State detection and diagnosis of wearing components in the rotor circuit of a double-fed induction generator

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Wilfried Hofmann
• Subject Area: Electrical Energy Systems, Power Management, Power Electronics, Electrical Machines and Drives
• Term: from 2000 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5273666

Moderne Windkraftanlagen der MW-Klasse werden zunehmend mit doppeltgespeisten Drehstrom-Asynchronschleifringläufergeneratoren ausgestattet. Für den Langzeitbetrieb mit einer vorgesehenen Lebensdauer von 20-30 Jahre soll ein Diagnosekonzept erarbeitet und untersucht werden, das einen anforderungsgerechten Austausch verschliessener Komponenten des elektrischen Wandlersystems gestattet. Zu diesen zählen im Rotorkreis des Wandlers das Schleifringsystem (Schleifringbahnen und Bürsten), der Zwischenkreiskondensator im Rotorumrichter und die Leistungsventile. Zur Schaffung eines systemintegrierten Diagnosesystems werden komponentenspezifische Verfahren zur Zustandsbewertung benötigt. Untersucht werden sog. off-line betriebene Methoden, die als spezielle Routinen beim An- bzw. Abfahren und nur in ausgewählten Betriebspunkten (Synchronismus) der Anlage ablaufen und aus einer Zeitkonstantenbestimmung z.B. sich verändernde Parameterwerte ermitteln. On-line Diagnoseverfahren sollen vorrangig über eine Diskrete Fourier-Transformation mit an Mikrocontroller angepaßter Numerik während des normalen Energiewandlungsprozesses das Schwingungsspektrum analysieren, dessen Amplituden- und Phasenänderungen den Zustand insbesondere des Schleifringapparates und des Zwischenkreiskondensators detektieren sollen. Methodisch sollen die Untersuchungen ausgehend von empirisch ermittelten und bekannten Kennwerten durch Verhaltensmodelle gestützt werden, die mit dem gesamten Wandlersystem in einem gemeinsamen Simulationssystem implementiert und Möglichkeiten der anforderungsgerechten Erkennung verschleißbedingter Betriebszustände simuliert werden, ohne den Alterungsvorgang selbst zeitlich nachzubilden. Die Verfahren sollen an einem Laborversuchsstand für den elektrischen Energiewandler auf ihre Tauglichkeit geprüft werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1101: Zustandsbewertung von Betriebsmitteln und Anlagen der elektrischen Energieversorgung