EP2017473A2

Wind farm with increased revolution speed

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Windrotor (3), einem damit angetriebenen doppelt gespeisten Asynchrongenerator (4) und einem Umrichter (5) zur Einspeisung elektrischer Energie in ein Netz (9), wobei ein generatorseitiger Teil (51) des Umrichters an einen Rotor und ein netzseitiger Teil (53) an einen Stator des Generators (4) angeschlossen sind, und einer Steuereinrichtung (6) mit einer Umrichterreglung (7) vorgesehen ist, die den Umrichter (5) auf Basis von vorgegebenen Netzparametern regelt. Erfindungsgemäß ist ein Modusselektor (72) vorgesehen, der mit der Umrichterregelung (7) derart zusammenwirkt, dass sie zwischen zwei Betriebsarten umschaltbar ist, einer Normalbetriebsart und einer Spannungssenkbetriebsart, bei der im übersynchronen Betrieb die Erregung des Generators (4) gegenüber der Normalbetriebsart vermindert ist. Durch die Untererregung wird ein zusätzlicher Blindstrom erzeugt, der zu einer Absenkung der Rotorspannung führt. Damit kann die Rotorspannung auch bei hoher Last und abweichender Netzfrequenz bzw. -spannung auf einen zulässigen Wert begrenzt werden. Der nutzbare Drehzahlbereich der Windenergieanlage kann damit erweitert werden, so dass auch ein stärkerer Generator mit höherer Leistung mit unverändertem Umrichter vorgesehen sein kann. Der Ertrag der Windenergieanlage erhöht sich damit. Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein entsprechendes Betriebsverfahren.

EP2017473A2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

Term

1.8 yearsto projected expiry

Projected expiry 9 July 2028, counted from filing; an application has no term until it is granted.

  1. Priority
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  3. Published
  4. Today
  5. Projected expiry

15 claims: 4 independent, 11 dependent

  1. 1
    Windenergieanlage mit einem Windrotor (3), einem damit angetriebenen doppelt gespeisten Asynchrongenerator (4) und einem Umrichter (5) zur Einspeisung elektrischer Energie in ein Netz (9), wobei ein generatorseitiger Teil (51) des Umrichters an einen Rotor und ein netzseitiger Teil (53) an einen Stator des Generators (4) angeschlossen sind, und einer Steuereinrichtung (6) mit einer Umrichterreglung (7) vorgesehen ist, die den Umrichter (5) auf Basis von vorgegebenen Netzparametern regelt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modusselektor (72) vorgesehen ist, der mit der Umrichterregelung (7) derart zusammenwirkt, dass sie zwischen zwei Betriebsarten umschaltbar ist, einer Normalbetriebsart und einer Spannungssenkbetriebsart, bei der im übersynchronen Bereich die Erregung des Generators (4) gegenüber der Normalbetriebsart vermindert ist.
  2. 2
    Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungssensor (44) vorgesehen ist, welcher die am Stator des Generators (4) anliegende Spannung bestimmt und mit dem Modusselektor (72) derart zusammenwirkt, dass die Erregung des Generators (4) abhängig von der Statorspannung vermindert ist.
  3. 3
    Windenergieanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spannungssenkbetriebsart eine Regelung der Rotor-spannung auf einen einstellbaren Niederwert erfolgt.
  4. 4
    Windenergieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Modusselektor (72) mit einer Sollwertbestimmungseinrichtung (71) zusammenwirkt, die den Niederwert in Abhängigkeit von der netzseitigen Spannung und/oder der Netzfrequenz bestimmt.
  5. 5
    Windenergieanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzschaltmodul (73) für den netzseitigen Wechselrichter (53) vorgesehen ist, der diesen in eine unter-, neutral- oder übererregte Betriebsart bringt.
  6. 6
    Windenergieanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschaltmodul (73) so ausgebildet ist, den netzseitigen Wechselrichter (53) für maximale Absenkung der Rotorspannung in die untererregte Betriebsart zu bringen.
  7. 7
    Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzschaltmodul (73) derart mit einer Kompensationsanlage (90) verbunden ist, dass sie den netzseitigen Wechselrichter (53) unterstützt.
  8. 8
    Verfahren zum Regeln einer Windenergieanlage mit einem durch einen Windrotor (3) angetriebenen doppelt gespeisten Asynchrongenerator (4), welcher mit einem Umrichter (5) elektrische Leistung in ein Netz (9) einspeist, wobei eine Steuereinrichtung (6) mit einer Umrichterregelung (7) vorgesehen ist, die den Umrichter auf Basis von vorgegebenen Netzparametern regelt, gekennzeichnet durch Umschalten zwischen einer Normalbetriebsart und einer Spannungssenkbetriebsart, bei der die Erregung des doppelt gespeisten Asynchrongenerators (4) gegenüber der Normalbetriebsart vermindert wird.
  9. 9
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine netzseitig am Stator anliegende Spannung bestimmt wird und der Generator (4) abhängig von dieser Spannung erregt wird.
  10. 10
    Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spannungssenkbetriebsart eine Regelung der Rotorspannung auf einen einstellbaren Niederwert erfolgt.
  11. 11
    Verfahren Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederwert in Abhängigkeit von der Statorspannung und/oder Netzfrequenz bestimmt wird.
  12. 12
    Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Erregung des netzseitigen Wechselrichters (53) verändert wird.
  13. 13
    Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der netzseitige Wechselrichter (53) für maximale Absenkung der Rotorspannung in der untererregten Betriebsart betrieben wird.
  14. 14
    Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Zuschalten einer Kompensationsanlage (90) zur Unterstützung des netzseitigen Wechselrichter (53) in der Spannungssenkbetriebsart.
  15. 15
    Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Messen der Rotorspannung und aktivieren von Schutzeinrichtungen oder durchführen anderer Regelungsverfahren am Überschreiten vorgebbaren Grenzwertes, um die Rotorspannung unter den vorgebbaren Grenzwert abzusenken.
Independent claims15