Aktive Schwingungsdämpfung in Antriebssträngen mit Planetengetrieben am Beispiel der Windkraft

Windkraftanlagen müssen durch ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und damit Betriebssicherheit gekennzeichnet sein. Fehler am Antriebsstrang der Anlagen sind immer noch ein häufiger Ausfallgrund.

Die im Betrieb auftretenden Lasten und damit die örtlichen Beanspruchungen an den Bauteilen bestehen neben dem statischen bzw. quasistatischen Anteil aus einem hohen dynamischen Anteil durch die Windlast sowie Böen und bestimmte Sonderereignisse.

In diesem Vorhaben soll eine zusätzliche Regelung entwickelt werden, um Schwingungen an solchen Antriebssträngen aktiv zu dämpfen. Exemplarisch wird das Beispiel einer Windkraftanlage betrachtet. Der Regler wird so ausgelegt, dass er an verschiedenen gängigen Generatorkonzepten mit feldorientierter Regelung (Synchronmaschine, Asynchronmaschine mit Vollumrichter und doppeltgespeist) anwendbar ist.

Abbildung 1: Grundsätzlicher Aufbau einer Windkraftanlage mit doppelt gespeister Asynchronmaschine und Getriebe

Der Reglerentwurf wird zunächst exemplarisch in einer Simulation durchgeführt, die Generator, mechanischen Komponenten und Regelung beinhaltet. Anschließend werden die Ergebnisse an einem Prüfstand validiert, der den Antriebsstrang einer Windkraftanlage mit doppelt gespeistem Asynchrongenerator und allen wichtigen mechanischen und elektrischen Bauelementen einer solchen Anlage in kleinerem Maßstab nachbildet. Ein High-Torque Motor dient zur Nachbildung der Windlast.