(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置によって三相交流電圧網に不平衡三相電流を供給する方法であって、以下の工程：
・供給されるべき電流の正相システム成分を生成すること、
・供給されるべき電流の逆相システム成分を生成すること、
・前記そのように生成された正相システム成分と前記そのように生成された逆相システム成分を重ね合わせて前記供給されるべき電流を生成し、そのように生成された電流を前記三相交流電圧網に供給すること、前記正相システム成分ないし逆相システム成分は共通の直流電圧から生成されること、該共通の直流電圧は前記風力発電装置によって生成される電流から生成されること
を含む方法。
【請求項２】
前記正相システム成分は複数の部分正相システム成分から生成されること、及び／又は前記逆相システム成分は複数の部分逆相システム成分から生成されること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記正相システム成分及び前記逆相システム成分の各位相及び振幅は、共通の中央（制御）ユニットによって予め設定されること、及び／又は、前記部分正相システム成分及び前記部分逆相システム成分の各位相及び振幅は、共通の中央（制御）ユニットによって予め設定されること
を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記部分正相システム成分の各々が同じ位相及び／又は同じ振幅を有すること、及び／又は前記部分逆相システム成分の各々が同じ位相及び／又は同じ振幅を有すること
を特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記正相システム成分及び前記逆相システム成分は、夫々、少なくとも１つの固有の直交変換器モジュール（Wechselrichtermodul）によって形成され、及び／又は、中央制御ユニットが、複数の直交変換器モジュールの何れの１又は複数が正相システム成分を生成するか及び複数の直交変換器モジュールの何れの１又は複数が逆相システム成分を生成するかを設定すること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
風力発電装置によって三相交流電圧網に不平衡三相電流を供給する装置であって、
・供給されるべき電流の正相システム成分を生成するための少なくとも１つの第１直交変換器モジュール（Ｍ１…Ｍｋ）、
・供給されるべき電流の逆相システム成分を生成するための少なくとも１つの第２直交変換器モジュール（Ｍｋ＋１…Ｍｎ）
を含み、
前記少なくとも１つの第１直交変換器モジュール（Ｍ１…Ｍｋ）と前記少なくとも１つの第２直交変換器モジュール（Ｍｋ＋１…Ｍｎ）は、前記正相システム成分が前記逆相システム成分と重ね合わされて前記供給されるべき電流が生成されるよう、結合されること、
更に、前記三相交流電圧網に前記そのように生成された電流を供給するための電圧網給電ブロック（８）を含み、
前記少なくとも１つの第１直交変換器モジュールと前記少なくとも１つの第２直交変換器モジュールは、共通の直流電圧中間回路の直流電圧から夫々の正相システム成分ないし逆相システム成分を生成するために、該共通の直流電圧中間回路を介して結合され、該直流電圧中間回路には前記風力発電装置によって生成される電流が供給可能である
装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１直交変換器モジュール及び／又は前記少なくとも１つの第２直交変換器モジュールの少なくとも１つは、選択的に正相システム成分ないしその部分又は逆相システム成分ないしその部分を生成するよう構成されること
を特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
夫々の逆相システム成分ないし正相システム成分を生成するための大きさ及び位相についての目標値を予め設定するための及び／又は前記第１及び第２直交変換器モジュールの何れが正相システム成分の生成のために使用されかつ何れが逆相システム成分の生成のために使用されるかを決定するための中央制御ユニットを備えること
を特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記直交変換器モジュール相互間の通信のために又は更に前記中央制御ユニットとの通信のために、データバスシステムを備えること
を特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１〜５の何れか１項に記載の方法が使用されること
を特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０の何れか１項に記載の装置を有する風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相交流電圧網に不平衡（非対称）三相電流を供給する方法に関する。更に、本発明は、三相交流電圧網に不平衡（非対称）電流を供給する相応の装置及びそのような装置を備えた風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギは大きな分量で三相交流電圧網に供給されるが、とりわけ大型発電所、風力発電装置等のようなエネルギ生産者から消費者に供給される。この場合、とりわけ消費者は所定の特性を有する交流電圧網に適応する。これには、個々の電圧相互の所定の周波数及び位相、各位相（各相）の電圧振幅、更には交流電圧網のある程度の平衡性（対称性）も含まれる。理想的には、三相システムの各位相（各相）は、例えば欧州の給電網については、２３５Ｖの電圧の実効値、５０．０Ｈｚの周波数及び１２０°又は２４０°の他の２つの位相（相）に対する各位相（各相）の位相位置（位相差）を有する。そのような特性（複数）の遵守は重要な要求であり、それらからのズレは僅かな範囲でしか許されない。余りにも大きなズレは、その都度三相交流電圧網の安定性を危険にさらしたり、敏感に応答する消費者に障害を引き起こしたりし得る。
【０００３】
要求される諸特性の遵守を達成するために、とりわけ三相交流電圧網の平衡（対称性）を達成するために、エネルギ生産者、とりわけ大型発電所は、この交流電圧網に平衡的（対称的）に給電する。大型機械を有する工場のようなより大規模な消費者については、交流電圧網が不平衡的（非対称的）に負荷されないか又は不平衡的に負荷されても極めて小さい範囲に留められることを保障する必要がある。
【０００４】
小規模な消費者については、これらの消費者が全体として既に統計上の理由から交流電圧網を実質的に平衡的に（対称的に）のみ負荷することを前提としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、不平衡（非対称）負荷又は場合によっては不平衡（非対称）給電が生じることが起こり得る。その結果、不平衡（非対称）電圧網が、少なくとも部分的に、生じ得る。この場合、不平衡（非対称）の大きさに応じて、不平衡性（非対称性）を交流電圧網において補償することが望まれる、というより不可避である。大型発電所はそのような補償を実施できないことが多いが、それは、大型発電所は交流電圧網に直接接続された同期発電機によって給電を行うことが多いからである。同期発電機の個々の位相（相）に対しては、運転時及び必要時において、実用上個別には介入（操作ないし制御）することはできない。
【０００６】
風力発電装置が完全変換器（Vollumrichter）を用いて給電する場合、不平衡（非対称）三相交流電流の設定ないし設定値（Vorgeben）、生成及び供給は、使用される完全変換器がそのような能力（性能）を有する限り、原理的には可能であろう。そのような場合、完全変換器の個々のブリッジアームは夫々異なる大きさの電流を交流電圧網に供給する。
【０００７】
そのような夫々異なる電流供給により、一様でない負荷や、場合によっては過大な負荷が生じ得る。完全変換器が許容可能な出力限界にまで運転され、その際、不平衡に（非対称に）給電する場合、これは、個々のブリッジアームについて負荷限界の超過を意味する。これに応じて、構成要素の老朽化の進行、更には、急速な機能障害の発生が想定され得る。
【０００８】
それゆえ、本発明の課題は、上述の問題の少なくとも１つを解消ないし軽減することである。とりわけ、三相交流電圧網における不平衡（非対称）状態の補償ないし部分的補償のための解決策が創出されるべきであり、その際、上述の問題の少なくとも１つが回避ないし軽減されるべきである。好ましくは、上述の問題の少なくとも１つを回避しつつ、交流電圧網に不平衡（非対称）三相電流を供給する解決策が提案されるべきである。少なくとも、１つの代替策が提案されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明により、請求項１に応じた三相交流電圧網に不平衡（非対称）三相電流を供給する方法が提案される。即ち、上記の課題を解決するために、本発明の第１の視点において、風力発電装置によって三相交流電圧網に不平衡三相電流を供給する方法が提供される。この方法は、以下の工程：
・供給されるべき電流の正相システム成分を生成すること、
・供給されるべき電流の逆相システム成分を生成すること、
・前記そのように生成された正相システム成分と前記そのように生成された逆相システム成分を重ね合わせて前記供給されるべき電流を生成し、そのように生成された電流を前記三相交流電圧網に供給すること、前記正相システム成分ないし逆相システム成分は共通の直流電圧から生成されること、該共通の直流電圧は前記風力発電装置によって生成される電流から生成されることを含む（形態１・第１基本構成）。
更に、以下の形態も好ましい。
（形態２）上記形態１の方法において、前記正相システム成分は複数の部分正相システム成分から生成されること、及び／又は前記逆相システム成分は複数の部分逆相システム成分から生成されることが好ましい。
（形態３）上記形態１又は２の方法において、前記正相システム成分及び前記逆相システム成分の各位相及び振幅は、共通の中央（制御）ユニットによって予め設定されること、及び／又は、前記部分正相システム成分及び前記部分逆相システム成分の各位相及び振幅は、共通の中央（制御）ユニットによって予め設定されることが好ましい。
（形態４）上記形態２又は３の方法において、前記部分正相システム成分の各々が同じ位相及び／又は同じ振幅を有すること、及び／又は前記部分逆相システム成分の各々が同じ位相及び／又は同じ振幅を有することが好ましい。
（形態５）上記形態１〜４の何れかの方法において、前記正相システム成分及び前記逆相システム成分は、夫々、少なくとも１つの固有の直交変換器モジュール（Wechselrichtermodul）によって形成され、及び／又は、所定のないし前記中央制御ユニットが、複数の直交変換器モジュールの何れの１又は複数が正相システム成分を生成するか及び複数の直交変換器モジュールの何れの１又は複数が逆相システム成分を生成するかを設定することが好ましい。
更に、上記の課題を解決するために、本発明の第２の視点において、風力発電装置によって三相交流電圧網に不平衡三相電流を供給する装置が提供される。この装置は、
・供給されるべき電流の正相システム成分を生成するための少なくとも１つの第１直交変換器モジュール、
・供給されるべき電流の逆相システム成分を生成するための少なくとも１つの第２直交変換器モジュール
を含み、
前記少なくとも１つの第１直交変換器モジュールと前記少なくとも１つの第２直交変換器モジュールは、前記正相システム成分が前記逆相システム成分と重ね合わされて前記供給されるべき電流が生成されるよう、結合されること、
更に、前記三相交流電圧網に前記そのように生成された電流を供給するための電圧網給電ブロックを含み、
前記少なくとも１つの第１直交変換器モジュールと前記少なくとも１つの第２直交変換器モジュールは、共通の直流電圧中間回路の直流電圧から夫々の正相システム成分ないし逆相システム成分を生成するために、該共通の直流電圧中間回路を介して結合され、該直流電圧中間回路には前記風力発電装置によって生成される電流が供給可能である（形態６・第２基本構成）。
更に、以下の形態も好ましい。
（形態７）上記形態６の装置において、前記少なくとも１つの第１直交変換器モジュール及び／又は前記少なくとも１つの第２直交変換器モジュールの少なくとも１つは、選択的に正相システム成分ないしその部分又は逆相システム成分ないしその部分を生成するよう構成されることが好ましい。
（形態８）上記形態６又は７の装置において、夫々の逆相システム成分ないし正相システム成分を生成するための大きさ及び位相についての目標値を予め設定するための及び／又は前記第１及び第２直交変換器モジュールの何れが正相システム成分の生成のために使用されかつ何れが逆相システム成分の生成のために使用されるかを決定するための中央制御ユニットを備えることが好ましい。
（形態９）上記形態６〜８の何れかの装置において、前記直交変換器モジュール相互間の通信のために又は更に前記中央制御ユニットとの通信のために、データバスシステムを備えることが好ましい。
（形態１０）上記形態６〜９の何れかの装置において、上記形態１〜５の何れかの方法が使用されることが好ましい。
（形態１１）上記形態６〜１０の何れかの装置を有する風力発電装置も好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、不平衡（非対称）三相交流電圧システムは原理的に正相システム成分及び逆相システム成分によって記述（規定）することができるという知見に基づく。回転電流システム即ち三相交流電流システムにおける不平衡化エラー（欠陥）の単純化した分析を実行するためには、原理的に、平衡（対称）成分の方法が電子工学において既知である。この場合、１つの不平衡（非対称）システムは、いわゆるフェーザないし位相ベクトル（Phasoren）から正相システム、逆相システム及び零相システムに分割される。
【００１１】
正相システムは、これは正相システム成分と称され得るが、元のシステムと同じ回転方向を有する。逆相システムは、これは逆相システム成分と称され得るが、元のシステムと反対の（回転）方向を有する。これは、原理的に、位相ベクトルの通常の１２０°の位相差からのズレを補償する。正相システムそれ自体は、更には、逆相システムそれ自体は、何れも、自身に関しては対称的（平衡的）である。
【００１２】
零相システムは、全ての位相ベクトルが同じ方向及び同じ長さを有するシステムをいう。この零相システムは、元のシステムの付加の場合によって生じる零からのズレを補償する。尤も、現状では、零相システムないし零相システムコンポーネントはしばしば不要であり得ることが認識されている。
【００１３】
不平衡（非対称）三相システムを分析及び記述（規定）するために、平衡（対称）成分の基礎理論が従来使用されていた。そのため、正相システム及び逆相システム成分は夫々大きさ（Betrag）及び位相によって記述（規定）することができる。この値によって、更なる分析が可能である。
【００１４】
ここで、正相システムも逆相システムも生成しかつそのように生成された正相及び逆相システムを重ね合わせて、供給されるべき所望の不平衡（非対称）システム、即ちとりわけ不平衡（非対称）三相交流電流を生成することが提案される。そして、そのように重ね合わせから生成された不平衡（非対称）三相全電流は三相交流電圧網に供給されることができる。
【００１５】
更に、三相の直交変換器（インバータ）モジュール（Wechselrichtermodul）を用いて、平衡（対称）正相システムを生成することが可能である。従って、この三相直交変換器モジュールについては、専ら標準的な課題（機能）が、即ち平衡（対称）三相交流電流の生成が行われる。この直交変換器モジュールは平衡（対称）三相交流電流のみを生成する必要があるので、ブリッジアームについて場合によって生じ得る不平衡（非対称）負荷ないし過負荷による問題も生じない。
【００１６】
更なる直交変換器モジュールは逆相システムを生成することができる。この直交変換器モジュールについても、専ら標準的な課題（機能）が、即ち平衡（対称）三相交流電流の生成が行われる。
【００１７】
この正相システムと逆相システムの重ね合わせは、各位相（各相）が夫々共通のノードにおいて接続されることによって簡単に実行することができる。これは、出力部のチョークコイル（Ausgangsdrossel）の前段又は後段で実行することができる。
【００１８】
これら２つの直交変換器モジュールは、部分的に共通のコンポーネントを有することができる。とりわけ直交変換器モジュールが夫々直流電圧中間回路を使用する場合、これら２つの直交変換器モジュールに対し、１つの共通の直流電圧中間回路及びこれに対応して該直流電圧中間回路に電気エネルギを供給するための１つの共通の又は複数の共通の整流器が使用可能である。
【００１９】
正相システムのための１つの直交変換器モジュールと逆相システムのための１つの直交変換器モジュールの上記の例は、基本思想の説明に良好に適合する一例でもある。
【００２０】
更なる一実施形態により、３以上の直交変換器モジュールを使用すること、即ち少なくとも正相システム又は逆相システムに対し第２の直交変換器モジュールを使用することが提案される。多数の直交変換器モジュールを使用するのが好ましい。生成されるべき不平衡（非対称）三相交流電流について、必要な正相システム及び必要な逆相システムが求められる（計算される）。夫々のシステムの振幅に応じて、相応に多数の直交変換器モジュールが正相システムを生成するために及び相応に多数の直交変換器モジュールが逆相システムを生成するために使用される。かくして、同じサイズの（規模の）複数の直交変換器モジュールを使用することが可能になる。この場合、正相システムないし逆相システムの振幅は、専ら、使用される同じサイズの（規模の）直交変換器モジュールの数によって実現（決定）される。このため、実質的に均一な割り当て（分割ないし配分）が達成可能である。
【００２１】
これに応じて、夫々の正相システムが複数の部分正相システムから及び／又は逆相システムが複数の部分逆相システムから生成される。部分正相システム又は部分逆相システムは夫々（１つの）直交変換器モジュールによって生成されて重ね合わされる。重ね合わせを実行する場合、最初に、部分正相システム（複数）が重ね合わされて正相システムが生成され及び／又は部分逆相システム（複数）が重ね合わされて逆相システムが生成され、次いで、一緒に重ね合わされて不平衡（非対称）三相交流電流が生成され、又は、部分正相システム（複数）及び部分逆相システム（複数）が全て一緒に重ね合わされて供給されるべき不平衡（非対称）三相交流電流全体が形成される。
【００２２】
正相システムの、場合によっては部分正相システムの各位相及び振幅及び／又は逆相システムの、場合によっては部分逆相システムの各位相及び振幅が共通の中央（制御）ユニットによって（予め）設定されることが好ましい。そのような中央（制御）ユニットによって、供給されるべき不平衡（非対称）三相交流電流は、計算的に、使用されるべきかつ生成されるべき正相システム及び逆相システムへの割り当て（分割ないし配分）が実行され、場合によっては更に部分正相システムないし部分逆相システムへの更なる割り当て（分割ないし配分）が実行される。かくして、中央（制御）ユニットは、これには通常は利用可能な直交変換器モジュールについての情報が与えられているが、割り当て（分割ないし配分）全体を実行し、これにより、不平衡（非対称）三相交流電流が原理的に多数の同じ平衡（対称）三相電流成分によって生成されることを可能にすることができる。好ましくは、中央（制御）ユニットは、利用可能な直交変換器モジュール（複数）の利用可能な全有効電力を考慮に入れる。とりわけ風力発電装置によって得られた電気エネルギないし出力を供給する場合、その振幅が求められ、これに応じて、生成されるべき電流の割り当て（分割ないし配分）が実行されることができる。
【００２３】
平衡的（対称的）給電、即ち本発明に相応しない給電を制御することも、上記の装置によって難なく実行することができる。この場合は、正相システムのみが生成され、逆相システムは生成されないことが必要である。
【００２４】
全ての部分正相システムが同じ位相及び／又は振幅を有し及び／又は全ての部分逆相システムが同じ位相及び振幅を有することが好ましい。
【００２５】
これは、均一な割り当て（分割ないし配分）を可能にするが、これにより、使用される構造要素の場合によって生じ得る負荷（Belastungen）が最小化され、かくして、計算の単純化や生成の単純化が達成可能になる。
【００２６】
好ましくは、正相システム及び逆相システムが夫々少なくとも１つの固有の（専用の）直交変換器モジュールによって生成され、及び／又は、所定のないし上記中央制御ユニットが、複数の直交変換器モジュールの何れの１又は複数が正相システムを生成しかつ複数の直交変換器モジュールの何れの１又は複数が逆相システムを生成するかを（予め）設定することを特徴とする方法が提案される。
【００２７】
夫々少なくとも１つの固有の（専用の）直交変換器モジュールによって正相システムも逆相システムも生成されることにより、各直交変換器モジュールは、平衡（対称）三相交流電流の生成に限定されることができる。（中央）制御ユニットが、複数の直交変換器モジュールの何れの１つ又は複数が正相システムを生成しかつ何れかの１つ又は複数が逆相システムを生成するかを（予め）設定することが好ましい。このことは、使用される直交変換器モジュールが正相システムの生成又は逆相システムの生成に固定されていない（確定的に定められていない）ことも意味する。寧ろ、必要に応じて、夫々、異なる数の直交変換器モジュールが正相システムの生成のために使用され、同様に異なる数の直交変換器モジュールが逆相システムの生成のために使用されることができる。
【００２８】
需要が変化する場合、１つの直交変換器モジュール又は複数の直交変換器モジュールがその使用態様において変化されることが好ましい。これによれば、ある直交変換器モジュールは、当初は、正相システムを生成し、後に、逆相システムの生成のために変化すること、又はその反対が可能である。
【００２９】
更に、本発明により、請求項６に応じた三相交流電圧網に不平衡（非対称）三相電流を供給する装置が提案される。そのような装置は、供給されるべき電流の正相システムの生成のための少なくとも１つの第１直交変換器モジュール及び供給されるべき電流の逆相システムの生成のための少なくとも１つの第２直交変換器モジュールを含む。この２つの直交変換器モジュールは、正相システムと逆相システムが重ね合わされて供給されるべき電流、即ち供給されるべき総合電流が生成されるよう結合される。このため、これらの直交変換器モジュールはとりわけそれらの電流出力部（Stromausgang）において相応に接続される。これは、チョークコイル（Drossel）の前又は後に設けることができる。
【００３０】
好ましくは、第１直交変換器モジュールは正相システムの生成の際に更なる直交変換器モジュールによって補助されることができ、第２直交変換器モジュールは逆相システムの生成の際に更なる直交変換器モジュールによって補助されることができる。
【００３１】
好ましくは、少なくとも１つの第１直交変換器モジュールと少なくとも１つの第２直交変換器モジュールは、共通の直流電圧中間回路の直流電圧から夫々の正相システムないし逆相システムを生成するために、該共通の直流電圧中間回路を介して結合される。その限りにおいて、相異なる直交変換器モジュールは供給されるべき不平衡（非対称）三相電流の相異なる成分を生成するものの、共通のソース（電源）を使用する。とりわけ、そのような共通の直流電圧中間回路は、例えば光発電（光起電力）装置又は風力発電装置ないし風力発電装置の発電機によって生成される電流のような共通のソース（電源）から給電されることができる。これは、更に、正相システム及び逆相システムの生成に関する変更は直流電圧中間回路及び接続された給電ソースに対して原理的に影響を及ぼさないという利点を有する。かくして、直流電圧中間回路に給電するソースに対する影響を及すことを不可避とすることなく、複数の直交変換器モジュールの少なくとも１つを新たに分割すること、即ち（１つの）部分逆相システムの代わりに（１つの）部分正相システムを生成すること又はその反対をすることもできる。
【００３２】
かくして、少なくとも１つの第１直交変換器モジュール及び／又は少なくとも１つの第２直交変換器モジュールの少なくとも１つが、選択的に正相システム若しくはその部分又は逆相システム若しくはその部分を生成するよう構成されることが、好ましい一実施形態として得られる。
【００３３】
好ましくは、夫々の逆相システムないし正相システムを生成するための大きさ及び位相についての目標値を（予め）設定するための及び／又は第１及び第２直交変換器モジュールの何れが正相システムの生成のために使用されかつ何れが逆相システムの生成のために使用されるかを決定するための中央制御ユニットを備えることを特徴とする装置が提供される。
【００３４】
かくして、給電のために重ね合わせられる相異なる電流成分を供給する（形成する）が、それにも拘らず共通に制御される装置を簡単かつ効率的な態様で構成することができる。
【００３５】
好ましくは、直交変換器モジュール相互間の通信のために又は更には中央制御ユニットとの通信のために、データバスシステムを備えられる。これによって、個々のコンポーネントを制御しかつ（本発明の）装置の互いに対し調和された全体としての挙動を達成するために、簡単な態様で、個々の直交変換器モジュールと中央制御ユニット間でデータを交換することができる。そのようなデータバスシステムは、場合によっては同一のケーシング内に格納されていない多数の直交変換器モジュールを備える場合にも有利である。かくして、例えば、共通の直流電圧中間回路、とりわけいわゆる母線（Sammelschiene）として構成される直流電圧中間回路を有する多数の直交変換器モジュールが、風力発電装置のタワー脚部（基部）に設けられることも可能である。個々の直交変換器モジュール間に所定の間隔が設けられていれば、これは、それらの直交変換器モジュールを冷却するために有利であり得る。直交変換器モジュールを交換又は整備する場合にも、直交変換器モジュールは簡単な態様で直流電圧中間回路から分離され、更に、データバスからも分離されることができ、交換モジュール又は整備されたモジュールはその場で（直ちに）使用することができる。このことは、モジュール構造を可能にするとともに、給電装置全体の中央制御も可能にする。
【００３６】
そのようなモジュール構造は、相異なる総合出力（Gesamtleistungen）を有する複数の給電装置のために同じ直交変換器モジュール（複数）を設けることも可能にする。これらの相異なる総合出力は、これは例えば相異なる大きさの風力発電装置に適用されることであるが、相応の数の直交変換器モジュールを設けることによって簡単な態様で達成することができる。
【００３７】
好ましくは、不平衡（非対称）三相電流を供給するための本発明の装置を有する風力発電装置が提案される。そのような風力発電装置は、とりわけ、ロータハブと、風力をロータの回転運動に変換する１又は複数のロータブレードとを有するロータを有する。更に、発電機、とりわけ電流を生成するために今しがた説明した（風力発電装置の）エアロダイナミックなロータによって駆動される電磁的ロータを備えた同期発電機が備えられる。この電流は、交流電圧網に給電するための（本発明の）装置によって相応に変化された後に給電されるために使用される。このため、例えば、発電機によって生成された電流は、整流され、給電の実行のために、直交変換器モジュールが接続された直流電圧中間回路に供給される。好ましくは、この装置は風力発電装置のタワーの内部に又は密接して配設されるが、このタワーの上部には既述のロータ及び発電機が配設及び支持されている。
【００３８】
三相交流電圧網に不平衡（非対称）三相電流を供給するための本発明の装置を備えた風力発電装置の使用の特別な利点は、とりわけ交流電圧網の中心から離隔した部分（周縁部）において不平衡（非対称）が生じ得るという点にある。風力発電装置の使用によって、風力発電装置を同様に中心から離隔した部位（周縁部）に（ないし分散的に）設置し、かくして、この中心離隔的電圧網部分（電圧網の周縁部分）における不平衡（非対称）に対し、これを標的として（的確に）、反対作用する（補償する）ことが可能になる。
【００３９】
この場合、更に、不平衡（非対称）を有する交流電圧網から電気エネルギを取り出し、当該不平衡（非対称）に対し反対作用する（補償する）不平衡（非対称）三相電流に変換することも考慮に値する。それによって、風力発電装置は、無風状態であっても、必要に応じ、交流電圧網における不平衡（非対称）の平衡化（対称化）に寄与することができる。
【００４０】
本発明は、とりわけ、技術的基準「ＢＤＥＷ、中圧網（中間電圧網）における（電気エネルギ）発生装置の技術的基準、中圧網における（電気エネルギ）発生装置の接続及び並列運転のための基準、２００８年６月」のような基準によって要求される要求（複数）をクリアする（umsetzen）ことが想定されている。同様に、本発明は、給電基準に適合して作動すること、とりわけそのような基準の電圧網品質に対する新たな要求をクリアすることも想定されている。これは、とりわけ、風力発電装置による系統サービス指令２００９年７月１０日にも関連する。
【００４１】
一実施形態においては、不平衡（非対称）三相電流を供給するための本発明の装置は、ＢＤＥＷ中圧基準の意味における（電気エネルギ）発生ユニットないし（電気エネルギ）発生ユニットの一部を構成する。
【００４２】
以下に、本発明を例示的に実施例に基づき添付の図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の（電気エネルギ）発生ユニットの一例の構造の模式図。
【図２】正相システム（図２ａ）と逆相システム（図２ｂ）からの不平衡（非対称）三相交流電流（図２ｃ）の合成の説明図。
【図３】本発明の複数の変換器モジュール（Umrichtermodul）を有する完全変換器（Vollumrichter）の一例の模式図。
【実施例】
【００４４】
図１の模式図に示した（電気エネルギ）発生ユニット１は、他の形態のエネルギから電気エネルギを獲得するエネルギ変換部２を含む。そのため、例えば風力発電装置によって、風（ないし風力）のエネルギはエアロダイナミックなロータ及び発電機を介して電流に変換されることができる。エアロダイナミックなロータと発電機の間には伝動機構を設けることができるが、これは本発明においては差し当って重要ではない。他の形態のエネルギから電気エネルギを獲得するための他の一例としては、太陽光線から電気エネルギを獲得することができる太陽電池が挙げられる。
【００４５】
エネルギ変換部２において獲得されたこの電気エネルギを、交流電圧網への供給に適合化するために、完全変換器（ないしフルインバータ：Vollumrichter）４が設けられている。原理的に、エネルギ変換部２によって獲得された電気エネルギ全体が、この完全変換器４を介して導かれて、交流電圧網に供給される。完全変換器は、この例では、本発明に応じて少なくとも１つの正相システム（Mitsystem）と少なくとも１つの逆相システム（Gegensystem）を生成するが、これらは基準点６において重ね合わされ、次いで、共通の不平衡（非対称）総合電流として電圧網に供給される。このため、具体的に説明するために、電圧網給電ブロック８が記載されている。
【００４６】
完全変換器４を有する（電気エネルギ）発生ユニット１のような発生ユニットでは、給電態様は、変換器（Umrichter）ないし完全変換器によって特徴付けられる。例えば有効／無効電力及び位相角に関する給電の態様は、変換器に含まれるパワー半導体の制御によって規定される。不平衡的な（非対称的な）電力供給は、不平衡的な（非対称的な）電流供給によって達成され得るであろう。そのような場合、供給される電流は、本発明に応じ、正相システムと逆相システムとから形成されるが、このため、発生ユニットの総合電流は不平衡（非対称）になる。
【００４７】
供給されるべき不平衡（非対称）三相交流電流の生成を、図２ａ〜図２ｃの指針ダイアグラム（ベクトル図）を用いて説明する。この説明は、単純化ないし容易化のために、（１つの）正相システムと（１つの）逆相システムからの（１つの）不平衡（非対称）三相総合電流の合成に基づいて行われる。正相システムは図２ａに記載されている。これは、３つの電流ＩＬ１ｍ、ＩＬ２ｍ及びＩＬ３ｍの振幅及び位相を示す。図示の指針システムの角周波数（角速度）は記号ωで示されている。角周波数ωから位相列（ないし位相の組：Phasenfolge）ＩＬ１ｍ、ＩＬ２ｍ及びＩＬ３ｍが得られる。３つの電流ＩＬ１ｍ、ＩＬ２ｍ及びＩＬ３ｍ間の位相差は夫々１２０°ないし２４０°である。３つの電流ＩＬ１ｍ、ＩＬ２ｍ及びＩＬ３ｍの振幅は等しい。この意味で、（図２ａの正相システムは）平衡（対称）三相電流であるといえる。
【００４８】
図２ｂに示した逆相システムは、３つの電流ＩＬ１ｇ、ＩＬ２ｇ及びＩＬ３ｇに対する３つの指針（ベクトル）を示すが、これらは同様に１２０°ないし２４０°の位相角を有しかつ夫々同じ振幅を有する。角周波数は、逆相システムについても、記号ωで示されている。かくして、逆相システムもまた平衡的（対称的）である。
【００４９】
このようにして、少なくとも２つの平衡（対称）三相電流が生成される。
【００５０】
そして、総合システムは、正相システムと逆相システムの重ね合わせから得られる。これは、２つのシステムの夫々１つの位相の電流（複数）が加算されることを意味する。そのように重ね合わせられたシステムが図２ｃに示されている。指針ＩＬ１、ＩＬ２及びＩＬ３は、結果として得られた不平衡（非対称）重ね合わせ三相総合電流の３つの電流を示す。これに応じて、指針ＩＬ１は、図２ａの正相システムの指針ＩＬ１ｍと図２ｂの逆相システムの指針ＩＬ１ｇのベクトル和によって得られる。同様に、ＩＬ２ｍとＩＬ２ｇが加算されてＩＬ２が得られ、ＩＬ３ｍとＩＬ３ｇが加算されてＩＬ３が得られる。これは、図２ｃに示されている。この不平衡（非対称）総合システムの回転は、記号ωによっても与えられている。回転ωは、図２ａの正相システム、図２ｂの逆相システム及び図２ｃの総合電流に対するものと同じである。
【００５１】
このため、三相不平衡（非対称）総合電流が２つの三相平衡（対称）電流の重ね合わせから得られることが図２ｃから見出すことができる。
【００５２】
図２ｃに示した総合電流ＩＬ１、ＩＬ２及びＩＬ３を生成するためには、例えば各位相（各相）当り１つの直交変換器ブリッジ（Wechselrichterbruecke）を有するモジュール的に構成されていない完全変換器は、不平衡（非対称）電流を供給する際に、その弁（ないし絞り：Ventile）、とりわけ半導体スイッチの不平衡的（非対称的）制御を可能にする必要があるであろう。尤も、それぞれがそれ自体で三相電流を生成する複数の直交変換器モジュール（Wechselrichtermodul）を有するモジュール的に構成された完全変換器の場合であっても、各直交変換器モジュールが（１つの）不平衡（非対称）部分電流を生成しかつ生成された全ての不平衡（非対称）部分電流が重ね合わされて不平衡（非対称）総合電流が生成されることによって、不平衡（非対称）総合電流は生成されることができる。とりわけ、各直交変換器モジュールは、位相及び位相位置に関し不平衡（非対称）総合電流に対応するが、より小さい振幅を有する（１つの）不平衡（非対称）部分電流を生成することができるであろう。
【００５３】
尤も、モジュール的に構成される完全変換器（Vollumrichter）の場合、弁（絞り）ないし半導体スイッチの不平衡的（非対称的）制御は不可欠ではない。その代わりに、各変換器モジュール（Umrichtermodul）は、総合電流の供給が変換器モジュール（複数）に対し均一には割り当てられない（配分されない）よう構成することによって、平衡（対称）電流を供給することができる。寧ろ、本発明は、要求される不平衡性（非対称性）に応じて所定数の変換器モジュールが純粋な正相システム、即ち純粋な正相システム電流、即ち図２ａの三相電流を供給し、他方、残りのモジュールが純粋な逆相システム、即ち純粋な逆相システム電流、即ち図２ｂの三相電流を供給する給電特性を規定することを想定している。そのような割り当て（配分）の具体例は図３に示されている。図示の変換器モジュール（Umrichtermodule）は上述のような直交変換器（インバータ）モジュール（Wechselrichtermodule）を構成し、従って、変換器モジュールは、直交変換器（インバータ）モジュールと称することも可能である。
【００５４】
図３は、多数の変換器モジュールＭ１、Ｍ２…Ｍｋ及びＭｋ＋１…Ｍｎが接続された共通の直流電圧中間回路Ｚｋの一例を示す。これらの変換器モジュールＭ１…Ｍｎは、図１の完全変換器４の意義における（１つの）変換器を構成する。変換器モジュールＭ１…Ｍｋは夫々正相システム、即ち正相システム電流を生成する。残りの変換器モジュールＭｋ＋１…Ｍｎは夫々逆相システム、即ち図２ｂの逆相システム電流を生成する。そのように生成された電流（複数）は、基準点６において又は予め重ね合わされ、次いで、ブロック８で具体的に示したように、交流電圧網に供給される。（電気エネルギ）発生ユニットの基準点における重ね合わせにより、不平衡（非対称）総合電流が生成される。
【００５５】
制御方法に応じて、従って選択される実施態様に応じて、複数の変換器モジュールはグループ毎に、即ちいわゆる正相システムグループといわゆる逆相システムグループに分かれて制御され、その際、１つのグループ内の各モジュール電流の振幅及び位相位置は同じであり、或いは、個々のモジュールの各々の制御が行われる。この二番目の（後者の）場合、振幅及び位相位置は変換器モジュール毎に異なり得る。
【００５６】
とりわけ複数の変換器モジュールがグループ毎に制御されかつグループ制御及び場合によってはグループ分けも実行する中央制御ユニットが設けられる場合、全体として供給されるべき出力の全てのモジュールＭ１…Ｍｎへの実質的に均一な割り当て（配分）は、これが既存の数の変換器モジュールＭ１…Ｍｎによって可能である限りにおいて、可能である。
【００５７】
供給されるべき不平衡（非対称）三相交流電流の設定（ないし設定値）は、外部からの入力によって、例えば交流電圧網の管理者によって実行可能であり、また、（電気エネルギ）発生ユニット及び／又は使用されるべき中央制御ユニットは交流電圧網における不平衡（非対称性）を検出し、該電圧網において検出した不平衡（非対称性）に対し反対作用する（補償する）ために、自律的に（自動的に）、供給されるべき不平衡（非対称）三相交流電流を求める（計算する）。
【００５８】
有利には、（電気エネルギ）発生ユニットは風力発電装置によって使用される。回転数可変型（可変速型）でありかつ同期発電機を使用する風力発電装置を使用すると有利である。同期発電機は、運転時、整流されかつ図３の直流電圧中間回路Ｚｋのような直流電圧中間回路への供給に使用される電流を生成する。これによって、風力発電装置の回転数制御は、交流電圧網への給電から実質的に切り離される（独立して制御される）ことが可能になる。中間回路には、該中間回路のエネルギを取り込むことが可能でありかつ既述のように不平衡（非対称）総合電流を生成するために重ね合わされる正相システム電流及び逆相システム電流を生成することが可能な多数の直交変換器モジュールが接続されている。
【００５９】
例えば変換器モジュールＭ１…Ｍｋのような複数の変換器モジュールが１つの正相システムを生成する場合、１つのモジュールによって生成される電流は夫々部分正相システム又は部分正相システム電流と称することが可能である。これに応じて、変換器モジュールＭｋ１…Ｍｎのような複数の変換器モジュールが１つの逆相システムを生成する場合、各変換器モジュールによって生成される逆相システム電流は、部分逆相システム又は部分逆相システム電流と称することが可能である。
【００６０】
かくして、本発明は、インバータ制御の分野に適用可能である。好ましくは、複数の変換器モジュールが個別に又はグループ毎に制御可能に構成されたモジュール構造化された１つの変換器が使用される。本発明は、とりわけ公共電圧網即ち公共交流電圧網ないし交流電圧ネットワークへの電気エネルギの供給の枠内における、電圧網接続基準の充足においても適用可能である。
【００６１】
その目的は、（電気エネルギ）発生ユニット（ＥＺＥ）の不平衡的（非対称的）給電を実現することである。そのようなＥＺＥは、とりわけ電圧網への給電を実行するモジュール構造化された完全変換器も含む。本発明は、電圧網の電圧が不平衡（非対称）の場合に不平衡（非対称）電流の供給によって電圧網を安定化する場合にも使用可能である。
【００６２】
各変換器モジュールが不平衡的に（非対称的に）給電する方法により、運転手段（Betriebsmittel）は不平衡的に（非対称的に）負荷される。まさに平衡的（対称的）給電に最適化された変換器にとっては、不平衡的（非対称的）給電は不都合であり、場合によっては、予め重要なコンポーネントが新たに設計されなければ、そのうえ不可能であるか又は許容されない。換言すれば、全く新たな直交変換器（ないしインバータ）が案出される必要があるであろう。（本発明により）提案された方策では、各変換器モジュールはそれ自体は平衡的な（対称的な）電流を供給する。かくして、コンポーネントについては、少なくとも負荷に関しては、全体として平衡的に（対称的に）給電される場合に存在する正常運転（の場合）との相違は生じない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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