AT14998U1 - Method for determining a yaw rate error in a wind turbine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Gierwinkelfehlers (αg) bei einer Windkraftanlage (1) mit einem um eine Rotorachse (2) drehbar in einer Gondel (14) gelagerten Rotor mit einem oder mehreren Rotorblättern (3a, 3b, 3c), wobei die Gondel (14) um eine Gierachse (12) drehbar ist. Um den Gierwinkelfehler (αg) auf besonders einfache Weise zu bestimmen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gierwinkelfehler (αg) anhand eines zyklischen Leistungsabfalles (8) einer von der Windkraftanlage abgegebenen, gemessenen Leistung gegenüber einem Erwartungswert bestimmt wird, wobei eine Periodendauer des zyklischen Leistungsabfalles maximal einer Dauer einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Rotorachse (2) entspricht. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. Ferner betrifft die Erfindung ein zur Ausführung eines derartigen Verfahrens ausgebildetes Computerprogrammprodukt sowie einen computerlesbaren Datenträger.The invention relates to a method for determining a yaw angle error (αg) in a wind turbine (1) having a rotor rotatably mounted in a nacelle (14) about a rotor axis (2) with one or more rotor blades (3a, 3b, 3c) Gondola (14) about a yaw axis (12) is rotatable. In order to determine the yaw angle error (αg) in a particularly simple manner, the yaw angle error (αg) is determined based on a cyclical power loss (8) of a measured power delivered by the wind turbine compared to an expected value, wherein a cycle duration of the cyclic power loss corresponds to a maximum duration of one complete revolution of the rotor about the rotor axis (2). Moreover, the invention relates to an apparatus for carrying out such a method. Furthermore, the invention relates to a computer program product designed for carrying out such a method and to a computer-readable data carrier.

Description

Beschreibungdescription

VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG EINES GIERWINKELFEHLERS BEI EINER WINDKRAFTANLAGEMETHOD FOR DETERMINING A YARN ANGLE ERROR IN A WIND POWER PLANT

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Gierwinkelfehlers bei einer Windkraftanlage mit einem um eine Rotorachse drehbar in einer Gondel gelagerten Rotor mit einem oder mehreren Rotorblättern, wobei die Gondel um eine Gierachse drehbar ist.The invention relates to a method for determining a yaw rate error in a wind turbine with a rotatably mounted about a rotor axis in a nacelle rotor with one or more rotor blades, wherein the nacelle is rotatable about a yaw axis.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a device for carrying out such a method.

[0003] Ferner betrifft die Erfindung ein zur Ausführung eines derartigen Verfahrens ausgebildetes Computerprogrammprodukt sowie einen computerlesbaren Datenträger.Furthermore, the invention relates to a trained for performing such a method computer program product and a computer-readable medium.

[0004] Aus dem Stand der Technik sind Windkraftanlagen mit einem um eine etwa horizontale Rotorachse drehbaren Rotor bekannt geworden, welche ein oder mehrere Rotorblätter aufweisen. Häufig werden derartige Windkraftanlagen mit drei Rotorblättern ausgebildet. Um auch bei wechselnden Windbedingungen wie einer wechselnden Windrichtung ein Leistungsoptimum zu erreichen, ist bei einer derartigen Windkraftanlage eine Rotorachse des Rotors über eine um eine etwa vertikale Gierachse drehbare Gondel in einem Mast gelagert, welcher mit einem Untergrund starr verbunden ist. Dadurch kann bei einer sich ändernden Windrichtung der Rotor bzw. die Rotorachse durch Drehen der Gondel um die Gierachse der Windrichtung nachgeführt werden, sodass die Rotorachse stets etwa parallel zu einer Windrichtung bzw. eine auf die Rotorachse senkrechte Rotationsebene der Rotorblätter etwa senkrecht zur Windrichtung ist. Dadurch kann auch bei einer Änderung der Windrichtung eine optimale Leistungsausbeute erreicht werden.Wind turbines have become known with a rotatable about an approximately horizontal rotor axis rotor, which have one or more rotor blades. Frequently, such wind turbines are formed with three rotor blades. In order to achieve a performance optimum even with changing wind conditions such as a changing wind direction, in such a wind turbine, a rotor axis of the rotor is mounted on a rotatable about an approximately yaw axis gondola in a mast which is rigidly connected to a substrate. As a result, in a changing wind direction, the rotor or the rotor axis can be tracked by rotating the nacelle about the yaw axis of the wind direction, so that the rotor axis is always approximately parallel to a wind direction or a plane perpendicular to the rotor axis rotation plane of the rotor blades approximately perpendicular to the wind direction. As a result, an optimal power output can be achieved even when changing the wind direction.

[0005] Eine Änderung der Windrichtung führt ohne Nachführung der Gondel durch Drehung um die Gierachse zu einem Gierwinkelfehler, bei welchem die Windkraftanlage nicht optimal auf einen auf die Windkraftanlage wirkenden Wind ausgerichtet ist. Dadurch sinkt die erzielbare Leistung.A change in the wind direction without tracking the gondola by rotation about the yaw axis to a yaw angle error, in which the wind turbine is not optimally aligned with a wind acting on the wind turbine. This reduces the achievable performance.

[0006] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur windrichtungsabhängigen Ausrichtung der Gondel bekannt geworden, um einen Gierwinkelfehler zu beseitigen bzw. zu vermeiden. Beispielsweise kann eine Windrichtung mit in einem entsprechenden Abstand von der Windkraftanlage angeordneten Sensoren gemessen werden, um die Gondel in weiterer Folge basierend auf dabei ermittelten Messwerten optimal auszurichten. Hierzu sind jedoch zusätzliche Sensoren sowie Einrichtungen zur Datenübertragung und Auswertung erforderlich, wodurch dieses Verfahren nur mit großem Aufwand umsetzbar ist.Various methods for wind direction-dependent alignment of the nacelle have become known from the prior art in order to eliminate or avoid a yaw angle error. For example, a wind direction can be measured with sensors arranged at a suitable distance from the wind turbine in order to optimally align the nacelle based on measured values determined thereby. For this purpose, however, additional sensors and facilities for data transmission and evaluation are required, whereby this method can be implemented only with great effort.

[0007] Des Weiteren sind auf einer Rotornabe positionierte Ultraschallsensoren zur Bestimmung einer Windgeschwindigkeit vor dem Rotor bekannt geworden, um die Windkraftanlage entsprechend der Windrichtung auszurichten. Nachteilig ist auch bei diesem Verfahren ein großer Aufwand, welcher durch die auf der Rotornabe positionierten Sensoren bedingt ist. Darüber hinaus wirken Turbulenzen im Bereich der Rotornabe aufgrund einer Strömungsaufteilung negativ auf eine Qualität des Messergebnisses, sodass nur eine unzureichende Genauigkeit erreicht wird.Furthermore, positioned on a rotor hub ultrasonic sensors for determining a wind speed in front of the rotor have become known to align the wind turbine according to the wind direction. A disadvantage is also in this method, a great effort, which is due to the positioned on the rotor hub sensors. In addition, turbulences in the rotor hub area due to flow distribution negatively affect a quality of the measurement result, so that only an insufficient accuracy is achieved.

[0008] Des Weiteren ist ein Verfahren bekannt geworden, bei welchem der Gierwinkel der Gondel verändert wird, bis eine von der Windkraftanlage abgegebene Leistung ein Maximum erreicht. Da die von der Windkraftanlage abgegebene Leistung neben dem Gienwinkel auch von weiteren Faktoren beeinflusst ist, beispielsweise einem optimalen Anstellwinkel der einzelnen Rotorblätter, kann mit diesem Verfahren allerdings nicht gewährleistet werden, dass die Windkraftanlage tatsächlich optimal zu einer Windrichtung ausgerichtet ist. Beispielsweise kann ein Anstellwinkelfehler bei den Rotorblättern dazu führen, dass ein lokales Maximum der Leistung bei einem Gierwinkel erreicht wird, bei welchem die Rotorachse nicht parallel zur Windströmung bzw. die Rotationsebene nicht senkrecht zur Windrichtung ausgerichtet ist, sodass ein Gienwin- kelfehler gleichzeitig mit einem scheinbaren Leistungsmaximum vorliegt. Eine weitere Erhöhung der erzielbaren Leistung wäre in dem Fall jedoch durch eine gierwinkelfehlerfreie Ausrichtung der Gondel einerseits und Optimierung der Anstellwinkel der Rotorblätter andererseits möglich. Dies ist allerdings mit diesem Verfahren des Standes der Technik nicht möglich. Im Gegenteil kann das Verfahren auch zu einer Auslenkung der Gondel aus einer gierwinkelfehlerfreien Position führen, wenn dadurch Anstellwinkelfehler der einzelnen Rotorblätter teilweise kompensiert werden.Furthermore, a method has become known in which the yaw angle of the nacelle is changed until a power output from the wind turbine reaches a maximum. Since the output of the wind turbine power is influenced in addition to the Gien angle by other factors, such as an optimal angle of attack of the individual rotor blades, can not be guaranteed with this method, however, that the wind turbine is actually optimally aligned to a wind direction. For example, an angle of incidence error in the rotor blades can lead to a local maximum of the power being achieved at a yaw angle in which the rotor axis is not aligned parallel to the wind flow or the rotation plane is not perpendicular to the wind direction, so that a Gienwinck error simultaneously with an apparent Maximum power available. A further increase in the achievable power would be possible in the case, however, by a yaw angle error-free alignment of the nacelle on the one hand and optimization of the angle of attack of the rotor blades on the other hand. However, this is not possible with this prior art method. On the contrary, the method can also lead to a deflection of the nacelle from a position free from yaw angle error if pitch angle errors of the individual rotor blades are thereby partially compensated.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem ein Gierwinkelfehler der Windkraftanlage auf besonders einfache Weise zuverlässig bestimmt werden kann.The object of the invention is therefore to provide a method of the type mentioned, with which a yaw rate error of the wind turbine can be reliably determined in a particularly simple manner.

[0010] Ferner soll eine Vorrichtung zur Umsetzung eines derartigen Verfahrens angegeben werden.Furthermore, an apparatus for implementing such a method should be specified.

[0011] Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Gierwinkelfehler anhand eines zyklischen Leistungsabfalles einer von der Windkraftanlage abgegebenen, gemessenen Leistung gegenüber einem Erwartungswert bestimmt wird, wobei eine Periodendauer des zyklischen Leistungsabfalles maximal einer Dauer einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Rotorachse entspricht.The first object is achieved in a method of the type mentioned fact that the yaw angle error is determined based on a cyclical power loss of a given by the wind turbine, measured power against an expected value, a period of cyclic power loss maximum duration of a complete Rotation of the rotor about the rotor axis corresponds.

[0012] Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine Auslenkung der Gondel aus einer optimalen Betriebsposition, in welcher die Rotorachse des Rotors zumindest in einer Draufsicht nicht parallel zur Windrichtung ist, sodass ein Gierwinkelfehler vorliegt, dadurch auf einfache Weise bestimmt werden kann, dass ein zyklischer Leistungsabfall der gemessenen Leistung gegenüber einem Erwartungswert ermittelt wird. Der Erwartungswert entspricht einer abgegebenen Leistung einer optimal ausgerichteten Windkraftanlage bei entsprechenden Umgebungsbedingungen der Windkraftanlage wie einer Windgeschwindigkeit, einer Temperatur und dergleichen. In der Regel werden Umgebungsbedingungen, insbesondere die Windgeschwindigkeit, sowie die abgegebene Leistung der Windkraftanlage ständig gemessen, und zwar mit einer Abtastrate, welche zumindest einer Zeitkonstante der Windgeschwindigkeit entspricht. Dadurch kann auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen stets eine Blattverstellung bestimmt werden.In the context of the invention it has been recognized that a deflection of the nacelle from an optimal operating position in which the rotor axis of the rotor is not parallel to the wind direction, at least in a plan view, so that there is a yaw angle error, can be determined in a simple manner that a cyclical power loss of the measured power compared to an expected value is determined. The expected value corresponds to a power output of an optimally oriented wind turbine at corresponding environmental conditions of the wind turbine such as a wind speed, a temperature and the like. In general, ambient conditions, in particular the wind speed, as well as the power output of the wind turbine are constantly measured, with a sampling rate which corresponds at least to a time constant of the wind speed. As a result, a blade adjustment can always be determined even under changing environmental conditions.

[0013] Der zyklische Leistungsabfall ist bedingt durch eine mit dem Gienwinkelfehler einhergehende fehlerhafte Ausrichtung der Rotorblätter, welche sich besonders dann auswirkt, wenn die Rotorblätter etwa senkrecht ausgerichtet sind. So ergibt sich ein Anstellwinkel eines etwa senkrecht stehenden Rotorblattes gegenüber der Windströmung als die Summe eines Anstellwinkels, welchen eine Sehne des Profils des Rotorblattes mit der Rotorachse einschließt, und einem Gierwinkelfehler, um welchen die Rotorachse gegenüber der Windströmung ausgelenkt ist. Dabei wird der Gierwinkelfehler in einem Bereich oberhalb der Rotorachse positiv zum Anstellwinkel und in einem Bereich unter der Rotorachse negativ zum Anstellwinkel des jeweiligen Rotorblattes addiert. Es führt somit ein Gienwinkelfehler zu einem von einem Auslenkungswinkel des jeweiligen Rotorblattes abhängigen Anstellwinkelfehler des Rotorblattes gegenüber einer Windströmung, welcher maximal ist, wenn eine Längsachse des Rotorblattes senkrecht steht bzw. parallel zur Gierachse ist. Dieser, sich mit einem Auslenkungswinkel der Rotorblätter ändernde Anstellwinkelfehler bewirkt einen dem Anstellwinkelfehler entsprechenden und sich ebenfalls mit dem Auslenkungswinkel bzw. dem Rotorwinkel ändernden zyklischen Leistungsabfall. Dadurch kann anhand eines ermittelten zyklischen Leistungsabfalles auf einen Gienwinkelfehler geschlossen werden.The cyclical power loss is due to an associated with the Gienwinkelfehler incorrect alignment of the rotor blades, which is particularly effective when the rotor blades are aligned approximately vertically. Thus, an angle of attack of an approximately vertical rotor blade relative to the wind flow results as the sum of an angle of attack, which includes a chord of the profile of the rotor blade with the rotor axis, and a yaw angle error, by which the rotor axis is deflected relative to the wind flow. The yaw angle error in a region above the rotor axis is added positively to the angle of attack and in a region below the rotor axis negative to the angle of attack of the respective rotor blade. It thus leads to a Gienwinkelfehler to a dependent of a deflection angle of the respective rotor blade Anstellwinkelfehler the rotor blade against a wind flow, which is maximum when a longitudinal axis of the rotor blade is perpendicular or parallel to the yaw axis. This, with a deflection angle of the rotor blades changing Anstellwinkelfehler causes a Anstellwinkelfehler corresponding and also with the deflection angle and the rotor angle changing cyclic power loss. This can be concluded based on a determined cyclical power loss on a Gienwinkelfehler.

[0014] Der zyklische Leistungsabfall, welcher einer Differenz zwischen der gemessenen Leistung und einem Erwartungswert entspricht, erreicht in der Regel dann ein Maximum, wenn sich ein Rotorblatt in einer 12-Uhr-Position befindet, in welcher das Rotorblatt etwa vertikal steht und oberhalb der Rotorachse angeordnet ist. Diese Position kann auch als maximale Höhenposition des Rotorblattes bezeichnet werden, weil das Rotorblatt in dieser Position eine maximale Höhe bzw. einen maximalen Bodenabstand erreicht. Der Effekt tritt wie vorstehend ausgeführt auch dann auf, wenn sich das Rotorblatt in einer 6- Uhr-Position befindet, in welcher das Rotorblatt bzw. eine Längsachse des Rotorblattes etwa vertikal ausgerichtet unter der Rotorachse angeordnet ist. Allerdings ist der Leistungsabfall in dieser Position geringer als in der 12-Uhr-Position, da derartige Windkraftanlagen in der Regel in einer Grenzschicht betrieben werden, in welcher die Windgeschwindigkeit mit zunehmendem Bodenabstand zunimmt. Folglich ist auch ein Leistungsabfall abhängig von einem Bodenabstand des jeweiligen Rotorblattes und nimmt mit steigendem Bodenabstand zu. Es hat sich daher bewährt, dass ein Rotorwinkel gemessen und zur Bestimmung des Gierwinkelfehlers ein zyklischer Leistungsabfall herangezogen wird, welcher dann ein Maximum erreicht, wenn sich ein Rotorblatt etwa in einer 12-Uhr-Position befindet. Anhand des gemessenen Rotorwinkels können auf einfache Weise Positionen der einzelnen Rotorblätter sowie die Dauer einer Umdrehung des Rotors um die Rotorachse bestimmt werden.The cyclic power loss, which corresponds to a difference between the measured power and an expected value, usually reaches a maximum when a rotor blade is in a 12 o'clock position, in which the rotor blade is approximately vertical and above the Rotor axis is arranged. This position can also be referred to as the maximum height position of the rotor blade, because the rotor blade in this position reaches a maximum height or a maximum ground clearance. The effect occurs as stated above also when the rotor blade is in a 6 o'clock position in which the rotor blade or a longitudinal axis of the rotor blade is arranged approximately vertically aligned below the rotor axis. However, the power loss in this position is lower than in the 12 o'clock position, since such wind turbines are usually operated in a boundary layer in which the wind speed increases with increasing ground clearance. Consequently, a power loss is dependent on a ground clearance of the respective rotor blade and increases with increasing ground clearance. It has therefore been proven that a rotor angle is measured and a cyclical power loss is used to determine the yaw rate error, which then reaches a maximum when a rotor blade is approximately in a 12 o'clock position. On the basis of the measured rotor angle positions of the individual rotor blades and the duration of one revolution of the rotor about the rotor axis can be determined in a simple manner.

[0015] Ein durch einen Gierwinkelfehler bedingter Leistungsabfall eines einzelnen Rotorblattes gegenüber einem Erwartungswert für einen Leistungsbeitrag des Rotorblattes erreicht dann ein Minimum, wenn sich das Rotorblatt in einer etwa horizontalen Position befindet bzw. in einer 3-Uhr-Position und einer 9-Uhr-Position. In diesen Positionen addiert sich ein Gierwinkelfehler nicht zu einem Anstellwinkel, da hier die Gierachse senkrecht auf die Längsachse des Rotorblattes steht.A conditional by a yaw rate error performance drop of a single rotor blade against an expected value for a power contribution of the rotor blade then reaches a minimum when the rotor blade is in an approximately horizontal position or in a 3 o'clock position and a 9 o'clock Position. In these positions, a yaw angle error is not added to an angle of attack, since here the yaw axis is perpendicular to the longitudinal axis of the rotor blade.

[0016] Eine zumindest geringe Leistungsreduktion ergibt sich in diesen Positionen dennoch, da eine Längsachse des Rotorblattes in dieser Position nicht senkrecht auf die Windgeschwindigkeit bzw. eine Windrichtung ausgerichtet ist, sodass sich eine Reduktion der in Windrichtung projizierten Fläche des Rotorblattes ergibt. Weil in der Regel der in der 12-Uhr-Position auf das Rotorblatt wirkende Effekt der Überlagerung von Anstellwinkel und Gierwinkel dominiert, erreicht der zyklische Leistungsabfall der Leistung gegenüber dem Erwartungswert bei einer Windkraftanlage mit drei um 120 ° versetzten Rotorblättern üblicherweise bei einer Rotorposition ein Minimum, wenn eines der Rotorblätter etwa horizontal ausgerichtet ist und die beiden weiteren Rotorblätter jeweils einen Winkel von 60° mit einer Horizontalen einschließen. Insbesondere wenn der Erwartungswert konstant ist, erreicht die von der Windkraftanlage abgegebene Leistung in dieser Rotorposition ein Maximum.Nevertheless, at least a slight reduction in power results in these positions, since a longitudinal axis of the rotor blade in this position is not aligned perpendicular to the wind speed or a wind direction, resulting in a reduction of projected in the wind direction surface of the rotor blade. Because usually the 12 o'clock position effect on the rotor blade dominates the effect of overlapping angle of attack and yaw angle, the cyclical performance degradation of the performance typically reaches a minimum in a rotor position with a wind turbine having three rotor blades offset by 120 ° when one of the rotor blades is oriented approximately horizontally and the other two rotor blades each enclose an angle of 60 ° with a horizontal. In particular, when the expected value is constant, the output from the wind turbine power reaches a maximum in this rotor position.

[0017] Da ein durch einen Gierwinkelfehler bedingter Leistungsabfall immer dann minimal ist, wenn sich eines der Rotorblätter etwa in einer horizontalen Position befindet und dies zweimal pro Umdrehung erfolgt, hat es sich bewährt, dass die Bestimmung des Gierwinkelfehlers anhand eines zyklischen Leistungsabfalles erfolgt, wobei die Dauer einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Rotorachse einem ganzzahligen Vielfachen einer Periodendauer des zyklischen Leistungsabfalles, insbesondere dem N- fachen oder dem 2N-fachen der Periodendauer des zyklischen Leistungsabfalles, wobei N einer Anzahl der Rotorblätter des Rotors entspricht.Since a conditional by a yaw rate error power loss is always minimal when one of the rotor blades is approximately in a horizontal position and this is done twice per revolution, it has been proven that the determination of the yaw rate error is based on a cyclical power loss, the duration of a complete revolution of the rotor about the rotor axis an integer multiple of a period of the cyclic power loss, in particular N times or 2N times the period of the cyclic power loss, where N corresponds to a number of rotor blades of the rotor.

[0018] Wird die Windkraftanlage in einer Strömung mit homogener Windgeschwindigkeit betrieben oder ist ein Effekt einer bodennahen Grenzschicht vernachlässigbar, tritt ein maximaler Leistungsabfall immer dann auf, wenn sich eines der Rotorblätter in einer 12- Uhr-Position oder einer 6-Uhr-Position befindet. In dem Fall entspricht eine Frequenz, mit welcher der zyklische Leistungsabfall fluktuiert, der 2N-fachen Rotordrehzahl. Analog entspricht die Dauer einer Umdrehung des Rotors dem 2N-fachen einer Periodendauer der Fluktuation des zyklischen Leistungsabfalles.If the wind turbine is operated in a flow with homogeneous wind speed or is an effect of a ground near boundary layer negligible, a maximum power loss occurs whenever one of the rotor blades is in a 12 o'clock position or a 6 o'clock position , In that case, a frequency at which the cyclic power loss fluctuates corresponds to 2N times the rotor speed. Analogously, the duration of one revolution of the rotor corresponds to 2N times a period of the fluctuation of the cyclic power loss.

[0019] Ist jedoch ein durch die Grenzschicht bedingter Effekt auf die erzeugte Leistung nicht vernachlässigbar, tritt nur dann ein maximaler Leistungsabfall auf, wenn sich eines der Rotorblätter in der 12-Uhr-Position befindet, während ein aufgrund der Grenzschicht reduzierter Leistungsabfall auftritt, wenn sich eines der Rotorblätter in der 6-Uhr-Position befindet. Der zyklische Leistungsabfall weist somit zwei abwechselnde Halbwellen mit unterschiedlichen Amplituden auf, sodass eine Periodendauer einer sich ständig wiederholenden Fluktuation einer Dauer einer Umdrehung des Rotors geteilt durch N entspricht bzw. eine Frequenz der Fluktuation dem N-fachen der Rotordrehzahl.However, if an effect due to the boundary layer effect on the generated power is not negligible, only a maximum power loss occurs when one of the rotor blades is in the 12 o'clock position, while due to the boundary layer reduced power loss occurs when one of the rotor blades is in the 6 o'clock position. The cyclic power loss thus has two alternating halfwaves of different amplitudes, so that a period of repetitive fluctuation corresponds to a duration of one revolution of the rotor divided by N, and a frequency of fluctuation corresponds to N times the rotor speed.

[0020] Üblicherweise wird ein im erfindungsgemäßen Verfahren bestimmter Gierwinkelfehler korrigiert. Hierzu wird die Gondei in eine Position gebracht, in weicher kein Gierwinkeifehier mehr voriiegt bzw. in weicher der zykiische Leistungsabfaii verschwindet. Es kann auch ein geschiossener Regeikreis gebiidet werden, in weichen der zykiische Leistungsabfaii ais istwert eingeht, wobei ein Soiiwert Nuii beträgt. Basierend auf einer Differenz des istwertes vom Soii-wert bzw. dem zykiischen Leistungsabfaii wird dabei ein Antrieb zur Rotation der Gondei um die Gierachse ais Steiigiied betätigt, um den Gierwinkei ais Steiigröße zu verändern. Dadurch wird auch bei wechseinden Windbedingungen ein minimaier Gienwinkeifehier erreicht, weicher die Regeigröße biidet. Dadurch kann ein dauerhafter bzw. kontinuieriicher Betrieb mit minimaiem Gierwinkeifehier und somit optimaier Effizienz gewährieistet werden.Usually, a yaw angle error determined in the method according to the invention is corrected. For this purpose, the Gondei is placed in a position in which no Gierwinkeifehier more voriiegt or in softer the Zykiische Leistungsabfaii disappears. It may also be a geschoeossener Rule, in which the Zykiische Leistungsab fiai aiswert enters, where a Soiiwert Nuii. Based on a difference of the actual value of the Soii value or the Zykiischen Leistungsabfaii while a drive for rotating the Gondei is driven by the yaw axis as Steiigiied to change the Gierwinkei ais stone size. As a result, a minimum Gienwinkeifehier is achieved even in wind conditions, wich the biofuel size biidet. As a result, a permanent or continuous operation with minimal gyration and thus optimal efficiency can be guaranteed.

[0021] Zur Erreichung einer gienwinkeifehierfreien Betriebsposition bzw. einer Betriebsposition, an welcher der Gierwinkeifehier 0° beträgt, hat es sich bewährt, dass ein Gierwinkel durch Rotation der Gondel um die Gierachse verändert wird, bis der zyklische Leistungsabfall ein Minimum erreicht. Es wird dabei die Gondel mit geringer Rotationsgeschwindigkeit um die Gierachse in verschiedene Richtungen rotiert, bis ein Minimum des zyklischen Leistungsabfalles erreicht ist. Sofern dabei nicht gleichzeitig ein Maximum der abgegebenen Leistung erzielt wird, kann ausgeschlossen werden, dass dies auf einen Gienwinkelfehler zurückzuführen ist, sodass beispielsweise über gezielte Justierung der Anstellwinkel der Rotorblätter eine weitergehende Optimierung erreicht werden kann.To achieve a gienwinkeifehierfreien operating position or an operating position at which the Gierwinkeifehier is 0 °, it has been proven that a yaw angle is changed by rotation of the nacelle to the yaw axis until the cyclic power loss reaches a minimum. The nacelle is rotated at a low rotational speed about the yaw axis in different directions until a minimum of the cyclical power loss is reached. Unless a maximum of the delivered power is achieved at the same time, it can be ruled out that this can be attributed to a belt angle error, so that further optimization can be achieved, for example, via targeted adjustment of the angle of attack of the rotor blades.

[0022] Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Gondel in regelmäßigen Abständen aus einer aktuellen Betriebsposition um die Gierachse gedreht und dabei eine Änderung des zyklischen Leistungsabfalles analysiert wird, um eine optimale Ausrichtung der Gondel auch bei Änderung einer Windrichtung zu erreichen. Die Gondel wird dabei um einen geringen Gierwinkel aus einer aktuellen Betriebsposition in beide Richtungen verdreht. Sofern sich bei Rotation der Gondel in eine der beiden Richtungen eine Reduktion des zyklischen Leistungsabfalles ergibt, wird die in der Regel durch einen Antrieb angetriebene Gondel weiter um die Gierachse rotiert, bis abermals ein Betriebspunkt ermittelt wird, in welchem der zyklische Leistungsabfall ein Minimum erreicht.Advantageously, it is provided that the nacelle is rotated at regular intervals from a current operating position to the yaw axis and thereby a change in the cyclic power loss is analyzed in order to achieve an optimal alignment of the nacelle even when changing a wind direction. The nacelle is twisted by a small yaw angle from a current operating position in both directions. If a reduction in the cyclical power loss results in rotation of the nacelle in one of the two directions, the nacelle, which is generally driven by a drive, is further rotated about the yaw axis until an operating point is again determined in which the cyclical power loss reaches a minimum.

[0023] Günstig ist es, wenn zur Bestimmung des Gierwinkelfehlers historische Daten betreffend den zyklischen Leistungsabfall herangezogen und mit dem gemessenen Leistungsabfall verglichen werden. So kann bei ausreichender Datenqualität basierend auf den gemessenen und historischen Daten bereits eine Aussage über einen erforderlichen Korrektunwinkel in Betrag und Richtung getroffen werden, um eine optimale Betriebsposition ohne Gierwinkeifehier zu erreichen. Alternativ oder ergänzend können auch auf einer Simulation basierende Daten zur Bestimmung eines Korrektunwinkels herangezogen werden. Der Erwartungswert, gegenüber welchem der Leistungsabfall basierend auf der gemessenen Leistung ermittelt wird, kann sich ebenfalls einerseits aus bekannten Betriebsdaten bei einer definierten Windgeschwindigkeit, einer Simulation oder einer Kombination aus Messdaten und Simulationsdaten ergeben.It is advantageous if historical data relating to the cyclical power loss are used to determine the yaw angle error and compared with the measured power loss. Thus, given sufficient data quality based on the measured and historical data, it is already possible to make a statement about a required correction angle in terms of magnitude and direction in order to achieve an optimum operating position without any gyration. Alternatively or additionally, data based on a simulation can also be used to determine a correction angle. The expected value, against which the power loss is determined based on the measured power, can also be determined on the one hand from known operating data at a defined wind speed, a simulation or a combination of measured data and simulation data.

[0024] Die weitere Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche zur Analyse einer von einer Windkraftanlage, welche einen um eine Rotorachse drehbaren Rotor aufweist, abgegebenen Leistung und zur auf einem zyklischen Leistungsabfall der gemessenen Leistung gegenüber einem Enwartungswert basierenden Bestimmung eines Gierwinkelfehlers ausgebildet ist, wobei eine Periodendauer des zyklischen Leistungsabfalles maximal einer Dauer einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Rotorachse entspricht.The further object is achieved by a device of the type mentioned above, which for the analysis of one of a wind turbine, which has a rotor rotatable about a rotor axis, output power and on a cyclic power drop of the measured power against an expectation value based determination of a Yaw angle error is formed, wherein a period of the cyclic power loss corresponds to a maximum of a duration of a complete revolution of the rotor about the rotor axis.

[0025] In der Regel wird die Vorrichtung bei einer Windkraftanlage mit drei Rotorblättern eingesetzt, wenngleich die Vorrichtung auch bei einer Windkraftanlage mit mehr oder weniger Rotorblättern eingesetzt werden kann. Weiter kann die Vorrichtung auch Teil einer entsprechenden Windkraftanlage sein.In general, the device is used in a wind turbine with three rotor blades, although the device can also be used in a wind turbine with more or less rotor blades. Further, the device may also be part of a corresponding wind turbine.

[0026] Die Vorrichtung kann auch mit einer Datenbank verbunden sein oder diese enthalten, um aus historischen Daten in Verbindung mit einem aktuell gemessenen Leistungsabfall einen Korrekturwinkel zu bestimmen, um welchen die Gondel um die Gierachse rotiert werden muss, um eine optimale Betriebsposition zu erreichen.The apparatus may also be connected to or include a database to determine from historical data in conjunction with a currently measured power loss a correction angle by which the nacelle must be rotated about the yaw axis to achieve an optimal operating position.

[0027] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem Computer vorgesehen, wenn der Programmcode vom Computer ausgeführt wird. Dabei wird eine von der Windkraftanlage abgegebene Leistung in Bezug auf den zyklischen Leistungsabfall gegenüber dem Erwartungswert analysiert und anhand des zyklischen Leistungsabfalles der Gierwinkelfehler ermittelt. Ein ermittelter Gierwinkelfehler kann in weiterer Folge beispielsweise grafisch ausgegeben werden. Weiter kann auch eine automatische Korrektur erfolgen, wenn der Computer mit der Windkraftanlage entsprechend verbunden ist. Die gemessene Leistung kann in Echtzeit mittels des Computers analysiert werden, sodass eine Online-Überwachung des Gierwinkelfehlers möglich ist. Alternativ kann die Analyse auch mit gespeicherten Daten durchgeführt werden.According to a further aspect of the invention, a computer program product with program code for carrying out a method according to the invention on a computer is provided when the program code is executed by the computer. In this case, a power output by the wind power plant is analyzed with respect to the cyclical power loss compared to the expected value, and the yaw rate error is determined on the basis of the cyclical power loss. A determined yaw angle error can subsequently be output graphically, for example. Further, an automatic correction can be made when the computer is connected to the wind turbine accordingly. The measured power can be analyzed in real time by means of the computer, so that an online monitoring of the yaw angle error is possible. Alternatively, the analysis can also be performed with stored data.

[0028] Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht einen computerlesbaren Datenträger vor, auf dem ein Computerprogramm, insbesondere ein Computerprogrammprodukt wie vorstehend ausgeführt, zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem Computer gespeichert ist.Another aspect of the invention provides a computer-readable medium on which a computer program, in particular a computer program product as stated above, is stored on a computer for carrying out a method according to the invention.

[0029] Weitere Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen: [0030] Fig. 1 eine Windkraftanlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfah rens; [0031] Fig. 2 und 3 Diagramme, welche insbesondere gemessene Leistungen zur Bestim mung eines Gierwinkelfehlers zeigen.Further advantages and effects of the invention will become apparent from the embodiment illustrated below. In the drawings, to which reference is made, FIG. 1 shows a wind turbine for carrying out a method according to the invention; FIG. FIGS. 2 and 3 are graphs showing, in particular, measured powers for determining a yaw rate error.

[0032] Fig. 1 zeigt eine Windkraftanlage 1 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Windkraftanlage 1 weist einen üblicherweise in einer Drehrichtung 10 drehbaren Rotor mit einer etwa horizontalen Rotorachse 2 auf, wobei der Rotor in einer Gondel 14 gelagert ist, welche um eine etwa vertikale Gierachse 12 drehbar ist, sodass die Rotorachse 2 einer Windrichtung 13 nachgeführt werden kann. Die Gondel 14 ist dabei drehbar mit einem Mast 15 der Windkraftanlage 1 verbunden, welcher fix mit einem Boden 11 verbunden ist. Bei einer Offshore-Wind kraf tan läge 1 kann der Mast 15 mit einem Meeresuntergrund verbunden oder auf einer schwimmenden Plattform gelagert sein. Der Rotor weist ein erstes Rotorblatt 3a, ein zweites Rotorblatt 3b und ein drittes Rotorblatt 3c auf, welche um 120° versetzt am Rotor angeordnet sind. Die Rotorblätter 3a, 3b, 3c sind zur Erreichung einer maximalen Leistungsausbeute üblicherweise unter einem Anstellwinkel auf die Rotorachse 2 ausgerichtet, welcher eine optimale Leistungsausbeute in einer Betriebsposition der Windkraftanlage 1 gewährleistet, in welcher die Rotorachse 2 zumindest in einer Draufsicht parallel zur Windrichtung 13 ausgerichtet ist.Fig. 1 shows a wind turbine 1 for carrying out a method according to the invention. The wind turbine 1 has a rotor, which is usually rotatable in a direction of rotation 10 and has an approximately horizontal rotor axis 2, wherein the rotor is mounted in a nacelle 14 which is rotatable about an approximately vertical yaw axis 12 so that the rotor axis 2 can be tracked in one wind direction 13 , The nacelle 14 is rotatably connected to a mast 15 of the wind turbine 1, which is fixedly connected to a bottom 11. In an offshore wind power plant 1, the mast 15 may be connected to a seabed or stored on a floating platform. The rotor has a first rotor blade 3a, a second rotor blade 3b and a third rotor blade 3c, which are arranged offset by 120 ° to the rotor. The rotor blades 3a, 3b, 3c are usually aligned at an angle of attack on the rotor axis 2 to achieve a maximum power output, which ensures optimum power output in an operating position of the wind turbine 1, in which the rotor axis 2 is oriented parallel to the wind direction 13 at least in a plan view ,

[0033] Wenn die Rotorachse 2 wie bei der dargesteiiten Windkraftanlage 1 nicht parallel zur Windrichtung 13 ist, liegt ein Gierwinkelfehler ag vor, welcher einem Winkel zwischen der Rotorachse 2 und der Windrichtung 13 entspricht. Dieser Gierwinkelfehler ag führt zu einer Reduktion einer erzeugten elektrischen Leistung 6 der Windkraftanlage 1 gegenüber der bei entsprechenden Windbedingungen erzielbaren Leistung bzw. einem Erwartungswert 7 bei optimaler Ausrichtung der Windkraftanlage 1 ohne Gierwinkelfehler ag. Dies ergibt sich durch eine Überlagerung des Gierwinkelfehlers ag mit den Anstellwinkeln der Rotorblätter 3a, 3b, 3c. Der Anstellwinkel eines Rotorblattes 3a, 3b, 3c gegenüber der Windrichtung 13 wird dabei aufgrund der Überlagerung gegenüber einem Optimum verändert. Dies hat eine Leistungsminderung 5a, 5b, 5c der mit dem jeweiligen Rotorblatt 3a, 3b, 3c erzeugten Leistung zur Foige.If the rotor axis 2 is not parallel to the wind direction 13 as in the dargesteiiten wind turbine 1, there is a yaw rate error ag, which corresponds to an angle between the rotor axis 2 and the wind direction 13. This yaw angle error ag leads to a reduction of a generated electric power 6 of the wind turbine 1 with respect to the achievable at corresponding wind conditions power or an expected value 7 with optimal orientation of the wind turbine 1 without yaw rate error ag. This results from a superposition of the yaw angle error ag with the angles of incidence of the rotor blades 3a, 3b, 3c. The angle of attack of a rotor blade 3a, 3b, 3c with respect to the wind direction 13 is changed due to the overlap with respect to an optimum. This has a power reduction 5a, 5b, 5c of the power generated by the respective rotor blade 3a, 3b, 3c.

[0034] Da die Überlagerung abhängig von einem Auslenkungswinkel aa, ab, ac der einzelnen Rotorblätter 3a, 3b, 3c ist, hat der Gierwinkelfehler ag in unterschiedlichen Positionen des Rotorblattes 3a, 3b, 3c unterschiedliche Auswirkungen auf eine durch den Gierwinkelfehler ag hervorgerufene Leistungsminderung 5a, 5b, 5c. Die Leistungsminderung 5a, 5b, 5c ist dabei maximal, wenn eine Längsachse 4 des Rotorblattes 3a, 3b, 3c parallel zur Gierachse 12 ist. Dies ist bei der dargestellten Windkraftanlage 1 jeweils dann der Fall, wenn ein Rotorblatt 3a, 3b, 3c senkrecht steht bzw. sich in einer 12-Uhr-Position oder einer 6-Uhr-Position befindet. Wird ein Auslenkungswinkel aa, ab, ac eines Rotorblattes 3a, 3b, 3c als Winkel definiert, welchen eine Längsachse 4 des Rotorblattes 3a, 3b, 3c mit einer Horizontalen 9, insbesondere einer 9-Uhr-Position wie dargestellt, einschließt, ergibt sich somit ein Zusammenhang zwischen der durch die Überlagerung bedingten Leistungsminderung 5a, 5b, 5c und dem Auslenkungswinkel aa, ab, ac des jeweiligen Rotorblattes 3a, 3b, 3c als Betrag einer Sinusfunktion des Auslenkungswinkels aa, ab, ac. Ein Maximalwert der mit den Auslenkungswinkeln aa, ab, ac fluktuierenden Leistungsminderungen 5a, 5b, 5c der einzelnen Rotorblätter 3a, 3b, 3c in der 12-Uhr-Position ist insbesondere abhängig vom Gierwinkelfehler ag sowie aktuellen Windbedingungen.Since the superposition is dependent on a deflection angle aa, ab, ac of the individual rotor blades 3a, 3b, 3c, the yaw angle error ag in different positions of the rotor blade 3a, 3b, 3c has different effects on a caused by the yaw error ag performance reduction 5a , 5b, 5c. The power reduction 5a, 5b, 5c is maximum when a longitudinal axis 4 of the rotor blade 3a, 3b, 3c is parallel to the yaw axis 12. This is in the case of the wind turbine 1 shown in each case the case when a rotor blade 3a, 3b, 3c is vertical or is in a 12 o'clock position or a 6 o'clock position. If a deflection angle aa, ab, ac of a rotor blade 3a, 3b, 3c is defined as an angle, which includes a longitudinal axis 4 of the rotor blade 3a, 3b, 3c with a horizontal 9, in particular a 9 o'clock position, as shown, this results a relationship between the power reduction 5a, 5b, 5c caused by the superimposition and the deflection angle aa, ab, ac of the respective rotor blade 3a, 3b, 3c as the magnitude of a sine function of the deflection angle aa, ab, ac. A maximum value of the deflection angle aa, ab, ac fluctuating power reductions 5a, 5b, 5c of the individual rotor blades 3a, 3b, 3c in the 12 o'clock position is particularly dependent on the yaw angle error ag and current wind conditions.

[0035] Analog verschwindet ein durch die Überlagerung bedingter Effekt, wenn die Gierachse 12 senkrecht zur Längsachse 4 eines Rotorblattes 3a, 3b, 3c ist. Dies ist dann der Fall, wenn sich ein Rotorblatt 3a, 3b, 3c in einer 3-Uhr-Position oder einer 9-Uhr-Position befindet. In diesen Positionen tritt ein weiterer leistungsmindernder Effekt durch Reduktion einer in Windrichtung 13 projizierten Fläche des Rotorblattes 3a, 3b, 3c auf. Bei einem praktisch relevanten kleinen Gierwinkelfehler ag ist die Auswirkung dieses Effektes, welche gemäß einer Sinusfunktion mit dem Gierwinkelfehler ag steigt, allerdings gegenüber dem Effekt der Überlagerung des Gierwinkelfehlers ag mit dem Anstellwinkel gering.Similarly, an effect caused by the superimposition disappears when the yaw axis 12 is perpendicular to the longitudinal axis 4 of a rotor blade 3a, 3b, 3c. This is the case when a rotor blade 3a, 3b, 3c is in a 3 o'clock position or a 9 o'clock position. In these positions, another performance-reducing effect occurs by reducing a projected in the direction of wind 13 surface of the rotor blade 3a, 3b, 3c. In a practically relevant small yaw error ag, the effect of this effect, which increases according to a sine function with the yaw angle error ag, but compared to the effect of the superposition of the yaw angle error ag with the angle of attack is low.

[0036] Basierend auf diesem Zusammenhang zwischen Gierwinkelfehler ag und zyklischen Leistungsabfall 8 wird ein Gierwinkelfehler ag erfindungsgemäß durch Bestimmung eines zyklischen Leistungsabfalles 8 der gemessenen Leistung 6 gegenüber dem Erwartungswert 7 der bei entsprechenden Windbedingungen ohne Gierwinkelfehler ag erzielbaren Leistung ermittelt.Based on this relationship between yaw rate error ag and cyclic power loss 8, a yaw rate error a is determined according to the invention by determining a cyclical power loss 8 of the measured power 6 compared to the expected value of 7 achievable at corresponding wind conditions without yaw error ag performance.

[0037] Fig. 2 zeigt schematisch die abgegebene Leistung 6 einer Windkraftanlage 1 gemäß Fig. 1, welche einen Gierwinkelfehler ag aufweist, sowie einen Erwartungswert 7 der abgegebenen Leistung 6 bei entsprechenden Windbedingungen und optimaler Ausrichtung der Windkraftanlage 1 ohne Gierwinkelfehler ag über einen Rotorwinkel, welcher einem ersten Auslenkungswinkel aa eines ersten Rotorblattes 3a der Windkraftanlage 1 aus einer 9-Uhr-Position entspricht.2 shows schematically the output power 6 of a wind turbine 1 according to FIG. 1, which has a yaw angle error ag, and an expectation value 7 of the output power 6 under appropriate wind conditions and optimal orientation of the wind turbine 1 without yaw angle error a via a rotor angle, which corresponds to a first deflection angle aa of a first rotor blade 3a of the wind turbine 1 from a 9 o'clock position.

[0038] Der zweite Auslenkungswinkel ab und der dritte Auslenkungswinkel ac sind gegenüber dem ersten Auslenkungswinkel aa entsprechend einer Anordnung der Rotorblätter 3a, 3b, 3c auf dem Rotor um 120° bzw. 240 ° phasenverschoben. Wie ersichtlich ist der Erwartungswert 7 hier konstant über den Rotorwinkel.The second deflection angle ab and the third deflection angle ac are phase-shifted relative to the first deflection angle aa according to an arrangement of the rotor blades 3a, 3b, 3c on the rotor by 120 ° or 240 °. As can be seen, the expected value 7 is constant here via the rotor angle.

[0039] Weiter sind zur Veranschaulichung der Erfindung die Leistungsminderungen 5a, 5b, 5c der einzelnen Rotorblätter 3a, 3b, 3c aufgrund des Gierwinkelfehlers ag dargestellt, welche tatsächlich in der Regel nicht einzeln gemessen werden. Dabei entspricht eine erste Leistungsminderung 5a einer Leistungsdifferenz, um welche ein durch das erste Rotorblatt 3a produzierter Leistungsbeitrag zu einer abgegebenen Leistung 6 aufgrund des Gierwinkelfehlers ag reduziert wird, die zweite Leistungsminderung 5b der entsprechenden Leistungsdifferenz des zweiten Rotorblattes 3b und die dritte Leistungsminderung 5c der Leistungsdifferenz des dritten Rotorblattes 3c. Diese Leistungsminderungen 5a, 5b, 5c ändern sich bei richtungsunabhängiger Auswirkung eines Anstellwinkelfehlers auf die erzielbare Leistung 6 jeweils mit einem Betrag einer Sinusfunktion des entsprechenden Auslenkungswinkels aa, ab, ac. Die zweite Leistungsminderung 5b ist daher gegenüber der ersten Leistungsminderung 5a um 120° und die dritte Leistungsminderung 5c gegenüber der ersten Leistungsminderung 5a um 240° phasenverschoben. Ein leistungsmindernder Effekt aufgrund einer Reduktion einer in Windrichtung 13 projizierten Fläche der Rotorblätter 3a, 3b, 3c ist hier vernachlässigbar gering und daher nicht dargestellt.Further, to illustrate the invention, the power reductions 5a, 5b, 5c of the individual rotor blades 3a, 3b, 3c shown due to the yaw angle error ag, which are actually not measured individually as a rule. Here, a first power reduction 5a corresponds to a power difference by which a power contribution to output power 6 produced by the first rotor blade 3a is reduced due to the yaw rate error ag, the second power reduction 5b of the corresponding power difference of the second rotor blade 3b, and the third power reduction 5c of the power difference of FIG third rotor blade 3c. These power reductions 5a, 5b, 5c respectively change with an amount of a sinusoidal function of the corresponding deflection angle aa, ab, ac in the direction-independent effect of an angle of attack error on the achievable power 6. The second power reduction 5b is therefore 120 ° relative to the first power reduction 5a third power reduction 5c compared to the first power reduction 5a phase-shifted by 240 °. A power-reducing effect due to a reduction of a projected in the direction of wind 13 surface of the rotor blades 3a, 3b, 3c is negligible here and therefore not shown.

[0040] Die von der Windkraftanlage abgegebene Leistung 6 entspricht dem um die erste Leistungsminderung 5a, die zweite Leistungsminderung 5b und die dritte Leistungsminderung 5c reduzierten Erwartungswert 7. Wie ersichtlich fluktuiert die abgegebene Leistung 6 sowie ein zyklischer Leistungsabfall 8 der abgegebenen Leistung 6 gegenüber dem Enwartungswert 7, wobei der durch den Gierwinkelfehler ag bedingte zyklische Leistungsabfall 8 immer dann einThe power output by the wind turbine 6 corresponds to the expected value 7 reduced by the first power reduction 5a, the second power reduction 5b and the third power reduction 5c. As can be seen, the power 6 delivered and a cyclical power loss 8 fluctuate with respect to the expected power 6 7, wherein the caused by the yaw angle error ag cyclic power loss 8 always a

Minimum erreicht, wenn wie zu einem Zeitpunkt t2 einer der Ausienkungswinkei aa, ab, ac 0° oder 180° beträgt bzw. wenn sich eines der Rotorbiätter 3a, 3b, 3c in einer 9-Uhr-Position oder einer 3-Uhr- Position befindet.Minimum reached when, as at a time t2, one of the Ausienkungswinkei aa, ab, ac is 0 ° or 180 ° or when one of the rotor blades 3a, 3b, 3c is in a 9 o'clock position or a 3 o'clock position ,

[0041] Weiter erreicht der zykiische Leistungsabfaii 8 immer dann ein Maximum bzw. die abgegebene Leistung 6 bei konstantem Erwartungswert 7 ein Minimum, wenn wie zu einem Zeitpunkt t1 ein Ausienkungswinkei aa, ab, ac 90° oder 270° beträgt bzw. sich eines der Rotorbiätter 3a, 3b, 3c in einer 12-Uhr-Position oder einer 6-Uhr-Position befindet. Dadurch ergibt sich die dargesteiite Fiuktuation der abgegebenen Leistung 6 sowie des Leistungsabfaiies 8 gegenüber dem Erwartungswert 7 mit einer Periodendauer tp entsprechend einem Sechstei einer Dauer td einer voiiständigen Umdrehung des Rotors.Further, the zykiische Leistungsabfaii 8 always reaches a maximum or the delivered power 6 at a constant expectation value 7 a minimum, as at a time t1 a Ausienkungswinkei aa, ab, ac is 90 ° or 270 ° or one of the Rotor blades 3a, 3b, 3c located in a 12 o'clock position or a 6 o'clock position. This results in the illustrated characteristic of the power output 6 and of the power loss 8 compared to the expected value 7 with a period tp corresponding to a sixth of a duration td of a complete rotation of the rotor.

[0042] Aiigemein beträgt die Periodendauer tp dieser Fiuktuation bei einem Rotor mit N Rotor-biättern 3a, 3b, 3c der Dauer td einer voiiständigen Umdrehung des Rotors geteiit durch 2N. Bei einer Windkraftaniage 1 mit drei Rotorbiättern 3a, 3b, 3c und einer Rotordrehzahi von 10 U/min beträgt die Dauer td einer voiiständigen Umdrehung des Rotors sechs Sekunden, sodass sich eine Periodendauer tp der auf einen Gierwinkeifehier ag hinweisenden Fiuktuation des Leistungsabfaiies 8 von einer Sekunde ergibt. Eine Anaiyse des Leistungsabfaiies 8 kann daher gezieit auf eine jeweiiige Frequenz abgestimmt erfoigen.Aiigemein is the period of time tp this Fiuktuation at a rotor with N rotor blades 3a, 3b, 3c of the duration td a voiiständige rotation of the rotor geteiit by 2N. In a Windkraftaniage 1 with three Rotorbiättern 3a, 3b, 3c and a Rotordrehzahi of 10 U / min is the duration td a voiiständigen revolution of the rotor six seconds, so that a period tp of pointing to a Gierwinkeifehier ag Fiuktuation the Leistungsabfaiies 8 of one second results. Anaiyse of the Leistungsabfaiies 8 can therefore gezoit tuned to a jeweiiige frequency erfoigen.

[0043] Fig. 3 zeigt eine gemessene Leistung 6 einer Windkraftaniage 1 gemäß Fig. 1 mit einem Gierwinkeifehier ag mit ausgeprägter Auswirkung einer bodennahen Grenzschicht, in weicher die Windkraftaniage 1 positioniert ist und in weicher eine Windgeschwindigkeit mit einem Bodenabstand zunimmt. Dargesteiit sind wieder die abgegebene bzw. gemessene Leistung 6 der Windkraftaniage 1, ein Erwartungswert 7 bei optimaier Ausrichtung sowie Leistungsminderungen 5a, 5b, 5c der einzeinen Rotorbiätter 3a, 3b, 3c aufgetragen über einen Rotorwinkel, welcher dem ersten Ausienkungswinkei aa entspricht.Fig. 3 shows a measured power 6 of a Windkraftaniage 1 of FIG. 1 with a Gierwinkeifehier ag with a pronounced effect of a ground near boundary layer, in which the wind turbine 1 is positioned and in softer wind speed increases with a ground clearance. Dargesteiit are again the delivered or measured power 6 of Windkraftaniage 1, an expected value 7 at optimaier orientation and power reductions 5a, 5b, 5c of the individual Rotorbiätter 3a, 3b, 3c applied over a rotor angle corresponding to the first Ausienkungswinkei aa.

[0044] Ersichtlich ist, dass im Unterschied zu den in Fig. 2 dargestellten Verläufen hier eine jeweilige Leistungsminderung 5a, 5b, 5c nur dann ein Maximum erreicht, wenn ein Ausienkungswinkei aa, ab, ac des jeweiligen Rotorblattes 3a, 3b, 3c 90° beträgt bzw. sich das jeweilige Rotorblatt 3a, 3b, 3c in der 12-Uhr-Position befindet. In der 6-Uhr-Position wirkt auf das jeweilige Rotorblatt 3a, 3b, 3c aufgrund der Grenzschicht eine reduzierte Windgeschwindigkeit und somit eine reduzierte Windkraft, welche zu einer Reduktion der erzeugten Leistung gegenüber der 12-Uhr-Position und somit auch zu einer Reduktion der durch den Gierwinkeifehier ag bedingten Leistungsminderung 5a, 5b, 5c führt. Eine Periode des fluktuierenden Leistungsabfalles 8 weist daher nicht wie in Fig. 2 dargestellt nur eine, sondern zwei Halbwellen auf, welche unterschiedliche Maximalwerte erreichen.It is apparent that in contrast to the courses shown in Fig. 2 here a respective power reduction 5a, 5b, 5c reaches a maximum only when a Ausienkungswinkei aa, ab, ac of the respective rotor blade 3a, 3b, 3c 90 ° is or the respective rotor blade 3a, 3b, 3c is in the 12 o'clock position. In the 6 o'clock position, a reduced wind speed and thus a reduced wind force act on the respective rotor blade 3 a, 3 b, 3 c due to the boundary layer, which leads to a reduction of the generated power compared to the 12 o'clock position and thus also to a reduction of the wind power by the Gierwinkeifehier ag conditional performance reduction 5a, 5b, 5c leads. A period of the fluctuating power loss 8 therefore does not have, as shown in FIG. 2, only one, but two half-waves, which reach different maximum values.

[0045] Es können sich auch dadurch Halbwellen mit unterschiedlichen Maximalwerten wie dargesteiit ergeben, dass die Überlagerung aufgrund unterschiedlicher Überlagerungsrichtungen in einem Bereich oberhalb der Rotorachse 2 und unterhalb der Rotorachse 2 unterschiedliche Auswirkungen auf die jeweilige Leistungsminderung 5a, 5b, 5c hat. So wird der Gierwinkeifehier ag oberhalb der Rotorachse 2 zum Anstellwinkel addiert, während der Gierwinkeifehier ag unterhalb der Rotorachse 2 vom Anstellwinkel subtrahiert wird.This may also result in half-waves with different maximum values as shown that the overlay due to different superposition directions in a region above the rotor axis 2 and below the rotor axis 2 has different effects on the respective power reduction 5a, 5b, 5c. Thus, the Gierwinkeifehier AG is added above the rotor axis 2 to the angle of attack, while the Gierwinkeifehier AG is subtracted below the rotor axis 2 from the angle of attack.

[0046] Eine Periodendauer tp der Fluktuation des zyklischen Leistungsabfalles 8 entspricht daher bei einer Fluktuation wie in Fig. 3 dargestellt einem Drittel der Dauer td einer Umdrehung des Rotors. Allgemein ausgedrückt beträgt eine Dauer td einer Umdrehung des Rotor das N-fache der Periodendauer tp der Fluktuation, sodass die Periodendauer tp bei einer Windkraftaniage 1 mit drei Rotorblättern 3a, 3b, 3c und einer Rotordrehzahl von 10 U/min zwei Sekunden beträgt. Der zyklische Leistungsabfall hat somit in diesem Fall eine Frequenz von 0,5 Hz.A period tp of the fluctuation of the cyclic power loss 8 therefore corresponds to one third of the duration td of one revolution of the rotor in the case of a fluctuation as illustrated in FIG. Generally speaking, a duration td of one revolution of the rotor is N times the period tp of the fluctuation, so that the period tp in a wind turbine 1 with three rotor blades 3a, 3b, 3c and a rotor speed of 10 rpm is two seconds. The cyclic power loss thus has a frequency of 0.5 Hz in this case.

[0047] Der fluktuierende Leistungsabfall 8 kann insbesondere automatisiert auf sehr einfache Weise erfasst werden, um einen Gierwinkeifehier ag bzw. eine fehlerhafte Gondelausrichtung zu ermitteln, in welcher die Rotorachse 2 nicht parallel zur Windrichtung 13 ist. Dadurch kann ohne zusätzliche Sensoren auf besonders einfache Weise ein Gienwinkelfehler ag ermittelt werden, beispielsweise mit einem Computer, welcher zur entsprechenden Analyse der gemes- senen Leistung eingerichtet bzw. programmiert ist. Durch Rotation der Gondel 14 bis zu einem Betriebspunkt, an dem der zyklische Leistungsabfall 8 minimal ist, kann der Gierwinkelfehler ag auf einfache Weise reduziert bzw. eliminiert werden, um eine verbesserte Effizienz der Windkraftanlage 1 zu erreichen. Ein Betriebspunkt, an dem kein Gierwinkelfehler ag vorliegt, ist dabei zuverlässig ermittelbar, da sich an diesem Punkt ein scharfes Maximum der abgegebenen Leistung 6 bzw. ein scharfes Minimum des fluktuierenden Leistungsabfalles 8 ergibt.The fluctuating power drop 8 can in particular be detected in a very simple manner in a very simple manner, in order to determine a yaw angle or a faulty nacelle orientation, in which the rotor axis 2 is not parallel to the wind direction 13. As a result, a Gienwinkelfehler AG can be determined in a particularly simple manner without additional sensors, for example with a computer which is set up or programmed for the corresponding analysis of the measured power. By rotating the nacelle 14 to an operating point at which the cyclical power loss 8 is minimal, the yaw rate error a g can be easily reduced or eliminated in order to achieve an improved efficiency of the wind turbine 1. An operating point at which there is no yaw angle error a is reliably ascertainable, since at this point a sharp maximum of the output power 6 or a sharp minimum of the fluctuating power loss 8 results.

Claims (10)

Ansprücheclaims 1. Verfahren zur Ermittlung eines Gierwinkelfehlers (ag) bei einer Windkraftanlage (1) mit einem um eine Rotorachse (2) drehbar in einer Gondel (14) gelagerten Rotor mit einem oder mehreren Rotorblättern (3a, 3b, 3c), wobei die Gondel (14) um eine Gierachse (12) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gierwinkelfehler (ag) anhand eines zyklischen Leistungsabfalles (8) einer von der Windkraftanlage abgegebenen, gemessenen Leistung (6) gegenüber einem Erwartungswert (7) bestimmt wird, wobei eine Periodendauer (tp) des zyklischen Leistungsabfalles (8) maximal einer Dauer (td) einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Rotorachse (2) entspricht.1. A method for determining a yaw rate error (ag) in a wind turbine (1) with a about a rotor axis (2) rotatably mounted in a nacelle (14) rotor with one or more rotor blades (3a, 3b, 3c), wherein the nacelle ( 14) is rotatable about a yaw axis (12), characterized in that the yaw angle error (ag) is determined against an expected value (7) based on a cyclical power loss (8) of a wind turbine output, measured power (6), wherein a period duration (tp) of the cyclical power loss (8) corresponds to a maximum duration (td) of a complete revolution of the rotor about the rotor axis (2). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotorwinkel gemessen und zur Bestimmung des Gierwinkelfehlers (ag) ein zyklischer Leistungsabfall (8) herangezogen wird, welcher dann ein Maximum erreicht, wenn sich ein Rotorblatt (3a, 3b, 3c) etwa in einer 12-Uhr-Position befindet.2. The method according to claim 1, characterized in that a rotor angle is measured and for determining the yaw angle error (ag) a cyclic power loss (8) is used, which then reaches a maximum when a rotor blade (3a, 3b, 3c) approximately in a 12 o'clock position. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Gierwinkelfehlers (ag) anhand eines zyklischen Leistungsabfalles (8) erfolgt, wobei die Dauer (td) einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Rotorachse (2) einem ganzzahligen Vielfachen einer Periodendauer (tp) des zyklischen Leistungsabfalles (8), insbesondere dem N-fachen oder dem 2N-fachen der Periodendauer (tp) des zyklischen Leistungsabfalles (8), wobei N einer Anzahl der Rotorblätter (3a, 3b, 3c) des Rotors entspricht.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the determination of the yaw angle error (ag) based on a cyclical power drop (8), wherein the duration (td) of a complete rotation of the rotor about the rotor axis (2) an integer multiple of a Period duration (tp) of the cyclic power loss (8), in particular N times or 2N times the period (tp) of the cyclic power loss (8), where N corresponds to a number of rotor blades (3a, 3b, 3c) of the rotor. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gierwinkelfehler (ag) korrigiert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the yaw angle error (ag) is corrected. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gierwinkel durch Rotation der Gondel (14) um die Gierachse (12) verändert wird, bis der zyklische Leistungsabfall (8) ein Minimum erreicht.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a yaw angle is changed by rotation of the nacelle (14) about the yaw axis (12) until the cyclic power loss (8) reaches a minimum. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gondel (14) in regelmäßigen Abständen aus einer aktuellen Betriebsposition um die Gierachse (12) gedreht und dabei eine Änderung des zyklischen Leistungsabfalles (8) analysiert wird, um eine optimale Ausrichtung der Gondel (14) auch bei Änderung einer Windrichtung (13) zu erreichen.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the nacelle (14) at regular intervals from a current operating position about the yaw axis (12) is rotated while a change in the cyclic power loss (8) is analyzed to an optimal Alignment of the nacelle (14) even when changing a wind direction (13) to achieve. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Gienwinkelfehlers (ag) historische Daten betreffend den zyklischen Leistungsabfall (8) herangezogen und mit dem gemessenen Leistungsabfall (8) verglichen werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that for determining the Gienwinkelfehlers (ag) historical data relating to the cyclical power loss (8) and compared with the measured power loss (8). 8. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Analyse einer von einer Windkraftanlage (1), welche einen um eine Rotorachse (2) drehbaren Rotor aufweist, abgegebenen Leistung (6) und zur auf einem zyklischen Leistungsabfall (8) der gemessenen Leistung (6) gegenüber einem Erwartungswert (7) basierenden Bestimmung eines Gierwinkelfehlers (ag) ausgebildet ist, wobei eine Periodendauer (tp) des zyklischen Leistungsabfalles (8) maximal einer Dauer (td) einer vollständigen Umdrehung des Rotors um die Rotorachse (2) entspricht.8. A device for carrying out a method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the device for analyzing one of a wind turbine (1) having a rotor about a rotor axis (2) rotatable rotor, output power (6) and to on a cyclical power loss (8) of the measured power (6) against an expected value (7) based determination of a yaw rate error (ag) is formed, wherein a period (tp) of the cyclic power loss (8) a maximum of a duration (td) of a complete revolution of the rotor around the rotor axis (2). 9. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf einem Computer, wenn der Programmcode vom Computer ausgeführt wird.9. A computer program product with program code for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 on a computer when the program code is executed by the computer. 10. Computerlesbarer Datenträger, auf dem ein Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf einem Computer gespeichert ist.10. A computer readable medium on which a computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 7 is stored on a computer.