Untersuchungen zur mechanischen Beanspruchung drehzahlvariabler Windkraftanlagen unter Mittelgebirgsbedingungen im Windkraftanlagen-Testfeld Vogelsberg Abschlussbericht

Abstract

Theoretical and experimental investigations were carried out. The dynamic behaviour of wind power systems and the component loads were modelled, and control processes were developed on this basis in order to reduce the mechanical component loads. The control processes were then tested in a 33 kW experimental facility in the Vogelsberg mountains test field. In the first 3-year period, measurements were made on the constant-speed test facility in order to obtain reference values. The plant was then modified for variable-speed operation at two different speeds. All three measuring phases were accompanied by an extensive measuring programme. Mechanical collective loads were defined by Fraunhofer-Institut fuer Betribsfestigkeit, Darmstadt (LBF) and are presented in a supplement volumenDie Untersuchungen wurden sowohl theoretisch als auch experimentell durchgefuehrt. Das dynamische Verhalten von Windkraftanlagen und die mechanischen Beanspruchung der Komponenten wurden zunaechst durch ein mathematisches Modell nachgebildet. Auf der Grundlage dieses Modells wurden Regelungsverfahren entwickelt, die den Betrieb der Windkraftanlage mit variabler Drehzahl ermoeglichen und zu einer geringeren mechanischen Beanspruchung der Komponenten fuehren. Im experimentellen Teil des Forschungsvorhabens wurden die entwickelten Regelungsverfahren an einer 33-kW-Experimentieranlage im Testfeld Vogelsberg erprobt. In einem Zeitraum von 3 Jahren wurde als Referenz zunaechst das Verhalten der drehzahlstarren Experimentieranlage ermittelt. Nach dem Umbau der Anlage wurde anschliessend der drehzahlvariable Betrieb mit zwei unterschiedlichen Regelungsvarianten untersucht. In jeder dieser drei Betriebsphasen wurde ein umfangreiches Messprogramm durchgefuehrt. Die Bestimmung der mechanischen Lastkollektive erfolgte durch das Fraunhofer-Institut fuer Betriebsfestigkeit, Darmstadt (LBF) und ist in einem gesonderten Abschlussbericht dokumentiert. (orig.)Available from TIB Hannover: F99B780 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEHessisches Ministerium fuer Umwelt, Energie, Jugend, Familie und Gesundheit, Wiesbaden (Germany)DEGerman