CN102257721B - 用于发电系统的电力系统频率惯性 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电系统，包括操作时用于向公用事业系统供应电力的发电单元；被耦合到公用事业系统的同步机器；被布置成测量在同步机器和公用事业系统之间交换的电流和功率的电网测量器件；用于作为由电网测量器件测量的功率和电流的函数调节发电单元的输出功率的控制器；和在电网测量器件、控制器和/或发电单元之间的通信装置，其中该发电单元被配置为作为由电网测量器件测量的功率和电流的函数向公用事业系统提供电流和功率。

Description

用于发电系统的电力系统频率惯性

技术领域

本发明一般地涉及被用于为公用电网发电的发电单元的领域，并且更加具体地涉及用于确保发电单元的电网符合性的技术，包括在瞬态期间稳定功率。 

背景技术

越来越多的发电单元例如风轮机、太阳能电池、燃料电池、波力系统等被连接到公用电网。随着包括大型同步发电机的传统的发电站被发电单元例如风轮机替代，对于用于公用电网的频率支持的需要变得更高。发电单元使用功率电子设备而被连接到公用电网，并且在功率和频率之间的直接联系丧失，由此在电网上的干扰可能导致更大的频率偏离。在以下使用了针对风轮机的质疑从而描述本发明的背景。然而，对于其中在公用电网和发电单元之间的接口是基于功率转换器的其它类型的发电单元例如太阳能电池、燃料电池、微型涡轮机、波力等而言，所述质疑是类似的。 

风力涡轮发电机通常包括将风能转换成涡轮轴的旋转运动的风轮，涡轮轴依次地驱动发电机的转子以生产电力。现代风力涡轮发电机安装通常采取风电场的形式，该风电场具有被连接到公共风电场电力网的多个风力涡轮发电机。这个风电场电网或者直接地或者通过可以包括升压变压器的变电站而被连接到公用电网。 

要求各个风轮机和风电场符合公用事业系统运营商的电能质量要求。经常被称作“电网要求”的这种电能质量要求可以一般地包括电压调整、频率调整、有功和无功功率控制、不间断运行，并且在一些情形中，在由突然的发电故障、线路故障或者快速施加大的负载的连接引起的瞬态情形中还包括功率渐增和提供热备用或者惯性。 

从实用的观点，如果能够利用具有与在大型水力发电站或者热力发电站处应用的同步发电机相同的调整能力的、传统的同步发电机装配风力涡轮发电机，则这将是优选的。这种传统的同步发电机能够调节电压、有功和无功功率等。在瞬态中，同步发电机还可以提供调制有功功率以稳定电力系统和将频率恢复为它的额定数值的、另外的控制服务。 

然而，传统的同步发电机并不良好地适合于在风轮机上使用，因为它们的非常僵硬的特性不与风轮机应用相兼容。为了近似同步发电机操作和能力，现代风力涡轮发电机通常使用功率电子逆变器来使得风力涡轮发电机输出与公用电网接口。在一种通常的方案中，风力涡轮发电机输出被直接地馈送到功率电子转换器，在此处涡轮频率被整流并且被转化成如公用事业系统所需要的固定频率。一种可替代的方案使用双馈异步发电机（DFAG），其中激励DFAG转子和定子绕组的变频功率电子逆变器被直接地耦合到公用事业系统。 

在传统上，风力涡轮发电机已经通过使用电网测量器件、公用事业信号和在涡轮控制器内部的响应基准和算法的组合而被配置为对电网要求作出响应。 

这种布置具有多个缺陷。首先，从系统运营商的角度看，对于电网要求的风力涡轮发电机响应通常成为黑箱。第二，反馈响应因素可以发生，其中风力涡轮发电机系统响应于自身产生的人为现象进行调整。进而，在通常的配置中，风轮机并不对于公用事业系统的频率稳定性作出贡献。 

本发明的意图在于克服关于发电单元的上述限制并且提供控制技术从而发电单元能够以对于系统运营商透明的方式满足电网要求，包括对于公用事业系统的频率调整和功率波动稳定性作出贡献。 

发明内容

本发明的示例性实施例包括一种发电系统，该发电系统包括操作时用于向公用事业系统供应电力的至少一个发电单元，和与该发电单元并行地操作的至少一个同步机器。该发电单元使用功率转换器与该公用事业系统对接。 

电网测量器件位于同步机器和电网之间从而测量在同步发电机和电网之间交换的电流和功率。电网测量器件的输出利用通信而被传输到控制器，该控制器被布置用于根据由电网测量器件测量的功率和电流来调节该发电单元的输出功率。该控制器在本发明的一个实施例中是用于发电单元的内部控制器例如内部风轮机控制器等的集成部分。在另一实施例中，该控制器是使用在控制器和发电单元之间的通信装置的外部控制器。该发电单元被配置为根据电网测量器件的输出来向公用事业系统提供电流和功率，并且这样在失衡的情形中对于电网频率的稳定作出贡献。 

该发电单元在本发明的一个优选实施例中是以下类型之一，风力涡轮发电机、太阳能电池、燃料电池、微型涡轮机、波力或者具有到电网的功率转换器接口的其它发电单元。 

在本发明的一个优选实施例中，该发电系统包括并行地操作的多个发电单元，例如在风电场中的风轮机。在进一步的实施例中，该发电系统包括与用于电网支持的发电单元并行地操作的多个同步机器。 

本发明组合同步发电机的固有惯性响应的优点与控制来自发电单元例如风轮机的输出功率的可能性。该发电单元被配置为根据在同步发电机和电网之间交换的功率和电流来向公用事业系统提供电流和功率。在动态状态例如负载失衡期间，在同步发电机和电网之间交换的功率和电流的流动受到影响。功率和电流的测量与电网的失衡成比例，并且该测量由此被用于调节发电单元的输出功率从而响应于公用电网的失衡而实现稳定化。 

该布置组合同步机器的固有惯性响应与增加或者降低发电单元的输出功率的可能性以实现快速的稳定化和恢复电网频率。同步机器的惯性响应连续地对于电网的稳定化作出贡献，并且不需要任何控制动作以便在电网干扰的初始阶段中提供惯性响应。进而，同步发电机的惯性响应防止在公用电网上的微小频率干扰的情形中设定用于发电单元的、过度的控制动作。频率干扰的初始阶段随后即刻地通过使用来自电网测量器件的功率和电流测量而调节发电单元的输出功率。发电单元的输出功率能够被非常快速地改变，并且由此以受控的和有效率的方式并且与失衡成比例地支持电网是可能的。同步机器和涡轮机的输出功率的组合还对于电网频率的偏移提供快速的响应。 

例如，相对大数量的动能被存储在风轮机的转子中，在电网干扰期间，该动能能够被转换成电力。用于风轮机的惯性常数H由以下公式计算： 

典型的常数能够在5到10秒的范围中。惯性常数表达在额定（nominal）转子速度下在转子系统中存储的动能。对于H=7的转子系统，转子能够存储等于额定标称功率（nominal rated power）的动能7秒。这是在用于热力发电站的、一般的同步发电机中存储的能量的1-2倍的范围中。以此方式，同步发电机的惯性响应和在转子中的动能的可控使用得以组合，以实现电网频率的、非常有效的和快速的稳定化。进而，电网频率的更快的恢复也得以实现。

由于同步发电机的使用，即使在其中增加或者降低风轮机的输出功率不可能的情形中，提供惯性响应也是可能的。例如在低风力情形中，其中风轮机在速度下限下运行，或者在高风力情形中，其中风轮机提供最大功率。 

频率变化经常是短的并且惯性响应通常具有从3个动力循环到10秒的、短的持续时间。发电单元例如风轮机可能被配置为在短期提供比标称的功率更多的功率，并且发电单元能够由此被用于当在频率下降之前和在此期间产生标称功率时向电网提供电力。 

同步机器优选地在无载/空转状态中操作，其中在稳态状态中在同步机器和电网之间的、唯一的功率通量是由于在发电机中的损失例如摩擦等。在本发明的另一实施例中，有功功率产生和原动机控制系统被用于功率波动稳定。本发明允许选择同步机器的尺寸从而满足关于频率稳定的当地要求。本发明由此提供一种用于设计带有对应于传统的水力发电站或者热力发电站的惯性响应的、有效的频率稳定化的发电系统的方案。以此方式，利用发电系统例如风力系统等替代传统的发电站对于公用事业公司而言变得是非常具有吸引力的。由于缺乏惯性响应和减少的频率支持，公用事业公司迄今仍然犹豫更换传统的发电站。进而，同步机器提供用于电网的动态电压调整，这对于在海上风电场中的长的AC海底电缆的充电控制而言是重要的。 

当与其中频率稳定化仅仅依赖于功率转换器的控制的系统相比时，发电系统的行为对于系统运营商而言变得更加透明。 

在本发明的一个实施例中，一种带有相对高惯性的微型同步机器被连接到电力系统。该同步机器在无任何机械负载时旋转并且作为电网测量器件应用有功功率换能器以探测频率的变化率。来自有功功率换能器的信号被用作用于有功功率损失的补偿并且该信号由此代表频率的变化率。为了控制的意图将该信号应用于功率转换器系统以在电力系统频率上抵消频率的变化率。 

可能在风电场的变电站处或者附近安设同步机器。当与在海上安设的一个或者多个风轮机并行地操作时，能够或者在海上或者在岸上安设该同步机器。 

该同步机器在本发明的一个实施例中基本上以类似于在大型水力或者热力发电站处应用的同步发电机的操作的方式操作。该同步机器的操作控制策略可以包括频率控制、功率振荡阻尼控制、电压控制或者无功功率控制。 

在本发明的一个优选实施例中，电网测量器件的输出包括与在同步机器和公用电网之间交换的功率和电流的通量成比例的测量信号。该测量信号被用于增加或者降低发电单元的输出功率以便稳定整体公用事业系统。当同步机器处于稳态状态中时例如当在稳态状态期间该公用事业系统的频率和电压在控制极限内时，该测量信号为零。在瞬态下，如果系统频率降低，则同步机器通过将旋转动能转换成然后被给付公用事业系统的电力而予以抵消。该测量信号由此被用于增加该发电单元的输出功率以便增强稳定的操作。类似地，当系统频率增加时，该同步机器消耗功率和电流以加速，并且该测量信号然后被用于降低涡轮机的输出功率以便增强该公用事业系统的稳定操作。 

来自电网测量器件的测量信号在一个优选实施例中利用通信而被传输到控制器，该控制器被布置成调节发电单元例如风轮机转换器的功率基准。来自电网测量器件的测量信号可以是连续的或者离散的并且可以被实现为经受特定的系统限制的闭环或者开环函数。在电网测量器件和控制器之间的通信装置能够是基于有线或者无线基础设施的。 

该控制器在本发明的一个实施例中是风轮机的风轮机控制器的集成部分。然而，该控制器还是外部控制器，该外部控制器是用于调节例如位于风电场中的风轮机的一个或者多个发电单元的输出功率的监视控制器的一个部分，并且通信装置由此被用于在控制器和涡轮机之间的通信。 

在本发明的进一步的实施例中，该控制器使用根据来自电网测量器件的多个输入增加或者降低功率输出的控制技术。在一个实施例中，该输入信号包括1）来自用于发电单元的专用控制器的功率基准信号，2）来自电网测量器件的测量信号和3）外部功率基准信号，该外部功率基准信号被用作用于控制器的功率基准信号以便在例如50或者60Hz的额定频率下稳定和恢复电网的频率。该控制器因此被配置为响应于公用事业系统的频率干扰或者功率振荡而调制功率通过发电单元的转换器的通量。 

在本发明的另一实施例中，该控制器被配置为根据对于公用事业系统的同步机器响应而响应于公用事业系统的频率干扰或者功率振荡提供风轮机的叶片螺距控制信号或者涡轮速度控制信号。用于控制器的输入信号还包括是对于公用事业系统的同步机器响应的函数的扭矩或者功率信号。 

极限函数在一个示例性实施例中另外地在控制器中得以采用以用于在发电系统上的物理限制，例如功率极限、扭矩极限、电流极限、能量极限或者速度极限等。为了保证将发电单元的操作保持在机械、电气和/或化学系统的设计极限内，所述极限是有用的。 

电网测量器件在本发明的一个优选实施例中靠近同步机器的端子定位以便测量在电网和同步机器之间交换的电流和功率通量。能够在电网和电网测量器件之间布置电网滤波器以降低电噪声例如来自功率转换器等的谐波。电网滤波器包括有效地隔离电网测量器件测量来自公用事业系统上的其它元件例如来自风轮机转换器的任何反馈的多个滤波元件。电网滤波器允许公用事业系统的基本频率电压波形从公用事业系统行进到同步发电机以在电网事件期间保证电网支持并且避免由于噪音而设定过度的控制动作。 

在本发明的一个实施例中，同步机器的主轴被耦合到马达例如柴油发动机、电动机等。能够在起动期间使用小型起动马达来实现同步机器的同步。能够为发电系统例如风力系统的模拟和测试的意图使用原动机。在本发明的进一步的实施例中，使用原动机、有功功率产生和电力系统稳定器控制的组合来稳定功率波动。 

在本发明的另一实施例中，该同步机器被连接到控制器以便使用同步机器来产生或者吸收无功功率，并且由此提供用于改进电网支持的可能性。 

在本发明的另一实施例中，该发电系统包括能量存储元件、能量消耗元件或其组合，其中该能量存储元件、该能量消耗元件或其组合被耦合到转换器。 

在本发明的一个优选实施例中，该同步机器被布置成同步发电机。 

附图说明

将在下面参考附图描述本发明，其中 

图1示出包括结合同步发电机的风轮机的本发明的实施例，

图2示出控制器的图解示意。

图3是包括同步发电机和用于稳定公用电网上的功率和频率的控制装置的风电场的图表表示。 

具体实施方式

以下使用风轮机系统作为发电系统的一个实例，并且使用风轮机作为发电单元的一个实例。在本发明的其它实施例中该发电单元是太阳能电池、燃料电池、微型涡轮机、波力或者包括到电网的功率转换器接口的发电单元 

大体地参考图1，提供了一种操作时用于产生电力的风轮机系统1。风轮机系统1包括具有多个叶片6的毂4。叶片6将风的机械能转换成旋转扭矩，旋转扭矩进一步被风轮机系统1转换成电能。风轮机系统1进一步包括操作时用于将风的机械能转换成旋转扭矩的涡轮部分2和操作时用于将涡轮部分2产生的旋转扭矩转换成电力的发电机18。设置了传动系9以将涡轮部分2耦合到发电机18。风力涡轮发电机18通常包括用于与全转换器一起使用的发电机。在全转换实施例中，风力涡轮发电机定子绕组被直接地馈送到转换器。

涡轮部分2包括被耦合到毂4的涡轮转子低速轴8。旋转扭矩经由传动系9而被从转子低速轴8传送到发电机轴16。在某些实施例中，例如在图1中示意的实施例，传动系9包括将扭矩从低速轴12传送到高速轴12的齿轮箱10。高速轴12利用耦合元件14而被耦合到发电机轴16。 

在其它实施例中，其中该传动系不包括任何齿轮箱，低速轴直接地向低速、直接驱动多极发电机传送扭矩。 

当涡轮转子低速轴8的速度波动时，发电机18的输出的频率也改变。在以上实施例的一种实现方式中，通过降低叶片螺距和/或涡轮速度而利用在满载时风轮机电气和机械系统的瞬时过载能力以瞬时地增加功率。这个过载的程度和持续时间被管理从而在机械和电气系统部件上的过度应力被避免。 

在一个示例性实施例中，发电机18被耦合到风轮机控制22。风轮机控制22从发电机接收信号20，信号20代表发电机的操作参数。风轮机控制22作为响应可以产生控制信号，例如螺距信号24以改变叶片6的螺距。 

风轮机控制22还被耦合到转换器34。来自风轮机控制44的输入48作为输入48而被供应到控制器30。来自控制器30的输入26被供应到转换器34。转换器34通常包括功率电子设备部件以将发电机18的变频输出36转换成用于供应到公用事业系统或者电力网62的固定频率输出37。参考图2更加详细地描述了风轮机控制22、控制器30和转换器34。 

控制器30被配置成调制功率通过转换器34的通量。控制器30从电网测量器件GMD2 52接收电网数据。电网测量器件测量电网数据，例如在同步发电机48的输出端子处的功率和电流。测量信号56通过通信装置被传输到控制器30。测量信号56可以代表同步发电机控制参数，例如频率或者功率，包括对于公用事业系统频率干扰或者功率波动的响应。 

用于控制器30的功率基准输入信号44由同步发电机控制42供应。同步发电机控制在本发明的一个实施例中被用于确保电网频率的稳定化和恢复。电网测量器件（GMDl）38被连接到同步发电机从而为了控制的意图测量风轮机的输出功率和响应。同步发电机控制42被连接到同步发电机48以控制发电机48。同步发电机48基本以类似于在大型水力发电站或者热力发电站处应用的同步发电机的操作的方式操作。 

同步发电机48经由电网滤波器58而被连接到电网。电网滤波器58可以包括有效地隔离电网测量器件52测量来自公用事业系统62上的其它元件例如来自转换器34的任何反馈的滤波器元件。电网滤波器58可以允许公用事业系统基本频率电压波形从公用事业系统62行进到同步发电机48以保证对于在公用事业系统上的频率干扰的惯性响应。 

图2是在控制器100中采用的示例性控制环的图解示意。控制器100向转换器（图1所示）提供输入信号116，该输入信号可以包括功率或者扭矩信号并且大体上由参考标号116和符号P表示。可以指出，在这里的说明书中功率和扭矩被可互换地使用。如在下面更加详细地讨论的那样，输入信号P通常是来自风轮机控制的信号P要求信号110和在电网测量器件（图1所示）处测量的测量信号104的函数。 

测量信号104代表在同步发电机的输出端子处测量的有功功率响应。由附图标记08和符号ΔP表示的信号被乘以代表在风力涡轮发电机和同步发电机之间的标称功率比率的换算因子。预期测量信号104导致风轮机系统的功率输出的增加或者降低以稳定化总体公用事业系统。当同步发电机处于稳态状态中时，例如当在稳态状态期间公用事业系统频率和电压在控制极限内时，在信号104和信号102之间的差异为零。 

在瞬态下，如果系统频率正降低则信号108需要沿着正方向增加以增强稳定的操作。类似地，如果系统频率正增加则信号108需要沿着负方向增加以增强公用事业系统的稳定操作。此外，补充输入信号108可以是连续的或者离散的并且可以被实现为经受如在下面所讨论的特定系统极限的闭环或者开环函数。 

回过来参考图2，来自风轮机控制的扭矩或者功率要求信号110还可以作为输入而被提供给控制器100。信号108和命令信号110可以在求和元件109中求和。转换器通常包括用于将该输入转换成转换器开关信号命令的局部转换器控制器（图1所示）。 

控制器100，如上所述，使用根据来自风轮机控制的输入信号110和代表从同步发电机到公用事业系统（未示出）的功率通量的输入信号104而瞬时地增加或者降低功率输出的控制技术。到求和点109的ΔP信号108代表被添加到来自风轮机控制的输入信号110的功率偏移。在ΔP计算例程106中，在电网测量器件处测量的输入信号104被与来自同步发电机控制的功率基准输入信号102相比较。ΔP被计算为在输入信号102和输入信号104之间的差异。计算出的差异被乘以代表在风力涡轮发电机的标称功率和同步发电机的标称功率之间的比率的换算因子。控制器100因此被配置为响应于公用事业系统的频率干扰而调制功率通过转换器的通量。  

另外地在一个示例性实施例中采用极限函数114以限制功率或者扭矩信号112。虽然为了示例的意图示意了单一块114，但是如果需要的话，可以使用一个或者多个函数或者控制器来实现极限函数114。 

极限是有用的，因为当风力涡轮发电机被以额定功率输出或者接近标称功率输出操作时，则功率增加将趋向于使得发电机和转换器过载。由极限函数114使用的极限可以是绝对极限、依赖于时间的极限或其组合。由极限函数114使用的极限的一些非限制实例包括关于风轮机系统的物理限制、功率极限、扭矩极限、缓变率极限、能量极限和风力涡轮发电机的转子速度极限。物理极限的实例包括电力转换设施的热能力、转换器电流极限和驱动轴机械应力。能量极限的实例包括能量存储和耗能极限。 

进一步地，可以存在特殊的、用于系统稳定性的上限和下限。由极限函数114使用的上限通常是以下因素中的一个或者多个的函数：转换器热状况、加载历史、时间和甚至环境温度。下限与上限相比将趋向于是对称的，尽管并不要求是这样。进一步地，该极限函数能够是关于控制块的输出的极限，或者关于对于控制块的输入的极限或者死区。死区极限是这样一种类型的极限，其中在围绕零的某个带上，不存在任何动作，并且如果超过阀值，则要求一种动作来适应该极限。 

作为一个具体实例，因为关于风轮机的总能量平衡指定传动系速度，所以能量平衡可以被用于确定如在这里所讨论的极限。超过由风力诱发扭矩供应的功率的、从涡轮提取的功率将使得机器减速。所提取的总能量是这个功率差的积分。而且，该涡轮机具有关于速度的下限，低于该下限，则停转（stall）发生。因此，所提取的总能量也必须受到限制，从而带有某个裕度的最小速度被维持。在一个实例中，可以使用是所提取的能量的函数的动态极限来应对这个方面。 

本领域技术人员将会很好地理解，同样可以在用于风电场管理的一种系统中利用在这里描述的控制技术。这种风电场管理系统200被示为在图3中的示例性实施例。风电场管理系统200包括具有操作时用于向公用事业系统218供应电力的风轮机212、214和216的风电场210。本领域技术人员将会理解，仅仅为了示意起见，示出了三个风轮机，并且基于任何特定地区的地理性质和功率要求，该数目可以是更高的。 

风轮机212、214、216包括涡轮转子220、222、224，每一个转子均具有多个叶片，所述叶片分别地驱动转子220、222、224以产生机械动力，该机械动力分别地被发电机226、228和230转换成电力。转换器250、252、254被用于将来自发电机226、228和230的变频输出分别地转换成固定频率输出。由发电机226、228和230产生的电力可以被耦合到配电网络（未示出），或者被耦合到公用事业系统的收集器系统（未示出）。在所示意的实施例中，使用馈送器240耦合风力涡轮发电机226、228和230的功率输出。在典型的应用中，配电网络耦合来自多个馈送器（未示出）的功率，每一个馈送器均耦合多个风力涡轮发电机的功率输出。 

在一个示例性实施例中，风电场210包括风电场监视控制器242。监视控制器242被配置为经由通信链路244而与各个风轮机控制232、234、236通信，可以以硬件、软件或者这两者实现通信链路。在某些实施例中，通信链路244可以被配置为根据本领域技术人员已知的任何有线或者无线通信协议而以远程方式向和从监视控制器传达数据信号。监视控制器242从同步发电机控制290和电网测量器件GMD2 260接收输入信号。监视控制器242被耦合到风轮机控制232、234、236并且被配置为响应于公用事业系统频率干扰或者功率波动而调制功率通过转换器250、252、254的通量。监视控制器242的功能性将类似于参考图2描述的控制器100的功能性。在另一实施例中，提供图1所示类型的多个控制器以调制功率通过每一个相应转换器的通量。在进一步的实施例中，风轮机控制232、234、236是用于风轮机的螺距和功率控制的集成部分。 

本领域技术人员将会理解，已经在以上实施例中参考了风轮机系统作为被耦合到公用事业系统的示例性发电和功率管理系统。本技术的方面能够同等地应用于操作时用于向公用事业系统供应电力的其它分布式发电源。这种发电源的实例包括燃料电池、微型涡轮机和光伏系统。这种功率管理系统将类似地包括转换器，每一个转换器均被耦合到相应发电源和公用事业系统，和被耦合到转换器的各个或者监视控制器。如以上在这里解释地，控制器包括被配置成响应于公用事业系统的频率干扰或者功率波动而调制功率通过转换器的通量的内部参考系（reference frame）。 

虽然仅仅已经在这里示意并且描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员将会想到很多修改和改变。因此，应该理解所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真正精神内的、所有的这种修改和改变。 

Claims (17)

1.一种发电系统，包括：

-操作时用于向公用事业系统供应电力的发电单元；

-能够耦合到所述公用事业系统的同步机器；

-被布置成测量在所述同步机器和所述公用事业系统之间交换的电流和功率的电网测量器件；

-用于根据由所述电网测量器件测量的功率和电流来调节所述发电单元的输出功率的控制器；和

-在所述电网测量器件、所述控制器和/或所述发电单元之间的通信装置，其中所述发电单元被配置为根据由所述电网测量器件测量的功率和电流来向所述公用事业系统提供电流和功率。

2.根据权利要求1的发电系统，其中所述发电单元是以下类型之一：风力涡轮发电机、太阳能电池、燃料电池、微型涡轮机或波力系统。

3.根据权利要求1到2中任何一项的发电系统，其中所述同步机器是具有5-10秒的惯性常数的微型同步机器。

4.根据权利要求1的发电系统，其中所述发电系统包括并行地操作的多个发电单元。

5.根据权利要求1的发电系统，其中所述控制器进一步被配置为根据对于所述公用事业系统的所述同步机器响应而响应于所述公用事业系统的频率干扰或者功率振荡来提供叶片螺距控制信号或者涡轮速度控制信号。

6.根据权利要求1的发电系统，其中用于所述控制器的输入信号包括扭矩或者功率信号，并且所述控制器的输入信号是对于所述公用事业系统的所述同步机器响应的函数。

7.根据权利要求1的发电系统，进一步包括被配置成限制功率通量调制的相对频率、补充功率或者扭矩信号或其组合的极限函数。

8.根据权利要求7的发电系统，其中所述极限函数包括能够根据关于发电系统的至少一个物理限制而操作的极限。

9.根据权利要求8的发电系统，所述关于发电系统的物理限制是功率极限、扭矩极限、电流极限、能量极限或速度极限。

10.根据权利要求1的发电系统，其中所述发电系统包括风力涡轮发电机，所述风力涡轮发电机包括双馈异步发电机或者用于与全转换器一起使用的发电机。

11.根据权利要求1的发电系统，包括能量存储元件、能量消耗元件或其组合，其中所述能量存储元件、所述能量消耗元件或其组合被耦合到转换器。

12.根据权利要求1的发电系统，其中所述同步机器的主轴被耦合到马达。

13.根据权利要求1的发电系统，其中所述同步机器被连接到控制器从而使得所述同步机器产生或者吸收无功功率。

14.一种用于稳定公用事业系统的频率和功率波动的方法，所述方法包括以下步骤：

-从发电单元向所述公用事业系统供应电力；

-能够耦合到所述公用事业系统的同步机器为所述公用事业系统提供惯性响应；

-通过电网测量器件来测量在所述同步机器和所述公用事业系统之间交换的电流和功率；

-在使用在所述电网测量器件和所述发电单元之间的通信装置时，根据由所述电网测量器件测量的功率和电流来调节所述发电单元的输出功率，并且

-其中所述发电系统根据测量的功率和电流调制来自所述发电单元的功率的通量。

15.根据权利要求14的方法，进一步包括基于所测量的功率和/或电流的频率的变化率调节所述输出功率。

16.根据权利要求14的方法，进一步包括响应于所述公用事业系统的频率干扰或者功率波动改变风力涡轮发电机的叶片螺距或者涡轮速度。

17.根据权利要求14的方法，进一步包括响应于所述公用事业系统的频率干扰或者功率波动而调制在至少一个能量存储元件或者能量消耗元件中的功率的通量。

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