KR20060083980A - 그리드의 디스터번스동안 윈드 터빈의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

풍력 장치를 동작하는 방법이 제공된다. 제1 동작 조건하에서 정상 동작 모드에서 풍력 장치는 제1 전력을 연결된 전기 네트워크에 전달한다. 그 제1 전력은 풍속에 비례한다. 디스터번스가 발생할 때 상기 연결된 전기 네트워크에 남아 있고, 제1 전력보다 낮은 제2 전력을 상기 연결된 전기 네트워크에 전달하도록 상기 풍력 장치가 제어된다. 제1 동작 조건하에서 디스터번스의 중지시, 제1 전력보다 현저하게 높은 제3 전력이 연결된 전기 네트워크에 전달된다.

Description

그리드의 디스터번스동안 윈드 터빈의 동작 방법{METHOD FOR OPERATING A WIND TURBINE DURING A DISTURBANCE IN THE GRID}

본 발명은 그리드 네트워크의 디스터번스(disturbance)동안의 윈드 터빈의 동작 방법 및 대응하는 윈드 터빈에 관한 것이다.

윈드 터빈 또는 풍력 장치가 연결된 전기 네트워크가 항상 일정한 방식으로 동작하지 않고, 폴트(faults)를 가질수 있으므로, 풍력 장치를 제어하는 몇가지 방법들이 개발되어 왔고, 그것은 네트워크 지원 성질을 가진다.

본 발명의 목적은 풍력 장치를 동작하는 네트워크 지원 방법을 개선하는 것이다.

그 목적은 청구항 1에 기재된 풍력 장치를 동작하는 방법과, 청구항 7에 기재된 풍력 장치에 의해 달성된다.

따라서, 풍력 장치를 동작하는 방법이 제공된다. 정상 동작 모드의 제1 동작 조건하에서, 풍력 장치는 연결된 전기 네트워크에 제1 전력을 전달한다. 제1 전력은 풍속에 비례한다. 풍력 장치는 디스터번스 동안, 연결된 전기 네트워크에 남아있고, 연결된 전기 네트워크에 제1 전력보다 낮은 제2 전력을 전달하는 방식으로 제어된다. 디스터번스가 중단될 때, 제1 동작조건하에서, 연결된 전기 네트워크에 제3 전력이 단시간 전달되고, 제3 전력은 제1 전력보다 현저하게 높다.

그와 같이, 디스터번스의 중지 또는 제거 후에, 풍력 장치는 네트워크 지원 관계에 간섭하여, 연결된 전기 네트워크에 증가된 레벨의 전력을 짧은 시간 동안 공급한다.

본 발명의 구성에 따르면, 풍력 장치는 중간 저장 수단을 가지고, 제3 전력의 증가치가 중간 축전수단의 제어에 의해 얻어진다. 따라서, 디스터번스의 중지 또는 제거 후의 짧은 시간 동안, 풍력 장치는 주어진 동작 조건하에서 정상의 동작 모드에서 얻어진 전력보다 더 높은 레벨의 전력을 제공한다.

또한, 본 발명은 연결된 전기 네트워크에 전력을 전달하는 풍력 장치에 관한 것이다. 풍력 장치는 풍력 장치를 제어하는 제어부를 가진다. 정상 동작 모드에서 제1 동작조건하에서, 풍속에 비례하는 제1 전력이 전기 네트워크에 전달된다. 디스터번스가 발생할 때, 제1 전력보다 작은 제2 전력이 전달된다. 디스터번스의 중지시에 또는 그 후, 제1 동작조건하에서, 제1 전력보다 현저하게 높은 제3 전력이 전달된다.

따라서, 제1 전력이 풍속에 비례하는 반면, 제2 및 제3 전력은 모두 풍속에 비례하지 않는다.

본 발명의 다른 구성들은 첨부된 청구범위들의 요지이다.

본 발명은, 네트워크에서 폴트의 제거 후, 풍력 장치의 전달된 전력이 네트워크 지원 관계에 간섭하는 방식으로 순서대로 단시간 증가되는 개념에 기초한다. 그 전력의 단시간 증가된 전달은, 예를 들면 DC 전압 중간 회로 또는 쵸퍼의 적당한 제어에 의해 실행된다. 정상 동작 모드에서, 대응하는 동작 조건하에서, 풍력 장치는 제1 전력을 네크워크에 전달한다. 네트워크에서 디스터번스가 발생할 때, 전달된 전력이 감소되고, 디스터번스가 제거될 때, 증가된 전력은 짧은 기간동안 전달된다. 단시간 증가된 레벨의 전력이, 주어진 동작조건하에서 전달된 전력보다 현저하게 높은 이 상황에서, 즉, 폴트의 제거후, 현저하게 많은 전력이, 동작 조건하에서 정상 동작 모드에서보다 짧은 기간 동안 전달된다.

도 1은 몇가지 에너지 발전장치의 에너지 네트워크를 나타낸다.

도 2는 폴트로 인한, 도 1에 나타낸 시스템에서의 전압 붕괴를 나타낸다.

도 3은 도 1에 나타낸 시스템에서 폴트의 제거 후 전압 윤곽을 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따르는 풍력 장치의 기본적인 구조를 나타낸다.

도 5는 테스트 시스템의 기본적인 구조를 나타낸다.

도 6∼도 9는 도 5에 나타낸 테스트 시스템에 대한 측정 결과를 나타낸다.

도 10∼도 13은 도 4에 나타낸 시스템의 다른 테스트 결과를 나타낸다.

도 14 및 도 15는 도 1에 나타낸 시스템의 분석 결과를 나타낸다.

도 16 및 도 17은 다른 분석 결과를 나타낸다.

본 발명은 첨부된 도면과 예를 통한 실시예들에 의해 이후 보다 상세하게 설명된다.

이후, 용어 '삽입되는 발전의 통합'은 시스템의 다른 부분에 의해 공급된 에 너지를 초과하는, 에너지 시스템의 일부에 통합된 에너지 장치의 용량을 의미한다.

도 1은 몇가지 발전기(G)를 갖는 에너지 발전 네트워크의 주요 구조를 나타낸다.

삽입되는 발전 장치의 '라이드-쓰루(ride through)'는 발전 장치가 네트워크에 남아 있고, 네트워크에서 폴트의 발생동안 단락 회로 전력을 네트워크에 공급하는 것을 이 본문에서 의미한다. 폴트의 제거 직후에 액티브 및 리액티브 전력이 또한 네트워크에 공급된다.

네트워크 동작자에 의해 증가되어 설정된 전송 억세스 코드에 대하여, '라이드-쓰루' 요구에 대한 이유는 다음을 나타낸다.

도 2는 에너지 발전 네트워크의 도식 구조, 및 네트워크에서의 폴트로 인한 전압 붕괴를 나타내는 다이어그램을 나타낸다.

도 3은 에너지 발전 시스템의 도식 구조와 폴트의 제거 전 후의 전압 윤곽을 나타낸다. 이 경우, 상부 곡선은 네트워크에 발전기(G)가 배열되어 있는 상황을 나타내는 반면, 하부 곡선은 발전기가 없는 상황을 나타낸다.

그것을 고려하여, 도 2는 전압 붕괴를 갖는 3개의 다른 전압 곡선를 나타낸다. 전압 곡선(S3)은 그때의 풍력 장치의 원상을 나타낸다. 전압 곡선(S2)은 라이드-쓰루 능력을 갖는 풍력 장치의 경우를 나타내고, 전압 곡선(S1)은 동기 발전기를 갖는 가스 터빈을 나타낸다.

전압 붕괴 영역은 분리되어 있는 발전 장치에 의해 유도된 부족전압을 방지하도록 제한되는 것이 의도된다(체인 액티브 전력 결핍의 방지). 에러 위치가 시스 템의 부분들과 분리되면, 빌트-업 안정성은 유지되거나 개선된다(동기 전력은 도 2에서 전압(V_syn)의 제곱에 의존한다). 주어진 폴트의 전류 레벨이 제공되어야 한다(보호 기준의 유지 및 가능하면 보호 릴레이의 설정). 폴트의 제거 후 발전장치에 의한 부가적인 리액티브 전력의 요구는 방지되어야 한다(전압 붕괴 및 현저한 모터 부하의 경우 리액티브 전력 요구를 케스케이딩함으로써 장치의 오버로딩의 위험). 폴트의 제거 후 안정성 준비는 개선되어야 한다(전력의 동기는 도 3에 나타낸 것같이 전압(V_syn)의 제곱에 의존한다).

에너지 공급 네트워크의 동작자는 정상 및 폴트 상태 동안 안정적인 큰 전력 시스템을 유지하여야 한다. 여러 목적을 위해 이러한 관계에 있어서 그 점에 있어서 시스템 모델들이 적용된다. 그러므로, 안정적인 모델들의 존재는 네트워크 동작자에게, 특히 삽입되는 발전이 크게 통합된 것과 관련된 경우에는 필수이다.

시스템으로의 디스터번스후 전기 기계적인 일시적인 빌트-업 상태를 결정하는 것을 고려하여 동적 시스템 분석이 사용된다. 이것은 과도현상의 안정성 분석의 영역에서 주로 사용되는 것이 효과적이다. 대응하는 시스템 모델들의 개발에 대하여 다음의 특성들이 있다.

디스터번스후 약 100ms의 기간(전기 기계적 과도현상이 사라지고, 시스템의 전기 기계적 부분들이 매우 느린 전기 기계적 모드를 제외하고 실제로 평형)에서 몇 분(전기 기계적 과도현상이 사라지고, 시스템의 전기 기계적 부분들이 또한 평형)까지 시간에 따라서 전류/전압/전력/전력 인자/토크/회전각의 계산. 열과도현상 들이 시스템 모델에 의해 일반적으로 커버되지 않는다.

특정 기간 동안 폴트 임피던스를 포함하는 대칭적인 시스템 조건들의 가정.

전기 네트워크의 장치 또는 더 큰 회전 기계들(동기 또는 유도 기계들)의 경우에 대한 평형 모델들의 응용 및 내림차순의 동적 모델들의 응용.

따라서, 시스템의 전기적인 부분에 대하여 다음을 제공한다:

- 더 큰 기계들을 제외하고 전기 장비에 대한 수학적인(페이저) 모델들(그들 기계들에 대해서 이들은 수학적이고 미분 방정식의 모델들이다);

- 시간 종속적인 RMS 값(제곱근 값)을 갖는 페이저, 위상각 및 때때로 시간 종속 시스템 주파수.

모든 페이저에 대한 제곱근 및 위상각이 다를 수 있지만 반드시 일정한 주파수가 모든 페이저에 대해서 가정되어야 하는 것은 아니다.

- 단일 위상에 의해 표시될 수 있는, 시스템의 전기적인 부분에 대한 대칭적인 모델들(정 시퀀스 표시).

- 관련 기간에서 시스템 움직임을 제어하는 장비에 대한 다이나믹 모델들의 응용(예를 들면, 전압 및 전류 제어기); 및

- 구동 기계에 대한 다이나믹 모델의 응용(예를 들면 기계적인 관성, 토크 생성).

상기 나열된 특성들을 갖춘 모델들을 'RMS-다이나믹' 또는 '미드-텀' 모델이라고 부른다. 그 유형의 모델들은, 시스템의 다이나믹 모드들을 감시하는 관련 성질의 대부분을 유지함으로써 큰 에너지 시스템을 표시하게 한다. 따라서, 네트워크 동작자에 의해 사용되는 시스템 분석은 종종 그 같은 접근에 의거한다.

시스템 모델들이 동일하여야 하는 요구가 일반적으로 수용된다. 따라서, 에너지 시스템의 다양한 부품들의 모든 모델들은 동일한 일반적인 유형이어야 한다.

열발전 장치에 대한 RMS 다이나믹 모델들, 송신 장치들, 보호 시스템들, 네트워크 제어 장치 등은 일반적으로 이미 이용할 수 있으므로, 대응하여 사용된다. 그래서, 풍력 장치에 필요한 모델들이 상기 서술된 것같이 RMS 다이나믹 유형의 모델들을 나타내어야 한다.

이후 풍력 장치에 대해서 특정 필요사항들을 설명한다.

현재, 독일에서, 특정 삽입되는 발전기를 고전압 네트워크에 연결하는 것에 관한 일반적인 규칙들은 'Verband Deutscher Netzbeteiber VDN'['Association of German Network Operators']에 의해 작성된다. 이들 규칙들은 UCTE(독일 에너지 공급 정관하에서 장치에 대한 전송 및 배송)하에서 네트워크 코드들의 기술적인 상세를 규정한다.

또한, 독일 네트워크 동작자들은 다양한 시스템 분석을 목적으로 풍력 장치 모델들에 대한 필요사항들을 특정한다. 다이나믹 폴트 연구들에 대하여 다음의 필요사항들이 지금까지 특정되어 왔다.

터빈 모델은 단자 전압 및 전류에 대해서 페이저를 통해 정 시퀀스 RMS 다이나믹 네트워크 모델에 연결된다.

0.1∼3초의 폴트 제거시간 동안, 대략 100ms(과도현상이 사라진 후)에서 폴트 후 대략 5초(과도현상 안정성의 임계 범위)의 기간 동안 0.1 … 0.8 pu의 잔여 단자 전압을 갖는 대칭적인 3상 폴트들에 대해서 적용한다. 큰수의 터빈들에 대해 사용가능하고, 그래서 제한된 확대(정확성에 대해서 수용가능 하기만 하면)에 적용가능한 모델. 초기 동작점(발전되는 에너지)을 특정하는 옵션. 사용자 정의 부품에 대한 제한된 가능성들을 갖는 이미 존재하는 시스템 분석 소프트웨어에서 모델의 실행의 가능한 방법.

본 발명에 따르는 풍력 장치의 기본 설계 및 기능을 이후 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 풍력 장치의 기본 구조를 나타낸다. 이 점에 있어서, 특히 2개의 전력 모듈을 갖는 풍력 장치가 도시된다.

풍력 장치는 3개의 피치 제어된 회전자 블레이드들이 구비된다. 모터의 정상 속도에 도달할 때까지 회전자는 최적의 피치 각도로 동작된다(시작 조건을 제외하고). 네트워크에서 바람의 증가에 의해 또는 손실에 의해, 속도가 정상 속도를 초과하면(폴트 라이드 쓰루), 피치 제어부는 속도를 제한하고, 안정된 조건하에서 풍력 장치를 동작시킨다.

회전자는 전송이 없이 6상 동기 발전기를 직접 움직인다. 회전자는 전기적으로 여기된다. 풍력 장치의 시작 위상을 제외하고, 여기 시스템은 dc 전압 버스에 연결된다. 여기 제어는 풍력 장치의 제어 시스템의 일부이다. 발전기는 가변 전압을 dc 전압 버스에 공급한다.

dc전압-ac전압 중간 회로는 전력 모듈을 가진다. 모듈의 수는 풍력 장치의 구조에 의거한다. 각 모듈의 dc 전압 중간 회로는 여러 목적의 쵸퍼, 밸런싱 커패시터, IGBT 인버터 및 필터 어셈블리를 포함한다.

(단독의) 트랜스포머가 또한 필터 설계의 일부이다.

네트워크의 관점으로부터, 정상 조건과 느리게 변화하는 조건하에서의 전력 모듈들은 제어된 대칭적인 전류원과 같이 동작한다(전류의 기본 주파수에 대해서). 그 전류 및 위상각의 RMS(제곱근)는 대칭적인 관계로 제어되고 보유된다.

인버터는 풍력 장치의 각종 파라미터들에 따라서 제어된다. 인버터의 제어가 풍력 장치의 전체적인 제어의 실질적인 부분을 나타내므로, 그 제어를 격리시킬 가능성이 매우 제한된다. 그것은 모델의 주어진 피할수 없는 확대에 대한 이유이다.

인버터, 쵸퍼 등의 예를 들면 전자 전력 장치들에 대해서 빠른 제어가 필요하다. 도 4에 나타낸 것같이, 이것은 여러 분산된 컨트롤러(C)에 의해 취득된다. RMS 기간에서, 대부분의 컨트롤러들은 평형 조건에 배치되는 것으로 고려될 수 있다.

전압 및 전력 제어 및 몇가지 다른 제어 임무는 RMS 기간에서 풍력 장치의 다이나믹 조건에 관계한다. 모델을 형성할 때 이들 컨트롤러들은 명백하게 고려되어야 한다. 도 4에 나타낸 MPU 및 특정 컨트롤러 인터페이스는 그 제어 레벨에 대한 장치를 도시한다.

외부 인터페이스와의 표준 통신, 및 예를 들면 전력 제한 Pmax와 위상 각도 등의 세팅의 정정은 SCADA 장치를 통해 취득된다. 그 시스템은 빠른 네트워크 제어 목적을 위해 사용되도록 제공되지 않는다. 빠른 제어 표준은 특정 컨트롤러 인터페이스를 사용한다.

이후 대칭 시스템 폴트동안 기본적인 동작을 설명한다.

본 발명에 따르는 풍력 장치의 라이드 쓰루 성질의 개발 및 테스팅에 대한 다음의 주요 특징들에 의해 서술된다. 잠재적인 디자인 개념, 제어 전략 및 전자 장비의 알고리즘, 소프트웨어 및 아이템의 개발 및 테스팅을 위해, 감소된 크기의 발전기/정류기/dc 전압 중간 회로/인버터/필터 시스템이 원래의 전자 시스템에 제공된다. 융통성있는 네트워크는 여러 종류의 시스템 구성들과 폴트를 가능하게 한다. 매우 시끄러운 PCC는 장치를 측정하는데 엄격한 조건을 올려서 주고, 부품들을 제어한다.

단락-회로 전력 및 주파수에 의해서 약한 PCC는 시스템 제어에 대해서 어려운 동작 조건을 발생시킨다(알고리즘 및 소프트웨어 뿐 아니라 개념).

도 5는 라이드-쓰루 테스트에 대한 테스트 시스템의 구성을 나타낸다. 다음의 폴트는 표시된 위치에서 시작된다.

제로 임피던스를 갖는 대칭적인 3상 폴트 F는 770ms의 존속 기간이다.

삭제는 대략 -8°의 위상 점프에 의해 영향을 받는다. 단락 회로 전력비는 대략 30으로부터 15까지 감소된다.

인버터에서 전류(I)와 또한 단자 전압(V)(접지선)은 화살표로 표시된 위치에서 측정된다. 그 테스트의 결과들은 도 6∼9에 도시되어 있다. 샘플링비는 3kHz에서 선택된다. 프리 필터(안티앨리어싱)는 이 경우에 사용되지 않는다.

도 6에서 전류(I) 및 전압(V)이 샘플링에 의거해서 도시된다. 이 경우, 폴트가 대략 1500과 3500 샘플링들 사이에서 발생한다. 그 폴트의 발생동안 전압 붕괴가 발생한다.

도 7은 액티브 전력(Pw)과 리액티브 전력(Pb)를 나타낸다. 이 경우, 액티브 전력(Pw)은 상부 곡선으로 표시되고, 하부 곡선은 리액티브 전력을 나타낸다. 여기서, 폴트는 대략 1800 샘플링뒤에 4000 샘플링까지 발생한다. 폴트의 발생 동안, 액티브 전력이 감소되고, 더 구체적으로는 약 0.6부터 0.2pu 이하로 감소된다. 폴트의 제거후, 즉, 대략 4000 샘플링에서, 액티브 전력은 간단히 증가한다. 액티브 전력 피크는 1.2 pu로 간다. 폴트의 제거후, 리액티브 전력(Pb)이 또한 증가하고, 실질적으로 제로가 된다.

도 8은 도 6에 나타낸 것의 일부를 나타낸다. 이 점에 있어서, 폴트의 발생후 전류가 항상 사라지고 그 후 다시 세워지는 것이 보여질 수 있다. 그렇지만, 전압(V) 구성의 경우, 전압 구성이 크게 변동하므로 상황은 다르다.

도 9는 폴트의 제거후 도 6의 일부를 나타낸다. 여기서 전류는 진동하며, 전압은 초기에 하나의 레벨에 남아 있고 그 후 약 3660 샘플링에서 또한 진동을 시작하는 것이 보여질 수 있다.

앞에 서술하고, 도 4에 나타낸 것같이, 원래 크기의 전력 모듈은 테스트 장치에서 적절히 테스트된다. 실행된 테스트는, 대칭적인 시스템 폴트 후 또는 동안에 모든 전력 전자 부품들의 로딩을 분석하기 위해 우선적으로 행해진다.

대응하는 테스트 결과들이 도 10∼13에 도시된다.

도 10은 시간과 관련한 단자 전압을 나타낸다. 여기서 약 3.4초에서 폴트가 발생하고 약 6.8초까지 지속된다. 상기 서술된 전압 붕괴는 폴트 동안 발생한다.

도 11은 폴트의 발생동안 시간과 관련한 전류를 나타낸다. 전압 붕괴가 도 10에 나타낸 것같이 발생하며, 전류는 폴트동안 상승한다.

도 12는 폴트의 발생동안 시간과 관련한 액티브 전력을 나타낸다. 3.4초와 6.8초 사이의 폴트 동안, 액티브 전력은 0으로 떨어진다. 폴트의 제거후, 액티브 전력이 피크가 된다.

도 13은 폴트의 제거시 도 12의 일부를 나타낸다. 여기서 전력의 피크가 명확히 보여질 수 있다. 전력 피크는 1.2pu 이상이 된다. 그 후 액티브 전력은 0.7과 0.8pu 사이의 값으로 떨어진다.

도 5에 나타낸 테스트 시스템은 항상 일시적으로 사용되는 시스템 분석 접근과 다이나믹 시스템 분석에 따라서 모델화된다.

테스트 시스템의 모델은 에어 갭에서 하모닉 플러스 연결을 갖는 6상 발전기를 갖고(FEM 기반 파라미터 식별), 컨트롤러를 포함하는 고정자 정류기 및 회전자 여기 장치, 모든 전원 전자 부품(쵸퍼)과 컨트롤러를 포함하는 dc 전압 중간 회로, 컨트롤러를 포함하는 인버터, 관련된 MPU 기능성, 필터, 벡터군 및 접지를 포함하는 트랜스포머, 및 접지를 포함하는 선(풀 매트릭스 표시).

시스템 모델은 기간에서 비선형적인 전체 상태 하이브리드 모델(연속적/이산적 하이브리드 모델)이다. 연속적인 부분은 여러 시간 스케일에서 고유치를 갖고, 수치적인 통합 방법에 의해 해결되어야 한다.

도 5에 나타낸 라이드-쓰루 테스트에 대하여 적용된 라이드-쓰루 시나리오는 그 모델로 분석되었다. 그러나 시간 소비 수치적인 통합 과정을 삭감함으로써 폴트 지속 기간은 100ms로 제한되었다. 액티브 테스트 시스템과 대조적으로, 네트워크의 노이즈를 묘사하기 위해 동등한 시스템 발전기가 확률적으로 분포되지 않는다.

도 14 및 도 15는 선택된 분석 결과를 나타낸다. 분석적인 결과는 도 6∼도 9의 측정치들과 비교될 수 있다. 그 비교를 해석하면, 짧아진 폴트 지속 기간 및 네트워크의 노이즈는 또한 고려되어야 한다.

도 15는 폴트의 발생에서 액티브 전력을 나타낸다. 여기서 또한 폴트 동안 즉, 0.05 및 0.15 초 사이에 액티브 전력의 분명한 붕괴를 알 수 있다. 0.15 초에서 폴트의 제거후, 전달된 액티브 전력이 1.2pu까지 상승하는 것에 비해, 이 경우 액티브 전력의 단시간 증가된 전달이 있다.

상기 이미 서술된 것같이, 네트워크 동작자는 RMS 다이나믹 어프로치에 근거해 다이나믹 시스템에 대해서 종종 소프트웨어 패키지를 사용한다. 그 유형은 일시적인 모델들에 비해 현저하게 작은 다이나믹 스테이지를 갖고, 순서 감소를 사용하여 개발될 수 있다.

그래서, 이 영역에서 모든 관련된 구조적인 국면을 고려하고 상기 서술된 단점을 만족하는 RMS 다이나믹 모델이 테스트 시스템에 대해서 개발되었다.

도 16 및 도 17은 측정된 시나리오로서 동일한 라이드-쓰루 시나리오에 대해서 대응하는 분석 결과를 나타낸다. 그 결과는 도 6 및 도 7에 나타낸 측정 결과들및 도 14 및 도 15에 나타낸 일시적인 비교들의 결과들과 비교될 수 있다.

도 17은 도 16에 나타낸 전류 및 전압 구성들로부터 계산된 액티브 전력을 나타낸다. 이 경우 또한 폴트의 제거 직후 단시간 증가된 액티브 전력 전달을 알 수 있다.

본 발명에 따르는 풍력 장치는 라이드-쓰루 동작을 제공하고, 표준 전력 축에서 약 1.0 ∼ 1.2pu의 단락 회로 전력을 제공하고, 폴트의 제거 직후 액티브 및 리액티브 전력을 제공한다. 액티브 전력의 생성은 인터럽션 없이 전체 시간동안 네트워크에 남아 있는 것에 의해 영향을 받는다.

다이나믹 시스템 분석 목적을 위해, 포저티브 시퀀스 RMS 접근 및 이송기능 표시에 기초한 모델이 제공된다. 이들 모델들에 의해 커버되지 않는 상황(일시적인 현상 및 위상 비균형 폴트)에 대해서, 상세한 모델들이 요구된다.

상기 서술된, 단시간 현저히 증가된 발전기 전력은 발전기 및 중간 회로에 의해 실질적으로 전달된다. 그 효과는 시스템 고유의 동작을 나타내지만, 중간 회로의 적당한 제어에 의해 실행되어야 한다.

발전기가 예를 들면 0.6 시간 동안 정상 전력을 발생하는 정상적인 동작 상황에서, 동기기는 직류로 여기되고 고정자 권선에서 전압을 교대로 유도하는 고정자에서 회전 필드를 생성하는 폴(pole) 회전자를 가지고 동작한다. 그 경우, 폴 회전자는 폴 회전자 이동각에 의해 고정자에서 회전하는 필드에 유도된다. 예를 들면 전압 붕괴를 갖는 네트워크에서 폴트의 발생시, 네트워크에 감소된 전력 전달이 있고, 중간 회로 전압에서 상승을 유도한다. 증간회로에 제공된 것은 부하 레지스터에 의해 과도한 전력을 분산하고 회전자의 과속을 방지하기 위해 소비하는 소위 쵸퍼이다. 그러나, 중간회로전압에서의 증가는 발전기에 효과를 가진다. 쵸퍼의 제어가 또한 중간회로 전압의 레벨을 결정하므로, 발전기의 단자 전압에 특정 영향을 가지므로, 이 전압은, 본 발명에 따르는 풍력 장치에서, 정상 동작보다 다소 높다.

이 발전기에서, 회전자 블레이드, 허브 및 폴 회전자를 포함하는 기계적인 시스템에서 반영된 약간 높은 회전자 속도를 가져온다. 그러나, 동시에, 회전자 이동각은 또한 다소 작아진다. 그 결과 다소 낮은 발전기 이동에서, 다소 높은 속도가 생성된다.

네트워크가 정상 동작 조건에 되돌아갈 때, 처음 움직임에서, 더 높은 레벨의 전력이 더 높은 중간회로 전압에 의해 인버터를 통해 네트워크로 흐른다. 중간 회로 전압의 실패의 결과로서, 발전기의 단자 전압이 또한 변화하므로, 회전자 이동 각이 다시 증가하고, 발전기 모멘트가 증가하고, 기계적인 시스템의 회전 속도가 다시 약간 작게 된다. 약 100-200 밀리세컨드의 비교적 짧은 시간 동안, 기계적인 시스템이 대응하는 정도로 정지될 때까지, 발전기는 약간 높은 속도에 의해 높은 전력을 전달한다. 에너지는 네트워크로 전달될 수 있는 부가적인 전력을 생산한다.

단시간 증가된 전력 전달은 쵸퍼의 특정 목표된 제어에 의해 이렇게 영향을 받는다.

Claims (11)

1. 정상 동작 모드에서의 제1 동작 조건하에서 풍력 장치가 풍속에 비례하는 제1 전력을, 연결된 전기 네트워크에 전달하는, 풍력 장치 동작 방법으로서,

   디스터번스가 발생할 때 상기 연결된 전기 네트워크상에 유지되어, 제1 전력보다 낮은 제2 전력을 상기 연결된 전기 네트워크에 전달하고, 디스터번스의 중지시, 제1 동작 조건하에서 제1 전력보다 현저하게 높은 제3 전력을 상기 연결된 전기 네트워크에 단시간 전달하도록 상기 풍력 장치를 제어하는 단계를 포함하는, 풍력 장치 동작 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제3 전력은 단락회로 전력을 나타내는, 풍력 장치 동작 방법.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,

   상기 풍력 장치는 중간 축전수단을 갖고, 상기 증가된 제3 전력은 중간 축전수단의 제어에 의해 얻어지는, 풍력 장치 동작 방법.
4. 제3 항에 있어서,

   상기 풍력 장치는 상기 중간 축전수단으로서 dc 전압 중간회로를 갖고, 상기 증가된 제3 전력은 dc 전압 중간회로의 제어에 의해 얻어지는, 풍력 장치 동작 방 법.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 dc 전압 중간회로는 쵸퍼를 갖고, 상기 증가된 제3 전력은 dc 전압 중간회로내의 쵸퍼의 제어에 의해 얻어지는, 풍력 장치 동작 방법.
6. 제3 항에 있어서,

   중간 축전수단으로서 상기 풍력 장치의 발전기의 회전을 사용하고, 상기 증가된 제3 전력은 상기 회전의 제어에 의해 얻어지는, 풍력 장치 동작 방법.
7. 제1 항 내지 제6 항중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하기 위해, 연결된 전기 네트워크에 전력을 전달하는 풍력 장치로서,

   정상 동작 모드에서의 제1 동작 조건하에서 풍속에 비례하는 제1 전력이 상기 연결된 전기 네트워크에 전달되고, 디스터번스가 발생할 때 상기 연결된 전기 네트워크상에 유지되어, 제1 전력보다 낮은 제2 전력을 상기 연결된 전기 네트워크에 전달하고, 디스터번스의 중지시, 제1 동작 조건하에서 제1 전력보다 현저하게 높은 제3 전력을 상기 연결된 전기 네트워크에 단시간 전달하도록 상기 풍력 장치를 제어하는 제어부를 포함하는, 풍력 장치.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 풍력 장치는 중간 축전수단을 갖고, 상기 제어부는 상기 중간 축전수단의 제어에 의해 상기 증가된 제3 전력을 얻도록 되어 있는, 풍력 장치.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 중간 축전수단으로서 dc 전압 중간회로를 구비하고, 상기 제어부는 dc 전압 중간회로의 제어에 의해 상기 증가된 제3 전력을 얻도록 되어 있는, 풍력 장치.
10. 제9 항에 있어서,

    상기 dc 전압 중간회로는 쵸퍼를 갖고, 상기 증가된 제3 전력은 dc 전압 중간회로내의 쵸퍼의 제어에 의해 얻어지는, 풍력 장치.
11. 제8 항에 있어서,

    중간 축전수단으로서 상기 풍력 장치의 발전기의 회전을 사용하고, 상기 증가된 제3 전력은 상기 회전의 제어에 의해 얻어지는, 풍력 장치.

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