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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Windenergieanlage,
bei dem mittels eines von einem Generator induzierten Bremsmomentes eine
vorbestimmte Rotordrehzahl sowie mittels von Pitchantrieben induzierten
Pitchgeschwindigkeiten vorbestimmte Blattwinkel selbsttätig eingestellt
werden, die tatsächlichen
Rotordrehzahlen sowie die tatsächlichen
Blattwinkel fortwährend
erfasst werden und die Werteabweichungen der vorbestimmten Werte
zu den tatsächlichen
Werten selbsttätig
ermittelt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung
zur Regelung einer Windenergieanlage, mit wenigstens einem Regelkreis.
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Es
ist bekannt, vom Generator an der Rotorwelle zu induzierende Bremsmomente
mittels eines Frequenzumrichters derart einzustellen, dass eine fortwährende Anpassung
zwischen der veränderlichen
Drehfrequenz des Generators und der konstanten Netzfrequenz innerhalb
eines Versorgungsnetzes erreicht ist. Diese Einstellung erfolgt über anlagenspezifische
Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien, welche durch Stützpunkte, Funktionen oder umfangreiche
Tabellen beschrieben und im Frequenzumrichter hinterlegt sind. Die
Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien haben jedoch den Nachteil, dass sie
eine starre Zuordnung der zu induzierenden Brems momente zu den tatsächlichen
Rotordrehzahlen vornehmen. Die Folge sind bauteilbelastende Schwingungen
und Belastungsstöße, welche
die Leistungsfähigkeit
der Windenergieanlage verringern. Insbesondere beim Erreichen der
Synchronisationsdrehzahl erschweren aus schwankenden Windgeschwindigkeiten
herrührende
Werteabweichungen eine tastenschonende Synchronisation des Generators
mit dem Versorgungsnetz.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit denen ein besonders belastungsarmer
Anlagenbetrieb gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein
Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass aus den die Rotordrehzahlen betreffenden
Werteabweichungen fortwährend
drehzahlabhängige
Nachstellwerte für
das Bremsmoment und drehzahlabhängige
Nachstellwerte für
die Pitchgeschwindigkeiten ermittelt werden. Aus den die Blattwinkel
betreffenden Werteabweichungen werden hingegen fortwährend blattwinkelabhängige Nachstellwerte
für die
Pitchgeschwindigkeiten ermittelt. Sodann werden die drehzahlabhängigen Nachstellwerte
für die
Pitchgeschwindigkeiten und die blattwinkelabhängigen Nachstellwerte für die Pitchgeschwindigkeiten
hinsichtlich ihrer Größe miteinander
verglichen, wobei mit den jeweils größeren Nachstellwerten die Pitchgeschwindigkeiten
während
des Volllastbetriebes der Windenergieanlage nachgeregelt werden.
Während
des Teillastbetriebes der Windenergieanlage wird hingegen das Bremsmoment
mit den drehzahlabhängigen
Nachstellwerten für
das Bremsmoment nachgeregelt.
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Über die
die Rotordrehzahl betreffenden Werteabweichungen ist eine Verknüpfung der
bei Teillast erzeugten Nachstellwerte mit den bei Volllast erzeugten
Nachstellwerten realisiert, so dass beim Übergang vom Teillastbereich
in den Volllastbereich und andersherum ein besonders belastungsarmer Anlagenbetrieb
gewährleistet
ist. Sollwertsprünge
in der vorbestimmten Rotordrehzahl oder in den vorbestimmten Blattwinkeln
sind auf diese Weise ausregelbar, so dass der wirtschaftliche Betrieb
der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
betriebenen Windenergieanlagen verbessert ist. Die fortwährende Erfassung
der tatsächlichen
Rotordrehzahlen hat den Vorteil, dass auf Messeinrichtungen für die Windgeschwindigkeit
verzichtet werden kann. So wird beispielsweise ein Startvorgang
einer Windenergieanlage durch Aufschalten eines Generators dann
eingeleitet, wenn eine für
den Generator erforderliche Arbeitsdrehzahl von der tatsächlichen
Rotordrehzahl für
eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten
wird. Während
des Startvorganges werden die Rotorblätter von einer Startblattposition
in Richtung kleinerer Blattwinkel verfahren, wobei die vorbestimmte
Rotordrehzahl sowie die tatsächliche
Rotordrehzahl bis zum Erreichen einer für das Versorgungsnetz erforderlichen
Synchronisationsdrehzahl kontinuierlich erhöht werden und der Generator
auf das Versorgungsnetz aufgeschaltet wird. Damit befindet sich
die Windenergieanlage im Teillastbetrieb. Bei ausreichenden Windverhältnissen
werden die Rotorblätter weiter
in Richtung kleinerer Blattwinkel verfahren, wobei die vorbestimmte
Rotordrehzahl sowie die tatsächliche
Rotordrehzahl bis zum Erreichen einer anlagenspezifischen Nennleistung
kontinuierlich erhöht werden.
Mit Erreichen der Nennleistung befindet sich die Windenergieanlage
im Volllastbetrieb. Die Rotordrehzahl wird somit über sämtliche
Betriebszustände einer
Windenergieanlage geregelt, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch bei Erreichen von mit Schaltvorgängen belegten Grenzwerten minimale
Werteabweichungen realisierbar sind. Dazu wird das vom Generator
induzierte Bremsmoment auf einem oberen Grenzwert gehalten. Auf
eine Vorgabe eines mit den Pitchantrieben zu induzierenden Blattwinkels
wird verzichtet, so dass Signallaufzeiten und Rechenzeiten vorteilhaft
verkürzt
sind.
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Nach
einer ersten Weiterbildung der Erfindung wird das vom Generator
induzierte Bremsmoment auf Basis einer vorbestimmt beschränkten elektrischen
Leistung selbsttätig
eingestellt. Außerdem wird
die tatsächlich
erzeugte elektrische Leistung fortwährend erfasst und die Werteabweichungen
der vorbestimmten Werte zu den tatsächlichen Werten werden selbsttätig ermittelt.
Aus den Werteabweichungen werden dann fortwährend beschränkungsorientierte
Nachstellwerte für
das Bremsmoment und die Pitchgeschwindigkeit ermittelt. Dabei dienen
die beschränkungsorientierten
Nachstellwerte für
die Pitchgeschwindigkeit zur Regelung der Windenergieanlage im Volllastbetrieb,
wobei die elektrische Leistung lediglich dadurch beschränkt ist,
dass die Rotordrehzahl auf eine anlagenspezifische Nenndrehzahl geregelt
wird. Die beschränkungsorientierten
Nachstellwerte für
das Bremsmoment dienen der Regelung der Windenergieanlage im Teillastbetrieb,
wobei die vorbestimmte elektrische Leistung entweder aufgrund eines
vorgegebenen Schallleistungspegels, tiefer Temperaturen der Lagerschmierstoffe,
hoher Temperaturen von Betriebs- oder Kühlmitteln oder aufgrund von
Netzanschlussregeln der Energieversorgungsunternehmen zeitweise
beschränkt
wird.
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Nach
einer nächsten
Weiterbildung der Erfindung werden aus den beschränkungsorientierten Nachstellwerten
für das
Bremsmoment und den drehzahlabhängigen
Nachstellwerten für
das Bremsmoment Differenzbeträge
ermittelt. Die drehzahlabhängigen
Nachstellwerte für
das Bremsmoment werden dann um die zuvor ermittelten Differenzbeträge vermindert,
sofern die drehzahlabhängigen
Nachstellwerte größer als
die beschränkungsorientierten Nachstellwerte
sind. Mit einer derartigen Regelungscharakteristik ist festgelegt,
dass immer der kleinere Nachstell wert eines aus einem drehzahlabhängigen Nachstellwert
und einem beschränkungsorientierten Nachstellwert
gebildeten Wertepaares genutzt wird, um damit das mit dem Generator
zu induzierende Bremsmoment im Teillastbetrieb nachzuregeln. Auf diese
Weise ist eine stoßfreie
Einstellung des Drehmomentes beim Wechsel vom Volllastbetrieb in
den Teillastbetrieb und umgekehrt möglich. Mögliche Lastsprünge durch
harte Umschaltvorgänge
werden vermieden, was zu einem schonenden Betrieb der Windenergieanlage
beiträgt.
Der Regelsinn ist dabei so gewählt,
dass einer Erhöhung
der tatsächlich
erzeugten elektrischen Leistung über
die vorbestimmt elektrische Leistung hinaus immer durch eine Vergrößerung der
drehzahlabhängigen
Nachstellwerte für das
Bremsmoment geantwortet wird.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden
die beschränkungsorientierten
Nachstellwerte für
die Pitchgeschwindigkeiten den drehzahlabhängigen Nachstellwerten für die Pitchgeschwindigkeiten
hinzugerechnet. Mit dieser Regelcharakteristik ist hingegen festgelegt,
dass die sich aus der Summation ergebenden Nachstellwerte dazu genutzt
werden, die von den Pitchantrieben zu induzierenden Pitchgeschwindigkeiten
im Volllastbetrieb nachzuregeln. Die Summation hat den Vorteil, dass
dadurch ein fließender Übergang
vom Volllastbetrieb in den Teillastbetrieb und umgekehrt möglich ist.
Es finden keine harten Umschaltvorgänge statt, die zu Sprüngen in
den induzierten Pitchgeschwindigkeiten führen können. Dieses trägt zu einem
lastreduzierten Betrieb der Windenergieanlage bei. Die Summation
erfolgt mit Vorteil jedoch auf Basis einer Priorisierung der drehzahlabhängigen Nachstellwerte
für die
Pitchgeschwindigkeit, mit der gewährleistet ist, dass die tatsächlichen
Rotordrehzahlen die anlagenspezifische Nenndrehzahl nicht überschreiten.
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Nach
einer anderen Weiterbildung der Erfindung werden aus den tatsächlichen
Blattwinkeln Blattwinkelmittelwerte errechnet, die zur Ermittlung der
die Blattwinkel betreffenden Werteabweichungen herangezogen werden.
Die Ermittlung der Werteabweichungen erfolgt in fortwährender
Weise, so dass Sollwertsprünge
in der vorbestimmten Rotordrehzahl oder in den vorbestimmten Blattwinkeln
vermieden sind. Damit sind Werteabweichungen, die auf Basis asynchroner
Bewegungsabläufe
der Pitchantriebe zueinander entstehen, weitgehend vermieden, so dass
die Gewährleistung
eines belastungsarmen Anlagenbetriebes weiter verbessert ist.
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Um
jedoch zwischen den Pitchantrieben eines Rotors auftretende Asynchronbewegungen
auch ausregeln zu können,
ist vorgesehen, dass aus den Blattwinkelmittelwerten und den tatsächlichen
Blattwinkeln auf die einzelnen Pitchantriebe bezogene Einzelwertabweichungen
für die
Blattwinkel ermittelt werden. Aus den Einzelwertabweichungen werden sodann
fortwährend
Synchronisationswerte für
die Pitcheinzelgeschwindigkeiten ermittelt, wobei die Pitcheinzelgeschwindigkeiten
mit den Synchronisationswerten im Teillastbetrieb sowie im Volllastbetrieb nachgeregelt
werden.
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Nach
einer besonders effizienten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Synchronisationswerte für
die Pitcheinzelgeschwindigkeiten den jeweils größeren Nachstellwerten für die Pitchgeschwindigkeit
hinzugerechnet werden. Mit einer derartigen Summation von den gesamten
Generator bzw. Rotor betreffenden Nachstellwerten und die einzelnen
Rotorflügel
betreffenden Synchronisationswerten erfolgt eine besonders wirkungsvolle
Ausregelung von Sollwertsprüngen
in der vorbestimmten Rotordrehzahl oder den vorbestimmten Blattwinkeln.
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Nach
einer nächsten
Weiterbildung der Erfindung werden aus den die Rotordrehzahlen betreffenden
Werteabweichungen Proportionalanteile sowie Integralanteile abgeleitet.
Die Proportionalanteile und die Integralanteile werden dann zur
Ermittlung der drehzahlabhängigen
Nachstellwerte für
das Bremsmoment zusammengerechnet. Der Integralanteil sorgt für eine weiche
Vorgabe der drehzahl abhängigen
Nachstellwerte für
das Bremsmoment. Hierdurch wird die Gewährleistung eines belastungsarmen
und somit wirtschaftlichen Anlagenbetriebes weiter verbessert.
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In äquivalenter
Weise zu den die Rotordrehzahlen betreffenden Werteabweichungen
werden auch aus den die elektrische Leistung betreffenden Werteabweichungen
Proportionalanteile sowie Integralanteile abgeleitet. Die Proportionalanteile
und die Integralanteile werden sodann zur Ermittlung der beschränkungsorientierten
Nachstellwerte für
das Bremsmoment zusammengerechnet.
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Um
das integrale Verhalten der die Rotordrehzahlen betreffenden Regelstrecke
zu kompensieren, werden aus den die Rotordrehzahlen betreffenden
Werteabweichungen Proportionalanteile sowie Differenzialanteile
abgeleitet. Die Proportionalanteile und die Differenzialanteile
werden dann zur Ermittlung der drehzahlabhängigen Nachstellwerte für die Pitchgeschwindigkeit
zusammengerechnet. Mit den Differenzialanteilen erfolgt vorteilhaft
eine beschleunigte Ausregelung der von den Pitchantrieben zu induzierenden
Pitchgeschwindigkeiten im Volllastbetrieb.
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Äquivalent
zur Ermittlung der die Rotordrehzahlen betreffenden Werteabweichungen
werden auch aus den die Blattwinkel betreffenden Werteabweichungen
Proportionalanteile sowie Integralanteile abgeleitet. Die Proportionalanteile
und die Integralanteile werden dann ebenfalls zur Ermittlung der blattwinkelabhängigen Nachstellwerte
für die
Pitchgeschwindigkeit zusammengerechnet. Mit den Differenzialanteilen
ist die beschleunigte Ausregelung der im Volllastbetrieb von den
Pitchantrieben zu induzierenden Pitchgeschwindigkeit weiter verbessert.
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Nach
einer nächsten
Weiterbildung der Erfindung werden aus den die Blattwinkel betreffenden Einzelwertabweichungen
Proportionalanteile sowie Integralanteile abgeleitet. Die Proportionalanteile
und die Integralanteile werden dann zur Ermittlung der Synchronisationswerte
für die
Pitchgeschwindigkeiten zusammen gerechnet. Auf diese Weise werden vorteilhaft
aus Nullpunktverschiebungen hervorgehende Geschwindigkeitsdifferenzen
der von den Pitchantrieben zu induzierenden Pitchgeschwindigkeiten
kompensiert, so dass zeitintensive manuell durchzuführende Justierarbeiten
entfallen können.
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Um
einen belastungsarmen Anlagenbetrieb zu gewährleisten, werden sämtliche
Werteabweichungen bzw. Einzelwertabweichungen vor dem Ableiten in
ihren Extremwerten begrenzt. Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung,
sämtliche
Werteabweichungen in ihrem Anstieg zu begrenzen. Lastintensive Anregungen
durch Sollwertsprünge
in der vorbestimmten Rotordrehzahl oder in den vorbestimmten Blattwinkeln
werden durch die Begrenzung der Werteabweichungen vorteilhaft vermieden.
Ferner vermeidet die Begrenzung der Werteabweichungen in den Regelcharakteristiken
des erfindungsgemäßen Verfahrens
auftretende Übersteuerungen.
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Um
zu verhindern, dass bei anhaltenden Werteabweichungen die Integralanteile
unendlich groß werden,
ist es erforderlich, dass sämtliche
Integralanteile in ihren Extremwerten begrenzt werden. Mit einer
derartigen Begrenzung der Integralanteile ist ebenfalls besonders
wirkungsvoll verhindert, dass es in den Regelcharakteristiken des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zu lastintensiven Übersteuerungen
kommt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass mittels ihres Regelkreises wenigstens
ein Arbeitsbereich des Teillastbetriebes und wenigstens ein Arbeitsbereich
des Volllastbetriebes regelungstechnisch miteinander verbunden sind. Dabei
erlaubt der wenigstens zwei Betriebszustände übergreifende Regelkreis, die
Grenzwerte der regelmäßig zwischen
den Betriebszuständen
durchzuführenden
Schaltvorgänge
mit minimalen Werteabweichungen anzusteuern, so dass beim Übergang
von einem Betriebszustand in den anderen Betriebszustand, insbesondere
jedoch beim Übergang
vom Teillastbereich in den Volllastbereich und andersherum, ein
besonders belastungsarmer Anlagenbetrieb gewährleistet ist. Sollwertsprünge in der
vorbestimmten Rotordrehzahl oder in den vorbestimmten Blattwinkeln
sind mit dem betriebszustandsübergreifenden
Regelkreis ausregelbar, so dass Anlagenteile schwächer ausgelegt
oder Belastungsgrenzen höher gelegt
werden können.
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Ein
Ausführungsbeispiel,
aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in den Zeichnungen
dargestellt. Es zeigen:
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1:
eine prinzipielle Regelungsstruktur für ein erfindungsgemäßes Verfahren;
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2:
eine erste Detailstruktur der prinzipiellen Regelungsstruktur gemäß 1;
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3:
eine zweite Detailstruktur der prinzipiellen Regelungsstruktur gemäß 1;
und
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4:
eine dritte Detailstruktur der prinzipiellen Regelungsstruktur gemäß 1.
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Die 1 zeigt
eine prinzipielle Regelungsstruktur für ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Regelung einer Windenergieanlage, bei dem mittels eines von
einem Generator zu induzierenden Bremsmomentes 1 eine vorbestimmte
Rotordrehzahl 2 sowie mittels von Pitchantrieben zu induzierenden Pitchgeschwindigkeiten 3, 4, 5 vorbestimmte
Blattwinkel selbsttätig
eingestellt werden, die tatsächlichen
Rotor drehzahlen 6 sowie die tatsächlichen Blattwinkel 7, 8, 9 fortwährend erfasst
werden, und aus den tatsächlichen
Blattwinkeln 7, 8, 9 Blattwinkelmittelwerte 10 errechnet
werden, die zur Ermittlung von die Blattwinkel 7, 8, 9 betreffenden
Werteabweichungen 11 herangezogen werden. Weitere Werteabweichungen 12, 13 werden
aus den vorbestimmten Rotordrehzahlen 2 zu den tatsächlichen
Rotordrehzahlen 6 ermittelt. Das vom Generator zu induzierende
Bremsmoment 1 wird auf Basis einer vorbestimmt beschränkten elektrischen
Leistung 14 selbsttätig
errechnet. Ferner wird die tatsächlich
erzeugte elektrische Leistung 15 fortwährend erfasst und die Leistungen 14, 15 betreffende
Werteabweichungen 16, 17 der vorbestimmt beschränkten elektrischen Leistungen 14 zu
den tatsächlich
erzeugten elektrischen Leistungen 15 ermittelt. Aus sämtlichen
Wertabweichungen 12, 16 werden dann fortwährend drehzahlabhängige Nachstellwerte 18 sowie
beschränkungsorientierte
Nachstellwerte 19 für
das zu induzierende Bremsmoment 1 ermittelt. Aus sämtlichen
Werteabweichungen 11, 13, 17 werden fortwährend drehzahlabhängige Nachstellwerte 20,
beschränkungsorientierte
Nachstellwerte 21 und blattwinkelabhängige Nachstellwerte 22 für die zu
induzierenden Pitchgeschwindigkeiten 3, 4, 5 ermittelt. Die
vorbestimmte Rotordrehzahl 2 wird aus diversen Statusmeldungen 23 der
Windenergieanlage ermittelt.
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Die 2 zeigt
eine erste Detailstruktur der prinzipiellen Regelungsstruktur für den Teillastbetrieb.
In der Figur ist detailliert dargestellt, dass die vorbestimmte
Rotordrehzahl 2 auf Basis der tatsächlichen Rotordrehzahlen 6,
der Statusmeldungen 17, der Blattwinkelmittelwerte 10 sowie
eines über
drei Sekunden gemittelten Blattwinkelmittelwertes 10' berechnet wird.
In einem Drehzahlregler 24 werden die die Rotordrehzahlen 2, 6 betreffenden
Werteabweichungen 12 der vorbestimmten Rotordrehzahlen 2 zu den
tatsächlichen
Rotordrehzahlen 6 ermittelt. In einem Leistungsregler 25 werden
die die Leistungen 14, 15 betreffenden Werte abweichungen 16 der
vorbestimmt beschränkten
elektrischen Leistungen 14 zu den tatsächlich erzeugten elektrischen
Leistungen 15 ermittelt. Aus den die Rotordrehzahlen 2, 6 betreffenden
Werteabweichungen 12 werden Proportionalanteile 26 sowie
Integralanteile 27 abgeleitet, wobei die Proportionalanteile 26 und
die Integralanteile 27 zur Ermittlung der drehzahlabhängigen Nachstellwerte 18 für das zu
induzierende Bremsmoment 1 jeweils verstärkt und
dann zusammengerechnet werden. Aus den die elektrischen Leistungen 14, 15 betreffenden
Werteabweichungen 16 werden ebenfalls Proportionalanteile 28 und
Integralanteile 29 abgeleitet, wobei die Proportionalanteile 28 und
die Integralanteile 29 zur Ermittlung der beschränkungsorientierten
Nachstellwerte 19 für
das zu induzierende Bremsmoment 1 zunächst verstärkt und dann zusammengerechnet
werden. Im Folgenden werden die beschränkungsorientierten Nachstellwerte 19 und
die drehzahlabhängigen
Nachstellwerte 18 hinsichtlich ihrer Größe in einem Regelglied 30 miteinander
verglichen und dabei Differenzbeträge ermittelt, wobei die drehzahlabhängigen Nachstellwerte 18 um
die Differenzbeträge
vermindert werden, sofern die drehzahlabhängigen Nachstellwerte 18 größer als
die beschränkungsorientierten
Nachstellwerte 19 sind. Aus den gegebenenfalls um die beschränkungsorientierten
Nachstellwerte 19 verminderten Nachstellwerte 18 werden
die zu induzierenden Bremsmomente 1 erzeugt, die in einem
Begrenzer 31 in ihren Extremwerten begrenzt werden. Im
Drehzahlregler 24 generierte Werteabweichungen 12 werden
vor ihrer integralen Ableitung in einem Begrenzer 32 in
ihren Extremwerten begrenzt und in dem Leistungsregler 25 generierte
Werteabweichungen 16 werden vor ihrer integralen Ableitung
in einem Begrenzer 33 in ihren Extremwerten begrenzt. Ein
weiterer in dem Leistungsregler 25 angeordneter Begrenzer 34 dient
der Begrenzung der Werteabweichungen 16 in ihrem Werteanstieg.
Weiterhin in ihren Extremwerten begrenzt, werden in einem Begrenzer 35 die
in dem Drehzahlregler 24 generierten Integralanteile 27 und
in einem Begrenzer 36 die in dem Leistungsregler 25 generierten
Integralanteile 29. Ist der Drehzahlregler 24 aktiv,
wird der untere Grenzwert des Begrenzers 31 durch ein optimales
Bremsmoment 37 bestimmt, das auf Basis der tatsächlichen Rotordrehzahlen 6 ermittelt
wird. Ist hingegen der Leistungsregler 25 aktiv, wird der
untere Grenzwert des Begrenzers 31 auf einen Nullwert 38 gesetzt.
Der obere Grenzwert des Begrenzers 31 wird durch das Nennmoment 39 festgelegt.
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Die 3 zeigt
eine zweite Detailstruktur der prinzipiellen Regelungsstruktur für den Teil-
und Volllastbetrieb. In einem Drehzahlregler 40 werden
die die Rotordrehzahlen 2, 6 betreffenden Werteabweichungen 13 der
vorbestimmten Rotordrehzahlen 2 zu den tatsächlichen
Rotordrehzahlen 6 ermittelt. In einem Leistungsregler 41 werden
die die in Leistungen 14, 15 betreffenden Werteabweichungen 17 der
vorbestimmt beschränkten
elektrischen Leistungen 14 zu den tatsächlich erzeugten elektrischen
Leistungen 15 ermittelt. Außerdem werden in einem minimalen Blattwinkelregler 42 die
die tatsächlichen
Blattwinkel 7, 8, 9 betreffenden Werteabweichungen 11 eines gemeinsamen
vorbestimmten Blattwinkels 76 zu den Blattwinkelmittelwerten 10 ermittelt.
Aus den die Rotordrehzahlen 2, 6 betreffenden
Werteabweichungen 13 werden Proportionalanteile 43 sowie
Differenzialanteile 44 abgeleitet, wobei die Proportionalanteile 43 und
die Differenzialanteile zur Ermittlung der drehzahlabhängigen Nachstellwerte 20 für sämtliche Pitchantriebe
eines Rotors betreffende Pitchgeschwindigkeitsnachstellwerte 45 zusammengerechnet
werden. Aus den die elektrische Leistung 14, 15 betreffenden
Werteabweichungen 17 werden ebenfalls Proportionalanteile 46 sowie
Differenzialanteile 47 abgeleitet, wobei die Proportionalanteile 46 und die
Differenzialanteile 47 zur Ermittlung der beschränkungsorientierten
Nachstellwerte 21 für
die Pitchgeschwindigkeitsnachstellwerte 45 zusammengerechnet
werden. Außerdem
werden aus den die tatsächlichen
Blattwinkel 7, 8, 9 betreffenden Werteabweichungen 11 Proportionalanteile 48 sowie
Integralanteile 49 abgeleitet, wobei die Proportionalanteile 48 und
die Integralanteile 49 zur Ermittlung der blattwinkelabhängigen Nachstellwerte 22 für die Pitchgeschwindigkeitsnachstellwerte 45 zusammengerechnet
werden. Im Folgenden werden die beschränkungsorientierten Nachstellwerte 21 den
drehzahlabhängigen
Nachstellwerten in einem Funktionsglied 50 hinzugerechnet.
Im Anschluss daran werden die mit den beschränkungsorientierten Nachstellwerten 21 vergrößerten drehzahlabhängigen Nachstellwerte 20 und
die blattwinkelabhängigen
Nachstellwerte 22 hinsichtlich ihrer Größe in einem Regelglied 51 miteinander
verglichen, wobei auf Basis der jeweils größeren Nachstellwerte 20 bzw. 22 die
Pitchgeschwindigkeitsnachstellwerte 45 während des Volllastbetriebes
der Windenergieanlage nachgeregelt werden. Im Drehzahlregler 40 generierte
Werteabweichungen 13 werden vor ihrer differenzialen Ableitung
in einem Begrenzer 52 in ihren Extremwerten begrenzt und
in dem Leistungsregler 41 generierte Werteabweichungen 17 werden
vor ihrer differenzialen Ableitung in einem Begrenzer 53 in
ihren Extremwerten begrenzt. Im minimalen Blattwinkelregler 42 generierte
Werteabweichungen 11 werden hingegen vor ihrer integralen
Ableitung in einem Begrenzer 54 in ihren Extremwerten begrenzt.
Ein weiterer in dem minimalen Blattwinkelregler 42 angeordneter
Begrenzer 55 dient der Begrenzung der Werteabweichungen 11 in
ihrem Werteanstieg. Weiterhin in ihren Extremwerten begrenzt, werden
in einem Begrenzer 56 die in dem minimalen Blattwinkelregler 42 generierten
Integralanteile 49. Ein Begrenzer 57 dient hingegen
der Begrenzung der sämtliche
Pitchantriebe des Rotors betreffenden Pitchgeschwindigkeitsnachstellwerte 45 in
ihren Extremwerten. Mit einem dem Funktionsglied 50 nachgeordneten
Verstärker 58 werden
von den tatsächlichen
Blattwinkeln 7, 8, 9 abhängige Nichtlinearitäten ausgeregelt.
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Die 4 zeigt
eine dritte Detailstruktur der prinzipiellen Regelungsstruktur zur
Synchronisation der an einem Rotor angeordneten Rotorblätter. In
der Figur ist am Beispiel eines einzelnen Rotorblattes dargestellt,
dass aus den Blattwinkelmittelwerten 10 zu den tatsächlichen
Blattwinkeln 7 auf den entsprechenden Pitchantrieb bezogene
Einzelwertabweichungen 59 ermittelt werden. Aus den Einzelwertabweichungen 59 werden
fortwährende
Synchronisationswerte 60 für die dem Pitchantrieb zugeordnete Pitchgeschwindigkeit 3 ermittelt,
wobei die Pitchgeschwindigkeit 3 mit den Synchronisationswerten 60 im
Teillast- und Volllastbetrieb nachgeregelt wird. Die Synchronisationswerte 60 werden
den sämtliche Pitchantriebe
des Rotors betreffenden Pitchgeschwindigkeitsnachstellwerten 45 in
einem Funktionsglied 61 hinzugerechnet. Aus den die Blattwinkel 7 betreffenden
Einzelwertabweichungen 59 werden Proportionalanteile 62 sowie
Integralanteile 63 abgeleitet, wobei die Proportionalanteile 62 und
die Integralanteile 63 zur Ermittlung der Synchronisationswerte 60 für die Pitchgeschwindigkeit 3 zusammengerechnet
werden. Die Einzelwertabweichungen 59 werden vor ihrer
integralen Ableitung in einem Begrenzer 64 in ihren Extremwerten
begrenzt. Die Integralanteile 63 werden mit einem Begrenzer 65 begrenzt.
Ferner erlaubt die Regelungsstruktur, dass Werteabweichungen 66 von
manuell einzustellenden Blattwinkeln 67 zu den tatsächlichen
Blattwinkeln 7 ermittelt werden. Aus den die Blattwinkel 7, 67 betreffenden
Werteabweichungen 66 werden ebenfalls Proportionalanteile 68 sowie
Integralanteile 69 abgeleitet, wobei die Proportionalanteile 68 und
die Integralanteile 69 zur Ermittlung eingabeorientierter Nachstellwerte 70 für die zu
induzierende Pitchgeschwindigkeit 3 zusammengerechnet werden.
Die Werteabweichungen 66 werden vor ihrer integralen Ableitung
in einem Begrenzer 71 in ihren Extremwerten begrenzt. Die
aus den Werteabweichungen 66 generierten Integralanteile 69 werden
mit einem Begrenzer 72 begrenzt. Mit einem Schalter 73 wird
die zu induzierende Pitchgeschwindigkeit 3 wahlweise auf
Basis der Synchronisationswerte 60 oder der eingabeorientierten
Nachstellwerte 70 ermittelt. Der Schalter 73 ist
an einer Eingabeeinrichtung 74 zur Eingabe der manuell
einzustellenden Blattwinkel 67 angeschlossen. In einem
Begrenzer 75 wird die zu induzierende Pitchgeschwindigkeit 3 in
ihren Extremwerten begrenzt.