CN111512535B - 直流电压储备降低的风力涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接到机侧变换器的输出端和网侧变换器的输入端的DC链路。该方法包括：监控风力涡轮机信号以检测需要增大网侧变换器的输出电压的运行状况；一旦检测到该运行状况，就启动过调制模式，其中，网侧变换器被以处于过调制范围中的调制指数运行；以及一旦检测到运行状况，就启动DC电压调节模式，其中，DC链路的DC电压被从第一电压电平朝向第二电压电平增大。

Description

直流电压储备降低的风力涡轮机
技术领域
本发明涉及风力涡轮机，尤其涉及风力涡轮机的电力变换器的控制。
背景技术
由于宇宙射线的影响，导致使用电力变换器的高直流(DC)链路电压会缩短IGBT晶体管的使用期限。因此，期望保持DC链路电压尽可能低。然而，在某些情况下，例如在电网电压增加到高于额定电网电压的情况下，可能需要增大由网侧变换器生成的功率的输出电压幅值，例如以便防止大电流从电网流到网侧变换器中。还存在同样需要增大网侧电力变换器的电压幅值的其他情况。
EP2655871 A1公开了一种运行风力涡轮机的方法。该风力涡轮机包括：发电机；连接到发电机的机侧变换器；通过功率部件连接到电网的网侧变换器；以及连接在机侧变换器和网侧变换器之间的DC链路。该方法包括针对过电压事件监控电网上的电网电压，并且如果检测到过电压事件，则在过电压事件的持续时间的至少一部分期间，使网侧变换器在过调制范围中运行。
因此，EP2655871 A1通过在过电压的情况下使用过调制来增大输出电压以解决上述问题。然而，过调制由于被注入到电网中的谐波的生成而导致电网污染。
因此，在需要增大所生成的输出电压的情况下，仍然需要改进风力涡轮机。
发明内容
本发明的目的是在需要或有利的情况下关于增大的输出电压的生成来改进风力涡轮机。本发明的另一目的是改善高输出电压的生成由于使用过调制而导致电网污染的情况。本发明的另一目的是改善电力变换器的开关元件的使用期限因高DC链路电压而导致缩短的情况。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于运行风力涡轮机的方法，该风力涡轮加包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接到机侧变换器的输出端和网侧变换器的输入端的DC链路，该方法包括
–监控风力涡轮机信号以检测需要增大网侧变换器的输出电压的运行状况，
–一旦检测到运行状况，就启动过调制模式，其中，网侧变换器以处于过调制范围中的调制指数运行，
–一旦检测到运行状况，就启动DC电压调节模式，其中，DC链路的DC电压被从第一电压电平朝向第二电压电平增大。
第一电压电平可具有处于高于最小DC电压3％至10％的范围内的电压。最小DC电压是生成处于额定电平的输出电压Uo所需的最小电压，即，匹配额定电网电压Ug所需的输出电压Uo。第一电压电平代表DC链路电压储备，其放松了控制要求并且例如由于转子速度的变化而为网侧变换器的控制动态提供了空间。
考虑到由于宇宙射线的影响而导致的使用期限保持，将DC电压保持于最小是有利的。另一方面，将DC电压储备设定为低对网侧变换器的控制提出了更为严格的要求，并且因此限制了系统动态的空间。
有利地，通过一旦检测到运行状况(由于动态情况(例如增大的发电机转速)而产生的运行状况)就启动过调制模式，就可通过增大调制指数来满足快速增大网侧变换器的输出电压的要求。因此，与不实现过调制功能的解决方案相比，第一电压电平可被设定为较低的值。
如所提及的那样，过调制也具有缺点，并且因此，施加过调制模式的持续时间可能例如通过使用计时器而受到限制。例如，过调制模式可被限制为长达10ms、20ms、50ms、100ms、可能长达500ms或1s的时段。
由于还响应于检测到该运行状况而启动DC电压调节模式，因此当DC链路电容器已被充电时，增大的DC电压可满足对增大的输出电压的要求。因此，当在上述时段(例如20ms的时段)内，已将DC链路电容器充电到第二电压电平时，可使网侧变换器摆脱过调制。
根据第一方面的技术方案的目的是通过使用减少的DC链路储备来应对需要增大的输出电压的动态情况。特别地，目的是处理动态情况，这些动态情况可通过DC链路电压储备的相对低的增大来处理。因此，第二电压电平可表示DC电压的相对低的增大。例如，第一电压电平可具有处于比最小DC电压高8％到20％的范围内的电压。因此，即使增大了DC链路电压，宇宙射线对使用期限的影响特别是对于持续时间相对短(例如1-10s以下)的运行状况也会是并不显著的。
根据一个实施例，至少过调制模式的子时段和DC电压调节模式的子时段同时发生。有利地，至少调制指数的调节和DC电压的调节的子时段同时发生，使得一个调节可对另一个进行补偿。
根据一个实施例，至少在过调制模式的子时段期间减小调制指数，并且至少在DC电压调节模式的子时段期间增大DC电压。调制指数的减小发生在调制指数的初始增大(在检测到该运行状况时的逐步增大)之后。调制指数和DC电压的变化可以是随时间变化的线性或非线性调节。
根据一个实施例，使调制指数的减小量的变化率(至少在过调制模式的至少一个子时段期间)和DC电压的增大量的变化率(在至少DC电压调节模式的一个子时段期间)相匹配，以便获得网侧变换器的所需输出电压，例如以便获得恒定或基本恒定的输出电压。
根据一个实施例，调制指数被根据介于第一电压电平和第二电压电平之间的DC电压的电平而改变。例如，可根据DC链路电容器的充电电平(即DC电压)适应性地调节该调制指数。
根据一个实施例，可根据介于第一电压电平和第二电压电平之间的DC电压，将过调制模式变回线性调制模式。例如，当DC电压已经达到第二电压电平时，可调用回到线性调制模式的改变。
根据一个实施例，利用处于过调制范围中的调制指数使网侧变换器运行持续预定或可变时段，其中，该预定或可变时段取决于检测到的运行状况。例如，可根据运行状况的类型或电网过电压的电平设定可变时段的预定或最大限制。
根据一个实施例，基于DC电压和时间数据获得累积的DC电压数据，使得累积的DC电压数据与DC电压高于预定电压电平的累积时间有关。有利地，累积的DC电压数据可被用于指示电力变换器的开关部件(例如IGBT)的剩余使用期限。
根据一个实施例，第二电压电平和/或施加增大的DC电压的最大持续时间基于累积的DC电压数据。有利地，这允许根据剩余使用期限来调节DC电压或施加增大的DC电压的持续时间。
根据一个实施例，该方法包括，在DC电压已经达到第二电压电平之后，减小DC电压并且增大调制指数。
根据一个实施例，在过调制模式已经被变回到线性调制模式并且DC电压已经达到第二电压电平之后，发生增大调制指数。有利地，调制指数的额外增大能够处理持续时间更长的运行状况。
根据一个实施例，为了获得网侧变换器的所需输出电压，使DC电压的减小量的变化率和调制指数的增大量的变化率相匹配。
根据一个实施例，降低DC电压的时段的至少一部分和增大调制指数的时段的至少一部分同时发生。
例如，检测到的运行状况可以是以下情况之一：电网电压高于额定电压电平的过电压情况；从电网电压从低电压增大到额定电压电平的欠压情况下恢复；由于发电机转速的所需增大而导致需要增大网侧变换器的输出电压的发电机状况；以及在调制指数接近于过调制范围的情况下临时需要过调制的发电机状况。
本发明的第二方面涉及一种用于运行风力涡轮机的控制系统，该风力涡轮机包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接到机侧变换器的输出端和网侧变换器的输入端的DC链路，该控制系统被布置为
–监控风力涡轮机信号以检测需要增大网侧变换器的输出电压的特定运行状况，以及
–一旦检测到该运行状况，就启动过调制模式，其中，网侧变换器以处于过调制范围中的调制指数运行，以及
–一旦检测到该运行状况，就启动DC电压调节模式，其中，DC链路的DC电压被从第一电压电平朝向第二电压电平增大。
本发明的第三方面涉及一种包括根据第二方面的控制系统的风力涡轮机。
通常，可以处于本发明的范围内的任何可能的方式组合和联接本发明的多个方面和实施例。参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将变得显而易见并得到阐明。
附图说明
将参考附图仅作为示例描述本发明的实施例，其中
图1示出了风力涡轮机，
图2示出了风力涡轮机的发电系统，
图3A示出了用于响应于检测到的运行状况来运行风力涡轮机的方法，该运行状况要求增大电网变换器的输出电压，
图3B示出了通过将随时间变化的DC链路电压相加而获得的累积DC链路电压数据，
图4示出了用于响应于检测到的运行状况来运行风力涡轮机的另一方法，该运行状况要求更大得增大电网变换器的输出电压，并且
图5示出了用于控制由网侧变换器生成的无功电流Id和有功电流Iq的变换器控制系统。
具体实施方式
图1示出了包括塔架101和转子102的风力涡轮机100(WTG)，该转子102具有至少一个转子叶片103，例如三个叶片。转子被连接到机舱104，该机舱104被安装在塔架101的顶部上并适于经由传动系来驱动位于机舱内部的发电机。转子102可在风的作用下旋转。转子叶片103的由风力引起的旋转能被经由轴传递至发电机。因此，风力涡轮机100能够借助于转子叶片将风的动能转换成机械能，并且随后借助于发电机将风的动能转换成电力。发电机与电力变换器相连，该电力变换器包括机侧变换器和网侧变换器。机侧变换器将发电机交流电转换成直流电，并且网侧变换器将直流电转换成交流电，以经由风力涡轮机100的输出电感注入到电力网中。
图2示出了风力涡轮机100的电力系统200的示例。
电力系统包括发电机201、机侧变换器203、网侧变换器204和DC链路205。DC链路205包括一个或多个DC链路电容器，这些DC链路电容器由来自机侧换换气203的直流输出电流充电并将直流电供应到网侧变换器204。来自网侧变换器204的输出交流电流被经由输出电感器206及可能地经由电网变压器208供应到电网220。
网侧变换器能够承受一定的电网过电压Ug，例如每单位1.1-1.3。在某种程度上，可以通过吸收无功功率来处理电网过电压，使得在输出电感器206上生成压降。无功功率的吸收会导致DC链路电容器的充电。DC链路电容器的充电会导致变换器系统/风力涡轮机意外跳闸和/或功率部件损坏。
作为选择，可以通过增大网侧变换器204的输出电压Uo，即网侧变换器204的输出端与输出电感器206之间的电连接处的电压幅值，来处理这种过电压情况。
过电压情况可能是由于某些电网问题导致的电网电压的暂时增大引起的，这些电网问题导致电网电压的超过额定电网电压的增大。这种过电压情况可被称为过电压穿越情况(OVRT)。可以通过网侧变换器的输出电压的增大来处理的另一情况是从电网电压从低电压增大到额定电压电平的欠压情况的恢复。电网电压恢复情况需要控制系统的暂时增大的输出电压Uo动态，该暂时增大特别是由于电网电压Ug在恢复期间的增大与电网电压Ug的前馈值之间的延迟所导致，该电网电压Ug被添加到控制器503(参见图5，但未示出前馈)并形成输出Uq的一部分。同样，需要或导致发电机转速增大的发电机状况可能需要网侧变换器的增大的输出电压。作为另一示例，在PWM调制的调制指数接近过调制范围(参见以下说明)的情况下，可能出现临时需要过调制以便增大输出电压的状况。
图2还示出了用于运行风力涡轮机、特别是用于控制网侧变换器204的控制系统250。网侧变换器204使用脉宽调制(PWM)的一些变型，以将直流电转换成交流电。控制系统250被用于控制网侧变换器204的调制。特别地，可以线性调制模式和过调制模式来控制网侧变换器204。此外，控制系统250被用于控制DC链路250的直流电压。结合图5来说明电压控制的示例。
网侧变换器的输出电压Uo依赖于直流电压UDC和调制因子。因此，直流电压在最大输出电压Uo上设定了限制。在线性调制模式下，网侧变换器以处于线性调制范围内的调制指数运行。在线性调制范围中，输出电压Uo随着调制因子而线性增大，直至最大线性调制因子。通过将调制因子进一步增大到超出最大线性调制因子到过调制范围中，可将输出电压Uo增大到超过可在线性调制模式下达到的最大电压幅值，但是代价是输出电压Uo中的低阶谐波。低阶谐波导致电网污染。因此，例如根据电网导则，过调制的使用可能是不可接受的。然而，在较短的时间内使用过调制可能是可接受的。当输出电压信号Uo具有方波的形式时，可获得最大电压幅值。在这种情况下，网侧变换器204在六步运行中或利用最大过调制来运行。
增大输出电压幅值Uo的另一方法是增大DC链路205的DC电压UDC。增大DC链路电压的问题是由于宇宙射线所导致的开关元件(例如IGBT)击穿的风险随着DC链路电压的增大而增大。可增大DC链路电压，但代价是开关元件的使用期限缩短。
图3A示出了用于响应于检测到的运行状况而运行风力涡轮机100的方法，该运行状况要求增大网侧变换器204的输出电压Uo。
运行状况–例如高发电机转速–可通过控制系统250的监控功能251来检测。监控功能可被配置为测量或估计电网电压Ug、发电机转速或风力涡轮机100的其他运行变量或参数。通常，监控功能监控风力涡轮机信号，并根据该信号获得测量到或估计到的信号或值，通过其可确定特定运行状况的存在。
运行状况在t1处被检测到，并触发过调制模式的启动，其下，网侧变换器以处于过调制范围301中的调制指数Mi–在该示例中在t1和t2之间–运行预定或可变的时段。在该示例中，线性范围中的最大调制指数Mi具有值“1”，并且过调制指数具有大于“1”的值。但是，线性调制和过调制之间的边界可具有依赖于限定该调制指数的方式的其他值。
由于调制指数Mi的增大，因此输出电压Uo增大到所需电压Uo_d。
在该示例中，在正常运行期间，DC链路的基准电压被设定为比最小值Umin高5％的值。5％的裕度提供了DC电压储备，该DC电压储备可被用于例如通过增大处于线性调制范围中的调制指数Mi来调节输出电压Uo。此外，电压储备为网侧变换器204的动态控制提供了空间。电压储备的电压电平由控制系统250控制。
在该示例中，在启动过调制模式的同时，即在时刻t1处，控制系统250启动DC电压控制模式305–此处介于t1与t4之间–其中控制DC链路电压UDC。直流电压的控制包括DC链路电压从第一电压电平302(此处比额定值高5％)朝向第二电压电平303(此处比额定值高10％)的初始增加。为了补偿DC链路电压的增大对输出电压Uo的影响，可在t1-t2期间减小调制指数Mi。调制指数Mi可被减小到值Mia，该值与第二电压电平303一起生成所需输出电压Uo_d。调制指数Mia可高于或优选地低于过调制阈值1。结果，输出电压Uo在t1-t2期间是恒定的。
在t2处，DC链路电容器已被充电到所需直流电压电平(10％电平)，使得可仅基于DC链路电压的增大达到所需输出电压Uo。因此，过调制模式306在时刻t2处停止。如果调制指数Mi尚未下降到所需调制值Mia，则可将调制指数Mi改变为处于线性调制范围中或可能地处于过调制范围的下端的所需值Mia。因此，作为停止过调制模式的替代方案，可将调制指数Mi减小到处于过调制范围中的下限值，例如就由于低次谐波的生成而导致的电网污染的生成而言在给定的时段内是可接受的值。
从t2-t3维持增大的DC链路电压储备。在t3处，检测到运行状况的停止。因此，DC链路电压被降低回到5％DC链路电压储备。由于DC链路电容器的容量，导致放电花费一些时间，并且因此，输出电压Uo在相应的时段内会减小回到额定值。
通过在t4处施加调制指数Mi的快速减小，例如通过将调制指数的阶跃减小(或快速减小)施加于低于调制指数Mi0的额定值的值，可获得输出电压Uo的更为快速的减小。虚线310表示调制指数的跳跃，虚线311表示响应于t3-t4期间的调制指数跳迁310和DC链路电压降而生成的输出电压Uo。
在直流电压调节模式期间，DC链路电压的增大是相对低的，使得可将增大的DC链路电压维持较长的时间，而并不会导致电力变换器203、204的开关元件的所需使用使用期限由于宇宙射线而显著降低。
将调制指数增大到过调制范围以及增大DC链路电压的同时应用使输出电压Uo快速增大，使得可有效地解决运行状况。根据图3A中的示例，在从t1到t2的公共子时段期间，同时发生过调制模式和DC电压调节模式。
然而，过调制模式和DC电压调节模式不需要例如在图3A中所示的t1处同时启动。例如，可相对于过调制模式的启动来延迟DC电压调节模式的启动。
可根据在增大DC电压的DC电压调节模式的一部分期间获得的DC链路电压电平，执行调制指数Mi从过调制值到额定或更低的调制指数的改变。
调制指数Mi可被根据DC链路电压的测量值进行多次改变，例如在DC链路电压增大期间，以使调制指数Mi适应于DC链路电压的逐渐增大。因此，根据处于第一电压电平302和第二电压电平303之间的所获得的DC链路电压，可在过调制模式期间将调制指数调节一次或多次。
所需输出电压Uo根据由网侧变换器204输送或接收到的无功电流的大小来变化。也就是说，输出电感器206上的电压降根据流经电感器206的无功电流而变化，由此生成所需电网电压Ug，可需要改变输出电压Uo，使得电感器206的网侧的输出电压Ug达到电网电压电平。
因此，除了根据介于第一电压电平和第二电压电平之间的DC链路电压UDC的电平来改变调制指数之外，可根据所需输出电压Uo的变化来调节该调制指数。
此外，DC链路电压UDC可在DC电压调节模式305期间根据所需输出电压Uo的变化来调节，可能地与过调制模式306期间的调制指数的调节同时进行。
尽管被称为过调制模式306，其中，调制指数通常被设定为处于过调制范围中的值，但是调制指数也可被设定为处于线性调制范围中的值，至少在过调制模式306的一部分持续时间期间是如此。
可通过根据处于第一电压电平和第二电压电平之间的DC链路电压将调制指数Mi调节到较低的调制指数Mi(例如，调回到处于线性范围中的调制指数)来结束过调制模式306。例如，当DC链路电压达到第二电压电平303时，这会触发调制指数的变化，例如图3A中所示。
过调制模式306的持续时间可取决于检测到的运行状况，例如取决于转速、电网电压Ug的过电压电平或其他值。例如，特定的检测状况可设定过调制模式的预定时段。作为选择，特定的检测状况可设定过调制模式的最小或最大持续时间，使得检测到的运行状况以可能的最小和/或最大持续时间设定过调制模式的可变时段。
由于DC链路电压UDC的电平和DC链路具有一定电压的时段会影响网侧变换器204的剩余使用期限，因此有关预估的剩余使用期限的信息可被用于确定应如何运行风力涡轮机100。
剩余使用期限可被基于累积的DC链路电压数据来确定，该累积的DC链路电压数据基于DC电压和时间数据而获得。例如，如图3B中所示，可通过在DC链路电压处于给定电压范围Δ1-Δ5内的时段内对DC链路电压求和或积分来获得累积的DC链路电压数据350。例如，电压范围Δ1可包括处于比DC链路电压的额定0％电平高出5％至10％的范围内或DC链路电压的额定电压电平的0％至10％的范围内的DC链路电压。可对被归入到不同范围Δ1-Δ5中的累积数据求和，并将其用作用于关于宇宙射线确定剩余使用期限的基础。累积的DC电压数据涉及DC电压高于诸如0％或5％电压电平之类的预定电压电平的或DC电压处于不同范围Δ1-Δ5内的累积时间。
例如，如果网侧变换器204具有有限的剩余使用期限，则可能有利的是将第二电压电平303的值限制为较低的电压储备，或者限制可施加增大的直流电压的最大持续时间。通常，剩余使用期限或累积的直流电压数据可被用于确定DC链路的电压电平和/或给定DC链路电压的最大持续时间。
图4示出了一个示例，其中在t1处检测到的运行状况需要输出电压Uo的更大的增加–这里意在将输出电压Uo增大到所需输出电压Uo_dH。运行状况可以是电网的过电压情况，其中电网电压可增大到例如比额定电网电压高20％。
为了一旦在t1处检测到运行状况就生成所需输出电压Uo_dH，将调制指数Mi增大到处于过调制范围中的值。同时或可能会延迟，增大该DC链路电压。在t2处，DC链路电压达到高DC链路电压UH，该高DC链路电压UH是生成所需输出电压Uo_dH而无需过度调制所必需的。高DC链路电压UH可大于图3A中10％电压储备。例如，UH可能比额定DC链路电压高20-30％。长时间使用高DC链路电压将对累积的DC链路电压数据350和网侧变换器204的剩余使用期限具有显著的影响。
因此，优选地将高DC链路电压的使用限制到最小。另一方面，过调制也是有问题的，因为它可能生成不希望的电网污染。
在图4中示出了该问题的解决方案。在t2之后，当DC链路电压已经达到第二电压电平303或高于第一电压电平的其他DC电压电平时，DC链路电压UDC被降低并且增大处于过调制范围中的调制指数Mi，可能高达六步调制。
DC链路电压UDC的降低和调制指数的增大可在时刻t2之后立即开始，或者可延迟短时间直到时刻t3。DC链路电压UDC的降低和调制指数的增大可在同一时刻t2或t3开始，或者它们可在不同的时刻开始。因此，在初始过调制模式306已经变回到线性调制模式并且DC电压UDC已经达到第二电压电平303或其他高电平之后，发生随后的过调制模式401，在该过调制模式401中，调制指数被增大。
由于运行状况的持续时间可能未知，并且由于所需输出电压Uo在运行状况期间可能发生变化，因此可以在从t3到t4的调节期间调节正在降低的DC链路电压UDC和正在增大的调制指数Mi的同时变化率。
初始过调制模式306的持续时间可比随后的过调制模式401明显短。例如，初始过调制模式306可具有20ms的持续时间，而随后的过调制模式401可具有处于从0.1秒到高达10秒或更长的范围中的持续时间。可能需要风力涡轮机将电网连接维持更长的时间，例如对于高达额定电网电压的116％或125％的过压维持长达半小时。这可通过在所需时段内使用过调制模式401来实现。
为了获得网侧变换器的所需输出电压，可匹配同时发生的DC链路电压UDC的减少量和调制指数Mi的增大量，即它们的变化率。例如，调制指数Mi的增大量的变化率可根据DC链路电压UDC的变化率来进行适配，以便生成恒定的输出电压Uo。
注意，DC链路电压UDC的降低和调制指数Mi的增大可相对于彼此偏移，例如使得在开始增大调制指数Mi之前，即在开始过调制模式401之前，开始进行DC链路电压的初始降低。因此，通常，降低DC链路电压的时段的至少一部分和增大调制指数Mi的时段的至少一部分同时发生。
在调制指数Mi已经达到生成所需输出电压Uo的值之后，可将调制指数保持于恒定值或者可被可能地根据电网电压Ug或所需输出电压Uo_d、Uo_dH的变化进行调节。
DC链路电压UDC和调制指数Mi可在变化时段(这里从t3到t4)期间线性地变化，或者非线性地变化(包括逐步变化)。
由于DC链路电压在DC链路电压高(例如高于额定电压的10％)的时段内缓降，因此与将DC链路电压保持于高电平的解决方案相比，对网侧变换器的负面使用期限影响被减小。同样，由于调制指数缓升，因此仅在运行状况持续相对长的时段(即比DC链路电压的缓升时段更长的时段)时，才长时间使用高过调制。
图5示出了变换器控制系统501，该变换器控制系统501用于控制由网侧变换器204生成的无功电流Id和有功电流Iq并由此控制输出电压Uo。变换器控制系统501或其部件可形成控制系统250的一部分。作为选择，变换器控制系统501可从控制系统250接收控制信号，例如基准DC链路电压UDCref和用于脉冲宽度调制器505的调制控制信号Mx。
经由用于DC链路电压UDC的基准电压UDCref控制有功电流Iq。UDCref和UDC之间的误差被提供给控制器502，该控制器502可以是PI或其他适用的控制器，并且生成基准有功电流Iqref。将Iqref与实际产生的有功电流Iq进行比较，并且将差提供给控制器503，该控制器503可以是PI或其他适用的控制器。控制器503确定由DQ/αβ单元从DQ帧转换为αβ帧的电压控制输出Uq。DQ/αβ单元的输出通过脉宽调制器PWM 505转换为用于网侧变换器204的调制信号。
基于基准无功电流Idref以类似的方式控制无功电流Id，该基准无功电流Idref可从电厂控制器(PPC)或电网运营商(TSO)接收。
如上所述，根据所需DC链路电压(5％电平、10％电平、UH电平、其他电平以及所需DC链路电压的向上和向下倾斜)来确定基准DC链路电压UDCref。因此，增大的基准DC链路电压UDCref由于DC链路电压UDC的增大而导致Uq基准增大，并且由此导致输出电压Uo增大。
调制器505的调制指数Mi可被经由调制输入506由通过控制系统250生成的调制控制信号Mx控制。
替代或补充实施例涉及：
E1.一种用于运行风力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接到机侧变换器的输出端和网侧变换器的输入端的DC链路，该方法包括：
–监控风力涡轮机信号以检测需要增大网侧变换器的输出电压的运行状况，
–一旦检测到运行状况，就启动过调制模式，其中，至少在过调制模式的子时段期间，在处于过调制范围中的调制指数增大的情况下运行网侧变换器，
–一旦检测到运行状况，就启动高DC电压模式，其中，至少在过调制模式的子时段期间，DC链路的DC电压从第二电压电平朝向第一电压电平减小。
E2.一种方法，其中，运行处于过调制模式中的网侧变换器的子时段取决于检测到的运行状况的持续时间。
E3.一种方法，其包括基于累积的DC电压数据确定第二电压电平，DC链路的电压从第二电压电平朝向第一电压电平减小的子时段的持续时间和/或减小DC链路的电压的变化率。
E4.一种方法，其中，检测到的运行状况是电网电压高于额定电压电平的过电压情况。
E5.一种方法，其中，调制指数增大的子时段是继过调制模式的第一子时段之后出现的第二时段，其中，利用处于过调制范围中的调制指数使网侧变换器运行持续预定或可变时段，并且其中DC链路的DC电压降低的子时段是继高DC电压模式的第一子时段之后出现的第二时段，其中DC链路的DC电压从第一电压电平朝向第二电压电平增大。
E6.一种方法，其中，过调制模式的第一子时段和高DC电压模式的第一子时段同时发生。
尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但是不应被解释为以任何方式限制于所呈现的示例。本发明的范围将根据所附权利要求来解释。在权利要求的上下文中，术语“包括”并不排除其他可能的元件或步骤。另外，提及诸如“一”或“一个”等的参考不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中指示的元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，可以可能地有利地组合不同权利要求中提到的各个特征，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能和有利的。

Claims (16)

1.一种用于运行风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接至所述机侧变换器的输出端和所述网侧变换器的输入端的直流链路，所述方法包括
监控风力涡轮机信号以检测需要增大所述网侧变换器的输出电压的运行状况，
一旦检测到所述运行状况，就启动过调制模式，其中，所述网侧变换器以处于过调制范围中的调制指数运行，
一旦检测到所述运行状况，就启动直流电压调节模式，其中，所述直流链路的直流电压被从第一电压电平朝向第二电压电平增大，
至少在所述过调制模式的子时段期间减小所述调制指数，并且至少在所述直流电压调节模式的子时段期间增大所述直流电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少所述过调制模式的子时段和所述直流电压调节模式的子时段同时发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述调制指数的减小量的变化率和所述直流电压的增大量的变化率相匹配，以便获得所述网侧变换器的所需输出电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括根据介于所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的所述直流电压的电平改变所述调制指数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括根据介于所述第一电压电平和所述第二电压电平之间的所述直流电压，将所述过调制模式变回线性调制模式。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一电压电平处于比最小直流电压高3％至10％的范围中。
7.根据权利要求中1所述的方法，其中，利用处于过调制范围中的调制指数使所述网侧变换器运行持续预定或可变时段，所述预定或可变时段取决于检测到的所述运行状况。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括基于所述直流电压(UDC)和时间数据获得累积的直流电压数据，所述累积的直流电压数据与所述直流电压高于预定电压电平的累积时间有关。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括基于所述累积的直流电压数据确定所述第二电压电平和/或施加增大的直流电压的最大持续时间。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括在所述直流电压已经达到所述第二电压电平之后，减小所述直流电压并增大所述调制指数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述过调制模式已经变回线性调制模式并且所述直流电压已经达到所述第二电压电平之后，增大所述调制指数。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述直流电压的减小量的变化率和所述调制指数的增大量的变化率相匹配，以便获得所述网侧变换器的所需输出电压。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，降低所述直流电压的时段的至少一部分和增大所述调制指数的时段的至少一部分同时发生。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，检测到的所述运行状况是下列情况中的一种：电网电压高于额定电压电平的过电压情况、从所述电网电压从低电压增大到所述额定电压电平的欠电压情况恢复、由于需要增大发电机转速导致需要增大所述网侧变换器的输出电压的发电机状况以及在所述调制指数接近所述过调制范围的情况下临时需要过调制的发电机状况。
15.一种用于运行风力涡轮机的控制系统(250)，所述风力涡轮机包括发电机、机侧变换器、网侧变换器、电连接到所述机侧变换器的输出端和所述网侧变换器的输入端的直流链路，所述控制系统被布置为
监控风力涡轮机信号以检测需要增大所述网侧变换器的输出电压的特定运行状况，以及
一旦检测到所述运行状况，就启动过调制模式，其中，所述网侧变换器以处于过调制范围中的调制指数运行，以及
一旦检测到所述运行状况，就启动直流电压调节模式，其中，将所述直流链路的直流电压从第一电压电平朝向第二电压电平增大，
至少在所述过调制模式的子时段期间减小所述调制指数，并且至少在所述直流电压调节模式的子时段期间增大所述直流电压。
16.一种包括根据权利要求15所述的控制系统的风力涡轮机。
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