

Claims (19)

1.一种用于将电的总电流在电网连接点处馈入电的供给电网中的风电场，其中
-所述风电场具有：
-至少一个风能设备，所述风能设备构成为补偿风能设备并且具有有源的补偿单元，以便产生具有被调制的补偿份额的进行补偿的子电流，其中所述补偿份额由所述有源的补偿单元来调制；其中所述补偿风能设备在第一步骤中产生常规电流，在第二步骤中将已经通过有源的补偿单元产生的补偿份额调制到所述常规电流上，并且其中通过检测机构在电网连接点处检测出现的基准电流并且传输给所述有源的补偿单元，所述有源的补偿单元将补偿份额调制成，使得进行补偿的子电流最小化基准电流的谐波振荡，
-和
至少一个另外的风能设备，所述另外的风能设备作为无补偿的风能设备设计用于：产生不具有被调制的补偿份额的不进行补偿的子电流，
其中一个或多个所述进行补偿的子电流和一个或多个所述不进行补偿的子电流在连接所述风能设备的场电网中叠加成待馈入的电的总电流
并且
-产生一个或多个所述进行补偿的子电流，使得所述待馈入的总电流
在所述场电网中的基准点处，
在场电网和电网连接点之间的部段中的基准点处，或者
在电的供给电网中的基准点处，
影响出现的基准电流或出现的基准电压，以便针对所述基准电流实现预设的电流形状或针对所述基准电压实现预设的电压形状。
2.根据权利要求1所述的风电场，其特征在于，设有
-检测机构，所述检测机构用于检测所述基准电流或所述基准电压在所述基准点处出现的谐波振荡，其中
-所述有源的补偿单元设计用于：根据所检测到的、在所述基准点处出现的谐波振荡产生被调制的补偿份额，使得补偿或至少减小或最小化在所述基准点出现的所述谐波振荡。
3.根据权利要求1或2所述的风电场，其特征在于，
-所述风电场具有刚好一个补偿风能设备，或者
-所述风电场具有至少一个子电网，所述子电网包括刚好一个补偿风能设备。
4.一种用于产生电功率以馈入到电的供给电网中的风能设备，其中所述风能设备具有有源的补偿单元，以便产生具有被调制的补偿份额的进行补偿的子电流，其中所述补偿份额由所述有源的补偿单元调制，以便在基准点处实现基准电流的理论电流形状或基准电压的理论电压形状，其中所述风能设备设计用于，作用为根据权利要求1至3中任一项所述的风电场的补偿风能设备。
5.根据权利要求4所述的风能设备，其特征在于，
-设有检测机构，所述检测机构用于检测所述基准电流或所述基准电压在所述基准点处出现的谐波振荡，并且
-所述有源的补偿单元设计用于：根据所检测到的、在所述基准点处出现的谐波振荡调制所述补偿份额，使得补偿或至少减小或最小化在所述基准点处出现的所述谐波振荡。
6.根据权利要求4或5所述的风能设备，其特征在于，
-所述有源的补偿单元设置在所述风能设备的低压侧上。
7.一种用于借助于风电场将电的总电流在电网连接点处馈入电的供给电网中的方法，所述方法包括如下步骤：
-检测基准点处的与所述总电流相关的基准电流或与所述总电流相关的基准电压，
-借助于第一风能设备产生所述总电流的至少一个第一子电流，其中所述第一风能设备构成为补偿风能设备并且具有有源的补偿单元，其中所述补偿风能设备在第一步骤中产生常规电流，在第二步骤中将已经通过有源的补偿单元产生的补偿份额调制到所述常规电流上，并且其中通过检测机构在电网连接点处检测出现的基准电流并且传输给所述有源的补偿单元，所述有源的补偿单元将补偿份额调制成，使得进行补偿的子电流最小化基准电流的谐波振荡，
-借助于所述第一风能设备的所述有源的补偿单元将补偿份额调制到至少一个第一子电流上，以便补偿或减小所述基准电流或所述基准电压的谐波振荡，
-借助于无补偿的第二风能设备产生所述总电流的至少一个第二子电流，其中所产生的所述第二子电流不借助于有源的补偿单元的补偿份额来调制，进而产生不具有被调制的补偿份额的不进行补偿的子电流，
-将至少一个进行补偿的第一子电流与至少一个不进行补偿的第二子电流在叠加点处叠加成在所述电网连接点处待馈入的电的总电流。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，预设谐波振荡理论值以补偿或减小所述谐波振荡，并且根据所述谐波振荡理论值产生具有被调制的补偿份额的至少一个进行补偿的第一子电流，以便预设至少一个进行补偿的子电流的谐波振荡，或者预设被叠加的所述总电流的总谐波振荡。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述谐波振荡理论值产生具有被调制的补偿份额的至少一个进行补偿的第一子电流，使得所述谐波振荡理论值形成参考变量以进行所述第一子电流的这种产生，以便针对不同于所述基准点的地点预设至少一个进行补偿的子电流的谐波振荡，或者预设被叠加的所述总电流的总谐波振荡。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，
-使用状态观测器来检测所述基准点处的谐波振荡，
-所述状态观测器检测所述基准点处的所述谐波振荡减去通过至少一个进行补偿的所述第一子电流实现的补偿来作为未被补偿的谐波振荡，并且
-考虑所述未被补偿的谐波振荡来产生具有被调制的补偿份额的至少一个进行补偿的第一子电流。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述基准点是所述电网连接点。
12.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述基准点位于所述风电场之外，所述方法还包括如下步骤：
-根据在所述基准点处所检测的谐波振荡求出谐波振荡理论值，
-根据所求出的所述谐波振荡理论值开环控制所述有源的补偿单元，以便对应于所述谐波振荡理论值产生谐波振荡并且产生具有被调制的补偿份额的至少一个第一子电流，使得待馈入的所述总电流具有相应的谐波振荡。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，检测基准电压。
14.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，
-检查所述基准点处的谐波振荡是否超过极限值。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，针对第5、第7、第11、第13、第17和/或第19谐波振荡检查所述基准点处的谐波振荡是否超过极限值。
16.根据权利要求14所述的方法，仅当所述基准点处的谐波振荡已经超过至少一个极限值时，才将至少一个被调制的补偿份额调制到所述第一子电流上。
17.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，
-检查所述基准点处的谐波振荡检查包括：散度分析，并且在确定散度时，只要所述散度持续，就保留特定的理论值。
18.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，借助于根据权利要求1至3中任一项所述的风电场产生电的总电流，和/或借助于根据权利要求4至6中任一项所述的风能设备产生具有被调制的补偿份额的至少一个进行补偿的子电流。
19.一种用于借助于根据权利要求4至6中任一项所述的风能设备的有源的补偿单元产生子电流的至少一个被调制的补偿份额的方法，其特征在于，在所述风能设备的低压侧上提供借助于所述有源的补偿单元产生的待调制的至少一个补偿份额。
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