STROMÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG FÜR EINE

WIND KRAFTANLAGE

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Stromerzeugung aus Wind. Insbesondere betrifft die Erfi nd u ng ei ne Strom ü bertragu ngsvorrichtu ng fü r ei n e Win d kraftan lage, ei ne Windkraftanlage, insbesondere Offshore-Anlage, die Verwendung der Stromübertragungsvorrichtung in der Windkraftanlage und ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie einer Windkraftanlage in ein beispielsweise großräumiges Übertragungsnetzwerk.

Stand der Technik

Windkraftanlagen, wie etwa sogenannte Windparks, dienen zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Windkraft. Diese Anlagen nehmen immer mehr an Bedeutung zu, da sie ihre Energie im Gegensatz zu den meisten konventionellen Kraftwerken aus einer erneuerbaren Energiequelle gewinnen. Großtechnische Windkraftanlagen, die dazu verwendet werden , elektrische Energie für das flächendeckende Stromnetzwerk zu erzeugen, weisen in der Regel eine Mehrzahl von Windturbinen auf. Diese Windturbinen sind meist großflächig verteilt und können mehrere 100 m oder aber bis zu mehreren Kilometern voneinander entfernt sein. Häufig werden die Windturbinen im Meer errichtet, eine derartige Windkraftanlage wird daher auch Offshore-Anlage genannt. Normalerweise kann eine Windturbine einen Turm umfassen, auf dem sich eine Gondel befindet, die mit einem Generator und einem an der Welle des Generators befestigten Rotor ausgestattet ist. Der Generator ist dazu ausgeführt, mechanische Energie, die vom Rotor stammt, dessen Rotorblätter von Wind angetrieben werden, in elektrische Energie umzuwandeln.

Die Windturbine umfasst weiter einen Transformator, der den vom Generator erzeugten elektrischen Strom auf die Spannung eines ersten Stromübertragungsnetzwerks transformiert, das die elektrische Energie von den einzelnen Windturbinen zu einem zentralen Punkt bzw. einer zentralen Station überträgt, bei dem die elektrische Energie der Windturbinen dann auf die Netzspannung eines weiteren zweiten großräumigen Übertragungsnetzwerkes transformiert wird, das die elektrische Energie zu den Verbrauchern überträgt.

Diese Anordnung hatte den Nachteil, dass jede Windturbine einen Transformator aufweist. Dies macht die einzelnen Windturbinen nicht nur teuer, sondern führt auch dazu, wenn eine dieser Komponenten ausfällt oder fehlerhaft arbeitet, dass ein Wartungstechniker im schlimmsten Fall in die Gondel eines teilweise mehrere 100 m hohen Turms im Meer einsteigen muss und eventuell auch Ersatzteile dorthin transportiert werden müssen, was zu einem erheblichen Wartungswand und Wartungskosten führen kann.

Darstellung der Erfindung Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Beschaffungs- und Wartungskosten für eine Windkraftanlage zu vermindern.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Windkraftanlage.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Windkraftanlage wenigstens eine erste Windturbine mit einem ersten Generator und eine zweite Windturbine mit einem zweiten Generator. Es ist zu verstehen, dass die Windkraftanlage nicht nur zwei Windturbinen, sondern eine große Anzahl von Windturbinen bzw. eine Mehrzahl von Windturbinen umfassen kann, die jeweils wenigstens einen Generator aufweisen können. Wie bereits gesagt, können die einzelnen Windturbinen einen Turm umfassen, der mehrere 100 m hoch sein kann und können wiederum voneinander bis zu mehreren Kilometern voneinander und von einer zentralen Station der Windkraftanlage entfernt angeordnet sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Windkraftanlage eine Stromübertragungsvorrichtung mit einem Stromübertragungsnetzwerk zum Übertragen eines elektrischen Stroms vom ersten Generator zu einer zentralen Station der Windkraftanlage und eines zweiten elektrischen Stroms vom zweiten Generator zu der zentralen Station . Mit anderen Worten ist die Mehrzahl von Windturbinen über das Stromübertragungsnetzwerk mit der zentralen Station und somit auch die Generatoren über das Stromübertragungsnetzwerk mit der zentralen Station verbunden. Das Stromübertragungsnetzwerk kann also Stromleitungen umfassen, die von einigen hundert Metern bis zu mehreren Kilometern lang sein können.

Grundsätzlich kann das Stromübertragungsnetzwerk eine erste Stromleitung für den ersten Strom vom ersten Generator und eine zweite Stromleitung für den zweiten Strom vo m zwe ite n G e n e rato r u mfa sse n , d i e vor od e r be i d e r zen tra l en Stati o n zusammengeführt werden können. Dabei ist vorstellbar, dass das Stromübertragungsnetzwerk beispielsweise eine sternförmige Topologie aufweist, bei der die einzelnen Stromleitungen von den Windturbinen bzw. Generatoren erst bei der zentralen Station zusammengeführt werden, oder aber auch, dass die Stromleitungen von den Windturbinen bzw. von den Generatoren an eine oder mehrere Sammelleitungen angeschlossen sind. Die Anordnung mit einer oder mehreren Sammelleitungen wird teilweise auch „Daisy-Chain" -Topologie genannt. Mehrere Sammelleitungen können wiederum vor oder bei der zentralen Station zusammengeführt werden. Es ist aber auch möglich, dass lediglich eine einzige Sammelleitung vorhanden ist.

Das Stromübertragungsnetzwerk bzw. die Stromleitungen sind in der Regel zur Übertragung von mehrphasigem Wechselstrom oder Gleichstrom ausgelegt und können mehrere Einzelleiter aufweisen. Beispielsweise ist das Stromübertragungsnetzwerk bzw. die Stromleitungen zum Übertragen von Drehstrom, beispielsweise dreiphasigem Strom, oder aber auch von mehrphasigem Strom ausgeführt. Normalerweise weist eine Stromleitung zum Übertragen von dreiphasigem Drehstrom vier Einzelleiter auf.

Die zentrale Station, die in der Regel ein Gebäude oder eine Plattform sein kann, das oder die entweder an Land, oder im Falle einer Offshore-Anlage auch auf dem Meer angeordnet sein kann, kann zum Verbinden der Windkraftanlage mit einem großräumigen weiteren (zweiten) Stromübertragungsnetzwerk dienen. Dabei ist die zentrale Station die Schnittstelle zwischen dem (ersten) Stromübertragungsnetzwerk von den Windturbinen zu dem (zweiten) großräumigen Übertragungsnetzwerk, das wiederum die elektrische Energie über viele 1000 km transportieren kann und das beispielsweise die Überlandleitung eines Stromanbieters umfasst. Die zentrale Station kann von jeder der Windturbinen wenigstens mehrere 100m, aber auch mehrere km entfernt angeordnet sein,

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt im Stromübertragungsnetzwerk zum Übertragen des elektrischen Stroms von den Generatoren zur zentralen Station keine Spannungstransformation des ersten und des zweiten elektrischen Stroms von einer Generatorspannung auf eine Übertragungsspannung vor der zentralen Station. Mit anderen Worten wird bei einer Windkraftanlage direkt von Generatoren der Windturbinen stammender Strom ohne Zwischenschaltung eines Transformators zur zentralen Station geleitet. Es ist zu verstehen, dass das (erste) Stromübertragungsnetzwerk weitere elektrische Komponenten wie Umrichter und Schalter umfassen kann. Allerdings ist es möglich, dass das Stromübertragungsnetzwerk keinen Transformator vor der zentralen Station umfasst. Beispielsweise ist lediglich ein zentraler Transformator in der zentralen Station angeordnet. Alternativ ist auch möglich, dass mehrere zentrale Transformatoren in der zentralen Station angeordnet sind, beispielsweise für jede Windturbine einer.

Umfasst das Stromübertragungsnetzwerk noch weitere elektrische Komponenten wie beispielsweise einen Umrichter oder eine Mehrzahl von Umrichtern oder Schaltern, ist es möglich, dass das Stromübertragungsnetzwerk keinen Transformator zwischen diesen weiteren elektrischen Komponenten und der Windturbine umfasst. Der Transformator kann erst nach diesen elektrischen Komponenten angeordnet sein.

Da im Stromübertragungsnetzwerk vor der zentralen Station keine Spannungstransformation erfolgt, wird der elektrische Strom mit der von den Windturbinen erzeugten Spannung von den Windturbinen zur zentralen Station geleitet, also mit der Spannung die von den Generatoren der Windturbinen erzeugt wird. Dabei ist es möglich, dass das Stromübertragungsnetzwerk Wechselstrom oder Gleichstrom einer ersten Spannung von beispielsweise 13,8 kV überträgt. Eine derartige Anordnung der Komponenten des Übertragungsnetzwerks kann dadurch ermöglicht werden, dass Hochleistungshalbleiterbaugruppen bezüglich Leistung und Spannung skaliert werden, wobei dies kostengünstig und relativ wartungsarm realisiert werden kann. Dadurch können Generatoren für die Windturbinen verwendet werden, die eine höhere Spannung liefern, die nun auch direkt ohne Spannungstransformation von elektrischen Komponenten des Übertragungsnetzwerks, wie zum Beispiel Umrichter, verarbeitet werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stromübertragungsvorrichtung einen zentralen Transformator, der dazu ausgeführt ist, den ersten und den zweiten Strom auf eine Netzspannung eines weiteren (zweiten) Stromübertragungsnetzwerks zu transformieren. Mit anderen Worten führt der zentrale Transformator eine Spannungstransformation von der ersten Spannung (das heißt der Generatorspannung bzw. der Netzspannung des ersten Übertragungsnetzwerks) zu einer zweiten Spannung (das heißt der Netzspannung des großräumigen zweiten Stromübertragungsnetzwerks) durch. Beispielsweise kann diese Spannungstransformation eine Transformation von 13,8 KV auf 150 kV sein.

Bei der oben genannten sternförmigen Topologie des (ersten) Stromübertragungsnetzwerks können die erste und die zweite Stromleitung von dem ersten bzw. dem ersten Generator gemeinsam mit dem Transformator verbunden sein, das heißt, dass der zentrale Transformator für die beiden Generatoren bzw. die Mehrzahl von Generatoren, aber auch für alle Generatoren der Windkraftanlage zur S pa n n u n gstran sform ation verwend et werden . Au ch ist es m ög l i ch , d ass der Transformator bei der oben genannten „Daisy-Chain"-Anordnung bzw. -Topologie mit einer der Sammelleitungen oder auch mit allen Sammelleitungen verbunden ist. Damit ist es möglich, dass die gesamte Windkraftanlage lediglich einen zentralen Transformator, der für die Spannungstransformation aller Windturbinen zuständig ist, umfasst.

Gemäß einer Ausführungsform ist der zentrale Transformator in der zentralen Station angeordnet oder einer zentral liegenden Windkraftanlage oder -turbine zugeordnet. Eine Windturbine kann auch die zentrale Station umfassen. Ein Auf diese Weise kann der Transformator besonders einfach installiert und gewartet werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stromübertragungsvorrichtung bzw. das Stromübertragungsnetzwerk weitere elektrische Komponenten wie beispielsweise eine Umrichtvorrichtung oder aber auch Schalter zum Trennen der Windturbinen bzw. deren Generatoren und/oder der daran angeschlossenen Stromleitungen von der Windkraftanlage. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Umrichtvorrichtung dazu ausgeführt, den ersten Strom auf eine Netzfrequenz des Stromübertragungsnetzwerks umzurichten und dazu ausgeführt, den zweiten Strom auf die Netzfrequenz des Stromübertragungsnetzwerks umzurichten. Mit anderen Worten ist es möglich, dass sich die Frequenz des elektrischen Stroms in dem Stromübertragungsnetzwerk bzw. der Stromübertragungsvorrichtung ändert, aber nicht die Spannung des Stroms. Umrichten kann dabei das Ändern der Frequenz eines Wechselstroms sein, kann aber auch das Transformieren eines Gleichstroms in einen Wechselstrom oder eines Gleichstroms in Wechselstrom sein. Es ist möglich, dass die Netzfrequenz des (ersten) Stromübertragungsnetzwerks auch die Netzfrequenz des (zweiten) weiteren großräumigen Stromübertragungsnetzwerks ist, beispielsweise 50 oder 60 Hz.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Umrichtvorrichtung in der zentralen Station der Windkraftanlage oder bei einer zentral gelegenen Windkraftanlage oder - turbine angeordnet. Mit anderen Worten kann die Umrichtvorrichtung eine zentrale Umrichtvorrichtung sein. Insgesamt ist es damit möglich, einerseits die Transformatoren oder auch nur lediglich einen zentralen Transformator sowie eine zentrale Umrichtvorrichtung in der zentralen Station der Windkraftanlage anzuordnen. Insgesamt können also lokal angeordnete Transformationen bei den Windturbinen und auch lokal angeordnete Umrichter bei den Windturbinen entfallen, was einerseits die Beschaffungskosten für die gesamte Windkraftanlage vermindert, aber auch dazu beitragen kann, die Wartungskosten zu senken.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Umrichtvorrichtung einen ersten Umrichter zum Umrichten des ersten Stroms und einen zweiten Umrichter zum Umrichten des zweiten Stroms umfassen. Der erste Umrichter und der zweite Umrichter können dabei zwei getrennt voneinander arbeitende Vorrichtungen sein, die sowohl elektrisch als auch räumlich voneinander getrennt arbeiten können. Beispielsweise kann der erste Umrichter in der ersten Stromleitung vom ersten Generator und der zweiten Umrichter in der zweiten Stromleitung vom zweiten Generator angeordnet sein. Darüber hinaus können die beiden Umrichter gemeinsam mit dem zentralen Transformator verbunden sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Umrichter in der ersten Windturbine angeordnet. Es kann auch möglich sein, dass der zweite Umrichter in der zweiten Windturbine angeordnet ist. Sind die beiden Umrichter jeweils in den ihnen zugeordneten Windturbinen angeordnet, kann es möglich werden, dass die erste und die zweite Stromleitung bereits vor der zentralen Station zusammengeführt bzw. miteinander verbunden sind, da es möglich ist, dass der elektrische Strom an dieser Stelle bereits auf die richtige Frequenz und auch die richtige Phase umgerichtet wurde.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Umrichter in der zentralen Station angeordnet. Es kann auch möglich sein, dass der zweite Umrichter in der zentralen Station angeordnet ist. Sind die beiden Umrichter in der zentralen Station angeordnet, verlaufen Stromleitungen von den einzelnen Windturbinen bis zur zentralen Station und es ist möglich, dass die oben genannte sternförmige Topologie für das Übertragungsnetzwerk entsteht.

Insgesamt ist es möglich, dass die Umrichter entweder am Anfang der Stromleitungen, das heißt beim jeweiligen Generator bzw. in der Windturbine, oder aber auch am Ende der Stromleitungen, das heißt bei der zentralen Station oder in der zentralen Station angeordnet sind. Dabei ist aber auch möglich, dass bei einem Teil der Windturbinen der Umrichter bei der Windturbine angeordnet ist, beispielsweise bei den Windturbinen, die relativ nahe bei der zentralen Station angeordnet sind, aber auch bei einem anderen Teil der Windturbinen der zugehörige Umrichter in der Nähe oder in der zentralen Station angeordnet ist.

Die Windkraftanlage kann neben dem bisher beschriebenen Stromübertragungsnetzwerk wenigstens ein weiteres Stromübertragungsnetzwerk umfassen, das nicht die bisher beschriebene sternförmige Topologie aufweist. Dieses weitere Übertragungsnetzwerk kann ein Gleichspannungsübertragungsnetzwerk sein und kann weitere Umrichter umfassen, die Bestandteil der Umrichtvorrichtung sind. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Umrichtvorrichtung einen ersten Gleichrichter zum Gleichrichten des ersten Stroms in einen ersten Gleichstrom und die einen zweiten Gleichrichter zum Gleichrichten des zweiten Stroms in einen zweiten Gleichstrom, wobei die Umrichtvorrichtung einen Stromrichter zum Erzeugen eines Wechselstroms aus dem ersten und zweiten Gleichstrom umfasst. Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Umrichtvorrichtung ein indirekter Umrichter ist, der mehrere Gleichrichter, aber lediglich einen zugeordneten Stromrichter bzw. Wechselrichter umfasst. Dabei kann ein Gleichrichter eine Vorrichtung sein, die einen Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt und ein Stromrichter bzw. Wechselrichter wiederum eine Vorrichtung, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umformt.

Die Gleichrichter können dabei aktive bzw. passive Gleichrichter sein. Dabei kann ein aktiver Gleichrichter ein Gleichrichter sein, dessen Funktion beispielsweise über Halbleiterschalter, wie beispielsweise Transistoren oder Thyristoren gesteuert werden kann. Unter einem passiven Gleichrichter kann beispielsweise ein Diodengleichrichter verstanden werden. Ein solcher passiver Gleichrichter kann beispielsweise auch mit passiven Fillter- und Kompensationsnetzwerken kombiniert sein, insbesondere mit Kondensatoren, in Serie- oder Shuntschaltung (Nebenschlussschaltung).

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Gleichrichter in einer ersten Windturbine und der zweite Gleichrichter in einer zweiten Windturbine angeordnet. Das heißt der erste Gleichrichter ist am Anfang einer ersten Stromleitung und der zweite Gleichrichter am Anfang einer zweiten Stromleitung angeordnet. Somit kann es möglich sein, dass über das Stromübertragungsnetzwerk Gleichstrom übertragen wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der mit den beiden Gleichrichtern verbundene Stromrichter als zentraler Stromrichter in der zentralen Station angeordnet sein. Insgesamt ist es also möglich, dass das (erste) Stromübertragungsnetzwerk auch ein Stromübertragungsnetzwerk ist, das einen Hochspannungsgleichstrom überträgt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das weiter Übertragungsnetzwerk eine gemeinsame Stromleitung bzw. Sammelleitung zum Übertragen eines ersten und eines zweiten Stroms mit der ein erster Generator und ein zweiter Generator verbunden sind, wobei die Umrichtvorrichtung einen gemeinsamen Umrichter zum Umrichten des ersten und des zweiten Stroms umfasst, der in der gemeinsamen Stromleitung angeordnet. Beispielsweise können die Generator ASM-Generatoren (Asynchron- Generatoren) sein, die durch ihren Aufbau bereits mit der Netzfrequenz synchronisiert sind. Die erste und die zweite Stromleitung können also gemeinsam mit einem gemeinsamen Umrichter, der beispielsweise in der zentralen Station angeordnet ist, verbunden sein. Somit ist es möglich, lediglich einen Umrichter für zwei bzw. eine Mehrzahl von Generatoren vorzusehen.

Die gemeinsame Stromleitung bzw. der gemeinsame Umrichter kann wiederum mit dem zentralen Transformator oder einem der zentralen Transformatoren verbunden sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Windkraftanlage eine Mehrzahl von Windturbinen, von denen ein Teil der Windturbinen jeweils mit einem separaten Umrichter verbunden ist und ein anderer Teil mit einem gemeinsamen Umrichter verbunden ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Umrichtvorrichtung einen direkten Umrichter. Ein direkter Umrichter kann ein Umrichter sein, der aus den Phasen des Wechselstroms von einem oder mehreren der Generatoren direkt einen Wechselstrom unterschiedlicher Frequenz erzeugt, ohne dass ein Zwischenstromkreis mit Gleichspannung zwischengeschaltet ist. Ein direkter Umrichter kann zum Beispiel ein Matrixumrichter sein. Es ist möglich, dass der erste und/oder der zweite Umrichter und/oder aber auch der gemeinsame Umrichter ein direkter Umrichter sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Umrichtvorrichtung einen indirekten Umrichter. Der indirekte Umrichter kann dabei ein Umrichter sein, der aus den Phasen des Wechselstroms von den Generatoren mit einem Gleichrichter einen Gleichstrom erzeugt und aus diesem Gleichstrom mit einem über einen Zwischenstromkreis mit dem Gleichrichter verbundenen Wechselrichter wiederum einen Wechselstrom unterschiedlicher Frequenz erzeugt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das weitere Stromübertragungsnetzwerk dazu ausgeführt, Gleichstrom zur zentralen Station zu übertragen. Dies ist beispielsweise möglich, wenn in den Windturbinen Gleichrichter und ein der zentralen Station ein oder mehrere Wechselrichter angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass das Stromnetzwerk nur abschnittsweise Gleichstrom überträgt, beispielsweise wenn die G l ei ch richter n icht i n d er Wi n dtu rbi n e son d ern bei d er Wi ndtu rbi n e od er i m Stromübertragungsnetzwerk zwischen den Windturbinen und der zentralen Station angeordnet sind. Ein Gleichstrom übertragendes Stromübertragungsnetzwerk kann eine Stern- oder eine Daisy-Chain-Topologie aufweisen. Vorteil eines Stromübertragungsnetzwerk mit Gleichstrom kann sein, dass bei einer Stern-Topologie keine Synchronisation von Stromphasen notwendig ist, sondern die Leitungen einfach verbunden werden können. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass lediglich eine Potential aufweisende Leitung verwendet werden kann, im Gegensatz zu Mehrphasen- Wechselstrom bei dem in der Regel für jede Phase eine eigene Leitung vorhanden ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Umrichtvorrichtung einen modularen Multiniveau-Umrichter (MMLC). Ein modularer Multiniveau-Umrichter bzw. „modular multi-level Converter" (MMLC), der auch M2LC- Konverter/-Stromrichter/- Umrichter genannt wird, ist ein Umrichter mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Phasenbausteinen. Jeder der Phasenbausteine kann dabei einen eigenen Kondensator zum Speichern von Energie umfassen. Ein derartiger MMLC-Stromrichter kann als (aktiver) Gleichrichter aber auch als Wechselrichter verwendet werden. Beispielsweise können die oben genannten Gleichrichter bzw. Wechselrichter oder auch der erste, der zweite Umrichter oder der gemeinsame Umrichter einen MMLC-Stromrichter umfassen. Ein MMLC-Umrichter kann ein direkter MMLC-Umrichter, beispielsweise ein MMLC- Matrix-Umrichter oder ein indirekter MMLC-Umrichter, bei dem getrennte Gleichrichter und Wechselrichter ihre Energie über einen Gleichstromkreis austauschen, sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die elektrischen Komponenten der Stromübertragungsvorrichtung dazu ausgeführt, die Netzspannung der Stromübertragungsvorrichtung zu verarbeiten. Insbesondere zählen zu diesen elektrischen Komponenten die Schalter, die Leitungen und die Umrichter. Beispielsweise umfassen die Umrichter Hochleistungsschalter, wie etwa Transistoren oder Thyristoren, die dazu ausgeführt sind, die Netzspannung zu schalten. Darüber hinaus können die Umrichter weitere elektrische Hochleistungskomponenten, wie etwa Dioden und Kondensatoren umfassen, die dazu ausgeführt sind, die Netzspannung zu verarbeiten bzw. dieser Stand zu halten. Eine Windkraftanlage kann insbesondere eine Offshore-Anlage sein, das heißt wenigstens ein Teil der Windturbinen ist im Meer angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Windkraftanlage eine Stromübertragungsvorrichtung auf, so wie sie im Vorhergehenden und im Nachfolgenden beschrieben ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie einer Windkraftanlage in einem Stromübertragungsnetzwerk.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte: Übertragen eines ersten elektrischen Stroms vom ersten Generator zu einer zentralen Station der Windkraftanlage; Übertragen eines zweiten elektrischen Stroms vom zweiten Generator zu der zentralen Station; wobei keine Spannungstransformation des ersten und des zweiten elektrischen Stroms von einer Generatorspannung auf eine Übertragungsspannung vor der zentralen Station erfolgt.

Es ist zu verstehen, dass Verfahrensschritte, die in Bezug auf die Ausführungsformen der Stromübertragungsvorrichtung bzw. der Windkraftanlage beschrieben wurden, auch Ausführungsformen des Verfahrens sein können und umgekehrt. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch eine Windkraftanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 zeigt schematisch eine Windkraftanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Windkraftanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Windkraftanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 5 zeigt schematisch eine Windkraftanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Windturbine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm für ein Stromübertragungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 8 zeigt ein Schaltdiagramm für einen Umrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 9 zeigt ein Schaltdiagramm für einen Umrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 10 zeigt ein Schaltdiagramm für einen Umrichter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 1 zeigt ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels für einen Baustein für einen MMLC-Konverter.

Fig. 12 zeigt ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels für einen Baustein für einen MMLC-Konverter. Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen MMLC-Konverter.

Fig. 14 zeigt ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Bausteins für einen Matrixkonverter.

Fig. 15 zeigt ein Schaltdiagramm für eine Ausführungsform eines Matrixkonverters.

Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutung sind in zusammenfassender Form in der Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage 10. Die Windkraftanlage 10 umfasst eine zentrale Station 12 und entfernt davon angeordnete Windturbinen 14. Zwischen den Windturbinen 14 und der zentralen Station 12 ist ein Stromübertragungsnetzwerk 16 angeordnet, das eine Mehrzahl von Stromleitungen 18 umfasst.

Jede der Windturbinen 14 umfasst einen Generator 20, der mit jeweils einer der Stromleitungen 18 verbunden ist. Der Generator 20 kann beispielsweise ein Synchron- Motor oder Motor mit Permanentmagneten sein, die im Betrieb beispielsweise einen Strom 13,8 kV Wechselspannung erzeugen. Es ist auch möglich, dass die Generatoren 20 bzw. Windturbinen 14 eine Serienkompensation aufweisen.

In der zentralen Station 12 ist eine Umrichtvorrichtung 22 angeordnet, die eine Mehrzahl von Umrichtern 24 aufweist, von denen jeder über eine der Stromleitungen 18 direkt mit einem der Generatoren 20 verbunden ist. Darüber hinaus sind in der zentralen Station 12 eine Mehrzahl von Schaltern 26 angeordnet, die mit jeweils einem der Umrichter 24 verbunden sind und dazu dienen, die Umrichter 24 und die zugehörige Leitung 18 sowie den jeweiligen Generator 20 vom zentralen Generator 28 zu trennen. Auch ein zentraler Transformator 28 befindet sich in der zentralen Station 12 und ist über die Schalter 26 mit den Umrichtern 22 verbunden. An seiner anderen Seite ist der zentrale Transformator 28 mit einer Hauptversorgungsleitung 30 eines weiteren zweiten großräumigen Übertragungsnetzwerkes 32 verbunden.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Fig. 1 und auch in den folgenden Figuren jeweils nur eine der Stromleitungen 18, der Generatoren 20, der Umrichter 24 und der Schalter 26 mit einem Bezugszeichen bezeichnet. Diese Komponenten 18, 20, 24, 26 können identisch aufgebaut sein, können aber auch eine unterschiedliche Bauweise aufweisen.

Ist die Windkraftanlage in Betrieb, wird durch die Windturbinen 14 mechanische Windenergie in elektrische Energie umgewandelt. Dabei gibt jeder der Generatoren 20 elektrischen Wechselstrom mit einer Spannung von beispielsweise 13,8 kV ab, der dann über die Leitungen 18 des Stromübertragungsnetzwerk 16 zur zentralen Station 12 geleitet wi rd . Die U m richter 24 richten den von den Generatoren kom menden Wechselstrom auf die Netzfrequenz und die Phase des Übertragungsnetzwerkes 32 um. Anschließend transformiert der Transformator 28 die 13,8 kV auf beispielsweise 150 kV, die im großräumigen Übertragungsnetzwerk 32 verwendet wird.

Dadurch, dass jede der Windturbinen 14 einzeln mit der zentralen Station 12 verbunden ist, ergibt sich eine sternförmige Topologie für das Stromübertragungsnetzwerk 1 6. Beispielsweise könnten die Windturbinen 14 sternförmig mit im Wesentlichen gleichen Abstand zur zentralen Station 12 um die zentrale Station angeordnet sein.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage 10 mit einem Stromübertragungsnetzwerk 16 mit sternförmiger Topologie. Im Gegensatz zur Windkraftanlage der Fig. 1 ist bei der Windkraftanlage der Fig. 10 jeder der Umrichter 24 bei der Windturbine 14 angeordnet. Die Windkraftanlage der Fig. 10 weist also eine über die ganze Windkraftanlage verteilte (dezentrale) Umrichtvorrichtung 22 auf.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage 10 mit einem Stromübertragungsnetzwerk 16 mit sternförmiger Topologie. Analog der Windkraftanlage der Fig. 1 ist in den Windturbinen 14 jeweils ein Generator 20 angeordnet. Jedoch weist die Windkraftanlage 10 im Gegensatz zu den Windkraftanlagen der Fig. 1 und 2 eine Umrichtvorrichtung 22 mit einem gemeinsamen Umrichter 34 auf. Eine derartige Anordnung ist möglich, wenn die Generatoren 20 beispielsweise Asynchron-Generatoren sind, die bereits mit dem Netz 32 synchronisiert sind. Der gemeinsame Umrichter 34 kann dabei die Aufgabe übernehmen, bei schwachem Wind eine Drehzahlkompensation für die Generatoren durchzuführen oder auch dafür, dass die Windkraftanlage 10 sogenannte „Grid Codes" erfüllen, die von den Netzbetreibern vorgegeben werden. Mit anderen Worten kann der Umrichter 34 dazu verwendet werden, Fehler im Netz abzufangen. Diese Aufgaben können allerdings auch die Umrichter 24 bei den anderen Ausführungsformen übernehmen.

Darüber hinaus weist die Windkraftanlage 10 in der zentralen Station 12 noch einen zentralen Schalter 36 auf, mit dem der Umrichter 34 und die Generatoren 20 gemeinsam vom Netz 32 und dem zentralen Transformator 28 getrennt werden können.

Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage 10 in schematischer Form. Die Windkraftanlage der Fig. 4 entspricht von der elektrischen Schaltung der einzelnen Komponenten der Windkraftanlage der Fig. 2, jedoch sind die Schalter 26 in der Windturbine 14 angeordnet und die elektrischen Leitungen 18 sind mit einer gemeinsamen Leitung 38a oder einer gemeinsamen Leitung 38b verbunden, die bei der zentralen Station 12 zusammengeführt werden. Die gemeinsamen Leitungen 38a und 38b sind mit dem zentralen Transformator 28 in der zentralen Station verbunden. Anstatt in jeder der Windturbinen 14 einen lokalen Umrichter 24 anzuordnen, ist es bei der Windkraftanlage der Fig. 4 auch möglich, analog der Fig. 3 einen zentralen gemeinsamen Umrichter 34 vorzusehen.

Bei dem Stromübertragungsnetzwerk der Fig. 4 sind die Windturbinen 14 über die Leitungen 18„Daisy-Chain"-artig bzw. analog eine Blumenkette aneinander an einer der gemeinsamen Leitungen 38a, 38b aufgereiht. Daher spricht man beim Stromübertragungsnetzwerk 16 der Fig. 4 auch von einer„Daisy-Chain-Topologie".

Die Fig. 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage 10 mit einem Stromübertragungsnetzwerk 16 mit Daisy-Chain-Topologie. In jeder der Windturbinen 14 der Windkraftanlage 10 der Fig. 5 sind ein Schalter 20 und ein Gleichrichter 40 angeordnet.

Mit dem Schalter 26 in einer der Windturbinen 14 kann der Gleichrichter 40 von dem jeweiligen Generator 20 getrennt werden. Jeder der Gleichrichter 40 dient dazu, einen vom Generator stammenden Wechselstrom mit beispielsweise 13,8 kV in einen Gleichstrom mit 13,8 kV gleichzurichten. Der Gleichrichter 40 kann beispielsweise ein passiver Gleichrichter, wie etwa ein Dioden-Gleichrichter oder auch ein aktiver Gleichrichter, wie beispielsweise ein MMLC-Konverter sein.

Im Gegensatz zu den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Stromübertragungsnetzwerken überträgt das Stromübertragungsnetzwerk der Fig. 5 Gleichstrom zur zentralen Station 12. Die gemeinsamen Leitungen 38a und 38b sind dabei mit einem gemeinsamen zentralen Wechselrichter 42 verbunden, der den von den Gleichrichtern 40 stammenden Gleichstrom in einen Wechselstrom gleicher Spannung aber mit der Netzfrequenz des großräumigen Übertragungsnetzwerkes 32 umformt. Über einen zentralen Schalter 36 können der Wechselrichter 42, das Übertragungsnetzwerk 16, die Gleichrichter 40, die Schalter 26 und die Generatoren 20 vom Transformator 28 und dem Stromübertragungsnetzwerk 32 getrennt kann. Mit anderen Worten dient der Schalter 36 dazu, alle elektrischen Komponenten der Windkraftanlage 10, die dem Transformator 28 vorgeschaltet sind, von diesem zu trennen.

Insgesamt ist zu den in den Fig. 1 bis 5 schematisch dargestellten Windkraftanlagen zu sagen, dass sie nur beispielhafte Ausführungsformen davon sind, dass keine Spannungstransformation vor der zentralen Station 12 erfolgt. Beispielsweise ist es möglich, die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Windkraftanlagen 10 zu kombinieren . Beispielsweise könnte das in der Fig. 5 dargestellte Stromübertragungsnetzwerk 16 eine sternförm ige Topologie aufweisen , oder d ie i n d en Fig . 1 bis 3 da rgestel lten Stromübertragungsnetzwerke 16 könnten kombiniert werden. Beispielsweise könnte eine Mehrzahl von Windkraftanlagen analog der Windkraftanlage 10 der Fig. 3 mit einer weiteren Anzahl von Windkraftanlagen analog den Fig. 1 und 2 zusammengeschaltet werden. Ein anderes Beispiel wäre, das in der Figur 4 dargestellte Spannungsübertragungsnetzwerk 16 an ein weiteres sternförmiges Spannungsübertragungsnetzwerk 16 analog den Fig. 1 und 2 oder 3 anzuschließen. Hierbei wäre es dann so, dass anstatt des Anschlusses an den Transformator 28, so wie er in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, die entsprechende Anschlussstelle an eine der gemeinsamen Leitungen 38a oder 38b angeschlossen ist.

Die Fig. 6 zeigt schematisch und beispielhaft, wie eine Windturbine 14, insbesondere die einer Offshore-Anlage, aufgebaut sein kann. Die Windkraftanlage 14 weist einen Sockel 44 auf, der bei einer derartigen Anlage am Meeresgrund verankert sein kann. Auf dem Sockel 44 ist ein Turm 46 angebracht, der mehrere 100 m an Höhe aufweisen kann. Am oberen Ende des Turms 46 befindet sich eine Gondel 48, die relativ zum Turm 46 drehbar ist und in der ein Generator 20 angeordnet ist, der mechanisch mit einem Rotor 52 verbunden ist. Die bei einer Drehung des Rotors 52 vom Generator 20 erzeugte elektrische Energie wird über die Leitung 18 in Richtung zentrale Station 12 übertragen. In d e r G o n d e l 48 , i m Tu rm 46 od e r a u ch i m S ocke l 44 kö n n e n s i ch we i te re Hochleistungsgeräte bzw. elektrische Komponenten 50, wie etwa die Schalter 26, die Gleichrichter 40, die Umrichter 24, usw. befinden.

Die Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm für ein Übertragungsverfahren von elektrischer Energie von den Windturbinen 14 in das großräumige Übertragungsnetzwerk 32.

In einem Schritt S10 wird elektrische Energie, die von einer Mehrzahl von Generatoren 20 durch Windkraft erzeugt wird, in das Übertragungsnetzwerk 16 eingespeist. Die elektrische Energie kann dabei über elektrische Leitungen 18 übertragen werden, die ein Stromübertragungsnetzwerk 16 mit sternförmiger oder Daisy-Chain-Topologie bilden. Die von den Generatoren 20 elektrische Energie bzw. der elektrische Strom wird dabei vor einer zentralen Station 12, die als Schnittstelle zwischen dem ersten Übertragungsnetzwerk 16 und einem zweiten weiteren großräumigen Übertragungsnetzwerk 32 liegt, nicht spannungstransformiert. Beispielsweise kann die elektrische Spannung im gesamten Übertragungsnetzwerk 16 13,8 kV betragen.

Optional kann in einem Schritt S12, der alternativ auch vor dem Schritt S10 durchgeführt werden kann, der elektrische Strom in Stromübertragungsnetzwerk 16 umgerichtet werden, das heißt der elektrische Strom kann auch von einer Wechselspannung in Gleichspannung oder in eine Wechselspannung unterschiedlicher Frequenz umgerichtet bzw. umgewandelt werden. Dazu kann sich im Stromnetzwerk 16 eine Umrichtvorrichtung 22 befinden. Die Umrichtvorrichtung 22 kann dabei eine Mehrzahl von lokalen Umrichtern 24 in den Windturbinen 14, eine Mehrzahl von Umrichtern 24 in der zentralen Station 12 oder einem gemeinsamen Umrichter 34 in der zentralen Station 12 umfassen. Weiter ist es auch möglich, dass die Umrichtvorrichtung 22 eine Kombination dieser Umrichter umfasst. Insgesamt wird der von den Generatoren 20 stammende elektrische Strom auf eine Frequenz des großräumigen Übertragungsnetzwerks 32 umgerichtet, beispielsweise 50 oder 60 Hz.

Außerdem ist es möglich, dass die Umrichtvorrichtung 22 eine Mehrzahl von lokalen Gleichrichtern in den Windturbinen 14 und einen zentralen Wechselrichter 42 in der zentralen Station 12 umfasst. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass das Übertragen der elektrischen Energie von den Windturbinen zu der zentralen Station im Schritt S10 im Wesentlichen im gesamten Stromübertragungsnetzwerk 16 in Gleichstrom erfolgt. In einem anschließenden Schritt S14 wird der vom Stromübertragungsnetzwerk 16 übertragene Strom durch einen zentralen Transformator 28 von der Spannung im Üb e rt ra g u n g s n etzwe rk 1 6 i n d i e S p a n n u n g i m we i t e re n g ro ß rä u m i g e n Stromübertragungsnetzwerk 32 transformiert, beispielsweise von 13,8 kV auf 150 kV. Die Fig. 8 bis 10 zeigen Schaltdiagramme verschiedener möglicher Ausführungsbeispiele für die verschiedenen in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Umrichter 24, 34.

Die Fig. 8 zeigt einen Umrichter 24, 34, der einen Gleichrichter 40 und einen Wechselrichter 42 aufweist. Der Gleichrichter 40 ist mit dem Generator 20 verbunden und erzeugt aus der Wechselspannung des Generators 20 Gleichstrom für einen Gleichstromkreis 54, der dann vom Wechselrichter 42 wieder in eine Wechselspannung anderer Frequenz, aber gleicher Spannung umgewandelt werden kann. Zwischen dem Schalter 26 und dem Wechsel- oder Stromrichter 42 ist darüber hinaus eine Drossel 56 angeordnet. Der in der Fig. 8 gezeigte Umrichter 24, 34 ist wegen des inneren Gleichstromkreises 54 ein indirekter Umrichter. Der Gleichrichter 40 kann dabei ein passiver Gleichrichter oder ein aktiver Gleichrichter sein. Beispielsweise wäre es möglich, für den Gleichrichter 40 und den Wechselrichter 42 jeweils einen MMLC-Stromrichter zu verwenden, so wie sie im Folgenden noch beschrieben werden. Eine Kombination eines passiven Gleichrichters 40 mit einem MMLC-Wechselrichters 42 ist allerdings auch möglich.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Möglichkeit für einen Umrichter 24 oder 34, bei dem ein 12- poliger Generator 20 mit zwei Gleichrichtern 40 verbunden ist, die jeweils einen Teil der Phasen des Generators 12 gleichrichten. Der in der Fig. 9 dargestellte Umrichter 24, 34 weist in seinem Gleichspannungsstromkreis 54 einen Wechselrichter 42 auf, der den Strom aus beiden Gleichrichtern 40 in Wechselspannung umwandelt. Die Gleichrichter 40 und Wechselrichter 42 der Fig. 9 können genauso wie die der Fig. 8 aufgebaut sein (aktive/passive Gleichrichter, MMLC-Stromrichter usw.)

In der Fig. 10 ist ein weiteres Schaltdiagramm für einen Umrichter 24 oder 34 dargestellt, der einen direkten Umrichter 56 aufweist. Auch der direkte Umrichter 56 kann ein MMLC- Umrichter sein, so wie er im Folgenden noch beschrieben wird.

Die Fig. 1 1 bis 13 zeigen Schaltdiagramme für einen sogenannten MMLC-Stromrichter, so wie er auch in der DE 101 03 031 A1 beschrieben ist. Bei einem derartigen Stromrichter sind die Energiespeicher (das heißt die Kondensatoren) über eine Mehrzahl von Bausteinen verteilt, was den Vorteil schaffen kann, dass der wirksame Energiegehalt des Stromrichters gesteuert werden kann.

Die Fig. 1 1 zeigt das Schaltdiagramm eines ersten Beispiels eines derartigen Bausteins 58. Die sogenannte Halbbrückenschaltung 58 weist zwei Dioden 60 und zwei steuerbare Halbleiter-Schalter 62 auf, die beispielsweise Transistoren 62 bzw. Thyristoren 62 sein können. Darüber hinaus ist in der Halbbrücke 58 ein Energiespeicher 64 in der Form eines Kondensators angeordnet. Der Baustein 58 weist darüber hinaus zwei Ausgänge X1 , X2 auf, über die der Baustein 58 mit weiteren Bausteinen 58, so wie es weiter unten in der Fig. 13 beschrieben wird, in Reihe geschaltet werden kann. Die Fig. 12 zeigt einen zweiten Baustein 58' einer alternativen Ausführungsform einer Halbbrücke 58'. Der in der Fig. 12 dargestellte Baustein 58' ist im Wesentlichen wie der Baustein 58 aus der Fig. 1 1 aufgebaut. Lediglich die Ausgänge X1 und X2 sind mit anderen Punkten der Schaltung verbunden. ln der Fig. 13 ist ein Schaltdiagramm für einen MMLC-Stromrichter 66 für eine Phase dargestellt. Eine Phase eines Wechselstroms wird mit dem Ein-/ bzw. Ausgang L des MMLC-Stromrichters 66 verbunden. Die Aus- bzw. Eingänge P und N des MMLC- Stromrichters 66 werden mit einem Gleichstromkreis, beispielsweise den Gleichstromkreis 54 aus den Fig. 8 und 9 verbunden. Bei den Ein- bzw. Ausgängen P und N weist der Stromrichter 66 noch jeweils eine Drossel 68 auf.

Der MMLC-Stromrichter 66 umfasst eine Mehrzahl von in Reihe geschaltete Halbbrücken 58 oder 58'. Im Prinzip ist es möglich, eine beliebige Anzahl von Halbbrücken 58 und 58' in beliebiger Reihenfolge über ihre Ausgänge X1 und X2 hintereinander zu schalten, so wie es in der Fig. 13 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform der Fig. 13 ist der Ausgang L über eine Halbbrücke 58, eine mit der Halbbrücke 58 gekoppelte Halbbrücke 58' und eine daran gekoppelte Drossel 68 mit dem Ausgang P verbunden sowie der Ausgang L über zwei miteinander gekoppelte Halbbrücken 58 und einer daran gekoppelte Drossel 68 mit dem Ausgang N verbunden. Für die Kombination aus zwei Halbbrücken ist in beiden Zweigen zu den Ausgängen P oder L jede der Kombinationen 58, 58 oder 58, 58' oder 58', 58 oder 58', 58' möglich.

In den Fig. 14 und 15 sind Schaltdiagramme für einen direkten Umrichter 70dargestellt. Das Prinzip eines Matrixumrichters ist beispielsweise in der US 6,900,998 B2 beschrieben.

Die Fig. 14 zeigt dabei ein Schaltdiagramm für einen Baustein 72, eine sogenannte Vollbrückenschaltung 72 oder Vollbrücke 72. Die Vollbrücke 72 umfasst vier Dioden 60 und vier Schalter 62, beispielsweise Transistoren 62 oder Thyristoren 62 und einen Energiespeicher in der Form eines Kondensators 64. Die Vollbrücke 72 ist dabei im Wesentlichen eine Kombination von zwei Halbbrücken 58 oder 58' aus den Fig. 1 1 oder 12. In der Fig. 15 ist ein Schaltdiagramm für einen MMLC Matrixumrichter 70 dargestellt, der drei Phasen L1 , L2, L3 eines ersten Wechselstroms in drei Phasen L1 ', L2', L3' eines zweiten Wechselstroms mit einer zweiten Frequenz, die sich von der ersten Frequenz des ersten Wechselstroms unterscheiden kann, umrichten kann. Natürlich ist es möglich, die in der Fig. 15 dargestellte Matrix von drei mal drei Phasen zu beliebig vielen Phasen zu erweitern.

An den Kreuzungspunkten der Matrix weist der Matrixumrichter 70 die Vollbrücken 72 auf, die über ihre Ein- bzw. Ausgänge X1 und X2 mit einer Phase des ersten Wechselstroms und einer weiteren Phase des zweiten Wechselstroms verbunden sind. So wie es in der linken oberen Ecke der Matrix dargestellt ist, können auch mehrere der Halbbrücken 72 über ihre Ausgänge X1 und X2 in Reihe geschaltet werden, wobei die Enden der Reihenschaltung jeweils mit einer Phase des ersten Stroms und einer anderen Phase des zweiten Stroms verbunden sind. Auf diese Weise entsteht ein direkter MMLC-Umrichter 70.

Im Gegensatz zu der in der Fig. 15 dargestellten Schaltung wird in der Regel ein derartiger Matrixu mrichter 70 an jedem Kreuzu ngspun kt eine gleiche Anzah l an Halbbrückenbausteinen 72 aufweisen. Darüber hinaus ist an mindestens einem Ende der Umrichterbausteine 72 am Verbindungspunkt zur Phase des ersten Wechselstroms eine Drossel 68 vorgesehen.

Für den in den Fig. 1 1 bis 15 dargestellten Schaltungen, insbesondere die Dioden 60, Schalter 62, Kondensatoren 64 und Drosseln 68 gilt, dass sie, wie bereits zuvor erläutert, in Umrichtern eingesetzt werden, die elektrische Ströme von Spannungen bis zu beispielsweise 13,8 kV und mehreren 100 A verarbeiten können.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. LISTE DER BEZUGSZEICHEN

10 Windkraftanlage

12 zentrale Station

14 Windturbine

16 Stromübertragungsnetzwerk

18 Stromleitung

20 Generator

22 Umrichtvorrichtung

24 Umrichter

26 Schalter

28 Transformator

30 Hauptversorgungsleitung

32 großräumiges Übertragungsnetzwerk

34 gemeinsamer Umrichter

36 zentraler Schalter

38a, 38b gemeinsame Leitung

40 Gleichrichter

42 zentraler Wechselrichter

44 Sockel

46 Turm

48 Gondel

50 elektrische Komponenten

52 Rotor

54 Gleichspannungskreis

56 direkter Umrichter

58, 58' Halbbrücke

60 Diode

62 Thyristor

64 Kondensator

66 MMLC-Stromrichter

68 Drossel ōštrixumrichter