Beitrag von Windenergieanlagen zu den Systemdienstleistungen in ...

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Unterstützung der Spannungshaltung
Die ins Netz eingespeiste Wirk- und Blindleistung kann folgendermaßen berechnet
werden:
PG 2 2
= Uk⋅ R AG /ZAG
(4.6)
QG 2 2
= Uk⋅ X AG /ZAG
(4.7)
Bei einem DAG ist der Läufer des Asynchrongenerators über Umrichter ans Netz
angeschlossen. Für Windenergieanlagen werden diese Umrichter (UR) mit Spannungszwischenkreis
eingesetzt. Als Bauelemente werden meist isolierte Bipolartransistoren
(IGBT) als selbstgeführte Umrichter benutzt. Bei Übersynchronbetrieb arbeitet der
läuferseitige Umrichter im Gleichrichterbetrieb (GR) und der netzseitige Umrichter im
Wechselrichterbetrieb (WR). Bei Untersynchronbetrieb ist ein umgekehrter Leistungsfluss
möglich und die Umrichter wechseln ihre Betriebsarten. In den beiden Fällen
ermöglicht die gesteuerte Taktung des Wechselrichters die Steuerung der Phasenverschiebung
zwischen dem gelieferten Strom und der Ausgangsspannung des Wechselrichters
[60 - 62]. Dadurch kann die aus dem Wechselrichter entnommene Blind- und
Wirkleistung unabhängig voneinander gesteuert werden. Der Filter eines Umrichters
besteht aus Kapazitäten und Induktivitäten. Der Filter wird momentan benutzt, um die
unerwünschten Oberschwingungen zu unterdrücken und nicht um bestimmte bzw.
gewünschte Blindleistung zu liefern. Die Kapazitäten und Induktivitäten des Filters
können aber als Blindleistungskompensationselemente wirken, wenn sie auch gesteuert
werden und die gewünschte Blindleistung im Rahmen ihrer Möglichkeiten liefern.
Somit erfolgt eine zusätzliche Blindleistungslieferung aus dem Filter [63]. Auf Grund
der möglichen Blindleistungslieferung aus dem Umrichter und Filter kann die Gleichung
(4.7) bei einem DAG so modifiziert werden:
2 2
QG = Uk ⋅ X AG /ZAG + QUR + QF
(4.8)
Induktive Blindleistungseinspeisung
Bild 4.2 zeigt mögliche induktive Blindleistungsflüsse eines DAG im Untersynchronbetrieb.
Der läuferseitige Umrichter wird im Wechselrichterbetrieb eingesetzt und liefert
induktive Blindleistung. Ein Teil dieser induktiven Blindleistung deckt den eigenen
Bedarf des DAG an induktiver Blindleistung und der Rest wird ins Netz über den
Ständer eingespeist. Zusätzliche induktive Blindleistung kann aus dem Filter geliefert
werden.