Elektriske design og styring - vindmøller

Institut for Energiteknik

Det overordnede mål med projektet har været at udvikle et simuleringsværktøj til vindmøller, der kan simulere samlet en vindmølle, lige fra det mekaniske system til den elektriske integration på nettet.

Projektbeskrivelse
Vindmøllers elektriske design og styring er i en hastig udvikling. Nye styringskoncepter ikke mindst med henblik på øget reguleringsevne af produktionen og begrænsninger af påvirkningerne på møllen tilfører added value til møllerne. En af mulighederne er frekvensomformere/variabel omløbstal, hvortil der bl.a anvendes avanceret effektelektronik, som stiller helt nye udfordringer i design-fasen af vindmøller. Tidligere var der hovedsagelig fokus på de mekaniske elementer i vindmøller, men det er nu nødvendigt også at inkludere den elektriske del og udnytte dens muligheder for bedre at kunne indpasse møllerne i stor skala i elsystemet og styre laster mm. Derfor igangsættes et rammeprogram inden for modellering og simulering af vindmøller med speciel fokus på den elektriske del og dens vekselvirkning med møllens mekaniske konstruktion og nettet. Formålet i projektet er at opbygge en simuleringsplatform til simulering af speciel den elektriske del i vindmøller, som kan supplere modeller for de mekaniske/vindmæssige forhold, modelleret med aeroelastiske værktøjer som HAWC og Flex 4. Modellerne skal kunne anvendes på forskellige niveauer alt efter hvilken situation, der ønskes simuleret. Det er endvidere formålet på sigt at anvende modellerne til en højere grad af optimering af delelementer i en vindmølle, men også at kunne systemoptimere en vindmølle lige fra vinge og ud til det elektriske net
Resultater

Simuleringsværktøjet anvender Matlab/Simulink som grundlæggende modelværktøj, men derudover HAWC, SABER og DigSilent. Disse anvendes alt efter hvor fokus er i den aktuelle simulering. Flg. er opnået i projektet: 1) Omfattende modelbibliotek i MATLAB/Simulink. Dette er nu til test hos de danske vindmølleproducenter og underleverandører. En række andre internationale forskningsinstitutioner og virksomheder har efterspurgt biblioteket. MATLAB/SIMULINK ønsker en speciel aftale om kommercialisering. Modellerne er åbne og kan let modificeres. 2) Mere avancerede generatormodeller i HAWC har afsløret muligheden for at simulere resonansfænomener, som har kunnet måles, men ikke tidligere kunnet simuleres i HAWC. Dette åbner nu muligheden for optimering af det elektrisk-mekaniske system. 3) Modelbibliotek i SABER, som specielt giver AAU/Risø mulighed for at simulere avancerede design og effektelektroniske systemer, som ingen andre værktøjer kan simulere. 4) Modelbibliotek i DigSilent, som muliggør avanceret netanalyse med eksempelvis pitch/aktiv stall vindmøller. Derudover kan simuleres standard induktionsgenerator med softstarter, dobbeltfødet generator med effektkonverter herunder aktiv og reaktiv effektkontrol. 5) Nye metoder til initialisering af modellerne i DigSilent, som reducerer tiden for en simulering væsentlig. 6) Nye modeller for softstartere og generatorer. 7) Modellerne er afprøvet på en vindmøllepark i Danmark og er blevet anvendt som problemløser i forbindelse med ikke-forklarlige fejl. 8) Publiceret mere end 10 artikler, hvor flere er i peer-reviewed tidsskrifter. 9) Afholdt en temadag, hvor alle danske producenter var til stede og fik overdraget modeller. Der var en bred interesse for såvel MATLAB/Simulink som DigSilent modellerne. Projektet anses for til fulde at have opfyldt sit formål og vil nu fortsætte med at udvide modellerne, samt designe og optimere helt nye vindmøllesystemer

Key figures

Periode:
2001 - 2004
Bevillingsår:
2001
Egen finansiering:
4,03 mio.
Støttebeløb:
2,66 mio.
Støtteprocent:
40 %
Projektbudget:
6,68 mio.

Kategori

Oprindelig title
Elektriske design og styring - Simuleringsplatform til modellering, optimering og design af vindmøller
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Vind
Projekttype
Forskning
Journalnummer
1363/01-0013

Deltagere

Aalborg Universitet (Fredrik Bajers Vej) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
Danmarks Tekniske Universitet (DTU)

Kontakt

Kontakperson
Blaabjerg, Frede
Adresse

Øvr. Partnere: