Regelung Windkraftanlage < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) überfällig  | | Datum: | 20:53 Mi 08.04.2015 | | Autor: | David15 |
Hallo zusammen!
Ich beziehe mich in meiner Frage auf ![[]](/images/popup.gif) Bild 3.4.9 auf der Seite 150 des Buches. Dabei würde ich gerne wissen, durch welchen Regelungsvorgang man bei veränderlicher Windgeschwindigkeit stets den optimalen Arbeitspunkt (Punkt maximaler Leistung) der Windkraftanlage erreicht. Aus dem Bild ergibt sich zunächst die optimale Drehzahl sowie das optimale Verhältnis zwischen Turbinenanstriebs- und Generatorwiderstandsmoment bei maximal möglicher Rotorleistung für eine Windgeschwindigkeit von 5 m/s; dieses ist offenbar gerade 1 (d.h. [mm] M_{Turbine, Antrieb}=M_{Generator,Widerstand}).
[/mm]
Ich würde nun gerne herausfinden, was genau passiert, wenn sich jetzt die Windgeschwindigkeit beispielsweise auf 10 m/s erhöht. Meine Erklärung:
- die Windgeschwindigkeit erhöht sich auf 10 m/s
--> der aktuelle Arbeitspunkt ist nicht mehr optimal im Hinblick auf die maximal nutzbare Rotorleistung, denn diese errechnet sich ja zu [mm] P_{nutzbar}=\bruch{1}{2}*c_{p}*\varrho*A*v^{3}. [/mm] Außerdem sinkt mit größer werdender Windgschwindigkeit ceteris paribus meine Schnelllaufzahl [mm] \lambda=\bruch{2\pi{n}R}{v} [/mm] mithin mein optimaler Leistungsbeiwert [mm] c_{p}=f(\lambda).
[/mm]
--> Um mein [mm] \lambda [/mm] und mein [mm] c_{p} [/mm] konstant zu halten, muss ich entsprechend die Drehzahl erhöhen: Dies geschieht, indem ich die Frequenz des Erregerstromes, also die Frequenz des Rotordrehfeldes reduziere. Dies entnehme ich der Frequenzbedingung [mm] f_{Stator}=f_{Netz}=f_{Rotordrehfeld}+np. [/mm] Bei konstanter Netzfrequenz erhalte ich eine Erhöhung der Drehzahl durch eine Reduktion des Rotordrehfeldes und umgekehrt. Die Drehzahl wird auf diese Weise soweit erhöht, bis ich mich auf der neuen Kurve gleicher Geschwindigkeit auf dem neuen Punkt der maximal nutzbaren Leistung befinde.
--> Nun muss ich noch das neue Generator-Widerstandsmoment anpassen, damit der Wind meine Anlage nicht aus dem optimalen Arbeitspunkt herausdrängt. Da das neue Turbinenantriebsmoment größer geworden ist, muss mein neues Generatorwiderstandsmoment soweit ansteigen, dass die beinden Momente im Punkt der maximalen Leistung gerade wieder identisch sind. Das Generatorwiderstandsmoment erhöhe ich, indem ich die Amplitude des Erregerstroms im Läuferkreis meiner Anlage erhöhe.
Zusammengefasst:
(1) Wind steigt an
(2) Arbeitspunkt nicht mehr optimal
(3.1) Erhöhung der Drehzahl durch Reduktion des Rotordrehfeldes bzw. Frequenz des Erregerstroms im Läufer meines Generators
(3.2) Erhöhung des Generator-Widerstandsmomentes durch Erhöhung der Amplitude des Erregerstroms im Läufer meines Generators
(4) neuer optimaler Arbeitspunkt
Über eine Korrekturlesung würde ich mich freuen, Danke im Voraus.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 21:20 Fr 10.04.2015 | | Autor: | matux |
$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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