EP2596238A2 - Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system - Google Patents

Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system

Info

Publication number
EP2596238A2
EP2596238A2 EP11730578.9A EP11730578A EP2596238A2 EP 2596238 A2 EP2596238 A2 EP 2596238A2 EP 11730578 A EP11730578 A EP 11730578A EP 2596238 A2 EP2596238 A2 EP 2596238A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acceleration
rotor blade
rotor
determining
bending angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11730578.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Felix Hess
Martin Voss
Boris Buchtala
Christian Eitner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2596238A2 publication Critical patent/EP2596238A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/80Diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/331Mechanical loads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/80Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05B2270/807Accelerometers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine according to the independent patent claims.
  • Wind turbines are controlled by the adjustment of the rotor blades about their longitudinal axis and the Generatorrnoment.
  • the controlled variable for the pitch control is the rotor speed and the manipulated variable is the pitch angle of the rotor blades.
  • the collective pitch control CPC collective pitch control
  • the three rotor blades are all adjusted with the same pitch angle.
  • the synchronous adjustment of the blade angle causes the rotational speed to be above the
  • this blade pitch mechanism is also used as a brake by blowing the blades with the nose into the wind so that the rotor no longer delivers any significant drive torque.
  • pitching and yawing moments on the nacelle result from this collective pitch adjustment.
  • the asymmetric loads are caused, for example, by wind shears in the vertical direction (boundary layers), yaw angle errors, gusts and turbulences, impoundment of the flow at the tower, etc.
  • DMS strain gauges
  • the present invention provides a method for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine, the method comprising the following steps:
  • the present invention provides a device for determining a bending tendency of a rotor blade of a wind power plant, the device having the following features:
  • a unit for determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal a unit for determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
  • Also of advantage is a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and which is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program on a control device or a device is performed.
  • a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory
  • the invention is based on the finding that the bending of the rotor blade of the wind turbine is in a predetermined relationship to a bending moment of this rotor blade at the blade root.
  • an acceleration or an acceleration signal is used, which is measured substantially perpendicular to the rotor plane.
  • the acceleration in the blade longitudinal direction can also be used.
  • a virtual plane or actual plane in which the rotor blades rotate about the rotor axis of the wind power plant is referred to as the rotor plane. This means that the acceleration used in the present approach represents an acceleration in the direction of the rotor axis.
  • Knowing this predetermined relationship can in this case from the acceleration of the rotor blade or at least a part of the rotor blade, a conclusion can be drawn on the present bending moment at the blade root of this rotor blade, so that a conventional control unit for determining the pitch angle can be further used using slightly modified control parameters.
  • a conventional control unit for determining the pitch angle can be further used using slightly modified control parameters.
  • the sheet deflection ie a value beta
  • beta is determined from the determined acceleration, from which the IPC pitch angle or the angle of attack of the rotor blades is determined.
  • the presented control can thus use the bending moment (or the bending angle) and then determines the so-called pitch angle of the rotor blade.
  • pitch angle can also be used for the term "pitch angle”.
  • the angle of attack or the individual angle of attack for the rotor blade can therefore be determined from the bending angle.
  • the present invention has the advantage that conventional control units can continue to be used, so that no costly new development of a control unit for controlling the angle of attack of the rotor blades of Windkraftan- plant is required.
  • sensors can be used to provide the sensor sizes used, which are significantly more robust against aging phenomena and measurement errors.
  • a course of the acceleration can be detected in the step of reading in, wherein in the step of determining from the course of acceleration, a spectrum is determined and the angle of attack is determined using the determined spectrum.
  • a spectrum which is determined over a certain period of time and subsequently transformed into the frequency domain, smaller measurement errors can be compensated. It can be exploited that occur by the circulation of the rotor blade or the rotor blades physical influences at certain positions in the flight circle of the rotor blade periodically, namely, exactly when the rotor blade reaches the specific position in the following circulation again.
  • the step of reading a movement of the rotor blade substantially perpendicular to the rotor plane can be effected actively.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that spectra already to be expected for specific, frequently occurring scenarios can be measured or calculated and stored in a memory. For example, in this case each spectrum stored in the memory can be assigned a specific bending angle.
  • the numerical or circuit engineering very simple implementation of the determinations of the bending angle can be carried out in this way, since essentially a comparison of the determined
  • a smoothing of the read-in measured value is obtained by the filtering, which increases the stability of the control behavior for the angle of attack.
  • high-frequency signal interference components are filtered away and the pure useful signal, which carries the desired information to be evaluated with regard to gravity and centrifugal force, is retained.
  • information about a bending stiffness or an approximation of the bending stiffness information about a distance of an acceleration sensor providing the acceleration signal from a rotor axis, an inclination angle of the rotor axis relative to the Horizontal and / or an acceleration of a tower head of the wind turbine can be used.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that this makes possible a very precise estimation of the bending moment occurring at the blade root, so that a small change in the parameterization of control units already in use is required. This is particularly relevant because the currently used control units determine the control of the angle of attack for a rotor blade on the basis of an occurring bending moment, so that an exchange of the control variable can be implemented very easily.
  • a time profile of the acceleration at a position of the rotor blade can be determined in the step of determining from the acceleration signal and the bending angle or blade deflection of the rotor blade can be determined using the determined course.
  • the time course can extend over a rotor blade circulation around the rotor axis.
  • a further acceleration signal can be read in, which is measured in the direction of the longitudinal axis of the rotor blade.
  • the step of determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine is determined using the further acceleration signal.
  • FIG. 2 is a block diagram of a control unit for the individual angle of attack of a rotor blade of a wind power plant, in which an embodiment of the present invention can be used;
  • FIG. 4 shows a diagram for clarifying the relationship between a blade deflection and a root bending moment over time
  • FIG. 5 shows an illustration of a sensor coordinate system on a rotor blade
  • Fig. 7 is a diagram showing a low-pass filtered sensor signal and a reference signal
  • an embodiment includes an "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step, this may be read such that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature / the first feature and the second feature The second step and, according to another embodiment, either only the first feature / step, or only the second feature / step 2.
  • a particular object of the invention is to provide a way to adjust the yawing and pitching moments through a closed-loop control process
  • the manipulated variables are favorably the individual angles of incidence of the blades of the wind turbine.
  • the controlled variables are determined according to the approach presented here via acceleration sensors on the rotor blades in at least one Rotor blade at least one acceleration sensor installed, the accelerations in the direction of impact (ie perpendicular to the rotor plane) can measure.
  • This offers the advantage that in this case point sensors can be used which are easy to apply in the leaves, are easy to replace and static errors such as tensions due to temperature differences and the inhomogeneous sheet material does not capture.
  • the sensors may already be present if condition monitoring of the blades is installed.
  • a wind turbine means a system with a tower on which a nacelle is mounted.
  • This gondola contains a generator that with is coupled to a rotor, wherein the rotor in the example shown in FIG. 1 has two rotor blades.
  • the tower can thereby run at a flow of wind and a transmission of forces from the rotor to the nacelle and the tower a tower longitudinal bend 100 and a Turmquerbiegung 1 10.
  • the tower can also perform a tower twist 120 about its vertical axis. A movement of the tower about its vertical axis is also referred to as yawing 130 of the wind turbine.
  • forces can act on the tower or the wind turbine, which leads to a roll 140, that is, a rolling motion about the rotor axis of the wind turbine. If a movement is induced by the action of wind on the wind turbine, which acts both perpendicular to the vertical axis of the tower and to the rotor axis, it is spoken of a pitch 150 of the wind turbine.
  • the rotor blades can execute a pivoting movement 160 or a striking movement 170 or twist inwardly, which is also referred to as torsion 180, now relative to the rotor blades.
  • the pivoting movement 160 corresponds to a desired movement of the rotor blades about the rotor axis, wherein the striking movement 170 denotes a movement, in particular of the tips of the rotor blades, out of the rotor plane, that is to say in the direction of extension of the rotor axis.
  • the striking movement 170 denotes a movement, in particular of the tips of the rotor blades, out of the rotor plane, that is to say in the direction of extension of the rotor axis.
  • Such a definition of movements of a wind turbine is modeled on the definition in the book "Wind turbines" by E. Hau, in which corresponding control parameters for the yaw and pitching moment of the nacelle are called.
  • the impact movement leads to bending moments at the blade root and is cause for greed and pitching moments of the gondola.
  • acceleration signals from sensors on the blade and the processing of these signals can be done within a control method to reduce the yawing and pitching moments on the nacelle via the individual adjustment of blade pitch angles.
  • the system 200 for controlling the wind power plant 210 comprises a unit 220 for operation management and a unit 230 for controlling the individual angle of attack 235 (ßipci, 2,3) for each of the rotor blades of the wind turbine 210.
  • the unit 220 for operation management also known as CPC, Collective Pitch Control
  • the unit 220 for operation now on the one hand determine a generator torque 240 to be set and make this available to control the wind turbine 210 and on the other hand a common angle of attack 242 (ßcpc) for all rotor blades determine at the wind turbine has an optimal power output.
  • the unit 230 (also referred to as IPC controller) for controlling the individual angle of attack 235 receives from at least one sensor in or on a rotor blade of the wind turbine 210 a signal relating to an acceleration a of this rotor blade at the position at which the sensor is mounted.
  • the unit 230 for controlling the individual angle of attack 235 can receive signals via accelerations ai >2> 3 from a plurality of, for example, all rotor blades and in this case a corresponding signal ⁇ ipci, 2 , 3 for each rotor blade for which it receives a sensor signal provide for adjusting the individual angle of attack 235 of the relevant rotor blade.
  • the common angle of attack signal for each individual rotor blade can be corrected to account for local wind inhomogeneities.
  • the shear of the wind leads to asymmetric loads.
  • the signal with respect to the common angle of attack 242 can then be linked, for example, additively with the different signals with respect to the individual angle of attack 235 for the respective rotor blades, resulting in a control signal 250 for the individual rotor blades of the wind turbine 210 concerned.
  • This adjustment of the angle of attack of the individual rotor blades of the wind turbine 210 in accordance with the desired angles of attack is subsequently set by an actuator 255.
  • the rotor blades are then deflected differently in the direction of impact, said deflection or the acceleration occurring in turn measured by the corresponding sensors and the sensor signals 265 of the unit 220 for operation and the unit 230 for controlling the individual pitch is supplied.
  • acceleration signals which represent an acceleration of the individual rotor blades in the direction of impact
  • Conventional wind turbines usually use the bending moments at the blade root of the rotor blades for adjusting the individual angles of attack of the respective rotor blades.
  • a signal of a substantially more robust acceleration sensor can be used to adequately utilize a signal for controlling the angle of attack of the rotor blade representing the acceleration of the rotor blade or of a part of the rotor blade in the direction of impact, by determining the bending angle of the rotor blade according to the invention from this signal.
  • a signal which is easy to process and as low as possible in terms of a bending angle of a rotor blade two variants are conceivable.
  • a natural frequency analysis of the specific accelerations or the acceleration signals derived therefrom can be carried out.
  • the natural vibrations of the (rotor) blade are used.
  • the excitation during operation of the system is carried out by aerodynamically induced vibrations or an additionally mounted shaker, ie a unit that actively sets the rotor blade in vibration.
  • the acceleration sensors continuously record and store signals and determine the amplitude spectrum of the natural oscillations after a certain measuring time (maximum 1 sec.).
  • This frequency spectrum is compared for example with desired spectra, which are stored in the control device and belong to certain load conditions of the sheet. By adjusting the blade angle, the load on the blade is reduced, which is controlled by comparison with the target spectra.
  • the desired spectra are determined beforehand by measurements on the blade with and without loads, or determined by natural frequency analysis from calculations.
  • the advantage of this variant is that the measurement technology already available for condition monitoring can be used, which has already integrated the sensors, measured value acquisition, processing and evaluation of the acceleration signals.
  • This also includes already stored target spectra.
  • nominal spectra for load cases stored in the control device should be included for such an application scenario. These can be determined by measurements on blade test stands. It is more probable to perform reference measurements before mounting on the blade and to carry out analog measurements after mounting at wind speeds below the start-up speed on the rotor blade. On the basis of these spectra and the sheet data, the deviations from these spectra under load are calculated by simulation and stored as nominal spectra.
  • a second variant for the use of the approach presented here is to be seen in the use of data from a direct acceleration measurement and its extension.
  • the bending angle of the rotor blade is determined from the measured accelerations.
  • the main goal then is to set the same bending angles on all rotor blades.
  • manipulated variables are the blade angles. Due to aerodynamic effects such as turbulence and vortex shedding vibrations of the blade are always excited, but which are higher-frequency than the vibrations to be corrected in the range of the first natural frequencies of blade and tower. Therefore, for the control, the measured acceleration should be filtered by a low-pass filter.
  • the lower half of the rotor blade is favorable, since the blade tip due to the taper and prevailing there cross flows, which also drive the tip vortex, can be excited to strong vibrations.
  • the following aspects can be introduced. Firstly, the use of known and possibly already existing measuring devices as well as data possibly determined by the condition monitoring of the sheets can take place. Furthermore, there is no need to apply strain gauges or the like where the current state of the art does not know where and how to attach them accurately. In addition, the temperature compensation of these sensors is technically not satisfactorily solved. In addition, an acceleration sensor can be easily replaced in the event of a defect. This is included laminated strain sensors impossible. The signals provided by strain sensors may not be meaningful because they only detect local strain. Also occur in the use of the approach described above, no errors by static loads such as temperature stresses, local stress peaks by the inhomogeneous material, ice accumulation (with simultaneous use of the
  • an essential aspect is the use of a signal of an acceleration sensor, which measures the acceleration of the rotor blade in the direction of the rotor axis.
  • the acceleration sensor should be able to measure stationary acceleration.
  • the measurement of the acceleration in the sheet is known in the current state of the art and is among other things to
  • a measuring concept is presented with the invention presented here, which is a suitable signal evaluation for the IPC control allows.
  • an online signal evaluation can take place.
  • One possible application is, for example, in the field of IPC control or in experimental measurements on wind turbines.
  • the blade angle of the rotor blades of a wind turbine For the regulation of the blade angle of the rotor blades of a wind turbine, the
  • Sheet deflection in the direction of impact i.e., perpendicular to the rotor plane at 0 degrees
  • the blade deflection can be measured directly via strain gauges on the rotor blade root.
  • An alternative sensor concept for the measurement of blade deflection is the use of acceleration sensors, whose measurement equation is described by the so-called navigation equation (3), which reads as follows: where a corresponds to the measured acceleration and g corresponds to the acceleration due to gravity.
  • the projection of the gravitational vector and thus the pitch angle of the sensor coordinate system can be estimated via the sensor signal.
  • the orientation of the sensor it is possible to conclude on the deflection of the rotor blade and thus on the corresponding impact bending moment.
  • a measured relationship for the deflection of the rotor blade and the corresponding impact moment is shown in the diagram of Fig. 4, in which the abscissa represents the time and the ordinate the course of the blade deflection (dashed line) and the blade root bending moment (solid line) are shown , It can be seen from FIG. 4 that the curves for the measured blade deflection and the measured blade root bending moment correspond, so that the blade deflection and consequently also the acceleration which can be used for the control of the individual pitch angle of the rotor blade can be used Leaf deflection leads.
  • the x-component of the sensor signal For the determination of the sheet deflection, it is sufficient to consider the x-component of the sensor signal, assuming negligible torsion.
  • the x component points in the direction of the normal vector on the leaf surface and is, insofar as there is no leaking twist, in the bending direction.
  • a sensor coordinate system 500 in the rotor blade As shown in FIG. 5.
  • a coordinate system 510 in the hub of the rotor and a coordinate system 520 in the rotor shaft can be used for the conversion of the sensor acceleration values, as will be described in more detail below.
  • a transformation of the coordinates from the tower into the rotor axis, from the rotor axis into the rotor blade and from the rotor blade into the bent rotor blade is first carried out for this purpose.
  • the following transformation matrices can be used for this:
  • represents the angle of inclination of the rotor axis with respect to a horizontal
  • represents the rotor azimuth angle about the rotor axis
  • represents the angle of rotation of the rotor blade at the location of the sensor from the rotor plane.
  • first column of the above matrix represents the centripetal acceleration
  • second column of the above formula represents the measured accelerations due to the rotation of the sensor coordinate system
  • third column of the formula given above represents the gravitational acceleration
  • the proportions due to the rotation of the sensor coordinate system can be filtered by a low-pass filter and thus eliminated.
  • two measuring concepts or methods can be realized.
  • a single-axis accelerometer is used on the rotor blade.
  • the acceleration is measured, which is directed, for example, normally to the rotor blade surface.
  • This acceleration is referred to as a X s e sor and, ignoring the tower head acceleration, can be expressed as follows:
  • X tSensor ⁇ 2 ⁇ cos ⁇ ⁇ sin ⁇ ⁇ r s + r s ⁇ ⁇ + g ⁇ (cos ⁇ ⁇ sin ⁇ + sin ß ⁇ cos ⁇ ⁇ cos ⁇ ),
  • ⁇ ⁇ cos ß ⁇ sin ⁇ -I-sin ß ⁇ cos ⁇ ⁇ cos ⁇
  • the trajectory of gravity acceleration can be used unambiguously for the determination of ⁇ .
  • the change in the projection trajectory of the acceleration due to gravity is thus due to the deflection of the rotor blade ⁇ ) and can be used for the determination of ⁇ .
  • This first measuring method of sheet deflection on the basis of a single-axis measuring acceleration sensor offers advantages in terms of a cost-effective sensor and a simpler evaluation of the sensor signals than in the utilization of multiple sensor signals.
  • a disadvantage of this measuring method for the bending angle is that a smaller useful signal is available, since only the signal amplitude can be used for the determination of ⁇ .
  • sizes can be used, as they are explained in more detail with reference to FIG.
  • the acceleration of the rotor blade 300 in the direction of the rotor axis 310 is considered, wherein the acceleration sensor is arranged at the distance r from the latter.
  • the second term (ie, the second product) is negligible when the acceleration sensor signal is low-pass filtered
  • a constant proportion of co 2 -r s be obtained 58m / s 2.
  • the equation for a x sensor given above indicates how the acceleration measured in the x-direction is composed of the known and unknown quantities. If this acceleration is additionally measured, then the accuracy of the determination of ⁇ can be increased.
  • the use of a Kalman filter can lead to better results.
  • a model of the rotor blade is simulated in the Kalman filter and the deflection determined therefrom. The simulation is updated or corrected in each time step with the aid of the two measurements (a x , a z ) (for example by means of a predictor, corrector method). From the sheet pitch, the sheet deflection can be determined directly by means of a model for the sheet bending (ie the bending line). From the model for sheet bending, the blade root bending moment follows.
  • the bending stiffness EI must be known. Since the known IPC controllers only use the differences in the leaf root bending moments of the blades for regulation, an absolutely accurate value is not required and an approximate value is sufficient for the bending stiffness El. Such a measurement concept mentioned above would also be detectable simply by the presence of an acceleration sensor in the rotor blade, which is arranged to measure the acceleration in the z-direction. This application of the equations described above can then be deduced from the acceleration signals on the bending angle of the rotor blade, which is then used to control the angle of attack of the rotor blade. In particular, the use of the second method has the advantage that over a rotor revolution there is a constant useful signal due to a constant centrifugal force, from which the g-projection can then be calculated or used to determine ⁇ .
  • the projection component of the fall acceleration which is purely due to the impact bending of the rotor blade, should be determined.
  • the projection change of the fall acceleration which results from the rigid body movement of the system, can be filtered out.
  • Two degrees of freedom determine the rigid body movement: the rotation around the rotor axis and the Blade angle adjustment about the pitch axis.
  • the rotation of the azimuth bearing could still be considered, but this is neglected in this consideration.
  • the projection component responsible for the leaf deflection thus results from:
  • g RBFiiter corresponds to the calculated on the basis of rigid body motion projection vector of gravity acceleration.
  • gMess is the acceleration component measured by the sensor. Bending is the correspondingly filtered signal which is due solely to the elastic deformation of the rotor blade (i.e., corresponds to the bend in the direction of impact).
  • equation (4) it is possible to filter out the projection component of the gravitational vector, which is not due to the deflection.
  • the calculation of the case acceleration acceleration resulting from the rigid body movement can be seen from the following equation (5).
  • Tßiade Hub corresponds to a transformation matrix for transformation into leaf segment COS
  • Tz ( ⁇ corresponds to a rotation about ⁇ (i.e., a pitch angle of the rotor blade) with respect to the Z-axis of the sheet-bearing COS;
  • HubjRotor corresponds to a transformation matrix for transformation into leaf-bearing COS
  • ⁇ () corresponds to a rotation about a (ie, an azimuth angle of the rotor) with respect to the x-axis of the rotor COS.
  • 9Rotorcos denotes the gravitational vector expressed in the inertial rotor axis coordinate system.
  • the rotor axis is tilted by about 5 ° up to the so-called Shaft angle.
  • the measuring principle according to the first method is shown in the two subfigures of FIG. In this case, a measuring principle and an associated measurement signal is shown in the left part of the figure, in which the wind turbine or the rotor blades are bent. In the right-hand part of FIG.
  • FIGS. 7 and 8 show a measuring principle and an associated measuring signal when this measuring principle is used, it being possible to infer the elastic deformation of the rotor blade from the change in the amplitude.
  • the reference signal corresponds in each case to the projection of the gravitational acceleration into the sensor coordinate system. It can be seen that the low-pass filtering makes it possible to determine the amplitude of the projection of the gravitational vector. For the evaluation of the sheet deflection, the amplitude size of the projection is relevant.
  • the approach presented here also makes it possible to use an already well-developed acceleration sensor system (for example MM3, DCU) of the applicant for the sensor signal evaluation described here and can be used on a larger scale in the area of regulating wind turbines in the future.
  • an already well-developed acceleration sensor system for example MM3, DCU
  • the present invention comprises a method 900 for determining a pitch angle of a rotor blade of a wind turbine, as shown as a flow chart in FIG. 9.
  • the method 900 includes a step of reading in 910 an acceleration signal representing an acceleration of the rotor blade acting substantially perpendicular to a rotor plane of the wind turbine. Further, the method 900 includes a step of determining 920 the angle of attack of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The present invention provides a method (900) for determining a bending angle of a rotor blade (300) of a wind turbine system (210). The method (900) comprises a step of reading in (910) at least one acceleration signal (a1) which represents an acceleration of the rotor blade acting essentially perpendicularly with respect to a rotor plane (320). In addition, the method (900) comprises a step of determining (920) the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.  The present invention relates to a method and a device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine according to the independent patent claims.
Windenergieanlagen werden über die Verstellung der Rotorblätter um ihre Längsachse und das Generatorrnoment geregelt. Regelgröße für die Pitchregelung ist die Rotordrehgeschwindigkeit und Stellgröße sind die Pitchwinkel der Rotorblätter. Bei herkömmlichen Anlagen wird die kollektive Pitchregelung CPC (CPC = Collective Pitch Control) verwendet. Hierbei werden die drei Rotorblätter alle mit dem gleichen Pitchwinkel verstellt. Bei Windenergieanlagen mit horizontaler Achse und mindestens zwei Rotorblät- tern wird durch synchrone Verstellung der Blattwinkel die Drehzahl oberhalb derWind turbines are controlled by the adjustment of the rotor blades about their longitudinal axis and the Generatorrnoment. The controlled variable for the pitch control is the rotor speed and the manipulated variable is the pitch angle of the rotor blades. In conventional systems, the collective pitch control CPC (collective collective pitch control) is used. Here, the three rotor blades are all adjusted with the same pitch angle. In wind turbines with a horizontal axis and at least two rotor blades, the synchronous adjustment of the blade angle causes the rotational speed to be above the
Nennwindgeschwindigkeit so geregelt, dass durch die Änderung des Anstellwinkels der aerodynamische Auftrieb und somit das Antriebsmoment in solcher Weise verringert wird, dass die Anlage im Bereich der Nenndrehzahl betrieben werden kann. Bei Windgeschwindigkeiten oberhalb der Abschaltgeschwindigkeit wird dieser Blattverstellme- chanismus zudem als Bremse benutzt, indem die Blätter mit der Nase in den Wind gestellt werden, so dass der Rotor keine nennenswerten Antriebsmomente mehr liefert. Bei dieser kollektiven Blattverstellung ergeben sich aufgrund asymmetrischer aerodynamischer Lasten Nick- und Giermomente auf die Gondel. Die asymmetrischen Lasten entstehen z.B. durch Windscherungen in vertikaler Richtung (Grenzschichten), Gierwinkelfehler, Böen und Turbulenzen, Aufstauung der Strömung am Turm etc. Ein bekannter Ansatz, diese asymmetrischen aerodynamischen Lasten zu reduzieren, besteht darin, den Anstellwinkel der Blätter individuell zu verstellen (engl.: Individual Pitch Control = 1PC). Für diesen Regelungsansatz ist es notwendig die Biegemomente (insb. Schlagbiegemomente), welche an der Rotorblattwurzel vorherrschen, zu bestimmen. Die Biegemomente dienen dann als Regelgröße für die individuelle Blattverstellung. Für die Bestimmung der Biegemomente können DMS-Sensoren (DMS = Deh- nungsmesstreifen) verwendet werden, welche an der Rotorblattwurzel appliziert werden. Die Problematik bei den DMS-Sensoren besteht in der Applikation und Bruchgefahr, sowie der geringen Lebensdauer. Nominal wind speed regulated so that the change in the angle of attack, the aerodynamic lift and thus the drive torque is reduced in such a way that the system can be operated in the range of rated speed. At wind speeds above the shutdown speed, this blade pitch mechanism is also used as a brake by blowing the blades with the nose into the wind so that the rotor no longer delivers any significant drive torque. As a result of this asymmetric aerodynamic load, pitching and yawing moments on the nacelle result from this collective pitch adjustment. The asymmetric loads are caused, for example, by wind shears in the vertical direction (boundary layers), yaw angle errors, gusts and turbulences, impoundment of the flow at the tower, etc. One known approach to reducing these asymmetric aerodynamic loads is to adjust the pitch of the blades individually .: Individual Pitch Control = 1PC). For this control approach, it is necessary to determine the bending moments (in particular impact bending moments) prevailing at the rotor blade root. The bending moments then serve as a control variable for the individual blade adjustment. To determine the bending moments, strain gauge sensors (DMS = strain gauges), which are applied to the rotor blade root, can be used. The problem with the DMS sensors is the application and risk of breakage, as well as the short service life.
Andere Verfahren, wie sie beispielsweise in der WO 2008/041066 oder der DE 197 39 164 B4 offenbart werden, ermitteln die Nick- und Giermomente durch Messung der Gondelbeschleunigung über Gyrometer oder durch Sensoren, welche über Abstandsmessungen die durch die Belastungen auftretenden Verformungen von Anlagenteilen messen und dadurch die Belastungen bestimmen. Aus Sicht der IPC-Regelung sind die Blattbiegemomente sehr gut als Regelgröße geeignet. Allerdings konnte bisher noch keine für den Dauereinsatz geeignete Messtechnik gefunden werden. In die Blätter einlaminierte Fibre-Bragg-Sensoren zur Momentenmessung können im Falle eines Defekts nicht ausgetauscht werden, aufgeklebte DMS-Sensoren haben eine viel zu geringe Lebensdauer. Beide Verfahren weisen zusätzlich das Problem auf, dass die Messung nur lokal am Blatt erfolgt. Lokale Inhomogenitäten im Laminat führen deshalb zu Mess- fehlem, einen Rückschluss auf den globalen Spannungszustand in der Blattwurzel und damit das dort wirkende Moment ist dadurch immer mit Fehlern behaftet. Other methods, as disclosed, for example, in WO 2008/041066 or DE 197 39 164 B4, determine the pitching and yawing moments by measuring the gondola acceleration via gyroscopes or by sensors which measure the deformation of system parts occurring by the loadings by means of distance measurements and thereby determine the loads. From the point of view of the IPC control, the sheet bending moments are very well suited as a controlled variable. However, it has not yet been possible to find suitable measuring technology for continuous use. Fiber Bragg sensors for measuring moments laminated to the blades can not be replaced in the event of a defect; glued-on strain gage sensors have a far too short service life. Both methods additionally have the problem that the measurement takes place only locally on the sheet. Local inhomogeneities in the laminate therefore lead to measurement errors, a conclusion about the global stress state in the leaf root, and thus the moment acting there is always subject to errors.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine verbesserte Bestimmung der Belastung eines Rotorblattes einer Windkraftanlage ermöglicht. It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device which enables an improved determination of the load of a rotor blade of a wind turbine.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Gegenstände der Unteransprüche sowie der folgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the subject matters of the dependent claims and the following description. The present invention provides a method for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine, the method comprising the following steps:
Einlesen zumindest eines Beschleunigungssignals, das eine auf das Rotorblatt wir- kende Beschleunigung repräsentiert; und  Reading at least one acceleration signal representing an acceleration acting on the rotor blade; and
Bestimmen des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des Beschleunigungssignals.  Determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Bie- gewinkeis eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: Furthermore, the present invention provides a device for determining a bending tendency of a rotor blade of a wind power plant, the device having the following features:
eine Schnittstelle zum Einlesen eines Beschleunigungssignals, das eine auf das an interface for reading in an acceleration signal, one on the
Rotorblatt wirkende Beschleunigung repräsentiert; und Rotor blade acting acceleration represents; and
eine Einheit zum Bestimmen des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanla- ge unter Verwendung des Beschleunigungssignals.  a unit for determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und der zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Also of advantage is a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and which is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program on a control device or a device is performed.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Biegung des Rotorblatts der Windkraftanlage in einem vorbestimmten Zusammenhang zu einem Biegemoment dieses Rotorblatts an der Blattwurzel steht. Zur Bestimmung der Biegung wird insbesondere eine Beschleunigung oder ein Beschleunigungssignal verwendet, das im Wesentlichen senkrecht zur Rotorebene gemessen wird. Als zusätzliches Beschleunigungssignal kann auch die Beschleunigung in Blattlängsrichtung verwendet werden. Als Rotorebene wird dabei eine virtuelle oder tatsächliche Ebene bezeichnet, in der sich die Rotorblätter um die Rotorachse der Windkraftanlage drehen. Dies bedeutet, dass die im vorliegenden Ansatz verwendete Beschleunigung eine Beschleunigung in Richtung der Rotorachse darstellt. Unter Kenntnis dieses vorbestimmten Zusammenhangs kann in diesem Fall aus der Beschleunigung des Rotorblatts oder zumindest eines Teils des Rotorblatts ein Rückschluss auf das vorliegende Biegemoment an der Blattwurzel dieses Rotorblatts gezogen werden, so dass eine herkömmliche Regelungseinheit zur Bestimmung des Blattpitchwinkels unter Verwendung etwas modifizierter Regelungsparameter weiter verwendet werden kann. Dabei muss nicht zwingend der Rückschluss auf das vorliegende Biegemoment an der Blattwurzel gezogen werden sondern es kann vielmehr auch eine direkte Berechnung des einzustellenden Anstellwinkels auf der Basis der gemessenen oder eingelesenen Beschleunigung erfolgen. In diesem Fall wird also aus der bestimmten Beschleunigung die Blattdurchbiegung (d.h. ein Wert beta) ermittelt, woraus der IPC-Pitchwinkel respektive der Anstellwinkel der Rotorblätter bestimmt wird. Die vorgestellte Regelung kann somit das Biegemoment (bzw. den Biegewinkel) verwenden und bestimmt dann den sogenannten Pitchwinkel des Rotorblatts. Dabei lässt sich für den Begriff„Pitchwinkel" auch der Begriff„Anstellwinkel" verwenden. Aus dem Biegewinkel kann also der Anstellwinkel oder der individuelle Anstellwinkel für das Ro- torblatt bestimmt werden. The invention is based on the finding that the bending of the rotor blade of the wind turbine is in a predetermined relationship to a bending moment of this rotor blade at the blade root. To determine the bend, in particular an acceleration or an acceleration signal is used, which is measured substantially perpendicular to the rotor plane. As an additional acceleration signal, the acceleration in the blade longitudinal direction can also be used. In this case, a virtual plane or actual plane in which the rotor blades rotate about the rotor axis of the wind power plant is referred to as the rotor plane. This means that the acceleration used in the present approach represents an acceleration in the direction of the rotor axis. Knowing this predetermined relationship can in this case from the acceleration of the rotor blade or at least a part of the rotor blade, a conclusion can be drawn on the present bending moment at the blade root of this rotor blade, so that a conventional control unit for determining the pitch angle can be further used using slightly modified control parameters. In this case, it is not absolutely necessary to draw the conclusion on the present bending moment at the blade root, but rather, it is also possible to carry out a direct calculation of the setting angle to be set on the basis of the measured or read-in acceleration. In this case, the sheet deflection (ie a value beta) is determined from the determined acceleration, from which the IPC pitch angle or the angle of attack of the rotor blades is determined. The presented control can thus use the bending moment (or the bending angle) and then determines the so-called pitch angle of the rotor blade. In this case, the term "pitch angle" can also be used for the term "pitch angle". The angle of attack or the individual angle of attack for the rotor blade can therefore be determined from the bending angle.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass herkömmliche Regelungseinheiten weiterverwendet werden können, so dass keine kostenintensive Neuentwicklung einer Regelungseinheit für die Regelung der Anstellwinkel der Rotorblätter der Windkraftan- läge erforderlich ist. Zugleich können zur Bereitstellung der verwendeten Sensorgrößen Sensoren eingesetzt werden, die deutlich robuster gegen Alterungserscheinungen und Messfehler sind. Nachdem Windkraftanlagen für eine lange Laufzeit ausgelegt sind und insbesondere ein Austausch von Rotorblättern sehr kostenintensiv ist, gewinnt der vorstehend genannte Vorteil noch weiter an Gewicht. Auch eine einfache und kostengüns- tige Nachrüstung wird mit dem hier vorgestellten Ansatz möglich. The present invention has the advantage that conventional control units can continue to be used, so that no costly new development of a control unit for controlling the angle of attack of the rotor blades of Windkraftan- plant is required. At the same time sensors can be used to provide the sensor sizes used, which are significantly more robust against aging phenomena and measurement errors. After wind turbines are designed for a long term and in particular an exchange of rotor blades is very expensive, the above advantage gains even more weight. Even a simple and cost-effective retrofitting is possible with the approach presented here.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens ein Verlauf der Beschleunigung erfasst werden, wobei im Schritt des Bestimmens aus dem Verlauf der Beschleunigung ein Spektrum ermittelt wird und der Anstellwinkel unter Verwendung des ermittelten Spektrums bestimmt wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung eines Spektrums, welches über einen bestimmten Zeitraum ermittelt und nachfolgend in den Frequenzbereich transformiert wurde, kleinere Messfehler kompensiert werden können. Dabei kann ausgenutzt werden, dass durch den Umlauf des Rotorblatts oder der Rotorblätter physikalische Einflüsse an bestimmten Positionen im Flugkreis des Rotorblatts periodisch auftreten, nämlich genau dann, wenn das Rotorblatt die bestimmte Position im folgenden Umlauf wieder erreicht. According to a favorable embodiment of the present invention, a course of the acceleration can be detected in the step of reading in, wherein in the step of determining from the course of acceleration, a spectrum is determined and the angle of attack is determined using the determined spectrum. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that by using a spectrum which is determined over a certain period of time and subsequently transformed into the frequency domain, smaller measurement errors can be compensated. It can be exploited that occur by the circulation of the rotor blade or the rotor blades physical influences at certain positions in the flight circle of the rotor blade periodically, namely, exactly when the rotor blade reaches the specific position in the following circulation again.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Schritt des Bestimmens ein Vergleich des ermittelten Spektrums mit einem bereitgestellten Spektrum durchgeführt wird, wobei das Bestimmen des Anstellwinkels unter Verwendung eines Vergleichsergebnisses zwi- sehen dem ermittelten Spektrum und dem bereitgestellten Spektrum bestimmt wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine gute und zuverlässige Bestimmung des bereitgestellten Spektrums möglichst ist. Hierbei kann beispielsweise ein Mittelwert aus einer Vielzahl von aufgenommenen Spektren bestimmt werden, wobei ein solches bereitgestelltes Spektrum dann auch ge- wisse Variationen der Umgebungsbedingungen abbilden kann. It is particularly advantageous if, in the step of determining, a comparison of the determined spectrum with a provided spectrum is carried out, wherein the determination of the setting angle is determined using a comparison result between the determined spectrum and the provided spectrum. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a good and reliable determination of the provided spectrum is possible. In this case, for example, an average value can be determined from a multiplicity of recorded spectra, wherein such a provided spectrum can then also represent certain variations of the environmental conditions.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens eine Bewegung des Rotorblattes im Wesentlichen senkrecht zur Rotorebene aktiv bewirkt werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung bietet den Vorteil, dass bereits für bestimmte, häufig auftretende Szenarien zu erwartende Spektren gemessen oder berechnet und in einem Speicher abgelegt werden können. Beispielsweise kann in diesem Fall jedem im Speicher abgelegten Spektrum ein bestimmter Biegewinkel zugeordnet sein. Auf diese Weise kann im praktischen Einsatz eine numerisch oder schaltungstechnisch sehr einfache Umsetzung der Bestimmun- gen des Biegewinkels erfolgen, da im Wesentlichen ein Vergleich des ermitteltenAccording to a particular embodiment of the present invention, in the step of reading a movement of the rotor blade substantially perpendicular to the rotor plane can be effected actively. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that spectra already to be expected for specific, frequently occurring scenarios can be measured or calculated and stored in a memory. For example, in this case each spectrum stored in the memory can be assigned a specific bending angle. In practice, the numerical or circuit engineering very simple implementation of the determinations of the bending angle can be carried out in this way, since essentially a comparison of the determined
Spektrums mit einem oder mehreren Spektren aus dem Speicher zu erfolgen braucht, um aus dem Vergleichsergebnis eine bereits recht genaue Größe für den Biegewinkel zu erhalten, wenn das ermittelte Spektrum in etwa einem bestimmten Spektrum entspricht, dem dieser Biegewinkel zugeordnet ist. Spectrum must be carried out with one or more spectra from the memory to obtain from the comparison result an already quite accurate size for the bending angle, if the determined spectrum corresponds approximately to a certain spectrum to which this bending angle is assigned.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Bestimmens eine Tiefpass-Filterung und/oder eine Kaiman-Filterung des Beschleu- nigungssignals durchgeführt werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Filterung eine Glättung des eingelesenen Messwertes erhalten wird, der die Stabilität des Regelungsverhaltens für den Anstellwinkel erhöht. Insbesondere werden dabei hochfrequente Signal-Störanteile weggefil- tert und das reine Nutzsignal, welches die gewünschten auszuwertenden Informationen bezüglich der Gravitation und Fliehkraft trägt, bleibt erhalten. According to a further embodiment of the present invention, in the step of determining a low-pass filtering and / or a Kalman filtering of the acceleration Nigungssignals be performed. Such an embodiment of the present invention has the advantage that a smoothing of the read-in measured value is obtained by the filtering, which increases the stability of the control behavior for the angle of attack. In particular, high-frequency signal interference components are filtered away and the pure useful signal, which carries the desired information to be evaluated with regard to gravity and centrifugal force, is retained.
Ferner kann auch in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Schritt des Bestimmens zur Bestimmung des Biegewinkels eine Information über eine Biegesteifig- keit oder eine Näherung der Biegesteifigkeit, eine Information über einen Abstand eines das Beschleunigungssignal bereitstellenden Beschleunigungssensors von einer Rotorachse, einem Neigungswinkel der Rotorachse gegenüber der Horizontalen und/oder einer Beschleunigung eines Turmkopfes der Windkraftanlage verwendet werden. Eine derartige Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass hier- durch eine sehr präzise Abschätzung des an der Blattwurzel auftretenden Biegemoments möglich ist, so dass eine geringe Änderung der Parametrierung von bereits verwendeten Regelungseinheiten erforderlich ist. Dies ist insbesondere deshalb relevant, da die derzeit verwendeten Regelungseinheiten die Regelung des Anstellwinkels für ein Rotorblatt auf der Basis eines aufgetretenen Biegemoments ermitteln, so dass ein Austausch der Regelungsgröße sehr einfach umgesetzt werden kann. Furthermore, in a further embodiment of the invention, in the step of determining the bending angle, information about a bending stiffness or an approximation of the bending stiffness, information about a distance of an acceleration sensor providing the acceleration signal from a rotor axis, an inclination angle of the rotor axis relative to the Horizontal and / or an acceleration of a tower head of the wind turbine can be used. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that this makes possible a very precise estimation of the bending moment occurring at the blade root, so that a small change in the parameterization of control units already in use is required. This is particularly relevant because the currently used control units determine the control of the angle of attack for a rotor blade on the basis of an occurring bending moment, so that an exchange of the control variable can be implemented very easily.
Um eine möglichst präzise Ermittlung des Biegewinkels des Rotorblatts zu erhalten kann im Schritt des Bestimmens aus dem Beschleunigungssignal ein zeitlicher Verlauf der Beschleunigung an einer Position des Rotorblattes ermittelt werden und der Biege- winkel oder die Blattdurchbiegung des Rotorblattes unter Verwendung des ermittelten Verlaufs bestimmt werden. Der zeitliche Verlauf kann sich dabei über einen Rotorblattumlauf um die Rotorachse erstrecken. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt die Biegung des Rotorblattes dadurch, dass die Lage relativ zur Erdbeschleunigung bestimmt wird, welche bei der Messung der Beschleunigung des Rotorblatts periodisch einmal verstärkend und einmal reduzierend auf das gemessene Sensorsignal wirkt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens ein weiteres Beschleunigungssignal eingelesen werden, das in Richtung der Längsachse des Rotorblattes gemessen wird. Dabei wird im Schritt des Bestimmens des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des weiteren Beschleunigungssignals bestimmt. In order to obtain the most accurate possible determination of the bending angle of the rotor blade, a time profile of the acceleration at a position of the rotor blade can be determined in the step of determining from the acceleration signal and the bending angle or blade deflection of the rotor blade can be determined using the determined course. The time course can extend over a rotor blade circulation around the rotor axis. Such an embodiment of the present invention determines the bending of the rotor blade in that the position is determined relative to the acceleration of gravity, which in the measurement of the acceleration of the rotor blade periodically amplifying once and once reducing acting on the measured sensor signal. According to another embodiment of the present invention, in the read-in step, a further acceleration signal can be read in, which is measured in the direction of the longitudinal axis of the rotor blade. In this case, in the step of determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine is determined using the further acceleration signal.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Darstellung zur einheitlichen Definition von Bezeichnungen der Bewegungsmöglichkeiten an einer Windenergieanlage; 1 shows a representation for the uniform definition of designations of the possibilities of movement on a wind energy plant;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Regelungseinheit für den individuellen Anstellwinkel eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, bei der ein Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;  2 is a block diagram of a control unit for the individual angle of attack of a rotor blade of a wind power plant, in which an embodiment of the present invention can be used;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der relevanten Größen bei einer Positionierung des  3 is a schematic representation of the relevant variables in a positioning of
Sensors an einem Rotorblatt;  Sensors on a rotor blade;
Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen einer Blattauslenkung und einem Wurzelbiegemoment über die Zeit;  4 shows a diagram for clarifying the relationship between a blade deflection and a root bending moment over time;
Fig. 5 eine Darstellung eines Sensor-Koordinatensystems auf einem Rotorblatt; 5 shows an illustration of a sensor coordinate system on a rotor blade;
Fig. 6 eine Darstellung zur Illustration des Messprinzips und der Verarbeitung des erhaltenen Sensorsignals; 6 is an illustration for illustrating the measuring principle and the processing of the obtained sensor signal;
Fig. 7 ein Diagramm, in dem ein Tiefpass-gefiltertes Sensorsignal und einen Referenzsignal dargestellt sind;  Fig. 7 is a diagram showing a low-pass filtered sensor signal and a reference signal;
Fig. 8 ein Diagramm, in dem der Zusammenhang zwischen einer Blattdurchbiegung und einem Nutzsignal der Beschleunigungsmessung eines Sensors dargestellt ist, der in einem Abstand von r = 10 m von der Rotornabe positioniert ist; und 8 shows a diagram in which the relationship between a sheet deflection and a useful signal of the acceleration measurement of a sensor is shown, which is positioned at a distance of r = 10 m from the rotor hub; and
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden 9 is a flowchart according to an embodiment of the present invention
Erfindung als Verfahren.  Invention as a method.
Gleiche oder ähnlich wirkende Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kom- bination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusam- mengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen er- läutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal / den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal /den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal / den ersten Schritt oder nur das zweite Merkmal / den zweiten Schritt aufweist. Ein besonderes Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit bereitzustellen, um durch ein Regelungsverfahren die Gier- und Nickmomente auf die Gondel zu minimieren, die durch asymmetrische aerodynamische Lasten entstehen. Stellgrößen sind günstigerweise die individuellen Anstellwinkel der Blätter der Windkraftanlage. Ein wichtiger Aspekt dabei ist, dass die Regelgrößen gemäß dem hier vorgestellten Ansatz über Be- schleunigungssensoren an den Rotorblättern ermittelt werden. Dafür wird in mindestens einem Rotorblatt mindestens ein Beschleunigungssensor eingebaut, der Beschleunigungen in Schlagrichtung (d.h. senkrecht zur Rotorebene) messen kann. Dies bietet den Vorteil, dass hierbei Punktsensoren verwendet werden können, die einfach in den Blätter zu applizieren sind, einfach auszutauschen sind und statische Fehler wie Spannungen durch Temperaturunterschiede und das inhomogene Blattmaterial nicht erfassen. Zudem sind unter Umständen die Sensoren schon vorhanden, wenn ein Condition Monitoring der Blätter installiert ist. The same or similar elements may be provided in the following figures by the same or similar reference numerals. Furthermore, the figures of the drawings, the description and the claims contain numerous features in bination. It is clear to a person skilled in the art that these features are also considered individually or that they can be combined to form further combinations which are not explicitly described here. Furthermore, in the following description, the invention may be explained using different dimensions and dimensions, the invention not being restricted to these dimensions and dimensions. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described. If an embodiment includes an "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step, this may be read such that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature / the first feature and the second feature The second step and, according to another embodiment, either only the first feature / step, or only the second feature / step 2. A particular object of the invention is to provide a way to adjust the yawing and pitching moments through a closed-loop control process The manipulated variables are favorably the individual angles of incidence of the blades of the wind turbine.An important aspect is that the controlled variables are determined according to the approach presented here via acceleration sensors on the rotor blades in at least one Rotor blade at least one acceleration sensor installed, the accelerations in the direction of impact (ie perpendicular to the rotor plane) can measure. This offers the advantage that in this case point sensors can be used which are easy to apply in the leaves, are easy to replace and static errors such as tensions due to temperature differences and the inhomogeneous sheet material does not capture. In addition, the sensors may already be present if condition monitoring of the blades is installed.
Um die nachfolgend verwendeten Größen der Bewegungsmöglichkeiten einer Wind- kraftanlage einheitlich zu definieren, wird auf die Darstellung gemäß der Fig. 1 zurückgegriffen. Dabei wird unter einer Windkraftanlage eine Anlage mit einem Turm verstanden, auf der eine Gondel befestigt ist. Diese Gondel enthält einen Generator, der mit einem Rotor gekoppelt ist, wobei der Rotor im in Fig. 1 dargestellten Beispiel zwei Rotorblätter aufweist. Der Turm kann dabei bei einer Anströmung von Wind und einer Übertragung von Kräften des Rotors auf die Gondel und den Turm eine Turmlängsbiegung 100 sowie eine Turmquerbiegung 1 10 ausfuhren. Auch kann der Turm eine Turm- torsion 120 um seine Hochachse ausführen. Eine Bewegung des Turms um seine Hochachse wird auch als Gieren 130 der Windkraftanlage bezeichnet. Weiterhin können auch Kräfte auf den Turm oder die Windkraftanlage wirken, die zu einem Rollen 140, das heißt einer Rollbewegung um die Rotorachse der Windkraftanlage fuhrt. Wird durch die Einwirkung von Wind auf die Windkraftanlage eine Bewegung induziert, die sowohl senkrecht zur Hochachse des Turms als auch zur Rotorachse wirkt, wird von einem Nicken 150 der Windkraftanlage gesprochen. Die Rotorblätter können einerseits eine Schwenkbewegung 160 oder eine Schlagbewegung 170 ausführen oder sich innerlich verdrehen, was als ebenfalls Torsion 180, nun bezogen auf die Rotorblätter, bezeichnet wird. Die Schwenkbewegung 160 entspricht dabei einer gewünschten Bewegung der Rotorblätter um die Rotorachse, wobei die Schlagbewegung 170 eine Bewegung, insbesondere der Spitzen der Rotorblätter, aus der Rotorebene heraus, das heißt in Erstre- ckungsrichtung der Rotorachse bezeichnet. Eine solche Definition von Bewegungen einer Windkraftanlage ist der Definition aus dem Buch„Windkraftanlagen" von E. Hau nachempfunden, in dem entsprechende Regelgrößen für das Gier- und Nickmoment der Gondel genannt sind. Die Schlagbewegung fuhrt zu Biegemomenten an der Blattwurzel und ist Ursache für Gier- und Nickmomente der Gondel. In order to uniformly define the variables of the possibilities of movement of a wind power plant used below, reference is made to the representation according to FIG. In this case, a wind turbine means a system with a tower on which a nacelle is mounted. This gondola contains a generator that with is coupled to a rotor, wherein the rotor in the example shown in FIG. 1 has two rotor blades. The tower can thereby run at a flow of wind and a transmission of forces from the rotor to the nacelle and the tower a tower longitudinal bend 100 and a Turmquerbiegung 1 10. The tower can also perform a tower twist 120 about its vertical axis. A movement of the tower about its vertical axis is also referred to as yawing 130 of the wind turbine. Furthermore, forces can act on the tower or the wind turbine, which leads to a roll 140, that is, a rolling motion about the rotor axis of the wind turbine. If a movement is induced by the action of wind on the wind turbine, which acts both perpendicular to the vertical axis of the tower and to the rotor axis, it is spoken of a pitch 150 of the wind turbine. On the one hand, the rotor blades can execute a pivoting movement 160 or a striking movement 170 or twist inwardly, which is also referred to as torsion 180, now relative to the rotor blades. The pivoting movement 160 corresponds to a desired movement of the rotor blades about the rotor axis, wherein the striking movement 170 denotes a movement, in particular of the tips of the rotor blades, out of the rotor plane, that is to say in the direction of extension of the rotor axis. Such a definition of movements of a wind turbine is modeled on the definition in the book "Wind turbines" by E. Hau, in which corresponding control parameters for the yaw and pitching moment of the nacelle are called.The impact movement leads to bending moments at the blade root and is cause for greed and pitching moments of the gondola.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Nutzung von Beschleunigungssignalen aus Sensoren am Blatt und die Verarbeitung dieser Signale innerhalb eines Regelungsverfahrens erfolgen kann, um über die individuelle Verstellung der Blattanstellwinkel die Gier- und Nickmomente an der Gondel zu reduzieren. An important aspect of the present invention can be seen in that the use of acceleration signals from sensors on the blade and the processing of these signals can be done within a control method to reduce the yawing and pitching moments on the nacelle via the individual adjustment of blade pitch angles.
Ein System, bei dem die vorliegende Erfindung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel ein- gesetzt werden kann, ist in der Fig. 2 als Blockschaltbild vereinfacht dargestellt. Das System 200 zur Regelung der Windkraftanlage 210 umfasst dabei eine Einheit 220 zur Betriebsführung sowie eine Einheit 230 zur Regelung des individuellen Anstellwinkels 235 (ßipci,2,3) für jedes der Rotorblätter der Windkraftanlage 210. Die Einheit 220 zur Betriebsführung (auch als CPC bezeichnet; CPC = Collective Pitch Control) erhält für ihre Aufgabe ein Signal von einem Sensor der Windkraftanlage 210, insbesondere ein Signal bezüglich der Drehungsgeschwindigkeit ω des Rotors der Windkraftanlage 210. Aus diesem Signal kann die Einheit 220 zur Betriebsführung nun einerseits ein einzustellendes Generatormoment 240 bestimmen und dieses zur Regelung der Windkraftanlage 210 zur Verfügung stellen und andererseits einen gemeinsamen Anstellwinkel 242 (ßcpc) für alle Rotorblätter ermitteln, bei dem die Windkraftanlage eine optimale Leistungsausbeute aufweist. Die Einheit 230 (auch als IPC-Regler bezeichnet) zur Regelung des individuellen Anstellwinkels 235 erhält von zumindest einem Sensor in oder an einem Rotorblatt der Windkraftanlage 210 ein Signal bezüglich einer Beschleunigung a dieses Rotorblatts an derjenigen Position, an der der Sensor angebracht ist. Insbesondere kann die Einheit 230 zur Regelung des individuellen Anstellwinkels 235 Signale über Beschleunigungen ai>2>3 von mehreren, beispielsweise von allen Rotorblättern erhalten und in diesem Fall für jedes Rotorblatt, für das sie ein Sensorsignal erhält, ein entsprechendes Signal ßipci,2,3 zur Einstellung des individuellen Anstellwinkels 235 des betreffenden Rotorblatts bereitstellen. Auf diese Weise kann das Signal betreffend den gemeinsamen Anstellwinkel für jedes einzelne Rotorblatt korrigiert werden, um lokale Windinhomogenitäten zu berücksichtigen. Ferner führt auch die Scherung des Windes zu asymmetrischen Lasten. Das Signal bezüglich des gemeinsamen Anstellwinkels 242 kann dann beispielsweise additiv mit den unterschiedlichen Signalen bezüglich der individuellen Anstellwinkel 235 für die betreffenden Rotorblätter verknüpft werden, woraus sich ein Regelungssignal 250 für die einzelnen betreffenden Rotorblätter der Windkraftanlage 210 ergibt. Diese Verstellung des Anstellwinkels der einzelnen Rotor- blätter der Windkraftanlage 210 entsprechend den gewünschten Anstellwinkeln wird nachfolgend durch einen Aktuator 255 eingestellt. Unter der Einwirkung von sich verändernden Windverhältnissen 260 werden die Rotorblätter dann unterschiedlich stark in Schlagrichtung ausgelenkt, wobei diese Auslenkung bzw. die dabei auftretende Beschleunigung wiederum durch die entsprechenden Sensoren gemessenen und über die Sensorsignale 265 der Einheit 220 zur Betriebsführung sowie der Einheit 230 zur Regelung des individuellen Anstellwinkels zugeführt wird. Auf diese Weise ist die Regelungsschleife zur Regelung der individuellen Anstellwinkel geschlossen. Durch die Verwendung von Beschleunigungssignalen, die eine Beschleunigung der einzelnen Rotorblätter im Schlagrichtung repräsentieren, lässt sich eine sehr einfache Modifikation von bereits bestehenden Regelungssystemen für die individuellen Anstell- winkel der Rotorblätter einer Windkraftanlage umsetzen. Herkömmliche Windkraftanlagen nutzen nämlich meist die Biegemomente an der Blattwurzel der Rotorblätter für die Einstellung der individuellen Anstellwinkel der betreffenden Rotorblätter. Da jedoch meist ein einfacher Zusammenhang zwischen einem Biegemoment an der Blattwurzel eines Rotorblatts und einer zugehörigen Biegung der Rotorblätter in Schlagrich- tung erkennbar bzw. bekannt ist, kann durch ein Signal eines wesentlich robusteren Beschleunigungssensors ein adäquat verwertbares Signal zur Regelung des Anstellwinkels des Rotorblatts eingesetzt werden, das die Beschleunigung des Rotorblattes oder eines Teils des Rotorblattes in Schlagrichtung repräsentiert, indem aus diesem Signal der Biegewinkel des Rotorblattes erfindungsgemäß bestimmt wird. Um nun ein gut zu ver- arbeitendes und möglichst störungsarmes Signal betreffend eines Biegewinkels eines Rotorblatts zu erhalten und zu verarbeiten, sind zwei Varianten denkbar. A system in which the present invention according to an exemplary embodiment can be used is shown in simplified form in FIG. 2 as a block diagram. The system 200 for controlling the wind power plant 210 comprises a unit 220 for operation management and a unit 230 for controlling the individual angle of attack 235 (ßipci, 2,3) for each of the rotor blades of the wind turbine 210. The unit 220 for operation management (also known as CPC, Collective Pitch Control) receives for its task a signal from a sensor of the wind turbine 210, in particular a signal with respect The rotation speed ω of the rotor of the wind turbine 210. From this signal, the unit 220 for operation now on the one hand determine a generator torque 240 to be set and make this available to control the wind turbine 210 and on the other hand a common angle of attack 242 (ßcpc) for all rotor blades determine at the wind turbine has an optimal power output. The unit 230 (also referred to as IPC controller) for controlling the individual angle of attack 235 receives from at least one sensor in or on a rotor blade of the wind turbine 210 a signal relating to an acceleration a of this rotor blade at the position at which the sensor is mounted. In particular, the unit 230 for controlling the individual angle of attack 235 can receive signals via accelerations ai >2> 3 from a plurality of, for example, all rotor blades and in this case a corresponding signal βipci, 2 , 3 for each rotor blade for which it receives a sensor signal provide for adjusting the individual angle of attack 235 of the relevant rotor blade. In this way, the common angle of attack signal for each individual rotor blade can be corrected to account for local wind inhomogeneities. Furthermore, the shear of the wind leads to asymmetric loads. The signal with respect to the common angle of attack 242 can then be linked, for example, additively with the different signals with respect to the individual angle of attack 235 for the respective rotor blades, resulting in a control signal 250 for the individual rotor blades of the wind turbine 210 concerned. This adjustment of the angle of attack of the individual rotor blades of the wind turbine 210 in accordance with the desired angles of attack is subsequently set by an actuator 255. Under the influence of changing wind conditions 260, the rotor blades are then deflected differently in the direction of impact, said deflection or the acceleration occurring in turn measured by the corresponding sensors and the sensor signals 265 of the unit 220 for operation and the unit 230 for controlling the individual pitch is supplied. In this way, the control loop is closed to control the individual angles of attack. Through the use of acceleration signals, which represent an acceleration of the individual rotor blades in the direction of impact, a very simple modification of already existing control systems for the individual angles of incidence of the rotor blades of a wind turbine can be implemented. Conventional wind turbines usually use the bending moments at the blade root of the rotor blades for adjusting the individual angles of attack of the respective rotor blades. However, since usually a simple relationship between a bending moment on the blade root of a rotor blade and an associated bending of the rotor blades in strike direction is recognizable or known, a signal of a substantially more robust acceleration sensor can be used to adequately utilize a signal for controlling the angle of attack of the rotor blade representing the acceleration of the rotor blade or of a part of the rotor blade in the direction of impact, by determining the bending angle of the rotor blade according to the invention from this signal. In order to obtain and process a signal which is easy to process and as low as possible in terms of a bending angle of a rotor blade, two variants are conceivable.
In einer ersten Variante kann eine Eigenfrequenzanalyse der bestimmten Beschleunigungen bzw. der daraus abgeleiteten Beschleunigungssignale durchgeführt werden. Hierfür werden die Eigenschwingungen des (Rotor-) Blattes genutzt. Die Anregung während des Betriebes der Anlage erfolgt durch aerodynamisch induzierte Schwingungen oder über einen zusätzlich angebrachten Shaker, d.h. eine Einheit, die das Rotorblatt aktiv in Schwingungen versetzt. Durch die Beschleunigungssensoren werden in diesem Fall kontinuierlich Signale erfasst und gespeichert und nach einer bestimmten Messzeit (maximal 1 Sek.) das Amplitudenspektrum der Eigenschwingungen ermittelt. Dieses Frequenzspektrum wird beispielsweise mit Sollspektren verglichen, die im Steuer- Regelgerät abgelegt sind und zu bestimmten Belastungszuständen des Blattes gehören. Durch Verstellung des Blattwinkels wird die Belastung am Blatt reduziert, was über den Vergleich mit den Sollspektren kontrolliert wird. Die Sollspektren werden vo- rausgehend durch Messungen am Blatt ohne und mit Belastungen bestimmt oder aber über Eigenfrequenzanalyse aus Berechnungen ermittelt. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass die bereits verfügbare Messtechnik für das Condition Monitoring mitverwendet werden kann, welche die Sensoren, Messwerterfassung, Aufarbeitung und Auswertung der Beschleunigungssignale bereits integriert hat. Dazu gehören auch bereits abgelegte Sollspektren. Hinzukommen sollten für ein derartiges Anwendungsszenario Sollspektren für Belastungsfälle, die im Steuer- oder Regelgerät abgelegt werden. Diese können durch Messungen an Blattprüfständen ermittelt werden. Einfacher ist es wahrscheinlich, Referenzmessungen vor der Montage am Blatt durchzuführen sowie analoge Messungen nach Montage bei Windgeschwindigkeiten unterhalb der Anfahrge- schwindigkeit am Rotorblatt durchzuführen. Ausgehend von diesen Spektren und den Blattdaten werden über Simulation die Abweichungen zu diesen Spektren bei Belastung berechnet und als Sollspektren abgelegt. In a first variant, a natural frequency analysis of the specific accelerations or the acceleration signals derived therefrom can be carried out. For this, the natural vibrations of the (rotor) blade are used. The excitation during operation of the system is carried out by aerodynamically induced vibrations or an additionally mounted shaker, ie a unit that actively sets the rotor blade in vibration. In this case, the acceleration sensors continuously record and store signals and determine the amplitude spectrum of the natural oscillations after a certain measuring time (maximum 1 sec.). This frequency spectrum is compared for example with desired spectra, which are stored in the control device and belong to certain load conditions of the sheet. By adjusting the blade angle, the load on the blade is reduced, which is controlled by comparison with the target spectra. The desired spectra are determined beforehand by measurements on the blade with and without loads, or determined by natural frequency analysis from calculations. The advantage of this variant is that the measurement technology already available for condition monitoring can be used, which has already integrated the sensors, measured value acquisition, processing and evaluation of the acceleration signals. This also includes already stored target spectra. In addition, nominal spectra for load cases stored in the control device should be included for such an application scenario. These can be determined by measurements on blade test stands. It is more probable to perform reference measurements before mounting on the blade and to carry out analog measurements after mounting at wind speeds below the start-up speed on the rotor blade. On the basis of these spectra and the sheet data, the deviations from these spectra under load are calculated by simulation and stored as nominal spectra.
Eine zweite Variante für den Einsatz des hier vorgestellten Ansatzes ist in der Verwendung von Daten aus einer direkten Beschleunigungsmessung und deren Ausweitung zu sehen. Dabei wird aus den gemessenen Beschleunigungen der Biegewinkel des Rotor- blattes bestimmt. Regelziel ist es dann, an allen Rotorblättern die gleichen Biegewinkel einzustellen. Stellgrößen sind wiederum die Blattwinkel. Aufgrund aerodynamischer Effekte wie Turbulenz und Wirbelablösung werden immer Schwingungen des Blattes angeregt, die aber hochfrequenter sind als die auszuregelnden Schwingungen im Bereich der ersten Eigenfrequenzen von Blatt und Turm. Daher sollte für die Regelung die gemessene Beschleunigung durch einen Tiefpass gefiltert werden. Für die Position des ersten (Beschleunigungs-) Sensors ist die untere Hälfte des Rotorblatts günstig, da die Blattspitze aufgrund der Verjüngung und der dort herrschend Querströmungen, die auch den Spitzenwirbel antreiben, zu starken Schwingungen angeregt werden kann. Als Vorteile der beiden vorstehend beschriebenen Varianten lassen sich die folgenden Aspekte .anführen. Erstens kann die Nutzung bekannter und eventuell schon vorhandener Messeinrichtungen sowie eventuell durch das Condition Monitoring der Blätter ermittelter Daten erfolgen. Weiterhin braucht keine Applikation von Dehnungsmessstreifen oder ähnlichem erfolgen, bei denen zum aktuellen Stand der Technik nicht bekannt ist, wo und wie sie genau anzubringen sind. Zudem ist die Temperaturkompensation bei diesen Sensoren technisch noch nicht zufriedenstellend gelöst. Zudem kann ein Beschleunigungssensor im Falle eines Defekts einfach ersetzt werden. Dies ist bei einlaminierten Dehnungssensoren unmöglich. Die von Dehnungssensoren gelieferten Signale sind eventuell nicht aussagekräftig, da sie nur die lokale Dehnung erfassen. Auch treten bei dem Einsatz des vorstehend beschriebenen Ansatzes keine Fehler durch statische Belastungen wie Temperaturspannungen, lokale Spannungsüberhöhungen durch das inhomogene Material, Eisansatz (bei gleichzeitiger Verwendung des A second variant for the use of the approach presented here is to be seen in the use of data from a direct acceleration measurement and its extension. The bending angle of the rotor blade is determined from the measured accelerations. The main goal then is to set the same bending angles on all rotor blades. In turn, manipulated variables are the blade angles. Due to aerodynamic effects such as turbulence and vortex shedding vibrations of the blade are always excited, but which are higher-frequency than the vibrations to be corrected in the range of the first natural frequencies of blade and tower. Therefore, for the control, the measured acceleration should be filtered by a low-pass filter. For the position of the first (acceleration) sensor, the lower half of the rotor blade is favorable, since the blade tip due to the taper and prevailing there cross flows, which also drive the tip vortex, can be excited to strong vibrations. As advantages of the two variants described above, the following aspects can be introduced. Firstly, the use of known and possibly already existing measuring devices as well as data possibly determined by the condition monitoring of the sheets can take place. Furthermore, there is no need to apply strain gauges or the like where the current state of the art does not know where and how to attach them accurately. In addition, the temperature compensation of these sensors is technically not satisfactorily solved. In addition, an acceleration sensor can be easily replaced in the event of a defect. This is included laminated strain sensors impossible. The signals provided by strain sensors may not be meaningful because they only detect local strain. Also occur in the use of the approach described above, no errors by static loads such as temperature stresses, local stress peaks by the inhomogeneous material, ice accumulation (with simultaneous use of the
Condition Monitoring) etc. auf, was die Zuverlässigkeit der Regelung unter Verwendung der Größe Biegewinkel, der aus der Blattbeschleunigung berechnet wird, deutlich erhöht. Dies bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass der hier vorgestellte Ansatz einen Einsatz als zusätzliche Regelfunktion bei den Pitch-Antrieben der Anmelderin darstellt. Zukünftige Antriebe sollten aufgrund momentaner Markttrends fähig sein, die Blätter individuell verstellen zu können. Ein weiterer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf Basis von einem Beschleunigungssensor (DCU) ein verbessertes IPC-geeignetes Messverfahren zu ermöglichten, bei dem der Sensor eine längere Lebensdauer hat, eine einfache Austauschbarkeit der Sensorik sichergestellt ist und möglichst eine zum globalen Spannungszustand in der Blattwurzel äquivalente Größe erfasst wird.  Condition monitoring), etc., which significantly increases the reliability of the control using the magnitude of bend angle calculated from the blade acceleration. In other words, this means that the approach presented here represents a use as an additional control function in the pitch drives of the Applicant. Future drives should be able to adjust the blades individually based on current market trends. Another important aspect of the present invention is based on an acceleration sensor (DCU) to enable an improved IPC-suitable measurement method, in which the sensor has a longer life, easy replacement of the sensor is ensured and possibly one to global stress state in the leaf root equivalent size is recorded.
Bei dem im Folgenden vorgestellten Ansatz besteht ein wesentlicher Aspekt in der Verwendung eines Signals eines Beschleunigungssensors, welcher die Beschleunigung des Rotorblattes in Richtung der Rotorachse misst. Der Beschleunigungssensor sollte stationäre Beschleunigung messen können. Die Messung der Beschleunigung im Blatt ist nach dem aktuellen Stand der Technik bekannt und wird unter anderem zum In the approach presented below, an essential aspect is the use of a signal of an acceleration sensor, which measures the acceleration of the rotor blade in the direction of the rotor axis. The acceleration sensor should be able to measure stationary acceleration. The measurement of the acceleration in the sheet is known in the current state of the art and is among other things to
Condition Monitoring verwendet. Eine zweifache Integration dieser gemessenen Beschleunigung würde die aktuelle Blattauslenkung ergeben. Dieses Verfahren hat aber eine Drift, welcher die berechneten Ergebnisse auf längere Zeit verfälscht. Diese Messgröße ist deshalb zur IPC-Regelung ungeeignet.  Condition Monitoring used. A twofold integration of this measured acceleration would give the current blade displacement. However, this method has a drift, which falsifies the calculated results for a long time. This parameter is therefore unsuitable for IPC control.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird mit der hier vorgestellten Erfindung ein Messkonzept vorgestellt, welches eine für die IPC Regelung geeignete Signalauswertung ermöglicht. Auf Basis von Sensordaten eines einachsigen Beschleunigungssensors kann eine online Signalauswertung erfolgen. Ein möglicher Einsatz liegt z.B. im Bereich der IPC-Regelung oder bei experimentellen Messungen an Windenergieanlagen. Für die Regelung der Blattwinkel der Rotorblätter einer Windenergieanlage wird die According to one embodiment, a measuring concept is presented with the invention presented here, which is a suitable signal evaluation for the IPC control allows. On the basis of sensor data of a single-axis acceleration sensor, an online signal evaluation can take place. One possible application is, for example, in the field of IPC control or in experimental measurements on wind turbines. For the regulation of the blade angle of the rotor blades of a wind turbine, the
Blattdurchbiegung in Schlagrichtung (d.h. senkrecht zur Rotorebene bei 0 Grad Sheet deflection in the direction of impact (i.e., perpendicular to the rotor plane at 0 degrees
Pitchstellung) benötigt. Um diese Größe zu bestimmen, kann die Blattdurchbiegung direkt über DMS-Sensoren an der Rotorblattwurzel gemessen werden. Ein alternatives Sensorkonzept für die Messung der Blattdurchbiegung ist der Einsatz von Beschleunigungssensoren, deren Messgleichung durch die sogenannte Navigationsgleichung (3) beschrieben wird, die wie folgt lautet: wobei a der gemessenen Beschleunigung und g der Fallbeschleunigung entspricht. Pitch position) needed. To determine this size, the blade deflection can be measured directly via strain gauges on the rotor blade root. An alternative sensor concept for the measurement of blade deflection is the use of acceleration sensors, whose measurement equation is described by the so-called navigation equation (3), which reads as follows: where a corresponds to the measured acceleration and g corresponds to the acceleration due to gravity.
Über das Sensorsignal lässt sich bei entsprechender Tiefpassfilterung der lokalen Beschleunigung die Projektion des Gravitationsvektors und somit der Nickwinkel des Sensorkoordinatensystems abschätzen. Anhand der Orientierung des Sensors lässt sich auf die Durchbiegung des Rotorblattes und damit auf das entsprechende Schlagbiegemo- ment schließen. Ein gemessener Zusammenhang für die Durchbiegung des Rotorblatts und dem entsprechenden Schlagbiegemoment ist in dem Diagramm aus Fig. 4 ersichtlich, bei dem auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate der Verlauf des Blattauslenkung (gestrichelte Linie) und des Blattwurzelbiegemomentes (durchgezogene Line) dargestellt sind. Es ist dabei aus der Fig. 4 ersichtlich, dass sich die Verläufe für die gemessene Blattauslenkung und das gemessene Blattwurzelbiegemoment entsprechen, so dass für die Regelung des individuellen Anstellwinkels des Rotorblattes auch die Blattauslenkung und folglich auch die Beschleunigung verwendet werden kann, die zu der betreffenden Blattauslenkung führt. With appropriate low-pass filtering of the local acceleration, the projection of the gravitational vector and thus the pitch angle of the sensor coordinate system can be estimated via the sensor signal. Based on the orientation of the sensor, it is possible to conclude on the deflection of the rotor blade and thus on the corresponding impact bending moment. A measured relationship for the deflection of the rotor blade and the corresponding impact moment is shown in the diagram of Fig. 4, in which the abscissa represents the time and the ordinate the course of the blade deflection (dashed line) and the blade root bending moment (solid line) are shown , It can be seen from FIG. 4 that the curves for the measured blade deflection and the measured blade root bending moment correspond, so that the blade deflection and consequently also the acceleration which can be used for the control of the individual pitch angle of the rotor blade can be used Leaf deflection leads.
Für die Ermittlung der Blattdurchbiegung ist es ausreichend, unter Annahme zu vernachlässigender Torsion, die x-Komponente des Sensorsignals zu berücksichtigen. Die x- Komponente zeigt in Richtung des Normalenvektors auf der Blattoberfläche und liegt, insofern keine Blätttorsion vorliegt, in der Biegeschlagrichtung. Hierfür wird von einem Sensor-Koordinatensystem 500 im Rotorblatt ausgegangen, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist. Dabei ist die z-Komponente in Richtung Rotorblattende, die x- Komponente in eine Normale zur Rotorebene und die y-Komponente in Schwenkrichtung des Rotorblattes orientiert. Weiterhin kann für die Umrechnung der Sensor- Beschleunigungswerte ein Koordinatensystem 510 in der Nabe des Rotors sowie ein Koordinatensystem 520 in der Rotorwelle verwendet werden, wie es nachfolgend noch näher beschrieben ist. For the determination of the sheet deflection, it is sufficient to consider the x-component of the sensor signal, assuming negligible torsion. The x component points in the direction of the normal vector on the leaf surface and is, insofar as there is no leaking twist, in the bending direction. For this purpose, it is assumed that a sensor coordinate system 500 in the rotor blade, as shown in FIG. 5. The z-component in the direction of the rotor blade end, the x-component oriented in a normal to the rotor plane and the y-component in the pivoting direction of the rotor blade. Furthermore, a coordinate system 510 in the hub of the rotor and a coordinate system 520 in the rotor shaft can be used for the conversion of the sensor acceleration values, as will be described in more detail below.
Für die Ermittlung der Blattdurchbiegung wird hierzu zunächst eine Transformation der Koordinaten vom Turm in die Rotorachse, von der Rotorachse in das Rotorblatt und von dem Rotorblatt in das gebogene Rotorblatt durchgeführt. Hierzu können die folgenden Transformationsmatrizen verwendet werden: For the determination of the sheet deflection, a transformation of the coordinates from the tower into the rotor axis, from the rotor axis into the rotor blade and from the rotor blade into the bent rotor blade is first carried out for this purpose. The following transformation matrices can be used for this:
sin A 0 cos A / 0 _  sin A 0 cos A / 0 _
^Rotorachse in Rotorbaltt— I 0 COS Ω Sin Ω I - MBS, Rotor axis in Rotorbaltt- I 0 COS Ω Sin Ω I - M BS ,
\0 sin Ω cos Ω/  \ 0 sin Ω cos Ω /
M Rotorblatt in durchgebogenes Rotorblatt IM rotor blade in a bent rotor blade - I
wobei Λ den Neigungswinkel der Rotorachse gegenüber einer Horizontalen, Ω den Ro- tor-Azimuthwinkel um die Rotorachse und ß den Verdrehungswinkel des Rotorblattes am Ort des Sensors aus der Rotorebene repräsentiert. In diesem Fall kann eine Projektion der Erdbeschleunigung where Λ represents the angle of inclination of the rotor axis with respect to a horizontal, Ω represents the rotor azimuth angle about the rotor axis, and β represents the angle of rotation of the rotor blade at the location of the sensor from the rotor plane. In this case, a projection of the gravitational acceleration
* ( ·.). * (·.).
folgendermaßen beschrieben werden: (cos ß · sin Λ + sin ß · cos Ω · cos Λ be described as follows: (cos β · sin Λ + sin β · cos Ω · cos Λ
- sin Ω · cos Λ  - sin Ω · cos Λ
sin ß · sin Λ— cos ß · cos Ω · cos Λ  sin β · sin Λ cos β · cos Ω · cos Λ
Weiterhin lässt sich eine Messgleichung der Beschleunigungssensoren wie folgt angeben: woraus folgt: Furthermore, a measurement equation of the acceleration sensors can be specified as follows: From which follows:
^Senson ^ Senson
ω2 · cos ß · sin ß · r s, +rs ß +g (cos ß · sinA + sin ß · cosfl ω 2 · cos ß ß · sin · rs + r + g s ß (cos + sin ß · sinA · ß cosfl
0 — 5 · (sinfl · cosA)  0 - 5 · (sinfl · cosA)
2 · (cos ß)2 · rs · (sin ß · sinA— cos ß · cosß2 · (cos β) 2 · r s · (sin β · sinA-cos β · cosβ
wobei die erste Spalte der oben angegebenen Matrix die Zentripetalbeschleunigung, die zweite Spalte der oben angegebenen Formel die gemessenen Beschleunigungen aufgrund der Drehung des Sensorkoordinatensystems und die dritte Spalte der oben angegebenen Formel die Fallbeschleunigung repräsentiert. wherein the first column of the above matrix represents the centripetal acceleration, the second column of the above formula represents the measured accelerations due to the rotation of the sensor coordinate system, and the third column of the formula given above represents the gravitational acceleration.
Soll die Turmkopfbeschleunigung nicht vernachlässigt werden, so muss die Sensorglei- chung um ajurmkopf erweitert werden, wobei If the tower head acceleration is not to be neglected, the sensor alignment must be extended by ajurmkopf, whereby
+ax(cos ß · cos Λ- sin ß · sin Λ · sin Ω) + ay · sin ß · sin Ω aTunnkopf ~ +ax · sin Λ · sin Ω + ay · cos Ω + a x (cos β · cos Λ-sin β · sin Λ · sin Ω) + a y · sin β · sin Ω aTunnkopf ~ + a x · sin Λ · sin Ω + a y · cos Ω
+ax(sin ß · cos Λ + cos ß · sin Λ · cos Ω)- ay · cos ß · sin Ω, + a x (sin β · cos Λ + cos β · sin Λ · cos Ω) - a y · cos β · sin Ω,
Somit gilt dann für die gemessene Gesamtbeschleunigung asensor des Sensors: Thus then applies to the total measured acceleration as s sor of the sensor:
Q-Sensor ~ Q-Senson Q-Turmkopf Q sensor ~ Q -Senson Q tower head
Die Anteile aufgrund der Drehung des Sensorkoordinatensystems können durch ein Tiefpassfilter gefiltert und damit eliminiert werden. Gemäß dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lassen sich zwei Messkonzepte oder -methoden realisieren. Für die erste Methode wird ein einachsig messender Beschleunigungssensor am Rotorblatt verwendet. Dabei wird die Beschleunigung gemessen, die beispielsweise normal auf die Rotorblattoberfläche ge- richtet ist. Diese Beschleunigung wird als aXi sensor bezeichnet und kann unter Vernachlässigung der Turmkopfbeschleunigung folgendermaßen ausgedrückt werden: XtSensor = ω2 · cos ß · sin ß · rs + rs · ß + g · (cos ß · sin Λ + sin ß · cos Ω · cos Λ), Der Term^ · (cos ß · sin Λ -I- sin ß · cos Ω · cos Λ) wird dabei mit dem Winkel Ω periodisch wiederholt. Wenn ß ferner kein ist und damit sinß gegen 0 strebt kann die Trajek- torie der Fallbeschleunigung für die Bestimmung von ß eindeutig verwendet werden. The proportions due to the rotation of the sensor coordinate system can be filtered by a low-pass filter and thus eliminated. According to the embodiment of the present invention presented here, two measuring concepts or methods can be realized. For the first method, a single-axis accelerometer is used on the rotor blade. In this case, the acceleration is measured, which is directed, for example, normally to the rotor blade surface. This acceleration is referred to as a X s e sor and, ignoring the tower head acceleration, can be expressed as follows: X tSensor = ω 2 · cos β · sin β · r s + r s · β + g · (cos β · sin Λ + sin ß · cos Ω · cos Λ), The term ^ · (cos ß · sin Λ -I-sin ß · cos Ω · cos Λ) is repeated periodically with the angle Ω. Further, if β is none and thus tends to 0, the trajectory of gravity acceleration can be used unambiguously for the determination of β.
Ohne Blattdurchbiegung gilt somit ß=0. Hieraus folgt = +9 ' Sin A = COUSt. Without leaf deflection ß = 0 applies. It follows = +9 'Sin A = COUSt.
Mit ß^O resultiert ein umlauffrequenter Anteil (sin ß · cos il · cos A), wobei der Biegewinkel aus dem folgenden Zusammenhang bestimmt werden kann: With ß ^ O results in a circulating frequency component (sin ß · cos il · cos A), wherein the bending angle can be determined from the following context:
Die Änderung der Projektionstrajektorie der Fallbeschleunigung ist somit bedingt durch die Durchbiegung des Rotorblatts φ ) und kann für die Bestimmung von ß verwendet werden. Diese erste Messmethode der Blattdurchbiegung auf der Basis eines einachsig messenden Beschleunigungssensors bietet Vorteile in Bezug auf einen kostengünstig einsetzbaren Sensor und eine einfachere Auswertung der Sensorsignale als bei der Verwertung von mehreren Sensorsignalen. Als Nachteil dieser Messmethode für den Biegewinkel ist jedoch anzuführen, dass ein kleineres Nutzsignal zur Verfügung steht, da nur die Signalamplitude für die Bestimmung von ß verwendet werden kann. Für die zweite Methode zur Bestimmung des Biegewinkels, können Größen verwendet werden, wie sie mit Bezug zur Fig. 3 näher erläutert sind. Hierbei wird die Beschleunigung des Rotorblatts 300 in Richtung der Rotorachse 310 betrachtet, wobei der Beschleunigungssensor in dem Abstand r von dieser angeordnet ist. Durch die lokale Ver- drehung des Rotorblattes am Ort des Beschleunigungssensors um den Winkel ß aufgrund der Auslenkung des Rotorblattes aus der Rotorebene (320) werden folgende Beschleunigungen gemessen: aXiSensor = ω2 · cos ß · sin ß · rs + rs · ß + g · (cos ß · sin Λ + sin ß · cos Ω · cos Λ) The change in the projection trajectory of the acceleration due to gravity is thus due to the deflection of the rotor blade φ) and can be used for the determination of β. This first measuring method of sheet deflection on the basis of a single-axis measuring acceleration sensor offers advantages in terms of a cost-effective sensor and a simpler evaluation of the sensor signals than in the utilization of multiple sensor signals. However, a disadvantage of this measuring method for the bending angle is that a smaller useful signal is available, since only the signal amplitude can be used for the determination of β. For the second method for determining the bending angle, sizes can be used, as they are explained in more detail with reference to FIG. Here, the acceleration of the rotor blade 300 in the direction of the rotor axis 310 is considered, wherein the acceleration sensor is arranged at the distance r from the latter. The local acceleration of the rotor blade at the location of the acceleration sensor by the angle β due to the deflection of the rotor blade from the rotor plane (320) causes the following accelerations to be measured: a XiSensor = ω 2 · cos β · sin β · r s + r s · β + g · (cos β · sin Λ + sin β · cos Ω · cos Λ)
+ ax(cos ß · cos Λ- sin ß · sin Λ · sin Ω) + ay · sin ß · sin Ω und az£ensor = ~<*>2 ' (cos ß)2 ' rs— rs * ß2 + 9 ' (sin ß " Sin Λ— COS ß · COS Ω · COS Λ) + ax(sin ß · cos Λ + cos ß · sin Λ · cos Ω)- ay · cos ß · sin Ω. Der erste Term (d.h. das erste Produkt) der beiden Gleichungen ist dabei konstant in Bezug auf den Winkel ß. Der zweite Term (d.h. das zweite Produkt) ist vernachlässigbar, wenn das Beschleunigungssensorsingal Tiefpass-gefiltert wird. Der letzte Term (d.h. das letzte Produkt) ist periodisch mit dem Winkel Ω. Beispielsweise kann bei einer Winkelgeschwindigkeit von ω=1,7 rad/s (was einer Anlagendrehzahl von 15 rpm entspricht) und einem Abstand des Sensors rs=20m ein konstanter Anteil von co2-rs = 58m/s2 erhalten werden. Der umlauffrequente Anteil beträgt dabei g=9,81m/s .Somit schwankt die Beschleunigung in z-Richtung beispielsweise von 68m/s2 bis 48 m/s2 innerhalb eines Umlaufs des Rotorblatts um die Rotorachse. + a x (cos ß · cos Λ- sin ß · sin Λ · sin Ω) + a y · sin ß · sin Ω and a zsensor = ~ <*> 2 '( cos ß) 2 ' r s - r s * β 2 + 9 '( sin β "Sin Λ -COS β * COS Ω * COS Λ) + a x (sin β * cos Λ + cos β * sin Λ * cos Ω) -a y * cos β * sin The first term (ie, the first product) of the two equations is constant with respect to the angle β. The second term (ie, the second product) is negligible when the acceleration sensor signal is low-pass filtered For example, at an angular velocity of ω = 1.7 rad / s (which corresponds to an installation speed of 15 rpm) and a distance of the sensor r s = 20 m, a constant proportion of co 2 -r s = be obtained 58m / s 2. the umlauffrequente proportion amounts to g = 9.81 m / s .Somit vary the acceleration in the z-direction, for example from 68m / s 2 to 48 m / s 2 within one rotation of the rotor blade to the rotor axis ,
In der gefilterten Gleichung für a^sensor (d.h. der zweite Term ist weggefiltert) sind nun alle Größen außer ß bekannt. Die Gleichung lässt sich damit numerisch nach dem gesuchten Verdrehungswinkel ß lösen. In the filtered equation for a ^ sensor (i.e., the second term is filtered away), all sizes except β are now known. The equation can thus be solved numerically according to the desired twist angle ß.
2 · rs · cos2 ß\\ ω 2 · r s · cos 2 ß \
Die oben angegebene Gleichung für ax sensor gibt an, wie sich die in x-Richtung gemessene Beschleunigung aus den bekannten und unbekannten Größen zusammensetzt. Wird diese Beschleunigung zusätzlich gemessen, so lässt sich die Genauigkeit der Bestim- mung von ß erhöhen. Insbesondere der Einsatz eines Kaiman-Filters kann zu besseren Ergebnissen führen. Dabei wird im Kaiman-Filter ein Modell des Rotorblattes simuliert und daraus die Auslenkung bestimmt. Die Simulation wird in jedem Zeitschritt mit Hilfe der beiden Messungen (ax, az) aktualisiert bzw. berichtigt (beispielsweise mittels eines Predictor, Corrector- Verfahrens). Aus der Blattneigung kann mit Hilfe eines Mo- dells für die Blattbiegung (d.h. die Biegelinie) direkt die Blattauslenkung bestimmt werden. Aus dem Modell für die Blattbiegung folgt dann auch das Blattwurzelbiege- moment. Dafür muss zusätzlich noch die Biegesteifigkeit EI bekannt sein. Da die bekannten IPC -Regler nur die Unterschiede in den Blattwurzelbiegemomenten der Blätter zur Regelung verwenden, ist ein absolut genauer Wert nicht erforderlich und für die Biegesteifigkeit El reicht ein Näherungswert aus. Ein solches vorstehend genanntes Messkonzept wäre auch einfach durch das Vorhandensein eines Beschleunigungssensors im Rotorblatt, welcher zur Messung der Beschleunigung in z-Richtung angeordnet ist, nachweisbar. Diese die Anwendung der vorstehend beschriebenen Gleichungen kann dann aus den Beschleunigungssignalen auf den Biegewinkel des Rotorblattes geschlossen werden, welcher dann zur Regelung des Anstellwinkels des Rotorblattes weiterverwendet wird. Dabei hat insbesondere die Anwendung der zweiten Methode den Vorteil, dass über eine Rotorumdrehung ein konstantes Nutzsignal aufgrund einer konstanten Zentrifugal- kraft vorlieget, aus dem die g-Projektion dann heraus gerechnet oder zur Bestimmung von ß mitverwendet werden kann. The equation for a x sensor given above indicates how the acceleration measured in the x-direction is composed of the known and unknown quantities. If this acceleration is additionally measured, then the accuracy of the determination of β can be increased. In particular, the use of a Kalman filter can lead to better results. In this case, a model of the rotor blade is simulated in the Kalman filter and the deflection determined therefrom. The simulation is updated or corrected in each time step with the aid of the two measurements (a x , a z ) (for example by means of a predictor, corrector method). From the sheet pitch, the sheet deflection can be determined directly by means of a model for the sheet bending (ie the bending line). From the model for sheet bending, the blade root bending moment follows. For this, in addition, the bending stiffness EI must be known. Since the known IPC controllers only use the differences in the leaf root bending moments of the blades for regulation, an absolutely accurate value is not required and an approximate value is sufficient for the bending stiffness El. Such a measurement concept mentioned above would also be detectable simply by the presence of an acceleration sensor in the rotor blade, which is arranged to measure the acceleration in the z-direction. This application of the equations described above can then be deduced from the acceleration signals on the bending angle of the rotor blade, which is then used to control the angle of attack of the rotor blade. In particular, the use of the second method has the advantage that over a rotor revolution there is a constant useful signal due to a constant centrifugal force, from which the g-projection can then be calculated or used to determine β.
Um die Blattdurchbiegung ermitteln zu können, sollte die Projektionskomponente der Fallbeschleunigung, die rein auf die Schlagbiegung des Rotorblattes zurückzuführen ist, bestimmt werden. Hierzu kann die Projektionsänderung der Fallbeschleunigung, die aus der Starrkörperbewegung der Anlage resultiert, hinaus gefiltert werden. Zwei Freiheitsgrade bestimmen die Starrkörperbewegung: die Rotation um die Rotorachse und die Blattwinkelverstellung um die Pitchachse. Zusätzlich könnte noch die Drehung des Azimuthlagers betrachtet werden, dies wird in dieser Betrachtung aber vernachlässigt. In order to be able to determine the sheet deflection, the projection component of the fall acceleration, which is purely due to the impact bending of the rotor blade, should be determined. For this purpose, the projection change of the fall acceleration, which results from the rigid body movement of the system, can be filtered out. Two degrees of freedom determine the rigid body movement: the rotation around the rotor axis and the Blade angle adjustment about the pitch axis. In addition, the rotation of the azimuth bearing could still be considered, but this is neglected in this consideration.
Die für die Blattdurchbiegung verantwortliche Projektionskomponente ergibt somit sich aus: The projection component responsible for the leaf deflection thus results from:
9ßieg ng = dMess ~ ÜRBFilter (4) 9size = dmeasure ~ URBFilter (4)
Wobei g RBFiiter dem auf Basis der Starrkörperbewegung berechneten Projektionsvektor der Fallbeschleunigung entspricht. gMess ist die durch den Sensor gemessene Fallbeschleunigungskomponente. gBiegung ist das entsprechend gefilterte Signal, welches rein auf die elastische Verformung des Rotorblattes zurückzuführen ist (d.h. der Biegung in Schlagrichtung entspricht). Durch Gleichung (4) ist es möglich, die Projektionskomponente des Gravitationsvektors, die nicht auf die Durchbiegung zurückzuführen ist, hin- aus zu filtern. Die Berechnung der aus der Starrkörperbewegung resultierenden Projektion der Fallbeschleunigung ist aus der folgenden Gleichung (5) zu entnehmen. Where g RBFiiter corresponds to the calculated on the basis of rigid body motion projection vector of gravity acceleration. gMess is the acceleration component measured by the sensor. Bending is the correspondingly filtered signal which is due solely to the elastic deformation of the rotor blade (i.e., corresponds to the bend in the direction of impact). By equation (4) it is possible to filter out the projection component of the gravitational vector, which is not due to the deflection. The calculation of the case acceleration acceleration resulting from the rigid body movement can be seen from the following equation (5).
§RBFilter ~ Tßladejiub ' Tz(ß^ ' THub Rotor · Tx(a) · §R0torCOS (5) wobei §RBFilter ~ Tßladejiub 'T z (ß ^' T Stroke Rotor · T x (a) · §R 0 torCOS (5) where
Tßiade Hub einer Transformationsmatrix für eine Transformation in das Blattsegment- COS entspricht;  Tßiade Hub corresponds to a transformation matrix for transformation into leaf segment COS;
Tz(ß einer Drehung um ß (d.h. einem Pitchwinkel des Rotorblatts) bezogen auf die Z-Achse des Blattlager-COS entspricht;  Tz (β corresponds to a rotation about β (i.e., a pitch angle of the rotor blade) with respect to the Z-axis of the sheet-bearing COS;
^HubjRotor einer Transformationsmatrix für eine Transformation in das Blattlager-COS entspricht; und  ^ HubjRotor corresponds to a transformation matrix for transformation into leaf-bearing COS; and
Γ ( ) einer Drehung um a (d.h. einen Azimuthwinkel des Rotors) bezogen auf die x-Achse des Rotor-COS entspricht 9Rotorcos bezeichnet dabei den in dem inertialen Rotorachsen-Koordinatensystem ausgedrückten Gravitationsvektor. Die Rotorachse ist um den sogenannten Shaftwinkel um ca. 5° nach oben geneigt. Das Messprinzip gemäß der ersten Methode ist in den beiden Teilfiguren der Fig. 6 dargestellt. Dabei ist in der linken Teilfigur ein Messprinzip sowie ein zugehöriges Messsignal dargestellt, bei dem die Windkraftanlage bzw. die Rotorblätter durchgebogen sind. In der rechten Teilfigur aus Fig. 7 ist dagegen ein Messprinzip sowie ein zugehöriges Messsignal bei Anwendung dieses Messprinzips dargestellt, wobei aus der Veränderung der Amplitude ein Rückschluss auf die elastische Verformung des Rotorblattes möglich ist. In den Diagrammen der Figuren 7 und 8 sind das Sensorsignal (gestrichelte Linie 700) an der Blattspitze (d.h. bei einem Abstand von r = 36m von der Blattwurzel) und das tiefpassgefilterte Sensorsignal (durchgezogene Linie 710) über die Zeit dargestellt, wogegen die Fig. 8 den Verlauf eines Tiefpass-gefilterten Sensorsignals darstellt. Das Referenzsignal entspricht jeweils der Projektion der Fallbeschleunigung in das Sensorko- ordinatensystem. Es ist zu erkennen, dass es die Tiefpassfilterung ermöglicht die Amplitude der Projektion des Gravitationsvektors zu bestimmen. Für die Auswertung der Blattdurchbiegung ist die Amplitudengröße der Projektion relevant. Γ () corresponds to a rotation about a (ie, an azimuth angle of the rotor) with respect to the x-axis of the rotor COS. 9Rotorcos denotes the gravitational vector expressed in the inertial rotor axis coordinate system. The rotor axis is tilted by about 5 ° up to the so-called Shaft angle. The measuring principle according to the first method is shown in the two subfigures of FIG. In this case, a measuring principle and an associated measurement signal is shown in the left part of the figure, in which the wind turbine or the rotor blades are bent. In the right-hand part of FIG. 7, by contrast, a measuring principle and an associated measuring signal are shown when this measuring principle is used, it being possible to infer the elastic deformation of the rotor blade from the change in the amplitude. In the graphs of FIGS. 7 and 8, the sensor signal (dashed line 700) at the blade tip (ie, at a distance of r = 36m from the blade root) and the low pass filtered sensor signal (solid line 710) are shown over time, while FIG. 8 shows the course of a low-pass filtered sensor signal. The reference signal corresponds in each case to the projection of the gravitational acceleration into the sensor coordinate system. It can be seen that the low-pass filtering makes it possible to determine the amplitude of the projection of the gravitational vector. For the evaluation of the sheet deflection, the amplitude size of the projection is relevant.
Weiterhin besteht eine Korrelation zwischen der Amplitudengröße der Blattbiegung und dem gefilterten Sensorsignal. Hierbei ist die Änderung der g-Projektion zu berücksichtigen, welche sich auf die Durchbiegung des Rotorblattes zurückführen lässt. Dies bedeutet, dass auch bei größerem Abstand des Sensors von der Blattwurzel ein größeres Amplitudensignal zu erwarten ist. Diese Information kann auch aus den Amplituden der Variable Biegung gewonnen werden. Bei einer entsprechenden Kalibrierung kann man somit direkt anhand der Blattbeschleunigungssensoren die Blattwurzel (Schlag-) Biegemomente bestimmen. ES lässt sich zeigen, dass dass bei einemAbstand von r =20 Meter des Beschleunigungssensors gegenüber der Rotornabe eine bessere Auswertung aufgrund der größeren Blattbiegung möglich ist. Analoges gilt einen Abstand von r = 36 Meter des Beschleunigungssensors gegenüber der Rotornabe, wobei die Simulationser- gebnisse hier nicht dargestellt sind. Ein Problem besteht allerdings noch darin, dass das Nutzsignal, d.h. die Änderung der Neigung des Gravitationsvektors aufgrund der Blattbiegung, relativ klein ist im Verhältnis zum Störsignal, je näher an der Blattwurzel der Sensor appliziert ist. Es ist entsprechend vorteilhafter weiter außen am Blatt bei beispielsweise einer Position von r=36 Meter von der Blattnabe zu messen, aufgrund der größeren Durchbiegung im Vergleich zu den relativ nah an der Blattlagerung gelegenen Messpunkten bei beispielswie- se r=10 und r=20 Metern. Wichtig für die Anwendung des hier vorgestellten Messkonzeptes ist ferner die Messung der Rotordrehgeschwindigkeit und des Pitchwinkels. Dies ist aber heute Stand der Technik bei den Windenenergieanlagen und wird für herkömmliche Regelungsverfahren verwendet. Furthermore, there is a correlation between the amplitude size of the sheet bend and the filtered sensor signal. Here, the change in the g-projection is taken into account, which can be attributed to the deflection of the rotor blade. This means that even with greater distance of the sensor from the blade root, a larger amplitude signal is expected. This information can also be obtained from the amplitudes of the variable bend. With a corresponding calibration, the blade root (impact) bending moments can thus be determined directly on the basis of the blade acceleration sensors. It can be shown that with a distance of r = 20 meters of the acceleration sensor compared with the rotor hub, a better evaluation is possible due to the larger sheet bending. The same applies a distance of r = 36 meters of the acceleration sensor with respect to the rotor hub, the simulation results are not shown here. A problem, however, is that the useful signal, ie the change in the inclination of the gravitational vector due to the sheet bending, is relatively small in relation to the interfering signal, the closer to the blade root of the sensor is applied. Accordingly, it is more advantageous to measure further outward on the blade at, for example, a position of r = 36 meters from the blade hub, because of the greater deflection in comparison to the measuring points located relatively close to the blade bearing, for example where r = 10 and r = 20 meters , Important for the application of the measuring concept presented here is also the measurement of the rotor rotational speed and the pitch angle. However, this is currently the state of the art in wind turbines and is used for conventional control methods.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht es ferner, eine bereits gut ausgereifte Beschleu- nigungssensorik (z.B. MM3, DCU) der Anmelderin für die hier beschriebene Sensorsignalauswertung zu verwenden und kann in größerem Rahmen im Bereich der Regelung von Windenergieanlagen in Zukunft eingesetzt werden. The approach presented here also makes it possible to use an already well-developed acceleration sensor system (for example MM3, DCU) of the applicant for the sensor signal evaluation described here and can be used on a larger scale in the area of regulating wind turbines in the future.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren 900 zur Bestimmung eines Anstellwinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, wie es als Ablaufdiagramm in der Fig. 9 abgebildet ist. Das Verfahren 900 weist einen Schritt des Einlesens 910 eines Beschleunigungssignals auf, das eine im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotorebene der Windkraftanlage wirkende Beschleunigung des Rotorblattes repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren 900 einen Schritt des Bestimmens 920 des Anstellwinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des Beschleunigungssignals. According to a further embodiment, the present invention comprises a method 900 for determining a pitch angle of a rotor blade of a wind turbine, as shown as a flow chart in FIG. 9. The method 900 includes a step of reading in 910 an acceleration signal representing an acceleration of the rotor blade acting substantially perpendicular to a rotor plane of the wind turbine. Further, the method 900 includes a step of determining 920 the angle of attack of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
26 26
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
100 Turmlängsbiegung 100 tower bend
1 10 Turmquerbiegung  1 10 Tower Crossing
120 Turmtorsion  120 tower twist
130 Gieren  130 yaw
140 Rollen 140 rolls
150 Nicken  150 nods
160 Schwenkbewegung  160 pivoting movement
170 Schlagbewegung  170 beat movement
180 Torsion  180 twist
200 System zur Regelung der Windkraftanlage 200 system for controlling the wind turbine
210 Windkraftanlage  210 wind turbine
220 Einheit zur Betriebsführung  220 Plant management unit
230 Einheit zur Regelung des individuellen Anstellwinkels 235 individuelle Anstellwinkel (ßwcw)  230 unit for controlling the individual angle of attack 235 individual angle of attack (ßwcw)
240 Generatormoment  240 generator torque
242 gemeinsamen Anstellwinkel (ßcpc)  242 common angle of attack (ßcpc)
250 Regelungssignal  250 control signal
255 Aktuator  255 actuator
260 lokale Windverhältnisse 260 local wind conditions
265 Sensorsignale  265 sensor signals
300 Rotorblatt 300 rotor blade
310 Rotorachse  310 rotor axis
320 Rotorebene 320 rotor level
500 Koordinatensystem im Rotorblatt 27 500 coordinate system in the rotor blade 27
510 Koordinatensystem in der Rotornabe 510 coordinate system in the rotor hub
520 Koordinatensystem in der Rotorwelle 520 coordinate system in the rotor shaft
700 Referenzsignal 700 reference signal
710 gefiltertes Sensorsignal  710 filtered sensor signal
900 Verfahren zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes 910 Einlesens eines Beschleunigungssignals 900 Method of determining a bending angle of a rotor blade 910 Reading in an acceleration signal
920 Bestimmens des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage 920 Determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine

Claims

23 23
Ansprüche claims
Verfahren (900) zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes (300) einer Windkraftanlage (210), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: A method (900) for determining a bending angle of a rotor blade (300) of a wind turbine (210), the method comprising the following steps:
Einlesen (910) zumindest eines Beschleunigungssignals (ai), das eine auf das Rotorblatt im wesentlichen senkrecht zur Rotorebene (320) wirkende Beschleunigung repräsentiert; und  Reading (910) at least one acceleration signal (ai) representing an acceleration acting on the rotor blade substantially perpendicular to the rotor plane (320); and
Bestimmen (920) des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des Beschleunigungssignals.  Determining (920) the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
Verfahren (900) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (910) ein Verlauf der Beschleunigung erfasst wird, wobei im Schritt des Bestimmens (920) aus dem Verlauf der Beschleunigung ein Spektrum ermittelt wird und der Biegewinkel unter Verwendung des ermittelten Spektrums bestimmt wird. A method (900) according to claim 1, characterized in that in the step of reading (910) a course of the acceleration is detected, wherein in the step of determining (920) from the course of acceleration, a spectrum is determined and the bending angle using the determined Spectrum is determined.
Verfahren (900) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (920) ein Vergleich des ermittelten Spektrums mit einem bereitgestellten Spektrum durchgeführt wird, wobei das Bestimmen des Biegewinkels unter Verwendung eines Vergleichsergebnisses zwischen dem ermittelten Spektrum und dem bereitgestellten Spektrum bestimmt wird. Method (900) according to claim 2, characterized in that in the step of determining (920) a comparison of the determined spectrum with a provided spectrum is performed, wherein the determination of the bending angle is determined using a comparison result between the determined spectrum and the provided spectrum ,
Verfahren (900) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (910) eine Schwingungsanregung des Rotorblattes aktiv bewirkt wird. 24 Method (900) according to claim 2 or 3, characterized in that in the step of read-in (910) a vibration excitation of the rotor blade is actively effected. 24
5. Verfahren (900) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (920) eine Tiefpass-Filterung und/oder einer Kaiman-Filterung des Beschleunigungssignals durchgeführt wird. 5. The method (900) according to claim 1, characterized in that in the step of determining (920) a low-pass filtering and / or a Kalman filtering of the acceleration signal is performed.
Verfahren (900) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (920) zur Bestimmung des Biegewinkels eine Information über einen Abstand eines das Beschleunigungssignal bereitstellenden Beschleunigungssensors von einer Rotorachse, einem Neigungswinkel der Rotorachse (310) gegenüber der Horizontalen und/oder einer Beschleunigung eines Turmkopfes der Windkraftanlage verwendet wird sowie eine Information über die Drehgeschwindigkeit und der Drehposition des Rotors. Method (900) according to one of the preceding claims, characterized in that in the step of determining (920) for determining the bending angle, information about a distance of an acceleration sensor providing the acceleration signal from a rotor axis, an inclination angle of the rotor axis (310) relative to the horizontal and / or an acceleration of a tower head of the wind turbine is used as well as information about the rotational speed and the rotational position of the rotor.
Verfahren (900) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (920) aus dem zeitlichen Verlauf der Beschleunigung an einer Position des Rotorblattes der Biegewinkel bestimmt wird. Method (900) according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the bending angle is determined in the step of determining (920) from the time profile of the acceleration at a position of the rotor blade.
Verfahren (900) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (910) ein weiteres Beschleunigungssignal eingelesen wird, das eine im Wesentlichen in Längsrichtung des Rotorblattes wirkende Beschleunigung am Ort des ersten Beschleunigungssensors repräsentiert und wobei im Schritt des Bestimmens ein Biegewinkel des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des weiteren Beschleunigungssignals bestimmt wird. Method (900) according to one of the preceding claims, characterized in that in the read-in step (910) a further acceleration signal is read in which represents an acceleration acting essentially in the longitudinal direction of the rotor blade at the location of the first acceleration sensor and wherein in the step of determining Bending angle of the rotor blade of the wind turbine is determined using the further acceleration signal.
Verfahren zur Bestimmung individueller Anstellwinkel der Rotorblätter auf Basis eines nach den Ansprüche 1 bis 8 berechneten Biegewinkels oder einer aus dem Berechneten Biegewinkel bestimmten Belastung des Rotorblatts oder der Rotorblätter. 25 Method for determining individual angles of incidence of the rotor blades on the basis of a bending angle calculated according to claims 1 to 8 or a load of the rotor blade or of the rotor blades determined from the calculated bending angle. 25
Vorrichtung (200) zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage (210), wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: Device (200) for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine (210), the device having the following features:
- eine Schnittstelle (230) zum Einlesen zumindest eines Beschleunigungssignals (ai), das eine auf das Rotorblatt wirkende Beschleunigung repräsentiert; und  - An interface (230) for reading at least one acceleration signal (ai), which represents an acceleration acting on the rotor blade; and
- eine Einheit (230, 220, 255) zum Bestimmen des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des Beschleunigungssignals.  - A unit (230, 220, 255) for determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens (900) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm auf einem Steuergerät (230) oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Computer program product with program code for carrying out a method (900) according to one of claims 1 to 9, when the program is executed on a control device (230) or a device.
EP11730578.9A 2010-07-24 2011-07-02 Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system Withdrawn EP2596238A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010032120A DE102010032120A1 (en) 2010-07-24 2010-07-24 Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine
PCT/EP2011/003293 WO2012019675A2 (en) 2010-07-24 2011-07-02 Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2596238A2 true EP2596238A2 (en) 2013-05-29

Family

ID=44628258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11730578.9A Withdrawn EP2596238A2 (en) 2010-07-24 2011-07-02 Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130272874A1 (en)
EP (1) EP2596238A2 (en)
CN (1) CN103003565A (en)
DE (1) DE102010032120A1 (en)
WO (1) WO2012019675A2 (en)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2588752B1 (en) * 2010-06-30 2015-07-22 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine system for detection of blade icing
EP2565447A1 (en) * 2012-02-14 2013-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Method for constructing, optimising or monitoring the status of a wind power assembly or a component or a construction element of a wind power assembly
CN103573552B (en) * 2012-08-02 2016-02-24 通用电气公司 The controlling method of wind turbine and reduction rotor unbalance thereof
DE102013009877A1 (en) 2013-06-13 2014-12-18 Robert Bosch Gmbh Method and device for load evaluation of a rotor blade of a wind turbine
DE102013009878A1 (en) 2013-06-13 2014-12-18 Robert Bosch Gmbh Method and device for calibrating a sensor of a wind turbine
WO2015091179A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Method and device for pitch control of the rotor blades of a wind turbine rotor
DE102014218266A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Robert Bosch Gmbh Method and control device for detecting a load on a rotor blade of a wind energy plant
DE102014218851A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Method and control device for operating a wind turbine
DE102014117915A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 fos4X GmbH Method for monitoring a wind turbine, method for detecting ice on a wind turbine, acceleration sensor for a rotor blade, rotor blade with acceleration sensor, and profile for a rotor blade
DE102014117918A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 fos4X GmbH Method for individual pitch control of rotor blades of a wind turbine, acceleration sensor for a rotor blade, rotor blade with acceleration sensor, a rotor of a wind turbine and wind turbines
CN107110124A (en) * 2014-12-17 2017-08-29 维斯塔斯风力系统集团公司 It is related to the improvement of wind turbine
US10107302B2 (en) * 2015-12-10 2018-10-23 General Electric Company Durable riblets for engine environment
DE102015121981A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 fos4X GmbH Method and device for operating a wind turbine
DE102015122933A1 (en) * 2015-12-29 2017-07-13 fos4X GmbH A method for determining a value for an ice accumulation amount at least one rotor blade of a wind turbine and its use
EP3440347B1 (en) * 2016-04-08 2021-06-02 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind turbine comprising multi-axial accelerometers
EP3232051A1 (en) * 2016-04-13 2017-10-18 Vihriälä, Harri Method and device for loading detection of blade of wind power turbine
CA3047025A1 (en) * 2016-12-16 2018-06-21 Innergex Inc. System and method for monitoring blade deflection of wind turbines
ES2872258T3 (en) * 2017-06-20 2021-11-02 Vestas Wind Sys As Method for determining load recurrence in the direction of the wind turbine blade edge
WO2019038710A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 Suzlon Energy Ltd. Sensor arrangement for sensing bending moments in an elongate component; elongate component; sensor system and wind turbine
CN109958483B (en) * 2019-03-17 2021-07-09 中国航发沈阳发动机研究所 System and method for measuring torsional angle of rotor blade in running state of engine
DE102020105053A1 (en) * 2020-02-26 2021-08-26 fos4X GmbH Method for monitoring the condition of a drive train or tower of a wind energy installation and wind energy installation
CN111731477B (en) * 2020-06-09 2022-05-03 南京航空航天大学 Bonding method of embedded sensor for rotor blade and rotor blade
AT523919B1 (en) 2020-08-14 2022-01-15 Eologix Sensor Tech Gmbh Measuring device for wind turbines
EP4006334A1 (en) * 2020-11-25 2022-06-01 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine rotor blade

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29715249U1 (en) 1997-08-25 1998-12-24 Institut für Solare Energieversorgungstechnik Verein an der Universität Gesamthochschule Kassel eV, 34119 Kassel Wind turbine
DK58998A (en) * 1998-04-30 1999-10-31 Lm Glasfiber As Windmill
US7246991B2 (en) * 2002-09-23 2007-07-24 John Vanden Bosche Wind turbine blade deflection control system
US7086834B2 (en) * 2004-06-10 2006-08-08 General Electric Company Methods and apparatus for rotor blade ice detection
US7351033B2 (en) * 2005-09-09 2008-04-01 Mcnerney Gerald Wind turbine load control method
AU2007250325A1 (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Igus - Innovative Technische Systeme Gmbh Method for monitoring the load on rotor blades of wind energy installations
AU2007303956B2 (en) 2006-10-02 2011-12-22 Clipper Windpower, Inc. Wind turbine with blade pitch control to compensate for wind shear and wind misalignment
WO2008067814A2 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Vestas Wind Systems A/S A method for damping edgewise oscillations in one or more blades of a wind turbine, an active stall controlled wind turbine and use hereof
ES2528743T3 (en) * 2008-04-02 2015-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Vibration damping method of a wind turbine tower and control system for wind turbines
US9714085B2 (en) * 2008-05-13 2017-07-25 Purdue Research Foundation Monitoring of wind turbines
WO2010046403A2 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine and a method for monitoring a wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010032120A1 (en) 2012-01-26
CN103003565A (en) 2013-03-27
WO2012019675A3 (en) 2012-11-15
US20130272874A1 (en) 2013-10-17
WO2012019675A2 (en) 2012-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012019675A2 (en) Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system
EP2464861B1 (en) Wind turbine control system
EP2582972B1 (en) Method and device for preventing a lateral oscillation of a wind power installation
EP2426352B1 (en) Method for regulating the rotational speed of a wind turbine
EP2047098A2 (en) Calibration method
EP0995904A2 (en) Wind turbine
DE102006034106A1 (en) Method for operating a wind turbine
WO2013034235A1 (en) Method and device for determining a yaw angle fault in a wind turbine and wind turbine
WO2013034607A1 (en) Method for determining the inclination of a tower
EP3458713A1 (en) Method for determining vibration of a wind turbine tower
WO2015132187A1 (en) Rotor blade setting method and device for a wind turbine
DE102010035055A1 (en) Method for adjusting angle of incidence of rotor blade of wind power plant, involves determining controller-based control value based on deviation of angle of incidence of rotor blade with respect to target value
DE102009015679A1 (en) Stationary power generation plant with control device and method for controlling the power generation plant
WO2015091179A1 (en) Method and device for pitch control of the rotor blades of a wind turbine rotor
AT523919B1 (en) Measuring device for wind turbines
WO2012007111A2 (en) Method and device for making an angle of attack correction signal available for a predetermined rotor blade of a wind turbine
DE102014218851A1 (en) Method and control device for operating a wind turbine
EP3553311B1 (en) Device and method for controlling a wind turbine
DE102014225638A1 (en) Method and device for monitoring a wind energy plant
DE102012024272A1 (en) Method and device for reducing a rotor of a wind turbine loading nosemoment
DE102014212475A1 (en) Method and control device for controlling an angle adjustment for blades of a rotor of a wind energy plant
DE102014202231A1 (en) Method and device for stabilizing a drive train of a wind energy plant
EP4325048A1 (en) Computer-implemented method and apparatus for adjusting a blade load measurement system of a wind turbine rotor blade, wind turbine having at least one rotor blade with a strain sensor and computer readable storage medium
DE102018007997A1 (en) Method and system for operating a wind turbine
DE102010054632A1 (en) Method and device for controlling a drive train of a wind turbine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

17P Request for examination filed

Effective date: 20130515

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20170201