Environmental Engineering Reference
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Bild 8.32
Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien
der Synchronmaschine bei Drehzahlsteue-
rung
8.6 Umrichtersysteme für
Windenergieanlagen
Windenergieanlagen nach heutigem Stand der Technik werden im Allgemeinen mit drehzahl-
variablen Generatoren ausgerüstet. Die Fähigkeit der Drehzahlsteuerung erlangt das System
dadurch, dass die elektrische Leistung des Generators über einen zwischengeschalteten Fre-
quenzumrichter in das elektrische Netz eingespeist wird. Der Frequenzumrichter wird gene-
ratorseitig mit variabler Frequenz des Generators, netzseitig mit der Netzfrequenz von 50Hz
oder 60Hz betrieben. Aufgabe des Frequenzumrichters ist es, Frequenz und Amplitude der
mit einer Regelung ausgestattet, die den Leistungsfluss regelt und spezielle netz- und genera-
torseitige Regelanforderungen, wie zum Beispiel Regelung der Blindleistung, realisiert.
8.6.1 Generelle Funktion
Die Amplituden- und Frequenzumformung werden in den Frequenzumrichtern dadurch reali-
siert, dass Strom oder Spannung innerhalb kurzer Zeitintervalle imBereich vonMillisekunden
tervallzeit werden die Amplitude und die Frequenz der Ausgangsgröße gesteuert. Das Schalten
wird durch geeignete Leistungshalbleiter realisiert. In heutigen Umrichtern sind vorwiegend
IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistors) und auch IGCT (Integrated Gate Commutated Thyris-
tors) im Einsatz. Sie können Spannungen bis in den Bereich von Kilovolt sperren und Ströme
bis in den Bereich von Kiloampere leiten.
Aufgrund der Fähigkeit dieser Leistungshalbleiter, den Strom selbst ein- und auszuschalten,
wird diese Art von Umrichter als selbstgelöscht oder selbstgeführt bezeichnet. Diese Strom-
richter werden wegen der Bildung der Ausgangsgrößen durch Spannungspulse auch als Pul-
sumrichter bezeichnet.
Für diese Umrichter gibt es eine Vielzahl von Schaltungen. Im Bereich der Windenergieanla-
genmit Leistungen unterhalb von etwa 5MWwird derzeit die Variante des Zweistufenumrich-
