NEUESTE MOOG REGELUNGSTECHNIK ZUR ROTORBLATTVERSTELLUNG ERHÖHT DIE SICHERHEIT IN WINDPARKS

East Aurora, NY, USA, 12. März 2014 – Moog, ein führender Anbieter von Antriebslösungen, Pitchsystemen und Produkten für Windenergieanlagen wird auf der Konferenz „European Wind Energy Association“, EWEA 2014, vom 10. bis zum 13. März in Barcelona wichtige Entwicklungen zu Regelungssystemen präsentieren, die den sicheren Betrieb von Windkraftanlagen gewährleisten.

Dr. Tobias Rösmann, Leiter der technischen Entwicklung, wird die neuesten Entwicklungen im Bereich der Rotorblattverstellung zur fehlertoleranten Regelung vorstellen. Diese sogenannte „Self-Sensing“ Pitchregelung für Windkraftanlagen ermöglicht den Einsatz von Synchronmotoren als Pitchantrieb, da diese selbst bei einem Ausfall des Positionsgebers des Motors die Drehzahlregelung gewährleistet. Das verhindert erhöhte Turbinenbelastungen, die bei herkömmlichen Systemen durch nicht synchronisierte Pitch-Drehzahlen entstehen würden.

Diese Funktion der Drehzahlregelung mit „Self-Sensing“ Algorithmus ist nur einer der Vorteile, die im neuen „Pitch Axis Servo“- (PAS) Konzept von Moog zum Einsatz kommen. Der neue „Interior Permanent Magnet Synchronous Motor“ (IPMSM – Synchronmotor mit vergrabenen Magneten) wurde speziell für die Pitch-Anwendung entwickelt. Der Motor sorgt für maximale Effizienz bei niedrigen Drehzahlen während des nominellen Pitch-Betriebs und Spitzendrehmomente bis zum 3,5-fachen des Pitch-Nenndrehmoments, selbst bei Netzfehlern. Das Antriebskonzept garantiert einen weiten Feldschwächbereich, um die Drehzahl auch während einer Notfahrt mit geringer Spannungsversorgung vollständig regeln zu können.

Damit die in den Standards IEC 61400 und GL 2010 aufgeführten Performance-Anforderungen für jede Anwendung erfüllt werden, hat Moog einen standardisierten Qualifizierungsprozess für Pitch-Aktuatoren entwickelt.

In seiner Präsentation auf der EWEA 2014 wird Rösmann die Ergebnisse einer Fallstudie zu einer Windkraftanlage mit 7,5 MW vorstellen, die von Moog und dem Fraunhofer IWES in Kassel durchgeführt wurde, um den Einfluss der inkohärenten Pitch-Position auf die strukturelle Belastung der Anlage während einer Notfahrt zu demonstrieren.

Das Pitchsystem einer Windkraftanlage muss zwei entscheidende Funktionen erfüllen: Erstens ist es ein Aktuator für die Drehzahl- und die Leistungsregelung der Windkraftanlage, wenn die Windgeschwindigkeit die Nennwerte der Anlage übersteigt. Zudem fungiert es als Aktuator für das Bremssystem der Windkraftanlage.

Um die Windkraftanlage zu stoppen, müssen die Blätter in die Fahnen-Position gefahren werden. Und um Belastungen auf tragende Teile der Turbine gering zu halten, müssen alle drei Rotorblätter synchron aus dem Wind gedreht werden.

Es sind bereits Antriebskonzepte ohne Positionsrückführung für die Notfahrt des Pitch-Aktuators verfügbar, darunter: Hydraulikantriebe, Pitchsysteme mit Gleichstrom- oder Asynchronmotoren. Von diesen bereits vorhandenen Systemen ist ein deutlicher Nachteil bekannt: Die Drehzahl jeder einzelnen Achse ist stark von der vom Blatt ausgehenden Belastung abhängig. Das neue Antriebskonzept von Moog überwindet diesen Nachteil.

„Die Lösung wurde entwickelt, um bei einem Ausfall eines Positionsgebers einen Blattstillstand zu verhindern und die Fahnenstellung zu garantieren. Ein feststehendes Blatt – das Worst Case Szenario für die Turbine. Simulationen zeigen einen zusätzlichen Vorteil: Die Lösung stellt auch eine synchronisierte Notfahrt-Drehzahl sicher“, sagte Tobias Rösmann.

Im Vergleich zu den modernsten Antriebslösungen für Asynchron- oder Synchronmotoren bietet das neue Regelungskonzept ein bis zu drei Mal höheres Nenndrehmoment ab Stillstand, um eine sichere Notfahrt zu gewährleisten.

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