(57)【要約】【課題】ウインドパークネット内の風力発電装置の運転の際に簡単な方法で安全性を向上させること。【解決手段】ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパーク。ウインドパークは、電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置され、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ；及び、少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器を含む。ＤＣ−ＤＣ変換器はスイッチング装置と一次側及び二次側を有する変圧器とを有する。一次側はスイッチング装置を介して少なくとも１つの風力発電装置に接続されている。二次側は複数のダイオードを有する少なくとも１つの整流手段を介してＤＣパークネットに接続されている。ＤＣ−ＤＣ変換器はスイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧を一次側から二次側へ変圧する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークであって、
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されたインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含み、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有し、
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されており、
・二次側は、複数のダイオードを有する少なくとも１つの整流手段、とりわけ１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されており、及び、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧を一次側から二次側へ変圧するよう構成されている、
ウインドパーク。
【請求項２】
請求項１に記載のウインドパークにおいて、
風力発電装置はスイッチング装置に直流電圧出力部の直流電圧を供給し、該直流電圧は、スイッチング装置によって、一次側から二次側へ変圧されるよう調整されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のウインドパークにおいて、
スイッチング装置は、直流電圧を極性が交互に変化する電圧として一次側に印加するよう構成された２つのパワースイッチ及び／又は少なくとも４つのパワースイッチを有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、大きなスイッチング周波数及び／又は大きなスイッチングフランクが存在する場合、一次側から二次側へ電圧を変圧する際に、生じる電気的損失をより少なくするために、高周波変圧器として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、一次側のより低い電圧を二次側のより高い電圧に変圧するために、昇圧変圧器として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間でのガルバニック絶縁を行うために、ガルバニック絶縁段として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間のガルバニック絶縁を行うために、高圧変圧器として構成され、変圧器はとりわけ高圧変圧器の予め設定される伝達比ｕを有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣパークネットは、大きな電力を伝送するために、６ｋＶより大きい、とりわけ１４ｋＶより大きい電圧を有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載のウインドパークにおいて、
二次側は少なくとも２つの整流手段を有し、該整流手段は、一次側から二次側に変圧された電圧を全波整流によってＤＣパークネットの直流電圧に整流するよう構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１０】
請求項９に記載のウインドパークにおいて、
全波整流は、プッシュプル型全波整流回路及び／又はブリッジ型整流回路として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のウインドパークにおいて、
整流手段は高圧ダイオードとして構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかに記載のウインドパークにおいて、
変圧器は、プッシュプル型全波整流を行うために、センタタップを有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかに記載のウインドパークにおいて、
一次側から二次側に変圧された直流電圧はほぼ矩形の波形を有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れかに記載のウインドパークにおいて、
インバータは、ＤＣパークネット全体における及び／又はＤＣパークネットの部分領域における無電圧状態を達成するために、パークネット側に、放電又は接地装置を有し、
放電又は接地装置は、有利には、チョッパ及び／又は放電抵抗を有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣパークネットは、ＤＣパークネットの部分領域における障害を隔離するための少なくとも１つの分離スイッチを有し、
分離スイッチは、選択的なＤＣパークネット遮断を可能にするために、パークネットの複数の部分領域を接続すること及び／又は互いに分離することが可能であること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れかに記載のウインドパークにおいて、
パークネットは環状ネット又は網状ネットとして構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れかに記載のウインドパークにおいて、
変圧器の一次側は、スイッチング装置を介して電気的に、とりわけガルバニックに、デカップリング可能に構成されており、
電気的デカップリングは、有利には、風力発電装置とＤＣパークネットとの間の完全な電気的ないしガルバニックなデカップリングを達成するために、スイッチング装置に設けられているスイッチング手段の開成によって行われること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器は、フォワード型コンバータとして及び／又は共振型コンバータとして構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１９】
請求項１〜１８の何れかに記載のウインドパークにおいて、
電気供給ネットとパークネットとの分離の際に、パークネット内の電力を電気的に消費可能にするために、少なくとも１つの電力消費装置及び／又はエネルギ蓄積器がパークネットに設けられること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項２０】
請求項１〜１９の何れかに記載のウインドパークにおいて、
少なくとも１つのスイッチング手段及び／又は分離スイッチは、短時間遮断ないし自動的再接続の実行のために及び／又は障害の隔離のために使用可能に構成されていること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項２１】
ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークの制御方法であって、
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されるインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含み、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有し、
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されており、
・二次側は、複数のダイオードを有する少なくとも１つの整流手段、とりわけ１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されており、及び、
・ＤＣ−ＤＣ変換器はスイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧は一次側から二次側へ変圧されること
を特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、
該方法は、請求項１〜２０の何れかに記載のウインドパークを用いること、ないしは、そのようなウインドパークにおいて実行されること
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給する複数の風力発電装置を有するウインドパークに関する。更に、本発明は、直流電圧系（直流電圧ベース）のウインドパークネットを有するウインドパークに関する。更に、本発明は、そのような直流電圧系のウインドパークネットにおいて使用されるよう構成された風力発電装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的なウインドパークネットは、これは単純化してパークネットと称することも可能であるが、３相を有する交流電圧ネットとして構成されることは一般的に知られている。そのようなウインドパークは、風力発電装置において交流電流が生成され、電気的コンバータによって交流電圧ネットへ伝送されるよう構成されることが多い。二重供給非同期機を用いるバリエーションもあるが、これもコンバータを使用する。
【０００３】
電気的コンバータにおいては、所定の周波数と所定の振幅を有するパークネット電圧を生成する例えばパワー半導体のような能動型パワースイッチ（サーキットブレーカ）が使用される。パークネット電圧は、次いで、少なくとも、変圧器を介して、電気供給ネットのより高い電圧レベルに変圧され、それによって、パークネットから電気供給ネットへの電力の供給を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ ２０１１／０１９８８４７ Ａ１
【特許文献２】ＤＥ １９８ ４５ ９０３ Ａ１
【特許文献３】ＵＳ ２０１３／０１９７７０４ Ａ１
【特許文献４】ＤＥ １０ ２００４ ００１ ４７８ Ａ１
【特許文献５】ＤＥ １０ ２００９ ０２８ ９７３ Ａ１
【特許文献６】ＤＥ １０ ２０１２ ００２ ２９２ Ａ１
【特許文献７】ＤＥ １９７ １１ ０１７ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パークネット内の風力発電装置が可及的に長期間かつ高い信頼性で運転可能であることは基本的に望ましい。このために、パークネットの可及的に多くのコンポーネントを受動型構造要素として構成することがよく行われる。受動型構造要素は実用上極めて多くの場合能動型構造要素と比べてより大きな信頼性（故障安全性）を有するため、ウインドパークにおける受動型構造要素の使用が多いほど、ウインドパークないしパークネットの信頼性も大きくなる。
【０００６】
更に、ウインドパーク内の風力発電装置が、例えば短絡又は過電流のようなパークネットに障害が発生した場合、適切な保護措置によって、場合によって起こり得る損傷又は破壊から保護可能であることが保証されなければならない。この場合、（直流系の）パークネットについて、交流系のパークネットと比べて少なくとも同じ全体信頼性が達成可能であることが望まれる。
【０００７】
潮力発電所及び風力発電装置のためのＤＣパークネットは公開公報ＵＳ ２０１１／０１９８８４７ Ａ１（Rolls Royce）に既に記載されている。いわゆるフライバックコンバータ（Sperrwandler：英語のfly-back converter又はbuck-boost converter）を用いることによって、ＤＣ電圧は変圧器を介して変圧されてＤＣパークネットへ供給される。しかしながら、該公報に記載されている直流電圧変換原理は、有効な（意味のある）直流電圧伝送を実行可能にするためには適切ではない。なぜなら、示されているフライバックコンバータ原理は大きなパワー（電力）伝送には適合的ではないからである。
【０００８】
ドイツ特許商標庁は、本願についての優先権の基礎出願において、以下の先行技術を調査した：ＤＥ １９８ ４５ ９０３ Ａ１、ＵＳ ２０１３／０１９７７０４ Ａ１、ＤＥ １０ ２００４ ００１ ４７８ Ａ１、ＤＥ １０ ２００９ ０２８ ９７３ Ａ１、ＤＥ １０ ２０１２ ００２ ２９２ Ａ１、ＤＥ １９７ １１ ０１７ Ａ１。
【０００９】
従って、本発明の課題は上記の問題の少なくとも１つに対処することである。とりわけパークネットにおけるあり得る障害に対処するために、従ってパークネットの全体信頼性を向上するために、ウインドパークネット内の風力発電装置の運転の際に簡単な方法で安全性を向上させる解決策の提案がとりわけ望まれる。少なくとも、従来の解決策に対する代替的な解決策の提案が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一視点により、請求項１に記載のネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークが提案される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明によれば、ウインドパークにおいて生成される電力は電気供給ネットへＤＣパークネットを介して供給される。
【００１２】
従って、ウインドパークは風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネットを有する。従って、ウインドパークにおける電力の伝送は直流電圧ないし直流電流として行われる。
【００１３】
ＤＣパークネットから交流電流ネットとして運転される電気供給ネットへ電力を供給するために、インバータ（Wechselrichter）又はセントラルインバータとして称され得るないし構成され得るコンバータ（Umrichter）が設けられる。このコンバータはネット接続点に接続されており、かくして、ウインドパークはネット接続点を介して電気供給ネットに給電する。従って、コンバータはパークネットとネット接続点との間に配される。
【００１４】
風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を伝送するために、ＤＣ−ＤＣ変換器が設けられる。とりわけ、各風力発電装置に少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器が設けられる。それによって、とりわけ風力発電装置の直流電圧がＤＣパークネットへ伝送される。そのため、ＤＣ−ＤＣ変換器は風力発電装置の第１の直流電圧を有する電力をＤＣパークネットの第２の直流電圧に変換（変圧）する。この場合、第２のＤＣ電圧即ちＤＣパークネットにおける電圧は、第１のＤＣ電圧即ち風力発電装置における電圧よりも大きいと有利である。
【００１５】
ＤＣ−ＤＣ変換器は、そのために、スイッチング装置と変圧器とを有する。スイッチング装置は、とりわけ、複数のスイッチを有する。これらのスイッチは、変圧器の一次側に極性が交互に変化する（交替する）電圧が生じるようスイッチされる。そのため、例えば、風力発電装置の直流電圧の正の電圧が（変圧器の）一次側の第１の端子と第２の端子とに交互に印加され、かつ、風力発電装置の直流電圧の負の電圧がそれとは反対に変圧器の一次側の第２の端子と第１の端子とに（交互に）印加されるようスイッチングが行われる。そして、これに応じて、常時的に方向が変化する電流も一次側を流れ、それに応じて、二次側に電流を生成する。
【００１６】
かくして、一次側から二次側に電力が伝達される。二次側における整流手段は、とりわけそれに応じて接続されたダイオード（複数）は整流を行い、それによって、直流電流を生成し、従ってＤＣパークネットにおける直流電圧を生成する。
【００１７】
かくして、風力発電装置とパークネットとの間のガルバニック（直流電気的）絶縁（分離）（galvanische Trennung）が有利な態様で達成される。スイッチング手段の能動型構造要素が変圧器の一次側の装置側にのみ、即ち風力発電装置側にのみ存在することを達成することができた。本発明に応じた解決策はこの場合格別に好都合（効率的）である。なぜなら、この解決策は、同時に変圧器における正の電流と負の電流とによって大きなエネルギ伝達を達成するからである。
【００１８】
交互に変化する（交替する）極性をほぼ矩形の電圧波形で実行することも、格別に好都合（効率的）である。このために、とりわけ、高周波変圧器が提案される。比較的高価な変圧器を使用することによりそれにも拘らず結果的には全体的にコスト的に有利な解決策が得られることが判明した。なぜなら、この場合、正と負のパルス（列）を伝達することができるが、このことは高価な高周波変圧器の使用を補って余りあるからである。
【００１９】
かくして、（１つの）変圧器によって、風力発電装置とパークネットとの間のガルバニック絶縁が達成される。更に、直流電圧系のパークネットにおいては専ら受動型構造要素が使用される。能動型構造要素は、本発明に応じ、ＡＣ側においてのみ、即ち風力発電装置の低電圧回路における装置側及びセントラルインバータの後方（下流）のネット側においてのみ使用され、従って、ガルバニック絶縁によって、ＤＣパークネットの高電圧から保護される。かくして、パークネットの故障安全性も向上することができ、小さな電圧領域（での動作）のために設計されている比較的コスト的に有利な半導体スイッチを装置側で使用することができる。
【００２０】
ここで、フォワード型変換（Durchflusswandlung）又は共振型変換（Resonanzwandlung）の原理を基礎とするＤＣ−ＤＣ変換器の基本原理が有利な態様で利用される。
【００２１】
共振型変換は、変圧器を含む電力伝達セクションが共振回路を構成し、従ってそのいわゆる共振点の領域で運転されるよう追加のキャパシタンス及びインダクタンスを接続するという原理を基礎としている。共振型変換を実行するための例示的基本回路は、例えば、変圧器の一次巻線に追加のインダクタンス及びキャパシタンスを直列に導入する（接続する）ものであろう。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣ変換を共振型コンバータによって実行することは、スイッチング動作の際の損失電力を最小化することができるという利点を提供する。その際、共振型変換は、電圧又は電流のゼロクロス（Nulldurchgang）においてスイッチングを行うことを可能にする。この原理は、ごく一般的に、ソフトスイッチングと称することも可能である。
【００２３】
更に、ウインドパークの本発明に応じた構成によって、その構造は極めてコンパクトかつコスト的に好都合なものとされることが可能になり、また、広い範囲で自由に調節可能な風力発電装置からパークネットへの一段階的電圧上昇（昇圧）が可能になる。パークネット電圧は、従って、変圧器の伝達（変圧）比（Uebertragungsverhaeltnis）ｕ［ドイツ語原文ではウムラウト付き］を介して良好に調節可能である。
【００２４】
更に、ＤＣパークネットは、電力の伝送のためにただ２つのメイン接続ライン、即ち正の電圧のためのメイン接続ラインと負の電圧のためのメイン接続ラインのみを有する。従って、このＤＣパークネットアーキテクチャによって、通常の交流電圧アーキテクチャと比べて少なくとも１つの接続ラインを省くことができる。このため、ウインドパークを新設する際に、ウインドパークのライン敷設の手間を小さくすることができる。
【００２５】
更に、ＤＣパークネットの運転の際に、ＤＣ短絡遮断による選択的ネット保護を行うことは重要である。ＤＣパークネットにおける障害の発生時には、短時間のネット遮断中に高速分離スイッチによって風力発電装置の隔離が可能にされる必要がある。この場合、選択的ネット保護とは、パークネットの様々な部位に又は風力発電装置内ないしそのすぐそばにも発生し得る様々な障害に対し独立に（各別に）応答する（対応する）ことが可能であることを意味する。選択的ネット保護は、この場合、多段階的に実行されるが、そのため、例えば、風力発電装置における障害に対しては、パークネットに発生する障害の場合とは異なるように応答（対応）する。電気供給ネットからパークネットに入り込み得る障害も同様に考慮することができる。とりわけ、局所的な障害発生時の局所（部位）限定的遮断もまた、選択的ネット保護に含まれる。
【００２６】
適切な電力伝達を保証し及びアクティブな装置保護を可能にすることができる特殊なＤＣ−ＤＣ変換器を使用することは直流電圧系パークネットでは有利であることが、本発明により判明した。例えばフォワード型又は共振型変換を基礎とするＤＣ−ＤＣ変換器原理を用いることによって、より大きな電力伝達を保証することができるだけではなく、風力発電装置から変圧器を完全に分離することも可能になる。変圧器の一次側の装置側にあるすべてのスイッチング手段が開成されると、風力発電装置はガルバニックに（直流電気的に）、又は少なくとも電気的に、パークネットからデカップリング（分離）される。
【００２７】
更に、ウインドパークの運転時には、適合化ネットアーキテクチャを用いることが必要である。適合化ネットアーキテクチャは、ウインドパークにおける障害発生時に、パークネット全体を遮断する必要はなく、部分領域（複数）では運転を継続することができるという特徴を有する。例えば、パークネットは環状ネット又は網状ネット又はこれらの組み合わせとして構築されることができる。パークネットのある部分領域に障害が発生すると、障害が生じている部分領域を障害の無い残りの（それ以外の）パークネットから分離するために、ネット電圧の短時間の遮断中に障害（部位）を隔離する（切り離す）いわゆる分離スイッチが使用される。その結果、障害が生じていない部分領域は引き続き運転されることができ、この部分領域において生成される電力は電気供給ネットへ供給されることができる。
【００２８】
本発明に応じ、少なくとも一実施形態に応じ、適合化されたスイッチング装置と変圧器の使用により電力伝達の際に格段により大きな効率が達成されるとともに、ＤＣパークネットのための根本的に新しいネット保護コンセプトが提案される。
【００２９】
風力発電装置はスイッチング装置に直流電圧出力部の直流電圧を供給し、該直流電圧は、スイッチング装置によって、一次側から二次側へ変圧されるよう調整（構成）されることができると有利である。
【００３０】
この場合、供給される直流電圧は例えば風力発電装置のコンバータの中間回路に由来することができる。そのために、例えば同期発電機を有する風力発電装置の場合、発電機によって生成された交流電流の整流によってＤＣ−ＤＣ変換器のための直流電圧を供給することが可能な整流器を備えることができる。
【００３１】
この場合、直流電圧出力部に供給される直流電圧は低電圧として記述されることが可能であり、中間回路について典型的な電圧値である１０００Ｖ未満（＜１０００Ｖ）を有する。
【００３２】
スイッチング装置は直流電圧を極性が交互に変化する電圧として一次側に印加するよう構成された少なくとも２つのパワースイッチ（Leistungsschalter）及び／又は少なくとも４つのパワースイッチを含むと有利である。
【００３３】
従って、パワースイッチ（複数）の接続は、例えばいわゆるＨブリッジのようなハーフブリッジ又はフルブリッジとして構成することができる。
【００３４】
パワースイッチ（複数）としては、例えば、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ又はバイポーラトランジスタのような現在使用されているパワースイッチないしパワートランジスタを使用することができる。
【００３５】
パワースイッチ（複数）は、この場合、第１のスイッチ位置では、ＤＣ中間回路の正の電圧が第１パワースイッチによって一次巻線の第１接続点に印加され、かつ、ＤＣ中間回路の負の電圧が第２パワースイッチによって一次巻線の第２接続点に印加され、その結果、第１方向の電流が一次巻線を通じて流れるよう、制御される。
【００３６】
第２のスイッチ位置では、ＤＣ中間回路の正の電圧が第１パワースイッチによって一次巻線の第２接続点に印加され、かつ、ＤＣ中間回路の負の電圧が第２パワースイッチによって一次巻線の第１接続点に印加され、その結果、第２方向の電流が一次巻線を通じて流れる。そして、これらの２つのスイッチ位置間での切換えは、電流方向が対応して常に切換るように行われる。
【００３７】
これは、４つのパワースイッチによっても達成することができる。そのため、変圧器の一次側に交互に変化する極性を生成すること、及び、一次巻線に交互に変化する電流を生成し、それによって二次巻線に交互に変化する電流を生成することが、少なくとも２つないし４つのパワースイッチの使用によって可能になる。かくして、電力ないしエネルギは変圧器の一次側から二次側へ伝達される。
【００３８】
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は高周波変圧器として構成されると有利である。そのため、スイッチングによって高い周波数成分が生じることがあるが、これは伝達されることができる。この高い周波数成分は、とりわけ大きなスイッチング周波数及び／又は急勾配のスイッチングフランク（スイッチング勾配：Schaltflanken）によって生成し得る。高周波変圧器の使用によって、損失が少ない伝達が達成される。典型的な大きなスイッチング周波数は、この周波数から高周波変圧器はコスト効率の観点から漸く使用する価値を生じるが、２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲にある。一実施形態に応じ、高周波変圧器をこの範囲からのスイッチング周波数で使用することが提案される。
【００３９】
従って、高周波変圧器の使用によって、とりわけ電圧を高い効率で極めて小さい損失で伝達することが可能になる。更に、高周波変圧器の使用は、格別に大きなスイッチング速度ないし急勾配のスイッチングフランクを有するパワースイッチの使用を可能にする。例えば、ＩＧＢＴ又はＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのような現行のパワートランジスタは数ｋＶ／μｓの大きなないし急勾配のスイッチングフランクを有する。
【００４０】
更に、高周波変圧器によって、伝統的な変圧器と比べて著しくより大きいスイッチング周波数をスイッチング装置のパワースイッチについて実現することができる。高周波変圧器の使用によって、直流電圧の伝達の際の効率は全体として改善される。
【００４１】
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、一次側のより低い電圧を二次側のより高い電圧に変圧するために、昇圧変圧器（Aufwaertstransformator）として構成されると有利である。
【００４２】
本発明に応じ、一次側の電圧は二次側の電圧ないしパークネット電圧よりも低い。ここで、パークネット電圧は変圧器の二次側の整流された電圧にのみ相当する。
【００４３】
かくして、風力発電装置によって直流電圧出力部に供給される直流電圧をより大きな電圧範囲に昇圧することが可能になる。更に、電圧を一次側から二次側に予め設定可能な変圧比（Uebersetzungsverhaeltnis）ｕ［ドイツ語原文ではウムラウト付き］だけ変圧することが可能になる。
【００４４】
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間でのガルバニック（直流電気的）絶縁（分離）（galvanische Trennung）を行うために、ガルバニック（直流電気的）絶縁（分離）段（galvanische Trennstufe）として構成されると有利である。従って、変圧器は、一次側から二次側への及び二次側から一次側への接続を専ら電磁的連結を介して確立するよう構成されている。従って、ガルバニック（直流電気的）接続は存在しない。
【００４５】
ガルバニックに絶縁（分離）された変圧器を保護絶縁として使用することは、ＤＣパークネットにおける風力発電装置の運転時の安全性を向上する。とりわけ、ＤＣパークネットにおける過電圧による風力発電装置の危険を回避することができる。
【００４６】
ガルバニック絶縁によって、短絡電流は低電圧回路へ流入することができず、従って、パークネットに存在する全エネルギを変圧器を介して放電できないことを阻止することができる。更に、変圧器の受動的構成によっても、パークネットの信頼性は向上される。
【００４７】
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間の確実なガルバニック（直流電気的）絶縁（分離）を高電圧に対しても達成するために、高圧変圧器として構成されると有利である。この場合も、高圧変圧器の一次側と二次側の間の伝達比（変圧比：Uebertragungsverhaeltnis）ｕ［ドイツ語原文ではウムラウト付き］は実質的に自由に選択することができる。
【００４８】
変圧器のための伝達比（変圧比）ｕ［ドイツ語原文ではウムラウト付き］としては、このことは原理的には前述又は後述の何れの変圧器に対しても妥当するが、少なくとも５、有利には少なくとも２０、とりわけ少なくとも５０の値が提案される。通常運転時における好ましいＤＣパークネット電圧は、少なくとも６ｋＶ、有利には少なくとも１４ｋＶ、とりわけ少なくとも２０ｋＶである。
【００４９】
全く一般的には、変圧器の伝達比（変圧比）ｕ［ドイツ語原文ではウムラウト付き］は、比Ｕsekundaer／Ｕprimaer＝ｎsekundaer／ｎprimaerで表される。ここで、ＵprimaerとＵsekundaerは電圧を表し、ｎprimaerとｎsekundaerは夫々一次側と二次側の巻線数を表す。
【００５０】
かくして、高電圧ＤＣネットにおいて変圧器を一次側と二次側の間の大きな電圧差で運転可能にすること、及び、電圧比を任意に調節可能にすることができる。
【００５１】
ＤＣパークネットは、大きな電力を伝送するために、６ｋＶより大きい電圧を有すると有利である。
【００５２】
６ｋＶより大きいパークネット電圧は、従って、風力発電装置によって生成された電力を電気供給ネットへ供給するために、十分に大きな電力流を可能にする。この場合、１４ｋＶより大きい電圧は、中間回路電圧が十分に大きいため、ネット側のインバータの運転を変圧器無しで実行することを可能にする。
【００５３】
二次側は少なくとも２つの整流手段を有し、整流手段は、一次側から二次側に変圧された電圧を全波整流（Zweiweggleichrichtung）によってＤＣパークネットの直流電圧に整流するよう構成されると有利である。
【００５４】
ここで、全波整流とは、全く一般的には、正の電流も負の電流も整流するために使用される整流装置として、とりわけ少なくとも２つの整流手段ないしダイオードを有するダイオード装置として、理解されるものである。この場合、電圧の負の成分も正の成分もユニポールの（単極性の）直流電圧に整流されることができる。全波整流（Zweiweggleichrichtung）の他の技術用語としては、Doppelweggleichrichtung又はVollwellengleichrichtungがある。
【００５５】
かくして、本発明に応じ、変圧器によって伝達される交互に変化する極性を有する（極性が交互に変化する）電圧は、ＤＣパークネット電圧へと整流されることができる。
【００５６】
全波整流は、プッシュプル型全波整流回路（Mittelpunkt-Zweiweg-Gleichrichterschaltung）及び／又はブリッジ型整流回路として構成されると有利である。
【００５７】
整流手段は高圧ダイオードとして構成されると有利である。
【００５８】
かくして、本発明に応じ、変換された電圧を二次側で大きな電圧等級（Spannungsklassen）へと整流することが可能になる。
【００５９】
変圧器は、プッシュプル型全波整流を行うために、センタタップ（Mittelanzapfung）を有すると有利である。
【００６０】
センタタップの利点は、回路の設計構造に基づき、伝達された電圧の半分のみが中性（中心）点接続ポイント（Mittelpunktanschlusspunkt）に印加され、４つのダイオードを有するフルブリッジ型コンバータと比べると、２つのダイオードのみが必要とされることである。
【００６１】
ウインドパークの運転時には、例えば風力発電装置、パークネット又はウインドパークの全システムの一部を構成する他のコンポーネント（複数）のような異なる部位（複数）に障害（故障）が生じ得ることも分かった。障害は全く一般的に予見可能ではないので、ここでは、安全な運転のために、パークネットの構成に、風力発電装置とパークネットとが互いに分離（絶縁）され、無電圧的状態に切り換えられることを可能にする多段階的（多階層的）保護コンセプトを備えることが提案される。同様に、パークネットが電気供給ネットから分離（絶縁）され、無電圧状態に切り換え可能であることが望ましい。
【００６２】
一実施形態に応じ、インバータは、ＤＣパークネット全体における及び／又はＤＣパークネットの部分領域における無電圧状態を達成するために、パークネット側に、放電又は接地装置を有し、放電又は接地装置は、有利には、チョッパ及び／又は放電抵抗を有することが提案される。とりわけＤＣパークネットの場合、遮断後、ＤＣパークネットには依然として電圧が、少なくとも残留電圧が存在し得るが、これは例えばＤＣパークネットに存在するコンデンサが依然として残留電圧を有するからである。そのような電圧ないし残留電圧を除去するために、放電又は接地装置が提案される。例えば、残留電圧はチョッパによってパルス（列）化されてアースに導かれることができる。放電抵抗を介したＤＣパークネットの２つの電圧ポテンシャルの電気的接続も考慮される。放電抵抗は、アースに電圧を導くためにも使用可能である。放電抵抗はチョッパと一緒に使用することも可能であり、それによって、チョッパは電圧をパルス（列）化して放電抵抗を介して導くことができる。
【００６３】
本発明は、好適な保護措置は全く一般的にはＤＣパークネットに導入される保護スイッチ（回路遮断器：Schutzschalter）であるか或いは選択的ネット遮断（Netzabschaltung）を保証することができる適切なネットアーキテクチャであるという思想にも基づいている。高い直流電圧等級のための保護スイッチの欠点は大きなコストファクタである。それゆえ、高信頼性のネット保護を実現可能にするために、適切なＤＣパークネットアーキテクチャの選択が提案される。
【００６４】
とりわけ、適切な保護は、変圧器と適切なＤＣ−ＤＣ変換器の形でのガルバニック絶縁による風力発電装置とパークネットとの間のデカップリング（Entkoppelung）によって行われることができる。この構造は、パークネットからの風力発電装置の低圧側でのデカップリングを可能にする。
【００６５】
更に、スイッチング手段（Schaltmittel）と分離（絶縁）スイッチ（Trennschalter）が、これらが障害部位に依存して自動的再接続ないし短時間遮断、又は障害の急速隔離を可能にするよう、パークネットにおいて使用されることが提案される。かくして、パークネットにおける分離スイッチによる短時間遮断と障害の急速隔離は、ウインドパーク全体を遮断（解列）する必要なしにパークネットの高電圧回路における障害に応答可能にするための、更なる可能な保護措置を構成する。
【００６６】
更に、短時間遮断（Kurzunterbrechung）―自動的再接続としても知られている―及び隔離（Freischaltung）という概念はネット保護及び電気エネルギ技術の分野において既知の専門用語であることを指摘する。
【００６７】
更なる一形態によれば、電気供給ネットとパークネットとの分離の際にパークネット内の電力を電気的に消費可能にするために、少なくとも１つの電力消費装置及び／又は少なくとも１つのエネルギ蓄積器がパークネットに配される。従って、電気供給ネットにおける障害に基づき又はネット運用者による（予）設定に基づきウインドパークが電気供給ネットから分離される必要がある場合にも、電力を消費すること又は電力をそのために設けられたエネルギ蓄積器に蓄積することができる。このことは、障害が短時間だけ存在する場合、及び、風力発電装置が負荷の欠落のために直ちには切断（遮断）される必要がない場合、有利であり得る。
【００６８】
多段階的保護コンセプトないし選択的ネット保護が存在しない場合、不利でもあり得る。スイッチング装置による風力発電装置のアクティブな（能動的な）分離（絶縁）又はパークネットにおける分離（絶縁）スイッチによる短時間遮断は公開公報ＵＳ２０１１／０１９８８４７ Ａ１には特に開示されてもいない。該文献に示された技術は、更に、電力伝達の効率が不良な不適切な変圧器を起因とする極めて大きな浮遊（漏れ）インダクタンスをおそらく有するであろう。これに対し、今や、本発明によって、より適切な解決策が提案される。
【００６９】
本発明に応じ、ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークの制御方法も提案される。該方法において、
ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されるインバータ、但し、該インバータは、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換する；
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含み、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有し、
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されており、
・二次側は、複数のダイオードを有する少なくとも１つの整流手段、とりわけ１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されており、及び、
・ＤＣ−ＤＣ変換器はスイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧は一次側から二次側へ変圧される。
【００７０】
この方法は、前述又は後述のウインドパークに関連して説明したように、動作すると有利である。有利には、本方法はそのようなウインドパークを使用する。
【００７１】
本発明は以下において例示的に実施例を用いて添付の図面を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】一実施形態に応じた風力発電装置の一例の模式図。
【図２】一実施形態に応じたウインドパークの一例の模式図。
【図３】更なる一実施形態に応じたＤＣパークネットを有する本発明のウインドパークの一例の構造の模式図。
【図４】更なる一実施形態に応じたＤＣパークネットを有する本発明のウインドパークの一例であって、選択的ネット保護が実行されるものの構造の模式図。
【実施例】
【００７３】
図１はタワー１０２とナセル１０４を有する風力発電装置１００の一例を示す。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とを有するロータ１０６が配されている。ロータ１０６は、運転時、風によって回転運動し、これによって、ナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００７４】
図２は、例示的に３つの風力発電装置２００（これらは同じ又は異なるものであり得る）を有するウインドパーク２１２の一例を示す。これらの３つの風力発電装置２００は、従って、ウインドパーク２１２の原理的に任意の数の風力発電装置を代表している。風力発電装置２００はその電力を即ちとりわけ生成した電流を電気的ＤＣパークネット２１４を介して供給する。その際、個別風力発電装置（複数）２００のその都度生成した電流ないし電力が加え合わされるが、ここに、ウインドパークのＤＣ電圧を交流電圧に変換し、そして、一般的にＰＣＣとの称される給電点２１８において相応の電流を電気供給ネット２１９に供給するセントラルインバータ（ＷＲ）２１６が設けられている。図２はウインドパーク２１２の単純化した構成のみを示しており、例えば制御装置は図示されていないが、制御装置は勿論存在する。
【００７５】
図３は本発明に応じたウインドパーク３１２の一実施形態を詳細に示す。各風力発電装置３００は回転可能なロータ３０６による機械的エネルギを発電機（Ｇ）３２０によって電力に変換する。発電機３２０は、この例では、６相交流電圧を生成し、この電圧は整流器３２２によって直流電圧に整流される。整流器３２２は、この例では、更に、直流電圧側に、エネルギ蓄積器としてのコンデンサ３２３を有する。整流器３２２は、この例では、スイッチング装置３２４に電気的に接続されており、そのため、整流器の整流された直流電圧がスイッチング装置３２４に供給されることができる。
【００７６】
スイッチング装置３２４は、この例では、全部で４つのパワースイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を有し、これらの４つのパワースイッチは、ブリッジ回路又はＨブリッジとも称され得るフルブリッジ回路として配されている。この例では、直列接続されたスイッチＳ１及びＳ２が第１ブリッジ枝路を形成し、同様に直列接続されたスイッチＳ３及びＳ４が第２ブリッジ枝路を形成する。更に、変圧器３２６の一次側３５０はスイッチング装置３２４の両方のブリッジ枝路に電気的に接続されている、即ち、スイッチＳ１とＳ２の間に第１の接続部を有しかつスイッチＳ３とＳ４の間に第２の接続部を有する。
【００７７】
スイッチＳ１とＳ４の対角的閉成によって、この場合スイッチＳ２とＳ３は開成されているが、変圧器３２６の一次側３５０に正の電圧を生成することができる。反対に、スイッチＳ２とＳ３が導通状態でありかつスイッチＳ１とＳ４が非導通状態であれば、同様にして、変圧器３２６の一次側３５０に負の符号を有する電圧を生成することができる。
【００７８】
電圧の極性に応じて、変圧器３２６の一次側３５０を流れる電流の符号も変化する。従って、スイッチング装置３２４は変圧器３２６の一次側３５０に交互に変化する極性を有する電圧を生成する。
【００７９】
交互に変化する極性を有する電圧は、変圧器３２６の二次側３５２において変圧比（Uebersetzungsverhaeltnis）ｕ［ドイツ語原文ではウムラウト付き］で変圧される。この例では、変圧器３２６は、センタタップ３５４による分岐（Zweiteilung）を有する。センタタップ３５４は整流手段（複数）３２８を介した全波整流を可能にする。この例では、センタタップ３５４は、パークネット３１４の第１のメイン接続ラインに電気的に接続されており、整流手段３２８は共通の接続点を介して第２のメイン接続ラインに電気的に接続されている。
【００８０】
これに応じて、変圧された直流電圧は変圧器３２６の二次側３５２において整流手段３２８によって本発明に応じてパークネット電圧に整流される。パークネット３１４の２つのメイン接続ラインには、セントラルインバータ（交流変換器）３１６が電気的に接続されている。セントラルインバータ３１６は―これも同様にエネルギ蓄積器としてのコンデンサ３２３を（直流側に）有し得るが―その後、パークネットからの生成電力をネット接続点３１８において３相電気供給ネット３１９に供給する。
【００８１】
図４は本発明に応じたウインドパークの更なる一実施形態の詳細を示すと共に、一実施形態に応じた多段階的かつ選択的ネット保護コンセプトを明らかにしている。理解の容易化の観点から、図３及び図４において類似するが必ずしも同一ではない要素に同じ図面参照符号が付記されている。図示の実施形態（の状態）では、スイッチング装置３２４のスイッチＳ１１、Ｓ２１、Ｓ３１及びＳ４１は開成されている。開成されたスイッチ位置によって、変圧器３２６の一次側３５０は風力発電装置から電気的にデカップリングされる、従って遮断（絶縁）される（freigeschaltet）。
【００８２】
同様に、各風力発電装置に対する二次側３５２は分離（絶縁）スイッチ（Trennschalter）３５６、３５７によってパークネット３１４から電気的に、とりわけガルバニックに（直流電気的に）、分離（絶縁）（getrennt）されることができる。図４に示した実施形態（の状態）では、風力発電装置３００がパークネット３１４から電気的に分離（絶縁）されておりかつ分離スイッチ（複数）３５６が開成されている一方で、（他の）風力発電装置３０１は依然としてパークネットに分離スイッチ（複数）３５７を介して接続されている様子が一例として示されている。このため、例えば、風力発電装置３００について保守作業を行うと同時に、（他の）風力発電装置３０１は依然としてアクティブに電気供給ネット３１９に給電することが可能になる。
【００８３】
更に、分離スイッチ３５６、３５７、３５８、３５９は任意的にパークネット３１４に配置されることができる。例えば、ウインドパーク３１２の―図４には図示されない―他の部分領域に障害が発生すると、図示の分離スイッチ３５８によってパークネットの他の部分領域を隔離することができる。
【００８４】
また、図４には、負荷抵抗３６２と更なるスイッチング手段３６４とを有する、放電装置とも称され得る、接地装置３６０が示されている。スイッチング手段３６４はチョッパとして作動することが可能であり、パルス列として、電流を負荷抵抗３６２に流すことができ、負荷抵抗は、例示的に示されている中間回路コンデンサ３２３が当該負荷抵抗を通じて放電することができるため、放電抵抗として動作することができる。この接地装置３６０は、従って、例えばチョッパを有することができ、追加的に又は代替的に、放電抵抗ないし放電インピーダンスを有することができる。接地装置は、従って、パークネットの放電を可能にするという役割を有し、同様に、インバータ３１６の中間回路コンデンサ３２３の放電のために使用可能である。かくして、パークネット３１４を無電圧状態に切り換えることが可能になるが、このことは、とりわけ保守目的にとって、保守作業員を保護するために、重要であり得る。
【図１】
2020511925.tif 000003
【図２】
2020511925.tif 000004
【図３】
2020511925.tif 000005
【図４】
2020511925.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月20日(2019.11.20)
【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】
ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークであって、
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されたインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含み、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有し、
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されており、
・二次側は、少なくとも１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されており、及び、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧を一次側から二次側へ変圧するよう構成されている、
ウインドパーク。
【請求項２】
請求項１に記載のウインドパークにおいて、
風力発電装置はスイッチング装置に直流電圧出力部の直流電圧を供給し、該直流電圧は、スイッチング装置によって、一次側から二次側へ変圧されるよう調整されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のウインドパークにおいて、
スイッチング装置は、直流電圧を極性が交互に変化する電圧として一次側に印加するよう構成された２つのパワースイッチ及び／又は少なくとも４つのパワースイッチを有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、大きなスイッチング周波数及び／又は大きなスイッチングフランクが存在する場合、一次側から二次側へ電圧を変圧する際に、生じる電気的損失をより少なくするために、高周波変圧器として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、一次側のより低い電圧を二次側のより高い電圧に変圧するために、昇圧変圧器として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間でのガルバニック絶縁を行うために、ガルバニック絶縁段として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間のガルバニック絶縁を行うために、高圧変圧器として構成され、変圧器は高圧変圧器の予め設定される伝達比ｕを有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣパークネットは、大きな電力を伝送するために、６ｋＶより大きい又は１４ｋＶより大きい電圧を有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載のウインドパークにおいて、
二次側は少なくとも２つの整流手段を有し、該整流手段は、一次側から二次側に変圧された電圧を全波整流によってＤＣパークネットの直流電圧に整流するよう構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１０】
請求項９に記載のウインドパークにおいて、
全波整流は、プッシュプル型全波整流回路及び／又はブリッジ型整流回路として構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のウインドパークにおいて、
整流手段は高圧ダイオードとして構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかに記載のウインドパークにおいて、
変圧器は、プッシュプル型全波整流を行うために、センタタップを有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかに記載のウインドパークにおいて、
一次側から二次側に変圧された直流電圧はほぼ矩形の波形を有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れかに記載のウインドパークにおいて、
インバータは、ＤＣパークネット全体における及び／又はＤＣパークネットの部分領域における無電圧状態を達成するために、パークネット側に、放電又は接地装置を有し、
放電又は接地装置はチョッパ及び／又は放電抵抗を有すること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣパークネットは、ＤＣパークネットの部分領域における障害を隔離するための少なくとも１つの分離スイッチを有し、
分離スイッチは、選択的なＤＣパークネット遮断を可能にするために、パークネットの複数の部分領域を接続すること及び／又は互いに分離することが可能であること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れかに記載のウインドパークにおいて、
パークネットは環状ネット又は網状ネットとして構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れかに記載のウインドパークにおいて、
変圧器の一次側は、スイッチング装置を介して電気的に又はガルバニックに、デカップリング可能に構成されており、
電気的デカップリングは、風力発電装置とＤＣパークネットとの間の完全な電気的ないしガルバニックなデカップリングを達成するために、スイッチング装置に設けられているスイッチング手段の開成によって行われること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れかに記載のウインドパークにおいて、
ＤＣ−ＤＣ変換器は、フォワード型コンバータとして及び／又は共振型コンバータとして構成されること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項１９】
請求項１〜１８の何れかに記載のウインドパークにおいて、
電気供給ネットとパークネットとの分離の際に、パークネット内の電力を電気的に消費可能にするために、少なくとも１つの電力消費装置及び／又はエネルギ蓄積器がパークネットに設けられること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項２０】
請求項１〜１９の何れかに記載のウインドパークにおいて、
少なくとも１つのスイッチング手段及び／又は分離スイッチは、短時間遮断ないし自動的再接続の実行のために及び／又は障害の隔離のために使用可能に構成されていること
を特徴とするウインドパーク。
【請求項２１】
ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークの制御方法であって、
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されるインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含み、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有し、
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されており、
・二次側は、少なくとも１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されており、及び、
・ＤＣ−ＤＣ変換器はスイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧は一次側から二次側へ変圧されること
を特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、
該方法は、請求項１〜２０の何れかに記載のウインドパークを用いること、ないしは、そのようなウインドパークにおいて実行されること
を特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第１の視点により、請求項１に記載のネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークが提案される。
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されたインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含み、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有し、
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されており、
・二次側は、少なくとも１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されており、及び、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧を一次側から二次側へ変圧するよう構成されている（形態１）。
更に、本発明の第２の視点により、ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークの制御方法が提案される。
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されるインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含み、
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有し、
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されており、
・二次側は、少なくとも１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されており、及び、
・ＤＣ−ＤＣ変換器はスイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧は一次側から二次側へ変圧されることを特徴とする（形態２１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
ここに、本発明の好ましい実施の形態を示す。
（形態１）上記第１の視点参照。
（形態２）形態１のウインドパークにおいて、風力発電装置はスイッチング装置に直流電圧出力部の直流電圧を供給し、該直流電圧は、スイッチング装置によって、一次側から二次側へ変圧されるよう調整されることが好ましい。
（形態３）形態１又は２のウインドパークにおいて、スイッチング装置は、直流電圧を極性が交互に変化する電圧として一次側に印加するよう構成された２つのパワースイッチ及び／又は少なくとも４つのパワースイッチを有することが好ましい。
（形態４）形態１〜３の何れかのウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、大きなスイッチング周波数及び／又は大きなスイッチングフランクが存在する場合、一次側から二次側へ電圧を変圧する際に、生じる電気的損失をより少なくするために、高周波変圧器として構成されることが好ましい。
（形態５）形態１〜４の何れかのウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、一次側のより低い電圧を二次側のより高い電圧に変圧するために、昇圧変圧器として構成されることが好ましい。
（形態６）形態１〜５の何れかのウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間でのガルバニック絶縁を行うために、ガルバニック絶縁段として構成されることが好ましい。
（形態７）形態１〜６の何れかのウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間のガルバニック絶縁を行うために、高圧変圧器として構成され、変圧器は高圧変圧器の予め設定される伝達比ｕを有することが好ましい。
（形態８）形態１〜７の何れかのウインドパークにおいて、ＤＣパークネットは、大きな電力を伝送するために、６ｋＶより大きい又は１４ｋＶより大きい電圧を有することが好ましい。
（形態９）形態１〜８の何れかのウインドパークにおいて、二次側は少なくとも２つの整流手段を有し、該整流手段は、一次側から二次側に変圧された電圧を全波整流によってＤＣパークネットの直流電圧に整流するよう構成されることが好ましい。
（形態１０）形態９のウインドパークにおいて、全波整流は、プッシュプル型全波整流回路及び／又はブリッジ型整流回路として構成されることが好ましい。
（形態１１）形態１〜１０の何れかのウインドパークにおいて、整流手段は高圧ダイオードとして構成されることが好ましい。
（形態１２）形態１〜１１の何れかのウインドパークにおいて、変圧器は、プッシュプル型全波整流を行うために、センタタップを有することが好ましい。
（形態１３）形態１〜１２の何れかのウインドパークにおいて、一次側から二次側に変圧された直流電圧はほぼ矩形の波形を有することが好ましい。
（形態１４）形態１〜１３の何れかのウインドパークにおいて、インバータは、ＤＣパークネット全体における及び／又はＤＣパークネットの部分領域における無電圧状態を達成するために、パークネット側に、放電又は接地装置を有し、
放電又は接地装置はチョッパ及び／又は放電抵抗を有することが好ましい。
（形態１５）形態１〜１４の何れかのウインドパークにおいて、ＤＣパークネットは、ＤＣパークネットの部分領域における障害を隔離するための少なくとも１つの分離スイッチを有し、
分離スイッチは、選択的なＤＣパークネット遮断を可能にするために、パークネットの複数の部分領域を接続すること及び／又は互いに分離することが可能であることが好ましい。
（形態１６）形態１〜１５の何れかのウインドパークにおいて、パークネットは環状ネット又は網状ネットとして構成されることが好ましい。
（形態１７）形態１〜１６の何れかのウインドパークにおいて、変圧器の一次側は、スイッチング装置を介して電気的に又はガルバニックに、デカップリング可能に構成されており、
電気的デカップリングは、風力発電装置とＤＣパークネットとの間の完全な電気的ないしガルバニックなデカップリングを達成するために、スイッチング装置に設けられているスイッチング手段の開成によって行われることが好ましい。
（形態１８）形態１〜１７の何れかのウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器は、フォワード型コンバータとして及び／又は共振型コンバータとして構成されることが好ましい。
（形態１９）形態１〜１８の何れかのウインドパークにおいて、電気供給ネットとパークネットとの分離の際に、パークネット内の電力を電気的に消費可能にするために、少なくとも１つの電力消費装置及び／又はエネルギ蓄積器がパークネットに設けられることが好ましい。
（形態２０）形態１〜１９の何れかのウインドパークにおいて、少なくとも１つのスイッチング手段及び／又は分離スイッチは、短時間遮断ないし自動的再接続の実行のために及び／又は障害の隔離のために使用可能に構成されていることが好ましい。
（形態２１）上記第２の視点参照。
（形態２２）形態２１の方法において、該方法は、形態１〜２０の何れかのウインドパークを用いること、ないしは、そのようなウインドパークにおいて実行されることが好ましい。
本発明は以下において例示的に実施例を用いて添付の図面を参照して詳細に説明される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
また、図４には、負荷抵抗３６２と更なるスイッチング手段３６４とを有する、放電装置とも称され得る、接地装置３６０が示されている。スイッチング手段３６４はチョッパとして作動することが可能であり、パルス列として、電流を負荷抵抗３６２に流すことができ、負荷抵抗は、例示的に示されている中間回路コンデンサ３２３が当該負荷抵抗を通じて放電することができるため、放電抵抗として動作することができる。この接地装置３６０は、従って、例えばチョッパを有することができ、追加的に又は代替的に、放電抵抗ないし放電インピーダンスを有することができる。接地装置は、従って、パークネットの放電を可能にするという役割を有し、同様に、インバータ３１６の中間回路コンデンサ３２３の放電のために使用可能である。かくして、パークネット３１４を無電圧状態に切り換えることが可能になるが、このことは、とりわけ保守目的にとって、保守作業員を保護するために、重要であり得る。
以下に本発明の可能な態様を付記する。
［付記１］ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパーク。
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されたインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含む。
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有する。
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されている。
・二次側は、複数のダイオードを有する少なくとも１つの整流手段、とりわけ１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されている。
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧を一次側から二次側へ変圧するよう構成されている。
［付記２］上記のウインドパークにおいて、風力発電装置はスイッチング装置に直流電圧出力部の直流電圧を供給し、該直流電圧は、スイッチング装置によって、一次側から二次側へ変圧されるよう調整される。
［付記３］上記のウインドパークにおいて、スイッチング装置は、直流電圧を極性が交互に変化する電圧として一次側に印加するよう構成された２つのパワースイッチ及び／又は少なくとも４つのパワースイッチを有する。
［付記４］上記のウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、大きなスイッチング周波数及び／又は大きなスイッチングフランクが存在する場合、一次側から二次側へ電圧を変圧する際に、生じる電気的損失をより少なくするために、高周波変圧器として構成される。
［付記５］上記のウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、一次側のより低い電圧を二次側のより高い電圧に変圧するために、昇圧変圧器として構成される。
［付記６］上記のウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間でのガルバニック絶縁を行うために、ガルバニック絶縁段として構成される。
［付記７］上記のウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器の変圧器は、風力発電装置とＤＣパークネットとの間のガルバニック絶縁を行うために、高圧変圧器として構成され、変圧器はとりわけ高圧変圧器の予め設定される伝達比ｕを有する。
［付記８］上記のウインドパークにおいて、ＤＣパークネットは、大きな電力を伝送するために、６ｋＶより大きい、とりわけ１４ｋＶより大きい電圧を有する。
［付記９］上記のウインドパークにおいて、二次側は少なくとも２つの整流手段を有し、該整流手段は、一次側から二次側に変圧された電圧を全波整流によってＤＣパークネットの直流電圧に整流するよう構成される。
［付記１０］上記のウインドパークにおいて、全波整流は、プッシュプル型全波整流回路及び／又はブリッジ型整流回路として構成される。
［付記１１］上記のウインドパークにおいて、整流手段は高圧ダイオードとして構成される。
［付記１２］上記のウインドパークにおいて、変圧器は、プッシュプル型全波整流を行うために、センタタップを有する。
［付記１３］上記のウインドパークにおいて、一次側から二次側に変圧された直流電圧はほぼ矩形の波形を有する。
［付記１４］上記のウインドパークにおいて、インバータは、ＤＣパークネット全体における及び／又はＤＣパークネットの部分領域における無電圧状態を達成するために、パークネット側に、放電又は接地装置を有する。
放電又は接地装置は、有利には、チョッパ及び／又は放電抵抗を有する。
［付記１５］上記のウインドパークにおいて、ＤＣパークネットは、ＤＣパークネットの部分領域における障害を隔離するための少なくとも１つの分離スイッチを有する。
分離スイッチは、選択的なＤＣパークネット遮断を可能にするために、パークネットの複数の部分領域を接続すること及び／又は互いに分離することが可能である。
［付記１６］上記のウインドパークにおいて、パークネットは環状ネット又は網状ネットとして構成される。
［付記１７］上記のウインドパークにおいて、変圧器の一次側は、スイッチング装置を介して電気的に、とりわけガルバニックに、デカップリング可能に構成されている。
電気的デカップリングは、有利には、風力発電装置とＤＣパークネットとの間の完全な電気的ないしガルバニックなデカップリングを達成するために、スイッチング装置に設けられているスイッチング手段の開成によって行われる。
［付記１８］上記のウインドパークにおいて、ＤＣ−ＤＣ変換器は、フォワード型コンバータとして及び／又は共振型コンバータとして構成される。
［付記１９］上記のウインドパークにおいて、電気供給ネットとパークネットとの分離の際に、パークネット内の電力を電気的に消費可能にするために、少なくとも１つの電力消費装置及び／又はエネルギ蓄積器がパークネットに設けられる。
［付記２０］上記のウインドパークにおいて、少なくとも１つのスイッチング手段及び／又は分離スイッチは、短時間遮断ないし自動的再接続の実行のために及び／又は障害の隔離のために使用可能に構成されている。
［付記２１］ネット接続点において電気供給ネットに電力を供給するウインドパークの制御方法。
該ウインドパークは、
・電力を生成する少なくとも２つの風力発電装置；
・風力発電装置からネット接続点へ電力を伝送するためのＤＣパークネット；
・ＤＣパークネットとネット接続点との間に配置されるインバータであって、風力発電装置の電力を電気供給ネットへ供給するために、ＤＣパークネットの直流電圧を交流電圧に変換するよう構成されたインバータ；及び、
・少なくとも１つの風力発電装置からＤＣパークネットへ電力を供給するための少なくとも１つのＤＣ−ＤＣ変換器
を含む。
・ＤＣ−ＤＣ変換器は、スイッチング装置と、一次側及び二次側を有する変圧器とを有する。
・一次側は、スイッチング装置を介して、少なくとも１つの風力発電装置に接続されいる。
・二次側は、複数のダイオードを有する少なくとも１つの整流手段、とりわけ１つの整流手段を介して、ＤＣパークネットに接続されている。
・ＤＣ−ＤＣ変換器はスイッチング装置によって変圧器の一次側に極性が交互に変化する直流電圧を印加し、それによって、少なくとも１つの風力発電装置の直流電圧は一次側から二次側へ変圧される。
［付記２２］上記の方法において、該方法は、付記１〜２０の何れかのウインドパークを用いる、ないしは、そのようなウインドパークにおいて実行される。
【国際調査報告】
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