Direkte Leistungsregelung einer Windenergieanlage mit doppelt gespeister Asynchronmaschine

Direkte Leistungsregelung einer Windenergieanlage mit doppelt gespeister Asynchronmaschine Die weltweit installierte Leistung von Windenergieanlagen (WEA) hat in den letzten Jahren signifikant zugenommen. Aspekte der Netzstabilität bei hoher Integrationsdichte der Windenergie sind mehr und mehr in den Fokus der Netzbetreiber gerückt. Hierzu gehört insbesondere der unterbrechungsfreie Betrieb der Anlagen bei einem Netzfehler mit einer Spannungsstützung, um die Auswirkungen des Fehlers regional zu begrenzen.

WEA mit doppelt-gespeister Asynchronmaschine (DASM) sind der zur Zeit weltweit meistverbreitete Anlagentyp. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer direkten, hochdynamischen und entkoppelten Wirk- und Blindleistungsregelung für WEA mit diesem Energiewandlungskonzept. Die Trennung in Mit- und Gegensystemregelung erlaubt auch bei Betrieb an unsymmetrischer Netzspannung eine gezielte Priorisierung der Regelziele des DASM-Systems. Hierzu gehört neben der Wirkleistungs- bzw. Blindleistungsregelung auch die Spannungsregelung bei Netzfehlern. Bei unsymmetrischem Netz kommen Funktionen zur Symmetrierung der Netzspannung oder der DASM-Ströme sowie die Reduktion von Wechselmomenten oder Pendelungen der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters hinzu.

Für real ausgeführte Systeme ist die Berücksichtigung der Spannungs- und Stromgrenzen des Systems von großer Bedeutung. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war daher die systematische Darstellung der Einschränkungen und Wechselwirkungen für die verschiedenen Regelziele, insbesondere bei unsymmetrischem Netz. Neue oder verbesserte Algorithmen zur priorisierten Einhaltung der Systemgrenzen wurden entwickelt und ihre Effektivität anhand detaillierter Fallstudien typischer Netzfehler für einen Windpark nachgewiesen.