CN102593858A - 对静态能量供应单元的运行进行控制的方法以及用于静态能量供应单元的控制器 - Google Patents

Abstract

用于静态能量供应单元的单元控制器，包括幅值控制器、相位控制器以及频率控制器。这些部件对该交流供电网络的交流电压的与各自对应的电压特性进行测量和存储并提供指示该交流供电网络的运行条件的电压特性的输出信号。还提供了用于生成针对交流供电网络的每相的模拟的输出电压信号的信号发生器。模拟的输出电压信号具有分别从幅值输出信号、相位输出信号以及频率输出信号推导出的电压特性。使用比较器对该针对每相的模拟的输出电压信号与该交流供电网络的对应相的测量到的交流电压进行比较。该控制器基于该模拟的输出电压信号与该测量到的交流电压的比较结果对能量转换器的运行进行控制以改变从该储能器向该交流供电网络提供的能量的量。

Description

对静态能量供应单元的运行进行控制的方法以及用于静态能量供应单元的控制器

技术领域

本发明涉及用于静态能量供应单元的控制器，尤其是用于向交流供电网络或交流电网供应交流电的控制器类型。可对单元快速控制，典型的是再现连接于该供电网络的交流同步发电机的功率响应。

背景技术

在典型的交流电网系统中，发电单元可以向交流供电网络或电网提供交流电。发电单元通过带断路器以及相关控制器件的保护开关装置连接至供电网络。类似的，电负载也通过保护开关装置连接至供电网络。

发电单元可以包括一蒸气涡轮装置，该蒸气涡轮装置生成蒸气并供应至涡轮机组。涡轮机组的一轴与一交流同步发电机的转子直连或通过一齿轮箱相连。发电机的定子端部上的定子电压的交流频率与转子的转速成正比。供电网络的交流频率是被监控的并被用于控制发电单元的运行以将交流频率控制在一可接受的范围内，该可接受的范围通常由电网接入标准确定。例如，可用一闭环放大器将供电网络的实际频率与一参考频率(例如在欧洲为50Hz)进行比较。如果供电网络的频率下降，该下降可能是由于连接的电负载消耗的能量的增加导致的，则可通过增加涡轮机组的蒸气供给量来增加发电机的输出，反之亦然。由于供电网络的频率值与发电机的轴的转速直接关联，有时用轴的转速的测量值作为闭环放大器的一个输入会更加方便。

发电单元设计为随着需要的交流负载能量的增加，供电网络的频率仅发生微小变化。通过这样的设计，如果多个发电单元并联连接于供电网络，它们可以对交流负载能量的变化同时做出响应(并行下垂控制)。如果一个或多个并联发电单元与供电网络连接或断开，发电单元还能够受控制以对电能的变化做出响应。

类似的控制方案可以用于不同类型发电单元，例如燃气轮机装置或柴油发电机，以改变供应至发电机的能量。

当交流同步发电机的负载较小时，相比供电网络的交流电压向量而言，其电动势(emf)电压向量仅会具有一很小的(或甚至为零的)相移。然而，当交流同步电机负载较大时，相比供电网络的交流电压向量而言，其电动势(emf)电压向量会具有一很大的相移。这是交流同步发电机的基本动作，且容易理解的是相移将随负载的变化成比例增加。如果供电网络的频率突然下降，则相移会增大且由交流同步发电机提供的电能肯定会增加。该电能的增加最初来自交流同步发电机的转动惯量，这使用了交流同步发电机的固有属性，即相移增加会导致提供的功率的增大。该惯性能量会降低供电网络的频率的下降速率，然而，定子电压的频率会继续下降直至发电机控制器有时间提高涡轮的蒸汽供给量，而对涡轮的蒸气量的控制是通过其动作较慢的控制系统在测量交流供电网络的频率后做出的。

附图1图形化的示出了供电网络的瞬时运行状态。图形(a)示出了供电网络上的负载在时间T1突然增加。图形(b)示出了供电网络的频率如何从时间T1开始稳步下降直至在时间T2向涡轮机提供额外的蒸汽以将供电网络的频率稳定在一较低的水平。图形(c)示出了交流同步发电机如何在时间T1快速响应以及如何作为对由于如图形(a)所示供电网络上的负载的突然增加导致的相移的增加的响应而增加输出功率。该快速增加的输出功率的能量最初来源于发电机的作为对相变的固有响应产生的转动惯量。由于发电机控制系统测量到供电网络的频率降低，因此，在T1时间的快速增加之后，输出功率的增加变慢，直至在时间T2达到一具有较高输出功率但较低的供电网络频率的稳定运行状态。此后，就可控制系统将供电网络的频率恢复至期望的频率(例如50Hz)了。由此可见，一交流发电机的典型功率响应是由发电机控制系统基于对供电网络的频率的测量结果提供的一快但较小的最初基于惯量的响应以及一其后的慢但较大的最终响应的结合。该较小的最初基于惯量的响应与该慢但较大的最终响应的比主要决定于发电机的转动惯量与发电机的额定功率之比。这是因为该基于惯量的功率与发电机的转速、发电机的转动惯量以及供电网络频率的变化率成比例。因此，基于惯量的响应的幅度已经被发电机的转动部分的物理设计决定且不会轻易的被控制系统改变。

根据交流同步发电机的运行条件不同，在经历负载的突然变化的过程中，交流同步发电机为供电网络提供电能的方式有多种。例如，如果发电机处于最小输出状态时，其只能对负载的突然增加做出响应；相反，如果发电机处于最大输出状态时，其仅能对负载的突然减小做出响应。因此，对于一般的运行条件，发电机通过其转动惯量有效的降低负载的突然变化对供电网络频率的影响。

还可将一静态能量供应单元连接至供电网络。该静态能量供应单元可以包括通过能量转换器以及相关联的系统连接至供电网络的任何适当形式的储能器，例如，锂电池，超级电容器，飞轮电池以及叶轮电池。能量转换器可以是一根据脉宽调制(PWM)策略运行的，具有例如IGBT，IGCT以及IEGT等的多个半导体开关器件的，具有例如2-电平、3-电平或多电平等任意适当拓扑结构的逆变器。供电网络的频率由传感器检测并且被用于控制该静态能量供应单元的运行。例如，可使用一闭环放大器来将供电网络的实际频率与一参考频率，例如对欧洲是50Hz，进行比较。如果供电网络的实际频率有所降低则可增加由储能器提供的电能，反之亦然。通过控制能量转换器的运行，例如通过改变用于控制半导体开关器件的开合的PWM策略，来确定提供至供电网络的能量的量。该静态能量供应单元对于一供电网络上的负载的突然增加的功率响应与一发电单元的交流同步发电机的控制系统的慢但较大的最终响应相似，这是因为需要对供电网络的频率的降低进行测量。因此，通常需要几个供电网络循环的时间才能控制能量转换器开始为供电网络以适当的形式供电。

多数的大型交流电网系统都具有大量的带有交流同步发电机的发电单元，交流同步发电机可以在最初为供电网络提供快速的基于惯量的响应。然而，在未来这些发电单元中的一部分可能会被可再生能源设备(例如风力电机)所替代，而这些可再生能源设备需要将多余的能量存储在储能器中。因此，有这样一种需求，即提供一种改进的用于静态能量供应单元的控制器，其能够提供一功率响应，该功率响应能够至少再现一交流同步发电机的功率响应并且从而使得静态能量供应单元能够在供电网络上的负载突然变化时为供电网络供电。

发明内容

本发明提供了一种控制具有储能器的静态能量供应单元的方法，该储能器，例如是锂电池、超级电容器、飞轮电池或液流电池，通过一能量转换器连接至一交流供电网络，该方法包括以下步骤：测量该交流供电网络的电压特性并提供指示该交流供电网络的一运行条件下的电压特性的电压特性输出信号；为该交流供电网络的每个相提供一模拟的输出电压信号，该模拟的输出电压信号具有从该电压特性输出信号推导出的电压特性；将每相的模拟的输出电压信号与一测量到的交流供电网络上对应相的交流电压进行比较；以及基于该模拟的输出电压信号以及该测量到的交流电压的比较结果控制能量转换器的运行以改变从储能器向交流供电网络提供的能量的量。

如果交流供电网络正常运行，则该交流供电网络的运行条件可以是主导的或当前的运行条件。然而，如果交流供电网络因经历失效或暂态而不能正常运行，则，例如，该交流供电网络的运行条件可以是失效发生之前的一先前的运行条件，即当供电网络正常运行时的一运行条件。

该供电网络可以有适当数量的相。

将该模拟的输出电压信号与测量到的交流电压进行比较的步骤可以用来检测相移。这样，可以基于任何检测到的相移对能量转换器的运行进行控制。相对于依赖对供电网络频率的测量的传统的静态能量供应单元的控制系统或交流同步机器的控制系统而言，对相移的检测允许本发明的控制器更加迅速的对供电网络负载的变化作出响应。

对供电网络的电压特性的测量步骤可以包括对供电网络的交流电压的幅值、相位以及频率的测量。这可以通过与该供电网络相关联的适当的传感器完成。电压特性输出信号一般根据交流电压的幅值、相位以及频率的变化率来指示该交流供电网络的主导或最近的正常运行条件的电压特性。

可将供电网络的幅值的测量值存储在一幅值控制器中。该幅值控制器可以提供具有一值的幅值输出信号，该值指示针对该供电网络的适当运行条件的供电网络的交流电压的幅值。如上所述，优选的是，即便供电网络的交流电压由于某种原因丢失，例如由于失效或暂态而丢失，仍可提供一幅值输出信号。在该种情况下，就可使用一个从先前的供电网络正常运行时的运行条件下测量到的幅值的存储值。该幅值输出信号的值可以随供电网络的交流电压的幅值变化而变化，但有一个可设置的时间常数延迟。

可将供电网络的相位的测量值存储于一相位控制器中。相位控制器可以提供一具有一值的相位输出信号，该值指示针对该交流供电网络的适当运行条件的供电网络的交流电压的相位。优选的是，即便供电网络的交流电压由于某种原因丢失，例如由于失效或暂态而丢失，仍可提供一相位输出信号。在该种情况下，就可使用一个从先前的供电网络正常运行时的运行条件下测量到的相位的存储值。该相位输出信号的值可以随供电网络的交流电压的相位变化而变化但有一个可设置的时间常数延迟。

可将供电网络的频率的测量值存储于一频率控制器中。频率控制器可以提供一具有一值的频率输出信号，该值指示针对该交流供电网络的适当运行条件的供电网络的交流电压的频率。优选的是，即便供电网络的交流电压由于某种原因丢失，例如由于失效或暂态而丢失，仍可提供一频率输出信号。在该种情况下，就可使用一个从先前的供电网络正常运行时的运行条件下测量到的频率的存储值。该频率输出信号的值可以随供电网络的交流电压的频率变化而变化但有一个可设置的时间常数延迟。

幅值输出信号、相位输出信号以及频率输出信号的时间常数延迟可以根据控制方法所要实现的结果进行设置。幅值控制器、相位控制器以及频率控制器分别可以以预先设定的速率改变其输出。

频率输出信号的值可以选择性的变化以使得，由于一预先设置的该频率控制器的响应，供电网络每相的模拟的输出电压信号的频率以给定的速率逐渐降低。

可以控制该能量转换器，使其以基本再现一连接于该供电网络的一交流同步机器的功率响应的形式来改变储能器为供电网络提供的能量的量。例如为了具有基本如图3中图形(c)所示的功率响应，其基本再现或模拟交流同步机器的初始的基于惯量的响应以及最终的响应。这可以通过设置幅值控制器、相位控制器以及频率控制器的时间常数参数以及任何关联的净差信号的增益来实现。实际应用中，不同的功率响应是可行的。例如，可将功率响应设置为位于图3中的图形(c)和图形(b)的，在该位置初始的基于惯量的响应占所有响应的100％，且基于频率的响应占所有响应的0％，的任意位置上。通常可建立一控制方法以及与该方法相关联的用于静态能量供应单元的控制器以为交流供电网络提供最优的优势。

任何再现的静态能量供应单元的基于惯量的响应的幅度可以参考模拟的输出电压信号与测量到的交流电压的比较结果来确定。控制器可将任何再现的基于惯量的响应的幅度优选锁定至变化的供电网络频率，并且即使供电网络频率快速下降时也不会跳变。一旦由频率控制器确定的模拟的输出电压信号的频率变得与测量到的供电网络的频率一致，则任何再现的基于惯量的响应优选停止，因此，该频率输出信号的可设置的时间常数延迟通常用来设置初始响应延续的时间长度。幅值或相位输出信号的可设置时间常数延迟通常重要性略低，且通常设置为一较长的时长以一直处于就绪状态等待下一频率变化事件的发生。

在供电网络的稳态运行条件下，储能器优选不以向供电网络提供惯量支持为目的而向供电网络提供能量。当然，能量也可因与惯量支持无关的其他原因流经能量转换器，例如储能器的正常充电、放电。

本发明还进一步提供了一用于实现前述方法的控制器。

本发明还提供了用于一静态能量供应单元的控制器，该静态能量供应单元具有一通过能量转换器连接至一交流供电网络的储能器，该控制器包括：一幅值控制器，其用于测量以及可选的存储该交流供电网络的交流电压的幅值并且提供一具有一指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的幅值的值的幅值输出信号；一相位控制器，其用于测量以及可选的存储该交流供电网络的交流电压的相位并且提供一具有指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的相位的值的相位输出信号；一频率控制器，其用于测量以及可选的存储该交流供电网络的交流电压的频率并且提供一具有指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的频率的值的频率输出信号；一信号发生器，例如一实施在一微处理器控制系统中的完全可控电源，其用于为该交流供电网络的每一相分别生成一模拟的输出电压信号，该模拟的输出电压信号具有从该幅值输出信号、相位输出信号以及频率输出信号分别推导出的幅值、相位以及频率特性；一比较器，用于将针对每相的模拟的输出电压信号与对应交流供电网络该相的测量到的交流电压进行比较；并且，其中，该控制器基于该模拟输出电压信号以及该测量到的交流电压的比较结果来控制该能量转换器的运行，以改变从储能器提供给该交流供电网络的能量的量。

该控制器进一步包括一用于在将频率输出信号提供至信号发生器前选择性的改变频率输出信号的值以使得针对交流供电网络的每一相的模拟的输出电压信号的频率以给定的速率逐渐降低的惯量模拟功能块。该惯量模拟功能块可以用于模拟一全交流电网系统的转动惯量，该转动惯量能够设置交流供电网络的频率变化与交流供电网络的负载变化的比的真实变化率。该惯量模拟功能块因此可实现与静态能量储存单元相同的响应。

附图说明

图1示出了一交流供电网络的暂态运行状态；

图2示出了根据本发明的一用于控制一静态能量供应单元的单元控制器；

图3示出了表达图2中的单元控制器的技术先进性的多种功率响应。

具体实施方式

参照图2，一静态能量供应单元2包括一连接于一交流供电网络SN的直流储能器4。一输出变压器6，其初级绕组连接于供电网络SN且其次级绕组连接于一逆变器8，在该逆变器8处根据一脉宽调制(PWM)策略控制IGBT的开合。在该输出变压器6与逆变器8之间连接有一谐波滤波器10，谐波滤波器10使由于逆变器的正常运行而产生的谐波最小化。该逆变器8通过一直流链路12以及一可选的直流/直流转换器14连接至该直流储能器4。

用于开合逆变器8的IGBT的门开关信号是由一控制静态能量供应单元2通过逆变器向供电网络SN提供的电能的多少的电流控制器16输出的。在如上所述的传统的静态能量供应单元中，该电流控制器可以通过将供电网络的实际频率与一参考频率(例如50Hz)进行比较来控制该逆变器。在图2所示的静态能量供应单元2中，电流控制器16基于一单元控制器20提供的输出信号控制逆变器8。

针对该静态能量供应单元2的单元控制器20包括一实施为一微处理器控制系统的软件信号的完全可控三相电源22，该微处理器控制系统例如是本发明的申请人提供的功率电子控制器(PECe)。该完全可控电源22的输出信号24a至24c是目的在于模拟一具有转动惯量的交流同步发电机的内电压的输出电压。针对每相的输出信号是时间变量t的函数，针对每相的输出信号在该微处理器控制系统内作为一连续更新的数值产生，该函数可表示为：

公式1

公式2

公式3

其中：

Output_A是相A的模拟输出电压(即，输出信号24a)

Output_B是相B的模拟输出电压(即，输出信号24b)

Output_C是相C的模拟输出电压(即，输出信号24c)

A是电压幅值；

f是电压频率；

θ是电压相位角。

该完全可控电源将为供电网络的每个相提供一输出信号，并且应该想到，虽然图2中的示例给出的是一三相供电网络，实际应用中，其还可以是其他任意相数的供电网络。

与交流同步发电机不同，静态能量供应单元2没有转动惯量，因此其交流输出电压(即，通过逆变器8为供电网络提供的交流电压)将锁定在供电网络SN的频率上。通过将由该完全可控电源22提供的模拟的输出电压与该供电网络的交流电压进行比较，从而可以利用任何检测到的相移来控制由静态能量供应单元2向供电网络提供的能量的量，优选的是，以这种方式使静态能量供电单元能够如一交流同步发电机那样支持该供电网络。

电压幅值A通过一幅值控制器26确定。该幅值控制器26对供电网络SN的幅值进行测量并存储，并且提供一具有指示主导的正常工作条件或最近的正常工作条件的幅值的值的输出信号28。该输出信号28的值会根据供电网络的交流电压的幅值的不同而不同但具有一可设置的通常为一秒的时间常数延迟。该时间常数延迟设计为模拟交流同步发电机的内部emf电压的并不特别快速变化的动作。

如果该供电网络SN的交流电压由于某些原因丢失(例如，供电网络的故障)，则继续以代表交流电压丢失前的最近的运行条件的值提供输出信号28。其目的是令幅值控制器26提供的输出信号能够再现一交流同步发电机针对供电网络的包括故障工况在内的所有工况的emf电压向量的幅值。

如公式1至3所示，幅值控制器26的输出信号28直接提供至该完全可控电源22以对输出电压的幅值进行控制。如果输出信号28增加，则由该完全可控电源22提供的输出信号24a至24c的幅值也增加，反之亦然。由该完全可控电源22提供的输出信号24a至24c的幅值因此会对应测量到的供电网络SN的交流电压的幅值而变化，但会有一由幅值控制器26的参数定义的响应时间。

电压相位角θ通过一相位控制器30确定。该相位控制器30对供电网络SN的交流电压的相位进行测量并存储，并且提供一具有指示主导的正常工作条件或最近的正常工作条件的相位的值的输出信号32。该输出信号32的值会根据供电网络的交流电压的相位的不同而不同但具有一可设置的通常为四秒的时间常数延迟。该时间常数延迟设计为缓慢的适应交流电压的相位的变化。

如果该供电网络SN的交流电压由于某些原因丢失(例如，供电网络的故障)，则继续以代表交流电压丢失前的最近的运行条件的值提供输出信号32。其目的是令相位控制器32提供的输出信号能够再现一交流同步发电机针对供电网络的所有工况的emf电压向量的相位。

如公式1至3所示，相位控制器30的输出信号32直接提供至该完全可控电源22以对输出电压的相位进行控制。如果输出信号32增加，则有该完全可控电源22提供的输出信号24a至24c的相位也增加，反之亦然。由该完全可控电源22提供的输出信号24a至24c的相位因此会对应测量到的供电网络SN的交流电压的相位而变化，但会有一由相位控制器30的参数定义的响应时间。

电压频率f通过一频率控制器34确定。该频率控制器34对供电网络SN的交流电压的频率进行测量并存储，并且提供一具有指示主导的正常工作条件或最近的正常工作条件的频率的值的输出信号36。该输出信号36的值会根据供电网络的交流电压的频率不同而不同但具有一可设置的通常为四秒的时间常数延迟。该时间常数延迟设计为缓慢的适应交流电压的频率的变化。

如果该供电网络SN的交流电压由于某些原因丢失(例如，供电网络的故障)，则继续以代表交流电压丢失前的最近的运行条件的值提供输出信号36。其目的是令频率控制器34提供的输出信号能够再现一交流同步发电机针对供电网络的所有工况的emf电压向量的频率。

频率控制器34的输出信号36被提供至一惯量模拟功能块38。如果供电网络SN正常工作(即在电网标准要求的可接受的范围内工作)，则频率控制器34的输出信号36不会被惯量模拟功能块38改变并且因此保持不变的被提供至该完全可控电源22以根据公式1至3对输出电压的频率进行控制。如果输出信号36增加，则有该完全可控电源22提供的输出信号24a至24c的频率也增加，反之亦然。由该完全可控电源22提供的输出信号24a至24c的频率因此会对应测量到的供电网络SN的交流电压的频率而变化，但会有一由频率控制器34的参数定义的响应时间。

从A相的实际交流电压中减去A相的输出信号24a以推导出一第一净差信号40a。该第一净差信号40a被缩放以为A相提供需要的交流电流，该交流电流继而被提供至电流控制器16并被用于控制静态能量供应单元2向供电网络SN的A相提供的能量的量。类似的，从B、C相的实际交流电压中减去B、C相的输出信号24b、24c以推导出一第二和第三净差信号40b、40c。该第二、第三净差信号40b、40c被缩放以为B、C相提供需要的交流电流，该交流电流继而被提供至电流控制器16。

在稳定态条件中，当供电网络SN的交流电压不变化时，输出信号24a至24c将精确地具有与测量到的交流电压相同的幅值、相位以及频率。这样，单元控制器20提供给电流控制器16的净差信号40a至40c就为零并且该静态能量供应单元2将不会以提供惯量支持为目的向供电网络提供电能。然而，应该知道的是，还可使用其他控制公式以使得直流储能器4能够为满足其他的运行需求而被充电和放电。

由静态能量供应单元2提供给供电网络SN的电能依赖于由完全可控电源22提供的输出信号24a至24c与供电网络的各相的实际交流电压的相位差。如果供电网络中的交流电压的相位发生变化，例如，由于负载的变化而导致的相位变化，则会导致净差信号40a至40c发生变化。电流控制器16将立即响应该探测到的输出信号24a至24c与实际交流电压间的相位变化，并且逆变器8将会被控制以使得该静态能量供应单元2将向供电网络提供电能以尽可能的减小供电网络频率的任何进一步的变化。该静态能量供应单元2因此能够比前述传统的依赖于检测供电网络的频率变化的静态能量供应单元更快的作出响应。

在一可选的配置中，只要该静态能量供应单元2向该供电网络SN提供电能作为惯量支持，该惯量模拟功能块38可以使输出信号24a至24c的频率以给定的速率下降。该惯量模拟功能块38的目的在于允许输出信号24a至24c更加精确的再现一交流同步发电机的能够令其转速以及定子频率一给定的速率下降的转动惯量。在本例中，一功能块42将经缩放的净差信号40a至40c转换为一与由该静态能量供应单元2提供的电能相等的直流信号44。该直流信号44被提供至该惯量模拟功能块38以修改或改变来自频率控制器34的输出信号36。修改后的输出信号36′继而被提供至该完全可控电源22以根据公式1至3控制输出电压的频率。然而，在本例中，输出信号24a至24c的频率设置为以给定的速率下降以使得该静态能量供应单元2的总功率响应更加接近的再现一交流同步发电机的功率响应。

下面将参照图3对静态能量供应单元2的运行作进一步的说明。

图形(a)示出了如果供电网络的负载增加，在没有控制动作的情况下，供电网络A相的交流电压(点划线)以及由该完全可控电源22的输出信号24a所表示的A相的模拟的电压(实线)如何随时间变化。在静态能量供应单元没有控制动作的情况下，对于供电网络上的负载的增加，供电网络的频率将会降低，因此表示供电网络的A相交流电压的点划线会相对表示完全可控电源22的输出信号24a的实线下降，该完全可控电源22的输出信号24a则保持不变。应该知道的是，可为供电网络的B相和C相的交流电压以及该完全可控电源22的对应的输出信号24b和24c提供相应的图形。

实际应用中，当以负载作用于该供电网络时，供电网络A相的交流电压(点划线)的频率会下降，并将造成相对该完全可控电源22的输出信号24a(实线)而言的相移。由于供电网络的频率的下降造成的相移的增加会导致该静态能量供应单元2的输出功率迅速增加，如图形(b)所示。换而言之，图形(b)示出了该静态能量供应单元2有控制动作的功率响应。

图形(c)示出了一交流同步发电机在有一负载作用在供电网络上时的典型的功率响应，其包括一初始的基于惯量的快且小的响应以及以紧随其后的较慢的但更大的由发电机控制系统基于对供电网络的频率的测量结果提供的最终响应。可见，图形(c)正好对应图1中T1之后的时间。

通过正确的设置，该静态能量供应单元2的功率响应(图形(b))可以比一具有传统的基于频率的控制系统的交流同步发电机的频率响应(图形(c))更快。另外，其相应的幅值可以更高，直至该直流储能器4的满功率。这是可能的，原因在于该静态能量供应单元2是响应相变而非供电网路频率变化。实际应用中，该静态能量供应单元2的功率响应也可在图形(b)和图形(c)之间的任意位置，在后一种情况中，该功率响应将被设置为再现该典型的交流同步发电机的功率响应，即具有一再现或模拟发电机初始的基于惯量的响应的初始响应。该静态能量供应单元2的功率响应将依赖于该初始的基于惯量的响应的幅值以及较慢的基于频率的响应的幅值。

通过比较的形式，图形(d)示出了一传统的静态能量供应单元2的功率响应，该功率响应不具备交流同步发电机的初始的基于惯量的响应，并且该功率响应依赖于对供电网络的频率的测量以匹配后续的更大的但更慢的响应。

Claims (14)

1.一种对静态能量供应单元的运行进行控制的方法，该静态能量供应单元具有一通过一能量转换器连接至一交流供电网络的储能器，其特征在于：该方法包括如下步骤：

对该交流供电网络的电压特性进行测量，并提供指示该交流供电网络在一运行条件下的电压特性的电压特性输出信号；

生成针对该交流供电网络的每相的模拟的输出电压信号，该模拟的输出电压信号具有从该电压特性输出信号推导出的电压特性；

将该针对每相的模拟的输出电压信号与该交流供电网络对应相的一测量到的交流电压进行比较；以及

基于对该模拟的输出电压信号与测量到的交流电压的比较结果控制能量转换器的运行以改变从该储能器向该交流供电网络提供的能量的量。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：将该模拟的输出电压信号与该一测量到的交流电压进行比较的步骤用于检测相移，并且根据任何检测到的相移对能量转换器的运行进行控制。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：对该交流供电网络的电压特性进行测量的步骤包括对该交流供电网络的交流电压的幅值、相位以及频率的测量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：将该交流供电网络的幅值的测量值保存于一幅值控制器中，且该幅值控制器提供一具有一值的幅值输出信号，该值指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的幅值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：该幅值输出信号的该值随该交流供电网络的交流电压的幅值的变化而变化，但具有一可设置的时间常数延迟。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：将该交流供电网络的相位的测量值保存于一相位控制器中，且该相位控制器提供一具有一值的相位输出信号，该值指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的相位。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：该相位输出信号的该值随该交流供电网络的交流电压的相位的变化而变化，但具有一可设置的时间常数延迟。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：将该交流供电网络的频率的测量值保存于一频率控制器中，且该频率控制器提供一具有一值的频率输出信号，该值指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的频率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：该频率输出信号的该值随该交流供电网络的交流电压的频率的变化而变化，但具有一可设置的时间常数延迟。

10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于：可选择性的改变该频率输出信号的该值以使得针对交流供电网络每相的模拟的输出电压信号的频率以给定的速率逐渐下降。

11.根据权利要求1的方法，其特征在于：对该能量转换器进行控制以改变从该储能器向该交流供电网络提供的能量的量，从而实质性的再现一连接至该交流供电网络的交流同步机器的功率响应。

12.根据权利要求1的方法，其特征在于：在该交流供电网络的稳态运行条件下，不以为该交流供电网络提供惯量支持为目而从该储能器向该交流供电网络提供能量。

13.一种静态能量供应单元的控制器，该静态能量供应单元具有一通过一能量转换器连接至一交流供电网络的储能器，其特征在于：该控制器包括：

一幅值控制器，其用于测量以及可选的存储该交流供电网络的交流电压的幅值，并且提供一具有一指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的幅值的值的幅值输出信号；

一相位控制器，其用于测量以及可选的存储该交流供电网络的交流电压的相位，并且提供一具有一指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的相位的值的相位输出信号；

一频率控制器，其用于测量以及可选的存储该交流供电网络的交流电压的频率，并且提供一具有一指示针对该交流供电网络的一运行条件的该交流供电网络的交流电压的频率的值的频率输出信号；

一信号发生器，其用于为该交流供电网络的每一相分别生成一模拟的输出电压信号，该模拟的输出电压信号具有从该幅值输出信号、相位输出信号以及频率输出信号分别推导出的幅值、相位以及频率特性；

一比较器，用于将针对每相的模拟的输出电压信号与对应交流供电网络该相的测量到的交流电压进行比较；并且，

其中，该控制器基于该模拟输出电压信号以及该测量到的交流电压的比较结果来控制该能量转换器的运行，以改变从储能器提供给该交流供电网络的能量的量。

14.根据权利要求13所述的控制器，其特征在于：其进一步包括一惯量模拟功能块，其用于在将频率输出信号提供至信号发生器前选择性的改变频率输出信号的值，以使得针对该交流供电网络的每相的模拟的输出电压信号的频率以一给定的速率逐渐下降。

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