JP2020515221A - 電力供給ネットワークに電力を給電する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・ロータの仮想回転角θ、
・ロータの仮想回転速度ω、
・仮想励起電圧、
・仮想ステータ電流、
・ロータの仮想慣性モーメントJ、
・ロータの仮想トルクTe、及び、
・ロータの仮想摩擦Dp
を含むリスト内の1つ、複数又は全ての変数を使用する。
・仮想回転速度と基準回転速度との間に差回転速度が形成され、
・仮想回転速度の濾波済み値又は事前規定された周波数が基準回転速度として使用され、
・差回転速度が補助トルクに対する差回転速度利得を介して計算され、
・補助トルクが加算点を介して機械モデルの仮想慣性モーメントに作用することによって、仮想回転速度が基準回転速度に制御され、
・望ましくは、機械モデルを電力供給ネットワークと同期させる目的のために、差回転速度がゼロに設定されることを提案する。
・機械モデルを電力供給ネットワークと同期させる目的のために、
・設定電力がゼロの値を有しており、
・計算モデルが、
・内部仮想発電機電圧、及び/又は、
・仮想トルクTe
を計算するために使用され、
この計算モデルが、計算用に、
・ロータの仮想回転角θ、
・ロータの仮想回転速度ω、
・仮想励起電圧、及び、
・給電電流又は設定電流
を含むリスト内の1つ、複数又は全ての変数を使用し、
特に、電力供給ネットワークの周波数が検出されないことを提案する。
・事前規定された無効電力と、オプションとして、
・ネットワーク接続点における事前規定されたネットワーク電圧と、
の関数として、特定されることを提案する。
・仮想回転速度ωが、事前規定されたネットワーク周波数に依存しており、特に、その結果、機械モデル内で作用する新たな又は前述の補助トルクが、仮想回転速度と事前規定されたネットワーク周波数との差の関数として制御され、及び/又は、
・仮想励起電圧が、電力供給ネットワークの事前規定された電圧と電力供給ネットワークの検出された電圧とに依存しており、特に、その結果、補助無効電力値が事前規定された電圧と検出された電圧との差の関数として制御され、仮想励起電圧が前述の補助無効電力値に依存していることを提案する。
・補助トルクがPI制御器を介して制御され、及び、
・仮想回転速度が、特に、補助トルクと仮想電気トルクとの差としての差トルクの積分から、積分時定数を介して、得られ、及び/又は、
・補助無効電力値がPI制御器を介して制御され、及び、
・仮想励起電圧が、特に、補助無効電力と検出された無効電力との差としての差無効電力の積分から、積分時定数を介して、得られることを提案する。
・負荷を接続せずにコンバータ端子に電圧を印加することによる自力起動。
・電圧と周波数を選択可能な設定値に修正して負荷の在るアイランド動作への切り替え。
・既存のネットワークとの同期化、及び、ネットワークの周波数と電圧との関数としての有効電力と無効電力との迅速な制御。
・非常に小さな短絡比でのネットワーク動作。
Claims (18)
- インバータを使用して、特に風力発電設備により、ネットワーク接続点で三相電力供給ネットワークに電力を給電する方法であって、
・特に前記ネットワーク接続点でのネットワーク電圧を検出するステップと、
・同期機の動作をエミュレートする機械モデルを使用して、仮想発電機電圧を特定するステップと、
・前記検出されたネットワーク電圧を前記仮想発電機電圧との比較用に前処理するステップと、
・設定電流を、給電電流についての事前規定として、前記仮想発電機電圧の関数として、かつ、前記比較用に前処理されたネットワーク電圧の関数として、事前規定するステップと、
・前記設定電流に応じて前記給電電流を生成し、該生成された給電電流を前記ネットワーク接続点で前記電力供給ネットワークに給電するステップと、
を備えており、
前記検出されたネットワーク電圧を前記仮想発電機電圧との比較用に前処理する前記ステップには、前記検出されたネットワーク電圧を空間ベクトル表現に変換することが含まれている、前記方法。 - 前記検出されたネットワーク電圧を空間ベクトル表現に変換することが、d/q変換である、請求項1に記載の方法。
- 前記空間ベクトル表現に変換された前記ネットワーク電圧が、濾波され、その次に逆変換され、その結果、前記設定電流が、前記仮想発電機電圧の関数として、かつ、逆変換済みの前記ネットワーク電圧の関数として、事前規定される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記機械モデルは、ステータとロータとを備えた仮想同期機を基本とし、前記発電機電圧を特定するために、
・前記ロータの仮想回転角(θ)、
・前記ロータの仮想回転速度(ω)、
・仮想励起電圧、
・仮想ステータ電流、
・前記ロータの仮想慣性モーメント(J)、
・前記ロータの仮想トルク(Te)、及び、
・前記ロータの仮想摩擦(Dp)
を含むリスト内の1つ、複数又は全ての変数を使用する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - ・前記生成された給電電流が仮想ステータ電流として使用され、それに加えて、あるいは、その代わりに、
・前記仮想慣性モーメント(J)が設定可能である、
請求項4に記載の方法。 - 前記仮想慣性モーメント(J)がネットワーク状態又はネットワーク特性の関数として設定される、請求項4又は5に記載の方法。
- 前記設定電流を事前規定するために、仮想インピーダンスが考慮され、該仮想インピーダンスが、前記機械モデル又は前記仮想同期機の出力と前記ネットワーク接続点との間のインピーダンスとして、考慮され、かつ、該仮想インピーダンスの大きさが可変である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記仮想インピーダンスが、
・給電が前記電力供給ネットワークの通常の状態において行われるか、それとも、
・給電が前記電力供給ネットワークの中断又は故障の後に復旧モードにおいて行われるか、
に応じて選択され、
前記復旧モードにおいて、前記電力供給ネットワークが、通常の動作点に至るまで稼動させられる必要がある、請求項7に記載の方法。 - 前記機械モデルにおいて、
・仮想回転速度と基準回転速度との間に差回転速度が形成され、
・前記仮想回転速度の濾波済み値又は事前規定された周波数が前記基準回転速度として使用され、
・前記差回転速度が補助トルクに対する差回転速度利得を介して計算され、
・前記補助トルクが加算点を介して前記機械モデルの前記仮想慣性モーメントに作用することによって、前記仮想回転速度が前記基準回転速度に制御され、
・望ましくは、前記機械モデルを前記電力供給ネットワークと同期させる目的のために、前記差回転速度がゼロに設定される、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - ・前記機械モデルを前記電力供給ネットワークと同期させる目的のために、
・設定電力がゼロの値を有しており、
・計算モデルが、
・内部仮想発電機電圧、及び/又は、
・新たな又は前記仮想トルク(Te)
を計算するために使用され、
前記計算モデルが、計算用に、
・前記ロータの新たな又は前記仮想回転角(θ)、
・前記ロータの新たな又は前記仮想回転速度(ω)、
・新たな又は前記仮想励起電圧、及び、
・前記給電電流又は前記設定電流
を含むリスト内の1つ、複数又は全ての変数を使用し、
特に、前記電力供給ネットワークの周波数が検出されない、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。 - 新たな又は前記仮想励起電圧が、少なくとも、
・事前規定された無効電力と、オプションとして、
・前記ネットワーク接続点における事前規定されたネットワーク電圧と、
の関数として、特定される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 - 前記機械モデルの電気的変数が、空間ベクトル表現で、特にd/q変換に従って、計算される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記給電電流がトレランスバンド法によって生成される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- アイランドネットワーク動作において、前記インバータがネットワーク周波数を事前規定する場合、
・前記仮想回転速度(ω)が、事前規定されたネットワーク周波数に依存しており、特に、その結果、前記機械モデル内で作用する新たな又は前記補助トルクが、仮想回転速度と事前規定されたネットワーク周波数との差の関数として制御され、及び/又は、
・前記仮想励起電圧が、前記電力供給ネットワークの事前規定された電圧と前記電力供給ネットワークの検出された電圧とに依存しており、特に、その結果、補助無効電力値が前記事前規定された電圧と前記検出された電圧との差の関数として制御され、前記仮想励起電圧が前記補助無効電力値に依存している、
請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。 - アイランドネットワーク動作において、
・前記補助トルクがPI制御器を介して制御され、及び、
・前記仮想回転速度が、特に、前記補助トルクと仮想電気トルクとの差としての差トルクの積分から、積分時定数(1/J)を介して、得られ、及び/又は、
・前記補助無効電力値がPI制御器を介して制御され、及び、
・前記仮想励起電圧が、特に、前記補助無効電力と検出された無効電力との差としての差無効電力の積分から、積分時定数(G)を介して、得られる、
請求項14に記載の方法。 - ネットワーク接続点で三相電力供給ネットワークに電力を給電するための風力発電設備であって、
・給電電流を生成するためのインバータと、
・特に前記ネットワーク接続点におけるネットワーク電圧を検出する検出手段と、
・前記給電を制御する制御装置と、
を備えており、該制御装置が、
・同期機の動作をエミュレートする機械モデルを使用して、仮想発電機電圧を特定するステップと、
・前記検出されたネットワーク電圧を前記仮想発電機電圧との比較用に前処理するステップと、
・設定電流を、前記給電電流についての事前規定として、前記仮想発電機電圧の関数として、かつ、前記比較用に前処理されたネットワーク電圧の関数として、事前規定するステップと、
を備えた方法を実施するように構成されており、
・前記インバータが、前記設定電流に応じて前記給電電流を生成し、該生成された給電電流を前記ネットワーク接続点で前記電力供給ネットワークに給電するように構成されており、
・前記検出されたネットワーク電圧を前記仮想発電機電圧との比較用に前処理する前記ステップには、前記検出されたネットワーク電圧を空間ベクトル表現に変換することが含まれている、前記風力発電設備。 - 前記風力発電設備、特に前記制御装置が、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されている、請求項16に記載の風力発電設備。
- 複数の風力発電設備を備えたウインドファームであって、
・請求項16又は17に記載の風力発電設備が使用されており、及び/又は、
・ネットワーク接続点に接続されており、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されているファーム給電装置、特にファームインバータが設けられている、前記ウインドファーム。
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