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Katharina Günther

• Der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien in der elektrischen Energieversorgung geht einher mit einer Abschaltung konventioneller Kraftwerke und beeinträchtigt insbesondere die Netzfrequenzdynamik in besonderen Belastungsfällen. Windenergieanlagen können mit geeigneten Regelungsverfahren zur Netzfrequenzstützung beitragen. In dieser Arbeit werden die Verfahren der \(\it df/dt\)-Regelung und der Virtuellen Synchronmaschine in der Gesamtregelungsstruktur mit einer aktiven Dämpfung mechanischer Torsionsschwingungen untersucht. Die analytische Betrachtung der Gesamtregelungen erfolgt mit Blick auf das resultierende Betriebsverhalten der Windenergieanlage sowie der Rückwirkungen zum Netz. Dabei werden der Eigenfrequenzbereich des mechanischen Triebstrangs, die Dimensionierung des Zwischenkreises sowie reale Randbedingungen wie Modellunsicherheiten und Messwerterfassungen berücksichtigt. Die Ergebnisse werden mithilfe von Simulationsstudien und Messreihen an einem Laborversuchsstand validiert.
• The increasing share of renewable energies in the electrical power supply is accompanied by a decommissioning of conventional power plants with effects on the grid frequency dynamics during special load events. To enable a grid frequency support with wind turbines, appropriate control methods need to be implemented. In this work, the \(\it df/dt\)-control and virtual synchronous machine are investigated as representative frequency support control methods in the overall control structure with an active damping of mechanical torsional oscillations. The analysis of the overall control structure is performed considering the resulting operational behavior of the wind turbine as well as the effects on the grid. The natural frequency range of the mechanical drive train, the dimensioning of the DC-link and constraints such as model uncertainties and the influence of sensors are considered. The results are validated with simulation studies and measurements on a laboratory test bench.