JP2020502419A - 風力発電装置を制御するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】局所的及び時間的な変化を考慮のもと、風力発電装置が風による負荷に対してより良く応答可能であり、安価に達成することのできる、風力発電装置を制御するための方法を提供する。【解決手段】本発明は、風力発電装置を制御するための方法に関し、前記風力発電装置は、ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを有し、前記ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、前記風力発電装置は、発電機出力を発生させるために、空気力学的ロータと連結された発電機を有する。本発明は、以下のステップを含む。即ち、個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するステップ、但し、各ブレード目標角度は、全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成される。ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメント又はそれを表す所定量を検知するステップ、但し、観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定される。【選択図】図２

Description

本出願は、風力発電装置を制御するための方法に関する。更に本発明は、それに対応する風力発電装置に関する。

風力発電装置は、既知であり、それらは風から電気エネルギーを発生させる。そのためにそのような風力発電装置は、通常、少なくとも１つのロータブレード（以下、単に「ブレード」とも称する）、多くの場合は３つのロータブレードを備えた空気力学的ロータ（以下、単に「ロータ」とも称する）を有する。ロータブレードは、ロータの一部であるハブに固定されており、ロータは、マシンハウス又はナセルにおいて支持されている。マシンハウスないしナセルは、タワーにおいて、また稀にマストにおいても、回転可能に支持されており、風の方へ配向させることができる。風力発電装置の運転中には、風による負荷（以下「荷重」とも称する）も発生する。この負荷は、とりわけ、ロータブレード、ハブ、ナセル内のロータの支承部、タワー上のナセルの支承部、そして最終的にはタワー自体にも作用する。

特に定格風速を上回る風速において、しかしそれを下回る範囲でも、そのような荷重を減少させるためには、風力発電装置を用いて定格出力だけが発生されるようにロータブレードが位置調節される。このことは、いずれにせよ、ブレード角度が位置調節可能なロータブレード（所謂ピッチ角度の変更可能なロータブレード）を備えた風力発電装置におけるやり方である。

また風速が更に高い場合には、出力が定格出力に保たれるだけではなく定格出力未満に下げられることによっても負荷軽減が達成され、また多くの場合、回転数も減少される。それにより全体として風力発電装置の負荷が減少されるべきである。

風が強い場合に風力発電装置の出力を減少させることは、収率損失とも結び付いているので、基本的には勿論望まれることではない。暴風にも近い状態の特に風速が高い場合には、多くの場合、風が強いだけではなく、風は頻繁に多くの強い突風をも有するということが加わる。つまり風は、特に強い変動下にある。

風速が変動する場合にも風力発電装置の過負荷を防止するために、風力発電装置は、風速が変動する場合には、多くの場合、その都度最大の風速に対して調整ないし設定される。このことは、収率損失が必要以上に大きくなるという問題をもたらしてしまう。

更に多くの場合には、最新式の風力発電装置は、１００メートル以上の直径をもつことのできる極めて大きなロータ面を走行カバーするということも加わる。それに対応し、大きな高低差もあり、場合によりそれと関連し、同じ時間におけるロータ面内の対応した風速差も発生する。またロータ面内では、乱流を含めて、局所的な風フィールド（Windfeld）の違いも発生することになる。

ロータ面内のそのような局所的な変化を考慮するために、ロータブレードを個々にそれらのブレード角度について位置調節するという個別ブレード位置調節機構が既に提案されている。それによりロータブレードがそれらの回転中のそれらの様々なポジションに基づく様々な実情に対して適応可能であるということを達成することができる。そのような方法は、例えば、下記特許文献１から読み取れる。

US 6,361,275 B1 DE 10 2008 031 816 A1 US 2014/0178197 A1 EP 2 607 689 A2 WO 2009/033484 A2 WO 2015/192852 A1

しかしそのような方法も、ロータ面内の様々な負荷を予測することはできない。そのための対策として、例えばＬｉｄａｒ（Light Detection and Ranging）又はＳｏｄａｒ（Sonic Detection and Ranging）により、改善されて安定した風フィールドの検知機能を創作することができる。しかしそのような措置、ないしそのために必要な機器は、多くの場合、極めて高価である。

ドイツ特許商標庁は、本出願の優先権出願について、先行技術文献として、上記特許文献２、上記特許文献３、上記特許文献４、上記特許文献５、並びに上記特許文献６を調査した。

従って本発明の基礎を成す課題は、上記の問題点の少なくとも１つに対処することである。特に局所的及び時間的な変化を考慮のもと、風力発電装置が風による負荷に対してより良く応答することのできる解決策が提案されることが望まれる。また少なくとも今まで既知の解決策に対して代替策が提供されることが望まれる。

本発明により、請求項１に記載の方法が提案される。

以下、発明を実施するための形態について説明する。

請求項１に記載された、風力発電装置を制御するため方法は、ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを有する風力発電装置から出発する。つまり例えば各ロータブレードのために、ブレード角度を位置調節するための少なくとも１つの位置調節駆動部が設けられており、更に該位置調節駆動部は、基本的に個々に駆動制御可能であり、それにより各ロータブレードのためにそれぞれ個々のブレード角度が設定可能である。ロータブレードのブレード角度の位置調節は、通常、ピッチングとも称される。それに対応し、それぞれの少なくとも１つの駆動部は、ピッチ駆動部である。

更にロータは、可変のロータ回転数で運転可能である。このことは、特にロータ回転数が需要依存でも選択されて設定され得ることを意味する。

発電機出力を発生させるために、空気力学的ロータと連結された発電機が更に設けられている。この際、特に直接的な連結が考慮され、それにより空気力学的ロータの回転は、発電機の回転子の回転に対応する。そのようなギアレスシステムの場合には、発電機の回転子は、空気力学的ロータと固定的に結合されている。 しかし基本的に空気力学的ロータと発電機の回転子との間に変速機を使用することも考慮される。回転子（発電機のロータ）との概念は、ここでは、使用される発電機タイプに依存せず、空気力学的ロータと表現上区別するため使われている。

さて、風力発電装置を制御するための方法は、１つのステップとして、個々の目標ブレード角度に応じた各ブレード角度の個々の位置調節を提案する。つまり各ロータブレードのために、従って各ブレード角度のために、ブレード目標角度が予設定（即ち設定）され、この際、これらのブレード目標角度は、異なっていてもよい。

これらのブレード目標角度の各々は、全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、個々の荷重モーメントを考慮するため、又は例えばブレード接続部における曲げモーメントのようなそれを表す所定量を考慮するための個々の補償角度（修正角度 Aufschaltwinkel）とから構成される。従って共通の基本角度は、全てのロータブレードに対して同じであり、全てのロータブレードに対して共同で予設定もされる。この予設定は、既に各ピッチ駆動部において行うことが可能であるか、又は先ず中央部（センタ）で更に処理されることも可能である。共通の基本角度に対し、個々の荷重モーメントを考慮するために設けられている個々の補償角度が加えられる。従って個々の各補償角度の決定、特に計算は、それぞれ個々の目標角度が生成されるように行われ、個々の目標角度により個々の荷重モーメントを考慮することができる。それ故、負荷依存の予設定が提案される。しかしこのことは、他の基準も同時に考慮可能であることを排除しているのではない。好ましくは、個々の補償角度は、荷重減少だけが行われるのではなく、できるだけ強すぎる収率損失が回避されるようにも決定される。

さて更に、それぞれ少なくとも１つの荷重モーメントがロータブレードの各々において検知されることが提案される。特に各ロータブレードに複数の荷重測定部を設けることができる。この際、ブレード又はブレード付根部に複数のセンサを設けることができ、又は例えばロータブレードの運動ないし振れ（撓み）を評価することもできる。これらの荷重モーメントの各々を検知するために、複数の入力量の考慮も考えられる。

また更に、観察される各ロータブレードには、先行する（先行して回転する）ロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定されることが提案される。特に３つのロータブレードを備えたロータが設けられており、この際、ロータブレードの他の総数も考慮されるが、３つのロータブレードを備えたロータのこの例において、ロータブレードは、それぞれ周方向に互いに１２０°ずらされて配設されている。従ってロータの回転時には、第２のロータブレードは常に１２０°だけ第１のロータブレードの後を走行し、この際、ロータブレードのいずれかを第１のロータブレードとし、ロータブレードのいずれかを第２のロータブレードとすることができ、因みにロータブレードのいずれかを第３のロータブレードとすることもできる。

さて、この例に留まるとして、例としたその第２のロータブレードのブレード目標角度、即ち特に補償角度は、例として述べられた第１のロータブレードの荷重モーメントに依存して決定されることが提案される。その基礎となる思想は、第２のロータブレードは、ロータの回転により、間もなく、つまりこの第２のロータブレードが第１のロータブレードのポジションに達するときには、おおよそ第１のロータブレードの局所的な風状況に高い確率で遭遇するであろうということである。また特にこの第１のロータブレードが少し前に受けた負荷をこの第２のロータブレードが実質的に受けることを予期することもできる。この際、それぞれのロータブレードが受ける負荷は、それぞれのロータブレードのそれぞれのブレード状態にも依存することを顧慮すべきである。前記の第１のロータブレードと第２のロータブレードが同じ状態を有するのであれば、このことはここでは説明を簡単にするためだけに想定されているが、それらは、風状況が同じ場合には、ほぼ同じ負荷を受けることになる。そのようなブレード状態は、ブレード角度、又は構造体振れ状態、即ち例えばブレードの撓みを含むことができるであろう。

従って、直接的に検知されたロータブレードの負荷は、それに後続するロータブレードのブレード目標角度の決定へ直接的にインプットされる。

それ故、この際、先行するロータブレードの負荷の観察だけが提案されるのではなく、この観察は、後続のロータブレードのブレード角度のために直接的に且つ目下で考慮されることも強調されるべきである。つまりブレード目標角度、特に個々の補償角度は、直接的に負荷依存で決定されて変更されるが、この際、検知されたそれら自身の負荷ではなく、それらに先行するロータブレードの負荷が使用される。

好ましくは、各補償角度を決定するために角度トラジェクトリ（角度軌跡ないし角度変化推移 Winkeltrajektorie）が決定され、この際、補償角度は、それぞれ角度トラジェクトリの要素であり、それにより角度トラジェクトリは、それぞれ、それぞれの補償角度の、継続的な、特に連続的な、特に連続微分可能な推移経過を表している。つまり角度トラジェクトリは、それぞれの補償角度の推移経過を表し、つまり複数の補償角度から構成されている。補償角度は、それぞれ観察される各時点ないし観察される各ロータポジションに対する、角度トラジェクトリの要素である。それに対応し、各ロータブレードのブレード目標角度は、この角度トラジェクトリに対応して変化する。換言すると、ブレード目標角度は、それぞれ、共通の基本角度と、角度トラジェクトリのそれぞれの関連値とから構成されている。代替的に角度トラジェクトリは、共通のコレクティブなブレード角度（共通の制御角度）を既に同時に含むこともできる。つまり目標角度は、既に角度トラジェクトリにおいて構成（設定）されることができるか、又は後で角度トラジェクトリのそれぞれの値と、基本角度とから構成（設定）されることができる。

補償角度の決定、従って目標角度の決定は、先行するロータブレードの負荷に依存して継続運転中に行われるが、この際、それぞれブレード負荷に依存した個々の角度の個々の計算に制限されることはなく、またこのことを絶えず繰り返すこともない。むしろ少なくともある特定の範囲のための目標角度の全推移経過が提案される。特にそれにより例えばロータの回転運動に関して僅かな角度（wenige Grad）前に設定すべきであった以前のブレード目標角度も考慮される。特にまた、表現として、以前の設定されたブレード角度との表現を使うのではなく、わかりやすく表現するために、以前の予定されたブレード角度との表現を使用することも提案される。

従ってそのような角度トラジェクトリのこの予設定により、目標角度の推移経過、従って、実質的には、実際に設定される角度の推移経過も予設定することができる。それにより、例えば、ピッチ駆動部に対する不必要に大きい又は不必要に速い位置調節コマンドを回避することもできる。そのために角度トラジェクトリは、継続的であり、つまり隙間をもたない。好ましくは、角度トラジェクトリは、連続的であり、つまり途切れ間隙（Luecken）をもつことはなく、そして特に連続微分可能でもあり、つまり屈曲箇所をもつこともない。

それによりブレード負荷を低下させるために各ロータブレードに対して予想される位置調節機能を設けることが可能であり、この際、当該位置調節機能は、個々のものであり、絶えず実行することができるにもかかわらず、ピッチ駆動部の過剰な負荷を回避することができる。

一実施形態により、角度トラジェクトリは、少なくとも２つのステップで決定されることが提案される。この際、第１ステップでは、少なくとも１つの第１設計基準（第１決定基準）に関して最適化されている最適角度トラジェクトリが決定される。また最適角度トラジェクトリを複数の第１設計基準に関して最適化することも考慮される。それによりこの１つの第１設計基準又はこれらの複数の第１設計基準に関して最適化されている最適角度トラジェクトリが生じるが、この最適角度トラジェクトリは、恐らくあらゆる観点について有効であるというわけではない。

それに対応し、第２ステップでは、上記の第１ステップで決定されたこの最適角度トラジェクトリを、１つの第２設計基準（第２決定基準）を更に考慮して、適合された角度トラジェクトリに変更することが提案される。このことは、複数の第２設計基準を更に考慮して行うこともできる。換言すると、第１ステップの最適角度トラジェクトリは、第２ステップで実行可能な角度トラジェクトリへ変更される。

好ましくは、角度トラジェクトリ、特に最適角度トラジェクトリは、最適化問題の解を介して決定される。この最適化問題は、少なくとも、少なくとも１つの第１設計基準又は複数の第１設計基準に基づいている。従って角度トラジェクトリは、最適化問題の解、特に二次的条件を伴う最適化問題の解であり得る。そのために、例えばラグランジュ（Lagrange）による方法、特にラグランジュ乗数の方法を適用することができる。またラグランジュ乗数の一般化としてカルーシュ・クーン・タッカー条件（ＫＫＴ）も考慮される。

好ましくは、第１設計基準として、荷重減少、収率中立性、及びピッチ駆動部の駆動部保護が基礎とされる。つまり最適角度トラジェクトリの決定は、上記の３つの設計基準を基礎にした最適化問題の解を介して行われる。このことは、好ましくは、最適角度トラジェクトリが荷重減少に関して最適化され、収率中立性と駆動部保護がこの最適化問題にとって二次的条件であるということを意味することができる。つまり最適角度トラジェクトリは、この第１ステップにおいて、機械的な荷重が減少され、他方では収率中立性とピッチ駆動部の駆動部保護とが確保されているように決定される。荷重減少は、特にロータブレードのハブの領域又は付根部領域におけるロータブレードの負荷の減少であり得る。しかしまた、例えば、ハブとロータベアリングに作用する荷重、又は風力発電装置のアジマスベアリングに作用する荷重のような、風力発電装置の他の要素に作用する荷重も考慮される。また風力発電装置のタワーに対する荷重も考慮される。

二次的条件として収率中立性が考慮されるか、又は収率中立性が他で考慮されるのであれば、このことは、風力発電装置の収率（エネルギー収率）が全体として減少しない又は少なくともできるだけ減少しないように角度トラジェクトリが決定されることを意味する。このことは、特に収率が平均して減少しないことを意味する。つまり収率の減少が再び補償されるのであれば、収率は、短期間減少することができる。また個々の各ロータブレードにより得られる収率は、特に周期的に変動するが、風力発電装置が３つのロータブレードを有する場合には、全ての３つロータブレードによる合計が全体として減少するわけではないことも考慮される。また収率中立性は、個別ブレード位置調節が実行されない基準ケースに対し、実質的に収率の不変化を意味することもできる。収率中立性の重み付けをより弱くすることは、起こり得る僅かな収率の減少も、収率の改善も意味することができる。つまり本方法は、回転数の推移経過をスムーズにするため、そして最終的には収率最適化のために設定されることができる。

駆動部保護は、ピッチ駆動部の稼働を、できるだけ僅かな回転数及び／又はできるだけ低い位置調節速度により、できるだけ僅かにするということを意味することができる。駆動部保護は、駆動部挙動を考慮するための二次的条件として使用されることができる。この際、そのダイナミクス（動特性）も、限界（リミット）も、明示的に最適化問題の解へ取り入れることができる。この措置は、例えばブレード駆動部が飽和状態へ作動する場合に本方法の適応（アダプテーション）を可能とし、このことは、変更されたダイナミクス及び／又は変更された限界をもたらすことができる。

二次的条件として又は他で駆動部保護を考慮することは、時間依存の角度推移経過において反映され得る。ロータ回転数が既知の場合、この際、ロータ回転数は可変であってもよいが、ブレード角度の時間依存の推移経過は、直接的に角度トラジェクトリへ移行され、ないしその逆も可能である。それ故、ここでは、角度トラジェクトリは、該当のブレードが固定されているロータの回転ポジションに関しての該当のブレード角度の推移経過であることが指摘される。

つまりまとめると、上述の第１ステップでは、最適角度トラジェクトリが、荷重減少をもたらすように決定されることができ、この際、平均として風力発電装置の収率は、減少されず、同時に最適角度トラジェクトリは、該当のピッチ駆動部により変換可能（実現可能）でもある。つまりこの第１ステップのこの最適角度トラジェクトリは、二次的条件として収率中立性と駆動部保護を考慮のもと、荷重減少に関して最適な状態にある。

基本的には、上記の設計基準の全てが考慮されるのではなく、又は他の設計基準が考慮されることも考えられる。例えば、追加的に又は代替的に、例えば収率中立性に対して代替的に、単に一例を挙げると、風力発電装置の全てのロータブレードの個々の補償角度、即ち例えば風力発電装置の全ての３つのロータブレードの個々の補償角度について符号を考慮した合計が常に０の値となることを考慮することができる。

それに加え又はそれに代わり、ピッチ駆動部の駆動部ダイナミクス、並びにそれに加え又はそれに代わり、ピッチ駆動部の限界値が、それぞれ第２設計基準を構成することが提案される。この際、ピッチ駆動部の駆動部ダイナミクス及び／又はピッチ駆動部の限界値におけるこれらの第２設計基準は、第２ステップで考慮することができ、第２ステップでは、第１ステップで決定された最適角度トラジェクトリが、適合された角度トラジェクトリに変更される。

ピッチ駆動部の駆動部ダイナミクスの考慮は、例えば、該当するピッチ駆動部が各角度変更を任意に迅速に変換することはできないということが考慮されることを含んでいる。このことは、例えば、最適角度トラジェクトリがそれにより少なくとも幾らかはそのダイナミクス（動特性）について変更されることを意味することができる。例えば最適角度トラジェクトリにおいて予定された急な変更を弱めることが可能であり、それによりそれらの変更は、ピッチ駆動部を用いて現実的にも変換されることができる。

ピッチ駆動部の限界値としては、特にピッチ駆動部ないしその結果として得られるブレード角度の最大回転数、或いは最大加速度も考慮することができる。ここでも、例えば、ピッチ駆動部が全く達成することのできないピッチ駆動部の加速度を最適角度トラジェクトリが予定した場合を考慮することもできる。つまりこの第２ステップでは、最適角度トラジェクトリは、この意味において、適合される。この際、これらも単に２つの例である。例えば位置調節すべきロータブレードの捩り振動特性のような他の更なる設計基準も考慮される。

更なる一実施形態により、各ブレード目標角度は、少なくとも１つの更なる所定量に依存して決定されることが提案される。そのような更なる所定量は、観察されるロータブレードの目下の（実際の）ブレード角度であり得る。つまりそれによりブレード目標角度の計算へブレード現在角度も入ることになり、即ち作用することになる。例えばそれによりブレード目標角度とブレード現在角度との間に大きすぎるずれが予設定されてしまうことを回避することができる。それにより特にピッチ駆動部の負荷も保護することができる。

使用されるピッチシステムの稼働状態もまた更なる所定量として観察することができる。それによってもピッチ駆動部の保護を達成することができる。この際、ピッチ駆動部は、ピッチシステムの一部であり、ないしピッチ駆動部は、場合によりピッチシステムを構成することもできる。例えば、ピッチ駆動部がどの速度で今まさに位置調節を行っているのか、又はピッチ駆動部が本当に今まさに位置調節を行っているか否かを考慮することができる。またピッチ駆動部ないしピッチシステムの温度も所定量に含むことができる。またブレード駆動部の機械的な状態を観察することもできる。それには、例えば、ブレード支承部の潤滑状態、ブレード駆動部の歯車装置の潤滑状態、又は他の被潤滑要素の潤滑状態を考慮することが属していてもよい。

また更なる所定量として、検知される荷重モーメントのために観察されるセクタのセクタサイズ（セクタの大きさ）が考慮されることも提案される。この際、ロータブレードが走行カバー（通過被覆）するロータブレード面の、例えば３０°のセクタ、６０°のセクタ、又は９０°のセクタのようなセクタが設けられていることが提案され、それらのセクタにおいて、それぞれ角度トラジェクトリが計算される。それにより所定の基本的な実情又は関連性を考慮することができる。例えば、小さいセクタが、所謂６時領域（時計の長針をタワーとし、短針をロータブレードとした場合）、即ちロータブレードがタワーを通過する領域、従って起こり得るタワーシャドウ（タワー自体が障害物となるところ）を通過する領域に設けられていることが可能である。この領域には、ブレード目標角度ないし補償角度ないし角度トラジェクトリを計算するために、他の領域とは異なる計算規則を設けることができる。また例えば上方の領域では、例えば１０時位置から２時位置までのより大きなセクタが設けられていることも可能であり、その理由は、ここでは確かに比較的高い風速を当てにすることができるが、この風速は、１０時位置から２時位置までは全く変化しないためであり、またその理由は、ロータブレードの高さ領域は、そこでは余り変化せず、それに対し、ロータブレードは、空気力学的ロータの回転により、その高さポジションを、８時位置から１０時位置ではより速く増加し、ないし２時位置から４時位置ではより速く減少するためである。

ロータハブの荷重モーメントも更なる所定量として考慮することができる。つまりこの際、先行するロータブレードの負荷に加え、ロータハブの負荷を考慮することができる。このことは、直接的にハブにおける測定によっても、間接的に例えばブレード負荷を基礎にしたハブ負荷の推定によっても行うことができる。それに対応し、ブレード負荷に加え、ハブ負荷、ないし風力発電装置に作用する他の負荷で個々のロータブレードだけに作用するとは限らない他の負荷を考慮することもできる。またハブの曲げ、又は例えばハブを支持する軸頸（アクスルジャーナル）の曲げのようなハブの要素の曲げ又はハブにおける要素の曲げを記録するロータハブ曲げモーメントの検知及び使用も考慮される。

またロータ回転数も更なる所定量として考慮することができる。例えばロータ回転数に依存してセクタサイズを決定することができる。この際、ロータ回転数がより高い場合により大きなセクタサイズを設定することは、有利であり得る。

またロータポジションも更なる所定量として考慮することができる。つまり例えば、ポジション依存の負荷、又は例えば６時位置のタワーシャドウのような他の影響量も作用することができる。

またロータ加速度も更なる所定量として考慮することができる。それには勿論、負のロータ加速度であるロータの減速度も含まれる。正のロータ加速度は、上記のように更なる所定量としても考慮することのできるロータ回転数に応じ、切迫する過剰回転数を指摘することができ、それに対応し、このことも、ブレード目標角度の決定に際し、ブレード目標角度が過剰回転数の到達を不必要に強く促進することがないように考慮されるべきであろう。またその逆で、ロータの制動減速（ロータはロータブレードのピッチ角度の設定により制動減速される）も、風力発電装置が更にまだ運転可能である下方のロータ回転数の近くで考慮することができ、それに対応し、単に更なる一例を挙げるとして、ロータが更に強く制動減速されないようにブレード目標角度を選択することができる。

一実施形態により、少なくとも１つの検知された荷重モーメント、及び場合により、考慮された更なる所定量は、設定可能な重み係数（重みファクタ）又は重み関数（重みファンクション）を介して作用に加わること、即ち作用することが提案される。それにより該当する所定量の影響、即ち少なくとも検知された荷重モーメントの影響に対して影響を及ぼすことができ、また重み係数又は重み関数の設定により場合により適合ないし変更させることもできる。この際、重み係数の使用は、ここでは重み関数の特殊ケースと見なすことができる。重み関数により、同時に例えばダイナミクス（動特性）又は非線形性を考慮することできる。重み関数は、例えばＰＴ１要素としてよく、ＰＴ１要素を介しては、それぞれ重み付けられて考慮すべき所定量における変化が適切に遅延して作用することになる。また重み関数は、例えばルート関数としてもよく、この際、ルート関数を介しては、重み付けられて考慮すべき所定量における大きさが非線形で作用することになる。特に複数の所定量を作用させるができ、重み係数または重み関数により、それぞれの所定量のそれぞれの影響がどれほど大きいのかについて影響を及ぼすことができる。このことは、好ましくは、更なる所定量の各々が、それぞれ設定可能な重み係数ないし重み関数のうちの１つに割り当てられているように行われる。従って考慮される更なる各所定量は、それに割り当てられた重み係数ないし重み関数を介し、それが作用する強さにおいて設定されることができる。

一実施形態により、重み係数ないし重み関数は、達成可能な、荷重減少、収率中立性、及び駆動部保護に依存して選択されることが提案される。特に実地試験でのシミュレーション又はテスト測定において、どの所定量がどのようにそしてどの程度で制御結果に影響を及ぼしているかを検査することができる。それに依存し、先行するブレードの荷重モーメントのそれぞれの影響と、考慮された更なる所定量とを互いに適合させるために、重み係数ないし重み関数が選択される。評価基準としては、達成可能な荷重減少、達成可能な収率中立性、達成可能な駆動部保護が考慮される。好ましくは、これらの所定量は、評価ノルム（評価規定）を介し、例えばＨ２ノルムを介して比較される。つまり荷重ないし負荷をできるだけ強く減少することが試されるだけではなく、この際、収率を減少しない又はその減少ができるだけ少ないように又はむしろ改善することも試される。最適な場合には、収率は減少されず、従って負荷を減少させる措置により収率中立性が達成されるであろう。

それに加え、できるだけ高い駆動部保護を達成することが提案される。それによりピッチ駆動部とも呼ばれる駆動部がどのような強さで負荷されているのかも同時に考慮される。好ましくは、補償角度は、全てのロータブレードの補償角度の平均値がゼロであるように選択される。好ましくは、このことは、各サンプリング時点に対して必要なのではなく、比較的長期間にわたり平均して必要とされる。それにより目標角度の平均値が基本角度に対応することを達成することができる。特に例えばロータブレードの全ての角度が一方向へ基本角度からずれることも回避され、そのことは、結果として基本角度の予設定により予定されたものとは異なる空気力学的なロータの全体状況をもたらすことになる。従って個々の負荷依存のブレード角度位置調節が風力発電装置の空気力学的及び制御技術的な挙動の予設定を全体的に変えてしまうという危険性に対して対抗作用が成され、この際、少なくとも前記予設定の強すぎる変更が防止される。

それに加え又はそれに代わり、補償角度は、各補償角度の大きさが予め定められた最大角度を超過しないように選択される。それによっても風力発電装置の全体運転に対してまだ実質的に基本角度が決定的役割を果たすということを達成することができる。そのような予め定められた最大角度は、好ましくは、ほぼ３°、５°、又は７°の値をとることができる。これらの値により、著しいブレード負荷軽減を可能とする位置調節が更に可能とされるが、この際、ロータの空気力学的な全体状況の変化が大きすぎるということはない。

一実施形態により、各ロータブレードでは、異なる負荷方向を有する少なくとも２つの負荷測定値が検知され、ブレード目標角度は、ピッチングモーメントとヨーイングモーメントが最小化され、少なくともそれぞれ振幅が減少されることで、風力発電装置へ作用する負荷が最小化されるように決定されることが提案される。従って各ロータブレードで少なくとも２つの負荷方向を考慮することにより、負荷の大きさだけが検知されるのではなく、負荷の方向も検知される。負荷の１つのそのような方向は、ピッチングモーメントの推移経過をもたらすことができ、つまりピッチングモーメントの推移経過では、ロータを支持するナセルが、ロータの回転軸線に対して垂直にある水平軸線の回りの回転モーメント（トルク）を受ける。また垂直軸線の回りでナセルへ作用する回転モーメント（トルク）を意味するヨーイングモーメントが発生されることもある。これらのブレード負荷の方向感応性の適切な考慮により、そのようなピッチングモーメント及び／又はそのようなヨーイングモーメントを、提案された個々のブレード位置調節によっても最小化させ、又は少なくとも減少させることができる。とりわけピッチング方向とヨーイング方向におけるハブモーメントの振幅変動を考慮し、それに応じて減少させることができる。特にこのことは、各ロータブレードがピッチングモーメント及び／又はヨーイングモーメントの振幅の減少に寄与し、それにより全てのロータブレードによるこれらの寄与が共同で作用し得るように、各ロータブレードが個々に位置調節されることにより達成される。

更なる一構成は（ロータの回転により）ロータブレードにより走行カバー（通過被覆）されるロータ面が、荷重モーメントを検知するために複数のセクタへ分割され、荷重モーメントは（ロータの回転により）それぞれロータブレードによりセクタが走行カバーされたときに記録され、それから後続のロータブレードのブレード目標値のための部分トラジェクトリが決定されることを提案する。好ましくは、部分トラジェクトリは、複数のプロット点（ないしノード Stuetzstellen）から構成され、この際、好ましい解として、プロット点間で部分トラジェクトリの値が補間されることが提案される。

従って、荷重モーメントの区画ごとの検知と、ブレード目標値のためのトラジェクトリの区画ごとの決定が提案される。それにより区画（部分）ごとに処理を行うことができ、特にロータ面の様々なセクタを考慮することができ、更にこの際、考慮の方式も１つのセクタから次のセクタへと変化させることができる。このことには、風とその特性が、例えば風力発電装置のタワーの高さに依存し及び／又はその近さに依存し、ロータ面内で変化し得るという認識にも基づいている。また各ロータブレードポジションの完全に個々の考慮は、複雑すぎて手間がかかり、少なくとも不均衡になる可能性があるということが同時に認識された。それに対応し、ロータ面内の風のそのような様々な特徴ないし特性をセクタごとの観察により考慮することが提案される。

そのために、各セクタにおいて荷重モーメントを記録し、部分トラジェクトリ又はトラジェクトリ区画へ換算することが提案される。つまりそれぞれ後続するロータブレードのブレード目標値のためのトラジェクトリが得られる。従って少なくともセクタごとに個々の考慮を行うことができ、それでもこの際、個々のブレード位置調節のために全コンセプトが生成され、つまりこの全体コンセプトには、トラジェクトリないし部分トラジェクトリが基礎とされているからである。好ましくは、隣接するセクタの部分トラジェクトリをそれらの移行領域において、この移行領域も連続的であり、特に連続微分可能でもあるように、互いに適合させることを提案することができる。従ってそれにより全トラジェクトリが作成される。

しかし全トラジェクトリが作成されるということは、全トラジェクトリが一回転全体のために既に完全に予め定められているということを意味するわけではない。むしろ常に目下の区画だけが決定されるわけである。最終的にロータブレードのためのトラジェクトリの決定は、先行するロータブレードの負荷に依存して行われるので、有意義には最大で１２０°のためのトラジェクトリが完全に予め定められる。しかしそれでも隣接するトラジェクトリは、有意義には連続的に、特に連続微分可能に互いに配置される。例えば６０°セクタ、つまり例えば８時位置から１０時位置までのセクタのために部分トラジェクトリを決定することができる。それに続き、次の６０°セクタ、つまり１０時位置から１２時位置までのセクタのために新しい部分トラジェクトリが決定され、その前の部分トラジェクトリに対して配置される。これらの部分トラジェクトリは、後続のロータブレードのために決定されたものであるが、この後続のロータブレードのためにこのトラジェクトリを次第に変換することができ、そしてつまり次第にブレード角度をブレード目標値のためのトラジェクトリに対応して設定することができる。

各セクタ内でも、プロット点（複数）を介して荷重モーメントの変換を行うことができる。つまり一例を挙げるとして、設定すべき部分トラジェクトリのブレード目標値を例えば５°ごとに決定し、部分トラジェクトリにまとめることができる。これらのプロット点（ノード）の間に更なる値が必要とされる場合には、それらの値は、補間され得るか、又はそのような補間、又は他の変換が、対応のブレード角度が部分トラジェクトリのブレード目標値に基づいて設定されるという変換において行われる。

好ましくは、セクタへのロータ面の分割は、ロータ面の領域内で検知された又は予期すべき風フィールドに依存して行われる。つまりロータ面の様々な領域内で、風の様々な特徴ないし特性が確認された場合、例えば風が様々な乱流状態にあることが確認された場合には、この際、そのことを考慮することができる。

好ましくは、セクタのサイズ及び／又は数は、風フィールドに依存して選択される。追加的に又は代替的に、部分トラジェクトリのプロット点の数は、風フィールドに依存することができる。特に乱流状態のより強い領域に対しては、更に比較的多数のプロット点を設けることのできるセクタを設けることができる。他方、風がより均等である領域に対しては、それに対応して別のセクタを設けることができ、このセクタ内には、プロット点が互いに比較的遠くに位置することを補足的に設けることができ、つまりこのセクタ内には比較的少数のプロット点が設けられることを提案することができる。

特に検知された又は予期すべき突風性は、風フィールドのための考慮すべき基準であり得る。つまり、好ましくは、セクタへのロータ面の分割は、様々な風フィールドの突風性に依存して行われる。

一構成により、セクタへのロータ面の分割は、特にセクタのサイズ及び／又は数について、風力発電装置の継続運転中に適応的（アダプティブ）に行われることが提案される。そのために、適応アルゴリズムを設けることができ、該適応アルゴリズムは、セクタへの分割が依存する上記の複数の入力量、又はそれらのうちの少なくとも１つを入力量として取得し、特にセクタサイズ及び／又はセクタ数、好ましくはセクタの具体的な領域も出力する。例として上述したように、それぞれ考慮すべき所定量を考慮することのできる基準を、適応アルゴリズムにおいて実行することができる。それに加え、それぞれのセクタの適応的な変更のために、例えばＰＴ１要素（１次遅延要素）のような、漸近的に減衰した遅延関数を設けることができる。好ましくは、それぞれセクタは、該セクタが正に個別ブレード位置調節の際に考慮された直後に変更される。

一実施形態により、複数の仮想ロータ面が規定されることが提案される。そのような仮想ロータ面は、実際のロータ面に対応し、それに加え、少なくとも１つの時間値及び／又はそれに対応するロータの一回転により特徴付けられている。従って特に目下の即ち今まさに一回転で走行カバーされたロータ面が基礎とされ、それに加え、以前の一回転のロータ面も基礎とされる。それらの間で方位角ポジションの著しい位置調節が行われなかったことを仮定すると、両方のロータ面は、同じであるが、異なる特性を有し、特に異なるセクタ内でも異なる負荷特性を有する。従ってそれにより複数回の回転を介して検知を行うことができ、それにより以前の一回の一回転のロータ面、又は以前の複数回の回転のロータ面を観察することもできる。それにより特にまた、計算された個別ブレード角度トラジェクトリが以前ではどれほど良好であったかを判断することができ、それに依存してパラメータを設定又は適合することができる。そのようなパラメータには、選択すべきセクタサイズ、設定すべきピッチシステムのピッチダイナミクスが含まれる。場合により、駆動部限界値がこれらの調査において目的にかなわないと分かった場合には、そのような駆動部限界値を適合することもできる。

それに対応し、一実施形態により、負荷検知が複数回の一回転を介して行われ、それに加え、目標角度が少なくとも一回の以前の一回転の負荷に依存して決定されることが提案される。

更なる一構成により、観察される各ロータブレードは、予設定可能な設定ダイナミクスを用いてそのブレード目標角度に対して追従されることが提案され、この際、設定ダイナミクスは、特にｎ≧１を有するＰＴｎ挙動である。それに加え又はそれに代わり、他の漸近的に減衰した挙動を設定ダイナミクスのために設けることもできる。それ故、一方では、目標値を変換するため、即ち特に対応のトラジェクトリを変換（実現）するためのブレード位置調節は、所定の特性を有することが提案される。これらの特性は、好ましくは、ピッチシステムが低エネルギーで稼働されるが、それでも高いダイナミクスを達成できるように選択される。ＰＴ１挙動は、特に有利であり、容易に実現可能であり、漸近的な挙動を有する。より高いダイナミクスを達成するため、またダイナミクスのより微分化された予設定を設けることができるために、より高次の設定ダイナミクスも考慮される。更にそのような設定ダイナミクスが予設定可能であることにより、設定ダイナミクスは、ブレード目標角度の決定においても考慮することができる。特にトラジェクトリは、この予設定可能なダイナミクスを維持することもできるように予設定されることができる。従ってトラジェクトリは、予設定可能な設定ダイナミクスに依存しても決定されることが提案される。

一実施形態により、特にそれぞれ観察されるロータブレードのためのブレード目標角度の予設定も含み、観察される各ロータブレードのブレード角度の位置調節は、観察されるロータブレードの負荷のフィードバックを伴うことなく行われることが提案される。それ故、フィードバックを伴わない制御が実行される。従って最も簡単な場合には、観察されるロータブレードの位置調節は、先行するロータブレードの負荷に依存してのみ行われる。従って個々のロータブレードの負荷減少のための個別ブレード位置調節を提案することができ、この個別ブレード位置調節は、各ロータブレードのために個々に予設定されるが、この際、同じロータブレードの負荷がフィードバックされることはない。それにより特に不利なフィードバックによる振動挙動、又はむしろ不安定性を回避することもできる。またそれにより再びロバストな制御を達成することができる。つまりそれにより推定上の制御対象系における変更は、直接的にフィードバックされることはなく、従って制御回路を予期せずに変更することもできないためである。

更なる一実施形態により、ブレード目標角度値は、補償角度を伴わない目標角度に対してピッチングモーメントとヨーイングモーメントが減少するように予設定されることが提案され、この際には、ロータブレードの負荷の増加が許される。特にここでは、個別ブレード位置調節は、必ずしも個々のブレードの負荷軽減を唯一の目的として有するのではなく、個々のロータブレードの位置調節によりピッチングモーメントにもヨーイングモーメントにも影響を及ぼすことができることが認識された。ロータブレード上の負荷は、基本的に極めて大きな梃子（てこ）を介してピッチングモーメントにもヨーイングモーメントにも作用することができるので、ピッチングモーメントの減少もヨーイングモーメントの減少も、ロータブレードの負荷の増加を甘受のもとで、風力発電装置の全体の負荷軽減をもたらすことができることが認識された。

この際、ピッチングモーメントは、垂直方向において、ロータが回転するためのロータ軸線に対して傾倒モーメントを及ぼすモーメントである。ヨーイングモーメントは、水平方向において、ロータ回転軸線に対して作用する傾倒モーメントである。

一実施形態により、本方法は、ロータが、ロータブレードにより走行カバーされるそのロータ面内に回転中心点を有し、該回転中心点は、ロータ面の幾何学的な中心点を構成し、該回転中心点の周りでロータは回転し、更にロータは、そのロータ面内に荷重中心点（負荷中心点）を有し、該荷重中心点は、ロータへ作用する全ての荷重の中心点を構成し、本方法が、荷重中心点が回転中心点からずれている場合にも、荷重中心点が実質的にその振動振幅においてできるだけ一定に留まり、必ずしも回転中心点の方に導かれないように、ブレード目標角度、特に補償角度が決定されるように行われることにより特徴付けられている。従ってここでは、ロータの荷重中心点において発生する交番荷重の現象が振幅的に限界値内に保たれることが提案される。このことは、荷重中心点をロータの回転中心点の方向に移動させることを明示的に試みないのであれば、より簡単に達成可能であることが認識された。

それ故、荷重中心点を移動させることを明示的に試みるのではなく、交番荷重を回避することが提案される。またこのことは、ブレードが一回転中に強すぎる周期的な位置調節運動を実行しなくてはならないということを回避させることもできる。

本発明により、風力発電装置も提案され、該風力発電装置は、ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを含み、この際、ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、更に発電機出力を発生させるために空気力学的ロータと連結された発電機と、個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するためのブレード制御装置とを含み、この際、各ブレード目標角度は、全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成され、更に風力発電装置は、ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメントを検知するための荷重検知ユニットも含み、この際、観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定される。荷重モーメントは、例えば曲げモーメントとすることができる。

従って提案された風力発電装置は、特に既述の少なくとも１つの実施形態による風力発電装置を制御するための方法を実行するように準備されている。ブレード制御装置は、中央制御ユニットと、各ロータブレードのピッチ駆動部とを有することができ、同義的にブレード制御アセンブリと称することもできる。中央制御ユニットは、特にピッチ駆動部のための目標値又は目標トラジェクトリを予設定することができ、そしてピッチ駆動部は、それに対応してピッチ駆動部がロータブレードを位置調節することによりそれらの目標値又は目標トラジェクトリを変換（実現）する。

荷重検知ユニットは、特に少なくとも１つのブレードセンサ、特に各ロータブレードの少なくとも１つの荷重センサを含み、それにより負荷（即ち荷重）を検知する。各ブレードセンサは、好ましくは、伸張センサとして形成されている。従って各ロータブレードには、少なくとも１つのブレードセンサが設けられており、該ブレードセンサは、検知された負荷をブレード制御装置へ、特に中央制御ユニットへ伝送する。負荷として又は負荷を評価するためには、好ましくは曲げモーメントが検知されるか、又は所定の測定から導き出される。特に伸張状態から、伸張状態が記録された構成部材の情報のもと、曲げモーメントを導き出すことができる。

好ましくは、荷重検知ユニットは、ロータブレードの各々に少なくとも１つのブレードセンサを有し、特には、各ロータブレードで負荷を少なくとも２つの方向において検知可能とするように、各ロータブレードに少なくとも２つのブレードセンサを有する。これらのブレードセンサは、歪みゲージとして構成されていることが可能であり、それらは、ブレード付根部か又はロータブレードの他の箇所に設けられていることが可能である。複数の方向でブレード負荷を検知するためにロータブレードごとに複数のブレードセンサを使用する場合には、好ましくは、これらのブレードセンサを、ロータブレード縦軸線の周りでほぼ９０°ずらして配置することが提案される。 好ましくは、例えばファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）の原理で動作する光ファイバのような光ファイバがブレードセンサとして使用される。

以下、添付の図面に関連し、実施形態に基づき、例を用いて本発明を詳細に説明する。

一風力発電装置を斜視図として示す図である。 本発明の基礎となる一構成図を示す図である。 提案される個別ブレード位置調節機構の一構成図を示す図である。 ロータ面内の荷重中心点の模式図を示す図である。 図３による制御構成の一部であり得る、制御構成の一部分を示す図である。 提案される一方法の部分アスペクトを具体的に説明するための図である。 風力発電装置へ作用する可能な負荷を具体的に説明するための図であり、それらの負荷には、ブレード位置調節機構により影響を及ぼすことができる。

図１は、タワー１０２とナセル１０４を備えた風力発電装置１００を示している。ナセル１０４には、３つのロータブレード（以下、単に「ブレード」とも称する）１０８と１つのスピナ１１０とを備えたロータ（空気力学的ロータ）１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時には風力により回転運動を行い、それによりナセル１０４内の発電機を駆動する。

ナセル１０４には、中央制御ユニット１０３を設けることができる。位置調節駆動部１０５は、その１つが例示されているが、スピナ１１０において、それぞれ各ロータブレード１０８の領域に設けられ、中央制御ユニット１０３と共にブレード位置調節装置を構成することができる。それらのロータブレード１０８には、ロータブレード１０８における負荷を決定するために３つのブレードセンサ１０７が設けられ、つまり各ロータブレード１０８に１つのブレードセンサ１０７が設けられている。それらの３つのブレードセンサ１０７は、共同で荷重検知ユニットを構成することができる。 また中央制御ユニット１０３は、１つのロータブレードに設けられてロータと共に回転してもよい。

図２は、簡素化された構成（ストラクチャ）において、風力発電装置２００を具体的に示しており、風力発電装置２００には、模式的に示唆された風フィールド２０２が作用する。先ずこの風フィールド２０２は、特に風力発電装置２００のロータ２０４へ作用する。

特にロータブレード２０６へ作用する力、特にロータブレード２０６へ作用する荷重も、対応のセンサによって検知することができる。 そのような検知は、ここではセンサダイナミクスブロック（センサ機構ダイナミクス）２０８により具体的に示されているセンサダイナミクス（センサ動特性）の配下にある。

センサダイナミクスブロック２０８で検知された、力、荷重、又は他の影響の結果は、計算ブロック２１０へ与えられ、計算ブロック２１０は、それから、角度予設定のような予設定値、そのなかでも特に角度トラジェクトリ予設定のような予設定値を計算する。そしてそのような値は、目標値として出力可能である。 この際、計算ブロック２１０は、典型的にブロックとして図示されているだけであり、特にそのような計算のために使用されるそれぞれのアルゴリズムに関するものである。

特に設定すべきブレード角度のために、計算ブロック２１０で計算された目標値は、対応のピッチ駆動部システムへ転送される。このことは、ピッチダイナミクス（ピッチ動特性）が、そのようなブレード角度目標値と、これらのブレード角度目標値に対して実際に現れるブレード角度との間に存在することを具体的に示すために、ピッチダイナミクスブロック２１２への転送として具体的に示されている。

そしてこのピッチダイナミクスブロック２１２の出力は、再び風力発電装置へ作用し、特にロータ２０４とそのロータブレード２０６へ作用する。従って結果として、ピッチダイナミクスブロック２１２により生成されたブレード角度のためのそれらの値も、風フィールド２０２による風も、ロータ２０４とそのロータブレード２０６へ作用する。そしてこの全体から荷重挙動が得られ、この荷重挙動は、ここでは簡素化されて荷重挙動ブロック２１４として具体的に記入されている。勿論他の所定量（パラメータ）も結果として得られるが、本発明にとっては、結果として得られる荷重、ないし結果として得られる荷重挙動が重要であり、それによりそのような荷重ないし荷重挙動がここでは荷重挙動ブロック２１４として具体的に示されている。

図３は、全体構成（全体ストラクチャ）３００として個別ブレード位置調節のために提案された制御方式の一実施形態の詳細を示している。この全体構成３００の本質的な要素は、制御対象系（Strecke）３０２、センサダイナミクス３０４、個別ブレードアルゴリズムブロック３０６、ピッチダイナミクス３０８、そして補足として全般的なブレード位置調節である。

制御対象系３０２は、本観察にとって重要な風力発電装置の挙動のためにある。制御対象系３０２には、特に基準挙動３１２が属し、基準挙動３１２は、風力発電装置が基準量に対してどのように応答するかを示す。このことは、ここでは、特にブレード角度位置調節に対する風力発電装置の挙動又は応答に関する。ブレード角度位置調節のダイナミクス（動特性）、即ちピッチダイナミクス３０８は、ここでは基準挙動３１２とは別に考慮されている。この際、ピッチダイナミクス３０８の出力量は、基準挙動３１２のための入力量を構成する。

更に外乱３１４が風力発電装置へ作用し、即ち特に風速における速度変化又は速度差であり、これらは、ここでは、Δｖ_１、Δｖ_２、Δｖ_３として記載されている。これらの外乱３１４は、直接的には測定されない。しかし外乱挙動３１６は、既知であるか又は少なくとも部分的に既知であり、場合により考慮することができる。従って外乱３１４は、外乱挙動３１６を介して制御対象系３０２へ作用し、つまり風力発電装置の挙動へ作用する。

その結果は、複数のセンサを用いて検知することができ、この際、センサダイナミクス３０４を介して（適切な情報に）変えられる。

センサダイナミクス３０４により変えられた制御対象系３０２の出力挙動、即ち風力発電装置のこの出力挙動は、個別ブレードアルゴリズムブロック３０６へ導かれ、ないしフィードバックされる。それに基づき、個別ブレードアルゴリズムブロック３０６では、個別ブレード位置調節を予設定ないし予計画することができる。この際、予計画されるとは、極めて短期間の計画として理解され、つまり特には、ロータブレード２０６が更に回転するために風力発電装置のロータ２０４が必要とする時間よりも短い計画期間のためのものである。

更に個別ブレードアルゴリズムブロック３０６は、ピッチダイナミクス３０８の特性、センサダイナミクス３０４の特性、及び外乱挙動３１６の特性を考慮するものであり、これらは、特性グループ３３６としてまとめられている。この特性グループ３３６から示唆された個別ブレードアルゴリズムブロック３０６への矢印は、正にこれらの上記の特性を考慮することができることを単に示唆すべきものである。この矢印は、これらの特性がそこで絶えずフィードバックされることを意味するものではない。むしろこれらの特性は、個別ブレードアルゴリズムブロック３０６内に保存され、場合により更新されることが可能である。

先ずプロセスブロック３２０において、入力された値、即ちセンサダイナミクス３０４から取得される値の最初の評価（プリプロセッシング）が行われる。とりわけプロセスブロック３２０では、曲げモーメントが抽出され、推定ブロック３２２へ転送され得る。推定ブロック３２２は、測定された曲げモーメントから、測定されていない外乱を推定することができる。この際、状態監視器を使用することも考慮される。またこの際、外乱挙動３１６を考慮することもできる。具体的に外乱３１４として外乱挙動３１６のブロックへインプットされるそのような測定されていない外乱は、特に風の変化であり得て、つまり特に風速の変化と風向きの変化であり得る。

特に推定ブロック３２２において、測定されていない外乱が個々の各ブレードのために推定され、即ちそれにより検知される。例えば図２によるロータブレード２０６のような個々のロータブレードのためのこれらの結果は、シフトブロック３２４に提供される。シフトブロック３２４は、そのように検出された個々のブレードの外乱がそれぞれ後続のブレードのために提供ないし使用されることをもたらす。この際、数学的な変換の連結として実現することのできるシフト且つ割当て処理が提案される。１つの結果は、モーメントブロック３２６であり、モーメントブロック３２６は、それぞれモーメント差を含み、つまり各ロータブレードのための曲げモーメント差を含んでいる。そのような曲げモーメント差は、それぞれのロータブレードの推定された曲げモーメントと、全ての３つのロータブレードの推定された曲げモーメントの平均値との間の差である。

従ってモーメントブロック３２６には、様々なモーメントベクトルが存在し、つまりこれらのモーメントベクトルは、それぞれ３つの要素、即ちロータブレードごとに１つの要素を有している。この際、これらのモーメント値は一定ではなく、ロータ面を介し、特にロータの回転によるロータブレードの運動を介して変化するので、複数のベクトルが設けられている。基本的には、連続的に変化する曲げモーメント差を有する連続的なモーメントベクトルを使用することもできるが、このことは、制御技術的に特にデジタル計算機の使用のもとでは変換不能である。またそのような理論的で連続的な変換が不必要であることも分かった。

モーメントブロック３２６の出力は、次に事前制御ブロック３２８へ与えられる。従って事前制御ブロック３２８は、外乱フィードフォワード制御の意味において、ブレード角度の一部、ないしブレード角度の変更、又は各ブレードのためのブレード角度差を予設定することができる。このことは、基本的に、補償角度が更に変更され得ることを別として、個々の補償角度（修正角度 Aufschaltwinkel）に対応する。

この際、既にこの事前制御ブロック３２８は、各ロータブレードのために、ロータ面にわたるロータブレードの所定の運動区画に対し、角度、角度差ないし角度変化のこの部分のための角度トラジェクトリ（角度軌跡 Winkeltrajektorie）を予設定することができる。例えば、１つのロータブレードのために角度トラジェクトリは、１２時位置から２時位置の当該ロータブレードの運動のために予設定可能であり、それに対して他の１つのロータブレードのために角度トラジェクトリは、４時位置から６時位置までの領域のために予設定される。この例において両方の角度トラジェクトリは、それぞれ６０°の範囲に該当する。しかしまた他の範囲、即ちロータ面の他のセクタが基礎とされることも可能である。この際、これらのセクタは、それぞれそれらの大きさについて１つのロータブレードと他のロータブレードの間で異なっていてもよい。

事前制御ブロック３２８による事前制御の結果は、次に非線形最適化ブロック３３０に提供される。非線形最適化ブロック３３０では、事前制御ブロック３２８が作成して結果とした角度を、更に二次的条件を考慮して適合させることができる。そのような二次的条件は、二次的条件ブロック３３２から非線形最適化ブロック３３０に提供される。そのような二次的条件は、例えばピッチ駆動部のダイナミクス（動特性）、ピッチ駆動部の限界値、又はブレード同期性などであり得る。ブレード同期性は、二次的条件として、ロータブレード２０６は確かに個々に位置調節されるが、それでもそれらの位置調節において全体として互いに適合されるということを考慮する。特にブレード角度の平均値は、基本角度に対応すべきである。この際、その対応は、長期的な視点で満たされていれば十分である。その対応は、各スキャン時点で満たされている必要はなく、ブレード角度が継続的に発散してしまうことだけが防止されるべきであり、そのような発散は、たとえば丸め誤差の結果として発生する可能性があるだろう。

従って、二次的条件ブロック３３２において考慮された二次的条件は、特に駆動ダイナミクス、ピッチ駆動部の限界値、そして上記のブレード同期性である。更なる二次的条件を考慮することもできる。

非線形最適化ブロック３３０におけるブレード角度ないしブレード角度トラジェクトリのこの適合と共に、それらを後処理（ポストプロセッシング）ブロック３３４に提供することができる。後処理ブロック３３４では、場合により更なる適合を行うことができる。特に後処理ブロック３３４では、トラジェクトリを最終的に管理し、特に妥当性と変換可能性（実現可能性）について管理することができる。単に２つの例を挙げるとして、それぞれのトラジェクトリが有効であり得るか否か、例えばそれぞれのトラジェクトリが予め定められた限界内にあるか否か、及び／又は、それぞれのトラジェクトリが前のトラジェクトリと組合わせて用いられるか否かを検査することができる。それに加え又はそれに代わり、後処理ブロック３３４では、回転数又はロータポジションに依存して具体的に目下で設定すべき角度値を導き出すことができる。各角度トラジェクトリは、回転角度に依存した角度推移経過であり、従ってその都度の瞬間に設定するべき角度、及び／又はその都度の瞬間に使用すべきトラジェクトリ区画は、回転するロータの具体的なポジションに依存する。従って具体的な角度値は、目下のロータポジション、従って目下のロータブレードポジションを考慮して決定可能である。代替的に又は補足的に、具体的な角度値は、ロータ回転数を考慮して決定可能である。このことは、後処理ブロック３３４において実行されることができる。この場合、後処理ブロック３３４は、角度トラジェクトリに代わり、具体的な角度、即ち目標角度を出力することになる。最終的にこれらの補償角度は、合算要素３３８において基本角度３３９に加えられる。この基本角度３３９は、通常、予設定されることができる。

図５は、図３の一部分を示しており、即ちピッチダイナミクス３０８が前置され、センサダイナミクス３０４が後置された制御対象系３０２の部分が示されている。制御対象系３０２は、基準挙動３１２と外乱挙動３１６を含み、外乱挙動３１６を介しては、外乱３１４が制御対象系３０２へ作用する。

図５では、ピッチダイナミクス３０８、センサダイナミクス３０４、外乱挙動３１６が制御構成のための重要な特性であることが特に具体的に説明されるべきである。それぞれのダイナミクス（動特性）について、次に具体的に説明する。

ピッチダイナミクス３０８については、模式的なボーデ（Bode）線図５０８を介し、ピッチダイナミクスが実質的に２次のローパス挙動を有することが描かれている。

外乱挙動３１６については、外乱グラフ５１６により、角度依存の感度があることが具体的に示されている。この際、外乱グラフ５１６は、感度係数（感度ファクタ）を示し、感度係数は、０〜４０°のコレクティブなピッチ角度（共通のピッチ角度）に対し、規格化されて縦座標で記入されており、この際、特性曲線は、２〜３７°に達している。この際、感度係数は、負荷としての曲げモーメントに対抗作用するために、どの角度（°）でブレードが風から外れるように回転されなくてはならないのかを表している。例えばブレード角度が６°の場合、ほぼ０.９ｐｕの曲げ負荷を減少させるためには、ブレードを１０°以上、更に風から外れるように回転させなければならない。同じ曲げ負荷は、ブレード角度が３５°の場合、風から７°よりも小さい角度分の更なる回転運動により減少させることができる。

コレクティブなピッチ角度は、平均的な考慮されたピッチ角度である。

従って、ブレード角度がより大きくなるにつれて感度は実質的に減少することが認識できる。つまりブレード角度が比較的大きい場合には、ブレードは、外乱から影響を受けにくい。この際、図示の例において最大値は６°で得られている。しかしながらこの際に決定的なことは、そのような外乱挙動が基本的に存在し、特に個別ブレードアルゴリズムのために、特に個別ブレードアルゴリズムブロック３０６において考慮され得るということである。外乱は、測定することができず、即ち測定されないが、それでも外乱の影響がブレード角度に依存してどのように強くあり得るのかは、既知である。つまり従って、一方では、ブレード角度と、検知された曲げモーメントとに基づいて外乱を推測することができ、他方では、検知された外乱に基づき、後続のブレードにおいて、具体的な表現としていずれにせよ推定として、より良く曲げモーメントを推測することができる。

つまり先行するロータブレードの曲げ負荷から、外乱感度を考慮し、特にブレード荷重ないし曲げ負荷に関する感度係数を考慮し、外乱を推定することができる。そして推定されたこの外乱から、外乱感度を考慮し、特に感度係数を考慮し、先行するこのロータブレードの後を走行する後続のロータブレードの曲げ負荷を導き出すことができる。

センサダイナミクス３０４については、特にセンサの複雑さを具体的に説明すべきであるセンサグラフ５０４が示されている。特にそのような１つのセンサのばらつき又はそのような複数のセンサのばらつき（ないし分散 Streuung）を具体的に示す部分グラフ５０５が示唆されている。

更に図６は、ロータブレード６０６を備えたロータ６０４と、具体的に示された風フィールド６０２との間に関係があることを模式的に示している。因みに円（鎖線の円）としてロータ面（ロータブレード６０６の回転により走行カバー（通過被覆）される面）６０５も記入されている。

メインブロック６１６には、このメインブロック６１６がロータ６０４により影響を及ぼされ、ないしそれから風力発電装置のための制御行動が全体的に導き出され得ることが具体的に示されている。例として、このメインブロック６１６は、例えばロータ回転数のようなロータの状態を検知するために、複数のセンサを含むことができることを指摘しておく。更にそれに依存し、風力発電装置を制御することのできるメイン制御部が稼働される。特にメイン制御部は、ロータの回転数にも依存することができる。しかしメイン制御部は、更なる一例を挙げるとして、ブレード角度を考慮することもできる。またロータに依存し、ないし例えば検知されたロータ回転数に依存するというように、ロータの挙動に依存し、発電機を制御することもできる。

結果として得られる制御措置は、このメインブロック６１６からピッチシステム６２０を駆動制御する。この際、例として示されたピッチ制御部６２０は、メイン入力部６２２を有する。更に風フィールド６０２は、ピッチ制御部６２０へ作用し、このことは、荷重入力部（風荷重入力部）６２４を介して具体的に示されている。特に風フィールド６０２のこのフィードバックは、ロータフィールド６０５内で均等でない個々の荷重を具体的に表すものとして理解される。

そしてピッチ制御部６２０は、ピッチ出力部６２６を有し、ピッチ出力部６２６は、ロータブレード６０６へ作用し、従ってロータ６０４へ作用し、即ち個々のブレード位置調節を予定し、少なくともそのために対応のブレード目標角度を予設定する。このブレード目標角度は、好ましくは、角度トラジェクトリとして予設定される。

図６では、ピッチ制御部６２０が、そのメイン入力部６２２、その荷重入力部６２４、そのピッチ出力部６２６と共に更に拡大して描かれている。

ピッチ制御部６２０は、その拡大図において、ピッチ制御ブロック６３０を示しており、ピッチ制御ブロック６３０は、メイン制御部、すなわちメインブロック６１６からの所定量も、荷重入力部６２４を介した荷重量も、取得する。それから、一方では、基本角度ブロック６３２において基本角度が決定され、各ロータブレードのための個別角度ブロック６３４において個別の補償角度が決定される。これらの両方の角度は、合算要素６３８においてブレード目標角度として加算されることができる。

ピッチ制御部６２０は、スイッチ６３６を用い、個別角度ブロック６３４で決定される補償角度が補償のために提供されないという可能性を有する。この場合には、基本角度ブロック６３２により決定された基本角度が、既に目標角度に対応している。またこの場合には、３つの全てのロータブレード６０６の角度も同じである。従ってこのスイッチ６３６により、個別ブレード位置調節の効果が認識できるほどに少ない場合には、個別ブレード位置調節を非作動にする可能性が簡単な方式で設けられている。特に風状況が弱い場合には、それにより個別ブレード位置調節を非作動にするために、図６に図示されているようにこのスイッチ６３６を開くことを提案することができる。

この際、風が弱い状況でも、最適化計算処理が補償角度又は補償角度トラジェクトリを計算することを顧慮すべきである。これらは、周辺条件を考慮のもと、最適化問題の解の結果として極めて小さいだろうが、それでもこれらは、ピッチ駆動部の不必要な駆動制御をもたらすことになるだろう。このことをスイッチ６３６により防止することができる。このスイッチ６３６は、風速に依存し、又は例えばロータ回転数のような風力発電装置の他の状態にも依存し、切り替え可能である。また個別ブレードアルゴリズムの結果、例えば計算された補償角度の大きさを、スイッチ６３６のための基準として使用することも考慮される。

図７は、特に不均一な風フィールドによっても発生し得る様々な負荷を示している。先ず旋回方向のブレード曲げモーメントが発生する可能性があり、これらのブレード曲げモーメントは、参照符号７０２で明確に示され、ないし旋回方向のブレード曲げモーメント矢印７０２で明確に示されている。また衝突方向のブレード曲げモーメント７０４が発生することもある。

図７の左側の図は、特に旋回方向のブレード曲げモーメント７０２がナセル７０６の水平方向軸線の周りのナセル７０６の旋回運動７０８をもたらし得ることを具体的に示している。またタワー７１２の捩れ運動７１０も考慮される。

特に衝突方向の曲げモーメント７０４は、図７の右側の図に具体的に示されているが、ピッチングモーメント７１４をもたらし得る。この際、タワー曲げモーメント７１６、並びにロータ捩れ７１８も発生する可能性がある。

また図７の中央の図では、回転モーメント（トルク）７２０がロータ７２２へ作用し得ることも具体的に示されている。更にヨーイングモーメント７２４が発生する可能性があり、ヨーイングモーメント７２４は、ナセル７０６の垂直軸線の周りでナセル７０６へ作用する回転モーメントである。最後にロータ推進力７２６も発生する可能性があり、ロータ推進力７２６は、ロータ７２２に対する軸方向の負荷を表す。

因みに、具体的な説明並びに配向のために、ロータに対して可能に作用する３つのデカルト座標系の力方向Ｘ_Ｒ、Ｙ_Ｒ、Ｚ_Ｒが記載されている。 同様に配向についても、３つのデカルト座標系の方向Ｘ_Ｔ、Ｙ_Ｔ、Ｚ_Ｔが記載されている。

図４は、ロータ面８０３内の荷重中心点８０１の模式図を示している。ロータ面８０３は（ロータ８０９の回転により）ロータ８０９のロータブレード８０５により走行カバー（通過被覆）される面である。ロータ８０９は、回転中心点８１１を有し、回転中心点８１１は、ロータ８０９の幾何学的な中心点でもある。荷重中心点８０１は、図８において、回転中心点８１１からずれている。荷重中心点８０１が常に回転中心点８１１と一致する場合を最適と見なすことができるであろうが、多くの場合は、荷重中心点８０１が振幅的にできるだけ一定に留まるように風力発電装置を運転することが良いことが認識された。つまりそれにより、荷重中心点８０１が回転中心点８１１からずれることで引き起こされる絶対負荷よりも大きい負荷を時として表すことになる交互荷重が回避されることが分かった。この際、対応の個別ブレード位置調節により、荷重中心点８０１を実質的に回転中心点８１１に関して一定に保つことが達成できることも分かった。

（図１）
１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０３ 中央制御ユニット
１０４ ナセル
１０５ 位置調節駆動部
１０６ ロータ（空気力学的ロータ）
１０７ ブレードセンサ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ

（図２）
２００ 風力発電装置
２０２ 風フィールド
２０４ ロータ
２０６ ロータブレード
２０８ センサダイナミクスブロック
２１０ 計算ブロック
２１２ ピッチダイナミクスブロック
２１４ 荷重挙動ブロック

（図３）
３００ 個別ブレード位置調節の制御方式の全体構成
３０２ 制御対象系
３０４ センサダイナミクス
３０６ 個別ブレードアルゴリズムブロック
３０８ ピッチダイナミクス
３１２ 基準挙動
３１４ 外乱
３１６ 外乱挙動
３２０ プロセスブロック
３２２ 推定ブロック
３２４ シフトブロック
３２６ モーメントブロック
３２８ 事前制御ブロック
３３０ 非線形最適化ブロック
３３２ 二次的条件ブロック
３３４ 後処理ブロック
３３６ 特性グループ
３３８ 合算要素
３３９ 基本角度

（図４）
８０１ 荷重中心点
８０３ ロータ面
８０５ ロータブレード
８０９ ロータ
８１１ 回転中心点

（図５）
３０２ 制御対象系
３０４ センサダイナミクス
３０８ ピッチダイナミクス
３１２ 基準挙動
３１４ 外乱
３１６ 外乱挙動

５０４ センサグラフ
５０５ 部分グラフ
５０８ ボーデ線図
５１６ 外乱グラフ

（図６）
６０２ 風フィールド
６０４ ロータ
６０５ ロータ面（ロータフィールド）
６０６ ロータブレード
６１６ メインブロック
６２０ ピッチシステム（ピッチ制御部）
６２２ メイン入力部
６２４ 荷重入力部
６２６ ピッチ出力部
６３０ ピッチ制御ブロック
６３２ 基本角度ブロック
６３４ 個別角度ブロック
６３６ スイッチ
６３８ 合算要素

（図７）
７０２ 旋回方向のブレード曲げモーメント
７０４ 衝突方向のブレード曲げモーメント
７０６ ナセル
７０８ ナセルの水平方向軸線の周りのナセルの旋回運動
７１０ タワーの捩れ運動
７１２ タワー
７１４ ピッチングモーメント
７１６ タワー曲げモーメント
７１８ ロータ捩れ
７２０ 回転モーメント（トルク）
７２２ ロータ
７２４ ヨーイングモーメント
７２６ ロータ推進力

本発明により、請求項１に記載の方法が提案される。
即ち本発明の第１の視点により、風力発電装置を制御するための方法であって、前記風力発電装置は、ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを有し、前記空気力学的ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、前記風力発電装置は、発電機出力を発生させるために、前記空気力学的ロータと連結された発電機を有し、以下のステップを含み、即ち、個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するステップ、但し、各ブレード目標角度は、全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成されること、ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメント又はそれを表す所定量を検知するステップ、但し、観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定されることを特徴とする方法が提供される。
また本発明の第２の視点により、風力発電装置であって、ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを含み、前記空気力学的ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、更に、発電機出力を発生させるために、前記空気力学的ロータと連結された発電機と、個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するためのブレード制御装置とを含み、各ブレード目標角度は、全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成され、更に、ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメントを検知するための荷重検知ユニットを含み、観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定されることを特徴とする風力発電装置が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲において付記された図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
風力発電装置を制御するための方法であって、
− 前記風力発電装置は、ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを有し、前記ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、
− 前記風力発電装置は、発電機出力を発生させるために、前記空気力学的ロータと連結された発電機を有し、
以下のステップを含み、即ち、
− 個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するステップ、但し、
− 各ブレード目標角度は、
− 全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、
− 個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成されること、
− ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメント又はそれを表す所定量を検知するステップ、但し、
− 観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定されること。
（形態２）
各補償角度を決定するために角度トラジェクトリが決定され、補償角度は、それぞれ角度トラジェクトリの要素であり、それにより角度トラジェクトリは、それぞれ、それぞれの補償角度の、継続的な、特に連続的な、特に連続微分可能な推移経過を表すことが好ましい。
（形態３）
角度トラジェクトリは、少なくとも２つのステップで決定され、
− 第１ステップでは、少なくとも１つの第１設計基準又は複数の第１設計基準に関して最適化されている最適角度トラジェクトリが決定され、
− 第２ステップでは、第１ステップで決定された最適角度トラジェクトリが、１つの又は複数の第２設計基準を更に考慮して、適合された角度トラジェクトリに変更されることが好ましい。
（形態４）
角度トラジェクトリ、特に最適角度トラジェクトリないし前記最適角度トラジェクトリは、少なくとも１つの又は複数の第１設計基準に少なくとも基づく最適化問題の解を介して決定されることが好ましい。
（形態５）
各ブレード目標角度は、少なくとも１つの更なる所定量に依存して決定され、前記所定量は、以下の所定量、即ち、
− 観察されるロータブレードの目下のブレード角度、
− ブレード曲げモーメント、
− 使用されるピッチシステムの稼働状態、
− 検知されるブレード荷重モーメントのために観察されるセクタのセクタサイズ、
− ロータハブの荷重モーメント、
− ロータハブ曲げモーメント、
− ロータ回転数、
− ロータポジション、及び
− ロータ加速度
からなるリストから選択されていることが好ましい。
（形態６）
少なくとも１つの第１設計基準、ないし前記１つの又は前記複数の第１設計基準は、以下の項目、即ち、
− 荷重減少、
− 収率中立性、及び、
− ピッチ駆動部の駆動部保護
を含むリストから選択されており、それに加え又はそれに代わり、
１つの又は複数の第２設計基準は、以下の項目、即ち、
− ピッチ駆動部の駆動部ダイナミクス、及び、
− ピッチ駆動部の限界値
を含むリストから選択されていることが好ましい。
（形態７）
少なくとも１つの検知された荷重モーメント、及び場合により更なる所定量は、設定可能な重み係数又は重み関数を介して作用し、特に更なる所定量の各々は、それぞれ、設定可能な重み係数のうちの１つないし設定可能な重み関数のうちの１つに割り当てられていることが好ましい。
（形態８）
重み係数ないし重み関数は、達成可能な、荷重減少、収率中立性、及び駆動部保護に依存して選択されることが好ましい。
（形態９）
補償角度は、
− 全てのロータブレードの補償角度の平均値がゼロであるように、及び／又は、
− 各補償角度の大きさが予め定めることのできる最大角度を超過しないように
選択されることが好ましい。
（形態１０）
各ロータブレードでは、異なる負荷方向を有する少なくとも２つの負荷測定値が検知され、ブレード目標角度は、ピッチングモーメント及び／又はヨーイングモーメントが最小化され、少なくとも減少されることで、前記風力発電装置へ作用する負荷が最小化されるように決定されることが好ましい。
（形態１１）
ロータブレードにより走行カバーされるロータ面が、荷重モーメントを検知するために複数のセクタへ分割され、荷重モーメントは、それぞれロータブレードによりセクタが走行カバーされたときに記録され、それから後続のロータブレードのブレード目標値のための部分トラジェクトリが決定され、特に部分トラジェクトリは、複数のプロット点から構成され、特にプロット点間では、部分トラジェクトリの値が補間されることが好ましい。
（形態１２）
セクタへのロータ面の分割は、ロータ面の領域内で検知された又は期待すべき風フィールドに依存して行われ、特にセクタのサイズ及び／又は数は、風フィールドに依存して選択され、及び／又は、部分トラジェクトリのプロット点の数は、風フィールドに依存することが好ましい。
（形態１３）
セクタへのロータ面の分割は、特にセクタのサイズ及び／又は数について、風力発電装置の継続運転中に適応的に行われることが好ましい。
（形態１４）
複数の仮想ロータ面が規定され、各仮想ロータ面は、実際のロータ面に対応し、それに加え、少なくとも１つの時間値及び／又はそれに対応するロータの１つの回転により特徴付けられていることが好ましい。
（形態１５）
負荷検知は、複数回の回転を介して行われ、それに加え、目標角度は、少なくとも１つの先行する回転の負荷に依存して決定されることが好ましい。
（形態１６）
観察される各ロータブレードは、予設定可能な設定ダイナミクスを用いてそのブレード目標角度に対して追従され、前記設定ダイナミクスは、特にｎ≧１を有するＰＴｎ挙動であり、及び／又は、他の漸近的に減衰した挙動を有することが好ましい。
（形態１７）
特にブレード目標角度の予設定も含み、観察される各ロータブレードのブレード角度の位置調節は、観察されるロータブレードの負荷のフィードバックを伴うことなく行われることが好ましい。
（形態１８）
ブレード目標角度値は、補償角度を伴わない目標角度に対してピッチングモーメントとヨーイングモーメントが減少するように予設定され、この際には、ロータブレードの負荷の増加が許されることが好ましい。
（形態１９）
− 前記ロータは、ロータブレードにより走行カバーされるそのロータ面内に回転中心点を有し、前記回転中心点は、ロータ面の幾何学的な中心点を構成し、前記回転中心点の周りで前記ロータは回転し、
− 前記ロータは、そのロータ面内に荷重中心点を有し、前記荷重中心点は、前記ロータへ作用する全ての荷重の中心点を構成し、
− 当該方法は、前記荷重中心点が前記回転中心点からずれている場合にも、前記荷重中心点が実質的に一定に留まり、特にその振動振幅に関して一定に留まり、前記回転中心点の方に導かれないように、ブレード目標角度、特に補償角度が決定されるように作動することが好ましい。
（形態２０）
風力発電装置であって、
− ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを含み、前記ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、
− 更に、発電機出力を発生させるために、前記空気力学的ロータと連結された発電機と、
− 個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するためのブレード制御装置とを含み、
− 各ブレード目標角度は、
− 全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、
− 個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成され、
− 更に、ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメントを検知するための荷重検知ユニットを含み、
− 観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定されること。
（形態２１）
当該風力発電装置は、形態１〜１９のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されていることが好ましい。
（形態２２）
前記荷重検知ユニットは、ロータブレードの各々に少なくとも１つのブレードセンサを有し、特に各ロータブレードで負荷を少なくとも２つの方向において検知可能とするように、各ロータブレードに少なくとも２つのブレードセンサを有することが好ましい。

Claims (22)

1. 風力発電装置を制御するための方法であって、
   − 前記風力発電装置は、ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを有し、前記ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、
   − 前記風力発電装置は、発電機出力を発生させるために、前記空気力学的ロータと連結された発電機を有し、
   以下のステップを含み、即ち、
   − 個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するステップ、但し、
   − 各ブレード目標角度は、
   − 全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、
   − 個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成されること、
   − ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメント又はそれを表す所定量を検知するステップ、但し、
   − 観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定されること
   を特徴とする方法。
2. 各補償角度を決定するために角度トラジェクトリが決定され、補償角度は、それぞれ角度トラジェクトリの要素であり、それにより角度トラジェクトリは、それぞれ、それぞれの補償角度の、継続的な、特に連続的な、特に連続微分可能な推移経過を表すこと
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 角度トラジェクトリは、少なくとも２つのステップで決定され、
   − 第１ステップでは、少なくとも１つの第１設計基準又は複数の第１設計基準に関して最適化されている最適角度トラジェクトリが決定され、
   − 第２ステップでは、第１ステップで決定された最適角度トラジェクトリが、１つの又は複数の第２設計基準を更に考慮して、適合された角度トラジェクトリに変更されること
   を特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 角度トラジェクトリ、特に最適角度トラジェクトリないし前記最適角度トラジェクトリは、少なくとも１つの又は複数の第１設計基準に少なくとも基づく最適化問題の解を介して決定されること
   を特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
5. 各ブレード目標角度は、少なくとも１つの更なる所定量に依存して決定され、前記所定量は、以下の所定量、即ち、
   − 観察されるロータブレードの目下のブレード角度、
   − ブレード曲げモーメント、
   − 使用されるピッチシステムの稼働状態、
   − 検知されるブレード荷重モーメントのために観察されるセクタのセクタサイズ、
   − ロータハブの荷重モーメント、
   − ロータハブ曲げモーメント、
   − ロータ回転数、
   − ロータポジション、及び
   − ロータ加速度
   からなるリストから選択されていること
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 少なくとも１つの第１設計基準、ないし前記１つの又は前記複数の第１設計基準は、以下の項目、即ち、
   − 荷重減少、
   − 収率中立性、及び、
   − ピッチ駆動部の駆動部保護
   を含むリストから選択されており、それに加え又はそれに代わり、
   １つの又は複数の第２設計基準は、以下の項目、即ち、
   − ピッチ駆動部の駆動部ダイナミクス、及び、
   − ピッチ駆動部の限界値
   を含むリストから選択されていること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 少なくとも１つの検知された荷重モーメント、及び場合により更なる所定量は、設定可能な重み係数又は重み関数を介して作用し、特に更なる所定量の各々は、それぞれ、設定可能な重み係数のうちの１つないし設定可能な重み関数のうちの１つに割り当てられていること
   を特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 重み係数ないし重み関数は、達成可能な、荷重減少、収率中立性、及び駆動部保護に依存して選択されること
   を特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 補償角度は、
   − 全てのロータブレードの補償角度の平均値がゼロであるように、及び／又は、
   − 各補償角度の大きさが予め定めることのできる最大角度を超過しないように
   選択されること
   を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 各ロータブレードでは、異なる負荷方向を有する少なくとも２つの負荷測定値が検知され、ブレード目標角度は、ピッチングモーメント及び／又はヨーイングモーメントが最小化され、少なくとも減少されることで、前記風力発電装置へ作用する負荷が最小化されるように決定されること
    を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. ロータブレードにより走行カバーされるロータ面が、荷重モーメントを検知するために複数のセクタへ分割され、荷重モーメントは、それぞれロータブレードによりセクタが走行カバーされたときに記録され、それから後続のロータブレードのブレード目標値のための部分トラジェクトリが決定され、特に部分トラジェクトリは、複数のプロット点から構成され、特にプロット点間では、部分トラジェクトリの値が補間されること
    を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. セクタへのロータ面の分割は、ロータ面の領域内で検知された又は期待すべき風フィールドに依存して行われ、特にセクタのサイズ及び／又は数は、風フィールドに依存して選択され、及び／又は、部分トラジェクトリのプロット点の数は、風フィールドに依存すること
    を特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. セクタへのロータ面の分割は、特にセクタのサイズ及び／又は数について、風力発電装置の継続運転中に適応的に行われること
    を特徴とする、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 複数の仮想ロータ面が規定され、各仮想ロータ面は、実際のロータ面に対応し、それに加え、少なくとも１つの時間値及び／又はそれに対応するロータの１つの回転により特徴付けられていること
    を特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 負荷検知は、複数回の回転を介して行われ、それに加え、目標角度は、少なくとも１つの先行する回転の負荷に依存して決定されること
    を特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 観察される各ロータブレードは、予設定可能な設定ダイナミクスを用いてそのブレード目標角度に対して追従され、前記設定ダイナミクスは、特にｎ≧１を有するＰＴｎ挙動であり、及び／又は、他の漸近的に減衰した挙動を有すること
    を特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 特にブレード目標角度の予設定も含み、観察される各ロータブレードのブレード角度の位置調節は、観察されるロータブレードの負荷のフィードバックを伴うことなく行われること
    を特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. ブレード目標角度値は、補償角度を伴わない目標角度に対してピッチングモーメントとヨーイングモーメントが減少するように予設定され、この際には、ロータブレードの負荷の増加が許されること
    を特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. − 前記ロータは、ロータブレードにより走行カバーされるそのロータ面内に回転中心点（８１１）を有し、前記回転中心点は、ロータ面の幾何学的な中心点を構成し、前記回転中心点の周りで前記ロータは回転し、
    − 前記ロータは、そのロータ面内に荷重中心点（８０１）を有し、前記荷重中心点は、前記ロータへ作用する全ての荷重の中心点を構成し、
    − 当該方法は、前記荷重中心点が前記回転中心点からずれている場合にも、前記荷重中心点が実質的に一定に留まり、特にその振動振幅に関して一定に留まり、前記回転中心点の方に導かれないように、ブレード目標角度、特に補償角度が決定されるように作動すること
    を特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 風力発電装置であって、
    − ブレード角度が個々に位置調節可能なロータブレードを備えた空気力学的ロータを含み、前記ロータは、可変のロータ回転数で運転可能であり、
    − 更に、発電機出力を発生させるために、前記空気力学的ロータと連結された発電機と、
    − 個々のブレード目標角度に応じて各ブレード角度を個々に位置調節するためのブレード制御装置とを含み、
    − 各ブレード目標角度は、
    − 全てのロータブレードのために予設定された共通の基本角度と、
    − 個々の荷重モーメントを考慮するための個々の補償角度とから構成され、
    − 更に、ロータブレードの各々においてそれぞれ少なくとも１つの荷重モーメントを検知するための荷重検知ユニットを含み、
    − 観察される各ロータブレードには、先行するロータブレードがあり、観察される各ロータブレードのブレード目標角度は、その先行するロータブレードの少なくとも１つの荷重モーメントに依存して決定されること
    を特徴とする風力発電装置。
21. 当該風力発電装置は、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されていること
    を特徴とする、請求項２０に記載の風力発電装置。
22. 前記荷重検知ユニットは、ロータブレードの各々に少なくとも１つのブレードセンサを有し、特に各ロータブレードで負荷を少なくとも２つの方向において検知可能とするように、各ロータブレードに少なくとも２つのブレードセンサを有すること
    を特徴とする、請求項２０又は２１に記載の風力発電装置。

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