DE3106624A1 - Control process for wind power installations having input signals obtained directly from the flow around the aerodynamically active and lift-generating profile - Google Patents

Control process for wind power installations having input signals obtained directly from the flow around the aerodynamically active and lift-generating profile

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DE3106624A1 DE19813106624 DE3106624A DE3106624A1 DE 3106624 A1 DE3106624 A1 DE 3106624A1 DE 19813106624 DE19813106624 DE 19813106624 DE 3106624 A DE3106624 A DE 3106624A DE 3106624 A1 DE3106624 A1 DE 3106624A1
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Abstract

When there is a flow around the aerodynamically active and lift-generating profile of the rotor blades of wind power installations, excellent flow conditions occur: flow separation, zero lift, equality of pressure, etc. The occurrence of these flow conditions at prescribed points of the rotor blade is determined by measurement with the aid of sensors and used to control the rotor blade adjustment. Using the described control procedure in conjunction with a rotor blade distortion for low starting wind speeds produces a limitation of the maximum power input to approximately double the value at the point of the maximum power coefficient, and a limitation of the rotor blade loading to values close to those at this point, even in the case of maximum wind speeds. As a result, a wind power installation controlled in this way can be safeguarded in a definite way against overloading and also permits the use of high and maximum wind speeds.

Description

Regelungsverfahren für Windenergieanlagen mit Control procedure for wind turbines with

direkt aus der Umströmung des aerodynamisch wirksamen und Auftrieb erzeugenden Profiles gewonnenen Eingangs signalen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Betriebes von Windenergieanlagen unter Verwendung von Signalen, die direkt aus der Umströmung des aerodynanisch wirksamen und Auftrieb erzeugenden Profiles vcn Rotorblättern gewonnen werden, wobei diese Windenergieanlagen mit einen oder mehreren der folgenden Mer@ male ausgerüstet sind: - Rotorblatt-Verwindung für hohen Leistungsbeiwert cp schon bei (relativ) niedrigen Windgeschwindigkeiten: - aktive Verstellung des Blatteinstellwinkels; - Nachführung der Rotorachs-Ausrichtung nach der Windrichtung; - Regelung der abgenommenen Rotorleistung nach dem Leistungsangebot des Windes; - Regelung der Rotordrehzahl; - definierte zulässige wetriebsbelastung der Rotorblätter: - aerodynamische Profilierung und Wirkung der Rotorblätter. directly from the flow around the aerodynamically effective and lift Generating profile obtained input signals The invention relates to a method for controlling the operation of wind turbines using signals, those directly from the flow around the aerodynamically effective and buoyancy generating Profiles are obtained from rotor blades, these wind turbines with a or several of the following Mer @ male are equipped: - Rotor blade twist for a high performance coefficient cp even at (relatively) low wind speeds: - active adjustment of the blade pitch angle; - Tracking of the rotor axis alignment according to the wind direction; - Regulation of the accepted rotor power according to the range of services of the wind; - regulation of the rotor speed; - defined permissible operating load of the rotor blades: - aerodynamic profiling and effect of the Rotor blades.

Das erfindungsgemäße ?e"-elungsverfahrenkann dabei so ausgestaltet werden, daß es len ganzen Betriebsablauf und Betriebsbereich der Windenergieanlage abdeckt, doch kann es ebensogut in einem oder mehreren Teilbereichen bzw. Teilfunktionen durch andere, bekannte Verfahren ergänzt oder ersetzt werden.The? E "determination method according to the invention can be designed in this way that it len the entire operational sequence and operating range of the wind turbine covers, but it can just as well in one or more sub-areas or sub-functions can be supplemented or replaced by other, known methods.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regelungsverfahren für derartige Windenergieanlagen zu schaffen, mit dem der Betrieb auch bei hohen und höchsten Windgeschwindigkeiten ohne Gefahr der Überlastung der bezüglich der aerodynamischen Belastung nach einfachen Kriterien ausgelegten Potorblätter gewährleistet ist, das im Bereich niedriger Windgeschwindigkeiten den Betrieb an der Hüllkurve des Leistungskennfeldes erlaubt und nach dem die Nachführung der Rotorachsausrichtung mit der Windrichtung möglich ist.The object of the invention is to provide a control method for such To create wind turbines with which the operation even at high and highest Wind speeds without the risk of overloading the aerodynamic Load is guaranteed according to simple criteria designed rotor blades that in the area of low wind speeds, operation on the envelope curve of the performance map allowed and after that the tracking of the rotor axis alignment with the wind direction is possible.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß in der in am sich bekannter Weise aufgebauten Regelung der Windenergieanlage insbesondere Signale verarbeitet werden, die aus der Strömung um die aerodynamische Profilierung mindestens eines Rotorblattes oder eines Teiles davon gewonnen werden.The object is achieved according to the invention in that in the in particular, in a manner known per se for regulating the wind energy installation Signals are processed from the flow around the aerodynamic profiling at least one rotor blade or a part thereof can be obtained.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens ist darin zu sehen, da bei niedrigen Windgeschwindigkeiten durch den Betrieb an der Hüllkurve des Leistung kennfeldes und durch die Nutzung hoher und höchster i.inageschwindigkeiten die Energieausbeute einer so ausgerüsteten Windenergieanlage gegenüber bisher bekannten Regelungsverfahren in Abhängigkeit von der zeitlichen Verteilung der Windgeschwindigkeit am Aufstellort um ca. 10 - 20% erhöht wird und gleichzeitig eine Erhöhung der Belastungen bzw. die Gefahr der Überlastung insbesondere der Rotorblätter in bögen (z.B. bei hohen Vilndgeschwindigkeiten) vermieden wird, so daß das erfindungsgemäße Regelungsverfahren einerseits bei bereits bestehenden oder schon aus gelegten Windenergieanlagen ohne Änderung in der Dimensionierung der tragenden Strukturelemente verwendet werden kann (nachträglicher Einbau), andererseits neuzu konzipierende W'indenergieanlagen auf insgesamt niedrigere Belastungen und damit kostengünstiger ausgelegt werden können.The advantage of the control method according to the invention is therein too see there at low wind speeds through operation on the envelope curve of the performance map and through the use of higher and highest iinage speeds the energy yield of a wind turbine equipped in this way compared to previously known control methods depending on the time Distribution of the wind speed at the installation site is increased by approx. 10 - 20% and at the same time an increase in the loads or the risk of overload in particular the rotor blades in arcs (e.g. at high wind speeds) are avoided, so that the control method according to the invention on the one hand with already existing or wind turbines that have already been laid out without changing the dimensions the load-bearing structural elements can be used (subsequent installation), on the other hand Newly designed wind energy systems for overall lower loads and thus can be designed more cost-effectively.

Gleichzeitig ist unter Heranziehung vorab bestimmbare~ Kenngrößen des Verformungs-(Biegungs-) Spannungs- Verhaltens sowie des Schwingungsverhaltens z.z. für das Rotorblatt eine Überschreitung vorzugebender Belastungsgrenzwerte im Betrieb der Windenergieanlage durch die wirkung der Regelung vermeidbar, so daß die Sicherheit des Betriebes der Windenergieanlage wesentlich erhbht Wird.At the same time, parameters which can be determined in advance are used the deformation (bending) stress behavior and the vibration behavior currently the load limit values to be specified for the rotor blade are exceeded in Operation of the wind turbine can be avoided by the action of the regulation, so that the safety of the operation of the wind turbine is significantly increased.

Zur optimalen Nutzung der mit vergleichsweise hohen Zeitanteilen auftretenden relativ niedrigen Windgeschwindigkeiten werden die Rotorblätter von Windenergieanlagen mit den oben genannten Merkmalen mit einer Verwindung versehen, die über der Länge des Rotorblattes Werte von ca. 30°-und mehr erreichen kann, so daß ein Betrieb mit Leistungsabgabe bis in die Nähe einer Schnellaufzahl Lambda = 20 möglich ist, wobei Lambda das das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit am größten Rotorradlus zur Windgeschwindigkeit ist und der Wert 20 für schnellaufende Anlagen mit einem bis maximal drei Rotorblättern gilt.For the optimal use of those that occur with comparatively high proportions of time The rotor blades of wind turbines are relatively low wind speeds with the above features are provided with a twist that extends over the length of the The rotor blade can reach values of approx. 30 ° and more, so that an operation with power output up to close to a high-speed number lambda = 20 is possible, where lambda is that Ratio of the circumferential speed at the largest rotor wheel to the wind speed and the value 20 for high-speed systems with one to a maximum of three rotor blades is applicable.

Üblicherweise werden die Rotorblätter sowie der Rotor oder die Arbeitsmaschine einer solchen Windenergieanlage für einen Nennbetriebspunkt in der Nähe des Punktes maximalen Leistungsbeiwertes c p ausgelegt, der sich dann ungefahr im Bereich Lambda= 7+10 befindet und in dessen Nähe auch in Verbindung mit einem Blatteinstellwinkel (gemessen bei 70% rlattradius) , bei dem die Profilsehne etwa in der Rotordrehebene liegt (in plane5, die höchsten regulären (Schub-) Belastungen am Rotorblatt auftreten.Usually the rotor blades as well as the rotor or the machine are used such a wind turbine for a nominal operating point in the vicinity of the point maximum power coefficient c p, which is then approximately in the range lambda = 7 + 10 and in its vicinity also in connection with a blade pitch angle (measured at 70% latitude), where the profile chord is roughly in the plane of rotation of the rotor lies (in plane5, the highest regular (thrust) loads occur on the rotor blade.

um bei höheren Windgeschwindigkeiten die Rotorleistung auf diese Nennleistung zu begrenzen bzw. zu reduzieren und die Belastung des Rotorblattes oder der Rotorblätter klein zu halten, werden diese um ihre Längsachse verstellt, d.h. der Rlatteinstellwinkel wird verändert, und der Änstellwinkel des Profiles gegen die wirkende Anströmrichtung verringert.in order to reduce the rotor power to this nominal power at higher wind speeds to limit or reduce and the load on the rotor blade or the rotor blades To keep them small, these are adjusted around their longitudinal axis, i.e. the blade adjustment angle is changed, and the angle of incidence of the profile against the effective direction of flow decreased.

Dieses Vorgehen birgt die Gefahr in sich, daß eine plötzliche Windgeschwindigkeitsänderung (Böe) Rotorleistung und Blattbelastung sprungartig auf ein Vielfaches des Ausgangsuertes erhöhen (positive Böe = Windgeschwindigkeitszunahme) oder schlagartig zu Bremsleistung und Umkehr der Belastungsrichtung für die aerodynamische Belastung führen kann (negative Böe = Windgeschwindigkeitsabfall).This procedure harbors the risk of a sudden change in wind speed (Gust) Rotor power and blade load suddenly to a multiple of the initial value increase (positive gust = increase in wind speed) or suddenly to braking power and reversal of the load direction can lead to the aerodynamic load (negative Gust = wind speed drop).

Derartige Effekte sind unerwünscht, da sie neben der Erhöhung der Belastungswerte auch Schwingungsvorgänge anregen und hohe wechselnde Lastanteile verursachen.Such effects are undesirable as they besides increasing the Load values also stimulate vibration processes and high, alternating load shares cause.

Insgesamt wird damit ein stark dimensioniertes Rotorblatt gefordert, dessen durch diese Dimensionierung bedingte hohe lasse nieder erhöhte Belastungen aus (Schwerkraft sowie Flieh- und Kreiselkräften hervorruft.Overall, a strongly dimensioned rotor blade is required, its high loads caused by this dimensioning let down from (causes gravity as well as centrifugal and gyroscopic forces.

Üblicherweise wird deshalb der Betriebsbereich mit Leistungsabgabe für derartige Windenergieanlagen auf etwa den doppelten Wert der Windgeschwindigkeit im Nennbetriebspunkt begrenzt, d.h. auf ca. Lambda= 3+4. ei höheren Windgeschwindigkeiten wird die Windenergieanlage entweder stillgesetzt oder im Leerlauf mit Nulleistung und entsprechend minimalen Belastungen betrieben.Usually, therefore, the operating area with power output for such wind turbines to about twice the value of the wind speed limited at the nominal operating point, i.e. to approx. lambda = 3 + 4. ei higher wind speeds the wind turbine is either shut down or idling with zero power and operated according to minimal loads.

Das so skizzierte bisher übliche Verfahren wird nunmehr durch das Verfahren nach der Erfindung ersetzt, bei dem direkt aus der Anströmung des aerodynamisch wirksamen und auftrieb erzeugenden Profiles gewonnene Signale es erlauben, den Blatteinstellwinkel stets am Beginn des Abreißens der Strömung zu fahren und so die hohen Leistungssprünge in der einen Richtung ebenso zu vermeiden wie den schlagartigen Wechsel der Richtung von Belastung und Leistung im anderen Fall, nämlich dem einer negativen Böe.The previously common procedure outlined in this way is now supported by the Method according to the invention replaced in which directly from the flow of the aerodynamically effective and buoyant profile obtained signals it allow, to always drive the blade pitch angle at the beginning of the break in the flow and so as to avoid the high performance jumps in one direction as well as that abrupt change in the direction of load and performance in the other case, namely that of a negative gust.

Wegen der Gleichartigkeit der Wirkmechanismen bei der Signalgewinnung können neben der Regelung des Blatteinstellwinkels weitere (ein) Aufgaben des Regelungssystems einer Windenergieanlage mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wahrgenommen werden, nämlich z.B.Because of the similarity of the mechanisms of action in signal generation In addition to regulating the blade pitch angle, other tasks of the control system can be performed a wind turbine perceived with the aid of the method according to the invention be, namely e.g.

- die Ausrichtung des Rotors nach der Windrichtung, - die Bestimmung des Gradienten einer Windgeschwindigkeitsänderung und daraus die der notwendigen Stellgeschwindigkeit des Blatteinstellwinkels, - die Bestimmung der aerodynamischen Belastung am Rotorblatt, - die Begrenzung der aus dem Wind aufgenommenen Rotorleistung, - das Stillsetzen des Rotors sowie - das Anfahren des Rotors aus dem Stillstand.- the orientation of the rotor according to the wind direction, - the determination of the gradient of a change in wind speed and, from this, that of the necessary Adjustment speed of the blade pitch angle, - the determination of the aerodynamic Load on the rotor blade, - the limitation of the rotor power absorbed from the wind, - stopping the rotor and - starting the rotor from standstill.

Im folgenden ist dementsprechend der Betrieb einer mit den erfindungsgemäßen Regelungsverfahren ausgerüsteten Windenergieanlage beschrieben. Zur Erläuterung zeigt Figur 1 eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage(30) mit horizontaler Rotorachse(31), zwei Rotorblättern(32,33) als profilierte Körper zur Rriergie umwandlung aus dem Wind, einer Blattverstelleinrichtung(34), einer Vorrichtung zur Nachführung der Rotorachse mit der Windrichtung(35), einem regelbaren elektrischen Generator oder einer hrbeitsmaschine(36), einer Rotorbremse(37) und einer Regelungseinrichtung(38), die den Betriebszustand der Vndenergieanlage beschreibende Eingangssignale von Sensoren (nicht in einzelnen dargestellt) aufnimmt, nach eIner vorgegebenen, selbsttätig arbeitenden Logik verarbeitet und daraus Signale für die Anderung von Einstellparametern wie z.3. des Blatteinstellwinkels erzeugt, Figur 2 eine Darstellung des Umrisses eines Rotorblattes, wobei die Lage der Sensoren für den Fall angegeben ist, daß die für die Verstellung des Blatteinstellwinkels nach dem Strömungsabriß benutzten Sensoren (1 und 2) radial nach außen ausgerichtet sind, Figur 3 eine Darstellung des Umrisses eines Rotorblattes, wobei die Lage der Sensoren für den Fall angegeben ist, daß die für die Verstellung des Blatteim-stellwinkels nach des Strömungsabriß benutzten Sensoren (z.B. 1 und 3) radial nach innen ausgerichtet sind, Figur 4 eine Darstellung des Umrisses eines Rotorblattes, wobei die Lage der sensoren für den Fall angegeben ist, daß die für die Verstellung des Blatteinstelwinkels nach den Strömungsabriß benutzten Sensoren (z.B. 1 und 4) in Richtung der Profilvorderkante ausgerichtet sind.The following is accordingly the operation of one with the inventive Control method equipped wind turbine described. In order to explain shows Figure 1 is a schematic representation of a wind turbine (30) with a horizontal rotor axis (31), two rotor blades (32,33) as a profiled body for Rriergie conversion from the wind, a blade adjustment device (34), a Device for tracking the rotor axis with the wind direction (35), a controllable one electrical generator or a work machine (36), a rotor brake (37) and a control device (38) which describes the operating state of the secondary energy installation Receives input signals from sensors (not shown in detail), according to one predefined, automatically working logic processed and from it signals for the Change of setting parameters such as 3. of the blade pitch angle generated, figure 2 shows an illustration of the outline of a rotor blade, with the position of the sensors is specified for the case that the adjustment of the blade pitch angle sensors (1 and 2) used after the stall are aligned radially outwards are, Figure 3 is a representation of the outline of a rotor blade, the position of the Sensors for the case is specified that the adjustment of the blade pitch angle Sensors used after the stall (e.g. 1 and 3) are aligned radially inward are, FIG. 4 shows the outline of a rotor blade, where the position of the sensors is given for the case that those for the adjustment the blade pitch angle after the stall sensors used (e.g. 1 and 4) are aligned in the direction of the leading edge of the profile.

Bei einer Winde@ergieanlage entsprechend der schematischen Darstellung in Fig.1 erfolgt die Energieentnahme aus dem Wind in der durch die Rotorblätter(32,33) bestrichenen Fläche durch die bei der Drehung des Rotors bzw. in der Luftströmung aerodynamisch wirksame und Auftrieb erzeugende Profilierung des Querschnitts dieser Rotorblätter ("Profil").In the case of a winch @ energy system according to the schematic illustration In Fig. 1, the energy is extracted from the wind in the by the rotor blades (32,33) swept area by the rotation of the rotor or in the air flow aerodynamically effective and lift-generating profiling of the cross-section of these Rotor blades ("profile").

Für jedes definierte Profil können Angaben gemacht werden (z.B. Kennlinien, Grenzwerte etc.)1 mit denen sein Verhalten für technische Anwendungen beschrelbbar ist, z.5.Information can be given for each defined profile (e.g. characteristics, Limit values etc.) 1 with which its behavior for technical applications can be described is, e.g. 5.

- die Druckverteilung auf Profilober- und Profilunterseite über der Profiltiefe als Funktion des Anstellwinkels, die Größe des Anstellwinkels, bei dem die Strömung um das Profil an der Profilhinterkante abzureißen beginnt und auf der Profiloberseite einen Bereich gestörter Strömung ausbildet (Abreißwirbel), - die Größe des Anstellwinkels, bei den "Nullauftrieb" vorliegt, d.h. bei dem die Druckdifferenz als Tnte gral zwischen Drofilober- und Profilunterseite zu null wird, was durch definierte Druckdifferenzen an ausgewählten Orten bestimmbar ist. - The pressure distribution on the top and bottom of the profile over the Tread depth as a function of the angle of attack, the size of the angle of attack at which the flow around the profile begins to tear off at the trailing edge of the profile and on the The upper side of the profile forms an area of disturbed flow (tear-off vortex), - the Size of the angle of attack at which there is "zero lift", i.e. at which the pressure difference when the tone between the top and bottom of the drofile becomes zero, what happens through defined pressure differences can be determined at selected locations.

Im Rahmen der Erfindung werden diese angaben zur Gewinnung von Eingangssignalen für die Regelungseinrichtung(38) genutzt, indem durch Sensoren am Profil zumindest eines (32,33) Rotorblattes oder eines Teiles eines Rotorblattes der Windenergieanlage(30) charakteristische Erscheinungen hinsichtlich des Wertes physikalischer Größen bei der Umströmung des Profiles festgestellt und der Regelungseinrichtung(38) zur eiDeren Auswertung zugeleitet werden.In the context of the invention, these details are used to obtain input signals for the control device (38) used by sensors on the profile at least a (32,33) rotor blade or part of a rotor blade of the Wind turbine (30) characteristic phenomena with regard to the value of physical quantities the flow around the profile determined and the regulating device (38) to the egg Evaluation will be forwarded.

Insbesondere geht es dabei um - die Größe der Druckdifferenz zwischen Drofilober-und Profilunterseite, die ein ta3 für die aerodynamische Belastung darstellt, - die sprunghafte Änderung g bzw. die Schwankung des Druckes im Bereich der Tinterkante des Profiles an der Profiloberseite, die den Beginn des Strömungsabrisses kennzeichnet, - die Gleichheit der Druckdifferenz zwischen Profilober- und Profilunterseite bei "Nullauftr eb", also um von ihrem esen her leicht und eindeutig bestimmbare, ausgezeichnete Meßwerte zur Kennzeichnung charakteristischer Strämungszustände am Einbaucrt des Sensors bzw. der Sensoren.In particular, it is about - the size of the pressure difference between Drofil top and profile bottom, which represents a ta3 for the aerodynamic load, - the sudden change g or the fluctuation of the pressure in the area of the tinter edge of the profile on the upper side of the profile, which marks the beginning of the stall, - the equality of the pressure difference between the top and bottom of the profile "Zero run-out", that is, an excellent one that can be easily and clearly identified by its nature Measured values to identify characteristic flow conditions at the installation site Sensor or the sensors.

Die weitere, vorhandene Kenntnis der physikalischen Vorgänge und Zusammenhänge beim Betrieb einer Windenergieanlage erlauben es dann, aus diesen Signalen einzeln oder in Interpretation ihres zeitlichen und örtlichen Auftretens in einer fest vorgebbaren Logikschaltung der Regelungseinrichtung(38) eindeutige Signale für die Ansteuerung von Stellorganen zur Veränderung der Einstell- und Betriebsparameter der Windenergieanlage(3o) zu bilder.The further, existing knowledge of the physical processes and relationships during the operation of a wind energy installation, it is then possible to use these signals individually or in the interpretation of their temporal and local occurrence in a fixedly definable one Logic circuit of the control device (38) clear signals for the control of actuators for changing the setting and operating parameters of the wind turbine (3o) to pictures.

In einzelnen handelt es sich dabei um Signale zur An-Steuerung - der Blatteinstellwinkel-Verstelleinrichtung(34), die z.B. - wie in Fig.1 angedeutet - direkt in der Rotornabe auf der Rotorachse(31) angeordnet sein kann, - des Drehantriebes(35) zur Nachführung der Ausrichtung der Rotorachse (31) nach der Windrichtung, - des elektrischen Generators oder der Arbeitmaschine (35), - der Rotorbremse(37) oder weiterer Sicherungseinrichtungen.In individual cases, these are signals for controlling the Blade pitch angle adjustment device (34), which e.g. - as indicated in Figure 1 - can be arranged directly in the rotor hub on the rotor axis (31), - the rotary drive (35) for tracking the alignment of the rotor axis (31) according to the wind direction, - des electrical generator or the working machine (35), - the rotor brake (37) or further security schemes.

Je nach Ausstattung der Windenergieanlage können diese Signale gegebenenfalls auch an anderer Stelle verwendet; oder für andere Bedürfnisse weiterverarbeitet werden.Depending on the equipment of the wind energy installation, these signals can, if necessary also used elsewhere; or processed for other needs will.

Die Fig.2 bis 4 zeigen prinzipielle Anordnungsmöglich-Keiten für die verschiedenen Sensoren(1 bis 17 und 19 bis 27) in der tontur des Rotorblattes(32 und/oder 33).2 to 4 show basic possible arrangements for the various sensors (1 to 17 and 19 to 27) in the contour of the rotor blade (32 and / or 33).

Unter "Sensor" im hier verwendeten Sinne ist eine Moßeinrichtung zu verstehen, deren Umfang über den einer reinen Meßstelle für die Messung einer einzigen physikalischen Größe an einem dreidimensional eindeutig bestimmten Ort hinausgehen kann. Differenz(Druck-) messungen verlangen z.B. mindestens zwei Meßorte und verarbeiten deren Meßwerte vor. Im Rahmen des Sinnvollen und Drforderlichen können die Sensoren aber auch Elemente bz::."Sensor" as used here means a measuring device understand their scope beyond that of a pure measuring point for the measurement of a single physical size in a three-dimensional uniquely determined location can. Differential (pressure) measurements require e.g. at least two measuring locations and process their measured values. In the context of what is sensible and necessary, the sensors but also elements bz ::.

Einrichtungen z.B. zur Schwell- oder Schaltwertbildung, zur Integration, Differenziation, Impulsbildung etc.Devices e.g. for generating thresholds or switching values, for integration, Differentiation, impulse formation, etc.

beinhalten und erst ein aufbereitetes Signal bzw. einen vorverarbeiteten Meßwert an die Regelungseinrichtung(38) weiterleiten,w"hrend selbstverständlich auch die zentrale Verarbeitung von "Rohsignalen" in der Regelungseinrichtung möglich ist.and only a processed signal or a preprocessed one Forward the measured value to the control device (38), while of course the central processing of "raw signals" in the control device is also possible is.

Insgesamt sind am Rotorblatt Gruppen von Sensoren angeordnet, die sich von der in den Fig.2 bis 4 grob angedeuteten Verteilung auf der Blattkontur her und/oder von der Virkungsweise her unterscheiden.Overall, groups of sensors are arranged on the rotor blade differs from the roughly indicated distribution on the sheet contour in FIGS and / or differ in terms of the mode of operation.

Es handelt sich um - Sensoren(1,2,7,8 (Fig.2) bzw. 3,4,9,10 (Fig.3) bzw.These are - sensors (1,2,7,8 (Fig. 2) or 3,4,9,10 (Fig. 3) respectively.

5,6,11,12 (Fig.4) sowie 13,14 und 22,23,24,25) zur Feststellung von sprunghaften Druckänderungen bzw. 5,6,11,12 (Fig. 4) as well as 13,14 and 22,23,24,25) to determine sudden changes in pressure or

Druckschwankungen beim 3intritt des Strömungsabrisses an Einbauort, die in dem Bereich der Profilhinterkante angeordnet sind, in dem der Strönungsabriß am Rotorblatt im Betrieb seinen Ausgang nimmt, sowie in Richtungen, in denen er sich ausbreitet, - Sensoren(5,6,15,16) im Bereich der Rotorblattspitze eines oder mehrerer Rotorblätter(32,33), die z.S. Pressure fluctuations when the stall occurs at the installation site, which are arranged in the area of the trailing edge of the profile in which the flow separation on the rotor blade during operation, as well as in the directions in which it propagates, - sensors (5,6,15,16) in the area of the rotor blade tip of an or several rotor blades (32,33), the z.S.

durch die Erfassung von Druckschwankungen die Annäherung des Betriebszustandes an bzw. seinen Eintritt in den "Vortex"-Zustand erfassen, bei dem der Strömung durch die Rotorkreisfläche so viel Energie entzogen wird, daß sich eine Rückströmung ausbildet und der Nachlaufwirbel der Rotorblätter stationär wird, - Sensoren(26,27) und (19),(21), die in einen Bereich des Rotorblattes(32,33) angeordnet sind, in dem große Amplituden bei- dynamischen Schwingungsbewegungen der Rotorblätter auftreten (Sensor(21)), wo etwa das Maximum der Druckdifferenz zwischen Profilober- und Profilunterseite im Betrieb zu erwarten ist (Sensor(19)) bzw. wo die Nullauftriebs0renze beim Stillsetzen des Rotors liegen muß (Sensoren(26,27). the approximation of the operating state by the detection of pressure fluctuations at or capture its entry into the "vortex" state in which the flow passes through so much energy is withdrawn from the rotor area that a reverse flow is formed and the wake vortex of the rotor blades becomes stationary, - sensors (26.27) and (19), (21) which are arranged in a region of the rotor blade (32,33) in the large amplitudes occur with dynamic oscillation movements of the rotor blades (Sensor (21)), where about the maximum of the pressure difference between the top and bottom of the profile is to be expected during operation (sensor (19)) or where the zero-lift limit when stopping of the rotor must lie (sensors (26,27).

Die Anordnung und Funktion derartiger Sensoren sowie Verfahren zur Regelung des Betriebsablaufs einer mit derartigen Sensoren und einer entsprechend strukturierten Regelungseinheit(38) ausgerüsteten Windenergieanlage(30) sind Gegenstand der Patentansprüche.The arrangement and function of such sensors and methods for Control of the operational sequence one with such sensors and one accordingly structured control unit (38) equipped wind turbine (30) are the subject of the claims.

Bezugszeichenliste 1 "erster" Sensor 2 3 4 "zweiter" Sensor 5 6 Sensoren für Vortex-Zustand 13 14 15 16 weitere Sensoren, für Ausbreitung der Abreißgrenze und Windgeschwindigkeitsgradient zusätzliche Sensoren, für Windrichtungsnachführung 17 Sensor, Windrichtungsnachführung 18 Druckpunktlinie des Rotorblattprofils 19 "anderer" Sensor, für aerodyn. Blattbelastung 20 Meßaufnehmer, für Biegebeanspruchung Rotorblatt 21 Meßaufnehmer, für Schwingschnelle 22 23 24 25 26 27 "besondere" Sensoren, für Begrenzung der Rotorleistung "übrige" Sensoren, für Stillsetzen des Rotors 30 Windenergieanlage 31 Rotorachse 32 Rotorblatt 33 Rotorblatt 34 Blatteinstellwinkel-Verstelleinrichtung 35 Drehantrieb, für Windrichtungsnachführung 36 elektrischer Generator oder Arbeitsmaschine 37 Rotorbremse 38 Regelungseinrichtung 39 Rotor L e e r s e i t eLIST OF REFERENCE NUMERALS 1 “first” sensor 2 3 4 "second" sensor 5 6 Vortex condition sensors 13 14 15 16 further sensors, for the expansion of the tear-off limit and wind speed gradient additional sensors, for wind direction tracking 17 sensor, wind direction tracking 18 pressure point line of the rotor blade profile 19 "other" sensor, for aerodyn. Blade load 20 transducers, for bending load rotor blade 21 transducers, for vibration velocity 22 23 24 25 26 27 "special" sensors, for limiting the rotor power, "other" sensors, for stopping the rotor 30 wind turbine 31 rotor axis 32 rotor blade 33 rotor blade 34 blade pitch angle adjustment device 35 rotary drive, for wind direction tracking 36 electric generator or machine 37 rotor brake 38 control device 39 rotor L eerseite

Claims (16)

Patentansprüche Verfahren zur Regelung des getriebes einer Windenergieanlage mit einem Regelungssystem mit Mess-. Claims method for regulating the transmission of a wind turbine with a control system with measuring. Regel und Stelleinrichtungen sowie einem elektrischen Generator oder einer Arbeitsmaschine, wobei von dem Regelungssystem einzelne oder cine Vielzahl von im Rahmen des Betriebsablaufes notwendigen Teilfunktionen überwacht und geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in an sich bekannter Weise aufgebauten Regelungssystem allein oder auch Signale verarbeitet werden, die durch Sensoren direkt aus der Umströmung des aerodynanisch wirksamen und Auftrieb erzeugenden Profiles zur Energieumwandlung aus de Wind vorgesehener Körper gewonnen werden. Control devices and an electrical generator or of a work machine, with individual or a plurality of the control system monitored and managed by sub-functions required in the course of operations are, characterized in that constructed in a manner known per se Control system alone or signals are processed by sensors directly from the flow around the aerodynamically effective and lift-generating profile body provided for energy conversion from de wind can be obtained. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Signale für das Regelungssystem aus der Umströmung des aerodynamisch wirksamen und Auftrieb erzeugenden Profiles Vorrichtungen verwendet werden, die in an sich bekannter Weise als Düse, Blende, Druckmeßdose, Membran, Marometer, Druckaufneher, ntaurohr etc. arbeiten, und die alleine oder nach Verstärkung, Vndlung, Integra tion, Differentiation, Schwellwertbildung usw. in und/ weiteren bekannten Vorrichtungen diskrete oder anaund/ loge oder digitale Signale erzeugen, durch die die kennzeichnenden Größen der Strömung am Einbauort dieser Vorrichtungen und/oder ihre Änderung in für das Regelungssystem signifikanter und verarbeitbarer Weise dargestellt werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that for extraction the signals for the control system from the flow around the aerodynamically effective and buoyancy generating devices are used in per se known as nozzle, diaphragm, pressure cell, membrane, marometer, Pressure transducer, ntaurrohr etc. work, and that alone or after reinforcement, development, integra tion, differentiation, thresholding, etc. in and / other known devices generate discrete or analog / log or digital signals through which the characteristic Sizes of the flow at the place of installation of these devices and / or their change in are presented in a way that is significant and processable for the control system. 3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Signale für das Regelungssystem aus der Umströmung des aerodynamisch wirksamen und Auf trieb erzeugenden Profiles Vorrichtungen verwendet werden, die a. aus der Oberflache des profilierten Körpers herausragen oder b. in die Oberfläche des profilierten Körpers eingebaut sind oder c. sich an einer Verbindung zwischen zwei oder mehreren auseinanderliegenden Punkten der Ober-bzw. Unterseite des profilierten Körpers befinden oder d. sich an einer Verbindung zwischen Ober- und Unterseite des Profiles des profilierten Körpers befinden oder e. eine Kombination von Merkmalen nach a. bis d.3. The method according to claim 1, characterized in that for extraction the signals for the control system from the flow around the aerodynamically effective and on drive generating profiles devices are used that a. from the The surface of the profiled body protrude or b. into the surface of the profiled Body are built in or c. focus on a connection between two or more apart points of the upper or. The bottom of the profiled body are located or d. at a connection between the top and bottom of the profile of the profiled body or e. a combination of features after a. to d. aufweisen. exhibit. 4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Blatteinstellwinkels bei niedrigen Windgeschwindigkeiten dadurch gekennzeichnet, daß Signale für diese Teilfunktion des Regelungssystems durch mindestens zwei Sensoren(5,6) geliefert werden, die in den Bereich angeordnet sind, in dem der Vortex- Zustand am Rotorblatt(32,33) seinen Ausgang nimmt, und die getrennt die jeweils örtliche Annäherung an den Vortex- Zustand festzustellen erlauben, so daß die Regelung#seinrichtung den Blatteinstellwinkel entsprechend zu- oder wegstellen kann, um den Eintritt in den Vortex- Zustand zu vermeiden ur/oder über eine definierte Annäherung an diesen Zustand nicht hinauszugehen.4. The method according to claim 1 for regulating the blade pitch angle characterized at low wind speeds that signals for this Partial function of the control system supplied by at least two sensors (5,6) which are arranged in the area in which the vortex state on the rotor blade (32,33) takes its exit, and which separately the respective local approach to the vortex Allow state to be determined so that the control device controls the pitch angle can be switched on or off accordingly to allow entry into the vortex state avoid ur / or not going beyond a defined approximation to this state. 5. Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Blatteinstellwinkels bei hohen Windgeschwindigkeiten dadurch gekennzeichnet, daß Signale für diese Teilfunktion des Regelungssystems durch mindestens einen ersten Sensor(1) und einen zweiten Sensor(2 bzw. 3 bzw. 4) gebildet werden, die in dem Bereich der Profilhinterkantenzone angeordnet sind, in dem bei zu hohen Anstellwinkeln des Profiles regen die Strömung das Abreißen der Strömung seinen Ausgang ninnt, und die die Feststellung der tage der Abreißgrenze der Strömung dergestalt erlauben, daß durch zu- und wegstellen des Blatteinstellwinkels die Lage dieser Abreißgrenze so beeinflußt werden kann, daß sie im normalen Betrieb der Windenergieanlage gerade den ersten Sensor(1) erfaßt und an ihm ein Signal erzeugt, während die demgegenüber radial nach außen (2), nach innen(3) oder in Richtung der Profilvorderkante(4) versetzt angeordneten zweiten Sensoren (2 bzw. 3 bzw. 4) nur ein Signal erzeugen, wenn bei einer genügend starken Erhöhung der Windgeschwindigkeit die Lage der Abreißgrenze so verschoben wird, daß sie diesen zweiten Sensor(2 bzw. 3 bzw. 4) erreicht, was von Seiten der Regelungseinrichtung(38) die Anweisung zum Wegstellen des Blatteinstellwinkels zur Folge hat, während beim Wegfall des Signls am ersten Sensor(1) infolge Wegfalls des Zustandes abgerissener Strömung bei Windgeschwindigkeitsverringerung die RegelungseinrichtungC38) die Anweisung zum Zustellen des Blatteinstellwinkels gibt, bis der erste Sensor(1) wieder von der abgerisEenen Strömung erfaßt ist.5. The method according to claim 1 for regulating the blade pitch angle at high wind speeds, characterized in that signals for this sub-function of the control system by at least one first sensor (1) and a second sensor (2 or 3 or 4) are formed, which are arranged in the area of the profile rear edge zone are, in which at too high angles of attack of the profile stimulate the Flow the breaking of the flow begins, and the determination the days of the tear-off limit of the flow in such a way that it can be put in and out of the blade pitch angle the position of this tear-off limit can be influenced in such a way that that it is just detecting the first sensor (1) during normal operation of the wind energy installation and generates a signal at it, while the opposite is radially outward (2), according to inside (3) or offset in the direction of the profile leading edge (4) arranged second Sensors (2 or 3 or 4) only generate a signal if it is sufficiently strong Increasing the wind speed, the position of the tear-off limit is shifted so that it reaches this second sensor (2 or 3 or 4), which is what the control device (38) the instruction to set the blade pitch angle aside, while with Elimination of the signal on the first sensor (1) due to the elimination of the state of torn off Flow when the wind speed is reduced, the control deviceC38) the instruction to adjust the blade pitch angle there until the first sensor (1) again from the current that has broken off is recorded. 6. Verfahren nach aspruch 1 zur Regelung des stellwinkels bei Windgeschwindigkeiten zwischen hohen und niedrigen Windgeschwindigkeiten dadurch gekennzeichnet, daiS die Regelungseinrichtung(38) im Bereich dieser Windgeschwindigkeiten umschaltbar entweder nach der Lehre des Anspruchs 4 oder der des Anspruchs 5 arbeitet, wobei die Umschaltung dann erfolgt, wenn bei zunehmender Windgeschwindigkeit neben dem Sensor(5) für die Annäherung an den Vortex- Zustand auch der erste Sensor(1) für den abgerissenen Strömungszustana ein Signal gibt bzw. wenn bei abnehmender Windgeschwindigkeit neben dem ersten Sensor(1) für den abgerissenen Strömungszustand auch der Sensor(5) für den Vortex- Zustand ein Signal abgibt.6. The method according to claim 1 for regulating the setting angle at wind speeds characterized between high and low wind speeds, daiS the control device (38) can be switched in the range of these wind speeds either according to the teaching of claim 4 or that of claim 5 works, wherein the switchover takes place when, with increasing wind speed, next to the Sensor (5) for the approach to the vortex state also the first sensor (1) for gives a signal to the disrupted flow state or if the wind speed decreases next to the first sensor (1) for the broken flow condition also the sensor (5) emits a signal for the vortex state. ?. Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung des Gradienten einer Windgeschwindigkeitsänderung im Bereich hoher Windgeschwindigkeiten dadurch gekennzeichnet, daß neben den ersten und zweiten Sensoren (1 und 2 bzw.?. Method according to Claim 1 for determining the gradient of a change in wind speed in the high wind speed range, characterized in that in addition to the first and second sensors (1 and 2 or 3 bzw. 4) weitere Sensoren(z.B. 3 or 4) further sensors (e.g. 7,8 bzw. 9,10 bzw.7.8 or 9.10 or 11,12) in einer Ausbreitungsrichtung der Grenze des Bereiches abgerisse@er Strömung angeordnet sind, die beim Auftreten von Windgeschwindigkeitserhöhungen (positive Böe) nacheinander vom Strbmungsabriß erfaßt werden und ein Signal abgeben, wobei die zeitlicheLufeinanderfolge dieser Sigrale ein IlaB ist, aus dem die Regelungseinrichtung (38) in an sich bekannter Weise den Gradienten des Windgeschwindigkeitsanstieges bestimmt mit der weiteren Folge, daß damit gezielt die Auswahl einer optimalen Verstellgeschwindigkeit des Blatteinstellwinkels möglich ist. 11,12) in one direction of propagation of the border of the area demolished Current are arranged, which when the occurrence of wind speed increases (positive gust) are detected one after the other by the stall and emit a signal, whereby the chronological sequence of these signals is an IlaB, from which the control device (38) the gradient of the increase in wind speed in a manner known per se determines with the further consequence that thus the selection of an optimal adjustment speed is targeted the blade pitch angle is possible. 8. Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung der Ausrichtung des Rotors nach der Windrichtung (Windrichtungsnachführung) dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten und zweiten Sensoren(1 und 2 bzw. 3 bzw. 4) ein oder mehrere zusätzliche Sensoren(z.E. 13,14) und ztrrischen den Sensoren (5,6) ebenein oder falls mehrere zusätzliche Sensoren(z.B. 15,16) angeordnet sind, deren Signale die Veränderung der Lage der Abreißgrenze der Strömung bzw. die Änderung der Annäherung an den Vortex- Zustand bei Anderung der Anblasverhältnisse des Rotors(39) über dem Rotorumlauf infolge Abweichung der Rotorachsausrichtung von der gewollten Zuordnung zur Windrichtung ("Schräganblasung") erkennen lassen, wobei die Regelungseinrichtung(38) durch auf den Rotor-Umlaufwinkel bezogene Auswertung der Signale die Richtung und zumindest ungefahre Größe der Windrichtungsabweichung erkennen und die Wirkung einer Windrichtungsabweichung von derjenigen einer konstruktiv vorgeÕebenen Abweichung der Rotorachsrichtung von der Windrichtung (z.B. Neigung bz.8. The method according to claim 1 for regulating the alignment of the rotor according to the wind direction (wind direction tracking) characterized in that between the first and second sensors (1 and 2 or 3 or 4) one or more additional sensors Sensors (e.g. 13,14) and between the sensors (5,6) or if several additional sensors (e.g. 15, 16) are arranged, the signals of which indicate the change the position of the breakaway limit of the flow or the change in the approach to the vortex Condition when the blowing conditions of the rotor (39) change over the rotor rotation as a result of the deviation of the rotor axis alignment from the intended assignment to the wind direction ("Inclined blowing") can be seen, the control device (38) through Evaluation of the signals related to the rotor rotation angle, the direction and at least Recognize the approximate size of the wind direction deviation and the effect of a Wind direction deviation from that of a structurally predetermined deviation of the rotor axis direction from the wind direction (e.g. inclination or Arstellung der Rotorachse gegen die Horizontale) unterscheiden kann. Arposition of the rotor axis against the horizontal) can differentiate. 9. Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung der Ausrichtung des Rotors nach der Windrichtung (Windrichtungsnachführung) dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Blattfußes mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten, jedoch außerhalb des Einflußim Normalbetrieb bereiches des Strömungsabrisses an mindestens einem Rotorblatt ein Sensor(178 angebracht ist, der bei Abweichung der Windrichtung von der gewollten Zuordnung der Rotorachse zur Windrichtung ein mit dem Rotorumlauf in definierter Phasenlage auftretendes, z.B. auf der Minderung des Druckunterschiedes zwischen Profiloberseite und Profilunterseite beruhendes wechselnaes Signal erzeugt, aus dessen Vorzeichen und Größe die Regelungseinrichtung(38) die Richtung und Größe der indrichtungsabweichun erkennt, während infolge der auf den @ Umlaufwinkel bezogenen Auswertung konstruktiv vorgegebene, ewollte Abweichungen von der Windrichtung (z.B. Neisung der Rotorachse gegen die Horizontale) zwar eben-.9. The method according to claim 1 for regulating the alignment of the rotor according to the wind direction (wind direction tracking) characterized in that im Area of the blade root with low flow velocities, but outside the influence in normal operation area of the stall on at least one A sensor (178 is attached to the rotor blade, which, if the wind direction deviates from the intended assignment of the rotor axis to the wind direction with the rotor rotation Occurring in a defined phase position, e.g. on the reduction of the pressure difference Generates an alternating signal based on the upper side of the profile and the lower side of the profile, the control device (38) determines the direction and size from its sign and size the in-direction deviation recognizes, while as a result of the relative to the angle of rotation Evaluation of constructively specified, desired deviations from the wind direction (e.g. Inclination of the rotor axis against the horizontal). falls zu einem Signal des Sensors(17) führt, dieses jedoch Wege der falschen Zuordnung zur Phasenlage der Rotorumdrehung als unmaßgeblich erkannt wird, und daß die Regelungseinrichtung(38) aus dem erstgenannten Signal eine Anweisung an die Vorrichtung zur Nachführung der Rotorachse(55) bildet, die Größe und Richtung der Nachführbewegung sowie eine Üt Rahmen des Gesamtsystems der Windenergieanlage sinnvolle Verstellgeschwindigkeit vorgibt. if leads to a signal from the sensor (17), but this way of the incorrect assignment to the phase position of the rotor rotation is recognized as irrelevant, and that the control device (38) generates an instruction from the first-mentioned signal to the device for tracking the rotor axis (55) forms the size and direction the tracking movement as well as a Üt frame of the overall system of the wind turbine specifies sensible adjustment speed. 10. Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung der aerodynamischen Belastung des Rotorblattes bzw. allgemein des Auftrieb erze-ugenden Körpers dadurch gekennzeichnet, daß Fm Bereich der (radialen) Druckpunktlinie(18) der aerodynamisch wirksamen ############ und Auftrieb erzeugenden Profilierung mindestens eines Rotorblattes bzm. Auf trieb erzeugenden Körpers mindestens ein anderer Sensor(19) angeordnet ist, der in geeigneter Weise z.B. die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite der Profilierung bestimmt, aus der in an sich bekannter Weise in Verbindung mit weiteren, vorab bestimmten Größen des Rotorblattes bzw. des Auftrieb erzeugenden Körpers in der Regelungseinrichtung(38) selbst oder in eine.n vorgeschalteten Processor die Belastung des Rctorblattes bzw. des Auftrieb erzeugenden Körpers bestimmt werden kann.10. The method according to claim 1 for determining the aerodynamic load of the rotor blade or, more generally, of the body generating lift, characterized in that that Fm area of the (radial) pressure point line (18) of the aerodynamically effective ########### and lift-generating profiling of at least one rotor blade bzm. Up generating body at least one other sensor (19) is arranged in a suitable Way e.g. determines the pressure difference between the top and bottom of the profile, from that in a manner known per se in connection with further, previously determined Sizes of the rotor blade or the body generating lift in the control device (38) itself or in an upstream processor, the load of the Rctorblattes or the buoyancy generating body can be determined. 11. Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung der Gesamtbelastung eines Rotorblattes dadurch gekennzeichnet, daß dazu neben der nach der Lehre des Anspruchs 10 be-Stimmten aerodynamischen Belastung weitere Belastung anteile durch die bewegte tasse des Rotorblattes aus den Signalen von Spannungs- bzw. Verformungsaufnehmern wie z.B. Dehnungsmeßstreifen(20) an den tragenden Teilen des Rotorblattes(32 bzw. 33) sowie Meßaufnehmern (21) für die "Schnelle" einer dynamischen oder Schwingungsbewegung im Bereich von etwa 60% bis 80% der radialen Erstreckung des Rotorblattes(32 bzw. 33) bestimmt und der aerodynamischen Belastung überlagert werden, wobei die Uberschreitung eines vorab bestimmten Grenzwertes der Gesamtbelastung oder das oder die Signale bei einer Schwingungsbewegung bei uberschreitung eines durch die Auslegung der Windenergieanlage gegebenen Grenzwertes für die Schwingungsbewegung (Amplitude, Schnelle) zur Auslösung einer Verstellbewegung des bzw. der Rotorblätter(32,33) um ihre Längsachse zur Verstellung des Blatteins tellwinkels herangezogen wird, ts die dynamische oder Schwingungsbewegung abzubauen.11. The method according to claim 1 for determining the total exposure of a Rotor blade, characterized in that in addition to that according to the teaching of the claim 10 certain aerodynamic load further load components due to the moving cup of the rotor blade from the signals from stress or deformation sensors e.g. strain gauges (20) on the load-bearing parts of the rotor blade (32 resp. 33) as well as measuring sensors (21) for the "speed" of a dynamic or oscillating movement in the range of about 60% to 80% of the radial extension of the rotor blade (32 or 33) are determined and the aerodynamic load superimposed, the excess a predetermined limit value of the total exposure or the signal or signals in the case of an oscillatory movement when one is exceeded due to the design of the wind turbine given limit value for the oscillation movement (amplitude, speed) for triggering an adjustment movement of the rotor blade or blades (32, 33) about their longitudinal axis for adjustment the blade pitch angle is used, ts the dynamic or oscillatory movement dismantle. 12. Verfahren nach Anspruch 1 zur Begrenzung der Rotorleistung bei Überschreitung der abnehmbaren Generatorleistung durch die angebotene Rotorleistung dadurch gekennzeichnet, daß in Bereich zwischen sowie außerhalb der ersten und zeiten Sensoren( ura 2 bzw. 3 bzw. 4)- für den Strömungsabriß besondere Sensoren (z.B. 22,23,24,25) angebracht sind und daß dann, wenn die am Rotor anstehende Leistung die vom Generator abnehmbare LeistunC übersteigt, lie Regelungseinrichtung(38) die Aufgabe der ersten und zweiten Sensoren (1 und 2 bzw.12. The method according to claim 1 for limiting the rotor power Exceeding the removable generator power due to the offered rotor power characterized in that in the area between and outside of the first and times Sensors (ura 2 or 3 or 4) - special sensors (e.g. 22,23,24,25) are attached and that when the power on the rotor the power that can be drawn from the generator is exceeded, the regulating device (38) Task of the first and second sensors (1 and 2 resp. 3 bzw. 4) für den Strömungsabriß sukzessive auf andere Sensoren, z.B. die besonderen Sensoren(22,23 bzw. in der Folge: 24,25), überträgt und den Blatteinstellwinkel entsprechend verstellt, so daß dadurch, daß nun ein größerer Teil des Rotorblattes(32,33) von vornherein im bereich der abgerissenen Strömung liegt, die aus dem Wind aufgenommene Leistung dieses Rotorblattes(32 bzw. 33) oder - bei gekoppelter Verstellung der Rotorblätter(32,33) - des --ganzen Rotors (39) verringert wird. 3 or 4) for the flow stall successively to other sensors, E.g. the special sensors (22,23 or in the following: 24,25), transmits and the Blade pitch angle adjusted accordingly, so that now a larger one Part of the rotor blade (32, 33) from the start in the area of the broken flow lies, the power absorbed from the wind of this rotor blade (32 or 33) or - with coupled adjustment of the rotor blades (32,33) - of the - whole rotor (39) is decreased. 13. Verfahren nach Anspruch 1 zum Schutz des Rotors der Windenergieanlage vor unzulässiger Drehzahlerröhung dadurch gekennzeichnet, daß die Regelunseinrichtung(38) aufgrund des Signals eines Drehzahlwächters, wie er in den verschiedensten Ausführungen bekannt ist, den unzulässigen Anstieg der Rotordrehzahl erkennt und den Blatteinstellwinkel zur Erhöhung des Anteils abgerissener Strömung an Rotorblatt(32 bz../und 33) so weit zustellt, bis eine weitere Drehzahlzunahme nicht mehr festgestcllt wird, und daß die Regelungseinrichtung(38) während dieser Zustellbewegung des Blatteinstellwinkels die Lage der Abreißgrenze dor Strömung dahingehend ######### durch Verfolgung der Signale der verschiedenen Sensoren überwacht, daß dann, wenn die Abreißgrenze der Strömung einen vorbestimmten Sensor, z.B. den äußersten der besorderen Sensoren(25), erfaßt, die Regelungseinrichtung (38) den Rotor umgehen, wie in den Ansprüchen beschrieben, stillsetzt, wobei der Drehzahlwächter mit dem Erkennen der unzulässigen Drehzahlerhöhung selbständig auf einen redundant parallel arbeiten den Zweig der Regelungseinrichtung(38) umschaltet, der seine Betriebsenergle und Stellenergie (z.B. hydraulisch) aus einem Speicher bezieht, so daß die Energieversorgung einschließlich des Energiebedarfs für einen anschließenden Stillsetzvorgang gesichert ist, wobei das sonstige System der Regelungseinrichtung(38) überwachende Punkt ion hat und seine normale Funktion dann wieder aufnimmt, wenn infolge der Verstellung des Blatteinstellwinkels die Drehzahlzunahne beendet ist, bevor die Grenze der abgerissenen Strömung den vorbestimmten Sensor erreicht hat, und wenn sich die Drehzahl des Rotors wieder auf den normalen Wert zurückgebildet hat.13. The method according to claim 1 for protecting the rotor of the wind turbine against impermissible increase in speed, characterized in that the control device (38) due to the signal of a speed monitor, as it is in the most diverse Versions is known, recognizes the impermissible increase in the rotor speed and the blade pitch angle to increase the proportion of broken flow on the rotor blade (32 bz ../ and 33) until a further increase in speed is no longer determined is, and that the control device (38) during this feed movement of the blade pitch angle the location of the tear-off limit dor flow to that effect ######### by tracking the Signals from the various sensors monitored that when the breakaway limit of the Flow a predetermined sensor, e.g. the outermost of the sensors (25) to be ordered, detected, the control device (38) bypasses the rotor, as described in the claims, stops, whereby the speed monitor detects the impermissible increase in speed independently on a redundant parallel work the branch of the control device (38) that switches its operating energy and control energy (e.g. hydraulic) from one Memory refers, so that the energy supply including the energy demand is secured for a subsequent shutdown process, with the rest of the system the control device (38) monitoring point ion and its normal function then resumes when, as a result of the adjustment of the blade pitch angle Speed teeth finished before the border of the demolished Flow has reached the predetermined sensor and when the speed of the rotor has returned to normal. 14. Verfahren nach Anspruch 1 zum Stillsetzen des Rotors der Windenergieanlage dadurch gekennzeichnet, aaß mit der Anweisung zum Stillsetzen der Blatteinstellwinkel, gesteuert durch die Regelungseinrichtung(38), so weit weggestellt wird, bis sich an dem Rotorblatt oder den Rotorblättern(32'33) infolge Negativanströmung eines Teiles oder des ganzen Auftrieb erzeugenden Profiles die Richtung des Auf triebes unkehrt und an der Rotorachse(31) ein den Rotor abbremsendes aerodynamisches Moment entsteht, wobei während eines ersten Teiles der Verstellung des Blatteinstellwinkels der Generator oder die Arbeitsmaschine(56) mitbremsen können, bis a.) bei geforderter fester Drehzahl von Generator oder Arbeitsmaschine(36) (z.B. Synchrongenerator) die aus dem Wind auf genommene Leistung zu null geworden ist und Generator oder Arbeitsmaschine wegen der bei Abbremsung abnehmenden Drehzahl abgeschaltet werden nüssen oder b.) bei drehzahlvariablem Generator oder Arbeitsmaschine das untere Ende des tetriebs- Drehzahlbereiches erreicht ist und abgeschaltet werden muß, wobei bis zum streichen dieser Abschaltdrehzahl die Verstellung des Blatteinstellwinkels schon so weit fortgeschritten ist bzw. seit kann, daß eine gewünschte aerodynamische sreasleistune des Rotors schon vor dem Abschalten von Generator oder Arbeitsmaschine ereicht ist, so daß dieses Aggregat dann unter Überwachung durch die Regelungseinrichtung(38) lastlos, aber betriebsbereit mitläuft, bis die Abschaltdrehzahl erreicht ist, wobei die Verstellung des Blatteinstellwinkels insgesamt und über den weiteren Stillsetzvorgang so geführt wird, daß die Lage der Nullauftriebsgrenze (z. S. gekennzeichnet durch die zu null werdende Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite des Auftrieb erzeugenden Profiles bezogen auf den Profildruckpunkt) stets zwischen mindestens zwei übrigen Sensoren(26,27) liegt, deren Lage so bestimmt ist, daß unter diesen Umstanden stets ein bremsendes aerodynamisches Moment am Rotor ansteht, während die Regelungseinrichtung(38) aus der radialen Wanderung der Lage der Nullauftriebsgrenze und den entsprechenden Signalen der übrigen Sensoren(z.B. 26,27) das Auftreten von positiven oder negativen Böen (Windgeschwindigkeitsänderungen) erkennen und dieses ##### durch Verstellung des Blatteinstellwinkels ausregeln kann, wobei die Anordnung einer größeren, nicht dargestellten Zahl derartiger übriger ensoren die Bestimmung des zeitlichen Verlaufes einer Wanderung der Nullauftriebsgrenze infolge von Böen erlaubt, worauf durch die Regelungseinrichtung(38) die für den vorliegenden Fall optimale Stellgeschwindigkeit für den Blatteinstellwinkel bestimmt werden kann (z.B. Auswahl aus bei der Auslegung der Windenergieanlage vorab ermittelten Werten).14. The method according to claim 1 for shutting down the rotor of the wind turbine characterized by the instruction to stop the blade pitch angle, controlled by the control device (38), is moved away until on the rotor blade or the rotor blades (32'33) as a result of a negative flow of a Part or all of the profile generating buoyancy, the direction of the drive on reversed and an aerodynamic moment braking the rotor on the rotor axis (31) arises, during a first part of the adjustment of the blade pitch angle the generator or the working machine (56) can also brake until a.) when required Fixed speed of generator or driven machine (36) (e.g. synchronous generator) the power taken from the wind has become zero and generator or Working machine are switched off because of the decreasing speed during braking nuts or b.) in the case of a variable-speed generator or driven machine, the lower one The end of the operating speed range has been reached and must be switched off, whereby until this cut-off speed is deleted the adjustment of the The blade pitch angle has already progressed so far, or has been able to, that a Desired aerodynamic performance of the rotor even before switching off Generator or machine is reached, so that this unit is then under supervision runs through the control device (38) without load, but ready for operation until the Shut-off speed is reached, with the adjustment of the blade pitch angle as a whole and is guided over the further stopping process so that the position of the zero lift limit (e.g. characterized by the zero pressure difference between the upper and Underside of the buoyancy-generating profile in relation to the profile pressure point) lies between at least two other sensors (26, 27), the position of which is determined in such a way that that under these circumstances there is always a braking aerodynamic moment on the rotor pending while the control device (38) from the radial migration of the situation the zero lift limit and the corresponding signals from the other sensors (e.g. 26,27) the occurrence of positive or negative gusts (changes in wind speed) recognize and correct this ##### by adjusting the blade pitch angle, the arrangement of a larger number, not shown, of such others ensors the determination of the temporal course of a hike the zero lift limit due to gusts allowed, whereupon the control device (38) the optimum adjustment speed for the blade pitch angle for the present case can be determined (e.g. selection in advance when designing the wind turbine determined values). 15. Verfahren nach Anspruch 1 zum Anfahren des Rotors aus dem Stillstand dadurch gekennzeichnet, daß bei stillstehender Anlage und über die Rotorbremse (37) festgebremstem Rotor(39) der Blatteinstellvorbestimmter winkel so weit zugestellt wird, bis ein im Bereich der Profilhinterkante angeordneter, den Strömungsabriß feststellender Sensor, insbesondere einer der erstern und zweiten Sensoren(1 bis 3), der weiteren Sensoren(z.B. 7 bis 12), der zusätzlichen Sensoren (z.B.13,14) oder der besonderen Sensoren(z.E. 22 bis 25) vom Strömungsabriß erfaßt wird und die Abreißgrenze der Strömung den radial innen nächstliegenden Sensor gleicher Funktion noch nicht erfaßt, worauf über die Regelungseinrichtung(3S) die Rotorbremse(37)gelöst wird und der Rotor unter der Wirkung des anstehenden antreibenden Momentes eine beschleunigte Drehbewegung ausführt, wobei die Lage der Abreißgrenze der Strömung durch Verstellung des Blatteinstellwinkels bis zum Erreichen einer vorgegebenen Rotordrehzahl von z.B. 40% der Nenndrehzahl zwischen den beiden oben angesprochenen ensoren gehalten wird, worauf dann - - wenn nicht bereits von Anfang an so eingerichtet - die ersten und zweiten Sensoren(1 und 2 bzw. 3 bzw. 4) die Augabe dieser Sensoren übernehmen, bis a.) bei hoher Windgeschwindigkeit v der Rotor(39) die Solldrehzahl erreicht und der Generator oder die Arbeitsmaschine (36) zugeschaltet wird, woraufhin der weitere Betrieb der v.'indenergieanlage(30)1 z.B. wie in den voranstehenden Ansprüchen beschrieben, erfolgen kann.15. The method according to claim 1 for starting the rotor from standstill characterized in that when the system is at a standstill and via the rotor brake (37) locked rotor (39) the blade setting predetermined angle so far advanced is until a arranged in the area of the trailing edge of the profile, the flow stall detecting sensor, in particular one of the first and second sensors (1 to 3), the other sensors (e.g. 7 to 12), the additional sensors (e.g. 13, 14) or the special sensors (e.g. 22 to 25) are detected by the stall and the breakaway limit of the flow is the closest sensor with the same function radially on the inside not yet detected, whereupon the rotor brake (37) is released via the control device (3S) becomes and the rotor under the effect of the driving torque executes accelerated rotary movement, the position of the tear-off limit the Flow by adjusting the blade pitch angle until a predetermined one is reached Rotor speed of e.g. 40% of the nominal speed between the two mentioned above ensoren is held, whereupon - - if not set up in this way from the start - the first and second sensors (1 and 2 or 3 or 4) the output of these sensors take over until a.) At high wind speed v the rotor (39) reaches the target speed reached and the generator or the machine (36) is switched on, whereupon the further operation of the energy plant (30) 1, e.g. as in the preceding Claims described, can be done. b.) bei niedriger Wingeschwindigkeit vw der Sensor(5) die Annäherung an den Vortex-Zustand signalisiert, worauf hin die Sensoren(5,6) mit ihren Signalen die weitere Führung der Verstellung des Blatteinsteliwinkels übernehmen und der Rotor weiter beschleunigt, bis mit dem Erreichen der Solldrehzahl der Generator oder die Arbeitsmaschine(36) zugeschaltet wird, worauf der weitere Betrieb der i,rindenergieanlage (30) z.B. wie in den voranstehenden Ansprüchen beschrieben erfolgen kann.b.) at low wing speed vw the sensor (5) the approach signaled to the vortex state, whereupon the sensors (5,6) with their signals take over the further guidance of the adjustment of the blade adjustment angle and the The rotor continues to accelerate until the generator reaches the target speed or the working machine (36) is switched on, whereupon the further operation of the bark energy system (30) e.g. as described in the preceding claims. 16. Windenergieanlage mit aktiver Regelung und mit uif.eß-, Regel- und Stelleinrichtungen sowie einen elektrischen Generator oder einer Arbeitsmaschine gekennzeichnet dadurch, daß für ein optimales TEosten-Nutzen-Verhältnis bei Einsatz des in den voranstehenden Ansprüchen beschriebenen Verfahrens zur Regelung einer Windenergieanlage(30) diese 7ndenergieanlage u.a. folgende T;Ierkmale aufweist: a.) das Rotorblatt oder die Rotorblätter(32,33) sind für niedrige Start-Windgeschwindigkeit ausgelegt; b.) die Nennleistung des elektrischen Generators oder der Arbeitsmaschine(36) entspricht dem Zweibis Dreifachen der Rotorleistung im Bereich des maximalen Leistungsbeiwertes cp des Rotors(39) bei normalen Betriebsbedingungen; c.) es sind Regelungseinrichtungen(38) vorhanden, die Signale bzw. die zumindest auch Signale verarbeiten, welche aus der Umströmung des aeroaynamisch wirksamen und Auftrieb erzeugenden Profiles mindestens eines verstellbaren Rotorblattes(32,33) oder eines verstellbaren Teiles mindestens eines Rotorblattes gewonnen werden, wobei im letzteren Fall weitere Signale aus der Umströmung des nicht verstellbaren Teiles des Rotorblattes oder der Rotorblätter gewonnen werden können; d.) es sind Sensoren am aerodynamisch wirksamen und Auftrieb erzeugenden Profil mindestens eines Rotorblattes angebracht, die die Zustandsgrößen der Strömung um das Rotorblatt und/oder den zeitlichen Verlauf dieser Zustandsgrößen und/oder einen Umschlag bzw. den Wechsel einer Größe zwischen zwei oder mehreren charakteristischen Rereichen erfassen; e.) bei der Dimensionierung der indenergieanlage werden hinsichtlich der aerodynamischen Belastungen in Schubrichtung(d.h. in Richtung der Rotorachse(51)) allein solche Lasthöhen berücksichtigt, wie sie im Bereich maximalen Leistungsbeiwertes c p auftreten, wobei die Auslegung hinsichtlich dieser Lasten auf Dauerfestigkeit erfolgt, während sich die zu berücksichtigende Belastung des Rotors in Umfangsrichtung (tangential) hinsichtlich des aerodynamischen Anteils aus der maximalen Generatorleistung bestimmt.16. Wind turbine with active regulation and with uif.eß-, control- and actuating devices as well as an electrical generator or a work machine characterized in that for an optimal cost-benefit ratio when used of the method described in the preceding claims for regulating a Wind power plant (30) this 7nd power plant has the following features, among others: a.) the rotor blade or the rotor blades (32,33) are for low starting wind speed designed; b.) the nominal power of the electric generator or the working machine (36) corresponds to two to three times the rotor power in the area of the maximum power coefficient cp of the rotor (39) under normal operating conditions; c.) there are control devices (38) present, the signals or at least also process signals from the Flow around the aerodynamically effective and buoyancy generating profile at least an adjustable rotor blade (32,33) or an adjustable part at least a rotor blade can be obtained, in the latter case further signals from the flow around the non-adjustable part of the rotor blade or the Rotor blades can be won; d.) there are sensors on the aerodynamically effective and lift generating profile attached to at least one rotor blade, which the state variables the flow around the rotor blade and / or the time course of these state variables and / or an envelope or the change of a size between two or more capture characteristic areas; e.) when dimensioning the indenergy system are determined in terms of aerodynamic loads in the thrust direction (i.e. in the the rotor axis (51)) only takes into account such load heights as they are in the maximum area Performance coefficient c p occur, the design with regard to these loads on fatigue strength takes place, while the load to be taken into account of the Rotor in the circumferential direction (tangential) with regard to the aerodynamic part determined from the maximum generator power.
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