CN111699602A - 用于将电功率馈入到供电网中的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于变流器控制的发电单元在电网连接点处交换电功率、尤其将电功率馈入到供电网中的方法，所述供电网具有电网频率，所述方法包括以下步骤：根据控制函数馈入电功率，其中电功率能够包括有功功率和无功功率，其中控制函数根据供电网的至少一个状态变量控制功率，以及作为控制函数能够在正常控制函数与不同于正常控制函数的支持控制函数之间进行选择，以及如果识别到供电网稳定工作，则选择正常控制函数，以及如果识别到电网问题、电网故障或电网故障的终止，则选择支持控制函数，其中支持控制函数控制所馈入的功率，使得能够对抗供电网中的振荡、特别是与供电网连接的同步发电机的振荡、或通过同步发电机引起的振荡。

Description

用于将电功率馈入到供电网中的方法

技术领域

本发明涉及一种用于将电功率馈入到供电网中的方法。此外，本发明涉及一种对应的风能设施。

背景技术

已知的是，借助于风能设施将电功率馈入到供电网中。通常，风能设施遵循供电网中的电网频率，同样的情况原则上也适用于具有多个风能设施的风电厂。这种电网频率通常通过大型发电厂预设和支持。为此，这种大型发电厂具有直接耦联的同步发电机。这意味着，所述同步发电机、或所述同步发电机中的至少一个直接与供电网电连接。然后，供电网中的频率直接从同步发电机的转速中得出。

就此而言，具有大的惯性矩的所述发电机能够预设比较稳定的电网频率。但是，如果在电网中出现电压骤降，即在电网故障的情况下，则所述直接耦联的同步发电机可能由此陷入振荡。特别地，通过这种电压骤降可能得出相位阶跃。随后在电压骤降之后，平均极轮角可能超前，因为机器、即同步发电机，在电压骤降期间不能够将完全的有功功率输出到电网中。但是，原则上，其他故障也可能导致直接耦联的同步发电机的这种或其他不期望的激励。

也能够称为同步机的这种直接耦联的同步发电机也能够由突然并联有功功率馈入置于振荡中，因为同步发电机的工作特征曲线通过这种突然并联有功功率馈入对应地突然变化。如果同步发电机处的这种能量过剩不足够快地重新减小，则同步发电机可能不能够或不能够足够快地返回到其正常运行状态中。也存在如下危险，所述不同的振荡激励强地叠加，使得其使同步发电机故障。

同步发电机或多个对应地直接与供电网耦联的同步发电机的这种性能也在电网中被察觉，例如作为频率振荡被察觉。在极端情况下，同步发电机陷入故障在如下情况下也可能导致供电网的失效：供电网中的其他发电机不能够充分吸收所述情形。

在此，分立的发电机、如例如风能设施也能够有助于稳定供电网。这种借助于变频器馈入到供电网中的分立的发电机，在现在直接通过全功率变流器构思或在使用双馈异步机器的情况下，通常能够立刻对电网问题做出反应，并且例如在频率下降时立刻、至少暂时地将附加的功率馈入到供电网中。由此，在下文中风能设施所代表的这种分立的发电机能够实现快速的电网支持。越多的风能设施或其他分立的发电机馈入到供电网中，则这种电网支持能够是越有效的。

但是，在此同时存在如下危险，即这种快速馈入的支持功率也可能是直接耦联的同步发电机的振荡激励的原因。在极端情况下，这种有功功率馈入根据边界条件甚至可能导致这种同步发电机的故障。但是，即使没有这种极端结果，同步发电机通过分立的发电机的振荡激励仍是不期望的。

在本申请的优先权申请中，德国专利商标局已经检索到以下现有技术：DE 102016 115 431 A1、US 2012/0292904 A1以及Yuan Fu等人的文章“"Damping control ofPMSG-based wind turbines for power system stability enhancement”。

发明内容

因此，本发明所基于的目的是，解决上述问题中的至少一个问题。尤其应提出如下解决方案，在所述解决方案中避免、特别在电网故障之后避免同步发电机的振荡激励，或甚至在其出现时降低或附加地降低同步发电机的振荡激励。至少应相对于至今已知的解决方案提出替选的解决方案。

根据本发明提出根据权利要求1所述的方法。因此，所述方法将电功率馈入到供电网中，并且供电网具有电网频率。借助于变流器控制的发电单元在电网连接点处实现所述馈入。尤其借助于风能设施实现电功率的馈入。电功率的馈入在此也能够描述为电功率的交换，因为在馈入时也至少暂时地考虑从电网中提取电功率，即用于支持任务。就此而言，馈入电功率不应狭义地理解成始终和仅仅馈入，而是也能够包括功率流方向的反转，即从供电网至分立的发电单元，即例如至风能设施。

无论如何，电功率根据控制函数馈入到供电网中。电功率能够在此不仅包括有功功率而且包括无功功率。控制函数根据供电网的至少一个状态变量控制所馈入的功率。在此，特别考虑电网频率作为状态变量。但是，例如必要时附加地也能够考虑电网电压。

为此也提出，能够在正常控制函数与支持控制函数之间进行选择作为控制函数。在此，支持控制函数与正常控制函数不同。如果识别到供电网基本上稳定工作，则选择正常控制函数。这特别意味着，不存在电网故障。但是，稳定工作的供电网也包括：例如出现频率波动或电压波动，但是其仍然保持在规定的或可规定的界限中。正常控制函数例如能够与电网频率与频率参考值的偏差成比例地提升、或降低有功功率的馈入。例如也考虑，正常控制函数根据电网电压馈入无功功率份额，即特别根据电网电压提升或无功功率馈入的降低。

如果识别到电网问题、电网故障或电网故障的终止，则选择支持控制函数。这种电网问题、或这种电网故障特别是电网干扰，如由于电网短路导致的暂时的电压骤降。这种电网短路可能有非常短的持续时间，如例如若干毫秒或若干百分之一秒。因此，这种电网问题或这种电网故障特别检测为瞬态过程，在所述瞬态过程中，不再能够假设基本上正弦形的信号。然而，在这种电网故障终止之后，能够快速地重新存在正弦形的信号。这种电网问题或电网故障能够例如经由电压骤降、也例如小于电网额定电压的百分之50来检测，这也包括电压骤降直至0。

如果选择支持控制函数，则支持控制函数控制所馈入的功率，使得能够对抗供电网中的振荡，尤其与供电网连接的同步发电机的振荡、或通过同步发电机引起的振荡。因此，所述支持控制函数特别与这种同步发电机性能协调。特别地，这种支持控制函数能够辨识正确的性能模式并且对应地做出反应。特别地，所述支持控制函数能够馈入功率，使得所述功率恰好不支持振荡，这借助于正常控制函数可能会发生。

因此认识到，有时不能够满足普遍借助于正常控制函数支持电网，而是所述正常控制函数在电网故障情况下可能甚至还会使情况变差。对应地提出，在这种故障情况下选择支持控制函数，其有针对性地对于避免同步发电机振荡和尤其对于减小或衰减这种同步发电机振荡来调整。

根据一个实施方式提出，对抗通过至少一个直接与供电网耦联的同步发电机对电网问题、电网故障或电网故障终止的反应引起的振荡。因此，在此提出，正确地对同步发电机的反应做出反应。在此，正确地对抗优选地在测量技术方面检测到的振荡。这种振荡对于引起其的同步发电机可以是特别表征性的。特别地，这种振荡能够在电网频率的频率分析中相对于正确的频率作为突出的值、作为所谓的峰值出现。这种正确的频率能够处于0.1Hz至10Hz的范围中，尤其其应当预期处于0.5Hz至大约3Hz的范围中。

电网频率本身因此还自己以这种频率振荡，其中电网频率的另外的、更弱构成的振荡能够叠加。为了选择简单的真实实例，电网频率自身以一定频率振荡例如能够意味着，电网频率在50Hz的额定频率的情况下在一秒钟内从49.5Hz提升到50.5Hz并且重又下降回到49.5Hz，其中这周期性地重复。在所述非常简单的实例中，电网频率那么以1Hz的频率和在此以0.5Hz的幅值振荡。这仅是图解说明的实例，并且在此示例性选择的1Hz的频率表明同步发电机。但是，频率例如也能够是1.38Hz，以便图解说明其他任意的示例。借此应清楚的是，如果所述振荡频率具有显著的幅值，则所述振荡频率能够表征同步发电机。单独从所述表征性的频率中，那么能够在出现这种振荡时识别：是否能够将所述振荡与供电网中的已知的同步发电机相关联。此外，如果这种频率至今不是已知的，那么振荡的在所提及的频率范围中识别到的占统治地位的值能够足以辨识同步发电机的振荡。

那么，根据一个实施方式提出的支持控制函数对这种振荡做出反应。支持控制函数因此识别所述振荡，考虑所述振荡并且对应地对抗所述振荡。稍微简化地，这能够意味着，借助于支持控制函数相对于同步发电机反周期地将功率馈入到供电网中。

然而，如果振荡归因于电网问题或电网故障，则根据所述实施方式应特别进行对同步发电机的这种振荡的对抗。特别地，电网故障的终止也能够在显著程度上引起这种振荡。这种同步发电机的示例性提及的表征性振荡原则上能够总是存在，但是具有不同的幅值。在正常情况下，假设小的幅值，其必要时可证实，但是不是关键的。但是如果出现这种电网故障、或这种电网故障的终止，则能够激励同步发电机的具有很大幅值的所提及的振荡。因此，作为同步发电机对电网问题、电网故障或电网故障的终止的反应的振荡，能够已经在幅值方面识别。附加地，但是变流器控制的发电机单元自身也了解所述电网问题、所述电网故障或其终止，因为这种变流器控制的发电单元、尤其风能设施总归必须监控电网中的这种结果。因此，如果出现同步发电机的这种表征性振荡，如果出现这种电网问题或这种电网故障或其终止，则存在振荡，所述振荡形成同步发电机对电网问题、电网故障或电网故障终止的反应。

纯预防性地指出，这也能够适用于多个同步发电机，其中这基本上涉及如下情况：大型发电厂使用多个相同类型的同步发电机，所述同步发电机因此具有相同的表征性振荡频率并且通过相同的电网故障对应地也同步激励。

特别地，在此也基于如下认知：能够正确地辨识这种振荡并且能够对其正确地做出反应。对这种同步发电机的正确振荡的这种正确反应能够视为与通常由变流器控制的发电单元要求的对电网事件的反应明显不同。因此，相对于正常控制函数，所述支持控制函数能够稳固地使同步发电机的这种振荡平静，至少有针对性地对其做出反应。

根据一个设计方案提出，检测至少一个对于电网连接点振荡重要的同步发电机是否与供电网耦联。在此，将对于电网连接点振荡重要的同步发电机应理解为如下同步发电机：所述同步发电机电地在电网连接点处设置和连接和/或强地作用于电网连接点，使得同步发电机的发电机振荡在电网连接点处能够测量，其中在发电机振荡中，同步发电机在工作点周围振荡。尤其在此基于，发电机振荡作为频率波动或作为电压波动能够测量。在此，特别涉及在准备阶段中检测，即在电网问题或电网故障出现之前检测。由此能够预先判断，是否以及可能以何种方式和方法需要支持控制函数。优选地，这种支持控制函数也能够在了解这种检测到的振荡重要的同步发电机时配置、尤其参数化。

根据一个实施方式提出，在供电网中，尤其在电网连接点处，检测频率梯度。为此此外提出，直接在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后，通过变流器控制的发电单元重又进行有功功率馈入，其中随时间增长地提升有功功率馈入。有功功率馈入能够因此例如无论如何首先沿着斜坡或其他函数提升。为此那么提出，根据检测到的频率梯度提升有功功率馈入，并且与在负的频率梯度中相比，在此在正的频率梯度的情况下更慢地提升有功功率馈入。因此，在此进行控制，使得在任何情况下提升有功功率，但是提升的方式或速度与检测到的频率梯度相关。例如，为了再次研究上述实例，能够沿着时间相关的斜坡提升所馈入的有功功率，其中所述提升和降低叠加，即在负的频率梯度时提升并且在正的频率梯度时降低。直观地说，这种斜坡因此根据频率梯度具有隆起部或凹陷部。但是，所述斜坡尤其走向相同的最终值，如不具有隆起部和凹陷部那样。

尤其提出，根据检测到的频率梯度控制有功功率馈入的提升，使得所述提升随着频率梯度增大而减速并且随着频率梯度减小而加速。因此，在任何情况下存在有功功率提升，但是所述有功功率提升在频率梯度增大时减弱并且在频率梯度减小时增强。特别考虑经由斜坡函数的提升，其中与频率梯度相关的振动的信号与斜坡叠加。这种叠加的信号也能够称为叠加信号。特别在正弦形改变的频率梯度的情况下，能够得出与斜坡叠加的正弦形的叠加信号。有功功率馈入根据频率梯度的所述提升特别考虑频率梯度的瞬时值。

作为另外的可行方案提出，根据振动的频率梯度的峰值提升有功功率馈入。所述方案、如其余方案也假设振动的频率，这也引起振动的频率梯度。特别在频率的正弦形的振动、即振荡的情况下，频率梯度也是正弦形的。为此，但是即使频率梯度的振动不应是正弦形的，现在也提出考虑峰值。特别地，借此不考虑每个瞬时值。优选地，也能够考虑包络频率梯度的变化曲线的函数，或两个包络曲线中的一个包络曲线的函数。振动的频率梯度的峰值的函数自身不是振动的，并且恰好借此也提出，即有功功率馈入的提升不是振动的，而是尤其单调递增的。有功功率馈入的这种单调递增的提升那么引起关于时间能够具有沿着向上弯曲的曲线的变化曲线的有功功率馈入。有功功率因此不沿着线性斜坡提升，而是首先仅弱地然后强地提升。精确的变化曲线那么与检测到的频率梯度相关。

尤其因此也提出，在峰值随着减弱的频率振动而降低时，增大有功功率馈入的提升。频率越强地振荡，则因此在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后越弱地提升有功功率。振荡已经越平静，则也能够越强地提升有功功率。

优选地，在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后提升有功功率馈入的所提及的可行方案也能够组合。特别地，根据频率梯度的峰值提升有功功率馈入能够与如下组合：控制根据检测到的频率梯度提升有功功率馈入，使得提升随着频率梯度增大减速并且随着频率梯度减小加速。在特别基于频率梯度的瞬时值的提升的所述方式中，有功功率馈入的改变自身也能够振动。自身也能够振动的所述改变能够不仅与斜坡函数叠加，其能够替代于此与所描述的、不振动的根据峰值控制的提升叠加。所述根据峰值控制的提升能够由此获得振动的份额，即通过根据频率梯度的瞬时值的提升的叠加。

根据另一实施方式提出，直接在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后馈入无功功率。为此提出，使用无功功率函数来馈入无功功率，所述无功功率函数说明检测到的电压与待馈入的无功功率之间的关系，其中能够在第一无功功率函数与第二无功功率函数之间进行选择。因此，无功功率函数预设待馈入的无功功率，并且根据检测到的电压实现所述预设。在此特别考虑电网电压作为检测到的电压，尤其考虑电网连接点处的电网电压，在所述电网连接点处，变流器控制的发电单元馈入到供电网中。但是，也能够检测等效的变量。

为此现在提出，能够在第一无功功率函数与第二无功功率函数之间进行选择。在此，如果识别到供电网稳定工作，则选择第一无功功率函数。在此也包括，能够存在供电网中的尤其在电压和频率方面与最优点的轻微偏差，但是不是需要考虑的，尤其还不表明不稳定性或电网故障。

如果检测到对于电网连接点振荡重要的同步发电机的发电机振荡，或如果应当预期这种发电机振荡，则选择第二无功控制函数。已经在上文中描述，如何能够检测这种发电机振荡。这在如下情况下特别是应当预期到的：已知对应的同步发电机与供电网连接并且识别到激励振荡的干扰，即尤其电网问题或电网故障、或这种电网故障的终止。在这种情况下，那么因此选择第二无功功率函数，因此第二无功功率函数能够有针对性地经由无功功率馈入来考虑同步发电机的应当预期的或存在的所述振荡问题。

在此，对于第二无功功率函数提出，第二无功功率函数相对于第一无功功率函数在绝对值上具有更大的增强，即检测到的电压与待馈入的无功功率之间的增强。这在最简单的情况下能够是在第一无功功率函数与第二无功功率函数之间不同的恒定因数。但是，这能够也意味着，例如提出电压相关的增强，即变化的电压，但是所述电压仍分别在相同的电压下在第一无功功率函数与第二无功功率函数之间的比较中是不同的，即对于第二无功功率函数更大。由此，特别通过所述无功功率馈入能够在电网中实现更高的稳定性、特别更高的电压稳定性，这能够对抗同步发电机的振荡。在此，应遵循电压界限。已经认识到，通过无功功率馈入、或发电机的附加的定子侧磁化实现更高的极轮稳定性。但是为此提出，存在电压界限，并且提出，控制成，使得电压不长久地移出所允许的电压带。

通过无功功率馈入，能够得出发电机的附加的定子侧磁化，并且由此能够实现更高的极轮稳定性。为此提出，考虑电压界限，以便避免所使用的逆变器的输出电压不长久地离开预设电压带。

优选地提出，正常控制函数是第一无功功率函数，或包括第一无功功率函数，并且支持控制函数是或包括第二无功功率函数。优选地提出无功功率函数，所述无功功率函数引起临时允许更高电网电压的无功功率馈入。因此，第二无功功率函数对应于支持控制函数或形成支持控制函数的一部分，并且如果识别到电网问题、电网故障或电网故障的终止，则优选地也选择第二无功功率函数。这为此视为应当预期振荡的指示器。优选地为此提出，至少临时大地选择无功功率函数，使得临时允许更高的电网电压，尤其高于电网额定电压，尤其高于电网额定电压至少10％。

根据一个实施方式提出，控制函数，尤其支持控制函数实现具有惯性(Schwungmasse)的虚拟同步机的性能，所述惯性具有可预设的惯性矩

在此，虚拟同步机的性能至少在如下范围中实现，即使得电网频率的提升或降低引起所馈入的有功功率的降低或提升。为此提出，越大地预设惯性矩，则所述降低或提升越大。尤其提出，实现所述性能，使得所述降低或提升与预设的惯性矩成比例。因此，如果电网频率的特定的提升或降低根据所述性能引起所馈入的有功功率的特定的降低或提升，则当惯性矩双倍大时，那么所述有功功率双倍大。

此外或替选地提出，在电网频率提升或降低时，所馈入的馈入电流滞后于或超前于电网电压，并且惯性矩越大地预设，则馈入电流越强地滞后或超前。

在此因此对于所提及的函数以虚拟同步机为基础。这应理解为，所述虚拟同步机直接与应馈入所涉及的功率的供电网耦联。结果那么原则上假设，所述虚拟同步机以对应于电网频率的转速转动，但是事先不通过电网事件激励至摆动。在此，转速与电网频率之间的正确的因数不一定关键，但是为简单起见，作为优选的实施方式能够假设，同步机、或其转子在50Hz的电网频率下以50转/秒转动。按意义地，同步机在60Hz的电网频率时以60转/秒转动。

在发电机运行中，电压的极轮角超前。如果现在电网频率提升，则极轮角首先减小，使得同步机由此更少馈入。按意义地当然也适用于电网频率的降低的这种所述性能因此在控制函数中实现。控制函数因此以所述方式和方法与电网频率的改变相关地表现。

此外或替选地，因此也提出，实现如下性能：在所述性能中，所馈入的馈入电流在电网频率提升时滞后于电网电压或在电网频率降低时超前于电网电压。对于所述性能也提出，这作为虚拟同步机的性能的一部分实现。

这种虚拟同步机的可预设的惯性矩确定虚拟同步机的动力学，从而也确定如下性能：功率如何提升或降低，或馈入电流如何滞后或超前。因此也提出，所述可预设的惯性矩作为虚拟同步机的性能的一部分实现。为此提出，能够改变或任意设定就此而言表示虚拟惯性矩的所述可预设的惯性矩。

优选地提出，直接在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后激活虚拟同步机的性能，即无振荡的机器虚拟地与电网连接，并且此外或替选地提升惯性矩。激活虚拟同步机基本上意味着，无振荡的机器虚拟地与电网连接。在此，因此电网问题、电网故障或其终止触发激活虚拟同步机的性能，以便由此特定地激活用于衰减同步发电机的现在应当预期的振荡的馈入性能。附加地，为此能够提升惯性矩，以便还增强效果。如果虚拟同步机的性能已经还是激活的，则也考虑，在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后提升惯性矩。由此，提升所述类型的控制的作用。

如果检测到电网频率的摆动，则也能够替代于此或附加地执行直接在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后提出的所有所述措施。在此，特别提出，在摆动的频率通过故障前电网频率时激活所述措施。故障前电网频率是直接在出现电网问题或电网故障之前检测到的电网频率。在此因此假设，检测到电网频率的摆动。因此，所述电网频率在固定的频率周围，尤其在直接在出现电网问题或电网故障之前检测到的频率周围摆动。电网频率因此在所述故障前电网频率周围摆动，并且提出，在所述摆动的频率通过故障前电网频率时，即基本上精确地当摆动的频率具有故障前电网频率的值时，执行所提及的措施。因此在摆动的频率通过故障前电网频率时，激活虚拟同步机的性能，并且此外或替选地，提升惯性矩、即虚拟惯性矩。特别地，由此能够有针对性地对抗振荡。

根据另一设计方案提出，在支持控制函数中，实现用于主动振荡衰减的衰减调节。特别地也包括，上面已经描述的函数也设计成，使得所述函数起衰减作用，即对应地参数化。特别在线性支持控制函数的情况下，所述支持控制函数能够经由特征值表征，并且能够设置特征值，使得引起衰减作用或对于具有支持控制函数的整个系统的特征值能够对应地经由支持控制函数的选择来选择。

此外或替选地，根据一个实施方式提出，为了馈入电功率通过如下方式调制所馈入的或所提取的无功功率：调制变流器控制的发电单元作为导纳(Y_L)。因此，控制装置工作成，使得控制装置馈入电流，如果发电单元是对应的导纳，则得出所述电流。发电单元由此作为导纳调制。因为导纳由有功导电值和无功导电值、即由电导和电纳构成，也能够通过对应地预设导纳实现衰减份额。

根据一个简单的实现方案例如也考虑，在支持控制函数中设置差分的份额，只要所述份额对应地参数化，则所述份额通常起衰减作用。

优选地，为了实现这种衰减调节，提出纵向电阻的模拟或仿真。能够例如将这种纵向电阻模拟或仿真成，使得纵向电阻类似于电网扼流圈地表现。由此，能够经由所馈入的电流实现衰减作用。

在此，以如下构思为基础：所馈入的电流的作用通过纵向电阻的所述模拟或仿真在所述纵向电阻处出现，尤其地，对应的电压在那里出现并且对应地考虑所述电压或其对馈入的作用。例如通过所馈入的电流在存在摆动时，对应地振荡的电压也降落在纵向电阻处，所述电压能够重又对应地影响所馈入的电流。为此提出，不使用真实的纵向电阻，而是对其进行模拟或仿真。所述两种变型方案在此同义地使用，因为所馈入的电流以模拟的方式经由本身也仅作为计算变量存在的纵向电阻引导。就此而言，存在模拟。另一方面，但是也对串联电阻进行仿真，因为其在总体性能中、例如在支持控制函数中实现，即以计算变量的方式考虑，使得串联电阻在那里如纵向电阻那样起作用。就此而言，那么因此存在仿真。

此外或替选地提出，对频率相关的负荷进行模拟或仿真。在此，适用与对于纵向电阻所描写的类似的原理。但是与此不同，这种频率相关的负荷不在一个电流路径中或所有电流路径中设置，而是以负荷的方式连接。然后，对所述性能进行模拟或仿真，并且由此影响用于对抗振荡的馈入。

根据一个实施方案，为此提出三次幂功率-电压特性。因此，这种作为基础的特性对具有为此以三次幂关系提升的功率的电压变化做出反应。在此处特别应用作图解说明的解释的最简单的情况下，以功率变成八倍对电压加倍做出反应。即对这种负荷进行模拟或仿真。所述提议特别遵循具有负的温度系数的加热导体的性能，其中因此其欧姆电阻随着温度升高而降低。因此，如果电压提升，则由此电流提升，由此电阻变热并且由此减小，这引起进一步的电流升高。由此，电压提升三倍地作用于功率提升。由此，能够实现特别有效的衰减性能，所述衰减性能在小的电压变化时更小地起作用并且在更大的电压变化时更强地起作用。

根据一个实施方式提出，根据变流器饱和对支持控制函数进行选择和/或参数化。在此，变流器饱和是对于通过变流器控制的馈入设备馈入的所馈入的功率相对于总共馈入到供电网中的功率的份额的量度。在此，总共馈入到供电网中的功率基本上是通过变流器控制的馈入设备馈入的功率和通过直接与供电网耦联的同步机馈入的功率的总和。在此已经认识到，变流器饱和、即供电网中的变流器控制的馈入设备的份额不仅能够影响：支持控制函数能够是何种程度有效的，但是另一方面也由此能够判断：一个振荡的同步发电机或多个振荡的同步发电机能够对于供电网是何种程度关键的或占统治地位的。

优选地提出，支持控制函数包括衰减措施或衰减份额，并且尤其地，支持控制函数对应于具有所补充的衰减措施的正常控制函数。即使选择支持控制函数，馈入因此基本上还遵循正常控制函数，但是，相对于此仅仅补充衰减措施。为此尤其考虑上述衰减措施，如例如所调节的系统的总体传递函数的特征值的D-份额或对应设定。

优选地，在识别到供电网中的至少一个同步机的振荡时，执行快速的有功功率回收，尤其如果识别到高的变流器份额，尤其至少90％、尤其至少95％，则执行比通过支持控制函数预设的更快的有功功率回收，其中那么尤其考虑直接与电网耦联的同步机的故障。

在此以如下认知为基础：在非常高的变流器份额的情况下，其也对于供电网是占统治地位的。在这种情况下提出，快速的功率回收对于在电网中的一个同步发电机或电网中的多个同步发电机的有针对性的振荡稳定是重要的。这以如下内容为基础，这种快速的功率回收甚至在如下情况下提前做出：承担直接与供电网耦联的同步发电机故障的风险，即尤其超出倾斜力矩并且才重又必须同步。在这一点应指出，与供电网直接耦联的同步发电机或同步机，也简化地称为电网中或供电网中的同步发电机或同步机。

通过所述措施，因此能够实现快速的电网稳定，特别地，能够快速地提供另外的在电网中需要的有功功率，以便由此避免供电网中的其他问题。

在如下情况下显得不同，即电网中的变流器份额更小，尤其处于50％或更少。那么对于能够在供电网中在故障之后尽可能快速地提供有功功率的目标，大多最好能够与直接耦联的同步发电机一起实现。那么因此有利的是，变流器控制的发电机单元首先或至少也专注于，一个或多个直接与供电网耦联的同步发电机能够稳定工作。

因此，作为一个方法步骤，提出对变流器份额的检查。替选地，也能够替代当前所馈入的功率的关系，考虑可馈入到供电网中的功率的关系，尤其也仅考虑额定功率的关系，作为变流器份额。由此，能够简单考虑的稳定的和长久的计算变量是可用的。特别地，在准备阶段中能够已经认识到：是否存在高的变流器份额。对应地，那么能够在这些情况的情况下，立刻借助于正确的控制函数作出反应。有帮助地在此考虑，考虑额定功率的关系，但是根据正确的情形，即如果变流器控制的发电单元是风能设施例如根据风力供应，进行对应的调制。

根据本发明，也提出变流器控制的发电单元。尤其提出作为变流器控制的发电单元工作的风能设施。这种变流器控制的发电单元用于将电功率馈入到供电网中，其中供电网具有电网频率。所述发电单元具有用于根据控制函数馈入电功率的馈入装置，其中电功率能够包括有功功率和无功功率。这种馈入装置特别能够是或至少包括逆变器或多个并联连接的逆变器。

此外，设有控制装置，在所述控制装置中实现控制函数。在此，控制函数构成和实现成，使得其根据供电网的至少一个状态变量控制功率。控制函数因此控制将电功率馈入到供电网中。作为状态变量特别考虑电网电压和电网频率。

此外，设有选择装置，在所述选择装置中，能够在正常控制函数与相对于正常控制函数不同的支持控制函数之间进行选择作为控制函数。选择装置也配置用于进行对应的选择。在此，选择装置配置成，尤其实现对应的选择标准，使得如果识别到供电网稳定工作，则选择正常控制函数。这也包括如下可行方案：电网偏离最优工作点。如果识别到电网问题、电网故障或电网故障的终止，则选择支持控制函数。对应地，优选地也提出用于检测电网故障的检测单元。

在此，支持控制函数控制所馈入的功率，使得能够对抗供电网中的振荡，特别应对抗与供电网连接的同步发电机的振荡或通过同步发电机引起的振荡。

所提出的变流器控制的发电单元或风能设施的优点从对用于将电功率馈入到供电网中的方法的前述实施方式的详述中得出。

优选地，因此也提出，变流器控制的发电单元或风能设施使用根据至少一个前述实施方式的方法。尤其地，这种方法分别在变流器控制的发电单元或风能设施、尤其控制装置中实现。

根据本发明也提出一种具有多个风能设施的风电厂。在此提出，使用根据至少一个前述实施方式的多个风能设施。风电厂因此那么具有多个风能设施，所述多个风能设施中的每个自身分别特别在正常控制函数与支持控制函数之间进行选择。特别地，在每个单个风能设施中分别实施根据至少一个实施方式在上文中描述的方法。

但是，此外或替选地也考虑，风电厂具有电厂控制单元，所述电厂控制单元也能够称作为中央电厂控制单元，并且所述电厂控制单元使用根据前述实施方式的至少一个方法，尤其实现这种方法。为此提出，这种电厂控制单元基于所述方法产生功率期望值并且将功率期望值转发给风电厂中的风能设施。风能设施随后仅还实现对应的功率期望值。替选地，风电厂能够设置中央电厂馈入单元，所述中央电厂馈入单元承担对于电厂中的所有风能设施的馈入。例如，这种中央馈入单元能够经由电网中的直流电流与电厂中的所有风能设施连接，并且经由此获得电厂中的风能设施的功率。中央电厂馈入单元能够将所述功率馈入到供电网中，从而如根据方法的至少一个前述实施方式描述的那样进行。

特别通过应用使用至少一个有利地描述的风电厂的方法，能够特别有效地实现电网支持，并且在此特别实现至少一个与供电网耦联的同步发电机的振荡衰减，因为这种风电厂也能够具有总共非常高的功率供应，从而特别在功率馈入的改变方面的控制干预能够是非常有效的。

附图说明

在下文中根据实施方式参照附图示例性详细描述本发明。

图1在立体图中示出风能设施。

图2在示意图中示出风电厂。

图3至图5示出靠近变流器控制的发电单元的同步机的可行性能的图表。

图6示意性示出具有馈入装置的控制装置的结构。

图7示意性示出具有在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后的功率提升的不同策略的图表。

图8示意性示出具有直接耦联的同步机和作为负载图解说明的风电厂的电网结构。

图8a和图8b对于根据图8的电网结构示出对于不同条件的工作特征曲线。

具体实施方式

图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施100。在吊舱104上，设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行时通过风置于转动运动并且由此驱动吊舱104中的发电机。

图2示出具有示例性三个风能设施100的风电厂112，所述风能设施能够是相同的或不同的。因此，三个风能设施100原则上代表风电厂112的任意数量的风能设施。风能设施100经由电厂电网114提供其功率、即尤其所产生的电流。在此，各个风能设施100的分别所产生的电流或功率相加，并且大多设有变压器116，所述变压器将电厂中的电压升压变换，以便随后在也通常称为PCC的馈入点118处馈入到供给网120中。图2仅是风电厂112的简化视图，例如虽然当然存在控制装置，然而未示出所述控制装置。电厂电网114例如也能够不同地构造，在所述电厂电网中，例如也在每个风能设施100的输出端处存在变压器，以便仅列举一个另外的实施例。

图3至图5表明直接与供电网耦联的同步机的性能，所述同步机靠近变流器控制的发电单元，尤其靠近风能设施或风电厂。在此，图解说明不同的效果。

原则上认识到如下问题，同步发电机或同步机，这在此用作为同义术语，在导致电压骤降的电网故障时，可能陷入振荡，这可能特别通过相位阶跃触发。在电压骤降之后，平均极轮角那么超前，因为机器在电压骤降期间不能够将全部有功功率输出给电网。

同步机也能够由突然的并联有功功率馈入置于振荡中，图3图解说明所述情况。图3示出同步机的工作特征曲线、即与极轮角δ_Q相关的机器力矩m_S，同样的情况也适用于图4和图5。

在图3中在快速接通、即特别通过临近的变流器控制的发电单元快速接通并联有功功率馈入的方面图解说明靠近变流器控制的发电单元运行的同步机的性能。具有工作点A的工作特征曲线301示出在快速接通之前的情形。通过突然的并联有功功率馈入，所述工作特征曲线301突然变化成新的工作特征曲线302，并且从当前极轮位置中首先、至少理想地得出新的工作点B。但是，发电厂的继续恒定的驱动力矩在所述工作点中不能够由同步发电机吸收，使得得出转矩过剩，并且对应于所述转矩过剩和整个转子的惯性加速极轮。在极轮横穿额定力矩的轴线时，力矩虽然重又平衡，但是转子中的动能引起极轮穿过特征曲线、即新的工作特征曲线302。在此，极轮通过更高的力矩重又制动。应尽可能快地重又消除所述能量过剩，借此同步机重又返回到正常运行状态中。

可能的返回通过过渡部段303表明。在此，工作点A以摆动的从而振荡的方式和方法过渡到新的工作特征曲线302上的工作点C。为了表明所述问题，绘制加速面306和制动面308。在所示出的示例中，示出对于稳定的补偿过程的情形。在此，加速面306、即基本上三角形ABC小于可能的制动面308。运动因此比加速更强地制动，因此可能的制动能量大于加速能量。在图3中示出对于稳定的补偿过程的情形。在此，加速面、即基本上三角形ABC小于可能的制动面，即在用于m＝1的值上方、并且在点C右边的面。

现在认识到，一个问题可能是，两个所提及的振荡激励过强地叠加，因为由此可能发生，同步机由此陷入故障。应避免所述情况。这种情况在如下情况下得出：激励、即通过加速面306表示的激励大于通过制动面308表示的制动，即激励或与此等效的面大于可能的制动面。

为此也认识到，所述问题特别在变流器控制的发电单元的高饱和的情况下可能出现，并且因此应特别考虑。通过变流器控制的发电单元能够馈入这种功率阶跃，因此这能够表现出危险。但是也认识到，能够有针对性地控制变流器控制的发电单元，以便避免、降低或解决所述问题。例如能够通过这种变流器控制的发电单元影响并且不同地构造所示出的过渡部段。

在此提出的用于改进故障后稳定性、即用于改进所提及的问题的可行方案是识别振荡性能以及对其做出对应的反应。为此尤其认识到，首先发生激励，即由于故障发生激励，并且然后可能重新出现由于在图3中阐述的效果引起的激励。即首先发生由于出现故障而引起的激励，并且然后重新发生由于在图3中描述的效果引起的激励。

在此，能够对作为实施方式提出的以下不同的策略进行区分。

可行方案是，对频率梯度df/dt进行分析。如果df/dt>0，则提出有功功率回收的滞后，相反对于df/dt<0，则提出快速的有功功率回收。

根据或基于频率分析，提出在故障之后立即通过在极轮返回振荡期间的有功功率回收改进稳定性。这在图4中图解说明。在那里，工作特征曲线402示出在快速接通之后的情形。如果现在在返回振荡期间通过附近的变流器控制的发电单元馈入较少的有功功率，则这支持同步机的有功功率回收，因为这引起工作特征曲线402提升至提升的工作特征曲线404。

同步发电机的其振荡被考虑的极轮，从故障前状态、即从起始点401在故障期间继续加速至更靠左和更靠下的中间点403。现在，对于稳定回收的条件是，在中间点403左边所示出的加速面406的面积不大于原始制动面408，所述原始制动面处于中间点403右上方，即处于原始曲线下方，即处于工作特征曲线402下方。

处于原始曲线402下方的原始制动面408’以及处于移动的工作特征曲线404下方的同样绘制的改变的制动面409在此是相同大小的。但是已经证实，移动的曲线409距临界点405具有更大的间隔，临界点通过曲线与力矩m_a的交点形成。通过所述更大的间隔，移动的工作特征曲线404具有更多的稳定性裕量，这通过工作特征曲线的所述移动能够实现。

已经认识到，也从中可看出，故障的持续时间和深度从而极轮的位置可能能够用作为用于支持的变量。

然而应注意，极轮从通过黑点401表示的故障前状态在故障期间加速至更靠右且更靠下的点(403)。在此，对于稳定回收的条件是，点403左边的面积不大于点403的右上方的、在曲线下方的面积。处于旧的工作特征曲线402下方的面408’以及处于移动的工作特征曲线404下方的面408”在此是相同大小的。但是已经证实，面408”与面408’相比距临界点具有更大的间隔，从而具有更多稳定性裕量，所述临界点是曲线与力矩m_a的交点。

在此也已经证实，故障的持续时间和深度(从而极轮的“位置”)可能能够用作为用于支持的变量。

作为另外的策略提出通过强化的无功功率馈入的稳定。这在图8b中图解说明。在那里，工作特征曲线830示出在快速接通之后的情形。所提出的通过附近的变流器控制的发电单元的强化的无功功率馈入引起朝向改变的第二工作特征曲线834的移动。在此，也能够改进加速面与制动面的关系。加速面通过故障得出并且加速面原则上必须小于制动面。

无功功率馈入的效果虽然小于通过有功功率馈入的效果，但是特别地通过调制无功功率(这能够通过调制导纳Y_L实现，即通过风电厂812的功率电子装置根据转速偏差)，能够实现同步过程的衰减的改进，即同步发电机的转速重又同步到电网频率、理想地同步到电网额定频率的过程。

根据一个实施方式提出，变流器控制的馈入装置、尤其风电厂配设有用于馈入横向电压的至少一个装置。这能够通过FACTS设备或环路变压器实现。由此，通过有针对性地移动极轮角能够实现同步机的稳定性裕量。这在图5中图解说明，图5示出工作特征曲线502移动至移动的工作特征曲线504。在此，在两个方向上的移动根据极轮角的大小能够起稳定作用。加速面506和移动的制动面508示出，稳定性裕量通过将工作特征曲线从502移动到504来增大。

同步机的极轮角也能够在小的程度上通过有针对性的有功功率和无功功率馈入来改变。在此，有功功率和无功功率必须改变成，使得出现恰好一个对应于图5的移动。在此，图8a和图8b的以下还阐述的效果叠加。但是，所述效果与通过注入横向电压引起的效果相比明显更小，因此与稳定性裕量的简单提升相比，恰好也能够将极轮角的调制重又用于稳定。

运行特征曲线的简单移动特别有利的是，与在另外的所设想的措施相比，能够通过稳定措施对电压得出更小的效果。

图6示意性示出具有馈入装置602的控制装置600，馈入装置馈入到供电网604中。在此，馈入装置602从控制装置600获得功率期望值S(t)。就此而言，在此一般性地参照负数视在功率、即关于数值和相位的视在功率。但是，通常也能够执行这种功率预设，使得例如有功功率P(t)和无功功率Q(t)预设为分离的值。在下文中，在此简化地提及功率或功率预设，这能够意味着有功功率和/或无功功率。此外清楚的是，所述功率与时间t相关，即并非提供常数，而是能够波动的一个值或多个值。

然后，馈入装置602获得所述功率预设并且从中产生3相电流I，所述电流在此也能够称作为馈入电流，并且所述电流馈入到供电网604中。在馈入装置602与供电网604之间，例如还能够设置有变压器，但是在此变压器不是重要的。同样地，通常设有电网扼流圈，所述电网扼流圈在此也不示出并且能够理解为馈入装置602的一部分。馈入装置602能够由一个或多个逆变器构成，所述逆变器尤其从风能设施的发电机获取其功率。为了根据功率预设S(t)控制功率，通常也需要控制所提及的发电机的功率或控制所述发电机。这在此理解为对于馈入装置602的功率预设S(t)。换言之，所述功率预设也影响到发电机控制或必需功率源的其他控制。这种实现方案对于本领域技术人员原则上是已知的，使得不用阐述其他细节。

在电网稳定工作并且尤其不出现电网问题或电网故障的正常情况下，正常控制函数块606中的正常控制函数产生功率预设S(t)。为此，正常控制函数块606获得电网电压U和电网频率f作为输入变量。

为此，这也仅应作为示意图理解，借助于电压测量机构608检测电网电压U。从如此检测到的电网电压U中，能够经由频率求取块610检测频率f，并且然后作为另外的输入变量输入到正常控制函数块606中。仅为简单起见，电网电压U和电网频率f不是与时间相关的变量。实际上，但是这二者与时间相关，并且与时间的相关性、即其随时间的改变在此也通常是重要的。

无论如何，正常控制函数块606确定功率预设S(t)，并且在正常情况下，即如果不存在或暂时存在电网问题或故障并且也在其他情况下不应当预期供电网604的稳定性损失，将功率预设通过选择装置612传递给馈入装置602。在正常控制函数块606中存储或实现的正常控制函数尤其也能够与电网频率相关地确定有功功率预设P以及与电网电压U相关地确定无功功率预设Q。然后，所述结果能够在功率预设S(t)中总结。原则上，但是也考虑，不确定无功功率份额Q或不确定有功功率份额P。

如果现在存在电网问题、电网故障或这种电网故障的终止，则选择装置612切换，并且将功率预设S(t)从支持控制函数块614转发给馈入装置602。

这种切换能够通过识别到电网问题、电网故障或这种电网故障的终止触发。这在图6中简化地示出为事件E。所述事件E在事件识别单元616中识别。在这一点上应指出，不仅事件识别单元616而且选择装置612以及其余示出的元件也能够不同地实现。总体上对于控制装置600示出的结构尤其也能够作为控制装置中的软件实现，以便列举仅一个另外的示例。

无论如何，事件识别单元616图解说明，能够根据电网电压U和电网频率f识别事件E。这例如能够看出，电压骤降引起事件E的识别。在这种情况下，不需要评估电网频率f。但是也考虑，在不具有电网电压U的电压骤降的情况下，出现如此强的频率振荡进而根据频率f能够被识别，使得这引起事件E的识别。就此而言，事件E与电网电压U和电网频率f的相关性也应理解为，为此监控两个变量。原则上，但是当然也考虑，两个变量共同引起事件E的识别。此外，也能够使用另外的变量，如例如电网频率的时间导数，以便列举仅一个示例，但是所述示例在此为简单起见不作为对于事件识别单元616的输入变量示出。

与正常控制函数块606一样，支持控制函数块614中的支持控制函数获得电网电压U和电网频率f作为输入变量。附加地，支持控制函数从而支持控制函数块614获得时间导数

作为电网频率f的另外的输入变量。所述求导的电网频率

在求导装置618中产生。特别地，有功功率P能够根据这种频率导数

产生或附加地一起考虑所述频率导数。

此外，也提出频率分析或经由频率分析装置620中的DFT的频率分析。结果特别是电网频率f的频率谱f(f)。通过频率分析、即例如对应的傅里叶变化，能够识别大型发电厂624的在图6中示意性示出的同步发电机622的表征性振荡。因此，所述频率相关的频率谱f(f)同样能够在事件识别单元616中评估，这在此仅为简单起见不示出。特别地，根据一个实施方式，事件识别单元616从电网频率f的由频率分析装置620已经产生的频率谱f(f)中，能够了解到同步发电机622的表征性振荡频率，并且然后在监控电网频率f时确定：以同步发电机622的所述表征性频率算出的电网频率f是否振荡。如果这以对应地高的幅值实现，则这能够引起识别到事件E。所述事件E能够对应地也形成用于支持控制函数从而支持控制函数块614的输入变量。在此，这样识别到的事件E能够对于支持控制函数块614中的支持控制函数用作为随时间的、即随时间精确的触发装置，这在专业术语中也描述为触发器(Trigger)。

根据图6的示意图同样是用于支持控制函数块614的输入变量的频率谱f(f)，特别也能够用于支持控制函数的调整或用于其参数化。特别地，支持控制函数的动态特性、尤其特征值能够与同步发电机622的检测到的表征性振荡频率相关。

因此，如果识别到事件E，则选择装置612切换，使得由支持控制函数块614中的支持控制函数预设功率预设S(t)，并且为此，支持控制函数块614获得电网电压U、电网频率f及其导数

作为输入变量。此外，能够附加地考虑频率谱f(f)以及进行触发的或识别到的事件E。

由此，能够检测同步发电机622的特征和性能，并且对其正确地做出反应。通过在电学意义上同步发电机622极为贴近馈入装置602、从而极为贴近变流器控制的发电单元，对于所述发电单元，控制装置600和馈入装置602处于一起，通过所述发电单元能够有针对性地影响同步发电机622的性能，即通过精巧地馈入功率S(t)。

图7示意性示出具有在电网问题、电网故障或电网故障的终止之后的功率提升的不同策略的图表。在此，在上部的图表中，示出数学上也能够称作为df/dt的具有消退的幅值的频率梯度710。下部图表示出与此不同的功率提升作为功率变化曲线701至704。两个图表使用相同的时间轴。

在此，图7示出功率骤降，在所述功率骤降中，功率示例性从初始值P₀下降到0。但是，实际考虑或图解说明在时刻t₀才开始，在所述时刻，随后应再次进行功率馈入、即有功功率馈入。频率的在上部图表中示出的振荡性能或频率梯度710的所示出的振荡也从所述时刻tt₀才开始考虑。特别地，两个图表在时刻t₀之前的范围内不彼此协调。

无论如何，电网频率在时刻t₀具有大约正弦形的消退的振荡。对应地，频率梯度710的变化曲线也是大约正弦形的和消退的。此外，还绘制频率梯度710的峰值S_fG(t)的变化曲线，所述变化曲线也能够称作为峰值函数712。因此，峰值函数712在每个时刻说明频率梯度710的最大值，并且借此大约形成振荡的频率梯度的两个包络曲线中的上部曲线。

根据频率梯度710，在下部图表中说明功率提升的不同可行方案。第一功率变化曲线701形成不与频率梯度710相关的简单的斜坡。这种斜坡能够形成现有技术，但是所述斜坡也能够用作为用于与根据频率梯度710的功率函数的叠加的基础。

这种叠加示出第二功率变化曲线702。所述第二功率变化曲线由第一功率变化曲线701的斜坡或类似斜坡、以及直接与频率梯度相关的功率函数组成，所述功率函数与斜坡叠加地形成第二功率变化曲线702。直接与频率梯度相关的功率函数例如能够是与频率梯度成比例的函数。因此，得出功率的升高，但是所述升高能够有针对性地对抗振荡，这能够通过所叠加的与频率梯度相关的功率函数实现。因此，功率升高，而不在此激励在频率梯度710中反映的振荡。替代于此，使这种振荡衰减。

第三功率变化曲线703仅与峰值函数相关，即不考虑频率梯度710的振荡，而是仅考虑幅值的变化曲线。借此，第三功率变化曲线703不具有振荡。第三功率变化曲线能够在所期望的功率提升开始时仅微弱地提高功率。然后，如果振荡消退，则也能够更强地提升功率。由此，第三功率变化曲线703具有随着时间增大的斜率，这也作为一般性特征提出。

另一提议是，与频率梯度710相关的功率函数与功率变化曲线703叠加。替代所述功率函数与斜坡形的功率变化曲线701叠加，在此那么所提出的所述功率函数与第三功率变化曲线703叠加。结果是第四功率变化曲线704。由此，能够协同地组合所述优点。第三功率变化曲线的初始弱的升高在振荡状态中阻止过强的功率提升，并且直接与频率梯度相关的功率函数有针对性地反向控制所述振荡。特别地，第三功率变化曲线的弱的升高在那里也通过直接与频率梯度相关的功率函数能够实现更强的反向控制(Gegensteuern)。

图8的电网结构图解说明电网部段800，所述电网部段基本上通过第一电抗和第二电抗801和802形成，所述第一电抗和第二电抗在此为简单起见假设是相同大小的。所述电网部段800与其余电网804连接，其余电网在此简化地假设是固定不变的电网。

此外，存在同步机806，所述同步机也能够称作为同步发电机，并且所述同步机直接地、即无需插入变流器地与供电网耦联，即在此与电网部段800在第一电抗801处耦联。同步机806能够经由具有驱动轴810的涡轮808驱动，这在此仅表示，并且所述三个元件在此也代表性地代表发电厂816。借此，同步机806经由所述电网部段800与其余电网804连接。对于所述同步机，电网部段800、特别两个电抗801和802形成负荷流路径。

在此，风电厂812通过导纳Y_L作为负载描绘并且连接在第一电抗与第二电抗801、802之间。开关814图解说明，风电厂812也能够与电网部段800分离。

经由图8的结构，能够表明通过风电厂812的馈入对借助于其同步机806与电网804连接的发电厂816的稳定性裕量的作用。

在此，风电厂812从而馈入连接在负荷流路径中，即在第一电抗与第二电抗801、802之间。

对于图8的结构，图8a示出工作特征曲线830，所述工作特征曲线显示同步机806在正常运行中在通过同步机806和风电厂812的并联馈入时的转矩-极轮角相关性。

图8a和图8b使用与图3和图4相同的示图。

在图8a中示出，如果通过风电厂812的有功功率馈入减小，则原则上也能够同义地称作为运行特征曲线的工作特征曲线如何改变。图8a为此示出，同步发电机806的工作特征曲线830通过减小有功功率馈入如何向左上向改变的第一工作特征曲线832移动。

由此得出可能的制动面，如其在图3和图4中示出，并且这种可能的制动面能够通过所示出的移动增大。因此可看出，通过所述激励，即通过有功功率馈入的所述减小，改进稳定性裕量，或在这种稳定的故障后条件下增大最大可能的激励。

相反，图8b示出通过风电厂812附加的无功电流馈入对转矩-极轮角相关性的影响。初始的工作特征曲线830对应于图8a的工作特征曲线830。因此，图8b中的工作特征曲线830重又形成在通过同步发电机806、即发电厂816和风电厂812的并联馈入时的初始特征曲线。

如果风电厂812现在馈入附加的电容性的从而过激励的无功电流，则同步机806的稳定性储备(可能的制动面)通过转矩-极轮角特征曲线、即工作特征曲线830向上向改变的第二工作特征曲线834移动而提高。所述移动因此实现提升或增大制动面，如其在图3和图4中阐述的那样。

为了图解说明，在图8b中也示出对通过风电厂812的电感性无功电流的馈入的反应。由此，得出改变的第三工作特征曲线836，所述第三工作特征曲线向下移动。这示出，电感性无功电流的所述馈入使同步机806的稳定性对应于下部工作特征曲线836变差。

通过电感性无功电流与通过风电厂812的有功功率减小组合，例如能够单独改变发电厂816的同步发电机806的极轮角。在此，效果能够根据改变的第一工作特征曲线和第二工作特征曲线832、834叠加。朝向其他方向的移动能够对应地通过在同时电感性电流馈入时的有功功率增大来实现。

根据另一实施方式，对于控制通过变流器控制的发电单元的功率馈入对同步机的性能进行仿真，并且为此，能够以具有虚拟惯性矩的虚拟同步机为基础。虚拟惯性矩的所述性能和/或增大优选地在电压回收之后激活。在摆动的频率通过故障前电网频率、即通过在故障之前存在的频率时也考虑激活。这对应于通过平衡点。

作为另外的策略也提出主动振荡衰减。

为此，例如考虑对纵向电阻进行模拟。所述纵向电阻引起通过馈入电流的电压相关的馈入有功功率，所述馈入电流在模拟中流过所述纵向电阻。

也考虑模拟频率相关的负荷，因此所述负荷引起频率相关的馈入功率或提取功率。

也考虑其他的主动衰减方法，在所述方法中，例如对应地馈入调制的功率。

所提出的措施涉及混合供应结构，在所述混合供应结构中，同时传统地和以变流器馈送的方式馈入。因此也提出，考虑变流器饱和，并且与此相关地采取所提出的措施。

在变流器馈送的馈入的非常高的份额、尤其>95％时，根据一方面提出，切换到最快可能的有功功率回收。在此，承担同步机的不稳定性倾向，因为在具有非常高的可再生饱和的电网中必须使功率平衡的恢复优先。在此特别基于如下认知：在这种系统中，惯性是小的，并且频率敏感性是高的。

因此已经识别，在电网故障事件之后，变流器馈送的馈入设备，如例如光伏设施(PV)、风能设施、或电池存储器的有功功率回收的类型，可能影响同步机的稳定性。也已经认识到，所述效果与基于变流器的馈入设备的当前份额强烈相关。

至今，在至少电网编码(Grid Codes)中正确地规定故障后性能。如果总的来说仅提及尽可能快速的有功功率回收。不考虑在电相邻的同步机的情况下得出的动态效果并且也不考虑当前份额，即总电网中和对应的待控制的风能设施附近的渗透(Penetration)、基于变流器的馈入设备的渗透、即变流器控制的发电单元的渗透。

因此，也视作为力求达到的目标的有，使变流器控制的馈入单元的故障穿越性能和故障后性能(FRT性能和后FRT性能)将来与具有变流器控制的馈入单元的电网的瞬时渗透相关，并且对不稳定性倾向主动做出反应。对于所述目标，特别应实现以下可行方案：

变流器控制的发电单元以所调整的故障后性能对处于附件的同步机的故障后性能做出反应。

特别地，在具有变流器控制的发电单元的局部和全局高的渗透的情况下应实现系统稳定性和电相邻的同步发电机的稳定性。也应实现，将来允许设立更多的变流器控制的发电单元，并且连接到电网上，即使电网处的仅仍少量直接耦联的同步发电机处于运行中。

Claims (16)

1.一种用于借助于变流器控制的发电单元在电网连接点处交换电功率、尤其将电功率馈入到供电网中的方法，所述供电网具有电网频率，所述方法包括以下步骤：

根据控制函数馈入电功率，其中所述电功率能够包括有功功率和无功功率，

其中所述控制函数根据所述供电网的至少一个状态变量来控制所述功率，以及

作为控制函数能够在正常控制函数与不同于所述正常控制函数的支持控制函数之间进行选择，以及

-如果已经识别到供电网稳定工作，则选择所述正常控制函数，以及

-如果已经识别到电网问题、电网故障或所述电网故障的终止，则选择所述支持控制函数，其中

所述支持控制函数控制所馈入的功率，使得能够对抗所述供电网中的振荡，特别是与所述供电网连接的同步发电机的振荡，或通过所述同步发电机引起的振荡。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

对抗通过至少一个直接与所述供电网耦联的同步发电机对所述电网问题、所述电网故障或所述电网故障终止做出的反应而引起的振荡。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

检测至少一个对于所述电网连接点振荡重要的同步发电机是否与所述供电网耦联，其中对于所述电网连接点振荡重要的同步发电机在电学方面靠近所述电网连接点设置和/或强烈地作用于所述电网连接点，使得同步发电机的发电机振荡在所述电网连接点处能够测量，尤其作为频率波动或作为电压波动能够测量，在所述发电机振荡中，所述同步发电机在工作点周围振荡。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在所述供电网中，尤其在所述电网连接点处，检测频率梯度，

-在所述电网问题、电网故障或所述电网故障的终止之后，立即通过所述变流器控制的发电单元再次进行有功功率馈入，在所述有功功率馈入时，随时间增长地提升所述有功功率馈入，其中根据如下列表中的至少一个规则执行所述提升，所述列表具有：

-根据所检测到的频率梯度提升所述有功功率馈入，其中与在负的频率梯度中相比，在正的频率梯度中更慢地提升所述有功功率馈入，

-根据所检测到的频率梯度提升所述有功功率馈入，使得所述提升

-随着频率梯度增大而减速，以及

-随着频率梯度减小而加速，以及

-根据振动的频率梯度的峰值来提升有功功率馈入，使得在所述峰值随着减弱的频率振动而降低时，增大所述有功功率馈入的提升。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在所述供电网中，尤其在所述电网连接点处，检测频率值，以及

-在所述电网问题、电网故障或所述电网故障的终止之后，立即通过所述变流器控制的发电单元再次进行有功功率馈入，在所述有功功率馈入时，随时间增长地提升所述有功功率馈入，其中

-根据所述电网频率的峰值来提升所述提升，使得在所述峰值随着减弱的频率振动而降低时，增大所述有功功率馈入的提升。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在所述电网问题、电网故障或所述电网故障的终止之后立即馈入无功功率，以及

-为了馈入所述无功功率使用无功功率函数，所述无功功率函数说明检测到的电压与待馈入的无功功率之间的关系，其中能够在第一无功功率函数与第二无功功率函数之间进行选择，以及

-如果已经识别到所述供电网稳定工作，则选择所述第一无功功率函数，以及

-如果已经检测到对于所述电网连接点振荡重要的同步发电机的发电机振荡或如果应当预期这种发电机振荡，则选择所述第二无功功率函数，其中

借助于电压相关的无功功率支持函数馈入所述无功功率，以及

-与所述第一无功功率函数相比，所述第二无功功率函数具有在所检测到的电压与待馈入的无功功率之间的绝对值更大的增强，其中尤其提出，

-所述正常控制函数是或包括所述第一无功功率函数，以及

-所述支持控制函数是或包括所述第二无功功率函数。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-所述控制函数、尤其所述支持控制函数实现具有惯性的虚拟同步机的性能，所述惯性具有可预设的惯性矩，其中

-所述虚拟同步机的性能至少在如下范围中实现，即

-所述电网频率的提升或降低引起所馈入的有功功率的降低或提升，并且越大地预设惯性矩，则所馈入的有功功率的降低或提升就越大，尤其与所预设的惯性矩成比例，和/或

-在所述电网频率提升或降低时，所馈入的馈入电流滞后于或超前于电网电压，并且惯性矩越大地预设，则馈入电流就越强地滞后或超前。

8.根据权利要求7所述的方法，

其特征在于，

-在所述电网问题、电网故障或所述电网故障的终止之后立即，和/或

-如果检测到所述电网频率的摆动，在摆动的频率通过在出现所述电网问题或电网故障之前已经检测到的故障前电网频率时，

激活所述虚拟同步机的性能和/或提升所述惯性矩。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在所述支持控制函数中，实现用于主动振荡衰减的衰减调节，和/或

-为了馈入电功率，通过如下方式调制所馈入的或所提取的无功功率：作为导纳(Y_L)调制所述变流器控制的发电单元。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

衰减调节包括如下列表中的至少一个函数，所述列表具有：

-对频率相关的负荷进行模拟或仿真，以及

-对电压相关的负荷进行模拟或仿真。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

根据变流器饱和对所述支持控制函数进行选择和/或参数化，其中所述变流器饱和是对于通过变流器控制的馈入设备馈入的功率相对于总共馈入到供电网中的功率的份额的量度，所述总共馈入到供电网中的功率尤其包括通过直接与所述供电网耦联的同步机馈入的功率。

12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述支持控制函数包括衰减措施，尤其所述支持控制函数对应于具有补充的衰减措施的正常控制函数。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

-在识别到所述供电网中的至少一个同步机的振荡或所述振荡时，执行快速的有功功率回收，尤其如果识别到高的变流器份额，尤其至少90％、尤其至少95％的变流器份额，则执行比通过所述支持控制函数预设的更快的有功功率回收，其中

-尤其考虑直接与所述电网耦联的同步机的故障。

14.一种变流器控制的发电单元，尤其是用于将电功率馈入到供电网中的风能设施，所述供电网具有电网频率，所述发电单元包括：

-用于根据控制函数馈入电功率的馈入装置，其中所述电功率能够包括有功功率和无功功率，

-其中设有控制装置，在所述控制装置中实现控制函数，并且其中所述控制函数根据所述供电网的至少一个状态变量来控制所述功率，以及

-设有选择装置，在所述选择装置中，作为控制函数能够在正常控制函数与不同于所述正常控制函数的支持控制函数之间进行选择，并且其中所述选择装置配置用于，

-如果已经识别到供电网稳定工作，则选择所述正常控制函数，以及

-如果已经识别到电网问题、电网故障或所述电网故障的终止，则选择所述支持控制函数，其中

-所述支持控制函数控制所馈入的功率，使得能够对抗所述供电网中的振荡，特别是与所述供电网连接的同步发电机的振荡，或通过所述同步发电机引起的振荡。

15.根据权利要求14所述的变流器控制的发电单元，尤其是风能设施，

其特征在于，

实施根据权利要求1至13中任一项所述的方法。

16.一种具有多个风能设施的风电厂，其中

-设有多个根据权利要求14或15所述的风能设施，和/或

-设有电厂控制单元，在所述电厂控制单元中实现根据权利要求1至13中任一项所述的方法，尤其地，所述电厂控制单元基于权利要求1至13的方法产生功率期望值，并且将其传输给所述风能设施，或所述风电厂设置通过所述电厂控制单元控制的中央电厂馈入单元。

Images