PT Unknown AU Wessels, C TI Durchfahren von Netzfehlern bei Windenergieanlagen mit FACTS PY 2013 PU Christian-Albrechts-Universität zu Kiel WP https://macau.uni-kiel.de/receive/diss_mods_00010410 LA de DE Windenergie; Fault Ride Through AB Mit zunehmender Integration dezentraler Windenergieanlagen (WEA) in das Energieversorgungsnetz sollen diese netzstabilisierende Funktionen übernehmen. Dazu gehört unter anderem das unterbrechungsfreie Durchfahren von Netzfehlern, besser bekannt unter dem englischen Begriff Fault Ride Through (FRT). In dieser Arbeit wird die FRT Fähigkeit moderner, stromrichtergespeister WEA als Einzelsystem, sowie in Kombination mit Flexible AC Transmission Systems (FACTS) untersucht. Nach einer Einleitung in Kapitel 1 werden in Kapitel 2 die technischen Anforderungen aus relevanten, deutschen Richtlinien zur Netzintegration von WEA aufgeführt. In Kapitel 3 werden die Grundlagen zu leistungselektronischen Systemen für WEA gelegt. Dabei werden die Topologie und die Funktion der beiden meistverwendeten Generatorsysteme in WEA, das mit doppeltgespeister Asynchronmaschine und das mit permanenterregter Synchronmaschine, sowie von Spannungseinbruchgeneratoren und FACTS gegeben. In Kapitel 4 wird der FRT von WEA mit doppeltgespeistem Asynchrongenerator behandelt. Die dynamische Modellierung der Rotorspannung zeigt, dass bei Netzfehlern verschiedene Spannungskomponenten im Rotor induziert werden. Für eine unterbrechungsfreie Rotorstromregelung muss die maximale Ausgangsspannung des rotorseitigen Umrichters an die erhöhte Rotorspannung angepasst sein. Die untersuchten Methoden zum FRT umfassen die Verwendung eines Rotorwiderstandes (Crowbar), sowie eine modifizierte Regelungsstruktur für symmetrische und unsymmetrische Netzspannungen. Die dabei eingesetzten resonanten Regler erweitern die FRT Fähigkeit des Systems. Die Regelung des Generators unter unsymmetrischer Netzspannung wird gesondert behandelt. Die konventionelle Regelung wird dabei durch resonante Regler und eine Leistungsberechnung unter Berücksichtigung der negativen Sequenz erweitert. Dies führt wahlweise zur Glättung des Drehmomentes oder der Statorleistung. In Kapitel 5 wird der FRT einer WEA mit Vollleistungsumrichter und permanenterregter Synchronmaschine untersucht. Zur Dissipation der überschüssigen Leistung im Zwischenkreis bei Netzfehler werden der Einsatz eines Brems-Choppers im Zwischenkreis und eine kinetische Energiespeicherung untersucht. Für das netzseitige Betriebsverhalten unter unsymmetrischen Netzspannungsbedingungen wird eine angepasste Regelungsstruktur des Netzpulsstromrichters aufgezeigt und verschiedene Regelziele zur Verringerung der Spannungsoberschwingungen im Zwischenkreis oder zur Leistungsglättung verglichen. In Kapitel 6 wird der Einsatz von FACTS-Umrichtern an WEA untersucht, um diesen einen unterbrechungsfreien Betrieb bei Fehlern der Netzspannung zu ermöglichen. Die umrichterbasierten FACTS-Varianten Dynamic Voltage Restorer und StatCom werden als geeignete Lösung zur Kompensation von Netzfehlern ausgewählt. Die Untersuchungen zur Kompensation von Netzfehlern durch einen Dynamic Voltage Restorer oder einen Static Compensator an einer WEA mit doppeltgespeister Asynchronmaschine demonstrieren, dass die Überauslegung des rotorseitigen Umrichters der WEA dann nicht notwendig ist. Außerdem wird der Einsatz eines StatCom Umrichters an WEA mit Asynchrongeneratoren, die drehzahlfest ohne Umrichter am Netz betrieben werden, untersucht. Der StatCom wird so geregelt, dass die Spannungsstabilität erhöht und Drehmomentpulsationen verringert werden. PI Kiel ER