REFERAT
(RUS)

Thema der Magistersarbeit:
"Entwicklung eines Steuerungs- und Diagnosesystems der Generatoren des Windkraftwerks"

      Einfuhrung

   Die Windkraftanlage wird von mehreren Computern uberwacht, die viele verschiedene Aufgaben ubernehmen. Alle diese Computer zusammen hei?en das Steuersystem der Windkraftanlage. Einer der wichtigsten Teile dieses Steuerungssystems ist der Regler (die Steuerung). Immer wenn die Einstellungen der Windkraftanlage verandert werden mussen, achtet der Regler darauf, dass alles richtig gemacht wird. Der Regler wacht standig daruber, ob alles in der Anlage so lauft wie geplant.
   Alternative Stromversorgungen werden immer attraktiver und eine der saubersten und umweltfreundlichsten ist die Windenergie. Die heutigen Windkraftanlagen, vor allem im unteren Leistungsbereich, haben niedrige Wirkungsgrade. Mit dem Ziel, einen besseren Wirkungsgrad und gleichzeitig eine niedrigere Gerauschemission erreichen zu konnen, wurde fur eine Windkraftanlage mit einem permanenterregten Synchrongenerator (SPARK) und einem Wechselrichter der Firma Feldmann die Steuerung/Regelung realisiert.



   Bild 1: Schaltung einer IGBT-B6-Brucke an einer Maschine

   Die angewandte Leistungselektronik basiert auf zwei B6-Brucken nach Bild 1 fur jeweils einen Gleichrichter (maschinenseitig) und einen Wechselrichter (netzseitig).
   Zur Regelung der Leistung, die der Maschine entnommen und ins Netz gespeist wird, wurden zwei Regelverfahren naher untersucht. Die entsprechenden Erfahrungen werden im Folgenden beschrieben.


    Durch die Verfugbarkeit von Wechselrichtern mit oberschwingungsarmen Ausgangsgroessen geht man bei Synchronantrieben verstarkt zur feldorientierten Regelung uber. Der Gleichfluss der rotierenden Dauermagnete erzeugt den auf den Stander umgerechneten effektiven Fluss ?. In die Richtung dieses Flusses legt man die d-Achse, die mit der Kreisfrequenz des Standerstroms gegenuber dem statorfesten ?-?-Koordinatensystem rotiert. Da der magnetische Fluss im Luftspalt ausschlie?lich durch die Permanenterregung aufgebaut wird, weist der Raumzeiger der Standerstrome keine flussbildende Komponente auf. Der zeitabhangige Umlaufwinkel ? gibt auch die momentane Stellung der rotierenden d-Achse gegenuber der statorfesten ?-Achse an. Vernachlassigt man den ohmschen Standerwiderstand, so liegen Standerstrom und Standerspannung in Phase, d.h. der Leistungsfaktor an den Maschinenklemmen ist naherungsweise 1.
    Zur Erzeugung einer hoheren Nutzspannung wird die Raumzeigermodulation gewahlt. Es ist ein Schaltverfahren, das minimale Schaltverluste ermoglicht und den in Bild 2 dargestellten zeitlichen Verlauf der Leiterspannungen moduliert. Durch diese Spannungsform entsteht eine hohere Leiter-Leiter-Spannung als bei konventioneller Sinus-PWM.


 Bild 2: Phasenspannungen und deren Differenz (Leiter-Leiter)  

    Da die feldorientierte Regelung eine hohere Spannungsausnutzung ermoglicht, reduziert sich bei gleicher Leistung der Maschinenstrom, sodass geringere stromproportionale Verluste anfallen bei gleichzeitig verminderter Erwarmung. Dieses Verfahren ermoglicht also einen besseren Wirkungsgrad als die direkte Stromregelung. Nachteilig ist jedoch der hohe Rechenaufwand fur den Mikrocontroller, dessen Leistungsfahigkeit das dynamische Verhalten der Regelung begrenzt. Eine direkte Stromregelung, bei der die Regler analog aufgebaut sind, ermoglicht dagegen nahezu sinusformige Strome, was maschinenseitig zu verringerter Gerauschemission und netzseitig zu verringerter Oberwellenbelastung fuhrt. Nachteilig sind mogliche Ungenauigkeiten der analogen Regler, da Toleranzen sowie Erwarmung/Alterung der passiven Bauelemente zu Ungleichma?igkeiten in den Betriebsgro?en fuhren konnen.


      Geplante Ergebnis

   Es wird geplant, das Steuersystem zu entwickeln, das wirksam feuhig ist, leiten der Windkraftanlage und die moeglichen Braeche und die Defekte des Generators zu diagnostizieren.

   In den vorliegenden Moment (06.2006) befinden sich Arbeiten im Stadium der Erarbeitung. Das endgueltige Ergebnis der Arbeit wird in 03.2007. Mit den Fragen, die fuer die gegebene Arbeit zutreffen, an sich den Autor oder zum Leiter zu wenden.

      Literatur

1.Управление ветровыми турбинами.
URL:http://www.polarcom.ru/~vvtsv/ref2001/r108_01.htm

2.Regelung einer PMSM (SPARK) fur eine Windkraftanlage
URL:http://www.iem.ing.tu-bs.de/paper/2002/turki_02.htm#tu-bi-04

3.Загидуллин Р.Ш. LabView в исследованиях и разработках. – М.: Горячая линия-Телеком, 2005. – 352 с.: ил.

4.Неклепаев Б.Н., Крючков И.С. Электрическая часть станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 605 с.

5.Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / Под. ред. И.А. Боумштейна. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 765 с.

6.LabVIEW: Лабораторное Исследование Электрических Цепей и Машин. Несими Эртугрул. //Перевод В.А.Гурьева

7.Обработка сигналов с LabVIEW. Мэш Л. Чугани, Эбей Р. Самант, Майкл Керна. //Перевод под ред. А.И.Макаршина