СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ СЕТЬ Российский патент 2017 года по МПК H02J3/26 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для ввода электрического тока в электрическую трехфазную сеть. Кроме того, настоящее изобретение относится к ветроэнергетической установке, которая выполнена с возможностью ввода электрического тока в трехфазную сеть.

Способы и устройства для ввода электрического тока в электрическую трехфазную сеть, такую как европейская объединенная энергосистема или ее часть, хорошо известны. Большие электростанции используют для этого синхронный генератор, подключенный непосредственно к электрической сети. Синхронный генератор работает для этого с соответствующим числом оборотов, которое точно настроено на частоту электрической сети. В зависимости от конструкции синхронного генератора число оборотов составляет, например, 1500 оборотов в минуту в случае четырехполюсного синхронного генератора, подключенного к сети с частотой 50 Гц. Если в сети возникают помехи, например несимметричная нагрузка сети, при которой, например, одна из трех фаз сети более сильно нагружена, это имеет прямое влияние на ток, вырабатываемый синхронным генератором. Физически обусловленный режим работы синхронного генератора в этом случае может, по меньшей мере частично, способствовать симметрированию сети. На характер такого воздействия синхронного генератора в принципе невозможно влиять из-за жесткой связи с сетью.

Ветроэнергетические установки еще в 90-е годы были подключены к сети, по существу пассивно, в том смысле, что они вводят столько энергии, сколько возможно на текущий момент времени, ввиду преобладающих ветровых условий. В конце 90-х годов было впервые признано, что ветроэнергетические установки также могут оказывать воздействие на электрическую стабильность сети. Так, например, патентная заявка Германии DE 10022974 A1 раскрывает способ, в котором ветроэнергетические установки могут изменять количество вводимой мощности в зависимости от сетевой частоты, в частности дросселировать. В DE 10119624 A1 предложено, что в случае неисправности в сети, а именно, в частности, в случае короткого замыкания, ветроэнергетическая установка ограничивает ток, который она вводит, вместо отсоединения от сети, чтобы тем самым достичь стабильности сети. В WO 02/086315 A1 описан способ стабилизации сети посредством ветроэнергетической установки, который регулирует фазовый угол вводимого тока в зависимости от сетевого напряжения и, таким образом, вводит в зависимости от напряжения реактивную мощность, чтобы таким образом стабилизировать сеть. DE 19756777 A1 также относится к способу стабилизации сети с помощью ветроэнергетической установки, при котором ветроэнергетическая установка при необходимости уменьшает в зависимости от сетевого напряжения вводимую в сеть мощность, чтобы тем самым, в частности, избежать отсоединения от сети, и чтобы при этом обеспечить стабилизацию сети посредством ветроэнергетической установки.

Ветроэнергетические установки приобретают все большее значение. Кроме того, в плане стабилизации сети они приобретают все большее значение. Меры, описанные выше для стабилизации сети, которые, пожалуй, можно назвать пионерскими, могут быть улучшены в том отношении, что могут также учитываться несимметричности сети.

Однако при учете несимметричностей сети возникают некоторые проблемы. Во-первых, трудно быстро и точно обнаружить несимметричности сети. Кроме того, в случае обнаружения несимметричностей проблема возникает в необходимости их целенаправленной компенсации, что при синхронном генераторе с сильной связью невозможно или лишь условно возможно. Те же проблемы возникают в системах, которые не используют синхронный генератор, но имитируют таковой режимом своей работы.

В качестве известного уровня техники можно еще в общем сослаться на документ WO 2010/028 689 A1, который относится к ветроэнергетической установке с асинхронной машиной со сдвоенным питанием.

Таким образом, в основе изобретения лежит задача преодоления или снижения по меньшей мере одной из вышеупомянутых проблем. В частности, должно быть создано решение, при котором ввод энергии в сеть должен осуществляться несимметрично, чтобы компенсировать имеющиеся в сети несимметричности. Должно быть предложено по меньшей мере одно альтернативное решение.

В соответствии с изобретением предложен способ по пункту 1 формулы изобретения.

Соответственно предложен способ для ввода электрического тока в электрическую трехфазную сеть, имеющую первую, вторую и третью фазу с первым, вторым и третьим напряжением с сетевой частотой. Таким образом, способ исходит из трехфазной системы с частотой, а именно сетевой частотой, в которой каждая фаза имеет свое собственное напряжение, которое может отличаться от напряжения других фаз. Таким образом, способ учитывает, в частности, также несимметричную трехфазную систему.

В соответствии с одним этапом измеряется первое, второе и третье напряжение, и напряжения преобразуются в систему напряжений прямой последовательности и систему напряжений обратной последовательности по методу симметричных составляющих. Трехфазная система напряжения, таким образом, несмотря на учет несимметричностей, может быть описана в простом и общем виде. При этом исходят из того, что только три линии, которые обычно обозначаются как L1, L2 и L3, проводят ток, и, следовательно, системы нулевой последовательности не имеется, или она не требуется для описания, а достаточно описание посредством системы напряжений прямой последовательности и системы напряжений обратной последовательности.

Далее осуществляется вычисление первого, второго и третьего заданного тока для ввода в первую, вторую и третью фазу сети. Следует отметить, что предоставление и ввод такого первого, второго и третьего тока - эти три тока также могут упоминаться совместно как трехфазный ток - в принципе и существенно отличается от генерации трехфазного тока для приведения в действие такого устройства, как, например, электродвигатель. Так, при вводе тока в электрическую сеть, как правило, отсутствует прямая и, в частности, детерминированная реакция на ввод, как это имело бы место в случае хорошо известного потребителя. Хотя электрическая сеть реагирует на соответственно вводимый ток, однако такая реакция не сопоставима с реакцией непосредственно имеющегося и четко идентифицируемого потребителя, такого как, например, электродвигатель.

Вычисление первого, второго и третьего заданного тока осуществляется в зависимости от по меньшей мере одного значения системы напряжений прямой последовательности и/или системы напряжений обратной последовательности. Таким образом, прежде всего предлагается, при вводе в трехфазную сеть учитывать несимметричности сети и соответственно вычислять три вводимых тока. Таким образом, для учета несимметричностей сети предлагается вычисление заданных токов в зависимости от системы напряжений прямой последовательности и/или системы напряжений обратной последовательности. За счет этого можно целенаправленно реагировать на соответствующие несимметричности в сети.

В отличие от обычных крупных электростанций, которые осуществляют ввод энергии в сеть через связанный с сетью по схеме звезды синхронный генератор, предлагается целенаправленное вычисление заданных токов в зависимости от несимметричности или с ее учетом.

Таким образом, осуществляется учет возможных несимметричностей в сетевом напряжении, который влияет на вычисления питающего тока. Таким образом, система прямой последовательности и/или система обратной последовательности сетевого напряжения влияет на питающие токи.

Согласно одному варианту выполнения предлагается, что посредством преобразователя постоянного тока в переменный электрические токи соответственно первому, второму и третьему заданному току для ввода в трехфазную сеть напряжения генерируются и вводятся в сеть. Таким образом, осуществляется в принципе непосредственно генерация токов посредством инверторов, что может быть осуществлено, например, посредством широтно-импульсной модуляции. Для этого вводимая энергия может предоставляться в промежуточном контуре постоянного напряжения, из которого осуществляют широтно-импульсную модуляцию, для того чтобы из сигнала постоянного напряжения промежуточного контура постоянного напряжения сформировать осциллирующий, в частности синусоидальный, ток.

Предпочтительно электрическая энергия для этого, в частности, для упомянутого в качестве примера промежуточного контура постоянного напряжения предоставляется от ветроэнергетической установки, выработанная энергия переменного напряжения преобразуется с помощью выпрямителя в энергию с постоянным напряжением. Тем самым должно обеспечиваться то, что ветроэнергетические установки или ветряные парки с множеством ветроэнергетических установок могут использоваться для стабилизации сети и, в частности, для стабилизации несимметричной сети. По меньшей мере электрическая мощность от ветроэнергетических установок вводится в сеть таким образом, что любая возможно имеющаяся несимметричность не усиливается, то есть состояние сети, следовательно, не ухудшается.

Согласно одному варианту выполнения способ характеризуется тем, что для вычисления заданного тока за основу берется расчетный фазовый угол, и расчетный фазовый угол определяется в зависимости от обнаружения неисправности в сети, в частности, с применением определяющего фильтра или соответственно блока фильтров. При этом расчетный фазовый угол определяется из зарегистрированного фазового угла одного из сетевых напряжений, если сетевой неисправности не было обнаружено. В противном случае, если была обнаружена или допускается наличие сетевой неисправности, предлагается, что расчетный фазовый угол определяется иным образом, в частности из фазового угла системы напряжений прямой последовательности, и/или что расчетный фазовый угол определяется с использованием заданной сетевой частоты.

Соответственно в основе определения или вычисления заданных токов лежит не зарегистрированный непосредственно при измерении трехфазного напряжения фазовый угол, а вычисляется специальный фазовый угол, который используется для вычисления заданных токов и который поэтому называется расчетным фазовым углом. Расчетный фазовый угол должен характеризоваться, например, высокой точностью и/или незначительными шумами. Расчетный фазовый угол может быть определен, например, определяющим фильтром или соответственно блоком фильтров. Этот определяющий фильтр или соответственно блок фильтров может быть выполнен, например, как регистратор состояния. Вычисление фазового угла может, например, осуществляться так, как описано в выложенной патентной заявке DE 102009031017 A1 со ссылкой на фиг. 4 в этом документе. В частности, определение может быть выполнено так, как в данном документе раскрывается определение фазового угла ϕ₁ из зарегистрированного фазового угла ϕ_N.

Расчетный фазовый угол предпочтительно определяется из фазового угла системы напряжений прямой последовательности, когда обнаружена сетевая неисправность. В данном случае, в частности, переключаются на этот другой источник для определения, что также может быть выполнено в виде программного решения. Для этого предлагается применение фазового угла системы напряжений прямой последовательности. По меньшей мере, в начале сетевой неисправности может быть, что фазовый угол системы напряжений прямой последовательности дает надежное значение или по меньшей мере достаточно надежное значение фазового угла. Часто сетевая неисправность также связана с проблемами измерения напряжения. Это может быть, например, в связи с тем, что напряжение не может или может некорректно измеряться или частично не может или может некорректно измеряться. Еще одна проблема может состоять в том, что измерение или соответственно регистрация напряжения трехфазной системы исходит из условий, которые, возможно, в случае сетевой неисправности больше не существуют.

Альтернативно или дополнительно, предлагается в случае сетевой неисправности для вычисления расчетного фазового угла использовать заданную сетевую частоту. В простейшем случае фиксированная частота, например номинальная частота, например точно 50 Гц или точно 60 Гц, задается постоянно, и на основании этого определяется фазовый угол, в простейшем случае посредством интегрирования. Предпочтительно, использование заданной частоты комбинируется с использованием фазового угла из системы напряжений прямой последовательности. Такое комбинирование может осуществляться таким образом, что определение системы напряжений прямой последовательности и при этом также системы напряжений обратной последовательности само применяет заданную частоту, причем соответственно также определяется фазовый угол системы напряжений прямой последовательности и тем самым определяется с применением заданной частоты.

Далее, предпочтительно предлагается, что для вычисления заданного тока, в частности, если обнаруживается сетевая неисправность, за основу берется система напряжений прямой последовательности и, в частности, фазовый угол системы напряжений прямой последовательности. Важным аспектом при вводе электрического тока в сеть переменного напряжения, в частности в трехфазную сеть переменного напряжения, является фазовый угол, с которым осуществляется ввод тока в сеть. Задание фазового угла трехфазного заданного тока или фазового угла для каждого заданного тока требует по возможности точного знания фазового угла сети, или по возможности точное знание желательно. Поэтому проблематичным при вводе трехфазного тока является неточное знание фазового угла сети, которое может, например, возникнуть тогда, когда имеет место сетевая неисправность. Кроме того, в определенных обстоятельствах, при наличии дополнительной проблемы, состоящей в неточном измерении, несимметричная сеть вызывает проблемы, возможно возникающие уже при установлении соответствующего фазового угла для такого несимметричного случая.

Посредством ссылки на фазовый угол системы напряжений прямой последовательности, в данном случае предлагается решение, которое решает эти проблемы. Из определения составляющей системы прямой последовательности, которое включает в себя определение фазового угла составляющей системы прямой последовательности, получается относительно стабильное значение, которое одновременно учитывает возможные несимметричности в трехфазной сети. Базирование определения заданных токов на этом, то есть принятие за основу фазового угла системы прямой последовательности или вычисленного отсюда фазового угла напряжения, обеспечивает, таким образом, соответствующее задание заданного тока и для неидеальных условий в трехфазной сети.

Особенно, если имеют место идеальные условия в трехфазной сети, то можно переключаться на применение зарегистрированного фазового угла одного из сетевых напряжений, и наоборот. Такое переключение предпочтительно осуществляют на входной стороне фильтра, в частности на входной стороне определяющего фильтра или блока фильтров. За счет применения определяющего фильтра или блока фильтров также может быть отфильтрован соответствующий скачок переключения. Например, если расчетный фазовый угол определяется из зарегистрированного фазового угла сетевого напряжения или фазового угла системы прямой напряжений последовательности так, как описывается на фиг. 4 немецкой выложенной заявки DE 102009031017 A1, то определяющий фильтр или блок фильтров имеет передаточную характеристику второго порядка. Импульс переключения или скачок переключения такого определяющего фильтра имеет соответственно незначительное влияние на выход определяющего фильтра или блока фильтров и, следовательно, возникают лишь малочисленные или пренебрежимо малые проблемы в дальнейшем применении в качестве основы при вычислении заданных токов.

В еще одном варианте выполнения предложен способ, который характеризуется тем, что преобразование первого, второго и третьего напряжения в систему напряжений прямой последовательности и систему напряжений обратной последовательности включает в себя преобразование первого, второго и третьего напряжения с помощью дискретного преобразования Фурье (ДПФ), причем, в частности, выполняется дискретное преобразование Фурье в режиме он-лайн и только в течение половины периода. Дискретное преобразование Фурье определяет из измеренных значений напряжения трех фаз комплексные значения напряжения для трех фаз, то есть для каждого из трех фазных напряжений, - напряжение по амплитуде и фазе. Чтобы также иметь возможность принимать во внимание неидеальные условия трехфазной сети, важное или даже решающее значение для согласованного ввода тока в сеть может иметь очень быстрая регистрация сетевой ситуации, особенно быстрая регистрация изменений напряжений в сети. При применении составляющей системы прямой последовательности и составляющей системы обратной последовательности, особенно в привязке к фазовому углу составляющей системы прямой последовательности напряжения, и в этих составляющих должно отражаться по возможности быстро значительное изменение состояния сети. Соответственно дискретное преобразование Фурье должно также работать как можно быстрее.

Обычно, преобразование Фурье и, следовательно, также дискретное преобразование Фурье исходит из по меньшей мере одного полного периода времени. Это было положено в основу и также является существенным для корректного выполнения преобразования Фурье. Однако было выявлено, что базирование на половине длительности периода может быть достаточным. Соответственно преобразование Фурье, а именно дискретное преобразование Фурье, было согласовано с этим.

Предпочтительно преобразование осуществляется в режиме он-лайн, а именно в том смысле, что в каждой точке измерения берутся значения трех напряжений и вводятся в дискретное преобразование Фурье, которое также выполняется в каждый момент времени измерения. Таким образом, полученные измеренные значения непосредственно влияют на результат дискретного преобразования Фурье. Соответствующие текущие измеренные значения включаются как новые значения, также включаются и остальные, ранее измеренные значения текущей полуволны. Изменение ситуации в сети, таким образом, с первым измеренным значением будет иметь первые воздействия, после измерения половины периода они в полной мере повлияют на результат дискретного преобразования Фурье.

Под дискретным преобразованием Фурье для половины периода, таким образом, следует понимать, что в смысле скользящего значения принимаются соответствующие текущие измеренные значения вплоть до половины периода и включаются в дискретное преобразование Фурье.

Таким образом, длительность, на которой новые измеренные значения полностью оказывают влияние на результат дискретного преобразования Фурье, по сравнению с обычным дискретным преобразованием Фурье за всю длительность периода уменьшается вдвое. Соответственно дискретное преобразование Фурье в два раза быстрее приводят к результату, или могут вдвое сократиться любые времена обнаружения.

Согласно одному варианту выполнения предложен способ, который характеризуется тем, что преобразование первого, второго и третьего напряжения в систему напряжений прямой последовательности и систему напряжений обратной последовательности применяет предопределенную частоту вместо измерения текущей сетевой частоты. Такая предопределенная частота может, например, быть номинальной частотой сети, то есть, в частности, 50 Гц в случае европейской объединенной энергосистемы или, например, 60 Гц в США. Тем не менее, предопределенная частота может быть определена иначе, либо в виде другого фиксированного значения, либо посредством правила вычисления, либо сетевая частота получается на основе модели.

Этот вариант выполнения основан на идее, что посредством задания сетевой частоты может оказываться влияние на преобразование, в частности, оно может быть улучшено, в частности, в смысле стабилизации преобразования. Такой подход может использоваться именно тогда, когда имеет место неисправность в сети, и фактическую частоту сети трудно измерить, или она может быть измерена неточно или совсем не поддается измерению.

Предпочтительно в качестве предопределенной сетевой частоты может применяться значение сетевой частоты прошедшего момента времени измерения. В этом случае преобразование ориентируется на последнее, в частности, надежно измеренное значение фактической сетевой частоты.

Предпочтительное выполнение предполагает, что способ характеризуется тем, что номинальные токи задаются по методу симметричных составляющих посредством системы токов прямой последовательности и системы токов обратной последовательности. В частности, при этом система прямой последовательности учитывается посредством комплексной составляющей тока системы прямой последовательности по величине и фазе, и система обратной последовательности - посредством комплексной составляющей тока системы обратной последовательности по величине и фазе.

Метод симметричных составляющих известен как метод для обнаружения существующей несимметричной трехфазной системы, то есть в принципе как способ измерения. В данном случае предлагается задавать токи на основе разложения в соответствии с методом симметричных составляющих. Это задание может, в частности, осуществляться таким образом, что задаются два комплексных тока, а именно составляющая тока системы прямой последовательности и составляющая тока системы обратной последовательности. На этой основе затем задаются отдельные три заданных тока по величине и фазе соответственно.

Согласно одному варианту выполнения вычисление первого, второго и третьего значения заданного тока, таким образом, осуществляется в зависимости от значения системы напряжений прямой последовательности и/или системы напряжений обратной последовательности трехфазного существующего сетевого напряжения, причем осуществляется конкретное задание трехфазного, подлежащего генерации тока через задание составляющей тока системы прямой последовательности и составляющей тока системы обратной последовательности. В этом случае в основе лежат два совершенно разные порядок выполнения или соответственно этапы.

На первом этапе исходят из фактического состояния трехфазной системы, а именно трехфазной системы напряжения, и это фактическое состояние отображается с помощью метода симметричных составляющих.

На втором этапе затрагиваются заданные токи, причем порядок выполнения является совершенно иным, а именно осуществляется задание в области изображения. В частности, посредством составляющих системы прямой последовательности и посредством составляющих системы обратной последовательности может задаваться желательный коэффициент несимметричности. Также в этой области изображения, то есть в области представления путем применения составляющих системы прямой и обратной последовательности, может задаваться фазовый угол. Исходя из этого, затем определяются фактические заданные токи, то есть заданные токи во временном диапазоне, и затем соответственно преобразуются.

Предпочтительно заданные токи задаются с помощью системы прямой и обратной последовательности. При реализации этих заданных токов как отдельных целевых токов во временной области они опираются предпочтительно на фазовый угол системы напряжений прямой последовательности, то есть системы прямой последовательности, которая ассоциирована с фактическим состоянием напряжений в трехфазной сети.

Предпочтительно заданные токи вычисляются в зависимости от системы токов прямой последовательности или составляющей тока системы прямой последовательности, и при допущении наличия неисправности сети они вычисляются дополнительно в зависимости от системы токов обратной последовательности или составляющей тока системы обратной последовательности. Таким образом, в частности, трехфазный заданный ток может задаваться через составляющую тока системы прямой последовательности и системы обратной последовательности, в то время как в зависимости от ситуации в сети применяются обе составляющие, а именно в случае сетевой неисправности; или применяется только составляющая системы прямой последовательности, если сетевой неисправности нет. Тем самым может осуществляться учет сетевых проблем, таких как сетевые неисправности и/или сетевые несимметричности.

При этом в частности, при наличии симметричной, свободной от неисправностей сети предложен эффективный способ ввода энергии, который в отношении заданных токов учитывает только составляющую тока системы прямой последовательности, которая в основном отражает симметричную сеть. Если сеть в математическом смысле полностью симметрична, то составляющая обратного тока становится нулевой, и соответственно составляющая обратного тока будет малой, если присутствуют незначительные асимметрии. В этой связи предлагается в соответствующих случаях отказаться от учета составляющей обратного тока. Для полноты следует отметить, что термин «составляющая обратного тока» обозначает составляющую тока системы обратной последовательности, а термин «составляющая прямого тока» обозначает составляющую тока системы прямой последовательности. Сеть может обозначаться сетью напряжения, чтобы подчеркнуть, что сеть работает на основе напряжения.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения способ характеризуется тем, что система токов прямой последовательности или составляющая тока системы прямой последовательности и система токов обратной последовательности или составляющая тока системы обратной последовательности определяется в зависимости от задания доли действительной мощности системы прямой последовательности, задания доли реактивной мощности системы прямой последовательности и/или задания отношения величины составляющей тока системы обратной последовательности к величине составляющей тока системы прямой последовательности.

Таким образом, можно простым способом задавать долю действительной мощности и долю реактивной мощности. Предпочтительно составляющая обратного тока используется для противодействия несимметричности трехфазной электрической сети. Независимо от этого доля действительной и реактивной мощности вводимого тока может задаваться через составляющую тока системы прямой последовательности. Это особенно предпочтительно и полезно в том случае, если ввод заданных токов базируется на фазовом угле системы напряжений прямой последовательности. Таким образом, можно достичь того, чтобы, по существу, симметричную долю тока вводить согласованно с симметричной долей напряжения и одновременно учитывать несимметричности как при регистрации, так и при вводе.

Задание степени несимметричности или параметра, характеризующего степень несимметричности, может осуществляться простым способом путем задания трехфазного заданного тока через составляющую системы прямой последовательности и системы обратной последовательности, если устанавливается их отношение, то есть отношение составляющей системы обратной последовательности к составляющей системы прямой последовательности. Альтернативно, вместо фиксированного значения может задаваться верхняя граница для степени несимметричности.

Предпочтительно составляющая тока системы обратной последовательности устанавливается и/или варьируется независимо от составляющей тока системы прямой последовательности. Так, например, через составляющую тока системы прямой последовательности может сначала задаваться по существу подлежащая вводу мощность, в частности действительная мощность по амплитуде. Соответственно, тем самым - выражаясь упрощенно - полный ток в первом приближении задается по его амплитуде. При задании составляющей тока системы прямой последовательности также осуществляется через фазовый угол разделение действительной и реактивной мощности или доли действительной и реактивной мощности, как описано выше.

Через составляющую обратного тока может сначала в принципе задаваться несимметричность. В частности, составляющая несимметричности может целенаправленно, в частности по качеству и количеству, задаваться для по меньшей мере частичной компенсации несимметричности в электрических сетях напряжения. Соответственно применение составляющей тока системы прямой последовательности и составляющей тока системы обратной последовательности обеспечивает высокую степень свободы при задании запитываемого трехфазного тока. Величина составляющей тока системы прямой последовательности будет, в частности, устанавливаться существенным образом в зависимости от доступной мощности ветроэнергетической установки и при этом в зависимости от преобладающих ветровых условий.

Предпочтительно способ осуществляется в режиме он-лайн. Особенно предпочтительно все этапы процесса осуществляются в режиме он-лайн. В результате, можно быстро реагировать на любые изменения сети, и ввод электрического тока может соответствующим образом корректироваться. В частности, описанные варианты выполнения предназначены для такого выполнения способа в режиме он-лайн, как это имеет место, в частности, для преобразования определяемой трехфазной системы напряжения в составляющей системы напряжений прямой последовательности и системы напряжений обратной последовательности. В частности, вышеописанное дискретное преобразование Фурье, согласованное на применение только половинной длительности периода, обеспечивает возможность такого выполнения способа в режиме он-лайн для регистрации и ввода электрического тока.

В соответствии с изобретением также предложена ветроэнергетическая установка, которая использует способ ввода электрического тока в электрическую трехфазную сеть напряжения по меньшей мере одного из описанных вариантов осуществления.

В соответствии с изобретением также предлагается ветряной парк с несколькими такими ветроэнергетическими установками. Такой ветряной парк может при современных ветроэнергетических установках принимать такие порядки величин, которые позволяют оказывать существенное влияние на электрическую сеть, в частности на стабилизацию сети, а также на улучшение качества тока в электрической сети.

При этом под ветряным парком следует понимать совокупность множества ветроэнергетических установок, которые взаимодействуют друг с другом, в частности, применяют одну или более общих точек ввода для ввода электрического тока в электрическую сеть.

Далее изобретение проиллюстрировано на примерах выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

фиг. 1 - ветроэнергетическая установка,

фиг. 2 - схема, иллюстрирующая вариант выполнения способа согласно настоящему изобретению,

фиг. 3 - блок вычисления по фиг. 2 более подробно.

На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка, которая, в числе прочего, реализует способ, соответствующий изобретению, и по меньшей мере один преобразователь частоты с соответствующим управлением, чтобы вводить ток в электрическую трехфазную сеть.

Структура варианта выполнения изобретения согласно фиг. 2 исходит из трехфазной сети 10, в которую инвертор 12 вводит ток через выходные дроссели 14 и через трансформатор 16. Трансформатор 16 имеет первичную сторону 18 и вторичную сторону 20. Через вторичную сторону 20 трансформатор 16 соединен с трехфазной сетью 10, а первичная сторона 18 соединена через выходные дроссели 14 с инвертором 12.

Инвертор 12 через промежуточный контур 22 постоянного напряжения снабжается постоянным током или постоянным напряжением, предпочтительно промежуточный контур 22 постоянного напряжения запитывается от ветроэнергетической установки или генератора ветроэнергетической установки, в котором выработанный генератором электрический ток выпрямляется посредством выпрямителя и вводится в этот промежуточный контур 22 постоянного напряжения.

Инвертор 12 вырабатывает, таким образом, из постоянного тока или постоянного напряжения промежуточного контура 22 постоянного напряжения трехфазный переменный ток, который имеет три отдельных тока i₁, i₂ и i₃. Трехфазный переменный ток или три отдельных тока вырабатываются посредством широтно-импульсной модуляции. Необходимые для этого импульсы задаются посредством управления зоной допуска согласно соответствующему блоку 24 зоны допуска. Блок 24 зоны допуска получает для этого управляемые токи i₁, i₂ и i₃ в качестве заданных значений.

Вычисление времен переключения на основе заданных значений тока посредством блока 24 зоны допуска осуществляется в основном известным способом в соответствии со способом зоны допуска. Соответственно - описывая более упрощенно - переключающее действие соответствующего полупроводникового переключателя инициирует формирование или окончание импульса, когда фактическое значение тока выпадает из зоны допуска, то есть превышает соответствующее заданное значение более чем на величину допуска или более чем на эту или иную величину допуска. В принципе, могут быть использованы другие способы вместо этого способа зоны допуска.

Важным аспектом настоящего изобретения является определение этих заданных значений i₁, i₂ и i₃ и/или характеристики трех заданных токов. При этом характеристику заданных токов также следует понимать или оценивать в контексте параметров сети.

Для того чтобы в соответствии с потребностями вводить ток в сеть - вместо термина сеть (Netz) также в качестве синонима может применяться термин «сетевая структура» (Netzwerk) - предусмотрен измерительный фильтр 26, который измеряет напряжения трех фаз сети и для этого имеет соответственно измерительный резистор 28 и измерительную емкость 30, то есть конденсатор. Эти элементы предусмотрены для каждой фазы, и в соответствии с фиг. 2 осуществляется измерение напряжений на первичной стороне 18 трансформатора 16. Альтернативно, измерения могут выполняться на вторичной стороне 20 трансформатора 16 или в других местах в сети 10. Что касается проведения измерения трехфазной сети, можно также сослаться на немецкую патентную заявку DE 10 2009 031 017 A1, в которой на фиг. 3 представлен измерительный фильтр, который соответствует измерительному фильтру 26 согласно настоящему изобретению на фиг. 2.

Измеренные напряжения u_L1(t), u_L2(t) и u_L3(t) вводятся в блок 32 преобразования, который вычисляет преобразование значений напряжения, измеренных в некоторый момент времени в полярных координатах, в комплекснозначную переменную с величиной и фазой, а именно сетевое напряжение U_N в качестве величины и угол φ_N в качестве фазы. Фазовый угол связан с первым напряжением. Вычисление может быть выполнено следующим образом, причем u₁, u₂ и u₃ представляют соответственно мгновенное значение напряжения для напряжений u_L1(t), u_L2(t) и u_L3(t):

Эти уравнения и дальнейшие пояснения приводятся в уже упомянутой немецкой выложенной заявке DE 102009031017 A1.

Определенное таким образом сетевое напряжение U_N и определенный таким образом сетевой фазовый угол φ_N вводятся в блок 34 регистрации состояния, который также может обозначаться как SО1-блок. На входе блока 34 регистрации состояния для фазового угла также может еще иметься переключатель 36 состояния, который в зависимости от любого случая неисправности в сети может изменяться таким образом, что вместо сетевого фазового угла φ_N в качестве выхода блока 32 преобразования в блок 34 регистрации состояния может вводиться другой фазовый угол, что ниже поясняется дополнительно.

Блок 34 регистрации состояния выдает в качестве регистрируемого параметра состояния: оценочный параметр U в качестве оцененного эффективного значения сетевого напряжения и оцененный фазовый угол φ в качестве оценочного параметра сетевого фазового угла.

Возможное конструктивное исполнение блока 32 преобразования вместе с блоком 34 регистрации состояния также могут быть такими, как раскрыто в вышеупомянутой немецкой выложенной заявке DE 102009031017 A1. В данном случае можно сослаться на фиг. 4 вместе с соответствующим описанием. Блок 32 преобразования может, например, быть выполнен так, как блок 6 на фиг. 4 упомянутой выложенной заявки. Блок 34 регистрации состояния может быть выполнен, например, так, как блок F1 с блоками 10 и 12.

Оцененный фазовый угол φ непосредственно вводится в блок 38. Блок 38 принятия решений вычисляет заданные значения для трехфазных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t). Эти заданные токи формируют вход для блока 24 зоны допуска и, таким образом, основу для модуляции, которая выполняется в инверторе 12. Оцененный фазовый угол φ является для этого важным параметром, потому что ввод переменных токов в работающую сеть переменного тока возможен только с учетом конкретного мгновенного фазового угла в сети. Тем не менее, блок 38 принятия решений учитывает, по меньшей мере косвенно, дополнительную информацию, а именно оцененное сетевое напряжение U, любые заданные значения вводимой действительной и/или реактивной мощности, а также информацию о том, имеется ли или может ли иметься сетевая неисправность. Эти данные поступают через PQ-блок 40 управления в блок 38 принятия решений. Блок 38 принятия решений выполняет вычисление или определение заданных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t), причем лежащее в основе вычисление зависит от того, была ли обнаружена сетевая неисправность или нет. По этой причине для блока 38 был также выбран термин «блок принятия решений». Внутренние вычисления блока 38 принятия решений поясняются ниже. Дополнительные сведения о PQ-блоке управления также приводятся ниже.

Блок 38 принятия решений применяет, что будет описано ниже более подробно, разложение на систему прямой последовательности и систему обратной последовательности. Соответственно ток системы прямой последовательности или составляющая тока I⁺ системы прямой последовательности и ток системы обратной последовательности или составляющая тока I^- системы обратной последовательности соответственно являются входным параметром блока 38 принятия решений. Блок 38 принятия решений базируется - по меньшей мере, когда отсутствует сетевая неисправность - на системе прямой последовательности, которая, в общем, обозначается в настоящей заявке верхним индексом знака плюс, тогда как составляющая системы обратной последовательности обозначается верхним индексом знака минус. Другими словами, система по фиг. 2, в частности вычисление в блоке 38, основывается на компоненте системы прямой последовательности.

Разложение измеренных напряжений U₁(t), U₂(t) и U₃(t) на систему прямой последовательности или систему обратной последовательности выполняется в блоке 42 вычисления, который для этого применяет заданную частоту f_set. Эта частота может в простейшем случае составлять сетевую частоту, то есть, например, 50 Гц в европейской объединенной энергосистеме или 60 Гц в сети США. Но это могут быть и другие значения, в случае необходимости также переменные значения.

Блок 38 получает в качестве входных сигналов, кроме того, по меньшей мере еще фазовый угол ϕ_Ufset системы обратной последовательности согласно преобразованию трехфазного напряжения в блоке 42 вычисления. Кроме того, блок 38 принимает в качестве входа флаг в качестве индикатора, следует ли исходить из сетевой неисправности или нет. Выполняемые в блоке 38 принятия решений вычисления трех заданных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t) выполняются в зависимости от значения флага.

Если флаг равен 0, то есть не имеется неисправности, что три тока вычисляются следующим образом:

Соответствующее мгновенное значение соответствующего заданного тока базируется таким образом на величине заданного тока I⁺ системы прямой последовательности, оцененном сетевом фазовом угле ϕ и фазовом угле заданного тока системы прямой последовательности ϕ_I⁺. Оцененный сетевой фазовый угол ϕ задает при этом соответственно текущий абсолютный фазовый угол сетевого напряжения по отношению к первой фазе. Фазовый угол ϕ_I⁺ составляющей тока системы прямой последовательности задает фазовый угол системы прямой последовательности относительно фазового угла ϕ сетевого напряжения.

Если флаг принимает значение 1 (флаг=1), то предполагается наличие сетевой неисправности. К таким сетевым неисправностям относятся:

- потеря угловой стабильности,

- возникновение изолированных сетей,

- возникновение трехфазного короткого замыкания и

- возникновение двухфазного короткого замыкания.

Дополнительные сведения относительно типа таких сетевых неисправностей также содержатся в вышеупомянутой выложенной заявке DE 102009031017 A1. Возникновение такой сетевой неисправности может, в частности, также привести к тому, что зарегистрированные состояния сети, в частности фазовый угол ϕ и уровень напряжения U, регистрируются неправильно и/или плохо подходят или не подходят, чтобы ориентироваться в отношении вводимых токов. Вычисление в блоке 38 принятия решений в случае, когда предполагается наличие сетевой неисправности, основывается, таким образом, в общем, в большей степени на величинах, определенных в вычислительном блоке 42, и тем самым в большей степени на заданной частоте f_set. Это должно служить только для общего объяснения, и предусмотрительно следует отметить, что вычисления вычислительного блока 42 через определение составляющей тока I⁺ системы прямой последовательности и составляющей тока I^- системы обратной последовательности входит в блок 38 принятия решений и в этом отношении также является релевантным для вычисления в блоке 38 принятия решений в отсутствие сетевой неисправности.

При допущении наличия сетевой неисправности (флаг=1) относительно вычисления или определения заданных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t) предлагаются три этапа. Последующие этапы вычисления - и также вышеупомянутое вычисление в случае отсутствия сетевой неисправности - осуществляется для каждого момента времени, на котором для трех заданных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t) соответственно мгновенное значение передается на блок 24 зоны допуска.

На первом этапе для системы прямой последовательности и системы обратной последовательности вычисляется соответствующая cos-составляющая I^+с и I^-с и sin-составляющая I^+s или I^-s следующим образом:

В приведенной выше системе уравнений первого этапа I⁺ обозначает величину составляющей тока системы прямой последовательности и соответственно I^- - величину составляющей тока системы обратной последовательности. ϕ_I⁺ или ϕ_I^- обозначает фазовый угол системы прямой последовательности или системы обратной последовательности. Эти углы согласно структуре на фиг. 2 не явно передаются на блок 38 принятия решений, но являются внутренними элементами комплексной составляющей тока I⁺ системы прямой последовательности или комплексной составляющей тока I^- системы обратной последовательности. Фазовый угол составляющей системы обратной последовательности напряжения, как определяется в числительном блоке 42, что будет пояснено ниже, непосредственно передается в блок 38 принятия решений.

Следует отметить, что в вычислительном блоке 42 осуществляется разложение трехфазных сетевых напряжений на составляющую системы прямой последовательности и составляющую системы обратной последовательности, а именно на основе в принципе известного способа симметричных составляющих. Этот способ симметричных составляющих также лежит в основе определения составляющей системы прямой последовательности и составляющей системы обратной последовательности тока согласно PQ-блоку управления 40. Эти обе составляющие тока передаются как комплексные значения в блок 38 принятия решений. В то время как это разложение сетевого напряжения согласно вычислительному блоку 42 в идеальном случае является представлением фактического состояния сетевых напряжений, деление на систему прямой и систему обратной последовательности для тока в PQ-блоке 40 управления включает в себя представление желательного вводимого тока или подготовку к желательному вводимому току. Так, это представление системы прямой и обратной последовательности для тока может включать в себя, например, желательный сдвиг фазы тока относительно напряжения, чтобы ввести желательную долю реактивной мощности.

Из вычисленных таким образом сos- и sin-составляющих для системы прямой последовательности, а также для системы обратной последовательности I^+с, I^+s, I^-с, I^-s вычисляется затем на втором этапе вспомогательное значение тока i* и вспомогательное значение угла ϕ* следующим образом:

Из вспомогательного значения тока i* и вспомогательного значения угла ϕ*, наконец, на третьем этапе для каждого из заданных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t) вычисляется соответствующее значение для соответствующего момента времени следующим образом:

Следует отметить, что на этом третьем этапе вычисляются три отдельных значения для трех заданных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t). Это осуществляется для каждого момента времени вычисления, то есть многократно в течение каждого периода. Следует также отметить, что в каждый момент времени вспомогательное значение тока i* и вспомогательное значение угла ϕ* изменяются. Поэтому в зависимости от изменения этих значений результат вычисления этого этапа 3 не приводит к симметричной трехфазной системе тока, хотя три уравнения для вычисления этапа 3 отличаются только по угловому сдвигу на 2/3 π или 4/3 π. Таким образом, асимметричное задание трех токов и тем самым асимметричный ввод тока также возможен, как и симметричный ввод. То же самое верно, с соответствующими изменениями, для представленного выше вычисления заданных токов i₁(t), i₂(t) и i₃(t) в блоке 38 принятия решений, если не исходить из наличия сетевой неисправности, то есть, если флаг=0.

На Фиг. 3 показаны детали вычислительного блока 42 общей структуры, показанной на фиг. 2. В соответствии с этим регистрируются измеренные сетевые напряжения u₁(t), u₂(t) и u₃(t), и отсюда в блоке 50 преобразования, обозначенном как ДПФ полуцикла (Дискретное преобразование Фурье -_ДПФ), они преобразуются или пересчитываются в комплексные напряжения U1, U2 и U3. Эти комплексные напряжения U1, U2 и U3 в идеальном случае являются лишь другим представлением для измеренных напряжений u₁(t), u₂(t) и u₃(t) и предполагают синусоидальную характеристику с постоянной частотой.

Три комплексных напряжения U1, U2 и U3 определяют, таким образом, трехфазную систему напряжения, которая, однако, может быть несимметричной. Соответственно осуществляется разложение этой трехфазной системы на составляющую системы прямой последовательности и составляющую системы обратной последовательности, основываясь на методе симметричных составляющих. Составляющая системы прямой последовательности, а именно ее величина U⁺_fset и ее фаза ϕ_U⁺_fset вычисляется в блоке 52 преобразования системы прямой последовательности, а составляющая системы обратной последовательности, а именно ее величина U^-_fset и ее фаза ϕ_U^-_fset вычисляется в блоке 54 преобразования системы обратной последовательности. Как блок 50 вычисления ДПФ полуцикла, который также может обозначаться просто как блок ДПФ-преобразования, так и блок 52 преобразования системы прямой последовательности и блок 54 преобразования системы обратной последовательности применяют для их вычисления установленную, введенную извне частоту f_set или вычисленный из нее угол ϕ_fset. Заданный или установленный угол ϕ_fset получается путем интегрирования заданной или установленной частоты f_set в блоке 56 интегрирования.

Вычисление системы прямой последовательности, которая также может упоминаться как составляющая системы прямой последовательности, и системы обратной последовательности, которая может упоминаться как составляющая системы обратной последовательности, в принципе, известно из теории метода симметричных компонент. При этом несимметричная трехфазная система так называемых фазоров (векторов на комплексной плоскости) делится на систему прямой последовательности, систему обратной последовательности и систему нулевой последовательности. Система прямой последовательности имеет то же направление вращения, что и положенная в основу трехфазная система, и напротив, система обратной последовательности имеет противоположное направление по отношению к этой исходной системе. Система прямой последовательности, как таковая, и система обратной последовательности, как таковая, являются соответственно симметричными сами по себе. Система нулевой последовательности означает систему, в которой все фазоры имеют одинаковое направление и одинаковую длину. Эта система нулевой последовательности компенсирует любое отклонение от нуля добавления исходной системы. В данном случае, однако, - который также оправдан тем, что нулевой провод отсутствует или не учитывается, - система нулевой последовательности не учитывается, и поэтому также не вычисляется, а учитывается только система прямой последовательности или составляющая системы прямой последовательности и система обратной последовательности или составляющая обратной последовательности.

Вычисление системы прямой последовательности и системы обратной последовательности из трехфазной несимметричной сети известно специалистам из учебников и поэтому более детально не обсуждается.

В основе вычисления комплексных значений напряжения U1, U2 и U3 лежит в принципе известный способ дискретного преобразования Фурье (ДПФ). При дискретном преобразовании Фурье периодический сигнал описывается в виде суперпозиции, то есть наложения постоянной составляющей, основного колебания и его гармоник однозначным и обратимым образом. В простейшем случае нет ни постоянной составляющей, ни основного колебания, или такими составляющими можно пренебречь. В этом случае соответствующие описываемые составляющие исключаются, и исключительно используется описание сигнала через величину, фазу и частоту. Для выполнения такого дискретного преобразования Фурье необходимо определить период периодического сигнала. Если имеется синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц, как это имеет место в случае электрического напряжения в европейской объединенной энергосистеме, - соответственно это может быть перенесено на сеть с частотой 60 Гц, например, в США, - то длина периода составляет T 1/f=1/50 Гц=20 мс. Для дискретного преобразования Фурье сигнала напряжения сети напряжения с частотой 50 Гц, таким образом, необходимо по меньшей мере 20 мс. Это время может быть очень длинным, если сеть должна быстро реагировать на сетевые неисправности.

В настоящей заявке предлагается применять только половину длины периода преобразуемого сигнала. Таким образом, для каждого сигнала напряжения U₁(t), U₂(t) и U₃(t) соответственно учитывается только половина длительности периода. Результат этого модифицированного ДПФ, которое также называют ДПФ полуцикла, вычисляется в блоке 50 преобразования. Соответственно для каждой из трех фаз напряжения получается амплитуда U_i напряжения и фаза ϕ_Ui напряжения. Переменная “i" может принимать значение 1, 2 или 3 и обозначает соответственно 1-ю, 2-ю и 3-ю фазу.

Это вычисление выполняется для каждой фазы, которая обозначена индексом i, который, таким образом, в зависимости от фазы принимает значение 1, 2 или 3. Таким образом, первоначально первая составляющая напряжения U_i’ и вторая составляющая напряжения U_i” вычисляется с помощью интеграла указанного в каждом конкретном случае. А именно, таким образом, вычисляется определенный интеграл от 0 до 1/2f_set. При этом 1/2f_set=1/2 T и, таким образом, определенный интеграл вычисляется за половину периода времени T. Для первой составляющей напряжения U_i^с* еще учитывается коэффициент К_с масштабирования, а для второй составляющей напряжения U_i^s соответственно коэффициент К_s масштабирования, причем эти два коэффициента масштабирования могут быть одинаковыми. Оба представленных интеграла могут вычисляться различными способами. Например, может осуществляться дискретное вычисление, в частности, принимая во внимание, что соответствующие значения напряжения u_i(t) в управляющей вычислительной машине и, таким образом, также в блоке 50 преобразования присутствуют как значения выборок. Конкретная реализация такой или подобной формы интеграла, например, управляющей вычислительной машине известна специалисту. Кроме того, следует отметить, что первая составляющая напряжения U_i^с и вторая составляющая напряжения U_i^s могут быть интерпретированы как мнимая часть и действительная часть.

При вычислении интегралов для первой и второй составляющей напряжения следует отметить, что в каждом случае учитываются значения напряжения u_i(t) до половины длительности периода. В случае синусоидального сигнала напряжения, имеющего частоту 50 Гц - в качестве практического примера, - половина периода соответствует 10 мс. Соответственно изменения полностью определяются примерно через 10 мс посредством этого модифицированного ДПФ или соответственно ДПФ полуцикла. Первые эффекты таких изменений возникают сразу при их осуществлении. Предложенное преобразование в блоке 50 преобразования на фиг. 3 или вычисление комплексных значений напряжения, а именно U1, U2 и U3, таким образом, может быть выполнено очень быстро. Частота дискретизации, применяемая блоком 50 преобразования, может быть, например, 5 кГц, и это приводит к получению вычисленного значения каждые 200 мкс. Таким образом, эти 200 мкс - это интервал, спустя который - в данном примере - первый эффект изменения сетевого напряжения отражается в вычисленных комплексных значениях напряжения.

Соответственно спустя примерно то же самое время также устанавливается эффект, отражаемый в значениях системы прямой и системы обратной последовательности, то есть для U⁺_fset, φ⁺_Ufset, U^-_fset и φ^-_Ufset.

На фиг. 2 показано дальнейшее применение вычисленных в вычислительном блоке 42 составляющих для системы прямой последовательности и системы обратной последовательности следующим образом.

Переключатель 36 состояния переключается в зависимости от сигнала неисправности, а именно флага. Если флаг=0, то есть, когда исходят из отсутствия сетевой неисправности, переключатель 36 состояния переключается так, что вычисленный в блоке 32 преобразования фазовый угол φ_N сети используется в качестве входного параметра для блока 34 регистрации состояния.

Если, однако, исходят из наличия сетевой неисправности, флаг=1, и переключатель 36 состояния переключается так, что фазовый угол φ⁺_Ufset, то есть вычисленный фазовый угол системы прямой последовательности образует входной сигнал, то есть входной угол для блока 34 регистрации состояния. В этом случае фазовый угол системы прямой последовательности создает базу для блока 34 регистрации состояния. Это также может быть интерпретировано таким образом, что в любом случае по отношению к фазовому углу опираются на систему прямой последовательности.

Фазовый угол системы обратной последовательности, φ^-_Ufset, образует входной сигнал блока 38 принятия решений. Этот угол в блоке 38 принятия решений требуется в случае, когда исходят из наличия сетевой неисправности, как описано выше в связи с вычислениями или операциями в блоке 38 принятия решений. В этом отношении блок 38 принятия решений, допущения наличия сетевой неисправности, связывает фазовый угол системы прямой последовательности и системы обратной последовательности и тем самым учитывает несимметричность сетевых напряжений. Как поясняется ниже, в этом случае фазовый угол φ^-_Ufset системы обратной последовательности оказывает влияние непосредственно, а фазовый угол φ⁺_Ufset системы прямой последовательности - косвенно, через регистрацию состояния блоком 34 регистрации состояния.

Величины напряжения системы прямой последовательности, U⁺_fset, и системы обратной последовательности, U^-_fset, которые были вычислены в вычислительном блоке 42, используются в PQ-блоке 40 управления. В PQ-блоке управления определяется в принципе желательный вводимый ток, а именно в отношении всех трех вводимых токов. Это определение, которое также может обозначаться как задание, предоставляет соответствующий комплексный ток I⁺ системы прямой последовательности и комплексный ток I^- системы обратной последовательности. Таким образом, исходят по меньшей мере из возможности того, что трехфазный ток является несимметричным, и поэтому применяется описание в соответствии с методом симметричных составляющих. Хотя PQ-блок 40 управления применяет амплитуды напряжения U⁺_fset и U^-_fset, которые были созданы и предоставлены в вычислительном блоке 42, для вычисления составляющих тока I⁺ и I^- системы прямой последовательности и системы обратной последовательности выполняется собственное вычисление, а именно разложение на систему прямой последовательности и систему обратной последовательности.

Вычисление этого заданного тока может учитывать различные задания, а именно долю подлежащей вводу действительной составляющей мощности, в частности действительной составляющей мощности Р⁺ системы прямой последовательности и долю подлежащей вводу реактивной составляющей мощности, в частности реактивной составляющей мощности Q⁺ системы прямой последовательности. Кроме того, может учитываться отношение величин тока I^- системы обратной последовательности и тока I⁺ системы прямой последовательности, а именно, I^-/I⁺. Это частное является мерой степени несимметричности трехфазной системы, которая описывается этой составляющей системы прямой последовательности и составляющей системы обратной последовательности.

Кроме того, PQ-блок 40 управления учитывает критерии неисправности, на основании которых может быть выведена сетевая неисправность, и генерирует уже поясненный флаг, который принимает значение 0, если предполагается, что нет сетевой неисправности, и который принимает значение 1, если исходят из наличия сетевой неисправности. Такими критериями неисправности могут быть, например, сильное изменение частоты, отказ одной фазы или отказ или сильное уменьшение амплитуды всех фаз. Критерием неисправности также может быть прямой сигнал, который уже является результатом внешней оценки или который передается от сетевого оператора и при необходимости также указывает тип сетевой неисправности.

PQ-блок может быть выполнен по-разному. Он может, например, одновременно учитывать U⁺_fset, U^-_fset и U. Например, U⁺_fset и U^-_fset, которые в принципе являются синтетическими значениями, U, которое соответствует реальному напряжению, не должны воспроизводиться корректным образом. Таким образом, U⁺_fset и U^-_fset могут, например, иметь погрешность частоты. В зависимости от конкретной ситуации применяется одно, или другое, или оба значения.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – обеспечение несимметричного ввода энергии в сеть для компенсации имеющейся в сети несимметричности. Согласно способу ввода электрического тока в электрическую трехфазную сеть с первой, второй и третьей фазой с первым, вторым и третьим напряжением с сетевой частотой измеряют первое, второе и третье напряжение, преобразуют первое, второе и третье напряжение в систему прямой последовательности напряжения и систему обратной последовательности напряжения по методу симметричных составляющих, вычисляют первый, второй и третий заданные токи для ввода в первую, вторую и третью фазу сети, причем вычисление первого, второго и третьего заданных токов выполняют в зависимости от по меньшей мере одного значения системы напряжений прямой последовательности и/или системы напряжений обратной последовательности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ ввода электрического тока в электрическую трехфазную сеть с первой, второй и третьей фазой с первым, вторым и третьим напряжением с сетевой частотой, включающий в себя следующие этапы:

измерение первого, второго и третьего напряжения,

преобразование первого, второго и третьего напряжения в систему напряжений прямой последовательности и систему напряжений обратной последовательности по методу симметричных составляющих,

вычисление первого, второго и третьего заданных токов для ввода в первую, вторую и третью фазу сети,

причем вычисление первого, второго и третьего заданных токов выполняют в зависимости от по меньшей мере одного значения системы напряжений прямой последовательности и/или системы напряжений обратной последовательности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что генерируют электрическую энергию ветроэнергетической установкой и вводят в электрическую сеть.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что электрические токи генерируют с помощью преобразователя частоты в соответствии с первым, вторым и третьим заданным током для ввода в трехфазную сеть и осуществляют ввод.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для вычисления заданных токов за основу принимают расчетный фазовый угол (φ), и расчетный фазовый угол (φ) определяют в зависимости от обнаружения сетевой неисправности, в частности, с применением определяющего фильтра или соответственно блока фильтров (34), причем

расчетный фазовый угол (φ) определяют из зарегистрированного фазового угла одного из сетевых напряжений, если сетевой неисправности не было обнаружено, и/или

расчетный фазовый угол (φ) определяют из фазового угла системы напряжений прямой последовательности, в частности, с использованием заданной сетевой частоты (f_set), если была обнаружена сетевая неисправность.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для вычисления заданных токов, в частности, когда обнаруживают сетевую неисправность, основываются на системе напряжений прямой последовательности, в частности на фазовом угле системы напряжений прямой последовательности.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что преобразование первого, второго и третьего напряжения в систему напряжений прямой последовательности и систему напряжений обратной последовательности включает в себя преобразование первого, второго и третьего напряжения с помощью дискретного преобразования Фурье (ДПФ), причем дискретное преобразование Фурье выполняют, в частности, в режиме он-лайн и/или только за половину длительности периода.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при преобразовании первого, второго и третьего напряжения в систему напряжений прямой последовательности и систему напряжений обратной последовательности применяют вместо измерения фактической частоты предопределенную частоту.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве предопределенной частоты применяют значение сетевой частоты прошедшего момента времени измерения, номинальное значение сетевой частоты и/или заданное внешним образом значение.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заданные токи задают методом симметричных составляющих посредством системы токов прямой последовательности и системы токов обратной последовательности, в частности, что система прямой последовательности учитывается посредством комплексной составляющей тока системы прямой последовательности по величине и фазе, и система обратной последовательности учитывается посредством комплексной составляющей тока системы обратной последовательности по величине и фазе.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что заданные токи вычисляют в зависимости от системы токов прямой последовательности или составляющей тока системы прямой последовательности и, при допущении наличия сетевой неисправности, также в зависимости от системы токов обратной последовательности или составляющей тока системы обратной последовательности.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что система токов прямой последовательности или составляющая тока системы прямой последовательности и система токов обратной последовательности или составляющая тока системы обратной последовательности определяются в зависимости от задания доли действительной мощности системы прямой последовательности, задания доли реактивной мощности системы прямой последовательности и/или задания отношения величины составляющей тока системы обратной последовательности к величине составляющей тока системы прямой последовательности.

12. Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что составляющую тока системы обратной последовательности устанавливают и/или изменяют независимо от составляющей тока системы прямой последовательности.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ осуществляют в режиме он-лайн, в частности, что все этапы способа осуществляют в режиме он-лайн.

14. Система ввода электрического тока в электрическую трехфазную сеть с первой, второй и третьей фазой с первым, вторым и третьим напряжением с сетевой частотой,

причем система содержит:

- по меньшей мере одну ветроэнергетическую установку для генерирования электрической энергии, которая вводится в электрическую сеть,

- измерительный фильтр (26) для измерения первого, второго и третьего напряжения,

- блок (42) вычисления для преобразования первого, второго и третьего напряжения в систему напряжений прямой последовательности и систему напряжений обратной последовательности по методу симметричных составляющих,

- блок (38) принятия решений для вычисления первого, второго и третьего заданных токов для ввода в первую, вторую и третью фазу сети,

причем вычисление первого, второго и третьего заданных токов выполняется в зависимости от по меньшей мере одного значения системы напряжений прямой последовательности и/или системы напряжений обратной последовательности.