CN115898766A - 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风能设备(100)的方法，其包括以下步骤：检测风能设备(100)的至少一个角速度(ωgyro,x)，尤其通过风能设备的轮毂中的转速传感器，优选用于检测吊舱的倾斜；检测至少一个检测到的角速度的参考值(γ；ωREF)；根据至少一个角速度和参考值确定风能设备的至少一状态变量(ωNac.x；ωNac.y)；根据状态变量控制风能设备，尤其使得状态变量变小。

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风能设备，尤其用于识别风能设备的塔的固有模式，优选第二塔固有模式的方法。
背景技术
风能设备一般是已知的并且通常构成为水平转子，也就是说，从风中提取的动能被转换成围绕设置在风能设备的塔上的基本上水平的旋转轴线的机械旋转运动。该旋转轴线也称为风能设备的主旋转轴线。
这种水平转子的塔在此尤其在考虑风能设备的空气动力学转子的额定转速并且在考虑塔的第一固有频率的情况下设计，例如借助于所谓的坎贝尔图，据此风能设备的塔相应地描述为刚性、软质或双重软质。
在刚性塔(英语是stiff-stiff)的情况下，塔的第一固有频率，即最低共振频率，在风能设备的额定转速的范围内高于额定转速的三倍(3p)。
在软质塔(英语是soft-stiff)的情况下，塔的第一固有频率，即最低共振频率，在风能设备的额定转速范围内低于三倍额定转速(3p)而高于单倍额定转速(1p)。
在双重软质塔的情况下(英语是soft-soft)，塔的第一固有频率，即最低共振频率，在风能设备的额定转速范围内低于单倍额定转速(1p)。
尽管非常细致并且尽管考虑了第一固有频率，在设计塔时可能会引起塔振动，所述振动由风激发并且位于风能设备的共振范围内从而导致塔内部的大的负荷，因此风能设备例如必须节流或者甚至关闭。
尤其地，在双重软质塔的范围中，能够观察到在塔的第二固有频率的范围中的共振。
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述问题中的至少一个，尤其地，应提供一种用于控制风能设备的方法，所述方法将塔(固有)振动考虑在内，尤其在第二塔固有频率的范围中。
根据本发明，因此提出一种用于运行风能设备的方法，其包括以下步骤：检测风能设备的至少一个角速度，尤其通过风能设备的轮毂中的转速传感器；检测用于至少一个检测到的角速度的参考值；由至少一个角速度和参考值确定风能设备的至少一个状态变量；根据状态变量控制风能设备，尤其使得状态变量变小。
也就是说，在运行风能设备时考虑塔振动，尤其是塔固有振动，优选双重软质塔的在第二塔固有频率的范围内的塔固有振动。
借助于转速传感器，例如借助于风能设备的轮毂中的陀螺仪，在此尤其间接地检测塔振动或塔固有振动。
在第一步骤中，为此检测风能设备的至少一个角速度，尤其吊舱围绕基本上平行于风能设备的主旋转轴线或平行于风能设备的转子的旋转轴线伸展的轴线的角速度。
角速度例如能够通过转速传感器，优选陀螺仪来检测。
优选地，转速传感器设置在风能设备的轮毂中。
在另一步骤中，还检测用于如此检测的该角速度的参考值。
参考值尤其是参考角度或参考速度，例如转子位置或相对旋转速度，尤其是围绕风能设备的转子的旋转轴线的旋转速度。
然后从如此检测的角速度和如此检测的参考值中求取风能设备的状态变量。
状态变量优选是吊舱的速度，尤其在特定方向上的旋转速度，例如沿着或围绕风能设备的主旋转轴线或沿着或围绕转子的旋转轴线的旋转速度。
吊舱的沿着风能设备的主旋转轴线的速度，即围绕主旋转轴线的位于主旋转轴线的平面内的正交线的速度，也称为吊舱的前倾速度或者俯仰速度或俯仰率。
吊舱的围绕风能设备的主旋转轴线的速度也称为吊舱的侧向的倾斜速度或侧倾速度或侧倾率。
优选地，状态变量也被处理，尤其被滤波。例如，吊舱的倾斜速度的幅度在特定的范围中被滤波，以便求取风能设备的塔的第二塔固有模式。
在本文中尤其将固有模式理解为当系统依靠自身时所述系统的振动。固有模式的频率也称为固有频率。
然后根据以如此确定的该状态变量来控制风能设备，尤其使得状态变量变小，优选量值变小。
也就是说，如果例如识别到塔(固有)振动的增加，那么风能设备被控制为，使得塔(固有)振动例如第二塔固有模式降低。
然后，例如通过以下列表中的至少一项来控制风能设备：改变风能设备的转速；改变风能设备的转子转速；改变风能设备的发电机扭矩；改变风能设备的一个转子叶片的一个桨距角；改变风能设备的所有转子叶片的所有桨距角，尤其以相同的角度改变；改变风能设备的，尤其吊舱的方位角。
根据另一实施方式，也能够控制与风能设备相邻的风能设备，以便减少风能设备的塔(固有)振动，例如第二塔固有模式。为此，例如在相邻的风能设备中改变转速、转子转速、发电机扭矩、转子叶片的桨距角或方位角，尤其使得降低由相邻的风能设备产生的湍流，所述湍流导致风能设备的塔(固有)振动。
如果尽管采取了这些措施，塔(固有)振动仍继续增加，例如由于不利的风力条件，那么也提出：停止或切断或关闭风能设备和/或移动风能设备的工作点，例如通过改变风能设备的转速。
优选地，风能设备的工作点的停止和/或移动在考虑极限值的情况下进行。
优选地，极限值是例如塔的疲劳负荷的值。
也就是说，极限值优选描述了在尤其过长的时间段内过强的振动尤其塔的过强的振动的极限。
优选地，在各一个方向上检测三个角速度，尤其绝对角速度，其中一个方向沿着风能设备的转子的旋转轴线伸展，而其他方向分别与其垂直并且彼此垂直。
也就是说，尤其提出：检测三个，优选恰好三个角速度，所述角速度尤其是在其方向方面彼此不同。
围绕风能设备的转子的旋转轴线的第一角速度。
垂直于第一角速度的第二角速度。
第三角速度垂直于第一角速度并且垂直于第二角速度。
优选地，角速度彼此正交。
参考值优选是转子位置，优选转子围绕转子轴线相对于吊舱的旋转的角度。
也就是说，尤其也提出，检测轮毂相对于吊舱的旋转作为参考值，优选围绕转子的旋转轴线的旋转。
也就是说，转子位置尤其表明风能设备的转子处于何种位置中，优选相对于吊舱处于何种位置中。
优选地，状态变量描述风能设备的吊舱的倾斜速度。
优选地，状态变量描述风能设备的吊舱围绕垂直于主旋转轴线并且与主旋转轴线处于水平平面中的轴线的倾斜速度。
优选地，状态变量至少利用近似法来确定，所述近似法尤其考虑测量轴线相对于风能设备的旋转轴线和/或水平线的旋转，例如借助于下式确定：
Figure BDA0003874929980000041
例如，如果使用设置在风能设备的轮毂中的转速传感器，那么该转速传感器的测量轴线能够相对于风能设备的转子的旋转轴线扭转或倾斜，例如扭转或倾斜一个角度。
为此，于是提出：借助于近似法从中计算该扭转或倾斜。
在另一实施方式中，转速传感器的轴线也能够位于风能设备的旋转轴线中或平行于风能设备的旋转轴线。
附加地或替选地，风能设备的旋转轴线也能够相对于风能设备的水平轴线倾斜一个角度，即所谓的倾斜角。然后例如能够根据上述等式考虑这一点。
优选地，倾斜角描述风能设备的转子的旋转轴线相对于水平面或风能设备的水平面的倾斜。
优选地，至少一个角速度在确定状态变量之前被滤波，尤其借助于带通滤波器，优选以便获得第二塔固有模式。
也就是说，尤其提出：对检测到的(测量)变量进行滤波，尤其使得推测塔的第二固有模式是可行的。
优选地，在考虑尤其观察状态变量的情况下进行风能设备的控制。
也就是说，尤其也提出：在进行控制时考虑尤其观察状态变量。
在此，所述控制尤其进行为，使得状态变量变小，优选量值变小。
优选地，用于控制风能设备的状态变量被滤波，例如借助于低通滤波器。
优选地，角速度，尤其绝对角速度，在一个方向上被检测，其中所述方向沿着风能设备的转子的旋转轴线尤其沿着主旋转轴线伸展。
也就是说，尤其检测角速度，优选恰好一个角速度。
在此，角速度尤其沿着风能设备的主旋转轴线被检测，即围绕垂直于主旋转轴线并且与主旋转轴线处于水平平面中的轴线被检测。
优选地，参考值是相对旋转速度，尤其围绕风能设备的转子的旋转轴线的旋转速度，其例如已借助于磁带传感器检测。
也就是说，也提出：使用空气动力学的转子的旋转速度作为参考值。
空气动力学的转子的旋转速度例如能够通过风能设备内部或外部的传感器来检测。
优选地，旋转速度由磁传感器，尤其磁带传感器检测。为此，磁体或磁带固定在与空气动力学转子机械耦联的轴上或围绕与空气动力学转子耦联的轴放置，并且相应的读取头设置在吊舱中，优选设置在静止部分中。
优选地，状态变量描述风能设备的吊舱的倾斜速度。
优选地，状态变量描述风能设备的吊舱围绕主旋转轴线的倾斜速度。
更优选地，状态变量表示围绕风能设备的水平轴线的倾斜速度，尤其围绕对应于风能设备的倾斜角经调节的主旋转轴线的轴线的倾斜速度，即风能设备的原本的水平轴线。
优选地，状态变量由角速度和参考值的差形成，例如通过如下形成：
ωNac，tilt＝ωgyro，x-ωRef
并且可选地在考虑一个角度，优选倾斜角的情况下形成，例如通过下式：
Figure BDA0003874929980000061
倾斜角在此描述风能设备或塔尤其塔基的主旋转轴线之间的角度。
倾斜角尤其通过风能设备的设计来预设。
如果风能设备处于空载的静止状态中，那么主旋转轴线垂直地处于塔基之上并且倾斜角为零度。
优选地，角速度和参考值在确定状态变量之前被滤波，尤其通过带通滤波器，优选以便获得第二塔固有模式。
也就是说，尤其提出：对检测到的变量进行滤波，尤其使得推测塔的第二固有模式是可行的。
优选地，在观察状态变量的情况下控制风能设备。
也就是说，尤其提出：在进行控制时考虑尤其观察状态变量。
在此，控制尤其进行为，使得状态变量变小，优选量值变小。
根据本发明，还提出一种风能设备，其至少包括传感器，例如转速传感器和/或磁带传感器，和设立用于执行上文或下文描述的方法的控制单元。
转速传感器优选构成为陀螺仪。
磁带传感器优选设置在主旋转轴线的轴上。
根据本发明，还提出一种用于检测风能设备的塔的第二固有模式的方法，包括以下步骤：检测风能设备的至少一个转速；根据检测到的转速求取吊舱的倾斜速度；将吊舱的倾斜速度进行滤波，以便求取风能设备的塔的第二固有模式；并且根据风能设备的塔的第二固有模式控制风能设备，尤其使得第二固有模式的频率降低。
第二塔固有模式导致塔在塔高度的大约2/3处弯曲，并且导致吊舱相应的正向的或横向的倾斜。据此控制风能设备。
弯曲导致相应的负荷，所述负荷降低塔的使用寿命。
此外，优选地，检测吊舱和轮毂之间的至少一个相对角速度。
附图说明
接下来并且根据附图详细阐述本发明，其中对于相同或相似的构件或组件使用相同的附图标记。
图1A示意性地并且示例性地示出在一个实施方式中的风能设备的立体视图。
图1B示意性地并且示例性地示出风能设备的轴线。
图2示意性地并且示例性地示出风能设备塔的坎贝尔图。
图3A示意性地并且示例性地示出风能设备的振动，尤其吊舱的俯仰。
图3B示意性地并且示例性地示出风能设备的振荡，尤其吊舱的滚摆。
图4A示意性地并且示例性地示出根据一个实施例的用于运行风能设备尤其用于使吊舱俯仰的方法。
图4B示意性地并且示例性地示出根据一个实施例的用于运行风能设备尤其用于使吊舱滚摆的方法。
图5示意性地并且示例性地示出确定第二塔固有模式的倾斜速度的可能性。
具体实施方式
图1A示出风能设备100的立体视图。
风能设备100构成为水平转子并且具有塔102和吊舱104。
在吊舱104上设置有空气动力学转子106，其具有在轮毂110上的三个转子叶片108。
在运行时，空气动力学的转子106通过风进入围绕基本上水平地支承在塔上的旋转轴的旋转运动从而驱动吊舱中的发电机。
由此，发电机产生待馈入的电流，所述电流借助于转换器装置馈入供电网中。
在转子106中还设置有转速传感器120，尤其在轮毂110中，并且优选用于执行上文或下文描述的方法。
图1B示意性地并且示例性地示出风能设备100的轴线。
风能设备100包括塔102、吊舱104、转子106和转子叶片108。
能够借助于轴线xTOW，yTOW，zTOW来描述塔102的定向。
能够使用轴线xNAC，yNAC，zNAC来描述吊舱104的定向。
此外，吊舱104优选垂直地设置在塔102上。这尤其导致塔102的轴线xTOW，yTOW，zTOW和吊舱的轴线xNAC，yNAC，zNAC彼此平行地伸展。
空气动力学的转子106也以角度θ即所谓的倾斜角倾斜地设置在吊舱104上并且尤其围绕轴线尤其yNAC倾斜。
空气动力学的转子106能够借助于轴线xROT，yROT，zROT来描述。
如果转速传感器尤其陀螺仪设置在轮毂中，即在空气动力学的转子106内部，那么转速传感器的轴线xGYRO，yGYRO，zGYRO和空气动力学的转子106的轴线重合。
因为转子106倾斜地设置在吊舱上，所以转速传感器也相对于吊舱倾斜从而也相对于风能设备的主轴线xNAC倾斜地设置，尤其倾斜角度θ。
此外，转子106沿着轴线xNac,tilt相对于吊舱旋转角度γ，优选随时间变化的角度γ(t)。
图2示意性地并且示例性地示出风能设备的塔的坎贝尔图200。
坎贝尔图200构成笛卡尔坐标系，其中在横坐标210上绘制风能设备的转子的以每分钟多少转为单位的转速，并且在纵坐标220上绘制风能设备尤其塔的以赫兹为单位的固有频率。
风能设备通常针对特定的工作范围AB构造和设计，例如针对特定的额定速度nnenn构造和设计。例如，额定转速nnenn是每分钟12转。为了进入工作范围AB中，风能设备例如必须启动或停止。
此外，风能设备的塔具有至少一个第一固有频率fR1。
在刚性塔(英语是：stiff-stiff)的情况下，塔在工作范围AB中的第一固有频率fR1，即最低的共振频率，高于三倍的额定转速(3p)。
在软质塔(英语是：soft-stiff)的情况下，塔在工作范围AB中的第一固有频率fR1，即最低的共振频率低于三倍的额定转速(3p)并且高于单倍的额定转速(1p)。
在双重软质塔(英语是：soft-soft)的情况下，塔在工作范围AB中的第一固有频率fR1，即最低的共振频率，低于单倍的额定转速(1p)。
优选地，本文中描述的方法在具有双重软质塔的风能设备中使用。
图3A示意性地并且示例性地示出如在图1A和1B中所示出的那样的风能设备的振动300。
振动300基本上由如下构成：塔310在x方向上即沿着风能设备的主轴线的摆动式偏转；以及吊舱的与此相关联的沿着主旋转轴线或围绕y轴线的前后运动320，即所谓的吊舱的俯仰。
这种振动300的原因是第二塔固有模式。
图3B示意性地并且作为示例示出如图1A和1B中所示的风能设备的振动300。
振动300基本上由如下构成：塔310在y方向上即围绕风能设备100的主轴线的摆动式偏转；以及吊舱的与此相关联的围绕主旋转轴线或沿着y轴线的侧向运动320，即所谓的吊舱的滚摆。
这种振动300的原因是风能设备100的塔102的第二塔固有模式。
为了检测该振动300，至少一个磁带传感器130设置在主轴线上，例如转子的轴上，以及用于磁带传感器130的读取头132设置在吊舱104中。
图4A示意性地并且示例性地示出用于运行根据一个实施方式的风能设备尤其用于使吊舱俯仰的方法400。
在第一步骤410中，检测风能设备100的角速度ωGYRO,x，ωGYRO,y，ωGYRO,z，尤其吊舱的角速度ωGYRO,x，ωGYRO,y，ωGYRO,z，例如借助于风能设备的轮毂中的转速传感器。
优选地，在下一步骤420中，对如此检测到的角速度ωGYRO,x，ωGYRO,y，ωGYRO,z进行滤波，尤其滤波到由第二塔固有模式引起的频率上。在此，优选地，借助于带通滤波器进行滤波。
此外，在另一步骤430中，检测角速度ωGYRO,x，ωGYRO,y，ωGYRO,z的参考值γ，尤其呈相对旋转角形式的转子位置，所述相对旋转角尤其是轮毂相对于吊舱的相对旋转角。
在另一步骤450中，确定状态变量，例如确定吊舱围绕y轴线的倾斜速度ωNac.y，即所谓的俯仰。
优选地，状态变量也在另一步骤460中被滤波，例如借助于低通滤波器。
最后，在另一步骤480中，根据状态变量控制风能设备，例如借助于控制信号F。
图4B示意性地并且示例性地示出用于运行根据一个实施方式的风能设备的方法400，尤其用于俯仰吊舱的方法400。
在第一步骤410中，检测风能设备100的角速度ωGYRO,x，尤其吊舱围绕主轴线(x)的角速度ωGYRO,x，例如借助于在风能设备的轮毂中的转速传感器。
优选地，在下一步骤420中，如此检测到的角速度ωGYRO,x优选被滤波，尤其滤波到通过第二塔固有模式引起的频率上。所述滤波优选借助于带通滤波器进行。
此外，在另一步骤430中，检测角速度ωGYRO,x的参考值ωREF，尤其风能设备的转子的相对旋转速度，例如借助于磁带传感器130。
优选地，在下一步骤440中，如此检测到的参考值ωREF同样借助于带通滤波器进行滤波。
在另一步骤450中，确定状态变量，例如吊舱围绕x轴线的倾斜速度ωNac.x，即所谓的滚摆。为此，例如可能有必要考虑上文或下文描述的倾斜角度θ，例如因为转速传感器相对于主旋转轴线倾斜该角度θ。
最后，在另一步骤460中，根据状态变量控制风能设备，例如借助于控制信号F。
图5示意性地并且示例性地示出确定用于第二塔固有模式的倾斜速度的可能性，尤其借助于风能设备500的优选低阶的模型。
为此，例如如在图1A或1B中所示出的那样，风能设备100被线性化。这在下文中以风能设备的俯仰为例来进行，例如如在图3中所示出的那样。
与正常状态相比，吊舱的倾斜α为
Figure BDA0003874929980000101
其中
xMidtower是塔在塔的中心的偏转，并且l2TEF,eff是塔对于第二塔固有模式的有效长度。
通过运动方程
Figure BDA0003874929980000111
从中产生
Figure BDA0003874929980000112
其中
Figure BDA0003874929980000113
描述了塔的最大偏转，f2TEF描述了第二塔固有模式的频率。对应的线性化500'在风能设备100旁边描述。
附图标记列表
100  风能设备
102  塔，尤其风能设备的塔
104  吊舱，尤其风能设备的吊舱
106  空气动力学的转子，尤其风能设备的空气动力学的转子
108  转子叶片，尤其风能设备的转子叶片
110  导流罩，尤其是风能设备的导流罩
120  转速传感器，尤其风能设备的转速传感器
130  磁传感器带
132  读取头，尤其用于磁传感器带的读取头
200  坎贝尔图
300  风能设备的振动，尤其吊舱的俯仰
310  塔的摆动式偏转
312  塔的摆动式偏转
320  吊舱的前后运动
322  吊舱的前后运动
400  用于运行风能设备的方法
410，420，…  方法步骤
AB  (转速)工作范围，尤其风能设备的(转速)工作范围
F  控制信号
N  转速，尤其是风能设备的转子的转速
nnenn  额定转速，尤其风能设备的转子的额定转速
1p  单倍的额定转速，尤其风能设备的转子的单倍的额定转速
2p  两倍的额定转速，尤其风能设备的转子的两倍的额定转速
3p  三倍的额定转速，尤其风能设备的转子的三倍的额定转速
XHUB  轮毂的x轴线
xNAC  吊舱的x轴线
xTOW  塔的x轴线
yHUB  轮毂的y轴线
yNAC  吊舱的y轴线
yTOW  塔的y轴线
zHUB  轮毂的z轴线
zNAC  吊舱的z轴线
zTOW  塔的z轴线
ωGYRO，x  转速传感器的角速度，尤其围绕x轴线的角速度
ωGYRO，y  转速传感器的角速度，尤其围绕y轴线的角速度
ωGYRO，z  转速传感器的角速度，尤其围绕z轴线的角速度
ωREF  参考值，尤其转子的旋转速度
α  吊舱的倾斜
xMidtower  塔的偏转，尤其在塔的中部的偏转
l2TEF，eff′  塔的有效长度，尤其用于塔的第二固有模式
γ  参考值，尤其转子位置
θ  倾斜角度。

Claims (11)

1.一种用于运行风能设备(100)的方法，包括以下步骤：
-检测风能设备(100)的至少一个角速度(ωgyro,x)，尤其通过所述风能设备的轮毂中的转速传感器，优选用于检测吊舱的倾斜；
-检测用于至少一个检测到的角速度的参考值(γ；ωREF)；
-从所述至少一个角速度和所述参考值确定所述风能设备的至少一个状态变量(ωNac.x；ωNac.y)；
-根据所述状态变量控制所述风能设备，尤其使得所述状态变量变小。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
-在各一个方向(x，y，z)上检测三个角速度(ωgyro，x；ωgyro，y；ωgyro，z)，尤其绝对角速度，其中一个方向(x)沿着所述风能设备(100)的转子的旋转轴线伸展而其他方向(y，z)分别垂直于旋转轴线并且彼此垂直。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
-所述参考值是转子位置(γ)，优选是所述转子围绕转子轴线相对于所述吊舱的旋转的角度。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中
-所述状态变量(ωNac.y)描述所述风能设备的吊舱的倾斜速度(ωNac.tilt,x；ωNac.tilt,y；ωNac.tilt,z)。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中
-所述状态变量(ωNac.y)至少利用近似法来确定，所述近似法尤其考虑测量轴线相对于所述风能设备的旋转轴线和/或水平轴线的旋转，例如借助于下式来确定：
Figure FDA0003874929970000021
6.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中
-在确定所述状态变量之前对所述至少一个角速度(ωgyro,x)进行滤波，尤其借助于带通滤波器，优选用于获得第二塔固有模式。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中
-在考虑尤其观察所述状态变量(ωNac.y)的情况下进行所述风能设备的控制。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中
-将用于控制所述风能设备的状态变量(ωNac.y)滤波，例如借助于低通滤波器。
9.一种风能设备，至少包括：
-传感器，例如转速传感器和/或磁带传感器，
-和控制单元，所述控制单元设立用于执行根据权利要求1至9中至少一项所述的方法。
10.一种用于检测风能设备的塔的第二固有模式的方法，包括以下步骤：
-检测所述风能设备的至少一个转速(ωgyro,x)；
-从检测到的转速(ωgyro,x)求取所述吊舱的倾斜速度；
-将所述吊舱的倾斜速度滤波，以便求取所述风能设备的塔的第二固有模式；并且
-根据所述风能设备的塔的第二固有模式控制所述风能设备，尤其使得所述第二固有模式的频率降低。
11.根据权利要求10所述的用于检测风能设备的塔的第二固有模式的方法，还包括以下步骤：
-检测吊舱和轮毂之间的至少一个相对角速度。
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DK3080444T3 (da) * 2013-12-09 2022-06-13 Gen Electric System og fremgangsmåde til reducering af oscillationsbelastninger af vindmølle
ES2612208T3 (es) * 2014-01-21 2017-05-12 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Sistema de medición del ángulo de paso para turbina eólica
DK179416B1 (en) * 2016-03-16 2018-06-18 Deif As Electrical pitch control system and a method for operating at least one rotor blade and use of the system for performing the method.
EP3505754A1 (en) * 2018-01-02 2019-07-03 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Detection of oscillating movement of a wind turbine

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