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Pitch-System Neues elektrisches Pitch-System für Anlagen bis 3.X MW Leistung

| Redakteur: Jan Vollmuth

SSB Wind Systems hat mit Perfect Pitch auf der Wind Energy 2014 in Hamburg ein neuartiges elektrisches Pitch-System vorgestellt. Das modulare System integriert zahlreiche dezentrale Funktionen eines Pitch-Systems in den Umrichter, spart damit Platz und lässt sich flexibel individuellen Anforderungen anpassen.

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(Bild: SSB Wind Systems )

Solche Funktionen waren bislang in Form von verschiedensten Modulen dezentral und diskret in einem Achsschrank angeordnet. Der neue Umrichter mit der Bezeichnung Perfect Pitch Drive (ehemals MPC – Multi Pitch Controller) kann somit zusätzlich Aufgaben von Komponenten übernehmen, für deren Installation bislang ein gewisser Bauraum im Achsschrank sowie ein zusätzlicher Hauptschrank eingeplant werden mussten.

Zahlreiche Funktionen integriert

In diesem Zusammenhang integrierten die Entwickler von SSB Wind Systems bisher folgende Funktionen in den Umrichter: Zwischenkreisladung, Ansteuerung/Überwachung der Motorbremse, Netzteil, Ladegerät für Backup-Speicher, Netzspannungswächter, Backupspannungswächter, Überwachung der Motortemperatur, Temperatursteuerung des Schaltschrankes und direkte 24-V-Schütz-Ansteuerung.

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Aus diesem cleveren Systemkonzept ergeben sich, zusätzlich zur Reduzierung von Systemkosten, eine ganze Reihe an entscheidenden Vorteilen. Perfect Pitch lässt sich als modulares System nun wesentlich flexibler an Kundenanforderungen anpassen. Durch die Integration bislang dezentraler Funktionen in den Perfect Pitch Drive konnte außerdem der Bauraum in den Achsschränken reduziert werden, was nicht nur zu Platzeinsparungen im Schaltschrank selbst, sondern auch in der Rotornabe sorgt, da nun für die Installation eines Pitch-Systems weniger Schränke benötigt werden. Darüber hinaus schafft Perfect Pitch als skalierbare Plattform völlig neue Synergieeffekte, denn bei einer Anpassung der Leistung ändert sich zukünftig nur der Leistungsteil, alles andere bleibt Plattformübergreifend gleich. Mit Blick auf die zukünftigen Anforderungen eines Pitch-Systems erleichtert dies zudem die Entwicklungsarbeit und reduziert den Schulungsaufwand für das Servicepersonal drastisch.

Erhöhte Zuverlässigkeit des Gesamtsystems

Ein weiterer zentraler Vorteil von Perfect Pitch ist die Steigerung der Zuverlässigkeit durch eine Reduzierung des Verdrahtungsaufwandes sowie der Anzahl an Bauteilen im Achsschrank bei mindestens gleicher Funktionalität. Aufgrund des voll integrierten Umrichters mit zahlreichen Zusatzfunktionen kann ferner der Anteil an externen manuellen Fertigungs- und Prüftätigkeiten reduziert werden. Analog hierzu erhöht sich der Anteil an vollautomatischen Tests im Zuge der Fertigung, bei denen sich u.a. alle im Umrichter integrierten zusätzlichen Funktionen abfragen lassen.

Last, but not least ermöglicht das neue Systemkonzept ein erweitertes Condition Monitoring und damit eine verbesserte Diagnose sowie eine höhere Servicefreundlichkeit.

Sicherheit wird groß geschrieben

Ein wichtiger Anspruch der Ingenieure während der Entwicklung von Perfect Pitch bestand u.a. darin, ein Pitch-System bereitzustellen, das mindestens durch die gleiche hohe Sicherheit überzeugt, wie die bisherigen Systeme von SSB Wind Systems. Vor diesem Hintergrund entspricht Perfect Pitch , genauer der Umrichter als wichtigster Bestandteil der Sicherheitskette in einem Pitch-System, dem hohen Performance-Level „d“ und wurde gemäß IEC 13849 zertifiziert. Mit Posi-Safe verfügt das neue Pitch-System außerdem über eine erweiterte Sicherheitsfunktion.

Stand zur Ansteuerung der Leistungsendstufe bislang pro Achsschrank ein Microcontroller zur Verfügung, sind in Perfect Pitch je Achsschrank nun zwei Microcontroller zu finden, deren Hard- und Software völlig unabhängig voneinander entwickelt wurden. Konkret bedeutet dies, dass auch die Programmierung der Software für die Prozessoren der Controller getrennt voneinander erfolgte, wobei der zweite Prozessor über eine reine EFC-Funktionalität verfügt. Sollte es demnach aufgrund eines Fehlers zu einem Ausfall eines Microcontrollers in einem der drei Achsschränke des Pitch-Systems kommen, wird durch die beschriebene separate Auslegung von Hard- und Software erreicht, dass der Notbetrieb des Systems weiterhin aufrechterhalten bleibt.

Mehr Leistung für die Zukunft

Auf die aktuellen und zukünftigen Anforderungen in der Windenergie reagiert SSB Wind Systems aber nicht allein mit einem wegweisenden neuen Systemkonzept, sondern auch mit einer neuen Dimensionierung der Umrichterleistung. Sollen die ambitionierten Ziele der Energiewende erreicht werden, müssen Onshore-Anlagen im Leistungsbereich von 2,5 bis 3 MW mit größeren Rotorblättern ausgestattet werden, um bei gleichbleibender Generatorleistung an Standorten mit durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten nicht wie bisher zwischen 2000 und 2500 Volllaststunden, sondern z. B. 4000 bis 5000 Volllaststunden zu erreichen.

Dem Trend zu immer größeren Rotordurchmessern trägt SSB Wind Systems Rechnung, indem die Entwicklungsingenieure des Unternehmens die höheren Anforderungen an die Motor-/Umrichterkombination von Pitch-Systemen u.a. durch die Analyse von spezifischen Motorbelastungen für WEA bis 3.X MW ermittelten. Parallel hierzu wurde die Umrichterleistung gesteigert. Der Perfect Pitch Drive verfügt daher im Vergleich zum MPC über einen höheren Nennstrom von 40A und einen dreifachen Nennstrom von 120A (vorher zweifacher Nennstrom). Der Backup-Spannungsbereich liegt nach wie vor zwischen 216 V DC und 456 V DC.

Da SSB Wind Systems den neuen Umrichter auch als Einzelkomponente offeriert, können Kunden von den überzeugenden Eigenschaften von Perfect Pitch Drive profitieren, ohne sich für Perfect Pitch als Gesamtlösung entscheiden zu müssen. (jv)

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