Steuerung und Regelung von Windenergiesystemen - Einfuhrung in die Windenergietechnik - page 352

d Wel le

n R , M R

n ' , M K ' M K n G , M G

J R J G

k Welle i

Rotorwelle Getriebe Generatorwelle

Rotor

M K ' M G

d Welle

J R

i J G

-

-

+

M R

2 n R M K

+ + 2 n G

+

1/ k Welle

- +

i

2 n '

Bild 9.7 Zwei-Massen-Modell des Antriebsstrangs und zugehöriges Blockschaltbild

Für die Leistungsregelung und -begrenzung ist von Interesse, wie die Rotorleistung für den
optimalen Blattwinkel in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl verläuft. Die auf die Rotornenn-
leistung P RN bezogene Rotorleistung ergibt sich unter Verwendung des Leistungsbeiwerts im
Nennbetrieb c pRN wie folgt:

µ ∂ µ ∂

3 = c pR
c pRN

3

= c pR
c pRN

P R
P RN

v W
v WN

n R
n RN

· ∏ N
∏

· · (9.6)

Mit der Leistungsgleichung und denmit dem Index N gekennzeichneten Nennwerten ergeben
sich die in Bild 9.6 dargestellten Verläufe für Ø = 0,5

±

und ∏ N = 8 für unterschiedliche Windge-

schwindigkeiten.
Die Kurvenverläufe zeigen, dass mit zunehmender Windgeschwindigkeit die optimale Rotor-
drehzahl proportional ansteigt. Soll die Leistung oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit bei
konstanter Rotordrehzahl auf Nennleistung begrenzt werden, so muss der Blattwinkel vergrö-
ßert werden.

9.1.4 Energiewandlung des Antriebsstrangs

Für die Regelung der WEA ist entscheidend, wie die Rotorleistung P R in die Generatorleis-
tung P G gewandelt wird. Der Antriebsstrang ist ein komplexes schwingungsfähiges Systemund
kann vereinfacht durch das in Bild 9.7 dargestellte Zwei-Massen-Modell beschrieben werden.
Die kennzeichnenden Eigenschaften sind das Massenträgheitsmoment des Rotors J R , die Stei-
figkeit der Welle k Welle , die Dämpfungskonstante d Welle , die Getriebeübersetzung i , die bei ge-
triebelosen Anlagen gleich eins ist, und das Massenträgheitsmoment des Generators J G . Das
Getriebe wird in dieser Darstellung als reibungs- und massefrei angenommen. Das Rotormo-