CN102638035B - 用于控制功率转换器的dc链路电压的方法和系统 - Google Patents

用于控制功率转换器的dc链路电压的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于控制功率转换器的DC链路电压进行控制的方法和系统。描述了一种用于对连接风力涡轮机的发电机和电力网的功率转换器的DC链路电压进行控制的方法。所描述的方法包括：（a）确定发电机的转子的旋转速度（ωg）；（b）确定所述转子的旋转速度（ωg）的谐波分量的强度，其中所述谐波分量具有不同于发电机的基本旋转频率的频率分量；（c）根据所确定的谐波分量的强度确定衰减参考信号（PDTD，TDTD）；以及（d）响应于所确定的衰减参考信号（PDTD，TDTD）控制所述功率转换器的DC链路电压（VDC）。还描述了对应的控制系统（200，300，400，800，900）和计算机程序，它们是用于执行上述的控制方法的配置。

Description

用于控制功率转换器的DC链路电压的方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及操作风力涡轮机的技术领域。特别地，本发明总体上涉及用于对连接风力涡轮机的发电机与电力网的功率转换器的DC链路电压进行控制的方法和系统。本发明还涉及用于执行所描述的方法的计算机程序。
背景技术
风力功率生成已经得到主要的推动力，这归因于对能量不断增长的需求、耗尽矿物燃料的储备以及环境的益处，特别是关于温室气体的排放。
风力涡轮机包括：驱动链（drive train），该驱动链包括所有的机械组件，该机械组件从功能视角来看相对于发电机在上游连接，该发电机被用于将从风中捕获的机械能量/功率转换成为应该要提供给电力网的电能量/功率。重要的驱动链组件是例如转子叶片、轮毂、主轴以及（如果适用的话）变速箱。
当操作风力涡轮机时，在驱动链内规则地发生机械振荡。这样的振荡可能引起发电机的失圆（out-of-round）操作，该失圆操作不仅在风力涡轮机的寿命方面具有负面影响而且在由风力涡轮机提供给电力网的能量/功率的电质量方面也具有负面影响。这样的机械振荡可以是所谓的“转矩振荡”和/或“速度振荡”。纯粹的转矩振荡是一种振荡，其中在不存在驱动链的至少一个组件的任何内部运动情况下，在至少一个组件内的转矩的值随时间变化。纯粹的速度振荡是任何振荡，其中在不存在转矩变化的情况下，驱动链的组件的至少一部分的速度随时间变化。特别地，该速度可以是旋转速度，然而也可能是平移速度或者平移速度与旋转速度的组合。典型地，随时间的变化周期性地发生。
特别地，在可变速风力涡轮机中，在谐振频率下驱动链以及特别地转子叶片的机械振荡能够通过电网电压下降和/或风速变化来激发。由这样的扰动产生的机械振荡能够引起风力涡轮机的跳闸并且有时甚至引起驱动链的组件（特别是转子叶片）的结构损坏。因此，有必要对特别是在可变速风力涡轮机内的机械驱动链振荡进行衰减。
一个已知的用于衰减这样的机械振荡的基本原理是控制在驱动链谐振频率下向电力网馈送的风力涡轮机的功率输出以使得在该频率下机械振荡能被减少。在这个背景下，已经提出了风力涡轮机控制器，其包括在所述控制器内包括的适当的电子硬件和/或软件滤波器。然而，当借助于专用的风力涡轮机控制器来应用这类有源衰减控制时，在驱动链的组件的机械谐振频率下的功率振荡被发送至电力网，其在稳态操作条件和包括穿越电网故障的中间操作条件这两者中都不是优选的。这具有对于风力涡轮机运营商而言难以满足由电力网运营商给定的功率质量要求的效果，该电力网接收来自于风力涡轮机的电功率。
可能存在对允许减少风力涡轮机的驱动链的机械振荡的有效方法的需要。
发明内容
这种需要可以由根据独立权利要求所述的主题满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。
根据发明的第一方面，提供了一种用于对连接风力涡轮机的发电机和电力网的功率转换器的DC链路电压进行控制的方法。所提供的方法包括：（a）确定发电机的转子的旋转速度，（b）确定所述转子的旋转速度的谐波分量的强度，其中所述谐波分量具有不同于发电机的基本旋转频率的频率分量，（c）根据所确定的谐波分量的强度来确定衰减参考信号，以及（d）响应于所确定的衰减参考信号来控制所述功率转换器的DC链路电压。
所描述的控制方法基于以下思想：通过控制功率转换器的DC链路电压，风力涡轮机的机械振荡以及特别地所述风力涡轮机的驱动链的机械振荡能够被有效地减少。
通过以所描述的方式控制DC链路电压，由发电机响应于风力涡轮机的驱动链的和/或其内的不需要的机械振荡而生成的谐波功率不会经由所述功率转换器转发到所述电力网。作为替代，将该生成的谐波功率发送至功率转换器的DC链路以及特别地发送至功率转换器的DC链路电容器。由此，出现了对发电机具有反作用的DC链路电压的与时间有关的变化。该反作用引起发电机的机械衰减能力，该机械衰减能力能够有效地减少所述驱动链的和/或其内的机械振荡，该机械振荡表示了所述不需要的谐波功率的生成的源。
所描述的衰减参考信号可以是例如衰减功率参考信号或者衰减转矩参考信号。在该方面中，所述衰减功率参考信号表示对于发电机的实际衰减功率的参考值或者额定值。相应地，所述衰减转矩参考信号表示对于发电机的实际衰减转矩的参考值或者额定值。
所描述的旋转速度的确定可以借助于依赖适当的旋转速度传感器的输出的测量过程、借助于估计过程来实现，其中使用至少一个输入值以便至少近似地估计实际的旋转速度。
在本文档中，术语“发电机”被用于任何能够将机械能量转换为电能量的机电设备。为了生成根据基本物理原理功率转换所必需的磁场，所述发电机可以具有电流驱动的线圈和/或永久磁体。
术语“功率转换器”可以表示任何电功率设备，该电功率设备被用于所述发电机的可变电压和频率向电力网的额定固定的电压和频率的适应。功率转换器包括发电机桥，该发电机桥在正常操作中作为有源整流器而进行操作以便向DC链路供应功率。所述发电机桥可以与一系列使用脉冲宽度调制（PWM）策略的充分控制和调节的半导体功率开关设备具有任何合适的拓扑。功率转换器典型地还包括在dc链路和电力网之间转换电气能量的网桥。由于功率转换器总是完成频率转换，所以此类功率转换器经常也被称为频率转换器。
术语“DC链路电压”表示在上述的功率转换器的DC链路处存在的电压。
术语“基本旋转频率”可以特别地表示所述发电机的转子的旋转频率，该旋转频率与风力涡轮机在不存在风力涡轮机的驱动链内的任何机械振荡的情况下的期望操作相关联。当然，如果所述发电机被用在对于本文档中所描述的控制方法是优选的应用领域的可变速风力涡轮机中，则随时间的推移所述基本旋转频率将不是恒定的。
驱动链包括风力涡轮机的任何机械组件，从功能视角来看该机械组件相对于所述发电机在上游被连接。重要的驱动链组件是例如转子叶片、轮毂、主轴以及（如果适用的话）变速箱。
如在以上已经进行描述的那样，将所述谐波功率分量发送至所述功率转换器的DC链路而不是所述电力网。这可以提供电网功率谐波能有效地被减少的优势。
所描述的方法特别适合于依赖于利用转子的可变旋转速度来操作的实际风力条件的风力涡轮机。在该背景下，所述“转子”可以表示所述风力涡轮机的转子，该转子包括安装到轮毂的转子叶片，和/或所述发电机的转子。所述风力涡轮机可以是所谓的直接驱动风力涡轮机（在其中风力涡轮机转子的主轴直接驱动发电机）或者是包括变速箱（其连接在主轴和发电机之间）的风力涡轮机。
描述性地讲，所描述的控制方法能够在不向电网馈送谐波功率的情况下衰减可变速风力涡轮机中的机械驱动链以及特别地机械叶片振荡。为了衰减驱动链/叶片的机械振荡，在驱动链/叶片的谐振频率下的谐波功率由所述发电机产生。作为将所产生的谐波功率发送至电力网的替代，功率转换器将该谐波功率发送至功率转换器的DC链路的DC链路电容器，其将控制在特定范围变化的相应DC链路电压。
根据本发明的一个实施例，确定转子的旋转速度的谐波分量的强度包括：（a）接收表示所述转子的实际旋转速度的信号；以及（b）使用能够抑制对应于所述基本旋转频率的至少部分频率分量的滤波器来对所述信号进行滤波。这可以提供的优势在于，所述转子的旋转速度的谐波分量的强度能容易地并且以有效的方式确定。
所描述的滤波器可以借助于硬件（电子）滤波器来实现、借助于软件滤波器来实现或者借助于所谓的混合滤波器（其依赖于软件滤波和硬件滤波之间的组合）来实现。
所描述的滤波器可以是单个滤波器或者包括不同单个滤波器的滤波器系统。特别地，所描述的滤波器可以包括高通滤波器或者带通滤波器。
根据本发明的另一实施例，确定衰减参考信号包括：（a）从滤波器接收经过滤波的信号；以及（b）限制所述接收到的经过滤波的信号的强度。这可以提供的优势在于，将会保证所述衰减参考信号的强度将被保持在技术上具有意义的限制内，并且能够避免所述DC链路电压控制的不需要的过度转向。
所述衰减参考信号将被约束到的范围能够由两个限制值定义，其中所述两个限制值的绝对值相同并且所述两个限制值的符号不同。
在该方面中，要提到的是确定所述衰减参考信号的步骤可以选择性地还包括使用预先定义的放大增益来放大所述经过滤波的信号。合适的放大器可以优选地连接在所述滤波器和被配置用来执行所描述的限制过程的限制单元之间中。
根据本发明的另一实施例，进一步响应于所述实际DC链路电压来执行对功率转换器的DC链路电压的控制。这可以提供的优势在于，实现可以允许对DC链路电压的准确并精确的控制的闭环控制。
根据本发明的另一实施例，进一步响应于用于DC链路电压的参考信号来执行对功率转换器的DC链路电压的控制。这可以提供的优势在于，所述DC链路电压的准确性能够甚至进一步改善。
根据本发明的另一实施例，所述方法还包括：利用能够抑制对应于所述风力涡轮机的驱动链的机械谐振频率的至少部分频率分量的另外的滤波器来对表示实际DC链路电压的测量信号进行滤波。因此，在所述滤波器之后的所述频率分量可以与所述基本旋转频率和/或该基本旋转频率的谐波有关。这可以意味着所述滤波器能够抑制测量到的dc链路电压中的谐振频率/谐波。因此，与滤波器之前的信号相比，滤波器之后的信号包含由所述风力涡轮机驱动链的机械谐振频率引起的更弱的谐波或者更少的谐波。
所述另外的滤波器可以是带阻滤波器，以便负责控制所述DC链路电压的DC链路控制器不对在所述功率转换器的DC链路处存在的谐波电压做出响应。因此，优选地设计对所述另外的滤波器的频率响应以使得仅仅具有处于所述基本频率区域内并且不处于更高频率区域内的频率的信号部分绝大多数地能够通过所述另外的滤波器。这可以提供的优势在于所述DC链路控制器的带宽限制被除去。因此，所描述的方法也将可应用于其中所述基本频率相对高（例如高于20Hz）的应用。
根据本发明的另一实施例，控制所述DC链路电压包括控制在所述功率转换器的发电机桥中执行的AC至DC转换。因此，所述发电机桥可以由所谓的功率转换器控制器的发电机控制部分进行控制。
根据本发明的另一实施例，用于要由所述风力涡轮机生成的功率量的参考信号被用于控制在网桥中执行的DC至AC转换。
换言之，所描述的控制方法还考虑了用于所述风力涡轮机的总功率参考。这可以提供的优势在于所描述的控制方法可以有助于将由所述风力涡轮机生成的功率量维持在预定水平（level），该预定水平可以例如由控制风力发电场的多个风力涡轮机的一般操作的上级风力发电场控制器给定。
根据本发明的另一实施例，控制所述DC链路电压包括控制在所述功率转换器的网桥中执行的DC至AC转换。因此，所述网桥可以由所谓的功率转换器控制器的电网控制部分进行控制。
根据本发明的另一实施例，用于要由所述风力涡轮机生成的功率量的参考信号被用于控制要在发电机桥中执行的AC至DC转换。这意味着所描述的控制方法也考虑了用于所述风力涡轮机的总功率参考，该总功率参考可以例如由控制风力发电场的多个风力涡轮机的一般操作的上级风力发电场控制器给定。这可以提供的优势在于所描述的控制方法可以有助于将由所述风力涡轮机生成的功率量维持在预定水平。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对连接风力涡轮机的发电机和电力网的功率转换器的DC链路电压进行控制的控制系统。所提供的控制系统包括：（a）用于确定发电机的转子的旋转速度的第一确定单元，（b）用于确定所述转子的旋转速度的谐波分量的强度的第二确定单元，其中所述谐波分量具有不同于所述发电机的基本旋转频率的频率分量，（c）用于根据所确定的所述谐波分量的强度确定衰减参考信号的第三确定单元，以及（d）用于响应于所述所确定的衰减参考信号控制所述功率转换器的DC链路电压的控制单元。
所描述的控制系统还基于以下思想：通过控制功率转换器的DC链路电压，风力涡轮机的机械振荡以及特别地所述风力涡轮机的驱动链的机械振荡能够被有效地减少。
要提到的是取决于具体的应用，所描述的控制系统的单元可以是物理上不同的单元或者可以在至少一个组合的单元内实现。
根据本发明的一个实施例，所述控制系统由用于控制功率转换器的操作的功率转换器控制器来实现。因此，所述功率转换器控制器包括：（a）用于控制在功率转换器内执行AC至DC转换的发电机桥的操作的第一部分，以及（b）用于控制在功率转换器内执行DC至AC转换的网桥的操作的第二部分。
由于所描述的发电机桥被分配给发电机侧或者功率转换器的风力涡轮机侧，所以所述第一部分经常被称作发电机控制器。相应地，由于所描述的网桥被分配给功率转换器的电力网侧，所以所述第二部分经常被称作电（力）网控制器。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于对连接风力涡轮机的发电机与电力网的功率转换器的DC链路电压进行控制的计算机程序。该计算机程序当被数据处理器执行时，适于执行在前述权利要求中的任何一个中所述的方法。
如这里所使用的那样，对计算机程序的引用意在与对包含指令的计算机可读介质和/或程序元件的引用相等效，所述指令用于控制计算机系统以协调上述方法的性能。
可以以任何合适的编程语言（诸如例如，JAVA、C++）将所述计算机程序实现为计算机可读指令代码，并可以将所述计算机程序存储在计算机可读介质（可移动磁盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器等）上。该指令代码可操作用于将计算机或任何其他可编程设备编程为执行所预期的功能。所述计算机程序可以从网络（诸如万维网）得到，可以从该网络下载所述计算机程序。
本发明可以借助于计算机程序（相应地，软件）来实现。然而，本发明也可以借助于一个或多个专用电路（相应地，硬件）来实现。此外，本发明还可以以混合形式（即，以软件模块和硬件模块的组合）实现。
必须注意，已经参照不同主题描述了本发明的实施例。具体地，已经参照方法类型的权利要求描述了一些实施例，而且已经参照装置类型的权利要求了描述其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中推断，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合以外，与不同主题相关的特征之间（具体地，方法类型的权利要求的特征与装置类型的权利要求的特征之间）的任何组合也被认为利用本文档而公开，除非另有声明。
从以下要被描述的实施例的示例中显而易见本发明的以上定义的方面和其他方面，并参照实施例的示例来解释本发明的以上定义的方面和其他方面。以下将参照实施例的示例来更详细地描述本发明，但是，本发明不限于此。
附图说明
图1示出驱动链衰减控制器，该驱动链衰减控制器提供正由表示在本文档中描述的本发明的实施例的不同控制系统使用的衰减功率参考信号。
图2示出用于驱动链衰减过程的控制系统，其中根据本发明的第一实施例由功率转换器控制器的发电机控制部分执行DC链路电压控制。
图3示出用于驱动链衰减过程的控制系统，其中根据本发明的第二实施例由功率转换器控制器的发电机控制部分执行DC链路电压控制。
图4示出用于驱动链衰减过程的控制系统，其中根据本发明的第三实施例由功率转换器控制器的电网控制部分执行DC链路电压控制。
图5示出描绘了从风力涡轮机传送到电力网的功率量的中间下降的图，根据现有技术衰减过程所述中间下降引起：（a）功率转换器的DC链路的电压的短暂上升，以及（b）传送的量的连续振荡。
图6示出描绘了从风力涡轮机传送到电力网的功率量的中间下降的图，根据在本文档中描述的衰减过程所述中间下降引起：（a）功率转换器的DC链路的电压的短暂上升，之后是DC链路的电压的连续振荡，以及（b）在所述中间下降的结束之后，所传送的功率量的相对平稳的行为。
图7示出驱动链衰减控制器，该驱动链衰减控制器提供正由表示本文档中描述的本发明的实施例的不同控制系统所使用的衰减转矩参考信号。
图8示出包括图7的驱动链衰减控制器的控制系统，其中由功率转换器控制器的发电机控制部分执行DC链路电压控制。
图9示出包括图7的驱动链衰减控制器的控制系统，其中由功率转换器控制器的电网控制部分执行DC链路电压控制。
具体实施方式
附图中的说明是示意性的。要注意，在不同的图中，给相似或相同元件提供了相同的参考标记或仅在第一个数字上与对应的参考标记不同的参考标记。
图1示出驱动链衰减控制器110，该驱动链衰减控制器110提供正由表示在本文档中描述的本发明的实施例的不同控制系统使用的衰减功率参考信号PDTD。
驱动链衰减控制器110包括高通滤波器112，该高通滤波器112接收作为输入信号ωg的风力涡轮机（未描绘的）的发电机（也未描绘的）的转子的实际旋转速度。该实际旋转速度ωg例如可以借助于编码器和/或任何类型的速度/位置观测器和/或估计器来测量。
根据这里描述的实施例，高通滤波器112由低通滤波器112a、旁路线112b和减法单元112c来实现。此外，高通滤波器112的输出信号被馈送给放大器114，该放大器114具有预定增益。在图1中将该增益称为“衰减增益”（DampGain）。
如可以从图1中看到的那样，由放大器114提供的输出信号被供应给限制单元116，该限制单元116将整个驱动链衰减控制器110的输出信号PDTD限制在从-Pdtd_Lim延伸到+Pdtd_Lim的范围内。将衰减功率参考信号PDTD限制在预先定义的范围内提供的优势在于能避免在下文中进一步描述的控制系统导致的不需要的过度转向。根据这里描述的实施例，用于衰减功率参考信号PDTD的限制值-Pdtd_Lim和+Pdtd_Lim依赖于相应风力涡轮机的额定功率。
要提到的是图1中的高通滤波器能够被其它类型的滤波器或者滤波器系统（诸如带通滤波器或者几个高通滤波器的组合）替换。
图2示出用于驱动链衰减过程的功率转换器控制器(未描绘的)的控制系统200。该控制系统200包括两个部分：第一部分202，其也被称为发电机控制部分或者简言之发电机控制器；以及第二部分204，其也被称为电网控制部分或者简言之电网控制器。根据这里描述的实施例，由功率转换器控制器的发电机控制器202执行DC链路电压控制。
控制系统200包括驱动链衰减控制器110，该驱动链衰减控制器110在图1中说明，并且在以上已经详细地对其进行了描述。将响应于对发电机（未描绘）的转子（也未描绘）的实际测量的和/或观测的旋转速度ωg而由驱动链衰减控制器110提供的衰减功率参考信号PDTD供应给计算单元222以用于计算用于谐波电压的参考信号VACREF。考虑表示实际测量的DC链路电压的信号VDC来执行该计算。
如可以从图2中所看到的那样，将由计算单元222提供的用于谐波电压的参考信号VACREF馈送给加法单元224，该加法单元224将信号VACREF加到表示用于功率转换器的DC链路的基本电压的参考信号的信号VDCREF。将来自加法单元224的输出信号连同上述的（测量的）DC链路电压VDC一起馈送到DC链路控制器250。响应于加法单元224的输出信号和信号VDC，DC链路控制器250确定用于要由发电机生成的功率的参考信号PGenRef。
此外，将信号PGenRef馈送给计算单元262以用于计算发电机电流参考信号Idqrefm，该发电机电流参考信号Idqrefm表示用于要由发电机生成的电流量的参考信号。基于该信号Idqrefm和表示测量的由发电机实际生成的电流的信号Idqm，发电机电流控制器264确定用于要在功率转换器的发电机桥（未描绘的）内执行的AC至DC转换的脉冲宽度调制（PWM）的参考电压信号Vdqm。
要提到的是功率参考信号PGenRef也可以被转矩参考信号TGenRef替换。在下面参照图7、8和9的描述给出其他细节。
此外要提到的是标志“dq”表示所谓的直接正交或者简言之d-q旋转参考系，该参考系与经常用于简化三相电路的分析的常用数学变换相关联。在平衡的三相电路的情况下，d-q变换的应用将三个AC量减少到两个DC量。因此，在执行逆变换以恢复实际的三相AC结果之前，能够在这些虚DC量上执行简化的计算。
在图2中示出的电网控制部分204包括计算单元272，该计算单元272用于响应于要由相应风力涡轮机生成的总功率的参考信号PWTCRef计算电力网电流参考信号Idqrefg。该参考信号PWTCRef例如可以从风力涡轮机控制器（未描绘的）接收，所述风力涡轮机控制器以已知的方式控制整个风力涡轮机的操作。
将表示应该由电力网（未描绘的）接收的电流量的信号Idqrefg供应给电网电流控制器274。如从图2所看到的那样，响应于信号Idqrefg，以及进一步响应于表示测量的电流的实际上由电力网接收的信号Idqg，电网电流控制器274确定参考电压信号Vdqg，该参考电压信号是用于在功率转换器的网桥内执行的DC至AC转换的脉冲宽度调制（PWM）的参考电压信号。
描述性地说，在所描述的控制系统200中，计算与衰减功率PDTD对应的DC链路电压参考VDCREF的变化。将具有DC分量和谐波二者的DC链路电压参考VDCREF发送至DC链路控制器250。DC链路控制器250的输出是发电机功率参考PGenRef。由作为发电机控制器的内环的发电机电流控制器264控制发电机功率来遵循该参考。
由于DC链路控制器250的带宽的限制，当谐振频率相对低时，所描述的控制系统200是特别合适的。
图3示出用于驱动链衰减过程的控制系统300，其中根据控制系统200，DC链路电压控制也由相应功率转换器控制器的发电机控制部分202执行。与控制系统200相比较，当机械谐振频率相当高时（例如多于20Hz），控制系统300是更合适的。
如可以从图2和图3的比较中所看到的那样，在两个控制系统200和300之间存在显著的相似性。为了本文档的简洁，以下将集中在两个控制系统200和300之间的差异。
由加法单元352将驱动链衰减控制器110的输出信号PDTD直接加到DC链路控制器250的输出PDCRef。信号PDCRef能够被理解为用于要由发电机生成的基本功率的参考信号。
由带阻滤波器340对DC链路电压的测量的反馈信号VDC进行滤波，以使得DC链路控制器250在谐振频率下对DC链路的谐波电压无响应。
图4示出用于驱动链衰减过程的控制系统400，其中与上述的实施例形成对比，由相应功率转换器控制器的电网控制部分204执行DC链路电压控制。
再次，在控制系统400和上述的两个控制系统200和300之间存在许多相似性。因此，以下将集中在两个控制系统300和400之间的差异。
如可以从图4中所看到的那样，将用于要由风力涡轮机生成的功率的参考信号PWTCRef从未描绘的风力涡轮机控制器发送至发电机控制器202的加法单元454。加法器单元454将（a）衰减功率参考信号PDTD加到（b）参考信号PWTCRef，其结果是用于要由发电机生成的功率的参考信号PGenRef。
如可以从图4中进一步所看到的那样，在电网控制器204中，DC链路控制器205响应于（a）用于功率转换器的DC链路的基本电压的参考信号VDCREF，以及（b）带阻滤波器340的输出信号确定用于要由电力网接收的功率量的参考信号PGridRef。
要再次提到的是在一些应用中，由低通滤波器来替换带阻滤波器340可能是有利的。
图5示出描绘了当采用用于控制连接发电机和电力网的功率转换器的操作的传统控制过程时，要从风力涡轮机的发电机传送到电力网的功率量的时间相关性582的图580。
如可以从图5中所看到的那样，在功率曲线582中的中间下降584发生的情况下（例如由于电力网中的不需要的电压下降），出现DC链路电压590的时间相关性中的短暂上升594。如可以从图5进一步所看到的那样，在功率下降584的结束之后，在功率曲线582中，在风力涡轮机的驱动链的机械谐振频率处发生相当强的功率振荡586。这些振荡586仅仅随时间缓慢地衰减。
图6示出对应的图680，该图示出在采用根据本文档中描述的控制系统的衰减过程时，从发电机经由功率转换器实际传送到电力网的功率量的时间相关性682中的功率下降684的相同的情况。
参考数字690表明功率转换器的DC链路电压的时间相关性。再次，功率下降684引起DC链路电压690的短暂上升694。但是，与在图5中示出的情况形成对比，现在在下降结束之后在功率信号680中没有出现振荡。作为替代，再次具有驱动链的机械谐振的频率的衰减振荡696出现在DC链路电压的时间相关性690中。
图7示出驱动链衰减控制器710，该驱动链衰减控制器710提供正由表示本文档中描述的本发明的实施例的不同控制系统使用的衰减转矩参考信号TDTD。驱动链衰减控制器710的结构对应于在图1中示出的驱动链衰减控制器110的结构。差异仅在于，驱动链衰减控制器710的输出是衰减转矩参考信号TDTD而不是衰减功率参考信号PDTD。因此，使用将整个驱动链衰减控制器710的输出信号TDTD限制在从-Tdtd_Lim延伸到+Tdtd_Lim的范围内的限制单元716。
要提到的是在图7中的高通滤波器能够被其它类型的滤波器或者滤波器系统（诸如带通滤波器或者几个高通滤波器的组合）替换。
图8示出包括在图7中示出的驱动链衰减控制器710的控制系统800。控制系统800的结构对应于在图3中示出的控制系统300的结构。控制系统800也包括两个部分：第一部分802，其也被称为发电机控制部分或者简言之发电机控制器；以及第二部分804，其也被称为电网控制部分或者简言之电网控制器。根据这里描述的实施例，由功率转换器控制器的发电机控制器802执行DC链路电压控制。
如可以从控制系统800和在图3中示出的控制系统300之间的比较中所看到的那样，在加法单元352中将由驱动链衰减控制器710提供的衰减转矩参考信号TDTD和由DC链路控制器250提供的参考信号TDCRef进行相加。参考信号TDCRef表示应该由发电机生成的基本转矩。此外，加法单元352的输出是用于要由发电机生成的转矩的量的参考信号TGenRef。
除了这些差异之外，控制系统800和在图3中示出的控制系统300的结构和操作彼此一致。因此，为了在描述的该点上的简洁性，可以参考以上的描述。
图9示出包括驱动链衰减控制器710的控制系统900，其中由功率转换器控制器的电网控制部分804执行DC链路电压控制。控制系统900的结构对应于在图4中示出的控制系统400的结构。差异仅在于，借助于加法单元454将由驱动链衰减控制器710提供的衰减转矩参考信号TDTD和用于要由发电机生成的转矩的参考信号TWTCRef进行相加。特别地，参考信号TWTCRef可以由未描绘的风力涡轮机控制器提供。
加法单元454的输出是参考信号TGenRef，已经在上文中参照控制系统800描述了该参考信号。该参考信号TGenRef表示要由发电机生成的转矩的量。
除了这些差异之外，控制系统900和在图4中示出的控制系统400的结构和操作彼此一致。因此，为了该文档在描述的该点上的简洁性，可以参考以上的描述。
特别地，以上阐明的在本文档中提出的本发明的实施例可以提供以下优势：
（A）风力涡轮机的驱动链（特别是叶片）的转矩和速度的振荡能够被有效地衰减。
（B）功率振荡不会被转发至电力网。
（C）本发明在实际可用功率转换器中的实施能够借助于软件而实现。因此，对于结合可用风力涡轮机来实现本发明，不存在成本或仅存在可忽略的附加成本。
应当注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且对冠词“一”或“一个”的使用并不排除多个。此外，可以将与不同实施例相关联描述的元件进行组合。还应当注意，权利要求中的参考标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种用于对连接风力涡轮机的发电机和电力网的功率转换器的DC链路电压进行控制的方法，该方法包括：
确定发电机的转子的旋转速度（ωg）；
确定所述转子的旋转速度（ωg）的谐波分量的强度，其中所述谐波分量具有不同于发电机的基本旋转频率的频率分量；
根据所确定的谐波分量的强度来确定衰减参考信号（PDTD，TDTD）；
使用能够抑制对应于所述风力涡轮机的驱动链的机械谐振频率的至少部分频率分量的滤波器（340）对表示实际DC链路电压（VDC）的测量信号（VDC）进行滤波，以及
响应于所确定的衰减参考信号（PDTD，TDTD）以及经滤波的测量信号来控制所述功率转换器的DC链路电压（VDC）。
2.如前述权利要求1所述的方法，其中，确定所述转子的旋转速度（ωg）的谐波分量的强度包括：
接收表示所述转子的实际旋转速度（ωg）的信号；以及
使用能够抑制对应于所述基本旋转频率的至少部分频率分量的另外的滤波器（112）来对所述信号进行滤波。
3.如前述权利要求2所述的方法，其中，确定衰减参考信号（PDTD，TDTD）包括：
从所述另外的滤波器（112）接收经过滤波的信号；以及
限制所接收到的经过滤波的信号的强度。
4.如前述权利要求1所述的方法，其中，
进一步响应于用于DC链路电压（VDC）的参考信号（VDCREF）来执行对功率转换器的DC链路电压（VDC）进行控制。
5.如前述权利要求1-4中的任何一项所述的方法，其中，控制所述DC链路电压（VDC）包括：
控制在所述功率转换器的发电机桥中执行的AC至DC转换。
6.如前述权利要求5所述的方法，其中，要由所述风力涡轮机生成的功率量的参考信号（PWTCRef）被用来控制在网桥中执行的DC至AC转换。
7.如前述权利要求1-4中的任何一项所述的方法，其中，控制所述DC链路电压包括：
控制在所述功率转换器的网桥中执行的DC至AC转换。
8.如前述权利要求7所述的方法，其中，要由所述风力涡轮机生成的功率量的参考信号（PWTCRef）被用来控制在发电机桥中执行的AC至DC转换。
9.一种用于对连接风力涡轮机的发电机和电力网的功率转换器的DC链路电压进行控制的控制系统，该控制系统（200，300，400，800，900）包括：
第一确定单元，用于确定发电机的转子的旋转速度（ωg）；
第二确定单元，用于确定所述转子的旋转速度（ωg）的谐波分量的强度，其中所述谐波分量具有不同于所述发电机的基本旋转频率的频率分量；
第三确定单元，用于根据所确定所述谐波分量的强度确定衰减参考信号（PDTD，TDTD）；
用于对表示实际DC链路电压（VDC）的测量信号（VDC）进行滤波的滤波单元（340），其中所述滤波单元（340）能够抑制对应于所述风力涡轮机的驱动链的机械谐振频率的至少部分频率分量；以及
控制单元，用于响应于所确定的衰减参考信号（PDTD，TDTD）以及经滤波的测量信号控制所述功率转换器的DC链路电压（VDC）。
10.如前述权利要求9所述的控制系统，其中，
所述控制系统（200，300，400）由用于控制所述功率转换器的操作的功率转换器控制器实现，所述功率转换器控制器包括：第一部分（202），其用于控制在功率转换器内执行AC至DC转换的发电机桥的操作；以及
第二部分（204），其用于控制在功率转换器内执行DC至AC转换的网桥的操作。
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