DE102010050956A1 - Wind energy plant operation controlling method, involves performing lowering of rotational speed, which is smaller in comparison to another speed - Google Patents

Wind energy plant operation controlling method, involves performing lowering of rotational speed, which is smaller in comparison to another speed Download PDF

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Abstract

The method involves limiting a rotational speed of a rotor by controlling a rotor blade-setting angle on a preset rated speed (nn). Wind speed is lowered below the rated speed. Lowering of the rotational speed is taken place primarily fastly with a speed, which is sufficient in a magnitude order of a control speed, in a preset value (n1) lying below the rated speed around a level. The lowering of the rotational speed is performed with another speed, which is smaller in comparison to the former speed, in another preset value (n2) lying below the former value around the level. An independent claim is also included for a wind energy plant comprising a rotor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Windenergieanlage mit einem vom Wind angeströmten, als Auftriebsläufer ausgebildeten Rotor, dessen Drehzahl durch eine Regelung des Rotorblatt-Anstellwinkels auf eine vorgegebene Nenndrehzahl begrenzt und bei einem einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Wert der Windgeschwindigkeit unter die Nenndrehzahl abgesenkt wird, sowie auf eine nach diesem Verfahren gesteuerte Windenergieanlage.The invention relates to a method for controlling the operation of a wind turbine with a wind-flowed, designed as a boost rotor rotor whose speed limited by a control of the rotor blade pitch to a predetermined rated speed and at a predetermined limit exceeding value of the wind speed below the Rated speed is lowered, as well as on a controlled wind turbine according to this method.

Beim Betrieb derartiger Windenergieanlagen wird üblicherweise zwischen zwei Betriebzuständen unterschieden, nämlich dem Teillastbetrieb, bei dem die Drehzahl des Rotors unter einer für die Windenergieanlage spezifischen Nenndrehzahl liegt, und dem Vollastbetrieb, bei dem die Drehzahl des Rotors auf die Nenndrehzahl begrenzt werden muß, um dadurch die aus dem Wind aufgenommene Leistung auf einen anlagenspezifischen Nennwert zu begrenzen. Diese Drehzahlbegrenzung erfolgt üblicherweise durch die als Pitch-Regelung bezeichnete Drehzahlregelung, die auf einer Verstellung des Blattes bzw. der Blätter des Rotors beruht. Wenn jedoch die Windgeschwindigkeit über einen anlagenspezifischen, vorgegebenen Grenzwert hinaus ansteigt, überschreitet die bei Nenndrehzahl laufende Windenergieanlage ihre Überlastungsgrenze. Deshalb wurde in diesem Fall die Windenergieanlage abgeschaltet, indem das Rotorblatt oder die Rotorblätter in den Wind gestellt, d. h. in ihre Fahnenstellung gedreht wurden, um Beschädigungen der Windenergieanlage durch Überlastung zu verhindern. Demzufolge wurde dieser anlagenspezifische Grenzwert der Windgeschwindigkeit auch als Abschaltgeschwindigkeit bezeichnet. Dieses Abschalten ist jedoch in verschiedener Hinsicht ungünstig. Insbesondere wird durch diese sofortige Abschaltung das von der Windenergieanlage gespeiste Netz belastet. Weiterhin führt die sofortige Abschaltung zu einem raschen Lastwechsel mit entsprechender lastmäßiger Beanspruchung der Windenergieanlage. Ferner verursacht die Abschaltung einen Verlust an Energieausbeute.In the operation of such wind turbines is usually distinguished between two operating conditions, namely the partial load operation in which the speed of the rotor is below a specific wind turbine for the rated speed, and the full load operation in which the speed of the rotor must be limited to the rated speed, thereby the to limit the power absorbed by the wind to a plant-specific nominal value. This speed limitation is usually carried out by the designated as pitch control speed control, which is based on an adjustment of the blade or the blades of the rotor. However, if the wind speed increases beyond a plant-specific preset limit, the wind turbine running at rated speed will exceed its overload limit. Therefore, in this case, the wind turbine was turned off by setting the rotor blade or blades in the wind, d. H. were turned into their flag position to prevent damage to the wind turbine by overloading. As a result, this plant-specific wind speed limit has also been referred to as shutdown speed. However, this shutdown is unfavorable in various respects. In particular, this immediate shutdown loads the network fed by the wind turbine. Furthermore, the immediate shutdown leads to a rapid load change with corresponding load load of the wind turbine. Furthermore, the shutdown causes a loss of energy yield.

Diesen Schwierigkeiten begegnet eine bekannte Windenergieanlage ( EP 0 847 496 B1 ) damit, dass die Windenergieanlage bei der Erreichung des Grenzwertes der Windgeschwindigkeit nicht abgeschaltet, sondern die Drehzahl ihres Rotors unter die Nenndrehzahl abgesenkt wird. Diese Absenkung erfolgt gemäß einer kontinuierlich und monoton abfallenden Kennlinie, welche die Drehzahl des Rotors in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit beschreibt. Dadurch bedingt jede Änderung der Windgeschwindigkeit eine durch diese Kennlinie vorgegebene Änderung der Drehzahl und führt insbesondere bei häufigen Änderungen zu entsprechend häufigen Regelvorgängen und dadurch zu einem entsprechend unruhigen Betrieb der Windenergieanlage.These difficulties are met by a known wind energy plant ( EP 0 847 496 B1 ) so that the wind turbine is not turned off when the wind speed limit is reached, but the speed of its rotor is lowered below the rated speed. This reduction takes place in accordance with a continuously and monotonically decreasing characteristic which describes the rotational speed of the rotor as a function of the wind speed. As a result, every change in the wind speed causes a change in the rotational speed given by this characteristic and, in particular with frequent changes, leads to correspondingly frequent control processes and thus to a correspondingly restless operation of the wind energy plant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das den Weiterbetrieb der Windenergieanlage jenseits des Grenzwertes der Windgeschwindigkeit in einem ruhigeren Betriebszustand ermöglicht, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Windenergieanlage anzugeben.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, which allows the continued operation of the wind turbine beyond the limit of the wind speed in a quieter operating state, and to provide a suitable wind turbine for carrying out this method.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Absenkung der Drehzahl zuerst verhältnismäßig schnell mit einer ersten Geschwindigkeit, die bis in die Größenordnung der Regelgeschwindigkeit reichen kann, auf einen vorgegebenen, um eine Stufe unterhalb der Nenndrehzahl liegenden ersten Wert und danach mit einer im Vergleich zu der ersten Geschwindigkeit kleinen zweiten Geschwindigkeit auf einen vorgegebenen, um eine Stufe unterhalb des ersten Wertes liegenden zweiten Wert erfolgt.According to the invention, this object is achieved in that the reduction of the speed first relatively fast with a first speed that can reach up to the magnitude of the control speed, to a predetermined, lying below the rated speed first value and then with a comparison to the first low second speed speed to a predetermined second value one step below the first value.

Bei der Erfindung wird die Drehzahl des Rotors schnell auf den ersten Wert herabgesetzt, wenn die Windgeschwindigkeit den vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Diese praktisch stufenförmige Absenkung der Drehzahl ist vom weiteren Verlauf der Windgeschwindigkeit unabhängig. Dadurch wird die Windenergieanlage zunächst rasch aus dem höchsten Gefahrenbereich der Überlastung herausgenommen. Demgegenüber erfolgt die anschließende weitere Absenkung auf den zweiten Wert der Drehzahl langsamer. Hierdurch werden die Lastwechselgradienten und folglich die lastmäßige Beanspruchung der Anlage vermindert. Das Zeitintervall, in dem die Drehzahl von dem ersten Wert auf den zweiten Wert abgesenkt wird, wird durch den Wert der zweiten Geschwindigkeit bestimmt und ist vom Verlauf der Windgeschwindigkeit unabhängig. Durch die Wahl des Wertes der zweiten Geschwindigkeit kann also die Zeitdauer eingestellt werden, in der die Absenkung der Drehzahl erfolgt. Je nach den klimatischen Gegebenheiten kann dies beispielsweise eine Zeitdauer von bis zu mehreren Stunden sein. Ein Wiederanstieg der Drehzahl des Rotors auf die vorgegebene Nenndrehzahl ist unabhängig vom Verlauf der Windgeschwindigkeit erst nach Ablauf dieser Zeitdauer möglich. Der Wiederanstieg setzt außerdem voraus, dass dann die Windgeschwindigkeit den vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet. Für typische Anlagen beträgt dieser Grenzwert beispielsweise 25 m/s.In the invention, the speed of the rotor is rapidly reduced to the first value when the wind speed exceeds the predetermined limit. This practically stepped reduction of the speed is independent of the further course of the wind speed. As a result, the wind turbine is first quickly removed from the highest danger area of the overload. In contrast, the subsequent further reduction to the second value of the speed is slower. As a result, the load cycling and thus the load load of the system are reduced. The time interval in which the speed is lowered from the first value to the second value is determined by the value of the second speed and is independent of the course of the wind speed. By choosing the value of the second speed so the time can be set, in which the reduction of the speed takes place. Depending on the climatic conditions, this may for example be a period of up to several hours. A re-increase of the speed of the rotor to the predetermined rated speed is possible regardless of the course of the wind speed after this period of time. The resurgence also requires that then the wind speed does not exceed the predetermined limit. For typical installations this limit is for example 25 m / s.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Geschwindigkeit einen vorgegebenen konstanten Wert hat. In diesem Fall erfolgt die Absenkung von dem ersten auf den zweiten Wert gemäß einer zeitlichen Rampenfunktion, deren Steigung durch den konstanten Wert der zweiten Geschwindigkeit bestimmt ist. Dieser Wert stellt damit einen Parameter des Verfahrens dar, durch dessen Vorgabe es an die jeweiligen Anwendungsverhältnisse angepaßt werden kann. Im allgemeinen braucht die zweite Geschwindigkeit jedoch nicht konstant vorgegeben zu werden, sondern kann eine vorgegebene Funktion der Zeit sein.In an expedient embodiment, it is provided that the second speed has a predetermined constant value. In this case, the lowering from the first to the second value takes place according to a temporal ramp function, the slope of which is determined by the constant value of the second speed. This value represents thus a parameter of the process, by whose specification it can be adapted to the respective conditions of use. In general, however, the second speed need not be constant, but may be a given function of time.

Weitere Parameter des Verfahrens sind der bei der Absenkung der Drehzahl des Rotors angenommene erste und zweite Wert, die innerhalb gewisser Wertebereiche zweckmäßig gewählt werden können, solange nur der erste Wert um eine endliche Stufe unterhalb der Nenndrehzahl und der zweite Wert um eine endliche Stufe unterhalb des ersten Wertes liegt. Eine in dieser Hinsicht zweckmäßige Festlegung dieser Werte liegt darin, dass der erste Wert in einem ersten Wertebereich von 70 bis 90 Prozent der Nenndrehzahl liegt und/oder dass der zweite Wert in einem zweiten Wertebereich von 40 bis 65 Prozent der Nenndrehzahl liegt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der erste Wert um mindestens 15 Prozent kleiner als die Nenndrehzahl ist. Weiterhin sind die Mittelpunkte des ersten und des zweiten Wertebereichs sowie ihre unmittelbar benachbarten Werte für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig.Further parameters of the method are the first and second values assumed when lowering the rotational speed of the rotor, which can be suitably selected within certain value ranges, as long as only the first value is a finite stage below the rated speed and the second value is a finite stage below that first value. An appropriate definition of these values in this regard is that the first value is in a first range of values of 70 to 90 percent of the rated speed and / or that the second value is in a second value range of 40 to 65 percent of the rated speed. In particular, it is advantageous if the first value is at least 15 percent smaller than the rated speed. Furthermore, the centers of the first and the second value range as well as their immediately adjacent values are expedient for carrying out the method according to the invention.

Nach der erfindungsgemäßen Absenkung der Drehzahl des Rotors auf den zweiten Wert behält die Rotordrehzahl diesen Wert zunächst bei. Die Rückkehr der Windenergieanlage in ihren Vollastbetrieb erfolgt sodann dadurch, dass beim Auftreten eines den vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitenden Wertes der Windgeschwindigkeit die Drehzahl durch die Regelung des Rotorblatt-Anstellwinkels von dem zweiten Wert auf die Nenndrehzahl angehoben wird. Zweckmäßigerweise geschieht dies jedoch nicht sprunghaft. Vielmehr ist in einer zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen, dass die Anhebung mit einer im Vergleich zu der ersten Geschwindigkeit kleinen dritten Geschwindigkeit erfolgt.After lowering the speed of the rotor according to the invention to the second value, the rotor speed initially maintains this value. The return of the wind energy plant in its full load operation then takes place in that the speed is raised by the control of the rotor blade angle of attack from the second value to the rated speed when a value of the wind speed does not exceed the predetermined limit. Conveniently, however, this does not happen abruptly. Rather, it is provided in an expedient embodiment that the increase takes place with a small third speed compared to the first speed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also den Betrieb der Windenergieanlage bei Windgeschwindigkeiten, die den für die Anlage vorgegebenen Grenzwert überschreiten, indem die Drehzahl des Rotors in der erfindungsgemäßen Weise auf den unter der Nenndrehzahl liegenden zweiten Wert abgesenkt und dadurch die Anlage mit entsprechend verminderter Leistung betrieben wird. Wenn jedoch die Windgeschwindigkeit immer weiter ansteigt und schließlich einen Wert erreicht, welcher einer maximal erlaubten Sturmgeschwindigkeit der Anlage entspricht, die beispielsweise für typische Anlagen bei 34 m/s liegt, muß die Anlage stillgelegt werden. Hierzu ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass der Rotorblatt-Anstellwinkel bei einem einen vorgegebenen, oberhalb des Grenzwertes der Windgeschwindigkeit liegenden Abschaltwert überschreitenden Wert der Windgeschwindigkeit in die Fahnenstellung gedreht wird.The inventive method thus enables the operation of the wind turbine at wind speeds that exceed the limit set for the system by the speed of the rotor in the manner according to the invention lowered to below the rated speed second value and thus the system is operated with a correspondingly reduced power. However, if the wind speed continues to increase and eventually reaches a value corresponding to a maximum allowable wind speed of the plant, which is for example 34 m / s for typical plants, the plant must be shut down. For this purpose, it is provided within the scope of the invention that the rotor blade pitch angle is turned into the feathering position at a value of the wind speed exceeding a predetermined cutoff value exceeding the limit value of the wind speed.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Windenergieanlage ist in den Patentansprüchen 9 und 10 angegeben.A suitable for carrying out the method according to the invention wind turbine is specified in the claims 9 and 10.

Die Windgeschwindigkeit ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine durch Messung zu bestimmende Größe. Diese Messung erfolgt mit den dem Fachmann hierfür geläufigen Mitteln. Üblicherweise wird dabei aus den gemessenen Momentanwerten ein Mittelwert über ein vorgegebenes Zeitintervall gebildet, beispielsweise ein Zehn-Minuten-Mittelwert. Zweckmäßigerweise wird ein derartiger Zeitmittelwert bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Wert der Windgeschwindigkeit verwendet.The wind speed in the method according to the invention and the device according to the invention is a variable to be determined by measurement. This measurement is carried out by means familiar to the person skilled in the art. Usually, an average value over a predetermined time interval is formed from the measured instantaneous values, for example a ten-minute average value. Expediently, such an average time value is used in the method according to the invention and the device according to the invention as the value of the wind speed.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert.In the following description, the invention will be explained by way of example with reference to the drawing.

Als Auftriebsläufer ausgebildete Rotoren von Windenergieanlagen haben bekanntlich ein oder mehrere Rotorblätter, die sich im Bezug auf die im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Achse der Rotornabe radial erstrecken. Sehr häufig beträgt die Zahl der Rotorblätter drei. Jedes Rotorblatt ist in der Rotornabe um seine radiale Längsachse verdrehbar gelagert, wodurch der Anstellwinkel des Rotorblatts einstellbar ist. Diese Einstellung erfolgt durch eine in der Windenergieanlage vorgesehene Steuereinrichtung, die üblicherweise als Pitch-Regelung bezeichnet wird. Sie regelt im Volllastbetrieb der Windenergieanlage die Drehzahl des Rotors durch die Einstellung des Rotorblatt-Anstellwinkels auf eine für die Windenergieanlage vorgegebene Nenndrehzahl.As turbulence trained rotors of wind turbines are known to have one or more rotor blades, which extend radially with respect to the substantially horizontally oriented axis of the rotor hub. Very often, the number of rotor blades is three. Each rotor blade is rotatably mounted in the rotor hub about its radial longitudinal axis, whereby the angle of attack of the rotor blade is adjustable. This adjustment is made by a provided in the wind turbine control device, which is commonly referred to as pitch control. It regulates the speed of the rotor in full load operation of the wind turbine by adjusting the rotor blade pitch to a predetermined for the wind turbine rated speed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht diese Regelung auf einer Führungsgröße nsoll, deren Verlauf als Funktion der Zeit t beispielhaft in dem oberen Diagramm der Zeichnungsfigur wiedergegeben ist. Das untere Diagramm dieser Zeichnungsfigur zeigt den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit vwind. Ein in diesem Diagramm eingetragener Wert vmax der Windgeschwindigkeit vwind stellt einen für die Windenergieanlage spezifischen Grenzwert dar, bei dessen Überschreitung die Windenergieanlage unzulässig belastet wird, wenn sie weiterhin mit ihrer Nenndrehzahl betrieben wird.In the method according to the invention and the device according to the invention, this control is based on a reference variable n soll , the course of which as a function of time t is reproduced by way of example in the upper diagram of the drawing figure. The lower diagram of this drawing figure shows the time course of the speed v wind . A value v max of the wind speed v wind entered in this diagram represents a limit value which is specific for the wind energy plant, exceeding which the wind energy plant is loaded unduly if it continues to be operated at its rated speed.

In der Zeichnungsfigur schwankt die Windgeschwindigkeit in einem Zeitintervall von t0 bis t1 in einem noch unterhalb des Grenzwertes vmax liegenden Geschwindigkeitsbereich. In diesem Zeitintervall gibt die Führungsgröße nsoll die Nenndrehzahl nn als Sollwert für die Drehzahlregelung vor.In the drawing figure, the wind speed fluctuates in a time interval from t 0 to t 1 in a speed range which is still below the limit value v max . In this time interval, the command variable n are to the rated speed n n as a target value for the speed control before.

Zum Zeitpunkt t1 überschreitet die Windgeschwindigkeit vwind den Grenzwert vmax. Hierauf ansprechend wird der Wert der Führungsgröße nsoll um eine Stufe, die in dem dargestellten Beispiel etwa 25% der Nenndrehzahl beträgt, auf einen gegenüber der Nenndrehzahl nn erniedrigten ersten Wert n1 herabgesetzt, der nunmehr den Sollwert für die Drehzahlregelung bildet. Dem folgt die Ist-Drehzahl des Rotors mit einer der Regelgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit, wodurch die Windenergieanlage schnell in einen gegenüber der Nenndrehzahl erniedrigten Drehzahlbereich gelangt. At time t 1 , the wind speed v wind exceeds the limit value v max . In response to this, the value of the reference variable n soll is reduced by one stage, which in the illustrated example is approximately 25% of the rated speed, to a value n 1 which is lower than the nominal rpm n n and which now forms the desired value for the speed control. This is followed by the actual rotational speed of the rotor at a speed corresponding to the control speed, as a result of which the wind energy plant quickly reaches a speed range which is lower than the nominal rotational speed.

Im Anschluss an die stufenförmige Herabsetzung fällt die Führungsgröße in dem Zeitintervall von t1 bis t2 auf einen zweiten Wert n2 ab, der um eine weitere Stufe unterhalb des ersten Wertes n1 liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Abfall linear, so dass die Führungsgröße nsoll eine zeitliche Rampenfunktion beschreibt. Dadurch wird die Ist-Drehzahl des Rotors mit einer Geschwindigkeit auf den zweiten Wert heruntergeregelt, die im Wesentlichen durch die Wahl der Länge des Zeitintervalls t1, t2 bestimmt ist, welches im Vergleich zur Ansprechzeit der Regelung groß ist. Durch diese Wahl der Länge des Zeitintervalls kann somit eingestellt werden, wie schnell oder langsam die Drehzahlreduzierung verlaufen soll.Subsequent to the step-shaped reduction, the reference variable in the time interval from t 1 to t 2 drops to a second value n 2 , which is a further step below the first value n 1 . In the illustrated embodiment, this drop is linear, so that the reference variable n soll describes a temporal ramp function. As a result, the actual rotational speed of the rotor is regulated down to the second value at a speed which is essentially determined by the choice of the length of the time interval t 1 , t 2 , which is large compared to the response time of the control. By this choice of the length of the time interval can thus be adjusted, how fast or slow the speed reduction should be.

Anschließend behält die Führungsgröße nsoll ihren zweiten Wert n2 weiterhin bei, bis zum Zeitpunkt t3 die Windgeschwindigkeit vwind unter den Grenzwert vmax absinkt. Bis dahin läuft die Windenergieanlage mit einer dem zweiten Wert n2 entsprechenden Drehzahl, die in dem dargestellten Beispiel etwa bei der Hälfte der Nenndrehzahl liegt und dadurch mit einer entsprechend verminderten Leistung betrieben wird.Subsequently, the reference variable n soll continues to maintain its second value n 2 until the wind speed v wind drops below the limit value v max until the time t 3 . Until then, the wind turbine is running at a speed corresponding to the second value n 2 , which in the illustrated example is approximately at half the rated speed and is thus operated with a correspondingly reduced power.

Ansprechend auf das Absinken der Windgeschwindigkeit vwind unter den Grenzwert vmax zum Zeitpunkt t3 wird der Wert der Führungsgröße nsoll wieder auf den der Nenndrehzahl nn entsprechenden Wert angehoben. Dieser Anstieg erfolgt in einem der Steuerung vorgebbaren Zeitintervall und/oder einem vorgebbaren Kurvenverlauf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Anstieg linear, so dass es genügt, in der Steuerung als Parameter die Länge dieses Zeitintervalls oder die konstante Steigung dieser Anstiegsrampe zu hinterlegen.In response to the decrease in the wind speed v wind below the limit value v max at the time t 3 , the value of the reference variable n soll is raised again to the value corresponding to the rated speed n n . This increase takes place in a time interval which can be predetermined for the controller and / or a predefinable curve profile. In the illustrated embodiment, the increase is linear, so that it is sufficient to deposit in the controller as a parameter the length of this time interval or the constant slope of this rise ramp.

Sollte während dieses Anstiegs die Windgeschwindigkeit vwind den Grenzwert vmax erneut überschreiten, setzt sich der Anstieg jedoch nicht fort. Vielmehr wird die Drehzahl des Rotors in der vorstehend beschriebenen Weise erneut auf den zweiten Wert n2 heruntergeregelt. Sofern bei dem Anstieg der erste Wert n1 noch nicht erreicht war, wird dabei die Führungsgröße nsoll mit der zweiten Geschwindigkeit auf den zweiten Wert n2 abgesenkt. War jedoch der erste Wert n1 bereits überschritten, wird die Führungsgröße mit der ersten Geschwindigkeit auf den ersten Wert n1 und anschließend mit der zweiten Geschwindigkeit auf den zweiten Wert n2 abgesenkt.Should the wind speed v wind again exceed the limit value v max during this increase, the increase does not continue. Rather, the speed of the rotor in the manner described above is again controlled down to the second value n 2 . If the first value n 1 was not reached during the increase, the reference variable n soll is lowered to the second value n 2 at the second speed. However, if the first value n 1 has already been exceeded, the reference variable is lowered at the first speed to the first value n 1 and then at the second speed to the second value n 2 .

Die vorstehend beschriebene Regelung arbeitet solange, bis die Windgeschwindigkeit auf einen so genannten Sturmabschaltwert steigt, bei dem die Anlage überhaupt nicht mehr betrieben werden darf. Überschreitet die Windgeschwindigkeit diesen Sturmabschaltwert, werden die Rotorblätter von der Steuerung in ihre Fahnenstellung gedreht und dadurch die Windenergieanlage insgesamt abgeschaltet.The regulation described above works until the wind speed rises to a so-called Sturmabschaltwert at which the system may not be operated at all. If the wind speed exceeds this Sturmabschaltwert, the rotor blades are rotated by the controller in its flag position, thereby turning off the wind turbine as a whole.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0847496 B1 [0003] EP 0847496 B1 [0003]

Claims (10)

Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Windenergieanlage mit einem vom Wind angeströmten, als Auftriebsläufer ausgebildeten Rotor, dessen Drehzahl durch eine Regelung des Rotorblatt-Anstellwinkels auf eine vorgegebene Nenndrehzahl begrenzt und bei einem einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Wert der Windgeschwindigkeit unter die Nenndrehzahl abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Absenkung der Drehzahl zuerst verhältnismäßig schnell mit einer ersten Geschwindigkeit, die bis in die Größenordnung der Regelgeschwindigkeit reichen kann, auf einen vorgegebenen, um eine Stufe unterhalb der Nenndrehzahl liegenden ersten Wert und danach mit einer im Vergleich zu der ersten Geschwindigkeit kleinen zweiten Geschwindigkeit auf einen vorgegebenen, um eine Stufe unterhalb des ersten Wertes liegenden zweiten Wert erfolgt.A method for controlling the operation of a wind turbine with a wind-flowed, designed as a lift rotor rotor whose speed is limited by a control of the rotor blade pitch to a predetermined rated speed and is lowered at a predetermined limit exceeding value of the wind speed below the rated speed, characterized in that the reduction of the speed first takes place relatively quickly with a first speed which can reach the order of magnitude of the control speed, to a predetermined first value lying below the nominal speed and thereafter to a second speed which is small compared to the first speed to a predetermined second value lying one step below the first value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Geschwindigkeit eine vorgegebene Funktion der Zeit ist.A method according to claim 1, characterized in that the second speed is a predetermined function of time. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Geschwindigkeit einen vorgegebenen konstanten Wert hat.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the second speed has a predetermined constant value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wert in einem ersten Wertebereich von 70 bis 90 Prozent der Nenndrehzahl liegt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first value is in a first value range of 70 to 90 percent of the rated speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wert in einem zweiten Wertebereich von 40 bis 65 Prozent der Nenndrehzahl liegt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second value is in a second value range of 40 to 65 percent of the rated speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten eines den vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitenden Wertes der Windgeschwindigkeit die Drehzahl durch die Regelung des Rotorblatt-Anstellwinkels von dem zweiten Wert auf die Nenndrehzahl angehoben wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the speed is increased by the control of the rotor blade angle of attack from the second value to the rated speed when a value of the wind speed does not exceed the predetermined limit value. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung mit einer im Vergleich zu der ersten Geschwindigkeit kleinen dritten Geschwindigkeit erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that the increase takes place with a small compared to the first speed third speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorblatt-Anstellwinkel bei einem einen vorgegebenen, oberhalb des Grenzwertes der Windgeschwindigkeit liegenden Abschaltwert überschreitenden Wert der Windgeschwindigkeit in die Fahnenstellung gedreht wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor blade angle of attack is rotated at a predetermined, above the limit value of the wind speed Abschaltwert exceeding value of the wind speed in the flag position. Windenergieanlage mit einem vom Wind angeströmten, als Auftriebsläufer ausgebildeten Rotor und einer Steuereinrichtung, in der ein Grenzwert der Windgeschwindigkeit und eine Nenndrehzahl des Rotors vorgegeben sind, und die den Rotorblatt-Anstellwinkel des Rotors im Sinne einer Begrenzung der Rotordrehzahl auf die Nenndrehzahl und bei einem den Grenzwert übersteigenden Wert der Windgeschwindigkeit im Sinne einer Absenkung der Rotordrehzahl unter die Nenndrehzahl regelt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung eine als Sollwert für die Drehzahlregelung dienende Zuführungsgröße vorgegeben ist, die beim Überschreiten des Grenzwertes der Windgeschwindigkeit zuerst einen um eine Stufe unterhalb der Nenndrehzahl liegenden ersten Wert annimmt und danach mit einer im Vergleich zur Regelgeschwindigkeit kleinen Geschwindigkeit auf einen um eine Stufe unterhalb des ersten Wertes liegenden zweiten Wert abfällt.Wind turbine with a streamed by the wind, designed as a boost rotor rotor and a control device in which a limit of the wind speed and a rated speed of the rotor are given, and the rotor blade pitch of the rotor in terms of limiting the rotor speed to the rated speed and at a Threshold exceeding value of the wind speed in terms of lowering the rotor speed below the rated speed controls, characterized in that in the control means serving as a target value for the speed control feed size is set, which when exceeding the limit of the wind speed first one step below the rated speed first value and thereafter decreasing to a second speed lower than the first speed by a speed lower than the control speed. Windenergieanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten eines den vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitenden Wertes der Windgeschwindigkeit die Führungsgröße von ihrem zweiten Wert auf einen der Nenndrehzahl entsprechenden Wert angehoben wird.Wind energy plant according to claim 9, characterized in that upon the occurrence of a value of the wind speed which does not exceed the predetermined limit value, the reference variable is raised from its second value to a value corresponding to the rated speed.
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