Konzipierung und Vermessung hydrostatischer Windkraftgetriebe

In der vorliegenden Arbeit wird ein hydrostatischer Triebstrang für Windenergieanlagen konzipiert und sowohl statisch als auch dynamisch an einem Prüfstand analysiert. Aufbauend auf dem Stand der Technik werden vier unterschiedliche hydrostatische Konzepte vorgestellt und mit vereinfachten Simulationen hinsichtlich des Energieertrags und der Systemkomplexität analysiert. Das dynamische Verhalten des neuartigen Triebstrangs in dieser Anwendung wird mit Hilfe eines mathematischen Modells beschrieben und bewertet. Am Prüfstand durchgeführte dynamische Messungen dienen der Bestimmung einzelner Parameter des Modells sowie dem Abgleich der Ergebnisse. Das Gesamtsystem aus Getriebe, Peripherie und Steuerung wird mit Hilfe einer Hardware-in-the-Loop Kopplung am Prüfstand mit realen Windkollektiven belastet und erprobt. Eine abschließende Konfiguration eines Getriebes aus am Markt verfügbaren Komponenten führt die gewonnenen Erkenntnisse in einem System zusammen. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Forschungsarbeiten die gute Dynamik und Regelbarkeit des Triebstrangs in dieser speziellen Anwendung. Die verwendeten Druckbegrenzungsventile schützen das System vor Überlasten und erhöhen damit die Betriebssicherheit. Einer der wesentlichen Vorteile besteht in der direkten Kopplung des Generators mit dem Stromnetz. Da die Steuerung und Regelung der Anlage vollständig im hydrostatischen Triebstrang vorgenommen wird, ist eine elektrische Anpassung der Generatorfrequenz an die Netzfrequenz nicht erforderlich. Im Teillastbereich kompensiert das Abschalten einzelner Einheiten den im Normalfall abfallenden Wirkungsgrad und steigert damit den Ertrag der Anlage.