CN110088461A - 用于控制风能设施的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制风能设施的方法,其中风能设施具有空气动力学的转子,所述转子具有其叶片角可个体地调整的转子叶片并且转子能够以可变的转子转速运行,并且风能设施具有与空气动力学的所述转子耦联的发电机,以产生发电机功率,所述方法包括如下步骤:根据个体的叶片角个体地调整每个叶片角,其中每个期望叶片角由如下组成:针对所有转子叶片预设的共同的基本角,和用于考虑个体的负载力矩的个体的接入角,分别检测在转子叶片的每个处的至少一个负载力矩或表示其的变量,其中针对每个观察的转子叶片存在在前的转子叶片并且根据其在前的转子叶片的至少一个负载力矩确定每个观察的转子叶片的期望叶片角。
Description
技术领域
本申请涉及一种用于控制风能设施的方法。此外,本发明涉及一种相应的风能设施。风能设施是已知的并且其从风中产生电能。为此,这种风能设施通常具有空气动力学的转子,所述转子具有至少一个、通常三个转子叶片。转子固定在毂上,所述毂是转子的部分,并且转子支承在机器间中或吊舱中。机器间或吊舱可转动地支承在塔上,有时也可转动地支承在支柱上并且可以定向到风中。在风能设施的运行中也产生由风引起的负荷。所述负荷此外作用于转子叶片、毂、转子在吊舱中的支承,作用于吊舱在塔上的支承并且最后也作用于塔本身。
背景技术
为了减少这种负载尤其在风速高于额定风速时,然而也在低于其的范围内,调整转子叶片,使得用风能设施仅产生额定功率。这至少是在具有其叶片角度可调整的转子叶片的风能设施中的工作方式。
此外,在风速还更高的情况下,通过如下方式实现卸荷,即不仅将功率保持在额定功率上,而且也降低至低于额定功率并且通常也降低转速。由此应当总体上减少风能设施的负荷。
原则上当然不期望的是,在强风下降低风能设施的功率,因为由此也带来收益损失。尤其在风速高的情况下,所述风速也近似于风暴,通常造成,不仅风是强的,而且也通常具有大量强的阵风。因此,于是风承受特别强的波动。
为了即使在风速波动的情况下防止风能设施的过载,在风速波动时通常风速相应调节或设定为最大的风速。这能造成如下问题,即收益损失显得大于必要的量。
通常造成,现代的风能设施掠过非常大的转子面,所述转子面可以具有100米或更大的直径。相应地,同时也出现大的高度差进而随之可能同时造成在转子面中的风速的相应的差。在转子面之内也能产生局部的风场差,包含涡流。
为了考虑在转子面之内的这种局部的变化,已经提出单个叶片调整,其中转子叶片个体地调整其叶片角。由此可以实现,转子叶片可以在其转动期间适应于由于其不同的位置引起的不同条件。这种方法例如从文件US 6,361,275中得知。
然而,这种方法不能预知在转子面中的不同负荷。作为补救措施,为此可以例如通过激光雷达和声雷达实现改善地和确定地检测风场。这种措施和对此所需的仪器然而通常是成本非常高的。
德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术:DE 10 2008 031816 A1、US 2014/0178197 A1、EP 2 607 689 A2、WO 2009/033484 A2和WO 2015/192852A1。
发明内容
由此本发明基于的目的是,解决至少一个上述问题。尤其,提出一种解决方案,其中风能设施可以改进地对由风引起的负荷作出反应,尤其在考虑局部的和时间的变化的情况下。至少应当对于迄今已知的解决方案提出替选方案。
根据本发明,提出一种根据权利要求1所述的方法。用于控制风能设施的这种方法以如下风能设施为基础,其具有空气动力学的转子,所述转子具有其叶片角可个体地调整的转子叶片。因此,例如针对每个转子叶片设有至少一个用于调整叶片角的调整驱动器,所述调整驱动器原则上还可个体地操控,使得针对每个转子叶片分别可设定个体的叶片角。转子叶片的叶片角的调整通常也称作为桨距调节。相应地,分别至少一个驱动器是桨距驱动器。
此外转子能够以可变的转子转速运行。也就是说尤其能够也根据需求选择和设定转子转速。
为了产生发电机功率还设有发电机,所述发电机与空气动力学的转子耦联。在此,尤其考虑直接耦联,使得空气动力学的转子的旋转对应于发电机的转动件的旋转。在这种无传动机构的系统中,发电机的转动件牢固地与空气动力学的转子连接。原则上然而也考虑在空气动力学的转子和发电机的转动件之间使用传动机构。术语转动件在此用于在语言上相对于空气动力学的转子进行区分,与所使用的发电机类型无关。
用于控制风能设施的方法现在作为一个步骤提出:根据个体的期望叶片角个体地调整每个叶片角。因此,对于每个转子叶片进而对于每个叶片角预设期望叶片角并且所述期望叶片角可以是不同的。
每个所述期望叶片角由如下组成:针对所有转子叶片预设的共同的基本角,和用于考虑个体的负载力矩的个体的接入角或表示其的变量,如例如在叶片接口处的弯曲力矩。由此,共同的基本角是对于所有转子叶片相同的并且针对所述转子叶片也被共同地预设。所述预设可以在每个桨距驱动器处已经进行,或首先也还中央地被继续处理。对于共同的基本角还添加个体的接入角,所述接入角设计用于考虑个体的负载力矩。由此,进行每个个体的接入角的确定,尤其计算,使得分别产生个体的期望角,通过个体的期望角可以考虑个体的负载力矩。就此而言提出与负荷相关的预设。这然而不排除,还可以将其他标准一起考虑。优选地,也确定个体的接入角,使得不仅降低负载,而且也尽可能地避免过大的收益损失。
现在还提出,在转子叶片的每个处分别检测至少一个负载力矩。尤其,在每个转子叶片处设有负荷测量机构。为此,可以在叶片或叶根处设有传感器或者例如也可以评估转子叶片的运动或偏转。也考虑用于检测每个所述负载力矩的多个输入变量。
为此还提出,针对每个观察的转子叶片存在在前的转子叶片并且根据其在前的转子叶片的至少一个负载力矩确定每个观察的转子叶片的期望叶片角。尤其,转子设有三个转子叶片,其中也考虑其他数量,在具有三个转子叶片的转子的所述实例中转子叶片分别沿环周方向以120度相对于彼此错开地设置。由此,在转动转子时第二转子叶片总是以120°跟随第一转子叶片,其中每个转子叶片可以是第一转子叶片而每个转子叶片可以是第二转子叶片并且此外每个转子叶片可以是第三转子叶片。
现在提出,在本实例中保留,所述示例性的第二转子叶片的期望叶片角,即尤其接入角,与示例性地提出的第一转子叶片的负载力矩相关地确定。所基于的思想是,第二转子叶片通过转动转子在短时间内例如以高的概率存在大致第一转子叶片的局部风况,即当所述第二转子叶片达到第一转子叶片的位置时如此。尤其也能期望的是,所述第二转子叶片基本上承受第一转子叶片之前短时间所承受的负荷。在此要注意的是,相应的转子叶片所承受的负荷也与相应的转子叶片的相应的叶片状态相关。如果提到的第一和第二转子叶片具有相同的状态,这在此仅采用简化的阐述,那么其在相同的风况下近似经受相同的负荷。这种叶片状态可以包括叶片角、或结构偏转状态,即例如叶片的弯曲。
由此,转子叶片的直接检测的负荷直接用于跟随其的转子叶片的期望叶片角的确定。
要强调的是,就此而言在此不仅提出在前的转子叶片的负荷的观察,而且其也直接和当前地对于跟随的转子叶片的叶片角进行考虑。因此,直接与负荷相关地确定和改变期望叶片角,尤其个体的接入角,其中然而不使用其自身的检测的负荷,而是使用在其之前的转子叶片的负荷。
优选地,为了确定每个接入角确定角轨迹,其中接入角分别是角轨迹的元素,使得角轨迹分别给出相应的所述接入角的持续的、特别是连续,尤其连续可微分的曲线分布。因此,角轨迹给出相应的接入角的曲线分布,即由接入角组成。接入角分别是角轨迹的元素,即分别在每个观察的时间点或在每个观察的转子位置的元素。相应地,每个转子叶片的期望叶片角根据所述角轨迹改变。换言之,期望叶片角分别由共同的基本角和角轨迹的相应重要的值组成。替选地,角轨迹已经可以包括共同的集体的叶片角。因此,期望角已经可以在角轨迹中组成,或之后由角轨迹的相应的值和基本角组成。
接入角进而期望角的确定在持续的运行中与在前的转子叶片的负荷相关地进行,然而不限于与叶片负荷相关地分别个体地计算单个角并且不持续地重复。更确切地说,提出期望角的至少针对一定范围的总曲线分布。尤其,由此也考虑之前的期望叶片角,所述期望叶片角例如关于转子的转动运动提前设定几度。尤其也提出,不明确地使用提前的设定的叶片角,而是使用提前的设计的叶片角,以为了更直观地描述。
由此,通过这种角轨迹的所述预设可以预设期望角的曲线分布进而也基本上预设随后实际设定的角的曲线分布。由此例如也可以避免在桨距驱动器处的不必要地大的或快的调整命令。角轨迹为此是持续的,即不具有空隙。优选地,所述角轨迹是连续的,即不具有突变部并且尤其也是连续可微分的,即也不具有拐点。
由此可行的是,对每个转子叶片设置用于降低叶片负荷的预见性的调整,所述调整还可以避免桨距驱动器的过量的负荷,尽管所述调整是个体的且可以持续地进行。
根据一个实施方式提出,在至少两个步骤中确定角轨迹。在此,在第一步骤中确定最优的角轨迹,所述角轨迹在至少一个第一设计标准方面是优化的。也考虑关于多个第一设计标准优化最优的角轨迹。由此产生最优的角轨迹,其在一个或多个第一设计标准方面进行优化,然而可能不是在每个方面都适用的。
相应地提出,在第二步骤中,在进一步考虑第二设计标准的情况下,将在所述第一步骤中已确定的所述最优的角轨迹改变成调整的角轨迹。这也可以在进一步考虑多个第二设计标准的情况下来进行。换言之,第一步骤的最优的角轨迹在第二步骤中改变为可行的角轨迹。
优选地,角轨迹,尤其最优的角轨迹经由优化问题的解决方案确定。所述优化问题至少基于至少一个第一设计标准或多个第一设计标准。由此,角轨迹可以是优化问题的,尤其是具有附加条件的优化问题的解决方案。为此,例如可以应用拉格朗日法,尤其拉格朗日乘子法。也考虑,将库恩塔克条件(KKT)用作为拉格朗日乘子的概论。
优选地,以负荷降低、收益中立性和桨距驱动器的驱动保护为基础作为第一设计标准。因此,经由优化问题的解决方案进行最优的角轨迹的确定,其基于所述三个设计标准。这优选可以意味着,最优的角轨迹在负荷降低方面被优化并且针对所述优化问题,收益中立性和驱动保护是附加条件。因此,最优的角轨迹在所述第一步骤中确定,使得降低机械负荷,而确保收益中立性和桨距驱动器的驱动保护。所述负荷降低可以是尤其在转子叶片的根部区域或毂的区域中的转子叶片负荷的降低。然而也考虑作用于风能设施的其他元件的负载,如例如作用于毂和转子轴承的负载或作用于风能设施的方位轴承的负载。还考虑在风能设施的塔上的负载。
如果作为附加条件考虑收益中立性,或将其另外地考虑,也就是说,如此确定角轨迹,使得风能设施的收益总体上不减小或至少尽可能不减小。也就是说尤其平均收益不减小。因此,所述收益可以短时间地减小,如果所述减小又被补偿。也考虑,尤其周期性地改变取决于每个单独转子叶片的收益,当风能设施具有三个转子叶片时,所有三个转子叶片的总和然而总体上不减小。收益中立性也可以基本上意味着收益不相对于基准情况改变,在所述基准情况中不进行单个叶片调整。收益中立性的较低的加权可以不仅意味着可能的略微的减小而且可以意味着收益的改进。因此,所述方法可以设定用于使转速曲线平滑并且最终用于收益优化。
驱动保护可以意味着,桨距驱动器尽可能低地,以尽可能低的转速和/或以尽可能低的调整速度运行。驱动保护可以用作为附加条件,以考虑驱动性能。在此,不仅其动态而且还有极限可以明确地包含在优化问题的解决方案中。所述措施实现例如在叶片驱动器运行到饱和状态中时对方法的匹配,这可能造成改变的动态和/或改变的极限。
考虑将驱动保护作为附加条件,或另外地,可以反映在时间相关的角曲线分布中。在已知在此也可以是可变的转子转速时,能将叶片角的时间相关的曲线分布直接传递到角轨迹中或反之亦然。就此而言,在此要指出的是,角轨迹是相关的叶片角关于转子的旋转位置的曲线分布,相关的叶片固定在所述转子处。
因此,概括地,在所描述的第一步骤中,确定最优的角轨迹,使得其造成负荷降低,其中风能设施的平均收益不减小并且同时最优的角轨迹也可以通过相关的桨距驱动器实现。在考虑将收益中立性和驱动保护作为附加条件的情况下,所述第一步骤的最优的角轨迹于在负荷降低方面是最优的。
原则上也考虑,不考虑所有提到的设计标准或其他设计标准。例如,可以附加地或替选地,例如对于收益中立性替选地考虑,风能设施的所有转子叶片的、即例如风能设施的所有三个转子叶片的个体的接入角的考虑符号的相加,总是得出值零,这仅是一个实例。
此外或替选地提出,桨距驱动器的驱动动态和此外或替选地桨距驱动器的极限值分别形成第二设计标准。在桨距驱动器的驱动动态中的所述第二设计标准和/或桨距驱动器的极限值于是可以在第二步骤中被考虑,在第二步骤中,在第一步骤中确定的优化的角轨迹改变为匹配的角轨迹。
桨距驱动器的驱动动态的考虑例如包含,考虑:相关的桨距驱动器不可任意快速地实施每个角度变化。这例如可以意味着,最优的角轨迹由此至少略微改变其动态。例如,可以使设在最优的角轨迹中的突然的变化变弱,使得所述突然的变化也可以借助于桨距驱动器实际上能实现。
作为桨距驱动器的极限值可以尤其考虑最大的转速,但是还可以考虑桨距驱动器的最大加速度或所产生的叶片角。在此例如也可以考虑,最优的角轨迹设有桨距驱动器的其完全不可实现的加速度。因此,在所述第二步骤中,最优的角轨迹在这方面调整。在此,这也仅是两个实例。也考虑其他另外的设计标准,如例如要调整的转子叶片的扭振特性。
根据另一实施方式提出,与至少一个另外的变量相关地确定每个期望叶片角。这种另外的变量可以是观察的转子叶片的当前的叶片角。因此,据此,实际叶片角也用于期望叶片角的计算。例如,由此可以避免,预设期望叶片角和实际叶片角之间的过大的偏差。由此也尤其可以缓和桨距驱动器的负荷。
也可以考虑将所使用的桨距系统的运行状态作为另外的变量。由此也可以实现桨距驱动器的保护。在此,桨距驱动器是桨距系统的一部分或者桨距驱动器必要时也可以形成桨距系统。例如可以考虑,桨距驱动器刚好以何种速度进行调整,或所述桨距驱动器到底是否刚好进行调整。桨距驱动器的或桨距系统的温度也可以包含在内。叶片驱动器的机械状态也可以被考虑。对此例如包含,考虑叶片支承装置的、叶片驱动器的传动机构的或其他被润滑的元件的润滑状态。
还提出,针对检测的负载力矩观察的区段的区段大小被考虑作为另外的变量。对此提出,设有转子叶片掠过的转子叶片面的区段,例如30°、60°或90°的区段,其中分别计算角轨迹。由此,可以考虑特定的基本的条件或相互关系。例如,可以设有在所谓的6点区域中的小的区段,即在如下区域中,在所述区域中转子叶片经过塔进而经过可能的塔影。针对所述区域可以设有用于计算期望叶片角或接入角或角轨迹的、与在其他区域中不同的计算规则。例如也可以在上部区域中设有较大的区段,例如从10点位置直至2点位置的区段,因为在此可以以相对高的风速进行计算,所述风速然而从10点位置直至2点位置几乎不改变,因为转子叶片的高度范围在那较少改变,相反转子叶片在空气动力学的转子转动时将其高度位置从8点位置较快地提高至10点位置或者从2点位置较快地减小至4点位置。
也可以将转子毂的负载力矩考虑作为另外的变量。因此,在此可以对于在前的转子叶片的负荷附加地考虑转子毂的负荷。这不仅可以直接通过在毂处的测量实现,而且可以间接地例如通过基于叶片负荷估算毂负荷来实现。相应地,可以对于叶片负荷附加地也考虑毂负荷或另外地考虑作用于风能设施和不仅作用于单个转子叶片的负荷。也考虑转子毂弯曲力矩的检测和使用,这检测了毂的或在毂处的元件的弯曲或毂的弯曲,如例如承载毂的轴颈的弯曲。
还可以将转子转速考虑作为另外的变量。例如可以与转子转速相关地确定区段大小。在此可以是有利的是,在转子转速较高时预计较大的区段大小。
也可以将转子位置考虑作为另外的变量。因此,例如可以包括位置相关的负荷或其他影响如例如在6点位置中的塔影。
还可以将转子加速度考虑作为另外的变量。此外,当然也包含转子的减速度,其是负的转子加速度。正的转子加速度可以根据如所提到的也可以考虑作为另外的变量的转子转速指出面临威胁的超转速并且相应地这也应当在确定期望叶片角时被考虑,使得所述期望叶片角不会不必要地大程度地有利于达到超转速。相反,也可以考虑在接近低的转子转速时制动转子,并且相应地选择期望叶片角,使得转子不更大程度地制动,这仅列出一个另外的实例,其中在所述低的转子转速下风能设施才刚好可以运行。
根据一个实施方式提出,经由可设定的加权系数或加权函数包括至少一个检测的负载力矩和必要时其他考虑的变量。由此,相关的变量的,即至少检测的负载力矩的影响可以被影响并且通过设定加权系数或加权函数必要时也可以被调整或改变。加权系数的使用在此可以被视为加权函数的特殊情况。通过加权函数例如可以将动态或非线性考虑在内。加权函数例如可以是PT1环节,经由所述PT1环节相应地延迟地包括分别要加权地考虑的变量的变化。加权函数例如也可以是方根函数,于是经由所述方根函数非线性地包括要加权地考虑的变量的数值。尤其,可以包括多个变量并且通过加权系数或加权函数可以影响,相应的变量的相应的影响是多大。优选地,这实现为,使得另外的变量的每个分别与可设定的加权系数或加权函数的一个关联。被考虑的每个另外的变量由此可以经由与其相关联的加权系数或加权函数在其被包括的程度方面被设定。
根据一个实施方式提出,与可实现的负荷降低、收益中立性和驱动保护相关地选择加权系数或加权函数。尤其在现场试验中的模拟或测试测量中可以检查,哪些变量如何并且也何种程度影响调节结果。与其相关地选择加权系数或加权函数,以便这样使在前的叶片的负载力矩的相应的影响和其他被考虑的变量彼此匹配。作为评估标准,考虑可实现的负荷降低、可实现的收益中立性和驱动保护。优选地,经由评估规则,例如经由H2规则比较这些变量。因此,不仅尝试,尽可能大程度地降低负载或负荷,而且也尝试,在此不降低或尽可能少地降低或完全改善收益。最优地,不降低收益,使得通过降低负荷的措施可实现收益中立性。
附加地提出,实现尽可能高的驱动保护。因此还将也称为桨距驱动器的驱动器承受多强的负荷一起考虑。优选地,选择接入角,使得所有转子叶片的接入角的平均值为零。优选地,这不对于每个采样时间点被要求,而是平均地在较长的时间区间内被要求。由此可以实现,期望角的平均值对应于基本角。尤其也避免,例如转子叶片的所有角沿一个方向偏离基本角,这由此造成转子的与通过预设基本角的设计不同的空气动力学的整体情况。因此,抑制如下风险:个体的负荷相关的叶片角调整总体上改变风能设施的空气动力学的和调节方面的性能的预设,至少防止所述性能过大程度地改变。
此外或替选地,选择接入角,使得每个接入角的数值不超过预定的最大角。由此也可以实现,针对风能设施的总运行,基本角还基本上是确定的。这种预定的最大角优选可以采用大约3°、5°或7°的值。通过这些值还可以允许实现显著的叶片卸荷的调整,然而不会过大程度地改变转子的空气动力学的整体情况。
根据一个实施方式提出,在每个转子叶片处检测具有不同的负荷方向的至少两个负荷测量并且确定期望叶片角,使得作用于风能设施的负荷最小,使得俯仰力矩和偏航力矩最小,至少分别减小幅值。因此,通过考虑在每个转子叶片处的至少两个负荷方向不仅检测负荷的数值,而且也检测负荷的方向。负荷的这种方向可以造成俯仰力矩曲线分布,在俯仰力矩曲线分布中即承载转子的吊舱承受围绕水平轴线的扭矩,所述水平轴线垂直于转子的转动轴线。也可以产生偏航力矩,其表示围绕垂直轴线作用于吊舱的扭矩。通过相应地方向敏感地考虑这些叶片负荷,也可以通过提出的个体的叶片调整使这种俯仰力矩和/或这种偏航力矩最小或至少降低。尤其,可以考虑并且相应地减小毂力矩的尤其沿俯仰和偏航方向的幅值波动。这尤其通过如下方式达到,即个体地调整每个转子叶片,使得每个转子叶片对俯仰力矩的和/或偏航力矩的幅值减小做出贡献从而所有转子叶片的贡献可以共同作用。
另一设计方案提出,由转子叶片掠过的转子面为了检测负载力矩而划分为多个区段并且负载力矩分别在由转子叶片掠过区段时被记录并且从中确定跟随的转子叶片的期望叶片值的部分轨迹。优选地,部分轨迹由多个插值点组成并且为此作为优选的解决方案提出,部分轨迹的值内插在插值点之间。
由此,提出部段地检测负载力矩和确定叶片期望值的轨迹。由此,可以部段地进行,尤其可以考虑转子面的不同的区段并且在此也可以从一个区段到下一区段变化考虑的方式和方法。也基于如下认识,在转子面之内的风及其特性能改变,例如与风能设施的塔的接近和/或高度相关。同时也已认识到,每个转子叶片位置的完全个体的考虑可能是过于耗费的,至少可能是不相称的。相应地提出,通过区段式的观察考虑在转子面中的风的这种不同的特性。
为此根据建议,在每个区段中记录负载力矩并且换算成部分轨迹或轨迹部段。即针对相应跟随的转子叶片的期望叶片值的轨迹。由此从而可以进行至少区段式个体的考虑,其中仍然产生用于个体的叶片调整的总设计,即其基于轨迹或部分轨迹。优选地可以提出,相邻的区段的部分轨迹在其过渡区域中彼此匹配,使得所述过渡区域是连续的且尤其也是连续可微分的。由此于是创建总轨迹。
创建总轨迹然而不意味着,所述总轨迹针对整转已经完全被预先确定。更确切地说,始终确定仅一个当前的部段。最后,与在前的转子叶片的负荷相关地进行转子叶片的轨迹的确定,使得有益地完全地预先确定最大120°的轨迹。但将相邻的轨迹有益地连续地并且尤其连续可微分接连放置。例如,可以针对60°区段,即例如针对8点至10点位置确定部分轨迹。接着,针对随后的60°区段,即从10点至12点位置确定新的部分轨迹并且接着之前的部分轨迹。针对所述部分轨迹已确定的随后的转子叶片,于是可以逐步地实施所述轨迹,即于是可以逐步地将叶片角根据用于期望叶片值的轨迹设定。
也可以在每个区段之内经由插值点实施负载力矩。因此,例如可以每5°,仅作为一个实例,确定要创建的部分轨迹的期望叶片值并且组合成部分轨迹。如果在这些插值点之间需要其他值,那么可以内插所述值,或者在实施时进行这种内插或其他实施,其中基于部分轨迹的期望叶片值设定相应的叶片角。
优选地,与在转子面的区域中的检测的或要期望的风场相关地将转子面划分成区段。因此,如果在转子面的不同的区域中已确定风的不同特性,例如风是不同涡流的,那么这在此可以被考虑。
优选地,与风场相关地选择区段的大小和/或数量。附加地或替选地,部分轨迹的插值点的数量可以与风场相关。尤其针对涡流更大的区域可以设有如下区段,在该区段中于是还可以设有相对大数量的插值点。另一方面可以针对风较均匀的区域相应地设有另一区段并且在该区段中可以补充地提出,插值点彼此间相对远地分开,因此可以提出,在该区段中设有相对少的插值点。
尤其检测的或要期望的阵风性可以是风场的要考虑的标准。因此优选地,与不同的风场的阵风性相关地将转子面划分成区段。
根据一个设计方案提出,将转子面划分成区段,尤其区段的大小和/或数量,匹配地在风能设施的持续的运行中进行。为此可以设有匹配算法,所述匹配算法获得所提到的输入变量,或所述输入变量中的至少一个作为输入变量并且尤其输出区段大小和/或区段数量,优选也输出区段的具体区域,其中划分成区段与所述输入变量相关。例如可以在匹配算法中执行如下标准,关于所述标准考虑相应要考虑的变量,即如例如上文已描述的那样。附加地,可以为了匹配地改变相应的区段,设有逐渐衰减的延迟函数,如例如PT1环节。优选地,分别直接在一个区段刚好在单个叶片调整时被考虑之后,改变该区段。
根据一个实施方式提出,定义多个虚拟转子面。这种虚拟转子面对应于实际的转子面并且附加地通过至少一个时间值和/或相关的转子转数表征。由此,这尤其基于当前的、即刚刚用一转掠过的转子面并且附加地基于之前的一转的转子面。假设:在其间不调整或不显著地调整方位位置,两个转子面是相同的,然而具有不同的特性,尤其也在不同的区段中的不同的负荷特性。由此,从而可以在多转上进行检测进而也观察之前的一转或之前的多转的转子面。由此尤其也可以判断:计算的单个叶片角轨迹之前有多好,并且与其相关地可以设定或调整参数。这些参数包括要选择的区段大小和桨距系统的要设定的桨距动态。必要时如果驱动器极限在这些尝试中被证实为不适宜,那么也可以调整这些驱动器极限。
相应地,根据一个实施方式提出,在多转上进行负荷检测并且附加地与之前的至少一转的负荷相关地确定期望角。
根据另一设计方案提出,每个观察的转子叶片以可预设的设定动态跟踪其叶片角,其中设定动态尤其是PTn性能,其中n≥1。此外或替选地,可以设有用于设定动态的其他逐渐衰减的性能。据此,一方面提出,用于实现期望值,即尤其为了实现相应的轨迹的叶片调整具有特定的特性。所述特性优选选择为,使得桨距系统低能量地运行,仍然可以实现高的动态。特别有利的是PT1性能,所述PT1性能可简单地实现并且具有渐进的性能。为了实现更高的动态并且为了也可以提出区别地预设动态,也观察具有高阶的设定动态。此外因为可预设这种设定动态,即使在确定期望叶片角时考虑所述设定动态。尤其,可以预设轨迹,使得所述可预设的动态也可被维持。由此提出,也与可预设的设定动态相关地确定轨迹。
根据一个实施方式提出,调整每个观察的转子叶片的叶片角度,尤其也包含针对相应观察的转子叶片预设期望叶片角在内,而不进行观察的转子叶片的负荷的反馈。就此而言执行不具有反馈的开环控制。由此,在最简单的情况下,仅与在前的转子叶片的负荷相关地调整观察的转子叶片。由此,可以提出单个叶片调整,用于各个转子叶片的负荷降低,针对每个转子叶片个体地预设所述单个叶片调整,然而不反馈同一转子叶片的负荷。由此尤其也可以避免振动性能或甚至由于不利的反馈引起的不稳定性。由此还可以实现鲁棒的开环控制。由此,假设的闭环控制段的变化即不直接被反馈进而也不能以事先未预料到的方式改变闭环控制回路。
根据另一实施方式提出,期望叶片角值预设为,使得俯仰力矩和偏航力矩相对于不具有接入角的期望角降低,其中允许转子叶片的负荷提高。在此尤其已知,为各个叶片卸荷的单个叶片调整不应不必要地具有唯一的目的,而是通过调整各个转子叶片可以影响俯仰力矩以及偏航力矩。因为在转子叶片上的负荷基本上可以经由非常大的杠杆作用于俯仰力矩以及偏航力矩,所以认识到,俯仰力矩以及偏航力矩的降低也可在容忍转子叶片的负荷的提高的情况下引起风能设施的整体的卸荷。
在此,俯仰力矩是沿竖直方向将倾斜力矩施加到转子轴线上以转动转子的力矩。偏航力矩是沿水平方向作用于转子旋转轴线的倾斜力矩。
根据一个实施方式,所述方法的特征在于,转子在其由转子叶片掠过的转子面中具有转动中心,所述转动中心形成转子面的几何中心并且转子围绕转动中心转动,转子在其转子面中具有负载中心,所述负载中心形成所有作用于转子的负载的中心并且执行所述方法,使得当负载中心偏离转动中心时,也确定期望叶片角,尤其接入角,使得负载中心基本上在其振动幅值方面保持尽可能恒定并且不一定引向转动中心。在此,由此提出,在转子负载中心处发生的变换负载过程在幅值方面保持在极限内。已认识到,当没有明确地尝试将负载中心朝向转子转动中心移动时,这可以更容易地实现。
据此提出,没有明确地尝试移动负载中心,而是避免变换负载。这也可以避免,叶片在一转期间必须执行过强的周期性的调整运动。
根据本发明,也提出一种风能设施并且所述风能设施包括空气动力学的转子,所述转子具有其叶片角可个体地调整的转子叶片,并且其中转子能够以可变的转子转速运行,并且所述风能设施具有:与空气动力学的转子耦联的发电机,用于产生发电机功率;用于根据个体的期望叶片角个体地调整每个叶片角的叶片控制设备,其中每个期望叶片角由针对所有转子叶片预设的共同的基本角和用于考虑个体的负载力矩的个体的接入角组成;并且风能设施还包括用于在转子叶片的每个处分别检测至少一个负载力矩的负载检测单元,其中对于每个观察的转子叶片存在在前的转子叶片并且与其在前的转子叶片的至少一个负载力矩相关地确定每个观察的转子叶片的期望叶片角。负载力矩例如可以是弯曲力矩。
由此,提出的风能设施尤其配置用于,执行用于控制根据至少一个所描述的实施方式的风能设施的方法。叶片控制设备可以在每个转子叶片处具有中央控制单元和桨距驱动器并且也同义地称作为叶片控制装置。中央控制单元尤其可以为桨距驱动器预设期望值或期望轨迹,桨距驱动器于是实施所述期望轨迹,其方式在于:所述桨距驱动器相应地调整转子叶片。
负载检测单元尤其在每个转子叶片处包括至少一个叶片传感器,尤其至少一个负载传感器进而检测负荷。每个叶片传感器优选构成为应变传感器。由此,针对每个转子叶片设有至少一个叶片传感器,所述叶片传感器将检测的负荷传递给叶片控制设备,尤其传递给中央控制单元。作为负荷或用于评估负荷优选检测或从测量中推导弯曲力矩。尤其,可以通过对构件的认知由应变中推导出弯曲力矩,其中在所述构件处记录应变。
优选地提出,负载检测单元在转子叶片的每个处具有至少一个叶片传感器,尤其在每个转子叶片处具有至少两个叶片传感器,使得在每个转子叶片处可以沿至少两个方向检测负荷。叶片传感器可以构成为应变测量条并且所述叶片传感器可以在叶根处或叶片的其他部位处设置。在将每个转子叶片的多个叶片传感器用于沿多个方向检测叶片负荷时优选提出,将所述叶片传感器围绕转子叶片纵轴线错开大致90°地设置。优选地,将光纤用作为叶片传感器,如例如根据光纤布拉格光栅原理工作的光纤。
附图说明
下面,参照附图示例性地根据实施方式详细阐述本发明。
图1示出风能设施的立体视图。
图2示出基于本发明的基本结构图。
图3示出提出的单个叶片调整的结构图。
图4示出在转子面中的负载中心的示意图。
图5示出闭环控制结构的一部分,所述部分可以是根据图3的闭环调节结构的部分。
图6图解说明提出的方法的部分方面。
图7图解说明可能的作用于风能设施的负载,所述负载可以受叶片调整的影响。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施100。在吊舱104处设置有转子106,所述转子具有三个转子叶片108和整流罩110。转子106在运行中由风置于转动运动中进而驱动在吊舱104中的发电机。
在吊舱104中可以设有中央控制单元103。调整驱动器105,其中示例性示出一个调整驱动器,在整流罩110中分别设置在每个转子叶片108的区域中并且可以与中央控制单元103一起形成叶片调整设备。在转子叶片108处设有三个叶片传感器107,所述叶片传感器用于确定在转子叶片108处的负荷,即在每个转子叶片108处设有一个叶片传感器。三个叶片传感器107可以共同形成负载检测单元。中央控制单元103也可以位于转子叶片处并且与转子一起转动。
图2以简化的结构图解说明风能设施200,示意地表明的风场202作用于所述风能设施。首先所述风场202尤其作用于风能设施200的转子204。
尤其作用于转子叶片206的力,尤其也作用于其的负载可以通过相应的传感器检测。这种检测经受传感器动态,其在此通过传感器动态框208图解说明。
检测的力、负载或其他在传感器动态框208中被检测的影响的结果被发送给计算框210,所述计算框从中计算预设值,如角预设值和从中尤其计算角轨迹预设值。这些值可以随后作为期望值输出。计算框210在此仅代表性地示作为框并且尤其涉及用于这种计算的算法。
将在技术框210中计算的期望值,尤其针对要设定的叶片角的期望值传送给相应的桨距驱动系统。这作为到桨距动态框212的传送图解说明,以便说明:在这种叶片角期望值及其随后实际上设定的叶片角之间存在桨距动态。
所述桨距动态框212的输出端随后再作用于风能设施,尤其作用于转子204及其转子叶片206。由此,结果是,针对叶片角以及根据风场202的风的所述由桨距动态框212产生的值作用于转子204及其转子叶片206。出于所述整体性于是得到负载性能,其在此为了简单示作为负载性能框214,以进行图解说明。当然,也得到其他变量,然而对于本发明,得到的负载或得到的负载性能是重要的,使得所述负载性能在此在负载性能框214中图解说明。
图3示出用于在总结构300中的单个叶片调整而提出的调节的一个实施方式的细节。所述总结构300的主要元件是段302、传感器动态304、单个叶片算法框306、桨距动态308和补充地通用的叶片调整310。
段302表示风能设施的对当前的观察重要的性能。其尤其包含控制性能312,其给出,风能设施对控制变量如何做出反应。这在此尤其涉及风能设施对叶片角调整的响应和反应。叶片角调整的动态,即桨距动态308在此与控制性能分开地被考虑。在此,桨距动态308的输出变量形成用于控制性能312的输入变量。
此外,还有干扰314作用于风能设施,即尤其在风速方面的速度变化或速度差,在此称作为Δv1、Δv2和Δv3。所述干扰314不被直接测量。然而,干扰性能316是已知的或至少部分已知,并且必要时可被考虑。干扰314由此经由干扰性能316作用于段,即作用于风能设施的性能。
所述结果可以借助于传感器检测并且在此经由传感器动态304改变。
将段302的,即风能设施的所述由传感器动态304改变的输出性能,引入或反馈到单个叶片算法框306中。基于其构建地,可以在单个叶片算法框306中预设或预先规划单个叶片调整。在此,将预先规划理解为非常短的规划,即尤其在比风能设施的转子204使叶片206再次转动的所需的时间更短的规划时间段期间的规划。
此外,单个叶片算法框306考虑桨距动态308的、传感器动态304的和干扰性能316的特性,这在特性组336中被概括。由所述特性组336表明的至单个叶片算法框306的箭头仅应当表明,可以考虑刚才这些提到的特性。这不意味着,这些特性在此持续被反馈。更确切地说,这些特性可以保存在单个叶片算法框306中并且必要时被更新。
首先,在处理框320中进行被输入的值的,即由传感器动态304得到的值的第一次评估。此外可以在处理框320中提取弯曲力矩并且传输给估算框322。估算框322可以由测量出的弯曲力矩估算出未测量的干扰。为此也考虑使用状态观察器。在此也可以考虑干扰性能316。这种未测量的干扰可能尤其是风变化,即尤其是风速和风向的改变,所述干扰直观地作为干扰314输入干扰性能316框中。
尤其在估算框322中针对每个单个叶片估算,由此即检测未测量的干扰。针对各个叶片,如例如根据图2的叶片206的所述结果输送给移动框324。移动框324确保各个叶片的这样检测的干扰分别提供给或使用于随后的叶片。为此,提出移动操作和分类操作,其可以实现数学转换的耦合。一个结果是力矩框326,所述力矩框相应地包含力矩差,即针对每个转子叶片的弯曲力矩差。这种弯曲力矩差是在相应的转子叶片的估算的弯曲力矩和所有三个转子叶片的估算的弯曲力矩的平均值之间的差。
由此,在力矩框中存在不同的力矩矢量,其因此相应具有三个元素,即每个转子叶片一个元素。在此设有多个矢量,因为这些力矩值不是恒定的并且在转子面上,尤其通过转子转动引起的转子叶片的运动而变化。原则上也可以使用连续的力矩矢量连同连续改变的弯曲力矩差,这在闭环控制方面尤其在使用数字计算机的情况下然而几乎不可实施。还示出的是,不需要这种理论的连续的实施。
力矩框326的输出端随后发送给预先控制框328。预先控制框328由此可以在干扰变量接入的范围内针对每个叶片预设叶片角的一部分或叶片角的变化或叶片角度差。这基本上对应于个体的接入角,除了所述接入角还可以进一步改变之外。
所述预先控制框328已经可以在此针对每个转子叶片,针对转子叶片在转子面上的运动部段预设用于角的一部分、角度差的或角度变化的角轨迹。例如,针对转子叶片可以预设用于其从12点至2点位置的运动的角轨迹,而针对另一叶片预设用于从4点至6点位置的区域的角轨迹。在此实例中,这两个角轨迹分别涉及60°的区域。然而也可以基于其他区域,即转子面的其他区段。在此,在所述一个叶片至另一个叶片,所述区段的大小也可以分别不同。
随后将根据预先控制框328的预先控制的结果输送给非线性的优化框330。在非线性的优化框330中还在考虑附加条件的情况下进一步调整角度,预先控制框328创建和得到该角度。这种附加条件从附加条件框332输送给非线性的优化框330。这种附加条件例如可以是桨距驱动器的动态,桨距驱动器的极限或叶片同步性。叶片同步性考虑作为附加条件,即转子叶片206虽被个体地调整,但总体上在其调整方面彼此匹配。尤其,叶片角的平均值应对应于基本角。在此,长远来看满足这是足够的。不必在每个采样时间点满足它,而是仅应当防止叶片角长期地离散,这例如可能通过舍入误差而引起。
在附加条件框332中考虑的附加条件由此尤其是驱动动态和桨距驱动器的极限和所谓的叶片同步性。可以考虑其他附加条件。
借助于在非线性的优化框330中的叶片角或叶片角轨迹的所述调整,可以将其输送给后处理框334。在后处理框334中必要时还可以进行其他调整。尤其可以在后处理框334中最后检验轨迹,尤其检验可信度和可实施性。可以检查,相应的轨迹是否可以是有效的,例如所述轨迹是否处于预定的极限之内和/或可以与之前的轨迹组合,在此仅列举两个实例。此外或替选地,可以与转速或转子位置相关地推导出在后处理框中具体当前要设定的角度值。每个角轨迹是与转动角相关的角曲线分布,进而相应瞬时要设定的角和/或瞬时要使用的轨迹部段与转动的转子的具体位置相关。由此,具体的角度值可以在考虑当前的转子位置进而考虑当前的转子叶片位置的情况下被确定。替选地或补充地,这可以在考虑转子转速的情况下确定。这可以在后处理框334中执行。在此情况下,后处理框334可以代替角轨迹输出具体的角,即期望角。最后将所述接入角在加法环节338中与基本角339相加。所述基本角339通常可以被预设。
图5示出图3的局部,即具有连接在上游的桨距动态308和连接在下游的传感器动态304的段302。所述段302包含控制性能312和干扰性能316,干扰314经由所述干扰性能作用于段302。
在图5中应当尤其图解说明的是,桨距动态308、传感器动态304和干扰性能316是闭环控制结构的重要特性。相应的动态在此被图解说明。
针对桨距动态308经由示意性的波德图508示出:桨距动态基本上具有第二阶的低通性能。
针对干扰性能通过干扰图表516图解说明:存在角相关的敏感度。干扰图表在此示出敏感度系数,其归一化地在纵坐标上关于0°至40°的集体的桨距角记录,其中2°至37°的特征曲线足够。敏感度系数在此给出:叶片必须以多少度(°)从风中转动,以便抵抗作为负荷的弯曲力矩。因此,在叶片角为6°时,叶片必须以超过10°继续从风中转动,以便减少大约0.9pu的弯曲负荷。可以在35°的叶片角的情况下随着小于7°的从风中的进一步的转动运动减少相同的弯曲负荷。
集体的桨距角是考虑的平均桨距角。
由此要认识到的是,敏感度基本上随着叶片角变大而减小。因此,在叶片角较大的情况下,叶片不太易受干扰。在示出的实例中然而最大值得出6°。在此然而重要的是,这种干扰性能原则上存在并且尤其可以针对单个叶片算法尤其在单个叶片算法框306中被考虑。干扰可以或者不被测量,但是仍然已知的是,其与叶片角相关的影响可以是多大。由此可以一方面可以基于叶片角和检测的弯曲力矩推断出干扰,另一方面基于检测的干扰在随后的叶片中更好地推断出弯曲力矩,至少作为估算,以直观地表达。
因此,从在前的叶片的弯曲负荷中可以在考虑干扰敏感度、尤其涉及叶片负载或弯曲负荷的干扰敏感度系数的情况下估算干扰。从所述估算的干扰中于是能够在考虑干扰敏感度,尤其敏感度系数的情况下推导出随后的转子叶片的弯曲负荷,所述随后的转子叶片跟随所述在前的转子叶片。
针对传感器动态404列出传感器图表504,所述传感器图表尤其应当图解说明传感器的复杂性。尤其,子图表505表明,尤其图解说明这一个或这些传感器的变化。
此外,图6示意地图解说明,在具有其转子叶片606的转子604和图解说明的风场602之间构成相互关系。此外,转子面605也示作为圆。
在主框616中图解说明,所述主框受转子606影响或由此可以整体上推导出用于风能设施的控制操作。示例性地要指出的是,所述主框616可以包含传感器,以便检测转子的状态如例如转子转速。此外,与其相关地运行主控制装置,所述主控制装置可以控制风能设施。尤其,所述主控制装置也可以与转子的转速相关。所述主控制装置然而,作为另一实例,也可以考虑叶片角。与转子或其性能,如例如与检测的转子转速相关地,也可以控制发电机。
产生的控制措施是,从所述主框616操控桨距系统620。为此,示例性地示出的桨距控制装置620设有主输入端622。此外,风场602作用于桨距控制装置620,这经由负载输入端624说明。尤其风场602的所述反馈被理解作为个体负载的说明,所述负载在转子区域605中是不均匀的。
桨距控制装置620于是具有桨距输出端626,其作用于转子叶片606进而作用于转子604,即设有个体的叶片调整装置,至少为此预设相应的期望叶片角。所述期望叶片角优选预设为角轨迹。
桨距控制装置620以其主输入端622、其负载输入端624及其桨距输出端625也再放大地示出。
桨距控制装置620放大地示出桨距控制框630,其不仅从主控制装置、即主框616得到变量,而且也经由负载输入端524得到负载变量。由此一方面在基本角框632中确定基本角并且在个体角框634中针对每个转子叶片确定个体的接入角。这两个角可以在加法环节638中相加成期望叶片角。
桨距控制装置620借助于开关636具有如下可能性:在个体角框634中确定的接入角不被接入。因此在此情况下,由基本角框632确定的基本角已经对应于期望角。在此情况下,所有三个转子叶片606的角也是相同的。通过所述开关636由此可以以简单的方式设置用于在单个叶片调整可以具有明显少的作用时,停用单个叶片调整。尤其在风况弱的情况下可以设计打开所述开关636,如在图6中所示出,以便由此停用单个叶片调整。
在此要注意的是,在具有弱风的情况下,优化计算仍然计算接入角或接入角轨迹。所述接入角轨迹虽作为优化问题的解决方案的结果在考虑边界条件的情况下仅可能是小的,但所述接入角轨迹可能造成桨距驱动器的不必要的操控。这可以通过开关636被阻止。所述开关可以与风速相关地或也与风能设施的其他状态如例如转子转速相关地切换。也考虑,将单个叶片算法的结果,例如计算的接入角的大小用作为开关636的标准。
图7尤其示出不同的负荷,其尤其也可以由不均匀的风场产生。首先,可以产生沿枢转方向的叶片弯曲力矩,所述叶片弯曲力矩用附图标记702表明或用沿枢转方向的叶片弯曲力矩箭头702表明。也可以产生沿冲击方向的叶片弯曲力矩704。
在左侧的示图中图解说明,尤其沿枢转方向的叶片弯曲力矩702可以引起吊舱706的围绕其水平轴线的枢转运动708。塔712的扭转运动710也被考虑。
尤其在图7的右部中图解说明的沿冲击方向的弯曲力矩704可以引起俯仰力矩714。在此也可以出现塔弯曲力矩716,以及转子扭转718。
在图7的中间的图表中也还图解说明,扭矩720可以作用于转子722。此外,可以产生偏航力矩724,所述偏航力矩是围绕其垂直轴线作用于吊舱706的扭矩。最后,也可以产生转子推进726,其是在转子上的轴向负荷。
此外,为了图解说明和取向,给出三个笛卡尔坐标系的可能作用在转子上的力方向XR、YR和ZR。同样,为了取向给出三个笛卡尔方向XT、YT和ZT。
图4示出在转子面803中的负载中心801的示意图。转子面803是由转子809的转子叶片805掠过的面。转子809具有转动中心811,所述转动中心也是转子809的几何中心。负载中心801在图8中偏离转动中心811。在负载中心801总是与转动中心811一致时,这虽然可以视作为最优,然而已认识到,通常更好的是,运行风能设施,使得负载中心在幅值方面保持尽可能恒定。也就是已认识到,由此避免变换负载,所述变换负载有时可以是比绝对负荷更大的负荷,所述绝对负荷通过负载中心801偏离转动中心811而引起。在此也已认识到的是,可以通过相应的个体叶片调整实现将负载中心801基本上关于转动中心保持恒定。
Claims (22)
1.一种用于控制风能设施的方法,其中
-所述风能设施具有空气动力学的转子,所述转子具有其叶片角可个体地调整的转子叶片并且所述转子能够以可变的转子转速运行,和
-所述风能设施具有与空气动力学的所述转子耦联的发电机,以产生发电机功率,所述方法包括如下步骤:
-根据个体的叶片角个体地调整每个叶片角,其中
-每个期望叶片角由如下组成:
-针对所有转子叶片预设的共同的基本角,和
-用于考虑个体的负载力矩的个体的接入角,
-分别检测在所述转子叶片的每个处的至少一个负载力矩或表示其的变量,其中
-针对每个观察的转子叶片存在在前的转子叶片并且根据其在前的转子叶片的至少一个负载力矩确定每个观察的转子叶片的期望叶片角。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,为了确定每个接入角而确定角轨迹,并且所述接入角分别是角轨迹的元素,使得所述角轨迹分别给出相应的所述接入角的持续的、尤其连续的曲线、尤其连续可微分的曲线分布。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述角轨迹以至少两个步骤确定,其中
-在第一步骤中,确定最优的角轨迹,所述角轨迹关于至少一个或多个第一设计标准进行优化;
-在第二步骤中,在进一步考虑一个或多个第二设计标准的情况下,将在第一步骤中确定的最优的角轨迹改变为匹配的角轨迹。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,经由优化问题的解决方案至少基于至少一个或多个第一设计标准来确定所述角轨迹,尤其一个或所述最优的角轨迹。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,根据至少一个另外的变量确定每个期望叶片角,所述另外的变量选自由下述变量构成的列表:
-观察的转子叶片的当前叶片角,
-叶片弯曲力矩
-所使用的桨距系统的运行状态和
-针对检测的叶片负载力矩观察的区段的区块尺寸和
-转子毂的负载力矩和
-转子毂弯曲力矩和
-转子转速和
-转子位置和
-转子加速度。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
-至少一个或所述一个或多个第一设计标准选自列表,该列表包括:
-负载降低,
-收益中立性和
-桨距驱动器的驱动保护和此外或替选地
-所述一个或多个第二设计标准选自列表,该列表包括:
-所述桨距驱动器的驱动动态和
-所述桨距驱动器的极限值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,至少一个检测的负载力矩和必要时其他变量经由可设定的加权系数或加权函数并入,尤其使得所述其他变量的每个分别与所述可设定的加权系数之一或所述可设定的加权函数之一相关联。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,根据可实现的负载降低、收益中立性和驱动保护选择所述加权系数或加权函数。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述接入角选择为,
-使得所有转子叶片的接入角的平均值为零和/或
-使得每个接入角的数值不超过可预先确定的最大角度。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在每个转子叶片处检测具有不同的负荷方向的至少两个负荷测量并且确定所述期望叶片角,使得作用于所述风能设施的负荷最小,使得俯仰力矩和/或偏航力矩最小,至少减小。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将由转子叶片掠过的转子面为了检测所述负载力矩而划分为多个区段并且分别在通过转子叶片掠过区段时记录所述负载力矩并且由此确定用于随后的转子叶片的期望叶片值的部分轨迹,尤其使得所述部分轨迹由多个插值点组成并且尤其被内插在所述部分轨迹的所述插值点之间。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,根据在所述转子面的区域中的检测的或要预期的风场将所述转子面划分成区段,尤其使得与所述风场相关地选择所述区段的大小和/或数量,和/或所述部分轨迹的所述插值点的数量与所述风场相关。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其特征在于,将所述转子面划分成区段,尤其所述区段的大小和/或数量,适应性地在所述风能设施的持续的运行中进行。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,限定多个虚拟转子面,其中每个虚拟转子面对应于实际的转子面并且附加地其特征在于至少一个时间值和/或相关的转子转数。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在多转期间进行负荷检测并且附加地根据之前的至少一转的负荷确定期望角。
16.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,以可预设的设定动态跟踪每个观察的转子叶片的叶片期望值,其中所述设定动态尤其具有PTn性能,其中n>=1和/或具有其他逐渐衰减的性能。
17.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,每个观察的转子叶片的叶片角的调整,尤其包含所述期望叶片角的预设,在没有观察的转子叶片的负荷的反馈的情况下进行。
18.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述叶片角期望值预设为,使得俯仰力矩和偏航力矩相对于不具有接入角的期望角降低,其中允许所述转子叶片的负荷的提高。
19.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,
-所述转子的由转子叶片掠过的转子面具有转动中心(811),所述转动中心形成所述转子面的几何中心并且所述转子围绕所述中心转动,
-所述转子的转子面具有负载中心(801),所述负载中心形成作用于所述转子的所有负载的中心,和
-所述方法工作,使得即使当所述负载中心偏离所述转动中心时,所述期望叶片角,尤其接入角也确定为,使得所述负载中心基本上保持恒定,尤其在其振荡幅值方面保持恒定,并且不引向所述转动中心。
20.一种风能设施,包括
-空气动力学的转子,其具有叶片角可个体地调整的转子叶片,并且其中所述转子能够以可变的转子转速运行,
-与空气动力学的所述转子耦联的发电机,以产生发电机功率,
-用于根据个体的期望叶片角个体地调整每个叶片角的叶片控制设备,其中
-每个期望叶片角由如下组成:
-针对所有转子叶片预设的共同的基本角,和
-用于考虑个体的负载力矩的个体的接入角,
-分别检测在所述转子叶片的每个处的至少一个负载力矩的负载检测单元,其中
-针对每个观察的转子叶片存在在前的转子叶片并且根据其在前的转子叶片的至少一个负载力矩确定每个观察的转子叶片的期望叶片角。
21.根据权利要求20所述的风能设施,其特征在于,所述风能设施设置用于,执行根据权利要求1至19中任一项所述的方法。
22.根据权利要求20或21所述的风能设施,其特征在于,所述负载检测单元在所述转子叶片的每个处具有至少一个叶片传感器,尤其在每个转子叶片处具有至少两个叶片传感器,使得在每个转子叶片处能够沿至少两个方向检测负荷。
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