DE202012012848U1 - Device with several wind turbines - Google Patents

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Abstract

Eine mehrere elektrisch gekoppelte Windkraftanlagen (1) umfassende Vorrichtung (2) zur Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung im Bereich zwischen 100 V und 10.000 V aufweist, wobei die Einrichtung zur Erzeugung dieser Gleichspannung eine Stromregelung aufweist, und dass die Einrichtung eine galvanische Trennung zum elektrischen System der gekoppelten Windkraftanlagen (1) aufweist.A device (2) for generating and transmitting electrical energy comprising a plurality of electrically coupled wind power plants (1), characterized in that the device (2) has a device for generating a DC voltage in the range between 100 V and 10,000 V, the device for Generation of this DC voltage has a current control, and that the device has a galvanic separation from the electrical system of the coupled wind turbines (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrere elektrisch gekoppelte Windkraftanlagen umfassende Vorrichtung zur Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie.The invention relates to a device comprising several electrically coupled wind turbines for generating and transmitting electrical energy.

Eine derartige auch als Windenergieanlage bezeichnete Windkraftanlage weist ein durch Windkraft antreibbares Windrad, einen durch das Windrad antreibbaren Generator, einen mit dem Generator elektrisch verbundenen Frequenzumrichter und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Frequenzumrichters auf.Such a wind turbine, also referred to as a wind power plant, has a wind turbine driven by wind power, a generator driven by the wind turbine, a frequency converter electrically connected to the generator and a control device for controlling the frequency converter.

Der Generator dient dazu, kinetische Energie des Windrads in elektrische Energie umzuwandeln. Der Frequenzumrichter wiederum ist mit einem Stromnetz verbunden und so ausgebildet, den vom Generator erzeugten elektrischen Wechselstrom zur Einspeisung in das Stromnetz umzurichten.The generator is used to convert kinetic energy of the wind turbine into electrical energy. The frequency converter in turn is connected to a power grid and designed to convert the electrical AC generated by the generator for feeding into the power grid.

Dazu weist der Frequenzumrichter einen mit dem Generator verbundenen Generatorstromrichter, einen mit dem Generatorstromrichter verbundenen Zwischenkreis und einen mit dem Zwischenkreis verbundenen Netzstromrichter zum Verbinden mit dem Stromnetz auf.For this purpose, the frequency converter has a generator converter connected to the generator, an intermediate circuit connected to the generator converter, and a mains converter connected to the intermediate circuit for connection to the power grid.

Windkraftanlagen dieser Art sind beispielsweise aus der DE 101 17 212 A1 und der DE 103 34 051 A1 bekannt.Wind turbines of this kind are for example from the DE 101 17 212 A1 and the DE 103 34 051 A1 known.

Generell sind bei Windkraftanlagen Umrichter bekannt, die als Generatorstromrichter entweder einen als Frequenzumrichter betriebenen sogenannten 4-Quadranten-Stromrichter unter Verwendung von Halbleiterschaltern oder einen Diodengleichrichter unter Verwendung von Diodenelementen benutzen. Bei einem 4-Quadranten-Stromrichter werden die Halbleiterschalter hierbei geschaltet, um in kommutierender Weise aus der vom Generator erzeugten Wechselspannung eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom zu erzeugen, der in den Zwischenkreis eingespeist wird.In general, inverters are known in wind turbines which use either a frequency converter operated as a so-called 4-quadrant power converter using semiconductor switches or a diode rectifier using diode elements as a generator converter. In a 4-quadrant converter, the semiconductor switches are switched in this case in order to generate in a commutating manner from the AC voltage generated by the generator, a DC voltage or a DC current, which is fed into the DC link.

Die Halbleiterschalter werden hierzu in gepulster Weise angesteuert, um die anliegende Wechselspannung gleichzurichten. Im Gegensatz hierzu verwenden Diodengleichrichter passiv ausgelegte Diodenelemente, die nicht geschaltet werden müssen und die in passiver Weise die anliegende Wechselspannung in eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom gleichrichten.The semiconductor switches are for this purpose driven in a pulsed manner to rectify the applied AC voltage. In contrast, diode rectifiers use passively designed diode elements that do not need to be switched and that passively rectify the applied AC voltage into a DC voltage or a DC current.

Der Umrichter dient dazu, vom Generator erzeugte, frequenzvariable Wechselströme so in Frequenz, Amplitude und Phase umzurichten, dass eine Energieeinspeisung in das Stromnetz erfolgen kann.The inverter is used to convert frequency-variable alternating currents generated by the generator into frequency, amplitude and phase in such a way that energy can be fed into the power grid.

Da Offshore-Windkraftanlagen zunehmend relativ weit vom Land, insbesondere mehr als 75 km entfernt errichtet werden, muss für die Leistungsübertragung eine Hochspannung verwendet werden.Since offshore wind turbines are increasingly being built relatively far from the land, in particular more than 75 km away, a high voltage must be used for power transmission.

Zurzeit werden entfernt im Meer gebaute Windkraftanlagen zunächst lokal über ein Mittelspannungsnetz mit Wechselspannungen zwischen 10 kV und 35 kV verbunden. Für die Energieübertragung zum Land werden für Entfernungen von bis zu 80 km Hochspannungs-Wechselstromnetze mit einer Wechselspannung von 110 kV bis zu 380 kV verwendet.At present, wind turbines built in the sea are initially connected locally via a medium-voltage grid with alternating voltages between 10 kV and 35 kV. For the transmission of energy to the country high-voltage AC grids with an AC voltage of 110 kV up to 380 kV are used for distances of up to 80 km.

Für größere Entfernungen wird die im lokalen Mittelspannungsnetz verwendete Spannung von 10 kV bis 35 kV mittels eines Umrichters auf eine Gleichspannung von einigen 100 kV gewandelt und dann als Gleichstrom über Entfernungen von mehreren hundert km transportiert, um hohe kapazitive Blindleistungen zu vermeiden. In der Praxis werden zur elektrischen Energieübertragung Verfahren zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) angewendet. An Land wird diese Gleichspannung dann in eine Wechselspannung von 110 kV oder höher umgewandelt und in das bestehende Hochspannungsnetz eingespeist.For longer distances, the voltage used in the local medium-voltage network of 10 kV to 35 kV is converted by means of an inverter to a DC voltage of some 100 kV and then transported as direct current over distances of several hundred km, in order to avoid high capacitive reactive power. In practice, methods for high voltage direct current (HVDC) transmission are used for electrical energy transmission. On land, this DC voltage is then converted into an AC voltage of 110 kV or higher and fed into the existing high-voltage grid.

Somit entsteht eine Mischung aus Wechsel- und Gleichspannungen mit Transformatoren und Gleichrichtern bei mehreren Anlagenteilen, die vor allem deshalb erforderlich sind, weil der Generator je nach Drehzahl der Windturbine eine variable Stromfrequenz erzeugt, die in die konstante Netzfrequenz, beispielsweise 50 Hz, umgewandelt werden muss.This creates a mixture of alternating and direct voltages with transformers and rectifiers in several parts of the system, which are mainly necessary because the generator generates a variable current frequency depending on the speed of the wind turbine, which must be converted into the constant grid frequency, for example, 50 Hz ,

Da der Generator der Windkraftanlage mit Niederspannung arbeitet, muss ein Transformator die hohe Wechselspannung herstellen, die mittels eines Gleichrichters auf die gewünschte hohe Gleichspannung zwischen 100 kV und 1.000 kV gebracht wird.Since the generator of the wind turbine works with low voltage, a transformer must produce the high AC voltage, which is brought by means of a rectifier to the desired high DC voltage between 100 kV and 1,000 kV.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zum Betrieb solcher Offshore-Windkraftanlagen zu schaffen, die mit geringem Aufwand für die Übertragung der erzeugten elektrischen Energie verbunden ist. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das beispielsweise im Offshore-Gebiet installierte Mittelspannungsnetz und die erforderliche Einrichtung zur Umwandlung in eine Gleichspannung von einigen hundert kV einzusparen. Dabei sollen die aktiven Bauteile jeder einzelnen Windkraftanlage nur mit geringen Spannungspegeln arbeiten.The invention has for its object to provide a way to operate such offshore wind turbines, which is connected with little effort for the transmission of electrical energy generated. In particular, the invention is based on the object, for example, to save the medium-voltage network installed in the offshore area and the required device for conversion to a DC voltage of a few hundred kV. The active components of each wind turbine should work only with low voltage levels.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.The objects are achieved with a device according to the features of claim 1. The further embodiment of the invention can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung im Bereich zwischen einigen hundert Volt bis zu einigen tausend Volt (100 V bis 10.000 V) aufweist, welche zur Stromregelung und zur Erzeugung der Gleichspannung ausgeführt ist, wobei die Einrichtung eine galvanische Trennung zum elektrischen System der gekoppelten Windkraftanlagen umfasst, um die aktiven Bauteile jeder einzelnen Windkraftanlage mit geringen Spannungspegeln zu betreiben. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass ein nach dem Stand der Technik erforderliches und derzeit bei Offshore-Anlagen eingesetztes Mittelspannungsnetz und die erforderliche Einrichtung zur Umwandlung der von der jeweiligen Windkraftanlage erzeugten Wechselspannung in eine Gleichspannung entbehrlich ist. Hierzu umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung durch Kopplung von mehreren Windkraftanlagen, wobei jede der Windkraftanlagen über eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung im Bereich zwischen einigen hundert Volt bis zu einigen tausend Volt verfügt. Die so erzeugte Gleichspannung kann ohne weitere Umformung über weite Entfernungen von mehreren 100 km bis hin zu mehr als 1.000 km, beispielsweise mittels Seekabeln, bis zu einer entsprechenden Verteilerstelle, vorzugsweise auf dem Festland, geführt werden. Der Kerngedanke betrifft somit die Reihenschaltung einer Vielzahl von Windkraftanlagen, durch die in der Summe eine hohe Gleichspannung erzeugt werden kann, wobei jede einzelne Windkraftanlage nur eine relativ geringe Spannung erzeugt. According to the invention, therefore, a device is provided which has a device for generating a DC voltage in the range between a few hundred volts to a few thousand volts (100 V to 10,000 V), which is designed for current regulation and for generating the DC voltage, wherein the device is a galvanic Separation to the electrical system of the coupled wind turbines includes to operate the active components of each wind turbine with low voltage levels. The invention is based on the recognition that a required according to the prior art and currently used in offshore installations medium-voltage network and the required means for converting the AC voltage generated by the respective wind turbine into a DC voltage is unnecessary. For this purpose, the device according to the invention comprises a device for generating a DC voltage by coupling several wind turbines, each of the wind turbines has a device for generating a DC voltage in the range between a few hundred volts to a few thousand volts. The DC voltage thus generated can be performed over long distances of several 100 km up to more than 1,000 km, for example by means of submarine cables, up to a corresponding distribution point, preferably on the mainland, without any further transformation. The core idea thus relates to the series connection of a plurality of wind turbines, by the sum of a high DC voltage can be generated, each individual wind turbine generates only a relatively low voltage.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus auch, dass die Einrichtung zur Erzeugung der Gleichspannung eine galvanische Trennung zum elektrischen System der Windkraftanlage umfasst. Hierzu dient beispielsweise ein Transformator mit einer Spannungstrennung von bis zu 1 MV.In addition, an essential aspect of the present invention is also that the device for generating the DC voltage comprises a galvanic isolation to the electrical system of the wind turbine. For this purpose, for example, a transformer with a voltage separation of up to 1 MV is used.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass in der einzelnen Windkraftanlage lediglich Halbleiter und Schalter mit geringer Spannungsfestigkeit erforderlich sind, wobei sichergestellt werden muss, dass diese gegenüber der Erde isoliert aufgebaut werden.It proves to be particularly advantageous that only semiconductors and switches with low dielectric strength are required in the individual wind turbine, it must be ensured that they are isolated from the earth.

Gemäß einer weiteren, besonders praxisgerechten Abwandlung wird der für die galvanische Trennung verwendete Transformator mit einer Frequenz von mehreren hundert Hz bis zu einigen kHz betrieben. Indem bei der Vorrichtung in der Windkraftanlage durch einen Hochfrequenztransformator eine galvanische Trennung vom Hochspannungskreis realisiert ist, kann innerhalb der Windkraftanlage Niederspannungstechnik verwendet werden.According to a further, particularly practical modification of the transformer used for the galvanic separation is operated with a frequency of several hundred Hz up to a few kHz. By galvanic isolation from the high voltage circuit is realized in the device in the wind turbine by a high-frequency transformer, low-voltage technology can be used within the wind turbine.

Selbstverständlich schließt die Erfindung auch solche Vorrichtungen ein, bei denen einzelne Windkraftanlagen in einer Parallelschaltung verbunden sind, falls sich hieraus in der Praxis Vorteile ergeben. Der wesentliche Gedanke der Erfindung betrifft hingegen eine Reihenschaltung einer Vielzahl von Windkraftanlagen, insbesondere zwischen 10 und 1.000, sodass in Summe eine Gleichspannung von bis zu mehreren hundert oder tausend kV realisierbar ist.Of course, the invention also includes such devices in which individual wind turbines are connected in a parallel circuit, if this results in practice advantages. By contrast, the essential idea of the invention relates to a series connection of a large number of wind power plants, in particular between 10 and 1000, so that in total a DC voltage of up to several hundred or a thousand kV can be realized.

Die Einrichtung zur Erzeugung dieser Gleichspannung dient dabei vorzugsweise zugleich zur Stromregelung, sodass der Stromfluss über ein Fernwirksystem, insbesondere landseitig gesteuert werden kann.The device for generating this DC voltage preferably serves at the same time for current regulation, so that the current flow can be controlled via a telecontrol system, in particular on the land side.

Weiterhin erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn zumindest ein wesentlicher Anteil der verbundenen Windkraftanlagen, vorzugsweise alle Windkraftanlagen, eine Freilaufdiode oder einen Kurzschlussschalter aufweisen, damit so bei einem Ausfall einzelner Windkraftanlagen die verbleibenden Windkraftanlagen weiterhin Energie in das Gleichstromsystem einspeisen können.Furthermore, it proves to be particularly advantageous if at least a substantial proportion of the connected wind turbines, preferably all wind turbines, have a freewheeling diode or a short-circuit switch so that in case of failure of individual wind turbines, the remaining wind turbines can continue to feed energy into the DC system.

Für die Übertragung der Gleichspannung können an sich bekannte Kabel eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird für die Übertragung ein einadriges geschirmtes Kabel verwendet, dessen Schirmung bei jeder Windkraftanlage geerdet ist. Auf diese Weise kann ein Teil oder der gesamte negative Strom über die Erde geleitet werden.For the transmission of the DC voltage known per se cables can be used. Particularly preferred for transmission a unipolar shielded cable is used, the shield is grounded at each wind turbine. In this way, part or all of the negative current can be routed across the earth.

Die so über große Entfernungen übertragene Gleichspannung wird an einer landseitigen Station oder an einem anderen Bestimmungspunkt in eine Wechselspannung mit beispielsweise 10 kV oder höher umgewandelt und in vorhandene Mittelspannungs- oder Hochspannungsnetze eingespeist.The DC voltage thus transmitted over long distances is converted at an on-shore station or at another destination into an AC voltage of, for example, 10 kV or higher and fed into existing medium-voltage or high-voltage networks.

Dabei erweist sich als besonders Erfolg versprechend, wenn die Regelung des gesamten Systems auch ohne Kommunikation zwischen der Landstation und den einzelnen Anlagen erfolgt. Der an Land befindliche Umrichter zur Kopplung des Systems an das Drehstromnetz regelt den Strom des Gleichstromübertragungssystems eingangsseitig nach einer vorbestimmten, einstellbaren Kennlinie in Abhängigkeit der Ausgangsspannung der gekoppelten Windkraftanlagen.It proves to be particularly successful, if the regulation of the entire system takes place without communication between the land station and the individual plants. The onshore converter for coupling the system to the three-phase supply system regulates the current of the DC transmission system on the input side according to a predetermined, adjustable characteristic as a function of the output voltage of the coupled wind turbines.

Beispielsweise wird dabei landseitig zunächst ein Strom von 10 A abgefordert und der Spannungsabfall erfasst. Sofern ein vorbestimmter unterer Spannungsgrenzwert, beispielsweise 400 kV, erreicht wird, wird linear die Stromstärke erhöht, bis ein vorbestimmter oberer Spannungsgrenzwert von beispielsweise 500 kV mit einer Stromstärke von beispielsweise 2.000 A als maximale Leistungsfähigkeit der Vorrichtung erreicht ist.For example, on land side, a current of 10 A is first demanded and the voltage drop is detected. If a predetermined lower voltage limit, for example, 400 kV, is reached, the current is linearly increased until a predetermined upper voltage limit, for example, 500 kV with a current of For example, 2,000 A is achieved as maximum performance of the device.

Vorzugsweise erfasst jede einzelne Windkraftanlage die Stromstärke über einen galvanisch getrennten Stromwandler und regelt ihre Ausgangsspannung entsprechend der zur Verfügung stehenden Leistung, begrenzt diese jedoch auf einen maximalen vorgegebenen Wert nach der Vorschrift: max. Gesamtspannung / Anzahl der gekoppelten Windkraftanlagen .Preferably, each wind turbine detects the current through a galvanically isolated current transformer and regulates its output voltage according to the available power, but limits this to a maximum predetermined value according to the rule: Max. Total voltage / number of coupled wind turbines ,

Der landseitige Umrichter regelt die ins Netz eingespeiste Leistung entsprechend der Eingangsleistung des Gleichstromsystems (Udc∙Idc).The shore-side converter regulates the power fed into the grid according to the input power of the DC system (U dc ∙ I dc ).

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 eine Prinzipskizze einer mehrere in Reihenschaltung gekoppelte Windkraftanlagen umfassenden Vorrichtung; 1 a schematic diagram of a plurality of coupled in series coupled wind turbines device;

2 eine Prinzipskizze der in 1 gezeigten Windkraftanlagen mit einem Transformator; 2 a schematic diagram of in 1 shown wind turbines with a transformer;

3 eine grafische Darstellung der Stromregelung in Abhängigkeit der gesamten Gleichspannung. 3 a graphic representation of the current regulation as a function of the total DC voltage.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 wird nachstehend anhand der 1 und 2 näher dargestellt. Dabei zeigt 1 mehrere elektrisch gekoppelte Windkraftanlagen 1 der Vorrichtung 2 mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung im Bereich zwischen einigen hundert Volt bis zu mehreren tausend Volt durch Kopplung einer Vielzahl von Windkraftanlagen 1, von denen hier lediglich eine exemplarisch dargestellt ist. Die Einrichtung weist zur galvanischen Trennung zum elektrischen System der gekoppelten Windkraftanlagen 1 einen in 2 dargestellten Transformator 3 auf, sodass die aktiven Bauteile jeder einzelnen Windkraftanlage 1 mit geringen Spannungspegeln betrieben werden können. Eine Vielzahl zwischen 10 und mehreren 100 solcher Windkraftanlagen 1 werden in Reihe geschaltet, sodass in der Summe eine Gleichspannung von bis zu mehreren hundert kV erzeugt wird. Diese Gleichspannung kann von einem Gleichspannungsnetz 7 ohne weitere Umformung über weite Entfernungen von mehreren hundert km geführt werden. Für die Übertragung wird nur ein einadriges geschirmtes Kabel benötigt, dessen Schirm bei der Windkraftanlage 1 eine Erdung 4 hat. Ein Teil oder der gesamte negative Strom kann über eine Erdung 5 geleitet werden. An einer Landstation 6 wird diese Gleichspannung in eine Wechselspannung mit 10 kV oder höher umgewandelt und in das Mittelspannungs-Wechselstromnetz bzw. Hochspannungs-Wechselstromnetz 8 eingespeist.An inventive device 2 will be described below on the basis of 1 and 2 shown in more detail. It shows 1 several electrically coupled wind turbines 1 the device 2 with a device for generating a DC voltage in the range between a few hundred volts to several thousand volts by coupling a variety of wind turbines 1 of which only one example is shown here. The device has the galvanic isolation to the electrical system of the coupled wind turbines 1 one in 2 illustrated transformer 3 so that the active components of each wind turbine 1 can be operated at low voltage levels. A large number between 10 and several hundred such wind turbines 1 are connected in series, so that in total a DC voltage of up to several hundred kV is generated. This DC voltage can be from a direct voltage network 7 be carried out over long distances of several hundred km without further transformation. Only one single-core shielded cable is required for the transmission, its shield at the wind turbine 1 a grounding 4 Has. Part or all of the negative current can be through a ground 5 be directed. At a land station 6 This DC voltage is converted into an AC voltage of 10 kV or higher and into the medium-voltage AC mains or high-voltage AC mains 8th fed.

In 2 ist das Regelungsschema der in 1 gezeigten Landstation 6 näher dargestellt. Die Landstation 6 umfasst einen nicht näher dargestellten Umrichter zur Kopplung des Gleichspannungsnetzes 7 an das Hochspannungs-Wechselstromnetz 8. Dabei wird die Stromstärke I des durch ein Gleichstromübertragungssystem der gekoppelten Windkraftanlagen 1 übertragenen Eingangsstroms der Landstation 6 entsprechend einer vorbestimmten Kennlinie in Abhängigkeit der Ausgangsspannung U des Systems geregelt. Beispielsweise wird dabei von der Landstation 6 zunächst eine Stromstärke I von 10 A abgefordert und der Spannungsabfall erfasst. Sobald der vorbestimmte untere Spannungsgrenzwert Umin von 400 kV überschritten ist, wird linear die Stromstärke I erhöht, bis ein vorbestimmter oberer Spannungsgrenzwert Umax von 500 kV erreicht wird, welcher dann einer Stromstärke von 2.000 A als maximale Leistungsfähigkeit der Vorrichtung entspricht. Vorzugsweise erfasst jede einzelne Windkraftanlage 1 die Stromstärke I über einen galvanisch getrennten Stromwandler, regelt ihre Ausgangsspannung U entsprechend der zur Verfügung stehenden Leistung und begrenzt diese gegebenenfalls auf einen maximalen vorgegebenen Wert.In 2 is the regulatory scheme of in 1 shown land station 6 shown in more detail. The land station 6 comprises a converter not shown in detail for coupling the DC voltage network 7 to the high voltage AC mains 8th , In this case, the current intensity I of the coupled by a DC transmission system of wind turbines 1 transmitted input current of the land station 6 controlled according to a predetermined characteristic as a function of the output voltage U of the system. For example, it is from the land station 6 initially a current I of 10 A requested and recorded the voltage drop. As soon as the predetermined lower voltage limit U min of 400 kV is exceeded, the current intensity I is linearly increased until a predetermined upper voltage limit U max of 500 kV is reached, which then corresponds to a current intensity of 2000 A as maximum performance of the device. Preferably, each individual wind turbine captures 1 the current intensity I via a galvanically isolated current transformer, regulates its output voltage U according to the available power and limits this optionally to a maximum predetermined value.

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  • DE 10117212 A1 [0005] DE 10117212 A1 [0005]
  • DE 10334051 A1 [0005] DE 10334051 A1 [0005]

Claims (7)

Eine mehrere elektrisch gekoppelte Windkraftanlagen (1) umfassende Vorrichtung (2) zur Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gleichspannung im Bereich zwischen 100 V und 10.000 V aufweist, wobei die Einrichtung zur Erzeugung dieser Gleichspannung eine Stromregelung aufweist, und dass die Einrichtung eine galvanische Trennung zum elektrischen System der gekoppelten Windkraftanlagen (1) aufweist.A number of electrically coupled wind turbines ( 1 ) comprehensive device ( 2 ) for generating and transmitting electrical energy, characterized in that the device ( 2 ) has a device for generating a DC voltage in the range between 100 V and 10,000 V, wherein the means for generating this DC voltage has a current control, and that the device is a galvanic isolation to the electrical system of the coupled wind turbines ( 1 ) having. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein wesentlicher Anteil der verbundenen Windkraftanlagen (1) in einer Reihenschaltung gekoppelt ist.Contraption ( 2 ) according to claim 1, characterized in that at least a substantial proportion of the connected wind turbines ( 1 ) is coupled in a series circuit. Vorrichtung (2) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur galvanischen Trennung einen Transformator (3) mit einer Spannungstrennung von bis zu 1 MV aufweist.Contraption ( 2 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the means for galvanic isolation a transformer ( 3 ) with a voltage separation of up to 1 MV. Vorrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (3) mit einer Frequenz von mehreren hundert Hz bis zu einigen kHz betreibbar ist.Contraption ( 2 ) according to claim 3, characterized in that the transformer ( 3 ) can be operated with a frequency of several hundred Hz up to a few kHz. Vorrichtung (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlagen (1) eine Freilaufdiode und/oder einen Kurzschlussschalter aufweisen.Contraption ( 2 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wind turbines ( 1 ) have a freewheeling diode and / or a short-circuit switch. Vorrichtung (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) eine insbesondere landseitige Station (Landstation 6) zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Wechselspannung mit 10 kV oder höher aufweist. Contraption ( 2 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 2 ) a particular land-side station (land station 6 ) for converting the DC voltage into an AC voltage of 10 kV or higher. Vorrichtung (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) zusätzlich zu den Windkraftanlagen (1) noch zumindest eine weitere, mit diesen zu einem Verbund gekoppelte Stromerzeugungsanlage zur Erzeugung von Gleichspannung aufweist.Contraption ( 2 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 2 ) in addition to wind turbines ( 1 ) still has at least one further, coupled to a composite power generation plant for generating DC voltage.
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