This thesis discusses the modelling and control of large-scale direct-drive wind turbine systems (WTSs) under open-switch faults in the machine-side converter. The two machine types used in direct-drive WTSs are the permanent magnet synchronous machine (PMSM) and the electrically excited synchronous machine (EESM). For the EESM, a nonlinear dynamic model including damper windings is derived. A method is developed to measure the nonlinear flux linkage maps of the EESM. Current and torque controllers are designed based on the nonlinear flux linkage maps. For linear PMSMs and nonlinear EESMs, post-fault control strategies are developed. Such strategies cover an improved anti-windup strategy, a modified space-vector modulation, and an optimal d-axis current injection for PMSMs and a fault-optimal current reference generation for EESMs. The impacts of the post-fault control strategies on WTSs are investigated in the laboratory. For that, the dynamics of large-scale wind turbine systems are down-scaled for real-time emulation to small-scale laboratory setups based on the ratios of physical SI-units. The measurement results show that it is possible for both machines to produce almost the same amount of energy as in the fault-free case, when the proposed post-fault strategies are applied to WTSs with open-switch converter faults.     «

This thesis discusses the modelling and control of large-scale direct-drive wind turbine systems (WTSs) under open-switch faults in the machine-side converter. The two machine types used in direct-drive WTSs are the permanent magnet synchronous machine (PMSM) and the electrically excited synchronous machine (EESM). For the EESM, a nonlinear dynamic model including damper windings is derived. A method is developed to measure the nonlinear flux linkage maps of the EESM. Current and torque controll...     »

Diese Arbeit befasst sich mit der Modellierung und Regelung von Windkraftanlagen (WKAn) mit Schalterfehlern im maschinenseitigen Umrichter. Die in diesen WKAn eingesetzten elektrischen Maschinen sind die Permanentmagnet-Synchronmaschine (PMSM) und die elektrisch erregte Synchronmaschine (EESM). Für die EESM wird ein nichtlineares dynamisches Modell hergeleitet welches auch die Dämpferwicklungen berücksichtigt. Für diese Modellierung der EESM werden Flusskarten benötigt. Hierfür wird eine Methode zur Messung der Flusskarten von EESMn entwickelt. Mittels dieser Flusskarten werden die Stromregler ausgelegt und eine Momentensteuerung entworfen. Sowohl für lineare PMSMn als auch für nichtlineare EESMn werden Regelstrategien für den Fehlerfall entwickelt. Diese beinhalten ein angepasstes ``Anti-windup'' in der Stromregelung, eine modifizierte Raumzeigermodulation und für PMSMn eine fehleroptimale d-Stromeinprägung, bzw. für EESMn eine fehleroptimale Stromreferenzgenerierung. Die Auswirkungen der Regelstrategien für den Fehlerfall auf WKAn werden im Labor untersucht. Dafür wird die Dynamik von WKAn großer Leistung auf Laborprüfstände kleiner Leistung skaliert. Diese Skalierung basiert auf den Verhältnissen physikalischer SI-Einheiten. Die Messergebnisse zeigen, dass es, unter Verwendung der für diesen Fall angepassten Regelstrategien, für beide Maschinentypen möglich ist, auch im Fehlerfall annähernd die gleiche Energiemenge wie im fehlerfreien Fall zu erzeugen.     «

Diese Arbeit befasst sich mit der Modellierung und Regelung von Windkraftanlagen (WKAn) mit Schalterfehlern im maschinenseitigen Umrichter. Die in diesen WKAn eingesetzten elektrischen Maschinen sind die Permanentmagnet-Synchronmaschine (PMSM) und die elektrisch erregte Synchronmaschine (EESM). Für die EESM wird ein nichtlineares dynamisches Modell hergeleitet welches auch die Dämpferwicklungen berücksichtigt. Für diese Modellierung der EESM werden Flusskarten benötigt. Hierfür wird eine Methode...     »