(57)【要約】  本発明は、電力消費体を制御するための方法に関し、電力消費体は、周波数変換器を使用して電力供給グリッドに結合され、電力供給グリッドは、線間電圧を有し、公称線間電圧によって特徴付けられ、電力供給グリッドは、線間電圧が公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけ逸脱するグリッド障害について監視されており、グリッド障害が発生すると、電力消費体は、電力供給グリッドに結合されたままとなり、電力消費体の消費電力は、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて変化する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力消費体（１）は、周波数変換器（６）を使用して電力供給グリッド（８）に結合され、線間電圧を有し公称線間電圧によって特徴づけられる前記電力供給グリッド（８）がマークされており、
前記電力供給グリッド（８）は、線間電圧が公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけ逸脱するグリッド障害について監視されており、
前記グリッド障害が発生すると、前記電力消費体（１）は、前記電力供給グリッド（８）に接続されたままとなり、
前記電力消費体（１）の消費電力は、前記線間電圧の前記公称線間電圧からの偏差に基づいて変化する、
電力消費体を制御するための方法。
【請求項２】
前記周波数変換器（６）には、中間回路電圧を持つＤＣ電圧中間回路を有し、
前記中間回路電圧は、線間電圧の偏差に依存し、
前記中間回路電圧に基づいて、特に以下を含むリストから、少なくとも１つの電力制御動作が提供される。
−前記電力消費体（１）の消費電力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−特に、事前定義された消費体静力学に依存し、消費体静力学は、少なくともセクションで、前記電力消費体（１）の電力消費と前記中間回路電圧との間の線形関係を指定する、
−無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−特に、事前定義されたＵＰＳ静力学に依存し、前記ＵＰＳ静力学は、ＵＰＳの消費電力または出力と前記中間回路電圧との間の線形関係を少なくともセクションで指定する、
−電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−特に、事前定義された貯蔵ユニット静力学に依存し、前記貯蔵ユニット静力学は、少なくともセクションで、前記電力貯蔵ユニット（２６）の電力消費または出力と前記中間回路電圧との間の線形関係を指定する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力消費体（１）は、
電力消費を制御できる少なくとも１つの主消費体（２．４）と、
少なくとも１つの補助装置（１６）、特に、電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置（１６）と、
を有し、
前記グリッド障害が発生すると、少なくとも１つの前記補助装置（１６）に、特に、線間電圧の偏差に関係なく、無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）を介して電力が供給され、
前記主消費体（２，４）は、前記線間電圧の偏差に基づいて、前記電力供給グリッド（８）から電力を供給される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の差動電圧は、前記公称線間電圧の少なくとも１０％、好ましくは、少なくとも２０％であって、および/または、
前記第１の差動電圧よりも大きく、好ましくは公称線間電圧の少なくとも５０％、特に、前記公称線間電圧の少なくとも７０％である第２の差動電圧が用意されており、
前記電力消費体（１）は、前記線間電圧が前記公称線間電圧を前記第２の差動電圧よりも大きく下回ったときに前記電力供給グリッド（８）から切断される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
電力貯蔵ユニット（２６）は、前記電力消費体（１）のために提供され、特に、前記電力貯蔵ユニット（２６）が前記電力消費体（１）の一部であって、
前記グリッド障害が発生すると、前記電力貯蔵ユニット（２６）は、以下を含むリストから少なくとも１つに電力を供給するために、またはＤＣ電圧中間回路に電力を供給する、
−前記電力消費体（１）、
−少なくとも１つの補助装置（１６）、および、
−前記電力供給グリッド（８）への無効電力の供給、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記グリッド障害が発生すると、前記周波数変換器（６）が無効電力を前記電力供給グリッド（８）に供給し、
前記無効電力の供給を実行するために必要な有効電力が、
−電力消費量を削減することにより、前記電力消費体（１）によって放出され、
−電力貯蔵ユニット（２６）によって提供され、および／または、
−前記電力供給グリッド（８）によって提供される、および／または、
−前記無効電力はサポート電流によって供給され、前記サポート電流は、前記線間電圧に基づいて制限される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記周波数変換器（６）は、中間回路電圧を事前定義された中間回路電圧値に調整するために中間回路制御を実行し、
前記周波数変換器（６）は、利用可能な交換電力を計算し、この計算値を前記電力消費体（１）に送信し、通信装置は、特に、前記周波数変換器（６）と前記電力消費体（１）、特に、主消費体（２，４）との間の内部通信用に提供される、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記グリッド障害が発生する前の前記電力消費体（１）の消費電力は、障害前の値として保存され、
前記グリッド障害が終了した後、前記電力消費体（１）の電力消費量は、障害前の値のレベルに設定され、特に、
電力貯蔵ユニット（２６）は、前記障害前の値を設定するために使用され、特に、前記電力消費体（１）が電気自動車（４）を充電するための充電ステーションである場合には、少なくとも１つのプレ電力貯蔵ユニットおよび／または充電目的で前記充電ステーションに駐車された少なくとも１つの電気自動車（４）の少なくとも１つの電力貯蔵ユニット（２６）が使用される、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
グリッド障害が終了した後、前記消費電力を障害前の値のレベルに設定するために、前記消費電力は、事前定義された変更曲線を介して、特に、前記消費電力が障害前の値のレベルまで線形に変更される時間ランプ関数を介して設定される、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電力消費体（１）は、電気自動車（４）を充電する充電ステーションとして設計される、
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力消費体（１）は、前記電力供給グリッド（８）をサポートするために、同じ電力供給グリッド（８）に給電する少なくとも１つの並列消費体を考慮して、周波数変換器（６）を使用するサポート消費体として設計されており、特に、
サポート消費体（１）は、動作、特に、同じ電力供給グリッド（８）へ供給する少なくとも１つの並列消費体のグリッドの切断を識別し、
前記サポート消費体（１）は、前記並列消費体と前記サポート消費体（１）との消費電力の合計として、総消費電力が次のようになるように、前記線間電圧の偏差に基づいて、その消費電力を変化させ、事前定義された総電力の変化に応じて、および/またはその中で変化させ、
前記グリッド障害が終了した後、前記サポート消費体（１）は、総電力消費量が前記サポート消費体（１）と並列消費体との障害前の値の合計に達するように給電電力を設定する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
電力消費体（１）、特に、電気自動車を充電する充電ステーションであって、
前記電力消費体（１）を、線間電圧を有し公称線間電圧によって特徴づけられる電力供給グリッド（８）に結合させる周波数変換器（６）と、
前記線間電圧が前記公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけずれているグリッド障害を監視する前記電力供給グリッド（８）を監視する監視ユニット（１８，Ｍ）と、  前記グリッド障害が発生した場合に、前記電力消費体（１）が前記電力供給グリッド（８）に結合されたままになるように、前記電力消費体（１）を制御する操作制御ユニット（２２，ＯＰ）と、
前記公称線間電圧からの前記線間電圧の偏差に基づいて、前記電力消費体（１）の消費電力を変化させる電力制御ユニット（２４）と、
を備えている電力消費体（１）。
【請求項１３】
前記電力消費体（１）は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法を実施する、
請求項１２に記載の電力消費体（１）。
【請求項１４】
前記周波数変換器（６）は、中間回路電圧を持つＤＣ電圧中間回路を有し、
前記中間回路電圧は、線間電圧に依存し、
前記中間回路電圧に基づいて、特に、以下を含むリストから、少なくとも１つの電力制御動作（２４）が提供される、
−前記電力消費体（１）の消費電力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−特に、事前定義された消費体静力学に依存し、前記消費体静力学は、少なくともセクションで、前記消費体の消費電力と前記中間回路電圧との間の線形関係を特定し、
−無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御され、
−特に、事前定義されたＵＰＳ静力学に依存し、前記ＵＰＳ静力学は、前記ＵＰＳ（３２）の消費電力または出力と中間回路電圧との間の線形関係を少なくともセクションで特定し、
−電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−特に、事前定義された貯蔵ユニットの静力学に依存し、前記貯蔵ユニットの静力学は、少なくともセクションで、前記電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または出力と前記中間回路電圧との間の線形関係を特定する、
請求項１２または１３に記載の電力消費体（１）。
【請求項１５】
前記電力消費体（１）は、
電力消費を制御することができる少なくとも１つの主消費体（２，４）と、
少なくとも１つの補助装置（１６）、特に、電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置と、
を有し、
無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）が設けられ、前記グリッド障害が発生すると、少なくとも１つの前記補助装置（１６）は、特に、公称線間電圧からの線間電圧の偏差、特に、前記線間電圧の低下に関係なく、前記無停電電源装置（ＵＰＳ）を介して電力を供給され、
前記主消費体（２，４）は、前記線間電圧に基づいて、前記電力供給グリッド（８）から電力が供給される、
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の電力消費体（１）。
【請求項１６】
前記電力貯蔵ユニット（２６）は、前記電力消費体（１）のために提供され、特に、前記電力貯蔵ユニット（２６）は、前記電力消費体（１）の一部であって、
前記グリッド障害が発生すると、前記電力貯蔵ユニット（２６）は、以下を含むリストから少なくとも１つに電力を供給するために、またはＤＣ電圧中間回路に電力を供給する、
−前記電力消費体（１）、
−少なくとも１つの補助装置（１６）、および
−前記電力供給グリッド（８）への無効電力の供給、
請求項１２から１５のいずれか１項に記載の電力消費体（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給グリッドの電力消費体の制御方法に関する。本発明はさらに、少なくとも１つのこのような電力消費体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーは、電力供給グリッドを経由して、大規模な発電所などの発電機や風力発電設備などの再生可能エネルギー源によって生成され、動作するために電気力エネルギーを必要とする電力消費体に送信される。この場合、このような発電機は、電気エネルギーを生成するタスクを有するだけでなく、この電気エネルギーを電力供給グリッドに供給する方法によって、電力供給グリッドの安定した動作を保証するタスクおよびオプションも有している。これは、電力供給グリッドの運用を継続すること、つまり、短絡や電圧低下などのグリッド障害が発生した場合でも、電力供給グリッドへの供給を継続することも含む。
【０００３】
例外的にこれが不可能な場合は、発電機は、対応する重大な障害が修正されたときに、少なくとも可能な限り迅速に通常の動作を再開できる必要がある。これにより、電力供給グリッドの安定した運用は、一方では可能な限り迅速に再び達成されるべきであるが、他方では、電力供給グリッドはまた、この障害が終了した後に障害に戻らないようにされるべきである。
【０００４】
大規模な発電所に加えて、今日では、風力発電設備や太陽光発電機などの再生可能エネルギー発電機の需要も高まっており、同様にそのようなグリッドサポートに貢献している。これらは、グリッド障害が発生した場合にも可能な限り操作を継続するか、少なくとも重大なグリッド障害が経過した後すぐに再アクティブ化する必要がある。
特に、再生可能エネルギー発電機、特に風力発電設備の割合が増加している電力供給グリッドの場合には、したがって、これらの再生可能エネルギー発電機には、グリッドのサポートを確保するタスクと、障害が発生した場合の説明されている動作がますます割り当てられている。特に風力発電設備は変動する気象条件にさらされており、それに応じて卓越風の条件に応じて異なる量の電力を生成および供給する可能性があるため、必要なサポート電力も低くなる可能性がある。これは、対応する設備が依然としてグリッドサポートに貢献できる範囲が限られていることを意味する場合がある。これにより、電力供給グリッドの安定性が低下する可能性があり、または電力供給グリッド内に特に高い割合の再生可能エネルギー発電機が存在することを保証することが少なくともより困難になる可能性がある。
【０００５】
本ＰＣＴ出願の優先出願において、ドイツ特許商標庁は以下の先行技術を検索した：独国特許出願公開第１０ ２０１７ １０８ ５７９号明細書。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２０１７ １０８ ５７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、前記問題の少なくとも１つに対処するという目的に基づいている。特に、電力供給グリッドについては、グリッド障害の前、最中、後を含め、可能な限り電力供給グリッドをサポートするためのさらなる対策または改善が提案されることが意図されている。少なくとも、既知の解決策に対する代替の解決策が提案されることが意図されている。
【０００８】
本発明は、請求項１に記載の方法を提案する。このように提案されるのは、電力消費体を制御する方法であり、電力消費体は、周波数変換器を使用して電力供給グリッドに結合される。したがって、電力消費体は、この周波数変換器を介して電力供給グリッドから電気エネルギーまたは電力を引き出す。例として、周波数変換器は、消費体が少なくとも中間変数としてＤＣ電圧で動作する場合、アクティブ整流器として設計されてもよい。しかしながら、電力消費体が電気ＡＣ電圧で動作すること、および周波数変換器が電力供給グリッドの電気ＡＣ電圧を消費体が使用するための所望の電気ＡＣ電圧に変換することも考慮に入れられる。
【０００９】
ここでは特に、電力供給グリッドに線間電圧があり、公称線間電圧によって特徴付けられると想定している。また、電力供給グリッドは、ＡＣ電流またはＡＣ電圧グリッドであると想定されている。
周波数変換器を使用して電力供給グリッドに結合されている特に適切な電力消費体は、充電ステーション、つまり、バッテリを充電するために電気自動車に直流電流を供給する充電ポイントであって、自動車は、周波数変換器を使用して電力供給グリッドからこの直流電流を引き出す。
【００１０】
この方法はさらに、電力供給グリッドが、線間電圧が公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけ逸脱しているグリッド障害について監視されることを提案している。したがって、グリッド障害は、公称線間電圧からの大幅な偏差によって識別される。第１の差動電圧は、例えば、公称線間電圧の２０％など、公称線間電圧のパーセント値として定義することもできる。
【００１１】
線間電圧は、直接検出される必要はない。また、他の場所、特にコンバータの中間回路電圧で、重大な電圧偏差を特定することも考慮に入れられる。公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づく電力消費体の電力消費の変化はまた、中間回路電圧に基づく電力消費の変化によって具体化され得る。線間電圧は、中間回路の電力バランスに影響を与えるため、中間回路の電圧に影響を与える。
【００１２】
次に、そのようなグリッド障害が識別された場合、つまり、この少なくとも有意な差動電圧が存在する場合、消費体は、電力供給グリッドに結合されたままになるように制御される。したがって、このステップにより、電力消費体を切り離すことにより、電力の急増を確実に回避することができる。特に、そのような電力の急上昇は、グリッドをさらに不安定にする可能性があることが確認されており、これは、すでに特定されているグリッド障害の場合に特に不利である。さらに、機能する電力供給グリッドには、機能して接続された発電機だけでなく、機能して接続された消費体も必要であることが確認されている。
【００１３】
さらに、電力消費体の電力消費量を、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて変更することが提案されている。したがって、電力消費体は、特にこの障害の場合、つまりグリッド障害が発生したときに、電力供給グリッドの安定化をサポートすることができる。これは、給電している発電機が確実に実行しようとする。したがって、電力消費体は、線間電圧に基づいてその電力消費を調整することができる。ここでは、線間電圧の偏差に基づいて無効電力を設定または変更することも特に考慮される。この場合、電力消費体は、通常の状態で有効成分と無効成分を持つ電力消費をすでに持っていることも考慮に入れられる。特にこの場合、無効成分は、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて設定することができる。例として、無効電力を設定または変更して、これが公称線間電圧からの線間電圧の偏差を打ち消すようにすることが考慮される。これにより、電力消費体は、この障害の場合、無効電力を供給または引き出すことによって、電力供給グリッド、特に電圧もサポートすることができる。
【００１４】
ただし、有効電力または有効電力コンポーネントを変更することも、追加または代替として考慮される。例として、線間電圧が低下した場合、皮相電力は同じままで電圧降下から生じる可能性のある過電流を打ち消すために、皮相電力を減少させることができる。
特に、消費体は電力供給グリッドに結合されたままであり、その消費電力は公称線間電圧からの線間電圧の偏差を考慮に入れるという事実により、グリッド障害が発生した場合の不要な負荷制限を特に回避することができる。さらに、またはその結果、電圧の問題として現れる、または電圧の問題と呼ばれることもある、グリッド障害に続くグリッドの周波数問題も回避することができる。このような周波数の問題は、特に、供給される電力と消費される電力の間に突然不均衡が生じるという事実が原因で発生する可能性がある。消費体は、グリッド障害が発生した場合、最新の風力発電設備と同じように動作することが特に好ましく、消費体は、供給される電力の代わりに電力消費を適応させる。
【００１５】
一実施形態によれば、周波数変換器は、中間回路電圧を有するＤＣ電圧中間回路を有し、中間回路電圧は、線間電圧の偏差、特に降下に依存し、少なくとも１つの電力制御動作は、中間回路電圧に基づいて提供される。この場合、この中間回路電圧またはＤＣ電圧中間回路でさえ、特に重要な制御関連変数として識別される。消費体の消費電力は、ＤＣ電圧中間回路またはその中の中間回路電圧を介して、少なくとも同時に制御することができる。この場合の中間回路電圧は、多くの場合、消費体で変換された電力および／または消費体で変換された電力の変化に関する情報を同時に提供する。
【００１６】
中間回路電圧に基づく電力制御動作として、電力消費体の電力消費を中間回路電圧に基づいて制御するための規定がある。この目的のために、特に、中間回路電圧が変化したときに変更される電力消費体の電力消費のための電力設定値が規定されている。また、比較値からの中間回路電圧の偏差、特に大幅な偏差が発生した場合にのみ、このような設定値を指定することも考慮に入れられる。
【００１７】
中間回路電圧に基づく電力消費のこの制御は、好ましくは、事前定義された消費体静力学に基づいて実行される。このような消費体静力学は、少なくともセクションで、消費体の電力消費と中間回路電圧の間の線形関係を特定する。例として、中間回路電圧が中間回路電圧の下限値を５％下回る場合、１０％の電力削減が提供され、中間回路電圧が１０％低くなる場合がある。この例をさらに説明するために、この下限値である２０％の電力削減を提供することができる。中間回路電圧は、電力供給グリッドの線間電圧にも依存するため、消費体の電力の変更は、特に単純で実用的な方法で実施され、すなわち、電力消費体の電力消費も線間電圧の偏差に基づいて変更される。
【００１８】
追加または代替的に提案される電力制御動作は、電気中間回路から電力が供給されるが、中間回路に電力を供給することもでき、無停電電源装置を可能な限り確保する必要がありプロセスコンピュータなどの電力消費体のサブ消費体への供給無停電電源を形成する無停電電源装置（ＵＰＳ）に関する。この無停電電源装置については、中間回路電圧に基づいて制御される消費電力または電力出力の１つのバリエーションに従って提案されている。ここでは、中間回路の電圧が低い閾値を下回った場合に、無停電電源装置からＤＣ電圧の中間回路に電力を供給することが特に考慮されている。中間回路電圧が低下し続ける場合には、ＤＣ電圧中間回路へのこの電力の供給はさらに増加する可能性がある。
【００１９】
特に、事前定義されたＵＰＳ静力学に基づいて、無停電電源装置の給電を制御することが提案されている。このようなＵＰＳ静力学は、少なくともセクションで、無停電電源装置（ＵＰＳ）の電源入力と中間回路電圧の間の線形関係を特定する。したがって、消費電力は、特に、中間回路電圧と中間回路電圧の基準値との間の電圧偏差に比例して制御することができる。
【００２０】
原則として、それにより、電力消費体を制御できること、または前記制御可能性を少なくとも部分的に維持できることを保証することが可能である。特に無停電電源には、独自のエネルギー貯蔵ユニットがある。この無停電電源装置は、独自の電源接続によって電力が供給され、中間回路をサポートするためにのみ提供されるように設計することもできる。
【００２１】
無停電電源装置（ＵＰＳ）は、中間回路電圧をサポートするためにバッテリよりも小さい寸法にすることができる。これは、特に、電力損失を補償するために必要なだけの電力を中間回路に供給するために、ＵＰＳがコンバータの動作に必要な電力のみを中間回路に供給することが特に好ましいためである。したがって、ＵＰＳは、中間回路電圧をサポートし、この目的のために、特に外部ケーブルを使用して、外部充電回路を介して充電回路を介してエネルギーを受け取る。補助システムには、例えば、コンバータの回路基板やプロセスコンピュータなどの電力を供給する必要があるが、これは他の方法でも実現できる。
【００２２】
中間回路電圧に基づく無停電電源装置の電力消費のこの制御は、好ましくは、任意の電力出力にも関係し得る。これは、無停電電源装置に独自のエネルギー貯蔵ユニットがあり、必要に応じて電力を供給できる場合に特に当てはまる。次に、この電力を直接ＤＣ電圧中間回路に供給することができ、これはまた、中間回路電圧に基づいて制御することができる。これは、特に、予想される障害ケースが非常に短時間しか発生しないことが多く、無停電電源装置がこの短時間の発生に対してグリッドサポートの目的でエネルギーの一部を提供できるという考えに特に基づいている。これはまた、無停電電源装置がそのエネルギーの一部を中間回路に供給して、中間回路に接続された消費体に電力の全部または一部を供給し、それによってこのエネルギー成分を電力供給グリッドから引き出す必要がないことを意味し得る。
【００２３】
無停電電源装置とＤＣ電圧中間回路との間の結合は、好ましくは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、特に、双方向に動作するＤＣ／ＤＣコンバータを介して、実行される。無停電電源装置にエネルギー貯蔵ユニットがあり、そこから電力がＤＣ電圧中間回路に転送されるように、双方向で動作するＤＣ／ＤＣコンバータが提供される。加えてまたは代替として、中間回路電圧に基づく電力制御動作として提案されるのは、中間回路電圧に基づいて蓄電池ユニットの電力消費または出力を制御することである。この場合、電力貯蔵ユニットが提供され、ＤＣ電圧中間回路に結合される。そのような結合は、特に、双方向に動作するＤＣ／ＤＣコンバータを介して提供されてもよい。
【００２４】
したがって、電力は、ＤＣ電圧中間回路から引き出されるか、またはバッテリ貯蔵ユニットを介して前記ＤＣ電圧中間回路に供給されてもよい。それにより、電力消費体の電力消費の制御は、特に、線間電圧の偏差に基づいて制御またはサポートされてもよい。
電力貯蔵ユニットの消費電力または出力は、事前定義された電力貯蔵ユニットの静電気に基づいて中間回路電圧に基づいて制御することが提案されている。これらの電力貯蔵ユニットの静電気は、消費電力との間の線形関係を特定する。電力貯蔵ユニットの出力と中間回路電圧、したがって、少なくともセクションでは、基準値、特に閾値からの中間回路電圧の偏差に比例して、ＤＣ電圧中間回路と電力貯蔵ユニットとの間で電力の交換が行われる。
【００２５】
ＤＣ電圧中間回路のそのような電力制御のおかげで、ＤＣ電圧中間回路が無効電力を制御するのに十分な電力を有するために提供されてもよい。したがって、ＤＣ電圧中間回路が、特に、無停電電源装置および／または電力貯蔵ユニットから有効電力を受け取り、これを、本質的に無効電力を提供するために使用することが考慮される。供給のために、特に電力損失を補償または提供するために有効電力が必要である。無停電電源装置は、他の負荷、特にすべての負荷がすでにゼロに削減されている場合には、サポートラインを提供することを特に目的としている。周波数変換器の損失は、ＵＰＳによってカバーされる。
【００２６】
特に好ましくは、事前定義された消費体静力学に基づいて中間回路電圧に基づいて電力消費体の電力消費を制御し、以下に基づいて無停電電源装置の電力消費または電力出力を制御するための規定がある。事前定義されたＵＰＳスタティックに基づいて中間回路電圧を制御し、同時に実行される事前定義された貯蔵ユニットスタティックに基づいて中間回路電圧に基づいて電力貯蔵ユニットの電力消費または電力出力を制御する、特に、同時に実装する必要がある。この目的のために、これらの３つの静力学、特に消費体静力学、ＵＰＳ静力学、および貯蔵ユニット静力学を同時に実装し、対応する電力制御操作を並行して実行することができる。ここでは、これら３つの静力学が同じ入力変数、特に中間回路電圧を持っているが、異なる要素を駆動し、異なる場所で電力制御を提供することが特に確認された。これにより、これら３つの制御操作を同時に実行できる。ここでは、線形性のおかげで、これらの３つの概念または３つの制御されたユニットが互いに振動するのを防ぐそれぞれの静力学が提供されることが特に有利である。
【００２７】
さらなる実施形態によれば、電力消費体は、電力消費を制御することができる少なくとも１つの主消費体を有し、少なくとも１つの補助装置、特に電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置を有することが提案されている。この目的のために、次に、グリッド障害が発生した場合、少なくとも１つの補助装置に、または上記の無停電電源（ＵＰＳ）を介して、特に偏差、特に降下に関係なく、電力を供給することが提案される。線間電圧は、主消費体に線間電圧の偏差、特に降下に基づいて電力供給グリッドから電力が供給されている。したがって、主消費体の電力消費は、それによって、公称線電圧からの線電圧の偏差に基づいて、電力消費体の電力消費の全体的な提案された変更を実施するために変更される。電力消費を制御できない補助装置は、その電力要件を維持し続ける。つまり、電力消費体の電力消費の提案された変更によって何も変更されない。電力消費を制御することができないそのような補助装置は、好ましくは、その消費が、その計算動作を変更せずに、そしておそらくもはや制御プロセスを実行せずに変更することができないか、またはほとんど変更できないプロセスコンピュータである。電力の変化を許容しない、または許容度が低い測定装置、またはデータ送信装置も考慮される。
【００２８】
主消費体は、例えば、消費体が充電ステーションである場合には、接続されているすべての電気自動車を充電するための充電構造であってもよい。この場合、各車両がそれ自体で主消費体として充電されること、または現在充電されている、または充電される予定のすべての電気自動車が１つの主消費体として結合されることも考慮される。そのような主消費体は、これが個々の電気自動車であろうと、充電中の電気自動車であろうと、グループにまとめられた充電中の電気自動車であろうと、電気自動車が多かれ少なかれ充電されることによってその電力消費が変化する可能性がある。この点において、これは、電力消費を制御できる１つ以上の主消費体である。
【００２９】
ここで特に注目に値するのは、一方では１つ以上の主消費体、他方では電力消費を制御できない１つ以上の補助デバイスの組み合わせとそれに対応するターゲットアプローチと対応する制御である。この区別により、特に、電力消費体が、特にこの電力消費体について、不要な負荷制限を発生させることなく、支援的な方法で介入する場合でも、グリッド障害に完全に対応できる状況を実現することも特に可能である。
【００３０】
第１の差動電圧は、好ましくは、公称線間電圧の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％である。これにより、線間電圧のわずかな変動がまだ障害の識別をトリガーしないようにすることができる。同時に、提案された１０％または２０％の値は、それによりグリッド障害にできるだけ早く対抗するためにも、十分に早い段階ですでに線間電圧の偏差に基づいて電力消費体の電力消費を開始するのに十分に低い。
【００３１】
好ましくは、第１の差動電圧よりも大きく、好ましくは公称線間電圧の少なくとも５０％、特に公称線間電圧の少なくとも７０％である第２の差動電圧が提供される。したがって、このような第２の差動電圧は、第２の閾値を表し、線間電圧が公称線間電圧を第２の差動電圧よりも下回るか超える場合、電力消費体は電力供給グリッドから切り離されることが提案されている。このように提案されているのは、第１段階で、電力消費体が第１のグリッドサポートに参加する第２段階の方法である。このようにグリッド障害が非常に重大になり、電力消費体が電力供給グリッドをサポートすることがもはや有利でなくなり、場合によっては電力供給業者を危険にさらす第２段階では、電力消費体は電力供給グリッドから切断される。二次微分電圧の値として、これらは、公称線間電圧の少なくとも５０％、特に公称線間電圧の少なくとも７０％であることが提案されている。５０％と７０％の両方に適用されるこの値は、対応する重大なエラーが想定されるほど十分に高い値である。特に、第１の差動電圧の１０％または２０％の値に関しては、電力消費体が電力供給グリッドとその電力消費に結合されたままでいることができる線間電圧の十分に広い電圧範囲がまだある公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて変更することができ、それによってこの範囲のグリッドサポートに貢献する。
【００３２】
特に、５０％の値から始めて、特に電力消費体に電力貯蔵ユニットがない場合、それ以上の電力供給、すなわち電力供給グリッドからの電力消費が可能であることが確認されている。発生するか、せいぜい周波数変換器の損失をカバーできるため、電力消費体は電力供給グリッドのサポートを支援できなくなり、したがって、それを切り離すことが適切であるように思われる。
【００３３】
一実施形態によれば、電力消費体に提供される電力貯蔵ユニット、特に電力消費体の一部である電力貯蔵ユニット、およびグリッド障害が発生した場合、電力貯蔵ユニットが電力をそれによって電力を供給するためのＤＣ電圧中間回路に供給するために提供されることが提案されている。したがって、電力貯蔵ユニットは、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて電力消費体の電力消費をサポートすることができ、あるいはその実施のために決定的に使用することさえできる。この目的のために、電力貯蔵ユニットによって提供される電力は、電力消費体自体に提供され、特に、電力消費体の主消費体は、それによって部分的または完全に、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて減少する電力削減を補償するために電力を供給されることが提案されている。
【００３４】
さらにまたは代替として、貯蔵ユニットが少なくとも１つまたは補助装置に電力を供給することが提案されている。特に、例えば、プロセスコンピュータまたはデータ伝送デバイスなどの補助装置は、グリッド障害の場合に、この電力貯蔵ユニットによって電力を供給されてもよい。それにより、この補助装置はまた、線間電圧の偏差に基づいて電力消費体の電力消費の提案された変化とは無関係に電力を供給されてもよい。これにより、補助装置は、変更なしにその機能を実行することができる。
【００３５】
さらにまたは代替として、電力供給グリッドへの無効電力の供給のために電力を供給するために、電力貯蔵ユニットが提案されている。ここでは特に、無効電力の供給にも一定量の有効電力が必要であることが確認されており、これは電力貯蔵ユニットによって提供されてもよい。したがって、無効電力を供給するこの機能は、電力供給グリッドからの電力に依存しない。特に、電力貯蔵ユニットは、無効電力を生成するために必要な電力損失を提供してもよい。
【００３６】
ある改良によると、グリッド障害が発生した場合、周波数変換器が無効電力を電力供給グリッドに供給すること、または、そこから引き出すこと、および無効電力の供給を実行するために必要な有効電力がその電力消費を削減することによって電力消費体によって解放されること、および／または電力貯蔵ユニットによっておよび／または電力供給グリッドによって提供されることが提案されている。これは、特に電圧をサポートするために無効電力を供給または引き込むことができることを意味している。無効電力が供給されるか引き出されるかは、無効電力の定義にも依存する。いかなる場合でも、無効電力は、公称線間電圧からの線間電圧の偏差を打ち消すように供給または引き出されることが提案されている。無効電力の供給は、無効電力の引き込みを意味すると常に理解されるべきであり、グリッド障害の前にすでに供給または引き出されている無効電力の大きさが変更されることも意味していてもよい。特に発生する損失のために、無効電力を供給または引き出すために、少なくともある程度の有効電力も必要である。これは、供給グリッドまたは電気貯蔵ユニットによって提供されてもよい。それが供給グリッドから引き出される場合、電力消費体の電力消費をこれ以上増加させないことが特に有利であってもよいし、この目的のために、消費体はその電力消費を低減し、それにより有効電力を放出してもよい。
【００３７】
さらにまたは付加的に、無効電力はサポート電流によって供給され、サポート電流はまたは中間回路電圧に基づいて制御されることが提案されている。ここで、サポート電流は、特に、電力消費体に電力を供給するために電力供給グリッドから引き出される電流に重ね合わされる電流成分を意味すると理解されるべきである。別の方法として、電力供給グリッドから引き出される総電流は、サポート電流として理解される。ここで、サポート電流は、特に線間電圧に対する相位置に関して、電力消費体に供給するために使用される通常の電流とは異なる。位相シフトは、特にこの点で、無効電流を供給または引き込むために提供されてもよい。
【００３８】
特に、実効値の意味でのサポート電流の振幅は、線間電圧に基づいて制限されてもよい。これは、特に、線間電圧が低下した場合、線間電圧を中間回路電圧に整流し、それによって無効電流を所望のレベルで供給し続けるために、より大きな努力が必要であるという発見に基づいている。したがって、電流がその時点ですでに高い場合は、電流を減らすことが理にかなっている可能性があることが確認されている。これは、線間電圧に基づくサポート電流の提案された制限によって達成することができる。
【００３９】
周波数変換器は、中間回路電圧を所定の中間回路電圧値に調整するために中間回路制御動作を行うことが好ましく、周波数変換器は、利用可能な交換電力を計算し、この計算値を電力消費体に送信する。
したがって、この場合、供給グリッドから電力を引き出すのによく適した中間回路電圧を提供できるようにするために、中間回路電圧を事前定義された中間回路電圧値に調整することが提案され、必要であれば、また無効電力を電力供給グリッドに供給したり、そこから引き出したりするためにも使用されることが提案されている。
【００４０】
中間回路電圧が事前定義された中間回路電圧値に調整される限り、これはまた、中間回路電圧レベルに基づいて利用可能な交換電力を識別することに影響を及ぼしてもよい。理想的なケースでは、中間回路電圧は、利用可能な交換電力の量に関係なく固定値に保たれるため、中間回路電圧のレベルでも、利用可能な交換電力について結論を出すことはできない。したがって、周波数変換器は、利用可能な交換電力に関する情報を電力消費体、特に電力消費体の主消費体に提供することが提案されている。特に中間回路電圧を調整することにより、周波数変換器は、制御関係から、ＤＣ電圧中間回路に特に存在する利用可能な交換電力を識別することができる。この情報は、電力消費体をさらに制御するために、または電力消費体の対応する制御ユニットに送信される。
【００４１】
一実施形態によれば、グリッド障害が発生する前の電力消費体の電力消費量を障害前の値として保存し、グリッド障害が終了した後、電力消費体の電力消費量を障害前の値のレベルに設定することが提案されている。これにより、グリッド障害が経過した後、グリッド障害の前に存在していたのと同じ動作点も可能な限り全体的に設定される状況を実現することが可能である。これにより、障害前と同じグリッド動作を可能な限り設定することもできる。特に、電力供給グリッドは、グリッド障害が発生する前は基本的に安定した動作点にあり、理想的にはすべてのグリッド参加者が正確に動作点に戻った場合、これもグリッド障害後に再び安定するはずであると想定される。
【００４２】
これはまた、特にグリッドの安定性は、一方では発電電力と供給電力、他方では電力供給グリッドから引き出される電力のバランスによって定義されるという考えに特に基づいている。特に、グリッド障害が原因で何らかの負荷制限が発生した場合、つまり、一部の電力消費体が電力供給グリッドから切断した場合には、このようなグリッド障害に続く１つの特定の問題は、発電機が電力を供給している場合、電力を消費に適応させてもよいし、またはグリッド障害に応じて、このようなバランスを達成するために、上位機関による消費体のターゲットを絞ったアクティブ化も考慮に入れてもよい。この実施形態で提案される電力消費体がそれ自体を以前の電力消費状態に戻すことができる限り、これは、電力供給グリッドにおける発電と消費との間のこの電力バランスを確立するのに役立つ可能性がある。
【００４３】
そのような故障前の値は、特に、電力が少なくとも一時的に減少し、また、場合によってはその逆に、柔軟な方法で増加することができる、対応する柔軟な消費体によって確立されてもよい。このような動作の一例は、充電目的で接続された電気自動車をより少ない電力で一時的に充電することによって、つまり、よりゆっくりと充電することによって、電力供給グリッドからの電力消費を減らすことができる充電ステーションである。同様に、電気自動車がより速く充電されるように、充電電力も（技術的可能性の範囲内で）増加させることができる。例えば、電気自動車がこれを除外しているため、または特定の制限までしか可能でないためにこれが不可能な場合は、電力貯蔵ユニットからの電力を使用することができる。
【００４４】
したがって、一実施形態によれば、電力貯蔵ユニットを使用して故障前の値を設定することも提案されている。これは、バッファ機能を実行し、それによって、電力消費体の全体的な電力消費を短時間および短時間で増加または減少させる可能性がある。これは、グリッド障害時に一部の車両が充電ステーションの充電ポイントから切断された場合に特に有利である。グリッド障害が終了した後、その場合、これらの車両は、最初は電力をまったく消費しない可能性があるため、充電ステーションがグリッド障害の前に電力の値に戻ることは全体的に困難である。これは、電力貯蔵ユニットを使用することで防ぐことができる。
【００４５】
さらに、充電電力が大幅に低下した場合、一部の車両は障害を識別して充電プロセスを中断してもよい。この場合、他の車両および／または電力貯蔵ユニットは、故障前の値を確立するために追加の電力を消費してもよい。他の車両および／または電力貯蔵ユニットを使用して、電力を新しい永久値までゆっくりと増加させることができ、特に、時間の経過とともに新しい永久値までランプ状に電力を増加させることができる。
【００４６】
消費体が充電ステーションであって、プレ電力貯蔵ユニットを持っている場合、これはそのような電力貯蔵ユニットとして使用され、電力を供給または消費することができる。さらに、または代替として、充電目的で接続された電気自動車またはその電力貯蔵ユニットは、それぞれ、故障前の値を設定するために電力を供給する貯蔵ユニットとして使用することもできる。この目的のために、いくつかの接続された電気自動車の貯蔵ユニットを含む貯蔵ユニットは、制御目的のために使用されてもよい。結果として、電気自動車は、故障前の値を簡単に設定するために２回使用することができる。それにより、特に、追加の電力貯蔵ユニットを提供する必要を回避することができる。
【００４７】
一実施形態によれば、グリッド障害が終了した後、電力消費を障害前の値のレベルに設定するために、事前定義された変化曲線、特に、消費電力が故障前の値のレベルまで直線的に変化する時間ランプ関数を介して、電力消費を設定することが提案されている。これにより、新しいグリッド障害につながる可能性のある突然の変更が回避される。
したがって、電力消費体が電気自動車を充電するための充電ステーションとして設計されることも好ましくは提案される。そのような消費体は、その電力消費を変更し、したがって電力供給グリッドから電力を引き出し、またそれを的を絞った方法で変更する可能性が高い。電力消費体は、追加または代替として、データセンタ、冷蔵倉庫、または工場として設計することもできる。原則として、ＤＣ電圧中間回路を介して電力が供給される他の消費体、特に、ＤＣ電圧中間回路の電圧低下の場合に、以前に非アクティブ化された消費体にも考慮が払われる。
【００４８】
一実施形態によれば、電力消費体は、同じ電力供給グリッドに給電する少なくとも１つの並列消費体を考慮して、電力供給グリッドをサポートするために周波数変換器を使用するサポート消費体として設計することが提案されている。したがって、そのようなサポート消費体は、電力供給グリッドをサポートする準備ができており、その過程で並列消費体の行動を同時に考慮に入れる電力消費体であって、そのうちのいくつかも存在する可能性がある。この場合、並列消費体は、特にグリッド自体をサポートすることができず、特にその電力を目標の方法で線間電圧に適応させることができない消費体であって、この点で受動消費体と呼ばれることがある。
【００４９】
この目的のために、サポート消費体が、同じ電力供給グリッドに給電する並列消費体、すなわち受動消費体の行動、特にグリッド切断を特定することが特に提案されている。特にサポート消費体は、例えば、受動消費体の一例としてのデータセンタの場合には、または別の理由で、並列消費体、つまり特に、受動消費体が、負荷制限または低電圧によるターゲットの非アクティブ化のために電力供給グリッドから切断されたときを識別する。
【００５０】
この点において、この並列消費体、または受動消費体は、グリッド障害が発生したときに電力供給グリッドに接続したままにすることができなかったものであるが、ここではサポート消費体と呼ばれる電力消費体は、電力供給グリッドに結合されたままである。この場合のサポート消費体は、グリッド障害が発生する前に、少なくとも並列消費体または受動消費体の電力消費量を認識および／または識別する。
【００５１】
この目的を達成するために、次に、サポート消費体は、並列消費体とサポート消費体の電力消費の合計としての総電力消費が変化するように、事前定義された総電力変化に従って、線間電圧の偏差に基づいてその電力消費を変更することが提案される。この点において、並列消費体は、サポート消費体とともに、全体的に消費体と見なされ、並列消費体がその動作を適応できない場合でも、この一般的な消費体に対して回線電圧に依存する動作が事前定義される場合がある。したがって、この部分は、事前定義された動作が両方の消費体の全体的な動作として一緒に維持されるように、サポート消費体によって引き継がれる可能性がある。
【００５２】
好ましくは、並列消費体の負荷制限および／または並列消費体の再活性化によって引き起こされる電力の急上昇でさえ、サポート消費体によって吸収される。したがって、サポート消費体は、その性能に関して、特に吸収された電力を変更する能力に関して、十分なサイジングを有するべきである。
さらに、または代替として、グリッド障害が終了した後、サポート消費体は、総電力消費がサポート消費体と並列消費体の障害前の値の合計に達するように電力消費を設定することが提案されている。したがって、ここでは、並列消費体がその電力を設定できないことも想定されている。しかしながら、場合によっては、必然的に、電力供給グリッドから切断されるか、再アクティブ化されることがある。サポート消費体は、好ましくは、並列消費体のこの切断および再アクティブ化に関連する電力の急上昇を補償することができる。これにより、電力消費量を制御できない消費体が存在するにもかかわらず、サポート消費体が可能な範囲で電力消費量を制御できない可能性があるが、全体的な概念に、そのアクティブ化または非アクティブ化が電力要件の変更をもたらさないようにするために、それでも考慮して統合される。
【００５３】
実際、グリッドから切断するか、再アクティブ化することで電力要件を変更するが、この変更はサポート消費体によって補償される。言い換えれば、電力供給グリッドの観点から、サポート消費体と並行消費体の合計は、個々の消費体の力と見なされる。したがって、グリッド障害の前と同じ総電力を、グリッド障害の後にサポート消費体と並列消費体に一緒に設定することができる。これにより、特に、グリッド障害後の電力供給グリッドの回復フェーズを改善することも可能である。
【００５４】
本発明によれば、また提案されるのは、電力消費体、特に電気自動車を充電するための充電ステーションである。そのような電力消費体は、周波数変換器を有し、電力消費体は、周波数変換器を使用して電力供給グリッドに結合される。電力供給グリッドには線間電圧があり、公称線間電圧によって特徴付けられる。特に、この場合、電力は、電力消費体に電力を供給するために、周波数変換器を介して電力供給グリッドから引き出され、周波数変換器は、この引き込みを適切に制御することができる。
【００５５】
さらに提供されるのは、線間電圧が公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけずれているグリッド障害について電力供給グリッドを監視する監視ユニットである。この目的のために、監視ユニットは、電圧検出装置を備えていてもよく、または他の方法で電圧に関する情報を受け取り、それを評価することができる。特に、周波数変換器が電圧検出を実行することが考慮される。この場合、周波数変換器の電圧検出は、例えば、変圧器などのさらなる要素が周波数変換器と電力供給グリッドの間に挿入されることを意図している場合でも、線間電圧に関する情報をしばしば提供してもよい。
【００５６】
さらに提供されるのは、グリッド障害が発生したときに電力消費体が電力供給グリッドに結合されたままであるように電力消費体を制御する動作制御ユニットである。動作制御ユニットは、グリッド切断の他の理由が考慮されない限り、電圧偏差の場合に最初にグリッド切断を提供しないように特に構成および設定されている。そのようなさらなる理由は、公称線間電圧に対する線間電圧の偏差が第２の閾値を超えるか下回ることであってもよく、これは、対応して高い電圧偏差が検出されることを意味する。いずれの場合も、動作制御ユニットは、最初に電力消費体を電力供給グリッドに可能な限り長く結合させ続けるように構成される。
【００５７】
さらに提供されるのは、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて、電力消費体の電力消費を変化させる電力制御ユニットである。このような電力制御ユニットは、操作制御ユニットと同様に、プロセスコンピュータとして提供することができる。動作制御ユニットおよび電力制御ユニットは、好ましくは、それらが、互いに情報を交換し、互いに調整することができるように、互いに結合されている。好ましくは、監視ユニットおよび周波数変換器への結合もあり、これは、情報を交換し、互いに調整するために、これらの４つの要素が互いに結合されることが好ましいことを意味する。特に、監視ユニット、動作制御ユニットおよび／または電力制御ユニットはまた、例えば、対応する監視または制御プログラムとしてプロセスコンピュータに個別に実装されてもよいし、またはプロセスコンピュータに一緒に実装されてもよい。
【００５８】
したがって、電力制御ユニットは、電力消費量、すなわち、線間電圧の偏差に基づいて、したがって、排他的ではないが、排他的にではなく、電力消費体の理想的な使用法に応じて、電力消費体によって電力供給グリッドから引き出される電力量を制御する。電力消費体は通常、少なくとも１つの有用な機能を有し、特に、電力消費体が充電ステーションである場合に電気自動車を充電する。電力消費体は通常、その有用な機能を実行するために、それぞれの場合に必要なだけの電力を電力供給グリッドから引き出す。ここでは、電力制御ユニットが電力消費体の電力消費を線間電圧に基づいて制御し、それによって電力消費体のためのグリッドサポート機能を作成することも提案されている。
【００５９】
電力消費体は、好ましくは、上記の実施形態のうちの１つによる方法を実行するように準備される。特に、周波数変換器、監視ユニット、動作制御ユニットおよび／または電力制御ユニットは、対応する方法ステップを実行するように準備されている。
さらなる実施形態によれば、
−中間回路電圧を有するＤＣ電圧中間回路を有する周波数変換器と、
−線間電圧、特に線間電圧と公称線間電圧の間の偏差に依存する中間回路電圧と、
が提供され、
−中間回路電圧に基づいて、特に、以下を含むリストから、少なくとも１つの電力制御動作が提供される。
−電力消費体の消費電力は、中間回路電圧に基づいて制御され、
−特に、事前定義された消費体静力学に依存し、消費体静力学は、少なくともセクションで、消費体の電力消費と中間回路電圧の間の線形関係を指定し、
−無停電電源装置（ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、中間回路電圧に基づいて制御され、
−特に、事前定義されたＵＰＳ静力学に依存し、ＵＰＳ静力学は、ＵＰＳの消費電力または出力と中間回路電圧との間の線形関係を少なくともセクションで指定し、
−電力貯蔵ユニットの消費電力または電力出力は、中間回路電圧に基づいて制御され、
−特に、事前定義された貯蔵ユニットの静力学に応じて、貯蔵ユニットの静力学は、少なくともセクションで、電力貯蔵ユニットの消費電力または出力と中間回路電圧との間の線形関係を指定する。
【００６０】
特に、中間回路に依存する電力制御は、電力制御ユニットによって実施される。そうでなければ、意味およびさらなる説明に関して、本発明に従って提案された方法の対応する実施形態に関する上記の説明が参照される。
電力消費体は、
−電力消費を制御することができる少なくとも１つの主消費体と、
−少なくとも１つの補助装置、特に、電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置と、
を有し、
−無停電電源装置（ＵＰＳ）が設けられ、グリッド障害が発生すると、少なくとも１つの補助装置は、特に、公称線間電圧からの線間電圧の偏差、特に、線間電圧の低下に関係なく、無停電電源装置（ＵＰＳ）を介して電力を供給され、
−主消費体は、線間電圧、特に、公称線間電圧からの線間電圧の差、特に、線間電圧の低下に基づいて、電力供給グリッドから電力が供給される、
ことを特徴とすることが好ましい。
【００６１】
特に、制御可能な主消費体と補助装置との間の相互作用は、好ましくは、操作制御ユニットを使用して達成される。この点で、動作制御ユニットは、電力消費体の個々の要素に対して包括的な方法で動作する。そうでなければ、クレームされた方法の実施形態に関する上記の説明に関するさらなる説明が同様に明らかになる。
−電力貯蔵ユニットは、電力消費体のために提供され、特に、電力貯蔵ユニットは、電力消費体の一部であって、
−グリッド障害が発生すると、電力貯蔵ユニットは、以下を含むリストから少なくとも１つに電力を供給するために、またはＤＣ電圧中間回路に電力を供給することを有利に提案する、
−電力消費体、
−少なくとも１つの補助装置、および
−電力供給グリッドへの無効電力の供給。
【００６２】
したがって、電力消費体は、電力貯蔵ユニットを有し、これは、特に、電力消費体、少なくとも１つの補助装置、および／または無効電力を電力供給グリッドに供給するために直接使用することができる予備電力も提供する。この方法の対応する実施形態に関する上記の説明は、ここでも同様に適用することができる。
ここで、本発明は、添付の図を参照して、実施形態に基づいて以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】電力消費体としての充電ステーションの概略図を示す図。
【図２】中間回路に依存する電力制御の様々な静力学を示す図。
【図３】線間電圧に依存する電力制御の特性曲線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
図１は、充電ステーション１の概略図を示している。充電ステーション１は、複数の充電端子２を有し、それぞれがＤＣ／ＤＣコンバータとして表されている。同様に例示的に、電気自動車４は、各充電端子２に接続されている。もちろん、通常、異なる電気自動車を充電することができると想定され、電気自動車４に対する同じ参照記号の使用は、図１の説明に関連して区別する必要はないことを示すことのみを目的とする。充電端子２および車両４は、この点に関して、本質的に例示的であると理解されるべきである。特に３つ以上の充電端子２も考慮に入れられる。ただし、充電端子２に電気車両４が接続されていない場合も考慮される。
【００６５】
充電端子２に電力を供給するために、例示的に示されている電力供給グリッド８からの電気ＡＣ電圧を、入力電圧として充電端子２に利用可能なＤＣ電圧またはＤＣ電流に変換する周波数変換器６が用意されている。この点で周波数変換器６は、詳細には示されていないＤＣ電圧中間回路を有するが、例えば、示されているＤＣ電圧記号は、この点で、このＤＣ電圧中間回路を表すこともできる。この場合の周波数変換器６は、ＤＣ電圧出力１０を有し、これは、ＤＣ電圧中間回路に直接接続することができる。この点で、電流は、ＤＣ電圧出力１０から、したがって、周波数変換器６のＤＣ電圧中間回路から充電端子２に流れることができ、それは、この目的のために、個々の充電端子２の間で分割されてもよい。
【００６６】
周波数変換器６は、ＡＣ電圧入力１２を備えており、それによって、グリッド切断スイッチ１４を介して電力供給グリッド８に結合されている。
制御周辺機器１６は、制御目的のために提供され、この点で、補助装置を形成するか、または補助装置を含む。この点で、この制御周辺機器１６は、補助装置（ＡＵＸ）と呼ばれてもよい。
【００６７】
この場合の制御周辺機器１６は、象徴的に示され、電力供給グリッド８の線間電圧Ｕを検出することができるセンサ２０を有する監視ユニット１８を備えている。この点で、監視ユニット１８は、特に、線間電圧Ｕのレベルに応じて、電力供給グリッド８のグリッド障害を監視することができる。この場合、監視ユニット１８は、監視の結果を動作制御ユニット２２および電力制御ユニット２４に供給する。さらにまたは代替として、監視ユニット１８は、検出された電圧値Ｕを動作制御ユニット１２および電力制御ユニット２４に直接送信することもできる。
【００６８】
動作制御ユニット２２は、とりわけ、グリッド切断スイッチ１４を駆動することを意図している。これは、グリッド切断スイッチ１４と操作制御ユニット２２との間の対応する接続両方向矢印によって示されている。この場合の両方向矢印は、情報がグリッド切断スイッチから、特に、そのスイッチ位置について、動作制御ユニット２２に送信されてもよいことも示している。
【００６９】
電力制御ユニット２４は、特に、充電ステーションの全体的な電力消費を制御する。これは、特に周波数変換器６の対応する駆動を介して行われ、線間電圧またはこれに関する情報に基づいて行われてもよい。例として、中間回路電圧は、線間電圧に関する情報を提供してもよい。特に、中間回路電圧が既知であり、電力に存在する中間回路電圧でコンバータを制御することが電力供給グリッドから引き出される場合には、線間電圧はそこから直接的または間接的に導き出されてもよい。電力制御ユニット２４はまた、この線間電圧またはこれに関する情報を監視ユニット１８から受信することができる。しかしながら、周波数変換器６自体が、線間電圧Ｕの電圧検出を提供し、こうして検出されたこの線間電圧Ｕまたは検出された線間電圧Ｕに関する情報を電力制御ユニット２４に送信することも考慮に入れられる。周波数変換器６については、コントローラの静力学のグラフが象徴的に示され、以下でさらに説明される中間回路電圧に依存する電力制御の可能性を提供する。この場合、検出された線間電圧のレベルを使用せずに済む。一実施形態によれば、この場合、線間電圧のレベルは、情報として中間回路電圧の調整に組み込まれてもよく、そのような調整は、好ましくは、周波数変換器６で実行される。
【００７０】
充電ステーション１はさらに、この充電ステーション１において予備電力貯蔵ユニットとしても機能する電力貯蔵ユニット２６を有している。それは基本的に、貯蔵ユニット変換器２８を介して周波数変換器６のＤＣ電圧出力１０に結合される。一般に、ＤＣバス３０は、この目的のために提供されてもよく、周波数変換器６のＤＣ電圧出力１０に接続され、したがって、充電端子２および貯蔵ユニット変換器２８などの様々なＤＣ電流サブ消費体を接続する。
【００７１】
電力貯蔵ユニット２６に加えて、コントローラの静力学のグラフも同様に例示的に示され、これは、以下でさらに説明する電力貯蔵ユニット２６が中間回路の電位依存性電力制御を実装した可能性があることを象徴することを意図している。電力貯蔵ユニット２６またはその貯蔵ユニット変換器２８は、この目的のためにそれに応じて駆動されてもよい。そのような駆動はまた、例えば、電力制御ユニット２４によって実行されてもよいが、これは、明確にするために図１には示されていない。
【００７２】
さらに、ＤＣバス３０に接続され、したがってＵＰＳコンバータ３４を介して周波数変換器６のＤＣ電圧出力１０に接続される無停電電源装置３２がさらに提供される。この無停電電源装置（ＵＰＳ）３２は、制御周辺機器１６などの補助装置を駆動することができる。制御周辺機器１６、特に、監視ユニット１８、動作制御ユニット２２および電力制御ユニット２４は、本質的にプロセスコンピュータとして設計されており、実際の実施形態では全体的または部分的に組み合わされてもよく、わずかな電力の変化だけを許容してもよく、つまり、グリッド障害が発生した場合でも、無停電電源装置３２は、これらの制御周辺機器への電力供給を可能な限り変更されないようにすることができることを意味する。
【００７３】
ただし、ＵＰＳは、コンバータの損失のみをカバーするように設計および／または使用することもできる。この場合、ＵＰＳは、中間回路として提供され、図２に示すように、中間回路に接続され、コンバータの損失をカバーするために中間回路に電力を供給する。
しかしながら、無停電電源装置３２は、例えば、充電ステーション１内で、あるいは外部に配置された中央ユニットに情報を送信するための通信デバイスなど、単純化のためにここに示されていない他の補助デバイスにも電力を供給してもよい。無停電電源装置３２について、コントローラの静力学のグラフも示されている。このグラフは、制御関係としての中間回路電圧の関数としての無停電電源装置の電力を象徴し、後でより詳細に説明される。
【００７４】
充電端子２についてのコントローラ静力学のグラフも示され、このグラフは、同様に以下でさらに説明される中間回路電圧の関数としての充電端子２の電力を象徴する。
別の制御オプションは、充電端子２によって個別にまたは総電力として提供することができるそれぞれの最大充電電力を指定することからなる。これは、周波数変換器６から充電端子２まで伸びる破線の矢印で表される。しかしながら、これは象徴的に理解されるべきであり、上部に示されている１つの充電端子の制御を象徴するだけではない。しかしむしろすべての充電端子２は、可能な限り同様にこの電力制限を受け取ることができるはずである。しかしながら、充電端子２がそれらの間で分割する、送信される総電力制限についても考慮に入れられる。
【００７５】
図２は、周波数変換器、特に、図１の周波数変換器６の中間回路電圧の関数としての電力制御動作についての複数のグラフＡからＤを示している。これらのグラフ、またはそこに含まれる特性曲線は、それぞれコントローラ静力学と呼ばれることもある。グラフは、個々のグラフがパワーに関して異なるスケールを有する可能性がある、すなわち、異なる振幅を有する可能性がある限り、パワー振幅に関して特に例示的である。ただし、それぞれの場合に横軸にプロットされている中間回路電圧の分解能は、すべてのグラフで同じようにスケーリングされており、この場合、個々の中間回路電圧依存電力制御操作間にこの点で存在する関係を明確にすることも目的としている。
【００７６】
図２の各グラフは、その縦軸に、ＤＣ電圧中間回路が出力する、または出力できる、または出力する必要がある電力を示している。この点で正の値は、電力がＤＣ電圧中間回路から出力されることを意味する。それぞれの電力が出力される場所、または負の値の場合は消費される場所まで、個々のグラフ間で異なる。絶対電力値、特にそれぞれの場合に示される最大値または最小値は、個々のグラフ間で異なる場合がある。
【００７７】
グラフＡは、電力供給グリッドに関連する周波数変換器の提案された電力動作を示している。したがって、電力Ｐを用いて、グラフは、ＤＣ電圧中間回路から電力供給グリッドに出力される、すなわち、電力供給グリッドに供給される電力を示す。したがって、横軸より下にある負の電力値は、電力供給グリッドからＤＣ電圧中間回路への電力の消費を示す。
【００７８】
したがって、２つのグラフ軸が交差するグラフの原点は、電力値０の公称中間回路電圧ＵＺＫを示す。したがって、中間回路電圧がその公称値を持っている場合、電力は電力供給グリッドから引き出されることも、そこに供給されることもない。中間回路電圧ＵＺＫが第１の高中間回路電圧値Ｕ＋ＺＫ１まで増加すると、電力は最大値Ｂｍａｘまで直線的に増加する。それ以降、最大電力がＤＣ電圧中間回路から電力供給グリッドに供給される。
【００７９】
中間回路電圧ＵＺＫが低下すると、具体的には、第１の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ１まで低下し、電力も最小値Ｂｍｉｎまで低下する。最小電力値Ｐｍｉｎは、最大電力値Ｐｍａｘの負の値に正確に対応する場合がある。一般に、グラフＡに示されている特性曲線は、原点に関して点対称、つまり２つの座標軸の交点に関して点対称であることが考慮される。
【００８０】
したがって、中間回路電圧に応じて、電力は電力供給グリッドから引き出されるか、または電力供給グリッドに供給されてもよい。グラフＡの特性曲線は、ライン側コンバータの静力学と呼ばれてもよい。
さらに、電力供給グリッドから引き出すことができる電力の制限を示していてもよい電力制限ＰＬも示されている。この制限電力ＰＬは、電力が最大値まで電力供給グリッドから引き出されないように準備することができる。これにより、電力供給グリッドから引き出される電力は、特にグリッドのサポートのために、削減または制限することができ、最終的には、特にグリッド障害の場合に、電力消費体によって引き出される電力を削減することもできる。
【００８１】
次に、グラフＢは、検討中の電力消費体にオプションで提供できる電力貯蔵ユニットの静力学を示す。したがって、中間回路電圧が第１の低中間回路電圧値、第１の高中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ１，Ｕ＋ＺＫ１との間にある場合、電力貯蔵ユニットは呼び出されない。この範囲外では、中間回路電圧が第２の高中間回路電圧値Ｕ＋ＺＫ２に達するまで、電力は直線的に増加する。中間回路の電圧が上昇すると、電力が中間回路から電力貯蔵ユニットに出力される、すなわち電力貯蔵ユニットに蓄えられるように準備されている。ただし、中間回路電圧が第１の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ１を下回ると、電力も低下し、具体的には、第２の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ２まで低下する。次に、電力貯蔵ユニットは、電気中間回路貯蔵ユニットに電力を出力し、したがって、電気中間回路貯蔵ユニットは、特性曲線に従って電力貯蔵ユニットから電力を消費する。
【００８２】
原則として、この図２のすべてのグラフについて、静力学という用語は、特にそれぞれの場合に線形に上昇または下降する分岐に関連し、この点で線形セクションが存在することに注意すべきである。さらに、グラフＡからＤの静力学も、それぞれのコンポーネントについて図１に示されている。
グラフＣは、電力消費体、すなわち、図１によれば、接続された電気自動車４を備えたすべての充電端子２である主消費体の提案された静力学を示している。電力消費体または主消費体は、本質的に、中間回路電圧ＵＺＫの電圧範囲の大部分にわたって最大値を有し、したがって、電気中間回路から最大電力を受け取ることができる。しかし、中間回路電圧が第２の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ２をさらに下回っている場合は、周波数のＤＣ電圧中間回路から引き出される電力、特に電力を減らすことが提供される。コンバータ、中間回路電圧が第３の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ３に達するまで直線的に降下する。ここでは、この点で電力消費体自体は電力を生成せず、ＤＣ電圧中間回路に戻すことができると想定される。少なくともそれが検討の基礎である。
【００８３】
グラフＤは、無停電電源装置ＵＰＳの静力学を示している。無停電電源装置は、特に、図１に無停電電源装置３２として示されているようなものであってもよい。これは、ＤＣ電圧中間回路から電力を受け取り、次に、例えば、図１に示すように、特に消費体または充電ステーションの制御デバイスを含む周辺デバイスに電力を供給する。
グラフは、無停電電源装置ＵＰＳが、中間回路電圧ＵＺＫが第３の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ３を下回った場合にのみ、ＤＣ電圧中間回路に電力を供給することを示している。その後、中間回路の電圧が低下し続けると、電力は直線的に減少する。次に、無停電電源装置がＤＣ電圧中間回路に電力を供給する。
【００８４】
さらに、特にグラフＢ，ＤおよびＥの場合には、横軸からの水平特性曲線のわずかな偏差は実際の偏差を表すものではなく、特性曲線と横軸を視覚的に区別でようにするために、このような表現が選択されたことに注意すべきである。
最後に、グラフＥは、適切な加熱抵抗器に電流を流してエネルギーを破壊したり、熱に変換したりすることで、ＤＣ電圧中間回路から電力を消費できるオプションのチョッパを示している。
【００８５】
このようなチョッパのっ静力学がグラフＥに示されている。ここでは、中間回路電圧ＵＺＫが非常に高い値に達したときにのみ、チョッパがアクティブになることがわかる。これをここでは第４の高中間回路電圧値Ｕ＋ＺＫ４と呼ばれる。それ以降、チョッパが直流電圧中間回路から引き出す電力は、中間回路電圧ＵＺＫが増加し続けるにつれて最大値まで増加する。
【００８６】
図３に、線間電圧依存の有効電力特性曲線と線間電圧依存の無効電力特性曲線のグラフを示す。したがって、電力消費体は、無効電力ＱＦＲＴを電力供給グリッドに供給するか、線間電圧ＵＮｅｔに基づいてそこから引き出すことが提案されている。したがって、無効電力ＱＦＲＴは公称線間電圧ＵＮの近くに供給されない。特性曲線は、座標軸の少し下のこの領域に表示され、これは、説明を改善するためだけに使用される。実際、それは公称線間電圧ＵＮに近い領域の座標軸上にある必要がある。線間電圧ＵＮｅｔが上限閾値電圧Ｕｍａｘを超える程度まで増加すると、入力無効電力ＱＦＲＴは、特に線間電圧が増加し続けるにつれて直線的に増加する。同様に、示されている座標系の原点に関して特に点対称である場合、無効電力ＱＦＲＴは、線間電圧ＵＮｅｔが下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回るとすぐに、電力供給グリッドから引き出される。特に、この引き出される無効電力の量は、線間電圧が低下し続けるにつれて直線的に増加する。したがって、供給される無効電力ＱＦＲＴは負であり、線間電圧が低下し続けると、同様に同時に低下する。
【００８７】
同時に、電力消費体、特に主消費体によって消費される有効電力ＰＦＲＴが示されている。したがって、消費電力は、無効電力供給の不感帯の領域、すなわち、下限電圧閾値Ｕｍｉｎと上限電圧閾値Ｕｍａｘとの間の最大値を採用する。この場合には、電力消費体は、可能な限り変更されない方法で最大電力を消費する通常の状態にある。この電力値も、可能な最大電力とは異なる場合がある。特に、この場合の消費体は、電力線間電圧ＩＮｅｔに関係なく、その時点で動作することが理にかなっている範囲で電力を消費する。その後、線間電圧ＵＮｅｔが上限閾値Ｕｍａｘを超えて上昇した場合には、線間電圧が増加するにつれて引き出される有効電力を減らすこと、特に線形に減らすことが提案されている。特性曲線の終わりに向かって、これは、線間電圧の電圧偏差が高すぎる場合、消費される有効電力が値０に低下する前に、シャットダウンがすでに考慮されている可能性があることを明確にするために、破線の形式で示されている。
【００８８】
非常によく似た方法で、電力消費体が消費する電力も、線間電圧が下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回ると減少する。特に、線間電圧が低下し続けると、特に値が０に減少するように、電力が直線的に減少することが提案されている。
したがって、下限閾値電圧Ｕｍｉｎと上限閾値電圧Ｕｍａｘとの間の電圧範囲は、少なくとも無効電力特性曲線に関して、不感帯領域と呼ばれてもよい。ここでは、グリッド障害が存在し、線間電圧がこの不感帯領域の外側にあるとすぐに、つまり、上限閾値電圧Ｕｍａｘを超えるか、下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回るとすぐに検出されると想定される。
【００８９】
したがって、消費電力ＰＦＲＴに関しては、これは不感帯領域内で減少しない。ただし、原則として、電力ＰＦＲＴが低減されていない領域は、無効電力特性曲線の不感帯領域に対応するのではなく、大きくしたり小さくしたりできるようにすることも考慮される。これは、好ましくは、下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回る線間電圧値から上限閾値Ｕｍａｘを超える電圧値までの範囲である。これにより、特に、グリッド障害を示す過度に大きな電圧偏差が、対応する無効電力の供給または引き込みによって打ち消される状況を達成することが特に可能である。公称電圧からの電圧の偏差がさらに大きくなる場合は、線間電圧に基づいて有効電力をさらに変更することが考慮される。
【００９０】
ここで特に重要なのは、電力消費体がグリッドサポート対策に参加することである。ここで特に強調する必要があるのは、電力消費体が有効電力として消費電力を削減できるだけでなく、無効電力供給を介して電圧をさらに制御できることである。
さらに、電力消費体の消費電力ＰＦＲＴがすでに値０に達したときに、電力を供給でき、特に、ＤＣ電圧中間回路に電力を供給することができる無停電電源装置ＵＰＳも用意される。無停電電源装置ＰＵＰＳのこの有効電力は、特に、無効電力の生成に必要な有効電力を提供するために使用される。特に、無効電力が供給されるときに発生する電力損失を補償するために、有効電力が必要になってもよい。制御装置やプロセスコンピュータなどの周辺機器に必要な電力も、無停電電源装置によって供給されてもよい。
【００９１】
図３によれば、有効電力ＰＦＲＴは、線間電圧が低下すると、第２の低閾値電圧Ｕｍｉｎ２で値０に到達する。線間電圧が低下し続けると、無効電力ＱＦＲＴもさらに減少し、これを制御またはサポートするために電力が必要になるため、無停電電源装置によってＤＣ電圧中間回路から引き出される電力ＰＵＰＳも同様に線としてさらに減少する。電圧はさらに低下し、特に、電圧降下に比例して低下する。ただし、これは、ＤＣ電圧中間回路に供給される、または無停電電源装置によって他の方法で提供される無停電電源装置の有効電力ＰＵＰＳが増加することを意味する。
【００９２】
したがって、この場合、提案されたサポート手段は、対応する無効電力の供給によって、および無停電電源装置からの電力を使用することによる対応する有効電力の削減によって実施することができるように、無停電電源装置も、特に単純かつ適切な方法で、電力消費体またはその制御システムに統合することができる。
原則として、最新の風力発電設備によってグリッド障害が発生した場合に、一般に「フォールトライドスルー」（ＦＲＴ）とも呼ばれるグリッドから切断せずに可能な限り、単にグリッドと呼ばれることもある電力供給グリッドをサポートし、特に、障害を通じて風力発電設備を制御することが知られている。
【００９３】
本発明によれば、電力消費体、特に、充電ステーションをグリッド障害によって制御できるように準備することが提案されている。この場合には、障害が発生した場合、特に、中間回路結合ＵＰＳを介して、公称線間電圧の５０％未満の電圧降下まで、所定の残留電圧まで消費体に電力を確実に供給することが提案されている。これまで、電圧ディップが発生して中間回路が電力から十分に充電できなくなった、つまり、グリッドの動作を追跡できないために、純粋な負荷動作で動的電圧サポートを使用してグリッド障害を乗り越えること、電力消費体が電力貯蔵ユニットを持っていないことは知られていなかった。
【００９４】
それにもかかわらず、特に不足電圧の場合に、動的グリッドサポートを用いて、電力消費体とのグリッド障害を乗り切るために、少なくとも一実施形態によれば、以下の態様が提案される。
特に、制御装置を含む周辺機器への電力の供給が提供されなければならない。さらなる態様は、負荷の急速な電力削減を提供すること、または一実施形態によれば、負荷が貯蔵ユニットから必要とするかまたは現在消費している電力の少なくとも部分的なカバレッジを提供することである。提案されているのは、電圧が回復したときの負荷の急激な増加であり、特に、グリッド障害後の電力値がグリッド障害前の電力値に設定されるようになっている。また、動的グリッドサポートの場合に提供できるように、つまり、特に、動的無効電力供給を実行できるようにするために、コンバータ損失をカバーすることが特定され、提案されている。
【００９５】
本発明のアイデアの重要な部分は、少なくとも一実施形態によれば、負荷、すなわち消費体がグリッドを追跡するグリッドフォロワーモードである。
この目的を達成するために、ＤＣ電圧中間回路、または単に中間回路に接続された貯蔵ユニットまたは負荷が提供されてもよい。したがって、負荷または消費体は、グリッドとの電圧に依存する可能性のある交換電力に基づいて動作する。したがって、負荷がグリッドから引き出す電力は、負荷のニーズではなく、グリッドのニーズに基づいている。
【００９６】
この目的のために、特に、２つのバリエーションが区別され、第１のバリエーションは、負荷動作と呼ばれる、中間回路に蓄電ユニットのない周波数変換器を提供する。第２のバリエーションは、周波数変換器に、充電動作と呼ばれる中間回路内の電力貯蔵ユニットを提供する。
負荷運転では、以下が提供される。
【００９７】
負荷は、中間回路から、グリッド障害を通過するために制限された障害電力ＰＦＲＴを受け取る。したがって、負荷が中間回路から受け取る電力は減少し、中間回路の電圧が崩壊しないように減少する。
周辺機器には、無停電電源装置ＵＰＳから中間回路から電力が供給される。したがって、ＵＰＳは中間回路に接続され、中間回路の電圧が低下しても周辺機器に電力を供給することができる。
【００９８】
しかし、中間回路電圧が所定の値を下回ると、負荷は静力学に従って消費電力を変化させ、それに応じて、中間回路電圧に基づいて設定値電力が事前定義される。
中間回路電圧が低い場合、特に中間回路電圧が所定の第１の下限電圧値を下回った場合には、中間回路の残留電圧に基づいて動的支持電流を制限することが提案されている。これは、発生する損失を可能な限りカバーすることを目的としている。
【００９９】
中間回路の残留電圧が非常に低い場合、中間回路の電圧が所定の第２の下限電圧値を下回ると、それ以上の有効電力は引き出されず、無効電力の供給によってのみグリッドサポートが実行され続ける。
この目的のために、中間回路に電力を供給することができるようにするために、中間回路ＵＰＳとも呼ばれてもよく、小型のストレージユニットとＤＣ／ＤＣコンバータを有する中間回路に結合された無停電電源装置を使用することが提案される。この場合、中間回路ＵＰＳは、フォールトライドスルー（ＦＲＴ）中のコンバータ損失のみをカバーするように設計されている。
【０１００】
別の方法として、負荷側では、検出された電圧だけに基づくのではなく、通信を使用するバリアントが提案されている。この目的のために、周波数変換器は、中間回路の電圧を調整し、負荷が中間回路から引き出すことができる可能な交換有効電力を負荷に報告する。これは、線間電圧に基づいて、または電流制限に達したときに実行されてもよい。したがって、負荷が中間回路から引き出すことができる可能な交換有効電力は、線間電圧と、供給または引き出される無効電力とに依存する。これは、周波数変換器と負荷との間で内部通信が行われることを意味する。
【０１０１】
充電運転には、以下が提供される。
第一に、電力を貯蔵ユニットから引き出すことも可能であるが、それは、好ましくは、それ自体の使用のためにのみ、すなわち、可能な限り、供給目的のために提供されない。
したがって、中間回路と消費体または負荷、特に主消費体との間で交換されるグリッド障害の場合の交換電力もまた、負である可能性がある。この場合、貯蔵ユニットを持っている消費体は、中間回路にフィードバックする。ただし、可能な限り、有効電力はグリッドに供給されないが、無効電力Ｑは供給される。
【０１０２】
中間回路電圧に基づいて、交換電力の電力設定値を事前定義する静力学が提案されている。この場合、これらの静力学は、電力が中間回路から負荷に出力される領域だけでなく、電力が負荷から中間回路に戻される領域にも関係する。したがって、これらの静力学は、公称中間回路電圧の下から上までの中間回路電圧に関係し、この場合、負の交換電力から正の交換電力までの範囲である。
【０１０３】
したがって、電流制限のある中間回路の電力貯蔵ユニットは、グリッド障害を乗り越えるのに十分である可能性があり、その結果、中間回路のＵＰＳおよび／または負荷の低減は絶対に必要ではない。
グリッド障害後の障害前の状態の迅速な復元を実現することも提案されている。この目的を達成するために、グリッド障害の前の状態、特にグリッド障害の直前にグリッドから引き出された有効電力のレベルは、例えば、記憶されてもよい。グリッド障害に続いて、電力消費量は、特に、ランプバックと呼ばれてもよい、障害前の状態に電力を戻すことができる電力ランプを介して、グリッド障害の前の前の状態に可能な限り設定される必要がある。
【０１０４】
したがって、電力消費量をグリッド障害が終了した後の障害前値のレベルに設定するために、消費電力は、事前定義された変化曲線を介して、特に、消費が障害前の値のレベルまで線形に変化する時間ランプ関数を介して設定されることが好ましい。
【図１】
2021534718.tif 000003
【図２】
2021534718.tif 000004
【図３】
2021534718.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月10日(2021.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力消費体（１）は、周波数変換器（６）を使用して電力供給グリッド（８）に結合され、線間電圧を有し公称線間電圧によって特徴づけられる前記電力供給グリッド（８）がマークされており、
前記電力供給グリッド（８）は、線間電圧が公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけ逸脱するグリッド障害について監視されており、
前記グリッド障害が発生すると、前記電力消費体（１）は、前記電力供給グリッド（８）に接続されたままとなり、
前記電力消費体（１）の消費電力は、前記線間電圧の前記公称線間電圧からの偏差に基づいて変化する、
電力消費体を制御するための方法。
【請求項２】
前記周波数変換器（６）には、中間回路電圧を持つＤＣ電圧中間回路を有し、
前記中間回路電圧は、線間電圧の偏差に依存し、
前記中間回路電圧に基づいて、以下を含むリストから、少なくとも１つの電力制御動作が提供される。
−前記電力消費体（１）の消費電力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力消費体（１）は、
電力消費を制御できる少なくとも１つの主消費体（２．４）と、
少なくとも１つの補助装置（１６）と、
を有し、
前記グリッド障害が発生すると、少なくとも１つの前記補助装置（１６）に、無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）を介して電力が供給され、
前記主消費体（２，４）は、前記線間電圧の偏差に基づいて、前記電力供給グリッド（８）から電力を供給される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の差動電圧は、前記公称線間電圧の少なくとも１０％であって、および/または、
前記第１の差動電圧よりも大きい第２の差動電圧が用意されており、
前記電力消費体（１）は、前記線間電圧が前記公称線間電圧を前記第２の差動電圧よりも大きく下回ったときに前記電力供給グリッド（８）から切断される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
電力貯蔵ユニット（２６）は、前記電力消費体（１）のために提供され、
前記グリッド障害が発生すると、前記電力貯蔵ユニット（２６）は、以下を含むリストから少なくとも１つに電力を供給するために、またはＤＣ電圧中間回路に電力を供給する、
−前記電力消費体（１）、
−少なくとも１つの補助装置（１６）、および、
−前記電力供給グリッド（８）への無効電力の供給、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記グリッド障害が発生すると、前記周波数変換器（６）が無効電力を前記電力供給グリッド（８）に供給し、
前記無効電力の供給を実行するために必要な有効電力が、
−電力消費量を削減することにより、前記電力消費体（１）によって放出され、
−電力貯蔵ユニット（２６）によって提供され、および／または、
−前記電力供給グリッド（８）によって提供される、および／または、
−前記無効電力はサポート電流によって供給され、前記サポート電流は、前記線間電圧に基づいて制限される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記周波数変換器（６）は、中間回路電圧を事前定義された中間回路電圧値に調整するために中間回路制御を実行し、
前記周波数変換器（６）は、利用可能な交換電力を計算し、この計算値を前記電力消費体（１）に送信し、通信装置は、前記周波数変換器（６）と前記電力消費体（１）との間の内部通信用に提供される、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記グリッド障害が発生する前の前記電力消費体（１）の消費電力は、障害前の値として保存され、
前記グリッド障害が終了した後、前記電力消費体（１）の電力消費量は、障害前の値のレベルに設定され、
電力貯蔵ユニット（２６）は、前記障害前の値を設定するために使用される、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
グリッド障害が終了した後、前記消費電力を障害前の値のレベルに設定するために、前記消費電力は、事前定義された変更曲線を介して設定される、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電力消費体（１）は、電気自動車（４）を充電する充電ステーションとして設計される、
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力消費体（１）は、前記電力供給グリッド（８）をサポートするために、同じ電力供給グリッド（８）に給電する少なくとも１つの並列消費体を考慮して、周波数変換器（６）を使用するサポート消費体として設計されており、
サポート消費体（１）は、動作を識別し、
前記サポート消費体（１）は、前記並列消費体と前記サポート消費体（１）との消費電力の合計として、総消費電力が次のようになるように、前記線間電圧の偏差に基づいて、その消費電力を変化させ、事前定義された総電力の変化に応じて、および/またはその中で変化させ、
前記グリッド障害が終了した後、前記サポート消費体（１）は、総電力消費量が前記サポート消費体（１）と並列消費体との障害前の値の合計に達するように給電電力を設定する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
電力消費体（１）であって、
前記電力消費体（１）を、線間電圧を有し公称線間電圧によって特徴づけられる電力供給グリッド（８）に結合させる周波数変換器（６）と、
前記線間電圧が前記公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけずれているグリッド障害を監視する前記電力供給グリッド（８）を監視する監視ユニット（１８，Ｍ）と、  前記グリッド障害が発生した場合に、前記電力消費体（１）が前記電力供給グリッド（８）に結合されたままになるように、前記電力消費体（１）を制御する操作制御ユニット（２２，ＯＰ）と、
前記公称線間電圧からの前記線間電圧の偏差に基づいて、前記電力消費体（１）の消費電力を変化させる電力制御ユニット（２４）と、
を備えている電力消費体（１）。
【請求項１３】
前記電力消費体（１）は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法を実施する、
請求項１２に記載の電力消費体（１）。
【請求項１４】
前記周波数変換器（６）は、中間回路電圧を持つＤＣ電圧中間回路を有し、
前記中間回路電圧は、線間電圧に依存し、
前記中間回路電圧に基づいて、以下を含むリストから、少なくとも１つの電力制御動作（２４）が提供される、
−前記電力消費体（１）の消費電力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
請求項１２または１３に記載の電力消費体（１）。
【請求項１５】
前記電力消費体（１）は、
電力消費を制御することができる少なくとも１つの主消費体（２，４）と、
少なくとも１つの補助装置（１６）と、
を有し、
無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）が設けられ、前記グリッド障害が発生すると、少なくとも１つの前記補助装置（１６）は、前記無停電電源装置（ＵＰＳ）を介して電力を供給され、
前記主消費体（２，４）は、前記線間電圧に基づいて、前記電力供給グリッド（８）から電力が供給される、
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の電力消費体（１）。
【請求項１６】
前記電力貯蔵ユニット（２６）は、前記電力消費体（１）のために提供され、
前記グリッド障害が発生すると、前記電力貯蔵ユニット（２６）は、以下を含むリストから少なくとも１つに電力を供給するために、またはＤＣ電圧中間回路に電力を供給する、
−前記電力消費体（１）、
−少なくとも１つの補助装置（１６）、および
−前記電力供給グリッド（８）への無効電力の供給、
請求項１２から１５のいずれか１項に記載の電力消費体（１）。
【請求項１７】
−前記電力消費体（１）の消費電力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−事前定義された消費体静力学に依存し、消費体静力学は、少なくともセクションで、前記電力消費体（１）の電力消費と前記中間回路電圧との間の線形関係を指定する、
−無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
−無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−事前定義されたＵＰＳ静力学に依存し、前記ＵＰＳ静力学は、ＵＰＳの消費電力または出力と前記中間回路電圧との間の線形関係を少なくともセクションで指定する、
請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
−電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御される、
−事前定義された貯蔵ユニット静力学に依存し、前記貯蔵ユニット静力学は、少なくともセクションで、前記電力貯蔵ユニット（２６）の電力消費または出力と前記中間回路電圧との間の線形関係を指定する、
請求項２に記載の方法。
【請求項２０】
前記電力消費体（１）は、
電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置（１６）を、を有している、
請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
前記グリッド障害が発生すると、少なくとも１つの前記補助装置（１６）に、線間電圧の偏差に関係なく、無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）を介して電力が供給される、
請求項３に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の差動電圧は、前記公称線間電圧の少なくとも２０％であって、および/または、
前記公称線間電圧の少なくとも５０％である第２の差動電圧が用意されている、
請求項４に記載の方法。
【請求項２３】
前記電力貯蔵ユニット（２６）が前記電力消費体（１）の一部である、
請求項５に記載の方法。
【請求項２４】
前記通信装置は、前記周波数変換器（６）と主消費体（２，４）との間の内部通信用に提供される、
請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
前記電力消費体（１）が電気自動車（４）を充電するための充電ステーションである場合には、少なくとも１つのプレ電力貯蔵ユニットおよび／または充電目的で前記充電ステーションに駐車された少なくとも１つの電気自動車（４）の少なくとも１つの電力貯蔵ユニット（２６）が使用される、
請求項８に記載の方法。
【請求項２６】
グリッド障害が終了した後、前記消費電力を障害前の値のレベルに設定するために、前記消費電力は、前記消費電力が障害前の値のレベルまで線形に変更される時間ランプ関数を介して設定される、
請求項９に記載の方法。
【請求項２７】
前記サポート消費体（１）は、同じ電力供給グリッド（８）へ供給する少なくとも１つの並列消費体のグリッドの切断を識別する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２８】
電力消費体（１）は、電気自動車を充電する充電ステーションである、
請求項１２に記載の電力消費体（１）。
【請求項２９】
−前記電力消費体（１）の消費電力は、前記中間回路電圧に基づいて制御され、
−事前定義された消費体静力学に依存し、前記消費体静力学は、少なくともセクションで、前記消費体の消費電力と前記中間回路電圧との間の線形関係を特定する、
請求項１４に記載の電力消費体（１）。
【請求項３０】
−無停電電源装置（３２，ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御され、
−事前定義されたＵＰＳ静力学に依存し、前記ＵＰＳ静力学は、前記ＵＰＳ（３２）の消費電力または出力と中間回路電圧との間の線形関係を少なくともセクションで特定する、
請求項１４に記載の電力消費体（１）。
【請求項３１】
−電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または電力出力は、前記中間回路電圧に基づいて制御され、
−事前定義された貯蔵ユニットの静力学に依存し、前記貯蔵ユニットの静力学は、少なくともセクションで、前記電力貯蔵ユニット（２６）の消費電力または出力と前記中間回路電圧との間の線形関係を特定する、
請求項１４に記載の電力消費体（１）。
【請求項３２】
少なくとも１つの補助装置（１６）は、電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置である、
請求項１５に記載の電力消費体（１）。
【請求項３３】
少なくとも１つの前記補助装置（１６）は、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に関係なく、前記無停電電源装置（ＵＰＳ）を介して電力を供給される、
請求項１５に記載の電力消費体（１）。
【請求項３４】
少なくとも１つの前記補助装置（１６）は、前記線間電圧の低下に関係なく、前記無停電電源装置（ＵＰＳ）を介して電力を供給される、
請求項１５に記載の電力消費体（１）。
【請求項３５】
前記電力貯蔵ユニット（２６）は、前記電力消費体（１）の一部である、
請求項１６に記載の電力消費体（１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給グリッドの電力消費体の制御方法に関する。本発明はさらに、少なくとも１つのこのような電力消費体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーは、電力供給グリッドを経由して、大規模な発電所などの発電機や風力発電設備などの再生可能エネルギー源によって生成され、動作するために電気力エネルギーを必要とする電力消費体に送信される。この場合、このような発電機は、電気エネルギーを生成するタスクを有するだけでなく、この電気エネルギーを電力供給グリッドに供給する方法によって、電力供給グリッドの安定した動作を保証するタスクおよびオプションも有している。これは、電力供給グリッドの運用を継続すること、つまり、短絡や電圧低下などのグリッド障害が発生した場合でも、電力供給グリッドへの供給を継続することも含む。
【０００３】
例外的にこれが不可能な場合は、発電機は、対応する重大な障害が修正されたときに、少なくとも可能な限り迅速に通常の動作を再開できる必要がある。これにより、電力供給グリッドの安定した運用は、一方では可能な限り迅速に再び達成されるべきであるが、他方では、電力供給グリッドはまた、この障害が終了した後に障害に戻らないようにされるべきである。
【０００４】
大規模な発電所に加えて、今日では、風力発電設備や太陽光発電機などの再生可能エネルギー発電機の需要も高まっており、同様にそのようなグリッドサポートに貢献している。これらは、グリッド障害が発生した場合にも可能な限り操作を継続するか、少なくとも重大なグリッド障害が経過した後すぐに再アクティブ化する必要がある。
特に、再生可能エネルギー発電機、特に風力発電設備の割合が増加している電力供給グリッドの場合には、したがって、これらの再生可能エネルギー発電機には、グリッドのサポートを確保するタスクと、障害が発生した場合の説明されている動作がますます割り当てられている。特に風力発電設備は変動する気象条件にさらされており、それに応じて卓越風の条件に応じて異なる量の電力を生成および供給する可能性があるため、必要なサポート電力も低くなる可能性がある。これは、対応する設備が依然としてグリッドサポートに貢献できる範囲が限られていることを意味する場合がある。これにより、電力供給グリッドの安定性が低下する可能性があり、または電力供給グリッド内に特に高い割合の再生可能エネルギー発電機が存在することを保証することが少なくともより困難になる可能性がある。
【０００５】
本ＰＣＴ出願の優先出願において、ドイツ特許商標庁は以下の先行技術を検索した：独国特許出願公開第１０ ２０１７ １０８ ５７９号明細書。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２０１７ １０８ ５７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、前記問題の少なくとも１つに対処するという目的に基づいている。特に、電力供給グリッドについては、グリッド障害の前、最中、後を含め、可能な限り電力供給グリッドをサポートするためのさらなる対策または改善が提案されることが意図されている。少なくとも、既知の解決策に対する代替の解決策が提案されることが意図されている。
【０００８】
本発明は、請求項１に記載の方法を提案する。このように提案されるのは、電力消費体を制御する方法であり、電力消費体は、周波数変換器を使用して電力供給グリッドに結合される。したがって、電力消費体は、この周波数変換器を介して電力供給グリッドから電気エネルギーまたは電力を引き出す。例として、周波数変換器は、消費体が少なくとも中間変数としてＤＣ電圧で動作する場合、アクティブ整流器として設計されてもよい。しかしながら、電力消費体が電気ＡＣ電圧で動作すること、および周波数変換器が電力供給グリッドの電気ＡＣ電圧を消費体が使用するための所望の電気ＡＣ電圧に変換することも考慮に入れられる。
【０００９】
ここでは特に、電力供給グリッドに線間電圧があり、公称線間電圧によって特徴付けられると想定している。また、電力供給グリッドは、ＡＣ電流またはＡＣ電圧グリッドであると想定されている。
周波数変換器を使用して電力供給グリッドに結合されている特に適切な電力消費体は、充電ステーション、つまり、バッテリを充電するために電気自動車に直流電流を供給する充電ポイントであって、自動車は、周波数変換器を使用して電力供給グリッドからこの直流電流を引き出す。
【００１０】
この方法はさらに、電力供給グリッドが、線間電圧が公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけ逸脱しているグリッド障害について監視されることを提案している。したがって、グリッド障害は、公称線間電圧からの大幅な偏差によって識別される。第１の差動電圧は、例えば、公称線間電圧の２０％など、公称線間電圧のパーセント値として定義することもできる。
【００１１】
線間電圧は、直接検出される必要はない。また、他の場所、特にコンバータの中間回路電圧で、重大な電圧偏差を特定することも考慮に入れられる。公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づく電力消費体の電力消費の変化はまた、中間回路電圧に基づく電力消費の変化によって具体化され得る。線間電圧は、中間回路の電力バランスに影響を与えるため、中間回路の電圧に影響を与える。
【００１２】
次に、そのようなグリッド障害が識別された場合、つまり、この少なくとも有意な差動電圧が存在する場合、消費体は、電力供給グリッドに結合されたままになるように制御される。したがって、このステップにより、電力消費体を切り離すことにより、電力の急増を確実に回避することができる。特に、そのような電力の急上昇は、グリッドをさらに不安定にする可能性があることが確認されており、これは、すでに特定されているグリッド障害の場合に特に不利である。さらに、機能する電力供給グリッドには、機能して接続された発電機だけでなく、機能して接続された消費体も必要であることが確認されている。
【００１３】
さらに、電力消費体の電力消費量を、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて変更することが提案されている。したがって、電力消費体は、特にこの障害の場合、つまりグリッド障害が発生したときに、電力供給グリッドの安定化をサポートすることができる。これは、給電している発電機が確実に実行しようとする。したがって、電力消費体は、線間電圧に基づいてその電力消費を調整することができる。ここでは、線間電圧の偏差に基づいて無効電力を設定または変更することも特に考慮される。この場合、電力消費体は、通常の状態で有効成分と無効成分を持つ電力消費をすでに持っていることも考慮に入れられる。特にこの場合、無効成分は、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて設定することができる。例として、無効電力を設定または変更して、これが公称線間電圧からの線間電圧の偏差を打ち消すようにすることが考慮される。これにより、電力消費体は、この障害の場合、無効電力を供給または引き出すことによって、電力供給グリッド、特に電圧もサポートすることができる。
【００１４】
ただし、有効電力または有効電力コンポーネントを変更することも、追加または代替として考慮される。例として、線間電圧が低下した場合、皮相電力は同じままで電圧降下から生じる可能性のある過電流を打ち消すために、皮相電力を減少させることができる。
特に、消費体は電力供給グリッドに結合されたままであり、その消費電力は公称線間電圧からの線間電圧の偏差を考慮に入れるという事実により、グリッド障害が発生した場合の不要な負荷制限を特に回避することができる。さらに、またはその結果、電圧の問題として現れる、または電圧の問題と呼ばれることもある、グリッド障害に続くグリッドの周波数問題も回避することができる。このような周波数の問題は、特に、供給される電力と消費される電力の間に突然不均衡が生じるという事実が原因で発生する可能性がある。消費体は、グリッド障害が発生した場合、最新の風力発電設備と同じように動作することが特に好ましく、消費体は、供給される電力の代わりに電力消費を適応させる。
【００１５】
一実施形態によれば、周波数変換器は、中間回路電圧を有するＤＣ電圧中間回路を有し、中間回路電圧は、線間電圧の偏差、特に降下に依存し、少なくとも１つの電力制御動作は、中間回路電圧に基づいて提供される。この場合、この中間回路電圧またはＤＣ電圧中間回路でさえ、特に重要な制御関連変数として識別される。消費体の消費電力は、ＤＣ電圧中間回路またはその中の中間回路電圧を介して、少なくとも同時に制御することができる。この場合の中間回路電圧は、多くの場合、消費体で変換された電力および／または消費体で変換された電力の変化に関する情報を同時に提供する。
【００１６】
中間回路電圧に基づく電力制御動作として、電力消費体の電力消費を中間回路電圧に基づいて制御するための規定がある。この目的のために、特に、中間回路電圧が変化したときに変更される電力消費体の電力消費のための電力設定値が規定されている。また、比較値からの中間回路電圧の偏差、特に大幅な偏差が発生した場合にのみ、このような設定値を指定することも考慮に入れられる。
【００１７】
中間回路電圧に基づく電力消費のこの制御は、好ましくは、事前定義された消費体静力学に基づいて実行される。このような消費体静力学は、少なくともセクションで、消費体の電力消費と中間回路電圧の間の線形関係を特定する。例として、中間回路電圧が中間回路電圧の下限値を５％下回る場合、１０％の電力削減が提供され、中間回路電圧が１０％低くなる場合がある。この例をさらに説明するために、この下限値である２０％の電力削減を提供することができる。中間回路電圧は、電力供給グリッドの線間電圧にも依存するため、消費体の電力の変更は、特に単純で実用的な方法で実施され、すなわち、電力消費体の電力消費も線間電圧の偏差に基づいて変更される。
【００１８】
追加または代替的に提案される電力制御動作は、電気中間回路から電力が供給されるが、中間回路に電力を供給することもでき、無停電電源装置を可能な限り確保する必要がありプロセスコンピュータなどの電力消費体のサブ消費体への供給無停電電源を形成する無停電電源装置（ＵＰＳ）に関する。この無停電電源装置については、中間回路電圧に基づいて制御される消費電力または電力出力の１つのバリエーションに従って提案されている。ここでは、中間回路の電圧が低い閾値を下回った場合に、無停電電源装置からＤＣ電圧の中間回路に電力を供給することが特に考慮されている。中間回路電圧が低下し続ける場合には、ＤＣ電圧中間回路へのこの電力の供給はさらに増加する可能性がある。
【００１９】
特に、事前定義されたＵＰＳ静力学に基づいて、無停電電源装置の給電を制御することが提案されている。このようなＵＰＳ静力学は、少なくともセクションで、無停電電源装置（ＵＰＳ）の電源入力と中間回路電圧の間の線形関係を特定する。したがって、消費電力は、特に、中間回路電圧と中間回路電圧の基準値との間の電圧偏差に比例して制御することができる。
【００２０】
原則として、それにより、電力消費体を制御できること、または前記制御可能性を少なくとも部分的に維持できることを保証することが可能である。特に無停電電源には、独自のエネルギー貯蔵ユニットがある。この無停電電源装置は、独自の電源接続によって電力が供給され、中間回路をサポートするためにのみ提供されるように設計することもできる。
【００２１】
無停電電源装置（ＵＰＳ）は、中間回路電圧をサポートするためにバッテリよりも小さい寸法にすることができる。これは、特に、電力損失を補償するために必要なだけの電力を中間回路に供給するために、ＵＰＳがコンバータの動作に必要な電力のみを中間回路に供給することが特に好ましいためである。したがって、ＵＰＳは、中間回路電圧をサポートし、この目的のために、特に外部ケーブルを使用して、外部充電回路を介して充電回路を介してエネルギーを受け取る。補助システムには、例えば、コンバータの回路基板やプロセスコンピュータなどの電力を供給する必要があるが、これは他の方法でも実現できる。
【００２２】
中間回路電圧に基づく無停電電源装置の電力消費のこの制御は、好ましくは、任意の電力出力にも関係し得る。これは、無停電電源装置に独自のエネルギー貯蔵ユニットがあり、必要に応じて電力を供給できる場合に特に当てはまる。次に、この電力を直接ＤＣ電圧中間回路に供給することができ、これはまた、中間回路電圧に基づいて制御することができる。これは、特に、予想される障害ケースが非常に短時間しか発生しないことが多く、無停電電源装置がこの短時間の発生に対してグリッドサポートの目的でエネルギーの一部を提供できるという考えに特に基づいている。これはまた、無停電電源装置がそのエネルギーの一部を中間回路に供給して、中間回路に接続された消費体に電力の全部または一部を供給し、それによってこのエネルギー成分を電力供給グリッドから引き出す必要がないことを意味し得る。
【００２３】
無停電電源装置とＤＣ電圧中間回路との間の結合は、好ましくは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、特に、双方向に動作するＤＣ／ＤＣコンバータを介して、実行される。無停電電源装置にエネルギー貯蔵ユニットがあり、そこから電力がＤＣ電圧中間回路に転送されるように、双方向で動作するＤＣ／ＤＣコンバータが提供される。加えてまたは代替として、中間回路電圧に基づく電力制御動作として提案されるのは、中間回路電圧に基づいて蓄電池ユニットの電力消費または出力を制御することである。この場合、電力貯蔵ユニットが提供され、ＤＣ電圧中間回路に結合される。そのような結合は、特に、双方向に動作するＤＣ／ＤＣコンバータを介して提供されてもよい。
【００２４】
したがって、電力は、ＤＣ電圧中間回路から引き出されるか、またはバッテリ貯蔵ユニットを介して前記ＤＣ電圧中間回路に供給されてもよい。それにより、電力消費体の電力消費の制御は、特に、線間電圧の偏差に基づいて制御またはサポートされてもよい。
電力貯蔵ユニットの消費電力または出力は、事前定義された電力貯蔵ユニットの静電気に基づいて中間回路電圧に基づいて制御することが提案されている。これらの電力貯蔵ユニットの静電気は、消費電力との間の線形関係を特定する。電力貯蔵ユニットの出力と中間回路電圧、したがって、少なくともセクションでは、基準値、特に閾値からの中間回路電圧の偏差に比例して、ＤＣ電圧中間回路と電力貯蔵ユニットとの間で電力の交換が行われる。
【００２５】
ＤＣ電圧中間回路のそのような電力制御のおかげで、ＤＣ電圧中間回路が無効電力を制御するのに十分な電力を有するために提供されてもよい。したがって、ＤＣ電圧中間回路が、特に、無停電電源装置および／または電力貯蔵ユニットから有効電力を受け取り、これを、本質的に無効電力を提供するために使用することが考慮される。供給のために、特に電力損失を補償または提供するために有効電力が必要である。無停電電源装置は、他の負荷、特にすべての負荷がすでにゼロに削減されている場合には、サポートラインを提供することを特に目的としている。周波数変換器の損失は、ＵＰＳによってカバーされる。
【００２６】
特に好ましくは、事前定義された消費体静力学に基づいて中間回路電圧に基づいて電力消費体の電力消費を制御し、以下に基づいて無停電電源装置の電力消費または電力出力を制御するための規定がある。事前定義されたＵＰＳスタティックに基づいて中間回路電圧を制御し、同時に実行される事前定義された貯蔵ユニットスタティックに基づいて中間回路電圧に基づいて電力貯蔵ユニットの電力消費または電力出力を制御する、特に、同時に実装する必要がある。この目的のために、これらの３つの静力学、特に消費体静力学、ＵＰＳ静力学、および貯蔵ユニット静力学を同時に実装し、対応する電力制御操作を並行して実行することができる。ここでは、これら３つの静力学が同じ入力変数、特に中間回路電圧を持っているが、異なる要素を駆動し、異なる場所で電力制御を提供することが特に確認された。これにより、これら３つの制御操作を同時に実行できる。ここでは、線形性のおかげで、これらの３つの概念または３つの制御されたユニットが互いに振動するのを防ぐそれぞれの静力学が提供されることが特に有利である。
【００２７】
さらなる実施形態によれば、電力消費体は、電力消費を制御することができる少なくとも１つの主消費体を有し、少なくとも１つの補助装置、特に電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置を有することが提案されている。この目的のために、次に、グリッド障害が発生した場合、少なくとも１つの補助装置に、または上記の無停電電源（ＵＰＳ）を介して、特に偏差、特に降下に関係なく、電力を供給することが提案される。線間電圧は、主消費体に線間電圧の偏差、特に降下に基づいて電力供給グリッドから電力が供給されている。したがって、主消費体の電力消費は、それによって、公称線電圧からの線電圧の偏差に基づいて、電力消費体の電力消費の全体的な提案された変更を実施するために変更される。電力消費を制御できない補助装置は、その電力要件を維持し続ける。つまり、電力消費体の電力消費の提案された変更によって何も変更されない。電力消費を制御することができないそのような補助装置は、好ましくは、その消費が、その計算動作を変更せずに、そしておそらくもはや制御プロセスを実行せずに変更することができないか、またはほとんど変更できないプロセスコンピュータである。電力の変化を許容しない、または許容度が低い測定装置、またはデータ送信装置も考慮される。
【００２８】
主消費体は、例えば、消費体が充電ステーションである場合には、接続されているすべての電気自動車を充電するための充電構造であってもよい。この場合、各車両がそれ自体で主消費体として充電されること、または現在充電されている、または充電される予定のすべての電気自動車が１つの主消費体として結合されることも考慮される。そのような主消費体は、これが個々の電気自動車であろうと、充電中の電気自動車であろうと、グループにまとめられた充電中の電気自動車であろうと、電気自動車が多かれ少なかれ充電されることによってその電力消費が変化する可能性がある。この点において、これは、電力消費を制御できる１つ以上の主消費体である。
【００２９】
ここで特に注目に値するのは、一方では１つ以上の主消費体、他方では電力消費を制御できない１つ以上の補助デバイスの組み合わせとそれに対応するターゲットアプローチと対応する制御である。この区別により、特に、電力消費体が、特にこの電力消費体について、不要な負荷制限を発生させることなく、支援的な方法で介入する場合でも、グリッド障害に完全に対応できる状況を実現することも特に可能である。
【００３０】
第１の差動電圧は、好ましくは、公称線間電圧の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％である。これにより、線間電圧のわずかな変動がまだ障害の識別をトリガーしないようにすることができる。同時に、提案された１０％または２０％の値は、それによりグリッド障害にできるだけ早く対抗するためにも、十分に早い段階ですでに線間電圧の偏差に基づいて電力消費体の電力消費を開始するのに十分に低い。
【００３１】
好ましくは、第１の差動電圧よりも大きく、好ましくは公称線間電圧の少なくとも５０％、特に公称線間電圧の少なくとも７０％である第２の差動電圧が提供される。したがって、このような第２の差動電圧は、第２の閾値を表し、線間電圧が公称線間電圧を第２の差動電圧よりも下回るか超える場合、電力消費体は電力供給グリッドから切り離されることが提案されている。このように提案されているのは、第１段階で、電力消費体が第１のグリッドサポートに参加する第２段階の方法である。このようにグリッド障害が非常に重大になり、電力消費体が電力供給グリッドをサポートすることがもはや有利でなくなり、場合によっては電力供給業者を危険にさらす第２段階では、電力消費体は電力供給グリッドから切断される。二次微分電圧の値として、これらは、公称線間電圧の少なくとも５０％、特に公称線間電圧の少なくとも７０％であることが提案されている。５０％と７０％の両方に適用されるこの値は、対応する重大なエラーが想定されるほど十分に高い値である。特に、第１の差動電圧の１０％または２０％の値に関しては、電力消費体が電力供給グリッドとその電力消費に結合されたままでいることができる線間電圧の十分に広い電圧範囲がまだある公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて変更することができ、それによってこの範囲のグリッドサポートに貢献する。
【００３２】
特に、５０％の値から始めて、特に電力消費体に電力貯蔵ユニットがない場合、それ以上の電力供給、すなわち電力供給グリッドからの電力消費が可能であることが確認されている。発生するか、せいぜい周波数変換器の損失をカバーできるため、電力消費体は電力供給グリッドのサポートを支援できなくなり、したがって、それを切り離すことが適切であるように思われる。
【００３３】
一実施形態によれば、電力消費体に提供される電力貯蔵ユニット、特に電力消費体の一部である電力貯蔵ユニット、およびグリッド障害が発生した場合、電力貯蔵ユニットが電力をそれによって電力を供給するためのＤＣ電圧中間回路に供給するために提供されることが提案されている。したがって、電力貯蔵ユニットは、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて電力消費体の電力消費をサポートすることができ、あるいはその実施のために決定的に使用することさえできる。この目的のために、電力貯蔵ユニットによって提供される電力は、電力消費体自体に提供され、特に、電力消費体の主消費体は、それによって部分的または完全に、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて減少する電力削減を補償するために電力を供給されることが提案されている。
【００３４】
さらにまたは代替として、貯蔵ユニットが少なくとも１つまたは補助装置に電力を供給することが提案されている。特に、例えば、プロセスコンピュータまたはデータ伝送デバイスなどの補助装置は、グリッド障害の場合に、この電力貯蔵ユニットによって電力を供給されてもよい。それにより、この補助装置はまた、線間電圧の偏差に基づいて電力消費体の電力消費の提案された変化とは無関係に電力を供給されてもよい。これにより、補助装置は、変更なしにその機能を実行することができる。
【００３５】
さらにまたは代替として、電力供給グリッドへの無効電力の供給のために電力を供給するために、電力貯蔵ユニットが提案されている。ここでは特に、無効電力の供給にも一定量の有効電力が必要であることが確認されており、これは電力貯蔵ユニットによって提供されてもよい。したがって、無効電力を供給するこの機能は、電力供給グリッドからの電力に依存しない。特に、電力貯蔵ユニットは、無効電力を生成するために必要な電力損失を提供してもよい。
【００３６】
ある改良によると、グリッド障害が発生した場合、周波数変換器が無効電力を電力供給グリッドに供給すること、または、そこから引き出すこと、および無効電力の供給を実行するために必要な有効電力がその電力消費を削減することによって電力消費体によって解放されること、および／または電力貯蔵ユニットによっておよび／または電力供給グリッドによって提供されることが提案されている。これは、特に電圧をサポートするために無効電力を供給または引き込むことができることを意味している。無効電力が供給されるか引き出されるかは、無効電力の定義にも依存する。いかなる場合でも、無効電力は、公称線間電圧からの線間電圧の偏差を打ち消すように供給または引き出されることが提案されている。無効電力の供給は、無効電力の引き込みを意味すると常に理解されるべきであり、グリッド障害の前にすでに供給または引き出されている無効電力の大きさが変更されることも意味していてもよい。特に発生する損失のために、無効電力を供給または引き出すために、少なくともある程度の有効電力も必要である。これは、供給グリッドまたは電気貯蔵ユニットによって提供されてもよい。それが供給グリッドから引き出される場合、電力消費体の電力消費をこれ以上増加させないことが特に有利であってもよいし、この目的のために、消費体はその電力消費を低減し、それにより有効電力を放出してもよい。
【００３７】
さらにまたは付加的に、無効電力はサポート電流によって供給され、サポート電流はまたは中間回路電圧に基づいて制御されることが提案されている。ここで、サポート電流は、特に、電力消費体に電力を供給するために電力供給グリッドから引き出される電流に重ね合わされる電流成分を意味すると理解されるべきである。別の方法として、電力供給グリッドから引き出される総電流は、サポート電流として理解される。ここで、サポート電流は、特に線間電圧に対する相位置に関して、電力消費体に供給するために使用される通常の電流とは異なる。位相シフトは、特にこの点で、無効電流を供給または引き込むために提供されてもよい。
【００３８】
特に、実効値の意味でのサポート電流の振幅は、線間電圧に基づいて制限されてもよい。これは、特に、線間電圧が低下した場合、線間電圧を中間回路電圧に整流し、それによって無効電流を所望のレベルで供給し続けるために、より大きな努力が必要であるという発見に基づいている。したがって、電流がその時点ですでに高い場合は、電流を減らすことが理にかなっている可能性があることが確認されている。これは、線間電圧に基づくサポート電流の提案された制限によって達成することができる。
【００３９】
周波数変換器は、中間回路電圧を所定の中間回路電圧値に調整するために中間回路制御動作を行うことが好ましく、周波数変換器は、利用可能な交換電力を計算し、この計算値を電力消費体に送信する。
したがって、この場合、供給グリッドから電力を引き出すのによく適した中間回路電圧を提供できるようにするために、中間回路電圧を事前定義された中間回路電圧値に調整することが提案され、必要であれば、また無効電力を電力供給グリッドに供給したり、そこから引き出したりするためにも使用されることが提案されている。
【００４０】
中間回路電圧が事前定義された中間回路電圧値に調整される限り、これはまた、中間回路電圧レベルに基づいて利用可能な交換電力を識別することに影響を及ぼしてもよい。理想的なケースでは、中間回路電圧は、利用可能な交換電力の量に関係なく固定値に保たれるため、中間回路電圧のレベルでも、利用可能な交換電力について結論を出すことはできない。したがって、周波数変換器は、利用可能な交換電力に関する情報を電力消費体、特に電力消費体の主消費体に提供することが提案されている。特に中間回路電圧を調整することにより、周波数変換器は、制御関係から、ＤＣ電圧中間回路に特に存在する利用可能な交換電力を識別することができる。この情報は、電力消費体をさらに制御するために、または電力消費体の対応する制御ユニットに送信される。
【００４１】
一実施形態によれば、グリッド障害が発生する前の電力消費体の電力消費量を障害前の値として保存し、グリッド障害が終了した後、電力消費体の電力消費量を障害前の値のレベルに設定することが提案されている。これにより、グリッド障害が経過した後、グリッド障害の前に存在していたのと同じ動作点も可能な限り全体的に設定される状況を実現することが可能である。これにより、障害前と同じグリッド動作を可能な限り設定することもできる。特に、電力供給グリッドは、グリッド障害が発生する前は基本的に安定した動作点にあり、理想的にはすべてのグリッド参加者が正確に動作点に戻った場合、これもグリッド障害後に再び安定するはずであると想定される。
【００４２】
これはまた、特にグリッドの安定性は、一方では発電電力と供給電力、他方では電力供給グリッドから引き出される電力のバランスによって定義されるという考えに特に基づいている。特に、グリッド障害が原因で何らかの負荷制限が発生した場合、つまり、一部の電力消費体が電力供給グリッドから切断した場合には、このようなグリッド障害に続く１つの特定の問題は、発電機が電力を供給している場合、電力を消費に適応させてもよいし、またはグリッド障害に応じて、このようなバランスを達成するために、上位機関による消費体のターゲットを絞ったアクティブ化も考慮に入れてもよい。この実施形態で提案される電力消費体がそれ自体を以前の電力消費状態に戻すことができる限り、これは、電力供給グリッドにおける発電と消費との間のこの電力バランスを確立するのに役立つ可能性がある。
【００４３】
そのような故障前の値は、特に、電力が少なくとも一時的に減少し、また、場合によってはその逆に、柔軟な方法で増加することができる、対応する柔軟な消費体によって確立されてもよい。このような動作の一例は、充電目的で接続された電気自動車をより少ない電力で一時的に充電することによって、つまり、よりゆっくりと充電することによって、電力供給グリッドからの電力消費を減らすことができる充電ステーションである。同様に、電気自動車がより速く充電されるように、充電電力も（技術的可能性の範囲内で）増加させることができる。例えば、電気自動車がこれを除外しているため、または特定の制限までしか可能でないためにこれが不可能な場合は、電力貯蔵ユニットからの電力を使用することができる。
【００４４】
したがって、一実施形態によれば、電力貯蔵ユニットを使用して故障前の値を設定することも提案されている。これは、バッファ機能を実行し、それによって、電力消費体の全体的な電力消費を短時間および短時間で増加または減少させる可能性がある。これは、グリッド障害時に一部の車両が充電ステーションの充電ポイントから切断された場合に特に有利である。グリッド障害が終了した後、その場合、これらの車両は、最初は電力をまったく消費しない可能性があるため、充電ステーションがグリッド障害の前に電力の値に戻ることは全体的に困難である。これは、電力貯蔵ユニットを使用することで防ぐことができる。
【００４５】
さらに、充電電力が大幅に低下した場合、一部の車両は障害を識別して充電プロセスを中断してもよい。この場合、他の車両および／または電力貯蔵ユニットは、故障前の値を確立するために追加の電力を消費してもよい。他の車両および／または電力貯蔵ユニットを使用して、電力を新しい永久値までゆっくりと増加させることができ、特に、時間の経過とともに新しい永久値までランプ状に電力を増加させることができる。
【００４６】
消費体が充電ステーションであって、プレ電力貯蔵ユニットを持っている場合、これはそのような電力貯蔵ユニットとして使用され、電力を供給または消費することができる。さらに、または代替として、充電目的で接続された電気自動車またはその電力貯蔵ユニットは、それぞれ、故障前の値を設定するために電力を供給する貯蔵ユニットとして使用することもできる。この目的のために、いくつかの接続された電気自動車の貯蔵ユニットを含む貯蔵ユニットは、制御目的のために使用されてもよい。結果として、電気自動車は、故障前の値を簡単に設定するために２回使用することができる。それにより、特に、追加の電力貯蔵ユニットを提供する必要を回避することができる。
【００４７】
一実施形態によれば、グリッド障害が終了した後、電力消費を障害前の値のレベルに設定するために、事前定義された変化曲線、特に、消費電力が故障前の値のレベルまで直線的に変化する時間ランプ関数を介して、電力消費を設定することが提案されている。これにより、新しいグリッド障害につながる可能性のある突然の変更が回避される。
したがって、電力消費体が電気自動車を充電するための充電ステーションとして設計されることも好ましくは提案される。そのような消費体は、その電力消費を変更し、したがって電力供給グリッドから電力を引き出し、またそれを的を絞った方法で変更する可能性が高い。電力消費体は、追加または代替として、データセンタ、冷蔵倉庫、または工場として設計することもできる。原則として、ＤＣ電圧中間回路を介して電力が供給される他の消費体、特に、ＤＣ電圧中間回路の電圧低下の場合に、以前に非アクティブ化された消費体にも考慮が払われる。
【００４８】
一実施形態によれば、電力消費体は、同じ電力供給グリッドに給電する少なくとも１つの並列消費体を考慮して、電力供給グリッドをサポートするために周波数変換器を使用するサポート消費体として設計することが提案されている。したがって、そのようなサポート消費体は、電力供給グリッドをサポートする準備ができており、その過程で並列消費体の行動を同時に考慮に入れる電力消費体であって、そのうちのいくつかも存在する可能性がある。この場合、並列消費体は、特にグリッド自体をサポートすることができず、特にその電力を目標の方法で線間電圧に適応させることができない消費体であって、この点で受動消費体と呼ばれることがある。
【００４９】
この目的のために、サポート消費体が、同じ電力供給グリッドに給電する並列消費体、すなわち受動消費体の行動、特にグリッド切断を特定することが特に提案されている。特にサポート消費体は、例えば、受動消費体の一例としてのデータセンタの場合には、または別の理由で、並列消費体、つまり特に、受動消費体が、負荷制限または低電圧によるターゲットの非アクティブ化のために電力供給グリッドから切断されたときを識別する。
【００５０】
この点において、この並列消費体、または受動消費体は、グリッド障害が発生したときに電力供給グリッドに接続したままにすることができなかったものであるが、ここではサポート消費体と呼ばれる電力消費体は、電力供給グリッドに結合されたままである。この場合のサポート消費体は、グリッド障害が発生する前に、少なくとも並列消費体または受動消費体の電力消費量を認識および／または識別する。
【００５１】
この目的を達成するために、次に、サポート消費体は、並列消費体とサポート消費体の電力消費の合計としての総電力消費が変化するように、事前定義された総電力変化に従って、線間電圧の偏差に基づいてその電力消費を変更することが提案される。この点において、並列消費体は、サポート消費体とともに、全体的に消費体と見なされ、並列消費体がその動作を適応できない場合でも、この一般的な消費体に対して回線電圧に依存する動作が事前定義される場合がある。したがって、この部分は、事前定義された動作が両方の消費体の全体的な動作として一緒に維持されるように、サポート消費体によって引き継がれる可能性がある。
【００５２】
好ましくは、並列消費体の負荷制限および／または並列消費体の再活性化によって引き起こされる電力の急上昇でさえ、サポート消費体によって吸収される。したがって、サポート消費体は、その性能に関して、特に吸収された電力を変更する能力に関して、十分なサイジングを有するべきである。
さらに、または代替として、グリッド障害が終了した後、サポート消費体は、総電力消費がサポート消費体と並列消費体の障害前の値の合計に達するように電力消費を設定することが提案されている。したがって、ここでは、並列消費体がその電力を設定できないことも想定されている。しかしながら、場合によっては、必然的に、電力供給グリッドから切断されるか、再アクティブ化されることがある。サポート消費体は、好ましくは、並列消費体のこの切断および再アクティブ化に関連する電力の急上昇を補償することができる。これにより、電力消費量を制御できない消費体が存在するにもかかわらず、サポート消費体が可能な範囲で電力消費量を制御できない可能性があるが、全体的な概念に、そのアクティブ化または非アクティブ化が電力要件の変更をもたらさないようにするために、それでも考慮して統合される。
【００５３】
実際、グリッドから切断するか、再アクティブ化することで電力要件を変更するが、この変更はサポート消費体によって補償される。言い換えれば、電力供給グリッドの観点から、サポート消費体と並行消費体の合計は、個々の消費体の力と見なされる。したがって、グリッド障害の前と同じ総電力を、グリッド障害の後にサポート消費体と並列消費体に一緒に設定することができる。これにより、特に、グリッド障害後の電力供給グリッドの回復フェーズを改善することも可能である。
【００５４】
本発明によれば、また提案されるのは、電力消費体、特に電気自動車を充電するための充電ステーションである。そのような電力消費体は、周波数変換器を有し、電力消費体は、周波数変換器を使用して電力供給グリッドに結合される。電力供給グリッドには線間電圧があり、公称線間電圧によって特徴付けられる。特に、この場合、電力は、電力消費体に電力を供給するために、周波数変換器を介して電力供給グリッドから引き出され、周波数変換器は、この引き込みを適切に制御することができる。
【００５５】
さらに提供されるのは、線間電圧が公称線間電圧から少なくとも第１の差動電圧だけずれているグリッド障害について電力供給グリッドを監視する監視ユニットである。この目的のために、監視ユニットは、電圧検出装置を備えていてもよく、または他の方法で電圧に関する情報を受け取り、それを評価することができる。特に、周波数変換器が電圧検出を実行することが考慮される。この場合、周波数変換器の電圧検出は、例えば、変圧器などのさらなる要素が周波数変換器と電力供給グリッドの間に挿入されることを意図している場合でも、線間電圧に関する情報をしばしば提供してもよい。
【００５６】
さらに提供されるのは、グリッド障害が発生したときに電力消費体が電力供給グリッドに結合されたままであるように電力消費体を制御する動作制御ユニットである。動作制御ユニットは、グリッド切断の他の理由が考慮されない限り、電圧偏差の場合に最初にグリッド切断を提供しないように特に構成および設定されている。そのようなさらなる理由は、公称線間電圧に対する線間電圧の偏差が第２の閾値を超えるか下回ることであってもよく、これは、対応して高い電圧偏差が検出されることを意味する。いずれの場合も、動作制御ユニットは、最初に電力消費体を電力供給グリッドに可能な限り長く結合させ続けるように構成される。
【００５７】
さらに提供されるのは、公称線間電圧からの線間電圧の偏差に基づいて、電力消費体の電力消費を変化させる電力制御ユニットである。このような電力制御ユニットは、操作制御ユニットと同様に、プロセスコンピュータとして提供することができる。動作制御ユニットおよび電力制御ユニットは、好ましくは、それらが、互いに情報を交換し、互いに調整することができるように、互いに結合されている。好ましくは、監視ユニットおよび周波数変換器への結合もあり、これは、情報を交換し、互いに調整するために、これらの４つの要素が互いに結合されることが好ましいことを意味する。特に、監視ユニット、動作制御ユニットおよび／または電力制御ユニットはまた、例えば、対応する監視または制御プログラムとしてプロセスコンピュータに個別に実装されてもよいし、またはプロセスコンピュータに一緒に実装されてもよい。
【００５８】
したがって、電力制御ユニットは、電力消費量、すなわち、線間電圧の偏差に基づいて、したがって、排他的ではないが、排他的にではなく、電力消費体の理想的な使用法に応じて、電力消費体によって電力供給グリッドから引き出される電力量を制御する。電力消費体は通常、少なくとも１つの有用な機能を有し、特に、電力消費体が充電ステーションである場合に電気自動車を充電する。電力消費体は通常、その有用な機能を実行するために、それぞれの場合に必要なだけの電力を電力供給グリッドから引き出す。ここでは、電力制御ユニットが電力消費体の電力消費を線間電圧に基づいて制御し、それによって電力消費体のためのグリッドサポート機能を作成することも提案されている。
【００５９】
電力消費体は、好ましくは、上記の実施形態のうちの１つによる方法を実行するように準備される。特に、周波数変換器、監視ユニット、動作制御ユニットおよび／または電力制御ユニットは、対応する方法ステップを実行するように準備されている。
さらなる実施形態によれば、
−中間回路電圧を有するＤＣ電圧中間回路を有する周波数変換器と、
−線間電圧、特に線間電圧と公称線間電圧の間の偏差に依存する中間回路電圧と、
が提供され、
−中間回路電圧に基づいて、特に、以下を含むリストから、少なくとも１つの電力制御動作が提供される。
−電力消費体の消費電力は、中間回路電圧に基づいて制御され、
−特に、事前定義された消費体静力学に依存し、消費体静力学は、少なくともセクションで、消費体の電力消費と中間回路電圧の間の線形関係を指定し、
−無停電電源装置（ＵＰＳ）の消費電力または電力出力は、中間回路電圧に基づいて制御され、
−特に、事前定義されたＵＰＳ静力学に依存し、ＵＰＳ静力学は、ＵＰＳの消費電力または出力と中間回路電圧との間の線形関係を少なくともセクションで指定し、
−電力貯蔵ユニットの消費電力または電力出力は、中間回路電圧に基づいて制御され、
−特に、事前定義された貯蔵ユニットの静力学に応じて、貯蔵ユニットの静力学は、少なくともセクションで、電力貯蔵ユニットの消費電力または出力と中間回路電圧との間の線形関係を指定する。
【００６０】
特に、中間回路に依存する電力制御は、電力制御ユニットによって実施される。そうでなければ、意味およびさらなる説明に関して、本発明に従って提案された方法の対応する実施形態に関する上記の説明が参照される。
電力消費体は、
−電力消費を制御することができる少なくとも１つの主消費体と、
−少なくとも１つの補助装置、特に、電力消費を制御することができない少なくとも１つの補助装置と、
を有し、
−無停電電源装置（ＵＰＳ）が設けられ、グリッド障害が発生すると、少なくとも１つの補助装置は、特に、公称線間電圧からの線間電圧の偏差、特に、線間電圧の低下に関係なく、無停電電源装置（ＵＰＳ）を介して電力を供給され、
−主消費体は、線間電圧、特に、公称線間電圧からの線間電圧の差、特に、線間電圧の低下に基づいて、電力供給グリッドから電力が供給される、
ことを特徴とすることが好ましい。
【００６１】
特に、制御可能な主消費体と補助装置との間の相互作用は、好ましくは、操作制御ユニットを使用して達成される。この点で、動作制御ユニットは、電力消費体の個々の要素に対して包括的な方法で動作する。そうでなければ、クレームされた方法の実施形態に関する上記の説明に関するさらなる説明が同様に明らかになる。
−電力貯蔵ユニットは、電力消費体のために提供され、特に、電力貯蔵ユニットは、電力消費体の一部であって、
−グリッド障害が発生すると、電力貯蔵ユニットは、以下を含むリストから少なくとも１つに電力を供給するために、またはＤＣ電圧中間回路に電力を供給することを有利に提案する、
−電力消費体、
−少なくとも１つの補助装置、および
−電力供給グリッドへの無効電力の供給。
【００６２】
したがって、電力消費体は、電力貯蔵ユニットを有し、これは、特に、電力消費体、少なくとも１つの補助装置、および／または無効電力を電力供給グリッドに供給するために直接使用することができる予備電力も提供する。この方法の対応する実施形態に関する上記の説明は、ここでも同様に適用することができる。
ここで、本発明は、添付の図を参照して、実施形態に基づいて以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】電力消費体としての充電ステーションの概略図を示す図。
【図２】中間回路に依存する電力制御の様々な静力学を示す図。
【図３】線間電圧に依存する電力制御の特性曲線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
図１は、充電ステーション１の概略図を示している。充電ステーション１は、複数の充電端子２を有し、それぞれがＤＣ／ＤＣコンバータとして表されている。同様に例示的に、電気自動車４は、各充電端子２に接続されている。もちろん、通常、異なる電気自動車を充電することができると想定され、電気自動車４に対する同じ参照記号の使用は、図１の説明に関連して区別する必要はないことを示すことのみを目的とする。充電端子２および車両４は、この点に関して、本質的に例示的であると理解されるべきである。特に３つ以上の充電端子２も考慮に入れられる。ただし、充電端子２に電気車両４が接続されていない場合も考慮される。
【００６５】
充電端子２に電力を供給するために、例示的に示されている電力供給グリッド８からの電気ＡＣ電圧を、入力電圧として充電端子２に利用可能なＤＣ電圧またはＤＣ電流に変換する周波数変換器６が用意されている。この点で周波数変換器６は、詳細には示されていないＤＣ電圧中間回路を有するが、例えば、示されているＤＣ電圧記号は、この点で、このＤＣ電圧中間回路を表すこともできる。この場合の周波数変換器６は、ＤＣ電圧出力１０を有し、これは、ＤＣ電圧中間回路に直接接続することができる。この点で、電流は、ＤＣ電圧出力１０から、したがって、周波数変換器６のＤＣ電圧中間回路から充電端子２に流れることができ、それは、この目的のために、個々の充電端子２の間で分割されてもよい。
【００６６】
周波数変換器６は、ＡＣ電圧入力１２を備えており、それによって、グリッド切断スイッチ１４を介して電力供給グリッド８に結合されている。
制御周辺機器１６は、制御目的のために提供され、この点で、補助装置を形成するか、または補助装置を含む。この点で、この制御周辺機器１６は、補助装置（ＡＵＸ）と呼ばれてもよい。
【００６７】
この場合の制御周辺機器１６は、象徴的に示され、電力供給グリッド８の線間電圧Ｕを検出することができるセンサ２０を有する監視ユニット１８を備えている。この点で、監視ユニット１８は、特に、線間電圧Ｕのレベルに応じて、電力供給グリッド８のグリッド障害を監視することができる。この場合、監視ユニット１８は、監視の結果を動作制御ユニット２２および電力制御ユニット２４に供給する。さらにまたは代替として、監視ユニット１８は、検出された電圧値Ｕを動作制御ユニット１２および電力制御ユニット２４に直接送信することもできる。
【００６８】
動作制御ユニット２２は、とりわけ、グリッド切断スイッチ１４を駆動することを意図している。これは、グリッド切断スイッチ１４と操作制御ユニット２２との間の対応する接続両方向矢印によって示されている。この場合の両方向矢印は、情報がグリッド切断スイッチから、特に、そのスイッチ位置について、動作制御ユニット２２に送信されてもよいことも示している。
【００６９】
電力制御ユニット２４は、特に、充電ステーションの全体的な電力消費を制御する。これは、特に周波数変換器６の対応する駆動を介して行われ、線間電圧またはこれに関する情報に基づいて行われてもよい。例として、中間回路電圧は、線間電圧に関する情報を提供してもよい。特に、それに基づいて所与の中間回路電圧で電力が電力供給グリッドから引き出されるコンバータの制御と同様に中間回路電圧が既知である場合には、線間電圧はそこから直接的または間接的に導き出されてもよい。電力制御ユニット２４はまた、この線間電圧またはこれに関する情報を監視ユニット１８から受信することができる。しかしながら、周波数変換器６自体が、線間電圧Ｕの電圧検出を提供し、こうして検出されたこの線間電圧Ｕまたは検出された線間電圧Ｕに関する情報を電力制御ユニット２４に送信することも考慮に入れられる。周波数変換器６については、コントローラの静力学のグラフが象徴的に示され、以下でさらに説明される中間回路電圧に依存する電力制御の可能性を提供する。この場合、検出された線間電圧のレベルを使用せずに済む。一実施形態によれば、この場合、線間電圧のレベルは、情報として中間回路電圧の調整に組み込まれてもよく、そのような調整は、好ましくは、周波数変換器６で実行される。
【００７０】
充電ステーション１はさらに、この充電ステーション１において予備電力貯蔵ユニットとしても機能する電力貯蔵ユニット２６を有している。それは基本的に、貯蔵ユニット変換器２８を介して周波数変換器６のＤＣ電圧出力１０に結合される。一般に、ＤＣバス３０は、この目的のために提供されてもよく、周波数変換器６のＤＣ電圧出力１０に接続され、したがって、充電端子２および貯蔵ユニット変換器２８などの様々なＤＣ電流サブ消費体を接続する。
【００７１】
電力貯蔵ユニット２６に加えて、コントローラの静力学のグラフも同様に例示的に示され、これは、以下でさらに説明する電力貯蔵ユニット２６が中間回路の電位依存性電力制御を実装した可能性があることを象徴することを意図している。電力貯蔵ユニット２６またはその貯蔵ユニット変換器２８は、この目的のためにそれに応じて駆動されてもよい。そのような駆動はまた、例えば、電力制御ユニット２４によって実行されてもよいが、これは、明確にするために図１には示されていない。
【００７２】
さらに、ＤＣバス３０に接続され、したがってＵＰＳコンバータ３４を介して周波数変換器６のＤＣ電圧出力１０に接続される無停電電源装置３２がさらに提供される。この無停電電源装置（ＵＰＳ）３２は、制御周辺機器１６などの補助装置を駆動することができる。制御周辺機器１６、特に、監視ユニット１８、動作制御ユニット２２および電力制御ユニット２４は、本質的にプロセスコンピュータとして設計されており、実際の実施形態では全体的または部分的に組み合わされてもよく、わずかな電力の変化だけを許容してもよく、つまり、グリッド障害が発生した場合でも、無停電電源装置３２は、これらの制御周辺機器への電力供給を可能な限り変更されないようにすることができることを意味する。
【００７３】
ただし、ＵＰＳは、コンバータの損失のみをカバーするように設計および／または使用することもできる。この場合、ＵＰＳは、中間回路として提供され、図２に示すように、中間回路に接続され、コンバータの損失をカバーするために中間回路に電力を供給する。
しかしながら、無停電電源装置３２は、例えば、充電ステーション１内で、あるいは外部に配置された中央ユニットに情報を送信するための通信デバイスなど、単純化のためにここに示されていない他の補助デバイスにも電力を供給してもよい。無停電電源装置３２について、コントローラの静力学のグラフも示されている。このグラフは、制御関係としての中間回路電圧の関数としての無停電電源装置の電力を象徴し、後でより詳細に説明される。
【００７４】
充電端子２についてのコントローラ静力学のグラフも示され、このグラフは、同様に以下でさらに説明される中間回路電圧の関数としての充電端子２の電力を象徴する。
別の制御オプションは、充電端子２によって個別にまたは総電力として提供することができるそれぞれの最大充電電力を指定することからなる。これは、周波数変換器６から充電端子２まで伸びる破線の矢印で表される。しかしながら、これは象徴的に理解されるべきであり、上部に示されている１つの充電端子の制御を象徴するだけではない。しかしむしろすべての充電端子２は、可能な限り同様にこの電力制限を受け取ることができるはずである。しかしながら、充電端子２がそれらの間で分割する、送信される総電力制限についても考慮に入れられる。
【００７５】
図２は、周波数変換器、特に、図１の周波数変換器６の中間回路電圧の関数としての電力制御動作についての複数のグラフＡからＤを示している。これらのグラフ、またはそこに含まれる特性曲線は、それぞれコントローラ静力学と呼ばれることもある。グラフは、個々のグラフがパワーに関して異なるスケールを有する可能性がある、すなわち、異なる振幅を有する可能性がある限り、パワー振幅に関して特に例示的である。ただし、それぞれの場合に横軸にプロットされている中間回路電圧の分解能は、すべてのグラフで同じようにスケーリングされており、この場合、個々の中間回路電圧依存電力制御操作間にこの点で存在する関係を明確にすることも目的としている。
【００７６】
図２の各グラフは、その縦軸に、ＤＣ電圧中間回路が出力する、または出力できる、または出力する必要がある電力を示している。この点で正の値は、電力がＤＣ電圧中間回路から出力されることを意味する。それぞれの電力が出力される場所、または負の値の場合は消費される場所まで、個々のグラフ間で異なる。絶対電力値、特にそれぞれの場合に示される最大値または最小値は、個々のグラフ間で異なる場合がある。
【００７７】
グラフＡは、電力供給グリッドに関連する周波数変換器の提案された電力動作を示している。したがって、電力Ｐを用いて、グラフは、ＤＣ電圧中間回路から電力供給グリッドに出力される、すなわち、電力供給グリッドに供給される電力を示す。したがって、横軸より下にある負の電力値は、電力供給グリッドからＤＣ電圧中間回路への電力の消費を示す。
【００７８】
したがって、２つのグラフ軸が交差するグラフの原点は、電力値０の公称中間回路電圧ＵＺＫを示す。したがって、中間回路電圧がその公称値を持っている場合、電力は電力供給グリッドから引き出されることも、そこに供給されることもない。中間回路電圧ＵＺＫが第１の高中間回路電圧値Ｕ＋ＺＫ１まで増加すると、電力は最大値Ｂｍａｘまで直線的に増加する。それ以降、最大電力がＤＣ電圧中間回路から電力供給グリッドに供給される。
【００７９】
中間回路電圧ＵＺＫが低下すると、具体的には、第１の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ１まで低下し、電力も最小値Ｂｍｉｎまで低下する。最小電力値Ｐｍｉｎは、最大電力値Ｐｍａｘの負の値に正確に対応する場合がある。一般に、グラフＡに示されている特性曲線は、原点に関して点対称、つまり２つの座標軸の交点に関して点対称であることが考慮される。
【００８０】
したがって、中間回路電圧に応じて、電力は電力供給グリッドから引き出されるか、または電力供給グリッドに供給されてもよい。グラフＡの特性曲線は、ライン側コンバータの静力学と呼ばれてもよい。
さらに、電力供給グリッドから引き出すことができる電力の制限を示していてもよい電力制限ＰＬも示されている。この制限電力ＰＬは、電力が最大値まで電力供給グリッドから引き出されないように準備することができる。これにより、電力供給グリッドから引き出される電力は、特にグリッドのサポートのために、削減または制限することができ、最終的には、特にグリッド障害の場合に、電力消費体によって引き出される電力を削減することもできる。
【００８１】
次に、グラフＢは、検討中の電力消費体にオプションで提供できる電力貯蔵ユニットの静力学を示す。したがって、中間回路電圧が第１の低中間回路電圧値、第１の高中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ１，Ｕ＋ＺＫ１との間にある場合、電力貯蔵ユニットは呼び出されない。この範囲外では、中間回路電圧が第２の高中間回路電圧値Ｕ＋ＺＫ２に達するまで、電力は直線的に増加する。中間回路の電圧が上昇すると、電力が中間回路から電力貯蔵ユニットに出力される、すなわち電力貯蔵ユニットに蓄えられるように準備されている。ただし、中間回路電圧が第１の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ１を下回ると、電力も低下し、具体的には、第２の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ２まで低下する。次に、電力貯蔵ユニットは、電気中間回路貯蔵ユニットに電力を出力し、したがって、電気中間回路貯蔵ユニットは、特性曲線に従って電力貯蔵ユニットから電力を消費する。
【００８２】
原則として、この図２のすべてのグラフについて、静力学という用語は、特にそれぞれの場合に線形に上昇または下降する分岐に関連し、この点で線形セクションが存在することに注意すべきである。さらに、グラフＡからＤの静力学も、それぞれのコンポーネントについて図１に示されている。
グラフＣは、電力消費体、すなわち、図１によれば、接続された電気自動車４を備えたすべての充電端子２である主消費体の提案された静力学を示している。電力消費体または主消費体は、本質的に、中間回路電圧ＵＺＫの電圧範囲の大部分にわたって最大値を有し、したがって、電気中間回路から最大電力を受け取ることができる。しかし、中間回路電圧が第２の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ２をさらに下回っている場合は、周波数のＤＣ電圧中間回路から引き出される電力、特に電力を減らすことが提供される。コンバータ、中間回路電圧が第３の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ３に達するまで直線的に降下する。ここでは、この点で電力消費体自体は電力を生成せず、ＤＣ電圧中間回路に戻すことができると想定される。少なくともそれが検討の基礎である。
【００８３】
グラフＤは、無停電電源装置ＵＰＳの静力学を示している。無停電電源装置は、特に、図１に無停電電源装置３２として示されているようなものであってもよい。これは、ＤＣ電圧中間回路から電力を受け取り、次に、例えば、図１に示すように、特に消費体または充電ステーションの制御デバイスを含む周辺デバイスに電力を供給する。
グラフは、無停電電源装置ＵＰＳが、中間回路電圧ＵＺＫが第３の低中間回路電圧値Ｕ−ＺＫ３を下回った場合にのみ、ＤＣ電圧中間回路に電力を供給することを示している。その後、中間回路の電圧が低下し続けると、電力は直線的に減少する。次に、無停電電源装置がＤＣ電圧中間回路に電力を供給する。
【００８４】
さらに、特にグラフＢ，ＤおよびＥの場合には、横軸からの水平特性曲線のわずかな偏差は実際の偏差を表すものではなく、特性曲線と横軸を視覚的に区別でようにするために、このような表現が選択されたことに注意すべきである。
最後に、グラフＥは、適切な加熱抵抗器に電流を流してエネルギーを破壊したり、熱に変換したりすることで、ＤＣ電圧中間回路から電力を消費できるオプションのチョッパを示している。
【００８５】
このようなチョッパのっ静力学がグラフＥに示されている。ここでは、中間回路電圧ＵＺＫが非常に高い値に達したときにのみ、チョッパがアクティブになることがわかる。これをここでは第４の高中間回路電圧値Ｕ＋ＺＫ４と呼ばれる。それ以降、チョッパが直流電圧中間回路から引き出す電力は、中間回路電圧ＵＺＫが増加し続けるにつれて最大値まで増加する。
【００８６】
図３に、線間電圧依存の有効電力特性曲線と線間電圧依存の無効電力特性曲線のグラフを示す。したがって、電力消費体は、無効電力ＱＦＲＴを電力供給グリッドに供給するか、線間電圧ＵＮｅｔに基づいてそこから引き出すことが提案されている。したがって、無効電力ＱＦＲＴは公称線間電圧ＵＮの近くに供給されない。特性曲線は、座標軸の少し下のこの領域に表示され、これは、説明を改善するためだけに使用される。実際、それは公称線間電圧ＵＮに近い領域の座標軸上にある必要がある。線間電圧ＵＮｅｔが上限閾値電圧Ｕｍａｘを超える程度まで増加すると、入力無効電力ＱＦＲＴは、特に線間電圧が増加し続けるにつれて直線的に増加する。同様に、示されている座標系の原点に関して特に点対称である場合、無効電力ＱＦＲＴは、線間電圧ＵＮｅｔが下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回るとすぐに、電力供給グリッドから引き出される。特に、この引き出される無効電力の量は、線間電圧が低下し続けるにつれて直線的に増加する。したがって、供給される無効電力ＱＦＲＴは負であり、線間電圧が低下し続けると、同様に同時に低下する。
【００８７】
同時に、電力消費体、特に主消費体によって消費される有効電力ＰＦＲＴが示されている。したがって、消費電力は、無効電力供給の不感帯の領域、すなわち、下限電圧閾値Ｕｍｉｎと上限電圧閾値Ｕｍａｘとの間の最大値を採用する。この場合には、電力消費体は、可能な限り変更されない方法で最大電力を消費する通常の状態にある。この電力値も、可能な最大電力とは異なる場合がある。特に、この場合の消費体は、電力線間電圧ＵＮｅｔに関係なく、その時点で動作することが理にかなっている範囲で電力を消費する。その後、線間電圧ＵＮｅｔが上限閾値Ｕｍａｘを超えて上昇した場合には、線間電圧が増加するにつれて引き出される有効電力を減らすこと、特に線形に減らすことが提案されている。特性曲線の終わりに向かって、これは、線間電圧の電圧偏差が高すぎる場合、消費される有効電力が値０に低下する前に、シャットダウンがすでに考慮されている可能性があることを明確にするために、破線の形式で示されている。
【００８８】
非常によく似た方法で、電力消費体が消費する電力も、線間電圧が下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回ると減少する。特に、線間電圧が低下し続けると、特に値が０に減少するように、電力が直線的に減少することが提案されている。
したがって、下限閾値電圧Ｕｍｉｎと上限閾値電圧Ｕｍａｘとの間の電圧範囲は、少なくとも無効電力特性曲線に関して、不感帯領域と呼ばれてもよい。ここでは、グリッド障害が存在し、線間電圧がこの不感帯領域の外側にあるとすぐに、つまり、上限閾値電圧Ｕｍａｘを超えるか、下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回るとすぐに検出されると想定される。
【００８９】
したがって、消費電力ＰＦＲＴに関しては、これは不感帯領域内で減少しない。ただし、原則として、電力ＰＦＲＴが低減されていない領域は、無効電力特性曲線の不感帯領域に対応するのではなく、大きくしたり小さくしたりできるようにすることも考慮される。これは、好ましくは、下限閾値電圧Ｕｍｉｎを下回る線間電圧値から上限閾値Ｕｍａｘを超える電圧値までの範囲である。これにより、特に、グリッド障害を示す過度に大きな電圧偏差が、対応する無効電力の供給または引き込みによって打ち消される状況を達成することが特に可能である。公称電圧からの電圧の偏差がさらに大きくなる場合は、線間電圧に基づいて有効電力をさらに変更することが考慮される。
【００９０】
ここで特に重要なのは、電力消費体がグリッドサポート対策に参加することである。ここで特に強調する必要があるのは、電力消費体が有効電力として消費電力を削減できるだけでなく、無効電力供給を介して電圧をさらに制御できることである。
さらに、電力消費体の消費電力ＰＦＲＴがすでに値０に達したときに、電力を供給でき、特に、ＤＣ電圧中間回路に電力を供給することができる無停電電源装置ＵＰＳも用意される。無停電電源装置ＰＵＰＳのこの有効電力は、特に、無効電力の生成に必要な有効電力を提供するために使用される。特に、無効電力が供給されるときに発生する電力損失を補償するために、有効電力が必要になってもよい。制御装置やプロセスコンピュータなどの周辺機器に必要な電力も、無停電電源装置によって供給されてもよい。
【００９１】
図３によれば、有効電力ＰＦＲＴは、線間電圧が低下すると、第２の低閾値電圧Ｕｍｉｎ２で値０に到達する。線間電圧が低下し続けると、無効電力ＱＦＲＴもさらに減少し、これを制御またはサポートするために電力が必要になるため、無停電電源装置によってＤＣ電圧中間回路から引き出される電力ＰＵＰＳも同様に線としてさらに減少する。電圧はさらに低下し、特に、電圧降下に比例して低下する。ただし、これは、ＤＣ電圧中間回路に供給される、または無停電電源装置によって他の方法で提供される無停電電源装置の有効電力ＰＵＰＳが増加することを意味する。
【００９２】
したがって、この場合、提案されたサポート手段は、対応する無効電力の供給によって、および無停電電源装置からの電力を使用することによる対応する有効電力の削減によって実施することができるように、無停電電源装置も、特に単純かつ適切な方法で、電力消費体またはその制御システムに統合することができる。
原則として、最新の風力発電設備によってグリッド障害が発生した場合に、一般に「フォールトライドスルー」（ＦＲＴ）とも呼ばれるグリッドから切断せずに可能な限り、単にグリッドと呼ばれることもある電力供給グリッドをサポートし、特に、障害を通じて風力発電設備を制御することが知られている。
【００９３】
本発明によれば、電力消費体、特に、充電ステーションをグリッド障害によって制御できるように準備することが提案されている。この場合には、障害が発生した場合、特に、中間回路結合ＵＰＳを介して、公称線間電圧の５０％未満の電圧降下まで、所定の残留電圧まで消費体に電力を確実に供給することが提案されている。これまで、電圧ディップが発生して中間回路が電力から十分に充電できなくなった、つまり、グリッドの動作を追跡できないために、純粋な負荷動作で動的電圧サポートを使用してグリッド障害を乗り越えること、電力消費体が電力貯蔵ユニットを持っていないことは知られていなかった。
【００９４】
それにもかかわらず、特に不足電圧の場合に、動的グリッドサポートを用いて、電力消費体とのグリッド障害を乗り切るために、少なくとも一実施形態によれば、以下の態様が提案される。
特に、制御装置を含む周辺機器への電力の供給が提供されなければならない。さらなる態様は、負荷の急速な電力削減を提供すること、または一実施形態によれば、負荷が貯蔵ユニットから必要とするかまたは現在消費している電力の少なくとも部分的なカバレッジを提供することである。提案されているのは、電圧が回復したときの負荷の急激な増加であり、特に、グリッド障害後の電力値がグリッド障害前の電力値に設定されるようになっている。また、動的グリッドサポートの場合に提供できるように、つまり、特に、動的無効電力供給を実行できるようにするために、コンバータ損失をカバーすることが特定され、提案されている。
【００９５】
本発明のアイデアの重要な部分は、少なくとも一実施形態によれば、負荷、すなわち消費体がグリッドを追跡するグリッドフォロワーモードである。
この目的を達成するために、ＤＣ電圧中間回路、または単に中間回路に接続された貯蔵ユニットまたは負荷が提供されてもよい。したがって、負荷または消費体は、グリッドとの電圧に依存する可能性のある交換電力に基づいて動作する。したがって、負荷がグリッドから引き出す電力は、負荷のニーズではなく、グリッドのニーズに基づいている。
【００９６】
この目的のために、特に、２つのバリエーションが区別され、第１のバリエーションは、負荷動作と呼ばれる、中間回路に蓄電ユニットのない周波数変換器を提供する。第２のバリエーションは、周波数変換器に、充電動作と呼ばれる中間回路内の電力貯蔵ユニットを提供する。
負荷運転では、以下が提供される。
【００９７】
負荷は、中間回路から、グリッド障害を通過するために制限された障害電力ＰＦＲＴを受け取る。したがって、負荷が中間回路から受け取る電力は減少し、中間回路の電圧が崩壊しないように減少する。
周辺機器には、無停電電源装置ＵＰＳから中間回路から電力が供給される。したがって、ＵＰＳは中間回路に接続され、中間回路の電圧が低下しても周辺機器に電力を供給することができる。
【００９８】
しかし、中間回路電圧が所定の値を下回ると、負荷は静力学に従って消費電力を変化させ、それに応じて、中間回路電圧に基づいて設定値電力が事前定義される。
中間回路電圧が低い場合、特に中間回路電圧が所定の第１の下限電圧値を下回った場合には、中間回路の残留電圧に基づいて動的支持電流を制限することが提案されている。これは、発生する損失を可能な限りカバーすることを目的としている。
【００９９】
中間回路の残留電圧が非常に低い場合、中間回路の電圧が所定の第２の下限電圧値を下回ると、それ以上の有効電力は引き出されず、無効電力の供給によってのみグリッドサポートが実行され続ける。
この目的のために、中間回路に電力を供給することができるようにするために、中間回路ＵＰＳとも呼ばれてもよく、小型のストレージユニットとＤＣ／ＤＣコンバータを有する中間回路に結合された無停電電源装置を使用することが提案される。この場合、中間回路ＵＰＳは、フォールトライドスルー（ＦＲＴ）中のコンバータ損失のみをカバーするように設計されている。
【０１００】
別の方法として、負荷側では、検出された電圧だけに基づくのではなく、通信を使用するバリアントが提案されている。この目的のために、周波数変換器は、中間回路の電圧を調整し、負荷が中間回路から引き出すことができる可能な交換有効電力を負荷に報告する。これは、線間電圧に基づいて、または電流制限に達したときに実行されてもよい。したがって、負荷が中間回路から引き出すことができる可能な交換有効電力は、線間電圧と、供給または引き出される無効電力とに依存する。これは、周波数変換器と負荷との間で内部通信が行われることを意味する。
【０１０１】
充電運転には、以下が提供される。
第一に、電力を貯蔵ユニットから引き出すことも可能であるが、それは、好ましくは、それ自体の使用のためにのみ、すなわち、可能な限り、供給目的のために提供されない。
したがって、中間回路と消費体または負荷、特に主消費体との間で交換されるグリッド障害の場合の交換電力もまた、負である可能性がある。この場合、貯蔵ユニットを持っている消費体は、中間回路にフィードバックする。ただし、可能な限り、有効電力はグリッドに供給されないが、無効電力Ｑは供給される。
【０１０２】
中間回路電圧に基づいて、交換電力の電力設定値を事前定義する静力学が提案されている。この場合、これらの静力学は、電力が中間回路から負荷に出力される領域だけでなく、電力が負荷から中間回路に戻される領域にも関係する。したがって、これらの静力学は、公称中間回路電圧の下から上までの中間回路電圧に関係し、この場合、負の交換電力から正の交換電力までの範囲である。
【０１０３】
したがって、電流制限のある中間回路の電力貯蔵ユニットは、グリッド障害を乗り越えるのに十分である可能性があり、その結果、中間回路のＵＰＳおよび／または負荷の低減は絶対に必要ではない。
グリッド障害後の障害前の状態の迅速な復元を実現することも提案されている。この目的を達成するために、グリッド障害の前の状態、特にグリッド障害の直前にグリッドから引き出された有効電力のレベルは、例えば、記憶されてもよい。グリッド障害に続いて、電力消費量は、特に、ランプバックと呼ばれてもよい、障害前の状態に電力を戻すことができる電力ランプを介して、グリッド障害の前の前の状態に可能な限り設定される必要がある。
【０１０４】
したがって、電力消費量をグリッド障害が終了した後の障害前値のレベルに設定するために、消費電力は、事前定義された変化曲線を介して、特に、消費が障害前の値のレベルまで線形に変化する時間ランプ関数を介して設定されることが好ましい。
【国際調査報告】
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