CN101065575A - 在风能设备中优化运行参数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法,用于在确定要优化的参数的上和下间隔极限值(110)的情况下优化风能设备、尤其是在其转子/发电机***方面的运行参数。根据本发明规定具有用所述间隔极限值交替地运行(112、114、118、120)所述风能设备的循环,其中分别产生具有目标量的数据组(116、122),而且通过可调整次数的重复(126),在形成质量尺度的情况下相对所述间隔极限值分析所述数据组,识别利用较差的质量尺度的间隔极限值(130),通过朝向另一间隔极限值的方向以步进值Δ推移来替换至少该间隔极限值(134、136),并且重复所述循环(137)。所述方法应用简单并且在困难的条件下、例如在随机产生影响的干扰(风波动)的情况下也能够自动地找出最佳参数。本发明还涉及用于实施所述方法的风能设备。

Description

在风能设备中优化运行参数的方法
本发明涉及一种用于优化风能设备、尤其是在转子/发电机***的这种风能设备方面优化运行参数的方法,其中预先给定要优化的参数的上和下间隔极限值。
现代风能设备是借助于耗费的控制装置运行的复杂构成体。所述控制装置被构造用于根据所述风能设备运营商和所述风能设备所连接到的网络运营商的预先规定而尽可能有利地运行所述风能设备的各种***。在此,尽可能有利一般意味着,获得较高的电能收益,但是其中应当附加地注意尽可能低的噪声发射、驱动支路的以及承载结构的低载荷,并且此外还应当注意相对电网的良好相容性。在此,转子/发电机***有特别的意义。带有其叶片的转子对从风中获取能量、也就是对把风能转换成机械能有决定性的意义,所述机械能又通过发电机被转换成电能。除了结构上预先给定的参数(譬如转子叶片长度和转子叶片的轮廓形状)以外,转子的重要参数是一般可调整的间隙角(Anstellwinkel)。所述间隙角被确定为代表性的断面弦对转子面的角度。所述间隙角对于确定转子叶片的气体动力学情况是特别有意义的。这对于在转子叶片与对转子叶片产生作用的视在风之间的流情况是确定的。所述视在风包含真正的风和由转子叶片的运动诱发的风。也即所述视在风的风强和方向取决于转子的旋转速度,所述转子的旋转速度又取决于真正的风的速度和所述间隙角。从而得出转子转速调节用的反馈***。因此找到参数间隙角的最佳值是困难的。
通常已经使用值作为在运行风能设备时事先所确定的转子叶片间隙角的预先规定。这种方法的缺点在于所述方法高度地取决于事先计算的精度。此外这种方法对于例如因为不可避免的制造公差而造成的转子叶片与理想形状的偏差敏感。因此这种方法总之不导致满意的结果。此外从公开的以前使用还公知,对风能设备进行长时间测量并且从中导出修正值。由此避免上述的缺点,然而这种方法是耗费时间和耗费成本的。
此外公知(DE-A-101 27 451)借助于定时器进行受控的循环式参数改变。该方法所基于的思想是,在预先给定的极限内改变参数直到找到最佳值为止。这种方法的缺点在于,所述方法相对局部最优值是易受影响的。存在全局最优值不被识别的风险。此外该方法具有以下缺点,即所述方法不能在风强和风向的随机波动与因改变了的参数调整造成的真正改善之间进行区别。因此该方法不总是提供满意的结果。
本发明所基于的任务是,如下改进本文开始所述类型的方法,在由于随机波动而复杂化的条件下达到一种良好的优化。根据本发明的解决方案存在于独立权利要求的特征中。有利的改进方案是从属权利要求的主体。
根据本发明,在用于优化风能设备、尤其在其转子/发电机***方面的运行参数的方法中,在确定要优化的参数的上和下间隔极限值的情况下,设置循环,其中用所述间隔极限值交替地运行所述风能设备,其中分别产生具有目标量的数据组,而且通过可调整次数的重复,在形成质量尺度的情况下相对所述间隔极限值分析所述数据组,识别利用较差质量尺度的间隔极限值,通过朝向另一间隔极限值的方向以步进值Δ推移来替换至少该间隔极限值,并且重复所述循环。
本发明所基于的想法是,采用迭代方法用于优化参数。本发明已经认识到通过具有足够大数量的试样的迭代方法可以平衡随机波动,从而所述随机波动在实际上不再对结果起干扰作用。与公知的方法不同,如本发明所述的统计学方法不受随机波动的量(例如风速和风向)影响。从而即使在困难的条件下在实际应用中也是非常良好的。
所述方法在其构思上有极好的简单性,在开始时只需要用于要优化的参数的两个间隔极限值。在此基础上所述方法自动地工作,并且既能够确定在间隔极限值之间的最佳值也能够确定在所述间隔极限值之外的最佳值。本发明通过以下方式达到这一点,即对间隔极限值一个接一个交替地测量并且存储所希望的目标参数。以确定数量的次数重复这种变化交替。根据参数和已经达到的优化质量(通过质量尺度(Gütemaβ)表示),该数量可以是固定给定的或者可变的。此外分别针对两个间隔极限值分析目标量的值,并且根据该成果为每个间隔极限值构成质量尺度。所述间隔尺度是所述风能设备在相应的间隔极限值时工作的效率的准则。通过比较确定,利用所述间隔极限值中的哪个达到较差的质量尺度。所属的间隔极限值是较差的,而另一个则是较好的。该方法规定,用另外的值代替较差的间隔极限值,所述另外的值在朝向较好的间隔极限值的方向上以可调整的步进值Δ被改变。然后用如此在其极限方面改变了的间隔重复该流程。以此方法最后可以在结束时确定所述参数的最佳值。优选地,该参数是转子叶片的间隙角,而且对所有转子叶片是共同的或者对每个转子叶片是特定的。对于如本发明所述的方法具有以下优势,即自动地确定最佳值用于调整转子叶片。借助于本发明不再需要测量风速来计算最佳的间隙角。也不再需要(或者只以较低的精度)测量与风速或者说与风的特性关联的其它参数。如本发明所述的方法能够实现一种摆脱风参数测量的优化。从而譬如在测量风参数时一般在极大程度上出现的(或者只能够通过非常耗费的额外措施避免的)不准确性不再对风能设备的运行起负面作用。譬如典型地在风场中出现的那样,在比较密集地在空间上布置风能设备的情况下这是特别有意义的。这里,由于相邻的风能设备而典型地负面影响风参数(譬如风强或者风向)的测量。从而几乎不能最佳地运行所述风能设备。本发明基于甚至不要求测量所述参数的令人吃惊的认识。取而代之,在分别存在的风条件下与方向和风强无关地利用所述方法确定分别最佳的间隙角。尽管大量的试样或者迭代可能导致延长对方法实施所需要的时间,然而在如本发明所提出的自动化方法中这不起重要的作用。
借助于本发明达到对风能设备的较好的利用。由此降低由于非最佳地选取要优化的参数而造成的收益损失。
下面说明一些所采用的概念:
参数被理解为影响***性能的***系数。它可以是机械的或者电的***的参数,或者是控制装置的参数。
要优化的目标量是***变量。它作为其它变量和参数的结果得出。目标量的例子此外是所输出的电功率、所确定的噪声电平、由于弯曲和/或振动负荷的机器结构载荷、以及网络相容性的大小,譬如尤其是闪变(Flicker)。所述目标量不必是标量,目标量还可以是以向量方式由多个量组成的。
所述间隔极限值可以在所述方法开始时直接被预先给定。然而还可以从运行值(αB)和分散值(Streuwert)(αOFF)计算所述间隔极限值。后者还可以简单地结合进现有的运行控制中。在此把由运行控制以常规方式所确定的参数分别被考虑为运行值(αB)的起始值。于是不需要分开地确定用于开始本发明方法的适当的值。
在一般的情况下在循环结束时改变两个间隔极限值。优选地这通过改变运行值来实现。但是还可以规定,附加地应该减小所述间隔。于是在较好的间隔极限值的情况下以较小的程度进行所述改变,而且以紧缩值δ以较小的方式改变。由此逐渐循环式地缩小所述间隔,直到最后如本发明所述的方法收敛到最佳值为此。还可以规定,所述紧缩值是负的。于是间隔极限值之间的范围扩大。如果应当快速查找适当大的间隔,则这在开始优化时是有利的。
有利地如此长时间地进行对循环的重复,直到达到可预先给定的中断标准ε为止。在此ε有利地代表质量尺度的差别数值。如果该数值足够小,则可以结束所述优化方法。但是不一定需要考虑所述中断标准的质量尺度。还可以规定,如此长时间重复所述循环,直到所述间隔极限值已经达到只还有ε′的间距为止。
有利地借助于预测器(prdiktor)确定步进值Δ和必要时δ。这相对于死板的预先规定的优点是,可以通过所述预测器实现如本发明所述的方法向最佳值的更快速收敛。对于所述预测器可以采用公知的优化方法,例如遗传学算法。
在所证明的实施形式中通过形成和来计算所述质量尺度。这是要特别简单和有效计算的分析或者说质量尺度形成。如果还应当考虑所使用的数据的数量,还可以规定平均值形成。在此,平均值应当广义地被理解;该概念除了算术平均值以外还包含其它的计算方法,例如几何平均值。应当理解的是,还可以规定更耗费的统计学方法,尤其是具有在可预先给定的时间间隔上对数据加权的统计学方法(例如借助于矩形或者汉明窗口)。
通常,应当仅仅优化一个目标量。但是也可能应当优化多个目标量。在此情况下有利地以多维方式形成所述质量尺度。这优选地在向量的设计(Gestalt)中实现。
用于优化的参数优选地是转子叶片间隙角并且所述目标量是所输出的电功率。如在本文开始时所说明,所述转子叶片的间隙角是对于从风能获取用于驱动发电机的机械能的效率的重要标准。从而它对于所产生的电功率并且从而对风能设备的收益是特别起决定性作用的。但是另一方面所述间隙角通过在视在风与单个转子叶片之间的流情况来确定,其中所述视在(scheinbar)风又由真正的风和转子的转速来确定。转子的转速又决定性地通过所述间隙角来确定。也即得出一种反馈的关系,其中可以特别有利地采用如本发明所述的优化方法。
应当理解的是,所述方法还可以被考虑用于其它的参数。例如可以把发电机的转矩特性曲线用作参数。所述发电机的转矩特性曲线同样对转子转速并且从而也对叶片间隙角有决定性的影响。其它适当的参数是风参数,譬如用于确定不准确性的风向标偏移或者在风能设备的风向标区域内的涡流。还可以利用如本发明所述的方法优化其它的参数,譬如风能设备的调节装置(例如PID调节器)的调节参数或者所述风能设备的逆变器的控制参数(例如功率的方差、网络闪变或者谐振)。
已经表明不只采用一个目标量、而是采用多个目标量。例如如果要优化的目标量是所输出的电功率,则优选地还可以附加地设置结构载荷(例如转子叶片)用的尺度、以及噪声发射用的尺度必要时还有机器负荷(损坏等效负荷(damage equivalence load))的参数附加地作为目标量。
此外本发明还涉及一种用于实施如本发明所述的方法的风能设备。所述风能设备包含在下部结构上所布置的吊舱(Gondel),所述吊舱具有在端面上以可旋转方式布置的转子、由此所驱动的用于经逆变器输出电能的发电机,其中设置控制装置和测量装置用于执行本发明方法,所述控制装置具有微处理器和存储器装置。
根据在附图中所示的实施例详细地说明本发明。
图1示出用于实施如本发明所述的方法的风能设备的总视图;
图2示出图1中所示的风能设备的转子的部分视图;
图3示出图1中所示的风能设备的示意性框图;
图4示出如本发明所述的优化方法的框架方法;
图5示出根据如本发明所述的优化方法的实施例的流程图;
图6示出图5中所示的方法的变型的细节图;和
图7示出图5中所示的方法的另一种变型的细节图。
被设置用于实施如本发明所述的方法的风能设备包含被构造为塔架1的下部结构,所述塔架具有所加建的机壳(Maschinenhaus)2。风能设备的多数重要部件布置在所述机壳中或者之上。
在所述机壳2的端面上借助于转子轴50以可旋转方式布置转子3。通过该转子轴50,所述转子3必要时通过传动装置驱动布置在机壳2中的发电机5。所述发电机5可以按不同的结构方式实现,可以是直流、交流或者三相交流发电机。此外还可以是同步或者异步机,具有单或者双馈电。优选地发电机5被实施为双馈电的异步机。发电机5通过逆变器7和在细节上没有进一步示出的连接线路与供电网络9连接。此外设置控制装置6,所述控制装置控制所述风能设备的运行。设有测量装置23用于确定所输出的电功率。所测量的电功率优选地是有效功率P,因为所述有效功率比视在或者无功功率更好地是实际从所述风能设备所产生的功率的尺度。但是还可以规定使用所输出的电能替代所述功率。这具有以下优点,即在测量时在较长的时间间隔上自动地进行积分(Integration)。合理地可以为此考虑在所述风能设备中本来存在的用于所输出的能量的计数器(千瓦时计数器)。从而不但节省了分开的传感器,还自动地进行功率信号的积分,由此降低测量信号中所不期望的噪声。还可以考虑其它参数,所述其它参数是由转子/发电机***所产生的能量或者功率的尺度。这里尤其考虑由转子所输出的机械转矩或者由发电机产生的电转矩,所述转矩可以根据带有或者没有转速估计的运行范围被考虑用于形成效率尺度。
控制装置6的结构在图3中示意地示出。所输出的电功率的测量装置23与模拟/数字转换器61连接。所述模拟/数字转换器被构造用于按规则的、可调整的时间间隔把由测量装置23所提供的信号转换成数据组的数据。所述数据组通过连接线路被传输给中央单元60。所述中央单元60具有用于运行所述风能设备所要求的控制和运行程序的微处理器62。此外存储器64与所述中央单元60连接。发电机5和逆变器7连接在所述中央单元60的输出端上。此外在单元60的输出端上还连接有叶片角度调整装置4。该叶片角度调整装置在下文中详细地说明。
叶片角度调整装置4起调整转子叶片31的间隙角α的作用。如在图2中所示,角α是在转子叶片31的代表性断面弦(Profilsehne)39与转子的旋转平面之间所夹的角,所述转子的旋转平面的法线由转子轴50确定。在图2中示出对图3中所示的转子叶片31的叶片尖端32的观察。断面弦39把在前部区域中的前缘(Nasenkante)35与转子叶片31的后缘34相连接。转子叶片31以其翼根33固定在轮毂4中。转子叶片31具有一种扭曲,其中所述断面弦从叶片尖端32开始向翼根33具有不断变大的间隙角。翼根33在轮毂4的区域中优选地以圆形方式构造,使得可以绕所述圆的中点转动转子叶片31。叶片调整装置4包含在轮毂4的尖端中所布置的驱动电动机40,在其动力输出轴上布置有包含大的齿轮41和小齿轮42的锥齿轮传动装置。小齿轮42啮合在与翼根33共同作用的周围齿中。由此使得在操作驱动电动机40的情况下可以转动转子叶片31,如通过图2中所示的双箭头49表示的那样。
现在说明如本发明所述的方法的流程。参考图4a。在所述方法的开始100时初始化所述风能设备。这意味着设定间隔极限值,从存储器中删除旧的数据并且以公知的方式准备运行所述风能设备。在初始化102时对本发明附加的步骤是起动定时器t并且确定要优化的参数的运行值αB作为第一值,利用所述第一值开始运行。该值可以以公知的方式来确定,如在风能设备中在不用本分明方法的情况下进行的那样。在初始化以后可以开始如本发明所述的优化方法104。
现在参考图5。以运行值αB为出发点,在第一步骤110中分别通过设定上和下间隔极限值αU或αL,即对运行值αB加或者减初始分散值αOFF。把抽样计数器i置零。然后在循环开始对两个间隔极限值之一(在所示的实施例中是间隔极限值αL)进行调整(步骤112)。借助于调整装置4把转子叶片31设定为第一值α(i)=αL。然后用所述间隙角运行所述风能设备(步骤114)。在此控制装置6借助于测量装置23检测在确定的时间间隔所输出的电能和必要时其它的参数。在A/D转换(必要时)之后把如此所确定的测量向量Z(αL)作为数据组DL(i)存储到存储器64中(步骤116)。在下一步骤118中将间隙角α(i)改变为上间隔极限值αU并且用该改变了的间隙角运行所述风能设备(步骤120)。如前所述,由测量装置23的数据和必要时其它的参数构成测量向量并且存储在存储器64中,而且作为上极限值DU(i)的数据组(步骤122)。因此利用以上和下间隔极限值交替地运行风能设备来完成抽样提取。现在在结束时把抽样计数器i提高一个值(步骤124)。如果如此进行的抽样的数量在可预先调整的极限n以下,则从步骤112起如此长时间地重新提取抽样直到其数量等于可预先调整的值n为止(步骤126)。n的值例如在100至100000之间的范围,已经证明尤其是在1000至10000之间的范围。例如根据在数据组中所包含的参数的方差,该数量优选地是可变的。获得抽样的时间间隔有利地根据所考虑的参数来选择。在具有间隙角α的所示实施例中,持续时间有利地在10与120秒之间。对于作为参数的转矩特性曲线,所述持续时间有利地在30秒与10分钟之间,并且对于调节参数有利地在10秒与10分钟之间。对于动态的量(如逆变器的参数),应当优选较短的持续时间,例如在10毫秒与30秒之间。该持续时间的选择以这样的认识为基础:优选地将所述持续时间选择得如此长,使得消除非稳定的效应,例如由于空气流(动态涡区)的惯性所引起的效应。
在抽样提取过程结束以后从步骤128开始分析过程。对于从0至n-1的所有(i)调用和分析下和上间隙角DL(i)和DU(i)的包含在存储器64中的数据组。该分析可以涉及数据组的所有元素或者也可以只涉及其中的部分。在第一所述的情况下优选地借助于加权系数把各个元素与标量相关联。在第二所述情况下可以直接地考虑数值。质量尺度可以是耗费的多参数的非线性函数。但是也可以设置一种简单的质量尺度,对于其构成不需要动用所存储的单个值。这样一种质量尺度的优点是,它可以在进行的抽样提取循环期间连续地被构成。在此直接地处理所测量的值用于形成质量尺度。这具有以下优点,即不要求存入所测量的值。这种质量尺度的例子是例如在最佳的快速转数(Schnelllaufzahl)的范围中运行的风能设备的在经由循环被馈入网络的能量的值总和。对该能量值按照间隔极限值分开地求和;这可以在测量时连续地进行,使得不需要存储。为了确定在提取抽样时是否实际上在最佳的快速转数的范围内运行所述风能设备,有利地设置运行方式探测器22。所述运行方式探测器被构造用于借助于转子3的转速确定是否在该范围中运行所述设备。所述探测器有利地被构造为阈值开关,具有下限转速和上限转速,最佳的快速转数的运行范围处于所述下限转速与上限转速之间。所述探测器22不一定需要用转速作输入信号,还可以考虑由所述风能设备所输出的电功率用于确定。常常也是如下情况,即在机器控制装置6中对于运行方式已经存在相应的状态信号。于是读取该信号就足够了。于是不要求分开的传感器。用探测器22确保只考虑这样的测量值作统计学方法的抽样,其中在最佳的快速转数的范围内运行所述风能设备。如果不是这样的情况,则抽样是无效的并且不能被使用。放弃所述抽样并且重复所述抽样提取。
能够进一步简化如本发明所述的方法。不是绝对必要地需要设置测量装置23、A/D转换器61和存储器64。常常用于电机量的尺度并且必要时本来来自风能设备的运行控制设备的其它的所使用的参数可供使用,而且在许多情况下还已经作为平均值可用。按照如本发明所述的方法可以直接进一步处理所述参数。
在步骤128结束时,提供值GL和GU作为两个间隔极限值的质量尺度。在下一步骤130中检验这两个质量尺度GU和GL是否相同大小(具有容差ε)。在不相等的情况下检验较好的质量尺度属于这两个间隔极限值的哪个。如果上间隔极限值已达到了较好的质量尺度,则把运行值αB增加一个步进值Δ(步骤134)。如果下间隔极限值已经达到了较好的质量尺度,则把运行值αB减小一个步进值Δ(步骤136)。在回跳137以后,从步骤110重新开始所述方法,并且继续所述方法如此长时间,直到最后达到最佳值。这通过在步骤132中比较质量尺度来确定。在肯定的情况下所述优化方法是成功的并转入调节运行138。因此所述优化方法到达其结束140。进一步的流程如在图4a中示出。
现在再回到图4a,用如此所确定的最佳值运行风能设备(步骤108)。这继续进行如此长时间(返回109)直到走完可调整的重复时间tW为止(步骤106)。然后进行向优化方法(104)的回跳(107)以重新实施。直到在步骤106中可预先确定的重复时间走完的等待不需要导致重复本发明方法104的唯一标准。可替代地或者附加地,可以设置其它的标准(参见图4b)。例如在图4b中示出一种扩展(步骤106′),据此附加地考察所采用的参数之一(例如电功率)的重要变化。如果超过可预先调整的极限值μ,则在所述重复时间还没有走完的情况下也进行回跳107。
本发明不限于在图5中所示的实施例。可以设想本发明优化方法的各种变型。从而在图6中示出两个相互独立的变型。第一个涉及在迭代时间隔极限值的变化。与在步骤134中不同,在步骤134′中不是推移运行值αB且从而推移两个间隔极限值,而是直接地确定分别以步进值Δ增加的新的间隔极限值。第二变型涉及间隔宽度的改变。这例如可以以在步骤134′中所示的方式实现。可以不变地使下间隔极限值αL以步进值Δ增加。但是不是使上间隔极限值以相同的数值增加,而是所述数值以紧缩值δ减小。在此δ也可以是与Δ相同的值,也就是说上间隔极限值保持不变。由此实现把通过两个起始宽度所确定的间隔以紧缩值δ变小,从而使如本发明所述的方法更快速地收敛。与之对应地在步骤135′中以不变的方式使上间隔极限值以步进值Δ减小;而下间隔极限值αL只以Δ-δ减小。
应当理解的是,于是在这种变型的情况下在步骤110中不重新初始化间隔极限值。以相应的方式,可替代地还可以规定使分散值αOFF以紧缩值的一半δ/2减小。由此同样得出间隔以紧缩值δ的紧缩(Verengung)。
为了确定步进值Δ和必要时δ,优选地采用一种预测器。如在图7中所示,为此在步骤131中在质量尺度的所确定的值以及间隔极限值的基础上,必要时还在把在存储器64中所包含的数据组计算在内的情况下执行两个预测器功能Φ和Ψ。借助于所述预测器功能可以把步进值Δ和紧缩值δ匹配于相应的情况。此外还可以规定代替地通过预测器在特性曲线或者查找表的基础上确定步进值Δ和紧缩值δ。这样的优点是可以在如本发明所述的方法的开始和结束时在选择步进值Δ和紧缩值δ方面考虑经验值。此外这还提供计算简单的优点。从而必要时可以在所述方法开始时用较大的步进值工作以达到更快速的收敛,在稍后用较小的步进值工作以达到较高的精度。

Claims (14)

1.用于优化风能设备的、尤其是在其转子/发电机***方面的运行参数的方法,在确定要优化的参数的上和下间隔极限值(110)的情况下,其特征在于,
具有用所述间隔极限值交替地运行(112、114、118、120)所述风能设备的循环,其中分别产生具有目标量的数据组(116、122),而且通过可调整次数的重复(126),
在形成质量尺度的情况下相对所述间隔极限值分析所述数据组,
识别利用较差的质量尺度的间隔极限值(130),
通过朝向另一间隔极限值的方向以步进值Δ推移来替换至少该间隔极限值(134、136),
重复所述循环(137)。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,直接预先给定所述间隔极限值。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述间隔极限值通过运行值(αB)和分散值(αOFF)确定。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,为了至少改变较差的间隔极限值而以步进值Δ来改变运行值(αB)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,优选地通过减小分散值(αOFF),以紧缩值δ减小所述间隔极限值的间距。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,如此长时间地进行对所述循环的重复,直到达到可预先给定的中断标准(ε)为止(130)。
7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,如此长时间进行对所述循环的重复,直到所述间隔极限值已经达到间距(ε′)为止。
8.如权利要求3或者4所述的方法,其特征在于,使用预测器用于确定步进值Δ和必要时紧缩值δ(131)。
9.如以上权利要求中任一项的方法,其特征在于,通过形成和来计算统计学质量尺度(128)。
10.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述数据组包含多个目标量,并且以多维方式形成所述质量尺度。
11.如以上权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述参数是转子叶片的间隙角并且目标量是所输出的电功率或者能量。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法,其特征在于,所述参数是转矩特性曲线。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法,其特征在于,作为目标量附加地采用结构载荷和/或噪声发射。
14.风能设备,具有在下部结构(1)上所布置的机壳(2)和在所述机壳的端面上以可旋转方式布置的转子(3)、由此驱动的用于经由逆变器(7)输出电能的发电机(5)、和包括微处理器(60)和存储器装置(64)的控制装置(6)、以及测量装置(32),其特征在于,
所述控制装置(6)被构造用于实施如权利要求1至13之一所述的方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102200096A (zh) * 2010-03-26 2011-09-28 通用电气公司 用于优化风力涡轮机操作的方法和装置
CN101235799B (zh) * 2007-02-02 2013-10-23 通用电气公司 用于优化风力涡轮机操作的方法
CN109308005A (zh) * 2018-09-10 2019-02-05 东方电气自动控制工程有限公司 一种基于工况寻优的变转速抽水蓄能机组协调控制方法
CN116305642A (zh) * 2023-03-09 2023-06-23 之江实验室 永磁同步电机公差敏感度的分析方法及其装置及计算机可读存储介质

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7560823B2 (en) * 2006-06-30 2009-07-14 General Electric Company Wind energy system and method of operation thereof
DE102007014863A1 (de) * 2007-03-26 2008-10-02 Repower Systems Ag Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DE102007030501A1 (de) * 2007-06-30 2009-01-02 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Einlaufen einer Triebstrangkomponente einer Windenergieanlage und Windenergieanlage zur Ausführung dieses Verfahrens
DE102007044601A1 (de) * 2007-09-19 2009-04-09 Repower Systems Ag Windpark mit Spannungsregelung der Windenergieanlagen und Betriebsverfahren
US8098054B2 (en) * 2007-10-10 2012-01-17 John Alexander Verschuur Optimal load controller method and device
US7573149B2 (en) * 2007-12-06 2009-08-11 General Electric Company System and method for controlling a wind power plant
US8057174B2 (en) * 2008-10-09 2011-11-15 General Electric Company Method for controlling a wind turbine using a wind flow model
EP2175129A1 (en) 2008-10-10 2010-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Adaptive adjustment of the blade pitch angle of a wind turbine
ES2433415T3 (es) 2008-11-18 2013-12-10 Vestas Wind Systems A/S Un procedimiento para controlar el funcionamiento de una turbina eólica
DE102009017939A1 (de) * 2009-04-17 2010-11-11 Nordex Energy Gmbh Windpark mit mehreren Windenergieanlagen sowie Verfahren zur Regelung der Einspeisung von einem Windpark
US8275489B1 (en) * 2009-04-21 2012-09-25 Devine Timothy J Systems and methods for deployment of wind turbines
US7945350B2 (en) * 2009-07-07 2011-05-17 General Electric Company Wind turbine acoustic emission control system and method
DE102010024251A1 (de) * 2010-06-18 2011-12-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Schätzwerts für zumindest eine Messgröße einer Windkraftanlage
AU2011202348A1 (en) 2011-03-11 2012-09-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Blade pitch control system, wind turbine generator, and blade pitch control method
EP2565442A1 (en) * 2011-09-05 2013-03-06 Siemens Aktiengesellschaft System and method for operating a wind turbine using adaptive reference variables
DE102011119942A1 (de) * 2011-12-01 2013-06-06 Powerwind Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und zur Ausübung des Verfahrens befähigte Windenergieanlage
US9201410B2 (en) 2011-12-23 2015-12-01 General Electric Company Methods and systems for optimizing farm-level metrics in a wind farm
WO2014201018A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-18 Uprise Energy, LLC Wind energy devices, systems, and methods
US9878775B2 (en) * 2013-12-30 2018-01-30 X Development Llc Dual-pitch support for a propeller
US9683552B2 (en) 2014-03-06 2017-06-20 General Electric Company System and method for robust wind turbine operation
US20160171401A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Hao Wu Layout optimization for interactional objects in a constrained geographical area
DE102016117190A1 (de) 2016-09-13 2018-03-15 fos4X GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands wenigstens einer Windkraftanlage und Computerprogrammprodukt
DE102016121961A1 (de) * 2016-11-15 2018-05-17 Wobben Properties Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage und zugehörige Windenergieanlage
US10697439B2 (en) 2017-06-14 2020-06-30 General Electric Company Offset toggle method for wind turbine operation

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994684A (en) * 1989-01-30 1991-02-19 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Doubly fed generator variable speed generation control system
DE19934415B4 (de) * 1999-07-22 2005-03-17 Frey, Dieter, Dr.-Ing. Verfahren zur Windnachführung bei Windenergieanlagen
DE10011393A1 (de) * 2000-03-09 2001-09-13 Tacke Windenergie Gmbh Regelungssystem für eine Windkraftanlage
DE10127451C5 (de) * 2001-06-07 2016-09-01 Aloys Wobben Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage
US7002259B2 (en) * 2001-08-22 2006-02-21 Clipper Windpower Technology, Inc. Method of controlling electrical rotating machines connected to a common shaft
DE10323785B4 (de) * 2003-05-23 2009-09-10 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Erkennen eines Eisansatzes an Rotorblättern

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101235799B (zh) * 2007-02-02 2013-10-23 通用电气公司 用于优化风力涡轮机操作的方法
CN102200096A (zh) * 2010-03-26 2011-09-28 通用电气公司 用于优化风力涡轮机操作的方法和装置
CN102200096B (zh) * 2010-03-26 2015-07-29 通用电气公司 用于优化风力涡轮机操作的方法和装置
CN109308005A (zh) * 2018-09-10 2019-02-05 东方电气自动控制工程有限公司 一种基于工况寻优的变转速抽水蓄能机组协调控制方法
CN116305642A (zh) * 2023-03-09 2023-06-23 之江实验室 永磁同步电机公差敏感度的分析方法及其装置及计算机可读存储介质
CN116305642B (zh) * 2023-03-09 2024-05-10 之江实验室 永磁同步电机公差敏感度的分析方法及其装置及计算机可读存储介质

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ES2383814T3 (es) 2012-06-26
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US7571013B2 (en) 2009-08-04
EP1817495A1 (de) 2007-08-15

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