WO2013072005A1 - Verfahren zur dämpfung von torsionsschwingungen in einer energieerzeugungsanlage - Google Patents

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WO2013072005A1
WO2013072005A1 PCT/EP2012/004433 EP2012004433W WO2013072005A1 WO 2013072005 A1 WO2013072005 A1 WO 2013072005A1 EP 2012004433 W EP2012004433 W EP 2012004433W WO 2013072005 A1 WO2013072005 A1 WO 2013072005A1
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drive train
rotor
generator
angular difference
determined
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PCT/EP2012/004433
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Matthias Moerbe
Ralf Schmidt
Andreas Quell
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a method for damping torsional vibrations in a power generation plant, a computing unit for its implementation and a corresponding power generation plant.
  • Drive trains consisting of components such as gears, couplings and connecting elements (shafts), are important components of various electrical energy generation systems, such as wind turbines, hydropower plants, etc.
  • the powertrain fulfills the task of a mechanical connection between a drive (for example, a rotor of a wind turbine) and an output (for example, a corresponding generator) to produce, via which energy is transmitted by a rotational movement.
  • Powertrain components such as transmissions, are used to translate the speed and torque applied to the drive to values that correspond to the work area of the generator. If required, couplings are used for a separation between input and output, and shafts interpose the mechanical connection the components involved.
  • Other components such as mechanical brakes or the like, can be integrated in the drive train.
  • Vibrations have a detrimental effect on the life of the components involved, in particular of the transmission from.
  • Continuous threshold loads increase the wear of the affected components and lead to shorter replacement intervals, which means a financial and technical burden for the plant and grid operator and reduces the system yield.
  • this aspect is playing an increasingly important role since the replacement of damaged components there is made even more difficult. The object therefore arises of recognizing these dynamic suggestions and, in particular, reducing vibrations in order to increase the service life of the components.
  • WO 2011/072820 A2 discloses a method for damping torsional vibrations in a power generation plant with a drive train, a rotor attached to a rotor-side end of the drive train, and a generator driven via the drive train and attached to a generator-side end of the drive train an angular position of the drive train at its generator-side end and an angular position of the drive train at its rotor end a torque acting on the drive train torque is determined, wherein torsional vibrations are damped by appropriate control of the generator.
  • This process should be further improved.
  • control concepts are desirable, which lead to a sufficient damping of the torsional vibrations. It would also be advantageous to have corresponding (in particular cost-effective and production-suitable) sensors available, which are also suitable in particular for retrofitting existing drive trains.
  • the invention provides a possibility to largely suppress torsional vibrations by simultaneously influencing drive and load torque.
  • the drive torque is influenced by the rotor, the load torque by the generator.
  • the term "rotor” is used to designate, for example, the part of a power generation plant that is acted upon and driven by water or wind.
  • the moving part of the generator is referred to by the term "runners”.
  • a torsion angle between two points of the drive train is determined.
  • Torsional vibrations are understood to mean changes in the torsion angle over time.
  • setting, influence or control it may be a control in the open or closed loop.
  • the drive torque is influenced, for example, by appropriate adjustment of pitch angles of rotor blades, that it counteracts accelerations and decelerations of the rotor, so that the rotational speed of the rotor remains substantially constant. This leads to a reduction of load peaks in the drive train, in particular in a transmission.
  • the mean drive torque is approaching the maximum drive torque, which increases the energy yield. If the rotational speed increases, the drive torque is reduced and vice versa.
  • the load torque is influenced, for example, by charging / discharging of DC link capacitances or by changing an excitation current through the rotor so that it counteracts changes in the torsion angle, so that the torsion angle remains substantially constant.
  • This further leads to a reduction of load peaks in the drive train, in particular in a transmission. The energy yield is increased. Increases the torsion angle, the load torque is reduced and vice versa.
  • a simple possibility for detecting the torsion angle is provided by the use of angle sensors with rotation element and detection unit (see Figure 2), wherein the rotation element has distributed over its circumference distributed markings, which are scanned by the detection unit.
  • the rotating element may be a pole wheel, segment gear, gearwheel, a dividing disk, etc.
  • These sensors are particularly suitable for speed determination. If the frequency of the detected markings changes, this is directly attributable to a speed change. From the time difference (phase shift) between the rotor side and generator side detected markings can be determined in a simple way, the torsion angle. If the phase shift changes, this is directly due to a change in the torsion angle. In this way, the above-mentioned controls for
  • signal bands which have a number of markings (for example magnetic elements, color elements, stamped elements). These signal bands can be stretched around the drive train at the respective locations, for example rotor and / or generator side.
  • An associated detection unit magnet, optical, inductive, etc. is mounted so that it can detect the markings on the signal band.
  • Suitable sensors include, for example, a rotation element provided with permanent structures (eg permanently magnetic) and a detection unit which detects a signal originating from the rotation element, such as, for example, a magnetic sensor (for example a Hall sensor or GMR sensor), which detects a magnetic field emanating from the structures of the rotating element.
  • sensors which have, for example, detection units which themselves generate a signal and detect a signal disturbance caused by the rotation element (such as, for example, magnets together with magnetic sensors), in which case the rotation element influences the magnetic field generated by the detection unit.
  • a suitable rotation element can here a metallic, preferably ferromagnetic gear, a perforated belt, etc. be.
  • the torsional angle is determined in a shaft driven directly by the rotor (without translation) so as to detect the input torque in the shaft.
  • the input torque reflects the immediate load of the powertrain due to a turbulent wind field.
  • the torsional angle between the input and output shafts is influenced by the load on the generator and other excitations.
  • An arithmetic unit according to the invention e.g. a control unit of a power plant is, in particular programmatically, arranged to perform a method according to the invention.
  • the implementation of the invention in the form of software is advantageous because this allows very low cost, especially if an executing processing unit is still used for other tasks and therefore already exists.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • FIG. 1 shows a power generation plant according to a particularly preferred embodiment
  • FIG. 2 shows an embodiment of a power generation plant according to a particularly preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows in a schematic view the basic structure of a power generation plant 100, which is adapted to carry out the invention.
  • the power generation plant 100 is designed as a wind power plant with a rotor 1 and an electric generator 6, which are mechanically connected to each other by a drive train comprising a rotor output shaft 2, a transmission 3, a clutch 4 and a generator drive shaft 5.
  • the rotor 1 is attached to a rotor-side end 1 'of the drive train 2-5, the generator 6 at a generator-side end 6'.
  • Two position sensors or angle sensors 7, 8 on the rotor 1 'and the generator side 6' determine the angular positions cp R (rotor 1) and cp G (generator 6), which are transmitted to a computing unit 9.
  • the arithmetic unit is program-technically designed to carry out a method according to the invention.
  • a control of the generator load torque M G and of the rotor drive torque M A is carried out on the basis of the sensor signals.
  • a further angle sensor 10 is provided on the rotor output shaft 2 at a distance from the angle sensor 7. From the sensor signals of the sensors 7 and 10, a torque of the rotor 1, in particular also be determined in the arithmetic unit 9, from the sensor signals 10 and 8, a torsion angle on the transmission 3 (and the clutch) can be determined from the sensor signals 7 and 8, a torsion angle can be determined throughout the powertrain 2-5.
  • the sensors 7, 8 and 10 are suitable in the present example for easy retrofitting and have a trained as a signal band rotation element and a detection unit on.
  • the signal band may, for example, be a magnetic pole band or a perforated band and is tensioned around the relevant shaft.
  • the sensors 7 and 8 each provide a square wave signal.
  • the time interval between two markings ("frequency") corresponds to the rotational speed
  • a counting of the markings can also be used for correction algorithms to compensate for manufacturing tolerances, thereby making the measurement result more accurate than in a pure frequency measurement.
  • FIG. 2 schematically shows the two angle sensors 7 and 8, by means of which a preferred option for determining the angular difference or the torsion angle ⁇ is shown below.
  • the sensors 7 and 8 each have a rotational element formed as a signal band 11 and an associated detection unit 12.
  • the signal band 1 1 may, for example, magnetic poles, which are scanned by a magnetic detection unit 12.
  • the resulting signal may each be a square wave signal, as shown in FIG.
  • the angular difference ⁇ can be determined from the edge-to-edge distance.
  • Associated flanks can be determined in particular by an absolute assignment of the signal bands.
  • Such an absolute mapping is known, for example, from automotive engineering ("Missing Teeth", eg, a 58-tooth ("60-2-tooth”)) wheel in conjunction with the determination of the crankshaft angle.
  • a 0 ° position can be defined, which is correlated, for example, with the position of a rotor blade.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einer Energieerzeugungsanlage (100) mit einem Antriebsstrang (2-5), einem an einem rotorseitigen Ende (1') des Antriebsstrangs (2-5) angebrachten Rotor (1) und einem über den Antriebsstrang (2-5) angetriebenen, an einem generatorseitigen Ende (6') des Antriebsstrangs (2-5) angebrachten Generator (6), wobei eine Winkeldifferenz zwischen einer ersten Stelle (1') und einer zweiten Stelle (6') des Antriebsstrangs (2-5) über die Zeit ermittelt wird und auf Grundlage des zeitlichen Verlaufs der ermittelten Winkeldifferenz Torsionsschwingungen in dem Antriebsstrang (2-5) durch entsprechende Vorgabe eines Lastmoments (MG) des Generators und eines Antriebsmoments (MA) des Rotors (1) gedämpft werden.

Description

Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einer Energieerzeugungsanlage
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einer Energieerzeugungsanlage, eine Recheneinheit zu dessen Durchführung sowie eine entsprechende Energieerzeugungsanlage.
Stand der Technik
Wenngleich die vorliegende Erfindung im Rahmen dieser Anmeldung vornehmlich in Bezug auf Windenergieanlagen beschrieben wird, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern prinzipi- eil bei allen Arten von Kraftwerken und Anlagen einsetzbar, bei denen Torsionsschwingungen von Wellen, Achsen und dergleichen, insbesondere auch von Wellen und Achsen mit zwischengeschalteten Getrieben, auftreten können.
Antriebsstränge, bestehend aus Komponenten wie beispielsweise Getrieben, Kupplungen und Verbindungselementen (Wellen), sind wichtige Bestandteile verschiedener elektrischer Energieerzeugungsanlagen, wie z.B. von Windenergieanlagen, Wasserkraftanlagen etc. Der Antriebsstrang erfüllt die Aufgabe, eine mechanische Verbindung zwischen einem Antrieb (beispielsweise einem Rotor einer Windenergieanlage) und einem Abtrieb (beispielsweise einem entsprechenden Generator) herzustellen, über welche durch eine Drehbewegung Energie übertragen wird. Antriebsstrangkomponenten, wie Getriebe, dienen dazu, die Drehzahl und das Drehmoment, die am Antrieb anliegen, auf Werte zu übersetzen, die dem Arbeitsbereich des Generators entsprechen. Kupplungen werden bei Bedarf für eine Trennung zwischen An- und Abtrieb genutzt und Wellen stellen die mechanische Verbindung zwischen den beteiligten Komponenten her. Auch weitere Komponenten, wie mechanische Bremsen oder dergleichen, können im Antriebsstrang integriert sein.
Da die beteiligten Komponenten nicht beliebig starr gefertigt werden können, sondern eine endliche Steifigkeit besitzen, können Anregungen zu hohen dynamischen Lasten und Schwingungen führen. Insbesondere können Eigenschwingungen angeregt werden. Eine solche Anregung kann beispielsweise durch eine nicht konstante Eingangsleistung (bei Windenergieanlagen beispielsweise durch Windstöße oder Windturbulenzen), durch äußere Störungen oder durch Eigenbewegungen anderer Anlagekomponenten erfolgen. Auch Schwingungen anderer Herkunft können in Schwingungen im Antriebsstrang resultieren, bei einer Windenergieanlage beispielsweise Turmschwingungen oder Schwingungen aufgrund der Zahneingriffe eines Getriebes.
Schwingungen wirken sich nachteilig auf die Lebensdauer der beteiligten Komponenten, insbesondere des Getriebes, aus. Stetige Schwellbelastungen erhöhen den Verschleiß der betroffenen Bauteile und führen zu kürzeren Austauschintervallen, was eine finanzielle und technische Belastung für den Anlagen- und Netzbetreiber bedeutet und den Anlagenertrag vermindert. Insbesondere unter dem Gesichtspunkt der voraussichtlich zunehmenden Verbreitung von Windenergieanlagen im Offshore-Bereich in absehbarer Zukunft spielt dieser Aspekt eine immer größere Rolle, da der Austausch beschädigter Komponenten dort weiter erschwert wird. Es ergibt sich daher das Ziel, diese dynamischen Anregungen zu erkennen und insbesondere Schwingungen zu reduzieren, um die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen. Aus der WO 2011/072820 A2 ist ein Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einer Energieerzeugungsanlage mit einem Antriebsstrang, einem an einem rotorseitigen Ende des Antriebsstrangs angebrachten Rotor und einem über den Antriebsstrang angetriebenen, an einem generatorseitigen Ende des Antriebsstrangs angebrachten Generator bekannt, wobei unter Verwendung einer Winkellage des Antriebsstrangs an seinem generator- seitigen Ende und einer Winkellage des Antriebsstrangs an seinem rotorseitigen Ende ein auf den Antriebsstrang wirkendes Torsionsmoment ermittelt wird, wobei Torsionsschwingungen durch entsprechende Regelung des Generators gedämpft werden. Dieses Verfahren soll weiter verbessert werden. Insbesondere sind Regelungskonzepte wünschenswert, welche zu einer ausreichenden Dämpfung der Torsionsschwingungen führen. Auch wäre es vorteilhaft, entsprechende (insbesondere kostengünstige und serientaugliche) Sensoren zur Verfügung zu haben, die insbesondere auch zur Nachrüstung existie- render Antriebsstränge geeignet sind.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einer Energieerzeugungsanlage, eine Recheneinheit zu dessen Durchführung sowie eine Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schafft eine Möglichkeit, durch gleichzeitige Beeinflussung von Antriebs- und Lastmoment Torsionsschwingungen weitgehend zu unterdrücken. Das Antriebsmoment wird über den Rotor, das Lastmoment über den Generator beeinflusst. Im Rahmen dieser An- meidung sei unter "Rotor" der beispielsweise durch Wasser oder Wind beaufschlagte und angetriebene Teil einer Energieerzeugungsanlage bezeichnet. Der bewegte Teil des Generators wird hingegen mit dem Begriff "Läufer" bezeichnet.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Torsionswinkel zwischen zwei Stellen des Antriebs- Strangs bestimmt. Als Torsionsschwingungen werden Veränderungen des Torsionswinkels über die Zeit verstanden. Wann immer im Rahmen dieser Erfindung von Vorgabe, Einstellung, Beeinflussung oder Steuerung die Rede ist, kann es sich dabei um eine Steuerung im offenen oder geschlossenen Regelkreis handeln. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Antriebsmoment so beeinflusst, bspw. durch entsprechende Einstellung von Pitchwinkeln von Rotorblättern, dass es Beschleunigungen und Verzögerungen des Rotors entgegenwirkt, so dass die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors im Wesentlichen konstant bleibt. Dies führt zu einer Reduzierung von Lastspitzen im Antriebsstrang, insbesondere in einem Getriebe. Das mittlere Antriebsmoment nähert sich dem maximalen Antriebsmoment, was den Energieertrag erhöht. Erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit, wird das Antriebsmoment reduziert und umgekehrt.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Lastmoment so beeinflusst, bspw. durch La- den/Entladen von Zwischenkreiskapazitäten oder durch Veränderung eines Erregerstroms durch den Läufer, dass es Veränderungen des Torsionswinkels entgegenwirkt, so dass der Torsionswinkel im Wesentlichen konstant bleibt. Dies führt weiter zu einer Reduzierung von Lastspitzen im Antriebsstrang, insbesondere in einem Getriebe. Der Energieertrag wird erhöht. Erhöht sich der Torsionswinkel, wird das Lastmoment reduziert und umgekehrt.
Eine einfache Möglichkeit zur Detektion des Torsionswinkels bietet die Verwendung von Winkelsensoren mit Rotationselement und Erfassungseinheit (vgl. Figur 2), wobei das Rotationselement über seinen Umfang verteilte Markierungen aufweist, die von der Erfassungseinheit abgetastet werden. Es kann sich bei dem Rotationselement insbesondere um ein Polrad, Segmentrad, Zahnrad, eine Teilscheibe usw. handeln. Diese Sensoren eignen sich besonders für die Drehzahlbestimmung. Ändert sich die Frequenz der erfassten Markierungen, ist dies unmittelbar auf eine Drehzahländerung zurückzuführen. Aus dem zeitlichen Unterschied (Phasenverschiebung) zwischen den rotorseitig und generatorseitig erfassten Markierungen kann auf einfache Weise der Torsionswinkel bestimmt werden. Ändert sich die Phasenverschiebung, ist dies unmittelbar auf eine Änderung des Torsionswinkels zurückzuführen. Auf diese Weise können die oben angesprochenen Steuerungen zum
Konstanthalten der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und/oder des Torsionswinkels besonders vorteilhaft unter Verwendung solche Sensoren realisiert werden. Besonders vorteilhaft für die Nachrüstung eignen sich Signalbänder, welche eine Anzahl von Markierungen (bspw. magnetische Elemente, Farbelemente, Stanzelemente) aufweisen. Diese Signalbänder können an den jeweiligen Stellen, bspw. rotor- und/oder generatorseitig, um den Antriebsstrang gespannt werden. Eine zugehörige Erfassungseinheit (magnetisch, optisch, induktiv usw.) wird so befestigt, dass sie die Markierungen auf dem Signalband er- fassen kann.
Geeignete Sensoren umfassen bspw. ein mit permanenten Strukturen (z.B. permanentmagnetisch) versehenes Rotationselement sowie eine Erfassungseinheit, die ein vom Rotationselement ausgehendes Signal erfasst, wie bspw. ein Magnetsensor (bspw. Hallsensor oder GMR-Sensor), der ein von den Strukturen des Rotationselement ausgehendes Magnetfeld erfasst. Ebenso bevorzugt sind Sensoren, die bspw. Erfassungseinheiten aufweisen, die selbst ein Signal erzeugen und eine vom Rotationselement verursachte Signalstörung erfassen (wie bspw. Magnete zusammen mit Magnetsensoren), wobei hier das Rotationselement das von der Erfassungseinheit erzeugte Magnetfeld beeinflusst. Ein geeignetes Rotationselement kann hier ein metallisches, vorzugsweise ferromagnetisches Zahnrad, ein Lochband u.ä. sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich der Torsionswinkel in einer von dem Rotor direkt (ohne Übersetzung) angetriebenen Welle bestimmt, um so das Eingangsdrehmoment in der Welle zu ermitteln. Das Eingangsdrehmoment spiegelt die unmittelbare Belastung des Antriebsstrangs infolge eines turbulenten Windfeldes wider. Im Gegensatz dazu wird der Torsionswinkel zwischen Eingangs- und Ausgangswelle durch die Last am Generator und weitere Anregungen beeinflusst.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftwerks, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash- Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt eine Energieerzeugungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform einer Energieerzeugungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Ansicht den grundlegenden Aufbau einer Energieerzeugungsanlage 100, die zur Durchführung der Erfindung eingerichtet ist. Die Energieerzeugungsanlage 100 ist als Windenergieanlage mit einem Rotor 1 und einem elektrischen Ge- nerator 6 ausgebildet, die durch einen Antriebsstrang aufweisend eine Rotorabtriebswelle 2, ein Getriebe 3, eine Kupplung 4 und eine Generatorantriebswelle 5 mechanisch miteinander verbunden sind. Der Rotor 1 ist an einem rotorseitigen Ende 1' des Antriebsstrangs 2-5, der Generator 6 an einem generatorseitigen Ende 6' angebracht. Zwei Lagegeber bzw. Winkelsensoren 7, 8 an der Rotor- 1' und der Generatorseite 6' ermitteln die Winkellagen cpR (Rotor 1) und cpG (Generator 6), die an eine Recheneinheit 9 übermittelt werden. Die Recheneinheit ist programmtechnisch zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. In der Recheneinheit 9 wird auf Grundlage der Sensorsignale eine Steuerung des Generator-Lastmoments MG sowie des Rotor-Antriebsmoments MA durchgeführt. Es ist ein weiterer Winkelsensor 10 an der Rotorabtriebswelle 2 beabstandet vom Winkelsensor 7 vorgesehen. Aus den Sensorsignalen der Sensoren 7 und 10 kann ein Drehmoment des Rotors 1 , insbesondere ebenfalls in der Recheneinheit 9 bestimmt werden, aus den Sensorsignalen 10 und 8 kann ein Torsionswinkel über das Getriebe 3 (und die Kupplung) bestimmt werden, aus den Sensorsignalen 7 und 8 kann ein Torsionswinkel über den ganzen Antriebsstrang 2-5 bestimmt werden.
Die Sensoren 7, 8 und 10 sind im vorliegenden Beispiel zur einfachen Nachrüstung geeignet und weisen ein als Signalband ausgebildetes Rotationselement und eine Erfassungseinheit auf. Das Signalband kann bspw. ein magnetisches Polband oder ein Lochband sein und wird um die betreffende Welle gespannt.
Im vorliegenden Beispiel liefern die Sensoren 7 und 8 bspw. je ein Rechtecksignal. Der Flanke-Flanke-Abstand "Phasenverschiebung" entspricht der Winkeldifferenz bzw. dem Torsionswinkel Δφ= (PR-C G- Der zeitliche Abstand zwischen zwei Markierungen ("Frequenz") entspricht der Drehzahl. Durch eine oder mehrere fehlende Markierungen bzw. Durch Doppel- oder Mehrfachmarkierungen kann eine Absolutbestimmung des Drehwinkels erfolgen. Vorteilhaft kann ein Zählen der Markierungen auch für Korrekturalgorithmen zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen genutzt werden. Dadurch wird das Messergebnis genauer als bei einer reinen Frequenzmessung.
Ändert sich die Frequenz der erfassten Markierungen, ist dies unmittelbar auf eine Drehzahländerung zurückzuführen. Ändert sich die Phasenverschiebung, ist dies unmittelbar auf eine Änderung des Torsionswinkels zurückzuführen. Auf diese Weise können die vorteilhaften Steuerungen zum Konstanthalten der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und/oder des Torsionswinkels durch entsprechende Steuerung des Generator-Lastmoments MG sowie des Rotor-Antriebsmoments MA besonders vorteilhaft realisiert werden. In Figur 2 sind schematisch die zwei Winkelsensoren 7 und 8 dargestellt, anhand derer im Folgenden eine bevorzugte Möglichkeit zur Bestimmung der Winkeldifferenz bzw. des Torsionswinkels Δφ dargestellt ist. Die Sensoren 7 und 8 weisen in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform je ein als Signalband 1 1 ausgebildetes Rotationselement sowie eine zugehörige Erfassungseinheit 12 auf. Das Signalband 1 1 kann beispielsweise magnetische Pole aufweisen, die von einer magnetischen Erfassungseinheit 12 abgetastet werden. Das sich ergebende Signal kann beispielsweise jeweils ein Rechtecksignal sein, wie es in Figur 2 dargestellt ist.
Aus dem Flanke-Flanke-Abstand kann, wie beschrieben, die Winkeldifferenz Δφ bestimmt werden. Zusammengehörende Flanken können insbesondere durch eine absolute Zuordnung der Signalbänder bestimmt werden. Eine solche absolute Zuordnung ist beispielsweise aus der Automobiltechnik ("Fehlende Zähne"; z.B. ein Polrad mit 58 Zähnen ("60-2 Zähne")) im Zusammenhang mit der Bestimmung des Kurbelwellenwinkels bekannt. Beispielsweise kann eine 0°-Position definiert werden, welche beispielsweise mit der Position eines Rotorblatts korreliert ist.
Variiert der Abstand zweier Flanken desselben Sensors, entspricht dies einer Veränderung der Drehzahl; variiert der Abstand zweier Flanken unterschiedlicher Sensoren, variiert der Torsionswinkel.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einer Energieerzeugungsanlage (100, 200) mit einem Antriebsstrang (2-5), einem an einem rotorseitigen Ende (1') des Antriebsstrangs (2-5) angebrachten Rotor (1) und einem über den Antriebsstrang (2-5) angetriebenen, an einem generatorseitigen Ende (6') des Antriebsstrangs (2-5) angebrachten Generator (6), wobei eine Winkeldifferenz zwischen einer ersten Stelle (1') des Antriebsstrangs (2-5) und einer zweiten Stelle (6') des Antriebsstrangs (2-5) über die Zeit ermittelt wird und auf Grundlage des zeitlichen Verlaufs der ermittelten Winkeldifferenz Torsions- Schwingungen in dem Antriebsstrang (2-5) durch entsprechende Vorgabe eines Lastmoments (MG) des Generators und eines Antriebsmoments (MA) des Rotors (1) gedämpft werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Winkeldifferenz zwischen dem rotorseitigen Ende (1') und dem generatorseitigen Ende (6') des Antriebsstrangs (2-5) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Winkeldifferenz über einem Getriebe (3) des Antriebsstrangs (2-5) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Winkeldifferenz über einer direkt vom Rotor (1) angetriebenen Welle (2) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus der Winkeldifferenz ein Drehmoment bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Antriebsmoment (MA) des Rotors (1) so gesteuert wird, dass einer Rotationsbeschleunigung oder -Verzögerung des Rotors (1) entgegengewirkt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lastmoment (MG) des Generators (6) so gesteuert wird, dass einer Veränderung der Winkeldifferenz entgegengewirkt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung eines Antriebsmoments (MA) des Rotors (1 ) eine Steuerung wenigstens eines Pitchwinkels eines Rotorblatts umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung eines Lastmoments (MG) des Generators (6) eine Steuerung eines Erregerstroms durch eine Läuferwicklung des Generators umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Erfassung der Win- keldifferenz ein Winkelsensor (7, 8, 10) an der ersten Stelle (1 ') auf dem Antriebsstrang (2-5) und ein weiterer Winkelsensor (7, 8, 10) an der zweiten Stelle (6') auf dem Antriebsstrang (2-5) verwendet wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei wenigstens ein Winkelsensor (7, 8, 10) mit we- nigstens einem Rotationselement (1 1 ) und einer Erfassungseinheit (12) verwendet wird, wobei das Rotationselement (1 1 ) über seinen Umfang verteilte Markierungen aufweist, die von der Erfassungseinheit (12) abgetastet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei eine absolute Winkelposition aufgrund einer Markierungsunregelmäßigkeit auf dem Rotationselement (1 1 ) bestimmt wird.
13. Recheneinheit (9), insbesondere Steuereinrichtung einer Energieerzeugungsanlage (100), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
14. Energieerzeugungsanlage (100) mit einem Antriebsstrang (2-5), einem an einem rotorseitigen Ende (V) des Antriebsstrangs (2-5) angebrachten Rotor (1 ), einem über den Antriebsstrang (2-5) angetriebenen, an einem generatorseitigen Ende (6') des Antriebsstrangs (2-5) angebrachten Generator (6) und einer Recheneinheit (9) nach Anspruch 13.
15. Energieerzeugungsanlage (100) nach Anspruch 14, mit wenigstens zwei Winkelsensoren (7, 8, 10), von denen wenigstens ein Winkelsensor (7, 8, 10) an der ersten Stelle (1 ') des Antriebsstrangs (2-5) und wenigstens ein anderer Winkelsensor (7, 8, 10) an der zweiten Stelle (6') des Antriebsstrangs (2-5) angeordnet ist.
16. Energieerzeugungsanlage (100) nach Anspruch 15, wobei wenigstens einer der wenigstens zwei Winkelsensoren (7, 8, 10) wenigstens ein Rotationselement (11) mit über dessen Umfang verteilten Markierungen, mit vorzugsweise wenigstens einer Unregelmäßigkeit, und eine Erfassungseinheit (12) zum Abtasten der Markierungen aufweist.
17. Energieerzeugungsanlage (100) nach Anspruch 16, wobei das wenigstens eine Rotationselement (11) ein Polrad, ein Segmentrad, ein Zahnrad, eine Teilscheibe oder ein Signalband ist.
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