[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE112010001352T5 - Aufwartsumsetzer für eine Windanlage - Google Patents

Aufwartsumsetzer für eine Windanlage Download PDF

Info

Publication number
DE112010001352T5
DE112010001352T5 DE112010001352T DE112010001352T DE112010001352T5 DE 112010001352 T5 DE112010001352 T5 DE 112010001352T5 DE 112010001352 T DE112010001352 T DE 112010001352T DE 112010001352 T DE112010001352 T DE 112010001352T DE 112010001352 T5 DE112010001352 T5 DE 112010001352T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy storage
storage devices
electrical energy
wind turbine
electric motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112010001352T
Other languages
English (en)
Inventor
Mikael Bjork
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Wind Energy Norway AS
Original Assignee
GE Wind Energy Norway AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Wind Energy Norway AS filed Critical GE Wind Energy Norway AS
Publication of DE112010001352T5 publication Critical patent/DE112010001352T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • F03D9/257—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor the wind motor being part of a wind farm
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/107—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/60—Control system actuates through
    • F05B2270/602—Control system actuates through electrical actuators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reservestromversorgungssystem 200 zum Betrieb einer Windkraftanlage im Falle eines Stromausfalls. Die Windkraftanlage weist einen oder mehrere Rotorflügel auf. Das Reservestromversorgungssystem enthält mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen 204, die in Reihe geschaltet sind. Das Reservestromversorgungssystem enthält ferner einen Wechselrichter, der Gleichstrom aus den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen in Wechselstrom umwandelt und den Wechselstrom einem Elektromotor zuführt, der mit dem einen oder den mehreren Rotorflügeln verbunden ist, um den Anstellwinkel der Rotorflügel um zu steuern. Darüber hinaus enthält das Reservestromversorgungssystem einen Gleichspannungs-Hochsetzsteller 201, der zwischen den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen und dem Wechselrichter in Reihe geschaltet ist. Der Gleichspannungs-Hochsetzsteller erhöht die Gleichspannung, die durch die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen geliefert wird, und legt die hochgesetzte Gleichspannung an den Wechselrichter an.

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Windkraftanlagen zur Stromerzeugung und speziell, jedoch ohne Beschränkung darauf, ein System zur Steuerung von Windkraftanlagen im Falle eines Stromausfalls.
  • Es wird davon ausgegangen, dass Windkraft unter den verfügbaren erneuerbaren Energiequellen mit Blick auf den Nutzen neben Solarstrom die erstrangige Position erreicht hat. Daher nimmt der Gebrauch von Windkraftanlagen ständig zu. In Zusammenhang damit erfährt auch der Bedarf immer mehr Beachtung, die Eigenschaften zu verbessern, um die Windturbine insbesondere bei Stromausfällen wirkungsvoll zu steuern.
  • Gegenwärtig nutzen die meisten Windkraftanlagen einstellbare Rotorflügel, um den Wirkungsgrad zu maximieren. Während der Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Rotorflügel wird der Anstellwinkel der Rotorflügel in Relation zu der Richtung des Windes geändert, wobei ihre Ausrichtung so geändert wird, dass der Wind den Rotorflügel in der aerodynamisch günstigsten Weise in Eingriff nehmen kann. Dementsprechend ist die Änderung der Ausrichtung der Rotorflügel außerdem eine Methode, um die Rotationsgeschwindigkeit der Rotorflügel zu verringern, falls die Rotation zu rasch sein sollte. Der Anstellwinkel der Rotorflügel wird durch einen Elektromotor geändert, der mit den Rotorflügeln verbunden ist. Um die Windkraftanlage sogar während eines Stromausfalls sicher zu steuern, der auf einen Ausfall eines Stromnetzes oder auf einen Blitzschlag zurückzuführen ist, ist eine Reservespannungsquelle für den Antrieb des Elektromotors erforderlich.
  • Eine Lösung, die bisher mit Blick auf dieses Problem genutzt wurde, war die Nutzung hydraulischer Speicher, in denen eine inkompressible Hydraulikflüssigkeit mittels einer externen Quelle unter Druck gehalten wird. Die Hauptaufgabe dieser hydraulischen Speicher ist, hydraulische Energie zu speichern und die Energie dem System, d. h. in diesem Falle der Windkraftanlage, während der Stromausfälle wieder zur Verfügung zu stellen. Allerdings sind die hydraulischen Speicher sehr groß und sperrig und erhöhen daher die Wartungskosten beträchtlich und nehmen viel Raum ein. In Zusammenhang mit der ständig steigenden Größe der Windkraftanlagen sind die hydraulischen Speicher daher keine besonders geeignete Option.
  • Eine weitere gebräuchliche Lösung basiert auf einer Anordnung zum Akkumulieren von Energie in einem Satz elektrischer Energiespeichereinrichtungen, z. B. Akkumulatoren und Kondensatoren, die in Reihe geschaltet sind. Die Anordnung stellt sicher, dass der für den Antrieb des Elektromotors erforderliche Strom auch im Falle eines Stromausfalls von dem Satz elektrischer Energiespeichereinrichtungen bezogen werden kann, die mit einem Wechselrichter verbunden sind, der Gleichstrom aus dem Satz elektrischer Energiespeichereinrichtungen vor dem Erreichen des Elektromotors in Wechselstrom umwandelt. Allerdings sind die elektrischen Energiespeichereinrichtungen kostspielig, und es sind in Zusammenhang mit der Errichtung größere Windkraftanlagen eine größere Anzahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen erforderlich, um eine ausreichend hohe Spannung für den Antrieb des Elektromotors hervorzubringen. Darüber hinaus reagieren die elektrischen Energiespeichereinrichtungen empfindlich auf Temperaturschwankungen und sind auch von einem die Umwelt betreffenden Gesichtspunkt her nachteilig. All dies erhöht nochmals die Wartungskosten und den Platzbedarf, was besonders im Falle von Offshore-Windkraftanlagen unerwünscht ist. Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Reservespannungsquellenanordnung für die Windkraftanlagen.
  • Eine Aufgabe der Erfindung basiert darauf, die oben erwähnten Probleme und Nachteile zu eliminieren oder zumindest zu minimieren, was mittels der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen erreicht wird.
  • In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist von Vorteil, dass eine kleinere Zahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen erforderlich ist, um die Spannung für den Antrieb eines Elektromotors hervorzubringen, der mit den Rotorflügeln einer Windkraftanlage verbunden ist.
  • Ein weiterer Vorteil in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung basiert darauf, dass geringere Ausgaben für den Einbau und die spätere Wartung der elektrischen Energiespeichereinrichtungen erforderlich sind.
  • Noch ein weiterer Vorteil in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist, dass der Platzbedarf für die elektrischen Energiespeichereinrichtungen geringer ist.
  • Ein weiterer Vorteil in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung basiert darauf, dass aufgrund der kleineren Zahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen die damit verbundenen Umweltschäden geringer sind.
  • Diese und andere Ziele sind gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, wobei ein System geschaffen ist, das dazu dient, eine Windkraftanlage, die wenigstens einen Rotorflügel aufweist, im Falle eines Stromausfalls zu steuern. Zu dem System gehören: mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen, wobei die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen in Reihe geschaltet sind; einen Gleichspannungs-Hochsetzsteller, wobei der Gleichspannungs-Hochsetzsteller die Spannung erhöht, die durch die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen geliefert wird; und ein Elektromotor, der mit dem Rotorflügel verbunden ist, um den Anstellwinkel des Rotorflügels der Windkraftanlage zu steuern. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendig, ist der Elektromotor ein Wechselstrommotor, wobei in diesem Falle das System außerdem einen Wechselrichter enthält, der zwischen dem Gleichspannungs-Hochsetzsteller und dem Wechselstrommotor in Serie geschaltet ist, und wobei der von dem Wechselrichter stammende Wechselstrom dem Wechselstrommotor zugeführt wird.
  • Es ist selbstverständlich, dass ein erfindungsgemäßer Wechselstrommotor durch andere Komponenten als einen Wechselrichter betrieben werden kann, und dass ein solches System dennoch die gewünschte Wirkung einer hochgesetzten Spannung an den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen bereitstellen wird.
  • Vielfältige Aufgaben der vorliegenden Erfindung zusammen mit zusätzlichen Merkmalen, die diese unterstützen, und mit sich daraus ergebenden Vorteilen werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung offenkundig, das in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist, wobei ähnliche Bezugszeichen durchweg ähnliche Elemente bezeichnen:
  • 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Reservestromversorgungssystem für einen Elektromotor, der mit den Rotorflügeln einer Windkraftanlage verbunden ist, gemäß dem Stand der Technik; und
  • 2 zeigt in einem Blockschaltbild ein Reservestromversorgungssystem für einen Elektromotor, der mit den Rotorflügeln der Windkraftanlage verbunden ist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Vielfältige Ausführungsbeispiele sind mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei für den Bezug auf gleichartige Elemente durchweg ähnliche Bezugszeichen verwendet werden. In der folgenden Beschreibung sind für Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezielle Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele zu ermöglichen. Es ist jedoch offensichtlich, dass derartige Ausführungsbeispiele auch ohne diese speziellen Einzelheiten durchgeführt sein können.
  • 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Reservestromversorgungssystem 100 für einen Elektromotor 102, der mit den Rotorflügeln der Windkraftanlage verbunden ist, gemäß dem Stand der Technik. Das Reservestromversorgungssystem 100 enthält mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen 104a, 104b, 104c, 104d und einen Wechselrichter 103, wobei der Wechselrichter 103 im Falle eines Stromausfalls, der auf einen Ausfall eines Stromnetzes oder auf einen Blitzschlag zurückzuführen ist, eine Gleichspannung, die durch die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 104a, 104b, 104c, 104d bereitgestellt ist, in Wechselspannung umwandelt, bevor sie dem Elektromotor 102 zugeführt wird. Die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 104a, 104b, 104c, 104d können mit Strom aus einem Stromnetz oder unter Nutzung eines Teils des durch die Windkraftanlage erzeugten Stroms geladen werden.
  • 2 zeigt in einem Blockschaltbild ein Reservestromversorgungssystem 200 für den Elektromotor 102, der mit den Rotorflügeln der Windkraftanlage verbunden ist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zu dem Reservestromversorgungssystem 200 gehören: mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b; ein Gleichspannungs-Hochsetzsteller 201, wobei der Gleichspannungs-Hochsetzsteller 201 die Spannung hoch setzt, die durch die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b geliefert wird; und einen Wechselrichter 103, wobei der Wechselrichter 103 im Falle eines Stromausfalls, der auf einen Ausfall eines Stromnetzes oder auf einen Blitzschlag zurückzuführen ist, die hochgesetzte Gleichspannung, die durch die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b bereitgestellt ist, in Wechselspannung umwandelt, bevor sie dem Elektromotor 102 zugeführt wird. In einem Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b Kondensatoren. In noch einem Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b Akkumulatoren.
  • Im normalen Betrieb der Windkraftanlage bezieht der Elektromotor 102 den Strom zum Betrieb unmittelbar aus einem Stromnetz, um den Anstellwinkel der Rotorflügel zu steuern. Gleichzeitig werden die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b in dem Reservestromversorgungssystem 200 mit Strom aus einem Stromnetz oder unter Nutzung eines Teils des durch die Windkraftanlage erzeugten Stroms geladen. Bei Auftreten eines Stromausfalls erhält der Elektromotor 102 keinen Strom mehr aus dem Stromnetz, jedoch muss der Elektromotor 102 im selben Augenblick betrieben werden, um den Anstellwinkel der Rotorflügel zu steuern, um die Drehzahl des Rotors zu verringern und die Windkraftanlage anzuhalten. Dies ist mit Blick auf die Sicherheit und Wartung der Windkraftanlage bis zu dem Zeitpunkt erforderlich, in dem die Zufuhr von Strom aus dem Stromnetz wieder aufgenommen ist, oder bis die Turbine in einem sicheren Modus angehalten ist. In diesem Fall liefern die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b dem Elektromotor 102 Strom, um den Rotorflügel zu betätigen. Da der Elektromotor 102 vorzugsweise ein Wechselstrommotor ist, wird die durch die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b bereitgestellte Gleichspannung allerdings zunächst unter Verwendung des Gleichspannungs-Hochsetzstellers 201 erhöht und anschließend durch den Wechselrichter 103 geleitet, um die hochgesetzte Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln.
  • Die Vorteile der Verwendung des Gleichspannungs-Hochsetzstellers 201 lassen sich anhand von 2 im Einzelnen erläutern. Wie aus dem Graphen der gegenüber der Zeit abgetragenen Ausgangsspannung der mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b ersichtlich, nimmt die Ausgangsspannung, während die in den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b gespeicherte elektrische Ladung verbraucht wird, an dem Punkt A mit der Zeit ab. Ohne Vorhandensein des Gleichspannungs-Hochsetzstellers 201 würde wiederum die Ausgangsspannung, die dem Elektromotor 102 durch den Wechselrichter 103 geliefert wird, im Laufe der Zeit, wie aus dem Graphen an Punkt C ersichtlich, allmählich abnehmen, und die Windkraftanlage würde aufgrund einer unzureichenden Zufuhr von Strom für den Betrieb des Elektromotors 102 möglicherweise nicht in geeigneter Weise angehalten. Ein Weg zur Lösung dieses Problems könnte daher der Einsatz einer großen Anzahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen sein, um den Elektromotor 102 ausreichend lange mit Strom zu versorgen, um die Windkraftanlage zum Stillstand zu bringen. Noch eine Möglichkeit könnte darauf basieren, den Gleichspannungs-Hochsetzsteller 201 zu nutzen, der in der Lage ist, wie aus dem Graphen der über die Zeit abgetragenen Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Hochsetzstellers 201 an Punkt B ersichtlich, die von den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen 204a, 204b stammende Ausgangsspannung zu erhöhen, um über die Zeit hinweg eine konstante hoch gesetzte Spannung zu liefern, wie durch eine gerade Linie in dem Graphen dargestellt. Zu beachten ist, dass aufgrund der Tatsache der Nutzung des Gleichspannungs-Hochsetzstellers 201 die Zahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen in dem Reservestromversorgungssystem 200, die erforderlich sind, um ausreichend Strom für den Betrieb des Elektromotors 102 zu liefern, im Vergleich zu der Zahl der in dem Reservestromversorgungssystem 100 erforderlichen elektrischen Energiespeichereinrichtungen kleiner ist.
  • Dementsprechend bietet das hierin beschriebene erfindungsgemäße Reservestromversorgungssystem 200 gegenüber dem Stand der Technik vielfältige Vorteile. Ein sich bietender Vorteil basiert darauf, dass aufgrund des Vorhandenseins des Gleichspannungs-Hochsetzstellers 201 eine kleinere Zahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen benötigt wird, um die erforderliche Spannung für den Antrieb des Elektromotors 102 hervorzubringen. Da eine kleinere Zahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen erforderlich ist, sind auch die für den Einbau und die spätere Wartung der elektrischen Energiespeichereinrichtungen erforderlichen Ausgaben geringer. Weiter ermöglicht die kleinere Zahl elektrischer Energiespeichereinrichtungen es, den Platzbedarf zu reduzieren, was zusätzliche Einsparungen sowie eine Minimierung der zugeordneten Umweltschäden erlaubt.

Claims (6)

  1. Reservestromversorgungssystem (200) zum Steuern/Regeln einer Windkraftanlage im Falle eines Stromausfalls, wobei die Windkraftanlage wenigstens einen Rotorflügel und mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen (204) aufweist, wobei die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (204) in Reihe geschaltet sind; wobei zu dem System gehört: ein Elektromotor (102), der mit dem Rotorflügel verbunden ist, wobei dem Motor (102) Strom aus den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (204) zugeführt wird, um einen Anstellwinkel des Rotorflügels der Windkraftanlage zu beeinflussen; dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Gleichstrom- oder ein Wechselstrommotor sein kann, und dass zu dem System weiter gehört: ein Gleichspannungs-Hochsetzsteller (201), der in Serie zwischen den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen und dem Elektromotor angeordnet ist, wobei der Gleichspannungs-Hochsetzsteller (201) die Spannung erhöht, die durch die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (204) geliefert wird.
  2. Reservestromversorgungssystem (200) nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (102) ein Wechselstrommotor ist, und wobei das System (200) einen Wechselrichter (103) enthält, der von den elektrischen Energiespeichereinrichtungen (204) stammenden Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, und wobei von dem Wechselrichter (103) stammender Wechselstrom dem Wechselstrommotor zugeführt wird.
  3. Reservestromversorgungssystem (200) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Gleichspannungs-Hochsetzsteller (201) zwischen den mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (204) und dem Wechselrichter (103) in Serie angeordnet ist.
  4. Reservestromversorgungssystem (200) gemäß einem beliebigen der vorausgehenden Ansprüche, wobei die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (204) unter Verwendung von Strom aus einem Stromnetz geladen werden.
  5. Reservestromversorgungssystem (200) gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (204) mittels Strom geladen werden, der durch die Windkraftanlage erzeugt ist.
  6. Reservestromversorgungssystem (200) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gleichspannungs-Hochsetzsteller (201) dazu eingerichtet ist, einen ausreichenden Strom zu liefern, um den Wechselstrommotor (102) anzutreiben.
DE112010001352T 2009-03-25 2010-03-23 Aufwartsumsetzer für eine Windanlage Withdrawn DE112010001352T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0950188-3 2009-03-25
SE0950188A SE0950188A1 (sv) 2009-03-25 2009-03-25 Step-up omvandlare för vindkraftverk
PCT/EP2010/053790 WO2010108927A2 (en) 2009-03-25 2010-03-23 Step up converter for a wind power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112010001352T5 true DE112010001352T5 (de) 2012-08-02

Family

ID=42741564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112010001352T Withdrawn DE112010001352T5 (de) 2009-03-25 2010-03-23 Aufwartsumsetzer für eine Windanlage

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120038155A1 (de)
DE (1) DE112010001352T5 (de)
GB (1) GB2515247A (de)
SE (1) SE0950188A1 (de)
WO (1) WO2010108927A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118830164A (zh) * 2022-06-10 2024-10-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种储能系统的启动方法、储能系统及启动装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2566597B1 (fr) * 1984-06-20 1989-04-07 Leroy Somer Moteurs Dispositif d'alimentation electrique stabilisee
US5028804A (en) * 1989-06-30 1991-07-02 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Brushless doubly-fed generator control system
EP1562281B1 (de) * 2002-11-15 2017-11-08 Zephyr Corporation Windenergiegenerator
DE102005030709A1 (de) * 2005-06-29 2007-01-04 Bosch Rexroth Ag Stellantrieb und Notenergieversorgungseinrichtung
US7476987B2 (en) * 2006-04-25 2009-01-13 The University Of New Brunswick Stand-alone wind turbine system, apparatus, and method suitable for operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
GB2515247A (en) 2014-12-24
WO2010108927A3 (en) 2010-11-18
US20120038155A1 (en) 2012-02-16
GB201115962D0 (en) 2011-10-26
WO2010108927A2 (en) 2010-09-30
SE0950188A1 (sv) 2010-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2411669B2 (de) Verfahren zum betreiben einer windenergieanlage
EP2820736B1 (de) Verfahren zum betreiben eines kombikraftwerks bzw. kombikraftwerk
EP2826121B1 (de) Verfahren zum steuern einer anordnung zum einspeisen elektrischen stroms in ein versorgungsnetz
EP1371846B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
EP1489300B2 (de) Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
EP2275676B1 (de) Schwarzstartfähiger Windpark
WO2016120260A1 (de) Verfahren zum betreiben eines windparks
DE102014113262B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines neben einem Netzbildner und mindestens einer Last an ein begrenztes Wechselstromnetz angeschlossenen Kraftwerks mit fluktuierender Leistungsfähigkeit
EP2745375A1 (de) Zeitversetzte batteriezuschaltung bei notfallanforderung
DE102010054233A1 (de) Energieversorgungsnetz mit Blindleistungsmanagement
WO2013132100A2 (de) Elektrische einheit für ein pumpspeicherkraftwerk
EP2926003B1 (de) Verfahren zum betrieb einer energieanlage und eines energiesystems mit solchen energieanlagen
DE102013206119A1 (de) Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DE102012101928A1 (de) Leistungsmanagement zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes
EP3751691B1 (de) Elektroenergiesystem
WO2015018612A1 (de) Verfahren zum steuern von windenergieanlagen
DE112010001352T5 (de) Aufwartsumsetzer für eine Windanlage
EP2736159A1 (de) Umrichtersystem und Wind- oder Wasserenergieanlage
DE102016124135A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Windenergieanlagen
DE102007046239A1 (de) Verfahren und System zum Erzeugen elektrischer Energie und zum nachfolgenden Einspeisen in ein Stromversorgungsnetz
EP3848575A1 (de) Verfahren zum betreiben eines windparks mit einer vielzahl von windenergieanlagen sowie ein entsprechender windpark
EP3759338A1 (de) Kombiniertes kraftwerk und verfahren zum betrieb
DE102004007461A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage, und dementsprechend ausgestaltete Windkraftanlage
DE202015009752U1 (de) Antriebssystem
DE102014215988A1 (de) Klimaanlage für den Betrieb mit einer stromerzeugenden Solaranlage, solarbetriebenes Klimatisierungssystem und Verfahren zum Solarbetrieb einer Klimaanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131001