DE102011008061A1

DE102011008061A1 - Wind-power plant i.e. off-shore-system, for power generation, has generator with low power causing rotation speed reduction for another generator with high power, where generators are coupled with each other and commonly driven

Info

Publication number: DE102011008061A1
Application number: DE102011008061A
Authority: DE
Inventors: Rémi Stohr
Original assignee: FEV GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-07-12

Abstract

The plant (1) has a rotor (2) provided with adjustable rotor blades (3). A planetary gear (7) follows a gear box (5) of a drive train (4). A power generating unit (8) is coupled with the drive train. The power generating unit including generators (9, 11) with different powers. The generators are coupled with each other and commonly driven. One of the generators (11) with a low power causes rotation speed reduction for the other generator (9) with high power. One of the generators (11) includes a stator, which is arranged opposite to an internal gear (16). An independent claim is also included for a method for power generation by a wind-power plant.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit zumindest einem Rotor mit verstellbaren Rotorblättern, einem Antriebsstrang aufweisend eine Getriebeeinheit, ein der Getriebeeinheit nachfolgendes Leistungsverzweigungsgetriebe, bevorzugt umfassend ein Planetengetriebe, sowie eine mit dem Antriebsstrang gekoppelte Energieerzeugung.The present invention relates to a wind turbine with at least one rotor with adjustable rotor blades, a drive train having a gear unit, a transmission unit subsequent power split transmission, preferably comprising a planetary gear, and coupled to the drive train power generation.

Aus der DE 37 14 859 A1 geht eine Windkraftanlage hervor, die eine Aufteilung des Kraftflusses über ein Planetengetriebe aufweist. Mittels des in der 1 dargestellten Systems soll eine konstante Umdrehungsgeschwindigkeit für einen Generator ermöglicht werden. Der Generator setzt die durch den Windrotor erzeugte Drehbewegung in elektrische Energie um. Aus der DE 199 63 597 A1 geht ein parallel geschaltetes leistungsverzweigendes Planetengetriebe hervor. Mit diesem wird eine Verzweigung einer Leistung vorgenommen, wobei gleichzeitig eine andere Dimensionierung der Getriebe ermöglicht sein solle. Aus dieser Druckschrift geht somit die Verwendung eines Differenzials hervor, um eine konstante Geschwindigkeit einhalten zu können, die an einem Generator anliegt. Aus der DE 101 14 609 A1 gehen so genannte Aktivteile hervor, die einen Generator antreiben. Hierüber soll eine Leistungsverzweigung erzielt werden. Zum anderen soll eine Drehzahlerhöhung möglich sein.From the DE 37 14 859 A1 goes out a wind turbine, which has a distribution of power flow through a planetary gear. By means of in the 1 system is to be allowed a constant speed of rotation for a generator. The generator converts the rotary motion generated by the wind rotor into electrical energy. From the DE 199 63 597 A1 goes out a parallel-connected power-splitter planetary gear. With this a branching of a power is made, while a different dimensioning of the transmission should be possible. From this document, therefore, the use of a differential is apparent in order to maintain a constant speed can be applied to a generator. From the DE 101 14 609 A1 So-called active parts emerge, which power a generator. Over this a power branching is to be achieved. On the other hand, a speed increase should be possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Windkraftanlage vorzusehen, die eine möglichst hohe Energieausbeute ermöglicht.Object of the present invention is to provide a wind turbine that allows the highest possible energy yield.

Diese Aufgabe wird mit einer Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen hervor. Die aus den unabhängigen Ansprüchen wie auch aus den abhängigen Ansprüchen hervorgehenden einzelnen Merkmale können jedoch mit ein oder mehreren anderen Merkmalen aus diesen wie auch aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden.This object is achieved with a wind turbine with the features of claim 1 and with a method with the features of claim 15. Further embodiments and further developments emerge from the respective dependent claims. However, the individual features resulting from the independent claims as well as from the dependent claims may be combined with other features from one or more other features thereof as well as from the following description and figures.

Es wird eine Windkraftanlage mit zumindest einem Rotor mit verstellbaren Rotorblättern, einem Antriebsstrang, aufweisend eine Getriebeeinheit, ein der Getriebeeinheit nachfolgendes Leistungsverzeigungsgetriebe, vorzugsweise umfassend ein Planetengetriebe, sowie eine mit dem Antriebsstrang gekoppelte Energieerzeugung vorgeschlagen, wobei die Energieerzeugung einen ersten und einen zweiten Generator mit voneinander unterschiedlicher Leistung aufweist, wobei die Generatoren miteinander gekoppelt und gemeinsam angetrieben sind, und der erste Generator mit geringerer Leistung eine Drehzahlreduzierung für den zweiten Generator mit höherer Leistung bewirkt.It is a wind turbine with at least one rotor with adjustable rotor blades, a drive train, comprising a gear unit, the transmission unit subsequent Leistungsverzeigungsgetriebe, preferably comprising a planetary gear, and proposed coupled to the drive train power generation, wherein the power generation of a first and a second generator with each other different power, wherein the generators are coupled together and driven together, and the first generator with lower power causes a speed reduction for the second generator with higher power.

Eine derartige Windkraftanlage ist bevorzugt als Einzelwindkraftanlage aufgestellt, wobei die genannten Komponenten der Windkraftanlage vollständig in dieser integriert vorliegen. Bevorzugt sind diese zumindest überwiegend in einer Gondel der Windkraftanlage angeordnet. Insbesondere können diese vollständig in der Gondel vorliegen. Auf diese Weise sind zusätzliche Übertragungsgetriebe bzw. -wellen nicht notwendig, die ansonsten eventuell in oder an der Windkraftanlage angeordnet werden müssten, sofern ein Generator nicht in der Gondel sondern beispielsweise in einem Turm der Windkraftanlage oder sogar noch weiter getrennt davon aufgestellt wäre.Such a wind turbine is preferably set up as a single wind turbine, said components of the wind turbine are fully integrated in this. Preferably, these are arranged at least predominantly in a nacelle of the wind turbine. In particular, these can be present completely in the nacelle. In this way, additional transmission gears or shafts are not necessary, which would otherwise be arranged in or on the wind turbine, if a generator would not be placed in the nacelle but for example in a tower of the wind turbine or even further separated.

Die Getriebeeinheit, die dem Leistungsverzweigungsgetriebe vorgeschaltet ist, sorgt für eine Drehzahlübersetzung. Die Drehzahl des Windrotors wird hierbei bevorzugt erhöht, gemäß einer Ausgestaltung um zumindest den Faktor 30, bevorzugt um den Faktor 50. Dadurch kann beispielweise eine nachfolgende Leistungsverzweigung im anschließenden beispielhaft genannten Planetengetriebe hinsichtlich der Konstruktion zu einer kompakteren Form führen.The gear unit, which is connected upstream of the power split transmission, provides for a speed ratio. The speed of the wind rotor is in this case preferably increased, according to an embodiment by at least a factor of 30, preferably by a factor of 50. Thus, for example, a subsequent power split in the subsequent exemplified planetary gear in terms of construction lead to a more compact form.

Bevorzugt werden ein oder mehrere Komponenten des Antriebsstrangs vorgefertigt und erst vor Ort zusammen montiert. So können beispielsweise die Getriebeeinheit und das Leistungsverzweigungsgetriebe eine einzelne Komponente darstellen. Sie können jedoch auch getrennt voneinander vorliegen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass ein Generator und ein Planetengetriebe des Leistungsverzeigungsgetriebes vormontiert sind und als eine Komponente im Antriebsstrang vor Ort eingesetzt wird.Preferably, one or more components of the drive train are prefabricated and assembled together on site. For example, the transmission unit and the power split transmission can be a single component. However, they can also exist separately. For example, there is the possibility that a generator and a planetary gear of the power take-off gear are pre-assembled and used as a component in the drive train on site.

Die Generatoren sind elektrische Maschinen, die vorzugsweise jeweils getrennt voneinander hergestellt und dann vor Ort montiert werden. Bevorzugt kann auch ein Motor als elektrische Maschine im Antriebsstrang vorgesehen sein. Zumindest der erste Generator kann auch als Motor konzipiert sein, wobei beispielsweise je nach Drehrichtung des zu der so konzipierten elektrischen Maschine die Generatorfunktion oder aber die Motorfunktion genutzt wird. Wird die elektrische Maschine als Motor genutzt, erhält diese bevorzugt elektrische Energie, um angetrieben zu werden. es besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Motor mittels anderer Energieübertragung angetrieben wird, zum Beispiel hydraulisch, mechanisch oder mittels Kombinationen von verschiedenen Energieübertragungsmöglichkeiten.The generators are electrical machines, which are preferably each made separately from each other and then assembled on site. Preferably, a motor may be provided as an electric machine in the drive train. At least the first generator can also be designed as a motor, for example, depending on the direction of rotation of the so-designed electric machine, the generator function or the engine function is used. When the electric machine is used as a motor, it preferably receives electrical energy to be driven. However, there is also the possibility that the engine is driven by other energy transfer, for example hydraulically, mechanically or by combinations of different energy transfer options.

Insbesondere eine Nutzung von unterschiedlich leistungsstark ausgelegten elektrischen Generatoren erlaubt Einfluss zu nehmen auf die Auslegung der Windkraftanlage. Dadurch kann ein Generator als Hauptgenerator betreiben werden, der die größte Leistung abgibt. Der zumindest eine anderer Generator hingegen ist aufgrund seiner kleineren Dimensionierung bevorzugt dazu geeignet, eine Doppelfunktion als Generator wie auch als Motor ausüben zu können. Aufgrund der kleineren Leistung ist es möglich, diese Doppelfunktion kompakter bauen zu können als bei dem größer ausgelegten Generator.In particular, a use of differently powerful designed electrical Generators allowed to influence the design of the wind turbine. As a result, a generator can be operated as the main generator, which gives the most power. The at least one other generator, however, is due to its smaller dimensions preferably suitable to be able to perform a dual function as a generator as well as a motor can. Due to the smaller power, it is possible to build this dual function more compact than the larger generator.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass eine Mehrzahl an Windrotoren bzw. Antriebssträngen insgesamt eine Windkraftanlage ergeben. Diese Rotoren können zumindest mit jeweils einem zweiten Generator komplett insbesondere in einer Gondel vorliegen. Der erste Generator wiederum ist sodann beispielsweise nur bei einigen der Rotoren und zugeordneten Antriebssträngen vorhanden, während andere ausschließlich den zweiten Generator aufweisen. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass anstelle des ersten Generators ausschließlich ein Motor in dem Antriebsstrang vorgesehen ist, mittels dem der dort vorhandene zweite Generator von Zeit zu Zeit angetrieben werden kann. So kann der Motor in den Antriebsstrang des jeweiligen Rotors beispielsweise ein- wie auch ausgekoppelt werden. Die Einkoppelung kann bevorzugt nur zeitweise vorgesehen sein, z. B. durch eine entsprechende Kupplung oder aber durch eine Einbindung über ein Getriebe, bevorzugt ein Planetengetriebe.Furthermore, there is the possibility that a plurality of wind rotors or drive trains result in a total of one wind turbine. These rotors may be present, in each case at least in each case with a second generator, in particular completely in a nacelle. The first generator in turn is then present, for example, only in some of the rotors and associated drive trains, while others have only the second generator. It is also possible that, instead of the first generator, only one motor is provided in the drive train, by means of which the second generator present there can be driven from time to time. For example, the engine can be coupled in and out of the drive train of the respective rotor. The coupling may preferably be provided only temporarily, z. B. by a corresponding clutch or by an involvement via a transmission, preferably a planetary gear.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Windkraftanlage einen Antriebsstrang mit einem Rotor aufweist, der den ersten und den zweiten Generator antreibt, wobei der erste und der zweite Generator mittels eines Planetengetriebes miteinander verbunden sind. Diese Verbindung erlaubt beispielsweise, dass von dem ersten Generator eine Kraftübertragung auf den zweiten Generator dann erfolgen kann, wenn der erste Generator beispielsweise als elektrische Maschine und insbesondere auch als Antriebsmotor einsetzbar ist. Des weiteren ist es vorteilhaft, dass mittels des Planetengetriebes das durch den aufgrund der Windenergie angetriebenen Rotor erzeugte Drehmoment im Planetengetriebe aufgezeigt werden kann. Die unterschiedliche Generator-Leistung und das dadurch unterschiedlich abnehmbare Drehmoment kann daher durch entsprechende Dimensionierung des Planetengetriebes sehr genau eingestellt werden. So kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der erste Generator eine Leistung aufweist, die höchstens zwei Drittel der Leistung des zweiten Generator beträgt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Generator eine Leistung aufweist, die in etwa die der Hälfte derjenigen des zweiten Generator entspricht. Eine weitere Ausgestaltung wiederum sieht vor, dass der erste Generator sogar eine Leistung aufweist, die weniger als 40%, insbesondere 30% und weniger der elektrischen Leistung des zweiten Generator beträgt. Die jeweils unterschiedlichen Verhältnisse der Leistungen von erstem zu zweitem Generator erlauben, die Drehmomentaufteilung des Planetengetriebes und damit die Dimensionierung des Planetengetriebes in unterschiedlicher Weise auslegen zu können, insbesondere angepasst an jeweilige Windbedingungen, wie sie an einem jeweiligen Standort der Windkraftanlage vorherrschen.It is preferably provided that the wind turbine has a drive train with a rotor which drives the first and the second generator, wherein the first and the second generator are connected to each other by means of a planetary gear. This connection allows, for example, that from the first generator, a power transmission to the second generator can then take place when the first generator can be used for example as an electric machine and in particular as a drive motor. Furthermore, it is advantageous that by means of the planetary gear the torque generated by the rotor driven by the wind energy can be shown in the planetary gear. The different generator power and thus different removable torque can therefore be set very accurately by appropriate dimensioning of the planetary gear. Thus, according to one embodiment, it may be provided that the first generator has a power which is at most two thirds of the power of the second generator. According to a further embodiment, it is provided that the first generator has a power which corresponds approximately to half of that of the second generator. A further embodiment, in turn, provides that the first generator even has a power that is less than 40%, in particular 30% and less of the electrical power of the second generator. The respective different ratios of the powers of the first to second generator allow to interpret the torque distribution of the planetary gear and thus the dimensioning of the planetary gear in different ways, in particular adapted to respective wind conditions, as they prevail at a respective location of the wind turbine.

So kann beispielsweise ein Baukastensystem für eine derartige Windkraftanlage konzipiert sein, aus dem die unterschiedlichen Komponenten bauarttypisch gleich aber in unterschiedlichen Größen hervorgehen. Hat eine Analyse der Windbedingungen an einem potentiellen Aufstellungsort der Windkraftanlage zu einem Ergebnis geführt, kann auf Basis dieses Ergebnisses die Zusammenstellung der einzelnen vorkonstruierten Komponenten erfolgen, insbesondere unter Berücksichtigung der Windstärken, der durchschnittlichen Zeiten auftretender Windstärken und sonstiger Aussagen aus dem Ergebnis. Insbesondere besteht die Möglichkeit, eine Simulation durchzuführen, anhand der vorzugsweise auch iterativ die nach beispielsweise ein oder mehreren vorgebbaren Parametern bestmögliche Zusammenstellung der unterschiedlichen Komponenten erfolgt.Thus, for example, a modular system for such a wind turbine can be designed, from which the different components typical of the same but emerge in different sizes. If an analysis of the wind conditions at a potential installation site of the wind turbine has led to a result, the compilation of the individual preconstructed components can be based on this result, in particular taking into account the wind strengths, the average times occurring wind strengths and other statements from the result. In particular, it is possible to carry out a simulation on the basis of which, preferably also iteratively, the best possible combination of the different components takes place according to, for example, one or more predefinable parameters.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der erste Generator einen Stator aufweist, der einem Hohlrad gegenüber angeordnet ist, wobei das Hohlrad bevorzugt einen Rotor des ersten Generator bildet. Ein Sonnenrad eines Planetengetriebes, das den ersten und den zweiten Generator miteinander verbindet, ist weiterhin bevorzugt mit einer Eingangsstelle des zweiten Generator gekoppelt. Auf diese Weise ist zum einen es ermöglicht, eine komprimierte Baumform zu schaffen, insbesondere in Modulbauweise. Diese Komponente kann als Modul in beispielsweise die Gondel der Windkraftanlage eingesetzt werden. Die an dieses Modul anzuschließenden weiteren Komponenten der Windkraftanlage können sodann mit dieser befestigt werden und einen jeweiligen Anschluss erstellen. Des Weiteren hat ein derartiger Aufbau den Vorteil, dass die Ausgestaltung der elektrischen Maschinen, insbesondere des ersten Generators, der bevorzugt gleichzeitig als Motor fungieren kann, ohne wie auch alternativ mit zusätzlichen Komponenten ausgeführt werden kann.Furthermore, it is preferred that the first generator has a stator which is arranged opposite a ring gear, wherein the ring gear preferably forms a rotor of the first generator. A sun gear of a planetary gear, which connects the first and the second generator together, is further preferably coupled to an input point of the second generator. In this way, on the one hand it is possible to create a compressed tree shape, especially in modular design. This component can be used as a module in, for example, the nacelle of the wind turbine. The other components of the wind turbine to be connected to this module can then be fastened with this and create a respective connection. Furthermore, such a structure has the advantage that the design of the electrical machines, in particular of the first generator, which can preferably act simultaneously as a motor, can be carried out without as well as alternatively with additional components.

So ist gemäß einer Ausgestaltung beispielsweise vorgesehen, dass eine Drehzahleinstellung der Windkraftanlage mit einer Brems-Einrichtung versehen ist, wobei die Drehzahleinstellung vorzugsweise mit einem Antrieb des ersten Generator gekoppelt ist. Hierbei kann eine Bremsung mittels des Antriebs als Bremseinrichtung vorgesehen sein, insbesondere zum zumindest annähernd Konstanthalten einer Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten Generators in einem ersten Drehzahlbereich, während in einem zweiten Drehzahlbereich die Bremsung unterbleibt. Insbesondere durch die Nutzung des Planetengetriebes sowie die dadurch gegebene Leistungsaufteilung besteht die Möglichkeit, dass der zweite Generator mit konstanter Drehzahl seine Leistung erzeugt. Bevorzugt ist hierfür eine Drehzahlregulierung vorgesehen, die im Rahmen einer Steuerung bzw. Regelung dieser konstanten Drehzahl Abweichungen dadurch ausgleicht, dass der erste Generator bremsend und/oder beschleunigend eingekoppelt tätig wird.Thus, according to one embodiment, for example, provided that a speed adjustment of the wind turbine is provided with a braking device, wherein the speed setting is preferably coupled to a drive of the first generator. In this case, a braking by means of the drive can be provided as a braking device, in particular for at least approximately keeping constant a rotational speed of the second generator in a first rotational speed range while in a second speed range, the braking is omitted. In particular, by the use of the planetary gear and the power distribution given thereby, there is the possibility that the second generator generates its power at a constant speed. Preferably, for this purpose, a speed control is provided which compensates for deviations in the context of a control or regulation of this constant speed by the fact that the first generator is decelerated and / or accelerated coupled operates.

Bevorzugt ist es, wenn der erste Generator die Bremseinrichtung ist und eine Bremsung über eine Höhe einer Leistungsabnahme vom ersten Generator einstellbar ist. Zum Beispiel kann dieses über eine Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten Generators erfolgen. Eine Bremsung wird beispielsweise dadurch erzielt, dass der erste Generator eine höhere Leistung abnimmt. Auch besteht die Möglichkeit, dass eine Bremsung durch eine tatsächliche Abbremsung erfolgt. Hierbei kann beispielsweise eine Rekuperation genutzt werden, die dabei gewonnene Energie zu nutzen. Dieses kann insbesondere auch zusätzlich zu einer Bremsung mittels des ersten Generators erfolgen.It is preferred if the first generator is the braking device and a braking over a height of a power decrease from the first generator is adjustable. For example, this can be done via a regulation of the rotational speed of the second generator. Braking is achieved, for example, by the fact that the first generator decreases a higher power. There is also the possibility that a braking by an actual deceleration takes place. Here, for example, a recuperation can be used to use the energy gained. This can in particular also be done in addition to a braking by means of the first generator.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der erste Generator in einem Betriebsbereich als Motor dient und dabei eine Drehmomentunterstützung für den zweiten Generator liefert. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Kopplung zwischen dem ersten Generator und dem zweiten Generator über das Planetengetriebe erfolgt. Eine weitere Unterstützung ergibt sich, wenn eine Verstellung der verstellbaren Rotorblätter zur Anpassung einer Drehzahl eines Antriebs des zweiten Generators erfolgt. Insbesondere kann eine Regelung, bevorzugt eine sogenannte Pitch-Regelung der Rotorblätter dafür vorgesehen sein. Auch besteht die Möglichkeit, die abzunehmende Leistung des ersten Generators so einzustellen, dass der zweite Generator mit zumindest annähernd, insbesondere bevorzugt annähernd konstanter Drehzahl läuft. Dabei kann der zweite Generator auch innerhalb eines Drehzahlbereichs betrieben werden, wobei die Drehzahl innerhalb dieses Drehzahlbereichs schwankt, vorzugsweise um einen Mittelwert dieser Bandbreite herum. Die Bandbreite kann beispielweise +–0,1% der Umdrehungsgeschwindigkeit des Generatorrotors betragen. Weicht die Umdrehungsgeschwindigkeit von dieser Bandbreite ab, greift die Steuerung bzw. Regelung.It is particularly preferred if the first generator serves as an engine in an operating region and thereby supplies a torque support for the second generator. It is particularly advantageous if a coupling between the first generator and the second generator via the planetary gear. Further support results when an adjustment of the adjustable rotor blades for adjusting a speed of a drive of the second generator takes place. In particular, a control, preferably a so-called pitch control of the rotor blades can be provided for this purpose. It is also possible to adjust the power of the first generator to be taken so that the second generator runs with at least approximately, in particular preferably approximately constant speed. In this case, the second generator can also be operated within a rotational speed range, the rotational speed fluctuating within this rotational speed range, preferably around an average value of this bandwidth. The bandwidth can be, for example + -0.1% of the rotational speed of the generator rotor. If the speed of rotation deviates from this bandwidth, the control or regulation is activated.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der zweite Generator nicht mit einem Frequenzumrichter und der erste Generator mit einem Frequenzumrichter gekoppelt ist. Wird der zweite Generator mit einer möglichst konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit betrieben, kann es beispielsweise der Fall sein, dass ein Frequenzumrichter nicht mehr erforderlich ist. Vielmehr kann der zweite Generator mit einer Drehzahl betrieben werden, die eine Spannungsfrequenz ergibt, die stabilisiert abnehmbar ist, insbesondere in einem Versorgungsnetzes eingesetzt werden kann. Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zweite Generator eine derartige Umdrehungsgeschwindigkeit aufweist, dass der abgenommene Strom mit einer Frequenz von 1500 Hz vorliegt. Der erste Generator ist vorzugsweise als Asynchronmaschine ausgeführt und der zugehörige Frequenzumrichter ist vorzugsweise im Vierquadrantenbetrieb, d. h. in der Lage, Strom ab- aber auch zuführen zu können, wenn die Asynchronmaschine als Motor eingesetzt werden soll.A further embodiment provides that the second generator is not coupled to a frequency converter and the first generator to a frequency converter. If the second generator is operated at as constant a rotational speed as possible, it may, for example, be the case that a frequency converter is no longer required. Rather, the second generator can be operated at a speed which results in a voltage frequency, which is stabilized removable, can be used in particular in a supply network. According to one embodiment, it is provided that the second generator has such a rotational speed that the removed current is present at a frequency of 1500 Hz. The first generator is preferably designed as an asynchronous machine and the associated frequency converter is preferably in four-quadrant operation, d. H. Able to be able to supply power but also to be able to supply it if the asynchronous machine is to be used as a motor.

Eine Weiterbildung sieht beispielsweise vor, dass ein Planetenträger mit den Planetenrädern einen Antriebseingang des Planetengetriebes bildet, der mit der Getriebeeinheit verbunden ist. Auf diese Weise kann das vom Rotor durch die Windenergie abgenommene Drehmoment über die Getriebeeinheit in das Planetengetriebe mit dem Planetenträger übertragen werden. Sodann kann bei Nutzung das Planetengetriebes als Leistungsverzweigung der erste und der zweite Generator mit dem jeweiligen sich ergebenden Drehmoment beaufschlagt werden.A further development provides, for example, that a planet carrier forms a drive input of the planetary gear with the planetary gears, which is connected to the gear unit. In this way, the torque taken from the rotor by the wind energy can be transmitted via the gear unit in the planetary gear with the planet carrier. Then, when using the planetary gear as a power split of the first and the second generator can be acted upon by the respective resulting torque.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen den Rotor und dem Planetengetriebe die Getriebeeinheit angeordnet ist, die Getriebeeinheit mit dem Planetenträger der Getriebeeinheit direkt verbunden ist, der zweite Generator mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes direkt verbunden ist, der erste Generator mit dem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden ist, wobei das Holrad und ein Rotor des ersten Generator verbunden sind und drehgleich rotieren, und eine Drehzahlregelung für den zweiten Generator vorhanden ist, bei der in einem ersten Betriebsbereich der erste Generator bremst, so dass der zweite Generator mit einer zumindest annähernd konstanten Drehzahl zumindest in dem ersten Betriebsbereich betrieben wird.A particularly preferred embodiment provides that between the rotor and the planetary gear, the transmission unit is arranged, the transmission unit is directly connected to the planet carrier of the gear unit, the second generator is directly connected to the sun gear of the planetary gear, the first generator with the ring gear of the planetary gear is connected, wherein the hollow wheel and a rotor of the first generator are connected and rotate at the same speed, and a speed control for the second generator is present, in which the first generator in a first operating range brakes, so that the second generator with an at least approximately constant speed operated at least in the first operating range.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein Energiespeicher mit der Windkraftanlage verbunden ist, der überschüssige Energie der Windkraftanlage speichert, wobei vorzugsweise eine Verbindung vorgesehen ist, mittels der der erste Generator auf den Energiespeicher gegebenenfalls zugreift, wenn er als Motor den zweiten Generator zusätzlich zum Rotor mit antreibt, vorzugsweise um eine konstante Drehgeschwindigkeit des zweiten Generator sicherzustellen.Furthermore, it may be provided that an energy store is connected to the wind turbine, which stores excess energy of the wind turbine, wherein preferably a connection is provided, by means of which the first generator accesses the energy store, if necessary, as a motor, the second generator in addition to the rotor with, preferably to ensure a constant rotational speed of the second generator.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zweite Generator eine Leistungsverbindung mit dem ersten Generator aufweist, über die der zweite Generator Leistung vom ersten Generator gegebenenfalls abzweigt, wenn der erste Generator als Motor den zweiten Generator zusätzlich zum Rotor mitantreibt. Die Leistungsverbindung ist dabei bevorzugt in der Lage, direkt elektrische Energie zu übertragen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass über eine mechanische oder sonstige Verbindung eine Leistung übertragen werden kann.Furthermore, it can be provided that the second generator has a power connection with the first generator, via which the second generator optionally branches off power from the first generator, when the first generator as a motor, the second generator in addition to the rotor mitantreibt. The power connection is preferably able to transmit electrical energy directly. But there is also the possibility that a power can be transmitted via a mechanical or other connection.

Auch kann vorgesehen sein, dass es sich bei der Windkraftanlage um eine Insel-Anlage handelt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Windkraftanlage an ein öffentliches Versorgungsnetz angeschlossen ist und über einen eigenen Energiespeicher verfügt, in welchem Energie gespeichert wird, die bevorzugt nicht in das öffentliche Versorgungsnetz eingespeist wird.It can also be provided that the wind turbine is an island system. Furthermore, there is the possibility that the wind turbine is connected to a public grid and has its own energy storage in which energy is stored, which is preferably not fed into the public grid.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Energieerzeugung mittels einer Windkraftanlage unter Nutzung eines ersten und einen zweiten Generator vorgeschlagen, die in der Windkraftanlage angeordnet und über einen Antriebsstrang der Windkraftanlage betrieben werden, wobei vorzugsweise der erste Generator eine elektrische Leistung abgibt, die geringer ist als eine elektrische Leistung des zweiten Generator, wobei bei zu geringem Antrieb zur Konstanthaltung einer Umdrehungsgeschwindigkeit durch einen Rotor der Windkraftanlage ein Motor den zweiten Generator unterstützend antreibt, wobei der Motor mit Energie gespeist wird, die von der Windkraftanlage erzeugt wird, insbesondere bevorzugt vom dem ersten und/oder dem zweiten Generator. Eine Weiterbildung sieht vor, dass eine einzelne elektrische Maschine den Erstgenerator und den Motor bildet, der als Antrieb des zweiten Generator fungiert, wobei in einem ersten Betriebsbereich der Windkraftanlage die elektrische Maschine als Generator und in einem zweiten Betriebsbereich der Windkraftanlage die elektrische Maschine als Motor betrieben wird.According to a further aspect of the invention, a method for generating energy by means of a wind power plant using a first and a second generator is proposed, which are arranged in the wind turbine and operated by a drive train of the wind turbine, preferably the first generator emits an electric power, the lower is as an electrical power of the second generator, wherein at too low a drive for maintaining a rotational speed by a rotor of the wind turbine, a motor drives the second generator supportive, wherein the motor is powered by energy generated by the wind turbine, particularly preferably of the first and / or the second generator. A development provides that a single electric machine forms the first generator and the motor, which acts as a drive of the second generator, wherein operated in a first operating range of the wind turbine, the electric machine as a generator and in a second operating range of the wind turbine, the electric machine as a motor becomes.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Generator durch den gleichen Rotor angetrieben werden, wobei die Wellen der Generatoren und des Rotor ist parallel zueinander verlaufen.Furthermore, it can be provided that the first and the second generator are driven by the same rotor, wherein the waves of the generators and the rotor are parallel to each other.

Gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass die Windkraftanlage dahingehend ausgelegt ist, dass bei normalen Windbedingungen ein einstellbarer Rotorblätterwinkel eine Rotorgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 11–18 Umdrehungen/min ermöglichen lässt. In diesem Bereich kann der zweite Generator den ersten Generator derart einstellen, dass beide Generatoren Energie erzeugen. In diesem Falle dient der zweite Generator als Bremslast für den ersten Generator. Bevorzugt wird dieses dadurch erzeugt, dass bei Nutzung des Planetengetriebes der zweite Generator durch Lastabnahme aufgrund der Energieverzweigung zu einer Abbremsung bzw. einem Widerstand an einem Element des Planetengetriebes führt. Sinkt die Windgeschwindigkeit weiter ab, führt dieses auch zu einer Absenkung der Rotorgeschwindigkeit. Wird dieses durch ein oder mehrere Sensoren detektiert, wobei diese Sensoren beispielsweise auch Windsensoren oder Umdrehungssensoren sein können, können beispielsweise die Rotorblätter und deren Einstellwinkel derart eingestellt werden, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors sich in einem Bereich zwischen 5–10 Umdrehungen/min einpendelt. Das Verstellen der Rotorblätter kann bevorzugt über eine Pitch-Regelung erfolgen. Befindet sich der Rotor in diesem zweiten Betriebsbereich, ist bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Generator den ersten Generator dadurch bei der Energieerzeugung und einer Konstanthaltung der Umdrehungsgeschwindigkeit unterstützt, dass über das Planetengetriebe eine Kraft bzw. ein Drehmoment eingeführt wird, bevorzugt über das Planetengetriebe und insbesondere bevorzugt wiederum über das Hohlrad. Hierzu kann das Hohlrad beispielsweise in die andere Richtung gedreht werden als im ersten Betriebsbereich, wo mittels des ersten Generators ein Abbremsen durch Lastaufprägung auf das Hohlrad erfolgte. Die Energie, die nunmehr im zweiten Betriebsbereich zur Antriebsunterstützung für den zweiten Generator benötigt wird, wird von diesem wiederum abgezweigt. Somit verringert sich zwar die insgesamt abgegebene Energie durch den zweiten Generator, die Umdrehungsgeschwindigkeit für den zweiten Generator kann auf diese Weise jedoch zumindest annähernd konstant gehalten werden.According to one embodiment, it is provided, for example, that the wind power plant is designed such that, under normal wind conditions, an adjustable rotor blade angle can allow a rotor speed in a range between 11-18 revolutions / min. In this area, the second generator can set the first generator so that both generators generate energy. In this case, the second generator serves as a braking load for the first generator. Preferably, this is generated by the fact that when using the planetary gear, the second generator leads by load decrease due to the energy branching to a deceleration or resistance on an element of the planetary gear. If the wind speed decreases further, this also leads to a lowering of the rotor speed. If this is detected by one or more sensors, which sensors may for example also be wind sensors or rotation sensors, the rotor blades and their setting angles can be set in such a way that the rotational speed of the rotor settles in a range between 5-10 revolutions / min. The adjustment of the rotor blades can preferably take place via a pitch control. The rotor is in this second operating range, it is preferably provided that the second generator supports the first generator in the power generation and a constant rotation speed that a force or torque is introduced via the planetary gear, preferably via the planetary gear and in particular in turn, preferably via the ring gear. For this purpose, the ring gear can be rotated, for example, in the other direction than in the first operating range, where by means of the first generator was a deceleration by load imposed on the ring gear. The energy that is now required in the second operating range to drive support for the second generator is diverted from this again. Thus, although the total output energy is reduced by the second generator, the rotational speed for the second generator can be kept at least approximately constant in this way.

Insbesondere durch das Konstanthalten der Umdrehungsgeschwindigkeit beim zweiten Generator besteht die Möglichkeit, einen Frequenzumwandler oder Frequenzgleichrichter einsparen zu können. Wird hierbei berücksichtigt, dass durch entsprechende Frequenzumrichter noch ein Energieverlust eintritt, kann aufgrund des Verzichtes auf einen derartigen Frequenzumrichters ein derartiger Verlust eingespart werden. Wird im Rahmen einer Energiebilanz das Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Generator, die Verlustleistung von zwei Frequenzumrichter für die beiden Generatoren berücksichtigt sowie das an einem jeweiligen Standort auftretende Windkollektiv in Bezug auf die jeweilige Auslegung der Windkraftanlage, ergibt sich, in welchen Bereichen unter Konstanthaltung der Umdrehungsgeschwindigkeit im zweiten Generator, bei welcher Verteilung der Energieerzeugung zwischen dem ersten und dem zweiten Generator unter Auslegung des Planetengetriebes als Leistungsverteiler der Verzicht auf den Frequenzumrichter für den zweiten Generator sich rechnet. Wird beispielsweise so wie vorgeschlagen vorgesehen, dass etwa 70% der Leistung der Windkraftanlage mittels des zweiten Generators erzeugt wird, treten für diese 70% keine Verluste auf, die ansonsten durch einen Frequenz- und Spannungskonverter mit eingerechnet werden müssten. Für den ersten Generator, der etwa 25% der erzielten Leistung der Windkraftanlage übernimmt, wird hingegen ein kleinerer Frequenz- und Spannungswandler benötigt. Darüber hinaus kann bei diesem der Verlust an Energie geringer gehalten werden. Wird hierbei berücksichtigt, dass dieser Verlust in etwa bei 7,5% der Generator-Gesamtleistung liegt, ergibt sich somit über die Bilanzgrenze eine in der Höhe vorteilhafte Betrachtung im Wirkungsgrad gegenüber einem System, welches nur einen Generator mit entsprechend gleichem daran angepassten Frequenzumrichter aufweist mit gleicher Gesamtleistung. Darüber hinaus ermöglicht die Leistungsverzweigung und die dadurch ermöglichte Unterstützung des zweiten Generator durch den ersten Generator bzw. den Motor, der bevorzugt durch den zweiten Generator verwirklicht sein kann, dass die Windkraftanlage auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten des Windes einsetzbar ist als es bei einer größer dimensionierten Einzelanlage der Fall wäre.In particular, by keeping constant the rotational speed of the second generator, it is possible to save a frequency converter or frequency rectifier can. If this is taken into account that by appropriate frequency inverter still enters an energy loss, such a loss can be saved due to the omission of such a frequency converter. If, in the context of an energy balance, the ratio between the first and the second generator, the power loss of two frequency converters for the two generators is taken into account and the wind collective occurring at a particular location with respect to the respective design of the wind turbine, results in which areas under constant maintenance the rotational speed in the second generator, in which distribution of power generation between the first and the second generator under design of the planetary gear as a power distributor pays off the frequency converter for the second generator pays. If, for example, as proposed provided that about 70% of the power of the wind turbine by means of the second generator is generated, occur for these 70% no losses that would otherwise have to be included by a frequency and voltage converter. For the first generator, which is about 25% of achieved performance of the wind turbine takes over, however, a smaller frequency and voltage converter is needed. In addition, it can be kept low in this loss of energy. If this is taken into account that this loss is approximately at 7.5% of the total generator power, thus results over the balance limit in the height advantageous consideration in efficiency over a system which has only one generator with the same frequency converter adapted thereto same overall performance. In addition, the power split and thereby enabled support of the second generator by the first generator or the engine, which may preferably be realized by the second generator, that the wind turbine can be used even at lower speeds of the wind than it is in a larger sized single system the case would be.

Weitere Merkmale und Ausführungen zu der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die dabei aus den einzelnen Figuren hervorgehenden Ausgestaltungen sind jedoch nicht beschränkend auszulegen. Vielmehr verdeutlichen sie die Erfindung sowie Details davon. Einzelne Merkmale aus einzelnen Figuren wie aus der Beschreibung können mit einer oder mehreren anderen Merkmalen aus den Figuren wie auch aus der Beschreibung zu Weiterbildungen kombiniert werden, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung einsetzbar sind. Es zeigen:Further features and embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the following figures. However, the resulting from the individual figures embodiments are not construed restrictive. Rather, they illustrate the invention as well as details thereof. Individual features of individual figures as well as of the description can be combined with one or more other features from the figures as well as from the description of further developments, which can also be used within the scope of the invention. Show it:

1 eine erste schematische Darstellung einer Windkraftanlage, 1 a first schematic representation of a wind turbine,

2 eine zweite schematische Darstellung einer Windkraftanlage, 2 a second schematic representation of a wind turbine,

3 eine schematische Darstellung eines in der Windkraftanlage genutzten Planetengetriebes 3 a schematic representation of a planetary gear used in the wind turbine

4 eine dritte schematische Darstellung eiern Windkraftanlage, 4 a third schematic representation of a wind turbine,

5 eine schematische Darstellung von Regelungsschritten aufgrund unterschiedlicher Umdrehungsgeschwindigkeiten verursacht durch unterschiedliche Windstärken. 5 a schematic representation of control steps due to different rotational speeds caused by different wind strengths.

1 zeigt in einer ersten schematische Darstellung eine Windkraftanlage 1. Die Windkraftanlage 1 weist einen Rotor 2 auf, der durch eine Windanströmung in Rotation gebracht werden kann. Der Rotor 2 weist verstellbare Rotorblätter 3 auf. An dem Rotor 2 ist schematisch angedeutet ein Antriebsstrang 4 angeordnet. Dieser Antriebsstrang 4 ist in der Lage, ein vom Rotor 2 stammendes Drehmoment zwei Energieerzeugern zuzuführen. Hierzu ist im Antriebsstrang 4 eine Getriebeeinheit 5 angeordnet. Diese Getriebeeinheit 5 ist in der Lage, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotorr 2 für eine nachfolgende Energieerzeugung zu erhöhen. Beispielsweise weist die Getriebeeinheit 5 eine Übersetzung auf, die so wie dargestellt 1 zu 40 beträgt. Der Antriebsstrang 4 weist des Weiteren nachfolgend zu der Getriebeeinheit 5 ein Leistungsverzweigungsgetriebe 6 auf. Dieses Leistungsverzweigungsgetriebe 6 ist hier bei dieser schematische Darstellung der Windkraftanlage in Form eines Planetengetriebes 7 ausgeführt. Dem Leistungsverzweigungsgetriebe 6 folgt eine Energieerzeugung 8. In diesem Fall ist ein einzelner Generator als zweiter Generator 9 dargestellt. Eine Generatorwelle 10 wird Drehzahl-überwacht. Die aufgenommene Drehzahl n wird sodann genutzt, um für einen ersten Generator 11, der nur schematisch durch einen Generatorstator und durch einen Generatorrotor dargestellt ist, so aufbereitet dessen Leistung zu regeln und/oder zu steuern. Die Leistungsabgabe des ersten Generators 11 hängt beispielweise davon ab, ob der zweite Generator 9 so stark durch den Rotor 2 angetrieben wird, dass die Drehzahl abgesenkt und damit eine Leistung in Form einer Bremsleistung durch den ersten Generator 11 abgenommen werden muss. Schematisch dargestellt ist die Anordnung von zumindest dem Planetengetriebe 7 in einer Gondel 12. Des Weiteren ist dargestellt, dass das Planetengetriebe 7 einen Aufbau besitzt, bei dem an einem Planetenträger 13 eine Vielzahl an Planetenrädern 14 angeordnet ist. Die Planetenräder 14 sind wiederum zum einen mit einem Sonnenrad 15 und zum anderen mit einem Hohlrad 16 in Verbindung. Das Sonnenrad 15 ist vorzugsweise mit der Generatorwelle 10 verbunden. Das Hohlrad 16 wiederum bildet vorzugsweise den Generatorrotor zumindest mit, demgegenüber angeordnet der Generatorstator liegt. Der Generatorstator ist vorzugsweise an einem Inneren der Gondel 12 fest angeordnet, insbesondere in der Gondel 12 lösbar befestigt. Bevorzugt kann der gesamte Antriebsstrang 4 nebst der Energieerzeugung 8 in Abhängigkeit von der Windrichtung, mit der die Windkraftanlage 1 angeströmt wird, sich zusammendrehen, um eine verbesserte Anströmung des Rotors 2 zu ermöglichen. Bevorzugt wird der Rotor 2 automatisch in eine gewünschte Stellung gebracht, die für eine Windausbeute optimiert ist. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Rotorblätter 3 mittels einer Regelung und/oder einer Steuerung verstellt werden. Der Anströmwinkel des einzelnen Rotorblattes kann auf diese Weise an die jeweilige Anströmung angepasst werden. 1 shows in a first schematic representation of a wind turbine 1 , The wind turbine 1 has a rotor 2 which can be brought into rotation by a Windanströmung. The rotor 2 has adjustable rotor blades 3 on. On the rotor 2 is schematically indicated a drive train 4 arranged. This powertrain 4 is able to get one from the rotor 2 torque to be supplied to two power generators. This is in the powertrain 4 a gear unit 5 arranged. This gear unit 5 is able to reduce the rotational speed of the rotorr 2 for a subsequent energy production increase. For example, the transmission unit 5 a translation that is 1 to 40 as shown. The powertrain 4 further indicates below the transmission unit 5 a power split transmission 6 on. This power split transmission 6 is here in this schematic representation of the wind turbine in the form of a planetary gear 7 executed. The power split transmission 6 follows an energy production 8th , In this case, a single generator is the second generator 9 shown. A generator shaft 10 is speed-monitored. The recorded speed n is then used to for a first generator 11 , which is shown only schematically by a generator stator and by a generator rotor, so prepared to regulate the power and / or to control. The power output of the first generator 11 depends, for example, on whether the second generator 9 so strong through the rotor 2 is driven, that the speed is lowered and thus a power in the form of a braking power by the first generator 11 must be removed. Schematically illustrated is the arrangement of at least the planetary gear 7 in a gondola 12 , Furthermore, it is shown that the planetary gear 7 has a structure in which on a planet carrier 13 a variety of planetary gears 14 is arranged. The planet wheels 14 in turn are on the one hand with a sun gear 15 and on the other hand with a ring gear 16 in connection. The sun wheel 15 is preferably with the generator shaft 10 connected. The ring gear 16 in turn, preferably forms the generator rotor at least with, arranged on the other hand, the generator stator is located. The generator stator is preferably on an interior of the nacelle 12 fixed, especially in the nacelle 12 releasably secured. Preferably, the entire drive train 4 in addition to energy production 8th depending on the wind direction with which the wind turbine 1 is impinged, twist together, to an improved flow of the rotor 2 to enable. The rotor is preferred 2 automatically brought into a desired position, which is optimized for a wind yield. Furthermore, there is a possibility that the rotor blades 3 be adjusted by means of a control and / or a control. The angle of attack of the individual rotor blade can be adapted in this way to the respective flow.

2 zeigt eine zweite schematische Windkraftanlage 17, bei der die Windkraftanlage 17 an ein öffentliches Versorgungsnetz 18 angeschlossen ist. Dargestellt ist, dass hierfür am dargestellten Hauptgenerator 19 ein Frequenzumrichter 20 vorgesehen ist. Mittels des Frequenzumrichters 20 kann auch bei einer sich ändernden Windgeschwindigkeit und dadurch verursachten Änderung einer Umdrehungsgeschwindigkeit n eines Sonnenrades 21 eine frequenzstabilisierte Spannung abgegeben werden. Dargestellt ist des Weiteren eine Controllereinrichtung 22. Diese nimmt vorzugsweise eine Umdrehungsgeschwindigkeit am Sonnenrad 21 oder an einer anderen Quelle auf und ist in der Lage, diese auszuwerten. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass auch eine abgegebene Leistung durch die Controllereinrichtung 22 mit überwacht wird. Bevorzugt ist die Controllereinrichtung 22 in der Lage, auf einen Nebengenerator 23 einwirken zu können. Der Nebengenerator 23 kann insbesondere hinsichtlich seiner Leistungsabnahme durch die Controllereinrichtung 22 beeinflusst werden. Daher kann die Controllereinrichtung Bestandteil einer Bremseinrichtung 25 sein, zu der auch der Nebengenerator 23 hinzuzurechnen ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass der Nebengenerator 23 gleichzeitig als Motor funktionieren kann. Dieses wird beispielsweise dadurch ermöglicht, dass der Rotor und damit das Hohlrad 24 sich auch in entgegen gesetzter Richtung drehen kann. Im übrigen können gleiche Bauteile bzw. Baukomponenten gleich oder ähnlich aufgebaut sein, wie sie schon aus 1 hervorgehen. 2 shows a second schematic wind turbine 17 in which the wind turbine 17 to a public supply network 18 connected. It is shown that for this purpose the main generator shown 19 a frequency converter 20 is provided. By means of the frequency converter 20 can even with a changing wind speed and thereby caused a change Rotation speed n of a sun gear 21 a frequency-stabilized voltage is delivered. Also shown is a controller device 22 , This preferably takes a rotational speed on the sun gear 21 or at another source and is able to evaluate these. Furthermore, there is the possibility that also a given power by the controller device 22 is monitored with. The controller device is preferred 22 able to turn on a secondary generator 23 to be able to act. The auxiliary generator 23 can in particular with regard to its performance decrease by the controller device 22 to be influenced. Therefore, the controller device part of a braking device 25 to which also the auxiliary generator 23 is to be added. In addition, there is the possibility that the auxiliary generator 23 can work as a motor at the same time. This is made possible for example by the fact that the rotor and thus the ring gear 24 can also turn in the opposite direction. Moreover, the same components or components may be the same or similar, as they already made 1 emerge.

3 zeigt in schematischer Ansicht eine Aufsicht auf ein Planetengetriebe 26. Dargestellt ist ein Hohlrad 27, ein Sonnenrad 28 sowie drei Planetenräder 29. Die Anzahl der Planetenräder 29 kann bevorzugt ungerade sein, insbesondere 3, 5 oder 7 betragen. Auf diese Weise ist eine ausreichende Abstützung am Hohlrad gegeben. Während in den 1 und 2 dargestellt ist, dass am Sonnenrad die Antriebswelle das Hauptgenerators angeordnet ist, während am Hohlrad der Nebengenerator vorhanden ist, kann es ebenfalls möglich sein, dass das Hohlrad beispielsweise über einen Motor 31 betrieben wird, der unabhängig von einem Generator ist. Der Motor 31 ist schematisch angedeutet. Das Hohlrad 27 kann hierzu beispielsweise über eine Zahnradverbindung, ein Schneckengetriebe oder in sonstiger Art und Weise angetrieben werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass das Hohlrad mit einer Bremseinrichtung 32 in Kontakt steht, die insbesondere dann tätig wird, wenn die über den Rotor übertragene Windenergie zu von einer gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit abweichenden Umdrehung führt. Die Bremseinrichtung 32 ist ebenfalls schematisch dargestellt. Durch gesteuerte oder geregelte Auswahl zwischen der Nutzung der Bremseinrichtung 32 bzw. der Nutzung des Motors 31 kann sodann der Hauptgenerator insbesondere auch als Einzelgenerator der Windkraftanlage betrieben werden. 3 shows a schematic view of a plan view of a planetary gear 26 , Shown is a ring gear 27 , a sun wheel 28 as well as three planet gears 29 , The number of planet gears 29 may preferably be odd, in particular 3, 5 or 7. In this way, sufficient support is given to the ring gear. While in the 1 and 2 is shown that the sun gear, the drive shaft is arranged the main generator, while the ring gear of the auxiliary generator is present, it may also be possible that the ring gear, for example via a motor 31 is operated, which is independent of a generator. The motor 31 is indicated schematically. The ring gear 27 For this purpose, for example, be driven by a gear connection, a worm gear or in any other way. Furthermore, there is the possibility that the ring gear with a braking device 32 is in contact, which is particularly active when the wind energy transmitted through the rotor leads to a deviating from a desired rotational speed revolution. The braking device 32 is also shown schematically. By controlled or regulated selection between the use of the braking device 32 or the use of the engine 31 then the main generator can be operated in particular as a single generator of the wind turbine.

4 zeigt in schematischer Ansicht eine dritte Windkraftanlage 33. Hierbei ist für die dritte Windkraftanlage 33 eine beispielhafte Auslegung dargestellt. So ist beispielsweise die Windkraftanlage in der Lage, ein Drehmoment i. H. v. 3200 Kilo Newtonmeter zur Verfügung zu stellen, wenn der Rotor zwischen 11–12 Umdrehungen/min ausführt. Über die Getriebeeinheit wird sodann eine Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit auf einen Bereich zwischen 440–680 Umdrehungen je Minute ermöglicht. Dass hierbei übertragene Drehmoment beträgt sodann ungefähr 80 Kilo Newtonmeter. Über das Leistungsverzweigungsgetriebe kann beispielsweise bei Nutzung eines bevorzugten Planetengetriebes für den Hauptgenerator eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 1500 Umdrehungen/min stabilisiert werden. Damit kann die vom Hauptgenerator erzeugte Leistung hundertprozentig als Wechselspannung in beispielsweise ein öffentliches Stromnetz übertragen werden. Der Nebengenerator setzt bevorzugt am Hohlrad des Laster zwei. Betriebes an. Dort kann die Umdrehungsgeschwindigkeit des Hohlrades zwischen 27 und 388 und Drehungen pro Minute eingestellt werden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit hängt aber davon ab, welche Abweichung von der Zielvorgabe der Umdrehungsgeschwindigkeit n die Kontrolleinrichtungen feststellt. Je nach Betrieb des Nebengenerators in Form eines Motors oder als tatsächlich Energie erzeugender Generator kann sodann Energie zusätzlich zum öffentlichen Stromnetz beispielsweise abgegeben werden. Zum anderen besteht die Möglichkeit, dass Energie, die gespeichert ist oder durch den Hauptgenerator erzeugt wurde, zum Antrieb des Nebengenerators als Motor aufgewendet wird. Um eine möglichst gleichmäßige Frequenz bei der Einspeisung insbesondere in ein öffentliches Netz zu ermöglichen, ist daher vorgesehen, dass der Nebengenerator einen Frequenzumrichter aufweist. Dieser Frequenzumrichter erzeugt hierbei Verluste, die jedoch bei Ziehen einer Bilanzgrenze um die Windkraftanlage letztendlich geringer sind als Verluste, die sich bei beispielsweise einer einzelnen Generator-Lösung mit gleicher Gesamt-Generatorleistung und zugehörigem größer dimensionierten Frequenzumrichter einstellt. 4 shows a schematic view of a third wind turbine 33 , This is for the third wind turbine 33 an exemplary design shown. For example, the wind turbine is capable of a torque i. H. v. To provide 3200 kilos of newton meters, with the rotor running between 11-12 revolutions / min. The transmission unit is then used to increase the speed of rotation to a range between 440-680 revolutions per minute. The transmitted torque is then about 80 kilos Newton meters. About the power split transmission, for example, when using a preferred planetary gear for the main generator, a rotational speed of 1500 revolutions / min can be stabilized. Thus, the power generated by the main generator can be transferred one hundred percent as AC voltage in, for example, a public power grid. The auxiliary generator preferably sets at the ring gear of the vice two. Operation. There, the rotational speed of the ring gear between 27 and 388 and rotations per minute can be adjusted. The speed of rotation, however, depends on which deviation from the target of the rotational speed n determines the control devices. Depending on the operation of the auxiliary generator in the form of a motor or as a generator actually generating energy then energy can be given in addition to the public grid, for example. On the other hand, there is the possibility that energy stored or generated by the main generator is used to drive the auxiliary generator as a motor. In order to enable the most uniform possible frequency in the feed, in particular in a public network, it is therefore provided that the auxiliary generator has a frequency converter. This frequency converter produces losses which, however, are ultimately lower when losses are made to a balance limit around the wind turbine than losses which occur, for example, in the case of a single generator solution with the same total generator power and associated larger-dimensioned frequency converter.

5 zeigt in beispielhafter Ausgestaltung Rahmenbedingungen für eine Windkraftanlage, wie sie beispielsweise aus der vorhergehenden Beschreibung bzw. den vorhergehenden Figuren hervorgehen könnte. In der äußersten linken Spalte der Tabelle ist die Geschwindigkeit in Umdrehungen je Minute angegeben, oben beginnend mit 1 Umdrehungen/min, endend mit 18 Umdrehungen/min. In der zweiten Spalte von links ist in beispielhafter Ausgestaltung das Übersetzungsverhältnis i angegeben, welches mit der Getriebeeinheit ermöglicht wird. In der Getriebeeinheit ist gemäß dieses Beispiels eine Übersetzung von 40 vorliegend. Diese ist konstant. Prinzipiell besteht natürlich ebenfalls Möglichkeit, dass die Getriebeübersetzung variabel einstellbar wäre. In der dritten Spalte von links wird die Umdrehungsgeschwindigkeit in Umdrehungen pro Minute dargestellt, die vor dem Leistungsverzweigungsgetriebe vorliegt. Diese Umdrehungsgeschwindigkeit beginnt oben mit 40 und endet und mit 720 Umdrehungen/min, wobei von Zeile zu Zeile eine Zunahme von 40 Umdrehungen/min angenommen wird. Ausnahme hierfür ist die mit B gekennzeichnete Zeile. Dort ist eine Umdrehung pro Minute in Höhe von ungefähr 429 ermittelt worden. In der vierten Spalte von links wird die für den Hauptgenerator angenommene konstante Umdrehungsgeschwindigkeit in Höhe von 1500 Umdrehungen/min angezeigt. In der nachfolgenden Spalte wird angezeigt, in welchem Maße die vor dem Leistungsverzweigungsgetriebe vorliegende Umdrehungsgeschwindigkeit angehoben werden muss. Die darauffolgende Spalte zeigt das Verhältnis an, welches im Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere einem Planetengetriebe als Übersetzungsverhältnis vorliegt. In diesem Falle handelt es sich um das konstante Übersetzungsverhältnis von 3,5. In der rechtsäußersten Spalte ist sodann die Geschwindigkeit in Umdrehungen pro Minute angegeben, mit der das Hohlrad sich dreht. Dieses beginnt oben in der Tabelle mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 10.200, die sodann abnimmt über 4575 schließlich bis 75 Umdrehungen/min. Dieser Bereich ist mit A gekennzeichnet. Eine dem entgegengesetzte Umdrehungsrichtung des Hohlrads wird durch die mit C gekennzeichneten Zeilen angegeben, beginnend mit –27,27 und endend bei –425 Umdrehungen/min, die das Hohlrad drehen muss, damit die notwendige Umdrehungsgeschwindigkeit von 1500 Umdrehungen stabilisiert ist. Der mit A gekennzeichnete Bereich der rechten Spalte zeigt daher denjenigen Bereich an, in dem der neben Generator in Motor-Betriebsweise genutzt wird, wobei diesem Energie zugeführt wird, welche vorzugsweise durch den Hauptgenerator erzeugt wird. Die durch B gekennzeichnete Zeile zeigt an, dass ein Nulldurchgang am Nebengenerator vorliegen würde. Vorzugsweise gilt es, diese Null-Linie genau zu vermeiden. Dafür ist beispielsweise vorgesehen, dass der Nebengenerator derartig dreht, dass er leicht oberhalb oder unterhalb der Nullzahl sich aufhält. Die Abweichung davon ist beispielweise derart auf die Umdrehungsgeschwindigkeit von 1500 Umdrehungen/min abgestimmt ist, dass ein Abweichen in eine Toleranz fällt, die beispielsweise vorgegeben werden kann. Die mit C gekennzeichneten Zeilen wiederum geben an, dass der Nebengenerator sich in einem Generator-Betrieb befindet, indem er zusätzliche Energie erzeugt, die ebenfalls somit von der Windkraftanlage abgegeben werden kann. 5 shows in an exemplary embodiment conditions for a wind turbine, as could emerge, for example, from the preceding description and the preceding figures. In the leftmost column of the table, the speed is given in revolutions per minute, starting at the top with 1 rev / min, ending with 18 revolutions / min. In the second column from the left, the transmission ratio i is indicated in an exemplary embodiment, which is made possible with the transmission unit. In the gear unit according to this example, a ratio of 40 is present. This is constant. In principle, of course, there is also the possibility that the gear ratio would be variably adjustable. The third column from the left shows the rotational speed in revolutions per minute, which is in front of the power split transmission. This rotation speed starts at the top with 40 and ends and with 720 Revolutions / min, assuming an increase of 40 revolutions per minute from line to line. The exception to this is the line marked B. There, one revolution per minute has been detected at the rate of about 429. In the fourth column from the left, the constant speed of rotation of 1500 revolutions / min assumed for the main generator is indicated. The following column indicates the extent to which the rotational speed present in front of the power split transmission has to be increased. The following column indicates the ratio that exists in the power split transmission, in particular a planetary gear as a ratio. In this case, it is the constant transmission ratio of 3.5. In the rightmost column then the speed in revolutions per minute is specified, with which the ring gear rotates. This starts at the top of the table at a speed of 10,200, which then decreases over 4575 to 75 rpm. This area is marked with A. An opposite direction of rotation of the ring gear is indicated by the lines marked C, beginning at -27.27 and ending at -425 revolutions / min, which the ring gear must rotate to stabilize the necessary rotational speed of 1500 revolutions. The area of the right-hand column marked A therefore indicates the area in which the generator next to the motor is used, supplying it with energy, which is preferably generated by the main generator. The line indicated by B indicates that a zero crossing would be present at the auxiliary generator. Preferably, it is important to avoid this zero line exactly. For example, it is provided that the auxiliary generator rotates in such a way that it is slightly above or below the zero number. The deviation from this is, for example, tuned to the rotational speed of 1500 revolutions / min in such a way that a deviation falls within a tolerance that can be predetermined, for example. In turn, the rows marked C indicate that the auxiliary generator is in generator mode, generating additional energy that can thus also be delivered by the wind turbine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3714859 A1 [0002]
DE 19963597 A1 [0002]
DE 10114609 A1 [0002]

Claims

Wind turbine ( 1 ) with a rotor ( 2 ) with adjustable rotor blades ( 3 ), a powertrain ( 4 ) comprising a gear unit ( 5 ), one of the gear unit ( 5 ) subsequent planetary gear ( 7 ) and one with the drive train ( 4 ) coupled generation of energy ( 8th ), whereby energy production ( 8th ) a first ( 11 ) and a second ( 9 ) Generator having mutually different power, the generators ( 9 . 11 ) are coupled together and driven together and the first generator ( 11 ) with lower power a speed reduction for the second generator ( 9 ) with higher power causes.

Wind turbine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first and the second generator ( 9 . 11 ) by means of a planetary gear ( 7 ) are interconnected.

Wind turbine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first generator ( 11 ) has a stator which is a Holrad ( 16 ) is arranged opposite, wherein the ring gear ( 16 ) forms a rotor of the first generator, and a sun gear ( 15 ) of a planetary gear ( 7 ), that the first and the second generator ( 9 . 11 ), with an input shaft of the second generator ( 9 ) is coupled.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a speed setting comprising a braking device ( 32 ) with a drive of the first generator ( 11 ) and a braking of the drive by means of the braking device ( 32 ) is provided for keeping constant a rotational speed of the second generator ( 9 ) in a first speed range (C), while in a second speed range (A), the braking is omitted.

Wind turbine ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the first generator ( 11 ) is the braking device and braking over a height of a power decrease from the first generator ( 11 ) is adjustable.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first generator ( 11 ) in one operating range serves as a motor and a torque support for the second generator ( 9 ).

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an adjustment of the adjustable rotor blades ( 3 ) for adjusting a rotational speed of a drive of the second generator ( 9 ) he follows.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second generator ( 9 ) not with a frequency converter and the first generator ( 11 ) is coupled to a frequency converter.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a planet carrier ( 13 ) with the planetary gears ( 14 ) a drive input of the planetary gear ( 7 ) formed with the gear unit ( 5 ) connected is.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the rotor ( 2 ) and the planetary gear ( 7 ) the gear unit ( 5 ), the gear unit ( 5 ) with the planet carrier of the transmission unit ( 5 ) is directly connected, the second generator ( 9 ) with the sun wheel ( 15 ) of the planetary gear ( 7 ), the first generator ( 11 ) with the ring gear ( 16 ) of the planetary gear ( 7 ), wherein the ring gear ( 16 ) and a rotor of the first generator ( 11 ) and rotate the same rotation, and a speed control for the second generator ( 9 ) is present, in which in a first operating range (A) the first generator ( 11 ) the ring gear ( 16 ) and the rotor brakes, so that the second generator ( 9 ) at a constant speed at least in the first operating range (A) rotates.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an energy store with the wind turbine ( 1 ), the surplus power of the wind turbine ( 1 ), preferably by means of which the first generator ( 11 ) accesses the energy store, if necessary, when it uses as an engine the second generator ( 9 ) in addition to the rotor ( 2 ) with a constant speed of rotation of the second generator ( 9 ).

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second generator ( 9 ) a power connection to the first generator ( 11 ), via which the second generator ( 9 ) Power from the first generator ( 11 ), if applicable, when the first generator ( 11 ) as an engine the second generator ( 11 ) in addition to the rotor ( 2 ) with drives.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is an off-shore system.

Wind turbine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is connected to a public supply network and has its own energy storage in which energy is stored, the not fed into the public supply network.

Method for generating energy by means of a wind turbine ( 1 ) using a first ( 11 ) and a second ( 9 ) Generators working in the wind turbine ( 1 ) and via a drive train ( 4 ) of the wind turbine ( 1 ), the first generator ( 11 ) emits an electrical power that is lower than the electrical power of the second generator ( 9 ) and, if the drive is too low, to keep a rotational speed constant through a rotor ( 2 ) of the wind turbine ( 1 ) an engine the second generator ( 9 ), wherein the motor is powered by energy supplied by the first generator ( 11 ) is produced.

A method according to claim 15, characterized in that an electric machine the first generator ( 11 ) and forms a motor which serves as the drive of the second generator ( 9 ), wherein in a first operating range of the wind turbine ( 1 ) the electric machine as a generator and in a second operating range (C) of the wind turbine ( 1 ) the electric machine is operated as a motor.

Method according to claim 15 or 16, characterized in that the first ( 11 ) and the second ( 9 ) Generator are driven by the same rotor, the waves of the generators and the rotor ( 2 ) parallel to each other.