CN104781548A - 用于运行风能设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行至少一个第一风能设备(31)的方法，包括下述步骤：-检测塔振动；-当所检测到的塔振动是纵向振动(40)或者包含纵向振动(40)并且所述纵向振动(40)的振幅超出预定的极限值时，采取用于减少振动的措施，并且用于减少振动的所述措施包括：-在预定的冻结时间段中将当前的俯仰角冻结到当前的值上；-变换所使用的俯仰调节算法，尤其是使得降低调节速度；-将方位位置调节预定的方位角；-将所述第一风能设备(31)的运行从基于第一功率特征曲线的第一运行模式切换到基于第二功率特征曲线的第二运行模式上；和/或-当所述第一风能设备(31)在风电厂(34)中相对于当前的风向设置在第二风能设备(32)后方时，所述第一风能设备(31)的转速与所述第二风能设备(32)的转速相协调，使得所述第一风能设备(31)的转速与所述第二风能设备(32)的转速至少偏差预定的转速差。

Description

用于运行风能设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行至少一个风能设备的方法。本发明还涉及一种风能设备和一种风电厂。除此之外，本发明涉及一种用于运行风电厂的方法。
背景技术
风能设备通常是已知的，风能设备尤其是借助于围绕基本上水平设置的轴线旋转的转子将风中的机械能转换为电能，其中还使用电发电机。这样的风能设备的一个实例示意性地在图1中示出。
在这样的风能设备中会发生：该风能设备处于振动中，所述振动除此之外对承载风能设备的空气动力学的转子的塔起作用。在此，基本上区分为两种振动，即纵向振动和横向振动，所述纵向振动和横向振动基本上也可能叠加。
横向振动是基本上横向于转子轴线的定向出现的振动。这样的横向振动通常因转子的不平衡引起并且相应地对应于转子的转速振动。因为该不平衡在转动时直接触发这种振动，所以在此也可称为受迫振动。
纵向振动基本上沿着转子的旋转轴线的纵向方向出现。也就是说，风能设备因此近似来回振动。这样的纵向振动主要通过风产生并且通常与风能设备的特性一起起作用。尤其是，这样的纵向振动的振动频率通常取决于固有频率或者谐振频率(所述固有频率和谐振频率通常非常类似)或者它们的数倍。尤其是，当风本身是不连续的时，风会促进这样的纵向振动。纵向振动也可以通过如下方式出现或者增强：风能设备在调节技术上对风力增强包括对阵风做出反应，从而影响风能设备的运动，其中风能设备对这种调节介入的反应重新引起另外的改变，这在最坏的情况下会导致跃起。
会触发或者增强这种振动的可能调节介入是所谓的俯仰调节，其中转子叶片的迎角通过相应的调节驱动器改变。在此，例如可以通过相应地调节转子叶片减小提高的风压，由此风压又会变得太弱，使得转子叶片再次复位，直至可能又出现过高的风压，使得俯仰调节再一次地反应并且从而可能产生振动特性。
在调节技术上自然地可能考虑这样的问题，通过例如设置相应的减振装置或者设置较复杂的调节器的方式，所述减振装置或者调节器例如包含干扰变量观察器，以便可以更好地考虑干扰变量。然而在此有问题的是，调节结构的这种改变通常会有不可预见的后果。这自然也应归咎于，每个风能设备架设在不同的地点处并且相应地绝不会存在相同的条件。
可能在现有技术中尚未认识到的并且本发明所基于的另一个问题会在多个风能设备相互影响时出现。尤其是，在此情况下观察到如下现象，其中第一风能设备处于特定的运行状态中、尤其是在特定的风向情况下处于第二风能设备后方的背风面中。除了已知的能量不足(在风能设备处于背风面的情况下)之外，振动也会从前方的、即第二风能设备传递到后方的、即第一风能设备，或者在后方的风能设备中才触发。
在这样的影响的情况下尤其有问题的是，这些影响鲜少出现并因此困难到甚至无法研究。最终，仅当风向为使得第一风能设备设置在第二风能设备后方时，才会出现这种所描述的现象。但是即使如此基本上也不出现这样的影响，相反而是与其他调节有关，例如主导风速或者可能是主导风的阵风性。
德国专利和商标局在优先权申请中检索了下述现有技术：DE 102006 001 613 A1、DE 10 2008 009 740 A1、DE 10 2009 039 340 A1、DE 699 01 876 T2、US 2009/0200804 A1、WO 2007/089136 A2和WO2012/125842 A2。
发明内容
本发明因此基于下述目的：解决上述问题中的至少一个。特别地，要提出一种解决方案，所述解决方案以尽可能简单且不复杂的方式和方法并且在尽可能不影响现存的调节器的情况下抵消所描述的纵向振动。至少要提出一种替选的解决方案。
根据本发明，提出一种根据权利要求1所述的方法。这样的方法至少涉及至少一个第一风能设备的运行。考虑第二风能设备或者还考虑其他风能设备会是有意义的，但是根据具体出现的振动也不必一定与第二风能设备有关。最后，在单个风能设备上也可以至少根据一个实施方式实行所述方法，即使所解决的问题可能通过其他风能设备才产生或者增强。优选地，所提出的方法在不确定需要消除的振动的具体原因的情况下也够用。
根据本发明的方法因此首先检测塔振动。只要这种塔振动是纵向振动或者包含纵向振动，那么当纵向振动的振幅超出预定的极限值时采取用于减少振动的措施。根据一种可能性，仅研究纵向振动的振幅并且相应地采取措施。在此情况下，可以不考虑具有所检测到的纵向振动振幅的这种纵向振动是否还叠加有横向振动。但是补充地或者替选地，也可以考虑横向振动，这必要时对触发极限值有影响。极限值优选被确定为，使得风能设备不因振动而过载。
作为用于减少振动的措施现在提出多个变型形式，所述变型形式原则上也可以组合。用于减少振动的措施也可以简化地仅称为减少振动。对于相应的措施决定性的是采取这些措施。现场单独具体而言，检查因此实际是否并且何种程度实现振动减少在风能设备运行时可以省去。就此而言，所述措施优选涉及控制措施，即使非排他性的。
根据一个用于减少振动的措施，当前的俯仰角在预定的冻结时间段中被冻结到当前的值上。相应地，前提是：存在俯仰调节的风能设备。这样的风能设备设有调节算法，所述调节算法根据完全不同的预设来调节俯仰角。该调节算法基本上在风能设备运行时持续地一起运行，并且可以引起对俯仰角的持续跟踪，这也可以是所期望的。纯粹的调节算法例如持续地预设俯仰期望值，所述俯仰期望值通过一个或多个俯仰驱动器针对每个单个的转子叶片或者必要时针对所有转子叶片实施。尤其是，该期望值在当前的俯仰角冻结到固定的值上时被设置。俯仰的调节算法在此不改变地继续运行并且必要时持续地计算新的俯仰角期望值。但是这种由调节算法此时在该冻结时间间期内重新计算的俯仰期望值不被转发。自然地，内部的实现也可以以不同的方式实行。
在任何情况下都实现的是，使俯仰运动短时地停住。由此可以中断已经出现的可能的起振节律(Aufschwingrhythmus)。通常这种短的中断是足够的并且用于俯仰角的调节算法随后又可以正常地运行。起振因此终止并且俯仰调节算法本身(和设备中的其他调节算法)不需要改变或者可以适配。尤其是，由此也并不持久地干涉整个调节方案的稳定性。
所提出的措施也基于如下认识：这样的纵向振动相对极少出现并且至少假设关于其出现通常必须同时出现非常多的状况。在经过预定的冻结时间段之后，随后已经不再存在如下情况，其中出现或者激发纵向振动的这样的起振。短时冻结的这种措施因此通常可以保持为一次性的措施并且可能不必在接下来的时间中重复。可能地，所述措施甚至是在风能设备的使用寿命中的一次性的方法措施。
冻结时间可以相对短地选择并且优选在5s至1min的范围中、尤其是在10s至20s的范围中。用于通过冻结俯仰角来减少振动的措施的目的在于一次性地中断起振并且由此创建新的前提条件，其中纵向振动通常不再起振并且由此也不再超出预定的极限值。
此外，预定的极限值可以为塔的例如在塔头部的区域中的振动路径的位移幅度，或者也可以是最大的加速度。
除此之外或者替选地提出：变换所使用的俯仰调节算法。尤其是，俯仰调节基本上借助于基础俯仰调节算法或者标准俯仰调节算法来实现。仅当出现纵向振动并且振幅超出预定的极限值时，才变换俯仰调节算法。对此，可以存储替选的第二俯仰调节算法或者仅改变调节算法中的时间参数。在这两种情况下，俯仰调节算法的变换可以进行为，使得降低调节速度。调节时间常数例如可以提高10％或者20％。当纵向振动的振幅随后已经平息时和/或在经过预定的时间后，随后再次变换回到起始的俯仰调节算法上。
替选地或者补充地提出：将方位位置调节了预定的方位角。用于减少振动的这样的措施尤其被提出来用于风电厂中的风能设备，但是并非是排他性的。在此，相对于风，位于第一风能设备前方的第二风能设备影响风，使得风在位于第二风能设备后方的第一风能设备中引起振动。通过略微地调节方位角、即旋转轴线的方向，可以至少改变对位于第一风能设备前方的这样的第二风能设备的影响。
即使在单个风能设备中，使方位位置改变小的值也可以再次减少所出现的高的纵向振动，因为风能设备的区域中的也可以远隔几百米地伫立的特定的障碍物引起风的特定的不利的迎流，所述迎流已经通过最小的方位调节来缓和。
优选地，在2°至8°的范围中、尤其是在4°至5°的范围中调节方位角。通过这样小的值已经可以防止这样的振动并且同时因不再完全最佳地设置的方位角可能引起的产出损失是小的。可以假设：由于非最佳的方位角而降低的产出以与最佳的方位角不同的方位角的余弦降低。因为余弦在0的范围中、甚至到8°的范围中也几乎不改变，所以几乎不出现产出降低。可能地，所述产出降低不能验证一次。
当纵向振动已经平息并且其振幅显著地低于预定的极限值或者所述纵向振动可以考虑例如一分钟或者五分钟的预定的等待时间作为附加的或者替选的标准，直至方位位置再次复置时，方位角可以复置到最佳的值上。附加地或者替选地，当风向已转动、至少已略微转动时，可以将方位位置设置到标称值上。也就是说，因此期待的是，与风向有关的振动原因也不再存在并且风能设备可以关于其方位角再次正常地运行。该新标称方位角总是不再是如下方位角，风能设备曾调节离开所述方位角以减少振动。尤其是当第一风能设备恰好位于另一个风能设备的背风面中时，提出对方位角的这样的调节。
除此之外或者替选地提出：第一风能设备的运行由第一运行模式转换为第二运行模式。第一运行模式在此情况下基于第一功率特征曲线并且第二运行模式相应地基于第二功率特征曲线。功率特征曲线在此情况下说明功率和转速之间的关系，并且功率尤其是根据转速来设定。也就是说，只要将功率设定到特征曲线的分别适用的值上，直至转速在该处保持其值。因转换运行模式而引起的这样的改变可以是小的但是改变风能设备的参数，使得改变最终也必定导致纵向振动的起始位置。在经过预定的时间后，可以再次变换回第一、尤其是标准功率特征曲线上。功率特征曲线的改变例如会引起转速相对于之前的值至少略微改变。这对于中断纵向振动而言就是足够的。
根据另一个或者替选的实施方案提出：使两个相互影响的、即经由风相互影响的风能设备彼此相协调。在此提出：第一风能设备、即位于第二风能设备的背风面中的风能设备的转速与第二风能设备的转速相协调。尤其是，第一风能设备的转速与第二风能设备的转速至少偏离预定的转速差。
第二风能设备的转速在此优选超出或者低于第二风能设备的转速至少0.2U/min。优选地，所述转速超出或者低于第二风能设备的转速至少0.5U/min。由此尤其是对这两个风能设备进行去同步。第一和第二风能设备的两个转子于是至少以略微不同的转速转动并且由此可以避免或者中断因第二、即前方的风能设备引起或者辅助的第一风能设备的起振。
在使这两个转速彼此具体相协调的措施中，虽然存在两个基本上构造相同的风能设备，但是也可以提出用于不同的风能设备的这种去同步。然而，在两个相同的风能设备中更频繁地期望有一种措施，因为不同的风能设备通常因系统原因也具有不同的转速。
相应地，在任何情况下对于该措施、优选也对于其他措施提出：使用转速可变的风能设备。这种转速可变的风能设备尤其是可以使用同步发电机，所述同步发电机产生交流电，所述交流电被整流并且随后借助于逆变器馈入到电网中。换句话说，使用具有所谓的全功率变流器理念的转速可变的风能设备是有利的实施方式。
优选地，在使用用于减少振动的措施(其提出切换运行模式、即在两个功率特征曲线之间进行切换)的情况下，尤其是当相邻的风能设备构造相同时，用于使所述风能设备的功率特征曲线不切换。因此有针对性地避免：在两个风能设备相互影响的情况下在这两个风能设备中相同地执行所提出的用于减少纵向振动的措施，从而使用于减少振动的措施无效或者不足够有效。因此优选地提出：后方的、即第一风能设备以较低的、尤其是降低的转速运行。就此而言，在此如下风能设备的功率特征曲线或者转速也可能改变，所述风能设备也具有有问题的纵向振动。
优选地，在满负荷运行中对当前的俯仰角进行冻结和/或变换所使用的俯仰调节算法。满负荷运行在此情况下描述了如下情况，其中主导风速为额定速度，所产生的功率为额定功率和/或转速大致为额定转速。在这种满负荷运行中，通常使用俯仰角以便保持转速恒定。也就是说，如果实际的转速最小程度地偏离于期望转速、即通常是额定转速，那么尝试通过调节俯仰角逆向控制或者逆向调节。恰好由此产生的纵向振动要通过冻结俯仰角和/或变换已改变的俯仰算法来降低或者消除，并且因此在满负荷运行时提出这些措施。
除此之外或者替选地，进行调节方位位置的措施、切换第一风能设备的运行和/或改变第一风能设备在部分负荷运行中的转速。当主导风速低于额定风速时存在部分负荷运行。在这样的部分负荷运行中，可以将俯仰角设置到恒定的值上。冻结俯仰角或者变换在此不起作用的俯仰算法因此没有什么意义，反之因此可以设定另一转速和/或可以选择另一功率特征曲线。在这种部分负荷运行时，具体的转速以及具体的功率分别与主导风有关并且随着风持续地改变。在此情况下，考虑该持续的转速和/或功率改变并且从而提出切换运行和/或改变转速。
调节方位位置在此也会是有意义的，尤其是存在较弱的风。但是调节方位位置也可以在满负荷运行中进行。
优选地，提出在从部分负荷区域过渡到满负荷区域的范围中移动功率特征曲线、尤其是第二功率特征曲线。因此，当所提出的措施中的一些不起作用或者差地起作用时，也可以恰好在过渡区域中通过特征曲线在该区域中的移动实现介入的改进的或者附加的可能性。
此外，提出一种用于从风中产生电能的风能设备，所述风能设备使用根据上述实施方式中的至少一个所述的方法。
优选地，这样的风能设备具有同步发电机，所述同步发电机通过直流电来励磁并且所述同步发电机为了减少振动改变预定的值、即预定的励磁电流值。通过改变励磁电流并从而改变对同步发电机的励磁，该同步发电机可以在转速相同的情况下相应地更多或者更少地产生功率。但是由此也伴随着扭矩的提高，所述扭矩反作用于转子的转动。由此，可以降低转子的转速或者在励磁减小的情况下可以提高转速。这种经由励磁的介入是有利的设计方案，所述设计方案在不同的设备类型的情况下不能实现或者不能良好地实现。因此，优选提出一种具有同步发电机的这样的风能设备，所述同步发电机具有直流励磁。
此外提出一种风电厂，所述风电厂具有至少一个风能设备、尤其是根据上述实施方式中的一个所提到的和/或至少一个优选至少两个风能设备，所述风能设备通过根据上述实施方式中的至少一个所述的方法来运行。
附图说明
接下来根据实施方式参照所附的附图示例性地详细阐述本发明。
图1以立体视图示出风能设备。
图2示出用于阐述根据本发明的减少振动的简化的流程图。
图3以用于图解说明影响的俯视图示意性地示出两个风能设备。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有导流罩110和具有三个转子叶片108的转子106。转子106在运行时被风置于旋转运动中并且由此驱动吊舱104中的发电机。
图2示出简化的流程图2，所述流程图以测量框4开始。在测量框4中，检测纵向振动，例如从加速度振幅中检测纵向振动，所述加速度振幅可以用塔头部处的相应的加速度传感器来测量。所检测到的纵向振动在测量框4中通过字母S来标识。
被检测到的S的值连续地在第一检验框6中与预定的在此称作为Smax的极限值比较，所述检验块也可以称作为超出检验框6。对横向振动的可能的检测在图2所示出的实施方案中不予考虑。
如果在第一检验框6中确定，被检测的纵向振动S不大于预定的极限值Smax，那么不继续进行并且所述方法在逻辑上返回测量框4中的纵向振动测量S。
但是如果在第一检验框6中识别出纵向振动S超出预定的极限值Smax，那么在减少振动框8中执行减少振动，所述减少振动在该处象征性地标识为S-RED。在该处所实施的振动减少措施可以涉及一种或多种措施。所述措施可以涉及冻结俯仰角、变换俯仰调节算法、调节方位位置、将第一风能设备的运行从第一运行模式切换到第二运行模式和/或使相邻的两个风能设备的转速相协调。
在执行或者采取这些振动减少措施中的至少一个之后，在保持框10中等待预定的等待时间T，所述保持框也可以被称为等待框。随后，在也可以被称为正常化检验框12的第二检验框12中检验所检测到的纵向振动S此时是否低于预定的极限值Smax。在此，也可以使用另一个更小的值、例如正常化极限SN，而不是预定的极限值Smax，第一检验框6也基于所述预定的极限值。虽然流程图2示出处于所描述的流程的开始处的测量框4，但是还是持续地检测并且因此也继续地检测振动振幅，即使在根据象征性地示出的等待框10的等待时间期间也是如此。在第二检验框12中进行检验时因此存在纵向振动S的当前值。这通过带有从测量框4朝向第二检验框12的箭头的虚线图解说明。
如果第二检验框12此时确定：纵向振动S的振幅降低到低于正常化极限SN，那么根据框8的振动减少措施暂时地保留。相应地，该流程随后从第二检验框12返回到减少振动框8。
但是如果振动振幅小于正常化极限值SN，那么该流程以正常化框14继续进行。为了图解说明而用Norm标识的正常化框14随后结束在减少振动框8中采取的一个或多个措施。该流程返回到其开始处，所述开始通过测量框4来象征性表示。
图3示意性地以俯视图示出第一风能设备31和第二风能设备32。就此而言，这两个风能设备可以形成风电厂34或者形成风电厂34的许多风能设备中的至少两个。
图3示出非常具体的情况，其中风36或者风向36对准第二风能设备32，使得从该风向36中来看第一风能设备31恰好在第二风能设备32后方运行。
为了图解说明并且纯示意性的是，通过虚线来表示两个螺旋线38，所述螺旋桨线要描述：撞击第二风能设备32上的风36如何因第二风能设备32而改变并且如何向第一风能设备31继续行进。实际上，在此情况下也出现非常多的紊流并且螺旋线38要基本上图解说明：第一风能设备31不仅仅位于第二风能设备32的背风面中，而且风流的质量和类型也因第二风能设备32而改变并且相应经改变地到达第一风能设备31。
由此会触发或者增强在第一风能设备31处的振动。纵向振动40在第一风能设备31中通过双向箭头来图解说明。
第一风能设备31在图3中附加地以虚线绘出为扭转的第一风能设备41。这种扭转即在方位位置或者方位定向中的扭转或者调节仅用于图解说明。实际示出的角度是比较大的，而在实际的实施方案中通常较小地设置。通过以虚线绘出的扭转的风能设备41尤其是在考虑以图解说明的方式绘出的螺旋线38的情况下要说明：因第二风能设备32改变的风完全不同地到达在方位位置上改变过的风能设备41。尤其是，可能的紊流在不同的时间到达风能设备。这要通过如下方式图解来说明：其中一个螺旋线此时较早地到达以虚线表示的第一转子叶片42，而改变的风稍后到达以虚线示出的第二转子叶片44，这要通过距相应的螺旋线38的距离来说明。纯粹为了预防起见要指出：图3分别针对第一和第二风能设备31和32中的每一个仅示出两个转子叶片，但是其中根据一个优选的实施方式风能设备具有三个转子叶片，如也在图1中所示出的那样。
因此根据本发明提出一种用于减小、避免或者中断或者中止风能设备的过大的纵向振动的措施，所述措施基本上基于如下解决方案：提出对风能设备的运行特性进行短时改变，其中在这种措施成功地结束之后相关的风能设备可以再次返回到其事先的运行模式中或者正常地继续运行。在此可以基于纵向振动的极限值，所述极限值例如可以在钢塔的塔头部的400mm至500mm的振动路径的范围中并且例如可以在混凝土塔的塔头部的40mm至50mm的振动路径的范围中。特定的问题会在设备相对于主导风恰好相继地伫立时被识别。可能性也在于：提高风能设备的所使用的同步发电机的励磁。这可以通过提高励磁电流来实现或者也可以通过将无功功率成分馈入到发电机中来实现，因为这也可以有提高励磁的效果。

Claims (12)

1.一种用于运行至少一个第一风能设备(31)的方法，包括下述步骤：
-检测塔振动，
-当所检测到的塔振动是纵向振动(40)或者包含纵向振动(40)并且所述纵向振动(40)的振幅超出预定的极限值时，采取用于减少振动的措施，并且
用于减少振动的所述措施包括：
-在预定的冻结时间段中将当前的俯仰角冻结到当前的值上，
-变换所使用的俯仰调节算法，尤其是使得降低调节速度，
-将方位位置调节预定的方位角，
-将所述第一风能设备(31)的运行从基于第一功率特征曲线的第一运行模式切换到基于第二功率特征曲线的第二运行模式上，和/或
-当所述第一风能设备(31)在风电厂(34)中相对于当前的风向设置在第二风能设备(32)后方时，所述第一风能设备(31)的转速与所述第二风能设备(32)的转速相协调，使得所述第一风能设备(31)的转速与所述第二风能设备(32)的转速至少偏差预定的转速差。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述预定的冻结时间段在5s至1分钟的范围中、尤其是在10s至20s的范围中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述预定的方位角在2°至8°的范围中、尤其是在4°至5°的范围中
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，所述预定的转速差为至少0.2U/min、优选为至少0.5U/min。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，至少一个所述第一风能设备(31)是俯仰能调节的和/或是转速可变的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，所述第一功率特征曲线和第二功率特征曲线分别说明所设置的与转速有关的输出功率，并且所述第二功率特征曲线的功率值在转速值分别相同的情况下与所述第一功率特征曲线的功率值相比更小。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，在将所述第一风能设备(31)的运行从第一运行模式切换到第二运行模式的情况下，当所述第一风能设备(31)在风电厂(34)中相对于当前的风向设置第二风能设备(32)后方时，所述第二风能设备(32)不变换其运行模式，尤其是所述第一风能设备(31)的所述第一功率特征曲线对应于标称的功率特征曲线和/或最佳的功率特征曲线并且所述第二风能设备(32)在具有标称的和/或最佳的功率特征曲线的运行模式中运行。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-即当主导风速为额定风速或者超出额定风速时，冻结当前的所述俯仰角和/或变换在满负荷运行中所使用的俯仰调节算法，和/或
-即当主导风速低于额定风速时，调节所述方位位置、切换所述第一风能设备(31)的所述运行和/或改变在部分负荷运行中的所述第一风能设备(31)的转速。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，所述第二功率特征曲线在从部分负荷区域过渡到满负荷区域的范围中移动。
10.一种用于从风中产生电能的风能设备(31)，
其特征在于，所述风能设备通过根据上述权利要求中任一项所述的方法来运行。
11.根据权利要求10所述的风能设备(31)，
其特征在于，第一风能设备(31)使用利用直流电励磁的同步发电机，并且所述第一风能设备(31)的励磁电流改变了预定的值，优选提高或者减少2％至8％、尤其是提高或者减少4％至5％。
12.一种具有至少一个根据权利要求10或11所述的风能设备(31)的风电厂。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113227567A (zh) * 2018-12-17 2021-08-06 乌本产权有限公司 用于检测风能设备的不同振动的方法
CN113574272A (zh) * 2019-03-11 2021-10-29 乌本产权有限公司 用于识别在风能设施上积冰的方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3309389B1 (en) * 2014-09-29 2019-08-14 Vestas Wind Systems A/S Verification of wind turbine nacelle yaw position sensor
DE102015114958A1 (de) * 2015-09-07 2017-03-09 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Windparks
KR102411521B1 (ko) 2015-11-10 2022-06-21 대우조선해양 주식회사 풍력발전기 타워의 진동저감 제어시스템
CN107304746B (zh) * 2016-04-20 2020-07-17 北京天诚同创电气有限公司 风力发电机组及其运行控制方法与设备
US10371124B2 (en) * 2016-05-17 2019-08-06 General Electric Company System and method for determining wind farm wake loss
EP3587803A4 (en) * 2016-12-08 2021-01-13 Cytroniq Co., Ltd. ENERGY CONVERSION DEVICE, ENERGY CONVERSION SYSTEM INCLUDING IT AND ITS OPERATING PROCEDURE
CN108717266B (zh) * 2018-05-30 2021-03-12 迪比（重庆）智能科技研究院有限公司 风场风机功率基于扰动观测器的神经自适应跟踪控制方法
DE102018124084A1 (de) * 2018-09-28 2020-04-02 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Windpark
US11319926B2 (en) 2018-10-22 2022-05-03 General Electric Company System and method for protecting wind turbines from extreme and fatigue loads
US11781524B2 (en) * 2018-11-27 2023-10-10 Vestas Wind Systems A/S Active yaw mitigation of wind induced vibrations
CN111219294B (zh) * 2018-11-27 2022-04-12 维斯塔斯风力系统集团公司 风致振动的主动偏航缓解
WO2020108716A1 (en) * 2018-11-27 2020-06-04 Vestas Wind Systems A/S Nacelle yaw tool for active yaw mitigation of wind induced vibrations
EP3719299A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine and method for operating a wind turbine
CN110185581B (zh) * 2019-05-30 2021-01-01 浙江运达风电股份有限公司 一种柔性塔架风电机组停机、停机保护方法
WO2022015493A1 (en) 2020-07-13 2022-01-20 WindESCo, Inc. Methods and systems of advanced yaw control of a wind turbine
KR102273363B1 (ko) * 2021-03-26 2021-07-07 주식회사 에이투엠 후류 영향 분석 및 단지 제어 시뮬레이션을 통한 디지털 기반 해상풍력단지 통합 o＆m 서비스 플랫폼 장치
CN113048013B (zh) * 2021-04-13 2022-03-04 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 风力发电机组偏航极端工况控制方法、系统、发电机组
DK181381B1 (en) * 2021-11-19 2023-09-19 Shanghai electric wind power group co ltd A wind turbine and controller, method and computer program product for wind turbine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002509222A (ja) * 1998-01-14 2002-03-26 ダンコントロール エンジニアリング アクティーゼルスカブ 風力タービンの振動を計測して制御する方法
WO2007089136A2 (en) * 2006-02-03 2007-08-09 Pantheon Bv Wind turbine tower vibration damping
US20110204636A1 (en) * 2010-12-22 2011-08-25 Scholte-Wassink Hartmut Wind turbine and operating same
CN102498289A (zh) * 2009-08-06 2012-06-13 阿尔斯通风力有限个人公司 用于衰减风力涡轮机中的振动的系统和方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0723586Y2 (ja) * 1988-04-05 1995-05-31 三菱重工業株式会社 風車過負荷防止装置
DE10113038C2 (de) * 2001-03-17 2003-04-10 Aloys Wobben Turmschwingungsüberwachung
US7692322B2 (en) * 2004-02-27 2010-04-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower
US7309930B2 (en) * 2004-09-30 2007-12-18 General Electric Company Vibration damping system and method for variable speed wind turbines
US7220104B2 (en) * 2004-12-30 2007-05-22 General Electric Company Vibration reduction system for a wind turbine
JP2006233912A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置及びその制御方法並びにブレードピッチ角制御方法
DE102006001613B4 (de) * 2006-01-11 2008-01-31 Repower Systems Ag Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
EP2061967B1 (en) * 2006-09-14 2019-11-06 Vestas Wind Systems A/S Methods for controlling a wind turbine connected to the utility grid, wind turbine and wind park
WO2008031434A2 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Vestas Wind Systems A/S Method for controlling a wind turbine connected to the utility grid, wind turbine and wind park
JP4365394B2 (ja) * 2006-09-20 2009-11-18 株式会社日立製作所 風力発電システムおよびその運転方法
EP2076672A1 (en) * 2006-10-24 2009-07-08 Vestas Wind Systems A/S A method for damping tower oscillations, an active stall controlled wind turbine and use hereof
ES2301400B1 (es) * 2006-11-17 2009-05-01 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY S.L. Metodo de reduccion de cargas en un aerogenerador.
ES2553578T3 (es) * 2007-07-14 2015-12-10 Vestas Wind Systems A/S Control de rotor durante un procedimiento de parada de una turbina eólica
US8364323B2 (en) * 2007-12-14 2013-01-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generation system and operation control method thereof
DE102008009740A1 (de) 2008-02-18 2009-08-20 Imo Holding Gmbh Windkraftanlage sowie Verfahren zum Betrieb derselben
DE102008020154B4 (de) * 2008-04-22 2011-04-28 Repower Systems Ag Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
EP2389510B1 (en) * 2009-01-22 2013-04-03 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind turbine rotor during a stop process using pitch and a surface altering device
EP2422081B1 (en) * 2009-04-22 2015-11-04 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine configuration system and method
DE102009039340A1 (de) 2009-08-29 2011-03-03 Robert Bosch Gmbh Betriebsführungssystem einer Windenergieanlage und Verfahren unter Verwendung des Betriebsführungssystems
US8360723B2 (en) * 2009-09-30 2013-01-29 General Electric Company Method for reducing vibrations in wind turbines and wind turbine implementing said method
US7772713B2 (en) * 2009-09-30 2010-08-10 General Electric Company Method and system for controlling a wind turbine
US20110153096A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 Sujan Kumar Pal Method and system for monitoring operation of a wind farm
JP5557525B2 (ja) * 2009-12-28 2014-07-23 株式会社日立製作所 風力発電システム及び風力発電システムの制御方法
WO2012125842A2 (en) * 2011-03-15 2012-09-20 Purdue Research Foundation Load shape control of wind turbines
US9644606B2 (en) * 2012-06-29 2017-05-09 General Electric Company Systems and methods to reduce tower oscillations in a wind turbine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002509222A (ja) * 1998-01-14 2002-03-26 ダンコントロール エンジニアリング アクティーゼルスカブ 風力タービンの振動を計測して制御する方法
WO2007089136A2 (en) * 2006-02-03 2007-08-09 Pantheon Bv Wind turbine tower vibration damping
CN102498289A (zh) * 2009-08-06 2012-06-13 阿尔斯通风力有限个人公司 用于衰减风力涡轮机中的振动的系统和方法
US20110204636A1 (en) * 2010-12-22 2011-08-25 Scholte-Wassink Hartmut Wind turbine and operating same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113227567A (zh) * 2018-12-17 2021-08-06 乌本产权有限公司 用于检测风能设备的不同振动的方法
CN113574272A (zh) * 2019-03-11 2021-10-29 乌本产权有限公司 用于识别在风能设施上积冰的方法

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DE102012218484A1 (de) 2014-04-10
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US20150211486A1 (en) 2015-07-30
RU2015115905A (ru) 2016-12-10
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RU2617312C2 (ru) 2017-04-24

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