KR20200003891A - 과부하를 견딜 수 있는 컨버터 시스템을 구비한 풍력 발전 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그리드 접속점(118)에서 전력 공급 그리드(120)와 전력을 교환하기 위한 풍력 발전 설비(100)의 컨버터 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것으로, 정상 작동 모드에서 컨버터 시스템을 작동하는 단계; 컨버터 시스템에 관련된 과부하 상황을 검출하는 단계; 과부하 상황이 검출되었을 때, 컨버터 시스템을 과부하 작동 모드로 전환하는 단계 및, 이어서 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템을 작동하는 단계를 포함하고, 이 경우 컨버터 시스템의 과부하 작동 모드에서 출력 전류의 생성을 위한 평균 스위칭 주파수(fsw)가 정상 작동 모드에 비해 감소하고 및/또는 컨버터 시스템의 과부하 작동 모드에서 미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안 컨버터 시스템에 더 높은 부하, 특히 증가한 온도 및/또는 증가한 출력 전류가 허용된다.

Description

과부하를 견딜 수 있는 컨버터 시스템을 구비한 풍력 발전 설비
본 발명은 풍력 발전 설비의 컨버터 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컨버터 시스템을 구비한 풍력 발전 설비에 관한 것이다. 본 발명은 또한 풍력 발전 단지에 관한 것이다.
화력-, 가스- 또는 원자력 발전소와 같은 대형 발전기가 전력 공급 그리드로 많은 양의 전력을 공급하고 대부분의 그리드 안정화를 수행하도록 전력 공급 그리드의 토폴로지가 설계되는 것이 일반적이었다. 재생 가능한 에너지의 비중이 증가함에 따라 이러한 그리드 토폴로지도 변경될 수 있으므로, 일반적으로 분산형 발전기로서 작용하는 재생 가능한 에너지는 더 강화된 그리드 지원 작업을 수행한다.
또한, 그리드 운영자는 분산형 발전기가 어떻게 그리드 오류 또는 과부하/저부하와 같은 특정 그리드 이벤트에 동적으로 반응해야 하는지에 대한 지시를 내릴 수 있다.
풍력 발전 설비와 같은 분산형 발전기는, 특히 전력 공급 그리드 내부의 단락의 경우와 같은 과부하 상황에서 증가한 전류를 일시적으로 공급해야 할 수도 있다.
마찬가지로, 전력 공급 그리드 내의 일시적인 부하 연결에 의해 또는 전력 공급 그리드 내의 변압기[변압기-돌입(inrush)]의 연결에 의해 과부하 상황이 발생할 수 있으며, 이러한 상황은 분산형 에너지 발전기에도 영향을 미칠 수 있다.
이러한 과부하 상황으로 인해, 분산형 발전기는, 특히 전력 공급 그리드로 급전하는 그것의 컨버터 시스템이 너무 높은 전류 또는 너무 높은 전력에 의해 위태로워지는 위험이 있다. 따라서 이러한 컨버터 시스템의 공급될 전류는 대개 제한된다.
그러나 전력 공급 그리드 내에 과부하 상황이 존재하고 자체 보호를 이유로 분산형 에너지 발전기들이 즉시 제한되지 않거나 과부하 상황에서 분산형 에너지 발전기들이 그리드로부터 분리되지 않아도 되는 경우에도, 분산형 에너지 발전기들이 급전을 위해서도 점점 더 많이 이용될 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
컨버터 시스템의 단점은, 상기 시스템이 정해진 - 안전 여유를 갖는 - 최대 전력, 대개는 정격 전력을 연속 작동 시 공급할 수 있기 위해서만 주로 준비된다는 것인데, 왜냐하면 그렇지 않으면 컨버터 시스템에 의해 추가 전력이 공급되어야 하는 경우, 컨버터 시스템의 구성 요소에 과열 위험이 있기 때문이다.
독일 특허청은 본 출원의 우선권 출원 시 다음과 같은 선행 기술을 조사하였다: DE 10 2006 027 465 A1; DE 10 2008 003 299 A1; US 2013/0026841 A1; WO 2010/079235 A2 및 CN 104 578 821 A.
본 발명의 과제는 전술한 문제점 중 적어도 하나를 해결하는 것이다. 특히, 공급되는 전류 또는 공급되는 전력의 적어도 단기간의 증가를 가능하게 하는 해결 방법이 제안되어야 한다. 적어도 기존의 공개된 해결 방법에 대해 대안적인 해결 방법이 제안되어야 한다.
본 발명에 따라 청구항 제 1 항에 따른 방법이 제안된다. 상기 방법은 그리드 접속점에서 전력 공급 그리드와 전력을 교환하기 위한 풍력 발전 설비의 컨버터 시스템을 작동하기 위해 제공된다. 이를 위해, 풍력 발전 설비는 컨버터 시스템을 포함한다. 컨버터 시스템은 예를 들어, 교류를 생성하여 전력 공급 그리드로 공급하는 하나 이상의 인버터를 포함할 수 있다. 적어도 일시적으로 컨버터 시스템이 전력 공급 그리드로부터 전력을 수신하는 상황도 발생할 수 있으므로, 일반적으로 전력 공급 그리드와 전력 교환이 거론된다.
따라서 인버터는, 인버터 출력부에서 인버터 전류, 특히 다상 교류를 제공 또는 출력할 수 있도록 구성된다. 이로써 인버터 전류의 형태로 풍력으로부터 생성된 전력이, 일반적으로 PCC(Point of Common Coupling)라고도 하는 그리드 접속점에서 전력 공급 그리드로 공급될 수 있다.
따라서 제 1 단계에서 컨버터 시스템이 정상 작동 모드에서 작동된다. 이 경우 인버터는 발전기에 의해 생성된 전력 또는 그것의 일부로부터 교류를 생성하여, 상기 교류는 전력 공급 그리드로 공급될 수 있다.
전기 인버터는 이를 위해 바람직하게 3상으로 설계되고, 전기 인버터 전류를 생성하기 위해 3개의 상의 각각에 대해 적어도 하나의 어퍼(upper)- 및 다운(down) 스위치를 갖는다. 인버터의 스위치는 이 경우 예를 들어 공차 대역- 또는 펄스 폭 변조 방법을 통해 제어되어, 인버터 전류가 생성될 수 있고 또는 인버터 출력부에 이러한 전류가 제공될 수 있다.
또한, 컨버터 시스템은 정상 작동 모드에서 영구적으로 작동될 수 있으며, 이 경우 컨버터 시스템의 구성 요소에 과열이 발생하지 않는다. 정상 작동 모드는 정격 작동점에서 정격 작동으로 이해될 수도 있다.
정상 작동 모드에서는, 컨버터 시스템과 전력 공급 그리드 모두에서 컨버터 시스템과 관련된 과부하 상황이 발생하지 않는 것으로 가정된다.
추가 단계에서 컨버터 시스템에 관련된 과부하 상황이 검출된다. 즉 상황이 달라진다. 컨버터 시스템은 우선 여전히 정상 작동 모드이며, 추후에 더 자세히 설명되는 정해진 측정- 또는 신호 변수 또는 -입력을 검출 또는 모니터링한다. 예를 들어 컨버터 시스템의 작동 중에 일반적으로 연속 검출되는 정해진 한계값 또는 다른 미리 결정된 기준들을 참고로 과부하 상황이 식별 또는 검출될 수 있다.
과부하 상황은 전술한 바와 같이 여러 이유로 발생할 수 있으므로, 과부하 상황을 식별할 수 있기 위해, 컨버터의 관점에서 일반적으로 유효한 기준들이 지정되어야 하고, 및/또는 서로 다른 과부하 상황들을 검출할 수 있기 위해, 목적에 따라 다른 기준들에 대해서도 체크될 수 있다. 과부하 상황의 예는 변압기 연결에 의한 단기간의 전류 증가(돌입 효과), 일시적인 부하 연결- 및/또는 부하 차단으로 인한 그리드 내의 심한 전압 변동이다. 또한 그리드 운영자도, 예를 들어 그리드 내의 단락과 같은 오류 발생의 경우에 컨버터 시스템에 의해 증가한 전력이 일시적으로 제공되는 경우에, 컨버터를 과부하 작동 모드로 전환하도록 요청할 수 있다.
정상 작동 시 임의의 시점에 과부하 상황이 식별되면, 컨버터 시스템은 추가 방법 단계에서 과부하 작동 모드로 전환한다. 이러한 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템은 따라서 과부하 시 작동에 대비한다. 특히, 통상적으로 방지되어야 하는, 예를 들어 인버터 시스템의 정격 전류를 10% 이상 초과하는 과전류가 허용된다.
과부하 작동 모드를 위해, 출력 전류의 생성을 위한 평균 스위칭 주파수는 감소하는 것이 제안된다. 컨버터는 전력 스위치의 스위칭 동작에 의해 전류 또는 전압을 형성하며, 상기 스위칭 동작은 평균 스위칭 주파수를 갖는다. 이러한 평균 스위칭 주파수는 과부하 작동 모드 동안 감소한다.
추가로 또는 대안으로서, 컨버터 시스템의 과부하 작동 모드에서 미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안, 컨버터 시스템에 더 높은 부하, 특히 증가한 온도 및/또는 증가한 출력 전류를 허용하는 것이 제안된다. 이러한 증가한 부하는 감수될 수 있고, 이러한 증가한 부하가 단기간 동안만 허용되는 경우, 관련된 구성 요소들은 손상되지 않는다는 사실이 파악되었다. 최대 과부하 지속 시간으로서 바람직하게는 최대 30초, 바람직하게는 최대 10초, 특히 최대 5초의 값이 제안된다.
이로써 특히 단시간 동안 전력 트랜지스터에서 과온이 허용될 수 있다. 과온은 트랜지스터에서 이미 열화 효과, 즉 노화 효과가 발생하고 또는 발생할 수 있는 온도를 의미한다. 증가한 온도를 허용하기 위해 바람직하게 증가한 온도 한계가 사전 설정된다. 증가한 출력 전류를 제한하기 위해, 바람직하게는 출력 전류에 대해 증가한 전류 상한이 사전 설정된다. 이로 인해 컨버터는, 정상 작동 모드에서 최대 출력 전류를 초과하는 더 큰 출력 전류를 컨버터 출력부에서 허용하도록 준비된다.
그리드에 기인한 심한 과부하 상황이 발생하는 것은 매우 드물다는 사실이 파악되었다. 종종 이러한 상황은 수 십 ms만 지속되지만, 예외적인 상황에서 이러한 시간은 더 길 수도 있다. 전력 스위치의 열적 예비 부하, 열 용량 및 열 저항은 종종 컨버터 시스템의 과부하 용량에 결정적인 영향을 미친다. 또한, 컨버터 시스템 내의 그 밖의 전류 전도 구성 요소들은 전력 스위치와 달리 그리드를 지원하는 과부하 공급의 경우에 열적으로 거의 부하를 받지 않는다는 사실도 파악되었다.
컨버터 시스템의 평균 스위칭 주파수의 감소에 의해, 소위 스위칭 손실은 과부하 작동 모드에서 정상 작동 모드에 비해 일시적으로 감소한다. 이하의 관계에 따라 전반적으로 컨버터 시스템에 위치한 전력 반도체의 스위칭 주파수에 대한 스위칭 손실의 비례 관계가 주어진다:
Figure pct00001
상기 식에서 Psw = 스위칭 손실,
Eon = 스위치 온 손실
VZK = 입력 전압(중간 회로 전압)
fsw = 스위칭 주파수
Eoff = 스위치 오프 손실
lout = 출력 전류
Tj = 접합부 온도(junction temperatur)
공식(1)에서 알 수 있듯이, 주파수, 전압 및 출력 전류는 총 스위칭 손실에 결정적이다. VZK와 lout가 일정하게 유지되고 스위칭 주파수가 감소하면, 스위칭 손실도 그에 따라 감소한다. 그러나 그 대신 스위칭 주파수의 감소로 인해 소위 전도 손실(conduction loss)도 증가하지만, 이러한 손실은 주파수 감소 시 스위칭 손실이 감소하는 만큼 증가하지는 않는다. 따라서, VZK와 lout가 일정하게 유지되면, 감소한 스위칭 주파수에 의해 전력 트랜지스터는 덜 가열된다. 따라서 스위칭 주파수의 적절한 선택에 의해 증가한 추가 전력 또는 증가한 출력 전류가 공급될 수 있으며, 그 이유는 전력 트랜지스터들은 평균적으로 그렇게 자주 스위칭 되지 않고 따라서 더 천천히 가열되기 때문이다.
더 높은 전류가 전력 공급 그리드로 일시적으로 제공되어야 하는 과부하 상황에서, 더욱 왜곡된 정현파 전류가 공급될 수 있다는 사실이 파악되었는데, 왜냐하면 그러한 상황에서 오히려, 특히 많은 전력을 공급하는 것이 관철되기 때문이다. 이러한 그리드 오류의 경우에 강한 고조파를 갖는 전류를 공급하는 것으로 충분할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 방법은, 컨버터 시스템이 과부하 상황에서 일시적으로 초과 전력을 공급할 수 있게 한다.
더 낮은 스위칭 주파수를 사용함으로써 스위칭 손실이 덜 발생하므로 컨버터는 과부하 상황에서 더 오래 작동될 수 있다. 따라서 본 컨버터 시스템은 과부하 상황에서 종래의 컨버터 시스템보다 오래 작동될 수 있고 이로 인해 경우에 따라서 증가한 전력을 전력 공급 그리드로 일시적으로 제공할 수 있다.
바람직하게는 전기 컨버터 시스템에서 정해진 최대 과부하 지속 시간 동안 평균 스위칭 주파수는 감소한다. 컨버터 시스템이 정상 작동 모드와 달리 과부하 작동 모드에서 영구적으로 작동되는 것을 피하기 위해, 전술한 미리 결정된 최대 과부하 지속 시간과 동의어인 최대 과부하 지속 시간을 지정하는 것이 제안된다.
최대 과부하 지속 시간은 열적 특성에 따라 및 추가로 또는 대안으로서 컨버터 시스템의 열적 예비 부하에 따라 정해질 수 있다. 컨버터 시스템의 구성 요소, 특히 전류 또는 전압을 형성하는데 사용되는 반도체 스위치가 이를 위해 이용되는 것이 고려될 수도 있다.
열적 특성은 특히, 예를 들어 최대 열 용량 또는 해당 구성 요소의 최대 작동 온도와 같은 열적 재료 특성과 관련된다. 이것은 예를 들어 전력 트랜지스터의 최대 접합부 온도(Tj)일 수 있다. 열전도성 또는 열 저항도 고려된다. 이 경우 열적 특성은, 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템이 얼마나 오래 작동될 수 있는지 결정한다.
또한 컨버터 시스템에 인가하는 전류도 최대 과부하 지속 시간에 결정적이다. 최대로 허용될 과부하를 결정하기 위해, P·t 값이 고려될 수 있으며, 상기 값은 동의어로서 한계 부하 적분으로도 지칭될 수 있다. 상기 값은 부하에 대한 한계를 설정하며 이러한 한계는 전류 즉, 과전류(i)와 이러한 과전류가 발생하는 지속 시간(t)으로 구성된다. 지속 시간에 대해 적분된 과전류(i)의 제곱이 사전 설정된 값을 초과하지 않으면, 이와 같이 사전 설정된 한계가 준수된다. 예를 들어 과전류가 두 배가 되면, 지속 시간의 1/4 동안만 허용될 수 있다. 마찬가지로, 공개된 또는 예상되는 과전류로부터 최대 지속 시간이 계산될 수도 있다. 과전류가 발생할 수 있는 최대 지속 시간이 공개된 경우, 최대 전류 레벨이 계산될 수 있다.
특히 과부하 작동 모드에서, 예를 들어 전력 트랜지스터와 같은 구성 요소에서 이미 열화 효과가 감수되는 상대적 온도 한계가 의도대로 초과된다. 과부하 상황은 비교적 드물게만 발생하므로 열화 현상은 컨버터 시스템의 구성 요소들의 최대 수명에는 약간만 영향을 미친다는 사실이 파악되었다.
열적 특성 외에도, 최대 과부하 지속 시간의 지정 시 컨버터 시스템의 열적 예비 부하를 추가로 또는 대안적으로 고려하는 것이 제안된다. 컨버터 시스템의 열적 예비 부하는 과부하 상황이 발생하는 시점에 실제 온도일 수 있다. 결과적으로, 과부하 상황이 검출된 시점에 더 낮은 온도를 갖는 컨버터 시스템은 더 높은 온도를 갖는 더 가열된 컨버터 시스템보다 과부하 작동 모드로 더 오래 작동될 수 있다. 즉, 더 냉각된 컨버터 시스템의 열 용량은 이미 높은 온도를 갖는 경우, 따라서 이미 많은 열을 저장했을 경우보다 많이 에너지 형태의 열을 흡수할 수 있다는 사실이 파악되었다.
따라서 컨버터 시스템은 실행 기능에 따라 컨버터 시스템에 존재하는 구성 요소들의 열적 특성 및 열적 예비 부하를 고려하고 이로써 과부하 상황에서 열 용량을 가능한 한 효과적으로 및 가능한 한 최대로 활용할 수 있는 것을 가능하게 한다.
따라서, 온도 제어식 또는 온도 의존적인 평균 스위칭 주파수를 갖는 컨버터 시스템이 제안된다.
그러나 컨버터 시스템의 구성 요소들은 또한 가열 및 과열될 수 있는 컨버터 시스템 내의 모든 구성 요소일 수도 있다. 여기에는 예를 들면 초크, 스위치, 그리드 부분, 히트 싱크, 코일 및 정류 수단과 같은 구성 요소가 포함된다.
바람직하게는 과부하 상황의 검출은 전류 측정, 온도 측정 또는 전압 측정에 의해 수행된다. 변형예로서 측정 방법들의 조합도 고려된다.
특히 어쨌든 이러한 측정값이 컨버터 시스템의 조절을 위해 검출되어 추가적인 전류 측정 경로가 생략될 수 있는 경우에, 전류 측정은 바람직하게 컨버터 시스템의 출력부에서 수행된다.
온도 측정은 바람직하게는 히트 싱크에서 또는 컨버터의 전류 전도 구성 요소에서 직접, 예를 들어 전력 트랜지스터에서 직접 수행된다. 히트 싱크는 특히 측정을 위해 양호하게 액세스할 수 있는 반면, 전류 전도 구성 요소에서 측정은 과열이 발생할 수 있는 곳에서 직접 측정을 가능하게 한다.
마찬가지로 과부하 상황은 전압 측정에 의해 결정될 수 있으며, 상기 전압 측정은 바람직하게는 컨버터 시스템의 중간 회로에서 또는 전력 공급 그리드에서 직접 이루어질 수 있다. 이 경우 컨버터 시스템의 중간 회로에서 전압 측정 시 결과적으로 DC 전압 측정이 수행되며, 거기에서 특히 전압 진폭은 과부하 상황에 대한 추론을 허용한다. 그와 달리 전력 공급 그리드 또는 전력 단지 그리드에서의 전압 측정 시, 그리드 전압의 진폭 외에 그리드 전압의 주파수도 측정될 수 있다.
이 경우, 과부하 상황은 컨버터 시스템에 다양한 방식으로 작용할 수 있기 때문에, 바람직하게는 복수의 측정- 및 작동 파라미터가 각각 검출된다.
과부하 상황의 검출을 위해 온도 측정이 수행되면, 검출된 온도에 의해 일반적으로 컨버터 시스템의 열적 상태도 평가될 수 있다.
실시예에 따르면, 이하를 포함하는 목록의 적어도 하나의 기준에 따라서 정상 작동 모드와 과부하 작동 모드 사이에서 전환되는 것이 제안된다:
- 컨버터 시스템의 전류 전도 구성 요소에서 지정된 한계 온도의 초과;
- 컨버터 시스템의 출력부에서 지정된 한계 전류의 초과;
- 컨버터 시스템에서 지정된 한계 전압의 초과;
- 컨버터 시스템이 전압 범위 내에서 정상 작동 모드로 작동될 때, 전력 공급 그리드에서 지정된 전압 범위의 초과;
- 컨버터 시스템이 주파수 범위 내에서 정상 작동 모드로 작동될 때, 전력 공급 그리드에서 전압의 지정된 주파수 범위의 초과;
- 외부 신호에 의해 사전 설정된 더 높은 전력 출력 수행의 요청.
컨버터의 전류 전도 구성 요소에서 지정된 한계 온도의 초과는 제안된 실시예에 따라 특히 컨버터 시스템의 구성 요소에서 온도 측정에 관련된다. 이는 예를 들어 PT100과 같은 적합한 온도 센서로 수행되며, 특히 과부하 상황에서 매우 빠르게 가열되는 구성 요소들에서 측정된다. 적합한 온도 측정 위치는 따라서 예를 들어 전력 트랜지스터의 히트 싱크 상에 있을 것이다.
컨버터 시스템의 출력부에서 지정된 한계 전류의 초과는 바람직하게 컨버터 시스템의 출력부에서 수행될 수 있는 전술한 전류 측정에 관련된다.
컨버터 시스템의 출력부에서 전류 측정은, 여러 현대식 컨버터 시스템에서 전력 트랜지스터의 기존 조절을 위해 이러한 측정값을 필요로 하기 때문에, 특히 바람직하다는 사실이 파악되었다.
과부하 상황을 검출하기 위한 다른 기준은, 지정된 전압 범위 내에서 컨버터 시스템을 정상 작동 모드로 작동하고 전압 상한 및 전압 하한을 지정하는 것이다. 실제로 측정된 전압이 이러한 지정된 전압 범위를 벗어나면, 컨버터 시스템은 이를 과부하 상황으로 감지하여 과부하 작동 모드로 전환한다. 전압 범위는 컨버터 시스템의 중간 회로에 대해서는 물론 그리드 전압의 진폭 측정에 대해서도 결정될 수 있다.
지정된 전압 범위 외에, 가능한 다른 기준은 전력 공급 그리드에서 전압의 지정된 주파수 범위이고, 이 경우에도 그리드 전압의 실제 측정된 주파수 값이 지정된 주파수 범위를 벗어나면, 과부하 상황이 식별되고, 이 경우 컨버터는 이러한 주파수 범위 내에서 다시 정상 작동 모드로 작동된다. 다시 과부하 상황을 초래하는 컨버터의 거동을 트리거하는 주파수 거동을 이러한 주파수 측정이 검출하는 경우, 이러한 주파수 측정은 과부하 상황도 예상할 수 있다.
과부하 상황을 식별하기 위한 다른 기준은 더 높은 전력 출력 수행의 요청일 수 있다. 예를 들어 이러한 요청은 외부 신호를 통해 컨버터 시스템으로 전송될 수 있다. 과부하 상황은 반드시 측정 기술적으로 컨버터 시스템에서 결정될 필요는 없으며, 인버터는 이미 정상 작동 모드의 상한에서 작동되어 이미 연속 작동 중에 최대 전력 출력을 제공하더라도, 그리드 운영자가 그리드 오류로 인해 증가한 전력 출력을 제공할 것을 요구하는 경우도 발생할 수 있다. 예를 들어 과부하 상황이 예상되지만, 이러한 상황이 아직 나타나지 않은 경우, 매우 일반적으로 임의의 조절 구조로부터 또는 운영 센터로부터 수동으로 외부 신호가 사전 설정될 수 있다.
과부하 상황이 경우에 따라서 아직 나타나지 않았더라도, 예를 들어 더 높은 온도 한계 형태의 열적 예비력이 릴리스될 수 있다.
바람직하게 다른 실시예에 따르면, 한계 부하 적분에 대해 사전 설정된 i2t 값 또는 사전 설정된 최대값 또는 최대 과부하 지속 시간에 도달하면, 전류 제한이 수행된다.
따라서, 과부하 작동 모드가 영구적으로 제공되지 않는 것이 제안되며, 그 이유는 그렇지 않으면 열적 손상과 심한 열화 현상이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 이러한 열적 과부하에 대처하기 위해, 최대 과부하 지속 시간에 도달하면, 컨버터 시스템의 전류 제한을 수행하는 것이 제안되며, 이 경우 전류 제한은 특히, 가열된 컨버터 시스템의 전류 전도 구성 요소들이 더 이상 가열되지 않고 또는 심지어 다시 냉각되지 않도록 지정된다.
따라서 컨버터 시스템은, 정상 작동 모드에서 상대 온도 한계값을 초과하는 절대적으로 지정된 특정한 온도 한계에 도달하는 경우에야 작동되는 전류 한계를 갖는다. 따라서 컨버터 시스템은 바람직하게 구성 요소들의 열 용량을 가능한 한 최대화할 수 있지만, 완전한 과열을 저지한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 과부하 상황이 더 이상 검출 또는 식별되지 않으면, 정상 작동 모드로 다시 전환하는 것이 제안된다.
따라서 컨버터 시스템은 정상 작동 모드와 연속 작동으로 자동 복귀 전환을 가능하게 한다. 특히 이로 인해, 더 왜곡된 전류가 공급되는 상태가 시간적으로 가능한 한 짧게 유지된다.
실시예에 따르면, 과부하 작동 지속 시간이라고도 하는 최대 과부하 지속 시간, 즉 컨버터 시스템이 과부하 작동 모드에 있을 수 있는 시간은 컨버터 시스템의 열적 예비 부하에 기초하여 지정되는 것이 제안된다. 검출된 과부하 시점에 컨버터 시스템의 구성 요소에 적용되는 작동 온도는 열적 예비 부하로서 사용될 수 있다. 제 2 변형예에서 최대 과부하 지속 시간은 또한 컨버터의 정격 출력 전류에 대한 백분율 출력 전류값에 기초해서 결정될 수 있다. 따라서, 예를 들어 정격 전력의 25%로 연속 작동으로 작동된 컨버터 시스템은 과부하 작동 모드에서, 이전에 예를 들어 출력 전류 정격값의 90%에서 작동된 컨버터 시스템보다 오래 작동될 수 있다.
따라서 컨버터 시스템은 온도 측정에 의해서 뿐만 아니라 이전에 공급된 전류 정격값의 정보에 따라서도 열적 예비 부하를 결정할 수 있다. 이에 기초해서 최대 과부하 지속 시간이 결정될 수 있다.
바람직하게 컨버터 시스템은 과부하 작동 모드에서 스위칭 주파수가 감소한 경우 증가한 전력 출력으로 작동되어, 과부하 상황에서 일시적으로 증가한 전력 출력이 가능해질 수 있다.
이로써 특히, 전력 공급 그리드로 증가한 전력을 의도대로 공급하는 것이 제안된다. 특히, 이러한 증가한 전력은 컨버터 시스템의 정격 전력보다 높을 수 있다. 이것은 더 작은 스위칭 주파수를 사용함으로써 적어도 단기적으로 가능해진다.
전력 그리드 내의 심한 과부하 또는 그리드에 의한 더 높은 전력의 요구는 매우 드물게 발생하며 종종 10ms보다 오래 발생하지 않기 때문에, 전술한 과부하 작동으로 인해 예를 들어 높은 순시 예비력도 제공될 수 있다. 컨버터 시스템은 이 경우 바람직하게, 언제든지 독립적으로 또는 그리드 운영자의 요청에 따라 과부하 작동 모드로 전환하도록 준비된다.
비교적 드물게 발생하고 일반적으로 10ms보다 오래 발생하지 않는 심한 과부하 외에도, 전력이 거의 직접 공급되지 않아야 하는 과부하도 있을 수 있다. 더 오래 지속되는 과부하는 약 10ms 내지 30s 동안 존재할 수 있다. 이로써 변형예에 따라, 10ms 내지 30s의 시간 범위 동안 과부하를 허용하는 것이 제안된다. 따라서 제안된 방법은, 그리드 오류 및 과부하 상황에 대응할 수 있기 위해, 주로 순시 예비력-조절을 의미한다.
실시예에 따르면 이로써, 전력 출력을 변경시키지 않지만, 그럼에도 불구하고 스위칭 주파수를 감소시키는 것이 제안된다. 이로 인해 컨버터는 부하 경감될 수 있다. 이것은, 전력 출력이 증가하지 않더라도, 출력 전류가 증가하는 상황도 해결할 수 있다. 이러한 전류 증가는 예를 들어 돌입 전류로 인해 발생할 수 있다.
이로 인해, 과부하 커플링 및 경우에 따라서 과열로부터 컨버터 시스템을 보호하기 위해, 스위칭 주파수가 감소한 경우 과부하를 통과할 수 있다.
따라서 컨버터 시스템은, 컨버터 시스템에 의해 정상 작동 모드 시보다 덜 이상적인 정현파 출력 전류가 생성되고 감소한 스위칭 주파수에 의해 컨버터 시스템에서 스위칭 손실이 감소하여, 스위칭 손실을 감소시키고 컨버터 시스템을 과열로부터 보호할 수 있도로 작동된다.
바람직하게 컨버터 시스템은 정상 작동 및 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템의 구성 요소들의 한계 온도를 포함하는 제 1 및 제 2 파라미터 세트를 갖는다. 과부하 작동 모드에서 최대 한계 온도는 정상 작동 모드의 상대 온도 한계보다 높다. 명시된 온도 한계 외에도, 설정될 평균 스위칭 주파수 설정값 및/또는 전력 출력 설정값과 같이, 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템에 사전 설정된 다른 작동 파라미터들도 파라미터 세트에 저장될 수 있다. 이는 과부하 급전의 경우에 증가한 전류 설정값과 같이 조절 방법에 대한 일반적으로 조정된 설정값 또는 변경된 스위칭 주파수 설정값과 같이 컨버터 시스템에 대한 그 밖의 조정된 설정값이다. 추가의 구체적인 예로서, 과부하 작동 모드에 대해 특수하게 조정된, 공차 대역 방법 또는 펄스 폭 변조 방법에 대한 설정값들이 과부하 작동 모드의 파라미터 세트에 저장될 수 있다.
이 경우 과부하 작동 모드에서 최대 한계 온도는 정상 작동 모드에서 최대 한계 온도보다 높고,
과부하 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수 설정값은 정상 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수 설정값보다 작고,
제 1 전력 출력 설정값은 제 2 전력 출력 설정값보다 크거나 같고, 이 경우
과부하 작동 모드로 컨버터 시스템의 전환 시, 컨버터 시스템을 일시적으로 더 큰 최대 한계 온도로 작동할 수 있기 위해, 제 1 파라미터 세트로부터 제 2 파라미터 세트로 전환되는 것이 제안된다.
과부하 모드에서의 작동이 간단한 방식으로 구현되는 1 파라미터 세트로부터 제 2 파라미터 세트로의 제안된 전환에 따라, 특히 비조절식 천이 거동도 방지될 수 있다.
정상 작동에서 온도 한계는 짧은 시간 동안 초과될 수 있지만, 컨버터 시스템의 구성 요소들에서 이미 열화 현상을 초래할 수 있는 상대 온도 한계일 수 있다. 그와 달리 과부하 작동 모드에서 온도 한계는 특히 절대 한계로서 파악되어야 하며, 상기 절대 한계는 컨버터 시스템의 어떠한 구성 요소에서도 초과해서는 안 되며, 그렇지 않으면 컨버터 시스템에서 국부적인 열적 손상이 발생할 수 있기 때문이다. 신중함을 위해, 당업자에 의해 과부하 작동 모드에서 온도 한계가 지정될 때 컨버터 시스템의 구성 요소가 열적으로 파괴되는 온도 한계와 관련하여 안전 여유가 제공된다는 것이 참조된다.
제안된 방법에 의해 과부하 작동 모드에서 인버터는 일시적으로 정상 작동과 관련된 상대 온도 한계 이상에서 작동될 수 있고, 이러한 작동 모드는 일시적으로만 존재해야 한다. 종래의 컨버터 시스템과 달리, 제안된 컨버터 시스템 또는 제안된 방법을 갖는 컨버터 시스템은 따라서 이용 가능한 더 큰 동작 범위를 가지며, 정격 작동의 연속 작동 시 최대 출력 전력에 대해서 출력된 전력의 100%를 초과하는 전력 출력을 일시적으로 가능하게 한다.
바람직하게는, 컨버터 시스템이 과부하 작동 모드에 있는 시간이 기록된다. 컨버터 시스템에 대한 열적 과부하 이력을 생성할 수 있기 위해, 바람직한 변형예로서, 과온값을 시간에 대해 적분하여 과부하 적분을 형성하는 것이 제안된다. 이 경우 과온은 한계 온도를 초과하는 컨버터 시스템의 임의의 구성 요소의 온도값을 의미한다. 이는, 정상 작동 모드의 상대 온도 한계가 초과되자 마자, 시간에 대해 예를 들어 온도값이 적분되는 것을 의미한다. 컨버터 시스템의 온도가 정상 작동 모드의 상대 한계 온도 아래로 다시 떨어질 때까지, 적분이 이루어진다. 따라서 정상 작동 모드에서 상대 한계값을 초과하는 온도값은 과온값이라고도 한다.
이로써 컨버터 시스템에 대한 열적 과부하 이력이 생성될 수 있고, 이는 과부하 발생 빈도에 대한 추정을 가능하게 한다. 과부하 적분값이 매우 크면 컨버터 시스템의 구성 요소의 과부하로 인한 노화 현상(열화)에 대한 추론도 가능해진다.
바람직하게 컨버터 시스템은 과부하 작동 시 정상 작동 모드에 비해 50%, 바람직하게는 75%, 특히 90% 감소한 주파수- 또는 스위칭 주파수로 작동된다. 따라서 스위칭 주파수의 현저한 감소가 제안되어, 과부하 작동 시 스위칭 손실을 현저하게 줄일 수 있고, 이로써 열 발생이 일정한 경우에 상응하게 적어도 더 높은 전류가 공급될 수 있다.
바람직하게 컨버터 시스템 또는 전력 공급 그리드에서 전류- 및 전압 측정은 측정된 전류 및 측정된 전압의 주파수 및 진폭 측정도 포함한다. 따라서 전술한 실시예들에 대한 대응하는 측정 변수들이 검출될 수 있다.
따라서, 과부하 상황 또는 그리드 이벤트가 주파수- 또는 진폭 변화에 기초하여 검출 또는 예측될 수 있기 때문에, 컨버터 시스템은 과부하 상황을 측정된 전류 또는 전압의 주파수- 또는 진폭 측정에 기초하여 확인하도록 구성된다. 주파수- 및 진폭 측정은, 발생하는 과부하 상황의 현저한 감소를 도함수 또는 구배에 기초하여 예측하기 위해, 전류와 전압의 진폭 및 주파수의 변화율을 측정할 수 있는 것도 포함한다.
또한, 본 발명에 따라 그리드 접속점에서 전력 공급 그리드와 전력을 교환하기 위한 청구항 제 14 항에 따른 풍력 발전 설비가 제안된다.
따라서, 풍력 발전 설비는 전류 및/또는 전압의 생성을 위한 컨버터 시스템을 포함하고, 상기 컨버터 시스템은 또한 복수의 컨버터 또는 복수의 컨버터 캐비닛을 가질 수 있다. 풍력 발전 설비의 발전기의 생성된 전력을 공급하기에 단일 컨버터의 출력 전력이 부족한 경우, 다수의 컨버터 또는 하나의 컨버터를 갖는 스위치 캐비닛들이 병렬로 연결될 수도 있다.
풍력 발전 설비의 다른 구성 요소로서 컨버터 시스템을 제어하기 위한 제어 장치가 제안된다. 제어 장치는 프로세스 컴퓨터로서 제공되거나 이러한 프로세스 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 따라서, 제어 장치를 하드웨어로서 또는 컴퓨터 프로그램의 부분으로서 실현하는 것이 제안된다. 특히 제어 유닛은, 과부하 상황에서 컨버터 시스템을 정상 작동에 비해 감소한 스위칭 주파수로 작동하도록 준비된다. 이를 위해 제어 장치는 예를 들어 클럭 주파수를 변경할 수 있거나, 공차 대역폭을 변경할 수 있다.
제어 장치 외에 컨버터 시스템에 관련된 과부하 상황을 검출하기 위한 측정 수단도 제공된다. 사용 위치에 따라 측정 수단은 다양한 측정 변수를 검출할 수 있다. 예를 들어 제 1 측정 수단은 컨버터 시스템의 출력부에서 전류 측정을 수행할 수 있고, 제 2 측정 수단은, 컨버터 시스템의 전류 전도 구성 요소에서 온도 측정을 수행하는데 이용될 수 있다. 컨버터 시스템의 중간 회로 또는 전력 공급 그리드에서 전압 측정도 실현될 수 있다. 일반적으로 측정 수단은, 과부하 상황을 도출하거나 식별하는 측정 데이터 또는 측정값을 검출하는데 이용된다. 예를 들어 측정 수단이 고장 나거나 우세한 과부하 상황을 암시하는 전술한 기준들 중 일부가 충족되면, 과부하 상황이 경우에 따라서 중복으로 검출될 수 있도록, 다수의 측정 수단이 동시에 측정 데이터- 또는 측정값 검출을 위해 이용될 수도 있다.
제어 장치 외에, 정상 작동 모드와 과부하 작동 모드 사이에서 전환할 수 있는 전환 수단도 프로세스 컴퓨터 상에 제공될 수 있거나 컴퓨터 프로그램의 일부로서 구현될 수 있다. 전환 수단은 제어 장치의 일부일 수도 있다.
따라서 실시예에 따르면, 풍력 발전 설비, 특히 제어 장치는, 전술한 실시예들 중 하나에 따른 방법을 수행하도록 준비되는 것이 제안된다.
바람직하게 컨버터 시스템은 내열성 전력 트랜지스터를 가지며, 여기서 전력 트랜지스터는 특히 SiC, GaN 또는 SiGE와 같은 최신 반도체 물질로 구성된다. 특히, 탄화규소에 기반한 최신 전력 트랜지스터는 종래의 실리콘 기반 전력 트랜지스터에 비해 스위칭 속도, 열전도도 및 임계 전계 강도와 관련해서 긍정적인 전기적 특성을 제공한다.
따라서 더 양호한 내열성을 특징으로 하고 컨버터 시스템의 성능도 과부하를 견딜 수 있도록 구조적으로 끌어올리는 최신 전력 트랜지스터를 이용하는 컨버터 시스템이 제안된다.
추가 실시예에 따르면, 풍력 발전 설비는 제 1 및 제 2 파라미터 세트를 갖는다. 2개의 파라미터 세트는, 예를 들어 컨버터 시스템의 구성 요소들의 최대 한계 온도, 각각의 작동 모드를 위해 설정될 평균 스위칭 주파수 및/또는 전력 출력 설정값과 같은, 정상 작동 모드 및 과부하 작동 모드에서 풍력 발전 설비를 작동하기 위한 작동 파라미터를 포함한다. 이 경우 파라미터 세트는 풍력 발전 설비의 제어 장치에, 즉 - 전술한 바와 같이 - 프로세스 컴퓨터에 또는 컴퓨터 프로그램의 일부로서 저장될 수 있다. 전환 수단은 저장된 파라미터 세트들 사이에서 전환할 수 있고 따라서 정상 작동 모드 또는 과부하 작동 모드에서 작동을 위해 풍력 발전 설비 또는 컨버터 시스템을 설정한다.
또한, 본 발명에 따라 복수의 풍력 발전 설비를 포함하는 풍력 발전 단지가 제안되고, 상기 풍력 발전 단지는 추가 실시예에 따라 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 풍력 발전 설비를 갖는다. 바람직하게 풍력 발전 단지는 그러한 풍력 발전 설비들만을 갖는다.
이로써 풍력 발전 단지는 정상 작동 모드 및 과부하 작동 모드도 가능하게 하며, 이 경우 과부하 상황에서 모든 풍력 발전 설비의 추가적인 총전력이 전력 공급 그리드에 일시적으로 공급될 수 있다. 이를 위해, 다양한 풍력 발전 설비 유형을 갖는 풍력 발전 단지에서 개별 풍력 발전 설비의 과부하 수용 능력은 상이한 크기일 수 있음이 참조된다. 각각의 풍력 발전 설비는 과부하 상황에서, 컨버터 시스템이 허용하는 또는 전술한 과부하 작동 지속 시간에 의해 지정되는 만큼의 추가 전력을 제공할 수 있다.
과부하 상황에서 추가 전력이 요청되지 않으면, 풍력 발전 단지는 과부하 상황을 통과할 수 있다.
본 발명은 계속해서 첨부된 도면과 관련해서 실시예를 참고로 예를 들어 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비의 개략도를 도시한 도면.
도 2는 풍력 발전 단지의 개략도를 도시한 도면.
도 3은 과부하 상황이 검출되었을 때, 실시예에 따라 정상 작동 모드로부터 과부하 작동 모드로 제 1 제어 기술적인 전환을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 과부하 상황이 검출되었을 때, 실시예에 따라 정상 작동 모드로부터 과부하 작동 모드로 제 2 제어 기술적인 전환을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 일시적으로 발생하는 과부하 상황 동안 컨버터 시스템에서 전력 출력, 스위칭 주파수 및 온도 전개의 프로파일을 개략적으로 도시한 도면.
도 1은 타워(102)와 나셀(104)을 갖는 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 3개의 로터 블레이드(108) 및 스피너(110)를 갖는 로터(106)가 나셀(104)에 배치된다. 로터(106)는 작동 시 바람에 의해 회전하여 나셀(104) 내의 발전기를 구동한다.
도 2는 예를 들어, 동일하거나 상이할 수 있는 3개의 풍력 발전 설비(100)를 포함하는 풍력 발전 단지(112)를 도시한다. 3개의 풍력 발전 설비(100)는 따라서 기본적으로 풍력 발전 단지(112)의 풍력 발전 설비들의 임의의 수를 나타낸다. 풍력 발전 설비들(100)은 그것의 전력, 즉, 특히 생성된 전류를 전력 단지 그리드(114)를 통해 제공한다. 이 경우, 개별 풍력 발전 설비들(100)의 각각 생성된 전류 또는 전력이 합산되고, 일반적으로 변압기(116)가 제공되며, 상기 변압기는 일반적으로 PCC로도 지칭되는 공급점(118)에서 공급 그리드(120)로 전력을 공급하기 위해 단지 내의 전압을 승압한다. 도 2는, 물론 제어부가 제공되어 있지만, 예를 들어 제어부를 도시하지 않는 풍력 발전 단지(112)의 개략도이다. 또한, 예를 들어, 단지 그리드(114)는 다르게 설계될 수도 있으며, 다른 실시예를 들자면, 상기 단지 그리드 내에 예를 들어 각각의 풍력 발전 설비(100)의 출력부에 변압기도 존재한다.
도 3은 컨버터 시스템 내의 전력 트랜지스터를 제어할 수 있고 지정된 출력 전류를 생성하기 위해, 컨버터 시스템에서 예를 들어 바람직한 제어 방법으로서 사용될 수 있는 공차 대역 방법을 개략적으로 도시한다. 이 경우 도 3에서 컨버터 시스템의 생성된 출력 전류(IA)가 시간(t)에 걸쳐 기입되고, 이 경우 더 나은 설명을 위해 하나의 위상의 위상 전류의 사인파만이 도시된다. 보다 일반적으로 공차 대역 방법은, 최적의 사인파를 중심으로 진행하는 상한(OB) 및 하한(UB)이 컨버터 시스템의 출력 전류(IA)에 대해 지정되는 원리에 기반하고, 상기 최적의 사인파는 설정값(Isoll)으로서 사전 설정된다. 일반적으로 컨버터 시스템의 출력부에서 측정된 출력 전류(Iist)는 지정된 공차 한계 내에서만 진행하며, 이를 공차 대역이라고도 한다. 측정된 출력 전류(Iist)가 공차 대역의 상한 또는 하한에 도달하면, 컨버터의 전력 트랜지스터의 전환 과정이 수행되고 또는 인버터에서 스위치 위치의 변동에 의해 다른 전류 경로로 정류 과정이 이루어진다.
도 3에 도시된 실시예에서 상한(OB1) 및 하한(UB1)은 상한(OB2) 및 하한(UB2)보다 정현파 설정 전류값(Isoll)에 더 가깝다. 측정된 실제 전류(Iist)가 공차 대역 한계를 충족하는 시점에, 컨버터 시스템에서 다른 스위치 위치로 전환 또는 정류가 이루어져, 실제 전류는 공차 대역 내에서 지그재그 코스를 취한다. OB1과 UB1의 비교를 위해, 한계 OB2와 UB2는 설정 전류값(Isoll)과 더 큰 간격을 갖는다. 이는, 시점 t1까지의 제 1 시간 섹션에서 컨버터 시스템 내의 전력 트랜지스터들이 t1 이후의 제 2 시간 범위의 경우보다 더 빈번하게 스위칭해야 하는 결과를 초래한다. 따라서 t1 이후의 시간 범위에서 전력 트랜지스터들의 스위칭 주파수는 평균적으로 더 낮다. 예를 들어 시점 t1까지 정상 작동 모드가 존재할 수 있고, 즉 과부하 상황을 가리키는 기준들 중 어떠한 것도 컨버터 시스템에 의해 충족되거나 검출되지 않는다. 시점 t1에 예를 들어 전술한 기준들 중 적어도 하나가 충족되어, 컨버터 시스템에 의해 과부하 작동 모드로 전환이 수행되고, 이 경우 새로운 상한 및 하한(OB2 및 UB2)이 공차 대역 방법으로 사전 설정된다. 이러한 한계는 예를 들어 과부하 작동 모드의 파라미터 세트에 저장될 수 있다. 공차 대역의 확장에 의해 평균 스위칭 주파수가 감소하여, 컨버터 시스템에서 스위칭 손실이 전체적으로 감소한다. 따라서 정상 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수(fsw1)는 과부하 작동 모드에서 주파수(fSW2)보다 크고 컨버터 시스템의 전력 출력은 거의 일정하다.
공차 대역 방법 외에, 예를 들어 소위 펄스 폭 변조 방법과 같은 다른 제어 방법도 제공될 수 있다. 이러한 제어 방법은 당업자에게 일반적으로 공개되어 있다.
펄스 폭 변조 방법에서, 더 낮은 평균 주파수를 생성하기 위해, 선형으로 상승 또는 하강하는 톱니형- 또는 삼각 신호의 기울기는 일반적으로 감소한다. 톱니형- 또는 삼각 신호는 이 경우 캐리어 신호와 함께 처리되어, 전력 트랜지스터들을 제어하기 위한 PWM-신호를 생성할 수 있다. 따라서 이러한 펄스 폭 변조 방법에서, 톱니형- 또는 삼각 신호의 기울기 또는 주파수가 감소하면, 평균 스위칭 주파수는 감소한다.
도 4에 도시된 추가 실시예는 컨버터 시스템에서 더 높은 부하가 어떻게 허용될 수 있는지를 도시한다. 이 경우 평균 스위칭 주파수를 변경하지 않고도, 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템에 증가한 출력 전류 또는 증가한 전력 출력이 설정될 수 있다. 또한, 2개의 공차 대역 한계(OB2 및 UB2)가 상승하고 과부하 작동 모드에서 새로운 출력 전류 설정값(Isoll,2)이 사전 설정된다. OB2, UB2 및 Isoll,2의 새로운 값들은 과부하 작동 모드를 위한 매개 변수 세트에 포함될 수 있다. 공차 대역 한계 OB1와 UB1 및 OB2와 UB2 사이의 간격은 과부하 작동 모드에서 변경되지 않으므로, 정상 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수(fsw1)는 과부하 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수(fSW2)에 상응한다.
이로써 컨버터 시스템은 과부하 작동 모드에서 더 높은 출력 전류(Ioverload)를 생성한다. 상기 전류는 미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안만 허용된다. 추가로 또는 대안으로서 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템에 대한 더 높은 온도 한계도 짧은 시간 범위 동안 허용된다. 이것은 도 4에 도시되어 있지 않다.
따라서 더 높은 전력 수요가 예상되거나 이를 위해 외부 신호를 요청하면, 컨버터 시스템은 과부하 작동 모드에서 작동될 수 있다. 이로써 증가한 전력 출력 설정값이 일시적으로 사전 설정 또는 설정될 수 있다. 또한, 증가한 전력이 요구되지 않으면, 평균 스위칭 주파수를 감소시키지 않으면서, 과부하 작동 모드에서 적어도 하나의 증가한 온도 한계를 허용하는 것이 가능하다. 이러한 전력의 과도 상승이 일시적인 경우, 이러한 과도 상승은 허용될 수 있음이 파악되었다.
도 5에 또한 다이어그램 A, B 및 C에 기초하여 시점 t1에 과부하 상황의 발생 시 컨버터 시스템의 거동을 도시한다. 이 경우 다이어그램 A는 연속 작동 시 컨버터 시스템이 공급할 수 있는 최대 정격 전력(PN,max)에 대해 과부하 상황에서 컨버터 시스템의 전력 출력 거동을 도시한다.
시점 t1에 과부하 상황이 검출되면, 제안된 해결 방법에 따라, 주파수가 50% 감소되고 덜 이상적인 정현파 전류가 공급 그리드로 공급됨으로써, 더 높은 정격 전력(P)이 전력 공급 그리드로 공급될 수 있다. 시점 t1에 평균 스위칭 주파수(fsw)의 주파수 감소는 다이어그램 B의 곡선 섹션 OL2에 도시되어 있다. 추가로 또는 대안으로서 평균 스위칭 주파수(fsw)는 일정하게 유지될 수 있으며, 이는 다이어그램 B에서 곡선 섹션 OL1에 의해 도시되고, 그럼에도 불구하고 증가한 전력이 공급되고, 이는 다이어그램 A에 곡선 섹션 OL1에 의해 도시된다. 또한, 다이어그램 A에서 곡선 섹션 OL2는 전력(P)의 변경되지 않은 프로파일만을 지침으로서 도시한다.
증가한 전력을 일시적으로 출력할 수 있기 위해, 더 낮은 스위칭 손실 때문에 감소한 스위칭 주파수를 이용하는 가능성은 다이어그램 A에서 OL1로 표시되어 있다. 도시된 실시예에서, 예를 들어 정상 작동 모드와 달리 과부하 작동 시 출력 전류의 증가한 유효값이 컨버터 시스템에 의해 생성된다. 그러나 이것은, 컨버터 시스템 또는 컨버터 시스템의 전류 전도 구성 요소들이 열적으로 가열되는 결과를 초래한다. 이것은 다이어그램 C에 도시된다.
간단함을 위해 다이어그램 C에는 바람직한 온도 프로파일(TM)이 도시된다. 예를 들어, t1까지의 시간 섹션에, 방출된 열 출력은 컨버터 시스템의 구성 요소에서 생성된 열 출력에 상응하여 일정한 프로파일을 갖는 것이 가정된다. 이 경우 온도(TM)는 바람직하게, 과부하 상황에서 과열이 가장 빠르게 발생할 구성 요소 또는 구성 요소들에서 결정된다. 이제 과부하 상황에서 시점 t1에 출력된 전력이 증가하면, 전술한 가정하에서 결과적으로 제공된 냉각 라인 또는 히트 싱크를 통해 방출될 수 있는 것보다 많은 열 에너지가 발생한다. 그 결과, 시점 t1에 과부하 상황의 발생 시 부터 컨버터 시스템에서 구성 요소들의 온도의 상승이 야기된다.
다이어그램 C에서 y-축에 3개의 온도 한계가 표시되며, 온도 한계 T1,rel은 정상 작동 모드에서 상대 온도 한계와 관련되며, 온도 한계 T2,max는 과부하 작동 시 최대 온도 한계이며, 온도 Tkrit는 임계 및 절대 최대 온도에 해당하며, 상기 온도에서 컨버터 시스템의 구성 요소는 열에 의해 파괴된다. 측정된 온도값(TM)이 증가한 전력 공급으로 인해 온도 한계 T1,rel를 초과하면, 컨버터 시스템의 구성 요소 내에서 또는 구성 요소 상에서 이미 노화 현상(열화)이 발생할 수 있다. 이로써 T1,rel로부터 T2,max에 이르는 온도 범위에서 컨버터 시스템은 의도한 과온 상태에 있다.
또한, 도 5C에서 온도 시간 영역(AT)이 표시되는데, 상기 영역은 과부하 이력으로서 적합한 메모리 매체에 기록 및 저장될 수 있고, 이로써 구성 요소의 열적 부하 프로파일 및 과부하의 빈도에 관해 추론할 수 있다.
유사하게, 출력 전류의 제곱(iA 2)이 시간에 대해 적분될 수 있고, 적분, 즉 시간에 대한 상기 iA 2 -곡선 아래의 영역은 한계값 아래로 유지되어야 한다.

Claims (18)

  1. 그리드 접속점(118)에서 전력 공급 그리드(120)와 전력을 교환하기 위한 풍력 발전 설비(100)의 컨버터 시스템을 작동하기 위한 방법으로서,
    - 정상 작동 모드에서 컨버터 시스템을 작동하는 단계;
    - 컨버터 시스템에 관련된 과부하 상황을 검출하는 단계;
    - 과부하 상황이 검출되었을 때, 컨버터 시스템을 과부하 작동 모드로 전환하는 단계; 및
    - 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템을 작동하는 단계
    를 포함하고,
    상기 컨버터 시스템의 과부하 작동 모드에서 출력 전류의 생성을 위한 평균 스위칭 주파수(fsw)는 정상 작동 모드에 비해 감소하고,
    컨버터 시스템의 과부하 작동 모드에서 미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안 컨버터 시스템에 더 높은 부하, 즉 증가한 온도가 허용되고,
    미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안 평균 스위칭 주파수(fsw)는 감소하며, 상기 최대 과부하 지속 시간은 컨버터 시스템의 열적 예비 부하에 따라서 또는 컨버터 시스템의 구성 요소들의 열적 예비 부하에 따라서 정해지는 것인 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 컨버터 시스템의 과부하 작동 모드에서 미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안 증가한 출력 전류가 또한 허용되고,
    및/또는
    - 최대 과부하 지속 시간은 또한 i2t 값에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전류 측정에 의해 및/또는 온도 측정에 의해 및/또는 전압 측정에 의해 과부하 상황의 검출이 이루어지고, 상기 전류 측정은 바람직하게 컨버터 시스템의 출력부에서 수행되고, 바람직하게 히트 싱크 상에서 및/또는 컨버터 시스템의 전류 전도 구성 요소 상에서 온도가 확인되며, 상기 전압 측정은 바람직하게 컨버터 시스템의 중간 회로에서 및/또는 전력 공급 그리드(120)에서 및/또는 단지 그리드(114)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 목록 중 적어도 하나의 기준에 따라서 정상 작동 모드와 과부하 작동 모드 사이에서 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
    - 컨버터 시스템의 전류 전도 구성 요소에서 지정된 한계 온도값의 초과;
    - 컨버터 시스템의 출력부에서 지정된 한계 전류의 초과;
    - 컨버터 시스템에서 지정된 한계 전압의 초과;
    - 컨버터 시스템이 전압 범위 내에서 정상 작동 모드로 작동될 때, 전력 공급 그리드에서 지정된 전압 범위의 초과;
    - 컨버터 시스템이 주파수 범위 내에서 정상 작동 모드로 작동될 때, 전력 공급 그리드에서 전압의 지정된 주파수 범위의 초과;
    - 외부 신호에 의해 더 높은 전력 출력의 수행의 요청
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 또는 상기 최대 과부하 지속 시간에 도달하면, 컨버터 시스템의 전류 제한이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    과부하 상황이 더 이상 식별되지 않으면, 과부하 작동 모드로부터 다시 정상 작동 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최대 과부하 지속 시간은 컨버터 시스템의 열적 예비 부하에 기초하여 지정되고, 상기 열적 예비 부하는 검출된 과부하 상황의 시점에 컨버터 시스템의 구성 요소의 작동 온도에 기초해서 및/또는 컨버터 시스템의 정격 출력 전류에 대한 백분율 출력 전류값에 기초해서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨버터 시스템은 과부하 작동 모드에서 스위칭 주파수가 감소한 경우 증가한 전력 출력으로 작동되어, 과부하 상황에서 일시적으로 증가한 전력 출력이 가능해질 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨버터 시스템은 과부하 작동 모드에서 스위칭 주파수가 감소한 경우 일정한 전력 출력으로 작동되어, 컨버터 시스템에서 스위칭 손실이 감소할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨버터 시스템은,
    - 정상 작동 모드에서 컨버터 시스템의 구성 요소의 최대 한계 온도(T1,rel) 및/또는 제 1 평균 스위칭 주파수 설정값(fsw,1) 및/또는 제 1 전력 출력 설정값(Psoll,1)을 포함하는 제 1 파라미터 세트를 갖고,
    - 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템의 구성 요소의 최대 한계 온도(T2, max) 및/또는 제 2 평균 스위칭 주파수 설정값(fsw,2) 및/또는 제 2 전력 출력 설정값(Psoll,2)을 포함하는 제 2 파라미터 세트를 가지며,
    과부하 작동 모드에서 최대 한계 온도는 정상 작동 모드에서 최대 한계 온도보다 높고,
    과부하 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수 설정값은 정상 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수 설정값보다 작고,
    제 1 전력 출력 설정값은 제 2 전력 출력 설정값보다 크거나 같고,
    - 과부하 작동 모드로 컨버터 시스템의 전환 시, 컨버터 시스템을 더 큰 최대 한계 온도(T2,max)로 일시적으로 작동할 수 있기 위해, 제 1 파라미터 세트로부터 제 2 파라미터 세트로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨버터 시스템에 대한 열적 과부하 이력을 생성할 수 있기 위해, 컨버터 시스템이 과부하 작동 모드에 있는 시간이 기록되고, 특히 과온값이 시간에 대해 적분되어 과부하 적분값이 형성되고, 과온은 한계 온도를 초과하는 컨버터 시스템의 구성 요소의 온도값을 의미하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    과부하 작동 시 주파수는 정상 작동 모드에 비해 50%, 바람직하게는 75%, 특히 90% 감소하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전류- 및 전압 측정은 또한, 측정된 전류 및 측정된 전압의 주파수- 및 진폭 측정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 그리드 접속점(118)에서 전력 공급 그리드(120)와 전력을 교환하기 위한 풍력 발전 설비(100)로서,
    - 전류 및/또는 전압의 생성을 위한 컨버터 시스템;
    - 정상 작동 모드에서 또는 과부하 작동 모드에서 작동되도록, 컨버터 시스템을 제어하기 위한 제어 장치;
    - 컨버터 시스템에 관련된 과부하 상황을 검출하기 위한 측정 수단; 및
    - 과부하 상황이 검출되었을 때, 정상 작동 모드와 과부하 작동 모드 사이에서 전환하기 위한 전환 수단
    을 포함하고,
    상기 제어 장치는, 출력 전류를 생성하기 위한 평균 스위칭 주파수가 정상 작동 모드에 비해 감소하도록, 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템을 작동하도록 준비되고,
    컨버터 시스템의 과부하 작동 모드에서 미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안 컨버터 시스템에 더 높은 부하, 즉 증가한 온도가 허용되고,
    미리 결정된 최대 과부하 지속 시간 동안 평균 스위칭 주파수(fsw)는 감소하며, 상기 최대 과부하 지속 시간은 컨버터 시스템의 열적 예비 부하에 따라서 또는 컨버터 시스템의 구성 요소들의 열적 예비 부하에 따라서 결정되는 것인 풍력 발전 설비.
  15. 제 14 항에 있어서,
    풍력 발전 설비, 특히 제어 장치는, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 준비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 컨버터 시스템은 내열성 전력 트랜지스터들로 구성되고, 상기 전력 트랜지스터들은 하기 목록으로부터 선택된 반도체 물질로 구성되거나 적어도 이것을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비.
    - Si,
    - SiC,
    - GaN, 및
    - SiGE
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨버터 시스템은,
    - 정상 작동 모드에서 컨버터 시스템의 구성 요소의 최대 한계 온도(T1,re1) 및/또는 제 1 평균 스위칭 주파수 설정값(fsw,1) 및/또는 제 1 전력 출력 설정값(Psoll,1)을 포함하는 제 1 파라미터 세트를 갖고,
    - 과부하 작동 모드에서 컨버터 시스템의 구성 요소의 최대 한계 온도(T2,max) 및/또는 제 2 평균 스위칭 주파수 설정값(fsw,2) 및/또는 제 2 전력 출력 설정값(Psoll,2)을 포함하는 제 2 파라미터 세트를 가지며,
    과부하 작동 모드에서 최대 한계 온도(T2,max)는 정상 작동 모드에서 최대 한계 온도(T1,re1)보다 높고,
    과부하 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수 설정값(fsw,2)은 정상 작동 모드에서 평균 스위칭 주파수 설정값(fsw,1)보다 작고,
    제 1 전력 출력 설정값(Psoll,1)은 제 2 전력 출력 설정값(Psoll,2)보다 크거나 같고,
    - 풍력 발전 설비, 특히 제어 장치 및/또는 전환 수단은, 과부하 작동 모드로 컨버터 시스템의 전환 시, 컨버터 시스템을 더 큰 최대 한계 온도(T2,max)로 일시적으로 작동할 수 있기 위해, 제 1 파라미터 세트로부터 제 2 파라미터 세트로 전환되도록 준비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비.
  18. 복수의 풍력 발전 설비(100)를 포함하는 풍력 발전 단지(112)로서, 풍력 발전 설비들 중 적어도 하나는 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따라 설계되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 단지.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3497323A1 (en) * 2016-08-09 2019-06-19 MHI Vestas Offshore Wind A/S Wind turbine control method and system
DE102017112491A1 (de) * 2017-06-07 2018-12-13 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Windparks
WO2019068297A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Vestas Wind Systems A/S METHOD OF OPERATING A WIND SYSTEM
TWI713289B (zh) * 2019-07-05 2020-12-11 友達光電股份有限公司 負載控制系統及負載控制方法
EP3890136A1 (de) * 2020-03-30 2021-10-06 Wobben Properties GmbH Verfahren zum betreiben eines umrichters, insbesondere einer windenergieanlage
CN113357090B (zh) * 2021-06-28 2023-04-07 新疆金风科技股份有限公司 机舱总成以及风力发电机组

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0549298A (ja) 1991-08-06 1993-02-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｐｗｍインバータの制御方法
US5345375A (en) 1991-12-16 1994-09-06 Regents Of The University Of Minnesota System and method for reducing harmonic currents by current injection
JPH066978A (ja) 1992-06-17 1994-01-14 Meidensha Corp 電力変換装置
DE19908124C2 (de) 1999-02-25 2003-04-30 Aloys Wobben Wechselrichter ohne Oberschwingungen
FR2802019B1 (fr) 1999-12-06 2002-01-18 Schneider Electric Ind Sa Relais de protection thermique
CN100449904C (zh) 2003-09-16 2009-01-07 通用电气公司 用于操作发电机的频率变换器的方法
JP2007020262A (ja) 2005-07-06 2007-01-25 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換装置
DE102006027465A1 (de) 2006-06-12 2007-12-13 Woodward Seg Gmbh & Co. Kg Strombegrenzung für eine doppeltgespeiste Asynchronmaschine
DE102008003299B4 (de) 2008-01-07 2016-06-09 Woodward Kempen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
WO2010079235A2 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Vestas Wind Systems A/S Load dependent converter switching frequency
US8222882B2 (en) 2009-01-30 2012-07-17 Power Integrations, Inc. Power supply controller with input voltage compensation for efficiency and maximum power output
AU2010349377B2 (en) * 2010-03-23 2016-06-30 Abb Technology Ag A voltage source converter and a method for fault handling thereof
JP5410379B2 (ja) 2010-07-22 2014-02-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
CN102810875B (zh) 2011-05-30 2014-10-22 通用电气公司 使用变流器进行能量转换的系统及其运作方法
WO2014019860A2 (en) 2012-08-03 2014-02-06 Abb Technology Ag Overload limitation in peak power operation
JP6016720B2 (ja) 2013-06-27 2016-10-26 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力変換方法
JP6169459B2 (ja) 2013-09-30 2017-07-26 株式会社日立産機システム 電力変換装置および制御方法
CN104578821A (zh) * 2015-01-29 2015-04-29 深圳市禾望电气股份有限公司 调整风电变流器开关频率的方法及装置
RU2653361C1 (ru) * 2017-07-10 2018-05-08 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" Способ автоматической разгрузки электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами

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RU2725184C1 (ru) 2020-06-30

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