DE19941630C1

DE19941630C1 - Windenergieanlage mit verstellbaren Blättern

Info

Publication number: DE19941630C1
Application number: DE19941630A
Authority: DE
Inventors: Georg Boehmeke
Original assignee: PVO ENGINEERING Ltd
Current assignee: PVO ENGINEERING Ltd
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2019-09-02

Abstract

Windenergieanlage mit einem mehrere Blätter tragenden Rotorkopf (10), bei der die Blätter (12) über ein von einem Getriebemotor (14) angetriebenes, auf eine Verzahnung des Blattlagers wirkendes Getriebe (16) verstellbar sind, wobei jedem Getriebe (16) eine sich mit diesem drehende Zahnscheibe oder Zahnriemenscheibe (18) zugeordnet ist, über die eine umlaufende Zahnkette bzw. ein umlaufender Zahnriemen (20) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem mehrere Blätter tragenden Rotorkopf, bei der die Blätter über ein mit dem Getriebemotor angetriebenes, auf eine Verzahnung des Blattlagers wirkendes Ritzel verstellbar sind.

Eine Vielzahl von Windkraftanlagen - beispielsweise die in der 297 22 109 U1 gezeigte - ermöglichen eine einzelne Verstellung der an den Rotorkopf angesetzten Blätter, wodurch auf die Vorsehung einer besonderen Bremse ganz oder im wesentlichen verzichtet werden kann und wodurch die Sicherheit der Anlage erhöht wird.

Die DE 37 22 022 C1, die DE 197 20 025 und die WO 99/23384 zeigen Stellantriebe zur Winkelverstellung jeweils eines der Rotorblätter.

Um das Auftreten ungleichmäßiger Kräfte zu vermeiden, muß die Verstellung der einzelnen Blätter im Regelbetrieb synchron erfolgen. Dies stellt hohe Anforderungen an die Gleichlaufgenauigkeit, die nur durch digitale Winkelgeber erreichbar ist. Die erforderlichen Regelsysteme sind auf wendig. Die Zuverlässigkeit der Anlage ist, insbesondere auch in Hinblick auf die Möglichkeit des Ausfalls eines Getriebemotors, verbesserungswürdig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Windener gieanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit hoher Zuverlässigkeit eine synchrone Verstellung der ein zelnen Blätter sicherstellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der mechanischen Ausgestaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild und

Fig. 3 eine zu dem von Fig. 2 alternatives Prinzipschaltbild.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Rotorkopf 10 einer Windenergieanlage. Der Rotorkopf 10 trägt drei Blätter 12, die über Blattlager an dieses relativ zu diesem drehbar angesetzt sind.

Auf die Verzahnung der Blattlager wirken Ritzel 16, die von einem Getriebemotor 14 angetrieben werden, um das Blatt zu verstellen.

Die Getriebemotoren 14 tragen auf ihren B-Wellenenden ei ne Zahnriemenscheibe 18. Ein Zahnriemen 20 läuft um die Zahnriemenscheiben 18 und um Umlenkrollen 22 um. Zwischen den Zahnriemenscheiben 18 und dem B-Wellenende der Ge triebemotoren 14 ist jeweils eine Überlastkupplung vorge sehen, bei der es sich um eine Rutschkupplung, eine Brechbolzenkupplung, vorzugsweise aber um eine ausrücken de Überlastkupplung handelt.

Fig. 2 verdeutlicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Verschaltung der Getriebemotoren: Das von einem Drehzahl regler 24 kommende Sollblattwinkelsignal wird auf einen unterlagerten Blattwinkelregler 26 aufgegeben, dessen Ausgang als Drehzahl-Sollwertsignal über Schleifringe 30 zu einem Stromrichter 28 geführt wird. Der Ausgang des Stromrichters steuert die drei Getriebemotoren 14 an.

Die drei Getriebemotoren 14 sind in Reihe geschaltet. Ein Ist-Drehzahlsignal wird auf den Stromrichter 28 rückge führt, ein analoges Ist-Stellsignal wird über einen Schleifring auf den Stellregler 26 rückgeführt.

Bei Inbetriebnahme wird die Synchronität der drei Blatt antriebe durch Justieren des Zanhriemens eingestellt, dieser bleibt durch den Formschluß des Zahnriemens erhal ten. Bei einem Notausfall werden die drei Getriebemotoren 14 einzeln und galvanisch getrennt auf Batterien geschal tet. Sollte nun ein Motor versagen, wird dieser über den Zahnriemen 20 mitgezogen. Sollte ein Antrieb blockieren, so führt dies zu dem Ausrücken der Überlastkupplung; die anderen beiden Getriebemotoren 14 können arbeiten. Die Sicherheitseigenschaften einer elektrischen Gleichlauf regelung bleiben somit voll erhalten.

Durch die Reihenschaltung der drei Getriebemotoren 14 wird ein gleiches Drehmoment an allen drei Antriebsachsen sichergestellt. Der Zahnriemen führt daher nur geringe, sich aus der Differenz der auf die Blätter wirkenden Momente ergebende Kraft. Zwei der sonst üblichen drei Motor-Umrichter werden daher eingespart, da die drei in Reihe geschalteten Motoren sich elektrisch wie nur ein (entsprechend größerer) Motor verhalten. Da die Synchro nität der Blattstellungen mechanisch erzwungen wird, ist für die Winkelmessung der Blattpositionen eine weit ge ringere Genauigkeit erforderlich. Dies macht es möglich, einen analogen Winkelgeber einzusetzen, der sich stör sicher ausführen läßt. Ein fester Teillast-Blattwinkel kann über einen Schalter signalisiert werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Leistungselektronik im (auf der rechten Seite dargestellten) ruhenden Bereich angeordnet, wo sie besser zugänglich und gegen Witterungseinflüsse besser geschützt ist.

Die Gleichlaufüberwachung geschieht zweckmäßigerweise durch das phasengleiche Abtasten der Drehachsen aller drei Antriebe. Ein unbeabsichtigtes Durchrutschen einer der drei drehmomentbegrenzten Kupplungen ist damit sicher festgestellt.

Claims

1. Windenergieanlage mit einem mehrere Blätter tragen den Rotorkopf (10), bei der die Blätter (12) über ein von einem Getriebemotor (14) angetriebenes, auf eine Verzahnung des Blattlagers wirkendes Getriebe (16) ver stellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe (16) über ein formschlüssig wirkendes Kraftübertragungselement (20) miteinander verbunden sind.

2. Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kraftübertragungselement eine umlau fende Zahnkette bzw. ein umlaufender Zahnriemen (20) ist, die über mit den Getrieben (16) drehende Zahn scheiben bzw. die Zahnriemenscheiben (18) geführt ist.

3. Windenergieanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zahnkette bzw. der Zahnriemen (18) über Umlenkrollen (22) geführt ist.

4. Windenergieanlage nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anzahl der Blätter (12) entsprechende Anzahl von Getriebemoto ren (14) vorgesehen ist.

5. Windenergieanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zahnscheibe bzw. Zahnriemenscheiben (18) über eine Überlastkupplung auf das B-Wellenende der Getriebemotoren (14) aufgesetzt sind.

6. Windenergieanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebemotoren (14) in Reihe geschaltet sind.