CN101929439B

CN101929439B - 风电场中的电流控制

Info

Publication number: CN101929439B
Application number: CN201010190335.6A
Authority: CN
Inventors: J·M·加西亚
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2030-05-26
Also published as: EP2267306A2; EP2267306B1; EP2267306A3; CN101929439A; US8655495B2; US20100332040A1

Abstract

提供了一种在风电场中控制电流的方法。所述风电场包括至少一个风轮机以及至少一个电流发生器。所述方法包括：检测输电网不规则状态；在输电网不规则状态期间确定出在风电场中预定位置处提供的最优电流；以及确定出由至少一个电流发生器所产生的、用于在预定位置处提供最优电流的对应电流。对应电流至少是基于至少一个电流发生器与预定位置之间的阻抗数值而确定出来。

Description

风电场中的电流控制

技术领域

本发明大体上涉及风电场中的电流控制以及特别地涉及一种在输电网不规则状态期间控制由风电场提供的电流的方法。

背景技术

风力发电厂或者风电场通常包括多个单独的风轮机。由风轮机产生的电能形成了通过风电场而输送到公用系统或者输电网的全部电能。风电场通常将产生的电能通过公共连接点(PCC)输送到输电网。

当输电网存在故障时，风电场通常与输电网断开连接，从而保护其风轮机免受电流的突然冲击，这会损坏风轮机的部件。当故障清除时，风电场以及由此风轮机与输电网重新连接，从而再次向其供应电能。

随着风力发电日益增加的覆盖面，风电场与输电网断开连接不再能够由输电网操作员来完成。原因是故障清除之后可能由于高的无功能耗以及同步性破坏而引起回复阶段中的电压崩溃。许多国家的输电网操作员目前都需要风电场操作员在允许连接到输电网之前遵守输电网规范中规定的特定的输电网需要。不同国家的输电网需要有所不同，但是他们共同的目标是允许对协调、可靠且经济的输送或分配系统进行发展、维护和操作。

输电网规范通常需要风轮机能够穿越故障，这个故障使得PCC处的电压在0.5秒时间内降低到例如0.2pu。此外，输电网规范通常在这种输电网故障期间还需要来自于单独风轮机和/或风电场的无功电流贡献。

为了符合输电网需要，风轮机通常具有解决方案，使得风轮机能够控制无功功率的产生。由此，当输电网故障引起输电网电压下降时，风轮机能够增加它们的无功电流输出。风轮机的无功电流的全部增加能够通过风电场的PCC而被加入到输电网，从而使输电网稳定。

US 6,924,565公开了一种变速风轮机发电机系统的电网。每个发电机都能够产生有功功率和无功功率，并且包括连接到发电机的系统控制器，用于基于单个发电机的热性能和/或电压极限来控制发电机产生的有功和无功功率。由此，发电机系统的电网能够通过闭环电压系统来提供听凭指令的有效及无功功率。在该专利文献中，电压控制器监视着风轮机发电机系统与公用输电网之间的PCC。根据测量结果，无功功率指令被发送到单独发电机，以产生风轮机发电机系统需要的无功功率。由此，系统提供了闭环控制。

由此，本发明的目的是提供一种改进的技术方案，从而在输电网故障期间控制在PCC处提供的电流。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种在风电场中控制电流的方法。所述风电场包括至少一个风轮机和至少一个电流发生器。所述方法包括检测输电网不规则状态、确定在输电网不规则状态期间在所述风电场中预定位置处将要提供的最优电流；以及确定由所述至少一个电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优电流的对应电流。所述对应电流至少基于所述电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。

检测到的输电网不规则状态指的是输电网中导致输电网不稳定的事件。这种事件包括电压水平的突然降低或增加、功率相位或频率的改变等。当检测到这种输电网不规则状态时，风电场提供了风电场中预定位置处的最优电流。该预定位置处的最优电流随后被加入到输电网，从而帮助稳定输电网。该预定位置是风电场中被输电网看得见的位置。该位置可以是风电场主变压器与输电网之间的点，在风轮机与风电场主变压器之间的共用电力线上，等等。

最优电流是由风电场中的一个或多个电流发生器所提供。来自于电流发生器的组合电流不一定与预定位置处所需要的最优电流相对应。这是由于电流发生器与预定位置之间会设置有部件。所述部件可以沿着从电流发生器到预定位置的线路引入阻抗，并且由此影响到在预定位置处提供的电流。根据本发明，在确定出由电流发生器所产生的对应电流时，电流发生器与预定位置之间的阻抗被纳入考虑。由此，由电流发生器产生的电流将会在预定位置处获得期望的最优电流。

有利地，本发明提供了一种方法，该方法允许风电场管理者向公用系统提供最优电流，并且还允许公用系统管理者获得需要的电流，在输电网不规则状态的情况下稳定输电网。最优/需要的电流是由风电场提供，而不需要现有技术中提到的任何复杂的反馈回路。在输电网中出现突然的电压骤降的情况下，这种方法对于特别容易损坏的输电网而言至关重要。根据本发明，在输电网故障期间或者在输电网容易损坏时，具有改进的可控性，由此满足了多个国家输电网规范的需要。

根据实施例，预定位置包括风电场与输电网或者公用系统的公共连接点。公共连接点(PCC)是风电场与输电网相互连接的点。一般地，输电网只能看到风电场整体，而看不到风电场中的单个风轮机。当输电网规范需要风电场提供特定电压或功率参数时，这些参数通常需要在风电场的PCC处提供。

根据实施例，输电网不规则状态包括低电压事件。低电压事件是指输电网电压突发且陡然下降时的情况，例如在几毫秒内下降到其额定电压的大约20％(0.2pu)。通常地，输电网电压在几百毫秒内恢复。输电网规范通常需要风电场保持连接或者“穿越”低电压事件。此外，输电网规范需要风电场供应一定量的电流，从而帮助输电网从低电压事件中恢复，由此使输电网稳定。

根据实施例，最优电流是最优无功电流。最优无功电流遵循向在输电网不规则状态期间电压水平加入的无功电流的预定模式。当出现输电网不规则状态时，由风电场在预定位置处提供期望量的无功电流。这种加入的最优无功电流对于保持输电网稳定性是有利的。被提供或者加入到输电网中的无功电流的量依赖于输电网不规则状态的情况。在一个示例中，加入无功电流的预定模式依赖于基于输电网规范需要的加入无功电流模式。该基于输电网规范需要的加入无功电流模式通常是指当输电网电压下降时加入无功电流的增加。应当知道的是，加入无功电流的预定模式可以是自定义的。例如，可以确定的是：在预定位置处提供特定模式的无功电流在稳定公用系统时是有利的。由此在另一个实施例中，加入无功电流的预定模式是基于加入无功电流的这种自定义模式。

根据实施例，电流发生器包括用于产生无功电流的无功电流发生器以及用于产生有功电流的有功电流发生器。由此，风电场能够在风电场中的预定位置处提供最优无功电流或者最优有功电流，或者两者的组合。根据输电网不规则状态的类型，可以提供用于稳定公用系统的最优电流(有功和/或无功电流)的适当形式。由此，在该实施例中，提供了一种有助于确保输电网稳定性的通用方法。

根据实施例，该方法包括控制由有功电流发生器所产生的有功电流，从而在预定位置处提供最优的无功电流。根据另一个实施例，为了提供最优无功电流而产生的有功电流的量通过以下公式所确定：

I_{ds_opt} = \frac{R}{X} (I_{qs} &PlusMinus; \frac{v_{G} K_{G}}{\sqrt{Z^{2} + 4 X^{2} (K_{wf}^{2} - K w_{f})}}),

其中：

I_{ds_opt}是由有功电流发生器所产生的有功电流，

I_ds是由无功电流发生器所产生的无功电流，

R是电流发生器与预定位置之间的电阻，

Z是电流发生器与预定位置之间的阻抗，

X是电流发生器与预定位置之间的无功阻抗，

v_G是输电网的电压幅度，以及

K_G和K_wf是输电网常数。

根据实施例，风电场中的风轮机包括有功电流发生器以及无功电流发生器。在该实施例中，风轮机产生有功和无功电流。有功和无功电流可由风轮机中的部件(例如通过功率或频率转换器)所产生。这种功率转换器会出现在变速风轮机中，用于将风轮机的发电机的变频功率输出转换成定频功率输出。功率输出可以被功率转换器所控制，从而使得它具有确定的有功和/或无功电流部件，用于在预定位置处提供最优电流。

根据实施例，无功电流发生器包括静止同步补偿器(STATCOM)。在该实施例中，无功电流由STATCOM所产生。STATCOM可被设置在风轮机中、在风轮机旁边、在变电站或者在风电场中的任一其它位置。该实施例中的有功电流可由风轮机或者由任一其它类型有功电流发生器(例如能量存储单元)所产生。

根据实施例，有功电流发生器包括用于提供有功电流的能量存储单元。能量存储单元的示例包括但不局限于电化学元件(即电池)、电容器、不间断电源(UPS)、液压蓄电器、辅助发电机，等等。类似地，能量存储单元可被设置在风轮机中、在风轮机旁边、在变电站或者在风电场中的任一其它位置。在该实施例中，无功电流可由风轮机或者由STATCOM所产生。

在发明的第二方面，提供了风电场。风电场包括一个或多个风轮机以及风电场控制器。风电场控制器适合于实现上面所述的方法。特别地，风电场控制器适合于检测输电网不规则状态、确定在输电网不规则状态期间在所述风电场中预定位置处将要提供的最优电流；以及确定由电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优电流的对应电流。所述对应电流至少基于所述电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。

应当知道的是，本领域技术人员能够轻易地认识到：结合本发明第一方面进行描述的任一特征也可以与本发明的第二方面相结合，反之亦然。根据本发明第二方面的风电场可以有利地适合于实现本发明第一方面的方法。

在发明的第三方面，提供了一种用于包括一个或多个风轮机的风电场的控制器。该控制器适合于完成本发明第一方面所述的方法。特别地，控制器适合于检测输电网不规则状态、确定在输电网不规则状态期间在所述风电场中预定位置处将要提供的最优电流；以及确定由电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优电流的对应电流。所述对应电流至少基于所述电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。

在一个实施例中，控制器进一步适合于计算出由风电场中的每个电流发生器所产生的、用于在预定位置处提供最优电流的电流。在可选实施例中，每个电流发生器包括适于执行该方法的控制器。

应当知道的是，本领域技术人员能够容易地认识到：结合本发明第一方面描述的任一特征都可以与本发明的第三方面相结合，反之亦然。

根据发明的第四方面，提供一种用于处理器的程序。该程序在加载到处理器中时执行上述实施例的方法。

附图说明

在结合非限制性示例以及附图进行考虑的情况下，本发明将会参考详细描述而得到更好的理解。

图1显示了风电场的总体布局。

图2a是显示了低电压事件时输电网电压水平的示意图。

图2b是显示了响应输电网电压水平而需要被加入到公用输电网中的无功电流量的示意图。

图3a显示了根据实施例的风电场的示意性布局。

图3b显示了根据实施例的图3a的风电场的简化示意性布局。

图4显示了根据实施例的具有或者不具有有功电流控制时风电场公共连接点处的无功电流水平。

图5显示了根据另一个实施例的风电场的示意性布局。

图6显示了根据实施例的用于风电场中电流控制的方法的流程图。

具体实施方式

图1显示了风电场100的总体布局。风电场100包括多个风轮机101、风电场控制器102、补偿装置103、风电场变压器104以及风轮机电网。风电场100通过输电线112并且经由风电场变压器104而连接到公用系统或输电网110。风电场100与公用系统110之间的相互连接点被称为公共连接点(PCC)111。

由风轮机101所产生的电能被分配到输电线112上并且通过PCC111提供给输电网110。补偿装置103是无功功率发生装置，用于补偿风电场100的无功功率。补偿装置103的示例包括但不局限于晶闸管投切电容器组以及静止无功补偿器(SVC)。来自补偿装置103的无功功率也通过输电线112输送给输电网110。风电场变压器104使风电场100的电压逐步降低到适用于在输电网110中输送的较低电压。

风电场控制器102基本上实现了多种控制功能。例如，发电厂控制器可以收集到表现风轮机101或者其部件当前状态的不同类型数据，并且对其进行响应以控制风轮机101的运行。风轮机101通过控制线路113、经由风力发电厂电网105与控制器102互通，如图1中虚线所示。控制器102与风轮机101之间通信的信号可包括功率输出信号、叶片状态、参考电源、叶片指令等。控制器102还通过控制线路113连接到PCC111。这允许控制102检测到功率参数，例如PCC111处的电压及电流水平。

应当知道的是，图1中所示的风电场100的布局仅为示例，并且本发明并不被限定为图1中所示风电场的原样布局。例如，尽管风电场100中显示了4个风轮机101，但是可以使得风电场包括多于或者少于4个风轮机101。还能够使得风电场仅有1个风轮机101。类似地，在另外示例中风电场101可包括超过1个补偿装置。

图2a显示了在低电压事件时表现输电网电压水平的示意图。垂直轴线201显示了输电网的电压水平，以及水平轴线202显示了时间。在t0到t1之间，输电网是稳定的，输电网电压是相对恒定的，如203所表示。在t1发生低电压事件，输电网电压突发且陡然地下降，如204所表示。输电网电压会在短于1毫秒内下降到初始数值的大约10％(或者0.1pu)。输电网电压停留在低数值大约几百毫秒，如205所表示。在t2，输电网恢复并且输电网电压在大约50-150毫秒内上升到初始数值的大约80％，如206所表示。为了保持输电网的稳定性，输电网所有者会在它们的输电网规范中规定，连接到输电网的风电场需要在低电压事件期间加入特定量的无功电流。被加入的无功电流的量通常依赖于输电网的电压水平。

图2b显示了示意图，其表现了与输电网电压水平相对应而需要被加入到输电网中的无功电流量的示例。垂直轴线211显示了需要被加入的无功电流的量，以及水平轴线212显示了输电网的对应电压水平。当输电网电压小于0.5pu时，无功电流的量为0.9pu，如213所表示。当输电网电压从0.5pu开始增加时，需要的无功电流的量降低，如214所表示。当输电网电压恢复到0.85pu时，需要被加入到输电网中的无功电流的量为0。

然而，由风轮机101和/或补偿装置103所产生的无功电流的量不会在PCC111处获得期望的无功电流。这是由于风轮机101和/或补偿装置103与PCC111之间具有部件和缆线。这种部件和缆线在传输线路中引入了阻抗，导致达到PCC111的无功电流与从风轮机101和补偿装置103发送出的电流不同。

根据实施例，当检测到输电网110中的低电压事件时(在PCC111或者101WTG进行检测)，控制器102确定出在PCC111处提供的、即被加入到输电网110中的最优无功电流。被加入到输电网110中的无功电流的量可以基于由输电网所有者规定的模式，例如图2b中的模式，或者基于自定义模式。此外，控制器102还确定出由风轮机101和/或补偿装置103所产生的、用于在PCC111处获得最优无功电流的对应无功和有功电流。有功和无功电流要考虑到风轮机101、补偿装置103与PCC111之间的任意阻抗而确定出来。

图3a显示了根据实施例的风电场300的示意性布局。图3中的示意性布局显示了被引入到风电场300中的阻抗。出于清楚的缘故，图3中仅仅显示了一个风轮机301。应当知道的是，风电场300可包括超过1个风轮机301。还假设无功和有功电流都由风轮机301所产生。风轮机301连接到风轮机变压器302。风轮机变压302又通过电力缆线305连接到风电场变压器304。电力缆线305的阻抗由缆线阻抗303所表示。风电场300通过架空线(OVL)310而连接到公用系统或者输电网311。OVL310的阻抗由OVL阻抗306所表示。风电场300通过PCC312与输电网311相互连接。输电网311将电能供应到负载，例如家庭单元320。另外的发电厂、例如传统的煤炭发电厂321也可将电能供应到输电网311。根据实施例，当确定将要产生的有功和无功电流时，缆线阻抗303以及OVL阻抗306被纳入考虑，从而在PCC312处提供最优无功电流。

图3a可以进一步通过图3b中所示的示意性图示所表示。参考图3b描述了确定由风轮机301所产生的、用于在PCC312处获得最优无功电流的最优有功电流的示例。在图3b中，风轮机301与PCC312之间的阻抗331被表示成Z。从PCC312到输电网故障处的阻抗332被表示成Z_F。从PCC312到输电网311的阻抗333被表示成Z_G。

假定阻抗Z、Z_F、Z_G都具有相同的角度(即，对于每个阻抗而言，实部和虚部之间的角度是相同的)：

{\overset{&RightArrow;}{V}}_{PCC} = K_{G} {\overset{&RightArrow;}{V}}_{G} + K_{wf} {\overset{&RightArrow;}{V}}_{wf}

{\overset{&RightArrow;}{V}}_{wf} = E_{S} (\cos (α) + \sin (α) j)

{\overset{&RightArrow;}{V}}_{G} = v_{G}

其中

v_G是在输电网311处的电压幅度，

E_S是在风轮机301处的电压幅度，

α是向量与之间的角度，

K_{G} = \frac{Z_{F} Z}{Z_{G} Z + Z_{F} Z + Z_{G} Z_{F}} = \frac{K_{2} K_{1}}{K_{1} + K_{1} K_{2} + K_{2}},

以及

K_{wf} = \frac{Z_{F} Z_{G}}{Z_{G} Z + Z_{F} Z + Z_{G} Z_{F}} = \frac{K_{2} K_{1}}{K_{1} + K_{1} K_{2} + K_{2}} .

K₁涉及到PCC312与输电网之间的短路比，以及K₂涉及到故障点到PCC312的距离(或者在PCC312处的剩余电压)。K₁和K₂可以通过以下公式获得：

{\overset{&RightArrow;}{Z}}_{F} = K_{2} {\overset{&RightArrow;}{Z}}_{G},

\overset{&RightArrow;}{Z} = K_{1} {\overset{&RightArrow;}{Z}}_{G},

以及

\overset{&RightArrow;}{Z} = R + jX

从风轮机301输送到PCC312的电能为：

{\overset{&RightArrow;}{S}}_{PCC} = P_{PCC} + Q_{PCC} j = {\overset{&RightArrow;}{V}}_{PCC} {\overset{&RightArrow;}{I}}^{*} = {\overset{&RightArrow;}{V}}_{PCC} {[\frac{{\overset{&RightArrow;}{V}}_{wf} - {\overset{&RightArrow;}{V}}_{PCC}}{\overset{&RightArrow;}{Z}}]}^{*}

其中

是在PCC312处的电压向量，

是流经阻抗331的电流向量，以及

是在风轮机301处的电压向量。

通过以下公式所表示：

E_{S} = \frac{I_{qs} Z^{2} + v_{G} K_{G} (R \sin (α) + X \cos (α))}{X (1 - K_{wf})},

其中I_qs是在风轮机301处的电流。

PCC312处的有功电流I_d和无功电流I_q是：

I_{d} = \frac{P_{PCC}}{| {\overset{&RightArrow;}{V}}_{PCC} |},

以及

I_{q} = \frac{Q_{PCC}}{| {\overset{&RightArrow;}{V}}_{PCC} |} .

使用上述公式，PCC312处的有功电流I_d和无功电流I_q被确定为：

I_{d} = - \frac{- v_{G} K_{G} E_{S} (X \sin (α) + R \cos (α)) + 2 v_{G} K_{G} R E_{S} K_{wf} \cos (α) + v_{G}^{2} K_{G}^{2} R + E_{S}^{2} K_{wf} R (K_{wf} - 1)}{Z^{2} \sqrt{v_{G}^{2} K_{G}^{2} + 2 v_{G} K_{G} K_{wf} E_{S} \cos (α) + K_{wf}^{2} E_{S}^{2}}}

以及

I_{q} = - \frac{v_{G} K_{G} E_{S} (R \sin (α) - X \cos (α)) + 2 v_{G} K_{G} X E_{S} K_{wf} \cos (α) + v_{G}^{2} K_{G}^{2} X + E_{S}^{2} K_{wf} X (K_{wf} - 1)}{Z^{2} \sqrt{v_{G}^{2} K_{G}^{2} + 2 v_{G} K_{G} K_{wf} E_{S} \cos (α) + K_{wf}^{2} E_{S}^{2}}}

在PCC312处获得最大无功电流I_q的角度α_opt被确定如下：

α_{opt} = \arctan (\frac{R}{X (2 K_{wf} - 1)}) .

通过确定的角度α_opt，由风轮机301所产生的、用于在PCC312处获得最大无功电流I_q的最优有功电流I_{ds_opt}被确定如下：

I_{ds_opt} = \frac{R}{X} (I_{qs} &PlusMinus; \frac{v_{G} K_{G}}{\sqrt{Z^{2} + 4 X^{2} (K_{wf}^{2} - K_{wf})}}) .

知道的是，当2K_wf＜1时，上面提到的、用于最优有功电流的公式中的第二项是负值。这是在该方法被用于低电压事件以及K_wf与PCC312处剩余电压成比例时的情况。对于极低电压，最优有功电流I_{ds_opt}可以进行估算以用于较简单的控制实施：

I_{ds_opt} \approx \frac{R}{X} (I_{qs} - \frac{V_{PCC}}{Z})

从在该示例中推导出来的公式，可以看到PCC312处的无功电流I_q基本上受到PCC312处的电压水平、风轮机301与PCC312之间的阻抗以及风轮机301处的有功电流I_d的影响。

图4显示了根据本发明的、具有或不具有有功电流控制时PCC312处无功电流I_d的值。图4中示意图的垂直轴线401是由风轮机产生的无功电流值，以及水平轴线402是在PCC312处获得的无功电流值。曲线403显示出当没有对由风轮机301所产生的有功电流进行任何控制时PCC处的无功电流值相对于由风轮机产生的无功电流的值。曲线404显示出当由风轮机所生成的有功电流根据实施例而进行控制时、PCC处的无功电流值相对于由风轮机所生成的无功电流的值。通过有功电流控制，可以看到对于由风轮机所生成的任意无功电流，PCC处的无功电流值都达到最大。

上述实施例描述了由风轮机产生有功电流和无功电流。应当知道的是，有功电流和/或无功电流可由风轮机外部的其它部件产生。例如，无功电流可由STATCOM产生。STATCOM可被设置在风轮机旁边或者设置在风电场中任意其它位置。有功电流还可由能量存储单元(例如液流电池)所产生。该液流电池可被结合到风轮机中，或者可设置在风电场中任意其它位置。

图5显示了图1中风电场100的布局，其中根据实施例，能量存储单元500被用于产生将在风电场100的PCC111处提供的有功电流。无功电流由补偿装置103产生，该装置可以是STATCOM。当期望在PCC111处提供特定的无功电流时，PCC102将控制信号发送到STATCOM103用于产生对应的无功电流，以及发送到能量存储单元500用于产生对应的有功电流。如前面所述，有功电流的产生得被控制，从而使得PCC111处的无功电流达到最大。为了在PCC111获得期望量的无功电流而生成的对应无功电流的量可根据图4确定。产生的有功和无功电流被提供给输电线或者集电器系统112，从而使得它们在PCC111处获得期望的无功电流。风电场100中的所有其它部件都已经参考图1进行了描述。

图6显示了根据实施例用于在风电场中控制电流的方法的流程图。方法的步骤601包括检测输电网不规则状态。可以在PCC111处通过风电场控制器102检测输电网不规则状态(参见图5)。如前面所述，被检测的输电网不规则状态可以是低电压事件。

步骤602包括确定出在风电场中预定位置处提供的最优电流。最优电流可以是在风电场100中PCC111处提供的无功电流。被提供的无功电流的值可以按照输电网所有者的要求(在输电网规范中规定)或者自己定义。步骤603包括确定出要生成的、用于在风电场中预定位置处提供最优电流的对应电流。要生成的对应电流可以是有功电流或者是无功电流。如前面所述，生成的有功电流可以被控制，从而提供在PCC111处提供的最优无功电流。有功和无功电流可由风轮机101所生成。可选择地，有功电流由风轮机101所生成以及无功电流由STATCOM500所生成。

对于本领域技术人员显而易见的是，上述实施例也可被用于控制无功电流的生成，从而在PCC111处提供期望的有功电流。例如，如果在输电网事件期间需要将特定量的有功电流加入到输电网，风电场控制器102可根据实施例将控制信号发送到风轮机101、补偿装置103和/或能量存储单元500，以生成对应的有功和无功电流，从而在PCC111处提供期望的有功电流。特别地，对应的无功电流的生成被控制，从而使得PCC111处的有功电流达到最大。

应当强调的是，上面描述的实施例是实施方式的可行示例，该实施方式仅仅提出用于清楚地理解发明的原理。本领域技术人员可以对上述实施例作出多种变型和改进，所述变型和改进被认为是包括在随附权利要求范围之内。

Claims

1.一种在风电场中控制电流的方法，所述风电场包括至少一个风轮机，其中，所述风电场包括至少一个电流发生器，所述至少一个电流发生器包括用于生成无功电流的无功电流发生器以及用于生成有功电流的有功电流发生器，所述方法包括：

检测输电网不规则状态；

确定在输电网不规则状态期间在所述风电场中预定位置处将要提供的最优无功电流；以及

确定由所述有功电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优无功电流的对应有功电流，其特征在于，所述对应有功电流至少基于所述至少一个电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定位置包括风电场与输电网或者公用系统的公共连接点。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述输电网不规则状态包括输电网中的低电压事件。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述最优无功电流遵循向输电网不规则状态期间电压水平加入的无功电流的预定模式。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有功电流根据下述公式确定：

I_{ds_opt} = \frac{R}{X} (I_{qs} &PlusMinus; \frac{v_{G} K_{G}}{\sqrt{Z^{2} + {4 X}^{2} (K_{wf}^{2} - K_{wf}),}})

其中

I_{ds_opt}是由有功电流发生器所生成的有功电流，

I_qs是由无功电流发生器所生成的无功电流，

R是所述风轮机与所述预定位置之间的电阻，

Z是所述风轮机与所述预定位置之间的阻抗，

X是所述风轮机与所述预定位置之间的无功阻抗，

v_G是输电网的电压幅度，以及

K_G和K_wf是输电网常量。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述风轮机包括所述有功电流发生器以及所述无功电流发生器中的至少一个。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无功电流发生器包括静止同步补偿器（STATCOM）。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有功电流发生器包括能量存储单元。

9.一种风电场，包括：

-至少一个风轮机；以及

-适合于进行如下操作的风电场控制器：

-检测输电网不规则状态；

-确定在输电网不规则状态期间在所述风电场中预定位置处将要提供的最优无功电流；以及

-确定由电流发生器中的有功电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优无功电流的对应有功电流，所述电流发生器包括用于生成无功电流的无功电流发生器以及用于生成有功电流的所述有功电流发生器，其中，所述对应有功电流至少基于所述电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。

10.如权利要求9所述的风电场，其特征在于，所述预定位置包括所述风电场与输电网或者公用系统的公共连接点。

11.如权利要求9或10所述的风电场，其特征在于，所述风电场控制器适合于检测输电网中的低电压事件。

12.如权利要求9或10所述的风电场，其特征在于，所述最优无功电流遵循向输电网不规则状态期间电压水平加入的无功电流的预定模式。

13.如权利要求9或10所述的风电场，其特征在于，所述风轮机包括有功电流发生器以及无功电流发生器中的至少一种。

14.如权利要求9或10所述的风电场，其特征在于，还包括静止同步补偿器（STATCOM），其中STATCOM是用于生成无功电流的无功电流发生器。

15.如权利要求9或10所述的风电场，其特征在于，还包括能量存储单元，其中能量存储单元是用于生成有功电流的有功电流发生器。

16.一种用于风电场中的控制器，所述风电场包括至少一个风轮机，所述控制器适合于进行如下操作：

-检测输电网不规则状态；

-确定由电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优无功电流的对应有功电流，其中，所述对应有功电流至少基于所述电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。