DK176552B1

DK176552B1 - Variabelt speed nav

Info

Publication number: DK176552B1
Application number: DK200501847A
Authority: DK
Inventors: Tommy Soerensen
Original assignee: Lm Glasfiber As
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2008-08-04
Also published as: US8109733B2; US20090022589A1; EP1966487A1; WO2007073736A1; DK200501847A

Description

i DK 176552 B1

Variabelt speed nav

Opfindelsen angår en metode til hastighedsregulering af vinger roterende i et rotorplan på et vindenergianlæg samt et vindenergianlæg med regulerbare 5 vinger.

Baggrund I forbindelse med vindenergianlæg til energiproduktion reguleres vingernes omdrejningshastighed i forhold til vindens hastighed, således at mest muligt 10 af vindens energi omsættes til elektrisk energi. For at udnytte mest muligt af vindens energi skal vingetiphastigheden, der beskriver vingespidsens hastighed, tilpasses vindhastigheden. Dette gøres ved at ændre vingernes omløbshastighed i takt med, at vindhastigheden ændres. Ved en optimal udnyttelse af vindenergien er vingetippens hastighed proportional med vindhastig-15 heden, således at vingetiphastigheden øges, når vindhastigheden øges og tilsvarende sænkes, når vindhastigheden falder.

I dag er vingerne på et vindenergianlæg konstrueret som en stiv rotor, hvilket betyder, at de enkelte vinger i anlægget alle har samme omløbshastighed.

20 Det vil sige, at vinklen mellem to vinger I et vindenergianlæg med i alt tre vinger er 120 grader. Vingernes hastighed kan reguleres ved at stalle eller pit-che vingerne, således at vindens angrebsvinkel på vingen optimeres til vindhastigheden. Når vingen aktiv stall-reguieres ændres angrebsvinklen, således at der dannes turbulente luftstrømninger henover vingen, og herved re-25 duceres vingens opdrift. Vingen vil derfor bremses, når den ståller, men den kan reguleres tilbage, således at angrebsvinklen optimeres, og vingen igen vil opnå maksimal opdrift. Når vingen pitch-reguleres, ændres vindens angrebsvinkel i modsat retning, end når der aktiv stall-reguleres, og derved mister vingen sin opdrift, men der dannes ikke turbulente strømninger henover 30 vingen. Rotorens omdrejningshastighed reguleres i takt med, åt vindhastigheden ændres, og denne regulering skertypisk på baggrund af en måling af vindhastigheden med eksempelvis et anemometer. Vindhastigheden måles typisk på nacellen altså i tilnærmelsesvis samme højde som vindmøllenavet, 2 DK 176552 B1 således at vingernes rotationshastighed bestemmes ud fra vindens hastighed ved navet.

Imidlertid varierer vindhastigheden med højden overjorden og vil typisk være 5 stigende med stigende højde over jorden. Derfor vil hver enkelt vinge møde forskellige vindhastigheder i løbet af en rotation, således at vingen påvirkes af en relativ stor vindhastighed i toppen af rotationen og en mindre vindhastighed i bunden af rotationen. Da vingernes rotationshastighed reguleres ud fra vindhastigheden ved navet, vil vingen have tendens til at løbe for hurtigt, 10 når den befinder sig i øverste halvdel af rotationen, og for langsomt når den befinder sig i nederste halvdel af rotationen, hvilket giver anledning til kræfter i navet. For at mindske disse laster bliver vingerne i dag individuelt pitch-reguleret (US 6604907; W02005090781). Det sker typisk ved at pitche vingerne ud af vinden, når de befinder sig i øverste halvdel af rotationen, og 15 derved reduceres opdriften på vingerne, hvorved vingen mister lidt af sin fremdrift. En ulempe ved dette system er, at vindens energi ikke udnyttes optimalt, når vingerne pitches ud af vinden, fordi vingetippens hastighed ikke i længere er optimal i forhold til vindens hastighed.

20 Formål og beskrivelse af opfindelsen

Det er formålet med denne opfindelse at beskrive en alternativ metode til at regulere vingerne i et vindenerglanlæg, således at ovenstående problemer afhjælpes eller løses.

25 Dette opnås med en metode til hastighedsregulering af vinger roterende i et rotorplan på et vindenergianlæg, hvor vinklen mellem mindst to vinger i rotorplanet ændres. Det betyder, at vlngetiphastigheden for vingerne kan reguleres, således at den er optimal i forhold til vindhastigheden under hele rotationen. Dette opnås ved at ændre hver vinges vinkeldrejning, ved hvilken her og 3 o i det følgende forstås den vinkel i rotorplanet, som vingen er drejet væk fra sit nulpunkt eller initiale traditionelle indstilling og altså nærmere til og/eller fjernere fra en af de øvrige vinger. Ved at ændre en vinges vinkeldrejning øges eller mindskes vingetippens omdrejningshastighed tilsvarende. Vingerne i DK 176552 B1 3 vindenergianlægget kan justeres, således at vinklen mellem vingerne ændres I forhold til en vinges position i rotorplanet i modsætning til i et traditionelt vindenergianiæg, hvor vinklen mellem vingerne er fast. Resultatet er, at vingernes indbyrdes vinkelafstand kan ændres i løbet af en rotation, hvilket står 5 i modsætning til et standard vindenergianlæg, hvor vingerne har en konstant indbyrdes vinkel ved navet, (f.eks. 120 grader i et vindenergianlæg med 3 vinger).

I en yderligere udførelsesform af metoden til hastighedsregulering ændres ίο hver vinges vinkeldrejning i rotorplanet individuelt. Herved opnås det fordelagtige, at vingetiphastigheden for hver enkelt vinge kan optimeres i forhold til vindhastigheden. Dette er en stor fordel, fordi vindhastigheden varierer omkring vindenergianlægget, og ved at optimere hver enkelt vinge til vindhastigheden vil mere af vindenergien kunne udnyttes.

15 I endnu en udførelsesform ændres vingernes vinkeldrejning i rotorplanet cyklisk. Hermed reguleres hver vinges omdrejningshastighed ligeledes cyklisk, hvilket udgør en enkel men effektiv form for regulering, som forholdsvis let kan implementeres.

20 I yderligere en udførelsesform accelereres hver vinge, mens vingen er på vej opad, ved at vinkeldrejningen øges. Dette er en fordel, idet vindhastigheden vokser med højden, hvorfor vingens optimale vingetiphastighed tilsvarende vokser med højden, hvilket opnås ved at accelerere vingen som beskrevet.

25 I en yderligere udførelsesform decelereres vingen, mens vingen er på vej nedad, ved at vinkeldrejningen mindskes. På tilsvarende vis som nævnt ovenfor kan vingens hastighed hermed tilpasses vindens variation som funktion af afstanden overjorden.

30 I endnu en udførelsesform anvendes vindens hastighed, vingens position eller vingens hastighed til regulering af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet. Dette bevirker, at vingens vinkeldrejning, og dermed dens hastig- 4 DK 176552 B1 hed, kan reguleres og styres som funktion af den aktuelle lokale vindhastighed sammenholdt med, hvor i rotationen vingen befinder sig. Ligeledes kan vingens tiphastighed løbende kontrolleres og korrigeres, hvis den ikke er optimal i forhold til vindhastigheden 5 På tilsvarende vis kan mindst en vinges acceleration i endnu en udførelsesform af opfindelsen anvendes til regulering af mindst en vinges vinkeldrejning I rotorplanet. Herved opnås det fordelagtige, at vingens acceleration kan kontrolleres, og der kan korrigeres for evt. fejl eller unøjagtigheder i vingens ac-10 celeration.

I en yderligere udførelsesform ændres mindst en vingens vinkeldrejning mellem -12 og +8 grader i forhold til vingens nulpunkt eller initiale indstilling.

Herved sikres det, at vingens hastighed kan ændres, således at den kan op-15 timeres til de typiske vindhastighedsvariationer omkring et vindenergianlæg. Endvidere sikres det, at vingerne ikke kan støde sammen eller komme for tæt på hinanden.

Opfindelsen angår desuden et vindenergianlæg omfattende en rotor med et 20 antal vinger, hvor mindst en vinge er monteret således, at dens vinkeldrejning i rotorplanet kan ændres i forhold til mindst en anden vinge. Det betyder som tidligere beskrevet for metoderne ifølge opfindelsen, at vingetiphastig-heden for hver vinge kan reguleres, således at den er optimal i forhold til vindhastigheden i hele rotationen. Resultatet er, at vingernes indbyrdes vin-25 kelafstand kan ændres i løbet af en rotation i modsætning til et standard vindenergianlæg, hvor vingerne har en konstant indbyrdes afstand (f.eks.

120 grader i et vindenergianlæg med 3 vinger). Fordelene hermed er som nævnt tidligere.

3 0 Endvidere angår opfindelsen et system til styring af vinger i et vind-energianlæg som beskrevet ovenfor. Styresystemet omfatter1 en eller flere vindhastighedsmålere til måling af vindens hastighed, hvilken vindhastighed benyttes til styring af mindst en af vingernas vinkeldrejning i rotorplanet. Det- DK 176552 B1 5 te bevirker, at vingens hastighed kan reguleres som funktion af den aktuelle reelle vindhastighed, som vingen oplever, og ligeledes kan vingens hastighed reguleres, hvis der forekommer ændringer i vindhastigheden. Vindhastigheden kan ligeledes udledes fra vindenergianlæggets effektsignål, idet effekten 5 udtrykker middelhastigheden over hele rotoren.

I en yderligere udførelsesform omfatter systemet en eller flere positionsmålere til måling af mindst en vinges position, hvilken position benyttes til styring af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet. Herved opnås det fordelagti-10 ge, at vingens hastighed kan reguleres, afhængig af hvor i rotationen vingen befinder sig. Dette kan være med til at optimere vingens hastighed, samtidig med at vingens hastighed kan reguleres i forhold til de andre vingers position.

15 I en yderligere udførelsesform omfatter systemet en eller flere vinge hastighedsmålere til måling af mindst en vinges hastighed, hvilken vingehastighed benyttes til styring af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet. Herved opnås det fordelagtige, at vingehastigheden kan kontrolleres' og korrigeres for eventuelle fejl elier unøjagtigheder i vingehastigheden.

20

Endelig omfatter systemet i en yderligere udførelsesform en eller flere accelerationsmålere til måling af mindst en vinges acceleration, hvilken vingeac-celeration benyttes til styring af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet.

Herved opnås det fordelagtige, at vingens acceleration kan kontrolleres, og 25 der kan korrigeres for eventuelle fejl eller unøjagtigheder.

KORT BESKRIVELSE AF TEGNINGER

I det følgende beskrives opfindelsen med henvisning til figurerne, hvor 30 Figur 1 illustrerer et vindprofil foran en vindmølle,

Figur 2 illustrerer, hvor vingernes individuelle hastighed typisk skal reguleres i henhold til opfindelsen, DK 176552 B1 6

Figur 3 illustrerer, hvor vingerne skal accelereres og decelereres i henhold til opfindelsen, 5 Figur 4a - 4d illustrerer nogle mulige vingepositioner på et vindenergianlæg ifølge opfindelsen i forhold til vingernes position i et standard vindenerglan-lasg med tre vinger,

Figur 5 illustrerer en udførelsesform af opfindelsen, hvor der er blevet tilføjet lo en kontravægt,

Figur 6 illustrer principperne for, hvordan positionen af den enkelte vinge kan ændres ved navet, og 15 Figur 7 viser et blokdiagram af, hvordan styringen af vindenergianlægget kan implementeres.

BESKRIVELSE AF UDFØRELSESFORMER

Figur 1 illustrerer et vindprofil (101) foran et vindenergianlæg (102). Vindhas-20 tigheden, V, er angivet ud af den vandrette akse (103), mens højden, h, over jordoverfladen er angivet på den lodrette akse (104). Vindprofilens form afhænger af, i hvilket terræn profilen skal beskrive vinden, men generelt gælder det, at vindhastigheden øges, når højden øges. Derfor vil de enkelte vinger i vindenergianlægget blive påvirket af forskellig vindhastighed, afhængig 25 af hvor i rotationen vingen (105a, 105b) befinder sig. Således oplever den øverste vinge (105a) en større vindhastighed end den nederste vinge (105b). Vindhastigheden i samme højde som vindenergianlæggets nav kaldes for Vo (106). For at udnytte mest muligt af vindens energi skal hver enkelt vinge-tiphastighed reguleres proportionalt med vindens hastighed. Vingerne i vind-30 energianlægget reguleres i denne opfindelse derfor således, at deres hastighed øges, når de udsættes for en større vindhastighed. Derfor vil den øverste vinge (105a) have en større rotationshastighed end den nederste vinge (105b). Derved udnyttes vindens energi bedre end ved tidligere systemer, DK 176552 B1 7 hvor vingernes rotationshastighed reguleres ud fra vindhastigheden (106) ved vindenergianlæggets nav, og hvor alle vinger har samme hastighed i hele rotationen.

5 Figur 2 illustrerer, hvor vingernes individuelle hastighed kan reguleres i henhold til opfindelsen. Vindmøllevingerne roterer i retningen vist med pilen (201). Vindens hastighed omkring vindenergianlægget (102) varierer som skitseret i figur 1, hvilket medfører, at en vinges omdrejningshastighed bør ændres tilsvarende i løbet af en rotation for at opnå en optimal udnyttelse af io vindens energi. Den optimale omdrejningshastighed, ω, i forhold til vindhastigheden sættes lig med en konstant, ko, i samme højde som vindmøllenavet. Når vingen (105) befinder sig i øverste halvdel (203) af rotationen, hvor vindhastigheden er større, vil den optimale omdrejningshastighed ligeledes være større end ko. Omvendt vil den optimale omdrejningshastighed være 15 mindre end ko, når vingen befinder sig i nederste halvdel (204) af rotationen.

Figur 3 illustrerer, hvor vingerne i en rotation derfor med fordel kan accelereres eller deceleneres i henhold til opfindelsen. Vindmøllevingeme roterer i retningen vist med pilen (201). For at opnå den ønskede vingetiphastighed, 20 som beskrevet i figur 2, skal vingerne accelereres og decelereres i løbet af en rotation. Figuren illustrerer, hvor i rotationen vingerne skal accelereres.

Vingen har typisk sin minimumshastighed i bunden af rotationen, og derfor skal vingens acceleration, a, være positiv, mens vingen er på vej op, a>0 (301) i dette område. Når vingen har nået toppen af en rotation, har den ty-25 pisk sin maksimumshastighed, og derfor skal accelerationen1 være negativ (en deceleration), når vingen bevæger sig ned igen. Accelerationen o, er derfor mindre end nul (302), når vingen befinder sig i dette område. De viste accelerationer er ikke begrænsende for, hvor vingerne skal accelereres ifølge opfindelsen, fordi accelerationen også afhænger af en eventuel generel stig-30 ning eller et fald i vindhastigheden.

Figur 4a - 4c illustrerer, hvordan vingernes position i denne opfindelse kan reguleres efter vindhastigheden og i forhold til hinanden. Vingernes position 8 DK 176552 B1 sammenlignes med positionerne i et traditionelt vindenergianlæg (401) med tre vinger. Ifølge opfindelsen kan vingerne i vindenergianlægget (A, B, C) drejes i en vinkel inde ved navet i forhold til vingens almindelige indstilling i et vindenergianlæg (også kaldt vingens nulpunkt), hvor vinklen mellem vingerne 5 er fast. Resultatet er, at vingernes indbyrdes vinkelafstand kan ændres i løbet af en rotation, hvilket står i modsætning til et standard vindenergianlæg med tre vinger, hvor vingerne (A’, B’, C’) har en konstant indbyrdes afstand på 120 grader inde ved navet. Den indbyrdes vinkelafstand længere ude ad vingen kan variere en anelse på grund af vingernes udbøjning som følge af lo deres egenvægt. Vingerne (A’, B’, C’) i et standard vindenergianlæg roterer, som tidligere nævnt, med en konstant omdrejningshastighed, som typisk er bestemt ud fra vindhastigheden ved navet. Ved ikke at fastholde de 120 grader mellem hver vinge men i stedet ændre hver vinges vinkeldrejning, 402, 403, kan hver vinge reguleres til at køre optimalt i forhold til den vindhastig-15 hed, som gælder der, hvor vingen er i sin rotation, og der kan således tages højde for vindens variation som funktion af højden over jorden. Figurerne 4a - 4d illustrerer fire mulige positioner af vingerne i et vindenergianlæg i henhold til opfindelsen.

20 f figur 4a befinder vinge A sig øverst oppe i rotationen og er her sammenfaldende med en reference-vinge A\ men den har en større hastighed, fordi den er accelereret op som beskrevet i figur 3. Vinge B har en mindre hastighed end vinge B’, fordi den befinder sig i nederste halvdel af rotationen, men den har tidligere flyttet sig i forhold til vinge B’, fordi den i øverste halvdel 25 havde en større hastighed end B’. Derfor er vinge Bs vinkeldrejning (402) i denne figur positiv (samme retning som rotationsretningen), og vingen er foran B\ men B’ henter ind på B. Vinklen mellem vinge A og B er derfor i denne situation større end 120 grader. Vinge C har en mindre hastighed end vinge C’, og Cs vinkeldrejning (403) er negativ (modsat notationsretningen). Derfor 3 0 er vinklen mellem vinge C og vinge A større end 120 grader. 1 figur 4b har reference-vingerne (A’, B\ C’) roteret en kvart omgang, og det ses nu, at vinge A har overhalet A'. Dette skyldes, at A i øverste halvdel har DK 176552 B1 en større hastighed end A\ Vinge B er blevet overhalet af vinge B', fordi den i nederste halvdel har en mindre hastighed. Vinge C er stadig bagved vinge C’ men er begyndt at hente ind på C\ fordi den befinder sig i øverste halvdel af rotationen.

5

Efter yderligere at have roteret en kvart omgang (figur 4c) er vinge A og A’ igen sammenfaldende, fordi vinge A' har indhentet A i løbet af den sidste kvarte rotation. Vinge B er stadig bag ved B’ men henter nu, i modsætning til figur 4b, ind på vinge B\ Vinge C har i løbet af den sidste kvarte rotation io overhalet vinge C’ og har stadig en større hastighed.

I figur 4d har reference-vingerne (A\ B’, C) roteret yderlige en kvart omgang.

Vinge A har i denne kvarte omgang haft en lavere hastighed end reference-vingerne og er derfor blevet overhalet af vinge A’. Vinge B har derimod haft 15 en større hastighed end reference-vingerne, og derfor har den passeret vinge B\ Vinge C har nu en mindre hastighed end reference-vingen C’ og bliver derfor indhentet af C’.

Figur 4a - 4c tjener blot som illustration af, hvordan vingernes hastigheder 20 kan reguleres individuelt i forhold til reference-vingerne (A\ B’, C’), fordi det er vindens hastighed, der afgør, hvor hurtigt hver enkelt vinge skal rotere. Figurerne Illustrerer også, hvorledes den indbyrdes vinkelafstand mellem vingerne ændres i løbet afen rotation. Således kan vinklen både være større og mindre end de 120 grader, som normalt separerer vingerne i etvindener-25 gianlæg med tre vinger. I en udførelsesform varieres vinklen for den enkelte vinge, således at den i løbet af rotationen forskydes mellem -12 og +8 grader i forhold tii vingens nulpunkt eller almindelige indstilling. Således er vingen forskudt +8 grader i toppen af rotorplanet, mens den er forskudt -12 grader i bunden. Dette skyldes, at vindhastigheden typisk varier logaritmisk med høj-3 0 den, og derfor vil variationerne være større i nederste halvdel af rotationen end i øverste halvdel af rotationen. Princippet ifølge opfindelsen med at ændre hver vinges vinkeldrejning i rotorplanet uafhængigt af de øvrige vingers indstilling kan ligeledes bruges til at reducere lasterne på vindenergian- i DK 176552 B1 10 lægget, hvilket specielt kan være fordelagtigt ved høje vindhastigheder. Ligeledes kan regulering af hver vinges vinkeldrejning være fordelagtig ved at udjævne turbulens samt laster fra vindstød og lignende. Endvidere kan vinkeldrejninger udnyttes til at dæmpe eventuelle kantvise svingninger i vinger-5 ne, som ellers kan forårsage skader i vingens konstruktion. Endelig kan en vinkeldrejning af en vinge ifølge opfindelsen ligeledes anvendes til at modvirke en vinges udbøjning som følge af dens egenvægt.

f

Figur 5 illustrerer en udførelsesform af opfindelsen, hvor der er blevet tilføjet ίο en kontravægt (501). Da vingernes indbyrdes position i opfindelsen ændres i løbet af rotationen, vil massemidtpunktets position samlet for alle tre vinger også ændres i løbet af rotationen. Det betyder, at navet udsættes for store laster, fordi massemidtpunktets angrebspunkt varierer. Derfor er der i denne udførelsesform monteret en kontravægt, som kan flyttes eller roteres (502) i 15 løbet af rotationen, således at vingernes massemidtpunkt forbliver konstant i midten af navet. I en udførelsesform er kontravægten udformet som en lille vinge, men den kan have mange forskellige udformninger - f.eks. som en cylindrisk boks, en aflang vægtstang med et lod for enden etc.

20 Figur 6 illustrerer principperne for, hvordan vinkeldrejningen af den enkelte vinge kan ændres på forskellig vis ved navet og med forskellige bevægelsesmønstre til følge, hvilke vinkeldrejninger er nødvendige for at kunne ændre den enkelte vinges hastighed under rotationen. Figurerne skitserer navet i et vindenergianlæg med tre vinger set forfra og tjener blot som eksempler, da 25 der både kan være færre eller flere end tre vinger i et vindenergianlæg, og de kan være monteret på mange forskellige måder til navet. Figur 6a viser et nav (601) med tre vinger (A, B, C), hvor hver vinges position kan ændres ved at forskyde vingerne rundt i eksempelvis en cirkelbane langs navets ydre.

Dette kan eksempelvis gøres ved at fastgøre vingerne til en bevægelig un-30 derstøtning (602), der f.eks. via lejer og hydraulik kan flytte og dreje vingerne som vist med pilene (603). Figur 6b viser tre vinger (A, B, C) fastgjort til navets centrum (604), Vingens position ændres i denne udførelsesform ved at ændre hver vinges vinkel ved navets centrum og bevægelsen er markeret 11 DK 176552 B1 med pilen (603). Figur 6c viser tre vinger (A, B, C) fastgjort til navet i en afstand fra navets centrum (606). Vingerne kan her drejes omkring en akse (605) forskudt fra navets akse, således at de kan bevæges sohr» vist med pilen (606). I en yderligere udførselsform udgøres nav-forbindelsen af et eller 5 flere fleksible led, som når den eller de bøjes giver vingen en vinkeldrejning ifølge opfindelsen. De forskellige udførselsformer af vingens forbindelse til navet kan endvidere ligeledes kombineres.

Figur 7 illustrerer med et blokdiagram, hvordan styringen og reguleringen af ίο vindenergianlægget med individuel variabel vingehastighed kan implemente res. Styringen er opbygget omkring en central styreenhed (701), som f.eks. kan være en computer, mikroprocessor, PLC eller integreret som en del af vindenergianlæggets styrecomputer. Styresystemets opgave er at koordinere vingernes bevægelsesmønster, således at hver vinges vingetiphastighed is optimeres i forhold til vindhastigheden. Derudover koordinerer styresystemet også hver enkelt vinges bevægelsesmønstre i forhold til de øvrige vinger i vindenergianlægget. Styresystemet er på forhånd programmeret (702) til, hvordan vingerne skal reguleres/styres i forskellige situationer.. Reguleringen kan ske på baggrund af vindprofiler lagret i styresystemets hukommelse 20 (703), således at der tages højde for vindens ændringer lokalt omkring vind energianlægget. Derudover kan styresystemet (701) modtage inputs fra forskellige sensorer (704, 705, 706, 707), som beskrives nærmere nedenfor, og disse kan indgå i koordineringen af vingernes bevægelse. Styresystemet kan regulere hver enkelt vinge (708A, 708B, 708C) ved at øge eller mindske hver 25 vinges vinkeldrejning og dermed accelerere (709) eller decelerere (710) vingen. Derudover kan vingen også pitch-/stalFreguleres (711), og en nødbremse (712) kan aktiveres. Hver vinge i vindenergianlægget kan styres på denne måde, men figuren viser kun blokkene for én vinge (708A) i detaljer. Endelig styres en elier flere eventuelle kontravægte (713), således at vingernes mas-3 o semidtpunkt hele tiden står i midten af navet.

Et input kan komme fra en vindhastighedsmåler (705) baseret'på eksempelvis et anemometer eller en ultralyds- eller lasermåling, der begge kan måle 12 DK 176552 B1 vindens hastighed ud fra luftpartiklemes refleksion af lyden eller lyset. En måling af vindens hastighed kan sammen med vindprofilerne (703) benyttes tii at afgøre, hvornår vingerne med fordel kan accelereres eller decelereres.

Dette kan f.eks. ske ved at sammenholde de lagrede vindprofiler med vind- 5 hastighederne og kan bl.a. udføres som en cyklisk regulering, således at en vinge som udgangspunkt vil opleve den samme regulering i hver rotation. Derudover kan målingen benyttes til at afgøre, hvordan vingen skal pitch-eller stall-reguieres (711) for at opnå en optimal udnyttelse af vindens energi.

Endelig kan vindmålinger med ultralyd eller laser benyttes til at bestemme ίο vindens hastighed et stykke foran vingen, således at vingernes bevægelse optimeres, før vinden rammer møllen, hvilket bevirker, at vingerne kan reguleres, så de altid har den korrekte indstilling i forhold til vindhastigheden. Vindhastigheden, som hver enkelt vinge rammes af, kan også måles, hvilket betyder, at hver vinges indstilling kan optimeres individuelt til· vindhastighe-15 den. ;

Et andet input kan være en positionsmåler (704), der kan registrere positionen af de forskellige vinger, således at styresystemet hele tiden kan benytte vingernes position i koordineringen og reguleringen. Denne eller disse positi-2 0 onsmålere kan f.eks. baseres på GPS-målinger i hver enkelt vinge eller ved at optage en video-sekvens af vingerne. Vingernes position kan f.eks. indgå i reguleringen af kontravægten, således at vingernes samlede massemidtpunkt hele tiden holdes konstant i centrum af navet. Derudover kan vingernes position benyttes til at afgøre, om vingerne skal accelereres eller decele-25 reres. Dette kan gøres ved at benytte de lagrede vindprofiler (703) sammen med vingens position, og derved opnå oplysninger om vingen skal accelereres eller decelereres. Endelig kan positionsmåleme benyttes til'at afgøre, om vingerne skal nødbremses, f.eks. hvis en eller flere vinger er kommet for tæt på deres yderpositioner.

30

Et tredje og fjedre input kan være måling af vingernes acceleration (706) elier hastighed (707). Disse målinger kan benyttes af styresystemet til at kontrollere, om vingerne reagerer som planlagt, og derved kan styresystemet gribe i 13 DK 176552 B1 ind, hvis dette ikke er tilfældet. Endelig kan målingerne benyttes til at styre kontravægten (713). En accelerations- og hastighedsmåler kan f.eks. konstrueres ved at montere piezoelektriske transducere forskellige steder på vingen ved at benytte et laser-vibrometer, som kan måle accelerationer og 5 hastigheder ud fra en laserstråles reflekteret på vingen eller ved at benytte en GPS-sender monteret på vingerne.

Det viste blokdiagram tjener blot som formål at illustrere, hvordan styresystemet kan sættes op. Styresystemet kan let sættes op, således at en eller ίο flere af de viste komponenter kan undværes, ligesom flere af inputtene kan benyttes samtidig under reguleringen.

Det må forstås, at opfindelsen, således som den er omtalt i nærværende beskrivelse og figurer, kan modificeres eller ændres og fortsat være omfattet af 15 beskyttelsesomfanget af de nedenstående patentkrav.

Claims

14 DK 176552 B1

1. En metode til hastighedsregulering af vinger roterende i et rbtorplan på et vindenergianlæg kendetegnet ved, at vinklen mellem mindst to vinger i rotorplanet ændres. 5

2. En metode tfi hastighedsregulering ifølge krav 1 kendetegnet ved, at hver vinges vinkeldrejning i rotorplanet ændres individuelt.

3. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-2 ken-10 detegnet ved, at vingernes vinkeldrejning i rotorplanet ændres cyklisk.

4. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-3 kendetegnet ved, at mindst en vinge accelereres, mens vingen er på vej opad. is 5. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-4 kendetegnet ved, at mindst en vinge decelereres, mens vingen er på vej nedad.

6. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-5 kendetegnet ved at omfatte anvendelse af vindens hastighed til regulering af 20 mindst en vinges vinkeidrejning i rotorplanet.

7. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-6 kendetegnet ved yderligere at omfatte anvendelse af mindst en vingens position til regulering af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet. 25

8. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-7 kendetegnet ved yderligere at omfatte anvendelse af mindst en vingens hastighed til regulering af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet.

9. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-8 ken detegnet ved yderligere at omfatte anvendelse af mindst en vingens acceleration til regulering af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet. 15 DK 176552 B1

10. En metode til hastighedsregulering ifølge et eller flere af kravene 1-9 kendetegnet ved, at mindst en vingens vinkeldrejning ændres mellem -12 og +8 grader i forhold til vingens nulpunkt.

11. Et vindenergianlæg omfattende en rotor med et antal vinger kendetegnet ved, at mindst en vinge er monteret således, at dens vinkeldrejning i rotorplanet kan ændres i forhold til mindst en anden vinge.

12. Et system til styring af vinger i et vindenergianlæg som beskrevet i krav lo 11 kendetegnet ved at omfatte en eller flere vindhastighedsmålere til måling af vindens hastighed, hvilket vindhastighed benyttes til styring af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet.

13. Et system ifølge krav 12 kendetegnet ved yderligere at omfatte en eller 15 flere positionsmålere tit måling af mindst en vinges position, hvilken position benyttes til styring af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet.

14. Et system ifølge et eller flere af kravene 12-13 kendetegriet ved yderligere at omfatte en eller flere vingehastighedsmålere til måling af mindst en 20 vinges hastighed, hvilken vingehastighed benyttes til styring af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet.

15. Et system ifølge et eller flere af kravene 12-14 kendetegnet ved yderligere at omfatte en eller flere accelerationsmålere til måling af mindst en vin- 25 ges acceleration, hvilken vingeacceleration benyttes til styring af mindst en vinges vinkeldrejning i rotorplanet.