NL2001878C2

NL2001878C2 - System and method for compensating rotor imbalance for a wind turbine.

Info

Publication number: NL2001878C2
Application number: NL2001878A
Authority: NL
Inventors: Timotheus Gerardus Van Engelen
Original assignee: Stichting Energie
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-09
Also published as: WO2010016764A1

Description

Systeem en werkwijze voor compensatie van rotoronbalans voor een windturbineSystem and method for compensating rotor imbalance for a wind turbine

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor compensatie van rotoronbalans voor een windturbine. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een 5 systeem voor compensatie van rotoronbalans voor een windturbine. Daarnaast heeft de uitvinding betrekking op een computerprogramma voor het uitvoeren van de werkwijze.The present invention relates to a method for compensating rotor imbalance for a wind turbine. The invention also relates to a system for compensating rotor imbalance for a wind turbine. In addition, the invention relates to a computer program for performing the method.

Een windturbine omvat een rotor voorzien van een aantal rotorbladen. Door middel van een as is de rotor gekoppeld aan een elektrische generator eventueel via een 10 transmissie. De elektrische generator is voorzien van een uitvoer voor het uitvoeren van elektrische energie, bijvoorbeeld via een vermogensomzetter aan een elektriciteitsnetwerk. Het samenstel van rotor, transmissie, generator en vermogensomzetter bevindt zich in een gondel op een mast.A wind turbine comprises a rotor provided with a number of rotor blades. By means of a shaft, the rotor is coupled to an electric generator, possibly via a transmission. The electric generator is provided with an output for exporting electrical energy, for example via a power converter to an electricity network. The assembly of rotor, transmission, generator and power converter is located in a gondola on a mast.

Windturbines vertonen altijd wel enige rotoronbalans door afwijkingen in profiel- en 15 massa-eigenschappen van de rotorbladen onderling en verschillen in de bladhoek bij de assemblage van de rotor. De verschillen in profiel-eigenschappen en verschillen in bladhoek bij assemblage leiden tot een aërodynamische onbalans. De verschillen in massa-eigenschappen leiden tot een massaonbalans. De krachten en momenten ten gevolge van onbalans draaien mee met de rotatie van de rotor.Wind turbines always exhibit some rotor imbalance due to deviations in profile and mass properties of the rotor blades and differences in blade angle when assembling the rotor. The differences in profile properties and differences in blade angle during assembly lead to an aerodynamic imbalance. The differences in mass properties lead to a mass imbalance. The forces and moments due to imbalance rotate with the rotation of the rotor.

20 De rotoronbalans leidt ondermeer tot wisselende belastingen in de niet draaiende delen. Deze wisselende belastingen zijn periodiek in de azimuthoek van de rotor en worden aangeduid als lp-variaties, die een periode van één maal per omwenteling hebben, dwz., dezelfde frequentie (lp) hebben als de rotatie van de rotor. Aldus ontstaan lp-variaties in het tilt- en kruimoment en in de verticale en horizontale 25 krachten die op de gondel werken. Om de windturbine deze belastingen te laten weerstaan, moet de windturbine 'zwaarder' worden ontworpen.The rotor imbalance leads, among other things, to varying loads in the non-rotating parts. These varying loads are periodically in the azimuth angle of the rotor and are referred to as lp variations, which have a period of once per revolution, that is, have the same frequency (lp) as the rotation of the rotor. Thus lp variations arise in the tilting and crimping moment and in the vertical and horizontal forces acting on the gondola. In order for the wind turbine to withstand these loads, the wind turbine must be designed 'heavier'.

Daarnaast werken lp variaties in tilt- en kruimomenten vaak verstorend op regelkringen die tot doel hebben de bladmomenten die ontstaan door excitaties uit de stroming, bijvoorbeeld door torenpassage en windschering en turbulentie, in frequenties 30 rond lp te verminderen. Deze regelkringen verminderen de bladbelastingen rond lp door vrijwel periodieke bladhoekvariaties toe te voegen aan het gebruikelijke verloop 2 van de bladhoek; bij een 3-bladige windturbine zijn deze variaties onderling 120 graden in fase verschoven. Feitelijk worden deze bladhoekvariaties verkregen door lp-modulatie van het rekenkundig bewerkte tilt- en kruimoment. Deze bewerking, een zogenoemde terugkoppel- of regelwet, omvat bijvoorbeeld laagdoorlaatfiltering, 5 tijdintegratie en verschaling. Het blijkt nu dat lp-variaties in het tilt- en kruimoment kunnen leiden tot versterkte 2p-variaties (met de dubbele frequentie van de lp variaties) in de uiteindelijke bladmomenten. Dit gaat dan weer gepaard met verhoogde 3p-variaties (met de drievoudige frequentie van de lp-variatie) in het tilt- en kruimoment.In addition, lp variations in tilting and crimping moments often have a disruptive effect on control circuits which aim to reduce the leaf moments caused by excitations from the flow, for example by tower passage and wind shear and turbulence, in frequencies around lp. These control loops reduce the leaf loads around lp by adding substantially periodic blade angle variations to the usual gradient of the blade angle; with a 3-bladed wind turbine, these variations are shifted by 120 degrees in phase. In fact, these blade angle variations are obtained by lp modulation of the arithmetically processed tilt and crimping moment. This operation, a so-called feedback or control law, comprises, for example, low-pass filtering, time integration and scaling. It now appears that lp variations in the tilt and crimping moments can lead to amplified 2p variations (with the double frequency of the lp variations) in the final leaf moments. This in turn is accompanied by increased 3p variations (with the triple frequency of the lp variation) in the tilt and crimping moment.

10 Het is bekend om de massaonbalans van de rotor te verminderen door statisch te balanceren. Dit is evenwel moeilijk en nooit volledig effectief in de dynamische situatie tijdens bedrijf door bijvoorbeeld het optreden van bladvervormingen onder invloed van de luchtkrachten. Ook voor een effectieve compensatie van wisselende belastingen door aërodynamische onbalans is onder reële omstandigheden is geen methode 15 voorhanden vanwege de gecombineerde effecten van variabele toerentallen en fluctuerende windsnelhedenIt is known to reduce the mass imbalance of the rotor by static balancing. However, this is difficult and never fully effective in the dynamic situation during operation due to, for example, the occurrence of leaf deformations under the influence of the air forces. There is also no method 15 for effective compensation of varying loads due to aerodynamic imbalance due to the combined effects of variable speeds and fluctuating wind speeds.

Het is een doelstelling van de uitvinding een systeem te verschaffen dat één of meer van de nadelen van de uit de stand van de techniek bekende compensatie van de rotoronbalans vermindert dan wel opheit. Deze doelstelling wordt bereikt door een 20 werkwijze voor compensatie van rotoronbalans in een windturbine, waarbij de windturbine een rotor en een mast omvat, waarbij de rotor een rotoras omvat die voorzien is van een aantal (n) rotorbladen, waarbij de rotoras verbonden is met een topgedeelte van de mast en waarbij een bladhoek van elk rotorblad afzonderlijk instelbaar door een respectieve actuator is; waarbij de werkwijze omvat het tijdens 25 bedrijf in de tijd herhaald uitvoeren van de volgende acties: - het bepalen en registreren van belastingen van de windturbine met behulp van een sensorschakeling; - het registreren van een ingestelde bladhoek voor elk van de rotorbladen door middel van een bladhoeksensor van de windturbine; 30 - het bepalen van een rotoronbalans aanduidende grootheid op basis van de geregistreerde belastingen; - het bepalen van ten minste één correctiewaarde voor beïnvloeding van de 3 aërodynamische conversie van ten minste n-1 rotorbladen zodat de bijdrage van belastingen op alle rotorbladen samen aan de rotoronbalans aanduidende grootheid minimaal wordt; - het effectueren van de ten minste ene bepaalde correctiewaarde voor beïnvloeding van 5 de aërodynamische conversie van de ten minste n-1 rotorbladen.It is an object of the invention to provide a system which reduces or overcomes one or more of the disadvantages of the compensation of the rotor imbalance known from the prior art. This object is achieved by a method for compensating rotor imbalance in a wind turbine, wherein the wind turbine comprises a rotor and a mast, the rotor comprising a rotor shaft provided with a number of (n) rotor blades, the rotor shaft being connected to a top portion of the mast and wherein a blade angle of each rotor blade is individually adjustable by a respective actuator; wherein the method comprises repeatedly carrying out the following actions during operation: - determining and registering loads of the wind turbine with the aid of a sensor circuit; - registering a set blade angle for each of the rotor blades by means of a blade angle sensor of the wind turbine; - determining a rotor imbalance quantity based on the registered loads; - determining at least one correction value for influencing the 3 aerodynamic conversion of at least n-1 rotor blades so that the contribution of loads on all rotor blades together to the quantity indicating the rotor imbalance becomes minimal; effecting the at least one determined correction value for influencing the aerodynamic conversion of the at least n-1 rotor blades.

Op voordelige wijze worden de krachten op elk van de rotorbladen zoveel mogelijk gelijk gemaakt zodat een vermindering van de rotoronbalans bereikt wordt tijdens dynamische omstandigheden. Door de uitvinding is het tevens mogelijk het statisch 10 balanceren achterwege te laten dan wel vereenvoudigd uit te voeren, waardoor het installeren van de windturbine met minder moeite kan plaats vinden.Advantageously, the forces on each of the rotor blades are made as equal as possible so that a reduction in rotor imbalance is achieved during dynamic conditions. The invention also makes it possible to omit static balancing or to perform it in a simplified manner, as a result of which the installation of the wind turbine can take place with less effort.

Verdere uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding worden beschreven in de volgconclusies.Further embodiments of the present invention are described in the subclaims.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van enkele 15 tekeningen, waarin uitvoeringsvoorbeelden daarvan zijn weergegeven. De tekeningen zijn uitsluitend bedoeld als illustratie van de doeleinden van de uitvinding en niet ter beperking van de uitvindingsgedachte, die wordt gedefinieerd door de bijgevoegde conclusies.The invention will be explained in more detail below with reference to a few drawings, in which exemplary embodiments thereof are shown. The drawings are intended solely to illustrate the objects of the invention and not to limit the inventive concept, which is defined by the appended claims.

Daarbij tonen 20 figuur 1 schematisch een windturbine voorzien van een systeem in een eerste uitvoeringsvorm; figuur 2 schematisch een windturbine voorzien van een systeem in een tweede uitvoeringsvorm; figuur 3 schematisch een windturbine voorzien van een systeem in een derde 25 uitvoeringsvorm; figuur 4 schematisch oriëntaties van mogelijk in de windturbine optredende belastingen; figuur 5 een stroomdiagram voor een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm, en figuur 6 schematisch een computer voor het uitvoeren van een computerprogramma in 30 overeenstemming met een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm.Figure 1 schematically shows a wind turbine provided with a system in a first embodiment; figure 2 schematically a wind turbine provided with a system in a second embodiment; figure 3 schematically a wind turbine provided with a system in a third embodiment; figure 4 shows diagrammatically orientations of possible loads occurring in the wind turbine; figure 5 shows a flow diagram for a method according to an embodiment, and figure 6 schematically a computer for executing a computer program in accordance with a method according to an embodiment.

In de hiernavolgende figuren verwijzen dezelfde verwijzingscijfers telkens naar overeenkomstige onderdelen in die figuren.In the following figures, the same reference numerals always refer to corresponding parts in those figures.

44

In figuur 1 wordt schematisch een windturbine la getoond. Windturbine la omvat een rotor R die een rotoras omvat die voorzien is van een aantal rotorbladen B. Door middel van de rotoras is de rotor R gekoppeld aan een transmissie T voor het koppelen van de rotor as aan een elektrische generator G. De elektrische generator G is 5 voorzien van een uitvoer voor het uitvoeren van elektrische energie, bijvoorbeeld via een vermogensomzetter (niet getoond) aan een elektriciteitsnetwerk. Het samenstel van rotor R, transmissie T, generator G en vermogensomzetter bevindt zich in een gondel L op een mast M. Het samenstel van rotor R, transmissie T en generator G is draaibaar verbonden aan de mast M door middel van een kruilager KS dat onderdeel is van een 10 kruisysteem K. Er zal begrepen worden dat de transmissie T achterwege kan blijven wanneer de rotoras direct aan de generator is gekoppeld, in het geval dat de generator een laag-toerental generator is.Figure 1 schematically shows a wind turbine 1a. Wind turbine 1a comprises a rotor R comprising a rotor shaft which is provided with a number of rotor blades B. By means of the rotor shaft, the rotor R is coupled to a transmission T for coupling the rotor shaft to an electric generator G. The electric generator G is provided with an output for exporting electrical energy, for example via a power converter (not shown) to an electricity network. The assembly of rotor R, transmission T, generator G and power converter is located in a gondola L on a mast M. The assembly of rotor R, transmission T and generator G is rotatably connected to the mast M by means of a cross-bearing KS which part It is understood that the transmission T can be dispensed with when the rotor shaft is directly coupled to the generator, in case the generator is a low-speed generator.

De windturbine 1 is instelbaar door een aantal parameters ten einde een optimaal rendement onder gegeven willekeurige omstandigheden te kunnen realiseren, waarbij 15 de parameters verband houden met de hier in figuur 1 getoonde en genoemde onderdelen R, B, K, G. Mogelijk kunnen ook andere instellingen van belang zijn, zoals aan de vakman bekend zal zijn.The wind turbine 1 is adjustable by a number of parameters in order to realize an optimum efficiency under given random circumstances, wherein the parameters are related to the parts R, B, K, G shown and mentioned here in Figure 1. settings are important, as will be known to those skilled in the art.

De onderhavige uitvinding verschaft het inzicht dat lp-variaties in de stilstaande delen van de windturbine als gevolg van rotoronbalans worden geëlimineerd door 20 beïnvloeding van de aërodynamische conversie (de omzetting aan de rotorbladen van energie uit het windveld naar rotatie-energie van de rotor) van elk afzonderlijk rotorblad. Voorwaarde is dat de aërodynamische conversie van ieder rotorblad apart kan worden beïnvloed. De aërodynamische conversie kan worden beïnvloed door verdraaiing van het rotorblad langs de langsas, het regelen van de bladhoek. De 25 bladhoek van elk rotorblad B is instelbaar zodat een door de windturbine vanuit de luchtstroom opgenomen vermogen kan worden bestuurd. De instelling van de bladhoek door middel van een instelsysteem bijvoorbeeld door actuatoren (schematisch weergegeven voor het bovenste rotorblad door pijl Al) kan in elk rotorblad aan de bladwortel gebeuren maar ook bijvoorbeeld halverwege langs de langsas. In feite is 30 elke beïnvloedingswijze van de aërodynamische conversie geschikt, zolang het klapmoment in de bladwortel maar significant kan worden aangepast. Het klapmoment is gedefinieerd als het moment in een rotorblad waarvan de vector loodrecht is gericht 5 op het vlak waarin de rotoras en de langsas van het rotorblad liggen. Voor elk rotorblad is een sensor SO gekoppeld aan het instelsysteem voor de bladhoek voor het waarnemen van een ingestelde bladhoekwaarde.The present invention provides the insight that lp variations in the stationary parts of the wind turbine due to rotor imbalance are eliminated by influencing the aerodynamic conversion (the conversion at the rotor blades of energy from the wind field to rotational energy of the rotor) of each individual rotor blade. The condition is that the aerodynamic conversion of each rotor blade can be influenced separately. The aerodynamic conversion can be influenced by rotating the rotor blade along the longitudinal axis, controlling the blade angle. The blade angle of each rotor blade B is adjustable so that a power absorbed by the wind turbine from the air stream can be controlled. The blade angle can be adjusted by means of an adjustment system, for example by actuators (shown diagrammatically for the upper rotor blade by arrow A1) in each rotor blade at the leaf root but also, for example, halfway along the longitudinal axis. In fact, any method of influencing the aerodynamic conversion is suitable, as long as the bending moment in the leaf root can be adjusted significantly. The folding moment is defined as the moment in a rotor blade, the vector of which is perpendicular to the plane in which the rotor shaft and the longitudinal axis of the rotor blade lie. For each rotor blade, a sensor SO is coupled to the blade angle adjustment system for sensing a set blade angle value.

Het kruisysteem K is draaibaar rond een kruilager KS om de stand van de rotor R 5 ten opzichte van de (horizontale) richting van de luchtstroom te kunnen instellen.The cruising system K is rotatable about a cruising bearing KS in order to be able to adjust the position of the rotor R5 relative to the (horizontal) direction of the air flow.

De vermogensomzetter is voorzien van een elektrisch regelsysteem dat ingericht is voor het besturen van de elektrisch vermogen -toerental karakteristiek van de generator G.The power converter is provided with an electrical control system that is adapted to control the electrical power-speed characteristic of the generator G.

In de eerste uitvoeringsvorm van het systeem is op elk rotorblad een sensor SI 10 voorzien op de bladwortel nabij de rotoras voor het waarnemen van een waarde van het klapmoment in het betreffende rotorblad. In een verdere uitvoeringsvorm kunnen aanvullend de radiaal- en tangentiaalkracht in de wortel van het betreffende rotorblad worden gemeten.In the first embodiment of the system a sensor S1 is provided on each rotor blade on the blade root near the rotor shaft for detecting a value of the folding moment in the rotor blade in question. In a further embodiment, the radial and tangential forces in the root of the relevant rotor blade can additionally be measured.

Naast de windturbine la is een windsnelheidsmeter W geplaatst.A wind speed meter W is placed next to the wind turbine la.

15 Figuur 2 toont schematisch een windturbine lb voorzien van een systeem in een tweede uitvoeringsvorm.Figure 2 schematically shows a wind turbine 1b provided with a system in a second embodiment.

In de tweede uitvoeringsvorm van het systeem is de rotoras van de windturbine lb voorzien van een sensor S2 voor het waarnemen van buigmomenten in de rotoras.In the second embodiment of the system, the rotor shaft of the wind turbine 1b is provided with a sensor S2 for detecting bending moments in the rotor shaft.

Figuur 3 toont schematisch een windturbine lc voorzien van een systeem in een 20 derde uitvoeringsvorm.Figure 3 shows schematically a wind turbine 1c provided with a system in a third embodiment.

In de derde uitvoeringsvorm van het systeem is de kruilager KS van de windturbine lc voorzien van een sensor S3 voor het waarnemen van een tilt- en kruimoment, waarbij de tiltmomentvector in het horizontale vlak ligt en loodrecht staat op de as en de kruimomentvector in het verticale vlak ligt evenwijdig aan de mast.In the third embodiment of the system, the crawling bearing KS of the wind turbine 1c is provided with a sensor S3 for detecting a tilt and crimping moment, the tilting moment vector being in the horizontal plane and perpendicular to the axis and the crimping moment vector in the vertical plane is parallel to the mast.

25 Daarnaast of als alternatief kunnen in het systeem één of meer versnellingopnemers S4 zijn voorzien voor versnellingsmetingen waaruit tilt- en kruimomenten kunnen worden bepaald. Een versnellingsmeting kan bijvoorbeeld gedaan worden door de verticale en zijwaartse gondelversnelling op een bepaalde afstand, in de richting van de rotor R, vanaf het midden van de top van de mast M te meten. Met ‘zijwaarts’ wordt 30 hier en in het vervolg aangeduid een richting in het horizontale vlak, loodrecht op de rotoras.In addition or alternatively, one or more acceleration sensors S4 may be provided in the system for acceleration measurements from which tilt and crimping moments can be determined. An acceleration measurement can be done, for example, by measuring the vertical and lateral gondola acceleration at a certain distance, in the direction of the rotor R, from the center of the top of the mast M. Here and hereinafter, "sideways" is a direction in the horizontal plane perpendicular to the rotor axis.

66

Tevens is de derde uitvoeringsvorm voorzien van een positieopnemer/sensor S5 voor het waarnemen van de omwentelingshoek van de rotor (rotorhoek); dit is de hoek tussen de langsas van een gekozen rotorblad en de horizontaal als gevolg van het draaien van de rotor. In een verdere uitvoeringsvorm kan aanvullend de verticale en 5 zijwaartse kracht op of in de buurt van het kruilager worden gemeten (door bijvoorbeeld sensor S3), of de verticale en zijwaartse versnelling in een tweede locatie op de gondel (door bijvoorbeeld sensor S4).The third embodiment is also provided with a position sensor / sensor S5 for detecting the rotation angle of the rotor (rotor angle); this is the angle between the longitudinal axis of a selected rotor blade and the horizontal due to the rotation of the rotor. In a further embodiment, additionally the vertical and lateral force on or in the vicinity of the crawl bearing can be measured (by, for example, sensor S3), or the vertical and lateral acceleration in a second location on the gondola (by, for example, sensor S4).

Een voorwaarde in de eerste uitvoeringsvorm is dat de op de rotorbladen waargenomen signalen zonder onderlinge offset worden gemeten. Een offset in de 10 meting leidt tot minimalisering van de som van de werkelijke onbalans en de offset. Dit betekent dat deze offset bij geactiveerde compensatie uiteindelijk met tegengesteld teken effectief wordt als rotoronbalans.A condition in the first embodiment is that the signals detected on the rotor blades are measured without mutual offset. An offset in the measurement leads to minimization of the sum of the actual imbalance and the offset. This means that with offset activated this offset eventually becomes effective as a rotor imbalance with the opposite sign.

Voor de in de tweede uitvoeringsvorm op de rotoras waargenomen meetwaarden geldt dat de buigmomenten gemiddeld zonder absolute offset worden gemeten.For the measured values observed on the rotor shaft in the second embodiment, it holds that the bending moments are measured on average without absolute offset.

15 Voor de in de derde uitvoeringsvorm op het kruilager waargenomen meetwaarden geldt dat de amplitudes van de lp-variaties beide offset-vrij worden gemeten.For the measurement values observed on the cross-bearing in the third embodiment, it holds that the amplitudes of the lp variations are both measured offset-free.

Als de meetsignalen in de tweede en derde uitvoeringsvormen niet voldoen aan de hierboven genoemde respectieve voorwaarden dan treedt in beide uitvoeringsvormen bij geactiveerde compensatie een soortgelijk effect op als beschreven bij de eerste 20 uitvoeringsvorm.If the measurement signals in the second and third embodiments do not meet the aforementioned respective conditions, in both embodiments with activated compensation a similar effect occurs as described in the first embodiment.

Figuur 4 toont in een windturbine schematisch oriëntaties van mogelijk optredende belastingen.Figure 4 shows diagrammatically orientations of possible occurring loads in a wind turbine.

De mast M heeft een verticale oriëntatie 01. In de top van de mast is weergegeven de vector KRM van het kruimoment die gericht is langs de verticale oriëntatie 01. In 25 zijwaartse richting (aangeduid door as 02, die loodrecht staat op de verticale oriëntatie 01 en rotor as RA), is de vector voor het tiltmoment TM gericht.The mast M has a vertical orientation 01. At the top of the mast is shown the vector KRM of the moment of intersection directed along the vertical orientation 01. In the lateral direction (indicated by axis 02, which is perpendicular to the vertical orientation 01 and rotor axis RA), the vector for the tilt moment TM is directed.

De rotatievector RV is gericht langs de rotor as RA. Voorts is één rotorblad B getoond. In rotorblad B is de radiaalkracht FR (uitgeoefend op het rotorcentrum RC) gericht langs de langsas LA van het rotorblad B. De tangentiaalkracht FT (uitgeoefend op het 30 rotorcentrum RC) staat loodrecht op de radiaalkracht FR in het vlak van de rotor. De vector KL van het klapmoment in de bladwortel van het rotorblad B is gericht loodrecht op de langsas LA van het rotorblad B.The rotation vector RV is directed along the rotor axis RA. Furthermore, one rotor blade B is shown. In rotor blade B the radial force FR (exerted on the rotor center RC) is directed along the longitudinal axis LA of the rotor blade B. The tangential force FT (exerted on the rotor center RC) is perpendicular to the radial force FR in the plane of the rotor. The vector KL of the folding moment in the leaf root of the rotor blade B is directed perpendicular to the longitudinal axis LA of the rotor blade B.

77

Figuur 5 toont een stroomdiagram voor een werkwijze 100 volgens een uitvoeringsvorm. Bij het opstarten van de turbine, of na ontvangst van een re-initialisatie signaal wordt een cyclisch werkend algoritme geactiveerd met een cyclus tijd of periodetijd van indicatief 0.1 s. Daarbij wordt beginactie 105 uitgevoerd voor 5 initialisatie van onder andere de toevoegingen aan de regelsignalen voor de bladhoeken.Figure 5 shows a flow chart for a method 100 according to an embodiment. When starting the turbine, or after receiving a re-initialization signal, a cyclical algorithm is activated with a cycle time or period time of indicative 0.1 s. Initial action 105 is thereby performed for initialization of, inter alia, the additions to the control signals for the blade angles.

Vervolgens wordt in actie 110 een meting uitgevoerd van de klapmomenten en eventueel de radiaal- en tangentiaalkrachten in de bladwortels (eerste uitvoeringsvorm la; gebruik van sensor SI), of de buigmomenten in de rotoras (tweede 10 uitvoeringsvorm lb; gebruik van sensor S2), of het tilt- en kruimoment en de rotorhoek en eventueel de verticale en zijwaartse kracht bij het kruilager (derde uitvoeringsvorm lc; gebruik van sensorcombinatie {S3,S5} of {S4,S5}).Subsequently in action 110 a measurement is made of the folding moments and optionally the radial and tangential forces in the leaf roots (first embodiment la; use of sensor S1), or the bending moments in the rotor shaft (second embodiment 1b; use of sensor S2), or the tilt and crimping moment and the rotor angle and optionally the vertical and lateral force at the crawl bearing (third embodiment 1c; use of sensor combination {S3, S5} or {S4, S5}).

Daarna worden in actie 120 de buigmomentwaarden bepaald langs twee loodrecht op elkaar staande vectoren in een dwarsdoorsnede van de rotoras; een van deze 15 vectoren is evenwijdig aan de langsas van het gekozen rotorblad voor de rotorhoek. Deze buigmomenten volgen in uitvoeringsvorm la uit de gemeten belastingen en uit de rotorgeometrie alsook uit de afstand van het rotorcentrum tot het centrum van de dwarsdoorsnede indien de radiaal- en tangentiaalkrachten ook worden gemeten. In uitvoeringsvorm lb volgen de gewenste buigmomenten uit de meetwaarden en de 20 oriëntatie van de vectoren waarlangs gemeten wordt ten opzichte van de vectoren van de gewenste buigmomenten.Thereafter, in action 120, the bending moment values are determined along two perpendicular vectors in a cross-section of the rotor shaft; one of these vectors is parallel to the longitudinal axis of the selected rotor blade for the rotor angle. These bending moments follow in embodiment la from the measured loads and from the rotor geometry as well as from the distance from the rotor center to the center of the cross-section if the radial and tangential forces are also measured. In embodiment 1b, the desired bending moments follow from the measured values and the orientation of the vectors along which measurements are made with respect to the vectors of the desired bending moments.

In derde uitvoeringsvorm lc worden de buigmomenten bepaald uit het tilt- en kruimoment en de actuele waarde van de rotorhoek alsook uit de afstand van het kruilager tot de dwarsdoorsnede indien de verticale en zijwaartse kracht bij het 25 kruilager ook worden gemeten.In third embodiment 1c, the bending moments are determined from the tilt and crimping moments and the actual value of the rotor angle as well as from the distance of the crawling bearing from the cross-section if the vertical and lateral force at the crawling bearing are also measured.

In actie 130 worden de verkregen buigmomentwaarden omgezet naar gewenste toevoegingen aan de bladhoeken vanuit de geometrie van de twee richtingsvectoren voor de buigmomenten ten opzichte van die van de rotor. Dit gebeurt met het doel de aërodynamische belasting van de afzonderlijke rotorbladen zodanig op elkaar af te 30 stemmen dat het (voortschrijdend) gemiddelde van de buigmomenten wordt geminimaliseerd onder behoud van de hoeveelheid onttrokken energie aan de wind. De uitvinding gaat hierbij uit van het inzicht dat een relatief kleine verandering van een 8 bladhoek van een rotorblad een hoofdzakelijk evenredige verandering van de door de wind op het rotorblad uitgeoefende belasting teweegbrengt. De omzetting van buigmomentwaarden naar toevoegingen aan de bladhoeken (terugkoppeling) omvat de inverse van de goniometrische relaties voor de bepaling van asbuigmomenten uit 5 bladklapmomenten, zoals opgenomen in het later gepresenteerde voorbeeld van een rekenschema. Daarnaast omvat de terugkoppeling laagdoorlaatfïltering, tijdintegratie en verschaling voor minimalisering van het (voortschrijdend) gemiddelde van de buigmomenten via laagfrequente aanpassing van de bladhoeken. Minimaal gemiddelde buigmomenten in de as impliceren automatisch minimale rotoronbalans. De 10 bladhoeken worden aangepast op een tijdschaal die groter is dan ca drie keer de omlooptijd van de rotor.In action 130, the resulting bending moment values are converted to desired additions to the blade angles from the geometry of the two directional vectors for the bending moments relative to those of the rotor. This is done with the aim of coordinating the aerodynamic load of the individual rotor blades in such a way that the (moving) average of the bending moments is minimized while maintaining the amount of energy extracted from the wind. The invention herein starts from the insight that a relatively small change in the blade angle of a rotor blade causes a substantially proportional change in the load exerted by the wind on the rotor blade. The conversion of bending moment values to additions to the blade angles (feedback) comprises the inverse of the trigonometric relationships for the determination of axle bending moments from blade folding moments, as included in the example of a calculation diagram presented later. In addition, the feedback comprises low-pass filtering, time integration and scaling for minimizing the (moving) average of the bending moments via low-frequency adjustment of the blade angles. Minimum average bending moments in the shaft automatically imply minimum rotor imbalance. The 10 blade angles are adjusted on a time scale that is greater than about three times the rotation time of the rotor.

In actie 140 worden de gewenste toevoegingen aan de bladhoeken uit actie 130 omgezet naar regelsignalen voor een dusdanige aanpassing van de bladhoeken. Indien een gewenste toevoeging niet mogelijk is in verband met het bereik van een bladhoek 15 worden alle toevoegingen aangepast met dezelfde, kleinst mogelijke offset waarmee niet buiten dit bereik wordt getreden. Als gevolg van deze offset zal de onbalanscompensatie enige, geringe invloed hebben op de onttrokken energie uit de wind. Het is ook mogelijk om één bladhoek niet aan te passen. Hierbij zal de onbalanscompensatie doorgaans wat meer invloed hebben op de onttrokken energie uit 20 de wind.In action 140, the desired additions to the blade angles from action 130 are converted to control signals for such an adjustment of the blade angles. If a desired addition is not possible in connection with the range of a blade angle 15, all additions are adjusted with the same, smallest possible offset that does not go beyond this range. As a result of this offset, the imbalance compensation will have some, slight influence on the energy extracted from the wind. It is also possible not to adjust one blade angle. The imbalance compensation will generally have a little more influence on the energy extracted from the wind.

In actie 150 wordt gewacht totdat de cyclustijd is verstreken waarna wordt teruggegaan naar actie 110. Dit gebeurt niet na een re-initialisatie signaal 152, waarna eerst actie 105 wordt uitgevoerd, en na een stop signaal 154, waarna de werkwijze eindigt met actie 160.Action 150 waits until the cycle time has elapsed, after which it returns to action 110. This does not happen after a re-initialization signal 152, after which action 105 is first performed, and after a stop signal 154, after which the method ends with action 160.

25 Hieronder wordt de werkwijze voor compensatie van rotoronbalans van de windturbine nader toegelicht alvorens een voorbeeld van een rekenschema wordt gegeven.The method for compensating rotor imbalance of the wind turbine is further explained below before an example of a calculation scheme is given.

Als doel van de onbalanscompensatie wordt bijvoorbeeld gesteld om de lp-variaties in het tilt- en kruimoment ter plaatse van het kmilager te minimaliseren. Het 30 rotorcentrum bevindt zich op enige afstand van het kruilager KS. Onder het rotorcentrum wordt begrepen het punt van de rotor R waar de rotorbladen B samenkomen en aan elkaar verbonden zijn. In een uitvoeringsvorm voorziet de 9 werkwijze een terugkoppelingsregeling voor compensatie door aanpassing van de bladhoeken vanuit metingen van belastingssignalen in de wortel van elk rotorblad. Uit de metingen van de klapmomenten en radiaal- en tangentiaalkrachten worden de buigmomentwaarden bepaald langs twee vectoren in de (fictieve) dwarsdoorsnede van 5 de rotoras ter plaatse van het kruilager. De rotoronbalans leidt tot gemiddelde waarden van de buigmomenten die ongelijk nul zijn door de klapmomenten via de goniometrische betrekkingen die voortkomen uit de rotorgeometrie èn het moment dat voortkomt uit de radiaal- en tangentiaalkrachten door het niet samenvallen van rotorcentrum en kruilager. (Moment is de optredende kracht vermenigvuldigd met de 10 arm. De arm is gedefinieerd als een afstand tussen rotorcentrum en kruilager).The aim of the imbalance compensation is, for example, to minimize the lp variations in the tilting and crimping moments at the location of the kmilager. The rotor center is located at some distance from the cross bearing KS. The rotor center is understood to mean the point of the rotor R where the rotor blades B meet and are connected to each other. In one embodiment, the method 9 provides feedback control for compensation by adjusting the blade angles from measurements of load signals in the root of each rotor blade. From the measurements of the folding moments and radial and tangential forces, the bending moment values are determined along two vectors in the (fictitious) cross-section of the rotor shaft at the location of the cross bearing. The rotor imbalance leads to mean values of the bending moments that are unequally zero due to the folding moments via the trigonometric relations that arise from the rotor geometry and the moment that arises from the radial and tangential forces due to the non-coincidence of rotor center and crawler bearing. (Moment is the occurring force multiplied by the arm. The arm is defined as a distance between rotor center and crawler).

In de werkwijze worden deze buigmomenten gemiddeld nul gemaakt, zoals beschreven bij actie 130. Als gevolg hiervan worden de lp-variaties in het tilt- en kruimoment geëlimineerd ter plaatse van het kruilager. De klapmomenten en de radiale en tangentiële krachten over de drie bladen zullen doorgaans gemiddeld niet precies 15 gelijk zijn; hieruit zullen echter geen lp-variaties in het tilt- en kruimoment volgen.In the method, these bending moments are made zero on average, as described in action 130. As a result, the lp variations in the tilting and crimping moments are eliminated at the location of the crawl bearing. The impact moments and the radial and tangential forces across the three blades will generally not be exactly the same on average; however, no lp variations in the tilting and crumbling moments will follow from this.

Het is duidelijk dat een uitvoeringsvorm waarin metingen van het tilt- kruimoment worden vertaald naar buigmomentwaarden via de rotorhoek tot nagenoeg dezelfde compensatie van rotoronbalans leidt.It is clear that an embodiment in which measurements of the tilting torque are translated into bending moment values via the rotor angle leads to almost the same compensation of rotor imbalance.

Wanneer klapmomentmetingen worden gebruikt voor reductie van lp-variaties in de 20 bladbelasting dan verdient het de voorkeur dat de compensatieregeling de klapmomenten gemiddeld gelijk aan elkaar maakt. Door nu de buigmomentwaarden te beschouwen langs twee vectoren in de dwarsdoorsnede van de rotoras ter plaatse van het rotorcentrum wordt de compensatie niet meer 'verdeeld' over de klapmomenten en radiaal- en tangentiaalkrachten maar worden de klapmomenten zuiver aan elkaar gelijk 25 gemaakt terwijl de radiaal- en tangentiaalkrachten een (ongecontroleerd) gevolg zijn van dit ^lanceren van klapmomenten'; de bladkrachten hebben immers geen invloed op de buigmomenten in de rotoras in het rotorcentrum. Deze wijze van onbalanscompensatie wordt bereikt bij een uitvoeringsvorm waarin de buigmomenten alleen bepaald worden uit de klapmomenten via de goniometrische betrekkingen die 30 voortkomen uit de rotorgeometrie.When folding moment measurements are used for reducing lp variations in the leaf load, it is preferable for the compensation control to make the folding moments equal to each other on average. By now considering the bending moment values along two vectors in the cross-section of the rotor shaft at the location of the rotor center, the compensation is no longer 'distributed' over the folding moments and radial and tangential forces, but the folding moments are made equal to each other while the radial and tangential forces are an (uncontrolled) consequence of this "launching of blow moments"; after all, the blade forces have no influence on the bending moments in the rotor shaft in the rotor center. This method of imbalance compensation is achieved in an embodiment in which the bending moments are only determined from the folding moments via the trigonometric relations that result from the rotor geometry.

Ook is een uitvoeringsvorm mogelijk waarin de buigmomenten in het rotorcentrum direct op de as worden gemeten.An embodiment is also possible in which the bending moments in the rotor center are measured directly on the shaft.

1010

Een derde uitvoeringsvorm is mogelijk waarin de buigmomenten in het rotorcentrum samengesteld worden uit metingen van het tilt- en kruimoment en van de zijwaartse en verticale kracht ter plaatse van het kmilager via de rotorhoek en de afstand tussen kruilager en rotorcentrum.A third embodiment is possible in which the bending moments in the rotor center are composed of measurements of the tilt and crimping moments and of the lateral and vertical force at the location of the km bearing via the rotor angle and the distance between the bearing and rotor center.

5 Nu wordt een voorbeeld van een rekenschema voor compensatie van rotoronbalans besproken dat in overeenstemming is met een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. In het hierna volgende voorbeeld van een rekenschema wordt uitgegaan van een windturbine met drie rotorbladen die zich in een rotorvlak bevinden. De rotorbladen zijn onderling over 120 graden verdraaid in het rotorvlak. Verder is ervoor 10 gekozen om de aërodynamische conversie te beïnvloeden door verdraaiing van elk van de drie rotorbladen langs de respectieve langsas van het rotorblad, het regelen van de bladhoek. De bladhoeken worden aangeduid met 01, 02 en 03 voor het eerste, tweede, respectievelijk derde rotorblad.Now an example of a calculation scheme for compensation of rotor imbalance is discussed which is in accordance with a method according to the present invention. The following example of a calculation scheme is based on a wind turbine with three rotor blades that are located in a rotor surface. The rotor blades are rotated through 120 degrees in the rotor plane. Furthermore, it has been chosen to influence the aerodynamic conversion by rotating each of the three rotor blades along the respective longitudinal axis of the rotor blade, controlling the blade angle. The blade angles are indicated by 01, 02 and 03 for the first, second and third rotor blades, respectively.

In deze uitvoeringsvorm worden de buigmomentwaarden op de rotoras berekend uit 15 metingen van het klapmoment in de wortel van elk van de rotorbladen met behulp van de meetsensor SI voor meting van het klapmoment van het respectieve rotorblad.In this embodiment, the bending moment values on the rotor shaft are calculated from measurements of the folding moment in the root of each of the rotor blades with the aid of the measuring sensor S1 for measuring the folding moment of the respective rotor blade.

Een windbelasting op een rotorblad die loodrecht is gericht op het rotorvlak veroorzaakt een klapmoment in het rotorblad. Het klapmoment wordt aangeduid met Mkl, Mk2 en Mk3 voor het eerste, tweede respectievelijk, derde rotorblad.A wind load on a rotor blade that is perpendicular to the rotor surface causes a blow moment in the rotor blade. The folding moment is indicated by Mk1, Mk2 and Mk3 for the first, second and third rotor blade, respectively.

20 Voor de buigmomentwaarden Mbl en Mb2 gelden de volgende goniometrische betrekkingen met de klapmomenten Mkl, Mk2, Mk3 (° staat voor graden):For the bending moment values Mb1 and Mb2, the following trigonometric relations with the bending moments Mk1, Mk2, Mk3 (° represent degrees) apply:

Mbl = Mkl x cos(0°) + Mk2 x cos(120°) + Mk x cos(240°) [la]Mbl = Mk1 x cos (0 °) + Mk2 x cos (120 °) + Mk x cos (240 °) [la]

Mb2 = Mkl x sin(0°) + Mk2 x sin(120°) + Mk x sin(240°) [lb], waarbij Mbl het buigmoment is langs een met de rotoromwenteling meedraaiende 25 richtingsvector, die in de richting wijst van de langsas van het eerste rotorblad, en waarbij Mb2 het buigmoment is langs een richtingsvector die loodrecht staat op eerder genoemde richtingsvector van buigmoment Mbl.Mb2 = Mk1 x sin (0 °) + Mk2 x sin (120 °) + Mk x sin (240 °) [lb], where Mb1 is the bending moment along a direction vector rotating with the rotor rotation and pointing in the direction of the longitudinal axis of the first rotor blade, and wherein Mb2 is the bending moment along a direction vector that is perpendicular to the previously mentioned direction vector of bending moment Mbl.

Variaties in de bladhoeken leiden tot variaties in de klapmomenten die hiermee ongeveer evenredig zijn. Er geldt dan voor variaties van het klapmoment AMki en 30 variaties van de bladhoek Δθΐ (i=l ,2,3): 11 AMki = C x Δθΐ [2], waarbij C een evenredigheidsconstante is, ook wel aangeduid als procesversterkings-factor.Variations in the blade angles lead to variations in the folding moments that are approximately proportional to this. The following applies for variations in the folding moment AMki and 30 variations in the blade angle Δθΐ (i = 1, 2.3): 11 AMki = C x Δθΐ [2], where C is a proportionality constant, also referred to as process amplification factor.

De bladhoekvariaties ΔΘ1, ΔΘ2 en ΔΘ3 worden samengesteld uit 'virtuele' variaties 5 ΔΘΜ en A0b2: ΔΘ1 = ΔΘΜ x cos(0°) + AQb2 x sin(0°) [3a] ΔΘ2 = ΔΘΜ x cos(120°) + ABb2 x sin(120°) [3b] ΔΘ3 = ΔΘΜ x cos(240°) + A0b2 x sin(240°) [3c]The blade angle variations ΔΘ1, ΔΘ2 and ΔΘ3 are composed of 'virtual' variations 5 ΔΘΜ and A0b2: ΔΘ1 = ΔΘΜ x cos (0 °) + AQb2 x sin (0 °) [3a] ΔΘ2 = ΔΘΜ x cos (120 °) + ABb2 x sin (120 °) [3b] ΔΘ3 = ΔΘΜ x cos (240 °) + A0b2 x sin (240 °) [3c]

Via vergelijkingen [2], [3a], [3b, [3c] volgen dan de variaties ΔΜΜ, AMb2 in de 10 buigmomenten Mb 1, Mb2: ΔΜΜ = 3/2 x C x ΔΘΜ [4a] AMb2 = 3/2 x C x A%2 [4b]Comparisons [2], [3a], [3b, [3c] then follow the variations ΔΜΜ, AMb2 in the 10 bending moments Mb 1, Mb2: ΔΜΜ = 3/2 x C x ΔΘΜ [4a] AMb2 = 3/2 x C x A% 2 [4b]

In deze uitvoeringsvorm omvat het rekenschema voor de werkwijze: - bepaling van buigmomenten Mbl, Mb2 uit klapmomenten Mkl, Mk2, Mk3 met 15 behulp van vergelijking [la], [lb]; - mapping van Mbl, Mb2 naar virtuele bladhoekvariaties ΔΘΜ, A0b2 via een regelwet; - toepassen van bladhoekvariaties ΔΘ1, ΔΘ2, ΔΘ3 op basis van ΔΘΜ, A0b2 op de bladhoek 01, 02,03 van het respectieve rotorblad ([3a], [3b], [3c])In this embodiment the calculation scheme for the method comprises: - determination of bending moments Mb1, Mb2 from folding moments Mk1, Mk2, Mk3 using equation [1a], [1b]; - mapping of Mbl, Mb2 to virtual blade angle variations ΔΘΜ, A0b2 via a control law; - applying blade angle variations ΔΘ1, ΔΘ2, ΔΘ3 based on ΔΘΜ, A0b2 to blade angle 01, 02.03 of the respective rotor blade ([3a], [3b], [3c])

In een uitvoeringsvorm omvat een regelwet voor de mapping (terugkoppeling) van 20 Mbl, Mb2 naar ΔΘΜ, A0b2 hoofdzakelijk een berekening op basis van een tijdsintegraal: ΔΘΜ© = A0bl(t - At) + K x Mbl(t) x At [5a] A0b2(t) = A0b2(t - At) + K x Mb2(t) χ At [5b], waarbij K een 'regelaarversterkingsfactor' en At een cyclustijd voor het algoritme is.In one embodiment, a rule law for mapping (feedback) from 20 Mbl, Mb2 to ΔΘΜ, A0b2 essentially comprises a calculation based on a time integral: ΔΘΜ © = A0bl (t - At) + K x Mbl (t) x At [5a ] A0b2 (t) = A0b2 (t - At) + K x Mb2 (t) χ At [5b], where K is a 'controller gain' and At is a cycle time for the algorithm.

25 Door terugkoppeling van de tijdsintegraal van het meetsignaal wordt de gemiddelde waarde hiervan naar verloop van tijd hoofdzakelijk gelijk aan nul. Dit is een bekend resultaat onder deskundigen op het vakgebied. Het zal duidelijk zijn dat de 'regelaarversterkingsfactor' K afgestemd dient te worden op de procesversterkingsfactor C in vgl. 4.By feedback of the time integral of the measurement signal, the average value thereof over time becomes substantially equal to zero. This is a well-known result among experts in the field. It will be clear that the 'controller gain factor' K must be adjusted to the process gain factor C in cf. 4.

30 De regeling is laagfrequent: een frequentie van het aanpassen van de ingestelde bladhoek van elk rotorblad volgens de bepaalde bladhoekaanpassing is lager dan de frequentie van de in de tijd variërende component. De keuze van de regelaarversterking 12 K in verhouding tot de procesversterking C, in combinatie met laagdoorlaatfiltering, zorgt ervoor dat de regeling volgens de uitvinding actief is op een tijdschaal die veel groter is dan de omwentelingstijd van de rotor..The control is low frequency: a frequency of adjusting the set blade angle of each rotor blade according to the determined blade angle adjustment is lower than the frequency of the time-varying component. The choice of the controller gain 12 K in relation to the process gain C, in combination with low-pass filtering, ensures that the control according to the invention is active on a time scale that is much longer than the revolution time of the rotor.

Er wordt opgemerkt dat het regelschema ten minste omvat: (i) een regelwet voor 5 mapping van buigmomentwaarden naar virtuele bladhoekvariaties en (ii) een goniometrische vertaling van deze virtuele bladhoekvariaties naar werkelijke variaties op de drie bladhoeken (dwz. de respectieve bladhoek van elk van de rotorbladen).It is noted that the control scheme comprises at least: (i) a rule law for mapping bending moment values to virtual blade angle variations and (ii) a trigonometric translation of these virtual blade angle variations into actual variations on the three blade angles (ie the respective blade angle of each of the rotor blades).

Op alternatieve wijze kunnen in plaats van de aanpassing van de drie bladhoeken vergelijkbare beïnvloedingsmogelijkheden voor de aërodynamische conversie van de 10 drie rotorbladen worden toegepast, zoals .synthetic jets, microtabs, flaps.Alternatively, instead of adjusting the three blade angles, comparable influencing options for the aerodynamic conversion of the three rotor blades can be used, such as synthetic jets, microtabs, flaps.

In het rekenschema kan de terugkoppeling van buigmomenten naar virtuele bladhoekvariaties zoals volgens [5a], [5b] in principe iedere rekenkundige bewerking aannemen (in de vorm van een regelwet).In the calculation scheme, feedback from bending moments to virtual blade angle variations such as according to [5a], [5b] can in principle take any arithmetic operation (in the form of a rule law).

Hierbij hebben bepaalde klassen van rekenkundige bewerkingen de voorkeur. Een 15 goede werking wordt bijvoorbeeld bereikt door de tijdsintegraal vooraf te laten gaan door laagdoorlaatfiltering. Verder kunnen regelwetten die volgen uit de moderne regeltheorie worden toegepast, zoals regelaarontwerptechnieken die gebaseerd zijn op minimalisering van een kwadratisch criterium, zoals LQR (Linear Quadratic Regulator) en LQG (Linear Quadratic Gaussian), en verder de Robust Control techniek en 20 technieken die gebaseerd zijn op minimalisering van de zogeheten Η*, -norm en verfijningen daarvan, zoals μ-synthese.Certain classes of arithmetic operations are preferred. A good effect is achieved, for example, by having the time integral preceded by low-pass filtering. Furthermore, control laws that follow from modern control theory can be applied, such as controller design techniques based on minimization of a quadratic criterion, such as LQR (Linear Quadratic Regulator) and LQG (Linear Quadratic Gaussian), and further the Robust Control technique and 20 techniques based on are concerned with minimizing the so-called Η * standard and its refinements, such as μ-synthesis.

De regelwet van het rekenschema kan worden geïmplementeerd in een procescomputer of vergelijkbare digitale technologie, maar is daartoe niet beperkt; het is soms mogelijk om de regelwet te realiseren met analoge elektronica via 25 condensatoren, spoelen, weerstanden, etc. Een uitvoeringsvorm van een procescomputer zal hieronder beschreven worden onder verwijzing naar figuur 6.The law of rules of the calculation scheme can be implemented in a process computer or comparable digital technology, but is not limited thereto; it is sometimes possible to implement the regulation law with analog electronics via capacitors, coils, resistors, etc. An embodiment of a process computer will be described below with reference to figure 6.

De buigmomentwaarden kunnen worden gereconstrueerd uit metingen van klapmoment, eventueel in combinatie met metingen van radiaal- en tangentiaalkracht op de bladwortel van elk rotorblad met een respectieve meetsensor S1. Op alternatieve 30 wijze kunnen de buigmomentwaarden direct gemeten worden op de rotoras met één of meer meetsensoren S2.The bending moment values can be reconstructed from measurements of folding moment, possibly in combination with measurements of radial and tangential force on the leaf root of each rotor blade with a respective measuring sensor S1. Alternatively, the bending moment values can be measured directly on the rotor shaft with one or more measurement sensors S2.

1313

In een uitvoeringsvorm kunnen de buigmomentwaarden bepaald worden uit metingen van tilt- en kruimoment in de top van de mast met één of meer meetsensoren S3; er worden geen meetwaarden van de verticale en zijwaartse kracht op het kruilager gebruikt.. Het tiltmoment wordt aangeduid als M^t en het kruimoment als Mkmi, terwijl 5 de verticale en zijwaartse kracht weergegeven worden door Fvert en FzijW. De horizontale afstand van de top van de mast tot de dwarsdoorsnede van de as waarin de buigmomenten worden bepaald wordt aangeduid als d.In one embodiment, the bending moment values can be determined from measurements of tilt and crimping moments at the top of the mast with one or more measurement sensors S3; no measured values of the vertical and lateral force are used on the crawl bearing. The tilt moment is indicated as M ^ t and the moment of moment as Mkmi, while the vertical and lateral force are represented by Fvert and FzijW. The horizontal distance from the top of the mast to the cross-section of the axis in which the bending moments are determined is referred to as d.

Ten gevolge van rotoronbalans vertonen Mtm Mkmi, Fvert en Fzijw lp-variaties. Bepaling van buigmomentwaarden op de rotoras uit Mtiit en Mkmi, Fvert en FZyW vereist 10 een goniometrische bewerking in de rotorhoek ψ ten opzichte van het horizontale vlak, d.w.z. de tijdsintegraal van het toerental. Er geldt dan:Mtm Mkmi, Fvert and Fzijw show variations in lp due to rotor imbalance. Determination of bending moment values on the rotor shaft from Mtiit and Mkmi, Fvert and FZyW requires a trigonometric operation in the rotor angle ψ relative to the horizontal plane, i.e. the time integral of the speed of rotation. Then the following applies:

Mb 1 = οοβ(ψ) x (Mtiit +d x Fvert) - 8Ϊη(ψ) x (Mkmi-d x Fwijz) [ba]Mb 1 = οοβ (ψ) x (Mtiit + d x Fvert) - 8Ϊη (ψ) x (Mkmi-d x Fwijz) [ba]

Mb2 = sin(i|/) χ (Mat + d χ Fvert) + cos(\|/) χ (Mkmi - d x Fwijz) [6b].Mb2 = sin (i | /) χ (Mat + d χ Fvert) + cos (\ | /) χ (Mkmi - d x Fwijz) [6b].

Omdat voor Mat en Mkmi, Fvert en FZijW de lp-variaties van belang zijn voor wat 15 betreft de compensatie van de rotoronbalans, kunnen versnellingsmetingen door versnellingsopnemers S4 worden gebruikt om deze belastingen te compenseren voor verbruikte gedeelten van de onbalanskrachten door de traagheid van de rotor en de gondel of om hieruit direct de belastingen te bepalen; een en ander wordt hieronder toegelicht.Because for Mat and Mkmi, Fvert and FZijW the lp variations are important with regard to the compensation of the rotor imbalance, acceleration measurements by acceleration sensors S4 can be used to compensate these loads for spent parts of the imbalance forces due to the inertia of the rotor and the gondola or to directly determine the taxes from it; all this is explained below.

20 Meetwaarden van het tilt- en kruimoment kunnen ook afgeleid worden uit de meting van tenminste een moment langs een as die ligt in het vlak opgespannen door de richtingsvectoren van het tilt- en kruimoment maar niet samenvalt met een van deze richtingsvectoren. De gewenste meetwaarden worden dan bepaald uit de projecties vanaf de as waarlangs wordt gemeten op assen evenwijdig met de richtingsvectoren 25 van het tilt- en kruimoment.Measured values of the tilt and crimping moments can also be derived from the measurement of at least a moment along an axis lying in the plane clamped by the directional vectors of the tilting and crimping moment but not coinciding with one of these directional vectors. The desired measured values are then determined from the projections from the axis along which is measured on axes parallel to the directional vectors 25 of the tilting and crimping moment.

Meetwaarden van de verticaal en zijwaarts gerichte kracht kunnen ook afgeleid worden uit de meting van tenminste een kracht langs een as die ligt in het vlak opgespannen door de verticale en zijwaartse richtingsvector maar niet samenvalt met een van deze richtingsvectoren.Measured values of the vertically and laterally directed force can also be derived from the measurement of at least one force along an axis lying in the plane stretched by the vertical and lateral direction vector but not coinciding with one of these direction vectors.

30 Het is duidelijk dat meetwaarden van de verticaal en zijwaarts gerichte (translatie)versnelling en van de rotatieversnelling in tilt- en kruirichting op 14 vergelijkbare wijze bepaald kunnen worden uit versnellingsmetingen langs een as in dergelijk verticaal vlak die niet samenvalt met de verticale of zijwaartse richtingsvectorIt is clear that measured values of the vertically and laterally oriented (translation) acceleration and of the rotational acceleration in tilt and cross direction can be determined in a comparable manner from acceleration measurements along an axis in such a vertical plane that does not coincide with the vertical or lateral direction vector

Door de moment- en krachtmetingen in de top van de mast M of het kruilager KS te combineren met versnellingsmetingen kan een relatief nauwkeuriger schatting gemaakt 5 worden van de onbalanskrachten in de rotor. Bijvoorbeeld, de overhellende kantelbeweging van de rotor en de gondel, het 'tilten', verbruikt een deel van de onbalanskrachten via het traagheidsmoment Jat en de rotatieversnelling aat· Het oorzakelijke tiltmoment Mat_exc wordt dan alsvolgt afgeleid uit het gemeten tiltmoment Mat: 10By combining the moment and force measurements in the top of the mast M or the crawler bearing KS with acceleration measurements, a relatively more accurate estimate can be made of the imbalance forces in the rotor. For example, the tilting movement of the rotor and the gondola, the 'tilting', consumes part of the imbalance forces via the moment of inertia Jat and the rotational acceleration atat · The causal tilt moment Mat_exc is then deduced as follows from the measured tilt moment Mat: 10

Matexc Mat Jtilt x Otilt [7]Matexc Mat Jtilt x Otilt [7]

Dit oorzakelijke tiltmoment Mat_exc is dan direct gerelateerd aan de onbalanskrachten.This causal tilt moment Mat_exc is then directly related to the imbalance forces.

15 Het is duidelijk dat bij meting van een verticale translatieversnelling avcrt op horizontale afstand r van het kruilager het oorzakelijk tiltmoment op vergelijkbare wijze bepaald kan worden:It is clear that when measuring a vertical translation acceleration avcrt at horizontal distance r from the bearing, the causal tilting moment can be determined in a similar manner:

Matexc — Mat "I" Jtilt x &vert / Γ [8] 20Matexc - Mat "I" Jtilt x & vert / Γ [8] 20

De verticale oorzakelijke kracht Fvert_exc wordt dan bepaald uit de meting van de verticale kracht Fvert en uit de massa MW van de gondel en rotor in combinatie met de translatieversnelling van het zwaartepunt van het samenstel van gondel en rotor, waarbij de gondel ook de rotoras en de generator omvat. Stel dat dit op horizontale 25 afstand Xc van het kruilager ligt en avert weer gemeten wordt op afstand r dan zijn er de volgende bepalingswijzen voor Fvert_exc:The vertical causal force Fvert_exc is then determined from the measurement of the vertical force Fvert and from the mass MW of the gondola and rotor in combination with the translation acceleration of the center of gravity of the assembly of gondola and rotor, the gondola also including the rotor axis and the rotor axis. generator. Suppose that this is at horizontal distance Xc from the cross-bearing and avert is again measured at distance r then there are the following determination methods for Fvert_exc:

Fvert exc — FVert MW x Xc x avert / Γ [9] of 30 Fvert_exc F Vert + MW x Xc x aat [10] 15Fvert exc - Fvert MW x Xc x avert / Γ [9] or 30 Fvert_exc F Vert + MW x Xc x atat [10] 15

Deze oorzakelijke verticale kracht Fvert_exc is weer direct gerelateerd aan de onbalanskrachten.This causal vertical force Fvert_exc is again directly related to the imbalance forces.

Voor de waarden van het oorzakelijk kruimoment Mkmiexc», respectievelijk, de oorzakelijke zijwaartse kracht FZijw_exc gelden vergelijkbare bepalingswijzen, zij het dat 5 nu ook de zijwaartse versnelling van de top van de mast een rol kan spelen.For the values of the causal moment of torque Mkmiexc, respectively, the causal lateral force FZijw_exc, comparable methods of determination apply, although now also the lateral acceleration of the top of the mast can play a role.

Veronderstel dat deze ook wordt gemeten. Noem deze zijwaartse mastversnelling azijwjop en eentweede meetwaarde van de translatieversnelling aZyW (op afstand r). Een meting van de rotatieversnelling in kruirichting wordt eik™ genoemd. De volgende bepalingswijzen kunnen dan worden gebruikt: 10Suppose this is also measured. Call this sideways mast acceleration aijwjop and a second measurement value of the translation acceleration aZyW (at a distance r). A measurement of the rotational acceleration in the cross direction is called oak ™. The following methods of determination can then be used:

Mkrui_exc Mkrui Ί" Jkrui x %mi [11] ofMkrui_exc Mkrui Ί "Jkrui x% mi [11] or

Mkrui_exc ~ Mkmi + Jkrui x (^zijw - 3zijw_top) / Γ [ 12] j 15 Fzijwexc— Fzjjw Ί" MW χ (azijw top XC χ (a^ijw- azijwjop) / r) [13] ofMkrui_exc ~ Mkmi + Jkrui x (^ sideways - 3side_top) / Γ [12] j 15 Fzijwexc— Fzjjw Ί "MW a (azijw top XC χ (a ^ ijw- sidewjop) / r) [13] or

Fzijw exc — Fzijw Ί” MW x (azijwjop "f XC x ftkrui) [14]Fzijw exc - Fzijw Ί ”MW x (azijwjop" f XC x ftkrui) [14]

Door gebruik van schattingsmethoden kunnen ook op basis van alleen 20 versnellingsmetingen de belastingen in het kruilager worden bepaald. Hieronder worden drie voorbeelden vl- v3 worden genoemd.By using estimation methods, the loads in the crawl bearing can also be determined on the basis of only 20 acceleration measurements. Three examples are mentioned below.

vl. In het geval van een vrij kruiende wind turbine kan er geen kruimoment worden gemeten in het kruilager; dit is immers 0. Er geldt dan:fl. In the case of a free-curling wind turbine, no crumb moment can be measured in the cross-bearing; this is 0. After all, the following applies:

Mknii exc Jkrui x ttkrui [15]» 25 ofMknii exc Jkrui x ttkrui [15] »25 of

Mkmi exc Jkmi x (Szijw " azijw _top) / r [16].Mkmi exc Jkmi x (Szijw "azijw _top) / r [16].

v2. Er is geen sprake van vrij kruigedrag maar de torsiestijfheid van de mast is wel bekend; stel deze gelijk aan Skmi· In goede benadering is dan het kruimoment in de top 30 van de mast gelijk aan het product van Skmi en een cumulatieve torsieverdraaiing over de lengte van de mast. Deze laatste kan benaderd worden door de dubbele tijdsintegraal van de rotatieversnelling in kruirichting. Er geldt dan: 16v2. There is no question of free cruising behavior, but the torsional rigidity of the mast is known; set it equal to Skmi · In a good approximation, the moment of crest in the top 30 of the mast is equal to the product of Skmi and a cumulative torsional rotation over the length of the mast. The latter can be approximated by the double time integral of the rotational acceleration in the cross direction. The following then applies: 16

Mkruiexc Sfcrui x if Okrui xdt2xdtl + J|crui x Oknii [17], ofMkruiexc Sfcrui x if Okrui xdt2xdtl + J | crui x Oknii [17], or

Mknii_exc Skrui x Jf (^zijw “ 3zijw_top) / Γ xdt2^dtl + Jkrui x (^zijw " ^zijw top) / Γ [18].Mknii_exc Skrui x Jf (^ side "3side_top) / Γ xdt2 ^ dtl + Jkrui x (^ side" ^ side top) / Γ [18].

5 waarbij tl een eerste integratievariabele is en t2 een tweede integratievariabele.5 where t1 is a first integration variable and t2 is a second integration variable.

v3. De stijfheid van de toren voor zijwaartse verplaatsing is bekend; stel deze gelijk S2fl Szijw·v3. The stiffness of the tower for lateral displacement is known; set this equal S2fl Szijw ·

In benadering is dan de zijwaartse kracht in de torentop gelijk aan het product van 10 Szijw en een cumulatieve zijwaartse vervorming over de lengte van de mast. Deze laatste kan benaderd worden door de dubbele tijdsintegraal van de zijwaartse translatieversnelling van de torentop. Er geldt dan: F zijw exc — Szijw x ff (3zijw xdt2><dtl + MW x (3zijw_t0p + Xc X (Szijw - 3zijw_top)/r) [19], 15 ofThe approximate lateral force in the tower top is then equal to the product of 10 Sideways and a cumulative lateral deformation along the length of the mast. The latter can be approximated by the double time integral of the lateral translation acceleration of the tower top. The following then applies: F side w exc - Side w x ff (3 side w xdt2> <dtl + MW x (3 side w_t0p + Xc X (Side w - 3 side w_top) / r) [19], 15 or

Fzijw exc Szijw x ff (azijw xdt2xdtl + MW x (a^w top Xc X Clknii) [20]Fzijw exc Szijw x ff (azijw xdt2xdtl + MW x (a ^ w top Xc X Clknii) [20]

Ook kan in een uitvoeringsvorm een schatter gebaseerd zijn op een volledig dynamisch turbinemodel dat bijvoorbeeld is ondergebracht in een Kalman filter.Also, in one embodiment, an estimator may be based on a fully dynamic turbine model that is housed, for example, in a Kalman filter.

2020

Figuur 6 toont schematisch een computer voor het uitvoeren van een computerprogramma in overeenstemming met de werkwijze volgens de uitvinding.Figure 6 schematically shows a computer for executing a computer program in accordance with the method according to the invention.

De computer 8 omvat een centrale verwerkingseenheid 21 met randapparatuur. De centrale verwerkingseenheid 21 is verbonden met geheugenmiddelen 18,19, 22,23, 24 25 die instructies en gegevens opslaan. Verder kan de computer voorzien zijn van: één of meer inleeseenheden 30 (om bijvoorbeeld floppy disks, CDROMs, DVDs, draagbare niet-vluchtige geheugens etc. te lezen), een toetsenbord 26, en een muis 27 als invoerapparaten, en als uitvoerapparaten, een beeldscherm 28 en een printer 29. Zowel andere invoereenheden, zoals een trackball, een scanner en een aanraakscherm, als ook 30 andere uitvoerapparaten kunnen voorzien zijn.The computer 8 comprises a central processing unit 21 with peripheral equipment. The central processing unit 21 is connected to memory means 18, 19, 22, 23, 24, which store instructions and data. Furthermore, the computer may be provided with: one or more read-in units 30 (for example to read floppy disks, CDROMs, DVDs, portable non-volatile memories, etc.), a keyboard 26, and a mouse 27 as input devices, and as output devices, a screen 28 and a printer 29. Both other input units, such as a trackball, a scanner and a touch screen, as well as other output devices can be provided.

Voorts kan de centrale verwerkingseenheid 21 voorzien zijn van een netwerkadapter 32 voor datacommunicatie met een netwerk 33. De netwerkadapter 32 is verbonden 17 met het netwerk 33. Het netwerk is een willekeurig netwerk dat geschikt is voor datacommunicatie. Bijvoorbeeld kan het netwerk een Local Area Network (LAN) zijn, of een Wide Area Network (WAN). Aan het netwerk 33 kunnen andere computersystemen verbonden zijn, die via die verbinding 32 kunnen communiceren 5 met de computer 8.Furthermore, the central processing unit 21 may be provided with a network adapter 32 for data communication with a network 33. The network adapter 32 is connected 17 with the network 33. The network is a random network suitable for data communication. For example, the network can be a Local Area Network (LAN), or a Wide Area Network (WAN). Other computer systems can be connected to the network 33, which can communicate via this connection 32 with the computer 8.

De in figuur 6 getoonde geheugenmiddelen omvatten er één of meer geselecteerd uit RAM 22, (E)EPROM 23, ROM 24, tape eenheid 19, en harde schijf 18. Echter, er kunnen meer en/of andere geheugeneenheden voorzien zijn, zoals voor een deskundige op het vakgebied duidelijk zal zijn. Bovendien, als dat nodig is, kunnen één of meer 10 van de geheugenmiddelen op afstand van de centrale verwerkingseenheid 21 zijn geplaatst.The memory means shown in Figure 6 include one or more selected from RAM 22, (E) EPROM 23, ROM 24, tape unit 19, and hard disk 18. However, more and / or other memory units may be provided, such as for a skilled in the art will be clear. In addition, if required, one or more of the memory means may be spaced from the central processing unit 21.

De centrale verwerkingseenheid 21 wordt getoond als een enkele eenheid, maar kan ook verscheidene ondergeschikte verwerkingseenheden omvatten die parallel werken, of bestuurd worden door één centrale eenheid. Deze ondergeschikte 15 verwerkingseenheden kunnen op afstand van elkaar geplaatst zijn, zoals bekend zal zijn aan deskundigen op dit vakgebied.The central processing unit 21 is shown as a single unit, but may also include several subordinate processing units that operate in parallel, or are controlled by one central unit. These minor processing units may be spaced apart, as will be known to those skilled in the art.

De computer 8 omvat een interface 34 voor het ontvangen van signalen van één of meer meetsensoren SI; S2; S3; S4; S5, die zijn ingericht voor het meten van signalen van het klapmoment en eventueel de radiaal en tangentiaalkracht in de wortel van elk 20 rotorblad (SI), twee buigmomenten in een dwarsdoorsnede van de rotoras (S2), het tilt-en kruimoment en eventueel de verticale en zijwaartse kracht bij het kruilager (S3) of de verticale en zijwaartse versnelling in een of meer locaties op enige afstand van het kruilager (S4) en/of de rotatieversnelling in tilt- en krui-richting (S4), de omwentelingshoek van de rotor (S5). De interface 34 is verbonden met de centrale 25 verwerkingseenheid 21.The computer 8 comprises an interface 34 for receiving signals from one or more measurement sensors S1; S2; S3; S4; S5, which are adapted to measure signals of the folding moment and optionally the radial and tangential force in the root of each rotor blade (S1), two bending moments in a cross-section of the rotor shaft (S2), the tilt and crimping moment and optionally the vertical and lateral force at the crawl bearing (S3) or the vertical and lateral acceleration in one or more locations at some distance from the crawl bearing (S4) and / or the rotational acceleration in tilt and curl directions (S4), the angle of rotation of the rotor (S5). The interface 34 is connected to the central processing unit 21.

Ook omvat de computer 8 een interface 35 voor het ontvangen van een meetsignaal van de ingestelde bladhoek van elk rotorblad vanuit meetsensor S0 en voor het versturen van regelsignalen aan elk van de afzonderlijke rotorbladen voor de instelling van de bladhoeken, zoals gevisualiseerd in figuur 1 via actuator Al, of voor de 30 aansturing van andere inrichtingen voor de beïnvloeding van de aërodynamische conversie, zoals microtabs, flaps en synthetic jets. Er kan voor gekozen worden om voor één rotorblad de aërodynamische conversie niet te beïnvloeden voor 18 onbalanscompensatie, zoals hierboven toegelicht. De interface 35 is verbonden met de centrale verwerkingseenheid 21.The computer 8 also comprises an interface 35 for receiving a measurement signal of the set blade angle of each rotor blade from measurement sensor S0 and for sending control signals to each of the individual rotor blades for setting the blade angles, as visualized in Figure 1 via actuator A1, or for controlling other devices for influencing the aerodynamic conversion, such as microtabs, flaps and synthetic jets. It may be opted not to influence the aerodynamic conversion for one rotor blade for 18 imbalance compensation, as explained above. The interface 35 is connected to the central processing unit 21.

De computer 8 omvat functionaliteit in hardware en/of software om de bovengeschetste werkwijze te kunnen uitvoeren. De computer is ingericht, dan wel 5 bedrijfbaar, om berekeningen uit te voeren in overeenstemming met één of meer van de genoemde werkwijzen in de vorm van computerprogrammatuur. Dergelijke computerprogrammatuur die zich bevindt in/op een computer-leesbaar medium, stelt, na vanuit het computer-leesbaar medium te zijn geladen in het geheugen van de computer, de computer in staat om bepaling van eerste variabele(n) en tweede 10 variabele(n) volgens de onderhavige uitvinding uit te voeren.The computer 8 comprises functionality in hardware and / or software in order to be able to carry out the method described above. The computer is arranged, or operable, to perform calculations in accordance with one or more of the aforementioned methods in the form of computer software. Such computer software located in / on a computer-readable medium, after being loaded from the computer-readable medium into the memory of the computer, enables the computer to determine first variable (s) and second variable (s). n) according to the present invention.

In een uitvoeringsvorm is de computer een SCADA systeem (SCADA: supervisory command and data acquistion) dat geschikt is voor dataverwerking en analyse.In one embodiment, the computer is a SCADA system (SCADA: supervisory command and data acquisition) that is suitable for data processing and analysis.

In een uitvoeringsvorm is de computer ingericht om tijdens bedrijf de volgende werkwijze voor compensatie van rotoronbalans in een windturbine uit te voeren.In one embodiment, the computer is adapted to perform the following method for compensating rotor imbalance in a wind turbine during operation.

15 De verwerkingseenheid van de computer is ingericht om meetsignalen te ontvangen met behulp van de meetsensor(en) op grond waarvan de rotoronbalans kan worden vertaald naar regelbare grootheden, namelijk de (voortschrijdend) gemiddelde buigmomentwaarden op de rotoras, zoals hierboven al is toegelicht. Hierbij registreert (registreren) de meetsensor(en) belastingen in de rotorbladen en/of de rotoras en/of het 20 kruilager.The processing unit of the computer is adapted to receive measurement signals with the aid of the measurement sensor (s) on the basis of which the rotor imbalance can be translated into controllable quantities, namely the (progressive) average bending moment values on the rotor shaft, as already explained above. Hereby the measuring sensor (s) registers (records) loads in the rotor blades and / or the rotor shaft and / or the bearing.

Tevens is de verwerkingseenheid ingericht voor het registreren van meetsignalen van een ingestelde bladhoek voor elk van de rotorbladen door middel van een respectieve bladhoeksensor SO van de windturbine.The processing unit is also adapted to record measurement signals of a set blade angle for each of the rotor blades by means of a respective blade angle sensor SO of the wind turbine.

Vervolgens is de verwerkingseenheid ingericht voor het omzetten van 25 buigmomentwaarden in de rotoras naar gewenste toevoegingen aan de bladhoeken teneinde de aërodynamische conversie zodanig te beïnvloeden dat er effectief geen sprake meer is van rotoronbalans. Dit wordt bereikt door het (voortschrijdende) gemiddelde van de buigmomentwaarden te minimaliseren.Subsequently, the processing unit is adapted to convert bending moment values in the rotor shaft to desired additions to the blade angles in order to influence the aerodynamic conversion in such a way that there is effectively no longer any rotor imbalance. This is achieved by minimizing the (moving) average of the bending moment values.

Tenslotte is de verwerkingseenheid ingericht om de actuatoren van elk rotorblad aan 30 te sturen met een regelsignaal voor het aanpassen van de ingestelde bladhoek van elk rotorblad volgens de bepaalde bladhoekaanpassing.Finally, the processing unit is adapted to control the actuators of each rotor blade with a control signal for adjusting the set blade angle of each rotor blade according to the determined blade angle adjustment.

1919

Het zal duidelijk zijn dat werkwijze en systeem volgens de onderhavige uitvinding ook kan worden toegepast op windturbines die twee of meer dan drie rotorbladen hebben. Hiertoe dienen slechts de goniometrische betrekkingen te worden aangepast.It will be clear that the method and system according to the present invention can also be applied to wind turbines that have two or more than three rotor blades. To this end, only trigonometric relationships need to be adjusted.

Andere alternatieven en equivalente uitvoeringsvormen van de onderhavige 5 uitvinding zijn denkbaar binnen de uitvindingsgedachte, zoals aan de deskundige op het vakgebied duidelijk zal zijn. De uitvindingsgedachte wordt slechts beperkt door de bij gevoegde conclusies.Other alternatives and equivalent embodiments of the present invention are conceivable within the inventive concept, as will be apparent to those skilled in the art. The inventive concept is only limited by the appended claims.

Claims

A method for compensating rotor imbalance in a wind turbine, wherein the wind turbine comprises a rotor (R) and a mast (M), the rotor comprising a rotor shaft provided with a number of (n) rotor blades (B), the rotor shaft 5 is connected to a top portion of the mast (M) and wherein a blade angle of each rotor blade is individually adjustable by a respective actuator (A1); wherein the method comprises repeatedly performing the following actions during operation: - determining and registering loads of the wind turbine (1a; lb; 1c) with the aid of a sensor circuit (S1; S2; S3, S5; S4 , S5); - registering a set blade angle for each of the rotor blades by means of a blade angle sensor (SO) of the wind turbine (1a; 1b; 1c); - determining a rotor imbalance quantity based on the registered loads; 15. determining at least one correction value for influencing the aerodynamic conversion of at least n-1 rotor blades so that the contribution of loads on all rotor blades together to the rotor imbalance quantity becomes minimal; effecting the at least one determined correction value for influencing the aerodynamic conversion of the at least n-1 rotor blades.

2. Method according to claim 1, wherein the at least one correction value for influencing the aerodynamic conversion is a control signal for adjusting a blade angle value, and effectuating the at least one determined correction value comprises supplying the control signal to the actuator of the respective rotor blade.

3. Method as claimed in claim 1, wherein determining the rotor imbalance 30 indicating quantity comprises determining bending moment values along two non-parallel direction vectors rotating at the rotor speed in a plane perpendicular to the rotor axis, the intersection of these direction vectors coinciding with one position selected from a group comprising a center of the rotor, a center of the crawler and a position that does not coincide with the center of the rotor or the center of the crawler.

The method of claim 1, wherein adjusting the adjusted blade angle value of a rotor blade comprises positioning a blade profile of the rotor blade relative to the relative wind speed by rotating at least a portion of the rotor blade along the longitudinal axis of the rotor blade.

5 Linear Quadratic Regulation (LQR), Linear Quadratic Gaussian control (LQG), H-infinite control (Η ») and μ-synthesis.

The method of claim 1, wherein adjusting the set blade angle value comprises an orientation change of at least a portion of the blade profile for changing flow conditions around at least a portion of the rotor blade.

The method of claim 5, wherein orientation change of at least a portion of the blade profile comprises changing flow conditions around at least a portion of the rotor blade by an object added to the profile of the rotor blade selected from a group comprising a microtab, a flap and a synthetic jet. 20

The method of claim 1, wherein determining and recording loads comprises measuring a torque in each of the rotor blades.

8. Method according to claim 7, further comprising measuring in each of the rotor blades 25 either a radially directed force or a radially directed force and a tangentially directed force.

9. Method as claimed in claim 1, wherein determining and registering loads during operation comprises measuring bending moment values in a cross-section of the rotor axis along two non-parallel vectors.

10 S5; S4, S5).

The method of claim 1, wherein the wind turbine further comprises a crawling bearing for rotatably connecting at least the rotor and the mast, wherein performing a determination of imbalance forces during operation comprises determining a tilting moment and a torque moment at the crawling bearing . 5

The method of claim 10, further comprising measuring a vertically and laterally directed force in the top of the mast.

12. A method according to claim 10 or 11, further comprising measuring at least one rotational acceleration along a direction vector in a plane stretched by a vertical and lateral direction vector.

A method according to any of claims 10-12, further comprising measuring at least one translation acceleration along a direction vector in a plane stretched by a vertical and lateral direction vector at some distance from the center of the top of the mast.

14. Method as claimed in claim 3, wherein the wind turbine comprises a gondola (L), and the gondola comprises the rotor shaft and is connected to the mast via the crawler bearing and wherein determining the tilting moment and the curling moment on the crawling bearing comprises measuring of accelerations on the gondola in the vertical and horizontal plane at some distance, from the center of the top of the mast.

15. Method as claimed in claim 1, wherein determining at least one correction value for influencing the aerodynamic conversion of at least n-1 rotor blades comprises feedback of a rotor imbalance indicating quantity as adjustment of said at least one correction value of at least n-1 rotor blades. via an inverse of trigonometric relations between folding moments in the rotor blades and bending moments in the rotor shaft, wherein the feedback of the quantity indicating a rotor imbalance comprises low-pass filtering, time integration and scaling.

A method according to claim 15, wherein the feedback of the quantity indicating a rotor imbalance comprises performing arithmetic operations in accordance with a control law according to a method from modern control theory selected from a group comprising Robust Control,

The method of claim 1, wherein the sensor circuit is selected from a group of at least one sensor (S1; S2) and a sensor combination (S3,

18. Computer system for compensating rotor imbalance in a wind turbine, wherein the wind turbine comprises a rotor (R) and a mast (M), the rotor comprising a rotor shaft which is provided with a number of (n) rotor blades (B), wherein the rotor shaft is connected to a top portion of the mast (M) and wherein a blade angle of each rotor blade is individually adjustable (A1); wherein the wind turbine is provided with at least one sensor (S1; S2; S3, S5; S4, S5) for registering forces and blade angle sensors (S0) for registering a set blade angle for each of the rotor blades; Wherein the computer is provided with a central processing unit (21) and memory (18, 19, 22, 23, 24), wherein the memory is coupled to the processing unit, and wherein the processing unit is coupled to the sensors (SO, S1; S0, S2, S0, S3, S5, S0, S4, S5), wherein the computer is adapted to repeatedly perform the following actions during operation of the wind turbine: - determining and registering loads of the wind turbine (1a; 1b; 1c) using a sensor circuit (S1; S2; S3, S5; S4, S5); - registering a set blade angle for each of the rotor blades by means of a blade angle sensor (SO) of the wind turbine (1a; 1b; 1c); 30. determining a rotor imbalance quantity based on the registered loads; - determining at least one correction value for influencing the aerodynamic conversion of at least n-1 rotor blades so that the contribution of loads on all rotor blades together to the quantity indicating the rotor imbalance becomes minimal; effecting the at least one determined correction value for influencing the aerodynamic conversion of the at least n-1 rotor blades.

19. Computer program on a computer-readable medium, for compensation of rotor imbalance in a wind turbine, the wind turbine comprising a rotor (R) and a mast (M), the rotor comprising a rotor shaft provided with a number of rotor blades ( B), wherein the rotor shaft is connected to a top portion of the mast (M) and wherein a blade angle of each rotor blade is individually adjustable (A1); wherein the wind turbine is provided with at least one sensor (S1; S2; S3, S5; S4, S5) for registering forces and blade angle sensors (S0) for registering a set blade angle for each of the rotor blades; wherein the computer is provided with a central processing unit (21) and memory (18, 19, 22, 23, 24), the memory being coupled to the entanglement unit, and wherein the processing unit is coupled to the sensors (S0, S1; S0, S2; S0, S3, S5; S0, S4, S5), the computer program including code executable by the computer which, when loaded on the computer, enables the computer to operate during operation of the wind turbine in performing the following actions repeatedly: 25. determining and registering loads of the wind turbine (1a; 1b; 1c) using a sensor circuit (S1; S2; S3, S5; S4, S5); - registering a set blade angle for each of the rotor blades by means of a blade angle sensor (SO) of the wind turbine (1a; 1b; 1c); - determining a rotor imbalance quantity based on the registered loads; - determining at least one correction value for influencing the aerodynamic conversion of at least n-1 rotor blades so that the contribution of loads on all rotor blades together to the quantity indicating the rotor imbalance becomes minimal; - effecting the at least one determined correction value for influencing the aerodynamic conversion of the at least n-1 rotor blades.

20. A computer program according to claim 19, wherein determining the at least one correction value for influencing the aerodynamic conversion of at least n-1 rotor blades comprises the use of either an estimation method or reconstruction method.

The computer program of claim 20, wherein the estimator method is implemented as a Kalman filter.

A computer-readable medium comprising a computer-executable code which, when loaded on the computer system of claim 18, enables the computer to perform the method of any one of claims 1 to 17.

A wind turbine (1) comprising a rotor (R) and a mast (M), the rotor comprising a rotor shaft provided with a number of (n) rotor blades (B), the rotor shaft being connected to a top portion of the mast (M) and wherein a blade angle of each rotor blade is individually adjustable (A1); wherein the wind turbine is provided with at least one sensor (S1; S2; S3, S5; S4, S5) for registering forces and blade angle sensors (S0) for registering a set blade angle for each of the rotor blades wherein the sensor ( S1; S2; S3, S5; S4, S5) and the blade angle sensors (SO) of the wind turbine are coupled to a computer according to claim 18.