DE102018129867A1 - Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage (100) bei einem Start oder Anfahren der Windenergieanlage (100), bevor die Windenergieanlage (100) an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen ist oder bevor die Windenergieanlage (100) wieder an das elektrische Energieversorgungsnetz angeschlossen wird, vorgesehen. Die Windenergieanlage (100) weist einen Rotor (106) mit einer Rotorarretierung (300), mindestens ein Rotorblatt (200, 201 - 203) und mindestens einem Blattwinkelerfassungssensor (600) für jedes Rotorblatt zum Erfassen des Blattwinkels des Rotorblatts (200) auf. Der Blattwinkel des mindestens einen Rotorblattes (200, 201 - 203) wird mittels des Blattwinkelerfassungssensors (600) erfasst. Eine Entriegelung der Rotorarretierung (300) wird solange blockiert, bis sich der erfasste mindestens eine Blattwinkel innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs befindet. Damit kann sichergestellt werden, dass die Rotorarretierung lediglich dann gelöst wird, wenn sich die Blätter beispielsweise in der Fahnenstellung befinden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage bei einem Start oder Anfahren der Windenergieanlage, eine mobile Steuereinheit und eine Windenergieanlage.
  • Im normalen Betrieb ist die Windenergieanlage mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden und liefert elektrische Energie an das Versorgungsnetz. Wenn jedoch kein Wind vorhanden ist, dann kann es vorkommen, dass die Windenergieanlage selbst elektrische Energie aus dem Energieversorgungsnetz entnimmt, um ihren Betrieb aufrechtzuerhalten.
  • Ferner ist die Windenergieanlage beim Aufbau typischerweise auch noch nicht an das elektrische Energieversorgungsnetz angeschlossen und kann somit keine Energie aus dem Versorgungsnetz entnehmen, um die Windenergieanlage zu steuern. Zur Steuerung der Windenergieanlage, während sie nicht an dem elektrischen Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, kann beispielsweise eine sogenannte Aufbauhilfe vorgesehen sein. Diese Aufbauhilfe kann eine elektrische Energieversorgung und eine Steuereinheit aufweisen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage beim Start oder Anfahren der Windenergieanlage vorzusehen, bevor die Windenergieanlage an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, durch eine mobile Steuereinheit nach Anspruch 3 und durch eine Windenergieanlage nach Anspruch 5 gelöst.
  • Somit wird ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage bei einem Start oder Anfahren der Windenergieanlage, bevor die Windenergieanlage an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen ist oder bevor die Windenergieanlage wieder an das elektrische Energieversorgungsnetz angeschlossen wird, vorgesehen. Die Windenergieanlage weist einen Rotor mit einer Rotorarretierung, mindestens ein Rotorblatt und mindestens einem Blattwinkelerfassungssensor für jedes Rotorblatt zum Erfassen des Blattwinkels des Rotorblatts auf. Der Blattwinkel des mindestens einen Rotorblattes wird mittels des Blattwinkelerfassungssensors erfasst. Eine Entriegelung der Rotorarretierung wird solange blockiert, bis sich der erfasste mindestens eine Blattwinkel innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs befindet. Damit kann sichergestellt werden, dass die Rotorarretierung lediglich dann gelöst wird, wenn sich die Blätter beispielsweise in der Fahnenstellung befinden.
  • Hiermit kann insbesondere eine Havarie beim Aufbau einer Windenergieanlage vermieden werden, wenn die Rotorarretierung gelöst wird und die Windenergieanlage noch nicht an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossen ist, um beispielsweise eine Blattwinkelverstellung durchführen zu können und der vorhandene Wind den aerodynamischen Rotor (Nabe + Rotorblätter) ungebremst in Rotation versetzt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Blattwinkelerfassungssensor Induktivsensoren und Positionslehren aufweisen. Die Erfassung des Blattwinkels kann jedoch auch über beliebige andere Sensoren erfolgen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert.
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung,
    • 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Darstellung der Funktionsgruppen einer Windenergieanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    • 4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Darstellung der Funktionsgruppen einer Windenergieanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 mit einer Gondel 104 und einem aerodynamischen Rotor 106 auf. Der aerodynamische Rotor 106 weist mindestens ein Rotorblatt 200, 201-203 auf. Der Blattwinkel der Rotorblätter 200, 201-203 ist beispielsweise mittels eines nicht gezeigten Pitchmotors einstellbar. Der Rotor 106 kann durch eine Rotorarretierung 300 arretiert werden. Optional kann eine Rotorbremse 400 vorgesehen sein, welche dazu dient, den aerodynamischen Rotor 106 abbremsen zu können.
  • 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Darstellung der Funktionsgruppen einer Windenergieanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 2 ist insbesondere das Rotorblatt 203 dargestellt. Das Rotorblatt 203 weist beispielsweise einen Blattwinkel von 90° auf und kann in der 3-Uhr-Position angeordnet sein. Im Bereich einer Rotorblattwurzel des Blattes 203 kann ein Blattwinkelerfassungssensor 600 mit beispielsweise zwei Sensoren 610 und zwei Positionslehren 620 vorgesehen sein. Die beiden anderen Rotorblätter 201, 202 können ebenfalls über einen entsprechenden Blattwinkelerfassungssensor 600 verfügen. Die Informationen der Blattwinkelerfassungssensoren 600 der drei Rotorblätter 201-203 können an eine Blattwinkelerfassungseinheit 500 ausgegeben werden. In der Blattwinkelerfassungseinheit 500 können die Informationen der Blattwinkel der drei Rotorblätter 201-203 zusammengefasst werden. Die zusammengefassten Informationen können an eine Aufbauhilfe 700 weitergeleitet werden. Die Aufbauhilfe 700 kann insbesondere verwendet werden, wenn die Windenergieanlage errichtet wird und die Windenergieanlage noch nicht an das elektrische Energieversorgungsnetz angeschlossen ist. Alternativ dazu kann die Aufbauhilfe 700, nachdem ein Service der Windenergieanlage durchgeführt worden ist und die Windenergieanlage vom Versorgungsnetz getrennt war, erfindungsgemäß verwendet werden
  • Mittels der Aufbauhilfe 700, welche eine mobile Steuereinheit darstellt, können bestimmte Funktionen der Windenergieanlage 100, wie beispielsweise die Blattwinkelverstellung, gesteuert werden. An die mobile Steuereinheit 700 kann die Bremse 400 und die Rotorarretierung 300 angeschlossen sein bzw. die mobile Steuereinheit 700 empfängt Informationen hinsichtlich des Betriebs der Bremse 400 sowie der Rotorarretierung 300.
  • Die Sensoren 110 können beispielsweise als Induktivsensoren ausgestaltet sein.
  • Die Rotorarretierung 300 kann optional ein elektromagnetisches Ventil 310 sowie mehrere Bolzen 320 aufweisen, welche in Ausnehmungen 330 im Rotor eingeführt oder entfernt werden können, um den Rotor zu arretieren oder zu lösen.
  • Alternativ dazu kann die Rotorarretierung auch auf andere Art und Weise durchgeführt werden.
  • Die mobile Steuereinheit (Aufbauhilfe) 700 ist dazu ausgestaltet, insbesondere wenn die Windenergieanlage von dem Energieversorgungsnetz getrennt worden ist, eine Entriegelung der Rotorarretierung solange zu blockieren, bis die mobile Steuereinheit 700 entsprechende Blattwinkelinformationen von der Steuereinheit 500 erhält. Mit anderen Worten, die Rotorarretierung 300 wird erst dann entriegelt oder deaktiviert, wenn sich die drei Rotorblätter 201-203 in einer gewünschten Position, beispielsweise der Fahnenposition, befinden. Zusammen mit der Rotorarretierung 300 kann auch die Bremse 400 gelöst werden, wenn die Steuereinheit 500 der mobilen Steuereinheit 700 mitteilt, dass die Blattwinkel der Rotorblätter 201-203 sich in der gewünschten Position befinden.
  • Während sich die Rotorblätter in 2 in der Fahnenstellung befinden, weisen die Rotorblätter gemäß 3 einen Blattwinkel von < 90° auf. In diesem Fall befinden sich die Blattwinkel der drei Rotorblätter 201-203 nicht in dem gewünschten Bereich und die Steuereinheit 500 gibt diese Informationen an die mobile Steuereinheit 700 weiter, so dass die Rotorarretierung 300 und/oder die Bremse 400 nicht freigegeben werden können.
  • 4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Darstellung der Funktionsgruppen einer Windenergieanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Während das erste Ausführungsbeispiel sich auf eine mobile Steuereinheit 700 bezieht, beschreibt das zweite Ausführungsbeispiel, wie das erfindungsgemäße Verfahren mit der festen und zentralen Gondelsteuereinheit 800 gelöst wird. In 4 ist das Rotorblatt 203 in der 90° Position dargestellt, damit kann die Anschlussbox/Steuereinheit 500 ein entsprechendes Signal über eine Rotorunterverteilung 106a, über einen Schleifringübertrager 90 zu einer Gondelsteuereinheit 800 übertragen. Die Gondelsteuereinheit 800 kann mit einer Statoreinheit 950 gekoppelt sein, welche wiederum mit einer Rotorbremse 400 und der Rotorarretierung 300 gekoppelt sein können. Die Bremse 400 und die Rotorarretierung 300 entsprechen jeweils der Bremse 400 und der Rotorarretierung 300 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • In 5 weist das Rotorblatt 203 einen Blattwinkel von <90° auf und befindet sich damit nicht in Fahnenstellung. Diese entsprechenden Informationen zu den jeweiligen Rotorblättern 201-203 werden an die Steuereinheit 500 ausgegeben, welche diese Informationen zusammenfasst und über die Rotorunterverteilung 106a und den Schleifringübertrager 900 an die Gondelsteuereinheit 800 weitergibt. In diesem Fall kann die Statoreinheit 950 weder die Rotorarretierung noch die Bremse 400 freigeben, da die Rotorblätter 200 nicht den gewünschten Blattwinkel aufweisen.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage (100) bei einem Start oder einem Anfahren der Windenergieanlage (100), bevor die Windenergieanlage (100) an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen wird oder bevor die Windenergieanlage (100) wieder an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossen wird, wobei die Windenergieanlage (100) einen Rotor (106) mit einer Rotorarretierung (300), mindestens ein Rotorblatt (200, 201-203) und mindestens einen Blattwinkelerfassungssensor (600) zum Erfassen des Blattwinkels des mindestens einen Rotorblattes (200, 201-203) aufweist, mit den Schritten: Erfassen des Blattwinkels des mindestens einen Rotorblattes (200, 201-203) mittels des Blattwinkelerfassungssensors (600), und Blockieren einer Entriegelung der Rotorarretierung (300), solange sich der erfasste mindestens eine Blattwinkel nicht innerhalb des vorgegebenen Blattwinkelbereichs befindet.
  2. Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage (100) nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Winkelbereich der Rotorblätter (200, 201-203) einer Fahnenstellung der Rotorblätter (200, 201-203) entspricht.
  3. Mobile Steuereinheit (700) zum Steuern einer Windenergieanlage, welche eine zentrale Steuereinheit aufweist, mit einem ersten Eingang zum Empfangen mindestens eines Blattwinkel-Signals hinsichtlich eines Blattwinkels mindestens eines Rotorblattes, einem Ausgang zum Steuern einer Rotorarretierung (300), wobei die mobile Steuereinheit (700) dazu ausgestaltet ist, die Rotorarretierung (300) solange nicht zu deaktivieren, wie die Blattwinkel des mindestens einen Rotorblattes sich nicht innerhalb eines vorgegebenen Blattwinkelbereiches befinden.
  4. Verwendung einer mobilen Steuereinheit (700) zum Steuern einer Rotorarretierung (330) einer Windenergieanlage, während die Windenergieanlage nicht am Energieversorgungsnetz angeschlossen ist oder während einer Wartung der Windenergieanlage, während dessen die Windenergieanlage keine Energie aus dem Energieversorgungsnetz zur Steuerung der Windenergieanlage entnehmen kann, wobei die mobile Steuereinheit (700) dazu ausgestaltet ist, Blattwinkelinformationen zu den Rotorblättern (200) der Windenergieanlage (100) zu empfangen und eine Rotorarretierung (300) in Abhängigkeit der erfassten Blattwinkel zu steuern, und eine Entriegelung der Rotorarretierung solange zu verhindern, wie sich die Blattwinkel des mindestens einen Rotorblattes außerhalb eines vorgegebenen Blattwinkelbereiches befinden.
  5. Windenergieanlage, mit einem Rotor mit mindestens einem Rotorblatt (200) und einer Rotorarretierung (300) zum Arretieren des Rotorblattes (200), mindestens einem Blattwinkelerfassungssensor (600, 610, 620) im Bereich der Rotorblattwurzel jedes Rotorblattes (200) zum Erfassen eines Blattwinkels eines Rotorblattes (200), und einer Steuereinheit (800) zum Steuern der Rotorarretierung (300) in Abhängigkeit von durch die Blattwinkelerfassungssensoren (600) erfassten Blattwinkel der Rotorblätter (200), wobei die Steuereinheit (800) dazu ausgestaltet ist, eine Rotorarretierung (300) in Abhängigkeit der erfassten Blattwinkel zu steuern und eine Entriegelung der Rotorarretierung zu verhindern, solange sich der erfasste mindestens eine Blattwinkel nicht innerhalb eines vorgegebenen Blattwinkelbereiches befindet.
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