(57)【要約】  本発明は風力タービンを運転するための方法に関する。通常モードにおける第１の運転状況では、この風力タービンは第１の電力を、接続された電気グリッドに供給するが、この第１の電力は風速に比例したものである。風力タービンは、障害時には電気グリッドに接続されたままであり、第１の電力よりも小さな第２の電力を、接続された電気グリッドに供給するよう制御される。いったん障害が収束すると、短い継続時間の、第１の電力よりも著しく大きな第３の電力が、第１の運転状況下で、接続された電気グリッドに供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電設備を運転するための方法であって、通常運転モードにおける第１の運転状況下では前記風力発電設備は、接続された電力ネットワークに第１の電力を供給し、これは風速に対応するものである方法において、
前記風力発電設備は、障害が発生したとき、前記接続された電力ネットワークにつながったままであると共に前記第１の電力よりも小さな第２の電力を前記接続された電力ネットワークに供給し、かつ前記第１の運転状況下で、前記障害の収束時、短時間だけ、前記第１の電力よりも著しく大きな第３の電力を、接続された電力ネットワークに供給するよう、前記風力発電設備を制御するステップを具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第３の電力は短絡電力に相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記風力発電設備は中間貯蔵手段を備えると共に、高められた前記第３の電力は前記中間貯蔵手段の制御によって得られることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記風力発電設備は前記中間貯蔵手段としてＤＣ電圧中間回路を備えると共に、高められた前記第３の電力は前記ＤＣ電圧中間回路の制御によって得られることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＤＣ電圧中間回路はチョッパを備えると共に、高められた前記第３の電力は前記ＤＣ電圧中間回路における前記チョッパの制御によって得られることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記風力発電設備の発電機の回転が前記中間貯蔵手段として利用されると共に、高められた前記第３の電力は前記回転の制御によって得られることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項７】
接続された電力ネットワークに電力を供給するための、特に、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法を実施するための風力発電設備であって、この風力発電設備を制御するための制御ユニットを具備してなり、
前記制御ユニットは、
通常の運転モードにおける第１の運転状況下では、風速に対応する第１の電力が前記接続されたネットワークに供給され、
障害が発生したとき、風力発電設備は、前記接続された電力ネットワークにつながったままであると共に前記第１の電力よりも小さな第２の電力を前記接続された電力ネットワークに供給し、かつ前記第１の運転状況下で、前記障害の収束時、短時間だけ、前記第１の電力よりも著しく大きな第３の電力を、接続された電力ネットワークに供給するよう、風力発電設備を制御することを特徴とする風力発電設備。
【請求項８】
前記風力発電設備は中間貯蔵手段を具備すると共に、前記制御ユニットは、前記中間貯蔵手段の制御によって、高められた前記第３の電力を得るよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載の風力発電設備。
【請求項９】
前記中間貯蔵手段としてＤＣ電圧中間回路を具備してなり、
前記制御ユニットは、前記ＤＣ電圧中間回路の制御によって、高められた前記第３の電力を得るよう構成されていることを特徴とする請求項８に記載の風力発電設備。
【請求項１０】
前記ＤＣ電圧中間回路はチョッパを具備してなると共に、高められた前記第３の電力は、前記ＤＣ電圧中間回路における前記チョッパの制御によって得られることを特徴とする請求項９に記載の風力発電設備。
【請求項１１】
風力発電設備の発電機の回転が前記中間貯蔵手段として使用されると共に、高められた前記第３の電力は前記回転の制御によって得られることを特徴とする請求項８に記載の風力発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリッドネットワークの障害時に、風力タービンを運転するための方法および付随する風力発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンすなわち風力発電設備が接続される電力ネットワークは、常に一定の様態で稼働するわけではなく、障害が発生することがあるので、風力発電設備を制御するための方法(これはネットワーク支援特性を備える)が、いくつか開発されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、風力発電設備の運転に関するネットワーク支援方法を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、請求項１で言及された風力発電設備の運転方法および請求項７で言及された風力発電設備によって達成される。
【０００５】
それゆえ、風力発電設備の運転方法が提供される。通常運転モードにおける第１の運転状況下では、風力発電設備は、接続された電力ネットワークに第１の電力を供給する。この第１の電力は風速に対応する。風力発電設備は、障害時、接続された電力ネットワークにつながったままであり、かつ第１の電力よりも小さな第２の電力を、接続された電力ネットワークに供給するよう制御される。障害の収束時であってかつ第１の運転状況下において、第３の電力が、接続された電力ネットワークに対して短時間だけ供給されるが、この第３の電力は第１の電力よりも著しく大きなものである。
【０００６】
このようにして、障害の収束すなわち排除後、風力発電設備がネットワーク支援関係に介入すると共に、短時間だけ、接続された電力ネットワークに、増大されたレベルの電力を供給するよう、風力発電設備を制御できる。
【０００７】
本発明のある形態によれば、風力発電設備は中間貯蔵手段を備えると共に、第３の電力の増大させられた値は、この中間貯蔵手段を制御することによって得られる。したがって障害の収束後の短時間だけ、この風力発電設備は、所定の運転状況下での通常の運転モードにて得られる電力よりも大きな、より高レベルの電力を提供する。
【０００８】
本発明はまた、接続された電力ネットワークに電力を供給するための風力発電設備に関する。本風力発電設備は、風力発電設備を制御するための制御ユニットを有する。通常の運転モードでの第１の運転状況下では、第１の電力が電力ネットワークに供給されるが、これは風速に比例する。障害が発生したとき第２の電力が供給されるが、これは第１の電力よりも小さなものである。障害の収束後あるいは収束時、第１の運転状況下で、第１の電力よりも著しく大きな第３の電力が供給される。
【０００９】
したがって、第２の、そして第３の電力は風速に対応しないが、第１の電力は風速に対応(比例)する。
【００１０】
本発明のさらなる形態は従属請求項の主題である。
【００１１】
本発明は、ネットワークの障害排除後に、風力発電設備の供給電力が、これによってネットワーク支援関係に介入するために短時間だけ増大させられるという概念に基づく。この短時間の電力の増大供給は、たとえば、ＤＣ電圧中間回路すなわちチョッパを適当に制御することによって実行される。通常の運転モードにおいて、対応する運転状況下では、風力発電設備はネットワークに第１の電力を供給する。ネットワークに障害が発生したとき、供給電力は低減され、そして障害が排除された後、増大させられた電力が短時間だけ供給される。この状況では、短時間だけ増大させられた電力レベルは、所定の運転状況下で提供される電力よりも著しく大きなものである。すなわち、障害排除後、上記運転状況下での通常の運転モードにおけるよりも著しく大きな電力が短時間だけ供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、例証としての実施形態および添付図面を用い、本発明について、さらに詳しく説明する。
【００１３】
「組込み式発電の集積」という用語は、以下では、エネルギーシステムの一部に一体化されたエネルギーユニットのキャパシタンスを意味し、これはシステムの他の部分によって供給されるエネルギーを上回る。
【００１４】
図１に、いくつかの発電機Ｇを備えたエネルギー発生(発電)ネットワークの概略構造を示す。
【００１５】
組込み式発電ユニットの「ライドスルー」とは、本明細書では、発電ユニットがネットワークにつながったままであり、しかもそれが、ネットワークに障害が発生している間、ネットワークに短絡電力を供給することを意味する。有効電力および無効電力は、障害が排除された後、直ちにネットワークに供給される。
【００１６】
伝送アクセスコード(これはネットワーク運営者によって、ますます確立されたものとなっている)に関する「ライドスルー」要求の理由は、以下のようなものである。
【００１７】
図２は、エネルギー発生ネットワークの概略構造、ネットワークの障害による電圧の落ち込みを説明するためのグラフを示している。
【００１８】
図３は、エネルギー発生システムの概略構造および障害の排除前と排除後の電圧波形を示している。この例では、上側の曲線は、発電機Ｇがネットワークに配置されている状況を示し、一方、下側の曲線は発電機を欠いた状況を示す。
【００１９】
この点に関して、図２は電圧の落ち込みを伴う三つの異なる電圧曲線を示している。電圧曲線Ｓ３は、その時の風力発電設備のそのままの状況を示す。電圧曲線Ｓ２は、ライドスルー機能を備えた風力発電設備の場合を示し、そして電圧曲線Ｓ１は、同期発電機を備えたガスタービンを示す。
【００２０】
電圧の落ち込み領域は、発電ユニットが切り離されることによって引き起こされる不足電圧を回避するために制限されるようになっている(連鎖的有効電力不足の回避)。エラー場所がシステムの一部でなくなるならば、ビルドアップ安定性は維持あるいは改善されるべきである(同期電力は図２の電圧Ｖsynの自乗に依存する)。所定の障害電流レベルが規定されるべきである(保護基準の保全および可能ならば保護リレーのセッティング)。障害排除後の発電機ユニットによる付加的な無効電力要求は回避されるべきである(著しいモーター負荷の場合のカスケーディング無効電力要求による電圧の落ち込みおよび設備の過負荷のリスク)。障害排除後の安定性余力は改善されるべきである(電力の同期化は図３に示すように電圧Ｖsynの自乗に依存する)。
【００２１】
エネルギー供給ネットワークの運営者は、通常および障害状態の間、大電力システムを安定に保たねばならない。この点に関して、このコンテクストでは、システムモデルはさまざまな目的のために適用される。それゆえ適切なモデルの存在は、ネットワーク運営者にとって、特に、組込み式発電の大規模集積を伴う場合に極めて重要である。
【００２２】
この点で、システムに対する障害の後、電気機械的過渡ビルドアップ状態を特定するために動的システム解析が利用される。これは主に、過渡安定性解析の分野で用いられる。対応するシステムモデルの展開に関する特徴は次のようなものである。
障害後の約１００ｍｓ(電磁的過渡現象は消滅し、システムの電磁的部分は、極めて遅い電磁的モードを除いて事実上平衡状態にある)ないし数分(電気機械的過渡現象は消滅し、システムの電気機械的部分はやはり平衡状態にある)の時間領域における、時間に依存する電流／電圧／電力／力率／トルク／ローター角の計算。熱的過渡現象は、一般に、このシステムモデルによってカバーされない。
規定の時間領域の間の障害インピーダンスを含む対称システム状況の仮定。
電力ネットワークの設備のための、あるいはより大型の回転式装置(同期式あるいは誘導式装置)の場合の平衡モデルの適用およびオーダー低減動的モデルの適用。
【００２３】
したがって、これによってシステムの電気的部分に関して以下のことがもたらされる。
・大型装置(こうした装置に関しては数理および微分方程式のモデルが存在する)を除く電気設備のための数学的(位相)モデル
・時間依存平方根値を備えた位相(ＲＭＳ値)、位相角、および時には時間依存システム周波数。全ての位相に関する平方根値および位相角は単一でなくてもよいが、全ての位相に関して必ずしも一定周波数は仮定されない。
・システムの電気的部分に関する対称モデル。これは単一位相で表せる(ポジティブシーケンス表示)
・関連する時間範囲内でシステム動作を制御する設備(たとえば電圧および電流制御器)用の動的モデルの適用
・駆動装置用の動的モデルの適用(たとえば機械的慣性、トルク生成)
【００２４】
上に列挙した特性を満たすモデルは「ＲＭＳ‐動的」モデルあるいは「中間」モデルと呼ばれる。そうしたタイプのモデルは、システムの動的モデルをモニターする関連特性のほとんどを維持することによって大規模なエネルギーシステムの表現を可能とする。したがって、ネットワーク運営者が使用するシステム解析ソフトウエアは、しばしば、このアプローチに基づく。
【００２５】
これは、システムモデルが同一でなければならないという一般的に認められた要求である。したがって、エネルギーシステムのさまざまなコンポーネントの全てのモデルは、同一の一般的なタイプであるべきである。
【００２６】
熱発電ユニット、伝送装置、保護システム、ネットワーク制御機器、その他用のＲＭＳ‐動的モデルは、一般に既に利用可能であり、しかも相応に実施されている。ゆえに、風力発電設備のために要求されるモデルは、上述したようなＲＭＳ‐動的タイプのモデルであるべきである。
【００２７】
以下で述べるのは、風力発電設備のモデルに関する具体的要求である。
【００２８】
現在のところ、独国において高電圧ネットワークに特定の組込み型発電ユニットを接続することに関する一般的な規定は、「Verband Deutscher Netzbetreiber VDN(独国ネットワーク運営者協会)」によって作成される。この規定は、ＵＣＴＥ(独国エネルギー供給法令に基づくユニットに関する伝送および分配)のもと、ネットワークコードの技術的細目の基準となる。
【００２９】
さらに、独国ネットワーク運営者は、さまざまなシステム解析目的のために、風力発電設備モデルに関する要求を具体的に述べている。以下の要求は、動的障害研究のために、これまで具体的に述べられてきたものである。
【００３０】
タービンモデルは、端子電圧および電流に関する位相ベクトルによって、ポジティブシーケンスＲＭＳ‐動的ネットワークモデルに結合される。
【００３１】
それは、０.１・・・０.８ｐｕの残存端子電圧を伴う対称的三相障害に関して、０.１ないし３秒の障害排除時間に関して、そして(過渡現象が消滅した後の)概ね１００ｍｓないし障害後の概ね５秒(過渡安定性に関する臨界領域)の時間領域に関して適用される。多数のタービンに関して使用可能であり、したがって限定された拡張(精度に関して許容できる限り)に適用できるモデル。初期運転ポイント(生成されるエネルギー)を規定するための選択。ユーザー定義コンポーネントに関する制限された可能性を伴う、既存のシステム解析ソフトウエアにおけるモデルの遂行に係る可能な様式。
【００３２】
本発明による風力発電設備の基本設計および機能について以下で説明する。
【００３３】
図４に、本発明による風力発電設備の基本構造を示す。この点に関し、特に、二つの電力モジュールを備えた風力発電設備が図示されている。
【００３４】
この風力発電設備は３枚のピッチ制御ローターブレードを備える。このローターは、モーターの公称速度に達するまで最適ピッチ角度で作動させられる(始動状況を除く)。もし、速度が、風速増大のためにあるいはネットワークにおける損失(障害ライドスルー)のために公称速度を超えた場合、ピッチ制御ユニットが速度を制限し、そして安全な状況下で風力発電設備を稼働させる。
【００３５】
ローターは、六相同期発電機を直接、トランスミッションを介さずに動かす。ローターは電気的に励磁される。励磁システムはＤＣ電圧バスに対して、風力発電設備の始動段階を除いて接続される。この励磁制御器は風力発電設備の制御システムの一部である。発電機は可変電圧をＤＣ電圧バスに供給する。
【００３６】
ＤＣ電圧‐ＡＣ電圧中間回路は電力モジュールを有する。モジュールの数は風力発電設備の構造に依存する。各モジュールのＤＣ電圧中間回路は、さまざまな目的のためのチョッパ、バランスコンデンサ、ＩＧＢＴインバータおよびフィルターアセンブリを具備してなる。
【００３７】
(単一の)変圧器もまた、フィルター構造の一部である。
【００３８】
ネットワークの観点からは、通常の状況下あるいは徐々に変化する状況下において、電力モジュールは、(電流の基本周波数に関して)制御された対称的な電流源のように機能する。電流の平方根(ＲＭＳ)およびその位相角は、対称関係で制御されかつ保持される。
【００３９】
インバータは風力発電設備のさまざまなパラメーターによって制御される。インバータの制御器が風力発電設備の制御器全体の実質的な一部であるので、この制御器が孤立する可能性は著しく制限される。これが、モデルの、所与の不可避的拡大の理由である。
【００４０】
たとえば、インバータ、チョッパなどの電子式電力機器には高速制御が不可欠である。これは、図４に示すような、さまざまな分散型制御器Ｃによって達成される。ＲＭＳ時間領域においては、制御器の大部分は平衡状態に置かれていると考えることができる。
【００４１】
電圧および電力制御およびいくつかの他の制御タスクは、ＲＭＳ時間領域において風力発電設備の動的状況に関係がある。これらの制御器は、モデルを作る際に系統立てて考慮しなければならない。図４に示すＭＰＵおよび特定の制御器インターフェースは、この制御レベルのための設備を説明している。
【００４２】
外部インターフェースとの標準的コミュニケーション、および設定値、たとえば電力制限Ｐmaxおよび位相角などの補正は、ＳＣＡＤＡユニットによって実現される。このシステムは、高速ネットワーク制御目的のための使用には供されない。高速制御標準器は、特定の制御器インターフェースを使用する。
【００４３】
以下、システム障害を調和させる間の基本的な働きについて説明する。
【００４４】
本発明による風力発電設備の開発およびそのライドスルー特性の試験のための試験システムは、以下の主要な特徴によって説明される。根本的な設計コンセプトの開発および試験のためのオリジナル電子システム、制御ストラテジーおよびアルゴリズム、ソフトウエアおよび電子機器の品目と共に、サイズが低減された発電機／整流器／ＤＣ電圧中間回路／インバータ／フィルターシステムが提供される。フレキシブルなネットワークによって、さまざまな種類のシステム構成および障害を可能にする。過度に騒々しいＰＣＣによって、測定機器および制御コンポーネントにとって過酷な状況が生じる。
【００４５】
短絡電力および周波数に関する微弱なＰＰＣは、システム制御にとって困難な作動状況を引き起こす(アルゴリズムおよびソフトウエアと同様に概念)。
【００４６】
図５に、ライドスルー試験のための試験システムの構成を示す。以下の障害は、指示された位置において発生させられた。
【００４７】
インピーダンスゼロの対称的３相障害Ｆは、持続時間が７７０ｍｓのものである。
【００４８】
およそ−８°の位相ジャンプによって排除が実現される。短絡電力率は、およそ３０から１５へと低減させられた。
【００４９】
インバータにおける電流Ｉ、および端子電圧Ｖ(アースへの電線)は、矢印で示された位置で測定される。この試験の結果を図６ないし図９に示す。サンプリング速度は３ｋＨｚで選ばれた。この例では、プレフィルター(アンチエイリアシング)を使用していない。
【００５０】
図６においては、電流Ｉおよび電圧Ｖは、サンプリングに関連付けて示されている。この例では、障害は、概ね１５００サンプリングと３５００サンプリングとの間で生じている。障害が発生している間、電圧の落ち込みが生じる。
【００５１】
図７は有効電力Ｐｗおよび無効電力Ｐｂを示す。この例では、有効電力Ｐｗは上側曲線で表され、一方、下側曲線は無効電力を表している。ここで、概ね１８００サンプリングの後、約４０００サンプリングまで障害が生じている。障害発生中、有効電力は低下し、さらに具体的に言うと、約０.６から０.２ｐｕ以下まで低下している。障害排除後、すなわち、およそ４０００サンプリングにおいて、有効電力が短時間増大している。この有効電力のピークは１.２ｐｕに達している。無効電力Ｐｂもまた障害排除後に増大しており、その後、再び、実質的にゼロまで低下している。
【００５２】
図８には、図６に示したものの一部を示す。これに関して、障害発生後に電流が減少し、その後、再び増大することが分かる。だが、電圧波形Ｖに関しては状況が異なる。なぜなら電圧波形は著しく変動するからである。
【００５３】
図９には、障害排除後の、図６に示したものの一部を示す。この図から、電流は振動するが、電圧は初めあるレベルに留まり、続いて約３６６０サンプリング後に、やはり振動を始めることが分かる。
【００５４】
(先に言及しかつ図４に示すような)本来のサイズの電力モジュールが、試験装置で適切に試験された。実施された試験では、対称的システム障害中およびその後、全てのパワー電子コンポーネントの負荷の分析がまず行われた。
【００５５】
対応する試験結果を図１０ないし図１３に示す。
【００５６】
図１０に時間と端子電圧との関係を示す。ここで、障害は約３.４秒に生じ、そして約６.８秒まで継続している。上述した電圧の落ち込みは、この障害の間に生じる。
【００５７】
図１１に、障害発生中の、時間と電流との関係を示す。図１０に示すように電圧の落ち込みが生じるが、電流はこの障害の間、増大している。
【００５８】
図１２に、障害発生中の、有効電力と時間との関係を示す。３.４秒から６.８秒までの障害の間、有効電力はゼロまで低下している。障害排除後に有効電力のピークが存在する。
【００５９】
図１３に障害排除時における図１２の一部を示す。この図から電力のピークを明確に認識できる。電力ピークは１.２ｐｕを超えている。その後、有効電力は０.７ないし０.８ｐｕの値まで再び降下する。
【００６０】
図５に示す試験システムは、過渡現象のために、そしてまた動的システム分析のために一般に採用される、システム分析アプローチに従って構築された。
【００６１】
試験システムのモデルは、エアギャップのハーモニックフラックス接続を備えた六相発電機(ＦＥＭベースのパラメーター表示)、ステータ整流器およびコントローラを含むローター励磁デバイス、全てのパワーエレクトロニクス部品(チョッパー)およびコントローラを含むＤＣ電圧中間回路、コントローラを含むインバータ、関連ＭＰＵ関数、フィルター、ベクトル群および接地を伴う変圧器、アースを含む電線を有する(フルマトリックス表示)。
【００６２】
このシステムモデルは、時間領域における非線形完全状態ハイブリッドモデル(連続／離散ハイブリッドモデル)である。連続部分は、さまざまな時間スケールに固有値を有し、しかも数値積分法によって分析しなければならない。
【００６３】
図５に示すライドスルー試験に適用されるライドスルーシナリオは、上記モデルを用いて分析された。だが、障害継続時間は、時間を浪費する数値積分処理を短縮することによって１００ｍｓに制限された。アクティブ試験システムとは対照的に、等価システム発電機は、ネットワークのノイズを描写するために、確率的に妨害されなかった。
【００６４】
図１４および図１５に選択された分析結果を示す。この分析結果は、図６ないし図９の測定値と比較することができる。この比較の解釈に関して、短縮された障害継続時間およびネットワークのノイズもまた考慮しなければならない。
【００６５】
図１５に障害が発生した時の有効電力を示す。この図からも、障害の間の、すなわち０.０５秒から０.１５秒の間の、有効電力の明確な落ち込みを認識できる。０.１５秒において障害が排除された後、この例でもまた、有効電力が短時間だけ増大させられて供給されており、この点に関して、供給された有効電力は１.２ｐｕに到達し得る。
【００６６】
上で既に説明したように、ネットワーク運営者はしばしば、ＲＭＳ‐動的アプローチに基づく動的システム分析用のソフトウエアパッケージを使用する。このタイプは、過渡現象モデルに比べて動的状態が著しく少なく、オーダー低減によって発展させることが可能である。
【００６７】
この分野における全ての関連する構成上の様態を考慮しかつ上記基準を満たすＲＭＳ‐動的モデルは、こうして、試験システムのために開発された。
【００６８】
図１６および図１７には、測定されたシナリオと同じライドスルーシナリオに関する、対応する分析結果を表す。この結果は、図６および図７に示す測定結果ならびに図１４および図１５に示す過渡現象の分析に由来する結果と比較可能である。
【００６９】
図１７には図１６に示す電流および電圧波形から計算された有効電力を表す。この例では、やはり、障害排除後に、短時間だけ増大させられる有効電力供給を直接認識することができる。
【００７０】
本発明による風力発電設備は、こうしてライドスルーオプションを提供し、標準化された電力軸上の約１.０ないし１.２ｐｕの短絡電力を与え、そして障害排除後は、直ちに有効電力および無効電力を発生させる。有効電力の発生は、中断を伴わずに、全時間にわたってネットワークにつながったままであることによって達成される。
【００７１】
動的システム分析目的のために、ポジティブシーケンスＲＭＳアプローチおよび伝達関数表示に基づくモデルが提供される。このモデルによってカバーされない状況(過渡的現象および位相不平衡障害)については、個別モデルが必要となる。
【００７２】
上で説明した、短時間に著しく増大する発電機電力は、実質的に、発電機および中間回路によって供給される。この作用はシステム固有の挙動を示さないが、中間回路の適切な制御によって実行されなければならない。
【００７３】
発電機がたとえば公称出力の０.６倍を発生している通常の運転状況では、同期機は、直流電流で励磁されるポールローターと共に稼働し、それはステータに回転磁界を発生させ、これが今度はステータ巻き線に電圧を誘起する。この例では、ポールローターは、その変位角によってステータにおいて回転する磁界を導く。たとえば電圧の落ち込みによってネットワークに障害が生じたとき、ネットワークへの電力供給は低下し、これはまた中間回路電圧の増大につながる。中間回路に設けられているのは、いわゆるチョッパであり、これは、ローターのオーバースピードを抑えるために、負荷抵抗体として余剰出力を消散させる。すなわちそれを消費する。しかしながら、中間回路電圧のこの増大はまた、発電機に影響を及ぼす。チョッパからなる制御装置がまた中間回路電圧のレベルを決定するので、それはやはり発電機の端子電圧にある影響を及ぼし、それゆえ本発明による風力発電設備における、この電圧は、通常運転におけるそれよりも、いくらか高いものである。
【００７４】
発電機に関して、これは僅かに高いローター速度をもたらし、この速度は、ローターブレード、ハブおよびポールローターを具備してなる機械システムに反映される。しかし同時に、ローター変位角はまた、ある程度小さくなる。これによって、ある程度発電機モーメントが減少するので、ある程度高い速度が得られる。
【００７５】
ネットワークが通常の運転状況に復帰するとき、最初の瞬間に、より大きなレベルの電力が、より高い中間回路電圧によって、インバータを経てネットワークに流れ込む。この結果、中間回路電圧が降下するので、発電機の端子電圧も変化し、ローター変位角が再び増大し、発電機モーメントは増大し、そして機械システムの回転速度は再び僅かに低下する。約１００〜２００ミリ秒の比較的短い時間、発電機は、僅かに増大した速度によって、機械システムが相応程度に減速されるまで、より大きな電力を供給する。このエネルギーは、ネットワークに供給可能な付加的電力を生成する。
【００７６】
短時間だけ増大させられた電力供給は、こうして、チョッパの特定の目標制御によって実現される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】いくつかの発電ユニットを備えたエネルギーネットワークを示す図である。
【図２】障害による図１に示すシステムにおける電圧の落ち込みを示す図である。
【図３】図１に示すシステムにおける障害排除後の電圧波形を示す図である。
【図４】本発明による風力発電設備の基本構造を示す図である。
【図５】試験システムの基本構造を示す図である。
【図６】図５に示す試験システムに関する測定結果を示す図である。
【図７】図５に示す試験システムに関する測定結果を示す図である。
【図８】図５に示す試験システムに関する測定結果を示す図である。
【図９】図５に示す試験システムに関する測定結果を示す図である。
【図１０】図４に示すシステムに関する、さらなる試験結果を示す図である。
【図１１】図４に示すシステムに関する、さらなる試験結果を示す図である。
【図１２】図４に示すシステムに関する、さらなる試験結果を示す図である。
【図１３】図４に示すシステムに関する、さらなる試験結果を示す図である。
【図１４】図１に示すシステムの分析結果を示す図である。
【図１５】図１に示すシステムの分析結果を示す図である。
【図１６】さらなる分析結果を示す図である。
【図１７】さらなる分析結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｃ  分散型制御器
Ｇ  発電機
【図１】
2007506400.tif 000003
【図２】
2007506400.tif 000004
【図３】
2007506400.tif 000005
【図４】
2007506400.tif 000006
【図５】
2007506400.tif 000007
【図６】
2007506400.tif 000008
【図７】
2007506400.tif 000009
【図８】
2007506400.tif 000010
【図９】
2007506400.tif 000011
【図１０】
2007506400.tif 000012
【図１１】
2007506400.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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