Umrichtersysteme für WEA

Umrichtersysteme für WEA

Um elektrische Energie in ein Stromnetz einzuspeisen, muss dieser Strom an die Netzfrequenz, Phasenlage und Spannung angepasst sein.

Die Netzfrequenz in Europa beträgt 50Hz. In Nordamerika oder in Korea beispielsweise liegt die Netzfrequenz bei 60Hz. Um in das Netz einspeisen zu können muss der gelieferte Windstrom mit dieser Frequenz synchronisiert werden.

Generatoren wandeln die mechanische Energie des Rotors in elektrische Energie um. Konzepte mit fester Drehzahl sind mit Asynchrongeneratoren ausgestattet und können ins Netz direkt einspeisen: ein Umrichter ist bei diesem Konzept nicht nötig.

Heute wird die große Mehrheit der Windkraftanlagen mit variabler Rotordrehzahl betrieben. Hierfür ist ein Umrichter nötig, da bei variablen Rotordrehzahlen auch variable Frequenzen und Spannungen vom Generator geliefert werden. 

Aufbau eines Umrichters 

Der Umrichter ist ein AC-DC-AC Konverter und ist in zwei Hauptkomponenten aufgeteilt:

  • ein Gleichrichter, der die frequenzvariable Wechselspannung gleichrichtet
  • ein Wechselrichter, der die Gleichspannung auf eine Frequenz wechselrichtet

Ein Gleichrichter besteht im Wesentlichen aus Dioden. Die Dioden lassen den Strom nur in einer Richtung durch. Der Strom ist dann immer positiv, aber sehr wellig. Mit Widerständen und Kondensatoren wird er geglättet. Aus Wechselstrom mit beliebigen Frequenzen wird frequenzfreier Gleichstrom.

Ein Hochsetzsteller ist manchmal notwendig, um die Spannung des Gleichstroms zu erhöhen. Der Gleichstrom wird dann durch den Wechselrichter in dreiphasigen Wechselstrom umgewandelt. Der Wechselstrom besitzt dann die gewünschte Frequenz und Spannung.



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Quelle: www.wind-energie.de/infocenter/technik/anlagenkonzepte/umrichter