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Die direkte Drehmomentregelung (DTC) soll eine schnelle und exakte Regelung der Drehzahl und des Drehmoments bieten. Außderdem muss sie eine robuste Betriebscharakteristik, hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit sowie eine hohe Qualität des Ausgangsstroms mit geringen Oberschwingungen ermöglichen.

Drehmomentregelung ermöglicht gute Stromqualität

Dank DTC sollen die Umrichter eine gute Qualität des Ausgangsstroms bei unterschiedlichen Windstärken liefern und sie tolerieren auch Schwankungen im Einspeisenetz. Mit DTC werden laut ABB ebenso die hörbaren Generatorgeräusche verringert, was die allgemeinen Umweltbelastungen am Aufstellort reduziert. Die elektrische Wirk- und die Blindleistung können unabhängig voneinander geregelt werden.

Einen anderen Weg geht die Dewind. Das Unternehmen hatte zu Beginn (1995) auch auf einen doppelt gespeisten Asynchrongenerator mit Umrichter gesetzt. Der Eintritt auf den amerikanischen Markt zwang es aus patentrechtlichen Gründen, ein drehzahlvariables hydraulisches Getriebe einzusetzen.

Dewind kommt ohne Frequenzumrichter aus

Anstelle eines dreistufigen Planetengetriebes verwendet es dort ein zweistufiges Getriebe mit einem nachgeschalteten hochdynamischen mechatronischen Antriebssystem von Voith Turbo namens Windrive. Der Umrichter fällt weg und das mechatronische Antriebssystem wandelt die variablen Rotorumdrehungen in eine konstante Drehgeschwindigkeit des Synchrongenerators, der direkt mit dem Netz verbunden ist, um.

Das Leit- und Automatisierungssystem dafür hat Dewind in enger Zusammenarbeit mit Beckhoff entwickelt. Es basiert auf einem Industrie-PC und der Automatisierungssoftware Twincat von Beckhoff. Die Anwendungssoftware wurde von Dewind entwickelt.

Steuerung der Windkraftanlage wertet 350 Ein- und Ausgänge aus

Etwa 350 Ein-und Ausgänge werden von der Steuerung ausgewertet. Dabei liegen die Echtzeitanforderungen im Bereich einer deterministischen Taktzeit von 10 ms und bei der Netzeinspeisung und der Überwachung bei 1 ms. Das Steuerungssystem ist laut Beckhoff offen ausgelegt und soll den Anschluss an alle handelsüblichen PC-Schnittstellen ermöglichen. Als Kommunikationssystem wählte man Ethercat.

Die Windkraftanlage Dewind D8.2 ist mit zwei getrennten Hochgeschwindigkeits-Ethercat-Kommunikationskreisen versehen, getrennt für die Anlagen- und Windparkkommunikation. Die Kommunikation erfolgt per Lichtwellenleiter.

Windenergiebranche stellt hohe Sicherheitsanforderungen

Aufgrund der Sicherheitsanforderungen ist das System redundant ausgelegt. Die in der Windenergiebranche meist fest verdrahteten Sicherheitskreise wurden mit Twinsave, der Safety-Lösung von Beckhoff, in die Automatisierungshardware integriert. Ohne Zuverlässigkeits-Einbuße im Notfall soll sie ein flexibles Erweitern und Anpassen an neue Gegebenheiten ermöglichen.

Bei Windkraftanlagen muss nicht nur die Energie, auch die Steuerungsdaten müssen transportiert werden. Dabei haben die Leitungen hohe Anforderungen zu erfüllen. Speziell für den Übergang von der Gondel in den Turm wurde von Lapp Kabel die Leitung mit der Bezeichnung Ölflex Wind konzipiert.

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