DE10206828A1 - Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer WindenergieanlageInfo
- Publication number
- DE10206828A1 DE10206828A1 DE10206828A DE10206828A DE10206828A1 DE 10206828 A1 DE10206828 A1 DE 10206828A1 DE 10206828 A DE10206828 A DE 10206828A DE 10206828 A DE10206828 A DE 10206828A DE 10206828 A1 DE10206828 A1 DE 10206828A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit
- circuit arrangement
- rotor
- current
- arrangement according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- XKBVRUZEZCXYTN-RXHKLUBKSA-N 4-[[(1r,2r,4as,5r,8as)-2-hydroxy-1,4a-dimethyl-6-methylidene-5-[(2e)-2-(2-oxofuran-3-ylidene)ethyl]-3,4,5,7,8,8a-hexahydro-2h-naphthalen-1-yl]methoxy]-4-oxobutanoic acid;4-[[(1r,2r,4as,5r,8as)-1-(hydroxymethyl)-1,4a-dimethyl-6-methylidene-5-[(2e)-2-(2-oxo Chemical compound C([C@H]1[C@]2(C)CC[C@H]([C@]([C@H]2CCC1=C)(CO)C)OC(=O)CCC(O)=O)\C=C1/C=COC1=O.C([C@H]1[C@]2(C)CC[C@@H](O)[C@]([C@H]2CCC1=C)(COC(=O)CCC(O)=O)C)\C=C1/C=COC1=O XKBVRUZEZCXYTN-RXHKLUBKSA-N 0.000 abstract 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
- H02P9/105—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for increasing the stability
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
- F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Die Erfindung betrifft eine insbesondere zum Einsatz bei einer Windenergieanlage mit variabler Drehzahl bestimmte Schaltungsanordnung, umfassend einen doppeltgespeisten Asynchrongenerator, einer Crow-Bar, einen Zusatzwiderstand und einen Umrichter. Um die Anforderungen der Netzbetreiber erfüllen zu können, bei der insbesondere eine dauerhafte Netzkopplung, damit die Windenergieanlage während und nach beendetem Mittelspannungsnetzkurzschluss das Netz wieder aufbauen und stabilisieren kann, gewährleistet werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Zusatzwiderstand mit Hilfe eines schnellen Schalters derart regelbar ist, dass der Umrichter im Netzkurzschlussfall zumindest teilweise vorübergehend abschaltbar ist. Dadurch wird der Rotorstrom mittels des Zusatzwiderstandes kurzzeitig übernommen und nach Abklingen des Rotorkurzzschlussstromes abgeschaltet, so dass der Umrichter anschließend wieder zuschaltbar ist und den gewünschten aktiven Kurzschlussstrom ins Netz liefern kann.
Description
- Die Erfindung betrifft eine insbesondere zum Einsatz bei einer Windenergieanlage mit variabier Drehzahl bestimmte Schaltungsanordnung umfassend einen doppeltgespeisten Asynchrongenerator, einen Zusatzwiderstand und einen Umrichter.
- Solche zum Einsatz bei drehzahlvariablen Windenergieanlagen vorgesehene Schaltungsanordnungen werden in der Praxis vielfach eingesetzt und zählen daher durch offenkundige Vorbenutzung zum Stand der Technik. Im Betrieb erweist es sich jedoch beim Einsatz doppeltgespeister Asynchronmaschinen (DASM) als hinderlich, dass diese sich im Falle eines Netzkurzschlusses auf der Mittelspannungsebene vom Netz trennen. Daher kann die erwünschte Netzstabilisierung durch eine Windkraftanlage, die mit einer doppeltgespeisten Asynchronmaschine betrieben wird, nicht realisiert werden.
- In der Vergangenheit erfolgte die erforderliche Netzstabilisierung daher durch die Netzbetreiber mit konventionellen Kraftwerken. Aufgrund der schnell steigenden Anzahl der Windkraftanlagen und der damit verbundenen rasch ansteigenden Leistung, die inzwischen die Größe konventioneller Kraftwerke erreicht haben, müssen jedoch auch die Anforderungen der Windkraftanlagen an diejenigen der konventionellen Kraftwerke angepasst werden. Insbesondere wird zunehmend eine dauerhafte Netzkoppelung verlangt, damit die Windenergieanlage während und nach beendetem Mittelspannungsnetzkurzschluss das Netz wieder aufbauen und stabilisieren kann.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Einsatz bei Windkraftanlagen mit einer Asynchronmaschine zu schaffen, mittels der die erhöhten Anforderungen an moderne Windkraftanlagen, insbesondere hinsichtlich der Netzstabilisierung, erfüllt werden können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
- Erfindungsgemäß ist also eine Schaltungsanordnung vorgesehen, bei welcher der Zusatzwiderstand mittels eines schnellen Schalters derart regelbar ist, dass der Umrichter im Netzkurzschlussfall zumindest teilweise vorübergehend abschaltbar ist, um den Rotorstrom mittels des Zusatzwiderstandes kurzzeitig zu übernehmen, und nach Abklingen des Rotorkurzschlussstromes zur aktiven Einkopplung eines Kurzschlussstromes ins Netz wieder zuschaltbar ist.
- Hierdurch können die erhöhten Netzanforderungen im Betrieb der mit einem Asynchrongenerator ausgestatteten Windkraftanlage zur Netzstabilisierung optimal erfüllt werden, weil dabei im Falle eines Netzkurzschlusses auf der Mittelspannungsebene keine Trennung vom Netz eintritt. Hierzu ist im Rotorkreis beispielsweise ein als regelbarer Lastwiderstand ausgeführter Zusatzwiderstand oder ein Crow-Bar, der hierzu mit dem Zusatzwiderstand ausgestattet ist, eingefügt worden, der beim Eintreten des Netzkurzschlussfalls die Rotorkurzschlussenergie aufnimmt und anschließend, nach Abklingen des Kurzschlussstromes, abgeschaltet wird. Der Lastwiderstand wird mit einem insbesondere aktiv abschaltbaren Schalter geregelt, der insbesondere kein natürlich kommutierter Thyristor ist. Der vorhandene Rotorwechselrichter des Vier-Quadranten-Umrichters wird sofort nach Eintreten des Netzkurzschlusses kurzzeitig deaktiviert und nach Abklingen des Kurzschlussausgleichsvorganges, wobei der Schwellenwert vorteilhafterweise unterhalb eines Rotorwechselrichtemennstromes liegt, wieder aktiviert und speist dann während des Netzkurzschlusses und bei wiederkehrender Netzspannung die erforderliche Leistung in das Netz.
- Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Schaltungsanordnung mehrere abhängig oder unabhängig voneinander schaltbare Widerstände aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass der hohe Rotorkurzschlussstrom, der häufig 1000 A übersteigt, auf mehrere Schalter aufgeteilt werden kann, da diese abschaltbaren Schalter für den Gesamtstrom sehr aufwendig parallel geschaltet werden müssen.
- Besonders vorteilhaft ist auch eine Schaltungsanordnung mit einem Zweipunktregler, zur Regelung des Zusatzwiderstandes, weil dadurch eine sehr einfache, schnelle und robuste Regelung aufgebaut werden kann.
- Hierbei erweist sich eine weitere Abwandlung als besonders zweckmäßig, wenn die Regelung des aktiven Schalters mit einer Pulsweitenmodulation mit einer festen Taktfrequenz erfolgt, weil auf diese Weise eine digitale Regelung mit einer festen Taktfrequenz erfolgen kann.
- Weiterhin ist es auch besonders erfolgversprechend, wenn die Regelung des aktiven Schalters mit einem P-Regler, PI-Regler oder PID-Regler erfolgt. Hierdurch wird erreicht, dass beim Eintreten des Netzkurzschlusses der Rotorkurzschlussstrom bzw. die Rotorklemmspannung optimal geregelt werden können.
- Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der im Netzkurzschlussfall kapazitiver Strom oder induktiver Strom in den Kurzschluss geliefert wird, weil dadurch je nach Anforderung der Netzbetreiber das Netz optimal stabilisiert werden kann. Üblicherweise wird ein kapazitiver Strom erwünscht, um die induktiven Netzverbraucher zu versorgen.
- Weiterhin ist es besonders sinnvoll, wenn im Netzkurzschlussfall eine Übertragung von Blindleistung in den Kurzschluss ausgeschlossen ist, weil dann der geringste Strom in den Kurzschluss gespeist wird, um vorhandene Mittelspannungsschalter nicht zu überlasten.
- Außerdem ist nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung im Statorkreis kurzzeitig eine Zusatzimpedanz eingefügt, um den Stator und Rotorstrom zu begrenzen. Durch das bedarfsweise Einfügen der Zusatzimpedanz kann der Stator- und Rotorstrom bei wiederkehrender Netzspannung begrenzt werden.
- Besonders zweckmäßig ist auch eine Ausführungsform, bei der im Statorkreis parallel zur Zusatzimpedanz ein schnelles Schütz eingesetzt ist, um so die Zusatzimpedanz im normalen Betrieb zu überbrücken und keine Verluste zu erzeugen.
- Ferner ist es auch besonders erfolgversprechend, wenn im Statorkreis parallel zum Widerstand zumindest ein Thyristor mit natürlicher Kommutierung eingesetzt ist. Hierdurch wird erreicht, dass, verglichen mit aktiv abschaltbaren Schaltern, reduzierte Verluste im Normalbetrieb entstehen und die Kosten geringer sind.
- Weiterhin kann die Schaltungsanordnung in besonders vorteilhafter Weise so ausgeführt sein, dass am Zwischenkreis des Umrichters ein geregelter Widerstand betrieben wird, weil dadurch einige Bauteile in der Crow-Bar gespart werden können und die Regelung des Rotorwechselrichters dauerhaft den Rotorphasenstrom misst.
- Eine andere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird auch dann erreicht, wenn sowohl in der Crow-Bar als auch am Zwischenkreis des Umrichters ein geregelter Widerstand betrieben wird. Hierdurch wird erreicht, dass eine Leistungsaufteilung erfolgt und kleinere Einzelschalter eingesetzt werden können. Gegen Ende des Ausgleichsvorganges des Rotorkurzschlussstromes erfolgt die Übernahme des gesamten Rotorstromes, und die Regelung des Rotorwechselrichters misst dann den gesamten Phasenstrom.
- Weiterhin wird eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung auch dann erreicht, wenn bei wiederkehrender Netzspannung der Rotorwechselrichter abgeschaltet, der Überstrom dann durch den regelbaren Widerstand übernommen wird, um nach Abklingen des Überstromes und Abschalten des geregelten Widerstandes den Rotorstrom aktiv zu übernehmen. Hierdurch wird eine mögliche Abschaltung bzw. Netztrennung der Windenergieanlage bei insbesondere plötzlich wiederkehrender Netzspannung vermieden.
- Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
- Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung;
- Fig. 2 einen möglichen Kurzschlussverlauf;
- Fig. 3 Schaltungsanordnung mit regelbarem Rotorwiderstand und Zusatzstatorwiderstand;
- Fig. 4 einen Spannungs- und Strom-Zeitverlauf mit Zusatzwiderstand;
- Fig. 5 Schaltungsanordnung mit verstärkten Inverterdioden und regelbarem Lastwiderstand im Zwischenkreis.
- Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Im Normalbetrieb ist ein Schalter V15, beispielsweise IGBT, GTO, IGCT, abgeschaltet und die Crow-Bar ist völlig inaktiv. Der volle Rotorstrom fließt in einen Umrichter und wird von diesem geregelt. Sofern ein Netzkurzschluss auf der Mittelspannung auftritt, liefert ein Asynchrongenerator bedingt durch die volle Erregung einen Ausgleichskurzschlussstrom zum Kurzschluss. Der Strom wird nur durch die Streuinduktivitäten des Asynchrongenerators und Mittelspannungstransformators begrenzt, wobei der maximale Strom folgenden Wert erreicht:
- Dabei ist Xtr die gesamte Streuimpedanz des Transformators, X1 die Streuimpedanz des Stators und X2' die Streuimpedanz des Rotors. Der maximale Statorstrom liegt bei einem Kurzschluss an der Mittelspannung in der Praxis in der Größenordnung von bis zu dem 8- fachen Statornennstrom. Der Rotorstrom ist transformatorisch mit dem Statorstrom gekoppelt und erreicht auch bis zu dem 8-fachen des Rotornennstromes. Dieser hohe Ausgleichstrom kann nicht technisch sinnvoll vom Umrichter geführt bzw. aufgenommen werden. Beim Eintritt des Kurzschlusses wird ein Rotorwechselrichter bedingt durch den Überstrom abgeschaltet. Der Rotorstrom fließt weiter über Freilaufdioden des Rotorwechselrichters und lädt einen Zwischenkreis C3 auf. Gleichzeitig steigt die Spannung über einen Kondensator C10 in der Crow-Bar. Beim Erreichen eines Spannungsgrenzwertes über den Kondensator C10 wird der Schalter V15 eingeschaltet. Ein Widerstand R15 übernimmt den gesamten gleichgerichteten Rotorstrom, und die Spannung über den Kondensator C10 sinkt unter den Spannungsgrenzwert, so dass der Schalter V15 abgeschaltet wird. Die Spannung steigt anschließend über den Kondensator C10, bedingt durch den Rotorstrom, wieder an und der Schalter V15 wird wieder eingeschaltet. Die Stromänderungsgeschwindigkeit und damit auch die Taktfrequenz werden durch L15 bestimmt. Die Taktfrequenz liegt bis in den kHz-Bereich und kann nicht durch natürliche Kommutierung von Thyristoren erfolgen, da die Rotorfrequenz bei maximal 15 Hz liegt. Mit dieser Zweipunkt-Regelung wird eine konstante Gegenspannung für die Rotorspannung erzeugt und der Ausgleichstrom klingt bedingt durch die konstant hohe Gegenspannung in kürzester Zeit ab. Der gesamte Strom ist vom Rotorwechselrichter in die Crow-Bar kommutiert. Der Umrichterstrom ist nahe null. Der Crow-Bar Strom wird von der Steuerkarte gemessen und ausgewertet. Der Lastwiderstand ist für den maximalen Strom ausgelegt und die Einschaltdauer des Schalters V15 ist anfangs nahe 100%. Mit sinkendem Ausgleichstrom wird die Einschaltdauer geringer und liegt beim Rotornennstrom bei ca. 12%, was in etwa 1/8 des maximalen Stromes entspricht. Denkbar wären auch mehrere Widerstände, die einzeln zu und abgeschaltet werden können. Unterschreitet der Ausgleichstrom den Rotornennstrom, so wird der Schalter V15 ganz abgeschaltet und der Rotorstrom kommutiert in den Umrichter zurück. Der Umrichter nimmt seinen Betrieb und die Regelung auf und speist aktiv in den Kurzschluss. Während der regelbare Widerstand aktiv ist, kann der Netzwechselrichter abgeschaltet werden, es ist aber auch der gleichzeitige Betrieb möglich. In der Crow-Bar ist aus Sicherheitsgründen ein Thyristor V10 vorgesehen, der selbständig die Spannung misst und bei Versagen von dem Schalter V15 oder beim direkten Generatorkurzschfuss gezündet wird. L10 verhindert einen zu schnellen Stromanstieg, um den Thyristor V10 nicht zu zerstören. Dabei verhindert D10 eine Schnellentladung von einem Kondensator C10 durch den Schalter V15. Die Regelung des Schalters V15 kann entweder direkt in der Crow-Bar oder durch die Steuerkarte des Umrichters erfolgen.
- Ein möglicher Kurzschlussverlauf ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die gestrichelte Linie die Mittelspannung und die durchgezogene Linie die Netzspannung darstellt. Der Kurzschluss tritt im Augenblick 0 msec. auf. Der Strom springt sofort auf den Maximalwert und klingt dann, bedingt durch den Ausgleichsvorgang, ab. Der hohe Strom wird von der Crow-Bar bzw. Widerstand aufgenommen. Beim Unterschreiten des Rotornennstromes wird der Strom wieder durch den Umrichter übernommen und geregelt. Der Generator wird übererregt und liefert während des Netzkurzschlusses kapazitive Blindleistung ans Netz. Es kann aber auch induktiver Strom in den Kurzschluss gespeist werden. Die Vorgabe kann frei gewählt werden. Die Netzspannung liegt, bedingt durch den Spannungsabfall über den Mittelspannungstransformator, in der Größe von ~ 20% von der Nennspannung. Im Augenblick der Spannungswiederkehr steigt die Spannung nicht schlagartig auf den Nennwert, sondern über eine dUJdt Flanke. Durch die Flankensteilheit der wiederkehrenden Netzspannung und der Zeitkonstante des Generators tritt ein dynamischer Überstrom im Stator und Rotor auf. Dieser Überstrom muss vom Umrichter geliefert werden können und führt nicht zur Abschaltung des Rotorwechselrichters. Ist die Flankensteilheit zu groß oder liegt ein Phasenfehler zwischen der Generatorspannung und der wiederkehrenden Netzspannung vor, so wird der dynamische Überstrom bzw. Ausgleichsstrom zu hoch, der Rotorwechselrichter wird abgeschaltet. Der regelbare Widerstand übernimmt auch hier kurzzeitig den Ausgleichsstrom und nach Unterschreiten des Rotornennstromes wird der Widerstand abgeschaltet und der Rotorwechsefrichter übernimmt wieder seine Regelung. Während des Spannungseinbruches und bei wiederkehrender Spannung wird der regelbare Widerstand kurzzeitig aktiviert. Der Rotorwechselrichter ist während dieser Zeit abgeschaltet.
- Bei extrem schnellen Spannungsanstiegszeiten kann in den Statorkreis eine Zusatzimpedanz, beispielsweise durch einen Widerstand oder eine Drossel, eingefügt werden. Ein solches System ist in der Fig. 3 dargestellt. Zwischen dem Mittelspannungstransformator und dem Generator- Umrichter -system ist ein Schütz K20 eingefügt. Über dem Schütz K20 liegt parallel ein Widerstand R20. Tritt der Kurzschlussfall auf, so wird der Schütz K20 geöffnet und der Statorstrom fließt durch den Widerstand R20.
- In der Fig. 4 ist der Spannungs-Zeitverlauf mit Zusatzwiderstand dargestellt. Der Statorstrom wird begrenzt und klingt schneller, als nur mit der geregelten Crow-Bar, ab. Das Schütz muss sehr schnell schalten, damit bei sehr kurzen Spannungseinbrüchen der Widerstand aktiv ist. Es kann auch ein antiparalleler Thyristorschalter mit natürlicher Kommutierung eingesetzt werden, der beispielsweise eine Abschaltzeit von 6,7 msec. bei 50 Hz aufweist. Dieses ergibt einen schnellen Schalter, aber hat den Nachteil von hohen Verlusten, verglichen mit der Schütz-Lösung. In der Fig. 4 ist der Schalter nach 10 msec. geöffnet. Nach dem Ausgleichsvorgang übernimmt der Umrichter wiederum die Regelung. Die Restnetzspannung ist, bedingt durch den zusätzlichen Spannungsabfall über den Widerstand, höher als ohne Zusatzimpedanz im Stator. Bei der wiederkehrenden Spannung begrenzt der zusätzliche Widerstand den dynamischen Statorstromanstieg und erlaubt höhere Spannungsflanken bzw. geringere Überströme.
- Die Freilaufdioden von IGBT-Modulen sind nicht für sehr hohe Pulsströme ausgelegt. Daher wurden die Bauteile des geregelten Widerstandes in die Crow-Bar gelegt. Eine Schaltungsanordnung mit leistungsstarken Freilaufdioden zeigt Fig. 5. Der Schalter V15 wird direkt mit dem Zwischenkreis des Umrichters gekoppelt und regelt direkt die Zwischenkreisspannung. Dieses würde den gesamten Aufbau vereinfachen. Die zusätzliche Standard-Crow-Bar bleibt für Extremsituationen erhalten.
- Denkbar ist auch der völlige Verzicht der Crow-Bar. In diesem Fall muss der Zusatzwiderstand für alle Extremsituationen ausgelegt werden. Im Kurzschlussfall werden die Rotorwechselrichter IGBT's abgeschaltet und der Rotorkurzschlussstrom fließt durch die Freilaufdioden in den Zwischenkreis. Beim Überschreiten eines Grenzwertes wird der Zusatzwiderstand aktiviert und die Kurzschlussenergie im Zusatzwiderstand aufgenommen. Nach Abklingen des Kurzschlussstromes wird der Rotorwechselrichter wieder aktiviert und der Zusatzwiderstand wird abgeschaltet. Es kann auch zuerst der Zusatzwiderstand abgeschaltet und der Rotorwechselrichter zugeschaltet werden. Es ist auch ein gleichzeitiger Betrieb des Zusatzwiderstandes und des Rotorwechselrichters möglich.
Claims (18)
1. Eine insbesondere zum Einsatz bei einer Windenergieanlage mit variabler Drehzahl
bestimmte Schaltungsanordnung umfassend einen doppeltgespeisten Asynchrongenerator,
einen Zusatzwiderstand und einen Umrichter, dadurch gekennzeichnet, dass der
Zusatzwiderstand mittels eines Schalters derart regelbar ist, dass der Umrichter im
Netzkurzschlussfall zumindest teilweise vorübergehend abschaltbar ist, um den Rotorstrom mittels des
Zusatzwiderstandes kurzzeitig zu übernehmen, und nach Abklingen des
Rotorkurzschlussstromes zur aktiven Einkopplung eines Kurzschlussstromes ins Netz wieder zuschaltbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter
nach Abklingen des Rotorkurzschlussstromes unterhalb eines
Rotorwechselrichtemennstromes zuschaltbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schaltungsanordnung mehrere abhängig oder unabhängig voneinander schaltbare
Widerstände aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Zweipunktregler zur Regelung des Zusatzwiderstandes.
5. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Regelung des Schalters mit einer Pulsweitenmodulation mit einer
festen Taktfrequenz erfolgt.
6. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Regelung des Schalters mit einem P-Regler, PI-Regler oder PID-
Regler erfolgt.
7. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zusatzwiderstand als Bestandteil eines Crow-Bars ausgeführt ist.
8. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Regelung des aktiven Schalters direkt von der Crow-Bar erfolgt.
9. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Regelung des Crow-Bar-Schalters direkt von der
Umrichtersteuerkarte erfolgt.
10. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Netzkurzschlussfall kapazitiver Strom oder induktiver Strom in den
Kurzschluss geliefert wird.
11. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Netzkurzschlussfall eine Übertragung von Blindleistung in den
Kurzschluss ausgeschlossen ist.
12. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Statorkreis kurzzeitig eine Zusatzimpedanz eingefügt ist, um den
Stator und Rotorstrom zu begrenzen.
13. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Statorkreis parallel zum Widerstand ein schnelles Schütz
eingesetzt ist.
14. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Statorkreis parallel zum Widerstand zumindest ein Thyristor mit
natürlicher Kommutierung eingesetzt ist.
15. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass am Zwischenkreis des Umrichters ein geregelter Widerstand betrieben
wird.
16. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sowohl in der Crow-Bar als auch am Zwischenkreis des Umrichters
ein geregelter Widerstand betrieben wird.
17. Schaltungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bei wiederkehrender Netzspannung der Rotorwechselrichter
abgeschaltet wird und dar Überstrom durch den regelbaren Widerstand übernommen wird und
nach Abklingen des Überstromes der geregelte Widerstand abgeschaltet wird und der
Rotorwechselrichter aktiv den Rotorstrom übernimmt.
18. Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage mit variabler Drehzahl
umfassend einen doppeltgespeisten Asynchrongenerator, einen Zusatzwiderstand und einen
Umrichter, dadurch gekennzeichnet, dass bei ansteigender Netzspannung der
Rotorwechselrichter abgeschaltet wird und der Überstrom durch den regelbaren Widerstand
übernommen wird und nach Abklingen des Überstromes der geregelte Widerstand abgeschaltet wird
und der Rotorwechselrichter aktiv den Rotorstrom übernimmt.
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10206828A DE10206828A1 (de) | 2002-01-29 | 2002-02-18 | Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage |
PCT/DE2003/000172 WO2003065567A1 (de) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | Schaltungsanordnung zum einsatz bei einer windenergieanlage |
AU2003206633A AU2003206633B2 (en) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | Circuit to be used in a wind power plant |
JP2003565034A JP2005516577A (ja) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | 風力エネルギーの設備に使用するための回路装置 |
CA2472144A CA2472144C (en) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | Circuit arrangement for use in a wind energy installation |
EP09012812.5A EP2244372B1 (de) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage |
ES09012812.5T ES2533471T3 (es) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | Disposición de circuito para su uso en un aerogenerador |
CNB038028832A CN100356683C (zh) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | 用于风力装置中的电路结构 |
US10/502,726 US7102247B2 (en) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | Circuit arrangement and methods for use in a wind energy installation |
EP03704240A EP1470633A1 (de) | 2002-01-29 | 2003-01-23 | Schaltungsanordnung zum einsatz bei einer windenergieanlage |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10203468 | 2002-01-29 | ||
DE10206828A DE10206828A1 (de) | 2002-01-29 | 2002-02-18 | Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10206828A1 true DE10206828A1 (de) | 2003-08-14 |
Family
ID=27588133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10206828A Withdrawn DE10206828A1 (de) | 2002-01-29 | 2002-02-18 | Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2244372B1 (de) |
DE (1) | DE10206828A1 (de) |
ES (1) | ES2533471T3 (de) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004030199A2 (de) * | 2002-09-24 | 2004-04-08 | Alexander Stoev | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zur beherrschung von netzstörungen |
EP1499009A1 (de) * | 2003-07-15 | 2005-01-19 | Gamesa Eolica, S.A. (Sociedad Unipersonal) | Steuer- und Schutzgerät für ein doppelgespeistes Induktionsgeneratorsystem |
WO2005048446A1 (de) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Gesellschaft M.B.H. | Verfahren zum bremsen einer synchronmaschine |
ES2245608A1 (es) * | 2004-06-30 | 2006-01-01 | Gamesa Eolica S.A. | Procedimiento y dispositivo para evitar la desconexion de un parque de generacion de energia electrica de la red. |
WO2006069569A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Vestas Wind Systems A/S | Method of controlling a wind turbine connected to an electric utility grid |
WO2007039369A1 (de) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Ansteuersystem und verfahren zur ansteuerung für einen permanent erregten elektromotor |
DE102008026621A1 (de) * | 2008-02-15 | 2009-08-20 | Converteam Technology Ltd., Rugby | Ein- oder mehrphasige elektrische Schaltung zum Abschalten eines über einen Wechselstrom- oder Drehstromsteller geführten Stroms |
ES2337749A1 (es) * | 2007-07-18 | 2010-04-28 | Corporacion Zigor, S.A. | Sistema para garantizar la continuidad de operacion de aerogeneradores ante huecos de tension que no excedan una cuantia determinada. |
EP2221934A1 (de) * | 2007-12-14 | 2010-08-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Aerogeneratorsystem |
WO2011026250A1 (de) * | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Ids Holding Ag | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zum durchfahren von netzstörungen |
CH701753A1 (de) * | 2009-09-03 | 2011-03-15 | Ids Holding Ag | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem Generator und Verfahren zum Durchfahren von Netzstörungen. |
EP2270821A3 (de) * | 2004-07-09 | 2012-08-15 | Aloys Wobben | Windenergieanlage mit einem Umrichter und wenigstens einem Hochleistungswiderstand |
EP2639449A1 (de) * | 2012-03-15 | 2013-09-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrischer Gierantrieb für eine Windturbine, Windturbine und Verfahren für den Betrieb einer Windturbine |
US8692419B2 (en) | 2007-04-13 | 2014-04-08 | Repower Systems Se | Method for operating a wind power plant with excess voltage in the grid |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3100805B2 (ja) * | 1993-08-24 | 2000-10-23 | 東京電力株式会社 | 可変速揚水発電システムの過電圧保護装置 |
JP3348944B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2002-11-20 | 株式会社東芝 | 巻線形誘導機の制御装置 |
JP2001268992A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Toshiba Corp | 可変速制御装置 |
-
2002
- 2002-02-18 DE DE10206828A patent/DE10206828A1/de not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-01-23 ES ES09012812.5T patent/ES2533471T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-01-23 EP EP09012812.5A patent/EP2244372B1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004030199A3 (de) * | 2002-09-24 | 2004-07-15 | Alexander Stoev | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zur beherrschung von netzstörungen |
WO2004030199A2 (de) * | 2002-09-24 | 2004-04-08 | Alexander Stoev | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zur beherrschung von netzstörungen |
EP1499009A1 (de) * | 2003-07-15 | 2005-01-19 | Gamesa Eolica, S.A. (Sociedad Unipersonal) | Steuer- und Schutzgerät für ein doppelgespeistes Induktionsgeneratorsystem |
WO2005015730A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-02-17 | Gamesa Eolica, S.A., Sociedad Unipersonal | Control and protection of a doubly-fed induction generator system |
US7518256B2 (en) | 2003-07-15 | 2009-04-14 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Control and protection of a doubly-fed induction generator system |
US7372227B2 (en) | 2003-11-14 | 2008-05-13 | Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Gesellschaft M.B.H. | Apparatus for braking a synchronous machine |
WO2005048446A1 (de) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik Gesellschaft M.B.H. | Verfahren zum bremsen einer synchronmaschine |
US7791223B2 (en) | 2004-06-30 | 2010-09-07 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Method and device for preventing the disconnection of an electric power generating plant from the electrical grid |
WO2006003224A1 (es) * | 2004-06-30 | 2006-01-12 | Gamesa Eólica, S.A. | Procedimiento y dispositivo para evitar la desconexión de un aprque de generación de energía eléctrica de la red |
ES2245608A1 (es) * | 2004-06-30 | 2006-01-01 | Gamesa Eolica S.A. | Procedimiento y dispositivo para evitar la desconexion de un parque de generacion de energia electrica de la red. |
EP2270821A3 (de) * | 2004-07-09 | 2012-08-15 | Aloys Wobben | Windenergieanlage mit einem Umrichter und wenigstens einem Hochleistungswiderstand |
EP1831987B2 (de) † | 2004-12-28 | 2020-02-05 | Vestas Wind Systems A/S | Verfahren zur regelung einer mit dem netz verbundenen windkraftanlage |
AU2004326154B2 (en) * | 2004-12-28 | 2009-03-19 | Vestas Wind Systems A/S | Method of controlling a wind turbine connected to an electric utility grid |
US7859125B2 (en) | 2004-12-28 | 2010-12-28 | Vestas Wind Systems A/S | Method of controlling a wind turbine connected to an electric utility grid |
EP1831987B1 (de) | 2004-12-28 | 2017-07-19 | Vestas Wind Systems A/S | Verfahren zur regelung einer mit dem netz verbundenen windkraftanlage |
WO2006069569A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Vestas Wind Systems A/S | Method of controlling a wind turbine connected to an electric utility grid |
WO2007039369A1 (de) * | 2005-09-30 | 2007-04-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Ansteuersystem und verfahren zur ansteuerung für einen permanent erregten elektromotor |
US8692419B2 (en) | 2007-04-13 | 2014-04-08 | Repower Systems Se | Method for operating a wind power plant with excess voltage in the grid |
ES2337749A1 (es) * | 2007-07-18 | 2010-04-28 | Corporacion Zigor, S.A. | Sistema para garantizar la continuidad de operacion de aerogeneradores ante huecos de tension que no excedan una cuantia determinada. |
EP2221934A1 (de) * | 2007-12-14 | 2010-08-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Aerogeneratorsystem |
EP2221934A4 (de) * | 2007-12-14 | 2012-01-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Aerogeneratorsystem |
US8222758B2 (en) | 2007-12-14 | 2012-07-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator |
DE102008026621A1 (de) * | 2008-02-15 | 2009-08-20 | Converteam Technology Ltd., Rugby | Ein- oder mehrphasige elektrische Schaltung zum Abschalten eines über einen Wechselstrom- oder Drehstromsteller geführten Stroms |
CH701753A1 (de) * | 2009-09-03 | 2011-03-15 | Ids Holding Ag | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem Generator und Verfahren zum Durchfahren von Netzstörungen. |
WO2011026250A1 (de) * | 2009-09-03 | 2011-03-10 | Ids Holding Ag | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zum durchfahren von netzstörungen |
EP2639449A1 (de) * | 2012-03-15 | 2013-09-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrischer Gierantrieb für eine Windturbine, Windturbine und Verfahren für den Betrieb einer Windturbine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2244372A2 (de) | 2010-10-27 |
EP2244372A3 (de) | 2012-04-25 |
EP2244372B1 (de) | 2015-03-04 |
ES2533471T3 (es) | 2015-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1470633A1 (de) | Schaltungsanordnung zum einsatz bei einer windenergieanlage | |
DE10114075B4 (de) | Stromrichterschaltungsanordnung für Generatoren mit dynamisch veränderlicher Leistungsabgabe | |
DE60317183T2 (de) | Steuer- und Schutzgerät für ein doppelgespeistes Induktionsgeneratorsystem | |
DE10206828A1 (de) | Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage | |
DE19735742B4 (de) | Über- und untersynchrone Stromrichterkaskade | |
WO2013020148A2 (de) | Energiegewinnungsanlage, insbesondere windkraftanlage | |
EP2200169B1 (de) | Verfahren zum Starten einer doppelt-gespeisten Asynchronmaschine | |
WO2011026250A1 (de) | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zum durchfahren von netzstörungen | |
WO2009012776A2 (de) | Doppelt gespeister asynchrongenerator und verfahren zu dessen betrieb | |
EP2117108B1 (de) | Verfahren zum Starten eines Systems zur Erzeugung von elektrischer Energie | |
WO2004030199A2 (de) | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem generator und verfahren zur beherrschung von netzstörungen | |
EP2599213A2 (de) | Umrichtersystem sowie verfahren zum betrieb eines solchen umrichtersystems | |
DE19624809A1 (de) | Aktives Filter und Verfahren zur Kompensation von Leistungsschwankungen in einem Drehstromnetz | |
WO2019015777A1 (de) | Anordnung zum einspeisen elektrischer leistung in ein wechselspannungsnetz mittels einer asynchronmaschine und verfahren zum betreiben der asynchronmaschine | |
EP3921936B1 (de) | Antriebssystem mit wechselrichter und elektromotor und verfahren zum betreiben eines antriebssystems | |
EP3685499B1 (de) | Windenergieanlage mit leistungsabhängiger filtereinrichtung | |
WO2003028203A1 (de) | Kaskade mit elektronischer abschaltung und erweitertem drehzahlbereich | |
EP3758214A1 (de) | Motorstarter und verfahren zum starten eines elektromotors | |
EP0111088B1 (de) | Stromrichter | |
EP1011189B1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Anpassung der Zwischenkreisspannung an die Versorgungsspannung | |
EP2117110B1 (de) | System zur Erzeugung von elektrischer Energie | |
EP3361618B1 (de) | Fünfschaltertopologie | |
DE102011051732B3 (de) | Windkraftanlage | |
EP3349350A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer asynchronmaschine im generatorbetrieb | |
EP3160024B1 (de) | Armmodul für modularen mehrpunktumrichter mit schaltbarer fehlerstrombegrenzungsinduktivität |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |