[發(fā)明專利]用于穩(wěn)定頻率的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780094350.0
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN111033927A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: C.阿姆沙特;H.米勒;E.斯帕希克
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H02J3/14
• 分類號: H02J3/14;H02J3/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定電力傳輸網(wǎng)絡(3)的頻率的裝置(6)，所述裝置具有模塊化的多電平電力轉換器(9)，多電平電力轉換器具有用于與電力傳輸網(wǎng)絡(3)電連接的第一接頭(12)，并且所述裝置具有電阻單元(15)，電阻單元具有用于與電力傳輸網(wǎng)絡(3)電連接的第二接頭(18)。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定電力傳輸網(wǎng)絡的頻率的裝置和方法。

背景技術

在電力傳輸網(wǎng)絡中，確保頻率恒定具有越來越重要的意義。其一個原因是，越來越多的分散的發(fā)電設備(特別是風力發(fā)電設備和光伏發(fā)電設備)經(jīng)由電力電子運行裝置連接到電力傳輸網(wǎng)絡。在此，不再能夠使用像在一般的發(fā)電機中能夠使用的一樣的轉動質量。因此，在發(fā)生故障的情況下(例如，在大型能量發(fā)生器或者大型用電設備停止運行時，或者在不期望的電網(wǎng)斷開的情況下)，電力傳輸網(wǎng)絡中的頻率可能非常快速地向小的頻率值的方向或者向大的頻率值的方向變化，由此危及電網(wǎng)安全。以前，通過傳統(tǒng)的發(fā)電設備的轉動質量(lnertia，慣性)來減慢這種頻率偏差，并且限制這種頻率偏差的極值(最大值和最小值)。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是，給出一種可以用來穩(wěn)定電力傳輸網(wǎng)絡的頻率的裝置和方法。

根據(jù)本發(fā)明，上述技術問題通過根據(jù)獨立權利要求的裝置和方法來解決。在從屬權利要求中給出了裝置的有利的實施方式。

公開了一種用于穩(wěn)定電力傳輸網(wǎng)絡的頻率的裝置，所述裝置具有模塊化的多電平電力轉換器，多電平電力轉換器具有用于與電力傳輸網(wǎng)絡電連接的第一接頭(電力轉換器接頭)，并且所述裝置具有電阻單元(大功率電阻單元)，該電阻單元具有用于與電力傳輸網(wǎng)絡電連接的第二接頭(單元接頭)。這種裝置有利地允許借助多電平電力轉換器向電力傳輸網(wǎng)絡中饋送電能(由此在需要時，支持、即增大電力傳輸網(wǎng)絡的頻率)，或者借助電阻單元從電力傳輸網(wǎng)絡汲取電能，由此在需要時，降低電力傳輸網(wǎng)絡的頻率。也就是說，在電力傳輸網(wǎng)絡中出現(xiàn)不期望的頻率降低時，激活模塊化的多電平電力轉換器，以向電力傳輸網(wǎng)絡中饋送具有對應的頻率的交流電流，由此支持頻率。在電力傳輸網(wǎng)絡中出現(xiàn)不期望的頻率增大時，激活電阻單元，以從電力傳輸網(wǎng)絡汲取電能，由此降低電力傳輸網(wǎng)絡的頻率。

所述裝置可以被設計為，電阻單元與開關裝置連接，該開關裝置使得電阻單元能夠以可開關的方式與電力傳輸網(wǎng)絡電連接。在此，開關裝置將電阻單元的第二接頭與電力傳輸網(wǎng)絡連接。開關裝置有利地允許僅在需要時激活電阻單元，即，能夠實現(xiàn)從電力傳輸網(wǎng)絡到電阻單元的電流流動。特別是，開關裝置允許僅在電力傳輸網(wǎng)絡的頻率過高時激活電阻單元。

所述裝置也可以被設計為，多電平電力轉換器具有多個模塊，所述模塊分別具有至少兩個電子開關元件和一個電容器。模塊化的多電平電力轉換器的這種模塊也稱為子模塊。借助這種模塊，多電平電力轉換器能夠在第一接頭處產(chǎn)生幾乎任意的輸出電壓。

所述裝置也可以被設計為，模塊的兩個電子開關元件以半橋電路布置，或者模塊分別具有兩個電子開關元件和兩個另外的電子開關元件，其中，兩個電子開關元件和兩個另外的電子開關元件以全橋電路布置。這些模塊也稱為半橋模塊或者半橋子模塊，或者稱為全橋模塊或者全橋子模塊。

所述裝置也可以被設計為，模塊化的多電平電力轉換器(在直流電壓側)與(中央)能量存儲器連接。在電力傳輸網(wǎng)絡的頻率不期望地過低的情況下，可以借助多電平電力轉換器，將存儲在該能量存儲器中的電能饋送到電力傳輸網(wǎng)絡中。由此可以提高電力傳輸網(wǎng)絡的頻率。與模塊的分散的(分布式的)電容器不同，在所述裝置中，以中央的方式實施在直流電壓側與多電平電力轉換器連接的能量存儲器，即，在頻率下沖時，由中央能量存儲器為多電平電力轉換器的所有模塊供電。與模塊的各個電容器相比，該能量存儲器具有更高的電存儲容量。此外，與模塊的各個電容器相比，能量存儲器具有更高的電壓。