NO20101507L

NO20101507L - Fremgangsmate for a drive et vindkraftanlegg med en dobbelmatet asynkron maskin og vindkraftanlegg med en dobbelmatet asynkron maskin

Info

Publication number: NO20101507L
Application number: NO20101507A
Authority: NO
Inventors: Thomas Schubert; Uwe Bellgardt
Original assignee: Nordex Energy Gmbh
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2010-12-23
Also published as: CA2719302A1; CN102027671A; US7948102B2; US20090250931A1; AU2009231231A1; WO2009121596A2; ATE540467T1; PL2263306T3; RU2010143316A; EP2263306A2; US20110095532A1; WO2009121596A3; JP2011517264A; CN102027671B; EP2263306B1; BRPI0910436A2; ES2379981T3; US8692399B2; DE102008017715A1

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å drive et vindenergianlegg med en dobbelmatet asynkron maskin, en nettsidet omformer og en generatorsidet omformer som begge kontrolleres av et kontrollorgan, fremgangsmåten omfatter de følgende trinnene: - i en regulær driftsmodus kontrolleres omformerne av kontrollorganet ved hjelp av kommandovariabler for den regulære driftsmodusen, - i tilfelle av en nettfeil kontrolleres omformerne av minst en kontrollmodus som (i) kontrollerer dreiemomentet og/eller den aktive kraften og (ii) kontrollerer den reaktive strømmen og/eller den reaktive kraften ved hjelp av kommandovariabler slik at en utkopling av den asynkrone maskinen fra nettet vil utføres bare hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt spenning-tid-karakteristikk kurve, hvori formen av spenning-tid-karakteristikk kurven konfigureres av en flerhet av forvalgbare parametre i den minst ene kontrollmodulen, hvori minst en første kommando- variabelfunksjon tilveiebringes som i tilfellet av feil gir en kommandovariabel for dreiemomentet og/eller den aktive kraften og som omfatter minst to grunnfunksjoner, en første grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for dreiemomentet og/eller den aktive kraften som følger forekomsten av en feil, og en andre grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for dreiemomentet og/eller den aktive kraften som følger fullendelsen av feilen, og hvori minst en andre kommandovariabelfunksjon for den reaktive strømmen og/eller den reaktive kraften tilveiebringes som i tilfellet av feil gir en kommandovariabel for å kontrollere minst en av omformerne og som omfatter minst to grunn- funksjoner, en tredje grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen som følger forekomsten av en feil, og en fjerde grunnfunksjon de derav som bestemmer settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen som følger fullendelsen av feilen. Oppfinnelsen angår også selve vindenergianlegget.

Description

Beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å drive et vindenergianlegg med en dobbelmatet asynkron maskin og et vindenergianlegg med en dobbelmatet asynkron maskin.

Fra WO 2005/027301 Al er det kjent en fremgangsmåte for å drive en frekvensomformer for en generator. Fremgangsmåten angår et vindenergianlegg med en frekvensomformer som omfatter en omformer koplet til generatoren og en omformer koplet til nettet. Ved betydelig senkning av nettspenningen tilveiebringer fremgangsmåten at spenningen i en mellomlenke mellom omformerne reduseres og at en utgangsstrøm av den nettsidede omformeren økes. I tillegg kan drifts-frekvensen for å kontrollere den nettsidede omformeren reduseres for å øke utgangsstrømmen av den nettsidede omformeren.

Fra WO 2004/067958 Al er det kjent en generator for et vindenergianlegg som omfatteren lavspenningskontroll for å gå gjennom nettfeil. Kontrollen tilveiebringes for pålitelig å mate kraft inn i nettet, hvori spesielt energiforsyningsselskapenes nettkoder skal tas hensyn til. Kravene betegnes "low voltage ride through" (LVRT) og krever at et vindenergianlegg skal fortsette å mate synkront inn i det elektriske nettet hvis et spenningsfall skjer i nettet. For å være i overensstemmelse med disse kravene, foreslås det å variere hellingsvinklene til en eller flere rotorblader når et spenningsfall skjer.

I den senere tid har stadig vekk nye nettkoder for vindenergianlegg blitt definert av energiforsyningsselskapene, som satte spesifikk vekt på FRT-karakteristikkene ("fault ride through") av vindenergianleggene. FRT-karakteristikker av et vindenergianlegg betegner vindenergianleggets evne til å passere gjennom en nettfeil uten nedstengning eller utkopling. Det eksisterer mange forskjellige FRT-varianter, som igjen og igjen gjør tilpasning av kontrollen av vindenergianlegget til en nødvendighet. Dette krever om og om igjen en ny utforming av kontrollen av vindenergianlegget - spesielt kontrollen av omformerne - og en utvikling av nye kontrollmetoder. Som et resultat av utviklingstiden og den påfølgende testingen av den nylig tilpassede kontrollen, oppstår forsinkelser og kostnader, som er i konflikt med en fleksibel anvendelse av vindenergianlegget.

Fra I. Ehrlich et al. "Integration of wind power into German high voltage transmission grid" publisert i Power Engineering Society General Meeting, 2007, IEEE, 24. juni 2007 - 26. juni 2007, sider 1 til 8, er det kjent en dobbelmatet asynkron maskin for et vindenergianlegg til å kontrollere den rotorsidede omformeren og den nettsidede omformeren hver med enkeltvise elektriske parametre. Videre er det kjent fra dette dokumentet at en utkopling av den asynkrone maskinen fra nettet tillates bare hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt spenning-tid-karakteristikk kurve.

Oppfinnelsen baserer seg på problemet med å tilveiebringe en fremgangsmåte for å drive et vindenergianlegg med en dobbelmatet asynkron maskin, og et slikt vindenergianlegg, som lett kan tilpasses til forskjellige FRT-krav.

Problemet løses ved fremgangsmåten med trekkene i krav 1. Problemet løses også ved et vindenergianlegg med trekkene i krav 18. Fordelaktige sider ved oppfinnelsen angis i de uselvstendige kravene.

Den oppfinneriske fremgangsmåten fungerer til å drive et vindenergianlegg med en dobbelmatet asynkron maskin, vindenergianlegget omfatter en nettsidet og en generatorsidet omformer. Fortrinnsvis koples omformerne ved en likestrøm lenke. Videre, ifølge oppfinnelsen, tilveiebringes det et kontrollorgan som kontrollerer omformerne. Den oppfinneriske fremgangsmåten i den regulære driftsmodusen omfatter trinnet at omformerne av vindenergianlegget kontrolleres av kontrollorganet ved hjelp av kommandovariabler. Ifølge oppfinnelsen, i tilfelle av en nettfeil, kontrolleres omformerne av minst en kontrollmodul, som kontrollerer dreiemomentet og/eller den aktive kraften og den reaktive strømmen og/eller den reaktive kraften ved hjelp av kommandovariabler slik at en utkopling av den asynkrone maskinen fra nettverket vil utføres bare hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt spenning-tid-karakteristikk kurve. Ifølge oppfinnelsen bestemmes formen av spenning-tid-karakteristikk kurven av et stort antall av forvalgbare parametre i den minst ene kontrollmodulen. Fremgangsmåten anvender en første kommandovariabelfunksjon som i tilfelle av feil gir en kommandovariabel for dreiemomentet og/eller den aktive kraften. I tilfelle av feil tillater den første kommandovariabelfunksjonen å tilveiebringe kommandovariabler for kontrollen av en eller begge omformerne. Kontrollen av omformerne utføres i regulær driftsmodus samt i tilfellet av feil gjennom kommandovariablene, slik at for omformerne er det ingen strukturell forskjell hvordan de kontrolleres. Den oppfinneriske fremgangsmåten tilveiebringer at den første kommandovariabelfunksjonen for dreiemomentet og/eller den aktive kraften omfatter minst to grunnfunksjoner. Av grunnfunksjonene er det en første grunnfunksjon som bestemmer tidsprogresjonen av settpunktet for dreiemomentet og/eller den aktive kraften som følger etter forekomsten av en feil, mens den andre grunnfunksjonen bestemmer tidsprogresjonen av settpunktet for dreiemomentet og/eller den aktive kraften etter fullendelse av feilen. I denne utformingen av kontrollmodulen for den første kommandovariabelfunksjonen oppdeles kontrollmodulen i to grunnfunksjoner for lettere å tillate tilpasning av kontrollmodulen til forskjellige FRT-krav. Ifølge oppfinnelsen er det ytterligere tilveiebrakt en andre kommandovariabelfunksjon som tilveiebringer settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen. Den andre kommandovariabelfunksjonen omfatter to grunnfunksjoner, en tredje grunnfunksjon derav som bestemmer tidsprogresjonen av settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen som følger etter forekomsten av en feil, og en fjerde grunnfunksjon derav som bestemmer tidsprogresjonen av settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen etter fullendelse av feilen.

I den oppfinneriske fremgangsmåten, i tillegg til det konvensjonelle kontrollorganet som kontrollerer inntaket i nettet på en måte kjent som sådan, tilveiebringes minst to kommandovariabelfunksjoner som i tilfellet av feil fullstendig tar over kontrollen av omformerne ved hjelp av kommandovariabler for å være i overensstemmelse med FRT-kravene til nettkoden. Når det er en endring av nettkravene, er fordelen ved en slik modulær kontroll av vindenergianlegget at, ved å starte fra kontrollen i den regulære driftsmodusen, det ikke lenger er nødvendig å rekonstruere hele kontrollen, men bare å tilpasse en eller et stort antall av kommandovariabelfunksjoner med deres grunnfunksjoner for tilfellet av feil. Fordi spenning-tid-karakteristikk kurven kan parameteriseres er det gjort sikkert at kommandovariabelfunksjonene for tilpasningen til forskjellige FRT-krav lett kan tilpasses ved et egnet valg av parametrene. Alt i alt kan ved anvendelse av en modulær kontroll som kan parameteriseres, tillates anvendelse av kommandovariabelfunksjoner som følger etter en parameterisering uten å interferere med kontrollprosessen. På denne måten kan utviklingstidene og de nødvendige omstillingstidene for en endring i FRT-kravene reduseres i betydelig grad.

Ifølge en foretrukket side tilveiebringer den første kommandovariabelfunksjonen med en dreiemomentfunksjon og/eller kraftfunksjon et dreiemomentsettpunkt og/eller kraftsettpunkt for den generatorsidede omformeren. Denne fordelaktige siden baserer seg på det faktum at i FRT-kravene til nettkoden defineres også krav til den aktive kraftgenereringen (P) av vindenergianlegget under og som følger etter nettfeil. For den aktive kraften (P) gjelder den enkle relasjonen

hvor henholdsvis n er rotasjonshastigheten og M dreiemomentet eller luftåpningsdreiemomentet. For å være i overensstemmelse med mulige gitte aktive kraftbehov i et tilfelle av feil, har det å definere en separat kommandovariabelfunksjon for den tilsvarende dreiemomentfunksjonen i tilfellet av feil vist seg å være fordelaktig.

Ifølge en foretrukket side, i tilfellet av feil, gir den andre

kommandovariabelfunksjonen et settpunkt for dreiemomentet og/eller den aktive kraften til den nettsidede omformeren.

I en foretrukket side måles nettspenningen, og en feil detekteres hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt diskrimineringsterskel. En feil vil detekteres av kontrollorganet hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt absoluttverdi slik at nettspenningen faller kort av en diskrimineringsterskel for tilfellet av feil. For å forhindre en utidig frigjøring i tilfellet av feil, vil en feil detekteres bare hvis nettspenningen faller under terskelen minst i en forhåndsbestemt varighet. Den forhåndsbestemte varigheten samt verdien av terskelen er parametre som kan bli satt i kontrollen avhengig av kravene til nettkoden.

Ifølge en alternativ side er det mulig at en nettfeil vil detekteres hvis en rotorstrøm og/eller en mellomlenkespenning stiger over en forhåndsbestemt terskel. Deri er rotorstrømmen strømmen som flyter inn i den elektriske strømkretsen til rotoren. Mellomlenkespenningen er spenningen tilstede i likestrømlenken mellom de generatorsidede og nettsidede omformerne.

Fortrinnsvis reduserer den første grunnfunksjonen i et første tidsintervall dreiemomentsettpunktet og/eller det aktive kraftsettpunktet fortrinnsvis til en verdi nær null, og i et andre, påfølgende tidsintervall økes settpunktet til en forhåndsbestemt minimumsverdi. Fordelaktig defineres minimumsverdien ved parametre i kontrollmodulen, slik at den lett kan tilpasses. Fortrinnsvis er settpunktet av de første grunnfunksjonene avhengig av en nettspenning tilstede i tilfellet av feil. I en spesielt foretrukket side velges avhengigheten av settpunktet på nettspenningen og/eller den forhåndsbestemte minimumsverdien av den første grunnfunksjonen avhengig av hvis en feil er tilstede i alle faser eller i bare en eller to faser av nettet. Det vil si at med hensyn til parametrene av den første grunnfunksjonen, skilles det mellom en såkalt symmetrisk feil eller en asymmetrisk feil er tilstede, hvori en feil i alle tre faser betegnes en symmetrisk feil og en feil som ikke påvirker alle fasene av nettet betegnes en asymmetrisk feil. Som et resultat av den ytterligere differensieringen av symmetriske og asymmetriske feil for anvendelsen av settene av parametre egnet til dette formålet, tilveiebringer den første grunnfunksjonen et stort spekter for lett å tilpasse kontrollmodulen til forskjellige FRT-krav.

Den andre grunnfunksjonen, som bestemmer dreiemomentsettpunktet og/eller det aktive kraftsettpunktet bare etter fullendelse av feilen, begynner ved et forhåndsbestemt punkt i tid og øker settpunktet for dreiemomentet og/eller kraften som starter fra dette punkt i tid inntil den igjen samsvarer med den nominelle kraften og/eller det nominelle dreiemomentet ved et forhåndsbestemt andre punkt i tid. For også den andre grunnfunksjonen er de første og andre punktene i tid fortrinnsvis forvalgbare parametre. Parametrene for det første og andre punktet i tid kan defineres i kontrollmodulen avhengig av antallet og/eller varigheten av de foregående feilene.

Ved anvendelse av de to grunnfunksjonene av den første

kommandovariabelfunksjonen, kan kontrollmodulen for dreiemomentet og/eller de aktive kraftsettpunktene svært lett tilpasses til forskjellige spenning-tid-karakteristikk kurver.

I en spesielt foretrukket side av den oppfinneriske fremgangsmåten vil verdien av den andre kommandovariabelfunksjonen for den reaktive strømmen bestemmes avhengig av den absolutte forskjellen mellom den nominelle nettspenningen og nettspenningen i løpet av feilen. På den måten er man sikker på at vindenergianlegget vil levere det nødvendige bidraget til å støtte nettet i tilfellet av feil. Videre kan det tilveiebringes at det maksimale settpunktet for den reaktive strømmen i løpet av feil begrenses til en forhåndbestemt maksimumsverdi. Ved anvendelse av de tredje og fjerde grunnfunksjonene for den andre kommandovariabelfunksjonen, er det mulig å tilpasse den andre kommandovariabelfunksjonen til forskjellige spenning-tid-karakteristikk kurver også.

Ifølge oppfinnelsen løses også problemet med et vindenergianlegg med en dobbelmatet asynkron maskin, vindenergianlegget omfatter en nettsidet omformer, en generatorsidet omformer og et kontrollorgan som kontrollerer omformerne i regulær driftsmodus ved hjelp av kommandovariabler. Kontrollorganet ifølge oppfinnelsen omfatter en feildeteksjonsmodul som i tilfelle av en nettfeil utløser en kontroll av omformerne ved hjelp av minst en kontrollmodul. Den minst ene kontrollmodulen kontrollerer omformerne ved hjelp av kommandovariabler slik at en utkopling av den asynkrone maskinen fra nettet ikke skjer så lenge nettspenningen ikke faller under en forhåndsbestemt spenning-tid-karakteristikk kurve. Ved hjelp av kommandovariabler tilveiebringes på den ene side et dreiemoment og/eller en aktiv kraft og på den annen side en reaktiv strøm og/eller en reaktiv kraft til omformerne. Kontrollen av det oppfinneriske vindenergianlegget består av en feildeteksjonsmodul og minst en kontrollmodul for å reagere på en feil i nettet, hvori den modulære utforming av kontrollen sørger for en lett tilpasning til forskjellige FRT-krav. Ifølge oppfinnelsen defineres formen av spenning-tid-karakteristikk kurven av forvalgbare parametre i den minst ene kontrollmodulen. På denne måten kan den modulære kontrollen av det oppfinneriske vindenergianlegget lett re-parameteriseres og justeres ifølge FRT-kravene av nettoperatørene. Første og andre kommandovariabelfunksjoner omfatter et stort antall av forvalgbare parametre som definerer tidsprogresjonen av settpunktene.

Fortrinnsvis omfatter det oppfinneriske anlegget en bryter som kontrolleres av feildeteksjonsmodulen for å avbryte omformerne fra kontrollorganet for den regulære driftsmodusen, for eksempel en anleggsstyring, og til å kople dem til kontrollmodulene.

Fortrinnsvis oppdeles kommandovariabelfunksjonene i grunnfunksjoner, en av dem som bestemmer settpunktene i løpet av feilen (første og tredje grunnfunksjoner) og en annen en etter feilen (andre og fjerde grunnfunksjoner).

I det følgende er en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen forklart mer detaljert.

Fig. 1 viser den oppfinneriske utforming av en modulær kontroll for en

dobbelmatet asynkron maskin,

Fig. 2 viser den konvensjonelle kontrollen av en dobbelmatet asynkron maskin,

Fig. 3 viser en spenning-tid-karakteristikk kurve definert av parametre,

Fig. 4 viser dreiemomentforløpet i tilfellet av feil,

Fig. 5 viser den første grunnfunksjonen for dreiemomentforløpet i tilfellet av

feil,

Fig. 6 viser den andre grunnfunksjonen for dreiemomentforløpet i tilfellet av

feil, og

Fig. 7-7c viser nettspenningsforløpet, den reaktive strømmen og

dreiemomentet i tilfellet av feil.

I et vindenergianlegg overføres den mekaniske kraften til rotoren ved hjelp av kraftoverføringen til generatoren og omdannes deri til elektrisk kraft. Deri koples generatoren 19 til nettet ved to elektriske strømkretser. Statorkretsen 10 koples til nettet 12 direkte. Rotorstrømkretsen 14 koples til nettet direkte, gjennom frekvensomformeren 16. Oppgaven til frekvensomformeren 16 er å regulere generatoren 19. I det store og hele strømmer energien fra den mekaniske energien av rotoren gjennom generatoren inn i det elektriske nettet. Nettfeil, for eksempel spenningsfall, som et resultat av koplingen av generatoren til nettet gjør seg gjeldende eller virker på vindenergianlegget. Nettkodene for vindenergianlegg tilveiebringer derfor spesifikke kriterier for å gå gjennom en nettfeil uten nedstengning eller utkopling fra nettet av vindenergianlegget. Denne oppførselen av vindenergianlegget er også kalt "fault ride through" ("FRT").

Generator 19, frekvensomformer 16 og kraftoverføring (ikke vist) som hovedkomponenter av vindenergianlegget koples til det elektriske nettet indirekte eller direkte. Avhengig av aktivitetene i nettet er derfor hovedkomponentene utsatt for mekaniske belastninger. På grunn av dette er det nødvendig å definere for tilfellet av henholdsvis feil FRT-oppførselen og kontrollen av vindenergianlegget, for å bringe de mekaniske og elektriske belastningene av vindenergianlegget på linje med kravene til nettkoden.

Før beskrivelse av den oppfinneriske kontrollen av vindenergianlegget i større detalj, skal den konvensjonelle kontrollen av et vindenergianlegg kort illustreres ved hjelp av figur 2. Som nevnt tidligere er statorstrømkretsen 10 direkte koplet til nettet 12. Rotorstrømkretsen 14 er også koplet til nettet 12 gjennom frekvensomformeren 16. Frekvensomformeren 16 har også en generatorsidet omformer 18 og en nettsidet omformer 20. Omformerne 18, 20 koples til hverandre ved en likestrøm I enke 22. Hver av omformerne 18, 20 kontrolleres av en pulsbreddemodulering 24, 26. Kontrollen 28 av frekvensomformeren 16 gir et settpunkt for dreiemomentet M<*>og et settpunkt for den reaktive strømmen IB<*>til den generatorsidede omformeren 18.

Hvis det i det etterfølgende henvises til dreiemoment M<*>, kan dette også erstattes av et settpunkt for den aktive kraften P<*>. Også den reaktive strømmen IB<*>kan alltid erstattes av et settpunkt for den reaktive kraften Q<*>.

Kontrollen 28 gir et settpunkt for den reaktive strømmen IB<*>til den nettsidede omformeren 20.

Med kontrollen vist i figur 2 er det mulig separat henholdsvis å justere eller regulere den reaktive kraften og dreiemomentet. Settpunktene M<*>for dreiemomentet og IB<*>for den reaktive strømmen fungerer som kommandovariabler og genereres innenfor kontrollen 28 av frekvensomformeren 16. Deretter genereres pulsformer som tilsvarer disse settpunkter, som fører til en trefasespenning for rotoren av generatoren tilsvarende kommandovariablene. Ved hjelp av kontrollerbarheten av den asynkrone maskinen uttrykt ved dreiemoment og den reaktive kraften, etableres de tekniske forutsetningene for å reagere til FRT-kravene.

På grunn av de høye reelle tidsbehovene gjort på FRT-kontrollen, må disse implementeres nær prosessene. Mot denne bakgrunn var FRT-metodene helt til i dag alltid integrerte deler av kontrollen 28.

I den oppfinneriske kontrollen som vist i figur 1 oppstår en annen utforming og en annen funksjonalitet av kontrollen. For en bedre oversikt er komponenter i figur 1 som har den samme funksjonen som i den konvensjonelle kontrollen ifølge figur 2, gitt de samme henvisningstallene. I den oppfinneriske kontrollen 30 er settpunktene M<*>og IB<*>anvendt som kommandovariabler til kontrollen 30 i den regulære driftsmodusen. I figur 1 er et kontrollorgan 32 tilveiebrakt for den regulære driftsmodusen. Kontrollorganet 32 kan bli utstyrt med generelle variabler av anleggsstyringen fra utsiden (ikke vist), for eksempel av en anleggsstyring av vindenergianlegget.

Settpunktene M<*>og IB<*>bestemt av kontrollorganet 32 anvendes til omformerne 18, 20 ved hjelp av kontrollere 34, 36, 38, hvor pulsformene påkrevd for å kontrollere omformerne genereres samt av pulsbreddemoduleringen 24, 26. Kontrollere 34, 36, 38 utfører en sammenlikning med de faktiske verdiene for dreiemomentet Makt og den reaktive kraften IBakt. For å bestemme de faktiske verdiene måler et måleorgan 39 for eksempel rotorstrømmen og statorspenningen. I et transformatororgan 41 blir disse målte mengder av de faktiske verdiene for dreiemomentet Makt og den reaktive kraften IBakttransformert. Transformasjonen utføres avhengig av generatorens rotasjonshastighet (ikke vist). Den kontrollerte prosessvariabelen for kontrollerne 34 til 38 bestemmes fra forskjellen mellom faktisk verdi og settpunkt.

Den kontrollerte prosessvariabelen for settpunktet av dreiemomentet M<*>anvendes til den generatorsidede omformeren 18, mens den kontrollerte prosessvariabelen for settpunktet av den reaktive strømmen IB<*>anvendes for begge omformerne 18, 20.

I figur 1 tilveiebringes en feildeteksjonsmodul 40 som utkopler omformerne 18, 20 fra settpunktene av kontrollorganet 32 og kopler dem til to kontrollmoduler 44, 46 ved hjelp av en bryter 42.

Fra figur 1 blir det allerede åpenbart at ved å slå feildeteksjonsmodulen 40 over er det mulig å anvende en konvensjonell kontroll for omformerne 18, 20 som arbeider uavhengig av spesifikke krav for tilfellet av en nettfeil. Bare i tilfellet av feil slår man over med bryteren 42, og kontrollmodulene 44, 46 tar over oppgaven til kontrollorganet 32. Av kontrollmodulene utformes kontrollmodul 44 som en dreiemomentfunksjon, dvs. som en første kommandovariabelfunksjon, som i tilfellet av feil gir et settpunkt for dreiemomentet M<*>. Kontrollmodulen 46 utformes som en strømfunksjon som i tilfellet av feil gir et settpunkt for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen IB<*.>

I hver av kontrollmodulene 44, 46 beholdes en spenning-tid-karakteristikk kurve 48 som eksemplifisert i figur 3. Spenning-tid-karakteristikk kurven i figur 3 defineres ved frie valgbare støttepunkter 52 som i det foreliggende eksemplet koples ved linjer. Spenning-tid-karakteristikk kurven i figur 3 beskriver en såkalt "spenningstrakt", hvor kravene til nettoperatørene sier at en utkopling av vindenergianlegget fra nettet skal unngås så lenge nettspenningen er større enn spenningen beskrevet ved spenning-tid-karakteristikk kurven 48. For den dobbel-matede asynkrone maskinen betyr dette at bryteren 50 i figur 1 må forbli lukket.

"Spenningstrakten" gitt ved spenning-tid-karakteristikk kurven 48 karakteriseres ved at vindenergianlegget i et svært kort tidsintervall inntil ti må forbli koplet til nettet selv i lys av et svært omfattende spenningsfall. I et andre tidsintervall fra ti til t2kan vindenergianlegget utkople fra nettet bare hvis nettspenningen er under spenningen U2. Hvis nettspenningen ikke øker igjen minst lineært til en spenning U3i et tidsintervall fra t2til t3, kan anlegget bli utkoplet fra nettet. I en påfølgende lengre periode må vindenergianlegget bli drevet, koplet til nettet hvis nettspenningen er større enn spenning U4. Ved hjelp av støttepunktene 52 eksemplifisert som kryss i figur 3, er det generelt mulig å definere spenning-tid-karakteristikk kurven for kontrollen. For eksempel kan egnede støttepunkter sette spenningene i intervallet fra ti til t2til en verdi definert av nettkoden.

Kontrollen av kontrollmodulene 44 og 46 utføres slik at settpunktene M<*>og IB<*>bestemmes slik at vindenergianlegget ikke utkopler fra nettet og møter de detaljerte kravene til nettoperatørene.

Progresjonen av den første kommandovariabelfunksjonen som dreiemomentfunksjon 53 av kontrollmodulen 44 vises som et eksempel i figur 4. I et første tidsintervall tB - ved begynnelsen hvorved nettfeilen skjer - settes settpunktet for dreiemomentet til null. I et andre tidsintervall tcsettes settpunktet for dreiemomentet til ca. 40 % av det nominelle dreiemomentet. I et påfølgende tidsintervall som går fra ca. 2,5 sekunder til 2,7 sekunder, påføres igjen et dreiemomentsettpunkt på null til den generatorsidede omformeren 18. I et påfølgende tidsintervall økes settpunktet for den generatorsidede omformeren 18 til den nominelle verdien av dreiemomentet igjen, som følger etter omtrent forløpet til en e-funksjon. Dreiemomentfunksjonen illustrert ved figur 4 er avhengig av FRT-kravene som vist i spenning-tid-karakteristikk kurven i figur 3. For å bedre redegjøre for dreiemomentfunksjonen i figur 4 i kontrollmodulen, oppdeles dreiemomentfunksjonen i to grunnfunksjoner.

Figur 5 viser en første grunnfunksjon som beskriver forløpet av dreiemomentet 55

som følger etter forekomsten av en feil. Den første grunnfunksjonen bestemmer at dreiemomentet senkes til en verdi på null først, hvori nettfeilen i figur 5 skjer på et punkt i tid på t = 1 s. Etter ca. 0,3 sekunder økes settpunktet for dreiemomentet til

en verdi på ca. 40 % av det nominelle dreiemomentet. Denne verdien beholdes i kontrollmodulen og kan parameteriseres. Figur 6 viser progresjonen av den andre kommandovariabelfunksjonen som dreiemomentfunksjon etter forekomsten av feilen. Under henvisning til forekomsten av feilen utføres omtrent etter 1,7 sekunder en parabolisk økning av dreiemomentsettpunktet til den nominelle kraften. Når de første og andre grunnfunksjonene ifølge figurer 5 og 6 kombineres med hverandre, er det henholdsvis mulig å kontrollere dreiemomentet i tilfellet av feil ved dreiemomentfunksjonen som første kommandovariabelfunksjonen av kontrollmodulen 44 for å unngå en utkopling fra nettet og for å være i overensstemmelse med de detaljerte kravene til nettoperatørene. Den andre kommandovariabelfunksjonen som en strømfunksjon for den reaktive strømmen oppdeles i parameteriserte grunnfunksjoner, som kan parameteriseres og kombineres med hverandre tilsvarende FRT-kravene, lik den første kommandovariabelfunksjonen. Figurer 7a til c viser den totale oppførselen til vindenergianlegget i et tilfelle av feil. I figur 7a vises nettspenningen 54, som faller på et punkt i tid t = 1 s over en tid på 0,375 sekunder til en verdi på 15 % av nettspenningen. I figur 7b er det klart synlig at dreiemomentet 56 av vindenergianlegget reduseres til null direkte etter forekomsten av feil og økes igjen etter ca 0,3 sekunder. Med slutten på den reduserte nettspenningen, senkes igjen dreiemomentet av vindenergianlegget til null, for å økes igjen til det nominelle dreiemomentet etter et angitt tidsrom. Omtrent fire sekunder etter forekomsten av feilen når igjen vindenergianlegget det nominelle dreiemomentet. Innmatingen av den reaktive strømmen starter direkte med forekomsten av feilen. I tidsintervallet hvori dreiemomentet innledningsvis senket igjen økes, innmates for kompensasjon en økt reaktiv strøm 58, som reduseres igjen med fullendelse av feilen.

Claims

1. Fremgangsmåte for å drive et vindenergianlegg med en dobbelmatet asynkron maskin, en nettsidet omformer og en generatorsidet omformer som begge kontrolleres av et kontrollorgan, karakterisert ved at den omfatter de følgende trinnene: i en regulær driftsmodus kontrolleres omformerne av kontrollorganet ved hjelp av kommandovariabler for den regulære driftsmodusen, i tilfelle av en nettfeil kontrolleres omformerne av minst en kontrollmodus som (i) kontrollerer dreiemomentet og/eller den aktive kraften og (ii) kontrollerer den reaktive strømmen og/eller den reaktive kraften ved hjelp av kommandovariabler slik at en utkopling av den asynkrone maskinen fra nettet vil utføres bare hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt spenning-tid-karakteristikk kurve, hvori formen av spenning-tid-karakteristikk kurven konfigureres av en flerhet av forvalgbare parametre i den minst ene kontrollmodulen, hvori minst en første kommandovariabelfunksjon tilveiebringes som i tilfellet av feil gir en kommandovariabel for dreiemomentet og/eller den aktive kraften og som omfatter minst to grunnfunksjoner, en første grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for dreiemomentet og/eller den aktive kraften som følger forekomsten av en feil, og en andre grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for dreiemomentet og/eller den aktive kraften som følger fullendelsen av feilen, og hvori minst en andre kommandovariabelfunksjon for den reaktive strømmen og/eller den reaktive kraften tilveiebringes som i tilfellet av feil gir en kommandovariabel for å kontrollere minst en av omformerne og som omfatter minst to grunnfunksjoner, en tredje grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen som følger forekomsten av en feil, og en fjerde grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen som følger fullendelsen av feilen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at i tilfellet av feil kontrolleres den generatorsidede omformeren ifølge den første kommandovariabelfunksjonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at i tilfellet av feil kontrolleres den nettsidede omformeren og/eller den generatorsidede omformeren ifølge den andre kommandovariabelfunksjonen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at nettspenningen måles og en feil detekteres hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt diskrimineringsterskel.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at en feil detekteres bare hvis nettspenningen faller under diskrimineringsterskelen i minst en forhåndsbestemt tidsvarighet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at en feil detekteres hvis en rotorstrøm og/eller en mellomlenkespenning stiger over en forhåndsbestemt terskel.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at den første grunnfunksjonen i et første tidsintervall reduserer dreiemomentsettpunktet og/eller det aktive kraftsettpunktet, og i et andre tidsintervall øker settpunktet til en forhåndsbestemt minimumsverdi som er mindre enn eller lik den nominelle kraften eller det nominelle dreiemomentet av vindenergianlegget, respektivt.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den forhåndsbestemte minimumsverdien kan parameteriseres.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at den første grunnfunksjonen gir dreiemomentsettpunktet og/eller det aktive kraftsettpunktet avhengig av en nettspenning tilstede i tilfellet av feil.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at avhengigheten av nettspenningen og/eller den forhåndsbestemte minimumsverdien av den første grunnfunksjonen velges avhengig av hvis en feil er tilstede i alle faser eller i bare en eller to faser av nettet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at den andre grunnfunksjonen øker settpunktet for dreiemomentet og/eller kraften begynnende ved et første punkt i tid inntil settpunktet tilsvarer det nominelle dreiemomentet og/eller den nominelle kraften av vindenergianlegget ved et forhåndsbestemt andre punkt i tid.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at de første og andre punktene i tid kan parameteriseres i kontrollmodulen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at de første og andre punktene i tid kan parameteriseres i kontrollmodulen avhengig av antallet og/eller varigheten av de foregående feilene.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1-13, karakterisert ved at den andre kommandovariabelfunksjonen vil gi en tidsprogresjon av settpunktet for den reaktive strømmen og/eller den reaktive kraften hvis den absolutte forskjellen mellom den nominelle nettspenningen og nettspenningen i løpet av feilen er større enn en forhåndsbestemt differanseverdi.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at den andre kommandovariabelfunksjonen for settpunktet av den reaktive strømmen bestemmes avhengig av den absolutte forskjellen mellom den nominelle nettspenningen og nettspenningen i løpet av feilen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14 eller 15, karakterisert ved at det maksimale settpunktet for den reaktive kraften i løpet av feilen begrenses til en forhåndsbestemt maksimumsverdi.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 14-16, karakterisert ved at den andre kommandovariabelfunksjonen og dens parametre velges avhengig av hvis en feil er tilstede i alle faser i bare en eller to faser av nettet.

18. Vindenergianlegg med et dobbelmatet asynkron maskin, vindenergianlegget omfatter en nettsidet omformer, en generatorsidet omformer og et kontrollorgan for å kontrollere omformerne ved hjelp av settpunkter, karakterisert ved at minst to kontroll moduler er tilveiebrakt, en første kontrollmodul derav som tilveiebringer en første kommandovariabelfunksjon for å kontrollere den nettsidede og/eller den generatorsidede omformeren i løpet av en nettfeil, en andre kontrollmodul derav som tilveiebringer en andre kommandovariabelfunksjon for å kontrollere den nettsidede og/eller generatorsidede omformeren i løpet av en nettfeil, kontrollorganet omfatter en feildeteksjonsmodul som utløser en kontroll av omformerne ved hjelp av minst en kontrollmodul, hvori en spenning-tid-karakteristikk kurve er beholdt i kontrollmodulene og kontrollmodulene kontrollerer omformerne slik at en avbrytelse av den asynkrone maskinen fra nettet vil bli utført bare hvis nettspenningen faller under en forhåndsbestemt spenning-tid-karakteristikk kurve, og hver kontrollmodul omfatter en flerhet av forvalgbare parametre som definerer formen av spenning-tid-karakteristikk kurven og/eller av kommandovariabelfunksjonene.

19. Vindenergianlegg ifølge krav 18, karakterisert ved at en bryter er tilveiebrakt som er kontrollert av feildeteksjonsmodulen, bryteren avbryter omformerne fra kontrollorganet og kopler omformerne til kontrollmodulene.

20. Vindenergianlegg ifølge krav 18 eller 19, karakterisert ved at den første kommandovariabelfunksjonen omfatter minst to grunnfunksjoner, en første grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for dreiemomentet og/eller den aktive kraften som følger forekomsten av feilen og en andre grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for dreiemomentet og/eller den reaktive kraften som følger fullendelsen av feilen.

21. Vindenergianlegg ifølge ethvert av krav 18-20, karakterisert ved at den andre kommandovariabelfunksjonen omfatter minst to grunnfunksjoner, en tredje grunnfunksjon derav som bestemmer forekomsten av feilen og en fjerde grunnfunksjon derav som bestemmer settpunktet for den reaktive kraften og/eller den reaktive strømmen som følger fullendelsen av feilen.