Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
durchgesetzt. In Bild
9.2
sind die wesentlichen Teilsysteme der WES-Automation in sechs Ebe-
nen eingeordnet. Die im Folgenden gewählten Bezeichnungen entsprechen den Hauptfunk-
tionen der jeweiligen Ebene.
Weitere Systeme,
z.B. Netzleitsystem
Windpark-Leitsystem
WEA-Betriebsführungssystem
Rotordrehzahl-, Wirk- und Blindleistungsregelsystem
WES-Automation
Gierwinkel-, Blattwinkel
-,
Gleich-
und Wechselrichterstellsysteme
v
W
,
W
G
,
B
n
G
u
g
,
i
g
s
g
u
d
s
w
u
w
,
i
w
u
n
,
i
n
,
f
n
,
n
n
R
1
G
3~
~
~
i
3
3
3
Wind
Rotor
Getriebe
Generator
Gleichrichter Wechselrichter Transformator
Netz
Bild 9.2
Anordnung der WES-Automation in der Automatisierungshierarchie
Sensor-Aktor-Ebene:
In der untersten Ebene ist der Antriebsstrang der WEA mit den Ein-
gangsgrößen Windgeschwindigkeit
v
W
und Windrichtung
∞
W
dargestellt. Die kennzeich-
nenden Ausgangsgrößen sind die dreiphasigen Netzspannungen
u
n
und Netzströme
i
n
, die
Netzfrequenz
f
n
und der Phasenwinkel
'
n
zwischen Strom und Spannung des Dreipha-
sensystems. Durch den variablen Gierwinkel
∞
G
und die variablen Blattwinkel
Ø
B
wird die
Rotordrehzahl
n
R
beeinflusst.
Als Generatoren werden inWEA unterschiedliche Systeme eingesetzt, imWesentlichen sind
dies die doppeltgespeisten Asynchronmaschinen (DASM), die fremderregten Synchronma-
schinen (FSM), die permanenterregten Synchronmaschinen (PSM) und die Asynchronma-
schinen mit Kurzschlussläufer (ASM). Sie werden teilweise mit und teilweise ohne Getrie-
be betrieben und speisen die Generatorleistung entweder vollständig oder teilweise über
einen Umrichter in das Netz ein. Im Bild ist der Antriebsstrang einer WEA mit vollumrich-
tergespeister PSMmit und ohne Getriebe dargestellt.
Die mechanische Leistung des Rotors
P
R
wird über den Antriebsstrang auf den Generator
mit der Generatordrehzahl
n
G
übertragen. Die Generatorleistung
P
G
wirdmithilfe eines Vol-
lumrichters über einen Transformator in das elektrische Netz eingespeist. Der Vollumrich-
ter besteht aus dem generatorseitigen Gleichrichter mit den generatorseitigen dreiphasigen
Strömen
i
g
und Spannungen
u
g
, dem Gleichspannungszwischenkreis mit der Gleichspan-
