EP4153861A1 - Overload protection on wind power plants using strain sensors - Google Patents

Overload protection on wind power plants using strain sensors

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Publication number
EP4153861A1
EP4153861A1 EP21726358.1A EP21726358A EP4153861A1 EP 4153861 A1 EP4153861 A1 EP 4153861A1 EP 21726358 A EP21726358 A EP 21726358A EP 4153861 A1 EP4153861 A1 EP 4153861A1
Authority
EP
European Patent Office
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rotor blade
rotor
wind
generator
strain
Prior art date
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Pending
Application number
EP21726358.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter STÄHLER
Michael Rüdiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vc Viii Polytech Holding Aps
Original Assignee
fos4X GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by fos4X GmbH filed Critical fos4X GmbH
Publication of EP4153861A1 publication Critical patent/EP4153861A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
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    • 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
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0288—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to clearance between the blade and the tower, i.e. preventing tower strike
    • 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
    • F05B2270/322—Control parameters, e.g. input parameters the detection or prediction of a wind gust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2270/327—Rotor or generator speeds
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    • F05B2270/808—Strain gauges; Load cells
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    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to methods for controlling a wind turbine and to wind turbines.
  • methods according to the present disclosure relate to a control of a wind energy installation, at least one expansion being measured in the area of a blade root of a rotor blade of the wind energy installation.
  • methods of the present disclosure relate to changing a pitch angle of a rotor blade of the wind energy installation, wherein in particular an overload of a generator and / or a converter of the wind energy installation is prevented.
  • a wind turbine converts wind energy into electrical energy.
  • the wind exerts a force on at least one rotor blade of a rotor of the wind energy installation, so that kinetic energy of the wind is converted into kinetic rotational energy of the rotor.
  • the rotor drives an electrical generator that feeds electrical energy into an electricity network.
  • the generator typically generates an alternating voltage.
  • the force of the wind on the rotor blade varies over time, for example depending on wind gusts, wind strength and wind direction.
  • both the generated electrical power and the frequency of the electrical voltage generated by the generator and / or the electrical current generated by the generator vary.
  • variable frequency alternating voltage generated by the generator can be converted into a direct voltage in the converter, whereby an energy storage device, such as a capacitor, temporarily stores electrical energy based on the direct voltage, which in turn is used in the converter, for example to produce an output voltage / an output current to deliver at a constant frequency.
  • an energy storage device such as a capacitor
  • the converter can absorb almost all of the electrical energy from the generator with the variable frequency, feed energy in the energy storage device such as the intermediate storage capacitor based on the DC voltage generated, and feed electrical energy into the grid with the generation of alternating current at a constant frequency.
  • the converter can be designed to feed part of the energy generated by the generator into the network or to conduct some of the energy to the generator.
  • the total output voltage / the total output current of the wind turbine at the grid connection is a combination of the voltage generated by the generator / the current generated by the generator with a voltage / current generated by the converter, so that a constant frequency at the grid feed-in point can be guaranteed.
  • the converter With the use of double-fed asynchronous generators, the converter can be dimensioned smaller, since only part of the total energy and total power flows through the converter.
  • the converter and / or the generator of the wind energy installation can be overloaded. Too strong a wind and / or too strong a gust of wind causes an increase in the kinetic energy of the rotor of the wind energy installation, which in turn can cause an increase in the electrical power generated by the generator. This can damage the wind turbine generator. If the electrical power generated by the generator exceeds a limit value, the converter can also be damaged, for example if excessively high currents flow in the converter semiconductor elements. The kinetic energy of the rotor and / or the kinetic power that is transmitted from the rotor to the electrical generator and / or the electrical power generated by the generator and / or the power that flows through the converter must therefore be limited in order to cause damage avoid.
  • the stated powers can be limited, for example, by setting a pitch angle of a rotor blade.
  • the force that the wind exerts on the rotor blade can be reduced, so that the transmitted kinetic power is reduced. This reduces the rotational kinetic power of the rotor and the generator generates less electrical power. This prevents the generator and / or the converter from being overloaded.
  • a method for controlling a wind energy installation with a rotor with at least one rotor blade comprising: measuring an expansion of the at least one
  • a wind energy installation which comprises: a sensor for measuring a strain of at least one rotor blade of the wind energy installation; a control unit that is designed to change a pitch angle of the at least one rotor blade, based at least in part on a strain of the at least one rotor blade measured by the sensor; and wherein the control unit controls the wind turbine according to the above method
  • FIG. 1 shows a wind turbine according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows a method for controlling a wind turbine according to the present disclosure.
  • FIG. 1 shows a wind turbine according to embodiments of the present disclosure.
  • the wind energy installation 10 comprises at least one rotor blade which drives a rotor 14.
  • the wind collides with the rotor blade 17 and as a result a force acts on the rotor blade, which causes a torque of the rotor.
  • This opposite torque can be a torque of an electric Be generator 16, which converts rotational kinetic energy into electrical energy, and / or a torque caused by friction.
  • a wind turbine 10 can include a converter 12, which is used in particular to enable / generate an electrical alternating current with a constant frequency, based on the electrical alternating current / alternating voltage generated by the generator 16, which does not have a constant frequency because the wind does not have a constant Speed of the rotor 14 caused.
  • a wind energy installation 10 can also contain an anemometer 11 and / or a control installation 13 which, in particular, can control or rain a pitch angle of the rotor blade 17.
  • anemometer 11 and / or a control installation 13 which, in particular, can control or rain a pitch angle of the rotor blade 17.
  • a torque of the generator 16 and / or a transmission ratio of the speed from the rotor 14 to the generator 16 can be changed, for example by setting a gear.
  • the electrical power that can be obtained is limited for a given wind speed. If the wind speed is too high, the wind turbine can be damaged.
  • the generator can be overloaded with kinetic power and / or the converter with electrical power, wherein overloading of the converter / generator in the present disclosure means that a maximum nominal power is exceeded, either towards the converter / generator and / or starting from Converter / generator.
  • the wind energy installation 10, according to embodiments of the present disclosure, comprises at least one strain sensor 15 in a blade root of a rotor blade 17.
  • An overload of the generator and / or the converter of a wind energy installation occurs when too much kinetic power is supplied from the rotor to the generator or when too much electrical power flows through the converter, which, for example, exceeds a maximum permissible nominal power.
  • the rotational power of the rotor can increase sharply, which can possibly lead to an increase in the electrical power generated by the generator in a very short time, which can damage the generator and / or the converter can be damaged, for example by excessively high currents flowing in the semiconductor elements of the converter which, for example, exceed a maximum rated current of the semiconductor elements.
  • a conventional control of the system based on the system's performance curve compares the currently generated output with a stored reference curve.
  • the wind energy installation is controlled into a stable state by varying the pitch angle of the rotor blades. This regulation cannot effectively prevent an overload, since the variance of the pitch angle requires some time in which the power can increase further, which can damage the converter.
  • An overload cannot be effectively prevented by measuring the wind intensity.
  • local measurements for example using an anemometer in the wind turbine, are prone to errors.
  • the field of wind intensity in the vicinity of the wind turbine can be irregular or turbulent, so that a local or punctual wind measurement is not suitable for drawing effective conclusions about the power that is transmitted from the wind to the rotor of the wind turbine, especially when Strong gusts of wind that change rapidly.
  • a measurement of the entire wind field, for example with a LIDAR, in the vicinity of the wind turbine is time-consuming and conclusions about a possible overload can only be drawn indirectly through calculations and evaluations of the measured data.
  • a measurement of the wind field at a greater distance, for example by a more distant LIDAR of a wind farm in which the wind turbine is located, is also unreliable, since especially with strong gusts the wind intensity and wind direction can differ locally or not exactly due to the measurement of the distant one Wind field can be determined. It is therefore necessary to measure or detect an increase in the wind power transmitted from the wind to the rotor, in particular to effectively prevent overloading of the converter or the generator, in particular without using an anemometer, anemometer or LIDAR.
  • the bending moment is proportional to the measured elongation. If there is a jump in the elongation, the bending moment also changes abruptly.
  • the elasticity of the rotor blade causes a delay between the expansion and a strong acceleration of the rotor. If the elongation exceeds a threshold value, it is possible, according to the present disclosure, to intervene quickly. Damage to the converter / generator, for example, can be prevented. Without intervention, damage can occur after 5 seconds due to overloading and damage to the converter. The rotor blade can be adjusted in 3s, but after the adjustment has started, the performance drops rapidly and the damage / overload is prevented in a timely manner.
  • Measuring the deflection of the rotor blade makes it possible to effectively measure an increase in the kinetic power and energy of the rotor or to determine and / or detect it in advance with regard to the elasticity of the rotor blade and thereby enables an overload of the converter or the generator to be effectively prevented.
  • At least one strain sensor 15 in the area of the blade root, an overload case can be detected earlier. Due to the Due to the inertia of the rotor, there is an increased deflection of the rotor blades even before the rotor accelerates and transfers the absorbed energy to the generator. If the information obtained by the at least one strain sensor 15 is used, the system can change the pitch angle of the rotor blades at an early stage and thus prevent the absorption of the overload.
  • Strain sensors such as the strain sensor 15, are able to detect the increased deflection of the rotor blades even before the rotor itself accelerates and transfers the energy / power to the generator. In this way, the sensor system in the rotor blade detects the critical condition that occurs before the overload occurs. Previous methods, on the other hand, only take effect when the overload occurs and / or when the power on the generator is increased. By using strain sensors to prevent overload, more damage to the wind turbines can be prevented.
  • a threshold value can be set for the strain sensors. If the threshold value is exceeded, the wind energy installation can either stop or be briefly transferred to a reduced operating state.
  • the present disclosure measures or detects an increase in wind strength / wind speed with a time delay before the increase causes the overload would initiate without action.
  • the time delay is sufficient to effectively prevent the overload that would otherwise occur by adjusting a pitch angle.
  • the time delay is caused, for example, by the inertia of the rotor.
  • One embodiment of the present disclosure is a method 200 (see FIG. 2) for controlling a wind energy installation with a rotor with at least one rotor blade, the method comprising: measuring 210 a strain of the at least one rotor blade; Changing 220 a pitch angle of the at least one rotor blade based at least partially on the measured expansion of the at least one rotor blade; wherein the measurement of the expansion of the at least one rotor blade measures at least one expansion in the area of a blade root of the rotor blade.
  • the measurement of the expansion of the at least one rotor blade detects a deflection of the at least one rotor blade, which announces a near future acceleration of the rotor.
  • the deflection is in particular an expansion of the rotor blade, for example at the blade root of the rotor blade, which exceeds a predetermined threshold value. So not every stretch is to be assessed as a deflection, but rather a stretch that exceeds a threshold value.
  • the pitch angle of the at least one rotor blade is changed as soon as the deflection is detected, in order to prevent the immediate future acceleration of the rotor.
  • changing the pitch angle prevents an overload of a generator and / or a converter of the wind energy installation by restricting the power that is transmitted from the rotor blade to the generator and / or the converter.
  • the pitch angle of the rotor blade is changed in order to prevent a prompt future acceleration of the rotor, in particular to prevent the To prevent converter and / or the generator, in which the power remains limited, which is transmitted from the rotor blade to the converter and / or to the generator.
  • Too high a wind speed for example with a gust of wind in a storm, would cause a higher elongation of the rotor blade and / or the rotor blade root, and a balance of the torques would arise with a higher torque of the generator, whereby a higher electrical power is generated by the generator which could, for example, damage the converter and / or damage the generator itself.
  • a threshold value If the expansion of the rotor blade or the blade root exceeds a threshold value, then without taking any measures, a future overload of the converter and / or generator can be foreseen. If the threshold value is exceeded, the more the threshold value is exceeded, the faster the overload occurs.
  • the threshold value can be defined, for example, as the supremum of the amount of elongation for which a maximum rated power of the electrical generator and / or a maximum rated power that flows through the converter will not be exceeded when the future equilibrium of the torques of the wind and the generator on the rotor occurs , in particular so that no damage occurs to the converter and / or generator.
  • the threshold value can also be dependent on a current speed of the rotor. For example, high elongation of the rotor blade at high speed can be more critical than when the rotor is at a standstill or at low speed, since high elongation at high speed indicates a further increase in an already high output.
  • the rotor blade is deflected in the sense of this disclosure. A deflection therefore always takes place when the expansion exceeds the threshold value, the threshold value either being constant or a function of the current speed of the rotor, possibly depending on other parameters of the wind turbine, such as a torque of the generator and / or a Transmission ratio of the speed between rotor and generator, an electrical load, etc.
  • the measurement of the strain is carried out with a fiber-optic strain sensor 15, which is arranged in the blade root of the at least one rotor blade and which in particular contains a fiber Bragg grating.
  • an elongation is measured for all rotor blades of the rotor blade and the changing of the pitch angle is based in particular on the measured elongation of all rotor blades.
  • the changing of the pitch angle is additionally based on a power and / or a rotational speed of the rotor.
  • the threshold value of the elongation of the blade root and, accordingly, the detection of the deflection of the rotor blade can be dependent on the rotational speed of the rotor.
  • the threshold value of the elongation of the blade root and, accordingly, the detection of the deflection of the rotor blade can be independent of the rotational speed of the rotor, but the changing of the pitch angle is based at least in part on a power and / or a rotational speed of the rotor.
  • the amount of change in the pitch angle can be greater if there is a higher power and / or a higher rotational speed of the rotor, with constant deflection, i.e. when a constant threshold value for the elongation of the blade root of the rotor blade is exceeded.
  • the changing of the pitch angle is additionally based on a measured wind speed, in particular on a wind speed measured by an anemometer or lidar.
  • the detection of the deflection and / or the exceeding of the threshold value can thus be supplemented with additional measurements in order to improve the predictive power of the overload. It is thus possible to differentiate whether a short gust of wind hits the rotor blade once or whether repeated violent gusts of wind are to be expected. A more differentiated decision can thus be made as to whether, for example, the wind energy installation should be regulated down or stopped.
  • the measurement of the strain measures a strain between a first point and a distant second point on the rotor blade, between which an optical fiber is clamped, which includes, for example, a fiber Bragg grating.
  • Some embodiments relate to a wind energy installation comprising: a sensor for measuring a strain of at least one rotor blade of the wind energy installation; A control unit which is designed to change a pitch angle of the at least one rotor blade, based at least in part on a strain of the at least one rotor blade measured by the sensor; and wherein the control unit controls the wind turbine according to the method of the present disclosure.
  • Some embodiments relate to a wind park with at least one wind energy installation according to the present disclosure.
  • fiber optic sensors such as fiber Bragg grating sensors
  • the installation can be stopped or promptly controlled in order to effectively and advantageously avoid damage, for example to avoid overloading a converter and / or generator of the wind energy installation.
  • Preventive intervention is made possible, whereas in the prior art there is only a reactive reaction to energy that has already been introduced.
  • the present disclosure enables an effective and inexpensive control of each individual wind turbine, in particular in order to prevent damage to the individual wind turbine.
  • strain sensors in particular the fiber Bragg grating sensors, are robust and durable, inexpensive and easy to attach.
  • a lidar is associated with considerable costs and installing a lidar for each individual wind turbine is complex and cost-intensive.
  • a lidar can also be imprecise as it collects wind data that is far away, whereas the actual local wind conditions are chaotic and difficult to determine can.
  • the measurement of the strain in the area of the leaf root according to the present disclosure is accurate, effective, can be carried out in real time and is inexpensive.
  • An expansion can also be measured for each individual rotor blade, whereas an anemometer, for example, can only carry out an imprecise local wind measurement for the wind energy installation as a whole. Even with a lidar, the elongation of individual rotor blades cannot be measured or recorded.
  • the present disclosure thus enables more precise conclusions to be drawn about the torque of the rotor and / or impulsive accelerations of the rotor that can lead to overload and enables effective and timely intervention to prevent the overload or damage to the converter / generator, for example.
  • strain sensors of the present disclosure for example optical waveguide sensors with fiber Bragg grating, are more robust and have a longer service life than anemometers and / or lidar sensors.
  • the present disclosure does not require any complex models and / or abstractions and / or complex calibrations.
  • a simple comparison with a threshold value is sufficient to measure / record an exact expansion and / or deflection in the root area of an individual rotor blade in order to be able to effectively prevent damage / overloads, for example on the converter and / or generator.
  • a lidar is usually not part of a single wind turbine.
  • the attachment of strain sensors is unproblematic and inexpensive, especially in comparison to the attachment of a lidar.

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Abstract

The invention relates to a method (200) for controlling a wind power plant (100) having a rotor with at least one rotor blade (17), the method comprising: measuring (210) a strain of the at least one rotor blade; changing (220) a pitch angle of the at least one rotor blade at least partially on the basis of the measured strain of the at least one rotor blade; the measuring of the strain of the at least one rotor blade measuring at least a strain in the region of the root of the rotor blade (17).

Description

Überlastungsschutz auf Windenergieanlagen durch Einsatz von Dehnungssensoren Overload protection on wind turbines through the use of strain sensors
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage und auf Windenergieanlagen. Insbesondere beziehen sich Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung auf eine Steuerung einer Windenergieanlage, wobei zumindest eine Dehnung im Bereich einer Blattwurzel eines Rotorblatts der Windenergieanlage gemessen wird. Weiterhin beziehen sich Verfahren der vorliegenden Offenbarung auf ein Verändern eines Pitchwinkels eines Rotorblatts der Windenergieanlage, wobei insbesondere eine Überlastung eines Generators und/oder eines Umrichters der Windenergieanlage verhindert wird. The present disclosure relates to methods for controlling a wind turbine and to wind turbines. In particular, methods according to the present disclosure relate to a control of a wind energy installation, at least one expansion being measured in the area of a blade root of a rotor blade of the wind energy installation. Furthermore, methods of the present disclosure relate to changing a pitch angle of a rotor blade of the wind energy installation, wherein in particular an overload of a generator and / or a converter of the wind energy installation is prevented.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Eine Windenergieanlage wandelt Windenergie in elektrische Energie um. Der Wind übt eine Kraft auf zumindest ein Rotorblatt eines Rotors der Windenergieanlage aus, so dass kinetische Energie des Windes in kinetische Rotationsenergie des Rotors umgewandelt wird. Der Rotor treibt einen elektrischen Generator an, der elektrische Energie in ein Elektrizitätsnetz einspeist. Der Generator erzeugt typischerweise eine Wechselspannung. A wind turbine converts wind energy into electrical energy. The wind exerts a force on at least one rotor blade of a rotor of the wind energy installation, so that kinetic energy of the wind is converted into kinetic rotational energy of the rotor. The rotor drives an electrical generator that feeds electrical energy into an electricity network. The generator typically generates an alternating voltage.
Die Kraft des Windes auf das Rotorblatt variiert mit der Zeit, zum Beispiel in Abhängigkeit von Windböen, der Windstärke und der Windrichtung. Dadurch variiert sowohl die generierte elektrische Leistung als auch die Frequenz der vom Generator erzeugten elektrischen Spannung und/oder des vom Generator erzeugten elektrischen Stroms. The force of the wind on the rotor blade varies over time, for example depending on wind gusts, wind strength and wind direction. As a result, both the generated electrical power and the frequency of the electrical voltage generated by the generator and / or the electrical current generated by the generator vary.
Mit Hilfe eines Umrichters ist es möglich eine Spannung/ein Strom mit konstanter Frequenz in das elektrische Netz einzuspeisen ausgehend von der Spannung/dem Strom mit variabler Frequenz der vom Generator der Windenergieanlage erzeugt wird. Zum Beispiel kann die vom Generator erzeugte Wechselspannung mit variabler Frequenz im Umrichter in eine Gleichspannung umgewandelt werden, wobei ein Energiespeicher, wie ein Kondensator, elektrische Energie zwischenspeichert basierend auf der Gleichspannung, die wiederrum im Umrichter benutzt wird, um zum Beispiel eine Ausgangspannung/ein Ausgangstrom mit konstanter Frequenz zu liefern. With the help of a converter, it is possible to feed a voltage / a current with a constant frequency into the electrical network based on the voltage / the current with a variable frequency that is generated by the generator of the wind turbine. For example, the variable frequency alternating voltage generated by the generator can be converted into a direct voltage in the converter, whereby an energy storage device, such as a capacitor, temporarily stores electrical energy based on the direct voltage, which in turn is used in the converter, for example to produce an output voltage / an output current to deliver at a constant frequency.
Der Umrichter kann nahezu die gesamte elektrische Energie des Generators mit der variablen Frequenz aufnehmen, Energie in dem Energiespeicher wie zum Beispiel den Kondensator Zwischenspeichern basierend auf der erzeugten Gleichspannung und elektrische Energie ins Netz einspeisen mit der Erzeugung von Wechselstrom mit konstanter Frequenz. The converter can absorb almost all of the electrical energy from the generator with the variable frequency, feed energy in the energy storage device such as the intermediate storage capacitor based on the DC voltage generated, and feed electrical energy into the grid with the generation of alternating current at a constant frequency.
In einem doppelt gespeisten Asynchrongenerator kann der Umrichter ausgebildet sein, um ein Teil der vom Generator erzeugten Energie in das Netz einzuspeisen oder auch um teilweise Energie hin zum Generator zu leiten. Die gesamte Ausgangspannung/der gesamte Ausgangsstrom der Windenergieanlage am Netzanschluss ist eine Kombination der vom Generator erzeugten Spannung/des vom Generator erzeugten Stromes mit einem vom Umrichter erzeugten Spannung/einen vom Umrichter erzeugten Strom, so dass eine konstante Frequenz am Netzeinspeisungspunkt gewährleistet werden kann. In a doubly fed asynchronous generator, the converter can be designed to feed part of the energy generated by the generator into the network or to conduct some of the energy to the generator. The total output voltage / the total output current of the wind turbine at the grid connection is a combination of the voltage generated by the generator / the current generated by the generator with a voltage / current generated by the converter, so that a constant frequency at the grid feed-in point can be guaranteed.
Mit Verwendung von doppelt gespeisten Asynchrongeneratoren kann der Umrichter kleiner dimensioniert sein, da nur ein Teil der Gesamtenergie und Gesamtleistung über den Umrichter fließt. With the use of double-fed asynchronous generators, the converter can be dimensioned smaller, since only part of the total energy and total power flows through the converter.
Im Falle von Windböen und/oder starkem Wind kann der Umrichter und/oder der Generator der Windenergieanlage überlastet werden. Zu starker Wind und/oder eine zu starke Windböe verursacht einen Anstieg der kinetischen Energie des Rotors der Windenergieanlage der wiederrum einen Anstieg der generierten elektrischen Leistung des Generators verursachen kann. Dies kann den Generator der Windenergieanlage beschädigen. Falls die vom Generator erzeugte elektrische Leistung einen Grenzwert überschreitet, kann auch der Umrichter beschädigt werden, zum Beispiel wenn zu hohe Ströme in Halbleiterelemente des Umrichters fließen. Die kinetische Energie des Rotors und/oder die kinetische Leistung, die vom Rotor zum elektrischen Generator übertragen wird, und/oder die vom Generator erzeugte elektrische Leistung und/oder die Leistung, die über den Umrichter fließt, müssen daher begrenzt werden, um Schäden zu vermeiden. Eine Begrenzung der genannten Leistungen kann zum Beispiel durch eine Einstellung eines Pitchwinkels eines Rotorblatts erfolgen. In the case of gusts of wind and / or strong winds, the converter and / or the generator of the wind energy installation can be overloaded. Too strong a wind and / or too strong a gust of wind causes an increase in the kinetic energy of the rotor of the wind energy installation, which in turn can cause an increase in the electrical power generated by the generator. This can damage the wind turbine generator. If the electrical power generated by the generator exceeds a limit value, the converter can also be damaged, for example if excessively high currents flow in the converter semiconductor elements. The kinetic energy of the rotor and / or the kinetic power that is transmitted from the rotor to the electrical generator and / or the electrical power generated by the generator and / or the power that flows through the converter must therefore be limited in order to cause damage avoid. The stated powers can be limited, for example, by setting a pitch angle of a rotor blade.
Durch Einstellung des Pitchwinkels kann die Kraft, die der Wind auf das Rotorblatt ausübt verringert werden, so dass die übertragene kinetische Leistung verringert wird. Dadurch verringert sich die kinetische Drehleistung des Rotors und der Generator generiert weniger elektrische Leistung. Dies verhindert die Überlastung des Generators und/oder des Umrichters. By adjusting the pitch angle, the force that the wind exerts on the rotor blade can be reduced, so that the transmitted kinetic power is reduced. This reduces the rotational kinetic power of the rotor and the generator generates less electrical power. This prevents the generator and / or the converter from being overloaded.
Wenn der Pitchwinkel zu spät eingestellt wird, kann unter Umständen eine Überlastung nicht mehr verhindert werden. If the pitch angle is set too late, it may no longer be possible to prevent overloading.
Wenn der Pitchwinkel zu früh eingestellt wird kann unter Umständen Windleistung verloren gehen, die in elektrische Leistung hätte umgewandelt werden können. If the pitch angle is set too early, wind power may be lost, which could have been converted into electrical power.
Es besteht daher die Notwendigkeit, Verfahren zu verbessern, um einen Pitchwinkel des Rotorblatts möglichst optimal zu verändern, so dass insbesondere eine Überlastung des Generators und/oder des Umrichters effektiv verhindert wird, ohne dass unnötig Windleistung verloren geht, die noch hätte von der Windenergieanlage in elektrische Leistung umgewandelt werden können, und/oder ohne einen Schaden am Generator und/oder Rotorblatt zu verursachen. There is therefore a need to improve methods in order to change a pitch angle of the rotor blade as optimally as possible, so that in particular an overload of the generator and / or the converter is effectively prevented without unnecessarily losing wind power that would still have from the wind turbine in electrical power can be converted, and / or without causing damage to the generator and / or rotor blade.
ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage mit einem Rotor mit zumindest einem Rotorblatt offenbart, das Verfahren umfassend: Messen einer Dehnung des zumindest einenAccording to one embodiment, a method for controlling a wind energy installation with a rotor with at least one rotor blade is disclosed, the method comprising: measuring an expansion of the at least one
Rotorblatts; Verändern eines Pitchwinkels des zumindest einen Rotorblatts zumindest teilweise basierend auf der gemessenen Dehnung des zumindest einen Rotorblatts; wobei das Messen der Dehnung des zumindest einen Rotorblatts zumindest eine Dehnung im Bereich einer Blattwurzel des Rotorblatts misst. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Windenergieanlage offenbart, die umfasst: einen Sensor zur Messung einer Dehnung zumindest eines Rotorblatts der Windenergieanlage; eine Steuerungseinheit, die ausgelegt ist, um ein Pitchwinkel des zumindest eines Rotorblatts zu verändern, zumindest teilweise basierend auf eine durch den Sensor gemessene Dehnung des zumindest eines Rotorblatts; und wobei die Steuerungseinhet gemäß dem obigen Verfahren die Windenergieanlage steuert Rotor blades; Changing a pitch angle of the at least one rotor blade based at least partially on the measured expansion of the at least one rotor blade; wherein the measurement of the expansion of the at least one rotor blade measures at least one expansion in the area of a blade root of the rotor blade. According to a further embodiment, a wind energy installation is disclosed which comprises: a sensor for measuring a strain of at least one rotor blade of the wind energy installation; a control unit that is designed to change a pitch angle of the at least one rotor blade, based at least in part on a strain of the at least one rotor blade measured by the sensor; and wherein the control unit controls the wind turbine according to the above method
Weitere Ausführungsformen, Details und Vorteile werden gemäß den abhängigen Ansprüchen, der weiteren Beschreibung und den Figuren offenbart. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Further embodiments, details and advantages are disclosed according to the dependent claims, the further description and the figures. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIG. 1 zeigt eine Windenergieanlage gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. FIG. 1 shows a wind turbine according to embodiments of the present disclosure.
FIG. 2 zeigt ein Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage gemäß der vorliegenden Offenbarung. BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN FIG. 2 shows a method for controlling a wind turbine according to the present disclosure. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Eine Windenergieanlage wandelt kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um, beziehungsweise kinetische Leistung in elektrische Leistung. Leistung ist als aufgewendete Energie pro Zeiteinheit zu verstehen beziehungsweise als zeitliche Ableitung der Energie. FIG. 1 zeigt eine Windenergieanlage gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. A wind turbine converts kinetic energy of the wind into electrical energy, or kinetic power into electrical power. Power is to be understood as the energy used per unit of time or as the time derivative of the energy. FIG. 1 shows a wind turbine according to embodiments of the present disclosure.
Die Windenergieanlage 10 umfasst zumindest ein Rotorblatt, der ein Rotor 14 antreibt. Der Wind stößt mit dem Rotorblatt 17 zusammen und dadurch wirkt eine Kraft auf das Rotorblatt, die ein Drehmoment des Rotors verursacht. Dadurch werden der Rotor 14 und das Rotorblatt 17 beschleunigt, bis durch ein entgegengesetztes Drehmoment ein Gleichgewicht entsteht. Dieses entgegengesetzte Drehmoment kann ein Drehmoment eines elektrischen Generators 16 sein, der kinetische Drehenergie in elektrische Energie umwandelt, und/oder ein durch Reibung verursachtes Drehmoment. The wind energy installation 10 comprises at least one rotor blade which drives a rotor 14. The wind collides with the rotor blade 17 and as a result a force acts on the rotor blade, which causes a torque of the rotor. As a result, the rotor 14 and the rotor blade 17 are accelerated until an equilibrium is created by an opposite torque. This opposite torque can be a torque of an electric Be generator 16, which converts rotational kinetic energy into electrical energy, and / or a torque caused by friction.
Eine Windenergieanlage 10 kann einen Umrichter 12 beinhalten, der insbesondere dazu dient, einen elektrischen Wechselstrom mit konstanter Frequenz zu ermöglichen/erzeugen, basierend auf der vom Generator 16 erzeugten elektrischen Wechselstrom/Wechselspannung, der/die keine konstante Frequenz aufweist, da der Wind keine konstante Drehzahl des Rotors 14 verursacht. A wind turbine 10 can include a converter 12, which is used in particular to enable / generate an electrical alternating current with a constant frequency, based on the electrical alternating current / alternating voltage generated by the generator 16, which does not have a constant frequency because the wind does not have a constant Speed of the rotor 14 caused.
Eine Windenergieanlage 10 kann auch einen Windmesser (Anemometer) 11 beinhalten und/oder eine Steuerungsanlage 13, die insbesondere einen Pitchwinkel des Rotorblatts 17 steuern oder regen kann. Durch Einstellung des Pitchwinkels des Rotorblatts 17 ist es möglich, die Kraft zu variieren, die der Wind auf das Rotorblatt ausübt. Dadurch wird das vom Wind erzeugte Drehmoment des Rotorblatts verändert. A wind energy installation 10 can also contain an anemometer 11 and / or a control installation 13 which, in particular, can control or rain a pitch angle of the rotor blade 17. By adjusting the pitch angle of the rotor blade 17, it is possible to vary the force that the wind exerts on the rotor blade. This changes the torque of the rotor blade generated by the wind.
Ebenso kann ein Drehmoment des Generators 16 und/oder ein Übertragungsverhältnis der Drehzahl von dem Rotor 14 zum Generator 16, zum Beispiel mit Einstellung eines Getriebes, verändert werden. Likewise, a torque of the generator 16 and / or a transmission ratio of the speed from the rotor 14 to the generator 16 can be changed, for example by setting a gear.
Für eine gegebene Windgeschwindigkeit ist die gewinnbare elektrische Leistung beschränkt. Bei zu hohen Windgeschwindigkeiten kann die Windturbine Schaden nehmen. Zum Beispiel kann der Generator mit kinetischer Leistung überlastet werden und/oder der Umrichter mit elektrischer Leistung, wobei Überlastung des Umrichters/Generators in der vorliegenden Offenbarung bedeutet, dass eine maximale nominale Leistung überschritten wird, entweder hin zum Umrichter/Generator und/oder ausgehend vom Umrichter/Generator. The electrical power that can be obtained is limited for a given wind speed. If the wind speed is too high, the wind turbine can be damaged. For example, the generator can be overloaded with kinetic power and / or the converter with electrical power, wherein overloading of the converter / generator in the present disclosure means that a maximum nominal power is exceeded, either towards the converter / generator and / or starting from Converter / generator.
Die Windenergieanlage 10, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, umfasst zumindest einen Dehnungssensor 15 in einer Blattwurzel eines Rotorblattes 17. The wind energy installation 10, according to embodiments of the present disclosure, comprises at least one strain sensor 15 in a blade root of a rotor blade 17.
Befindet sich eine Windenergieanlage 10 währen einer Starkwindphase im Vollastbetrieb, kann eine aufkommende Überlast in Form einer Windböe mit erhöhter Windgeschwindigkeit zu einer Beschädigung des Umrichters 12 führen. Wenn die Regelung der Anlage zu spät auf die Überlast reagiert, kann die erzeugte elektrische Energie des Generators 16 im Umrichter 12 nicht mehr richtig verarbeitet werden. Die Folge ist der kurzzeitige Betrieb des Umrichters jenseits seiner Leistungsparameter und dessen Beschädigung. Die Folge ist der Ausfall der Windenergieanlage bis zur Behebung des Schadens. Flohe Kosten und ein Verlust von elektrischer Energie sind eine Folge. If a wind energy installation 10 is in full load operation during a strong wind phase, an emerging overload in the form of a gust of wind with increased wind speed can damage the converter 12. If the system's control reacts too late to the overload, the The electrical energy generated by the generator 16 can no longer be processed correctly in the converter 12. The consequence is the short-term operation of the converter beyond its performance parameters and its damage. The consequence is the failure of the wind turbine until the damage is repaired. Flea costs and a loss of electrical energy are a consequence.
Eine Überlastung des Generators und/oder des Umrichters einer Windenergieanlage tritt auf, wenn zu viel kinetische Leistung von dem Rotor an den Generator geliefert wird beziehungsweise wenn zu viel elektrische Leistung durch den Umrichter fließt, die zum Beispiel eine maximal zulässige Nennleistung überschreitet. An overload of the generator and / or the converter of a wind energy installation occurs when too much kinetic power is supplied from the rotor to the generator or when too much electrical power flows through the converter, which, for example, exceeds a maximum permissible nominal power.
Zum Beispiel wenn die Windintensität zu stark ist oder eine zu starke Windböe auftritt, kann die Drehleistung des Rotors stark ansteigen, was gegebenenfalls in sehr kurzer Zeit zu einem Anstieg der vom Generator generierten elektrischen Leistung führen kann, wodurch der Generator beschädigt werden kann und/oder der Umrichter beschädigt werden kann, zum Beispiel indem zu hohe Ströme in Halbleiterelementen des Umrichters fließen, die zum Beispiel einen maximalen Nennstrom der Halleiterelemente überschreiten. For example, if the wind intensity is too strong or a gust of wind occurs that is too strong, the rotational power of the rotor can increase sharply, which can possibly lead to an increase in the electrical power generated by the generator in a very short time, which can damage the generator and / or the converter can be damaged, for example by excessively high currents flowing in the semiconductor elements of the converter which, for example, exceed a maximum rated current of the semiconductor elements.
Eine konventionelle Regelung der Anlage basierend auf der Leistungskurve der Anlage vergleicht die aktuell erzeugte Leistung mit einer hinterlegten Referenzkurve. Die Windenergieanlage wird durch Varianz der Pitchwinkel der Rotorblätter in einen stabilen Zustand gesteuert. Diese Regelung kann eine Überlast nicht effektiv verhindern, da die Varianz der Pitchwinkel einige Zeit benötigt, in der die Leistung weiter ansteigen kann, wodurch der Umrichter Schaden nehmen kann. A conventional control of the system based on the system's performance curve compares the currently generated output with a stored reference curve. The wind energy installation is controlled into a stable state by varying the pitch angle of the rotor blades. This regulation cannot effectively prevent an overload, since the variance of the pitch angle requires some time in which the power can increase further, which can damage the converter.
Um die Überlastung des Umrichters und/oder des Generators zu verhindern oder vorzubeugen, ist es nicht ausreichend die elektrische Leistung des Generators zu beobachten und zu messen. Es ist auch nicht ausreichend zum Beispiel eine kinetische Energie und/oder eine zeitliche Ableitung davon, zum Beispiel eine kinetische Energie oder Leistung des Rotors, zu beobachten und zu messen. Falls nämlich ein Anstieg gemessen wird, der auf eine Überlastung hindeutet, ist es nicht mehr möglich zeitnah den Pitchwinkel zu verstellen, um die Überlastung noch effektiv verhindern zu können. To prevent or prevent overloading of the converter and / or the generator, it is not sufficient to observe and measure the electrical output of the generator. It is also not sufficient, for example, to observe and measure a kinetic energy and / or a time derivative thereof, for example a kinetic energy or power of the rotor. If an increase is measured that indicates an overload, it is It is no longer possible to adjust the pitch angle promptly in order to still be able to effectively prevent the overload.
Wenn nämlich ein Leistungsanstieg am Generator oder am Rotor gemessen wird, würde ein Verstellen des Pitchwinkels des Rotorblatts und/oder ein Abbremsen des Rotors erst nach einiger Zeit zu einer effektiven Verringerung der vom Wind aufgenommenen kinetischen Leistung führen und daher erst nach einiger Zeit zu einer effektiven Leistungsreduktion am Generator und/oder am Umrichter führen. Bevor die Leistungsreduktion effektiv eintritt, kann ein Schaden am Umrichter oder am Generator nicht ausgeschlossen werden, zum Beispiel wenn ein weiteres Ansteigen der Windintensität die Leistung weiterhin ansteigen lässt noch während der Pitchwinkel eingestellt wird. If an increase in power is measured on the generator or on the rotor, adjusting the pitch angle of the rotor blade and / or braking the rotor would only lead to an effective reduction in the kinetic power absorbed by the wind after some time and therefore only after some time to an effective one Reduce power at the generator and / or at the converter. Before the power reduction actually occurs, damage to the converter or generator cannot be ruled out, for example if a further increase in wind intensity causes the power to continue to increase while the pitch angle is being set.
Eine Überlastung kann auch nicht effektiv verhindert werden, indem man die Windintensität misst. Zum einen sind lokale Messungen, zum Beispiel durch einen Anemometer der Windturbine, fehlerbehaftet. Außerdem kann das Feld der Windintensität in der Nähe der Windturbine irregulär bzw. turbulent sein, so dass eine lokale beziehungsweise punktuelle Windmessung nicht geeignet ist, um effektive Rückschlüsse auf die Leistung zu ziehen, die vom Wind an den Rotor der Windenergieanlage übertragen wird, insbesondere beim Auftreten starker Windböen, die sich rasch verändern. Eine Messung des ganzen Windfeldes, zum Beispiel mit einem LIDAR, in der Nähe der Windenergieanlage ist aufwendig und Rückschlüsse auf eine mögliche Überlastung sind nur indirekt durch Berechnungen und Auswertungen der gemessenen Daten möglich. An overload cannot be effectively prevented by measuring the wind intensity. On the one hand, local measurements, for example using an anemometer in the wind turbine, are prone to errors. In addition, the field of wind intensity in the vicinity of the wind turbine can be irregular or turbulent, so that a local or punctual wind measurement is not suitable for drawing effective conclusions about the power that is transmitted from the wind to the rotor of the wind turbine, especially when Strong gusts of wind that change rapidly. A measurement of the entire wind field, for example with a LIDAR, in the vicinity of the wind turbine is time-consuming and conclusions about a possible overload can only be drawn indirectly through calculations and evaluations of the measured data.
Eine Messung des Windfeldes in einer größeren Entfernung, zum Beispiel durch einem entfernteren LIDAR eines Windparks, in dem die Windturbine angeordnet ist, ist ebenfalls unzuverlässig, da insbesondere bei starken Böen die Windintensität und Windrichtung lokal stark abweichen können beziehungsweise nicht genau durch die Messung des entfernteren Windfeldes bestimmt werden können. Es ist daher notwendig einen Anstieg der vom Wind auf den Rotor übertragenen Windleistung zu messen oder zu detektieren, insbesondere um eine Überlastung des Umrichters oder des Generators effektiv zu verhindern, insbesondere ohne einen Windmesser, Anemometer oder LIDAR zu verwenden. A measurement of the wind field at a greater distance, for example by a more distant LIDAR of a wind farm in which the wind turbine is located, is also unreliable, since especially with strong gusts the wind intensity and wind direction can differ locally or not exactly due to the measurement of the distant one Wind field can be determined. It is therefore necessary to measure or detect an increase in the wind power transmitted from the wind to the rotor, in particular to effectively prevent overloading of the converter or the generator, in particular without using an anemometer, anemometer or LIDAR.
Ein Anstieg der vom Wind an den Rotor transferierten kinetischen Leistung führt zu einer Durchbiegung des Rotorblattes, da das zumindest teilweise elastische Rotorblatt einer größeren Kraft ausgesetzt ist. Dieser Durchbiegung führt zu einer Verzerrung des Rotorblatts insbesondere im Bereich einer Blattwurzel des Rotorblatts. An increase in the kinetic power transferred from the wind to the rotor leads to a deflection of the rotor blade, since the at least partially elastic rotor blade is exposed to a greater force. This deflection leads to a distortion of the rotor blade, in particular in the area of a blade root of the rotor blade.
Das Biegemoment ist proportional zur gemessenen Dehnung. Wenn ein Sprung in der Dehnung stattfindet, ändert sich auch das Biegemoment Sprunghaft. The bending moment is proportional to the measured elongation. If there is a jump in the elongation, the bending moment also changes abruptly.
Die Elastizität des Rotorblatts bewirkt eine Verzögerung zwischen der Dehnung und einer starken Beschleunigung des Rotors. Wenn die Dehnung ein Schwellwert überschreitet ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich schnell einzugreifen. Ein Schaden zum Beispiel am Umrichter/Generator kann verhindert werden. Ohne Eingriff kann ein Schaden schon nach 5s durch Überlastung und Beschädigung des Umrichters auftreten. Das Rotorblatt kann in 3s verstellt werden, aber schon nach Beginn der Verstellung fällt die Leistung rapide ab und der Schaden/die Überlastung wird zeitnah verhindert. The elasticity of the rotor blade causes a delay between the expansion and a strong acceleration of the rotor. If the elongation exceeds a threshold value, it is possible, according to the present disclosure, to intervene quickly. Damage to the converter / generator, for example, can be prevented. Without intervention, damage can occur after 5 seconds due to overloading and damage to the converter. The rotor blade can be adjusted in 3s, but after the adjustment has started, the performance drops rapidly and the damage / overload is prevented in a timely manner.
Das Messen der Durchbiegung des Rotorblatts ermöglicht, effektiv einen Anstieg der kinetischen Leistung und Energie des Rotors zu messen beziehungsweise in Hinblick auf die Elastizität des Rotorblattes vorherzubestimmen und/oder zu detektieren und ermöglicht dadurch, einer Überlastung des Umrichters oder des Generators effektiv vorzubeugen. Measuring the deflection of the rotor blade makes it possible to effectively measure an increase in the kinetic power and energy of the rotor or to determine and / or detect it in advance with regard to the elasticity of the rotor blade and thereby enables an overload of the converter or the generator to be effectively prevented.
Insbesondere findet wegen der Masseträgheit des Rotors/Rotorblattes die Durchbiegung des Rotorblatts schon dann statt, wenn die Windintensität ansteigt und die auf das Rotorblatt einwirkende Windkraft dadurch ansteigt, noch bevor die elektrische Leistung am Generator signifikant ansteigt. In particular, due to the inertia of the rotor / rotor blade, the deflection of the rotor blade already takes place when the wind intensity increases and the wind force acting on the rotor blade increases as a result, even before the electrical power at the generator increases significantly.
Durch den Einsatz von zumindest einem Dehnungssensor 15 im Bereich der Blattwurzel kann ein Überlastfall früher erkannt werden. Aufgrund der Masseträgheit des Rotors erfolgt eine erhöhte Durchbiegung der Rotorblätter, noch bevor der Rotor beschleunigt und die aufgenommene Energie an den Generator überträgt. Nutzt man die durch den zumindest einen Dehnungssensor 15 gewonnene Information, kann die Anlage frühzeitig die Pitchwinkel der Rotorblätter verändern und so der Aufnahme der Überlast Vorbeugen. By using at least one strain sensor 15 in the area of the blade root, an overload case can be detected earlier. Due to the Due to the inertia of the rotor, there is an increased deflection of the rotor blades even before the rotor accelerates and transfers the absorbed energy to the generator. If the information obtained by the at least one strain sensor 15 is used, the system can change the pitch angle of the rotor blades at an early stage and thus prevent the absorption of the overload.
Dehnungssensoren, wie der Dehnungssensor 15, sind in der Lage die erhöhte Durchbiegung der Rotorblätter zu erfassen, noch bevor der Rotor selbst beschleunigt und die Energie/Leistung an den Generator abgibt. Damit erfasst die Sensorik im Rotorblatt den auftretenden kritischen Zustand noch vor dem Auftreten der Überlastung. Bisherige Verfahren greifen dagegen erst beim Eintritt der Überlastung und oder bei einer Erhöhung der Leistung am Generator. Durch den Einsatz von Dehnungssensoren zur Überlastverhinderung, können also mehr Schäden auf den Windenergieanlagen verhindert werden. Strain sensors, such as the strain sensor 15, are able to detect the increased deflection of the rotor blades even before the rotor itself accelerates and transfers the energy / power to the generator. In this way, the sensor system in the rotor blade detects the critical condition that occurs before the overload occurs. Previous methods, on the other hand, only take effect when the overload occurs and / or when the power on the generator is increased. By using strain sensors to prevent overload, more damage to the wind turbines can be prevented.
Durch die Nutzung von Dehnungssensoren kann eine auftretende Überlast erkannt werden, noch bevor die Energie in das System der Windenergieanlage eingeleitet wird. Dadurch können Maßnahmen zur Schadensverhinderung auch noch vor dem Eintreten des Problems eingeleitet werden. Die Regelung des Systems wird dadurch nicht mehr rein reaktiv auf bereits eingeleitete Energie, sondern vielmehr präventiv möglich. By using strain sensors, an occurring overload can be detected even before the energy is fed into the system of the wind turbine. In this way, measures to prevent damage can be initiated even before the problem occurs. The control of the system is no longer purely reactive to energy that has already been introduced, but rather preventive.
Durch die Verwendung von Signalen die zeitlich früher anfallen als der kritische Zustand selbst, wie zum Beispiel Signale einer Durchbiegung des Rotorblattes, erhöht sich das Zeitfenster zum Einleiten von Maßnahmen zur Schadensvermeidung. Die vorliegende Offenbarung kann auf jede Windenergieanlage angewendet werden, ohne in die Sicherheitskette einzugreifen. The use of signals that occur earlier than the critical state itself, such as signals of a deflection of the rotor blade, increases the time window for initiating measures to avoid damage. The present disclosure can be applied to any wind turbine without intervening in the safety chain.
Zum Beispiel kann ein Schwellwert für die Dehnungssensoren festgelegt werden. Bei Überschreitung des Schwellwertes kann die Windenergieanlage entweder stoppen oder kurzfristig in einen reduzierten Betriebszustand überführt werden. For example, a threshold value can be set for the strain sensors. If the threshold value is exceeded, the wind energy installation can either stop or be briefly transferred to a reduced operating state.
Die vorliegende Offenbarung misst beziehungsweise detektiert ein Anstieg der Windstärke/Windgeschwindigkeit zeitlich verzögert bevor der Anstieg die Überlast ohne Maßnahmen einleiten würde. Die zeitliche Verzögerung ist ausreichend, um durch ein Verstellen eines Pitchwinkels die ansonsten eintreffende Überlast effektiv zu verhindern. Die zeitliche Verzögerung ist beispielsweise durch die Masseträgheit des Rotors verursacht. The present disclosure measures or detects an increase in wind strength / wind speed with a time delay before the increase causes the overload would initiate without action. The time delay is sufficient to effectively prevent the overload that would otherwise occur by adjusting a pitch angle. The time delay is caused, for example, by the inertia of the rotor.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren 200 (siehe Figure 2) zur Steuerung einer Windenergieanlage mit einem Rotor mit zumindest einem Rotorblatt, das Verfahren umfasst: Messen 210 einer Dehnung des zumindest einen Rotorblatts; Verändern 220 eines Pitchwinkels des zumindest einen Rotorblatts zumindest teilweise basierend auf der gemessenen Dehnung des zumindest einen Rotorblatts; wobei das Messen der Dehnung des zumindest einen Rotorblatts zumindest eine Dehnung im Bereich einer Blattwurzel des Rotorblatts misst. One embodiment of the present disclosure is a method 200 (see FIG. 2) for controlling a wind energy installation with a rotor with at least one rotor blade, the method comprising: measuring 210 a strain of the at least one rotor blade; Changing 220 a pitch angle of the at least one rotor blade based at least partially on the measured expansion of the at least one rotor blade; wherein the measurement of the expansion of the at least one rotor blade measures at least one expansion in the area of a blade root of the rotor blade.
Gemäß eine Ausführungsform detektiert das Messen der Dehnung des zumindest einen Rotorblatts eine Durchbiegung des zumindest einen Rotorblatts, die eine zeitnahe zukünftige Beschleunigung des Rotors ankündigt. According to one embodiment, the measurement of the expansion of the at least one rotor blade detects a deflection of the at least one rotor blade, which announces a near future acceleration of the rotor.
Die Durchbiegung ist insbesondere eine Dehnung des Rotorblatts, zum Beispiel an der Blattwurzel des Rotorblatts, die einen vorherbestimmten Schwellwert überschreitet. Nicht jede Dehnung ist also als Durchbiegung zu werten, sondern eine Dehnung die einen Schwellwert überschreitet. The deflection is in particular an expansion of the rotor blade, for example at the blade root of the rotor blade, which exceeds a predetermined threshold value. So not every stretch is to be assessed as a deflection, but rather a stretch that exceeds a threshold value.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt ein Verändern des Pitchwinkels des zumindest einen Rotorblatts, sobald die Durchbiegung detektiert wird, um die zeitnahe zukünftige Beschleunigung des Rotors zu verhindern. According to one embodiment, the pitch angle of the at least one rotor blade is changed as soon as the deflection is detected, in order to prevent the immediate future acceleration of the rotor.
Gemäß einer Ausführungsform verhindert das Verändern des Pitchwinkels eine Überlastung eines Generators und/oder eines Umrichters der Windenergieanlage, indem eine Leistung, die vom Rotorblatt an den Generator und/oder den Umrichter übertragen wird, beschränkt bleibt. According to one embodiment, changing the pitch angle prevents an overload of a generator and / or a converter of the wind energy installation by restricting the power that is transmitted from the rotor blade to the generator and / or the converter.
Sobald also die Durchbiegung detektiert/bestim mt/erfasst wird, also zum Beispiel sobald die Dehnung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird der Pitchwinkel des Rotorblatts verändert, um eine zeitnahe zukünftige Beschleunigung des Rotors zu verhindern, insbesondere um eine Überlastung des Umrichters und/oder des Generators zu verhindern, in dem die Leistung beschränkt bleibt, die vom Rotorblatt an den Umrichter und/oder an den Generator übertragen wird. So as soon as the deflection is detected / determined mt / recorded, for example as soon as the expansion exceeds a predetermined threshold value, the pitch angle of the rotor blade is changed in order to prevent a prompt future acceleration of the rotor, in particular to prevent the To prevent converter and / or the generator, in which the power remains limited, which is transmitted from the rotor blade to the converter and / or to the generator.
Während eines normalen Betriebes einer Windenergieanlage ist eine Dehnung des Rotorblattes normal und auch eine Beschleunigung des Rotorblattes ist Teil eines normalen Betriebes einer Windenergieanlage. During normal operation of a wind energy installation, expansion of the rotor blade is normal and acceleration of the rotor blade is also part of normal operation of a wind energy installation.
Wenn Wind mit einer bestimmten Windgeschwindigkeit auf ein ruhendes Rotorblatt eintrifft, wird das Rotorblatt gedehnt und eine Beschleunigung des Rotors setzt ein. Die Beschleunigung ist eine Winkelbeschleunigung des Rotors, verursacht durch das Drehmoment des Rotors, der durch die einwirkende Kraft des Windes verursacht wird. Der Rotor wird gleichzeitig gebremst, durch ein entgegenwirkendes Drehmoment des Generators und/oder durch Reibung. Mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit des Rotors bei konstant bleibender Windgeschwindigkeit nimmt der durch den Wind verursachte Drehmoment ab, da eine relative Geschwindigkeit/Bewegung des Windes hin zur Oberfläche des Rotorblatts abnimmt. Wenn ein Gleichgewicht zwischen dem Drehmoment, der durch den Wind verursacht wird, und dem Drehmoment, der durch den Generator und/oder Reibung verursacht wird, entsteht, dann bleibt dieWhen wind hits a stationary rotor blade at a certain wind speed, the rotor blade is stretched and the rotor begins to accelerate. The acceleration is an angular acceleration of the rotor, caused by the torque of the rotor, which is caused by the acting force of the wind. The rotor is braked at the same time, by a counteracting torque of the generator and / or by friction. As the angular speed of the rotor increases while the wind speed remains constant, the torque caused by the wind decreases, since a relative speed / movement of the wind towards the surface of the rotor blade decreases. If there is a balance between the torque caused by the wind and the torque caused by the generator and / or friction, then that remains
Winkelgeschwindigkeit des Rotors konstant und kinetische Leistung fließt vom Wind an den Generator, der elektrische Leistung erzeugt. Angular speed of the rotor constant and kinetic power flows from the wind to the generator, which produces electrical power.
Im Normalbetrieb bleibt also die Dehnung des Rotorblattes, zum Beispiel die Dehnung der Wurzel des Rotorblattes, beschränkt. In normal operation, the expansion of the rotor blade, for example the expansion of the root of the rotor blade, remains limited.
Eine zu hohe Windgeschwindigkeit, wie zum Beispiel bei einer Windböe in einem Sturm, würde eine höhere Dehnung des Rotorblattes und/oder der Rotorblattwurzel verursachen, und ein Gleichgewicht der Drehmomente würde bei einem höheren Drehmoment des Generators entstehen, wodurch eine höhere elektrische Leistung vom Generator generiert würde, die zum Beispiel den Umrichter beschädigen könnte und/oder den Generator selbst beschädigen könnte. Wenn also die Dehnung des Rotorblatts beziehungsweise der Blattwurzel einen Schwellwert überschreitet, dann ist ohne Maßnahmen zu ergreifen, eine zukünftige Überlastung des Umrichters und/oder Generators abzusehen. Bei Überschreitung des Schwellwertes, tritt die Überlastung umso schneller ein, je mehr der Schwellwert überschritten ist. Too high a wind speed, for example with a gust of wind in a storm, would cause a higher elongation of the rotor blade and / or the rotor blade root, and a balance of the torques would arise with a higher torque of the generator, whereby a higher electrical power is generated by the generator which could, for example, damage the converter and / or damage the generator itself. If the expansion of the rotor blade or the blade root exceeds a threshold value, then without taking any measures, a future overload of the converter and / or generator can be foreseen. If the threshold value is exceeded, the more the threshold value is exceeded, the faster the overload occurs.
Der Schwellwert kann zum Beispiel als Supremum der Menge der Dehnungen definiert werden, für die bei Eintritt des zukünftigen Gleichgewichts der Drehmomente des Windes und des Generators auf den Rotor, eine Maximalnennleistung des elektrischen Generators und/oder eine Maximalnennleistung die durch den Umrichter fließt nicht überschritten werden, insbesondere so dass kein Schaden am Umrichter und/oder Generator entsteht. The threshold value can be defined, for example, as the supremum of the amount of elongation for which a maximum rated power of the electrical generator and / or a maximum rated power that flows through the converter will not be exceeded when the future equilibrium of the torques of the wind and the generator on the rotor occurs , in particular so that no damage occurs to the converter and / or generator.
Der Schwellwert kann auch von einer aktuellen Drehzahl des Rotors abhängig sein. Zum Beispiel kann eine hohe Dehnung des Rotorblatts bei hoher Drehzahl kritischer sein als beim Stillstand des Rotors oder bei niedriger Drehzahl, da eine hohe Dehnung bei hoher Drehzahl auf einen weiteren Anstieg einer schon hohen Leistung deuten. The threshold value can also be dependent on a current speed of the rotor. For example, high elongation of the rotor blade at high speed can be more critical than when the rotor is at a standstill or at low speed, since high elongation at high speed indicates a further increase in an already high output.
Eine Überschreitung des Schwellwertes ist also eine Durchbiegung des Rotorblattes im Sinne dieser Offenbarung. Eine Durchbiegung findet also immer dann statt, wenn die Dehnung den Schwellwert übersteigt, wobei der Schwellwert entweder konstant ist oder eine Funktion der aktuellen Drehzahl des Rotors ist, gegebenenfalls in Abhängigkeit weiterer Parameter der Windenergieanlage, wie zum Beispiel ein Drehmoment des Generators und/oder ein Übertragungsverhältnis der Drehzahl zwischen Rotor und Generator, einer elektrischen Last, usw. Gemäß einer Ausführungsform wird das Messen der Dehnung mit einem faseroptischen Dehnungssensor 15 durchgeführt, der in der Blattwurzel des zumindest einen Rotorblatts angeordnet ist und der insbesondere einen Faser- Bragg-Gitter beinhaltet. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Dehnung für alle Rotorblätter des Rotorblattes gemessen und das Verändern des Pitchwinkels basiert insbesondere auf die gemessene Dehnung aller Rotorblätter. If the threshold value is exceeded, the rotor blade is deflected in the sense of this disclosure. A deflection therefore always takes place when the expansion exceeds the threshold value, the threshold value either being constant or a function of the current speed of the rotor, possibly depending on other parameters of the wind turbine, such as a torque of the generator and / or a Transmission ratio of the speed between rotor and generator, an electrical load, etc. According to one embodiment, the measurement of the strain is carried out with a fiber-optic strain sensor 15, which is arranged in the blade root of the at least one rotor blade and which in particular contains a fiber Bragg grating. According to one embodiment, an elongation is measured for all rotor blades of the rotor blade and the changing of the pitch angle is based in particular on the measured elongation of all rotor blades.
Gemäß einer Ausführungsform basiert das Verändern des Pitchwinkels zusätzlich auf eine Leistung und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Rotors. According to one embodiment, the changing of the pitch angle is additionally based on a power and / or a rotational speed of the rotor.
Zum Beispiel kann der Schwellwert der Dehnung der Blattwurzel und entsprechend auch das Detektieren der Durchbiegung des Rotorblattes abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotors sein. For example, the threshold value of the elongation of the blade root and, accordingly, the detection of the deflection of the rotor blade can be dependent on the rotational speed of the rotor.
Zum Beispiel kann der Schwellwert der Dehnung der Blattwurzel und entsprechend das Detektieren der Durchbiegung des Rotorblattes unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotors sein, aber das Verändern des Pitchwinkels basiert zumindest teilweise auf eine Leistung und/oder eine Drehgeschwindigkeit des Rotors. Zum Beispiel kann der Betrag der Veränderung des Pitchwinkels größer sein, falls eine höhere Leistung und/oder eine höhere Drehgeschwindigkeit des Rotors vorliegt, bei gleichbleibender Durchbiegung, also bei Überschreitung eines konstanten Schwellwertes der Dehnung der Blattwurzel des Rotorblattes.For example, the threshold value of the elongation of the blade root and, accordingly, the detection of the deflection of the rotor blade can be independent of the rotational speed of the rotor, but the changing of the pitch angle is based at least in part on a power and / or a rotational speed of the rotor. For example, the amount of change in the pitch angle can be greater if there is a higher power and / or a higher rotational speed of the rotor, with constant deflection, i.e. when a constant threshold value for the elongation of the blade root of the rotor blade is exceeded.
Gemäß einer Ausführungsform, basiert das Verändern des Pitchwinkels zusätzlich auf eine gemessene Windgeschwindigkeit, insbesondere auf eine durch einen Anemometer oder Lidar gemessene Windgeschwindigkeit. According to one embodiment, the changing of the pitch angle is additionally based on a measured wind speed, in particular on a wind speed measured by an anemometer or lidar.
Das Detektieren der Durchbiegung und/oder das Überschreiten des Schwellwertes kann somit mit zusätzlichen Messungen ergänzt werden, um eine Voraussagekraft der Überlastung zu verbessern. Es kann somit differenziert werden, ob einmalig ein kurzer Windstoß das Rotorblatt trifft oder wiederholt heftige Windstöße zu erwarten sind. Somit kann eine differenziertere Entscheidung getroffen werden, ob zum Beispiel die Windenergieanlage heruntergeregelt oder gestoppt werden soll. The detection of the deflection and / or the exceeding of the threshold value can thus be supplemented with additional measurements in order to improve the predictive power of the overload. It is thus possible to differentiate whether a short gust of wind hits the rotor blade once or whether repeated violent gusts of wind are to be expected. A more differentiated decision can thus be made as to whether, for example, the wind energy installation should be regulated down or stopped.
Gemäß einer Ausführungsform bemisst das Messen der Dehnung eine Dehnung zwischen einem ersten Punkt und einem entfernten zweiten Punkt am Rotorblatt, zwischen welche eine optische Faser eingespannt ist, die zum Beispiel einen Faser-Bragg-Gitter beinhaltet. Einige Ausführungsformen beziehen sich auf eine Windenergieanlage umfassend: ein Sensor zur Messung einer Dehnung zumindest eines Rotorblatts der Windenergieanlage; Eine Steuerungseinheit, die ausgelegt ist, um ein Pitchwinkel des zumindest eines Rotorblatts zu verändern, zumindest teilweise basierend auf eine durch den Sensor gemessene Dehnung des zumindest eines Rotorblatts; und wobei die Steuerungseinhet gemäß Verfahren der vorliegenden Offenbarung die Windenergieanlage steuert. According to one embodiment, the measurement of the strain measures a strain between a first point and a distant second point on the rotor blade, between which an optical fiber is clamped, which includes, for example, a fiber Bragg grating. Some embodiments relate to a wind energy installation comprising: a sensor for measuring a strain of at least one rotor blade of the wind energy installation; A control unit which is designed to change a pitch angle of the at least one rotor blade, based at least in part on a strain of the at least one rotor blade measured by the sensor; and wherein the control unit controls the wind turbine according to the method of the present disclosure.
Einige Ausführungsformen betreffen ein Windpark mit zumindest einer Windenergieanlage gemäß der vorliegenden Offenbarung. Some embodiments relate to a wind park with at least one wind energy installation according to the present disclosure.
Die Verwendung von Glasfasersensoren, wie zum Beispiel Faser-Bragg-Gitter Sensoren ermöglichen den Einbau der Dehnungssensoren im Bereich der Blattwurzel. Dies ermöglicht insbesondere eine verbesserte Steuerung der einzelnen Windenergieanlage. The use of fiber optic sensors, such as fiber Bragg grating sensors, enables the expansion sensors to be installed in the area of the leaf root. This enables, in particular, an improved control of the individual wind energy installation.
Sobald eine Dehnung einen Schwellwert überschreitet kann die Anlage gestoppt oder zeitnah gesteuert werden, um einen Schaden effektiv und vorteilhaft zu vermeiden, zum Beispiel um eine Überlastung eines Umrichters und/oder Generators der Windenergieanlage zu vermeiden. Ein Präventives Eingreifen wird ermöglicht, wohingegen im Stand der Technik erst auf bereits eingeleitete Energie reaktiv reagiert wird. As soon as an expansion exceeds a threshold value, the installation can be stopped or promptly controlled in order to effectively and advantageously avoid damage, for example to avoid overloading a converter and / or generator of the wind energy installation. Preventive intervention is made possible, whereas in the prior art there is only a reactive reaction to energy that has already been introduced.
Die vorliegende Offenbarung ermöglicht eine effektive und kostengünstige Steuerung jeder einzelnen Windturbine, insbesondere um Schäden an der einzelnen Windturbine zu verhindern. The present disclosure enables an effective and inexpensive control of each individual wind turbine, in particular in order to prevent damage to the individual wind turbine.
Die Dehnungssensoren, insbesondere die Faser-Bragg-Gitter Sensoren sind robust und langlebig, preiswert und leicht anzubringen. The strain sensors, in particular the fiber Bragg grating sensors, are robust and durable, inexpensive and easy to attach.
Eine Überlastung und/oder ein Schaden zum Beispiel am Umrichter/Generator kann effektiv verhindert werden ohne einen Lidar zu benutzen. Ein Lidar ist mit erheblichen Kosten verbunden und ein Lidar für jede einzelne Windenergieanlage zu installieren ist aufwendig und kostenintensiv. Ein Lidar kann außerdem ungenau sein, da dieser räumlich entfernte Winddaten erfasst, wohingegen die tatsächlichen Lokalen Windverhältnisse chaotisch und schwer zu bestimmen sein können. Die Messung der Dehnung im Bereich der Blattwurzel gemäß der vorliegenden Offenbarung ist dagegen genau, effektiv, in Echtzeit durchführbar und kostengünstig. Overloading and / or damage to the converter / generator, for example, can be effectively prevented without using a lidar. A lidar is associated with considerable costs and installing a lidar for each individual wind turbine is complex and cost-intensive. A lidar can also be imprecise as it collects wind data that is far away, whereas the actual local wind conditions are chaotic and difficult to determine can. The measurement of the strain in the area of the leaf root according to the present disclosure, on the other hand, is accurate, effective, can be carried out in real time and is inexpensive.
Es kann auch eine Dehnung für jedes einzelne Rotorblatt gemessen werden, wohingegen zum Beispiel ein Anemometer nur einen ungenaue lokale Windmessung für die Windenergieanlage insgesamt durchführen kann. Auch mit einem Lidar kann nicht eine Dehnung einzelner Rotorblätter gemessen oder erfasst werden. Die vorliegende Offenbarung ermöglicht so genauere Rückschlüsse über das Drehmoment des Rotors und/oder impulsive Beschleunigungen des Rotors die zur Überlast führen können und ermöglicht einen effektiven und zeitnahen Eingriff, um die Überlast bzw. Schäden zum Beispiel am Umrichter/Generator zu verhindern. An expansion can also be measured for each individual rotor blade, whereas an anemometer, for example, can only carry out an imprecise local wind measurement for the wind energy installation as a whole. Even with a lidar, the elongation of individual rotor blades cannot be measured or recorded. The present disclosure thus enables more precise conclusions to be drawn about the torque of the rotor and / or impulsive accelerations of the rotor that can lead to overload and enables effective and timely intervention to prevent the overload or damage to the converter / generator, for example.
Die Dehnungssensoren der vorliegenden Offenbarung, zum Beispiel Lichtwellenleitersensoren mit Faser-Bragg-Gitter sind robuster und langlebiger als Anemometer und/oder Lidar-Sensoren. The strain sensors of the present disclosure, for example optical waveguide sensors with fiber Bragg grating, are more robust and have a longer service life than anemometers and / or lidar sensors.
Die vorliegende Offenbarung benötigt keine komplexen Modelle und/oder Abstraktionen und/oder aufwendige Kalibrierungen. Ein einfacher Vergleich mit einem Schwellwert genügt, um eine genaue Dehnung und/oder Durchbiegung im Wurzelbereich eines einzelnen Rotorblattes zu messen/erfassen, um so effektiv Schäden/Überlastungen zum Beispiel am Umrichter und/oder Generator verhindern zu können. The present disclosure does not require any complex models and / or abstractions and / or complex calibrations. A simple comparison with a threshold value is sufficient to measure / record an exact expansion and / or deflection in the root area of an individual rotor blade in order to be able to effectively prevent damage / overloads, for example on the converter and / or generator.
Ein Anemometer ist selbst nach aufwändiger Kalibrierung ungenau, wohingegen gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Kalibrierung nicht erforderlich ist und/oder sehr einfach stattfinden kann. Ein Lidar ist normalerweise nicht Teil einer einzelnen Windturbine. Die Anbringung von Dehnungssensoren ist unproblematisch und kostengünstig insbesondere im Vergleich zur Anbringung eines Lidars. An anemometer is inaccurate even after complex calibration, whereas, according to the present disclosure, calibration is not necessary and / or can take place very easily. A lidar is usually not part of a single wind turbine. The attachment of strain sensors is unproblematic and inexpensive, especially in comparison to the attachment of a lidar.

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Verfahren (200) zur Steuerung einer Windenergieanlage (100) mit einem Rotor mit zumindest einem Rotorblatt (17), das Verfahren umfassend: 1. A method (200) for controlling a wind turbine (100) having a rotor with at least one rotor blade (17), the method comprising:
Messen (210) einer Dehnung des zumindest einen Rotorblatts; Measuring (210) a strain of the at least one rotor blade;
Verändern (220) eines Pitchwinkels des zumindest einen Rotorblatts zumindest teilweise basierend auf der gemessenen Dehnung des zumindest einen Rotorblatts; wobei das Messen der Dehnung des zumindest einen Rotorblatts zumindest eine Dehnung im Bereich einer Blattwurzel des Rotorblatts (17) misst. Changing (220) a pitch angle of the at least one rotor blade based at least partially on the measured elongation of the at least one rotor blade; wherein the measurement of the expansion of the at least one rotor blade measures at least one expansion in the area of a blade root of the rotor blade (17).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Messen der Dehnung des zumindest eines Rotorblatts eine Durchbiegung des zumindest einen Rotorblatts detektiert, die eine zeitnahe zukünftige Beschleunigung des Rotors ankündigt. 2. The method according to claim 1, wherein the measurement of the expansion of the at least one rotor blade detects a deflection of the at least one rotor blade, which announces a near future acceleration of the rotor.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Verändern des Pitchwinkels des zumindest einen Rotorblatts erfolgt sobald die Durchbiegung detektiert wird, um die zeitnahe zukünftige Beschleunigung des Rotors zu verhindern. 3. The method according to claim 2, wherein the changing of the pitch angle of the at least one rotor blade takes place as soon as the deflection is detected in order to prevent the immediate future acceleration of the rotor.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verändern des Pitchwinkels eine Überlastung eines Generators und/oder eines Umrichters der Windenergieanlage verhindert, indem eine Leistung, die vom Rotorblatt an den Generator und/oder den Umrichter übertragen wird, beschränkt bleibt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the changing of the pitch angle prevents an overload of a generator and / or a converter of the wind turbine by limiting the power that is transmitted from the rotor blade to the generator and / or the converter.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Messen der Dehnung mit einem Faseroptischen Dehnungssensor durchgeführt wird, der in der Blattwurzel des zumindest einen Rotorblatts angeordnet ist und der einen Faser- Bragg-Gitter beinhaltet. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the measurement of the strain is carried out with a fiber-optic strain sensor which is arranged in the blade root of the at least one rotor blade and which includes a fiber Bragg grating.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Dehnung für alle Rotorblätter des Rotorblattes gemessen wird und wobei das Verändern des Pitchwinkels auf die gemessene Dehnung aller Rotorblätter basiert. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein an elongation is measured for all rotor blades of the rotor blade and wherein the changing of the pitch angle is based on the measured elongation of all rotor blades.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verändern des7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the changing of the
Pitchwinkels zusätzlich auf eine Leistung und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Rotors basiert. Pitch angle is also based on a power and / or a rotational speed of the rotor.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verändern des Pitchwinkels zusätzlich auf eine gemessene Windgeschwindigkeit basiert, insbesondere auf eine durch einen Anemometer oder Lidar gemessene Windgeschwindigkeit. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the changing of the pitch angle is additionally based on a measured wind speed, in particular on a wind speed measured by an anemometer or lidar.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Messen der Dehnung eine Dehnung zwischen einem ersten Punkt und einem entfernten zweiten Punkt am Rotorblatt bemisst zwischen welche eine optische Faser eingespannt ist. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the measurement of the strain measures a strain between a first point and a distant second point on the rotor blade between which an optical fiber is clamped.
10. Eine Windenergieanlage (100) umfassend: einen Sensor (15) zur Messung einer Dehnung zumindest eines Rotorblatts (17) der Windenergieanlage; eine Steuerungseinheit (13), die ausgelegt ist, um ein Pitchwinkel des zumindest eines Rotorblatts (17) zu verändern, zumindest teilweise basierend auf eine durch den Sensor gemessene Dehnung des zumindest eines Rotorblatts; und wobei die Steuerungseinhet gemäß dem Verfahren einer der Ansprüche 1 bis 9 die Windenergieanlage steuert. 10. A wind power plant (100) comprising: a sensor (15) for measuring a strain of at least one rotor blade (17) of the wind power plant; a control unit (13) which is designed to change a pitch angle of the at least one rotor blade (17), based at least in part on a strain of the at least one rotor blade measured by the sensor; and wherein the control unit controls the wind turbine according to the method of one of claims 1 to 9.
11. Ein Windpark mit zumindest einer Windenergieanlage gemäß Anspruch 10. 11. A wind park with at least one wind energy installation according to claim 10.
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