Zhao, X: Simulation des Dynamischen Verhaltens einer Windene

In der vorliegenden Arbeit wird eine kontinuierlich drehzahlvariable Windenergieanlage mit elektrisch geregeltem leistungsverzweigtem Antriebsstrang auf der Basis eines dreiwelligen Überlagerungsgetriebes vorgestellt. Die Drehzahlverhältnisse des Windrotors, des Generators und des Stellmotors können durch die Drehzahl- oder Drehmomentregelung des Stellmotors beliebig eingestellt werden. Auf diese Weise kann trotz veränderlicher Rotordrehzahl die Generatordrehzahl konstant gehalten werden. Das ermöglicht den Einsatz eines direkt netzgekoppelten Asynchrongenerators und den Einsatz eines Gleichstrommotors für den Stellmotor. Bei einer günstigen Auslegung hat der leistungsverzweigte Antriehsstrang einen hreiten Arheitshereich und einen hohen Wirkungsgrad > 0.98. Im Nennarheitspunkt fließen ca. 80% der Rotorleistung üher den Generator und ca. 20% über den Stellmotor ins elektrische Netz.Die Windenergieanlage ist ein mechatronisches System, das in sehr hohem Maß mit mechanischen, elektronischen und regelungsverarheitenden Komponenten ausgestattet ist. Dahei sind verschiedene disziplinäre Prinzipien aus den Bereichen Aerodynamik, Strukturdynamik, Starrkörperdynamik, Elektronik, Elektromechanik und Regelungstechnik integriert. Das mechatronische System Windenergieanlage wird als ein diskretisiertes elektromechanisches Mehrkörpersystem hehandelt. Die Wechselwirkung zwischen mechanischen und elektrischen Teilsystemen findet ihren Ausdruck in den konstitutiven Gleichungen, welche die Kopplung der Dynamik von Mehrkörpersystemen mit endlichem Freiheitsgrad und der Kirchhoff-Theorie als quasistationäre Näherung der Maxwell-Theorie beschreiben.