DE102016111849A1

DE102016111849A1 - Blade adjustment of a wind turbine

Info

Publication number: DE102016111849A1
Application number: DE102016111849.4A
Authority: DE
Inventors: Arne Kusiek
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes (108) einer Windenergieanlage (100), mit einer wenigstens einen Blattverstellmotor (301) aufweisenden Blattverstelleinrichtung (300), wobei der wenigstens eine Blattverstellmotor über ein Ritzel (304) auf einen Zahnkranz (305) wirkt, um die Verstellung des Rotorblattes (108) zu bewirken, umfassend die Schritte: Erfassen wenigstens einer Motorposition und/oder Motordrehzahl des wenigstens einen Blattverstellmotors (301), Erfassen wenigstens einer Ritzelposition und/oder Ritzeldrehzahl wenigstens des Ritzels (304) des wenigstens einen Blattverstellmotors (301), zu dem die wenigstens eine Motorposition erfasst wird, und Steuern der Blattverstelleinrichtung (300), insbesondere des wenigstens einen Blattverstellmotors (301) in Abhängigkeit der so erfassten Positionen und/oder Drehzahlen.The invention relates to a method for adjusting an angle of incidence of a rotor blade (108) of a wind energy plant (100) having a blade adjusting device (300) having at least one blade pitch motor (301), wherein the at least one blade pitch motor is mounted on a ring gear (305) via a pinion (304) ) to effect the adjustment of the rotor blade (108), comprising the steps of detecting at least one engine position and / or engine speed of the at least one pitch servo motor (301), detecting at least one pinion position and / or pinion speed of at least the pinion gear (304) of the at least one a pitch servo motor (301) to which the at least one motor position is detected, and controlling the pitch adjuster (300), in particular the at least one pitch servo motor (301), in response to the positions and / or speeds thus detected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Blattverstelleinrichtung zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes einer Windenergieanlage. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine ein solches Verfahren durchführende Windenergieanlage und sie betrifft eine eine solche Blattverstelleinrichtung aufweisende Windenergieanlage. The present invention relates to a method and a blade adjustment device for adjusting an angle of attack of a rotor blade of a wind turbine. Furthermore, the present invention relates to a wind energy plant implementing such a method and relates to a wind energy plant having such a blade adjustment device.

Windenergieanlagen, die aus Wind elektrischen Strom erzeugen und diesen in ein elektrisches Versorgungsnetz einspeisen, sind allgemein bekannt. Ein Beispiel einer solchen Windenergieanlage ist in 1 schematisch dargestellt. Wind turbines that generate electricity from wind and feed it into an electrical supply network are well known. An example of such a wind turbine is in 1 shown schematically.

Üblicherweise weisen moderne Windenergieanlagen eine Rotorblattverstelleinrichtung zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes auf. Solche Verstelleinrichtungen, die auch als Pitchverstelleinrichtungen bezeichnet werden, können durch das Verstellen des Anstellwinkels, dem sogenannten Pitchen, sowohl die Abgabeleistung der Windenergieanlage regeln, als auch die durch den Wind an der Windenergieanlage hervorgerufene Belastung begrenzen. Modern wind turbines usually have a rotor blade adjusting device for adjusting an angle of attack of a rotor blade. Such adjusting devices, which are also referred to as pitch adjustment devices, can regulate both the output power of the wind energy plant by adjusting the angle of attack, the so-called pitch, and limit the load caused by the wind at the wind energy plant.

Zum Verstellen des Anstellwinkels weisen bekannte Blattverstelleinrichtungen wenigstens einen Blattverstellmotor pro Rotorblatt auf, der auf einen Zahnkranz bzw. die Rotorblattwurzel des zu verstellenden Rotorblattes wirkt, um die Verstellung des Anstellwinkels des Rotorblattes zu bewirken. To adjust the angle of attack, known blade adjusting devices have at least one blade pitch motor per rotor blade, which acts on a ring gear or the rotor blade root of the rotor blade to be adjusted in order to effect the adjustment of the pitch angle of the rotor blade.

Auf Grund der Größe des zu verstellenden Rotorblattes kann es zweckmäßig sein, dass die Blattverstelleinrichtung mehrere Blattverstellmotoren zum Verstellen des Rotorblattes aufweist. Due to the size of the rotor blade to be adjusted, it may be appropriate for the blade adjustment device to have a plurality of blade adjustment motors for adjusting the rotor blade.

Eine solche Blattverstelleinrichtung, die mehrere Blattverstellmotoren pro Rotorblatt aufweist, ist beispielsweise aus EP 1 337 755 B1 bekannt. Such a blade adjustment device, which has a plurality of blade pitch motors per rotor blade, is for example out EP 1 337 755 B1 known.

Nachteilig bei einer Blattverstelleinrichtung mit mehreren Blattverstellmotoren pro Rotorblatt kann eine ungleiche Drehmomentenaufteilung der Blattverstellmotoren sein. Sofern nämlich mehrere Blattversellmotoren zum Verstellen eines Rotorblattes verwendet werden, kann es zu einer ungleichmäßigen Drehmomenteneinleitung in das Rotorblattblatt kommen, wenn die Motoren nicht identisch arbeiten. Das kann hohe mechanische Belastungen des Rotorblattes und/oder Beschädigungen am Rotorblatt zur Folge haben. A disadvantage of a blade adjustment device with several blade pitch motors per rotor blade can be an unequal torque distribution of the blade pitch motors. If, in fact, several multi-blade motors are used to adjust a rotor blade, uneven torque introduction into the rotor blade can occur if the motors do not work identically. This can result in high mechanical stresses on the rotor blade and / or damage to the rotor blade.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, wenigstens eines der vorgenannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, die eine möglichst gleichmäßige Momenteneinleitung der Blattverstellmotoren in das Rotorblatt ermöglicht. Zumindest soll gegenüber dem bisher Bekannten eine alternative Lösung vorgeschlagen werden. The object of the present invention is therefore to address at least one of the aforementioned problems. In particular, a solution is to be proposed which allows the most uniform possible torque introduction of Blattverstellmotoren in the rotor blade. At least an alternative solution should be proposed compared to the previously known.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Verstellen eines Anstellwinkels einer Windenergieanlage nach Anspruch 1 vorgeschlagen. According to the invention, a method for adjusting an angle of attack of a wind energy plant according to claim 1 is proposed.

Es wird somit ein Verfahren zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes einer Windenergieanlage vorgeschlagen, mit einer wenigstens einen Blattverstellmotor aufweisenden Blattverstelleinrichtung, wobei der wenigstens eine Blattverstellmotor über ein Ritzel auf einen Zahnkranz wirkt, um die Verstellung des Rotorblattes zu bewirken. Der Blattverstellmotor kann vereinfachend auch nur als Verstellmotor oder nur als Motor bezeichnet werden. It is thus proposed a method for adjusting an angle of attack of a rotor blade of a wind turbine, with a blade adjusting at least one Blattverstellinrichtung, wherein the at least one Blattverstellmotor acts on a ring gear via a pinion to effect the adjustment of the rotor blade. The Blattverstellmotor can simplifying only as Verstellmotor or only be referred to as an engine.

Das Verfahren umfasst die Schritte:

– Erfassen wenigstens einer Motorposition und/oder Motordrehzahl des wenigstens einen Blattverstellmotors,
– Erfassen wenigstens einer Ritzelposition und/oder Ritzeldrehzahl wenigstens des Ritzels des wenigstens einen Blattverstellmotors, zu dem die wenigstens eine Motorposition erfasst wird, und
– Steuern der Blattverstelleinrichtung, insbesondere des wenigstens einen Blattverstellmotors in Abhängigkeit der so erfassten Positionen und/oder Drehzahlen.

The method comprises the steps:

Detecting at least one engine position and / or engine speed of the at least one blade pitch motor,
Detecting at least one pinion position and / or pinion speed of at least the pinion of the at least one blade pitch motor to which the at least one engine position is detected, and
- Controlling the blade adjustment, in particular the at least one Blattverstellmotors depending on the positions and / or speeds detected.

Das Verfahren erfasst also wenigstens eine Motor- und eine Ritzelposition und kann daraus Informationen ableiten, die zum Steuern des wenigstens einen Blattverstellmotors, und damit zum Steuern der Blattverstelleinrichtung, verwendet werden können. The method thus detects at least one engine and one pinion position and can derive therefrom information that can be used for controlling the at least one blade pitch motor, and thus for controlling the blade pitch adjustment device.

Besonders bei Vorliegen eines Getriebes zwischen Motor und Ritzel kann eine signifikante Elastizität zwischen Motor und Ritzel vorliegen. Die tatsächliche Ritzelposition kann durch diese Elastizität von einer idealen, der Motorposition zugeordneten Ritzelposition ohne Elastizität, abweichen. Besonders eine solche Abweichung kann erfasst werden und beim Steuern des Blattverstellmotors berücksichtigt werden. Besonders kann aus einer solchen Abweichung ein Drehmoment abgeleitet werden. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, das Drehmoment als zu steuernde Größe zu verwenden. Particularly in the presence of a transmission between the engine and pinion, there may be significant elasticity between the engine and the pinion. The actual pinion position can differ by this elasticity of an ideal, the motor position associated pinion position without elasticity. Especially such a deviation can be detected and taken into account when controlling the Blattverstellmotors. In particular, a torque can be derived from such a deviation. It is preferably proposed to use the torque as a variable to be controlled.

Außerdem oder alternativ wird jeweils eine Drehzahl für Motor und Ritzel erfasst und daraus eine Drehzahldifferenz bestimmt. In addition or alternatively, a speed for motor and pinion is detected in each case and determines therefrom a speed difference.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Ritzelposition aus der Position des zu verstellenden Rotorblattes, nämlich dem Blattwinkel, bestimmt. Der Blattwinkel wird üblicherweise erfasst und über den Befestigungsort jedes Ritzels ist daraus die Ritzelposition, also die Drehposition des Ritzels, zu erkennen. According to one embodiment, the pinion position is determined from the position of the rotor blade to be adjusted, namely the blade angle. The blade angle is usually detected and over the Fastening location of each pinion from this is the pinion position, so recognize the rotational position of the pinion.

Es wäre auch möglich, die aufgenommenen Daten zur Steuerung der Blattverstelleinrichtung zu verwenden, indem die erfassten Werte eines Blattverstellmotors zur Steuerung eines anderen Blattverstellmotors verwendet werden. It would also be possible to use the recorded data to control the blade adjuster by using the sensed values of a blade pitch motor to control another blade pitch motor.

Wenn die Blattverstelleinrichtung mehrere Blattverstellmotoren aufweist, was gemäß einer Ausführungsform vorgesehen ist, die jeweils über ein weiteres Ritzel auf denselben Zahnkranz wirken, um eine Verstellung des Anstellwinkels des Rotorblattes zu bewirken, wird gemäß einer Ausführungsform vorgeschlagen, weitere Positionen zu Erfassen und in der Steuerung zu berücksichtigen. Vorzugsweise werden die folgenden Schritte vorgeschlagen:

– Erfassen wenigstens einer weiteren Motorposition und/oder Motordrehzahl wenigstens eines weiteren Blattverstellmotors, der jeweils über ein weiteres Ritzel auf denselben Zahnkranz wirkt und optional Erfassen jeweils einer Ritzelposition und/oder Ritzeldrehzahl des wenigstens einen weiteren Ritzels und
– Steuern der Blattverstellmotoren in Abhängigkeit aller erfassten Motorpositionen und/oder Motordrehzahlen und ggf. aller erfasster Ritzelpositionen und/oder Ritzeldrehzahlen.

According to one embodiment, if the blade adjusting device has a plurality of blade pitching motors, which are provided in each case via a further pinion gear on the same ring gear in order to effect an adjustment of the pitch angle of the rotor blade, it is proposed to detect further positions and in the control consider. Preferably, the following steps are proposed:

- Detecting at least one further motor position and / or engine speed of at least one further Blattverstellmotors which acts in each case via a further pinion on the same sprocket and optionally detecting each of a pinion position and / or speed of the pinion of at least one further pinion and
- Controlling the Blattverstellmotoren in dependence of all detected engine positions and / or engine speeds and possibly all detected pinion positions and / or pinion speeds.

Es wird somit jeweils eine weitere Motorposition zu jedem weiteren Blattverstellmotor, der über ein weiteres Ritzel auf denselben Zahnkranz wirkt, erfasst. Optional kann auch die Ritzelposition der weiteren Ritzel dazu mit erfasst werden. Das kann aber besonders dann entbehrlich sein, wenn aus der Position eines Ritzels die Position jedes weiteren auf denselben Zahnkranz wirkenden Ritzels abgeleitet werden kann. Auch hier können die Ritzelpositionen gemäß einer Ausführungsform aus dem Blattwinkel abgeleitet werden. Insoweit eine solche Blattposition eine geringe Genauigkeit aufweisen sollte, so dass ein kleiner Fehler entsteht, so ist dieser aber für alle Ritzelpositionen gleich und kann sich daher besonders dann herausheben, wenn die Ritzelpositionen mehrerer Ritzel in Bezug zu einander gebracht oder ausgewertet werden. It is thus in each case a further motor position to each additional Blattverstellmotor acting on another pinion on the same sprocket, detected. Optionally, the pinion position of the other pinion can also be detected. However, this can be dispensable especially when the position of each further pinion acting on the same sprocket can be derived from the position of a pinion. Again, the pinion positions can be derived according to an embodiment of the blade angle. Insofar as such a sheet position should have a low accuracy, so that a small error arises, but this is the same for all pinion positions and can therefore stand out especially when the pinion positions of several pinions are brought in relation to each other or evaluated.

Mit der weiteren Motorposition und besonders der weiteren Ritzelposition, gemessen oder abgeleitet, liegen nun diese Informationen für mehrere Verstellmotoren mit ihren Ritzeln vor. Darauf aufbauend können nun alle Blattverstellmotoren, basierend auf diesen Informationen gesteuert werden. Insbesondere erfolgt das so, dass diese wenigstens zwei Motoren, also diese wenigstens zwei Blattverstellmotoren, zu einander koordiniert gesteuert werden. Es kann nun nämlich erkannt werden, ob die Motoren, unterschiedlich stark auf den Zahnkranz wirken. Ist das der Fall, ist also bspw. bei einem Motor die Abweichung zwischen Motorposition und Ritzelposition, nachdem das Übertragungsverhältnis eines Getriebes herausgerechnet wurde, größer als bei dem anderen, kann der eine, bildlich gesprochen, etwas schwächer angesteuert werden als der andere, bis die Abweichungen zwischen Motorposition und Ritzelposition beider Motoren im optimalen Fall wieder gleich sind. Das kann sinngemäß auch für mehr als zwei Blattverstellmotoren vorgesehen sein. With the further engine position and especially the other pinion position, measured or derived, this information is now available for several adjusting motors with their pinions. Based on this, all blade pitch motors can now be controlled based on this information. In particular, this is done so that these at least two motors, so these at least two Blattverstellmotoren, are coordinated to each other. It can now be recognized, namely, whether the engines, different degrees of effect on the sprocket. If this is the case, that is, for example, in an engine, the deviation between engine position and pinion position, after the transmission ratio of a gearbox was calculated out, greater than the other, the one, figuratively speaking, be driven slightly weaker than the other, until the Deviations between motor position and pinion position of both motors in the optimal case are the same again. This can be provided analogously for more than two Blattverstellmotoren.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Berücksichtigung der Positionen so frühzeitig erfolgt, dass es erst gar nicht zu großen Unterschieden der Abweichungen kommt. In addition, it is proposed that the taking into account of the positions takes place so early that in the first place there are not too large differences in the deviations.

Somit kann über diese Positionserfassung und Berücksichtigung das Verstellen des betreffenden Rotorblattes regelungstechnisch positiv beeinflusst werden. Besonders ist eine Vergleichmäßigung der Kräfteeinleitung, also der Drehmomenteneinleitung möglich. Thus, via this position detection and consideration, the adjustment of the relevant rotor blade can be influenced positively control technology. Especially a homogenization of the force introduction, so the torque introduction is possible.

Ebenso kann besonders ergänzend die Drehzahl berücksichtigt werden. Das gilt grundsätzlich für jede Stelle, an der auch die Position erfasst wurde. Das gilt also für Motordrehzahlen genauso wie für Ritzeldrehzahlen. Grundsätzlich müssen nicht unbedingt die Drehzahlen auch an jeder Stelle erfasst und ausgewertet werden, an der auch die Positionen erfasst und ausgewertet werden, allerdings kann meist derselbe Geber, insbesondere Motorgeber und/oder Ritzelgeber, also dasselbe Messelement, das die Position erfasst, auch zum Erfassen der Drehzahl verwendet werden. Entweder weist der Geber diese Funktionalität auf, oder aus der Position kann in einem Prozessrechner auf einfache Art und Weise die Drehzahl ermittelt werden. Die Drehzahl kann dann besonders auch zusätzlich Berücksichtigung finden, wenn sie durch ihre Änderung Aufschluss über Beschleunigungen gibt. Besonders abweichende Beschleunigungen zwischen Motorwelle und Ritzel desselben Motors als auch Abweichungen der Beschleunigung zwischen unterschiedlichen Blattverstellmotoren können Berücksichtigung finden. Besonders ist auch die Auswertung der betreffenden Drehzahl für eine positive Beeinflussung der Regeldynamik hilfreich. Eine Drehzahlberücksichtigung kann bspw. dämpfend auf die Regelung wirken. Likewise, particularly the speed can be considered. This basically applies to every position where the position was also recorded. So that applies to engine speeds as well as for pinion speeds. In principle, the rotational speeds do not necessarily have to be recorded and evaluated at every point at which the positions are recorded and evaluated, but usually the same encoder, in particular motor transmitter and / or pinion transmitter, ie the same measuring element that detects the position, can also be detected the speed can be used. Either the encoder has this functionality, or the speed can be determined in a simple manner from the position in a process computer. The speed can then also be particularly taken into account, if they are by their change information about accelerations. Particularly different accelerations between the motor shaft and pinion of the same engine as well as deviations of the acceleration between different Blattverstellmotoren can be considered. In particular, the evaluation of the relevant speed for a positive influence on the control dynamics is helpful. An account of speed can, for example, have a damping effect on the control.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass für alle Blattverstellmotoren der Blattverstelleinrichtung jeweils die Motorposition des Blattverstellmotors mit der Ritzelposition des betreffenden Ritzels verglichen wird und daraus jeweils ein Drehmoment bestimmt wird. Davon abhängig werden die Blattverstellmotoren der Blattverstelleinrichtung so angesteuert, dass die von den Blattverstellmotoren auf die Ritzel wirkenden Drehmomente vergleichmäßigt werden. Die Vergleichmäßigung kann über eine entsprechende Drehmomentvorgabe erfolgen, wie bspw. oben erläutert wurde. Preferably, it is provided that for each Blattverstellmotoren the blade adjustment device respectively, the motor position of the Blattverstellmotors is compared with the pinion position of the respective pinion and from each of which a torque is determined. Depending on the Blattverstellmotoren the blade adjustment are controlled so that the acting of the Blattverstellmotoren on the pinion torques are made uniform. The homogenization can have a corresponding Torque input done, as, for example, has been explained above.

Besonders wird vorgeschlagen, dass zu jedem Blattverstellmotor der Blattverstelleinrichtung aus Motorposition und Ritzelposition jeweils ein Drehmoment bestimmt wird. Es liegt dann also zu jedem Motor-Ritzel-Paar ein Drehmoment vor. Diese Drehmomente werden in ihrer Gesamtheit ausgewertet und die Verstellmotoren so angesteuert, dass diese Drehmomente vergleichmäßigt werden. Dabei können dafür die Drehmomente an der jeweiligen Motorwelle oder aber die Drehmomente an dem jeweiligen Ritzel verwendet werden. Es werden also alle Motormomente miteinander verglichen und vergleichmäßigt oder alle Ritzelmomente werden miteinander verglichen und vergleichmäßigt. Letztlich unterscheidet sich ein Ritzelmoment von dem betreffenden Motormoment nur, zumindest im Wesentlichen, durch das Übertragungsverhältnis des Getriebes. Vorzugsweise wird insoweit unterstellt, dass die Verstellmotor-Ritzel-Paare gleichartig aufgebaut sind, insbesondere ein Getriebe mit demselben Übersetzungsverhältnis aufweisen. Anderenfalls müssten entsprechende Unterschiede herausgerechnet werden. Auch für die übrigen Ausführungsformen kommt in Betracht, statt eines Motormomentes ein Ritzelmoment zu verwenden. In particular, it is proposed that in each case a torque is determined for each Blattverstellmotor the blade adjustment of engine position and pinion position. So there is then a torque for each engine-pinion pair. These torques are evaluated in their entirety and the adjusting motors are controlled so that these torques are made uniform. In this case, the torques at the respective motor shaft or the torques at the respective pinion can be used for this purpose. So all engine torques are compared and evened out or all pinion torques are compared and evened out. Ultimately, a pinion moment of the engine torque in question only differs, at least substantially, by the transmission ratio of the transmission. Preferably, it is assumed in this respect that the adjusting motor-pinion pairs are of similar construction, in particular having a transmission with the same transmission ratio. Otherwise, corresponding differences would have to be eliminated. For the other embodiments, it is also possible to use a pinion torque instead of an engine torque.

Auch für die Berücksichtigung aller Blattverstellmotoren kann ergänzend die Drehzahl sowohl des Motors als auch des Ritzels ausgewertet werden und in die Steuerung einfließen. In addition, the speed of both the motor and the pinion can be evaluated in addition to the consideration of all Blattverstellmotoren and incorporated into the control.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass für alle Blattverstellmotoren der Blattverstelleinrichtung jeweils die Motordrehzahl des Blattverstellmotors mit der Ritzeldrehzahl des betreffenden Ritzels verglichen wird und daraus jeweils eine Differenzdrehzahl bestimmt wird und davon abhängig die Blattverstellmotoren der Blattverstelleinrichtung so angesteuert werden, dass die von den Blattverstellmotoren auf die Ritzel wirkenden Drehmomente vergleichmäßigt werden. According to a further embodiment, the method is characterized in that for each Blattverstellmotoren the Blattverstellinrichtung the engine speed of the Blattverstellmotors is compared with the pinion speed of the respective pinion and from each a differential speed is determined and depending on the Blattverstellmotoren the blade adjustment are controlled so that the the Blattverstellmotoren on the pinion acting torques are made uniform.

Die Erfassung und Auswertung der Differenzdrehzahl kann Informationen über die vorhandenen Drehmomente geben und damit eine Steuerung der Blattverstellmotoren bewirken, die eine Vergleichmäßigung der Drehmomente schaffen kann. Dabei ist zu beachten, dass eine Differenzdrehzahl zu einer Drehmomentänderung proportional sein kann. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Berücksichtigung der Differenzdrehzahlen zusammen mit der Berücksichtigung der Differenzpositionen und damit der erfassten Drehmomente durchgeführt wird. The detection and evaluation of the differential speed can provide information about the existing torques and thus cause a control of the Blattverstellmotoren, which can provide a homogenization of the torques. It should be noted that a differential speed can be proportional to a change in torque. It is preferably proposed that the consideration of the differential rotational speeds is carried out together with the consideration of the difference positions and thus of the detected torques.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Mehrgrößenregler zum Steuern der Blattverstellmotoren vorgeschlagen, bei dem die erfassten Motorpositionen, Motordrehzahlen, Ritzelpositionen, Ritzeldrehzahlen und/oder daraus berechnete Abweichungen Eingangsgrößen des Mehrgrößenreglers und Eingangsströme und/oder Eingangsspannungen der Blattverstellmotoren Stellgrößen des Mehrgrößenreglers bilden. Ein solcher Mehrgrößenregler setzt somit eine Mehrgrößenregelung um, nämlich insbesondere die Regelung eines Systems mit mehreren Eingangsgrößen und mehreren Ausgangsgrößen. According to one embodiment, a multivariable controller for controlling the pitch servo motors is proposed, in which the detected engine positions, engine speeds, pinion positions, pinion speeds and / or deviations calculated therefrom form input variables of the multivariable controller and input currents and / or input voltages of the pitch servo motors are manipulated variables of the multivariable controller. Such a multi-variable controller thus implements a multi-variable control, namely in particular the control of a system with a plurality of input variables and a plurality of output variables.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass

– zu jedem Blattverstellmotor und seinem Ritzel an eine Steuereinheit – ein Motorpositionssignal und/oder ein Motordrehzahlsignal sowie – ein Ritzelpositionssignal und/oder ein Ritzeldrehzahlsignal gegeben wird, und
– die Steuereinheit daraus zu jedem Blattverstellmotor eine Positionsabweichung zwischen Motorposition und Ritzelposition und/oder eine Drehzahlabweichung zwischen Motordrehzahl und Ritzeldrehzahl berechnet, und
– die Steuereinheit alle so berechneten Positionsabweichungen und/oder alle Drehzahlabweichungen gegenüberstellt und daraus Steuersignale und/oder Korrektursignale für die Blattverstellmotoren ableitet und an die Blattverstellmotoren überträgt.

According to a further embodiment, the method is characterized in that

For each blade pitch motor and its pinion to a control unit, an engine position signal and / or an engine speed signal, and a pinion position signal and / or a pinion speed signal are given, and
- The control unit calculated therefrom for each blade pitch motor a positional deviation between engine position and pinion position and / or a speed deviation between engine speed and pinion speed, and
- The control unit all calculated position deviations and / or all speed deviations and derived therefrom control signals and / or correction signals for the Blattverstellmotoren and transmits to the Blattverstellmotoren.

Demnach werden zunächst zu jedem Blattverstellmotor, also zu jedem Blattverstellmotor-Ritzel-Paar, Messsignale an die Steuereinheit übertragen und daraus Abweichungen der Positionen und außerdem oder alternativ die Abweichungen der Drehzahlen bestimmt. In der Regel ist zwischen jedem Motor und seinem Ritzel ein Getriebe vorgesehen und für die Bestimmung der Abweichungen werden somit Ritzelpositionen bzw. Ritzeldrehzahlen auf die Motorseite umgerechnet. Vorzugsweise kann die Steuereinheit zu jedem Blattverstellmotor eine Untereinheit aufweisen. Die Abweichungen werden dann miteinander vergleichen um ein Gesamtbild zu erhalten. Aus den Unterschieden der Abweichungen werden dann Steuersignale berechnet bzw. erzeugt, um die Abweichungen anzugleichen, um die Unterschiede also auszuregeln. Accordingly, first to each Blattverstellmotor, ie to each Blattverstellmotor-pinion pair, measuring signals transmitted to the control unit and determined therefrom deviations of the positions and also or alternatively the deviations of the speeds. In general, a gear is provided between each engine and its pinion and thus pinion positions or pinion speeds are converted to the engine side for the determination of the deviations. Preferably, the control unit may have a subunit for each blade pitch motor. The deviations are then compared with each other to obtain an overall picture. From the differences of the deviations, control signals are then calculated or generated in order to adjust the deviations so as to correct the differences.

Die Steuerung der Blattverstellmotoren erfolgt vorzugsweise mittels einer Steuereinheit, die Untereinheiten koordiniert, die die einzelnen Blattverstellmotoren in Abhängigkeit ihrer Motorposition und der entsprechenden Ritzelposition steuern. Zum Erfassen von Abweichungen zwischen Motorposition und Ritzelposition kann für jeden Blattverstellmotor eine Logikeinheit vorgesehen sein, die auch als Differenzbildungseinheit bezeichnet werden kann. Insoweit können die Abweichungen zwischen Motor- und Ritzelposition als auch die Abweichungen zwischen Motor- und Ritzeldrehzahl als Differenzen bezeichnet und gebildet werden. The control of the Blattverstellmotoren is preferably carried out by means of a control unit that coordinates subunits that control the individual Blattverstellmotoren in dependence on their motor position and the corresponding pinion position. For detecting deviations between motor position and pinion position, a logic unit can be provided for each blade pitch motor, which can also be referred to as difference unit. In that regard, the deviations between engine and pinion position as well as the deviations between Engine and pinion speed are referred to as differences and formed.

Dazu werden Steuersignale an die Motoren gegeben, um das Drehmoment bei den Motoren zu reduzieren, die ein großes, insbesondere überdurchschnittlich großes Drehmoment einleiten, und um das Drehmoment bei den Motoren zu erhöhen, die ein kleines, insbesondere unterdurchschnittlich kleines Drehmoment einleiten. For this purpose, control signals are given to the motors in order to reduce the torque in the engines, which initiate a large, especially above average torque, and to increase the torque in the engines, which initiate a small, in particular below average torque.

Erfindungsgemäß wird ferner eine Blattverstelleinrichtung zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes einer Windenergieanlage gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. According to the invention, a blade adjustment device for adjusting an angle of attack of a rotor blade of a wind turbine according to claim 7 is also proposed.

Es wird somit eine Blattverstelleinrichtung zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes einer Windenergieanlage, mit wenigstens einem Blattverstellmotor vorgeschlagen, wobei

– der Blattverstellmotor über ein Ritzel auf einen Zahnkranz wirkt, um die Verstellung des Rotorblattes zu bewirken, und
– eine Motorposition und/oder Motordrehzahl des Blattverstellmotors und eine Ritzelposition und/oder Ritzeldrehzahl des Ritzels erfasst wird, und
– abhängig der erfassten Positionen bzw. Drehzahlen die Blattverstelleinrichtung, insbesondere der wenigstens eine Blattverstellmotor gesteuert wird.

It is thus proposed a blade adjusting device for adjusting an angle of attack of a rotor blade of a wind turbine, with at least one Blattverstellmotor, wherein

- The Blattverstellmotor acts via a pinion on a sprocket to effect the adjustment of the rotor blade, and
- An engine position and / or engine speed of the pitch motor and a pinion position and / or pinion speed of the pinion is detected, and
- Depending on the detected positions or speeds, the blade adjustment, in particular the at least one Blattverstellmotor is controlled.

Die Blattverstelleinrichtung ist insbesondere so aufgebaut und arbeitet so, wie oben im Zusammenhang mit wenigstens einer Ausführungsform des Verfahrens zum Verstellen eines Anstellwinkels beschrieben wurde. The blade adjustment device is in particular constructed and operates as described above in connection with at least one embodiment of the method for adjusting an angle of attack.

Zum Erfassen der Motorposition und der Ritzelposition können sogenannte Drehgeber, bzw. Geber, also Messumformer verwendet werden. Wenn sie beispielsweise die Motorposition erfassen, können sie als Motorgeber bezeichnet werden und wenn sie die Ritzelposition erfassen, können sie als Ritzelgeber bezeichnet werden. Alternativ, oder ergänzend, können die Ritzelposition und/oder Ritzeldrehzahl aus einem Blattwinkel bzw. einer Blattwinkeldrehzahl abgeleitet werden. For detecting the motor position and the pinion position, so-called rotary encoders or encoders, ie transducers, can be used. For example, if they detect the engine position, they may be referred to as engine emitters, and if they detect the pinion position, they may be referred to as pinion encoders. Alternatively, or in addition, the pinion position and / or pinion speed can be derived from a blade angle or a blade angle rotational speed.

Es wird somit eine Blattverstelleinrichtung zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes einer Windenergieanlage vorgeschlagen, die wenigstens einen Blattverstellmotor aufweist. Der Blattverstellmotor wirkt über ein Ritzel auf einen Zahnkranz, um die Verstellung des Rotorblattes zu bewirken. Eine Motorposition des Blattverstellmotors und eine Ritzelposition des Ritzels werden erfasst. Abhängig dieser erfassten Positionen wird der wenigstens eine Blattverstellmotor gesteuert. Motorpositionen bzw. Ritzelpositionen beschreiben grundsätzlich jeweils deren Drehposition, und somit deren Winkel, wobei die Winkel nicht auf 0 bis 360° beschränkt sind, sondern auch vielfache Umdrehungen beinhalten können. It is thus proposed a blade adjusting device for adjusting an angle of attack of a rotor blade of a wind turbine, which has at least one Blattverstellmotor. The blade pitch motor acts via a pinion on a sprocket to effect the adjustment of the rotor blade. A motor position of the pitch motor and a pinion position of the pinion are detected. Depending on these detected positions, the at least one blade pitch motor is controlled. Motor positions or pinion positions basically describe their respective rotational position, and thus their angle, wherein the angles are not limited to 0 to 360 °, but may also include multiple revolutions.

Die Blattverstelleinrichtung weist also wenigstens einen Blattverstellmotor auf, der ein Drehmoment und eine Drehzahl über ein Ritzel in das Rotorblatt einleitet bzw. in den Zahnkranz des Rotorblattes einleitet und in Abhängigkeit der Blattverstellmotorposition und der Ritzelposition gesteuert wird. The blade adjusting device thus has at least one blade pitch motor which introduces a torque and a rotational speed via a pinion into the rotor blade or introduces into the ring gear of the rotor blade and is controlled as a function of Blattverstellmotorposition and the pinion position.

Je nach Ausführung und/oder Größe der Windenergieanlage, kann zwischen der Antriebsseite des Blattverstellmotors und des Ritzels auch ein Getriebe, insbesondere ein weiches Getriebe, angeordnet sein. Depending on the design and / or size of the wind turbine, a gear, in particular a soft gear, can be arranged between the drive side of the pitch motor and the pinion.

Vorzugsweise weist die Blattverstelleinrichtung wenigstens einen weiteren Blattverstellmotor auf, der über ein weiteres Ritzel auf denselben Zahnkranz wirkt, um die Verstellung des Rotorblattes zu bewirken, wobei zu jedem Blattverstellmotor seine Motorposition und/oder seine Motordrehzahl und die Ritzelposition und/oder die Ritzeldrehzahl des jeweiligen Ritzels erfasst wird und jeder Blattverstellmotor davon abhängig gesteuert wird, insbesondere abhängig der erfassten Werte aller Blattverstellmotoren. Preferably, the Blattverstelleinrichtung has at least one further Blattverstellmotor which acts on another sprocket on the same sprocket to effect the adjustment of the rotor blade, wherein for each Blattverstellmotor its engine position and / or its engine speed and the pinion position and / or the pinion speed of the respective pinion is detected and each Blattverstellmotor is controlled dependent thereof, in particular depending on the detected values of all Blattverstellmotoren.

Die Blattverstellmotoren der Blattverstelleinrichtung wirken also über jeweils ein Ritzel auf denselben Zahnkranz, um die Verstellung desselben Rotorblattes zu bewirken. The Blattverstellmotoren the blade adjustment thus act on a respective pinion on the same sprocket to effect the adjustment of the same rotor blade.

Die Blattverstelleinrichtung kann aber auch mehr als zwei Blattverstellmotoren aufweisen. Insbesondere kann sie vier Blattverstellmotoren aufweisen. Sie kann aber auch, um einige Beispiele zu nennen, acht oder zehn Blattverstellmotoren umfassen, die über jeweils ein Ritzel auf den Zahnkranz des Rotorblattes wirken, um den Anstellwinkel des Rotorblattes zu verstellen. The blade adjustment device can also have more than two Blattverstellmotoren. In particular, it may have four blade pitch motors. But it can also, to give a few examples, include eight or ten blade pitch motors, which act on a respective pinion on the sprocket of the rotor blade to adjust the angle of attack of the rotor blade.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Blattverstelleinrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass

– jeder Blattverstellmotor mit Ritzel – ein Motorgeber zum Ausgeben eines Motorpositionssignals und/oder zum Ausgeben eines Motordrehzahlsignal sowie – ein Ritzelgeber zum Ausgeben eines Ritzelpositionssignals und/oder zum Ausgeben eines Ritzeldrehzahlsignals, aufweist,
– eine Steuereinheit vorgesehen ist zum Empfangen der Positionssignale und/oder Drehzahlsignale, und um daraus zu jedem Blattverstellmotor eine Positionsabweichung zwischen Motorposition und Ritzelposition und/oder eine Drehzahlabweichung zwischen Motordrehzahl und Ritzeldrehzahl zu berechnen, und
– die Steuereinheit mit den Blattverstellmotoren dazu verbunden ist, alle so berechneten Positionsabweichungen und/oder alle Drehzahlabweichungen gegenüber zu stellen und daraus Steuersignale und/oder Korrektursignale für die Blattverstellmotoren abzuleiten und an die Blattverstellmotoren zu übertragen.

According to one embodiment, a blade adjustment device is proposed, which is characterized in that

Each pitch pitch motor with pinion, a motor encoder for outputting a motor position signal and / or for outputting an engine speed signal, and a pinion encoder for outputting a pinion position signal and / or for outputting a pinion speed signal,
- A control unit is provided for receiving the position signals and / or rotational speed signals, and to calculate therefrom for each Blattverstellmotor a positional deviation between engine position and pinion position and / or a speed deviation between engine speed and pinion speed, and
- The control unit is connected to the Blattverstellmotoren to face all calculated position deviations and / or all speed deviations and derive therefrom control signals and / or correction signals for the Blattverstellmotoren and transmitted to the Blattverstellmotoren.

Durch diese Struktur kann eine Auswertung und Steuerung so durchgeführt werden, wie oben bereits zu wenigstens einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Verstellen des Anstellwinkels eines Rotorblattes beschrieben wurde. By means of this structure, an evaluation and control can be carried out as already described above for at least one embodiment of a method for adjusting the angle of attack of a rotor blade.

Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit für jeden Verstellmotor eine Differenzbildungseinheit, die die Positionssignale und/oder Drehzahlsignale des jeweiligen Verstellmotors empfängt und daraus zu dem jeweiligen Blattverstellmotor eine Positionsabweichung zwischen Motorposition und Ritzelposition und/oder eine Drehzahlabweichung zwischen Motordrehzahl und Ritzeldrehzahl berechnet. Preferably, the control unit for each variable motor comprises a difference unit which receives the position signals and / or speed signals of each Verstellmotors and calculates therefrom to the respective Blattverstellmotor a position deviation between engine position and pinion position and / or a speed deviation between engine speed and pinion speed.

Diese Abweichungen können dann von den Differenzbildungseinheiten an eine Zentralsteuereinheit übertragen werden, insbesondere als Abweichungssignale. Die Zentralsteuereinheit berücksichtigt dann alle so berechneten Abweichungen und gibt als Ergebnis entsprechende Steuersignale an die einzelnen Blattverstellmotoren aus. Vorzugsweise ist in der Zentralsteuereinheit eine Mehrgrößenregelung oder ein Teil davon implementiert. Die Steuereinheit kann somit die Zentralsteuereinheit und mehrere Differenzbildungseinheiten umfassen. These deviations can then be transmitted from the subtraction units to a central control unit, in particular as deviation signals. The central control unit then takes into account all deviations calculated in this way and, as a result, outputs corresponding control signals to the individual blade pitch motors. Preferably, a multi-variable control or a part thereof is implemented in the central control unit. The control unit can thus comprise the central control unit and a plurality of subtraction units.

Vorzugsweise kann eine der Differenzbildungseinheiten die Abweichungen bzw. Abweichungssignale der übrigen Differenzbildungseinheiten empfangen und dann optional die gemeinsame Auswertung aller Abweichungen mit durchführen. Vorteilhaft ist es, wenn diese eine Differenzbildungseinheit die Funktion der Zentralsteuereinheit übernimmt, zumindest teilweise. Alternativ kann auch eine dezentrale Auswertung vorgenommen werden. Preferably, one of the difference-forming units can receive the deviations or deviation signals of the remaining difference-forming units and then optionally carry out the joint evaluation of all deviations. It is advantageous if this takes a difference formation unit, the function of the central control unit, at least partially. Alternatively, a decentralized evaluation can be made.

Vorzugsweise sind die Blattverstellmotoren als Gleichstrommotoren ausgeführt. Preferably, the Blattverstellmotoren are designed as DC motors.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Blattverstelleinrichtung bzw. jede Blattverstelleinrichtung eine Steuereinheit, auf, die dazu vorgesehen ist, die Steuerung der Blattverstellmotoren in Abhängigkeit der erfassten Positionen durchzuführen und/oder zu koordinieren. According to one embodiment, the Blattverstelleinrichtung or each Blattverstelleinrichtung on a control unit, which is intended to perform the control of Blattverstellmotoren in dependence of the detected positions and / or to coordinate.

Die Blattverstelleinrichtung wird durch diese Steuereinheit gesteuert, die die Blattverstellmotoren in Abhängigkeit der jeweiligen erfassten Motor- und Ritzelposition über eine Motoransteuerung ansteuert. The blade adjuster is controlled by this control unit, which controls the blade pitch motors in response to the respective detected engine and pinion positions via a motor drive.

Vorzugsweise berücksichtigt die Steuereinheit wenigstens einen Sollwerte für den einzustellenden Blattwinkel. Dazu kann sie einen weiteren Signaleingang aufweisen, um darüber Sollwerte für den jeweils einzustellenden Blattwinkel zu empfangen und diese weiter mit zu berücksichtigen. The control unit preferably takes into account at least one setpoint value for the blade angle to be set. For this purpose, it can have a further signal input in order to receive nominal values for the blade angle to be set in each case and to take these into account as well.

Erfindungsgemäß wird auch eine Windenergieanlage mit einer Blattverstelleinrichtung gemäß wenigstens einer Ausführungsform vorgeschlagen. Außerdem oder alternativ wird eine Windenergieanlage vorgeschlagen, die ein Verfahren zum Verstellen eines Anstellwinkels eines Rotorblattes gemäß wenigstens einer Ausführungsform einsetzt. According to the invention, a wind turbine with a blade adjustment device according to at least one embodiment is also proposed. Additionally or alternatively, a wind power plant is proposed, which uses a method for adjusting an angle of attack of a rotor blade according to at least one embodiment.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Windenergieanlage. 1 shows a perspective view of a wind turbine.

2 zeigt schematisch und vereinfachend eine Blattverstelleinrichtung gemäß dem Stand der Technik. 2 shows schematically and simplifying a blade adjustment device according to the prior art.

3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Blattverstelleinrichtung mit einem Blattverstellmotor. 3 schematically shows a blade according to the invention with a Blattverstellmotor.

4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Blattverstelleinrichtung mit mehreren Blattverstellmotoren gemäß einer weiteren Ausführungsform. 4 schematically shows an inventive Blattverstelleinrichtung with multiple Blattverstellmotoren according to another embodiment.

1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an. 1 shows a wind turbine 100 with a tower 102 and a gondola 104 , At the gondola 104 is a rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 110 arranged. The rotor 106 is set in operation by the wind in a rotary motion and thereby drives a generator in the nacelle 104 at.

2 zeigt schematisch und vereinfachend eine Blattverstelleinrichtung 200 gemäß dem Stand der Technik. 2 shows schematically and simplifies a blade adjustment 200 according to the prior art.

Ein Blattverstellmotor 201 wird demnach von einer der Motoransteuerung 210 angesteuert und wirkt dabei über eine Motorwelle 202 und über ein Getriebe 203 auf ein Ritzel 204, das mit einem Zahnkranz 205 eines zu verstellenden Rotorblattes gekoppelt ist, um den Anstellwinkel des Rotorblatt zu verstellen. A blade pitch motor 201 is therefore of one of the motor drive 210 controlled and acts via a motor shaft 202 and about a gearbox 203 on a pinion 204 that with a sprocket 205 a rotor blade to be adjusted is coupled to adjust the angle of attack of the rotor blade.

Die Motoransteuerung 210 des Blattverstellmotors 201 erhält dafür einen Sollwert 212, der beispielsweise von einer Betriebssteuerung der Windenergieanlage bereitgestellt wird und setzt diesen in ein Steuersignal 214 um, das an den Blattverstellmotor 201 gegeben wird. The motor control 210 the blade pitch motor 201 receives a setpoint for this 212 , which is provided for example by an operation control of the wind turbine and puts this in a control signal 214 around, to the blade pitch motor 201 is given.

Insoweit zeigt diese 2 eine übliche Blattverstelleinrichtung, die allerdings häufig mehrere solcher Blattverstellmotoren 201 aufweist, die jeweils eine eigene Motoransteuerung 210 und ein eigenes Ritzel 204 aufweisen. All diese Blattverstellmotoren wirken dabei auf denselben Zahnkranz 205 und erhalten denselben Sollwert 212. Alternativ können die Blattverstellmotoren statt des Sollwertes bereits ein Steuersignal erhalten. In that regard, this shows 2 a conventional blade adjustment, but often several such Blattverstellmotoren 201 has, respectively a separate motor control 210 and a private pinion 204 exhibit. All these Blattverstellmotoren act on the same sprocket 205 and get the same setpoint 212 , Alternatively, the Blattverstellmotoren instead of the setpoint already receive a control signal.

3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Blattverstelleinrichtung 300, die einen Blattverstellmotor 301 aufweist, der über eine Motoransteuerung 310 angesteuert wird. 3 schematically shows a blade according to the invention 300 that a blade pitch motor 301 which has a motor control 310 is controlled.

Der Blattverstellmotor 301, der insbesondere als Gleichstrommotor ausgeführt ist, wirkt über eine Motorwelle 302 und ein Getriebe 303 auf ein Ritzel 304, das mit einem Zahnkranz 305 eines zu verstellenden Rotorblattes gekoppelt ist, um einen Anstellwinkel des Rotorblattes zu verstellen. The blade pitch motor 301 , which is designed in particular as a DC motor, acts via a motor shaft 302 and a gearbox 303 on a pinion 304 that with a sprocket 305 a rotor blade to be adjusted is coupled to adjust an angle of attack of the rotor blade.

Das vom Blattverstellmotor 301 erzeugte Drehmoment und die erzeugte Drehzahl werden also über das Getriebe 303 auf den Zahnkranz 305 übertragen. That of the blade pitch motor 301 generated torque and the generated speed are thus on the transmission 303 on the sprocket 305 transfer.

Ein Motorgeber 306, der im Wesentlichen zwischen dem Motor 301 und dem Getriebe 303 an einer Motorwelle 305 angeordnet ist, erfasst die Motorposition 316 des Blattverstellmotors 301. An engine transmitter 306 which is essentially between the engine 301 and the transmission 303 on a motor shaft 305 is arranged, detects the engine position 316 the blade pitch motor 301 ,

Ein Ritzelgeber 308, der im Wesentlichen am Ritzel 304 zwischen Getriebe 303 und Zahnkranz 305 angeordnet ist, erfasst die Ritzelposition 318 des Ritzels 304. A pinion encoder 308 which is essentially on the pinion 304 between gears 303 and sprocket 305 is arranged, detects the pinion position 318 of the pinion 304 ,

Die so erfasste Motorposition 316 und die so erfasste Ritzelposition 318 werden an eine Logikeinheit 320 gegeben und dort ausgewertet. Es wird also eine Differenz zwischen der Motorposition 316 und der Ritzelposition 318 gebildet bzw. aus den erhaltenen Daten berechnet. The motor position thus detected 316 and the pinion position thus detected 318 are sent to a logic unit 320 given and evaluated there. So there is a difference between the engine position 316 and the pinion position 318 formed or calculated from the data obtained.

Außerdem oder alternativ kann auch eine Differenzdrehzahl gebildet und weiter ausgewertet werden. Deshalb kann die Logikeinheit 320 auch synonym als Differenzbildungseinheit bezeichnet werden. Für die Berechnung dieser Differenz wird das Übertragungsverhältnis des Getriebes 303 herausgerechnet. Dafür wird die Ritzelposition auf die Motorseite transformiert. Alternativ kann auch die Motorposition auf die Ritzelseite transformiert werden, um ein weiteres Beispiel zu nennen. Diese Differenz, oder ein daraus abgeleiteter Korrekturwert, werden dann als Korrekturwert 322 an die Motoransteuerung 310 übergeben. In addition or alternatively, a differential speed can be formed and further evaluated. Therefore, the logic unit 320 synonymous as a subtraction unit. For the calculation of this difference, the transmission ratio of the transmission 303 eliminated. For this, the pinion position is transformed to the motor side. Alternatively, the motor position can be transformed to the pinion side, to give another example. This difference, or a correction value derived therefrom, then becomes a correction value 322 to the motor control 310 to hand over.

Die Motoransteuerung 310 wertet den externen Soll-Wert 312, der beispielsweise von einer Betriebssteuerung der Windenergieanlage bereitgestellt wird, und den Korrekturwert 322 aus und erzeugt ein Ansteuersignal 314, das somit eine Ansteuerung 314 bildet, und an den Blattverstellmotor gegeben wird. Die Ansteuerung 314 steuert somit den Blattverstellmotor 301 an, der dann ein entsprechendes Drehmoment über das Getriebe 303 an den Zahnkranz 305 abgibt. The motor control 310 evaluates the external target value 312 for example, provided by an operation control of the wind turbine, and the correction value 322 from and generates a drive signal 314 , which is thus a control 314 forms, and is given to the blade pitch motor. The control 314 thus controls the Blattverstellmotor 301 on, which then has a corresponding torque on the transmission 303 to the sprocket 305 emits.

Zudem kann die Logikeinheit 320 dazu vorbereit sein, mittels einer Schnittstelle mit anderen Logik- und/oder Steuereinheiten zu kommunizieren und ggf. die aus der Kommunikation erhaltenen Werte mit in den Korrekturwert 322 einfließen zu lassen. Das ist besonders durch eine Kommunikationsleitung zum Übertragen von Daten 324 angedeutet und setzt voraus, dass wenigstens ein weiterer Verstellmotor vorhanden ist. In addition, the logic unit 320 be prepared to communicate by means of an interface with other logic and / or control units and possibly the values obtained from the communication with in the correction value 322 to be included. This is especially through a communication line for transmitting data 324 indicated and requires that at least one other adjusting motor is present.

4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Blattverstelleinrichtung 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform. 4 schematically shows a blade according to the invention 400 according to a further embodiment.

Die Blattverstelleinrichtung 400 weist gegenüber der Blattverstelleinrichtung 300 der 3 zwei Blattverstellmotoren 401 und 451 auf. Es können aber auch weitere Blattverstellmotoren einschließlich verbundener Komponenten vorgesehen sein und sinngemäß verbunden und angesteuert werden, wie nachfolgend für die beiden gezeigten Blattverstellmotoren beschrieben wird. The blade adjustment device 400 points opposite the blade adjustment device 300 of the 3 two blade pitch motors 401 and 451 on. But it can also be provided further Blattverstellmotoren including connected components and mutatis mutandis connected and controlled, as will be described below for the two Blattverstellmotoren shown.

Zur Beschreibung der Funktion der einzelnen Blattverstellmotoren mit ihren Ritzeln nebst Messaufnehmern wird zudem ergänzend auf die Erläuterungen zur 3 verwiesen. To describe the function of the individual blade pitch motors with their pinions and sensors is also supplemented to the explanations to 3 directed.

Die Blattverstelleinrichtung 400 umfasst somit mehrere Blattverstellmotoren 401 und 451 mit jeweils einer Motoransteuerung 410 und 460. Der Blattverstellmotor 401 wirkt über die Motorwelle 402 und das Getriebe 403 auf das Ritzel 404 und der Blattverstellmotor 451 wirkt über die Motorwelle 452 und das Getriebe 453 auf das Ritzel 454. The blade adjustment device 400 thus includes several Blattverstellmotoren 401 and 451 each with a motor control 410 and 460 , The blade pitch motor 401 acts via the motor shaft 402 and the gearbox 403 on the pinion 404 and the blade pitch motor 451 acts via the motor shaft 452 and the gearbox 453 on the pinion 454 ,

Die Blattverstellmotoren 401 und 451 und ihre verbundenen Motoransteuerungen, Ritzel und Getriebe können auch jeweils identisch sein. The blade adjustment motors 401 and 451 and their associated motor drives, pinions and gears can also be identical.

Die beiden Ritzel 404 und 454 sind also mit dem einen Zahnkranz 405 des zu verstellenden Rotorblattes so gekoppelt, dass beide Blattverstellmotoren 401 und 451 jeweils ein Drehmoment in den Zahnkranz 405 einleiten, die idealerweise gleich sind. Die beiden Blattverstellmotoren 401 und 451 sind damit auch mechanisch über den Zahnkranz 405 miteinander verbunden. The two pinions 404 and 454 So they are with the one sprocket 405 coupled to the adjusting rotor blade so that both Blattverstellmotoren 401 and 451 each torque in the sprocket 405 initiate, which ideally are the same. The two blade pitch motors 401 and 451 are thus mechanically over the sprocket 405 connected with each other.

Die Motorpostionen 416 und 466 der jeweiligen Blattverstellmotoren 401 und 451 werden durch die Motorgeber 406 und 456, und die jeweiligen Ritzelpositionen 418 und 468 durch die jeweiligen Ritzelgeber 408 und 458 erfasst. The engine positions 416 and 466 the respective Blattverstellmotoren 401 and 451 be through the motor encoder 406 and 456 , and the respective pinion positions 418 and 468 through the respective pinion encoders 408 and 458 detected.

Die so erfassten Positionen 416 und 418 sowie 466 und 468 werden jeweils durch die jeweilige Logikeinheit 420 und 470 ausgewertet, wobei zunächst eine Differenz zwischen Motorposition und Ritzelposition erfasst wird. Auch hierbei kann zusätzlich oder alternativ jeweils eine Differenzdrehzahl berechnet und/oder erfasst werden. Zur weiteren Auswertung der so erfassten Positionen werden die anderen Abweichungen, nämlich die der jeweils anderen Blattverstellmotoren und Ritzel mit berücksichtigt. Dafür sind die Logikeinheiten 420 und 470 miteinander verbunden und können entsprechende Daten austauschen. The positions recorded in this way 416 and 418 such as 466 and 468 are each by the respective logic unit 420 and 470 evaluated, initially a difference between engine position and pinion position is detected. In this case, additionally or alternatively, in each case a differential rotational speed can be calculated and / or recorded. For further evaluation of the positions thus detected, the other deviations, namely those of the other blade pitching motors and pinions are taken into account. That's what the logic units are for 420 and 470 interconnected and can exchange appropriate data.

Die beiden Logikeinheiten 420 und 470 sind auch mit weiteren Logikeinheiten 480 und 490 verbunden, die für weitere Verstellmotoren vorgesehen sind und jeweils mit einem der weiteren Verstellmotoren sinngemäß so gekoppelt sind, wie es für die ersten beiden Verstellmotoren 401 und 451 beschrieben ist. Diese beiden weiteren Logikeinheiten 480 und 490 stehen daher repräsentativ für die beiden weiteren Verstellmotoren, sollen aber auch andeuten, dass noch weitere Verstellmotoren in gleicher Art und weise vorgesehen und gekoppelt sein können. The two logic units 420 and 470 are also with other logic units 480 and 490 connected, which are provided for further adjusting motors and mutatis mutandis with one of the other adjusting motors are coupled as it is for the first two adjusting motors 401 and 451 is described. These two other logic units 480 and 490 are therefore representative of the two other adjusting motors, but are also intended to indicate that even more adjusting motors can be provided and coupled in the same manner.

Die Logikeinheiten 420, 470, 480 und 490 sind somit gekoppelt und können basierend auf den erfassten Differenzen aller Verstellmotoren Korrekturwerte 422 und 472 berechnen und jeweils an ihre Steuereinheit 410 bzw. 460 geben. Dazu ist in der Darstellung gezeigt, dass die erste Logikeinheit 420 einen Korrekturwert 422 oder ein Korrektursignal 422 an die erste Steuereinheit 410 gibt und die zweite Logikeinheit 470 einen Korrekturwert 472 oder ein Korrektursignal 472 an die zweite Steuereinheit 460 gibt. Die weiteren Logikeinheiten 480 und 490 arbeiten ähnlich, was in der 4 allerdings nicht gezeigt ist. The logic units 420 . 470 . 480 and 490 are thus coupled and can based on the detected differences of all adjustment correction values 422 and 472 calculate and each to their control unit 410 respectively. 460 give. For this purpose, the illustration shows that the first logic unit 420 a correction value 422 or a correction signal 422 to the first control unit 410 There and the second logic unit 470 a correction value 472 or a correction signal 472 to the second control unit 460 gives. The other logic units 480 and 490 work similar to what is in the 4 however not shown.

Die Auswertung wird somit für jeden Verstellmotor 401 und 451 mittels der zugehörigen Logikeinheit 420 und 470 vorgenommen. The evaluation is thus for each variable motor 401 and 451 by means of the associated logic unit 420 and 470 performed.

Für die Ansteuerung der Verstellmotoren 401 und 451 erhalten die Steuereinheiten 410 und 460 die Soll-Werte 412 und 462, die z.B. eine Betriebssteuerung der Windenergieanlage vorgeben kann. Diese Soll-Werte können Soll-Werte für einen einzustellenden Blattwinkel sein, oder bereits Soll-Werte für Stellmomente oder Stellströme des Motors sein. Die Korrekturwerte können den entsprechenden Soll-Wert betreffen und ändern, und/oder unmittelbar auf die Steuergröße 414 bzw. 464 einwirken. For the control of the adjustment motors 401 and 451 get the tax units 410 and 460 the target values 412 and 462 , which can specify, for example, an operation control of the wind turbine. These setpoint values can be setpoint values for a blade angle to be set or already setpoint values for actuating torques or actuating currents of the motor. The correction values may relate to and change the corresponding desired value, and / or directly to the control variable 414 respectively. 464 act.

Hierzu werten die Motoransteuerungen 410 und 460 die externen Soll-Werte 412 und 462 und die Korrekturwerte 422 und 472 jeweils gemeinsam aus. Die Sollwerte können die Motoransteuerungen 410 und 460 beispielsweise auch durch eine weitere Steuereinheit erhalten haben, die ein Teil der Blattverstelleinrichtung sein kann. Mit der aus der Auswertung resultierenden Ansteuerung 414 und 464 werden die Blattverstellmotoren 401 und 451 dann angesteuert. The motor controls evaluate this 410 and 460 the external target values 412 and 462 and the correction values 422 and 472 in each case together. The setpoints can be the motor controls 410 and 460 For example, have also received by another control unit, which may be part of the blade adjustment. With the control resulting from the evaluation 414 and 464 become the blade pitch motors 401 and 451 then driven.

Die Logikeinheiten 480 und 490 sind somit Logikeinheiten von weiteren Blattverstellmotoren der Blattverstelleinrichtung, die ebenfalls auf den Zahnkranz 405 wirken. The logic units 480 and 490 are thus logic units of other Blattverstellmotoren the blade adjustment, which also on the sprocket 405 Act.

Die Erfindung schafft somit eine Verbesserung einer üblichen Blattverstellung. 2 gibt dazu die Ausgangssituation an. The invention thus provides an improvement of a conventional blade adjustment. 2 indicates the starting situation.

Der Blattverstellmotor 201 bringt ein Drehmoment und eine Drehzahl auf. Diese werden über das Getriebe 203 auf das Ritzel 204 übertragen. Getriebe 203 und Ritzel 204 haben jeweils eine Übersetzung. Das Ritzel überträgt die Bewegung auf den Zahnkranz 205, über den das Rotorblatt bewegt wird. The blade pitch motor 201 puts on a torque and a speed. These are about the gearbox 203 on the pinion 204 transfer. transmission 203 and pinion 204 each have a translation. The pinion transmits the movement to the sprocket 205 over which the rotor blade is moved.

Es wird nun vorgeschlagen, was besonders in der 3 gezeigt ist, zwischen dem Motor 301 und dem Getriebe 303 einen Geber, nämlich einen Motorgeber 308 vorzusehen, der die Position und die Drehzahl der Motorwelle misst. Des Weiteren ist ein Geber, nämlich ein Ritzelgeber 306 auf dem Ritzel angeordnet, der die Position und die Drehzahl des Ritzels misst. It is now proposed, especially in the 3 shown between the engine 301 and the transmission 303 a sensor, namely a motor encoder 308 be provided, which measures the position and the speed of the motor shaft. Furthermore, an encoder, namely a pinion encoder 306 arranged on the pinion, which measures the position and the speed of the pinion.

Das Getriebe 303 ist üblicherweise strukturdynamisch recht „weich", so dass während der Drehbewegung des Systems 300 eine messbare Abweichung zwischen der Position 316 der Motorwelle 302 und der mittels der Übersetzung auf die Motorwelle rückgerechnete Position 318 des Ritzels 308 besteht. Des Weiteren besteht während einer positiven bzw. negativen Beschleunigung des Systems 300 eine entsprechende Abweichung in der Drehzahl von Motorwelle und Ritzel, wobei sich auch das auf umgerechnete Werte bezieht. The gear 303 is usually structurally quite "soft", so that during the rotational movement of the system 300 a measurable deviation between the position 316 the motor shaft 302 and the position calculated by means of the translation back to the motor shaft 318 of the pinion 308 consists. Furthermore, during a positive or negative acceleration of the system 300 a corresponding deviation in the speed of motor shaft and pinion, which also refers to the converted values.

Diese Informationen, also Position und Drehgeschwindigkeit von Motorwelle und Ritzel, werden einer Logik, wie der Logikeinheit 320, zugeführt, welche die Abweichungen zwischen Motorwelle und Ritzel, umgerechnet auf die Motorseite, für den entsprechenden Motor ermittelt. This information, ie the position and rotational speed of the motor shaft and pinion, becomes a logic such as the logic unit 320 , which determines the deviations between the motor shaft and pinion, converted to the motor side, for the corresponding motor.

Diese Auswertung wird für jeden Motor mittels der zugehörigen Logikeinheit durchgeführt. This evaluation is carried out for each engine by means of the associated logic unit.

Bei einer gleichmäßigen Momenteneinleitung, wenn also alle beteiligten Motoren das gleiche Moment in den Zahnkranz einleiten, sind die von der Logikeinheit ermittelten Abweichungen identisch. With a uniform torque introduction, ie if all involved motors introduce the same moment into the ring gear, the deviations determined by the logic unit are identical.

Demnach deutet eine Abweichung darauf hin, dass die Momenteneinleitung der einzelnen Motoren nicht identisch ist und somit der Zahnkranz ungleichmäßig belastet wird. Accordingly, a deviation indicates that the torque introduction of the individual motors is not identical and thus the ring gear is loaded unevenly.

Stehen jeder Logikeinheit nun die Abweichungen der anderen Logikeinheiten zur Verfügung, kann über einen entsprechenden Korrekturalgorithmus ein Korrekturwert für den entsprechenden Motor berechnet werden. If the deviations of the other logic units are now available to each logic unit, a correction value for the corresponding motor can be calculated by means of a corresponding correction algorithm.

Ziel ist es, über diesen Korrekturwert wieder eine gleichmäßige Momenteneinleitung in den Zahnkranz zu erhalten. The aim is to obtain a uniform torque introduction into the ring gear again via this correction value.

Der Korrekturwert wird der Motoransteuerung/-regelung zugeführt, die diesen entsprechend verarbeitet und die Ansteuerung des Motors somit entsprechend ändert. The correction value is supplied to the motor control / regulation, which processes it accordingly and thus changes the control of the motor accordingly.

Die vorliegende Erfindung dient also dazu, die Momenteneinleitung über Blattverstellmotoren zu optimieren. Hierbei bedeutet optimieren, dass alle Blattadapter bzw. Blattflansche eines Rotorblattes möglichst das gleiche Moment einbringen. Durch diese vorgeschlagene gleichmäßigte Momenteneinleitung werden im Wesentlichen die Querkräfte im Pitchlager reduziert bzw. bei optimaler Wirkweise des Verfahrens eliminiert. Dadurch sinken die Belastung bzw. die Beanspruchungen des Pitchlagers, was wiederum die Lebensdauer erhöht. The present invention thus serves to optimize the torque introduction via Blattverstellmotoren. This means optimize that all blade adapters or blade flanges of a rotor blade as possible bring the same moment. By this proposed uniform torque introduction essentially the transverse forces are reduced in the pitch camp or eliminated with optimal mode of action of the method. This reduces the load or the stresses of the pitch bearing, which in turn increases the service life.

Weiterer positiver Effekt ist eine gleichmäßige Beanspruchung der Verstellmotoren, was einen gleichmäßigeren Verschleiß der Motoren zur Folge haben kann, insbesondere werden die mechanischen und thermischen Belastungen der Motoren vergleichmäßigt. Es wird auch vermieden, dass ein Verstellmotor besonders stark belastet wird, was im Ergebnis auch insgesamt zu einer Reduzierung des Verschleißes führen kann. Another positive effect is a uniform loading of the adjusting motors, which can result in a more uniform wear of the motors, in particular the mechanical and thermal loads of the motors are made uniform. It is also avoided that an adjusting motor is particularly heavily loaded, which can result in the overall result in a reduction of wear.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1337755 B1 [0006]

Claims

Method for adjusting an angle of attack of a rotor blade ( 108 ) of a wind turbine ( 100 ), with at least one blade pitch motor ( 301 ) having blade adjustment device ( 300 ), wherein the at least one blade pitch motor via a pinion ( 304 ) on a sprocket ( 305 ) acts to the adjustment of the rotor blade ( 108 ), comprising the steps of: - detecting at least one engine position and / or engine speed of the at least one blade pitch motor ( 301 ), - detecting at least one pinion position and / or pinion speed of at least the pinion ( 304 ) of the at least one blade pitch motor ( 301 ), to which the at least one engine position is detected, and - controlling the blade adjusting device ( 300 ), in particular of the at least one blade pitch motor ( 301 ) depending on the positions and / or speeds thus detected.

Method according to claim 1, further comprising the steps of: detecting at least one further engine position and / or engine speed of at least one further blade pitch motor ( 451 ), each with a further pinion ( 454 ) on the same sprocket ( 405 ) acts and optionally detecting a respective pinion position and / or pinion speed of the at least one further pinion ( 454 ) and - controlling all blade pitch motors ( 401 . 451 ) as a function of the detected engine positions and / or engine speeds and possibly the pinion positions and / or pinion speeds.

A method according to claim 1 and / or 2, characterized in that for all Blattverstellmotoren ( 401 . 451 ) the blade adjustment device ( 400 ) the motor position of the blade pitch motor ( 401 . 451 ) with the pinion position of the relevant pinion ( 404 . 454 ) is compared and from each of which a torque is determined and depending on the Blattverstellmotoren ( 401 . 451 ) of the blade adjusting device are controlled so that the of the Blattverstellmotoren ( 401 . 451 ) on the pinions ( 404 . 454 ) acting torques are made uniform.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for all blade pitch motors ( 401 . 451 ) the blade adjustment device ( 400 ) in each case the engine speed of the blade pitch motor ( 401 . 451 ) with the pinion speed of the relevant pinion ( 404 . 454 ) is compared and from each a differential speed is determined and dependent thereon the Blattverstellmotoren ( 401 . 451 ) the blade adjustment device ( 400 ) are controlled so that the of the Blattverstellmotoren ( 401 . 451 ) on the pinions ( 404 . 454 ) acting torques are made uniform.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that - to each blade pitch motor ( 401 . 451 ) and its pinion ( 404 . 454 ) to a control unit - an engine position signal and / or an engine speed signal and - a pinion position signal and / or a pinion speed signal is given, and - the control unit therefrom to each blade pitch motor ( 401 . 451 ) a position deviation between engine position and pinion position and / or a rotational speed deviation between engine speed and pinion speed calculated, and - the control unit all thus calculated position deviations and / or all speed deviations faces and therefrom control signals and / or correction signals for the Blattverstellmotoren ( 401 . 451 ) and to the blade pitch motors ( 401 . 451 ) transmits.

Method according to one of the preceding claims, characterized by a multi-variable control for controlling the blade pitch motors ( 401 . 451 ), in which the detected engine positions, engine speeds, pinion positions and / or pinion speeds include input variables of the multivariable control and input currents and / or input voltages of the blade pitch motors ( 401 . 451 ) Constitute manipulated variables of the multivariable control.

Blade adjustment device ( 400 ) for adjusting a pitch angle of a rotor blade ( 108 ) of a wind turbine ( 100 ), with at least one blade pitch motor ( 301 ), wherein - the blade pitch motor ( 301 ) via a pinion ( 304 ) on a sprocket ( 305 ) acts to the adjustment of the rotor blade ( 108 ), and - an engine position and / or engine speed of the blade pitch motor ( 301 ) and a pinion position and / or pinion speed of the pinion ( 304 ), and - depending on the detected positions or rotational speeds, the blade adjustment device ( 300 ), in particular the at least one blade pitch motor ( 301 ), is controlled.

Blade adjustment device ( 400 ) according to claim 7, characterized in that at least one further blade pitch motor ( 451 ) via another pinion ( 454 ) on the same sprocket ( 405 ) acts to the adjustment of the rotor blade ( 108 ) and - to each blade pitch motor ( 401 . 451 ) its engine position and / or its engine speed and the pinion position and / or the pinion speed of the respective pinion ( 404 . 454 ) is detected and - each blade pitch motor ( 401 . 451 ) is controlled depending on all detected engine positions, engine speeds, pinion positions and / or pinion speeds.

Blade adjustment device ( 400 ) according to claim 7 or 8, characterized by a multi-variable controller for controlling the Blattverstellmotoren ( 401 . 451 ), in which the detected motor positions, engine speeds, pinion positions, pinion speeds and / or deviations calculated therefrom input variables of the multivariable controller and input currents and / or input voltages of the Blattverstellmotoren constitute manipulated variables of the multivariable controller.

Blade adjustment device ( 400 ) according to any one of claims 7 to 9, characterized in that for detecting the respective engine position and / or engine speed in each case a motor encoder ( 406 . 456 ) is provided and / or for detecting the pinion position and / or pinion speed in each case a pinion encoder ( 408 . 458 ) is provided.

Blade adjustment device ( 400 ) according to one of claims 7 to 10, characterized in that - each blade pitch motor ( 401 . 451 ) with pinion ( 404 . 454 ) - a motor encoder ( 406 . 456 ) for outputting a motor position signal and / or outputting an engine speed signal, and - a pinion encoder ( 408 . 458 ) for outputting a pinion position signal and / or for outputting a pinion speed signal, - a control unit is provided, for receiving the position signals and / or rotational speed signals, and from there to each blade pitch motor ( 401 . 451 ) to calculate a positional deviation between engine position and pinion position and / or a speed deviation between engine speed and pinion speed, and - the control unit with the blade pitch motors ( 401 . 451 ) is connected to set all the position deviations and / or all speed deviations calculated in this way and from this control signals and / or correction signals for the blade pitch motors ( 401 . 451 ) and to the blade pitch motors ( 401 . 451 ) transferred to.

Blade adjustment device ( 400 ) according to one of claims 7 to 11, characterized in that for each adjusting motor ( 401 . 451 ) a difference-forming unit is provided which determines the position signals and / or rotational speed signals of the respective blade pitch motor ( 401 . 451 ) and from there to the respective blade pitch motor ( 401 . 451 ) calculates a positional deviation between engine position and pinion position and / or a speed deviation between engine speed and pinion speed and transmits it to a central control unit.

Blade adjustment device ( 400 ) according to one of claims 7 to 12, characterized in that a method according to one of claims 1 to 6 is implemented thereon.

Wind energy plant ( 100 ), characterized in that the wind turbine ( 100 ) a blade adjustment device ( 400 ) according to any one of claims 7 to 13 and / or performs a method according to any one of claims 1 to 6.