Neue Generatoranordnung mit der doppelt gespeisten Asynchronmaschine für besseres Verhalten beim Durchfahren von Netzfehlern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wilfried Hofmann
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279959628

Durch den Ausbau der alternativen Energiequellen sind die Wechselwirkungen von Windkraftanlagen mit dem Netz vor allem bei eintretenden Netzfehlern ein wichtiges Thema. Die steigende Anschlussleistung von Windkraftwerken erfordern, dass diese auch bei Netzfehlern mit dem Netz verbunden bleiben und das Netz unterstützen. Bedingt durch den Aufbau und das Funktionsprinzip der bekannten Generatoranordnung mit der doppelt gespeisten Asynchronmaschine erzeugen Netzspannungseinbrüche starke Spannungs- und Stromüberhöhunen an den Generatorklemmen, die den Umrichtergefährden und das Netz belasten. In diesem Projekt soll eine neue Generatoranordnung untersucht werden, mit der die Auswirkungen von Netzfehlern auf die doppelt gespeiste Asynchronmaschine maßgeblich verringert werden. Dies gelingt mit dem Vorschalten eines AC-Choppers in V-Brückenschaltung vor Generator und Umrichter. Der Einsatz des Matrixumrichters im Rotorkreis des Generators bringt einen geringfügigen zusätzlichen Hardware-Aufwand mit sich, der mit dem AC-Chopper aufgebracht werden muss. Die Regelung dieser neuen Generatoranordnung ist wesentlicher Bestandteil des beantragten Vorhabens. Die Statorspannung des Generators muss während eines Netzfehlersdurch geeignete Steuerung von AC-Chopper und Matrixumrichter auf den Sollwert geregelt werden und soll durch Änderungen der Netzspannung nicht beeinflusst werden. Die Stromkommutierung am AC-Chopper ist ebenfalls ein offenes Themengebiet, das hier bearbeitet werden soll. Die theoretischen Ausarbeitungen werden begleitet von simulativen Untersuchungen sowie dem Aufbau eines Umrichterprototypen. Abschließend sollen die theoretischen Ergebnisse mit Messungen an einem Maschinenprüfstand, mit dem die Generatoranordnung mit dem Umrichterprototypen aufgebaut wird, bestätigt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen