用于控制电网电压的方法技术

本发明专利技术涉及用于控制可操作地连接到电功率源的电源电网的电压电平的方法，所述方法包括以下步骤：在公共耦合点处确定所述电源电网的短路阻抗，使用所确定的短路阻抗计算所述电源电网的增益值，以及通过应用所述增益值作为电压控制器中的增益参数来根据所计算的增益值控制所述电网电压电平。根据本发明专利技术的所述方法可以实现为用于一劳永逸地配置电压控制器的方法，或者可以实现为用于自适应调节电压控制器的增益的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于风力发电厂设备的电网电压控制方法。具体而言，本专利技术涉及注 入到电源电网的电功率量的变化改变所述电网电压电平时的控制方法。取决于所述电网特 性，所注入的电功率可以是有功功率或者无功功率。
技术介绍
对于电源电网的电网导则需求变得越来越严格。这些更高的电网导则需求要求电 连接到这样的电源电网的风力发电厂的更高性能。可以看出，本专利技术实施例的目标在于提供一种用于自适应电网电压控制以实现严 格的电网导则需求的方法。
技术实现思路
第一方面，上述目的通过提供一种用于控制可操作地连接到电功率源的电源电网 的电压电平的方法实现，所述方法包括以下步骤-在公共耦合点处确定所述电源电网的第一短路阻抗，-使用所确定的第一短路阻抗计算所述电源电网的第一增益值，以及-通过应用所述第一增益值作为电压控制器中的增益参数来根据所计算的第一增 益值控制所述电网电压电平。因此，根据本专利技术的第一方面，可以通过改变注入到电源电网中的有功功率或者 无功功率的电功率量来控制电源电网的电网电压。使用有功功率的电网电压控制可以与弱 的或者隔离的功率电网尤其相关。本专利技术存在几个优点。首先，能够满足非常严格的电网导则需求。此外，如果应用 本专利技术的原理，风力发电厂能够在更弱的电源电网处操作。将风力发电厂定义为具有至少 两个风力涡轮机的组，所述至少两个风力涡轮机具有公共电输出，有功功率或者无功功率 可以通过所述公共电输出注入到相关联的电源电网中。而且，本专利技术还例如具有如下优点-独立于实际电网配置的快速动态响应，-最小的电压过冲，-整个风力发电厂的直进式控制性能，以及_用于确保独立于电网条件的相等性能的自适应控制器。根据本专利技术第一方面的方法，控制所述电网电压电平的步骤可以包括根据所计算 的所述电源电网的第一增益值来计算将从所述电功率源注入到所述电源电网中的电功率 量的步骤。在这之后，可以提供将所计算的电功率量从所述电功率源注入到所述电源电网 中以相应地控制所述电网电压电平的步骤。此外，所述方法还可以包括以下步骤-在所述公共耦合点处确定所述电源电网的第二短路阻抗，_使用所确定的第二短路阻抗计算所述电源电网的第二增益值，以及-通过使用所述第二增益值代替所述第一增益值作为所述电压控制器中的所述增 益参数来根据所计算的第二增益值控制所述电网电压电平。而且，控制所述电网电压电平的所述步骤可以包括根据所计算的所述电源电网的 第二增益值计算将从所述电功率源注入到所述电源电网的电功率量，并且将所计算的电功 率量从所述电功率源注入到所述电源电网中以相应地控制所述电网电源电平的步骤。因此，通过以规则间隔确定所述电源电网的短路阻抗，可以以类似的规则间隔更 新或者调节所述电压控制器的所述增益参数。按照这种方式，以自适应方式调节所述电压 控制器的所述增益参数从而确保所述增益参数匹配所述电源电网的电特性。通常将所述电源电网的增益定义为每电功率单位MW或者MVAr注入到所述电源电 网中的电压变化ΔV。所述公共耦合点可以沿着连接所述电功率源和所述电源电网的传输线设置。通 常，将所述公共耦合点定义为所述电功率源电连接到所述电源电网的点。所述公共耦合点 可以设置成相对接近所述风力发电厂或者其可以位于相对于该风力发电厂的远程位置。确定所述短路阻抗的步骤可以涉及在所述公共耦合点处电压电平和电流水平的 测量，其中所测量的电压电平和电流水平是相关联的电压电平和电流水平。所述电功率源可以包括能够生成所需要的电功率的一个或者多个风力涡轮机。可 选地或者此外，所述电功率源可以包括STATC0M、切换电容器、SVC设备或者及其组合。如上所述，所述电功率源可以包括有功功率源使得注入到所述电源电网中以控制 所述电网电压电平的的所述电功率包括有功功率。使用有功功率的电网电压控制与弱的电 源电网尤其相关。作为替代或者可选地此外，所述电功率源可以包括无功功率源使得注入到所述电 源电网中以控制所述电网电压电平的所述电功率包括无功功率。第二方面，本专利技术涉及用于确定电压控制器的过程增益的方法，所述电压控制器 用于控制可操作地连接到电功率源的电源电网的电压电平，所述方法包括步骤在公共耦 合点处确定所述电源电网的短路阻抗，使用所确定的短路阻抗计算所述电源电网的增益 值，并且应用所述增益值作为所述电压控制器的所述过程增益。因此，根据本专利技术的第二方面，将在所述公共耦合点处确定的所述电源电网的增 益结合到电压控制器中。可以可选地提供积分器以改善稳态性能。使用可选地来自多个风 力涡轮机或者一个或多个STATC0M的可用电功率量的先前信息，可以通过改变注入到所述 电源电网的电功率量控制所述电网电压。由于仅确定一次所述电压控制器的增益，即，在电 压控制器的配置时，可以将根据本专利技术第二方面的方法认为是本专利技术的离线实现。所述公共耦合点可以沿着连接所述电功率源和所述电源电网的传输线设置。所述电功率源可以包括有功功率源和/或无功功率源。如结合本专利技术第一方面所陈述的，确定所述短路阻抗的步骤可以涉及在所述公共 耦合点处电压电平和电流水平的测量，其中所测量的电压电平和电流水平是相关联的电压 电平和电流水平。附图说明现在将参照附图进一步描述本专利技术，其中图1示出了电源电网，图2示出了简化的流程图，以及图3示出了根据本专利技术的前馈(feed-forward)电压控制器的阶跃响应。尽管本专利技术可以具有各种变型和可选形式，但是附图中作为示例示出了具体实施 例并且这里将详细描述这些实施例。然而应该理解，本专利技术并非旨在局限于这里公开的特 定形式。本专利技术而是要覆盖落入由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的所有变 型、等同物以及替代物。具体实施例方式在最宽泛的方面，本专利技术涉及用于建立对于电压控制器的一个或者多个适当的控 制参数以控制可操作地连接到电功率源的电源电网的电网电压的方法。该电功率源可以是 无功功率源或者有功功率源。下面将参照向电源电网注入无功功率以控制该电源电网的电网电压的实施例来 公开本专利技术。然而，本专利技术还覆盖例如向弱电源电网注入有功功率以控制这样的弱电源电 网的电网电压。电功率源可以涉及风力涡轮机或者诸如STATC0M、切换电容器或者SVC设备的其 它适合源。具体而言，本专利技术涉及用于确定电压控制器的增益参数的方法，使用所述电源电 网在公共耦合点处的短路阻抗的信息确定所述增益参数。因此，将所述电源电网在公共耦 合点处的增益结合到电压控制器中，可选地与积分器组合以改善稳态性能。根据短路功率 并且结合随后根据电源电网的短路阻抗得到的比值X/R来确定电源电网的增益。使用可选地来自多个风力涡轮机或者一个或多个STATC0M的可用的无功功率量的 先前信息，可以通过改变注入到电源电网的无功功率量来控制电网电压。由于电压控制器的 增益只确定一次-在配置电源控制器时，因此可以将上述方法认为是本专利技术的离线实现。本专利技术还可以实现为在线配置，其中以规则的间隔确定电源电网的短路阻抗和增 益。而且，根据短路功率并且结合随后根据电源电网的短路阻抗得到的比值X/R来确定电 源电网的增益。因此，本专利技术的在线配置有助于电压控制器的增益的连续更新。这在电网 条件动态改变时是巨大的优点，例如在电源电网的一部分或者几个部分崩溃、电网线路跳 闸或者电网重新配置时。现在将进一步详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制可操作地连接到电功率源的电源电网的电压电平的方法，所述方法包括以下步骤：－在公共耦合点处确定所述电源电网的第一短路阻抗，－使用所确定的第一短路阻抗计算所述电源电网的第一增益值，以及－通过应用所述第一增益值作为电压控制器中的增益参数来根据所计算的第一增益值控制所述电网电压电平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J贝克，P尼尔森，PC凯吉尔，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]