Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Windenergieanlage.
Windenergieanlagen sind allgemein bekannt und Figur 1 zeigt den generellen Aufbau einer Windenergieanlage. Der aerodynamische Rotor wird bestimmungsgemäß durch Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen elektromechanischen Rotor eines Generators an. Dabei betrifft die vorliegende Erfindung eine Windenergieanlage, die einen Synchrongenerator verwendet. Es wird somit ein Polrad des Synchrongenerators relativ zu einem Stator des Synchrongenerators gedreht. Durch die relative Drehung des Polrades zum Stator wird im Stator elektrischer Strom erzeugt, so dass kinetische Energie des Windes in elektrische Ener- gie gewandelt wird.
Zwischen dem Polrad und dem Stator ist ein Luftspalt, der in einem magnetischen Kreis zwischen Polrad und Stator einen nicht unerheblichen magnetischen Widerstand darstellt. Dieser magnetische Widerstand hängt insbesondere von der Dicke des Luftspaltes ab und die Dicke des Luftspalts wird daher möglichst klein gewählt. Die Erfindung betrifft insbesondere getriebe- lose Windenergieanlagen bei denen somit das Polrad ohne zwischengeschaltetes Getriebe mit dem aerodynamischen Rotor verbunden ist und sich mit derselben Drehzahl wie der aerodynamische Rotor dreht. Übliche Drehzahlen liegen hier im Bereich von etwa 5 bis 15 Umdrehungen pro Minute für größere Windenergieanlagen, die eine Nennleistung von mehr als 1 MW aufweisen. Der Durchmesser solcher Generatoren im Bereich ihres Luftspaltes - auch als Luftspaltdurchmesser bezeichnet - beträgt üblicherweise zumindest mehrere Meter, also wenigstens 2 oder 3 m und kann bei zurzeit bekannten Anlagen bis zu 10 m reichen. Die Dicke des Luftspaltes ist auch bei solchen großen Generatoren gering und weist üblicherweise nur wenige mm auf.
Jegliche Exzentrizitäten von Stator und Polrad führen zu unterschiedlichen Dicken des Luft- spaltes. Auch Elastizitäten der Bauteile und damit im Ergebnis insbesondere des Polrades, gegebenenfalls auch des Stators, können ebenso zu unterschiedlichen Dicken des Luftspaltes in Umlaufrichtung führen, nämlich insbesondere unter dem Einfluss von Massen-, Gravitationsund Magnetkräften.
Durch eine Verringerung der Luftspaltdicke in einem bestimmten Bereich nimmt in dem Be- reich der magnetische Widerstand ab und die magnetische Flussdichte zu. Dies führt dort
wiederum zu einer erhöhten radialen Kraftdichte und kann zu einer zusätzlichen Verringerung der Luftspaltdicke führen, was auch von den jeweils relevanten Elastizitäten abhängt. Somit ergibt sich ein verstärkender Effekt.
In jedem Fall ist eine Berührung von Polrad und Stator zu vermeiden. Diese sind deshalb mechanisch so zu versteifen, dass die durch Fertigungs- und Montagetoleranzen sowie durch Materialelastizitäten unvermeidbar verursachten magnetischen Kräfte durch die Tragkonstruktion aufgenommen werden können. Mit zunehmendem Durchmesser des Generators wächst der dadurch verursachte Materialeinsatz stark an und erhöht die Generatormasse erheblich. Hierdurch entstehen hohe Materialkosten für den Generator als solchen, als auch für die den Generator tragenden Bauteile, insbesondere den Maschinenträger und auch das Azimutlager, das den Maschinenträger einschließlich Generator lagern muss, um eine Windnachführung zu ermöglichen.
Als allgemeiner Stand der Technik sei auf das Dokument DE 10 2006 056 893 A1 und auf C. Patsios, A. Chaniotis, E. Tsampouris und A. Kladas; "Particular Electromagnetic Field Computation for Permanent Magnet Generator Wind Turbine Analysis", Magnetics, IEEE Transactions on, vol. 46, no. 8, pp. 2751 - 2754, Aug. 2010 verwiesen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme zu beheben, zumindest zu verringern. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, die eine Gewichtsverringerung des Generators und/oder ein besseres Verhältnis zwischen Gewicht und Nennleistung des Generators erreicht. Insbesondere soll eine Gewichtseinsparung erreicht werden. Zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Demnach wird eine Windenergieanlage mit einem Synchrongenerator mit einem Stator und einem Polrad mit wenigstens zwei Rotorpolen mit jeweils einer Polwicklung zum Erzeugen eines in dem jeweili- gen Rotorpol geführten Magnetfeldes gesteuert. Zwischen dem Stator und dem Polrad ist ein Luftspalt ausgebildet. Es wird jeweils ein Erregerstrom durch jede Polwicklung gesteuert. Wenigstens einer der Erregerströme wird relativ zu wenigstens einem weiteren der Erregerströme variiert. Es erhalten also Polwicklungen unterschiedliche Erregerströme. Diese Variation kann dauerhaft, oder nur zeitweise erfolgen. Bei einer zeitweisen Variation kann diese zyklisch und/oder abhängig anderer Parameter oder Messwerte erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Variation wenigstens eines der Erregerströme abhängig von der Stellung des Polrades in Bezug auf den Stator erfolgen. Somit wird eine individuelle Steuerung der Erregerströme vorgeschlagen. Durch diese individuelle Erregerstromsteuerung soll insbesondere einer unterschiedlichen Luftspaltendicke Rechnung getragen werden. Insbesondere erfolgte eine Erhöhung des Erregerstroms eines Pols gegenüber einem mittleren Erreger-
ström, wenn die Dicke des Luftspaltes bei diesem Rotorpol größer als eine mittlere Luftspaltdicke ist. Umgekehrt wird ein geringerer Erregerstrom bei einem Pol vorgeschlagen, bei dem die Luftspaltdicke geringer als eine mittlere Luftspaltdicke ist.
Bei einer geringeren Luftspaltdicke ergibt sich eine höhere, anziehende Kraftwirkung zwischen dem Rotorpol und dem Stator. Dem wird durch die Verringerung des Erregerstroms wie beschrieben entgegengewirkt. Je nach äußeren Umständen kann dies zu einer Erhöhung der Luftspaltdicke führen. Zumindest wird einer erhöhten Belastung im Bereich eines solchen, in der Dicke verringerten Luftspaltes durch die Verringerung des Erregerstroms entgegengewirkt.
Die konkrete Art der Steuerung des jeweiligen Erregerstroms hängt auch von dem Grund bzw. den Gründen für das Auftreten unterschiedlicher Luftspaltendicken ab.
Vorzugsweise wird wenigstens einer der Erregerströme umlaufzyklisch variiert. Dieser Erregerstrom wird beispielsweise seinen maximalen Wert immer zu einer bestimmten Position des Polrades, also bei einer bestimmten Lage des betreffenden Pols, annehmen. Liegt beispielsweise ausschließlich eine gewichtsabhängige elastische Deformation des Polrades vor, wobei von einer Horizontalachsenwindenergieanlage ausgegangen wird und auch die Achse des Generators im Wesentlichen horizontal ist, so wäre der Luftspalt in einem unteren Bereich des Generators, also im Bereich einer sogenannten 6-Uhr-Stellung, am geringsten und im oberen Bereich des Generators, also bei einer sogenannten 12-Uhr-Stellung, am größten. Dies gilt für einen Innenläufer und wäre für einen Außenläufer genau umgekehrt. Dies ist nur eine exem- plarische Erläuterung für den Idealfall, dass ansonsten der Generator und insbesondere der Rotor, also das Polrad, optimal ausgebildet sind. Auch geht diese Beschreibung von einer elastischen Deformation des Rotors aus. In diesem Fall würde also der Erregerstrom des betreffenden Pols in seiner 6-Uhr-Stellung einen minimalen und in seiner 12-Uhr-Stellung einen maximalen Wert aufweisen. Eine vorgeschlagene Variation des Stroms könnte in die- sem Beispiel kontinuierlich erfolgen. Dieses Beispiel kann - je nach konkretem Aufbau des Rotors - für weitere gegebenenfalls alle Rotorpole zumindest qualitativ in gleichem Maße gelten. In diesem Fall würde jeder Erregerstrom umlaufzyklisch variiert werden und jeweils in der 6-Uhr-Stellung des betreffenden Pols seinen minimalen und in der 12-Uhr-Stellung seinen maximalen Wert aufweisen. Alternativ oder zusätzlich wird wenigstens einer der Erregerströme relativ zu einem weiteren Erregerstrom asynchron gesteuert. Die beschriebene umlaufzyklische Variation kann z. B. dann, wenn sie für mehrere oder alle Rotorpole gilt, ein Beispiel für diese asynchrone Steuerung darstellen. Wie beschrieben werden bei dem Beispiel die Erregerströme der sich gerade in 6-Uhr-Stellung befindenden Rotorpole ihren minimalen Wert aufweisen und die Erreger- ströme der sich in diesem Moment in 12-Uhr-Stellung befindenden Rotorpole ihren maximalen
Wert aufweisen und somit würden diese Erregerströme asynchron zueinander gesteuert werden. Es kommt aber auch in Betracht, dass Erregerströme unterschiedlicher Rotorpole aus unterschiedlichen Gründen unterschiedlich gesteuert werden, zumindest in ihrer Quantität. Eine umlaufzyklische Variation kann auch im Falle einer konstanten Deformation des Stators vorgesehen sein.
Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens einer der Erregerströme um eine konstante Kompensationskomponente verändert, also verringert oder erhöht, werden. Eine solche Verringerung oder Erhöhung ist einerseits als quantitative Erhöhung gegenüber einem mittleren Erregerstrom bezogen auf alle Rotorpole zu verstehen, unabhängig von der Art der Umsetzung. Zusätzlich oder alternativ betrifft diese Verringerung oder Erhöhung aber auch die Möglichkeit einer konstruktiven, steuerungstechnischen und/oder schaltungstechnischen Ausführung, indem die Konstruktion, die Steuerung und/oder die Schaltung jeweils einen mittleren oder normalen Erregerstrom bereitstellt und außerdem jeweils eine verringernde oder erhöhende Erregerstromkomponente ergänzt wird. So kann konstruktiv eine ergänzende Wicklung auf dem Rotorpol vorhanden sein, um einen Erregerstrom zum Erhöhen des Gesamterregerstroms zu ergänzen bzw. um bei umgekehrtem Vorzeichen zu einer Verringerung zu führen. Steuerungstechnisch kann beispielsweise eine Verringerung oder Erhöhung durch entsprechende Änderung soll Sollwertes vorgenommen und entsprechend steuerungstechnisch erkennbar sein. Schaltungstechnisch kann ein Schaltungselement zum Ergänzen oder Abfüh- ren einer Stromkomponente vorgesehen sein, oder zum Stärken oder Schwächen des Erregerstroms. Dies sind nur Beispiele, die auch kombiniert werden können.
Eine konstante Kompensationskomponente ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das Polrad im Bereich des betreffenden Rotorpols eine Deformation aufweist und/oder das Polrad im Bereich dieses Rotorpols einen gegenüber dem mittleren Radius erhöhten oder verringerten Radius aufweist und somit die Dicke des Luftspaltes im Bereich dieses Rotorpols verringert oder erhöht ist. Diese verringerte bzw. erhöhte Luftspaltdicke läuft in diesem Fall mit dem Rotorpol um. Im Falle einer verringerten Luftspaltdicke bei diesem Rotorpol ergebe sich somit immer im Bereich dieses Rotorpols eine erhöhte Kraftwirkung zwischen Polrad und Stator, der durch die konstante Kompensationskomponente entgegengewirkt werden kann. Auch hat eine solche Deformation Einfluss auf die magnetische Induktion in besagtem Bereich und auch hier kann durch die beschriebene konstante Kompensationskomponente dauerhaft regulierend eingegriffen werden.
Das Vorsehen einer konstanten Kompensationskomponente kann mit einer dynamisch veränderlichen Kompensationskomponente, wie dem umlaufzyklischen Variieren, kombiniert wer- den.
Vorzugsweise wird der Erregerstrom wenigstens eines Rotorpols in Abhängigkeit eines momentanen Abstandes des betreffenden Rotorpols zum Stator, insbesondere in Abhängigkeit der momentanen Luftspaltdicke im Bereich des betreffenden Rotorpols gesteuert. Auch die bisher erläuterten Überlegungen gingen von einer Steuerung und/oder Variation der Erreger- ströme aus, die Probleme unterschiedlicher Luftspaltdicken adressieren. Günstig ist es aber, diese jeweilige momentane Luftspaltdicke bei dem jeweiligen Rotorpol direkt zu berücksichtigen. Diese Berücksichtigung kann durch eine Messung, insbesondere kontinuierliche Messung, erfolgen. Unter einer kontinuierlichen Messung ist insoweit zumindest eine mehrfache Messung während einer Umdrehung des Polrades zu verstehen. Die Luftspaltdicke kann aber auch durch eine oder mehrere Vorabmessungen ermittelt und dann rechentechnisch berücksichtigt werden. D. h. sie kann zum einen gegebenenfalls extrapoliert oder interpoliert werden und zum anderen aufgrund vorher erfasster Zusammenhänge jeweils abhängig der Polradposition, also abhängig der jeweiligen Position des betreffenden Rotorpols, berechnet werden. Es kommt auch eine unmittelbare Umsetzung, beispielsweise auf analogem Wege, einer Luft- spaltdickenmessung zur Steuerung des Erregerstroms in Betracht. Beispielsweise kann bei einem, mehreren oder jeweils jedem Rotorpol eine luftspaltendickenabhängige Spannung einen Transistor ansteuern zum Steuern oder Beeinflussen des Erregerstroms des jeweiligen Rotorpols.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, den Erregerstrom wenigstens eines Rotorpols in Abhängigkeit des momentanen Magnetfeldes im Bereich des betreffenden Rotorpols, insbesondere in Abhängigkeit des Magnetfeldes im Luftspalt im Bereich des betreffenden Rotorpols zu steuern. Auch hier kann beispielsweise eine Messung vorgesehen sein, die ein entsprechendes Steuermittel ansteuert. Beispielsweise steuert die Ausgangsspannung eines Hallsensors die Eingangsspannung eines Transistors. Ebenso kann ein solcher Wert eines Magnetfeldes rechentechnisch umgesetzt werden. Ebenso kann der momentane Wert des Magnetfeldes auch oder ergänzend rechentechnisch erfasst werden. Hierzu kommt beispielsweise ein Zustandsbeobachter in Betracht, um nur ein Beispiel zu nennen. Auch kann eine luftspaltdickenabhängige und magnetfeldabhängige Steuerung des jeweiligen Erregerstroms kombiniert werden. Vorzugsweise wird bei einer Variation eines Erregerstroms eines Rotorpols die Steuerung und/oder Variation des Rotorstroms eines oder mehrerer benachbarter Rotorpole berücksichtigt. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass insbesondere bei Polrädern mit einer Vielzahl von Rotorpolen, beispielsweise 72 Rotorpolen, die Variation des Erregerstroms solcher benachbarter Rotorpole die Luftspaltdicke auch für besagte benachbarte weitere Rotorpole beeinflussen kann. Eine gemeinsame Berücksichtigung ist daher eine bevorzugte Variante. Die gemeinsame Berücksichtigung kann beispielsweise durch eine Mehrgrößenregelung erfolgen, also eine Regelung mit mehreren Eingangs- und mehreren Ausgangsgrößen, die in der Regelung eine gemeinsame Berücksichtigung finden.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Erregerströme in Abhängigkeit vorab erfasste Asymmetrien des Stators, des Polrads und/oder des Luftspalts gesteuert wird. Es können Asymmetrien vorab durch Vermessen des Synchrongenerators wie beispielsweise eine geometrische Vermessung erfolgen. Insbesondere kann eine Vorabvermessung durch einen Testlauf bzw. bei einem Testlauf erfolgen indem beispielsweise der Generator bei gleichmäßiger Erregung des Rotors gedreht und dabei vermessen wird, indem die erzeugten Ströme in den Statorwicklungen gemessen und der relativen Position des Rotors im Stator zugeordnet werden und/oder wobei erkannt wird, ob ein Zusammenhang zur Rotorposition besteht. Sind Asymmetrien vorab bekannt, können diese insbesondere in oben beschriebener Weise ausgeglichen werden, wobei eine kontinuierliche Messung von Asymmetrien oder ihrer Auswirkungen im Betrieb unterbleiben kann. Dennoch werden die Erregerströme vorzugsweise in Abhängigkeit vorab erfasst, da Asymmetrien als auch in Abhängigkeit während des Betriebes ständig überwachter Asymmetrien gesteuert werden. Demnach wird vorzugsweise ein kombinierter Betrieb vorge- schlagen.
Das Verfahren einer weiteren Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Erregerstrom so gesteuert wird, dass umlaufzyklischen Variationen der Luftspaltdicke und/oder Variationen der Luftspaltdicke in Umfangsrichtung zumindest teilweise entgegengewirkt wird.
Eine umlaufzyklische Variation der Luftspaltdicke ist eine Variation, die zyklisch beim Drehen des Rotors auftritt. Eine solche umlaufzyklische Variation ist insbesondere durch eine Asymmetrie des Rotors begründet. Hat der Rotor an einer Stelle einen größeren Durchmesser als an anderen Stellen, so ist hier grundsätzlich der Luftspalt geringer.
Eine Variation der Luftspaltdicke in Umfangsrichtung ist eine Variation, die eine absolute Position des Luftspalts betrifft. Eine solche Variation ist insbesondere durch einen asymmetri- sehen Stator bedingt. Es wird somit vorgeschlagen, wenigstens einen Erregerstrom so zu steuern, dass wenigstens einer dieser Variationen der Luftspaltdicke entgegengewirkt wird. Dabei kann für eine umlaufzyklische Variation zum Kompensieren ein konstanter Kompensationsstromanteil des wenigstens einen Erregerstroms sinnvoll sein. Bei einer Asymmetrie in Umfangsrichtung kann es sinnvoll sein, einen, mehrere oder alle Erregerströme in dem Rotor umlaufzyklisch zur Kompensation zu steuern.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Luftspaltdicke im Bereich wenigstens eines Rotorpols und/oder die magnetische Flussdichte im Luftspalt im Bereich wenigstens eines Rotorpols gemessen wird und wenigstens einer der Erregerströme abhängig der wenigstens einen gemessenen Luftspaltdicke und/oder abhängig der wenigstens einen gemessenen magneti- sehen Flussdichte gesteuert wird. Hierdurch kann abhängig von der unmittelbaren Situation
aktuell der jeweilige Erregerstrom eingestellt und an die aktuellen gemessenen Situationen angepasst werden. Dabei können Werte online gemessen und über ein Computersystem oder einen Mikrokontroller ausgewertet und entsprechende Erregerströme oder wenigstens einer davon abhängig koordiniert gesteuert werden. Vorzugsweise wirken Messwerte unmittelbar auf wenigstens einen zu steuerenden Erregerstrom ein. Insbesondere kann hierfür eine Analogtechnik vorgesehen sein, bei der sich beispielsweise abhängig einer gemessenen Luftspaltdicke und/oder abhängig einer gemessenen magnetischen Flussdichte ein Messstrom einstellt, der direkt einen entsprechenden Erregerstrom oder mehrere davon steuert. Eine solche Steuerung kann beispielsweise mittels eines Transistors erfolgen. Vorzugsweise wird der Erregerstrom wenigstens eines Rotorpols erhöht, wenn sich die Luftspaltdicke im Bereich dieses Rotorpols erhöht und/oder der Erregerstrom dieses Rotorpols wird verringert, wenn sich die Luftspaltdicke im Bereich dieses Rotorpols verringert. Hierdurch wird der Erkenntnis Rechnung getragen, dass eine erhöhte Luftspaltdicke zu einer Schwächung führen kann, was durch eine Erhöhung des betreffenden Erregerstroms zumindest teilweise kompensiert werden soll. Außerdem wird durch eine Erhöhung eines Erregerstroms in dem betreffenden Bereich eine magnetische Anziehungskraft zwischen Rotor und Stator erhöht, was gegebenenfalls zu einer Verringerung der Luftspaltdicke führen kann. Im Fall einer erkannten Verringerung der Luftspaltdicke wird entsprechend die gegenteilige Maßnahme vorgeschlagen, nämlich eine Verringerung wenigstens eines betreffenden Erregerstroms. Weiter bevorzugt wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Variation des wenigstens einen Erregerstroms nur in einem Teil der betreffenden Polwicklung erfolgt und/oder die Variation des wenigstens einen Erregerstroms so erfolgt, dass ein Teil der jeweiligen Polwicklung elektrisch zu- oder abgeschaltet wird. Demnach wird eine Polwicklung zugrunde gelegt, die wenigstens zwei Bereiche, also wenigstens zwei Teilwicklungen aufweist, von denen wenigs- tens eine für einen Basiserregungsstrom vorgesehen ist, der nicht für etwaige Kompensationen von Asymmetrien des Luftspalts oder dergleichen verändert wird. Wenigstens eine weitere Teilwicklung ist für einen Erregerstromteil zum Kompensieren vorgesehen. Im einfachsten Fall wird hier eine Erregerstromkomponente zum Kompensieren zu- oder abgeschaltet. Vorzugsweise wird die Höhe dieses kompensierenden Erregerstromanteils je nach Bedarf variiert. Hierzu kann eine entsprechende Schaltung vorgesehen sein, die nur wirksam mit diesem Wicklungsteil verschaltet ist.
Erfindungsgemäß wird zudem eine Windenergieanlage nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Eine solche Windenergieanlage umfasst einen Synchrongenerator, einem Stator, ein Polrad und einen Luftspalt zwischen Stator und Polrad. Das Polrad, das vereinfacht auch als Rotor bezeichnet werden kann, weist wenigstens zwei Rotorpole mit jeweils einer Polwicklung zum Erzeugen eines in dem jeweiligen Rotorpol geführten Magnetfeldes auf. Weiterhin ist eine
Steuerung zum Steuern jeweils eines Erregerstroms durch jeder der Polwicklungen vorgesehen. Diese Steuerung ist dazu vorbereitet, wenigstens einen der Erregerströme relativ zu wenigstens einem weiteren der Erregerströme zu variieren und/oder wenigstens einen der Erregerströme abhängig von der Stellung des Polrades in Bezug auf den Stator zu variieren. Das Polrad eines Synchrongenerators stellt im Betrieb des Synchrongenerators ein magnetisches Feld in dem Polrad bereit, das beim Drehen des Polrades zu einer Induktion elektrischer Spannung und in Folge dessen elektrischen Stromes führt. Sofern das Magnetfeld nicht mittels Konstantmagneten bereitgestellt wird, wird es üblicherweise durch einen Gleichstrom bereitgestellt, der durch Polwicklungen der Rotorpole fließt und dadurch das betreffende Magnetfeld erzeugt. Je nach Betriebszustand der Windenergieanlage, in der der betreffende Synchrongenerator betrieben wird, kann eine Variation des Magnetfeldes des Polrades und damit eine Variation des Erregerstromes vorgesehen sein. Eine solche Variation betrifft aber üblicherweise das gesamte Polrad und in bekannten Windenergieanlagen sind die Synchrongengeratoren auch bautechnisch gar nicht dazu vorgesehen, eine differenziertere Steuerung des Erre- gerstroms bzw. von Erregerströmen vorzusehen.
Dementgegen wird nun vorgeschlagen, wenigstens einen Erregerstrom eines Rotorpols relativ zu einem weiteren Erregerstrom eines weiteren Rotorpols desselben Polrades zu variieren. Es findet also eine differenzierte Variation und damit differenzierte Steuerung von Erregerströmen innerhalb des Polrades statt. Diese Steuerung kann Asymmetrien innerhalb des Polrades bzw. Asymmetrien des Polrades berücksichtigen und steuerungstechnisch gezielt eingreifen. Alternativ oder ergänzend ist die Steuerung dazu vorbereitet, wenigstens einen der Erregerströme abhängig von der Stellung des Polrades zu variieren, insbesondere eine umlaufzyklische Variation kann hierdurch erreicht werden. Dies unterscheidet sich grundlegend von einer bisher bekannten Einstellung eines gesamten Erregerstroms des Polrades allenfalls in Abhän- gigkeit eines Betriebszustandes einer Windenergieanlage, insbesondere abhängig von den vorherrschenden Windgeschwindigkeiten. Eine solche Steuerung in Abhängigkeit von der Stellung des Polrades muss wesentlich schneller erfolgen und berücksichtigt zudem - alternativ oder zusätzlich - andere Eingangsparameter, zumindest einen anderen Eingangsparameter. Insbesondere ist die Steuerung dazu vorbereitet, den Synchrongenerator so zu steuern wie oben im Zusammenhang mit den Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage ausgeführt wurde.
Vorzugsweise ist zu mehreren der Polwicklungen, insbesondere zu jeder Polwicklung, wenigstens ein Individualsteuermittel zum Variieren, insbesondere Drosseln des betreffenden Erre- gerstroms vorgesehen. Hierdurch kann individuell zu mehreren insbesondere jeder Polwick-
lung der Erregerstrom einzeln gesteuert werden. Dadurch wird eine entsprechende differenzierte Steuerung der Erregerströme und damit differenzierte Steuerung der Magnetfelder des Polrades bzw. des Synchrongenerators insgesamt ermöglicht. Ein solches Individualsteuermit- tel kann ein Schalter, insbesondere ein Halbleiterschalter wie ein Transistor oder Thyristor sein.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst eine Windenergieanlage wenigstens ein Abstandsmess- mittel zum Messen der Luftspaltsicke im Bereich jeweils eines Rotorpols und/oder ein Fluss- dichtemessmittel zum Messen der magnetischen Flussdichte im Luftspalt im Bereich jeweils eines Rotorpols, wobei das Abstandsmessmittel bzw. das Flussdichtemessmittel mit der Steuerung verbunden ist, so dass ein Steuern wenigstens eines Erregerstroms in Abhängigkeit einer gemessenen Luftspaltdicke und/oder in Abhängigkeit einer gemessenen magnetischen Flussdichte vorgenommen werden kann. Somit wird vorgeschlagen, Messmittel zum Messen der Luftspaltdicke und/oder der magnetischen Flussdichte im Luftspalt mit der Steuerung zu verknüpfen, so dass die Luftspaltdicke bzw. die magnetische Flussdichte auf die Erregerstromsteuerung eingreift. Insbesondere erfolgt eine Steuerung so, dass der Erregerstrom bei einer größeren Luftspaltdicke - z.B. im Vergleich mit einer mittleren Luftspaltdicke - erhöht wird. Ebenso kann der betreffende Erregerstrom bei einer schwächeren magnetischen Flussdichte - beispielsweise im Vergleich zu einer mittleren magnetischen Flussdichte - ebenfalls erhöht werden. Hierdurch kann eine kompensierend eingreifende Erregerstromsteu- erung auf einfache Weise umgesetzt werden.
Vorzugsweise ist der Synchrongenerator als Ringgenerator ausgebildet. Ein Ringgenerator ist ein Generator, bei dem die magnetisch wirksamen Elemente von Stator und Rotor etwa ringförmig, nämlich entlang des Luftspalts, ausgebildet sind. Das Magnetfeld bzw. die Magnetfelder - je nach Betrachtungsweise - sind im Wesentlichen im Bereich dieses Rings, also im Bereich des Luftspalt ausgebildet und Magnetfeldlinien verlaufen somit im Wesentlichen nicht durch den Rotationsmittelpunkt des Generators. Insbesondere betrifft eine bevorzugte Ausführungsform einen Vielpolläufer mit wenigstens 20, wenigstens 30, insbesondere wenigstens 40 Rotorpolen. Solche Ringgeneratoren haben einen verhältnismäßig großen Durchmesser und bedürfen üblicherweise zu ihrer Stabilisierung einer entsprechend großen und damit schweren Konstruktion. Die vorgeschlagene Erfindung schafft die Möglichkeit, durch einen gezielten steuerungstechnischen Eingriff etwaige Asymmetrien und/oder betriebsbedingte Verformungen zumindest teilweise auszugleichen. Entsprechend kann die Konstruktion zum Stabilisieren des Rotor bzw. Polrades schwächer ausgebildet sein, was eine Materialeinsparung ermöglicht. Bei der Verwendung eines vielpoligen Generators bestehen zudem vielfältige Eingriffsmög- lichkeiten für eine Erregerstromsteuerung, wie beispielsweise bei jedem Pol des Polrades.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Synchrongenerator vorgeschlagen, der die im Zusammenhang mit einer Windenergieanlage beschriebenen Generatormerkmale, einschließlich der Merkmale der verwendeten Steuerung aufweist und vorzugsweise dazu vorbereitet ist, eines der beschriebenen Verfahren auszuführen. Als ein Merkmal für einen Synchrongenerator für eine Windenergieanlage ist auch die Größe seiner Nennleistung anzusehen. Vorzugsweise weist ein solcher Synchrongenerator eine Nennleistung von wenigstens 100kW, weiter bevorzugt von wenigstens 250kW und insbesondere von wenigstens 500kW, weiter bevorzugt von wenigstens 1 MW auf. Vorzugsweise ist ein Synchrongenerator mit einer Nennleistung von 2MW oder einer Leistung von mehr als 2MW vorgesehen. Ein solcher Synchrongenerator kann für die Verwendung in einer modernen Windenergieanlage vorgesehen sein.
Vorteilhaft findet das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Windenergieanlage und/oder der erfindungsgemäße Synchrongengerator Verwendung mit einem bzw. als ein Synchrongenerator mit einem Luftspaltdurchmesser von mehr als 2 Metern, insbesondere mehr als 3 Metern und besonders bevorzugt mehr als 5 Metern, wie beispiels- weise auch ein Durchmesser von 7 Metern oder 10 Metern. Bei solchen große Luftspaltdurchmessern, die einen entsprechend großen Rotordurchmesser bedingen, ist die Materialbelastung von herkömmlichen Synchrongeneratoren besonders groß, und die Erfindung schafft daher ein entsprechendes Einsparpotential. Zudem sind bei solch großen Durchmessern mit entsprechend starken Effekten auf die aktuelle Geometrie durch eine Steuerung der Erregerströme zu rechnen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Synchrongeneratoren, bei denen das magnetische Feld im Polrad mittels eines Erregerstroms oder mehrerer Erregerströme erzeugt wird. Ebenso kann die vorliegende Erfindung ergänzend bei einem Synchrongenerator eingesetzt werden, der ein Polrad mit konstantem Magneten aufweist. Die Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 veranschaulicht ein Beispiel einer Exzentrizität der Mittelpunkte von Stator und
Polrad eines Generators in einer schematischen Schnittansicht.
Figur 2 veranschaulicht mögliche Asymmetrien durch Elastizitäten des Rotors schema- tisch in einer axialen Sicht.
Figur 3 zeigt ein weiteres Bespiel einer Asymmetrie aufgrund von Elastizitäten des Rotors eines Synchrongenerators schematisch in einer axialen Ansicht.
Figur 4 zeigt schematisch den Zusammenhang magnetischer Kraftdichte in einem Synchrongenerator in Abhängigkeit der jeweiligen Luftspaltdicke schematisch in einer axialen Ansicht.
Figur 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt eines Ringgenerators einer Windenergieanlage.
Figur 6 zeigt schematisch Auswirkungen und Zusammenhänge der Steuerung von Erregerströmen in unterschiedlichen Polwicklungen in einer schematischen Teilansicht eines Synchrongenerators.
Figur 7 zeigt schematisch eine apparative Umsetzung einer individuellen Rotorstromsteuerung am Beispiel einer Lösung die die gesamte Wicklung des jeweiligen Pols des Polrades verwendet.
Figur 8 zeigt schematisch die Durchführung einer Rotorstromsteuerung bei Verwendung nur eines Teils einer jeden Polwicklung des Polrades zur Variation des betreffenden Erregerstroms.
Figur 9 zeigt eine Windenergieanlage schematisch in einer perspektivischen Darstellung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger schematischer Darstellungen erläutert. Viele ähnliche Elemente sind in den unterschiedlichen Darstellungen teilweise unterschiedlich dargestellt. Zur Erleichterung der Übersichtlichkeit werden für gleiche, gegebenenfalls aber nicht identische Elemente, insbesondere funktional gleiche Elemente, gleiche Bezugszeichen verwendet.
Ein Synchrongenerator 1 , der in Figur 1 als Ringgenerator dargestellt ist, weist einen Stator 2 und einen Rotor 4 auf. Der Rotor 4 trägt eine Vielzahl von Rotorpolen 6, von denen nur einige exemplarisch dargestellt sind. Zwischen dem Rotor 4, dessen äußerer Umfang durch die Rotorpole 6 bestimmt wird, und dem Stator 2 befindet sich ein Luftspalt 8, dessen Dicke δ variieren kann. Figur 1 zeigt veranschaulichend und exemplarisch einen Statormittelpunkt 12 und einen Rotormittelpunkt 14. Idealerweise sollten diesen beiden Mittelpunkte 12 und 14 übereinanderliegen. Liegen diese jedoch nicht übereinander, so kann daraus eine unterschiedliche Luftspaltdicke δ resultieren, wie in der Figur 1 veranschaulicht ist. Die Verschiebung der Mittelpunkte kann als Exzentrizität Δ bezeichnet werden. Um unterschiedliche Richtungen dieser Exzentrizität Δ berücksichtigen zu können, ist in Figur 1 exemplarisch eine Exzentrizität
Δχ in eine erste Richtung und Ay in eine zweite, zur ersten Richtung senkrechte Richtung angegeben. Der Rotor 4 kann auch als Polrad 4 bezeichnet werden.
Figur 2 veranschaulicht eine Variation der Luftspaltdicke δ durch eine Elastizität der Bauteile des Synchrongenerators, insbesondere des Rotors. Zur Veranschaulichung ist in der Figur 2 im Grunde nur der Luftspalt 8, also die äußere Begrenzung des Rotors 4 und die innere Begrenzung des Stators 2 dargestellt. Das Beispiel der Figur 2 zeigt eine Elastizität in eine Hauptrichtung, nämlich gemäß der Darstellung im Wesentlichen nach oben und unten. Daraus resultiert in der Variation des Luftspalts 8, die zu einer kleinen Luftspaltdicke δ-ι in einem Bereich und einer großen Luftspaltdicke δ2 in einem anderen Bereich führt. Zu der Variation durch die Elastizität kann die in Figur 1 veranschaulichte Exzentrizität hinzukommen. Eine Verformung aufgrund einer Elastizität kann bedingt oder verstärkt werden durch den Einfluss von Kräften wie Massenkräften, Gravitationskräften und Magnetkräften.
Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel für unterschiedliche Luftspaltdicken δ-ι und δ2 für eine aufgrund von Elastizitäten auftretende Verformung in zwei Hauptrichtungen. Der Rotor 4 weist somit - durch eine übertriebene Darstellung veranschaulicht - eine Verformung zu der Form eines Quadrates hin auf.
Bei hinreichend gleicher Bestromung der Polwicklungen eines Polrades entstehen im Luftspalt magnetische Flussdichten, die auch als magnetische Induktion bezeichnet werden, welche von der lokalen Dicke des Luftspalts δ abhängen. Direkte Folge dieser lokalen Abhängigkeit der Dicke des Luftspaltes sind bei nichtkonstanter Luftspaltdicke unterschiedliche radiale Kraftdichten dFmr/dA auf den Oberflächen der Bauteile. Dabei beschreibt - anschaulich gesprochen - dFmr die radiale Kraft für einen Flächenabschnitt, der als dA angegeben wird. Somit ergeben sich höhere Kraftdichten bei geringeren Luftspaltdicken.
Figur 4 veranschaulicht die magnetische Kraft Fmr in dem schematisch stark vereinfacht dar- gestellten Synchrongenerator 1. Gemäß der Darstellung der Figur 4 ist der Rotor 4 mit seinem Rotormittelpunkt 14 relativ zum Statormittelpunkt 12 verschoben, wodurch ein Luftspalt 8 mit unterschiedlicher Luftspaltdicke δ resultiert. Der Luftspalt 8 ist diesbezüglich übertrieben dargestellt, um die unterschiedliche Luftspaltdicke δ dem Prinzip nach zu verdeutlichen. Die Figur 4 geht von einer gleichmäßigen Bestromung der Polwicklungen aus, so dass bei einer geometrischen Symmetrie auch eine gleichmäßige Verteilung der Kraftdichte resultieren würde. Aufgrund der unterschiedlichen Luftspaltdicken resultieren jedoch unterschiedliche große radiale Kräfte und damit unterschiedliche große radiale Kraftdichten dFmr Λ9Α. In der Figur 4 sind die Kräfte durch entsprechende Längen der Kraftpfeile 16 veranschaulicht. Eine gestrichelte Linie entlang der Pfeilspitzen der Kraftpfeile 16 soll das asymmetrisch um den Rotor 4 ausgebildete Kraftfeld veranschaulichen. Durch die übertriebene Darstellung veran-
schaulicht die Figur 4, dass die magnetische Kraft je größer ist, je kleiner die Luftspaltdicke δ ist.
Der Effekt, dass sich eine höhere radiale Kraftdichte bei kleinerer Luftspaltdicke ergibt, bewirkt eine Verstärkung der Unterschiedlichkeiten der Dicken δ des Luftspalts 8, die unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 erläutert wurden, also der Unterschiedlichkeiten durch Exzentrizität und durch Elastizität. Dabei führt der Effekt zu nicht kompensierten magnetischen Kräften auf den Stator und das Polrad bzw. den Rotor. Aus der radialen, magnetischen Kraftdichte dFmr Λ9Α, die durch die Kraftpfeile 16 in Figur 4 veranschaulicht ist, resultiert eine nichtkom- pensierte magnetische Kraft Fmr durch eine Integration der radialen magnetischen Kraftdichte dFmr Λ9Α über die gesamte Fläche gemäß der folgenenden Formel:
Um eine Vorstellung der Dimension eines Synchrongenerators für eine Windenergieanlage zu vermitteln, ist ein Ausschnitt eines Synchrongenerators 1 in der Figur 5 dargestellt. Die Darstellung der Figur 5 zeigt einen Statorträger 18, der diverse Statortragarme 20 aufweist und dadurch etwa sternförmig aussieht und auch als sternförmiger Träger oder mit der englischen Bezeichnung„star-carrier" bezeichnet wird. Auch die Figur 5 zeigt einen Synchrongenerator 1 mit einem außen liegenden Stator 2 und einem innen liegenden Rotor 4, also einen sogenannten Innenläufer. Der Luftspalt 8 ist in der Figur 5 zwar nicht zu erkennen, aber seine ungefähre Position ist auch dort durch das Bezugszeichen 8 angezeigt. Zur Veranschaulichung der Größe des Synchrongenerators 1 sind Personen 22 dargestellt, die mit dem Aufbau einer Windenergieanlage beschäftigt sind. Im Bereich eines Arbeitskorbes befindet sich etwa der Statormittelpunkt 12 und auch der Rotormittelpunkt 14. Am Luftspalt hat der dargestellte Synchrongenerators 1 etwa einen Durchmesser von 10m - wird auch als Luftspaltdurchmesser bezeichnet - und dennoch beträgt die Luftspaltdicke δ nur wenige Millimeter. Somit wird klar, dass zwar eine Variation des Luftspaltes nicht in dem Maße auftritt, wie dies dem Betrag nach den übertriebenen Darstellungen der Figuren 1 bis 4 zu entnehmen wäre, gleichwohl kann eine Variation der Dicke des Luftspaltes von beispielsweise einem Millimeter bei einem Luftspaltdurchmesser von 10m je nach Versteifung der beteiligten Bauteile auftreten, eine Variation von 1 mm der Dicke des Luftspalts entspräche einem Zehntausendstel des Durchmessers des Luftspaltes, gemessen an diesem Beispiel, also eine Verformung des Durchmessers um nur 0,01 %.
Zur Vermeidung einer Berührung von Polrad und Stator sind diese beiden Bauteile mechanisch so zu versteifen, dass die durch Fertigungs- und Montagetoleranzen sowie durch Materialelastizitäten unvermeidbar verursachten, nicht kompensierten magnetischen Kräfte durch die Tragkonstruktion aufgenommen werden können. Eine solche Tragkonstruktion bildet der Statorträger 18 der Figur 5, der auch als Generatorstern des Stators bezeichnet wird. Die Figur 5 zeigt dabei den Generatorstern des Stators einer Windenergieanlage mit der Bezeichnung E1 12 der Enercon GmbH.
Mit zunehmendem Durchmesser des Ringgenerators wächst der dadurch verursachte Materialeinsatz stark an und erhöht die Generatormasse erheblich. Die Erfindung beabsichtigt die Reduktion dieser Nachteile von Ringgeneratoren, insbesondere also die Möglichkeit einer Materialreduzierung möglichst ohne Reduzierung der Sicherheit und Verlässlichkeit des Synchrongenerators und damit der Windenergieanlage insgesamt.
Um Asymmetrien und den daraus resultierenden Folgen und Gefahren entgegenzuwirken, werden die Ströme I aller oder einiger Polwicklungen abhängig von der jeweils lokalen Luft- spaltdicke δ so gesteuert, dass die Unterschiede bezüglich der magnetischen Induktionen B möglichst gering werden. Dies ist in Figur 6 beispielhaft an dem ersten Rotorpol 30 und dem zweiten Rotorpol 40 veranschaulicht. Diese Rotorpole 30 und 40 sind nur exemplarisch und repräsentativ für weitere nicht gezeigte Pole dargestellt, insbesondere befinden sich gemäß der Darstellung der Figur 6 auch zwischen dem ersten und zweiten Rotorpol 30, 40 weitere Rotorpole. Insbesondere betreffen die Erfindung und auch die Darstellung der Figur 6 einen Synchrongenerator 1 mit einem vielpoligen Rotor 4. Zwischen jedem der beiden Rotorpole 30 und 40 bildet sich der Luftspalt 8 aus, der unterschiedlichen Dicken aufweist, nämlich die Luftspaltdicke δ-ι beim ersten Rotorpol 30 und die Dicke δ2 bei einem zweiten Rotorpol 40. Entsprechend stellt sich ein erstes bzw. zweites Magnetfeld mit der magnetischen Induktion B-i bzw. B2 ein. Jeder der Rotorpole 30 und 40 weist jeweils eine Polwicklung 32 bzw. 42 auf, die einen jeweiligen Kern 34 bzw. 44 umgeben, der in dem betreffenden Rotorpol 30 bzw. 40 ein Magnetfeld führt. Das Magnetfeld wird durch den jeweiligen Erregerstrom 11 bzw. 12 erzeugt, die durch die Polwicklung 32 bzw. die Polwicklung 42 fließen.
Die magnetische Induktion B1 bzw. B2 hängt von der Luftspaltdicke δ-ι bzw. δ2 ab und kann zudem durch eine entsprechende Steuerung des entsprechenden Erregerstroms 11 bzw. 12 beeinflusst werden. Hierdurch soll erfindungsgemäß Einfluss auf die magnetische Induktion B1 bzw. B2 und dadurch auch auf die Luftspaltdicke δ-ι bzw. δ2 genommen werden. Ist beispielsweise die Luftspaltdicke δ1 des ersten Rotorpols 30 kleiner als die Luftspaltdicke δ2 des zweiten Rotorpols 40, so wird vorgeschlagen, den Erregerstrom 11 kleiner einzustellen als den Erregerstrom 12. Vorzugsweise erfolgt die Einstellung so, dass die magnetische Induktion beider Rotorpole 30 und 40 gleich ist, so dass also die Gleichung B-|=B2 möglichst erfüllt wird.
Eine Möglichkeit der technischen Umsetzung ist in der Figur 7 skizziert. Demnach ist an einigen, vorzugsweise an jedem Rotorpol, ein Dickensensor und/oder ein Magnetfeldsensor, der auch als „B" -Sensor bezeichnet werden kann, angeordnet. Als Magnetfeldsensor kommt beispielsweise eine Hall-Sonde in Betracht. Figur 7 zeigt beispielsweise für den ersten Rotor- pol 30 einen Magnetfeldsensor 50, der das Magnetfeld, nämlich die magnetische Induktion in dem Luftspalt 8 in dem Bereich dieses ersten Rotorpols 30 misst. Das Ergebnis wird an eine Steuereinheit 52 gegeben, die auch als„Controller" bezeichnet werden kann. Diese Steuereinheit wertet das Ergebnis des Magnetfeldsensors 50 aus und gibt ein Steuersignal an ein Stellglied 54, das als Transistor ausgebildet sein kann bzw. wenigstens einen Transistor als wesentliches Bauelement zum Ausführen einer Stromsteuerung aufweisen kann. Das Steuersignal kann ein Tastverhältnis TV übergeben, das für eine Stromsteuerung das Puls-Pausen- Verhältnis angibt, nämlich das Verhältnis der Pulsdauer zur Gesamtdauer einer Periode, nämlich der Summe aus Puls und Pause. Das Stellglied 54 steuert dann abhängig von dem Messergebnis des Magnetfeldsensors 50 den Feldstrom 11 , der durch die Polwicklung 32 des ersten Rotorpols 30 fließt. Das Stellglied 54 kann hierfür über einen Gleichstromanschluss 56 mit Gleichstrom versorgt werden. Die Steuereinheit 52 kann zusätzlich von einem Drehwinkelsensor 58 Informationen über den aktuellen Drehwinkel des Rotors 4 erhalten, während sich der Rotor 4 um seinen Rotormittelpunkt 14 dreht. Hierdurch können zusätzliche Informationen verwertet werden, die vorab aufgenommen wurden und von der absoluten Position des Rotors 4 und damit des exemplarisch dargestellten ersten Rotorpols 30 abhängen. Auch kann aus dem Drehwinkelsensor die Drehgeschwindigkeit des Rotors 4 abgeleitet werden und eine Steuerung in dem Controller entsprechend eingestellt werden.
Beispielsweise kann die Dynamik also Regelschnelligkeit des in der Steuereinheit 52 implementierten Reglers von der Drehgeschwindigkeit abhängen. Weiterhin können mit Hilfe des jeweils erfassten Drehwinkels und des Ergebnisses des Magnetfeldsensors 50 - oder eines Dickensensors - drehwinkelabhängige Werte, insbesondere drehwinkelabhängige Asymmetrien aufgenommen werden, um die Steuerung zu verbessern, insbesondere mit zunehmender Anzahl durchgeführter Umdrehungen des Rotors 4 zu verbessern.
Figur 8 zeigt eine andere Ausführungsform, demnach ein erster Rotorpol 30' eine Polwicklung 32' aufweist, die in einen ersten Wicklungsteil 60 und einen zweiten Wicklungsteil 62 unterteilt ist. Durch den ersten Wicklungsteil 60 fließt ein konstanter Stromanteil lc, und durch den zweiten Wicklungsteil 62 fließt ein variabler Stromanteil lv. Beide Ströme zusammen bilden den Gesamterregungsstrom . Gemäß dieser Ausgestaltung wird somit nur der variable Strom lv durch das Stellglied 54' gesteuert. Hierdurch kann das Stellglied 54 kleiner dimensioniert werden, als wenn der gesamte Strom durch dieses Stellglied 54' fließen müsste. Gleichzeitig wird eine zu starke, insbesondere fehlerhaft zu starke Variation des Erregerstroms durch den konstanten Anteil lc verhindert. Die Steuerung kann auch hier abhängig von der Messung
der magnetischen Induktion mittels des Magnetfeldsensors 50' erfolgen und unter weiterer Verwendung einer Steuereinheit 52', die ebenfalls als Mikroprozessor ausgestaltet und als Controller bezeichnet werden kann. Die Steuereinheit 52' gibt entsprechend ein Steuersignal an das Stellglied 54'. Auch die Steuereinheit 52' der Figur 8 kann weitere Informationen verarbeiten wie Messungen eines Drehwinkelsensors und/oder vorab bestimmter Messwerte oder im Laufe des Betriebs weiterer erfasster Messwerte.
Somit sind verschiedene Varianten vorgesehen, eine individualisierte Erregerstromsteuerung für einzelne Rotorpole oder für Gruppen von Rotorpolen vorzusehen. Es kommt die Verbindung einer vollständigen Wicklung jedes Pols des Polrades oder einer Teilwicklung jedes Pols des Polrades in Betracht. Zur Steuerung kann ein Tiefsetz- oder ein Hochsetzsteller verwendet werden, der beispielsweise das Stellglied 54 der Figur 7 oder das Stellglied 54' der Figur 8 bilden kann. Ein solcher Tiefsetz- und Hochsetzsteller kann für Einzelpole oder für Polgruppen vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die Verwendung einer Recheneinheit vorgeschlagen und/oder die Verwendung von Dicken und/oder Induktionssensoren. Vorzugsweise ist zudem ein Drehwinkelsensor vorgesehen.
Die Figur 9 zeigt eine Windenergieanlage in einer perspektivischen Darstellung. Diese Windenergieanlage weist eine Gondel mit einem Rotor mit drei Rotorblättern auf, die in ihrer Position veränderlich auf einem Turm angeordnet ist. Ein erfindungsgemäßer Synchrongenerator und entsprechend eine erfindungsgemäße Steuerung des Synchrongenerators befindet sich in der Gondel etwa im Bereich der Nabe bzw. des Sinners, der im Grunde den drehenden Teil der Windenergieanlage ohne die Rotorblätter bezeichnet.