JP2020524970A - 電力を供給するための風力発電装置又はウインドパーク - Google Patents

Abstract

【課題】変換器制御式の供給装置ないしウインドパーク又は風力発電装置による系統支援を改善し、系統支援又は系統安定化に関して変換器制御式の供給装置による給電を改善し、従って給電をより系統に合うように構成するための解決策を提案する。【解決手段】本発明は、変換器制御式の供給装置を用い、特にウインドパーク（１１２）又は風力発電装置（１００）を用い、系統接続ポイントにおいて給電系統（１２０）に電力を供給するための方法に関し、当該方法では、電力を供給するために、少なくとも電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で選択が可能であり、またこの際、電流印加運転モードでは、実質的に又は主として電流目標値に向って制御又は調整が行われ、そして電圧印加運転モードでは、実質的に又は主として電圧目標値に向って制御又は調整が行われる。【選択図】図３

Description

本発明は、変換器制御式の供給装置を用い、特にウインドパーク又は風力発電装置を用いて給電系統（給電網：電力系統）に電力を供給するための方法に関する。更に本発明は、それに対応するウインドパークに関し、また本発明は、それに対応する風力発電装置に関する。

ウインドパーク又は少なくとも個々の風力発電装置による電力の供給は、既知である。そのために最新式の風力発電装置ないしウインドパークは、風から生成された電力を供給に適して整えるために、特に周波数、位相、振幅に関してそれぞれの供給状況に適合させるために、変換器ユニットを使用する。

この際、風力発電装置又はウインドパークを用いて給電系統の支援を行うことも既知であり、このことは、簡単に系統支援とも称される。

そのような系統支援のためには、特に電力供給が具体的な系統状況に対して適合される。これには、系統状況に応じ又は系統要求に応じ、供給される電力を増加する又は減少することが含まれる。また系統状況又は系統要求に依存して無効電力を供給することも考慮される。この際、系統要求は、特に給電系統の事業者、即ち系統事業者から、風力発電装置ないしウインドパークに向けられる系統要求である。

多くの場合、そのような系統支援のためには、固定的な制御規則が風力発電装置ないしウインドパーク内に保存されている。そのような制御規則は、例えば下記特許文献１に記載されているように、例えば系統周波数に依存した電力調整を含むことができる。他の例として電圧に依存した位相角調整も考慮され、該位相角調整は、電流と電圧の間の位相差を表す位相角と、給電系統の電圧ないし給電系統により決定される電圧との間の関連を定めている。そのような電圧に依存した位相角調整は、下記特許文献２に記載されている。また周波数低下が速い場合には、それに対応し、瞬動予備力の意味において電力増加を短期的に且つ一時的に提供することも考慮され、この際、この電力増加は、風力発電装置の回転ロータの回転質量から得ることが可能である。そのようなバリエーションは、例えば下記特許文献３から読むことができる。

US 6,891,281 B2 US 6,965,174 B2 US 9,279,411 B2 EP 2 182 626 A1 DE 10 2014 214 151 A1 DE 10 2013 207 264 A1

これらの支援措置の多くは、特に周波数に依存した電力変更は、現在では通常の所定の形式の給電系統から出発している。特に一般的に給電系統は、給電系統と直接的に結合された大型の同期発電機を使用する大規模発電所により導かれるということが基礎とされる。例えば周波数に依存した電力変動は、このことに起因し、つまりそのように直接的に結合された同期発電機の挙動を考慮するものである。そのような挙動の１つとして、例えば蒸気タービンにより同期発電機が機械的に回転される場合の出力を同期発電機が給電系統に放出できない場合には、そのような同期発電機は加速する。この回転数増加は、同期発電機が電気的に直接的に給電系統と結合されているので、供給される（電力の）周波数の増加をもたらし、このことは、実質的に、なぜ給電系統内で増加された周波数が給電系統内の電力供給過多を示すことになるのかの原因である。

また給電系統内の電圧作用（Effekte）も、多くの場合、そのような直接的に結合された大型同期発電機の挙動に起因する。一方では、これらの同期発電機は、実質的に給電系統内の電圧を導くが、この際、追加的に、場所に依存した変動が実質的に変圧器と送電線により引き起こされる。しかし他方では、位相跳躍（フェーズジャンプ）のような作用が同様に同期発電機の挙動に起因することもある。

さて給電系統のストラクチャが変化する場合には、このことは、意図された系統支援措置が系統支援のためにもはや適さないか又はもはや良好には適していないことを結果としてもたらすことになる。

とりわけ給電系統の挙動は、どのように電気発生器と需要家が給電系統内に分布しているかという形式によっても影響される。例えば、分散された区間で多くの風力発電装置又はウインドパークが接続されている区間は、多くの需要家を大規模発電所の近くに有する系統区間とは異なった挙動をする。

ドイツ特許商標庁は、本出願に対する優先権出願において、上記の従来技術、即ち上記特許文献１〜３、並びに上記特許文献４〜６を調査した。

本発明の基礎を成す課題は、上記の問題点の少なくとも１つに対処することである。特に、変換器制御式の供給装置、特にウインドパーク、従って風力発電装置による系統支援を改善し、ないし系統支援又は系統安定化に関してそのような変換器制御式の供給装置による給電を改善し、つまり給電をより系統に合うように構成するための解決策が提案されるべきである。また少なくとも今まで既知の解決策に対して代替的な解決策が提案されることが望まれる。

本発明により、請求項１に記載した電力を供給するための方法が提案される。

以下、発明を実施するための形態について説明する。

本発明により、電力は、変換器制御式の供給装置を用いて給電系統に供給される。しかしここでは、変換器制御式の供給装置として、特にウインドパーク又は風力発電装置が提案される。変換器制御式の供給装置は、変換器（コンバータ：より具体的にはＡＣＡＣ変換器；Umrichter）又は逆変換器（インバータ：より具体的にはＤＣＡＣ変換器；Wechselrichter）を用い、周波数、位相位置、振幅に応じて、供給される電流ないし供給される電圧を発生させる供給装置である。また例えば高調波成分をそれにより調節することもできる。

更に、電力を供給するために、少なくとも電流印加（ないし形成）運転モード（strompraegend:電流に影響を与える運転モード）と電圧印加（ないし形成）運転モード（spannungspraegende:電圧に影響を与える運転モード）の間で選択が可能であることが提案される。この際、電流印加運転モードでは、電流目標値に向って制御又は調整（より具体的には開ループ制御又は閉ループ制御）が行われ、電圧印加運転モードでは、電圧目標値に向って制御又は調整（より具体的には開ループ制御又は閉ループ制御）が行われる。従ってこれらの両方の運転モードは、基本的に異なっている。電流印加運転モードは、特に供給すべき目標電流が、周波数、位相位置、振幅に応じて予設定されるように実現される。しかしこの予設定は、動的としてよく、継続運用中に絶えず変更することができる。特にそれに対応する電流目標値の予設定は、利用可能な電力に対して絶えず適合させることができる。特に風力発電装置の場合には、このことは、この目標電流が、利用可能な風力に対し、即ち風力発電装置がそれぞれの瞬間に風から取り出すことのできる電力に対して絶えず適合できることを意味する。

特にそのような変換器制御式の供給装置は、複数の供給ユニット、即ち特に複数の変換器ないし逆変換器を有することができる。風力発電装置においても、複数のそのようなユニットが設けられていることが可能である。多くの場合、それぞれそのような供給ユニットは、スイッチキャビネット（キュービクル）内に設けられていることが可能である。

この際、電圧印加運転モード又は電流印加運転モードは、各供給ユニット、即ち各変換器又は各逆変換器、ないし各スイッチキャビネットが、対応する運転モードにおいて運転されることを意味することができる。つまりこのことは、該当する各スイッチキャビネットが電圧印加するように給電するか又は電流印加するように給電することを意味することができる。

しかし好ましくは、一実施形態により、幾つかの供給ユニットだけが優勢の運転モードを有するという混合運転も考慮されることが提案される。電圧印加供給ユニットが優勢である限りでは、電圧印加運転について述べることができ、或いは電流印加供給ユニットが優勢である場合には、電流印加運転について述べることができる。

それぞれ供給電流が予設定されるように電流印加運転モードにおいて電力が供給される場合には、このことは、特に各供給ユニットがそれぞれ対応する供給電流を目標電流として予設定し、次いでそのような予設定された供給電流も発生させることを意味することができる。

この際、所定の中央制御ユニットは、個々の供給ユニットを制御し、例えば利用可能な電力、即ち特に風から利用可能な電力を、それに対応して個々の供給ユニットに分配することができ、次いでこれらの供給ユニットは、それに依存し、それぞれ供給すべき目標電流、従って設定すべき目標電流を予設定する。

同様にウインドパークを運転することもでき、該ウインドパーク内には、中央パーク制御部が設けられており、該中央パーク制御部は、対応する目標値を個々の風力発電装置に与えることができ、風力発電装置内では、それぞれ個々の制御装置が設けられていることが可能であり、これらの制御装置は、次いで風力発電装置において個々の供給ユニットを制御する。

従って電流印加運転モードでは、予設定された電流目標値に従って電流が供給される。電流の現在値ないし瞬間値が変化すると、対応する供給ユニットがそれに応答し、変化に対して対抗作用することを試みる。

それに代わり、電圧印加運転モードでは、電圧が予設定され、該当する供給ユニットは、その供給電圧をこの予設定された電圧値に維持することを試みる。それに対応して供給ユニットは、電圧変化が生じることに対して応答する。

対応する供給ユニットにより出力部において電圧の現在値が変化する場合には、このことは、直ちに電圧印加供給ユニットの応答をもたらすことになる。そのような電圧変化は、電圧における周波数変化又は位相跳躍でもあり得る。これに対して電圧印加ユニットは、直接的に応答することができる。このことに関して電圧印加ユニットは、電流印加ユニットとは異なっている。つまり電流印加ユニットは、電圧変化に対して応答することはない。

今日、給電系統は、基準量として電圧を有する。つまり系統電圧は予設定されているが、系統電流は予設定されていない。系統は、系統電圧ができるだけ一定に維持されるように設計されており、それに対して電力の供給、取得、ないし伝送は、実質的に電流レベル（電流の高さ）により達成される。換言すると、電流は、基本的に必要に応じて調節され、差し当たり給電系統の状態について情報提供力は僅かであり、この際、勿論、例えば、給電系統内で短絡が発生したり、断線が電流の供給を妨げる場合のような例外はある。それに対して電圧変化は、基本的に系統特性の変化を意味し、それにより給電系統内の変化に関する情報をより良く且つ多くの場合はより迅速に与えてくれる。

いずれにせよ、給電系統内の変化は、多くの場合、先ずは電圧変化として認識可能となり、また電圧変化としてのみ認識可能とされることも考慮される。電圧印加ユニットは、重畳した電力調整には依存せず、給電系統内の変化に対して瞬時に応答し、それに対して電流印加ユニットは、そのような変化をようやく後から認識するか又は場合により全く認識しない。給電系統内の変化に対する電流印加ユニットの応答は、多くの場合、その目標電流の予設定の変更により初めて考慮され、特には、系統のそのような変化が測定技術的に検知され、調整規則に基づき、変更された電流目標値をもたらすことにより初めて考慮される。

つまり結果として、電圧印加供給ユニットは、特にその作用原理に起因して特に迅速に且つそれと共に特に動的に給電系統内の変化に対して対抗作用する系統印加ユニット（netzpraegend:系統に影響を与えるユニット）であることが分かっている。それに対し、電流印加するように動作する供給ユニットは、該供給ユニットがむしろ遅れて系統内の事象に対して応答し、電流を、従って電力を、給電系統に供給することにより特徴付けられている。

一方の電流印加運転と他方の電圧印加運転の間の提案された切り替えにより、この特殊性が調整技術的に使用される。つまり変換器制御式の供給装置による特に動的な支援が提供されるべき場合には、電圧印加運転モードに切り替えることが可能である。

それにより、特に給電系統内のトポロジーの変化にも応答することが可能である。例えば、近くにある大規模発電所が、一時的であろうと永続的であろうと、停止される場合には、給電系統に対するこの大規模発電所の調整作用もなくなることになる。特にそのような場合には、給電系統に対する、例として挙げた大規模発電所のそのような特性の一部分を埋め合わせるために、電圧印加運転モードへの切り替えが提案されるであろう。

一実施形態により、現在の運転モードが、電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で複数のステップで又は滑らかな移行で変更され得ることが提案される。またそれにより電圧印加方式だけ又は電流印加方式だけでなく、異なる強さの割合で電流印加方式又は電圧印加方式としてよい運転モードも選択可能である。それにより電流印加方式と電圧印加方式の間の提案された選択は、極端なケースだけに限られる必要はなく、対応する系統状況に対して動的に適合可能であることが可能である。

電流印加運転モード又は電圧印加運転モードの間を選択するための上述又は下述の基準は、意味に即し、対応する中間の運転モードにも転用される。

一実施形態により、電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間は、以下の基準の少なくとも１つに依存して切り替えられるないし選択されることが提案され、この際、ここでも、それに依存して電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間の運転モードを選択することも考慮される。基準としては、以下のリストの基準が提案される。

− 給電系統内の電圧変動の程度、
− 変換器制御式の供給装置の電圧印加ユニットがどのくらいの頻度で電流制限に達したかの程度である電流制限程度、
− 給電系統に給電する変換器制御式の供給装置に対する、給電系統に給電する直接的に結合された同期発電機の比率であって、但し基準量としては、特にそれぞれで現在供給されている電力、特に有効電力、或いはそれぞれで供給されている電力ないし有効電力の比率が使用されるもの、
− 給電系統内の周波数変動の程度、
− 系統内の位相跳躍における程度、
− 給電系統の系統特性、特に系統感度、
− 変換器制御式の供給装置の運転状態、特に変換器制御式の供給装置の定格出力に関して現在供給されている電力、特に有効電力、
− 給電系統に給電する電圧印加供給装置の割合、
− 給電系統に給電する風力発電装置の割合、
− 給電系統に給電する太陽光発電機の割合、
− 系統接続ポイントにおける短絡容量、
− 系統接続ポイントにおける系統インピーダンス、
− 系統接続ポイントにおける短絡電流比、
− 部分系統構成の認識、特に離島系統構成の認識、及び、
− 外部の切替信号又は選択信号、特に給電系統の事業者により予設定された切替信号。

従って提案される一基準として、給電系統内の電圧変動の程度（度合い）が使用される。例えば、平均的な変動幅を基礎とすることができる。この際、例えば、１分、１０分、又は１時間のような予め定められた期間にわたり、電圧変動を記録することができ、その期間内で、例えば系統電圧の実効値に関し、最小で発生する電圧の平均値に対して最大で発生する電圧の平均値が記録される。そのように平均化された最大電圧値と最小電圧値の間の間隔を変動範囲として基礎とすることができる。そして所定の限界値を基礎とすることができ、そのように記録された変動幅がその限界値を超えているか否かに依存し、電圧印加運転モード又は電流印加運転モードを選択することができる。好ましくは、電圧変動が強い場合、即ち変動幅が大きく、つまり限界値を超える場合には、電圧印加運転モードが選択される。電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間が複数のステップで変更される場合には、対応する中間運転モードのために１つの更なる限界値又は複数の更なる限界値を設けることができる。

更に可能な一基準として、電流制限程度（ないし尺度）が提案され、電流制限程度とは、変換器制御式の供給装置の電圧印加ユニットがどのくらいの頻度で電流制限に達したかのための程度である。電圧印加ユニットは、対応する供給ユニットの出力部における電圧の現在値ないし瞬間値が変化する場合にこのことが直ぐに電圧印加供給ユニットの応答をもたらすことができるように動作することが認識された。それにより電圧印加ユニットは、電圧を維持することを試みる。この作用は、望ましいが、電圧印加ユニットが供給する電流が高くなることをもたらす可能性がある。該当するユニットが電流限界値に到達するほどにこの電流が大きくなる場合には、このことは、ユニットが電圧をまだ維持できないか又はもはや維持できないことの兆候である。

つまり電流限界値の定期的な到達は、より多くの電圧印加ユニットが必要とされることの指標と見なされる。それに対応し、それに依存してより多くのユニットを電圧印加運転に移し、少なくとも電圧印加ユニットの割合を増やすことが提案される。

この際、好ましくは、どのような頻度でユニットごとに供給装置の電圧印加ユニットが予設定された検査期間内で電流制限に到達するかをカウントし、それを電流限界頻度として基礎とし、この電流限界頻度に依存して電圧印加運転に移し、少なくとも電圧印加ユニットの割合を増加することが提案される。

好ましくは、電流制限程度ないし電流限界頻度は、電圧印加ユニットの少なくとも１つのレギュレータパラメータに依存して考慮されることが提案される。レギュレータパラメータは、特にレギュレータゲイン又はレギュレータ時定数であり得る。特に少なくとも１つのレギュレータパラメータは、重み付けを介して考慮されることが可能であり、この際、重み付けが特に小さく選択されるほど、レギュレータゲイン、即ち電圧印加ユニットの使用されているドループ（垂下特性 Statik, droop）の勾配がより小さく選択される。この際、そのようなドループは、有効電流に依存する周波数追従のためにゲイン程度を規定し、このゲイン程度は、供給される有効電流又は供給される有効電力に対する設定すべき周波数の線形関係を規定する。

例えば、レギュレータゲインが強い場合、従って大きいレギュレータゲインないし小さいレギュレータ時定数に対応するレギュレータゲインでは、電流制限の到達は、より弱いレギュレータの場合よりも、電圧印加ユニットの割合を増やすべきであることを強く示すものと見なされる。より弱いレギュレータでは、むしろ、より強いレギュレータが所定の限界値に達するよりも、より弱いレギュレータがその限界値に到達することが考慮される。従って所定の限界値に到達することは、弱いレギュレータではむしろ普通であり、従って支援のために更なる電圧印加ユニットが必要であろうという可能性が少ない（wenig aussagekraftig）。しかし強いレギュレータでは、既に小さい電流制限程度ないし小さい電流限界頻度において電圧印加運転に切り替えるべきであり、少なくとも電圧印加ユニットの割合を増やすべきである。

給電系統に給電する変換器制御式の供給装置に対する、給電系統に給電する直接的に結合された同期発電機の比率は、給電系統の基本的な挙動ないし調整挙動に関する情報を与えてくれる。特に直接的に結合された同期発電機は、系統に対して、所定の挙動、簡単に表現すると、むしろ電圧印加の挙動を有する。そのような直接的に結合された同期発電機による系統への影響（作用）が少ないほど、直接的に結合された同期発電機のこの挙動を少なくとも部分的に引受ける（担う）ために、より多くの電圧印加供給ユニット（複数）を提案することができる。

この際、その挙動では、数が重要なのではなく、それは、大規模発電所の直接的に結合された同期発電機は、基本的に単純な風力発電装置の何倍もの定格出力を有するためであり、ここでは、電力に関連した基準量が基礎とされる。特に一方では、直接的に結合された同期発電機のそれぞれの現在の有効電力を使用し、他方では、変換器制御式の供給装置のそれぞれの現在の有効電力を使用することが提案される。それに代わりそれぞれの定格出力を使用することもできる。

他の一基準は、周波数変動の程度である。またこの周波数変動の程度は、例えば電圧の変動幅の代わりに周波数の変動幅を記録することにより、電圧変動の程度と同様に記録されることが可能である。ここでも好ましくは、周波数の変動幅が高い場合には、電圧印加運転モードが選択されるか、又は運転モードが少なくとも電圧印加運転モードの方向に調節されることが提案される。

系統内の位相跳躍（フェーズジャンプ）の程度が、更なる１つのバリエーションにより基準として提案される。位相跳躍は、例えば負荷制限時に現れることのある急激な電流変化により発生する。この際、そのような急激な電流変化は、対応する電圧変化により系統インピーダンスにおいてそのような位相跳躍をもたらす。系統電圧のサイン形状の経過が跳躍的にずれる位相跳躍は、給電系統と直接的に結合されている同期発電機により防止されることが判明した。しかしこの際、そのような位相跳躍は、特にそのような同期発電機が少ない場合、ないしそのような同期発電機が系統内で遠く離れている場合に発生するものであり、それは、給電系統内でより多くの同期発電機が作用するほど、より強く位相跳躍を防ぐことができるためである。特に直接的に結合された複数の同期発電機は、系統重心を構成することができる。給電系統内の所定のポイントがその系統重心から遠く離れているほど、電圧印加ユニットの必要性が大きくなるだろう。従ってより多い頻度で及び／又はより強く位相跳躍が発生するほど、早く電圧印加運転に切り替え、少なくとも給電系統内の電圧印加ユニットの割合を増やすことが提案される。

同様に、給電系統の系統特性を基準として用いることができる。特に系統感度が提案される。また系統特性は、現在状態とは区別されるべきである。現在状態は、例えば、現在の周波数、又は現在の電圧レベル（電圧の高さ）である。それに対し、系統特性は、系統の特性であり、つまり系統が変化に対してどのように応答するかである。それにより特に系統特性として系統感度を考慮することが提案される。この際、系統感度は、好ましくは、供給される有効電力の変化に対する応答としての電圧変化の比率であると定義され、また系統感度は、系統接続ポイント、即ち変換器制御式の供給装置が給電する系統接続ポイントに関するものである。つまりどのように給電系統が変化に対して挙動するのかの程度を見い出すことができる。またそれに依存し、電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で選択をすることができ、ないし意義のある中間段階を選択することができる。好ましくは、系統感度が高い場合、即ち系統が有効電力供給の変化に対して強く応答する場合には、電圧印加運転モードが提案される。

更なる基準として、変換器制御式の供給装置の現在の運転状態、特に現在供給されている電力、特に有効電力が提案される。このことは、変換器制御式の供給装置の定格出力に関連して定められることが可能である。有効電力の供給が比較的僅かである運転状態の場合には、変換器制御式の供給装置の支援特性を改善するために、電圧印加運転モードの選択を提案することができる。

また（一基準として）給電系統に給電する電圧印加供給装置（複数）の割合を観察することもできる。より多くの電圧印加供給装置が既に給電系統内でアクティブであるほど、電圧印加運転モードを選択する必要は少なくなる。ここでも電圧印加供給装置の割合は、特にそれらが供給する有効電力の意味において見ることができる。

更なる基準として、給電系統に給電する風力発電装置ないしウインドパークの割合がどのくらいの大きさであるのかを観察することが提案される。ここでも供給される有効電力を程度として扱うことが提案される。この有効電力を観察することにより、実質的に風力発電装置の割合又はウインドパークの割合の間の区別は必要とされない。従って風力発電装置の割合のこの電力に関連した観察により、いかに強く、風の変動が、全体として給電系統に供給される電力に対して影響を与えることになるのか、つまり風に依存した供給される有効電力の割合がどのくらいの大きさなのかを考慮することができる。ここでも風力発電装置の割合が高い場合には、むしろ電圧印加運転を提案することができる。

同様に、基準として、給電系統に給電する太陽光発電機の割合が提案される。ここでは、風力発電装置の割合に関する考察と同様の考察が得られ、この際、ここでは、太陽光入射ないし光入射に依存した供給される有効電力の考慮が基礎とされる。太陽光に依存した有効電力の割合が大きいほど、一層電圧印加運転モードが提案される。

風（力発電）の割合及び／又は太陽光（発電）の割合の考慮のためには、現在の給電状況も考察される。

他方、給電系統内の風力発電装置の割合が大きい場合には、むしろ電流印加運転モードを選択することを提案することもでき、それは、風力発電装置自体は、既に電流印加運転モードの運転時にも迅速な調整特性を有するためである。

更なる基準として、系統接続ポイントにおける短絡容量の観察が提案される。このことは、給電系統が系統接続ポイントにおいて短絡の場合に提供できるであろう短絡容量を意味している。それ故、系統接続ポイントにおける短絡容量は、同様にこの系統接続ポイントに関連した給電系統の系統特性である。そのような短絡容量が高いほど、この領域における給電系統はより強く、ないしより安定している。それに対応し、必要となる調整は僅かであり、それ故、短絡容量が小さい場合には、電圧印加運転モードに切り替えることが提案される。

系統接続ポイントにおける系統インピーダンスも、同様に基準として設けることができ、系統接続ポイントにおいて系統インピーダンスが小さいほど、必要となる電圧印加運転モードは少ない。従って系統インピーダンスが大きい場合、例えば予め定められた限界値を超える場合には、電圧印加運転モードが提案される。

系統接続ポイントにおける短絡電流比は、更なる一基準であり、この基準に依存し、電圧印加運転モード又は電流印加運転モードの間で選択をすることができる。短絡電流比は、系統接続ポイントに接続された供給装置の定格出力に関する、系統接続ポイントにおいて系統側で提供可能な短絡容量の比率を意味している。短絡電流比が小さいほど、系統接続ポイントは、接続された供給装置によってより強く負荷されている。それに対応し、短絡電流比がより大きいほど、系統接続ポイントにおけるそのような供給装置を用いた給電は、より安定している。例えば、通常は、１０の短絡電流比、又は６の短絡電流比でも、極めて安定した状態を表す。４以下の短絡電流比から、電圧印加供給ユニットの割合を増やすことを提案することができる。好ましくは、２以下の短絡電流比、特に１．５未満の短絡電流比では、電圧印加運転モードを選択することが提案される。

部分系統構成を認識することは、同様に好ましい一基準を表すことができる。部分系統構成は、給電系統の複数の所定部分が互いに分離している状況を意味している。残りの部分、即ち変換器制御式の供給装置の系統接続ポイントが設けられている残りの部分系統は、そのような部分系統構成により弱化され、不安定性又は少なくとも振動挙動を起こす傾向にある。それに対応し、部分系統構成を認識した場合には、電圧印加運転モードを選択することが提案される。

部分系統構成の特殊な１つの状況は、供給装置がその系統接続ポイントを介して接続されている部分系統により固有のシステムが構成される離島系統構成である。この場合、この離島系統と接続している電気発生器は、この離島系統の調整ないし制御（より具体的には閉ループ制御ないし開ループ制御）を独自に担う必要がある。特にそのような状況は、電圧印加運転モードにより考慮されることが可能であり、少なくとも、実質的に電流印加運転モードによるよりも、より良く考慮されることが可能である。

更なる一基準は、選択が外部の切替信号により行われるということである。そのような切替信号は、特に給電系統の事業者、即ち系統事業者からもたらされることが可能であり、それによりこの系統事業者には、この給電装置の調整特性に対して影響を及ぼすことが可能とされる。つまり例えば、系統事業者は、先を見通して変換器制御式の供給装置を、より強く調整する運転モード、即ち電圧印加運転モードにもたらすこともできる。

またそのような切替信号又は選択信号は、混合運転モードが設定されるように構成されていることも可能である。混合運転モードとは、電流印加特性と電圧印加特性を有するないし組み合わせる運転モードである。そのような組み合わせ、従ってそのような混合運転モードは、特には、幾つかの供給ユニットが電流印加するように動作し、幾つかの供給ユニットが電圧印加するように作動することにより達成されることが可能である。

電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間が切り替えられるための複数の基準、ないしそれらの間の混合運転モードに切り替えられるための複数の基準を組み合わせることもできる。２つ以上の特徴の組み合わせは、基本的に各基準が統一の値に規格化されるように行われることが可能である。一例は、各基準に対して０〜１の値、即ち０〜１００パーセントの値を想定することであろう。そのような値は、それぞれの基準をそのような値自体として特徴付けることができる。

しかしまた、最初に基準の結果がそれに対応してそのような統一値にもたらされることを考慮することもできる。つまり各基準が先ず個々に観察されて評価される。次いで評価内容が統一した範囲にもたらされる。かくて、例えば、評価の結果は、電圧印加運転モードに切り替える必要性が弱いということであり得る。この必要性は、例えば３０パーセントとして設定することができ、又は例えば７０パーセントとして設定することができるそのような切り替えについては、その必要性が強いことになる。同様に各基準において、そのような必要性は、切り替える又は切り替えないことについての必要性の値として、０〜１の値、即ち０〜１００パーセントの値を用いて規定することができる。そして複数の基準が考慮される場合には、それらの出力された必要性の値、即ち０〜１ないし０〜１００パーセントの範囲内に位置することできる既述の値を平均化することができる。

また、更に基準に重み付けを付与することも考慮され、それによると例えば、ある基準は、値５で重み付けされ、ある基準は、例えば値２で重み付けされる。この際、基準のそれぞれの必要性の値の共通の考察は、単に一例を挙げると、例えば、各々の必要性の値が、基礎となる基準のそれぞれの重み付けで乗算され、そのように重み付けられた必要性の値が加算され、そしてこの合計が、重み付け因子の合計で除算されることにより、そのように検出された各基準のための結果から平均値が形成されるように行われることが可能である。

一実施形態により、電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間を切り替えるために、このことは中間ポジションの選択も含んでいるが、切替制御部（ないし切替制御手段）が設けられており、この切替制御部は、所定の切替基準を実装している。つまり切替基準は、この切替制御部で検査され、それから場合により切り替えが行われる。

それに加え又はそれに代わり、切替制御部は、上述のリストの基準の少なくとも１つに依存して切り替えを行う。従って複数の基準、又はそれらのうち少なくとも１つは、そのような切替制御部により実行されることが可能である。

切替制御部を用いた切り替えは、例えば、切替制御部が対応する切替信号を該当する供給ユニットに送信し、それによりこれらの供給ユニットを電流印加運転モードから電圧印加運転モードに切り替えるように行われることが可能である。特に混合運転モードへの切り替えのためには、切替制御部は、そのために複数の供給ユニットと結合されており、切替制御部は、これらの供給ユニットの幾つかを電流印加運転モードに設定し、これらの供給ユニットの他の供給ユニットを電圧印加運転モードに設定することを考慮することができる。それによりそれぞれの運転モードのために選択される供給ユニットの数に応じ、混合運転をそれに対応して制御することができる。この際、これらの電圧ユニットの全てが切替制御部により電流印加運転ないし電圧印加運転に設定される場合には、純粋な電流印加運転モード又は電圧印加運転モードが達成可能である。

それに加え又はそれに代わり、切替制御部に適合アルゴリズムが実装されていることが提案される。この適合アルゴリズムは、所定の基準を使用でき、品質尺度（Mass）を用いて切り替え後の変化を定性的及び／又は定量的に評価することができる。ここでも少なくとも、１つの実施形態により、混合運転モードの考慮が提案される。

さて、例えば、一例を挙げるとして、電流印加運転モードから電圧印加運転モードに切り替えた後に電圧変動を減少させることができたか、ないしどのくらい強く電圧変動を減少させることができたかを評価することができる。この例において電圧変動が多大に減少したことが観察される場合には、実行された切り替えを基本的に良好と評価することができる。効果が僅かであった場合には、例えば、既により早期に、即ち電圧変動がより少ないときに、電圧印加運転モードに切り替えることを考慮することができる。

特に混合運転を同時に考慮すると、電圧変動の例にとどまるとして、以前に選択された混合形式、即ち以前に選択された混合運転モードが、まだ十分ではないことが分かった場合には、電圧印加ユニットの割合、即ち電圧印加運転モードに移ったユニット（複数）の割合を増やすことができる。

そのようにして獲得された情報は、混合運転モードの有無にかかわらず、切替制御部が全般的に変更され、即ち適合されるように実装及び保存されることが可能である。そしてつまりここで確定された切替アルゴリズムの変更は、対応する適合により将来のために備えられる。このことは、最も簡単な例として、電圧変動の例では、切り替えのための電圧限界値が変更され、次回にはこの変更された限界値が使用されることを意味する。しかしこのような方式でより複雑な関係性が適合されることもできる。

更なる一実施形態により、変換器制御式の供給装置が周波数目標値に向って制御又は調整（より具体的には開ループ制御又は閉ループ制御）を行う周波数印加運転が選択可能であること、特に周波数印加運転と周波数オープン運転モードの間で切り替えが可能であることが提案される。この際、変換器制御式の供給装置は、周波数オープン運転モードでは、給電系統内で検知された周波数に向って調整（閉ループ制御）を行う。つまり供給ユニットが周波数オープン運転モードにある場合には、給電系統内で検知された周波数が基礎とされ、それに依存し、対応する目標信号が予設定される。このことは、電圧印加運転では、電圧がこの周波数値で予設定され、ないし電流印加運転では、電流、即ち目標電流がこの周波数値で予設定されることを意味する。周波数印加運転では、予設定された周波数を有する電圧信号が発生され、この予設定された周波数は、系統周波数に追従することができる。そのために周波数のこの追従は、大きな時定数で行われることが提案される。

さて供給装置が周波数印加運転に切り替わる場合には、（このことは特に電圧印加運転のために設けられているが）、それに対応する目標値、即ち特に電圧印加運転における電圧目標値は、給電系統内で検知された周波数に追従しないか、又は場合により遅れてのみ追従する。それに代わり、所定の周波数が予設定され、電圧目標値、即ち瞬間値のシーケンスが、この予設置された周波数で予設定される。それにより供給装置は、周波数制御を担う又は支援することができ、ないしより高い周波数安定性に寄与することができる。そのような周波数印加運転は、特に部分系統形成が認識された場合、特に離島系統形成が認識された場合に有利であり、従って好ましく提案される。

更なる一実施形態により、変換器制御式の供給装置は、電圧出力部において電圧信号を出力することが提案される。電圧出力部は、リアクトルと接続されており、それにより電圧信号に依存し、給電系統内の電圧に依存し、そしてリアクトルに依存し、出力電流と出力電圧がリアクトルの出力部において得られる。この際、リアクトルの出力部には、出力電圧が生じ、同様にリアクトルの出力部には、出力電流が生じる。この出力電圧とこの出力電流は、更なる調整ステップのために使用される。

それから出発し、電流印加運転モードでは、電流調整部（より具体的には電流閉ループ制御部）が使用され、既述した出力電流が実際値としてフィードバックされる。それに対応し、実際値は、調整技術的な目標値・実際値・比較の意味において、出力電流のための目標値と比較される。

それに加え又はそれに代わり、電圧印加運転モードでは、電圧調整部（より具体的には電圧閉ループ制御部）が使用され、リアクトルの出力部における既述した出力電圧が実際値としてフィードバックされる。この実際値は、次いで電圧目標値と比較されることが可能である。

このフィードバックと、出力電流ないし出力電圧の比較とは、現在値の比較として理解されるべきである。

更なる一実施形態により、電圧印加運転モードと電流印加運転モードの間の切り替え又は選択は、コンピュータ実行式の制御部（ないし制御手段）により実現されることが提案される。従ってここでは、簡単な仕方で、基準と、制御規則と、結果として生じる制御命令が、コンピュータ実行式の制御部において実現されることが可能である。場合により生じる変更は、再プログラミングないしアップデートのインストールにより達成されることが可能である。更にここでは、簡単な仕方で、適合アルゴリズムを含む、より複雑な制御部を実現することもできる。

特にコンピュータ実行式の制御部によるこの実現化のためには、出力電流と出力電圧のフィードバックのための検知が、継続的なフィードバックとして設けられる。従って両方の値がフィードバックされ、それによりコンピュータ実行式の制御部は、両方の値を参照し、そして検知された出力電流と検知された出力電圧の間を、フィードバックされた実際値として選択することができる。つまり簡単な仕方で、短期的にも、短時間的にも、運転モードの間で変更を行うことができる。

特にそのようなコンピュータ実行式の制御部は、各供給ユニットに設けられていることが提案される。場合により、上位の中央制御ユニットからの切り替えに対する要求が、要求信号として、これらのコンピュータ実行式の制御部の各々に与えられることが可能である。

更なる一実施形態により、変換器制御式の供給装置は、電圧信号をパルスパターンによりパルス化された電圧信号として発生させるために、少なくとも１つの変換器を有することが提案され、この際、パルスパターンは、選択された運転モードと、フィードバックされた実際値とに依存して発生される。つまり運転モードとして電流印加運転モードが選択されている場合には、それに対応し、現在値を設定するために、出力電流のフィードバックされた実際値が使用され、この際、対応する目標電流（即ち、それぞれ瞬間値のシーケンス）と比較される。それに対応し、電圧印加運転モードが選択されている場合には、フィードバックされた電圧実際信号が使用され、電圧目標値と比較される。従って簡単な仕方で電流印加運転と電圧印加運転の間の切り替えが実行可能である。

更なる一実施形態により、電流目標値又は電圧目標値として電流帯域ないし電圧帯域が予設定されることが提案される。この際、生成すべき出力電流ないし生成すべき出力電圧は、これが電流帯域内ないし電圧帯域内にある場合にのみ実現される必要がある。それにより強すぎる調整アクティビティも回避することができる。特に実際の電流信号ないし実際の電圧信号が、対応する帯域（範囲）内、即ち電流帯域ないし電圧帯域内にある限り、調整が行われないことを提案することもできる。このことも、それぞれ瞬間値のシーケンスに関してのことである。

本発明により、供給装置も提案され、特に風力発電装置又はウインドパークも提案される。この供給装置は、系統接続ポイントにおいて給電系統に電力を供給するために設けられている。供給装置は、給電を実行するために少なくとも１つの変換器又は逆変換器を有し、それにより供給装置は、変換器制御式で作動する。変換器ないし逆変換器は、特に給電系統への給電のために、対応する電圧振幅、周波数、位相位置を有する供給信号が生成されることをもたらす。このことが、入力側で直流電圧を供給源として有する逆変換器により行われるか、又は入力側で交流電圧をエネルギー源として有する変換器により行われるかは、変換器ないし逆変換器が、出力側において、対応する振幅、周波数、位相をもった対応する信号を出力する限り、重要ではない。

さてこの供給装置のためには、該供給装置が、電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間を切り替えるための少なくとも１つの切替制御部（ないし切替制御手段）を有することが提案される。そのような切替制御部は、好ましくは、コンピュータ実行式の制御部（ないし制御手段）により実現されることが可能である。

この際、電流印加運転モードは、電流目標値に向って制御又は調整（より具体的には開ループ制御又は閉ループ制御）が行われる運転モードであり、電圧印加運転モードは、電圧目標値に向って制御又は調整（より具体的には開ループ制御ないし閉ループ制御）が行われる運転モードである。

ここでも、少なくとも１つの切替制御部は、混合運転モードの切り替え又は選択を行うことも考慮される。

好ましくは、供給装置は、給電系統に電力を供給するための既述の方法の少なくとも１つの上述の実施形態により実行されるように作動する。

それにより、供給方法の少なくとも１つの実施形態との関連で説明された可能性と利点を、この供給装置により実現させることができる。

以下、添付の図面を参照しながら、実施形態に基づき、例示的に本発明を詳細に説明する。

一風力発電装置を斜視図として示す図である。 一ウインドパークを概略図として示す図である。 ヨーロッパの統合系統の例による電流印加供給器と電圧印加供給器の地理的な分布状況を示す図である。 複数のウインドパークが接続された一給電系統の一系統区間を模式的に示す図である。 電流印加供給ユニットと電圧印加供給ユニットを有する一例を模式的に示す図である。 一給電系統の一系統区間を示す図である。

図１は、タワー１０２とナセル１０４を備えた風力発電装置１００を示している。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８と１つのスピナ１１０を備えたロータ１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時には風により回転運動され、それによりナセル１０４内の発電機を駆動する。

図２は、例として３つの風力発電装置１００を有するウインドパーク１１２を示しており、それらの風力発電装置１００は、同じものでも異なるものでもよい。つまりこれらの３つの風力発電装置１００は、ウインドパーク１１２の基本的に任意数の風力発電装置を代表するものである。これらの風力発電装置１００は、それらの出力、即ち特に発生された電流を電気的なパーク系統１１４を介して提供する。この際、個々の風力発電装置１００のそれぞれ発生された電流ないし電力は加算され、また多くの場合には変圧器（トランス）１１６が設けられており、変圧器１１６は、パーク内の電圧を昇圧し、そして一般的にはＰＣＣ（Point of Common Coupling：共通結合ポイント）とも称される供給ポイント１１８において給電系統（給電網：電力系統）１２０に供給する。図２は、単にウインドパーク１１２の簡略図を示しており、この簡略図には、例えば制御部は示されていないが勿論制御部も設けられている。またパーク系統１１４は、例えば、単に他の一実施例を挙げるに過ぎないが、変圧器を各風力発電装置１００の出力部に設けることにより、図２のものとは異なった構成としてもよい。

図３は、ヨーロッパの輪郭の一部分を示し、この際、ヨーロッパ統合系統が大部分において給電系統を構成する一部分を示している。例示として図３には、ウインドパークと大規模発電所が地域にわたり分散されたかたちで記入されている。これらは、様々な更なる電気発生器（ないし発電所 Erzeuger）の例に過ぎず、それ故、この図は、ヨーロッパ統合系統に限られたものではない。

いずれにせよ、幾つかの大規模発電所３１０と様々なウインドパークが示されている。つまり電流印加するように動作するウインドパーク３２０と、電圧印加するように作動するウインドパーク３３０が記入されている。より良い一目瞭然性のために、幾つかの参照符号のみが記入されているが、両方の異なるウインドパーク３２０及び３３０は、図示されたシンボルに基づいて互いに区別されることも可能である。つまり電流印加ウインドパーク３２０に対しては、シンボルとして単純な風力発電装置が示唆され、電圧印加ウインドパーク３３０に対しては、タワーベースのところにＶを付した単純な風力発電装置が選択されている。従ってタワーベースのところの文字Ｖは、電圧印加を例示すべきである。

従って図３は、実質的に電圧印加供給器が、大規模発電所３１０としてか又は電圧印加ウインドパーク３３０として、図示された地理的な領域にわたり分散されていることを明確にしている。例えば、現在の実際の状態を反映すべきではないが、イベリア半島、イタリア半島、デンマーク、並びにブルターニュには、大規模発電所３１０はないが、電圧印加ウインドパーク３３０が図示されている。またしかしそこには、電圧印加ウインドパーク３３０だけではなく、電流印加ウインドパーク３２０も図示されている。従って良好な分布が達成されている。

しかし図３に示された分布は、可変とすることができる。例えば大規模発電所を停止することができる。特にドイツでは、近い将来、幾つかの原子力発電所が停止される。しかしまた一時的に大規模発電所を作動又は停止することもでき、単に幾つかの例を挙げるに過ぎないが、特に給電系統を支援するために自発的に作動又は停止されるガス火力発電所又は揚水式発電所などがある。また供給される有効電力量に関しては、風条件の変化により変動が生じる可能性がある。例えば、図３の図示例に留まり、イベリア半島において、例えば風が弱いために、図示された電圧印加ウインドパーク３３０により供給される有効電力が弱く、従ってそれらの電圧印加ウインドパーク３３０による調整も強く行うことができない場合には、目下のところ電流印加するように動作している他のウインドパーク３２０を、電圧印加運転モードに切り替え、又は主に電圧印加運転モードに切り替えることを考慮することができる。

給電系統のためのそのような全体的コンセプトを実現した様子が図４に例示されている。基本的に図４は、１つの給電系統４４０だけを模式的に示しており、この給電系統４４０のうち、以下で更に説明するすべての要素は、基本的にその一部分を構成している。また給電系統４４０は、図４では通常のシンボルにより図示されている。

更に図４は、例として３つのウインドパーク（ないしファーム）４５０を示している。全ての３つのウインドパークには、同じ参照符号が使われているが、これらは、勿論それらの種類又はそれらの現在の運転モードについて異なっていてもよい。図４の左半分に図示されているウインドパーク４５０の１つは、より大きな詳細図として図示されており、例として３つの風力発電装置４００を有している。これらの３つの風力発電装置４００は、更なる風力発電装置を代表することができ、また例えば同一構造とすることができる。より良い一目瞭然性のために、全ての３つの例示の風力発電装置には、同じ参照符号４００が付けられている。これらの風力発電装置４００のうち２つ（下側に図示された２つ）は、シンボルとしてのみ図示されており、１つの風力発電装置４００（上側に図示された１つ）は、説明すべきストラクチャの例示のために、例として４つの供給ユニット４６０を有する鎖線ブロックとして図示されている。これらの供給ユニット４６０の各供給ユニットは、逆変換器、ないしそのような逆変換器を含むスイッチキャビネットを代表することができる。

これらの供給ユニット４６０の各供給ユニットでは、電流印加運転モードＩと電圧印加運転モードＶの間で切り替えが可能である。このことは、それらの供給ユニット４６０の各供給ユニットにおいて、電流印加運転モードＩと電圧印加運転モードＶの間で選択できるスイッチにより象徴化されている。この際、例として、供給ユニット４６０の１つ、つまり図４で一番下に図示された供給ユニット４６０では、電流印加運転モードＩが選択されており、それに対して残りの３つの例示の供給ユニット４６０は、それらが電圧印加運転モードＶで作動することを示すスイッチ位置により象徴化されている。

そのような選択は、風力発電装置制御部４６６により行われることが可能である。そのために風力発電装置制御部４６６は、風力発電装置データバス４６８を介して各供給ユニット４６０と接続されている。この風力発電装置データバス４６８を介し、対応する制御命令を供給ユニット４６０に送ることができる。この際、図４は、この風力発電装置データバス４６８が、一番下に図示された供給ユニット４６０に対しては、内容Ｉを有する制御命令、即ち電流印加運転モードを選択するための制御命令を伝送することを示している。それに対応して残りの３つの例示の供給ユニット４６０は、制御命令として、情報Ｖ、即ち電圧印加運転モードＶを選択するための制御命令を受け取る。

この際、風力発電装置制御部４６６は、ウインドパーク制御ユニット４７０の上位の制御命令を実行することができる。この際、ウインドパーク制御ユニット４７０は、パークデータバス４７２を介し、対応する制御命令を個々の風力発電装置４００に与えることができる。図４の図示例において、第１の風力発電装置４００に向かう制御命令は、例えば７５パーセントで電圧印加するように動作されるべきであることを意味することができる。風力発電装置制御部４６６の入力側には「Ｖ７５」と例示されており、これは、７５パーセントの電圧印加動作のためとすることができる。同じ信号、即ち信号Ｖ７５は、それぞれ他の両方の風力発電装置４００にも向かうが、異なる信号をそれらの風力発電装置４００に与えることもできる。

更にウインドパーク制御ユニット４７０は、系統事業者４８０から伝送された選択信号を受け取る。このことは、一例に過ぎず、それに代わり又はそれに加え、ウインドパーク４５０ないしウインドパーク制御ユニット４７０は、他の基準に基づき、対応する運転モードの切り替え又は選択を考慮してもよい。

しかし図４の図示例では、系統事業者４８０が、対応する選択信号を、事業者データ接続部４８２を介してウインドパーク４５０に伝送することが考慮されている。この際、この事業者データ接続部４８２には、伝送レートに関して高い要求が成される必要はなく、それは、電流印加運転モード、電圧印加モード、ないし混合運転モードの間の切り替えは、絶えず予定されているわけではなく、特にタイムクリティカルでもなく、また伝送に必要とされるデータ量も僅かなためである。

図５は、どのように変換器又は逆変換器が、即ちどのように供給ユニットが、電流印加運転モード又は電圧印加運転モードを実現できるのかを例示している。

図５は、例示として接続ストラクチャ（接続構造体、ないしパーク系統）８００を示しており、接続ストラクチャ８００は、切断スイッチ８０２及び接続変圧器（接続トランス）８０４を介して給電系統８０６に結合可能である。接続ストラクチャ８００は、例えば接続ストラクチャ８００を介して共同で電力を提供する複数の電流印加ユニット又は電圧印加ユニットを接続したものとすることができる。また接続ストラクチャ８００は、例えば１つの風力発電装置の全ての電力キャビネットの結合体を構成する又は含むことができる。

例示として、電圧印加ユニット８０８と電流印加ユニット８１０が示されており、これら自体は、接続ストラクチャ８００の一部分でもある。両方のユニットは、例えば１つの風力発電装置内に格納されていることが可能である。更にそれらは、切り替え可能であり、即ちそれらは、それぞれ選択的に電圧印加ユニットとして又は電流印加ユニットとして作動できることが考慮されている。この際、簡素化のために、対応するセンサは、図示されていない。

電圧印加ユニット８０８は、電圧印加逆変換器（インバータ）８１２を有し、電圧印加逆変換器８１２は、その出力部において電圧ｕ（ｔ）を発生させ、その電圧ｕ（ｔ）は、特に示唆された第１出力部フィルタ８１４の出力部において測定される。電圧ｕ（ｔ）は、常時測定され、第１マイクロコントローラ８１６にフィードバックされる。従って第１マイクロコントローラ８１６は、この測定された電圧ｕ（ｔ）の瞬間値を評価する。これらの測定値も、出力される電圧と同様に、三相である。しかし図５の説明では、この三相性を詳述する必要はない。このことは、電流印加ユニット８１０にも当てはまる。

更に第１マイクロコントローラ８１６は、大きさ、周波数、位相により、設定すべき電圧ｕ（ｔ）を規定する電圧目標値Ｕ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}を受け取る。

この電圧目標値Ｕ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}は、第１逆変換器制御部８１８において生成される。この電圧目標値Ｕ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}は、目標電圧Ｕ_{ｓｏｌｌ，Ｎ}と、第１系統リアクトル８２０の出力部で測定される測定値Ｕ、Ｉ、ｆ、φに依存する。

電流印加するように作動する電流印加ユニット８１０は、電流印加逆変換器（インバータ）８２２を有し、電流印加逆変換器８２２は、電圧印加逆変換器８１２と同様に動作するが、出力電流ｉ（ｔ）になるように調整を行う。この出力電流ｉ（ｔ）は、示唆された第２出力部フィルタ８２４の出力部において検知され、第２マイクロコントローラ８２６において評価される。また第２マイクロコントローラ８２６は、大きさ、周波数、位相により、発生すべき電流ｉ（ｔ）を予設定する電流目標値ｉ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}を受け取る。それに対応し、第２マイクロコントローラ８２６は、電流印加逆変換器８２２内のスイッチング動作を制御するが、このことは、参照符号Ｓにより示唆されている。それに対応し、因みに第１マイクロコントローラ８１６は、電圧印加逆変換器８１２内のスイッチング動作を制御する。

電流目標値ｉ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}は、第２逆変換器制御部８２８において決定される。電流目標値ｉ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}は、電圧Ｕ、電流Ｉ、周波数ｆ、位相角φに依存し、これらの量は、第２系統リアクトル８３０の出力部において検知される。また第２逆変換器制御部８２８は、入力量として目標電圧Ｕ_{ｓｏｌｌ，Ｎ}も受信する。第１逆変換器制御部８１８と第２逆変換器制御部８２８は、共通の逆変換器制御部としてまとめられてもよい。

従って電圧印加ユニット８０８は、結果として第１電流Ｉ_１を発生させ、電流印加ユニット８１０は、結果として第２電流Ｉ_２を発生させる。これらの両方の電流Ｉ_１及びＩ_２は、合計電流Ｉ_Ｇに合計される。この電流Ｉ_Ｇは、例示として、記号化されたパーク系統８００に流入する。このことは、例示として理解されるべきであり、それは、電圧印加ユニット８０８と電流印加ユニット８１０もパーク系統８００の一部分であるからである。つまり合計電流Ｉ_Ｇは、パーク系統８００の残りの部分に流入すると言える。

運転時、例えば、パーク系統８００内で無効電力跳躍又は位相跳躍が発生すると、このことは、全電流Ｉ_Ｇにおいて認識可能である。電流印加ユニット８１０の出力電流Ｉ_２は、電流印加ユニット８１０により調整されるので、合計電流Ｉ_Ｇの変化は、先ず電圧印加ユニット８０８の第１電流Ｉ_１の変化だけをもたらす。

従って合計電流Ｉ_Ｇの変化は、先ず第１電流Ｉ_１の変化をもたらし、このことは、第１逆変換器制御部８１８により検知されている。それから第１逆変換器制御部８１８は、無効電力ドループ（無効電力垂下特性 Statik, droop）又は有効電力ドループ（有効電力垂下特性）に依存し、電圧振幅及び／又は周波数のために新しい値を検知する。それに対応して電圧目標信号Ｕ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}が適合され、第１マイクロコントローラ８１６に渡される。次いで第１マイクロコントローラ８１６は、それに対応して電圧印加逆変換器（ＤＣ／ＡＣ）８１２を制御する。このことは、それに対応して電圧振幅及び／又は電圧の周波数の変化をもたらし、更にこのことは、第２系統リアクトル８３０の出力部における測定を介して電流印加ユニット８１０により測定され、第２逆変換器制御部８２８において評価される。それに依存し、次いで新しい無効電力値及び／又は新しい有効電力値が、基礎となる無効電力ドループ又は有効電力ドループに依存して計算される。それに対応して目標電流信号ｉ_{ｓｏｌｌ，Ｗ}が予設定され、第２マイクロコントローラ８２６に渡される。次いで第２マイクロコントローラ８２６は、それに対応して電流印加逆変換器（ＤＣ／ＡＣ）８２２を制御する。その結果は、第２電流Ｉ_２が変化し、それにより第１電流Ｉ_１も変化し、このことは、再び対応するドループに基づき、即ち無効電力ドループ及び／又は有効電力ドループに基づき、再び第１逆変換器制御部８１８による新しい適合をもたらす。

従って結果として、電圧印加ユニット８０８と電流印加ユニット８１０は、これらが、同じ電圧偏移ないし同じ周波数の場合にこれらに関連するドループに対応し、対応する有効電力又は無効電力を供給するように、互いに調節される。

図５は、電圧印加ユニット８０８および電流印加ユニット８１０の基本的な運転を説明するものであり、これらの両方のユニットは、一緒に運転され、同じ系統に給電することもできる。しかしまた、２つだけのユニットよりも遥かに多くのユニットが一緒に動作することも可能である。各ユニット自体は、上述したように作動することができる。また状況に応じ、電圧印加運転か又は電流印加運転に重点を置くことが提案される。このことは、図５の簡略化された例では、両方のユニットが電圧印加するように、ないし両方のユニットが電流印加するように作動することを意味するであろう。多くのユニット、即ち２つのユニットよりも多くのユニットでは、状況に応じ、全てではないがほとんどが又は少なくとも多数が、電圧印加ないし電流印加するように作動することでも十分でありうる。

図６は、大規模発電所６５２、住宅地（複数）６５８、産業需要家６５４、都市部６５６、複数のウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３を有する、給電系統の一系統区間６５０を例示している。これらの要素は、それぞれ、それらの種類の他の要素のための例でもあり、例示であるが、それぞれ、変圧器（トランス）Ｔを介して共通線と接続されている。各ウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３は、変換器制御式の供給装置を構成している。

例示のウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３を用いて電力を給電系統６５０に供給することができる。これらのウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３は、基本的に電流印加するように作動するが、電圧印加供給ユニットを含むこともでき、供給ユニットを選択的に電流印加するように又は電圧印加するように運転することができる。それらのウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３は、系統制御装置６５１により連携して制御されることも可能であり、この際、このことは、特に目標値の制御に関する。各風力発電装置は、現在値ないし瞬時値を独自に制御ないし調整（より具体的には開ループ制御ないし閉ループ制御）する。また系統制御装置６５１は、１つ又は複数のウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３における電流印加運転モードから電圧印加運転モードへの切り替え又はその逆の切り替えを制御することができる。また系統制御装置６５１は、電流印加供給ユニット又は電圧印加供給ユニットの割合を予設定し、それにより電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間を複数のステップで（段階的に）又は滑らかな移行で変化させることもできる。

目標値の伝送を含め、そのような予設定値を伝送するために、所定の伝送手段が設けられており、この伝送手段は、データ伝送チャネル６５３を介してデータをウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３に伝送し、それらのデータは、そこでそれぞれ所定のインタフェースを介して入力される。この際、各ウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３は、系統制御装置６５１により予設定された値をウインドパークの風力発電装置に分配するために、中央パーク制御ユニットを有することができる。この際、各風力発電装置は、複数の供給ユニットを有することができ、それにより各風力発電装置は、電流印加運転モードから電圧印加運転モードに段階的に移ることもできる。

ウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３と系統制御装置６５１の間の通信は、データ伝送チャネルのそれぞれの描写が双方向の矢印を用いて例示されているように、双方向で行われることも可能である。伝送は、有線式、又は無線式、又はそれらの組み合わせで行われることが可能である。

それにより系統制御装置６５１は、それぞれのウインドパークのデータを考慮することもできる。それにより系統制御装置６５１は、例えば、到達した電流制限に関する情報を取得して評価することができる。また双方向の情報伝送は、ウインドパークが測定センサとして機能し、給電系統６５０の測定値、特に電圧と周波数を記録し、これらの測定データを更なる使用のために系統制御装置６５１に伝送する可能性をも開いてくれる。そのようにして特に系統状態又は系統特性に関する情報を受信して評価することができ、その際には、電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間を切り替えるための基準を考慮することができる。

一例として、一つの発電所、例えば発電所６５２が停止されることが起こり得る。その際には、それにより位相跳躍及び／又は周波数変化が発生する可能性がある。このことは、例えば系統制御装置６５１により検出されるか、又は系統制御装置６５１に対して系統事業者から情報として伝送される。次いで系統制御装置６５１は、ウインドパークＷＰ１〜ＷＰ３に対し、又はそれらのうち少なくとも１つに対し、電圧印加特性を増やすための信号を与えることができる。そして該当するウインドパークは、電圧印加運転モードに切り替わることができ、ないし電圧印加運転モードに移ることができ、又は少なくとも電圧印加ユニット（複数）の割合を切り替えにより増やすことができる。

本発明により、給電系統は変化し得るということが特に認識された。このことは、例えばヨーロッパ統合系統に関することであると言え、ヨーロッパ統合系統は、ここでは例として挙げられ、簡単に統合系統と呼ばれるが、他の統合系統を代表するものでもある。変換器ベースの更新可能なエネルギー装置（複数）により従来の発電所を置換することにより、統合システムから、電圧印加する電気発生器（Erzeuger）をなくすことが可能である。

乱れのない運転では、統合系統は、事情により、極めて少ない、できるだけ均等に分散された、ゼロとなってもよい電圧印加ユニット（複数）を用い、運転されることが可能である。

しかし、乱れのある運転、系統再構築運転、又はブラックスタートの場合には、事情により、電圧印加挙動が必要であり得て、少なくとも役立ち得ることが認識された。

このことを実現するために、複数の装置ないし設備、即ち特に風力発電装置（複数）又はウインドパーク（複数）が、系統の特性及び／又は装置の運転点に依存し、電流印加するように又は電圧印加するように作動し、特性を動的に切り替えることが提案される。

この解決策の達成可能な利点は、系統内の電圧印加システムの最小限の必要性を同時に充足（カバー）しつつ、多すぎる電圧印加システムの一群による不安定性を回避することであろう。

（図１）
１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０４ ナセル
１０６ ロータ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ

（図２）
１００ 風力発電装置
１１２ ウインドパーク（ウインドファーム）
１１４ パーク系統
１１６ 変圧器
１１８ 供給ポイント（ＰＣＣ）
１２０ 給電系統

（図３）
３１０ 大規模発電所
３２０ 電流印加ウインドパーク（電流印加運転）
３３０ 電圧印加ウインドパーク（電圧印加運転）

（図４）
４００ 風力発電装置
４４０ 給電系統
４５０ ウインドパーク
４６０ 供給ユニット
４６６ 風力発電装置制御部
４６８ 風力発電装置データバス
４７０ ウインドパーク制御ユニット
４７２ パークデータバス
４８０ 系統事業者
４８２ 事業者データ接続部

（図５）
８００ 接続ストラクチャ／パーク系統
８０２ 切断スイッチ
８０４ 接続変圧器
８０６ 給電系統
８０８ 電圧印加ユニット
８１０ 電流印加ユニット
８１２ 電圧印加逆変換器（インバータ）
８１４ 第１出力部フィルタ
８１６ 第１マイクロコントローラ
８１８ 第１逆変換器制御部
８２０ 第１系統リアクトル
８２２ 電流印加逆変換器（インバータ）
８２４ 第２出力部フィルタ
８２６ 第２マイクロコントローラ
８２８ 第２逆変換器制御部
８３０ 第２系統リアクトル

（図６）
６５０ 給電系統の一系統区間
６５１ 系統制御装置
６５２ 大規模発電所
６５３ データ伝送チャネル
６５４ 産業需要家
６５６ 都市部
６５８ 住宅地
Ｗ１〜Ｗ３ ウインドパーク
Ｔ 変圧器

本発明により、請求項１に記載した電力を供給するための方法が提案される。
即ち本発明の第１の視点により、
変換器制御式の供給装置を用い、ないしウインドパーク又は風力発電装置を用い、系統接続ポイントにおいて給電系統に電力を供給するための方法であって、
− 電力を供給するために、少なくとも電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で選択が可能であり、
− 電流印加運転モードでは、電流目標値に向って制御又は調整が行われ、そして、
− 電圧印加運転モードでは、電圧目標値に向って制御又は調整が行われること。
更に本発明の第２の視点により、
系統接続ポイントにおいて給電系統に電力を供給するための供給装置、ないしウインドパーク又は風力発電装置であって、
− 給電を実行するために少なくとも１つの変換器又は逆変換器を含み、それにより前記供給装置は、変換器制御式で動作し、
− 電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間を切り替えるための少なくとも１つの切替制御部を含み、
− 電流印加運転モードでは、電流目標値に向って制御又は調整が行われ、そして、
− 電圧印加運転モードでは、電圧目標値に向って制御又は調整が行われること。
尚、本願の特許請求の範囲において付記された図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
変換器制御式の供給装置を用い、特にウインドパーク又は風力発電装置を用い、系統接続ポイントにおいて給電系統に電力を供給するための方法であって、
− 電力を供給するために、少なくとも電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で選択が可能であり、
− 電流印加運転モードでは、実質的に又は主として電流目標値に向って制御又は調整が行われ、そして、
− 電圧印加運転モードでは、実質的に又は主として電圧目標値に向って制御又は調整が行われること。
（形態２）前記方法において、
現在の運転モードを電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で複数のステップで又は滑らかな移行で変更することが可能であること、及び、特に電流印加特性と電圧印加特性を有するないし組み合わせる混合運転モードを設定することが可能であること、が好ましい。
（形態３）前記方法において、
電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間は、以下の基準を有するリストから少なくとも１つの基準に依存して切り替えられること、即ち該リストは、
− 給電系統内の電圧変動の程度、
− 変換器制御式の供給装置の電圧印加ユニットがどのくらいの頻度で電流制限に達したかの程度である電流制限程度、
− 給電系統に給電する変換器制御式の供給装置に対する、給電系統に給電する直接的に結合された同期発電機の比率であって、但し基準量としては、特にそれぞれで現在供給されている電力、特に有効電力、或いはそれぞれで供給されている電力ないし有効電力の比率が使用されるもの、
− 給電系統内の周波数変動の程度、
− 系統内の位相跳躍における程度、
− 給電系統の系統特性、特に系統感度、
− 変換器制御式の供給装置の運転状態、特に変換器制御式の供給装置の定格出力に関して現在供給されている電力、特に有効電力、
− 給電系統に給電する電圧印加供給装置の割合、
− 給電系統に給電する風力発電装置の割合、
− 給電系統に給電する太陽光発電機の割合、
− 系統接続ポイントにおける短絡容量、
− 系統接続ポイントにおける系統インピーダンス、
− 系統接続ポイントにおける短絡電流比、
− 部分系統構成の認識、特に離島系統構成の認識、及び、
− 外部の切替信号又は選択信号、特に給電系統の事業者により予設定された切替信号、
を有すること、が好ましい。
（形態４）前記方法において、
電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間の切り替えのために、切替制御部が設けられており、前記切替制御部は、
− 所定の切替基準を実装しており、
− 形態３に記載した少なくとも１つの基準に依存して切り替えを行い、及び／又は、
− 所定の適合アルゴリズムを実装しており、前記適合アルゴリズムは、所定の基準を使用し、特に形態３に記載の基準を使用し、品質尺度を用いて切り替え後の変化を定性的及び／又は定量的に評価すること、が好ましい。
（形態５）前記方法において、
さらに、変換器制御式の供給装置が周波数目標値に向って制御又は調整を行う周波数印加運転を選択することが可能であること、特に周波数印加運転と周波数オープン運転モードの間で切り替えが可能であり、変換器制御式の供給装置は、周波数オープン運転モードでは、給電系統内で検知された周波数に向って調整を行うこと、が好ましい。
（形態６）前記方法において、
変換器制御式の供給装置は、電圧出力部において電圧信号を出力し、
− 前記電圧出力部は、リアクトルと接続されており、それにより電圧信号と、給電系統内の電圧と、前記リアクトルに依存し、出力電流と出力電圧が前記リアクトルの出力部において得られ、
− 電流印加運転モードでは、電流調整部が使用され、前記出力電流が実際値としてフィードバックされ、及び／又は、
− 電圧印加運転モードでは、電圧調整部が使用され、前記出力電圧が実際値としてフィードバックされること、が好ましい。
（形態７）前記方法において、
− 電圧印加運転モードと電流印加運転モードの間の切り替え又は選択は、コンピュータ実行式の制御部により実現され、特に、
− 出力電流と出力電圧のフィードバックのための検知が継続的に行われ、コンピュータ実行式の制御部により、検知された出力電流と検知された出力電圧の間を、フィードバックされた実際値として選択することが可能であり、及び／又は、
− 変換器制御式の供給装置は、電圧信号をパルスパターンによりパルス化された電圧信号として発生させるために、少なくとも１つの変換器を有し、前記パルスパターンは、選択された運転モードと、フィードバックされた実際値とに依存して発生されること、が好ましい。
（形態８）前記方法において、
電流目標値又は電圧目標値として電流帯域ないし電圧帯域が予設定されること、が好ましい。
（形態９）
系統接続ポイントにおいて給電系統に電力を供給するための供給装置、特にウインドパーク又は風力発電装置であって、
− 給電を実行するために少なくとも１つの変換器又は逆変換器を含み、それにより前記供給装置は、変換器制御式で作動し、
− 電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間を切り替えるための少なくとも１つの切替制御部を含み、
− 電流印加運転モードでは、電流目標値に向って制御又は調整が行われ、そして、
− 電圧印加運転モードでは、電圧目標値に向って制御又は調整が行われること。
（形態１０）前記供給装置において、
形態１〜８のいずれか一に記載の方法が実行されること、が好ましい。

Claims (10)

1. 変換器制御式の供給装置を用い、特にウインドパーク（１１２）又は風力発電装置（１００）を用い、系統接続ポイントにおいて給電系統（１２０）に電力を供給するための方法であって、
   − 電力を供給するために、少なくとも電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で選択が可能であり、
   − 電流印加運転モードでは、実質的に又は主として電流目標値に向って制御又は調整が行われ、そして、
   − 電圧印加運転モードでは、実質的に又は主として電圧目標値に向って制御又は調整が行われること、
   を特徴とする方法。
2. 現在の運転モードを電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間で複数のステップで又は滑らかな移行で変更することが可能であること、及び、特に電流印加特性と電圧印加特性を有するないし組み合わせる混合運転モードを設定することが可能であること
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間は、以下の基準を有するリストから少なくとも１つの基準に依存して切り替えられること、即ち該リストは、
   − 給電系統内の電圧変動の程度、
   − 変換器制御式の供給装置の電圧印加ユニットがどのくらいの頻度で電流制限に達したかの程度である電流制限程度、
   − 給電系統に給電する変換器制御式の供給装置に対する、給電系統に給電する直接的に結合された同期発電機の比率であって、但し基準量としては、特にそれぞれで現在供給されている電力、特に有効電力、或いはそれぞれで供給されている電力ないし有効電力の比率が使用されるもの、
   − 給電系統内の周波数変動の程度、
   − 系統内の位相跳躍における程度、
   − 給電系統の系統特性、特に系統感度、
   − 変換器制御式の供給装置の運転状態、特に変換器制御式の供給装置の定格出力に関して現在供給されている電力、特に有効電力、
   − 給電系統に給電する電圧印加供給装置の割合、
   − 給電系統に給電する風力発電装置の割合、
   − 給電系統に給電する太陽光発電機の割合、
   − 系統接続ポイントにおける短絡容量、
   − 系統接続ポイントにおける系統インピーダンス、
   − 系統接続ポイントにおける短絡電流比、
   − 部分系統構成の認識、特に離島系統構成の認識、及び、
   − 外部の切替信号又は選択信号、特に給電系統の事業者により予設定された切替信号、
   を有すること
   を特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間の切り替えのために、切替制御部が設けられており、前記切替制御部は、
   − 所定の切替基準を実装しており、
   − 請求項３に記載した少なくとも１つの基準に依存して切り替えを行い、及び／又は、
   − 所定の適合アルゴリズムを実装しており、前記適合アルゴリズムは、所定の基準を使用し、特に請求項３に記載の基準を使用し、品質尺度を用いて切り替え後の変化を定性的及び／又は定量的に評価すること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. さらに、変換器制御式の供給装置が周波数目標値に向って制御又は調整を行う周波数印加運転を選択することが可能であること、特に周波数印加運転と周波数オープン運転モードの間で切り替えが可能であり、変換器制御式の供給装置は、周波数オープン運転モードでは、給電系統内で検知された周波数に向って調整を行うこと
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 変換器制御式の供給装置は、電圧出力部において電圧信号を出力し、
   − 前記電圧出力部は、リアクトルと接続されており、それにより電圧信号と、給電系統内の電圧と、前記リアクトルに依存し、出力電流と出力電圧が前記リアクトルの出力部において得られ、
   − 電流印加運転モードでは、電流調整部が使用され、前記出力電流が実際値としてフィードバックされ、及び／又は、
   − 電圧印加運転モードでは、電圧調整部が使用され、前記出力電圧が実際値としてフィードバックされること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. − 電圧印加運転モードと電流印加運転モードの間の切り替え又は選択は、コンピュータ実行式の制御部により実現され、特に、
   − 出力電流と出力電圧のフィードバックのための検知が継続的に行われ、コンピュータ実行式の制御部により、検知された出力電流と検知された出力電圧の間を、フィードバックされた実際値として選択することが可能であり、及び／又は、
   − 変換器制御式の供給装置は、電圧信号をパルスパターンによりパルス化された電圧信号として発生させるために、少なくとも１つの変換器を有し、前記パルスパターンは、選択された運転モードと、フィードバックされた実際値とに依存して発生されること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 電流目標値又は電圧目標値として電流帯域ないし電圧帯域が予設定されること
   を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 系統接続ポイント（１１８）において給電系統（１２０）に電力を供給するための供給装置、特にウインドパーク（１１２）又は風力発電装置（１００）であって、
   − 給電を実行するために少なくとも１つの変換器又は逆変換器（８０８、８１０）を含み、それにより前記供給装置は、変換器制御式で作動し、
   − 電流印加運転モードと電圧印加運転モードの間を切り替えるための少なくとも１つの切替制御部（４６６）を含み、
   − 電流印加運転モードでは、電流目標値に向って制御又は調整が行われ、そして、
   − 電圧印加運転モードでは、電圧目標値に向って制御又は調整が行われること、
   を特徴とする、供給装置。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法が実行されること
    を特徴とする、請求項９に記載の供給装置。

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