Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
GROUP OF AT LEAST TWO WINDMILLS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/057396
Kind Code:
A2
Abstract:
A group of at least two windmills (1) respectively consisting of a rotor (6) provided with blades (9) whose position can be adjusted for optimum wind usage and which are used to convert wind energy into rotational energy, and also comprising a generator (4) to which the rotational energy of the rotor (6) can be transferred and by means of which the rotational energy transferred thereto can be converted into electric power. The generator of each windmill (1) in each group is embodied as an a synchronous generator (4) or as an asynchronous cage-generator and the synchronous generators (4) or asynchronous cage-generators of the windmills (1) of each group are coupled to each other according to the electric wave principle.

Inventors:
HERBST MANFRED
Application Number:
PCT/DE2001/000299
Publication Date:
August 09, 2001
Filing Date:
January 25, 2001
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F03D7/00; F03D9/25; (IPC1-7): F03D/
Domestic Patent References:
WO2000073652A12000-12-07
WO2000001946A12000-01-13
Foreign References:
EP0254129A11988-01-27
DE2709146A11978-09-07
US5631820A1997-05-20
EP0884833A11998-12-16
Other References:
K C KALAITZAKIS: "Power management of grid-connected wind generator clusters" EUROPEAN WIND ENERGY CONFERENCE, 22. Oktober 1984 (1984-10-22), XP002096850
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Windradgruppe mit zumindest zwei Windräder (1), die je weils einen Rotor (6) mit in ihrer Stellung auf optimale Windausnutzung regelbaren Flügeln (9), mittels dem Windener gie in Rotationsenergie umwandelbar ist, und einen Generator (4) aufweisen, auf den die Rotationsenergie des Rotors (6) übertragbar und mittels dem die auf ihn übertragene Rotati onsenergie in elektrische Energie umwandelbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Genera tor jedes Windrads (1) der Windradgruppe als Synchrongenera tor (4) oder als Asynchronkäfigläufergenerator ausgebildet ist und dass die Synchrongeneratoren (4) bzw. die Asynchron käfigläufergeneratoren der Windräder (1) der Windradgruppe miteinander nach dem Prinzip der elektrischen Welle gekoppelt sind.
2. Windradgruppe nach Anspruch 1, deren nach dem Prinzip der elektrischen Welle gekoppelte Synchrongeneratoren (4) bzw. Asynchronkäfigläufergeneratoren mittelbar oder unmittel bar mit einem Gleichstromübertragungssystem (8) verbunden sind.
3. Windradgruppe nach Anspruch 1, deren nach dem Prinzip der elektrischen Welle gekoppelte Synchrongeneratoren (4) bzw. Asynchronkäfigläufergeneratoren über einen ihnen gemein samen Umrichter mit einem Netz verbunden sind.
4. Windradgruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Synchrongeneratoren (4) bürstenlos ausgebildet sind.
5. Windradgruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der sich die Lastwinkel der Synchrongeneratoren (4) bzw. Asyn chronkäfigläufergeneratoren separat einstellen können.
6. Windradgruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der jedes Windrad (1) eine Freischalteeinrichtung (7) aufweist.
7. Windradgruppe nach Anspruch 6, bei der die Freischal teeinrichtung als Lasttrenner (7) ausgebildet ist.
8. Windradgruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die Be standteil eines Windparks mit mehreren derartigen und/oder anderen Windradgruppen ist.
9. Windradgruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, deren Synchrongeneratoren (4) durch langsame Auferregung synchroni sierbar sind.
10. Windradgruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, deren Asynchronkäfigläufergeneratoren mittels in einem dem Gleich stromübertragungssystem (8) zugeordneten Umrichter bei der Gleichrichtung anfallender Blindleistung, vorzugsweise all mählich, aufmagnetisierbar sind.
Description:
Beschreibung Windradgruppe mit zumindest zwei Windräder Die Erfindung bezieht sich auf eine Windradgruppe mit zumin- dest zwei Windrädern, die jeweils einen Rotor mit in ihrer Stellung auf optimale Windausnutzung regelbaren Flügeln, mit- tels dem Windenergie in Rotationsenergie umwandelbar ist, und einen Generator aufweisen, auf den die Rotationsenergie des Rotors übertragbar und mittels dem die auf ihn übertragene Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelbar ist.

Die Flügel derartiger Windräder werden hinsichtlich ihrer je- weiligen Stellung auf bestmögliche Windausnutzung geregelt, wodurch sich beim Antrieb von in bekannten derartigen Windrä- dern eingesetzten Asynchrongeneratoren eine variable Drehzahl derselben einstellt. Diese Asynchrongeneratoren müssen über eine Umrichterspeisung auf Netzsynchronität geregelt werden ; hierbei wird die Frequenz dieser doppelt gespeisten Asyn- chrongeneratoren mit entsprechenden Umrichtern netzsynchron und leistungsabhängig geregelt. Als Asynchrongeneratoren kom- men bei gemäß dem Stand der Technik ausgestalteten Windrad- gruppen üblicherweise Asynchronschleifringläufergeneratoren zum Einsatz, die mit einem vergleichsweise hohen Wartungsauf- wand einhergehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ges- taltete Windradgruppe mit zumindest zwei Windräder derart weiterzubilden, dass zum einen der Wartungsaufwand für die Generatoren der Windräder der Windradgruppe reduziert ist und zum anderen ein umrichterloser Parallelbetrieb mehrerer dreh- zahlvariabler Windräder in einer Windradgruppe möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Generator jedes Windrads der Windradgruppe als Synchrongene- rator oder als Asynchronkäfigläufergenerator ausgebildet ist und dass die Synchrongeneratoren bzw. die Asynchronkäfigläu-

fergeneratoren der Windräder der Windradgruppe miteinander nach dem Prinzip der elektrischen Welle gekoppelt sind. Die Synchrongeneratoren bzw. die Asynchronkäfigläufergeneratoren treten erfindungsgemäß an die Stelle der bei vergleichbaren Anlagen bisher eingesetzten nicht wartungsfreien Asynchron- schleifringläufergeneratoren, wodurch der Wartungsaufwand für die Windradgruppe erheblich reduziert wird. Darüber hinaus kann eine teure Umrichterspeisung der einzelnen Windräder der Windradgruppe vermieden werden. Die einzelnen Windräder der erfindungsgemäß gestalteten Windradgruppe arbeiten aufgrund ihrer Kopplung nach dem Prinzip der elektrischen Welle quasi gleitend mit einer ihnen gemeinsamen Frequenz. Dabei ist wei- terhin grundsätzlich sichergestellt, dass die Stellung des Rotors jedes Windrades an die optimale Windausnutzung ange- passt ist.

Es ist möglich, die nach dem Prinzip der elektrischen Welle gekoppelten Synchrongeneratoren bzw. Asynchronkäfigläuferge- neratoren der Windradgruppe mittelbar oder unmittelbar mit einem Gleichstromübertragungssystem zu verbinden.

Alternativ können die nach dem Prinzip der elektrischen Welle gekoppelten Synchrongeneratoren bzw. die Asynchronkäfigläu- fergeneratoren der Windradgruppe über einen ihnen gemeinsamen Umrichter mit einem Netz verbunden sein.

Vorteilhaft sind die Synchrongeneratoren bürstenlos ausgebil- det.

Die Drehzahlunterschiede der Windräder der Windradgruppe kön- nen durch unterschiedliche Lastwinkel der jeweiligen Syn- chrongeneratoren bzw. Asynchronkäfigläufergeneratoren ausge- glichen werden, wenn sich die Lastwinkel der Synchrongenera- toren bzw. der Asynchronkäfigläufergeneratoren separat ein- stellen können, wobei die Rotor-bzw. Flügelstellung der Windräder weiterhin auf bestmögliche Windnutzung geregelt wird.

Zweckmäßigerweise ist jedes Windrad mit einer Freischalteein- richtung versehen, die vorteilhaft als Lasttrenner ausgebil- det sein kann.

Eine vorstehend geschilderte Windradgruppe kann mit anderen gleichartigen Windradgruppen und/oder mit anders gestalteten Windradgruppen zu einem Windpark zusammengefasst werden.

Wenn die Synchrongeneratoren der Windräder der erfindungsge- mäß gestalteten Windradgruppe durch langsame Auferregung syn- chronisierbar sind, kann der apparatetechnische Aufwand für die Windräder der Windradgruppe aufgrund der Einsparung an- sonsten erforderlicher Schaltglieder erheblich reduziert wer- den.

Eine entsprechende Einsparung hinsichtlich des apparatetech- nischen Aufwands lässt sich bei mit Asynchronkäfigläufergene- ratoren ausgerüsteten Windräder der erfindungsgemäß gestal- teten Windradgruppe erzielen, wenn die Asynchronkäfigläufer- generatoren mittels in einem dem Gleichstromübertragungssys- tem zugeordneten Umrichter bei der Gleichrichtung anfallender Blindleistung aufmagnetisierbar sind, wobei die Aufmagneti- sierung vorzugsweise allmählich stattfinden sollte. Hierdurch können dann die im Anlaufzeitpunkt fließenden Ströme redu- ziert werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die einzige Figur näher erläutert, in der eine Windradgruppe gemäß der vorliegenden Erfindung prin- zipiell dargestellt ist.

Eine in der einzigen Figur prinzipiell dargestellte erfin- dungsgemäße Windradgruppe besteht im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel aus fünf Windrädern 1. Die Windräder 1 sind zu- einander gleich gestaltet, so dass im folgenden lediglich ein Windrad 1 beschrieben wird.

Zum Windrad 1 gehört ein Mast 2, der in geeigneter Weise am Boden befestigt ist.

Am oberen Ende des Mastes 2 ruht ein Gehäuse 3, in dem ein Synchrongenerator 4 aufgenommen ist. Der Synchrongenerator 4 ist bürstenlos ausgebildet.

Der Synchrongenerator 4 wird mittels einer Flügelwelle 5 mit Rotationsenergie versorgt. Die Flügelwelle 5 ragt durch das Gehäuse 3 nach außen und trägt an ihrem gehäusefernen Ende einen Rotor 6 mit Flügeln 9, der zentrisch auf dem betreffen- den Ende der Flügelwelle 5 angeordnet ist und mittels dem Windenergie in Rotationsenergie umwandelbar ist.

Der Rotor 6 ist hinsichtlich seiner Stellung so variierbar, dass er für die jeweils bestmögliche Windausnutzung einge- richtet werden kann.

Jedes Windrad 1 ist mit einer im dargestellten Ausführungs- beispiel im unteren Bereich des Mastes 2 angeordneten Frei- schalteeinrichtung in Form eines Lasttrenners 7 ausgerüstet.

Die bürstenlosen Synchrongeneratoren 4 der Windräder 1 der in der einzigen Figur dargestellten Windradgruppe sind nach dem Prinzip der elektrischen Welle miteinander gekoppelt ; die Einspeisung erfolgt mittelbar oder unmittelbar in ein Gleich- stromübertragungssystem 8.

Alternativ ist es möglich, die bürstenlosen Synchrongenerato- ren 4 über einen ihnen gemeinsamen Umrichter mit einem Netz zu verbinden.

Die Synchronisation der bürstenlosen Synchrongeneratoren 4 der Windräder 1 einer Windradgruppe erfolgt durch langsame Auferregung.

Die Drehzahlunterschiede der Windräder 1 einer Windradgruppe werden durch unterschiedliche Lastwinkel der ihnen jeweils zugeordneten bürstenlosen Synchrongeneratoren 4 ausgeglichen, wobei die Positionen der Rotoren 6 der jeweiligen Windräder 1 jeweils weiterhin auf bestmögliche Windausnutzung geregelt werden.

Eine Windradgruppe kann eine beliebige Anzahl von Windräder 1 aufweisen, wobei es darüber hinaus selbstverständlich mög- lich ist, mehrere Windradgruppen zu einem Windpark zusammen- zufassen. Erfindungsgemäß ist es möglich, mehrere drehzahlva- riable Windräder 1 einer Windradgruppe bzw. eines Windparks in einem umrichterlosen Parallelbetrieb zu betreiben.