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60 f f 50 50 Hz Hz 49,98 49,99 49,97 Unterstützung der Frequenzhaltung Bild 3.10: Frequenzverlauf bei Teilnahme einer 2 MW-WA (DAG) an der PR & SR 3.2.2 Eine Windenergieanlage mit Synchrongenerator und Vollumrichter 3.2.2.1 Primärregelung 0 100 200 300 400 500 600 700 sec 900 Die Änderung der Drehzahl des Synchrongenerators erfolgt durch die Änderung der in den Generator eingespeisten mechanischen Leistung. Die Änderung der mechanischen Leistung kann durch die Änderung der Schnelllaufzahl erfolgen. Hier ist auch die Schnelllaufzahl von der Windgeschwindigkeit abhängig [Gleichungen (3.3) und (3.4)]. Daher wird die Änderung der abgegebenen Leistung der WA durch β-Umstellung eingesetzt. Die Regel- und Stellgröße sind hier die gleichen, wie bei einer WA (DAG) (Bild 3.11). Um zu untersuchen, ob dieser Typ von Windenergieanlagen an der Primärregelung teilnehmen kann, wird das Modell einer WA (SGU) wie im Bild 2.12 eingesetzt. β-Umstellung Δf ∞ P-Regler AC DC AC Umrichter Filter Läufer Messung am Anschlusspunkt Getriebe Ständer (Frequenz) Turbine Synchrongenerator t DC - fist Bild 3.11: Prinzip der Primärregelung mit einer WA (SGU) Δf + f n Netz
Unterstützung der Frequenzhaltung Auch muss hier geprüft werden, ob die Anlage ihre Primärregelleistung innerhalb von 5 sec und spätestens bis 30 sec liefern kann. Die Gleichungen (3.16) und (3.17) sind auch hier gültig. Da der Synchrongenerator keinen Schlupf hat, sieht der Regelkreis einer WA (SGU) einfacher aus, als der Regelkreis einer WA (DAG) (Bild 3.12). Die Beschreibung des Signalflusses für die β-Umstellung in Bildern 3.7 und 3.12 ist identisch. -kWA -1 T SR ·s 1 TM·s+1 + 1 Δβneu PR 1 ΔPWA + - TT·s+1 - Bild 3.12: Signalflussbild zur Teilnahme einer WA (SGU) an der Primärregelung Beispiel Um das entwickelte Modell einer WA (SGU) zu testen, wird eine 2 MW-WA (SGU) mit den gleichen Daten wie in den Tabellen 3.2 und 3.3 untersucht. Die WA wird bei Nennwindgeschwindigkeit bis auf 1,9 MW gedrosselt. Die Last beträgt PL = 1,9 MW. Somit hat die Anlage 0,1 MW positive Regelleistung und die WA wird mit βRL = 0,6 o betrieben. Nach der Störung des Gleichgewichtes durch ∆PL weicht die Frequenz von ihrem Nennwert ab. Da ∆PL > 0 ist, ist ∆f < 0. Durch die β-Umstellung (Bild 3.13a) kann die WA auf die Frequenzabweichung reagieren. Die Primärregelleistung dieser WA wird in fast 15 sec aktiviert (Bild 3.13b). Somit hat diese Windenergieanlage die technische Bedingungen zur Teilnahme an der Primärregelung erfüllt und das Präqualifikationsverfahren bestanden. Der Primärregler ist ein Proportional-Regler. Daher ergibt sich eine stationäre Frequenzabweichung (∆f∞) nach der Aktivierung der Primärregelung (Bild 3.13c). Bei negativem Lastsprung wird die Anlage ähnliches Verhalten aufweisen und weniger Leistung ins Netz einspeisen. ΔPL Netz 1 TR·s kL Δf - + fist fn 61
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