Zuverlässige Leistungselektronik für Windenergieanlagen

Fehlertolerante Systemkonzepte als Ausfallschutz

Der Einsatz fehlertoleranter Generator-Umrichter-Systeme verspricht eine Steigerung der technischen Verfügbarkeit von Windenergieanlagen und eine daraus resultierende Senkung der Stromgestehungskosten. Sie ermöglichen die Weiterführung des Betriebes auch bei Störungen. In heutigen Windenergieanlagen werden üblicherweise doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren in Verbindung mit Teilumrichtern sowie immer häufiger Synchron- bzw. Asynchrongeneratoren mit Vollumrichtern eingesetzt.

Letztere sind eine wartungsärmere Konstruktion und damit besser für den Einsatz in Gleichstrom-Collector-Netzen zukünftiger Windparks geeignet. Die Umrichtersysteme werden dabei üblicherweise als Niederspannungssysteme realisiert. Durch den Trend zu immer weiter steigenden Anlagenleistungen rückt die Mittelspannungstechnologie weiter in den Fokus, da die erforderlichen Ströme in Niederspannung nicht mehr realisierbar sind.

Aus diesem Grund sollen neue fehlertolerante Systemkonzepte mit Vollumrichtern und Leistungen > 5 MW mit Anbindungsmöglichkeiten an Drehstrom sowie Gleichstrom mit möglichst großer Spannung entwickelt werden. Die erforderlichen Voraussetzungen dafür schaffen Parallelschaltungen sowie Serienschaltungen von Umrichtern und Generatorkonzepten mit drei oder mehr Phasen. Diese Elemente senken die Ausfallwahrscheinlichkeit künftiger Windenergieanlagen durch Redundanzen bzw. Absicherung einer funktionellen Einheit.