CN103676832A - 在不同电网强度中操作风轮机和风电厂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在不同电网强度中操作风轮机和风电厂。描述了一种控制在风电厂中包括的并且连接到公共耦合点的风轮机的方法，该公共耦合点连接到公用电网，该方法包括：测量指示公用电网的短路比的至少一个量（
Figure DEST_PATH_IMAGE002
）；基于量的测量值调整控制风轮机和风电厂的控制系统（200，201，203）的控制参数（）。

Description

在不同电网强度中操作风轮机和风电厂
技术领域
本发明涉及一种用于控制风电厂中包括的风轮机的方法和装置，其中基于风轮机经由公共耦合点连接到的公用电网的估计的短路比调整控制风轮机和/或风电厂的控制器的至少一个增益。
背景技术
风电厂可以包括连接到公共节点的一个或者多个风轮机，公共节点也可以称为公共耦合点，向该公共耦合点提供电能并且具体经由一个或者多个变压器从该公共耦合点向公用电网传送电能。可以经由高压直流系统或者经由高压交流系统连接公用电网。
已经有在风电厂连接到弱电网、即具有小短路比或者大电抗的公用电网时观测到的问题。具体而言，电网越弱，可以可向电网传送的有功功率越少。传送最大有功功率可能要求具有90°的在电流与电压之间的角度。然而在传统电力系统中推荐最大操作角度、例如30°，因为在某个角度以上，操作点可以随着传输的功率的增量改变而迅速接近临界点，其由在接收端的dV/dQ的迅速增加表征。
已经观测到在传输的功率接近角度稳定性限制时，可能降低在传输线的中段的电压，并且可能经历电压崩溃。根据常规系统，风轮机的电压控制器使风轮机向电网中注入可以使电压升回至标称值的大量无功功率。然而在风轮机的转子系统中存储的动能然后减少或者泵回到系统，并且再次引起降低的电压，这进一步使风轮机被切断（trip）。
另外已经观测到电压稳定性的失去在风轮机连接到弱电网时出现。低短路比可以归因于将公共耦合点连接到公用电网的传输线中的故障。
因此可能需要一种用于控制风轮机和/或风电厂的方法和装置，其中可以保证或者改进电压稳定性，并且其中可以增加向公用电网供应的有功功率，并且其中可以用安全和稳定方式操作风轮机。
发明内容
根据独立权利要求的主题内容可以满足这一需要。从属权利要求描述本发明的有利实施例。
根据本发明的一个实施例，提供一种控制在风电厂中包括的并且连接到公共耦合点的风轮机的方法，该公共耦合点连接到公用电网，该方法包括：测量指示公用电网的短路比的至少一个量（X, SCR, △V/△Q, △V/△Id）；如果短路比小于短路比阈值，则基于量的测量值调整控制风轮机和风电厂的控制系统的控制参数。
该方法可以由通信地耦合到风电厂的所有风轮机的电厂导向器（park pilot）或者电厂控制器（park controller）执行。具体而言，风电厂控制器或者电厂导向器可以向风轮机发送一个或者多个控制信号，这些控制信号可以使风轮机控制器调整/改变它们的多个控制参数或者它们的一个控制参数。
具体而言，可以由于电厂导向器发送的控制信号而调整/改变每个个别风轮机的电压控制器和电流控制器的参数。另外，电厂导向器可以包括它自己的控制器，该控制器适于导出将向个别风轮机控制器发送的参考量、诸如参考电压/电流/有功功率/无功功率。也可以在该方法期间具体以协调方式用风轮机控制器的控制的参数的调整来调整电厂导向器的控制器的控制参数。
测量至少一个量可以包括在公共耦合点处、在一个或者多个风轮机输出端子处或者在风轮机输出端子与公用电网之间的任何其他位置处测量电压和/或电流和/或无功功率和/或有功功率。根据至少一个量，可导出短路比或者电抗或者另一等效物理量。当已经在离开公共耦合点的第一位置处测量至少一个量时，可以基于在离开公共耦合点的位置处的测量的量估计在公共耦合点处的短路比。
调整控制系统的控制参数可以包括调整一个或者多个控制器的多个控制参数或者控制系数，一个或多个控制器包括风轮机控制器和/或电厂控制器的。另外具体而言，如果测量的短路比或者估计的短路比在短路比阈值以上，则可以基本上保持控制系统的控制参数或者受控参数对于增加的短路比而言恒定。由此可以简化该方法。
通过调整控制系统的控制参数，如果短路比小于短路比阈值，则可以改进公用电网的电压稳定性，可以增加或者改进向公用电网供应的有功功率，并且可以实现风电厂的安全和稳定操作。
根据本发明的一个实施例，通过向无功电流和/或无功功率给予比有功电流和/或有功功率更高的优先级来用有功功率和/或无功功率能力保留来操作风轮机。
根据本发明的一个实施例，调整控制系统（具体形成级联控制环，外环比内环更慢）的控制参数包括调整控制风轮机的第一控制器（形成内控制环）的至少一个第一增益，并且具体同时调整控制整个风电厂的第二控制器（形成外控制环）的至少一个第二增益。
第一控制器也可以称为风轮机控制器，其控制风轮机的电压输出和电流输出、有功功率输出和/或无功功率输出。具体而言，风电厂的每个风轮机可以包括这样的风轮机控制器。具体而言，第一控制器可以容纳（harbor）由用于电流控制和电压控制的多个系数参数化的PI控制器。
第二控制器可以被容纳于风电厂控制器或者电厂导向器内或者与风电厂控制器或者电厂导向器关联。具体而言，可以由此建立级联控制系统，其中电厂导向器电压控制器可以是外环，风轮机电压控制器（第一控制器）可以是中环，并且风轮机电流控制器可以是内环。因此在这一情形中，第一控制器可以包括电压控制器部分和电流控制器部分。具体而言，电厂导向器的电压控制器（第二控制器）可以比风轮机的电压控制器慢得多（具体更慢在2与10倍之间）。另外，电压控制器和风轮机可以比风轮机中的电流控制器慢得多。
具体而言，调整控制系统的控制参数可以包括协调不同控制器、即第一控制器和第二控制器并且具体也为特定子控制段中的增益因子的调整。由此，可以具体关于增强有功功率输出并且稳定电压来改进该方法。
根据本发明的一个实施例，第一控制器包括用第一电压控制比例系数参数化的第一电压控制部分和用第一电流控制比例系数参数化的第一电流控制部分，其中调整控制系统的控制参数包括随着减少的短路比而增加第一电流控制比例系数并且随着减少的短路比而减少第一电压控制比例系数，执行调整控制参数具体使得第一电流控制部分比第一电压控制部分更快。
可以提供电压控制部分以控制风轮机的电压输出，并且可以适配或者提供电流控制部分以控制风轮机的电流输出。可以适配电压控制部分和电流控制部分作为具有用于参数化的对应系数的相应PI控制器。
增加第一电流控制比例系数可以与减少短路比近似地线性。减少第一电压控制比例系数也可以与减少短路比至少基本上线性。由此可以简化该方法。另外，可以使用查找表或者例如数学函数等或者通过实施/存储图形来对增加第一电流控制比例系数和/或减少第一电压控制比例系数进行编码。
因此具体而言，可以用与改变第一电压控制比例系数相反的方式改变第一电流控制比例系数，具体使得第一电流控制部分比第一电压控制部分快得多。由此可以改进电压稳定性并且可以增加有源功率输出。
根据本发明的一个实施例，第二控制器包括用第二电压控制比例系数参数化的第二电压控制部分，其中调整控制系统的控制参数包括随着减少的短路比而减少第二电压控制比例系数。
减少第二电压控制比例系数可以与减少短路比基本上线性。由此可以简化该方法。替代地或者附加地，可以使用查找表、图形或者数学函数来定义减少第二电压控制比例系数。
具体而言，改变第一电流控制比例系数、第一电压控制比例系数和/或第二电压控制比例系数可以基于电系统在对短路比进行建模时的仿真来改变。
根据本发明的一个实施例，仅如果短路比小于短路比阈值才调整控制参数，并且该方法具体包括基本上保持第一电流控制比例系数、第一电压控制比例系数和第二电压控制比例系数对于在短路比阈值以上的短路比而言恒定。
具体而言，发明人观测到对于相对高的短路比，足以保持相应控制器的增益、即系数恒定而保证电压的稳定性并且保证有功功率输出而且改进有功功率输出。因此可以简化该方法。
然而在短路比阈值以下，未如本发明的实施例提出的那样调整控制系统的增益或者控制参数就不可能保证电压稳定性。
根据本发明的一个实施例，如为公共耦合点获得的短路比阈值在2与6之间、特别地在3与5之间、更特别地在2.5与3.5之间。
具体而言，可以仅在短路比在短路比阈值以下时执行调整控制系统的控制参数，由此简化该方法。
当在离开或者远离公共耦合点的位置处获得短路比时，因此可以通过在两点之间的传输线的或者连接到公用电网的整个风电厂的数学运算或者数学/物理建模来可导出在公共耦合点处的短路比。
根据本发明的一个实施例，风轮机的有功电流输出和/或有功功率输出受最大有功电流和/或最大有功功率限制，该最大有功电流和/或最大有功功率是与短路比成反比的在第一项与第二项之间的差值。
第一项可以与被减去参考无功电流的平方的、总最大电流的平方的平方根有关。通过以这一方式限制有功电流输出，可以维持容量保留（安全裕度）以便尤其在瞬态期间和在（电压）扰动之下保证稳定操作。具体而言，由此减少有功功率输出至它的标称值以下以有利于风轮机的稳定操作。
根据本发明的一个实施例，该方法还包括监视电量（electrical quantity）的幅度，电量诸如涡轮机端子电压的RMS值或者风轮机电压控制器等的误差信号，并且如果检测到监视的幅度的振荡则具体以逐步方式、更具体通过直至标称有功功率输出的例如20%削减风轮机的有功功率输出，其中具体在削减有功功率输出之后执行测量至少一个量和调整控制参数。
通常，电量是具有特定频率、诸如50 Hz或者60 Hz、但是具有恒定RMS值并且通过风轮机的操作来维持的交变电压。然而在电网的扰动之下，在涡轮机（或者在离开公共耦合点的任何位置）处的电量的幅度可以改变，具体可以振荡，诸如具有例如4 Hz以上的频率或者在4 Hz以上。由此不可能以稳定和安全方式保证操作。
为了减少电量的监视的幅度的振荡，减少或者削减风轮机的有功功率输出，这可以有效造成减少电量的幅度的振荡。另外，对幅度的振荡的检测可以指示电网采用或者获取相当低的短路比。因此可以在已经检测到电压的幅度的振荡时指示执行短路比的估计。另外，通过调整控制系统的控制参数，可以退回（drive back）电压从而具有恒定幅度和所需频率。
根据本发明的一个实施例，具体在公共耦合点处执行的测量包括将电压扰乱添加到将向所有风轮机派发的电压参考、测量在电压扰乱之前和之后的电压和无功功率用于分别获得在公共耦合点处的电压偏离和无功功率偏离。
电压扰乱可以由例如具体也在远离公共耦合点的位置处的任何电压改变引起。可以在电压扰乱之前、期间和之后测量电压和无功功率。可以通过获取测量的电压和测量的无功功率和/或电流的多个采样来执行测量。可以通过向至少一个风轮机发送从先前电压参考值偏离的电压参考值来实现引起电压扰乱。由此可以使一个风轮机或者多个风轮机例如输出从标称电压偏离的电压。具体而言，可以用具体幅度和持续时间有意地注入扰乱。例如可以将扰乱添加到风轮机的电压参考并且可以向范围（或者风电厂）中的所有风轮机供应扰乱。通过由于扰乱而改变风轮机的电压参考，在PCC生成的无功功率和在PCC处的电压可以改变。
由此，可以简化该方法并且可以使用电厂导向器或者电厂控制器来实质上执行该方法。
具体而言，执行该方法可以无需任何附加部件，除了现有电厂导向器和现有风轮机控制器之外。
根据本发明的一个实施例，该方法还包括形成电压偏离和无功功率偏离的比。这一比可以已经指示短路比。然而与这一比成比例的任何其他量可以例如用作指示短路比的量。
根据本发明的一个实施例，引起电压扰乱包括增加或者减少向风电厂的至少一个风轮机供应的参考电压。
电压参考可以由电厂导向器或者电厂控制器确定或设置并且可以经由一个或者多个控制线或者以无线方式供应到相应风轮机控制器，这些风轮机控制器然后控制在风轮机的发电机与风轮机的输出端子之间连接的转换器、具体为AC-DC-AC转换器的操作。风轮机控制器由此可以通过供应脉宽调制信号来控制转换器，这些脉宽调制信号控制转换器内的一个或者多个可控开关、诸如IGBT的导通状态。由此可以使至少一个风轮机输出相对于先前电压而改变的电压，由此引起电压扰乱。
根据本发明的一个实施例，在测量期间禁用风电厂的风轮机的电压控制和/或有功功率控制以便实现恒定有功功率产生。
具体而言，在正常操作期间，每个风轮机控制器可以采用电压控制和/或有功功率控制以便向公共耦合点递送所需电压和所需有功功率。然而在执行指示短路比的量的测量期间，禁用这些控制过程或者控制机制以便允许准确测量。另外由此可以使它能够实现为了测量指示短路比的量而需要的电压偏离。
根据本发明的一个实施例，在每个时间间隔之后循环执行测量，其中时间间隔在1小时与24小时之间、具体为12小时，和/或在检测到电量（例如电压或者电压的RMS、控制信号的输出）的幅度的振荡时和/或在控制风电厂的电厂导向器的初始化之后循环执行测量。
由此，可以保证以规律方式监视电网的短路比的改变，由此实现通过前述增益调整以适当方式（快速）做出反应。
由此可以保证风电厂在连接到具有变化短路比的公用电网时的稳定操作。
应当理解，已经在一种控制风轮机的方法的上下文中个别或者在任何组合中公开、描述、说明的特征也可以应用于根据本发明的一个实施例的一种用于控制风轮机的装置并且反之亦然。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于控制在风电厂中包括的并且连接到公共耦合点的风轮机的装置，该公共耦合点连接到公用电网，该装置包括：测量段，适于测量指示公用电网的短路比的至少一个量；调整段，适于如果短路比小于短路比阈值则基于量的测量值调整控制风轮机和风电厂的控制系统的控制参数。
可以具体在风电厂控制器或者风电厂导向器或者电厂导向器中容纳或包括该装置。由此，测量段可以是离开电厂导向器的单元或者部件。调整段可以具体包括具有对电子存储区域的访问的计算机代码，在该电子存储区域中存储校准数据，诸如查找表或者数学公式或者图形，该校准数据可以规定将根据估计的短路比改变特定增益系数的方式。
从下文将描述的实施例的示例清楚并且参照实施例的示例说明本发明的上述方面和更多方面。下文将参照实施例的示例更详细说明本发明，但是本发明不限于这些示例。
附图说明
图1示意地图示根据本发明的一个实施例的用于控制风轮机的装置的测量控制和电网估计段；
图2示意地图示一种控制系统，该控制系统的控制参数根据按照本发明的一个实施例的方法调整；
图3图示如下图形，该图形示出根据估计的短路比的若干控制元件的增益；
图4示意地图示根据本发明的一个实施例的方法中考虑的可 操作区域；
图5示意地图示根据本发明的一个实施例的方法中考虑的可操作区域；并且
图6示意地图示根据本发明的一个实施例的控制过程的部分。
具体实施方式
图1示意地图示在根据本发明的一个实施例的测量控制和电网估计段100，其包括在根据本发明的一个实施例的用于控制风轮机的装置中或者形成该装置。
段100包括在输入端子103处接收从未图示的公共耦合点获取的电压和电流输入105的测量设备101。测量设备101执行求平均和低通滤波。具体而言，可以在电厂导向器控制器中包括段100。图1中所示段100仅图示电压控制器。然而相同的电网估计方案也可以应用于无功功率控制和功率因子控制器。
控制段107包括固定偏差（Droop）控制器109，该固定偏差控制器109从测量设备101接收信号Qwf并且输出向加法元件111提供的量Ud，参考量Uwf_ref 113也被供应到该加法元件。加法元件111输出向其他加法元件117提供的量Uwf_ref_adj 115，测量设备101也输出的量Uwf 119也被供应到该其他加法元件117。向PI控制器121供应加法元件117的结果，该PI控制器121输出提供的并且向其他加法元件125供应的量Uwt_ref 123。接收量Umax、Umin和Uwt_ref作为输入的元件127也向这一加法元件125供应量ΔV。加法元件125输出向一个或者多个风轮机供应的新电压参考值Uwt_ref_new 129以便引起为了测量指示短路比的量而需要的电压扰动。
具体而言，也向测量时间协调元件131供应电压和电流输入105，该测量时间协调元件131从这些电压和电流输入导出与通过向（一个或多个）风轮机供应新参考电压值129来引起的分别电压的偏离和无功功率的偏离对应的量ΔV和ΔQ。在如框133所示分离测量信号之后，向电网估计元件135供应量ΔV和ΔQ，该电网估计元件135根据这些量导出信号137，该信号137指示未图示的风轮机连接到的公用电网的短路比。
图2示意地图示网络转换器和电厂导向器中的简化控制器结构200。控制系统200包括控制未图示的风轮机的第一控制器201和在电厂导向器中包括的第二控制器203。根据本发明的一个实施例，在通过图1中所示信号137已经估计的短路比小于短路比阈值时调整控制系统200的至少一个控制参数。因此提供装置220，该装置220接收（在图1中输出）估计的SCR 137并且向以下描述的控制器207、205、217发送控制信号222、223、224（代表例如根据图3的增益值）。
第一控制器201包括用第一电压控制比例系数Vcon-kp参数化的第一电压控制部分205和用第一电流控制比例系数Ikp参数化的第一电流控制部分207。由此向第一电压控制部分205提供从量Vcon和在风电厂模型211的输出端子209处测量的涡轮机电压Utrub导出的差值信号。第一电压控制部分205导出量Id-ref，该量代表向加法元件213提供的参考无功电流，在风电厂模型211处的无功电流Id输出也被供应到该加法元件213。第二电流控制部分207接收加法元件213的差值输出并且向风电厂模型211供应结果。
另外，在公共耦合点处的电压UPCC由风电厂模型211输出并且供应到第二控制器203、具体供应到加法元件213，在公共耦合点处的参考电压（UPCC-ref）也供应到该加法元件213。向其他加法元件215供应加法元件213的结果，该其他加法元件215也接收从比例增益元件216导出的信号，该比例增益元件216在公共耦合点接收如从无功电流参考Id-ref导出的无功功率输出QPCC。
向与在第二控制器203内包括的第二电压控制部分对应的控制元件217提供从加法元件215输出的结果。用第二电压控制比例系数K0p参数化第二控制部分217。
根据本发明的一个实施例，如将参照图3说明的那样，如果短路比小于短路比阈值，则调整第一电压控制比例系数Vcon-kp、第一电流控制比例系数Ikp和第二电压控制比例系数K0p。
图3根据估计的SCR（短路比）图示图2中所示第一控制器201和第二控制器203的系数的行为。图3中的横坐标301表示估计的短路比，并且图3中所示图形的纵坐标303分别表示图2中所示第一控制器201和第二控制器203的相应系数的相应增益。
具体而言，曲线305表示第一控制器201的第一电压控制部分205的第一电压控制比例系数Vcon-kp的值。另外，曲线307指示图2中所示第一控制器201的第一电流控制部分207的第一电流控制比例系数Ikp的值。另外，曲线309指示图2中所示第二控制器203的第二电压控制比例系数K0p的值。
如从图3可见，曲线305指示的系数的值在短路比阈值311以上恒定，该短路比阈值311在所示示例中处于值5。另外，对于在短路比阈值311以下的减少短路比，曲线305特别地以线性方式近似地从约1.0的示例性值减少至短路比1处的约0.25的示例性值。其他值是可能的。
另外，曲线309指示的系数的值也在短路比311以上在约0.8的值处保持恒定并且以线性方式近似地随着减少的短路比在短路比1处减少到约0.15的值。另外，曲线307指示的增益系数在短路比阈值311以上在约0.25的值恒定并且随着减少的短路比而增加以在短路比1处达到约1.0的值。可以根据具体构造和应用而采用这些数。
由此可以改进电压稳定性并且可以优化或者改进有功功率输出。
图4和5图示图形，其中在横坐标401、501上分别图示风轮机的无功功率输出Q，并且在纵坐标403和503上分别用标称值的比、即用每单位（pu）指示有功功率输出P。
曲线405、407、409、411图示用于在测量为与标称值有关的比时范围从0.92-1.08的不同电压的行为。
图6a）-6e）图示在根据本发明的一个实施例检测在公共耦合点的电压的幅度的振荡时有功功率削减。
在所有图形中，横坐标601以秒为单位表示时间。图6a）的纵坐标603表示实际电压，图6b）中的纵坐标605表示电压偏离，图6c）中的纵坐标607表示实际无功功率Q，图6d）中的纵坐标609表示控制器输出信号，并且图6e）的纵坐标611表示有功功率输出P。
图6a）中的曲线613表示如例如电厂导向器监视的实际电压。如可见的那样，电压613的幅度以约0.03 s的周期T振荡。振荡在图6b）中可观测为曲线615，该曲线图示从标称电压的电压偏离。
在图6d）中图示控制器输出为曲线617，该曲线617使风轮机根据图6e）中所示曲线619输出有功功率。如在时间点621处可见，以逐步方式减少有功功率输出619，图6e）具体地示出将有功功率输出619减少标称有功功率输出的总共约20%的四步。由于有功功率输出619的减少，图6a中所示实际电压在已经振荡之后在时间点623处变成在略微上升的值处大约恒定并且然后对于以后时间保持恒定。
由此已经通过减少来自风轮机的有功功率输出来实现电压的稳定化。
在执行减少有功功率输出之前，已经监视和检测实际电压613的振荡。
另外，根据本发明的一个实施例，在根据图6执行有功功率削减之后，也可以如已经在图2和3的上下文中说明的那样执行增益系数的调整。
根据本发明的一个实施例，提出具有四个重要方面的弱电网稳定器（stabilizer）。第一方面是电网强度估计器。第二方面是根据电网强度调整HPPP中的电压控制器、涡轮机中的电压控制器和电流控制器的控制增益。第三方面是维持涡轮机用预定义容量保留（预定义安全裕度）在可用操作区域内操作。
在稳态期间，可以在电厂导向器电压控制器中每12小时执行电网估计。基于估计的SCR值，如果必要则可以自动调整和协调控制增益因子。
在搜索（hunting）检测器已经检测到振荡（见图6）时，将执行有功功率削减直至已经获得稳定操作。在已经建立稳定操作时，将执行电网估计（见图1）并且将执行自动增益调整和协调（见图2、3）。有功功率将恢复至依赖于SCR和预定义PQ能力反转的值。
为了最小化对电网的扰乱，可以仅在必要时运行电网估计。可以例如每12小时（可选）循环运行电网估计。
一般而言，可以将图1中估计的SCR近似为：
Figure 2013104268429100002DEST_PATH_IMAGE001
（短路电流的倒数）
或者根据：
X = -△U/△Q
其中假设在估计期间保持有功功率几乎恒定。为了保证估计的准确性，有功功率产生可能限于某个值。
在开始估计电网的强度时，可以应用以下步骤：
· 可以将少量电压偏离添加到将向风电厂内的每个风轮机派发的实际电压参考。  
· 可以在这一修改之前、期间和之后测量在PCC处的实际电压和无功功率输出。如果检测到的
Figure 290981DEST_PATH_IMAGE002
不足以实现准确估计，则增加一点
Figure 2013104268429100002DEST_PATH_IMAGE003
直至已经获得足够量的
Figure 208122DEST_PATH_IMAGE002
。  
· 一旦已经获得足够量的，就立即停止增加
Figure 68554DEST_PATH_IMAGE003
。以这一方式，已经向电网注入最少量的无功功率用于电网估计目的。
在测量期间，将电压控制器和有功功率参考/有功功率控制器冻结约250 ms以确保准确测量和恒定有功功率产生。如果检测到系统扰乱或者检测到在预定义范围外的有功功率变化，则立即取消测量。
可以根据图3执行三个控制器中的自动增益调整和增益协调。如从图3可见，系统增益随着尤其在低SCR电网中的SCR和有功功率产生而急剧改变。因此，自动调整控制增益以保证在电力系统短路电平的宽范围内的稳定操作颇为重要。根据具体电网码要求，也可以调节它以实现在电力系统短路电平的宽范围内的恒定响应时间。
图2中所示简化的控制器结构应用于网络转换器和电厂导向器。整个控制器具有以电厂导向器电压控制器203为外环、风轮机电压控制器205为中环并且风轮机电流控制器207为内环的三级级联结构。在原理上，电厂导向器中的电压控制器应当比涡轮机控制器中的电压控制器慢得多，并且风轮机中的电压控制器应当比涡轮机控制器中的电流控制器慢得多。因此，在自动增益调整期间协调三个控制环的增益因子颇为重要。图3示出用于三个控制器的增益因子协调的示例。作为示例，可以为所有三个控制器定义用于PI控制器的标准值。可以根据SCR为比例增益创建查找表。
可以在例如以下条件之下执行增益调整和增益因子调整：
· 根据估计的阻抗的改变每12小时循环（可选）
· 在搜索抑制控制器减少有功功率之后
· 在电厂导向器的初始化之后。
如从图4可见，可用操作区域的宽度随着增加的有功功率和减少的SCR而显著减少。为了保留预定义PQ能力以保证尤其在瞬态期间和在扰乱之下的稳定操作，在涡轮机接近它的限制操作时需要有功功率削减。这可以容易通过设置无功电流和/或无功功率以具有比有功电流和/或有功功率更高的优先级并且用预定义裕度限制有功电流和/或有功功率如下来实现（也见图6）。
Figure 820610DEST_PATH_IMAGE004
Figure 2013104268429100002DEST_PATH_IMAGE005
Figure 830023DEST_PATH_IMAGE006
这里，
Figure 2013104268429100002DEST_PATH_IMAGE007
指代无功电流参考，指代预定义裕度因子并且它与SCR成反比（SCR越低，Imargin越高），
Figure 2013104268429100002DEST_PATH_IMAGE009
指代转换器容量限制的最大电流，
Figure 233639DEST_PATH_IMAGE010
是用于有功电流参考的上限，并且
Figure 2013104268429100002DEST_PATH_IMAGE011
是有功电流参考。
以这一方式，已经保证涡轮机的足够无功功率能力用于电压支持，并且电流的左部分将用于有功功率产生。可以自动完成功率削减，并且涡轮机将用预定义PQ能力反转来操作。
图4、5示出用于SCR=1.5的可用操作区域（在底部），在PCC为X2R=5、在图4上Imargin=0.1 pu而在图5上Imargin=0.2 pu）。可见已经根据操作点自动执行有功功率削减。
根据实施例执行通过搜索抑制增强动态能力（见图6）。振荡可以在弱电厂中的小扰乱的情况下或者在操作点从小系统增益改变成大系统增益时出现。搜索抑制对于在很弱系统条件之下的动态能力改进而言重要。在已经检测到振荡行为时，可以采取以下动作：
· 步骤1：使无功电流优先于有功电流（使无功功率优优于有功功率）
· 步骤2：将有功功率减少Z%、例如20%。  
· 步骤3：如果不能获得稳定操作，则再次将有功功率减少Z%
· 步骤4：重复步骤3直至已经获得稳定操作
· 步骤5：在已经获得稳定操作之后执行电网估计和增益调整（见段4.1和4.2）。
监视电压/无功功率/电流的振荡，一旦已经检测到振荡，则可以逐步减少涡轮机控制器中的有功功率参考、例如在第4次改变时为20%直至达到稳定性。可以通过逐步减少控制增益来实现搜索抑制。然而有源功率削减是最有效方式。
应当注意，术语“包括”未排除其他元素或者步骤，并且“一个”未排除多个。也可以组合与不同实施例关联地描述的元素。也应当注意，不应解释权利要求书中的标号为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1. 一种控制在风电厂中包括的并且连接到公共耦合点的风轮机的方法，所述公共耦合点连接到公用电网，所述方法包括：
测量指示所述公用电网的短路比的至少一个量（X, SCR, △V/△Q, △V/△I）；
基于所述量的测量值调整控制所述风轮机和所述风电厂的控制系统（200，201，203）的控制参数（K0p, Vcon_kp, Ikp）。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过向无功电流和/或无功功率给予比有功电流和/或有功功率更高的优先级来用有功功率（P）和/或无功功率（Q）能力保留来操作所述风轮机。
3. 根据权利要求1或者2所述的方法，其中调整所述控制系统的所述控制参数包括：
调整控制所述风轮机的第一控制器（201）的至少一个第一增益；并且具体同时地
调整控制整个风电厂的第二控制器（203）的至少一个第二增益，具体执行调整所述控制系统的所述控制参数使得所述第一控制器比所述第二控制器更块，所述第一控制器和所述第二控制器形成级联控制系统。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述第一控制器（201）包括：
用第一电压控制比例系数（Vcon_kp）参数化的第一电压控制部分（205），以及
用第一电流控制比例系数（Ikp）参数化的第一电流控制部分（207），
其中调整所述控制系统的所述控制参数包括：
随着减少的短路比而增加所述第一电流控制比例系数；
随着减少的短路比而减少所述第一电压控制比例系数，
具体执行调整所述控制参数使得所述第一电流控制部分比所述第一电压控制部分更快。
5. 根据权利要求3或者4所述的方法，其中所述第二控制器（203）包括：
用第二电压控制比例系数（K0p）参数化的第二电压控制部分（217），
其中调整所述控制系统的所述控制参数包括：
随着减少的短路比而减少所述第二电压控制比例系数，
具体执行调整所述控制参数使得所述第二控制器比所述第一控制器更快。
6. 根据权利要求4或者5之一所述的方法，其中仅如果短路比（SCR）小于短路比阈值（311）则调整所述控制参数，
所述方法具体还包括：
基本上保持所述第一电流控制比例系数、所述第一电压控制比例系数和所述第二电压控制比例系数对于在所述短路比阈值（311）以上的短路比而言恒定。
7. 根据权利要求6所述的方法，
其中如为公共耦合点获得的所述短路比阈值（311）在2与6之间、具体在3与5之间、更具体在2.5与3.5之间。
8. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述风轮机的有功电流输出和/或有功功率输出（119）受最大有功电流和/或有功功率限制，所述最大有功电流和/或有功功率是与所述短路比成反比的第一项与第二项之间的差值。
9. 根据前述权利要求之一所述的方法，还包括：
在公共耦合点处监视电量或者控制器输出信号的、具体为电压或者电压的RMS或者控制器的输出的幅度（113）；并且
如果检测到监视的幅度的振荡，则具体以逐步方式将所述风轮机的有功功率输出（119）削减直至标称有功功率输出的20%，
其中具体在削减所述有功功率输出之后执行测量至少一个量和调整所述控制参数。
10. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中具体在公共耦合点处执行的测量包括：
在公共耦合点处引起电压扰动；
测量在所述电压扰动之前和之后的电压和无功功率用于分别获得电压偏离（ΔV）和无功功率偏离（ΔQ）。
11. 根据权利要求10所述的方法，还包括：
形成所述电压偏离和所述无功功率偏离的比（ΔV/ΔQ）。
12. 根据权利要求10或者11所述的方法，其中引起所述电压扰动包括增加或者减少向所述风电厂的至少一个风轮机供应的电压参考（Uwt_ref_new）。
13. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中在测量期间禁用所述风电厂的所述风轮机的电压控制和/或有功功率控制以便实现恒定的有功功率产生。
14. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中在每个时间间隔之后循环执行测量，其中所述时间间隔在10分钟与24小时之间、具体为12小时，和/或
在检测到在公共耦合点处的电压的幅度振荡时执行测量和/或
在控制所述风电厂的电厂导向器的初始化之后执行测量。
15. 一种用于控制在风电厂中包括的并且连接到公共耦合点的风轮机的装置，所述公共耦合点连接到公用电网，所述装置包括：
测量段，适于测量指示所述公用电网的短路比的至少一个量（X, SCR, DV/DQ, △V/△I）；
调整段，适于具体如果所述短路比小于短路比阈值则基于所述量的测量值调整控制所述风轮机和所述风电厂的控制系统的控制参数。
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