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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Asynchrongenerators

Ref-Nr: TA-GINo291


Kurzfassung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines mit einem Energieversorgungsnetz gekoppelten doppelt gespeisten Asynchrongenerators, wobei die Statorwicklungen eines Stators des Asynchrongerators über einen Transformator und die Rotorwicklungen eines Rotors des Asynchrongenerators über eine Umrichtereinheit und den Transformator mit dem Energieversorgungsnetz verbunden sind. Bei einer Netzstörung werden hierbei die Rotorwicklungen mit einem Energiespeicher verbunden, um elektrische Energie zwischenzuspeichern. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Schaltungsanordnung.


Hintergrund

Der stetig steigende Einsatz von regenerativen Energieerzeugungsanlagen (bspw. Windkraftanlagen) führt zu steigenden Anforderungen der Energieversorgungsunter­nehmen an die Parameter des bereitgestellten Stroms. Diese Anforderungen werden in sogenannten Netzanschlussrichtlinien (Grid-Code) spezifiziert. Bei Netzstörungen (bspw. Spannungseinbrüchen) soll eine Abschaltung des Systems vermieden werden, die regenerativen Energieerzeugungsanlagen mit dem Energieversorgungsnetz verbunden bleiben und die Netzstörung durchfahren (FRT-Fault Ride Through) werden. Am Ende der Netzstörung soll möglichst unmittelbar wieder Leistung in das Energieversorgungsnetz eingespeist werden. Ist ein Durchfahren der Netzstörung nicht möglich, ist zumindest die Zeit, in der kein Strom in das Energieversorgungsnetz eingespeist werden kann, möglichst kurz zu halten. Um das Netz beim Durchfahren der Netzstörung zu stützen, ist die Fähigkeit, einen möglichst hohen Blindstrom in das Energieversorgungsnetz einzuspeisen, gefordert.


Lösung

Durch das innovative Verfahren und die dazugehörige Schaltungsanordnung wird die Zeit, in der eine geregelte Einspeisung in das Energieversorgungsnetz im Fall einer Netzstörung nicht erfolgen kann, minimiert und gleichzeitig der während der Einspei­sung potenziell lieferbare Strom erhöht.

Bei einer auftretenden Netzstörung werden die Rotorwicklungen mit einem Energie­speicher (Kondensator) verbunden, um die elektrische Energie zu speichern. Der zuschaltbare Energiespeicher stellt eine Entlastung der Umrichtereinheit dar, da bei einem Netzfehler der über einen unzulässigen Grenzwert hinausgehende Strom an der Umrichtereinheit vorbei geleitet wird. Die so entnommene Energie steht gespeichert für die Netzstützung durch (Blind-)Stromeinspeisung zur Verfügung. Zusätzlich kann in einer weiteren Ausführung parallel zum Energiespeicher und/oder parallel zum Zwischenkreis der Umrichtereinheit ein Energie dissipierendes Element geschaltet werden. Dieses Element verhindert, dass der Strom der Rotorwicklungen nicht an der Umrichtereinheit vorbeigeleitet wird, falls die Spannung am Kondensator über die Zwischenkreisspannung steigt. Das Energie dissipierende Element umfasst einen zuschaltbaren Widerstand, welcher getaktet betrieben werden kann und somit der im Mittel aufgenommene Strom ist einstellbar ist. Ein solches Element wird als Widerstands-Chopper bezeichnet.


Vorteile

  • Umrichtereinheit muß nur für eine kleine Nennleistung ausgelegt sein.
  • Kostenersparnis durch Verwendung kleinerer Halbleiterflächen der in den Umrichtern verwendeten Schaltorgane.
  • Längere Lebensdauer der Umrichtereinheit durch die geringere Anfälligkeit klei­nerer Halbleiter gegenüber der unvermeidbaren kosmischen Partikelstrahlung.

GINo Gesellschaft für Innovation Nordhessen mbH

Ute Emde
0561/804-1985
emde@gino-innovativ.de
www.gino-innovativ.de
Adresse
Universitätsplatz 12
34127 Kassel



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE 10 2018 110 245.3 anhängig

Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr