DE102018106317A1

DE102018106317A1 - Modular wind turbine

Info

Publication number: DE102018106317A1
Application number: DE102018106317.2A
Authority: DE
Inventors: Till Naumann; Andreas Amberger
Original assignee: Mowea GmbH
Current assignee: Mowea GmbH
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-19

Abstract

Modulare Windkraftanlage, die aus zwei oder mehreren Windkraftmodulen (10) gebildet ist, wobei die Windkraftmodule (10) entlang einer vertikal verlaufenden Längsachse übereinander angeordnet sind und jeweils Folgendes umfassen:ein Mastelement (1), das entlang der Längsachse ausgebildet ist;eine Windturbine (6), die in einer Mitte des Mastelement (1) damit verbunden ist;ein unteres und ein oberes flächiges Rahmenelement (2), das in einer geometrischen Mitte ein jeweiliges Mastverbindungselement (3) aufweist, wobei das Mastelement 1 zwischen dem unteren und oberen Rahmenelement (2) zwischen dem jeweiligen Mastverbindungselement (3) eingespannt ist;wobei das untere und obere Rahmenelement (2) ausgebildet sind, dass in vertikaler Richtung weitere Windkraftmodule (10) mit dem Windkraftmodul verbindbar sind.A modular wind turbine formed of two or more wind power modules (10), the wind power modules (10) being stacked along a vertical longitudinal axis and each comprising: a mast member (1) formed along the longitudinal axis; a wind turbine (10); 6) connected to a center of the mast member (1); a lower and an upper sheet frame member (2) having a respective mast connection member (3) in a geometric center, the mast member 1 being interposed between the lower and upper frame members (2) between the respective mast connecting element (3) is clamped, wherein the lower and upper frame member (2) are formed, that in the vertical direction more wind power modules (10) are connectable to the wind power module.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare Windkraftanlage, die aus mehreren vertikal übereinander angeordneten Windkraftmodulen besteht.The present invention relates to a modular wind turbine consisting of several vertically stacked wind power modules.

Bekannte Windkraftanlagen sind meist entweder sehr groß und teuer in der Anschaffung oder sie umfassen eine oder mehrere kleinere Windkraftturbinen, die dann nebeneinander aufgebaut und somit skaliert werden können. Die meisten bekannten Windkraftanlagen sind auf einen Rotordurchmesser oder eine Windkraftanlagenleistung vorbestimmt. Es gibt aber auch modulare Windkraftanlagen, die aus mehreren Windkraftmodulen zusammengestellt werden können.Known wind turbines are usually either very large and expensive to buy or they include one or more smaller wind turbines, which can then be built next to each other and thus scaled. Most known wind turbines are predetermined to have a rotor diameter or power. But there are also modular wind turbines, which can be put together from several wind power modules.

CH710234A2 offenbart eine modulare Windkraftanlage, bei der mehrere Windkraftturbinen in einem Array-Gerüst integriert werden können. Zugleich sind darin auch Solar-Panels integriert. Bei einem Drehen eines Windes müsste sich aber das gesamte starre Array-Gerüst mitdrehen. CH710234A2 discloses a modular wind turbine in which multiple wind turbines can be integrated in an array framework. At the same time, solar panels are also integrated. When turning a wind but would have to rotate the entire rigid array framework.

DE10160836A1 offenbart eine modulare Windkraftanlage im Gebiet von Großkraftanlagen, die vertikal übereinander und horizontal nebeneinander angeordnete Windkraftmodule aufweist, die jeweils einen vertikalen Rahmen aufweisen, der jeweils aneinandergeschraubt werden kann. Bei einem Drehen des Windes müsste sich aber das gesamte starre Array-Gerüst mitdrehen. DE10160836A1 discloses a modular wind turbine in the field of large power plants, which has vertically stacked and horizontally juxtaposed wind power modules, each having a vertical frame, which can be screwed together in each case. When the wind is turned, however, the entire rigid array framework would have to rotate with it.

DE102011122720A1 offenbart eine Windkraftanlage, bei der vertikal übereinander zwei Windkraftmodule angeordnet sind, die jeweils eine gemeinsame vertikale Rotorachse umfassen, an der in jedem Windkraftmodul Rotorblätter anmontiert sind, die die gemeinsame Rotorachse antreiben. Unten im Fuß sitzt der Generator zur Stromerzeugung. Deshalb ist die Anlage nur bedingt modular skalierbar, da bei einer späteren Erweiterung auch der Generator auszutauschen wäre, wenn er nicht gleich von vornherein überdimensioniert wäre. Dies mach auch verschiedene Generatoren notwendig. DE102011122720A1 discloses a wind turbine in which two wind power modules are arranged vertically one above the other, each comprising a common vertical rotor axis, are mounted on in each wind turbine rotor blades, which drive the common rotor axis. Down in the foot sits the generator for power generation. Therefore, the system is only partially scalable modular, as in a later extension and the generator would be replaced if it would not be oversized right from the outset. This also makes different generators necessary.

DE102014008211B3 offenbart eine modulare Windkraftanlage mit bienenwabenförmig übereinander und nebeneinander angeordneten Windkraftmodulen. Dabei wird eine optimierte Flächenabdeckung der Rotoren der Windkraftmodule erreicht. Bei einem Drehen des Windes müsste sich das gesamte starre Array-Gerüst mitdrehen. DE102014008211B3 discloses a modular wind turbine with honeycomb-shaped superimposed and adjacent wind turbine modules. An optimized area coverage of the rotors of the wind power modules is achieved. When turning the wind, the entire rigid array framework would have to rotate.

Problematisch ist bei den bekannten Windkraftanlagen oft auch ein Vogel- oder Personenschutz, eine Lärmbelästigung und Vibrationen, die in den Grund eingeleitet werden und stören können.The problem is often in the known wind turbines also a bird or personal protection, noise and vibration that are introduced into the ground and can interfere.

Die Aufgabe der Erfindung, um die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen, besteht daher in der Bereitstellung einer modularen Windkraftanlage, die möglichst gut und einfach bei der Planung und auch nachträglich skalierbar sein soll und die möglichst betriebssicher und kostengünstig sein soll.The object of the invention, in order to eliminate the disadvantages of the prior art, is therefore to provide a modular wind turbine, which should be as good as possible and easy to plan and also scalable and which should be as reliable and inexpensive.

Darüber hinaus soll die Windkraftanlage möglichst geringe akustische Störungen und Vibrationen verursachen. Natürlich wird auch immer nach Verbesserungen gesucht, um Kosten, Materialaufwand und einen Installationsaufwand senken zu können.In addition, the wind turbine should cause the lowest possible acoustic interference and vibration. Of course, always looking for improvements in order to reduce costs, material costs and installation costs.

Die vorstehende Aufgabe wird von einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The above object is achieved by a device according to the features of independent claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine Windkraftanlage zur Verfügung gestellt, die aus zwei oder mehreren Windkraftmodulen gebildet ist, wobei die Windkraftmodule entlang einer vertikal verlaufenden Längsachse übereinander angeordnet sind und jeweils Folgendes umfassen:

- ein Mastelement, das entlang der Längsachse ausgebildet ist und an einem unteren Ende einen unteren Verbindungsabschnitt, an einem oberen Ende einen oberen Verbindungsabschnitt und in einer dazwischenliegenden Mitte einen Windturbinenverbindungsabschnitt aufweist;
- eine Windturbine mit einem Statorgehäuse und einem Rotor, wobei der Rotor mit entsprechenden Rotorblättern für einen horizontalen Luftstrom mit einer horizontalen Rotorachse ausgebildet ist und das Statorgehäuse einen Generator aufweist, der mit der Rotorachse verbunden ist und einen Generatorausgangsstrom liefert, wobei das Statorgehäuse mit dem Windturbinenverbindungsabschnitt des Mastelements verbunden ist;
- ein unteres und ein oberes Rahmenelement, das jeweils einen Außenrahmen aufweist, der rund, polygonal oder vieleckig ist und eine jeweilige horizontale Fläche aufspannt und ein darin geometrisch mittig angeordnetes Mastverbindungselement aufweist, das mit dem Außenrahmen integral verbunden ist;
- wobei das Mastverbindungselement des unteren Rahmenelements einen oberen Abschnitt aufweist, der mit dem unteren Verbindungsabschnitt des Mastelements verbunden ist, und das Mastverbindungselement des oberen Rahmenelements einen unteren Abschnitt aufweist, der mit dem oberen Verbindungsabschnitt des Mastelements verbunden ist;
- mindestens drei Spannelemente, die jeweils seitlich zwischen dem Außenrahmen des unteren Rahmenelements und dem Außenrahmen des oberen Rahmenelements so angeordnet und verspannt sind, dass das Mastelement zwischen dem unteren und oberen Rahmenelement eingespannt wird und dadurch zusammen ein sandwichartiges starres Gebilde als das Windkraftmodul gebildet wird;
- wobei das obere Rahmenelement gleichzeitig wie ein weiteres unteres Rahmenelement für ein darüberliegendes Windkraftmodul ausgebildet ist oder das obere Rahmenelement ausgebildet ist, dass es mit einem weiteren unteren Rahmenelement des darüberliegenden Windkraftmoduls integral verbunden ist, um das darüberliegende Windkraftmodul zu halten.

According to the invention, a wind power plant is provided that is formed from two or more wind power modules, the wind power modules being arranged one above the other along a vertically extending longitudinal axis and each comprising the following:

a mast member formed along the longitudinal axis and having a lower connecting portion at a lower end, an upper connecting portion at an upper end and a wind turbine connecting portion at an intermediate center thereof;
a wind turbine having a stator housing and a rotor, wherein the rotor is formed with respective rotor blades for a horizontal air flow with a horizontal rotor axis and the stator housing comprises a generator which is connected to the rotor axis and provides a generator output current, wherein the stator housing with the wind turbine connecting portion the mast element is connected;
- A lower and an upper frame member, each having an outer frame which is round, polygonal or polygonal and spans a respective horizontal surface and having therein a geometrically centered mast connecting element, which is integrally connected to the outer frame;
- wherein the mast connecting member of the lower frame member has an upper portion which is connected to the lower connecting portion of the mast member, and the mast connecting member of the upper frame member has a lower portion which is connected to the upper connecting portion of the mast member;
- at least three tensioning members each laterally disposed and braced between the outer frame of the lower frame member and the outer frame of the upper frame member so as to clamp the mast member between the lower and upper frame members, thereby forming together a sandwich-like rigid structure as the wind power module;
- Wherein the upper frame member is formed at the same time as another lower frame member for an overlying wind power module or the upper frame member is formed so that it is integrally connected to another lower frame member of the overlying Windkraftmoduls to hold the overlying Windkraftmodul.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Windkraftmodule jeweils komplett als sandwichartige Module mit Generator und dementsprechend mit einem Stromausgang ausgestattet und so unkompliziert übereinander skalierbar und stapelbar sind. Bevorzugt müssen dabei keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, ob dabei 2 oder 10 Module aufeinandergestapelt werden sollen. Die sandwich-artige Bauweise erlaubt eine gute Stabilität bei geringem Materialverbrauch und Kosten. Die meisten Bauteile haben dabei eine bevorzugte gleiche Bauart, wie beispielsweise das untere und das obere Rahmenelement, so dass dadurch zusätzlich die Kosten gesenkt werden. Eine Drehbarkeit der Windturbine um das Mastelement, um sie zur jeweiligen Windrichtung auszurichten, ist dabei auch völlig unproblematisch gelöst.The advantages achieved by the invention are in particular that the wind power modules are each completely equipped as a sandwich-type modules with generator and accordingly with a current output and are so easily scalable and stackable. Preferably, no special precautions have to be taken, whether 2 or 10 modules are to be stacked on top of each other. The sandwich-like construction allows a good stability with low material consumption and costs. Most components have a preferred same design, such as the lower and the upper frame member, thereby additionally reducing the cost. A rotation of the wind turbine to the mast element to align them to the respective wind direction is thereby solved completely unproblematically.

Vorteilhaft ist bei der vorliegenden Erfindung auch, dass die vorliegende Windkraftanlage auch einfach durch ein Schutznetz oder Gitter umspannt werden kann, um dadurch einen Vogel-, Tier, oder aber auch einen Personenschutz zu gewährleisten.It is also advantageous in the present invention that the present wind turbine can also be easily spanned by a protective net or grid, thereby ensuring a bird, animal, or even a personal protection.

Durch die Vielzahl der Windkraftmodule wird auch eine Möglichkeit geschaffen, die jeweiligen Windkraftmodule bevorzugt mit einem zueinander unterschiedlichen Phasenwinkel zu betreiben, wodurch eine akustische und/oder Vibrations-Störaussendung reduziert werden kann.Due to the large number of wind power modules, it is also possible to operate the respective wind power modules preferably with a mutually different phase angle, as a result of which an acoustic and / or vibration emission can be reduced.

Eine nachfolgend beschriebene Parallel-Verschaltung oder eine serielle Verschaltung der Stromausgänge der jeweiligen Windkraftturbine kann auch vorteilhaft ausgenutzt werden, im Vergleich zu nur einer großen Windkraftturbine oder Windkraftturbinen, die sich nicht entsprechend ansteuern lassen.A parallel connection or a serial connection of the current outputs of the respective wind turbine described below can also be used advantageously, in comparison to only one large wind turbine or wind turbines, which can not be controlled accordingly.

Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung sind in nachfolgenden Zeichnungen und in einer detaillierten Beschreibung dargestellt, sie sollen aber die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf begrenzen.Preferred embodiments according to the present invention are illustrated in the following drawings and detailed description, but they are not intended to limit the present invention to them exclusively.

Dabei zeigen

1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Windkraftanlage, die drei übereinander angeordnete Windkraftmodule umfasst, wobei jedes Windkraftmodul durch ein horizontales unteres und ein horizontales oberes Rahmenelement mit einem dazwischen eingespannten vertikalen Mastelement mit einer Windkraftturbine gekennzeichnet ist; dabei kann beispielsweise das untere Rahmenelement des mittleren Windkraftmoduls gleichzeitig als oberes Rahmenelement des unteren Windkraftmoduls dienen;
2 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Windkraftanlage nach 1, wobei die Windkraftanlage zusätzlich ein Schutzgitter als Umspannung der Windkraftmodule aufweist;
3 eine frontale Ansicht der Windturbine mit Rotorblättern, die in einer bevorzugten Ausführungsform von einem oberen und unteren Strömungselement umgeben sind, die jeweils fest am jeweiligen oberen und unteren Rahmenelement angebracht sind;
4 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Windturbine, die einen Generator, eine Generatorelektronik und einen Brems-Chopper-Widerstand aufweist;
5 eine bevorzugte schematische Verschaltung von drei Windkraftturbinen, die jeweils eine Generatorelektronik umfassen, deren jeweilige Generatorelektronik-Ausgangsspannung seriell miteinander verschaltet sind;
6 eine bevorzugte andere schematische Verschaltung der drei Windkraftturbinen, die jeweils eine Generatorelektronik umfassen, deren jeweilige Generatorelektronik-Ausgangsspannung parallel miteinander verschaltet sind;
7 eine schematische Schaltungsanordnung einer bevorzugten Windkraftturbine mit Generatorelektronik, wobei die Generatorelektronik eine Steuerung oder Ansteuerung des Generators aufweist;
8 ein bevorzugtes Regelschema für die jeweilige bevorzugte Windkraftturbine; und
9 eine weitere bevorzugte schematische Verschaltung der drei Windkraftturbinen, ähnlich wie in 5, wobei die jeweilige Generatorelektronik jedoch jeweils einen Brems-Chopper-Widerstand aufweist, die bevorzugt im Windkanal der jeweiligen Windkraftturbine angeordnet ist.

Show

1 a perspective view of a preferred wind turbine, comprising three superimposed wind power modules, each wind power module is characterized by a horizontal lower and a horizontal upper frame member with a clamped therebetween vertical mast element with a wind turbine; In this case, for example, serve the lower frame member of the central wind turbine module simultaneously as the upper frame member of the lower wind power module;
2 a perspective view of the preferred wind turbine after 1 , wherein the wind turbine additionally comprises a protective grid as re-tensioning of the wind power modules;
3 a frontal view of the wind turbine with rotor blades, which are surrounded in a preferred embodiment of an upper and lower flow element, which are each firmly attached to the respective upper and lower frame member;
4 a side view of a preferred embodiment of the wind turbine having a generator, a generator electronics and a brake chopper resistor;
5 a preferred schematic interconnection of three wind turbines, each comprising a generator electronics whose respective generator electronics output voltage are connected in series with each other;
6 a preferred other schematic interconnection of the three wind turbines, each comprising a generator electronics whose respective generator electronics output voltage are connected in parallel with each other;
7 a schematic circuit arrangement of a preferred wind turbine with generator electronics, the generator electronics having a controller or control of the generator;
8th a preferred control scheme for the respective preferred wind turbine; and
9 a further preferred schematic interconnection of the three wind turbines, similar to in 5 However, the respective generator electronics each having a brake-chopper resistor, which is preferably arranged in the wind tunnel of the respective wind turbine.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen Detailed description of embodiments

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Windkraftanlage, die drei Windkraftmodule 10 umfasst, die entlang einer vertikal verlaufenden Längsachse übereinander angeordnet aufgebaut sind. 1 shows a preferred embodiment of a wind turbine, the three wind power modules 10 includes, which are constructed stacked along a vertical longitudinal axis.

Generell ist die Windkraftanlage aus den Windkraftmodulen 10 entlang der vertikal verlaufenden Längsachse übereinander angeordnet aufgebaut, wobei das jeweilige Windkraftmodul 10 jeweils Folgendes umfasst:Generally, the wind turbine is from the wind power modules 10 constructed along the vertically extending longitudinal axis arranged one above the other, wherein the respective wind power module 10 each comprises:

a) Das jeweilige Windkraftmodul 10 weist ein Mastelement 1 auf, das entlang der Längsachse ausgebildet ist und an einem unteren Ende einen unteren Verbindungsabschnitt, an einem oberen Ende einen oberen Verbindungsabschnitt und in einer dazwischenliegenden Mitte einen Windturbinenverbindungsabschnitt aufweist;a) The respective wind power module 10 has a mast element 1 formed along the longitudinal axis and having a lower connecting portion at a lower end, an upper connecting portion at an upper end, and a wind turbine connecting portion at an intermediate center thereof;

b) Das jeweilige Windkraftmodul 10 weist eine Windturbine 6 mit einem Statorgehäuse 6a und einem Rotor 6b auf, wobei der Rotor 6b entsprechende Rotorblätter aufweist, die insbesondere für einen horizontalen Luftstrom ausgebildet sind, und wobei die Rotorachse dementsprechend auch horizontal verläuft. Das Statorgehäuse 6a weist einen Generator 7 auf, der mit der Rotorachse verbunden ist und einen Generatorausgangsstrom liefert. Das Statorgehäuse 6a ist mit dem Windturbinenverbindungsabschnitt des Mastelements 1 verbunden und ist um die Längsachse und das Mastelement 1 um einen Drehwinkel drehbar. Bevorzugt stellt sich der Drehwinkel, der ein Azimut-Drehwinkel ist, dabei rein passiv durch die Windrichtung ein; alternativ kann der Drehwinkel aber auch motorgesteuert einstellbar sein. Bevorzugt ist die dazwischen liegende Mitte des Windturbinenverbindungsabschnitts so vorbestimmt, dass die Windturbine 6 entlang einer Höhe des Mastelements darin mittig angeordnet ist, bevorzugt in einem Bereich von 40-60% der geometrischen Mitte der Höhe des jeweiligen Mastelements 1. Zur Klarheit ist der Begriff „Statorgehäuse“ gleichbedeutend mit dem auch geläufigen Begriff „Gondel“ bei Windkraftturbinen.b) The respective wind power module 10 has a wind turbine 6 with a stator housing 6a and a rotor 6b on, with the rotor 6b corresponding rotor blades, which are in particular designed for a horizontal air flow, and wherein the rotor axis accordingly also extends horizontally. The stator housing 6a has a generator 7 which is connected to the rotor axis and provides a generator output current. The stator housing 6a is with the wind turbine connecting portion of the mast element 1 connected and is about the longitudinal axis and the mast element 1 rotatable by a rotation angle. The angle of rotation, which is an azimuth angle of rotation, preferably sets in passively through the wind direction; Alternatively, the rotation angle can also be adjusted by motor control. Preferably, the intermediate center of the wind turbine connecting portion is predetermined so that the wind turbine 6 is arranged centrally along a height of the mast element, preferably in a range of 40-60% of the geometric center of the height of the respective mast element 1 , For clarity, the term "stator housing" is synonymous with the common term "gondola" in wind turbines.

c) Das jeweilige Windkraftmodul 10 weist ein unteres und ein oberes Rahmenelement 2 auf, das jeweils einen Außenrahmen 2b aufweist, der rund, polygonal oder vieleckig ist und eine jeweilige horizontale Fläche aufspannt und ein darin geometrisch mittig angeordnetes Mastverbindungselement 3 aufweist, das mit dem Außenrahmen 2b integral verbunden ist. Unter dem Außenrahmen 2b, der bevorzugt rund ist, wird ein kreisrunder, ein ovaler oder ein polygonaler Außenrahmen mit gerundeten Ecken verstanden. Unter dem Außenrahmen 2b, der bevorzugt polygonal ist, wird beispielsweise ein quadratischer, fünfseitiger, sechsseitiger oder noch mehrseitiger Außenrahmen verstanden, der auch gerundete Ecken haben kann. Unter dem Außenrahmen 2b, der bevorzugt vieleckig ist, wird ein kreuzartiger Rahmen oder ein Kreuzskelett verstanden, der durch seine äußeren Eckpunkte den Außenrahmen bestimmt. Dabei kann das Rahmenelement 2 plattenförmig sein oder bevorzugt einen Stangen- oder rohrartigen Aufbau haben, wobei das Mastverbindungselement 3 in diesem Fall beispielsweise durch Rahmenquerstege 2c mit dem Außenrahmen 2b verbunden ist. Die Rahmenquerstege können dabei diagonal oder anders im Außenrahmen 2b angeordnet und beispielsweise Stangen oder Rohre oder sonstige Metallprofile sein. Im Falle, dass der Außenrahmen 2b den stangen- oder rohrartigen Aufbau hat, werden die dafür verwendete Stangen oder Rohre, wie in 1 dargestellt, beispielsweise durch entsprechende Rahmenverbindungselemente 2a miteinander verbunden. Die Rahmenquerstege 2c werden dabei bevorzugt ebenfalls über die oder weitere Rahmenverbindungselemente 2a mit dem dazugehörigen Mastverbindungselement 3 verbunden.c) The respective wind power module 10 has a lower and an upper frame element 2 on, each with an outer frame 2 B has, which is round, polygonal or polygonal and spans a respective horizontal surface and a geometric centrally disposed therein mast connection element 3 has that with the outer frame 2 B is integrally connected. Under the outer frame 2 B which is preferably round, is understood to be a circular, an oval or a polygonal outer frame with rounded corners. Under the outer frame 2 B , which is preferably polygonal, is understood, for example, a square, five-sided, six-sided or more multi-sided outer frame, which may also have rounded corners. Under the outer frame 2 B , which is preferably polygonal, is understood as a cross-like frame or a cross skeleton, which determines the outer frame by its outer corner points. In this case, the frame element 2 be plate-shaped or preferably have a rod or tube-like structure, wherein the mast connecting element 3 in this case, for example, by frame crossbars 2c with the outer frame 2 B connected is. The frame crossbars can be diagonal or otherwise in the outer frame 2 B arranged and be, for example, rods or pipes or other metal profiles. In case of the outer frame 2 B has the rod or tube-like structure, the rods or tubes used for it, as in 1 represented, for example, by corresponding frame connecting elements 2a connected with each other. The frame crossbars 2c are preferably also on the or other frame connecting elements 2a with the associated mast connection element 3 connected.

Das Mastverbindungselement 3 des unteren Rahmenelements 2 weist einen oberen Abschnitt auf, der mit dem unteren Verbindungsabschnitt des Mastelements 1 verbunden oder verbindbar ist, und das Mastverbindungselement 3 des oberen Rahmenelements 2 weist einen unteren Abschnitt auf, der mit dem oberen Verbindungsabschnitt des Mastelements 1 verbunden oder verbindbar ist;The mast connection element 3 of the lower frame element 2 has an upper portion which is connected to the lower connecting portion of the mast element 1 connected or connectable, and the mast connection element 3 of the upper frame element 2 has a lower portion which is connected to the upper connecting portion of the mast element 1 connected or connectable;

d) Das jeweilige Windkraftmodul 10 weist zudem mindestens drei Spannelemente 5 auf, die jeweils seitlich zwischen dem Außenrahmen 2b des unteren Rahmenelements 2 und dem Außenrahmen 2b des oberen Rahmenelements 2 so angeordnet und verspannt sind, dass das Mastelement 1 zwischen dem unteren und oberen Rahmenelement 2 eingespannt und dadurch zusammen ein sandwichartiges starres Gebilde als das Windkraftmodul 10 gebildet wird. Zur Klarheit wird das Mastelement dabei zwischen einem oberen Mastverbindungselement 3 des oberen Rahmenelements 2 und einem unteren Mastverbindungselement 3 des unteren Rahmenelements 2 eingespannt. Das jeweilige Mastverbindungselement 3 ist dabei bevorzugt starr mit dem jeweiligen Rahmenelement 2 verbunden. Bevorzugt verlaufen die Spannelemente 5 seitlich außen von einem äußeren Rand des Außenrahmens des oberen Rahmenelements 2 zu dem äußeren Rand des Außenrahmens des unteren Rahmenelements 2 in bevorzugt vertikaler Richtung. Bevorzugt sind zwischen dem unteren und oberen Rahmenelement 2 auch Diagonalspannelemente 5a angeordnet, die seitlich außen vom äußeren Rand des Außenrahmens des oberen Rahmenelements 2 zum äußeren Rand des Außenrahmens des unteren Rahmenelements 2 verlaufen und eine Verwindungssteifigkeit um die vertikale Längsachse bewirken.d) The respective wind power module 10 also has at least three clamping elements 5 on, each side between the outer frame 2 B of the lower frame element 2 and the outer frame 2 B of the upper frame element 2 so arranged and braced that the mast element 1 between the lower and upper frame members 2 clamped and thereby together a sandwich-like rigid structure as the wind power module 10 is formed. For clarity, the mast element is between an upper mast connection element 3 of the upper frame element 2 and a lower mast connection element 3 of the lower frame element 2 clamped. The respective mast connection element 3 is preferably rigid with the respective frame element 2 connected. The clamping elements preferably run 5 laterally outwardly from an outer edge of the outer frame of the upper frame member 2 to the outer edge of the outer frame of the lower frame member 2 in preferred vertical direction. Preferred are between the lower and upper frame member 2 also diagonal tension elements 5a disposed laterally outward from the outer edge of the outer frame of the upper frame member 2 to the outer edge of the outer frame of the lower frame member 2 run and cause a torsional rigidity about the vertical axis.

e) Dabei kann das obere Rahmenelement 2 gleichzeitig wie ein weiteres unteres Rahmenelement 2 für ein darüberliegendes Windkraftmodul 10 ausgebildet sein, oder es ist das obere Rahmenelement 2 so ausgebildet, dass es mit einem weiteren unteren Rahmenelement 2 des darüberliegenden Windkraftmoduls 10 integral verbunden werden oder sein kann, um das darüberliegende Windkraftmodul 10 befestigt auf dem darunterliegenden Windkraftmodul 10 zu halten.e) In this case, the upper frame element 2 at the same time as another lower frame element 2 for an overlying wind power module 10 be formed, or it is the upper frame member 2 designed to fit with another lower frame element 2 of the overlying wind power module 10 can be integrally connected or to the overlying wind power module 10 attached to the underlying wind power module 10 to keep.

Bevorzugt ist das untere und/oder obere Rahmenelement 2 mit dem dazugehörigen Mastverbindungselement 3 plattenförmig ausgebildet. Alternativ bevorzugt ist das Rahmenelement 2 mit dem dazugehörigen Mastverbindungselement 3 durch ein Stangen- oder Rohrgerüst zusammengesetzt, indem mindestens zwei Außenrahmenelemente durch die Rahmenverbindungselemente 2a miteinander starr verbunden sind, um den Außenrahmen 2b zu bilden. Wie schon angedeutet, ist im Fall des Stangen- oder Rohrgerüstartigen Aufbaus das Mastverbindungselement 3 durch die Rahmenquerstege 2c mit dem Außenrahmen 2b starr verbunden.Preferably, the lower and / or upper frame member 2 with the associated mast connection element 3 plate-shaped. Alternatively preferred is the frame element 2 with the associated mast connection element 3 assembled by a rod or pipe frame by at least two outer frame members through the frame connecting elements 2a are rigidly connected with each other to the outer frame 2 B to build. As already indicated, in the case of the rod or pipe frame-like structure, the mast connection element 3 through the frame crossbars 2c with the outer frame 2 B rigidly connected.

Bevorzugt ist das untere und/oder obere Rahmenelement 2 jeweils mit einem Strömungselement 4 so ausgebildet, um dadurch gemittelt mehr Wind zum Rotor der Windkraftturbine 6 zu leiten, als ohne das Strömungselement 4. Dadurch kann die Leistung der Windkraftturbine 6 erhöht werden, und/oder es kann dabei auch eine Geräuscherzeugung reduziert werden.Preferably, the lower and / or upper frame member 2 each with a flow element 4 designed so as to averaged more wind to the rotor of the wind turbine 6 to conduct, as without the flow element 4 , This can reduce the power of the wind turbine 6 can be increased, and / or it can also be a noise generation can be reduced.

Bevorzugt umfasst der untere Verbindungsabschnitt und der obere Verbindungsabschnitt des Mastverbindungselements 3 jeweils mindestens einen Strom- und/oder einen Signal-Kontaktverbinder darin integriert, die eine elektrische Strom- und eine Signalverbindung zur und von der jeweiligen Windkraftturbine 6 bildet.Preferably, the lower connecting portion and the upper connecting portion of the mast connecting member 3 each integrated therein at least one power and / or a signal contact connector, which is an electrical power and a signal connection to and from the respective wind turbine 6 forms.

Bevorzugt weist das Mastverbindungselement 3 des jeweiligen Rahmenelements 2 sowohl den oberen Abschnitt auf, der mit dem unteren Verbindungsabschnitt eines darüber angeordneten Mastelements 1 verbunden ist, als auch den unteren Abschnitt auf, der mit dem oberen Verbindungsabschnitt eines darunter angeordneten Mastelements 1 verbunden ist. Dadurch kann beispielsweise auf das obere Rahmenelement 2 des jeweiligen Windkraftmoduls 10 gleich ein nächstes darüber angeordnetes Mastelement 1 aufgesteckt oder aufgeschraubt werden. Bevorzugt ist dabei entweder der obere Abschnitt und/oder der untere Abschnitt modular mit dem Mastverbindungselement 3 verbindbar und davon wieder lösbar, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.Preferably, the mast connecting element 3 of the respective frame element 2 both the upper portion, which with the lower connecting portion of a mast element arranged above 1 connected as well as the lower portion which is connected to the upper connecting portion of a mast element arranged thereunder 1 connected is. As a result, for example, on the upper frame element 2 of the respective wind power module 10 a next mast element arranged above it 1 be attached or screwed on. In this case, either the upper section and / or the lower section is preferably modular with the mast connecting element 3 connectable and detachable again, for example by a screw connection.

Bevorzugt weist das jeweilige Windkraftmodul 10, wie in 2 dargestellt, ein Schutzgitter 9 auf, das das Windkraftmodul 10 seitlich umspannt und so ausgebildet ist, einen Tierschutz und/oder Vogel- und/oder Personenschutz zu bilden. Dabei kann das Schutzgitter auch vor herausfliegenden Teilen schützen. Beispielsweise ist das Schutzgitter 9 ein Seilnetz, ein Drahtgitter oder Stahlseilnetz, ein Zaun, eine Gase, ein Netz oder Ähnliches.Preferably, the respective wind power module 10 , as in 2 represented, a protective grid 9 on, that's the wind power module 10 spanned laterally and is designed to form an animal welfare and / or bird and / or personal protection. The protective grid can also protect against flying out parts. For example, the protective grid 9 a rope net, a wire mesh or steel cable net, a fence, a gas, a net or similar.

Bevorzugt umfasst der jeweilige Außenrahmen 2b, der die horizontale Fläche aufspannt, mindestens eine Kreisfläche 6d, wie in 4 dargestellt, die dem Durchmesser des Rotors mit den Rotorblättern entspricht zuzüglich einem Anteil, der so bemessen ist, dass sich die Windturbine 6 mit den Rotorblättern um ihre vertikale Drehachse 6c ungehindert um 360° um das Mastelement 1 drehen kann, ohne dass die Rotorblätter in einer vertikalen Draufsicht von oben einen äußersten Rand des Rahmenelements 2 schneiden oder die seitlichen Spannelemente 5 berühren. In 4 sollen die von rechts nach links verlaufenden Pfeile die Windrichtung andeuten; in diesem Falle handelt es sich um eine leeläufige Anordnung. Generell kann die Windturbine 6 als eine leeläufige oder aber auch als eine luvläufige Anordnung ausgebildet sein. Zur Klarheit muss sich die Windkraftturbine 6 um die Drehachse 6c, die mit der Längsachse des Mastelements 1 identisch ist, um 360° drehen können, um eine Ausrichtung der Windkraftturbine 6 einer aktuellen Windrichtung anpassen zu können. Die seitlichen Spannelemente 5, die zwischen dem oberen und dem unteren Rahmenelement 2 gespannt sind, dürfen dabei von den Rotorblättern natürlich nie berührt werden können.Preferably, the respective outer frame comprises 2 B that spans the horizontal surface, at least one circular surface 6d , as in 4 represented, which corresponds to the diameter of the rotor with the rotor blades plus a proportion which is such that the wind turbine 6 with the rotor blades about their vertical axis of rotation 6c unhindered by 360 ° around the mast element 1 can rotate without the rotor blades in a vertical plan view from above an outermost edge of the frame member 2 cut or the lateral clamping elements 5 touch. In 4 Let the right-to-left arrows indicate the direction of the wind; in this case it is a common arrangement. Generally, the wind turbine 6 be designed as a leeläufige or as a luvläufige arrangement. For clarity, the wind turbine needs 6 around the axis of rotation 6c connected to the longitudinal axis of the mast element 1 is identical to be able to rotate 360 ° to align the wind turbine 6 to adapt to a current wind direction. The lateral clamping elements 5 placed between the upper and the lower frame element 2 are curious, may of course never be touched by the rotor blades.

Bevorzugt sind der untere Verbindungsabschnitt und der obere Verbindungsabschnitt des Mastelements 1 gleich.Preferably, the lower connecting portion and the upper connecting portion of the mast element 1 equal.

Bevorzugt sind das untere und das obere Rahmenelement 2 gleich.Preferably, the lower and the upper frame member 2 equal.

Bevorzugt umfasst die Windkraftturbine 6 den Generator 7 mit einer Generatorelektronik 7a, wie in den 5 - 7 und 9 dargestellt. Der Generator 7 der jeweiligen Windkraftturbine 6 erzeugt dabei den Generatorausgangsstrom, der durch die Generatorelektronik 7a zu einem jeweiligen Windkraftmodulausgangsstrom und einer Windkraftmodulausgangsspannung Udc1, Udc2, Udc3 umgewandelt und ausgegeben wird. Bevorzugt sind der jeweilige Windkraftmodulausgangsstrom und die Windkraftmodulausgangsspannung Udc1, Udc2, Udc3 gleichgerichtet und/oder ein einphasiger Strom mit der entsprechenden Spannung. Miteinander in Parallelschaltung, wie in 6, oder in Serienschaltung, wie in 5 und 9, verschaltet wird aus den einzelnen Windkraftmodulausgangsspannungen Udc1, Udc2, Udc3 der jeweiligen Windkraftmodule 10 bzw. der jeweiligen Generatorelektronik 7a eine Gesamtausgangsspannung Udcg und ein Gesamtausgangsstrom erzeugt. Bevorzugt kann der jeweilige Generator 7 von der dazugehörigen Generatorelektronik 7a durch eine implementierte Generatorelektronik-Steuerung 7b angesteuert werden hinsichtlich einer jeweiligen zeitlichen Phase und/oder einer jeweiligen Drehzahl, wie in 7 dargestellt. Dabei umfasst die Generatorelektronik-Steuerung 7b beispielsweise einen Prozessor oder Mikrocontroller mit Steuerungs-Eingangssignalen I1, I2, I3 und I4 und einem Steuerungs-Ausgangssignal O1. Die Steuerungseingangssignale sind dabei beispielsweise die Windrichtung, die Windgeschwindigkeit, ein Signal eines Sensors, eine Umgebungstemperatur, eine Generatortemperatur, ein Luftdruck, eine Rotordrehzahl, eine Drehzahl am Generator 7 beispielsweise nach einem Getriebe, eine Kraft, ein Schwingungssignal, ein Schallpegel, ein Steuersignal von einer Anlagensteuerelektronik und dergleichen. Das Steuerungs-Ausgangssignal O1 ist bevorzugt ein Steuersignal zur Ansteuerung des Generators 7 hinsichtlich der jeweiligen zeitlichen Phase und/oder der Drehzahl.The wind turbine preferably comprises 6 the generator 7 with a generator electronics 7a as in the 5 - 7 and 9 shown. The generator 7 the respective wind turbine 6 generates the generator output current through the generator electronics 7a to a respective wind turbine output current and wind turbine output voltage Udc1 . Udc2 . Udc3 is converted and output. The respective wind power module output current and the wind power module output voltage are preferred Udc1 . Udc2 . Udc3 rectified and / or a single-phase current with the appropriate voltage. Together in parallel, as in 6 , or in series, such as in 5 and 9 , is interconnected from the individual wind turbine output voltages Udc1 . Udc2 . Udc3 the respective wind power modules 10 or the respective generator electronics 7a a total output voltage Udcg and generates a total output current. Preferably, the respective generator 7 from the associated generator electronics 7a by an implemented generator electronics control 7b be controlled with respect to a respective time phase and / or a respective speed, as in 7 shown. This includes the generator electronics control 7b For example, a processor or microcontroller with control input signals I1 . I2 . I3 and I4 and a control output O1 , The control input signals are, for example, the wind direction, the wind speed, a signal of a sensor, an ambient temperature, a generator temperature, an air pressure, a rotor speed, a speed at the generator 7 for example, a transmission, a force, a vibration signal, a sound level, a control signal from a plant control electronics and the like. The control output signal O1 is preferably a control signal for driving the generator 7 in terms of the respective time phase and / or the speed.

Bevorzugt umfasst die Windkraftanlage die Anlagensteuerelektronik 8, die übergeordnet mit der jeweiligen Generatorsteuerelektronik 7a des jeweiligen Generators 7 verbunden ist und die jeweilige Windturbine 6 des jeweiligen Windkraftmoduls 10 entsprechend ansteuert. Die Anlagensteuerelektronik 8 kann dabei drahtgebunden und/oder drahtlos beispielsweise über ein Funksignal mit der jeweiligen Generatorsteuerelektronik 7a verbunden sein.The wind power plant preferably comprises the plant control electronics 8th , which are superior to the respective generator control electronics 7a of the respective generator 7 connected and the respective wind turbine 6 of the respective wind power module 10 controls accordingly. The plant control electronics 8th can be wired and / or wireless, for example via a radio signal with the respective generator control electronics 7a be connected.

Bevorzugt wird die jeweilige Phase des jeweiligen Generators 7 des jeweiligen Windkraftmoduls 10 in Bezug zueinander so angesteuert, dass die jeweiligen Phasen der Generatoren 7 der benachbarten Windkraftmodule 10 vorbestimmt versetzt angesteuert werden. Dabei können die benachbarten Windkraftmodule 10 in Bezug zum jeweiligen Windkraftmodul 10 direkt oder weiter entfernt benachbarte Windkraftmodule 10 sein. In anderen Worten werden die Generatoren 7 der Vielzahl an Windkraftmodulen so angesteuert, dass die Phasen aller Generatoren 7 etwas zeitversetzt zueinander sind. Dadurch kann beispielsweise eine Vibration durch angeregte Eigenfrequenzen der Windkraftanlage und/oder des Aufstellungsortes oder Schallemission der Gesamtanlage reduziert werden, im Vergleich zu keiner oder einer beliebigen stochastischen oder gleichphasigen Ansteuerung der Generatoren.The respective phase of the respective generator is preferred 7 of the respective wind power module 10 in relation to each other so controlled that the respective phases of the generators 7 the neighboring wind power modules 10 predetermined offset are controlled. In this case, the neighboring wind power modules 10 in relation to the respective wind power module 10 directly or further away adjacent wind power modules 10 be. In other words, the generators 7 the large number of wind power modules so controlled that the phases of all generators 7 are a little skewed each other. As a result, for example, a vibration can be reduced by excited natural frequencies of the wind turbine and / or the site or sound emission of the entire system, compared to no or any stochastic or in-phase control of the generators.

Bevorzugt kann die Anlagensteuerelektronik 8 auch in dem einen oder den mehreren Windkraftmodule 10 integriert sein. Bevorzugt kann die Ansteuerung und/oder Regelung der einzelnen Generatoren 7 entweder zentral von der Anlagensteuerelektronik 8 aus oder dezentral von der jeweiligen Generatorelektronik 7a vorgenommen werden. Eine gemischte Struktur ist dabei auch vorstellbar, dass ein Teil der Ansteuerung des jeweiligen Generators 7 von der jeweiligen Generatorelektronik 7a gesteuert und/oder geregelt wird und ein anderer Teil von der Anlagensteuerelektronik 8 oder einer Generatorelektronik 7a eines benachbarten Windkraftmoduls 10.Preferably, the system control electronics 8th also in the one or more wind power modules 10 be integrated. Preferably, the control and / or regulation of the individual generators 7 either centrally from the plant control electronics 8th out or decentralized from the respective generator electronics 7a be made. A mixed structure is also conceivable that a part of the control of the respective generator 7 from the respective generator electronics 7a controlled and / or regulated and another part of the plant control electronics 8th or a generator electronics 7a an adjacent wind power module 10 ,

Bevorzugt umfasst die Anlagensteuerelektronik 8 eine Regelung, die die jeweilige zeitliche Phase des jeweiligen Generators 7 so vorbestimmt ansteuert, dass ausgehend von Signalen von Sensoren 12, die eine Vibration und/oder eine Schallemission messen, die Vibration und/oder die Schallemission zu einem Minimum geregelt wird. Dabei wird bevorzugt die Vibration der Windkraftanlage oder des Aufstellungsortes gemessen.The system control electronics preferably comprises 8th a scheme that the respective temporal phase of the respective generator 7 so predetermines that based on signals from sensors 12 , which measure a vibration and / or a sound emission, the vibration and / or the noise emission is controlled to a minimum. In this case, the vibration of the wind turbine or the installation site is preferably measured.

Bevorzugt sind die jeweiligen Windkraftmodulausgangsspannungen Udc1, Udc2, Udc3 von mindestens zwei Windkraftmodulen 10 parallelgeschaltet, wobei die Anlagensteuerelektronik 8 die jeweilige Generatorelektronik 7a und dadurch den jeweiligen Generator 7 so ansteuert, dass die zeitlichen Phasen der Generatoren 7 und bevorzugt die Phasen aller Generatoren 7, deren Windkraftmodulausgangsspannungen parallelgeschaltet sind, zeitlich zueinander versetzt sind. Dadurch wird der parallel geschaltete Gesamtstrom der einzelnen Windkraftmodulausgangsspannungen Udc1, Udc2, Udc3 bzw. Windkraftmodulausgangsströme, die jeweils pulsieren, mehr geglättet, als ohne oder eine beliebige zeitliche Phasenversetzung der Generatoren 7, bei gleichem Glättungskondensator.The respective wind power module output voltages are preferred Udc1 . Udc2 . Udc3 of at least two wind power modules 10 connected in parallel, the plant control electronics 8th the respective generator electronics 7a and thereby the respective generator 7 so controls that the temporal phases of the generators 7 and prefers the phases of all generators 7 whose Windkraftmodulausgangsspannungen are connected in parallel, are offset in time with each other. As a result, the parallel connected total current of the individual wind turbine output voltages Udc1 . Udc2 . Udc3 or Windkraftmodul output currents, each pulsating, more smoothed, than without or any temporal phase displacement of the generators 7 , with the same smoothing capacitor.

Bevorzugt steuert die Anlagensteuerelektronik 8 die jeweilige Phase des jeweiligen Generators 7 so vorbestimmt an, dass die Phasen aller parallelgeschalteten Generatoren 7 voneinander gleich beanstandet sind, bzw. eine gleiche Phasenverschiebung jeweils zum nächsten Generator 7 haben. Bevorzugt haben die Phasen von zwei Generatoren 7 dabei eine Phasenverschiebung von 30° zueinander, von drei Generatoren 7 dabei eine Phasenverschiebung von 20° zur Phase des jeweiligen nächsten Generators, von vier Generatoren 7 dabei eine Phasenverschiebung von 15° zur Phase des jeweiligen nächsten Generators, von N Generatoren 7 dabei eine Phasenverschiebung von 60°/N zur Phase des jeweiligen nächsten Generators.Preferably, the system control electronics controls 8th the respective phase of the respective generator 7 so predetermined that the phases of all generators connected in parallel 7 Equally objectionable from each other, or an equal phase shift in each case to the next generator 7 to have. The phases of two generators are preferred 7 doing a phase shift of 30 ° to each other, of three generators 7 doing a phase shift of 20 ° to the phase of the respective next generator, of four generators 7 doing a phase shift of 15 ° to the phase of the respective next generator, of N generators 7 while a phase shift of 60 ° / N to the phase of the respective next generator.

Bevorzugt steuert die Anlagensteuerelektronik 8 und/oder die jeweilige Generatorelektronik 7a den jeweiligen Generator 7 der ersten, zweiten und, falls vorhanden, der weiteren Windturbinen 6 so an, dass nur solche Drehzahlen der jeweiligen Generatoren 7 zugelassen werden, die in vorbestimmten Drehzahlbereichen liegen. Bevorzugt werden dabei vorbestimmte Resonanzfrequenzbereiche ausgeschlossen und nicht zugelassen, so dass dadurch Vibrationen und/oder Schallemissionen im Vergleich zu keiner oder einer anderen Ansteuerung reduziert werden. Bevorzugt ist die Anlagensteuerelektronik 8 und/oder die Generatorelektronik 7a ausgebildet, Sensorsignale mindestens eines Mikrofons und/oder eines Vibrationssensors auszuwerten, um dabei mindestens eine Resonanz oder den Resonanzfrequenzbereich zu bestimmen, die oder der dann bei der Ansteuerung der Generatoren 7 ausgeschlossen wird.Preferably, the system control electronics controls 8th and / or the respective generator electronics 7a the respective generator 7 the first, second and, if any, other wind turbines 6 so that only such speeds of the respective generators 7 be admitted, which are in predetermined speed ranges. Preference is given here predetermined resonance frequency ranges excluded and not allowed, so that thereby vibration and / or noise emissions are reduced in comparison to no or other control. The system control electronics are preferred 8th and / or the generator electronics 7a designed to evaluate sensor signals of at least one microphone and / or a vibration sensor in order to determine at least one resonance or the resonance frequency range, the or then in the control of the generators 7 is excluded.

Bevorzugt ist die Anlagensteuerelektronik 8 und/oder die jeweilige Generatorelektronik 7a ausgebildet, die jeweiligen Generatoren 7 hinsichtlich eines Maximum Power Point Tracking MPPT vorbestimmt anzusteuern.The system control electronics are preferred 8th and / or the respective generator electronics 7a trained, the respective generators 7 in terms of a maximum power point tracking MPPT predetermined to control.

Bevorzugt ist die Anlagensteuerelektronik 8 und/oder die jeweilige Generatorelektronik 7a ausgebildet, ein maschinelles Lernen zu ermöglichen. Bevorzugt werden dabei Sensorsignale einer Vibrationsmessung und/oder einer Schallpegelmessung ausgewertet und die vorbestimmten Resonanzdrehzahlbereiche, bestimmt, die nicht für die Generatoren 7 zugelassen werden.The system control electronics are preferred 8th and / or the respective generator electronics 7a designed to enable machine learning. In this case, sensor signals of a vibration measurement and / or a sound level measurement are preferably evaluated, and the predetermined resonance rotational speed ranges, which are not determined for the generators, are determined 7 be allowed.

Bevorzugt sind mindestens zwei der Windkraftmodulausgangsströme und Windkraftmodulausgangsspannungen Udc1, Udc2, Udc3 der jeweiligen Windkraftmodule 10 in Parallel-Schaltung miteinander verbunden. Alternativ bevorzugt sind mindestens zwei der Windkraftmodulausgangsspannungen Udc1, Udc2, Udc3 und deren Ströme der jeweiligen Windkraftmodule 10 in Serien-Schaltung miteinander verbunden.At least two of the wind power module output currents and wind power module output voltages are preferred Udc1 . Udc2 . Udc3 the respective wind power modules 10 connected in parallel with each other. Alternatively, at least two of the wind power module output voltages are preferred Udc1 . Udc2 . Udc3 and their currents of the respective wind power modules 10 connected in series with each other.

Bevorzugt weist die jeweilige Windturbine 6 einen jeweiligen Brems-Chopper-Widerstand 7c auf, wie beispielsweise in 4 und 9 skizziert, der einerseits in jeder Windturbine integriert ist und der andererseits im jeweiligen Windkanal liegt und dort durch den Wind auch gleich gekühlt wird.Preferably, the respective wind turbine 6 a respective brake chopper resistor 7c on, such as in 4 and 9 sketched on the one hand in each wind turbine is integrated and on the other hand lies in the respective wind tunnel and there is also cooled by the wind.

Bevorzugt sind die Sensoren 12 zur Messung der Vibration an einem der Windkraftmodule 10 oder am untersten Windkraftmodul 10 oder in einem Basiselement, auf dem die Windkraftmodule 10 befestigt sind, in einer Verankerung mit einem Boden oder einem Haus, oder an einer vorbestimmten Stelle im Haus angeordnet. Bevorzugt sind die Sensoren 12 zur Schallemissions- oder Schallpegelmessung an der Windkraftanlage oder entfernt davon angeordnet.The sensors are preferred 12 for measuring the vibration on one of the wind power modules 10 or at the bottom wind power module 10 or in a base member on which the wind power modules 10 are fixed in an anchorage with a floor or a house, or arranged at a predetermined location in the house. The sensors are preferred 12 for acoustic emission or sound level measurement at the wind turbine or remote therefrom.

In 8 ist ein Regelschema einer bevorzugten Anlagenelektronik 8 dargestellt, das die Eingangsgrößen Ii aufweist, aus denen eine Berechnung S1 einer elektrischen Leistung sowie der Windgeschwindigkeit erfolgt, die zu einer Sollwertbildung S3 geführt werden. Die Eingangssignale Ii sind dabei beispielsweise eine Windgeneratordrehzahl, eine Spannung, ein Strom, eine Windrichtung, eine Umgebungstemperatur, ein Luftdruck, eines oder mehrere Sensorsignale aus einer Kraftmessung und/oder Schwingungsmessung. Die Sollwertbildung S3 berücksichtigt dabei einen maschinellen Lernalgorithmus S2 und eine Vorgabe S4 einer Bedienperson. Die Ausgangsgröße der Sollwertbildung S3 (Pfeil) geht auf einen Summierer S5, der einen Regelfehler bestimmt und einem Regler S6 als Eingangsgröße zuführt. Eine Ausgangsgröße des Reglers S6 wird einer Regelstrecke zugeführt, die die Windkraftturbine 6 ist. Ein Ausgangssignal, das einer Windgeneratordrehzahl entspricht, wird invertiert dem Summierer S5 zugeführt. Bevorzugt ist ein solches Regelschema in der Generatorelektronik-Steuerung 7b aus 7 implementiert.In 8th is a control diagram of a preferred system electronics 8th shown that the input variables ii comprising a calculation S1 an electrical power and the wind speed, which results in a setpoint S3 be guided. The input signals ii are for example a wind generator speed, a voltage, a current, a wind direction, an ambient temperature, an air pressure, one or more sensor signals from a force measurement and / or vibration measurement. The setpoint formation S3 takes into account a machine learning algorithm S2 and a prescription S4 an operator. The output variable of the setpoint formation S3 (Arrow) goes to a summer S5 which determines a control error and a controller S6 as input. An output of the regulator S6 is fed to a controlled system, which is the wind turbine 6 is. An output signal corresponding to a wind generator speed is inverted to the summer S5 fed. Such a control scheme is preferred in the generator electronics control 7b out 7 implemented.

Zur Klarheit werden unter den Merkmalen „oben“ und „unten „relative Ortsangaben in senkrechter Richtung verstanden, sowie auch in den Figuren dargestellt. Seitlich bedeutet seitlich in horizontaler Richtung von einem Gegenstand oder einer Achse, wenn es nicht anders deutlich gemacht wird.For clarity, the features "top" and "bottom" are understood to mean relative locations in the vertical direction, as well as shown in the figures. Laterally in the horizontal direction means an object or an axis, unless otherwise stated.

Weitere mögliche Ausbildungsformen sind in den folgenden Ansprüchen beschrieben. Insbesondere können auch die verschiedenen Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, soweit sie sich nicht technisch ausschließen.Further possible embodiments are described in the following claims. In particular, the various features of the embodiments described above can be combined with each other, as far as they are not technically exclusive.

Die In den Ansprüchen genannten Bezugszeichen dienen nur der besseren Verständlichkeit und beschränken die Ansprüche in keiner Weise auf die in den Figuren dargestellten Formen.The reference numerals mentioned in the claims are only for clarity and do not limit the claims in any way to the shapes shown in the figures.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: WindkraftmodulWind power module
11: Mastelementmast element
22: Rahmenelement (horizontal)Frame element (horizontal)
2a2a: RahmenverbindungselementFrame connecting element
2b2 B: Rahmenseitenteil (Seil oder Rohr/Balken)Frame side part (rope or pipe / beam)
2c2c: RahmenquerstegeFrame crossbars
33: unteres/oberes Mastverbindungselementlower / upper mast connection element
44: Strömungselementflow element
55: Spannelement (Seile oder Rohre/Balken)Clamping element (ropes or pipes / beams)
5a 5a: DiagonalspannelementDiagonal clamping element
66: Windturbinewind turbine
6a6a: Statorgehäusestator
6b6b: Rotorrotor
6c6c: Drehachseaxis of rotation
6d6d: Kreisflächecircular area
77: Generatorgenerator
7a7a: Generatorelektronikgenerator electronics
7b7b: Generatorelektronik-SteuerungGenerator electronic control
7c7c: Brems-Chopper-WiderstandBrake chopper resistance
88th: AnlagensteuerelektronikSystem control electronics
99: Schutzgitterguard
1111: dritte Spannelemente (Seile oder Rohre/Balken)third clamping elements (ropes or tubes / bars)
1212: Sensorsensor
Udc1, Udc2, Udc3Udc1, Udc2, Udc3: WindkraftmodulausgangsspannungWind power module output voltage
UdcgUdcg: Gesamt-AusgangsspannungAggregate output voltage
Ii, I1, I2, I3, I4Ii, I1, I2, I3, I4: Steuerungs-EingangssignaleControl input signals
O1O1: Steuerungs-AusgangssignalControl output
S1S1: Berechnung der elektrischen LeistungCalculation of electrical power
S2S2: maschineller LernalgorithmusMachine learning algorithm
S3S3: SollwertbildungOf setpoint
S4S4: Vorgabe durch eine BedienpersonSpecification by an operator
S5S5: Summierersumming
S6S6: Reglerregulator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CH 710234 A2 [0003]
DE 10160836 A1 [0004]
DE 102011122720 A1 [0005]
DE 102014008211 B3 [0006]

Claims

Wind power plant, which is formed from two or more wind power modules (10), wherein the wind power modules (10) are arranged one above the other along a vertically extending longitudinal axis and each comprise the following: a) a mast member (1) formed along the longitudinal axis and having a lower connecting portion at a lower end, an upper connecting portion at an upper end and a wind turbine connecting portion at an intermediate center thereof; b) a wind turbine (6) with a stator housing (6a) and a rotor (6b), wherein the rotor (6b) is formed with corresponding rotor blades for a horizontal air flow with a horizontal rotor axis and the stator housing (6a) has a generator (7) which is connected to the rotor axis and provides a generator output current, wherein the stator housing (6a) is connected to the wind turbine connecting portion of the mast element (1); c) a lower and an upper frame member (2), each having an outer frame (2b), which is round, polygonal or polygonal and spans a respective horizontal surface and has a mast connection element (3) arranged therein geometrically in the middle, which with the outer frame (2b) is integrally connected; d) wherein the mast connection member (3) of the lower frame member (2) has an upper portion connected to the lower connection portion of the mast member (1), and the mast connection member (3) of the upper frame member (2) has a lower portion which is connected to the upper connecting portion of the mast element (1); e) at least three clamping elements (5) which are each laterally between the outer frame (2b) of the lower frame member (2) and the outer frame (2b) of the upper frame member (2) arranged and braced so that the mast element (1) between the clamped lower and upper frame member (2) and thereby together a sandwich-like rigid structure as the wind power module (10) is formed; f) wherein the upper frame member (2) is formed at the same time as another lower frame member (2) for an overlying Windkraftmodul (10) or the upper frame member (2) is formed, that it with another lower frame member (2) of the overlying Windkraftmoduls (10) is integrally connected to hold the overlying wind power module (10).

Wind turbine according to Claim 1 wherein the lower and / or upper frame member (2) is plate-shaped or rod-shaped in that at least two outer frame members are rigidly connected together by frame connecting members (2a) to form the outer frame (2b) and frame crosspieces (2c) between the at least two outer frame elements and the mast connection element (3) are arranged and thus each rigidly connected.

Wind turbine according to Claim 1 or 2 wherein the lower and / or upper frame member (2) is each formed with a flow element (4) so as to generate more wind power at the wind turbine (6) by an existing wind than without the flow element (4).

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, wherein the lower connecting portion and the upper connecting portion of the mast connecting element (3) each integrated at least one current and / or a signal contact connector integrated therein, the electrical power and a signal connection to and from the respective wind turbine (6) forms.

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, wherein the mast connection element (3) of the respective frame element (2) has both the upper portion which is connected to the lower connecting portion of the mast element (1), and the lower portion, which with the upper connecting portion of the mast element (1) is connected; and / or wherein the mast connection element (3) of the respective frame element (2) has both the upper section connected to the lower connection section of the mast element (1) and the lower section connected to the upper connection section of the mast element (1 ), wherein either the upper portion or the lower portion is modularly connectable to and detachable from the mast connector (3).

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, wherein the respective wind power module (10) comprises a protective grid (9) which spans the wind power module (10) laterally and is designed to form an animal protection and / or bird and / or personal protection; and / or wherein the respective outer frame (2b), which spans the horizontal surface, comprises and spans at least one circular surface (6d) corresponding to the diameter of the rotor with the rotor blades plus a proportion that is dimensioned such that the wind turbine ( 6) with the rotor blades around its vertical axis of rotation (6c) freely around 360 ° around the mast element (1) can rotate without the rotor blades in a vertical plan view from above an outermost edge of the frame member (2) intersect or the lateral clamping elements (5 ) touch.

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, wherein the lower Connecting portion and the upper connecting portion of the mast element (1) are equal; and / or wherein the lower and upper frame members (2) are the same.

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, further comprising a plant control electronics (8) which controls the respective generator (7) of the respective wind turbine (6) of the respective wind power module (10) so that a respective phase of the generator (7) of the respective Wind power module (10) in relation to a phase of the generator (7) of an adjacent wind power module (10) is controlled so predetermined offset, thereby vibration and / or noise emission can be reduced compared to no or any stochastic or in-phase control.

Wind turbine according to Claim 8 , wherein the system control electronics (8) comprises a control that the predetermined phase of the respective generator (7) so predetermined controls that based on signals from sensors of a measured vibration and / or a sound emission, the vibration and / or the noise emission regulated to a minimum becomes.

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, wherein a respective wind turbine output voltage (Udc1, Udc2, Udc3) of at least two wind power modules (10) are connected in parallel and the system control electronics (8) the respective generator (7) so controls that the time phases of the generators (7) are offset in time so that a total voltage formed from the individual wind turbine output voltages (Udc1, Udc2, Udc3), each outputting a pulsating current, is more smooth than without or any temporal phase offset of the generators (7) same smoothing capacitor.

Wind turbine according to Claim 10 , wherein the system control electronics (8) the predetermined phase of the respective generator (7) so predetermined that the phases of all parallel-connected generators (7) are objected to each other equal, or have an equal phase shift to each next generator (7).

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, further comprising the plant control electronics (8) which controls the respective generators (7) of the first, second and, if present, the other wind turbines (6) so that only such speeds of the respective generators allowed be located in predetermined speed ranges, wherein therein predetermined resonance frequency ranges are excluded, so that thereby vibrations and / or noise emissions are reduced compared to no or other control.

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, further comprising the system control electronics (8) which controls the respective generators (7) so predetermined that they are controlled in terms of maximum power point tracking (MPPT) or at least the MPPT parameter is taken into account ,

A wind turbine according to one or more of the preceding claims, wherein the wind turbine output voltages (Udc1, Udc2, Udc3) of the respective generator electronics (7a), which are DC voltages, are connected in parallel to each other by at least two wind power modules (10); and / or wherein the wind power module output voltages (Udc1, Udc2, Udc3) of the respective generator electronics (7a), the DC voltages, the at least two wind power modules (10) are connected in series with each other.

Wind turbine according to one or more of the preceding claims, wherein the respective wind turbine (6) has a respective brake chopper resistor (7c) which lies in the wind tunnel of the wind turbine and is cooled by it.