DE102010032120A1 - Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine - Google Patents
Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010032120A1 DE102010032120A1 DE102010032120A DE102010032120A DE102010032120A1 DE 102010032120 A1 DE102010032120 A1 DE 102010032120A1 DE 102010032120 A DE102010032120 A DE 102010032120A DE 102010032120 A DE102010032120 A DE 102010032120A DE 102010032120 A1 DE102010032120 A1 DE 102010032120A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- acceleration
- rotor
- rotor blade
- determining
- bending angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 123
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 32
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 23
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 20
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/80—Diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/331—Mechanical loads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
- F05B2270/807—Accelerometers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren (900) zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes (300) einer Windkraftanlage (210). Das Verfahren (900) umfasst einen Schritt des Einlesens (910) zumindest eines Beschleunigungssignals (a1), das eine im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotorebene (320) der Windkraftanlage wirkende Beschleunigung des Rotorblattes repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren (900) einen Schritt des Bestimmens (920) des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des Beschleunigungssignals.The present invention provides a method (900) for determining a bending angle of a rotor blade (300) of a wind turbine (210). The method (900) comprises a step of reading in (910) at least one acceleration signal (a1) which represents an acceleration of the rotor blade which acts essentially perpendicular to a rotor plane (320) of the wind turbine. The method (900) further comprises a step of determining (920) the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage gemäß den Unabhängigen Patentansprüchen.The present invention relates to a method and an apparatus for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine according to the independent claims.
Windenergieanlagen werden über die Verstellung der Rotorblätter um ihre Längsachse und das Generatormoment geregelt. Regelgröße für die Pitchregelung ist die Rotordrehgeschwindigkeit und Stellgröße sind die Pitchwinkel der Rotorblätter. Bei herkömmlichen Anlagen wird die kollektive Pitchregelung CPC (CPC = Collective Pitch Control) verwendet. Hierbei werden die drei Rotorblätter alle mit dem gleichen Pitchwinkel verstellt. Bei Windenergieanlagen mit horizontaler Achse und mindestens zwei Rotorblättern wird durch synchrone Verstellung der Blattwinkel die Drehzahl oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit so geregelt, dass durch die Änderung des Anstellwinkels der aerodynamische Auftrieb und somit das Antriebsmoment in solcher Weise verringert wird, dass die Anlage im Bereich der Nenndrehzahl betrieben werden kann. Bei Windgeschwindigkeiten oberhalb der Abschaltgeschwindigkeit wird dieser Blattverstellmechanismus zudem als Bremse benutzt, indem die Blätter mit der Nase in den Wind gestellt werden, so dass der Rotor keine nennenswerten Antriebsmomente mehr liefert. Bei dieser kollektiven Blattverstellung ergeben sich aufgrund asymmetrischer aerodynamischer Lasten Nick- und Giermomente auf die Gondel. Die asymmetrischen Lasten entstehen z. B. durch Windscherungen in vertikaler Richtung (Grenzschichten), Gierwinkelfehler, Böen und Turbulenzen, Aufstauung der Strömung am Turm etc. Ein bekannter Ansatz, diese asymmetrischen aerodynamischen Lasten zu reduzieren, besteht darin, den Anstellwinkel der Blätter individuell zu verstellen (engl.: Individual Pitch Control = IPC). Für diesen Regelungsansatz ist es notwendig die Biegemomente (insb. Schlagbiegemomente), welche an der Rotorblattwurzel vorherrschen, zu bestimmen. Die Biegemomente dienen dann als Regelgröße für die individuelle Blattverstellung. Für die Bestimmung der Biegemomente können DMS-Sensoren (DMS = Dehnungsmesstreifen) verwendet werden, welche an der Rotorblattwurzel appliziert werden. Die Problematik bei den DMS-Sensoren besteht in der Applikation und Bruchgefahr, sowie der geringen Lebensdauer.Wind turbines are controlled by the adjustment of the rotor blades about their longitudinal axis and the generator torque. The controlled variable for the pitch control is the rotor speed and the manipulated variable is the pitch angle of the rotor blades. In conventional systems, the collective pitch control CPC (collective collective pitch control) is used. Here, the three rotor blades are all adjusted with the same pitch angle. In wind turbines with horizontal axis and at least two rotor blades is synchronized adjustment of the blade angle, the speed above the rated wind speed regulated so that the change in the pitch of the aerodynamic lift and thus the drive torque is reduced in such a way that the system operated in the range of rated speed can be. At wind speeds above the shutdown speed, this blade pitch mechanism is also used as a brake by putting the blades nose-to-wind so that the rotor no longer delivers any significant drive torque. As a result of this asymmetric aerodynamic load, pitching and yawing moments on the nacelle result from this collective pitch adjustment. The asymmetric loads arise z. As by wind shear in the vertical direction (boundary layers), yaw angle errors, gusts and turbulence, impoundment of the flow at the tower, etc. A known approach to reduce these asymmetric aerodynamic loads, is to adjust the pitch of the leaves individually (Engl .: Individual Pitch Control = IPC). For this control approach, it is necessary to determine the bending moments (in particular impact bending moments) prevailing at the rotor blade root. The bending moments then serve as a control variable for the individual blade adjustment. For the determination of the bending moments strain gauge sensors (DMS = strain gauges) can be used, which are applied to the rotor blade root. The problem with the DMS sensors is the application and risk of breakage, as well as the short service life.
Andere Verfahren, wie sie beispielsweise in der
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine verbesserte Bestimmung der Belastung eines Rotorblattes einer Windkraftanlage ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device which enables an improved determination of the load of a rotor blade of a wind turbine.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Gegenstände der Unteransprüche sowie der folgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the subject matters of the dependent claims and the following description.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Einlesen zumindest eines Beschleunigungssignals, das eine auf das Rotorblatt wirkende Beschleunigung repräsentiert; und
- – Bestimmen des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des Beschleunigungssignals.
- - reading at least one acceleration signal representing an acceleration acting on the rotor blade; and
- - Determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Rotorblattes einer Windkraftanlage, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
- – eine Schnittstelle zum Einlesen eines Beschleunigungssignals, das eine auf das Rotorblatt wirkende Beschleunigung repräsentiert; und
- – eine Einheit zum Bestimmen des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des Beschleunigungssignals.
- An interface for reading in an acceleration signal representing an acceleration acting on the rotor blade; and
- A unit for determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine using the acceleration signal.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und der zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory is stored and used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program is executed on a control device or a device.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Biegung des Rotorblatts der Windkraftanlage in einem vorbestimmten Zusammenhang zu einem Biegemoment dieses Rotorblatts an der Blattwurzel steht. Zur Bestimmung der Biegung wird insbesondere eine Beschleunigung oder ein Beschleunigungssignal verwendet, das im Wesentlichen senkrecht zur Rotorebene gemessen wird. Als zusätzliches Beschleunigungssignal kann auch die Beschleunigung in Blattlängsrichtung verwendet werden. Als Rotorebene wird dabei eine virtuelle oder tatsächliche Ebene bezeichnet, in der sich die Rotorblätter um die Rotorachse der Windkraftanlage drehen. Dies bedeutet, dass die im vorliegenden Ansatz verwendete Beschleunigung eine Beschleunigung in Richtung der Rotorachse darstellt. Unter Kenntnis dieses vorbestimmten Zusammenhangs kann in diesem Fall aus der Beschleunigung des Rotorblatts oder zumindest eines Teils des Rotorblatts ein Rückschluss auf das vorliegende Biegemoment an der Blattwurzel dieses Rotorblatts gezogen werden, so dass eine herkömmliche Regelungseinheit zur Bestimmung des Blattpitchwinkels unter Verwendung etwas modifizierter Regelungsparameter weiter verwendet werden kann. Dabei muss nicht zwingend der Rückschluss auf das vorliegende Biegemoment an der Blattwurzel gezogen werden sondern es kann vielmehr auch eine direkte Berechnung des einzustellenden Anstellwinkels auf der Basis der gemessenen oder eingelesenen Beschleunigung erfolgen. In diesem Fall wird also aus der bestimmten Beschleunigung die Blattdurchbiegung (d. h. ein Wert beta) ermittelt, woraus der IPC-Pitchwinkel respektive der Anstellwinkel der Rotorblätter bestimmt wird. Die vorgestellte Regelung kann somit das Biegemoment (bzw. den Biegewinkel) verwenden und bestimmt dann den sogenannten Pitchwinkel des Rotorblatts. Dabei lässt sich für den Begriff „Pitchwinkel” auch der Begriff „Anstellwinkel” verwenden. Aus dem Biegewinkel kann also der Anstellwinkel oder der individuelle Anstellwinkel für das Rotorblatt bestimmt werden.The invention is based on the finding that the bending of the rotor blade of the wind turbine is in a predetermined relationship to a bending moment of this rotor blade at the blade root. To determine the bend, in particular an acceleration or an acceleration signal is used, which is measured substantially perpendicular to the rotor plane. As an additional acceleration signal, the acceleration in the blade longitudinal direction can also be used. In this case, a virtual plane or actual plane in which the rotor blades rotate about the rotor axis of the wind power plant is referred to as the rotor plane. This means that the acceleration used in the present approach represents an acceleration in the direction of the rotor axis. Knowing this predetermined relationship, in this case the acceleration of the rotor blade or at least of a part of the rotor blade can be used to draw the present bending moment at the blade root of this rotor blade, so that a conventional control unit for determining the pitch angle using further modified control parameters continues to be used can be. In this case, it is not absolutely necessary to draw the conclusion on the present bending moment at the blade root, but rather, it is also possible to carry out a direct calculation of the setting angle to be set on the basis of the measured or read-in acceleration. In this case, the sheet deflection (ie a value β) is determined from the determined acceleration, from which the IPC pitch angle or the angle of attack of the rotor blades is determined. The presented control can thus use the bending moment (or the bending angle) and then determines the so-called pitch angle of the rotor blade. In this case, the term "pitch angle" can also be used for the term "pitch angle". From the bending angle so the angle of attack or the individual angle of attack for the rotor blade can be determined.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass herkömmliche Regelungseinheiten weiterverwendet werden können, so dass keine kostenintensive Neuentwicklung einer Regelungseinheit für die Regelung der Anstellwinkel der Rotorblätter der Windkraftanlage erforderlich ist. Zugleich können zur Bereitstellung der verwendeten Sensorgrößen Sensoren eingesetzt werden, die deutlich robuster gegen Alterungserscheinungen und Messfehler sind. Nachdem Windkraftanlagen für eine lange Laufzeit ausgelegt sind und insbesondere ein Austausch von Rotorblättern sehr kostenintensiv ist, gewinnt der vorstehend genannte Vorteil noch weiter an Gewicht. Auch eine einfache und kostengünstige Nachrüstung wird mit dem hier vorgestellten Ansatz möglich.The present invention has the advantage that conventional control units can continue to be used, so that no costly new development of a control unit for controlling the angle of attack of the rotor blades of the wind turbine is required. At the same time sensors can be used to provide the sensor sizes used, which are significantly more robust against aging phenomena and measurement errors. After wind turbines are designed for a long term and in particular an exchange of rotor blades is very expensive, the above advantage gains even more weight. Even a simple and cost-effective retrofitting is possible with the approach presented here.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens ein Verlauf der Beschleunigung erfasst werden, wobei im Schritt des Bestimmens aus dem Verlauf der Beschleunigung ein Spektrum ermittelt wird und der Anstellwinkel unter Verwendung des ermittelten Spektrums bestimmt wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung eines Spektrums, welches über einen bestimmten Zeitraum ermittelt und nachfolgend in den Frequenzbereich transformiert wurde, kleinere Messfehler kompensiert werden können. Dabei kann ausgenutzt werden, dass durch den Umlauf des Rotorblatts oder der Rotorblätter physikalische Einflüsse an bestimmten Positionen im Flugkreis des Rotorblatts periodisch auftreten, nämlich genau dann, wenn das Rotorblatt die bestimmte Position im folgenden Umlauf wieder erreicht.According to a favorable embodiment of the present invention, a course of the acceleration can be detected in the step of reading in, wherein in the step of determining from the course of acceleration, a spectrum is determined and the angle of attack is determined using the determined spectrum. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that smaller measurement errors can be compensated by the use of a spectrum, which was determined over a certain period of time and subsequently transformed into the frequency range. It can be exploited that occur by the circulation of the rotor blade or the rotor blades physical influences at certain positions in the flight circle of the rotor blade periodically, namely, exactly when the rotor blade reaches the specific position in the following circulation again.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Schritt des Bestimmens ein Vergleich des ermittelten Spektrums mit einem bereitgestellten Spektrum durchgeführt wird, wobei das Bestimmen des Anstellwinkels unter Verwendung eines Vergleichsergebnisses zwischen dem ermittelten Spektrum und dem bereitgestellten Spektrum bestimmt wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine gute und zuverlässige Bestimmung des bereitgestellten Spektrums möglichst ist. Hierbei kann beispielsweise ein Mittelwert aus einer Vielzahl von aufgenommenen Spektren bestimmt werden, wobei ein solches bereitgestelltes Spektrum dann auch gewisse Variationen der Umgebungsbedingungen abbilden kann.It is particularly advantageous if in the step of determining a comparison of the determined spectrum with a provided spectrum is carried out, wherein the determination of the angle of attack is determined using a comparison result between the determined spectrum and the provided spectrum. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a good and reliable determination of the provided spectrum is possible. In this case, for example, an average value can be determined from a multiplicity of recorded spectra, wherein such a provided spectrum can then also represent certain variations of the environmental conditions.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens eine Bewegung des Rotorblattes im Wesentlichen senkrecht zur Rotorebene aktiv bewirkt werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bereits für bestimmte, häufig auftretende Szenarien zu erwartende Spektren gemessen oder berechnet und in einem Speicher abgelegt werden können. Beispielsweise kann in diesem Fall jedem im Speicher abgelegten Spektrum ein bestimmter Biegewinkel zugeordnet sein. Auf diese Weise kann im praktischen Einsatz eine numerisch oder schaltungstechnisch sehr einfache Umsetzung der Bestimmungen des Biegewinkels erfolgen, da im Wesentlichen ein Vergleich des ermittelten Spektrums mit einem oder mehreren Spektren aus dem Speicher zu erfolgen braucht, um aus dem Vergleichsergebnis eine bereits recht genaue Größe für den Biegewinkel zu erhalten, wenn das ermittelte Spektrum in etwa einem bestimmten Spektrum entspricht, dem dieser Biegewinkel zugeordnet ist.According to a particular embodiment of the present invention, in the step of reading a movement of the rotor blade substantially perpendicular to the rotor plane can be effected actively. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that spectra already to be expected for specific, frequently occurring scenarios can be measured or calculated and stored in a memory. For example, in this case each spectrum stored in the memory can be assigned a specific bending angle. In this way, a numerically or circuitally very simple implementation of the determinations of the bending angle can be carried out in practice, since essentially a comparison of the determined spectrum with one or more spectra needs to be made from the memory in order to obtain an already quite accurate size for the comparison result to obtain the bending angle if the determined spectrum corresponds approximately to a certain spectrum, which is assigned to this bending angle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Bestimmens eine Tiefpass-Filterung und/oder eine Kalman-Filterung des Beschleunigungssignals durchgeführt werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Filterung eine Glättung des eingelesenen Messwertes erhalten wird, der die Stabilität des Regelungsverhaltens für den Anstellwinkel erhöht. Insbesondere werden dabei hochfrequente Signal-Störanteile weggefiltert und das reine Nutzsignal, welches die gewünschten auszuwertenden Informationen bezüglich der Gravitation und Fliehkraft trägt, bleibt erhalten. According to another embodiment of the present invention, low-pass filtering and / or Kalman filtering of the acceleration signal may be performed in the step of determining. Such an embodiment of the present invention has the advantage that a smoothing of the read-in measured value is obtained by the filtering, which increases the stability of the control behavior for the angle of attack. In particular, high-frequency signal interference components are filtered away and the pure useful signal, which carries the desired information to be evaluated with respect to gravity and centrifugal force, is retained.
Ferner kann auch in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Schritt des Bestimmens zur Bestimmung des Biegewinkels eine Information über eine Biegesteifigkeit oder eine Näherung der Biegesteifigkeit, eine Information über einen Abstand eines das Beschleunigungssignal bereitstellenden Beschleunigungssensors von einer Rotorachse, einem Neigungswinkel der Rotorachse gegenüber der Horizontalen und/oder einer Beschleunigung eines Turmkopfes der Windkraftanlage verwendet werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass hierdurch eine sehr präzise Abschätzung des an der Blattwurzel auftretenden Biegemoments möglich ist, so dass eine geringe Änderung der Parametrierung von bereits verwendeten Regelungseinheiten erforderlich ist. Dies ist insbesondere deshalb relevant, da die derzeit verwendeten Regelungseinheiten die Regelung des Anstellwinkels für ein Rotor blatt auf der Basis eines aufgetretenen Biegemoments ermitteln, so dass ein Austausch der Regelungsgröße sehr einfach umgesetzt werden kann.Furthermore, in another embodiment of the invention, in the step of determining the bending angle, information about a bending stiffness or an approximation of the bending stiffness, information about a distance of an acceleration sensor providing the acceleration signal from a rotor axis, an angle of inclination of the rotor axis relative to the horizontal and / or an acceleration of a tower head of the wind turbine can be used. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that in this way a very precise estimation of the bending moment occurring at the blade root is possible, so that a small change in the parameterization of already used control units is required. This is particularly relevant because the currently used control units determine the control of the angle of attack for a rotor blade on the basis of an occurring bending moment, so that an exchange of the control variable can be implemented very easily.
Um eine möglichst präzise Ermittlung des Biegewinkels des Rotorblatts zu erhalten kann im Schritt des Bestimmens aus dem Beschleunigungssignal ein zeitlicher Verlauf der Beschleunigung an einer Position des Rotorblattes ermittelt werden und der Biegewinkel oder die Blattdurchbiegung des Rotorblattes unter Verwendung des ermittelten Verlaufs bestimmt werden. Der zeitliche Verlauf kann sich dabei über einen Rotorblattumlauf um die Rotorachse erstrecken. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt die Biegung des Rotorblattes dadurch, dass die Lage relativ zur Erdbeschleunigung bestimmt wird, welche bei der Messung der Beschleunigung des Rotorblatts periodisch einmal verstärkend und einmal reduzierend auf das gemessene Sensorsignal wirkt.In order to obtain the most accurate possible determination of the bending angle of the rotor blade can be determined in the step of determining from the acceleration signal, a time course of the acceleration at a position of the rotor blade and the bending angle or the sheet deflection of the rotor blade can be determined using the determined course. The time course can extend over a rotor blade circulation around the rotor axis. Such an embodiment of the present invention determines the bending of the rotor blade in that the position is determined relative to the acceleration of gravity, which in the measurement of the acceleration of the rotor blade periodically amplifying once and once reducing acting on the measured sensor signal.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens ein weiteres Beschleunigungssignal eingelesen werden, das in Richtung der Längsachse des Rotorblattes gemessen wird. Dabei wird im Schritt des Bestimmens des Biegewinkels des Rotorblattes der Windkraftanlage unter Verwendung des weiteren Beschleunigungssignals bestimmt.According to another embodiment of the present invention, in the read-in step, a further acceleration signal can be read in, which is measured in the direction of the longitudinal axis of the rotor blade. In this case, in the step of determining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine is determined using the further acceleration signal.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Gleiche oder ähnlich wirkende Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmalden ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmalden ersten Schritt oder nur das zweite Merkmalden zweiten Schritt aufweist.The same or similar elements may be provided in the following figures by the same or similar reference numerals. Furthermore, the figures of the drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. It is clear to a person skilled in the art that these features are also considered individually or that they can be combined to form further combinations not explicitly described here. Furthermore, the invention in the following description may be explained using different dimensions and dimensions, wherein the invention is not limited to these dimensions and dimensions to understand. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described. If an embodiment includes a "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step, then this may be read such that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature of the first step and the second feature (s) second step, and according to another embodiment, either only the first feature comprises the first step or only the second feature comprises the second step.
Ein besonderes Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit bereitzustellen, um durch ein Regelungsverfahren die Gier- und Nickmomente auf die Gondel zu minimieren, die durch asymmetrische aerodynamische Lasten entstehen. Stellgrößen sind günstigerweise die individuellen Anstellwinkel der Blätter der Windkraftanlage. Ein wichtiger Aspekt dabei ist, dass die Regelgrößen gemäß dem hier vorgestellten Ansatz über Beschleunigungssensoren an den Rotorblättern ermittelt werden. Dafür wird in mindestens einem Rotorblatt mindestens ein Beschleunigungssensor eingebaut, der Beschleunigungen in Schlagrichtung (d. h. senkrecht zur Rotorebene) messen kann. Dies bietet den Vorteil, dass hierbei Punktsensoren verwendet werden können, die einfach in den Blätter zu applizieren sind, einfach auszutauschen sind und statische Fehler wie Spannungen durch Temperaturunterschiede und das inhomogene Blattmaterial nicht erfassen. Zudem sind unter Umständen die Sensoren schon vorhanden, wenn ein Condition Monitoring der Blätter installiert ist.A particular object of the invention is to provide a way to minimize by a control method the yawing and pitching moments on the nacelle caused by asymmetric aerodynamic loads. Manipulated variables are favorably the individual angles of incidence of the blades of the wind turbine. An important aspect here is that the controlled variables are determined according to the approach presented here via acceleration sensors on the rotor blades. For this, at least one acceleration sensor is installed in at least one rotor blade, which can measure accelerations in the direction of impact (that is, perpendicular to the rotor plane). This offers the advantage that in this case point sensors can be used which are easy to apply in the leaves, are easy to replace and static errors such as tensions due to temperature differences and the inhomogeneous sheet material does not capture. In addition, the sensors may already be present if condition monitoring of the blades is installed.
Um die nachfolgend verwendeten Größen der Bewegungsmöglichkeiten einer Windkraftanlage einheitlich zu definieren, wird auf die Darstellung gemäß der
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Nutzung von Beschleunigungssignalen aus Sensoren am Blatt und die Verarbeitung dieser Signale innerhalb eines Regelungsverfahrens erfolgen kann, um über die individuelle Verstellung der Blattanstellwinkel die Gier- und Nickmomente an der Gondel zu reduzieren.An important aspect of the present invention can be seen in that the use of acceleration signals from sensors on the blade and the processing of these signals can be done within a control method to reduce the yawing and pitching moments on the nacelle via the individual adjustment of blade pitch angles.
Ein System, bei dem die vorliegende Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel eingesetzt werden kann, ist in der
Durch die Verwendung von Beschleunigungssignalen, die eine Beschleunigung der einzelnen Rotorblätter im Schlagrichtung repräsentieren, lässt sich eine sehr einfache Modifikation von bereits bestehenden Regelungssystemen für die individuellen Anstellwinkel der Rotorblätter einer Windkraftanlage umsetzen. Herkömmliche Windkraftanlagen nutzen nämlich meist die Biegemomente an der Blattwurzel der Rotorblätter für die Einstellung der individuellen Anstellwinkel der betreffenden Rotorblätter. Da jedoch meist ein einfacher Zusammenhang zwischen einem Biegemoment an der Blattwurzel eines Rotorblatts und einer zugehörigen Biegung der Rotorblätter in Schlagrichtung erkennbar bzw. bekannt ist, kann durch ein Signal eines wesentlich robusteren Beschleunigungssensors ein adäquat verwertbares Signal zur Regelung des Anstellwinkels des Rotorblatts eingesetzt werden, das die Beschleunigung des Rotorblattes oder eines Teils des Rotorblattes in Schlagrichtung repräsentiert, indem aus diesem Signal der Biegewinkel des Rotorblattes erfindungsgemäß bestimmt wird. Um nun ein gut zu verarbeitendes und möglichst störungsarmes Signal betreffend eines Biegewinkels eines Rotorblatts zu erhalten und zu verarbeiten, sind zwei Varianten denkbar.Through the use of acceleration signals, which represent an acceleration of the individual rotor blades in the direction of impact, a very simple modification of existing control systems for the individual angles of incidence of the rotor blades of a wind turbine can be implemented. Conventional wind turbines usually use the bending moments at the blade root of the rotor blades for adjusting the individual angles of attack of the respective rotor blades. However, since usually a simple relationship between a bending moment at the blade root of a rotor blade and an associated bending of the rotor blades in the direction of impact is recognizable or known, a signal of a much more robust acceleration sensor can be used to adequately utilize a signal for controlling the angle of attack of the rotor blade represents the acceleration of the rotor blade or a part of the rotor blade in the direction of impact, by determining the bending angle of the rotor blade according to the invention from this signal. In order to obtain and process a signal that is easy to process and as low as possible in terms of a bending angle of a rotor blade, two variants are conceivable.
In einer ersten Variante kann eine Eigenfrequenzanalyse der bestimmten Beschleunigungen bzw. der daraus abgeleiteten Beschleunigungssignale durchgeführt werden. Hierfür werden die Eigenschwingungen des (Rotor-)Blattes genutzt. Die Anregung während des Betriebes der Anlage erfolgt durch aerodynamisch induzierte Schwingungen oder über einen zusätzlich angebrachten Shaker, d. h. eine Einheit, die das Rotorblatt aktiv in Schwingungen versetzt. Durch die Beschleunigungssensoren werden in diesem Fall kontinuierlich Signale erfasst und gespeichert und nach einer bestimmten Messzeit (maximal 1 Sek.) das Amplitudenspektrum der Eigenschwingungen ermittelt. Dieses Frequenzspektrum wird beispielsweise mit Sollspektren verglichen, die im Steuer-Regelgerät abgelegt sind und zu bestimmten Belastungszuständen des Blattes gehören. Durch Verstellung des Blattwinkels wird die Belastung am Blatt reduziert, was über den Vergleich mit den Sollspektren kontrolliert wird. Die Sollspektren werden vorausgehend durch Messungen am Blatt ohne und mit Belastungen bestimmt oder aber über Eigenfrequenzanalyse aus Berechnungen ermittelt. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass die bereits verfügbare Messtechnik für das Condition Monitoring mitverwendet werden kann, welche die Sensoren, Messwerterfassung, Aufarbeitung und Auswertung der Beschleunigungssignale bereits integriert hat. Dazu gehören auch bereits abgelegte Sollspektren. Hinzukommen sollten für ein derartiges Anwendungsszenario Sollspektren für Belastungsfälle, die im Steuer- oder Regelgerät abgelegt werden. Diese können durch Messungen an Blattprüfständen ermittelt werden. Einfacher ist es wahrscheinlich, Referenzmessungen vor der Montage am Blatt durchzuführen sowie analoge Messungen nach Montage bei Windgeschwindigkeiten unterhalb der Anfahrgeschwindigkeit am Rotorblatt durchzuführen. Ausgehend von diesen Spektren und den Blattdaten werden über Simulation die Abweichungen zu diesen Spektren bei Belastung berechnet und als Sollspektren abgelegt.In a first variant, a natural frequency analysis of the specific accelerations or the acceleration signals derived therefrom can be carried out. For this, the natural vibrations of the (rotor) blade are used. The excitation during operation of the system takes place by aerodynamically induced vibrations or via an additionally attached shaker, d. H. a unit that actively vibrates the rotor blade. In this case, the acceleration sensors continuously record and store signals and determine the amplitude spectrum of the natural oscillations after a certain measuring time (maximum 1 sec.). This frequency spectrum is compared for example with desired spectra, which are stored in the control device and belong to certain load conditions of the sheet. By adjusting the blade angle, the load on the blade is reduced, which is controlled by comparison with the target spectra. The desired spectra are determined beforehand by measurements on the blade with and without loads, or determined by natural frequency analysis from calculations. The advantage of this variant is that the already available measurement technology for condition monitoring can be used, which has already integrated the sensors, measured value acquisition, processing and evaluation of the acceleration signals. This also includes already stored target spectra. In addition, nominal spectra for load cases stored in the control device should be included for such an application scenario. These can be determined by measurements on blade test stands. It is more likely to perform reference measurements before mounting on the blade and perform analog measurements after mounting at wind speeds below the approach speed on the rotor blade. On the basis of these spectra and the sheet data, the deviations from these spectra under load are calculated by simulation and stored as nominal spectra.
Eine zweite Variante für den Einsatz des hier vorgestellten Ansatzes ist in der Verwendung von Daten aus einer direkten Beschleunigungsmessung und deren Auswertung zu sehen. Dabei wird aus den gemessenen, Beschleunigungen der Biegewinkel des Rotorblattes bestimmt. Regelziel ist es dann, an allen Rotorblättern die gleichen Biegewinkel einzustellen. Stellgrößen sind wiederum die Blattwinkel. Aufgrund aerodynamischer Effekte wie Turbulenz und Wirbelablösung werden immer Schwingungen des Blattes angeregt, die aber hochfrequenter sind als die auszuregelnden Schwingungen im Bereich der ersten Eigenfrequenzen von Blatt und Turm. Daher sollte für die Regelung die gemessene Beschleunigung durch einen Tiefpass gefiltert werden. Für die Position des ersten (Beschleunigungs-)Sensors ist die untere Hälfte des Rotorblatts günstig, da die Blattspitze aufgrund der Verjüngung und der dort herrschend Querströmungen, die auch den Spitzenwirbel antreiben, zu starken Schwingungen angeregt werden kann.A second variant for the use of the approach presented here is to be seen in the use of data from a direct acceleration measurement and its evaluation. It is from the measured, accelerations of the bending angle of the rotor blade determined. The main goal then is to set the same bending angles on all rotor blades. In turn, manipulated variables are the blade angles. Due to aerodynamic effects such as turbulence and vortex shedding vibrations of the blade are always excited, but which are higher-frequency than the vibrations to be corrected in the range of the first natural frequencies of blade and tower. Therefore, for the control, the measured acceleration should be filtered by a low-pass filter. For the position of the first (acceleration) sensor, the lower half of the rotor blade is favorable, since the blade tip due to the taper and prevailing there cross flows, which also drive the tip vortex, can be excited to strong vibrations.
Als Vorteile der beiden vorstehend beschriebenen Varianten lassen sich die folgenden Aspekte anführen. Erstens kann die Nutzung bekannter und eventuell schon vorhandener Messeinrichtungen sowie eventuell durch das Condition Monitoring der Blätter ermittelter Daten erfolgen. Weiterhin braucht keine Applikation von Dehnungsmessstreifen oder ähnlichem erfolgen, bei denen zum aktuellen Stand der Technik nicht bekannt ist, wo und wie sie genau anzubringen sind. Zudem ist die Temperaturkompensation bei diesen Sensoren technisch noch nicht zufriedenstellend gelöst. Zudem kann ein Beschleunigungssensor im Falle eines Defekts einfach ersetzt werden. Dies ist bei einlaminierten Dehnungssensoren unmöglich. Die von Dehnungssensoren gelieferten Signale sind eventuell nicht aussagekräftig, da sie nur die lokale Dehnung erfassen. Auch treten bei dem Einsatz des vorstehend beschriebenen Ansatzes keine Fehler durch statische Belastungen wie Temperaturspannungen, lokale Spannungsüberhöhungen durch das inhomogene Material, Eisansatz (bei gleichzeitiger Verwendung des Condition Monitoring) etc. auf, was die Zuverlässigkeit der Regelung unter Verwendung der Größe Biegewinkel, der aus der Blattbeschleunigung berechnet wird, deutlich erhöht.As advantages of the two variants described above, the following aspects can be cited. Firstly, the use of known and possibly already existing measuring devices as well as data possibly determined by the condition monitoring of the sheets can take place. Furthermore, there is no need to apply strain gauges or the like where the current state of the art does not know where and how to attach them accurately. In addition, the temperature compensation of these sensors is technically not satisfactorily solved. In addition, an acceleration sensor can be easily replaced in the event of a defect. This is impossible with laminated strain sensors. The signals provided by strain sensors may not be meaningful because they only detect local strain. Also, when using the approach described above, there are no errors due to static loads such as temperature stresses, local stress peaks due to the inhomogeneous material, ice accumulation (while using Condition Monitoring), etc., which increases the reliability of the control using the magnitude of the bend angle the blade acceleration is calculated, significantly increased.
Dies bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass der hier vorgestellte Ansatz einen Einsatz als zusätzliche Regelfunktion bei den Pitch-Antrieben der Anmelderin darstellt. Zukünftige Antriebe sollten aufgrund momentaner Markttrends fähig sein, die Blätter individuell verstellen zu können.In other words, this means that the approach presented here represents a use as an additional control function in the pitch drives of the Applicant. Future drives should be able to adjust the blades individually based on current market trends.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf Basis von einem Beschleunigungssensor (DCU) ein verbessertes IPC-geeignetes Messverfahren zu ermöglichten, bei dem der Sensor eine längere Lebensdauer hat, eine einfache Austauschbarkeit der Sensorik sichergestellt ist und möglichst eine zum globalen Spannungszustand in der Blattwurzel äquivalente Größe erfasst wird.Another important aspect of the present invention is based on an acceleration sensor (DCU) to enable an improved IPC-suitable measurement method, in which the sensor has a longer life, easy replacement of the sensor is ensured and possibly one to global stress state in the leaf root equivalent size is recorded.
Bei dem im Folgenden vorgestellten Ansatz besteht ein wesentlicher Aspekt in der Verwendung eines Signals eines Beschleunigungssensors, welcher die Beschleunigung des Rotorblattes in Richtung der Rotorachse misst. Der Beschleunigungssensor sollte stationäre Beschleunigung messen können. Die Messung der Beschleunigung im Blatt ist nach dem aktuellen Stand der Technik bekannt und wird unter anderem zum Condition Monitoring verwendet. Eine zweifache Integration dieser gemessenen Beschleunigung würde die aktuelle Blattauslenkung ergeben. Dieses Verfahren hat aber eine Drift, welcher die berechneten Ergebnisse auf längere Zeit verfälscht. Diese Messgröße ist deshalb zur IPC-Regelung ungeeignet.In the approach presented below, an essential aspect is the use of a signal of an acceleration sensor, which measures the acceleration of the rotor blade in the direction of the rotor axis. The acceleration sensor should be able to measure stationary acceleration. The measurement of the acceleration in the sheet is known from the current state of the art and is used inter alia for condition monitoring. A twofold integration of this measured acceleration would give the current blade displacement. However, this method has a drift, which falsifies the calculated results for a long time. This parameter is therefore unsuitable for IPC control.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird mit der hier vorgestellten Erfindung ein Messkonzept vorgestellt, welches eine für die IPC Regelung geeignete Signalauswertung ermöglicht. Auf Basis von Sensordaten eines einachsigen Beschleunigungssensors kann eine online Signalauswertung erfolgen. Ein möglicher Einsatz liegt z. B. im Bereich der IPC-Regelung oder bei experimentellen Messungen an Windenergieanlagen. Für die Regelung der Blattwinkel der Rotorblätter einer Windenergieanlage wird die Blattdurchbiegung in Schlagrichtung (d. h. senkrecht zur Rotorebene bei 0 Grad Pitchstellung) benötigt. Um diese Größe zu bestimmen, kann die Blattdurchbiegung direkt über DMS-Sensoren an der Rotorblattwurzel gemessen werden. Ein alternatives Sensorkonzept für die Messung der Blattdurchbiegung ist der Einsatz von Beschleunigungssensoren, deren Messgleichung durch die sogenannte Navigationsgleichung (3) beschrieben wird, die wie folgt lautet: 
Über das Sensorsignal lässt sich bei entsprechender Tiefpassfilterung der lokalen Beschleunigung die Projektion des Gravitationsvektors und somit der Nickwinkel des Sensorkoordinatensystems abschätzen. Anhand der Orientierung des Sensors lässt sich auf die Durchbiegung des Rotorblattes und damit auf das entsprechende Schlagbiegemoment schließen. Ein gemessener Zusammenhang für die Durchbiegung des Rotorblatts und dem entsprechenden Schlagbiegemoment ist in dem Diagramm aus
Für die Ermittlung der Blattdurchbiegung ist es ausreichend, unter Annahme zu vernachlässigender Torsion, die x-Komponente des Sensorsignals zu berücksichtigen. Die x-Komponente zeigt in Richtung des Normalenvektors auf der Blattoberfläche und liegt, insofern keine Blatttorsion vorliegt, in der Biegeschlagrichtung. Hierfür wird von einem Sensor-Koordinatensystem
Für die Ermittlung der Blattdurchbiegung wird hierzu zunächst eine Transformation der Koordinaten vom Turm in die Rotorachse, von der Rotorachse in das Rotorblatt und von dem Rotorblatt in das gebogene Rotorblatt durchgeführt. Hierzu können die folgenden Transformationsmatrizen verwendet werden: 
Weiterhin lässt sich eine Messgleichung der Beschleunigungssensoren wie folgt angeben: 
Soll die Turmkopfbeschleunigung nicht vernachlässigt werden, so muss die Sensorgleichung um aTurmkopf erweitert werden, wobei 
Somit gilt dann für die gemessene Gesamtbeschleunigung aSensor des Sensors:
Die Anteile aufgrund der Drehung des Sensorkoordinatensystems können durch ein Tiefpassfilter gefiltert und damit eliminiert werden.The proportions due to the rotation of the sensor coordinate system can be filtered by a low-pass filter and thus eliminated.
Gemäß dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lassen, sich zwei Messkonzepte oder -methoden realisieren. Für die erste Methode wird ein einachsig messender Beschleunigungssensor am Rotorblatt verwendet. Dabei wird die Beschleunigung gemessen, die beispielsweise normal auf die Rotorblattoberfläche gerichtet ist. Diese Beschleunigung wird als ax,Sensor bezeichnet und kann unter Vernachlässigung der Turmkopfbeschleunigung folgendermaßen ausgedrückt werden:
Der Termg·(cosβ·sinΛ + sinβ·cosΩ·cosΛ) wird dabei mit dem Winkel Ω periodisch wiederholt. Wenn β ferner kein ist und damit sinβ gegen 0 strebt kann die Trajektorie der Fallbeschleunigung für die Bestimmung von β eindeutig verwendet werden.The term · (cosβ · sinΛ + sinβ · cosΩ · cosΛ) is repeated periodically with the angle Ω. Further, if β is not and thus tends to 0, the trajectory of the case acceleration can be uniquely used for the determination of β.
Ohne Blattdurchbiegung gilt somit β = 0. Hieraus folgt
Mit β ≠ O resultiert ein umlauffrequenter Anteil (sinβ·cosΩ·cosΛ), wobei der Biegewinkel aus dem folgenden Zusammenhang bestimmt werden kann: 
Die Änderung der Projektionstrajektorie der Fallbeschleunigung ist somit bedingt durch die Durchbiegung des Rotorblatts (β ≠ 0) und kann für die Bestimmung von β verwendet werden. Diese erste Messmethode der Blattdurchbiegung auf der Basis eines einachsig messenden Beschleunigungssensors bietet Vorteile in Bezug auf einen kostengünstig einsetzbaren Sensor und eine einfachere Auswertung der Sensorsignale als bei der Verwertung von mehreren Sensorsignalen. Als Nachteil dieser Messmethode für den Biegewinkel ist jedoch anzuführen, dass ein kleineres Nutzsignal zur Verfügung steht, da nur die Signalamplitude für die Bestimmung von β verwendet werden kann.The change in the projection trajectory of the gravitational acceleration is thus due to the deflection of the rotor blade (β ≠ 0) and can be used for the determination of β. This first measuring method of sheet deflection on the basis of a single-axis measuring acceleration sensor offers advantages in terms of a cost-effective sensor and a simpler evaluation of the sensor signals than in the utilization of multiple sensor signals. However, a disadvantage of this measuring method for the bending angle is that a smaller useful signal is available, since only the signal amplitude can be used for the determination of β.
Für die zweite Methode zur Bestimmung des Biegewinkels, können Größen verwendet werden, wie sie mit Bezug zur
Der erste Term (d. h. das erste Produkt) der beiden Gleichungen ist dabei konstant in Bezug auf den Winkel β. Der zweite Term (d. h. das zweite Produkt) ist vernachlässigbar, wenn das Beschleunigungssensorsingal Tiefpass-gefiltert wird. Der letzte Term (d. h. das letzte Produkt) ist periodisch mit dem Winkel Ω.The first term (i.e., the first product) of the two equations is constant with respect to the angle β. The second term (i.e., the second product) is negligible when the acceleration sensor signal is low-pass filtered. The last term (that is, the last product) is periodic with the angle Ω.
Beispielsweise kann bei einer Winkelgeschwindigkeit von ω = 1,7 rad/s (was einer Anlagendrehzahl von 15 rpm entspricht) und einem Abstand des Sensors rs = 20 m ein konstanter Anteil von ω2·rs = 58 m/s2 erhalten werden. Der umlauffrequente Anteil beträgt dabei g = 9,81m/s2. Somit schwankt die Beschleunigung in z-Richtung beispielsweise von 68 m/s2 bis 48 m/s2 innerhalb eines Umlaufs des Rotorblatts um die Rotorachse.For example, at an angular velocity of ω = 1.7 rad / s (which corresponds to a rotational speed of 15 rpm) and a distance of the sensor r s = 20 m, a constant fraction of ω 2 * r s = 58 m / s 2 can be obtained , The circulating frequency is g = 9,81m / s 2 . Thus, the acceleration in the z-direction, for example, varies from 68 m / s 2 to 48 m / s 2 within one revolution of the rotor blade about the rotor axis.
In der gefilterten Gleichung für az,Sensor (d. h. der zweite Term ist weggefiltert) sind nun alle Größen außer β bekannt. Die Gleichung lässt sich damit numerisch nach dem gesuchten Verdrehungswinkel β lösen.In the filtered equation for a z, sensor (ie, the second term is filtered away), all quantities except β are known. The equation can thus be solved numerically according to the desired angle of rotation β.
Die oben angegebene Gleichung für ax,Sensor gibt an, wie sich die in x-Richtung gemessene Beschleunigung aus den bekannten und unbekannten Größen zusammensetzt. Wird diese Beschleunigung zusätzlich gemessen, so lässt sich die Genauigkeit der Bestimmung von β erhöhen. Insbesondere der Einsatz eines Kalman-Filters kann zu besseren Ergebnissen führen. Dabei wird im Kalman-Filter ein Modell des Rotorblattes simuliert und daraus die Auslenkung bestimmt. Die Simulation wird in jedem Zeitschritt mit Hilfe der beiden Messungen (ax, az) aktualisiert bzw. berichtigt (beispielsweise mittels eines Predictor, Corrector-Verfahrens). Aus der Blattneigung kann mit Hilfe eines Modells für die Blattbiegung (d. h. die Biegelinie) direkt die Blattauslenkung bestimmt werden. Aus dem Modell für die Blattbiegung folgt dann auch das Blattwurzelbiegemoment. Dafür muss zusätzlich noch die Biegesteifigkeit EI bekannt sein. Da die bekannten IPC-Regler nur die Unterschiede in den Blattwurzelbiegemomenten der Blätter zur Regelung verwenden, ist ein absolut genauer Wert nicht erforderlich und für die Biegesteifigkeit EI reicht ein Näherungswert aus. Ein solches vorstehend genanntes Messkonzept wäre auch einfach durch das Vorhandensein eines Beschleunigungssensors im Rotorblatt, welcher zur Messung der Beschleunigung in z-Richtung angeordnet ist, nachweisbar.The above equation for a x, sensor indicates how the acceleration measured in the x-direction is composed of the known and unknown quantities. If this acceleration is additionally measured, then the accuracy of the determination of β can be increased. In particular, the use of a Kalman filter can lead to better results. In this case, a model of the rotor blade is simulated in the Kalman filter and the deflection determined therefrom. The simulation is updated or corrected in each time step with the aid of the two measurements (a x , a z ) (for example by means of a predictor, corrector method). From the sheet pitch, the sheet deflection can be determined directly using a model for sheet bending (ie, the bending line). From the model for the sheet bending then follows the blade root bending moment. For this, in addition, the bending stiffness EI must be known. Since the known IPC controllers only use the differences in the leaf root bending moments of the blades for regulation, an absolutely accurate value is not required and an approximate value is sufficient for the flexural rigidity EI. Such a measurement concept mentioned above would also be detectable simply by the presence of an acceleration sensor in the rotor blade, which is arranged to measure the acceleration in the z-direction.
Diese die Anwendung der vorstehend beschriebenen Gleichungen kann dann aus den Beschleunigungssignalen auf den Biegewinkel des Rotorblattes geschlossen werden, welcher dann zur Regelung des Anstellwinkels des Rotorblattes weiterverwendet wird. Dabei hat insbesondere die Anwendung der zweiten Methode den Vorteil, dass über eine Rotorumdrehung ein konstantes Nutzsignal aufgrund einer konstanten Zentrifugalkraft vorlieget, aus dem die g-Projektion dann heraus gerechnet oder zur Bestimmung von β mitverwendet werden kann.This application of the equations described above can then be deduced from the acceleration signals on the bending angle of the rotor blade, which is then used to control the angle of attack of the rotor blade. In particular, the use of the second method has the advantage that over a rotor rotation a constant useful signal is present due to a constant centrifugal force, from which the g-projection then calculated out or can be used to determine β.
Um die Blattdurchbiegung ermitteln zu können, sollte die Projektionskomponente der Fallbeschleunigung, die rein auf die Schlagbiegung des Rotorblattes zurückzuführen ist, bestimmt werden. Hierzu kann die Projektionsänderung der Fallbeschleunigung, die aus der Starrkörperbewegung der Anlage resultiert, hinaus gefiltert werden. Zwei Freiheitsgrade bestimmen die Starrkörperbewegung: die Rotation um die Rotorachse und die Blattwinkelverstellung um die Pitchachse. Zusätzlich könnte noch die Drehung des Azimuthlagers betrachtet werden, dies wird in dieser Betrachtung aber vernachlässigt.In order to be able to determine the sheet deflection, the projection component of the fall acceleration, which is purely due to the impact bending of the rotor blade, should be determined. For this purpose, the projection change of the fall acceleration, which results from the rigid body movement of the system, can be filtered out. Two degrees of freedom determine the rigid body movement: the rotation around the rotor axis and the blade angle adjustment about the pitch axis. In addition, the rotation of the azimuth bearing could still be considered, but this is neglected in this consideration.
Die für die Blattdurchbiegung verantwortliche Projektionskomponente ergibt somit sich aus:
Wobei gRBFilter dem auf Basis der Starrkörperbewegung berechneten Projektionsvektor der Fallbeschleunigung entspricht. gMess ist die durch den Sensor gemessene Fallbeschleunigungskomponente. gBiegung ist das entsprechend gefilterte Signal, welches rein auf die elastische Verformung des Rotorblattes zurückzuführen ist (d. h. der Biegung in Schlagrichtung entspricht). Durch Gleichung (4) ist es möglich, die Projektionskomponente des Gravitationsvektors, die nicht auf die Durchbiegung zurückzuführen ist, hinaus zu filtern. Die Berechnung der aus der Starrkörperbewegung resultierenden Projektion der Fallbeschleunigung ist aus der folgenden Gleichung (5) zu entnehmen.
- TBlade_Hub
- einer Transformationsmatrix für eine Transformation in das Blattsegment-COS entspricht;
- Tz(β)
- einer Drehung um β (d. h. einem Pitchwinkel des Rotorblatts) bezogen auf die Z-Achse des Blattlager-COS entspricht;
- THub_Rotor
- einer Transformationsmatrix für eine Transformation in das Blattlager-COS entspricht; und
- Tx(α)
- einer Drehung um α (d. h. einen Azimuthwinkel des Rotors) bezogen auf die x-Achse des Rotor-COS entspricht
- T Blade_Hub
- a transformation matrix for transformation into leaf segment COS;
- T z (β)
- a rotation about β (ie, a pitch angle of the rotor blade) with respect to the Z-axis of the sheet-bearing COS;
- T Hub_Rotor
- a transform matrix for transformation into the leaf bearing COS; and
- T x (α)
- a rotation about α (ie, an azimuth angle of the rotor) with respect to the x-axis of the rotor COS corresponds
g →RotorCOS bezeichnet dabei den indem inertialen Rotorachsen-Koordinatensystem ausgedrückten Gravitationsvektor. Die Rotorachse ist um den sogenannten Shaftwinkel um ca. 5° nach oben geneigt.g → RotorCOS designates the gravitational vector expressed in the inertial rotor axis coordinate system. The rotor axis is tilted by about 5 ° up to the so-called Shaft angle.
Das Messprinzip gemäß der ersten Methode ist in den beiden Teilfiguren der
In den Diagrammen der
Weiterhin besteht eine Korrelation zwischen der Amplitudengröße der Blattbiegung und dem gefilterten Sensorsignal. Hierbei ist die Änderung der g-Projektion zu berücksichtigen, welche sich auf die Durchbiegung des Rotorblattes zurückführen lässt. Dies bedeutet, dass auch bei größerem Abstand des Sensors von der Blattwurzel ein größeres Amplitudensignal zu erwarten ist. Diese Information kann auch aus den Amplituden der Variable g →Biegung gewonnen werden. Bei einer entsprechenden Kalibrierung kann man somit direkt anhand der Blattbeschleunigungssensoren die Blattwurzel(Schlag-)Biegemomente bestimmen. ES lässt sich zeigen, dass dass bei einem Abstand von r = 20 Meter des Beschleunigungssensors gegenüber der Rotornabe eine bessere Auswertung aufgrund der größeren Blattbiegung möglich ist. Analoges gilt einen Abstand von r = 36 Meter des Beschleunigungssensors gegenüber der Rotornabe, wobei die Simulationsergebnisse hier nicht dargestellt sind.Furthermore, there is a correlation between the amplitude size of the sheet bend and the filtered sensor signal. Here, the change in the g-projection is taken into account, which can be attributed to the deflection of the rotor blade. This means that even with greater distance of the sensor from the blade root, a larger amplitude signal is expected. This information can also be obtained from the amplitudes of the variable g → bending . With a corresponding calibration, the blade root (impact) bending moments can thus be determined directly on the basis of the blade acceleration sensors. It can be shown that at a distance of r = 20 meters of the acceleration sensor compared to the rotor hub, a better evaluation is possible due to the larger sheet bending. The same applies a distance of r = 36 meters of the acceleration sensor relative to the rotor hub, the simulation results are not shown here.
Ein Problem besteht allerdings noch darin, dass das Nutzsignal, d. h. die Änderung der Neigung des Gravitationsvektors aufgrund der Blattbiegung, relativ klein ist im Verhältnis zum Störsignal, je näher an der Blattwurzel der Sensor appliziert ist. Es ist entsprechend vorteilhafter weiter außen am Blatt bei beispielsweise einer Position von r = 36 Meter von der Blattnabe zu messen, aufgrund der größeren Durchbiegung im Vergleich zu den relativ nah an der Blattlagerung gelegenen Messpunkten bei beispielswiese r = 10 und r = 20 Metern. Wichtig für die Anwendung des hier vorgestellten Messkonzeptes ist ferner die Messung der Rotordrehgeschwindigkeit und des Pitchwinkels. Dies ist aber heute Stand der Technik bei den Windenenergieanlagen und wird für herkömmliche Regelungsverfahren verwendet.However, a problem still exists in that the useful signal, i. H. the change in the inclination of the gravitational vector due to the sheet bending, relatively small in relation to the interfering signal, the closer to the blade root of the sensor is applied. It is correspondingly more advantageous to measure further outward on the blade at, for example, a position of r = 36 meters from the blade hub, due to the greater deflection compared to the measuring points located relatively close to the blade bearing, for example, at r = 10 and r = 20 meters. Important for the application of the measuring concept presented here is also the measurement of the rotor rotational speed and the pitch angle. However, this is currently the state of the art in wind turbines and is used for conventional control methods.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht es ferner, eine bereits gut ausgereifte Beschleunigungssensorik (z. B. MM3, DCU) der Anmelderin für die hier beschriebene Sensorsignalauswertung zu verwenden und kann in größerem Rahmen im Bereich der Regelung von Windenergieanlagen in Zukunft eingesetzt werden. The approach presented here also makes it possible to use an already well-developed acceleration sensor system (eg MM3, DCU) of the applicant for the sensor signal evaluation described here and can be used on a larger scale in the field of regulating wind turbines in the future.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- TurmlängsbiegungTower longitudinal bending
- 110110
- TurmquerbiegungTower crossbow
- 120120
- TurmtorsionTurmtorsion
- 130130
- Gierenyaw
- 140140
- Rollenroll
- 150150
- Nickennod
- 160160
- Schwenkbewegungpivotal movement
- 170170
- Schlagbewegungimpact movement
- 180180
- Torsiontorsion
- 200200
- System zur Regelung der WindkraftanlageSystem for controlling the wind turbine
- 210210
- WindkraftanlageWind turbine
- 220220
- Einheit zur BetriebsführungPlant management unit
- 230230
- Einheit zur Regelung des individuellen AnstellwinkelsUnit for controlling the individual angle of attack
- 235235
- individuelle Anstellwinkel (βIPC1,2,3)individual angle of attack (β IPC1,2,3 )
- 240240
- Generatormomentgenerator torque
- 242242
- gemeinsamen Anstellwinkel (βCPC)common angle of attack (β CPC )
- 250250
- Regelungssignalcontrol signal
- 255255
- Aktuatoractuator
- 260260
- lokale Windverhältnisselocal wind conditions
- 265265
- Sensorsignalesensor signals
- 300300
- Rotorblattrotor blade
- 310310
- Rotorachserotor axis
- 320320
- Rotorebenerotor plane
- 500500
- Koordinatensystem im RotorblattCoordinate system in the rotor blade
- 510510
- Koordinatensystem in der RotornabeCoordinate system in the rotor hub
- 520520
- Koordinatensystem in der RotorwelleCoordinate system in the rotor shaft
- 700700
- Referenzsignalreference signal
- 710710
- gefiltertes Sensorsignalfiltered sensor signal
- 900900
- Verfahren zur Bestimmung eines Biegewinkels eines RotorblattesMethod for determining a bending angle of a rotor blade
- 910910
- Einlesens eines BeschleunigungssignalsReading in an acceleration signal
- 920920
- Bestimmens des Biegewinkels des Rotorblattes der WindkraftanlageDetermining the bending angle of the rotor blade of the wind turbine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2008/041066 [0003] WO 2008/041066 [0003]
- DE 19739164 B4 [0003] DE 19739164 B4 [0003]
Claims (11)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010032120A DE102010032120A1 (en) | 2010-07-24 | 2010-07-24 | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine |
| PCT/EP2011/003293 WO2012019675A2 (en) | 2010-07-24 | 2011-07-02 | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system |
| US13/811,393 US20130272874A1 (en) | 2010-07-24 | 2011-07-02 | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system |
| CN2011800363601A CN103003565A (en) | 2010-07-24 | 2011-07-02 | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system |
| EP11730578.9A EP2596238A2 (en) | 2010-07-24 | 2011-07-02 | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010032120A DE102010032120A1 (en) | 2010-07-24 | 2010-07-24 | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102010032120A1 true DE102010032120A1 (en) | 2012-01-26 |
Family
ID=44628258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102010032120A Withdrawn DE102010032120A1 (en) | 2010-07-24 | 2010-07-24 | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130272874A1 (en) |
| EP (1) | EP2596238A2 (en) |
| CN (1) | CN103003565A (en) |
| DE (1) | DE102010032120A1 (en) |
| WO (1) | WO2012019675A2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2565447A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for constructing, optimising or monitoring the status of a wind power assembly or a component or a construction element of a wind power assembly |
| DE102013009878A1 (en) | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for calibrating a sensor of a wind turbine |
| DE102013009877A1 (en) | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for load evaluation of a rotor blade of a wind turbine |
| WO2015091179A1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for pitch control of the rotor blades of a wind turbine rotor |
| DE102014117918A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | fos4X GmbH | Method for individual pitch control of rotor blades of a wind turbine, acceleration sensor for a rotor blade, rotor blade with acceleration sensor, a rotor of a wind turbine and wind turbines |
| WO2019038710A1 (en) | 2017-08-24 | 2019-02-28 | Suzlon Energy Ltd. | Sensor arrangement for sensing bending moments in an elongate component; elongate component; sensor system and wind turbine |
| WO2022032321A1 (en) | 2020-08-14 | 2022-02-17 | Eologix Sensor Technology Gmbh | Measuring device for wind turbines |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2588752B1 (en) * | 2010-06-30 | 2015-07-22 | Vestas Wind Systems A/S | Wind turbine system for detection of blade icing |
| CN103573552B (en) * | 2012-08-02 | 2016-02-24 | 通用电气公司 | The controlling method of wind turbine and reduction rotor unbalance thereof |
| DE102014218266A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Robert Bosch Gmbh | Method and control device for detecting a load on a rotor blade of a wind energy plant |
| DE102014218851A1 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | Robert Bosch Gmbh | Method and control device for operating a wind turbine |
| DE102014117915A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | fos4X GmbH | Method for monitoring a wind turbine, method for detecting ice on a wind turbine, acceleration sensor for a rotor blade, rotor blade with acceleration sensor, and profile for a rotor blade |
| US20170342965A1 (en) * | 2014-12-17 | 2017-11-30 | Vestas Wind Systems A/S | Improvements relating to wind turbines |
| US10107302B2 (en) * | 2015-12-10 | 2018-10-23 | General Electric Company | Durable riblets for engine environment |
| DE102015121981A1 (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | fos4X GmbH | Method and device for operating a wind turbine |
| DE102015122933A1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-13 | fos4X GmbH | A method for determining a value for an ice accumulation amount at least one rotor blade of a wind turbine and its use |
| CN109312715B (en) * | 2016-04-08 | 2020-09-01 | 维斯塔斯风力***集团公司 | Control of a wind turbine comprising a multi-axis accelerometer |
| EP3232051A1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-10-18 | Vihriälä, Harri | Method and device for loading detection of blade of wind power turbine |
| WO2018107298A1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Cartier Energie Eolienne Inc. | System and method for monitoring blade deflection of wind turbines |
| WO2018233787A1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-27 | Vestas Wind Systems A/S | A method for determining wind turbine blade edgewise load recurrence |
| CN109958483B (en) * | 2019-03-17 | 2021-07-09 | 中国航发沈阳发动机研究所 | System and method for measuring torsional angle of rotor blade in running state of engine |
| DE102020105053A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-08-26 | fos4X GmbH | Method for monitoring the condition of a drive train or tower of a wind energy installation and wind energy installation |
| CN111731477B (en) * | 2020-06-09 | 2022-05-03 | 南京航空航天大学 | Bonding method of embedded sensor for rotor blade and rotor blade |
| EP4006334A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-06-01 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Wind turbine rotor blade |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008041066A1 (en) | 2006-10-02 | 2008-04-10 | Clipper Windpower Technology, Inc. | Wind turbine with blade pitch control to compensate for wind shear and wind misalignment |
| DE19739164B4 (en) | 1997-08-25 | 2009-09-17 | Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Universität Gesamthochschule Kassel eV | Wind turbine |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK58998A (en) * | 1998-04-30 | 1999-10-31 | Lm Glasfiber As | Windmill |
| US7246991B2 (en) * | 2002-09-23 | 2007-07-24 | John Vanden Bosche | Wind turbine blade deflection control system |
| US7086834B2 (en) * | 2004-06-10 | 2006-08-08 | General Electric Company | Methods and apparatus for rotor blade ice detection |
| US7351033B2 (en) * | 2005-09-09 | 2008-04-01 | Mcnerney Gerald | Wind turbine load control method |
| DE112007001675A5 (en) * | 2006-05-15 | 2009-04-16 | Igus - Innovative Technische Systeme Gmbh | Method for monitoring the stress on rotor blades of wind turbines |
| WO2008067814A2 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Vestas Wind Systems A/S | A method for damping edgewise oscillations in one or more blades of a wind turbine, an active stall controlled wind turbine and use hereof |
| EP2107236B1 (en) * | 2008-04-02 | 2014-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of damping tower vibrations of a wind turbine and control system for wind turbines |
| US9714085B2 (en) * | 2008-05-13 | 2017-07-25 | Purdue Research Foundation | Monitoring of wind turbines |
| WO2010046403A2 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | Vestas Wind Systems A/S | A wind turbine and a method for monitoring a wind turbine |
-
2010
- 2010-07-24 DE DE102010032120A patent/DE102010032120A1/en not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-07-02 CN CN2011800363601A patent/CN103003565A/en active Pending
- 2011-07-02 US US13/811,393 patent/US20130272874A1/en not_active Abandoned
- 2011-07-02 WO PCT/EP2011/003293 patent/WO2012019675A2/en active Application Filing
- 2011-07-02 EP EP11730578.9A patent/EP2596238A2/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19739164B4 (en) | 1997-08-25 | 2009-09-17 | Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Universität Gesamthochschule Kassel eV | Wind turbine |
| WO2008041066A1 (en) | 2006-10-02 | 2008-04-10 | Clipper Windpower Technology, Inc. | Wind turbine with blade pitch control to compensate for wind shear and wind misalignment |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2565447A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for constructing, optimising or monitoring the status of a wind power assembly or a component or a construction element of a wind power assembly |
| WO2013120662A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for designing, optimizing or monitoring the state of a wind power plant or an assembly or a structural element of a wind power plant |
| DE102013009878A1 (en) | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for calibrating a sensor of a wind turbine |
| DE102013009877A1 (en) | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for load evaluation of a rotor blade of a wind turbine |
| WO2015091179A1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for pitch control of the rotor blades of a wind turbine rotor |
| DE102014117918A1 (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | fos4X GmbH | Method for individual pitch control of rotor blades of a wind turbine, acceleration sensor for a rotor blade, rotor blade with acceleration sensor, a rotor of a wind turbine and wind turbines |
| US10655601B2 (en) | 2014-12-04 | 2020-05-19 | fos4X GmbH | Method for the individual pitch control of rotor blades of a wind turbine, and wind turbines |
| WO2019038710A1 (en) | 2017-08-24 | 2019-02-28 | Suzlon Energy Ltd. | Sensor arrangement for sensing bending moments in an elongate component; elongate component; sensor system and wind turbine |
| DE112018004704T5 (en) | 2017-08-24 | 2020-06-18 | Suzlon Energy Ltd. | Sensor arrangement for the detection of bending moments in an elongated component, elongated component, sensor system and wind turbine |
| DE112018004704B4 (en) | 2017-08-24 | 2022-01-05 | Suzlon Energy Ltd. | Sensor arrangement for recording bending moments in an elongated component, elongated component, sensor system and wind turbine |
| WO2022032321A1 (en) | 2020-08-14 | 2022-02-17 | Eologix Sensor Technology Gmbh | Measuring device for wind turbines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103003565A (en) | 2013-03-27 |
| EP2596238A2 (en) | 2013-05-29 |
| US20130272874A1 (en) | 2013-10-17 |
| WO2012019675A2 (en) | 2012-02-16 |
| WO2012019675A3 (en) | 2012-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102010032120A1 (en) | Method and device for determining a bending angle of a rotor blade of a wind turbine | |
| EP2464861B1 (en) | Wind turbine control system | |
| EP2582972B1 (en) | Method and device for preventing a lateral oscillation of a wind power installation | |
| EP2898216B1 (en) | Method and device for monitoring operating states of rotor blades | |
| DE102006036157B4 (en) | calibration | |
| DE102005016524A1 (en) | Method and device for detecting rotor blade ice | |
| EP2665930B1 (en) | Method for determining the inclination of a tower | |
| DE102010016292A1 (en) | Control device for a wind turbine | |
| DE102010044433A1 (en) | Method for controlling the speed of a wind turbine | |
| WO2013034235A1 (en) | Method and device for determining a yaw angle fault in a wind turbine and wind turbine | |
| DE102014225637A1 (en) | Method and device for monitoring a wind energy plant | |
| EP3458713A1 (en) | Method for determining vibration of a wind turbine tower | |
| DE102014204017A1 (en) | Method and device for rotor blade adjustment for a wind turbine | |
| DE102010035055A1 (en) | Method for adjusting angle of incidence of rotor blade of wind power plant, involves determining controller-based control value based on deviation of angle of incidence of rotor blade with respect to target value | |
| DE102010027229A1 (en) | Method and device for providing a parking angle correction signal for a predetermined rotor blade of a wind turbine | |
| DE102014218851A1 (en) | Method and control device for operating a wind turbine | |
| DE102014225502A1 (en) | Method and device for pitch control of the rotor blades of a rotor of a wind turbine | |
| WO2016091933A9 (en) | Method and device for monitoring a wind turbine | |
| DE102007020076A1 (en) | Wind measuring system for wind energy plant, has rotor that is adjustable for wind direction, and wind sensor is positioned on wind turned side of rotor, where wind sensor is attached on instrument carrier | |
| DE102012024272A1 (en) | Method and device for reducing a rotor of a wind turbine loading nosemoment | |
| DE102011121439A1 (en) | Measuring device for detecting load of rotor blade of rotor of wind turbine, has sensor obtaining rotational speed about longitudinal axis of rotor blade and transmitting unit transmitting measurement signal to control unit | |
| DE102014212475A1 (en) | Method and control device for controlling an angle adjustment for blades of a rotor of a wind energy plant | |
| DE202007006089U1 (en) | Wind meter for wind plants has sensor on side of rotor facing the wind and attached to instrument holder decoupled from rotation of rotor head but held in predetermined position through weights | |
| EP3553311B1 (en) | Device and method for controlling a wind turbine | |
| DE102014202231A1 (en) | Method and device for stabilizing a drive train of a wind energy plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |