WO2020069975A1 - Method and system for operating a wind turbine - Google Patents
Method and system for operating a wind turbineInfo
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- WO2020069975A1 WO2020069975A1 PCT/EP2019/076067 EP2019076067W WO2020069975A1 WO 2020069975 A1 WO2020069975 A1 WO 2020069975A1 EP 2019076067 W EP2019076067 W EP 2019076067W WO 2020069975 A1 WO2020069975 A1 WO 2020069975A1
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a wind energy installation which has at least one rotor blade, sensor signals which are suitable for characterizing a blade load on the at least one rotor blade being detected, and determining a blade load on the basis of the detected sensor signals and a calibration function is, and the wind turbine, in particular an angle of incidence of the at least one rotor blade, is controlled on the basis of the determined blade load.
- a control of an adjustment angle of the rotor blades is used.
- the rotor blades are preferably individually rotated (pitched) during the revolution so that a total mechanical load that is introduced via a rotor hub, a rotor shaft and a gondola onto a tower of the wind energy installation can be minimized.
- an individual pitch control is referred to (individual pitch control).
- sensors for measuring blade loads cannot be attached exactly to the place where, according to theoretical considerations, they should be attached. Furthermore, sensors can change their properties over time, so that calibration of the sensors is necessary.
- strain sensors for example fiber Bragg grating sensors or strain gauges, which are connected in such a way that only bending strains, but not normal forces due to temperature expansion or centrifugal forces, are taken into account.
- the sensors are usually calibrated statically against the gravitational bending moment from the known mass and the known center of gravity of the distance of the Rotor blade from the measuring point with the rotor blade in a horizontal position. To determine a possible offset of the sensors for measuring the blade bending moments, the rotor blade is preferably placed vertically.
- the impact bending moment of the rotor blade which is essentially perpendicular to a reference plane of the rotor blade, or the swivel bending moment, which is essentially parallel to a reference plane of the rotor blade, can be addressed by rotating the blade setting angle by 90 °.
- the publication WO 2008/014935 A2 relates to a method for calibrating at least one sensor of a wind energy installation, the wind energy installation having at least one movable component, the component being pivoted or rotated about a predeterminable axis and a measurement value detected by the at least one sensor , which is a measure of the load on the component, is evaluated.
- DE 102 19 664 A1 relates to a wind power plant with a tower, one in the region of the top of the tower, preferably on a machine nacelle rotatably mounted with respect to an axis of rotation essentially running in the direction of gravity, one rotatably mounted with respect to an essentially horizontal rotor axis and at least one with respect to one
- a rotor having a rotor blade that projects essentially radially from the rotor axis, a sensor device assigned to the rotor for generating sensor signals as a function of the mechanical load on the rotor, and an evaluation device receiving the sensor signals, in particular data processing device, at least one, preferably each,
- the rotor blade of the rotor is assigned at least two sensor elements, preferably mounted in pairs, and the evaluation device for determining evaluation signals representing the mechanical loads on at least one rotor blade on the basis of the previous is designed in the sensor signals generated for this rotor blade associated with sensor elements.
- a first aspect of the invention relates to a method for operating a wind power plant which has at least one rotor blade, comprising the following working steps:
- Detection of sensor signals which are suitable for characterizing a blade load, in particular an impact bending moment, on the at least one rotor blade; Determining a sheet load, in particular a value of the sheet load, on the basis of the detected sensor signals and a calibration function; and
- the calibration function being adapted by means of calibration processes on the basis of the determined blade load, whereby to calibrate the calibration function, younger calibration processes are weighted higher than older calibration processes.
- the weighting preferably takes place as a function of a predefined time constant, which preferably defines a predefined time period.
- a second aspect of the invention relates to a method for operating a wind energy installation which has at least one rotor blade, comprising the following working steps:
- the calibration function is adapted by means of calibration processes on the basis of the determined sheet load, wherein for the adaptation of the calibration function a predefined number of calibration processes depending on a predefined time constant, which preferably defines a predefined time segment, are taken into account, preferably an older calibration process, in particular a oldest calibration process is no longer taken into account as soon as a younger calibration process, in particular a youngest calibration process, is taken into account.
- a predefined time constant which preferably defines a predefined time segment
- the blade load is preferably a bending moment, in particular an impact bending moment.
- the methods according to the invention are further preferably carried out in a computer-assisted manner.
- the invention relates to a system for operating a wind energy installation which has at least one rotor blade, comprising:
- Evaluation means set up for determining a sheet load on the basis of the detected sensor signals and a calibration function, further set up for adaptation.
- the calibration function is calibrated on the basis of the determined sheet load, with younger calibration processes being weighted higher than older calibration processes and / or with a predefined number of calibration processes or calibration processes as a function of a predefined time constant, which is preferably a predefined one Time period defined, are taken into account, wherein preferably an older calibration process, in particular an oldest calibration process, is no longer taken into account, as soon as a younger calibration process, in particular a youngest calibration process, is taken into account; and
- Control means for controlling the wind turbine, in particular an angle of inclination, at least one rotor blade, based on the determined blade load.
- a setting angle in the sense of the invention is preferably an angle, measured about a longitudinal axis of the rotor blade, between a reference plane of a rotor blade and a rotor plane swept by the longitudinal axis of the rotor blade when the rotor rotates, which plane is preferably perpendicular to the rotor axis or, in the case of rotors with a cone angle, represents a conical surface area.
- the setting angle is preferably defined as 0 ° when the rotor blade is in the operating position, ie. H. in operation with an optimal high-speed number that delivers the maximum power on the rotor shaft.
- the setting angle can also be defined as an angle between a rotor blade chord, which preferably extends at least substantially from a rotor blade leading edge to a rotor blade trailing edge, on a predefined profile cut of the rotor blade and the above-mentioned rotor plane or conical outer surface.
- An impact bending moment in the sense of the invention preferably occurs perpendicular to the reference plane of the rotor blade. This is preferably perpendicular to the rotor plane when the setting angle of the rotor blade is 0 °.
- Controlling a wind power plant in the sense of the present invention is preferably specifying setpoints of operating parameters of the wind power plant itself.
- a calibration function in the sense of the invention is preferably an assignment rule between sensor signals or blade loads as input variables and an adjusted blade load as output variable.
- a gain in the sense of the invention is preferably a proportional part of a calibration function.
- a means in the sense of the present invention can be embodied in terms of hardware and / or software technology, in particular a data processing or signal processing unit, in particular a digital processing unit, in particular a microprocessor unit (CPU), preferably connected to a memory and / or bus system. and / or have one or more programs or program modules.
- the CPU can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to acquire input signals from a data bus and / or to output signals to a data bus.
- a storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and / or other non-volatile media.
- the program can be designed in such a way that it embodies or is capable of executing the methods described here, so that the CPU can execute the steps of such methods and thus in particular can control and / or monitor a wind energy installation.
- a time constant in the sense of the invention preferably characterizes a characteristic time period or decay time.
- the time constant can preferably also be specified as a time period.
- the invention is based in particular on the approach of an adaptive calibration for measurements of the blade load on a sensor on a rotor blade.
- the calibration is carried out here while the wind turbine is subject to a continuous control process.
- Sensor signals which are recorded according to the invention are suitable for characterizing a blade load, in particular an impact bending moment, on the at least one rotor blade.
- the same sensor signals on the basis of which the wind power installation is controlled, are used in addition to calibrating a calibration function used in relation to the sensors used for the measurement. On the basis of this calibration function, the sensor signals and / or the blade loads determined on the basis of the sensor signals are corrected.
- the calibration function is not adapted according to the invention by means of individual measurements and / or the blade loads determined thereon, but rather a number of measurements are taken into account in order to adapt the calibration function.
- a plurality of calibration processes are used for this.
- a calibration process in the sense of the invention is preferably based on determining a deviation of the sheet loading determined on the basis of measurements from a target sheet loading.
- younger measured values or calibration processes are preferably weighted higher than older measured values or calibration processes. Younger calibration processes are the most recently performed calibration processes. The most recent calibration process is therefore the last calibration process carried out.
- an older measured value or calibration process is no longer taken into account .
- the calibration function is continuously adapted during operation of the wind turbine.
- Such an adaptation which also takes place in particular during the operation of the wind energy installation, stands in contrast to calibration methods in which the wind energy installation has to be brought into a predefined stationary position. In particular, constant post-calibration is possible in this way.
- the calibration function is only adapted if predefined criteria, in particular with regard to the operating conditions or an operating state of the wind energy installation, are met.
- Operating conditions are preferably environmental parameters such as wind speed, wind direction, time of day etc.
- the methods according to the invention further comprise the work step:
- the correction parameters are preferably determined in a calibration process and the correction parameter used in each case for adapting the calibration function is calculated on the basis of a plurality of calibration processes.
- the evaluation means is set up to determine at least one correction parameter for the calibration function on the basis of the determined sheet load.
- the time constant after a restart of the wind energy installation is smaller, in particular 10 to 75% of the time constant during operation. Due to the smaller time constant after a restart, fewer measured values or calibration processes are used to adapt the correction function. inspects so that the adjustment process can take place faster. Since the wind turbine is equipped with a default correction function or the correction parameter is started with default values (preferably 0 for offset, 1 for gain), the relatively quick first-time adaptation to the real conditions is particularly important.
- the change is preferably made to the predefined time constant during operation. The time period after which the changeover is preferably 1 to 10 times the time constant.
- the calibration processes are weighted in such a way that new calibration processes bring about an adaptation of the calibration function which does not exceed a predetermined difference in relation to a change in a value of the calibration function. In this way, a smoothed behavior can be achieved when controlling the wind energy installation.
- the weighting is carried out in such a way that an adaptation of the calibration function beyond the predetermined difference requires a large number of calibration processes, in particular at least one third of the calibration processes taken into account for the adaptation.
- This also results in a particularly smooth control behavior of the wind power installation.
- jumps in the setpoint specification for the setting parameters of the wind turbine can be avoided in this way.
- One such setting parameter is, for example, the individual setting angle for a respective rotor blade.
- a delay function in particular a function of a PT1 element, is mapped when the calibration processes are taken into account.
- a PT1 element in the sense of the invention is preferably a transfer function with proportional transfer behavior with a first-order delay.
- the time response of a PT1 element with respect to an input value over time is preferably an exponential function.
- a weighting A of the calibration processes is therefore initially K and gradually decreases over time, the longer the calibration processes have occurred. This course can be described mathematically by the following relationship:
- T is a predefined time constant of the PT1 element.
- the weighting of the values decreases the older the values are.
- the methods according to the invention in which the correction parameters are an offset and / or a gain, furthermore have the following working steps:
- the correction parameters are preferably calibrated at least once, in particular after a new installation of the wind energy installation or after an exchange of components, by means of a static calibration, in which the individual rotor blades have to be brought into predefined positions.
- a static calibration in which the individual rotor blades have to be brought into predefined positions.
- the calibration function is sensor-specific. Separate calibration functions are preferably provided for each individual sensor device on the rotor blades, by means of which the individual measurement errors of the individual sensors are corrected. This enables a particularly exact calibration of the control of the entire wind turbine.
- a sheet load determined on the basis of the sensor signals is compared with an expected value of the sheet load which is taken from a database with empirical or simulated data or by means of a simulation is provided.
- the methods according to the invention furthermore have the following work steps, the at least one correction parameter being a gain:
- Output of a status message in particular a warning message or an error message, when the gain value reaches and / or exceeds or falls below the respectively predefined limit value. If the gain value exceeds a predefined limit, this is an indication indicates that there is a significant fault on the sensor or the respective rotor blade. In this case, for example, individual sensors may have become detached or the rotor blade may be damaged.
- the output of a status message to a user initializes a check of the wind turbine by the user.
- the evaluation means is set up to compare the gain value with a predefined limit value L and to output a status message when the gain value reaches and / or exceeds or falls below the respectively predefined limit value .
- the at least one correction parameter is an offset and the offset value is determined in a spin mode of the wind turbine, preferably at a true wind speed of less than approximately 4.5 m / s.
- the offset value is preferably also only determined if the rotor speed is less than a predefined limit speed, in particular approximately 2.5 rpm or 25% of the nominal speed. More preferably, the offset value is only determined when an angle of incidence of the rotor blade is greater than a predefined limit angle, preferably> approximately 55 °, more preferably> approximately 69 °. Even more preferably, the offset value is only determined when an outside temperature T> about 3 °. The individual measures ensure that the values recorded for the calibration take place at relatively low loads on the rotor blade. In particular, the system is in spin mode during the determination of the offset value and is not iced up.
- a time counter is therefore preferably provided which only takes into account those time periods for the calibration processes during which relevant measurements occur. Calibration times are correspondingly long, in particular if large time constants are provided, ie a relatively large number of calibration processes are taken into account for adapting the calibration function.
- the at least one correction parameter is a gain and the gain value is determined in a predefined interval of the wind speed v, preferably approximately 7.5 m / s>v> 5.5 m / s.
- the gain value is preferably determined after a predefined interval the rotor speed N, preferably approximately 98% of the nominal speed or approximately 9.5 rpm>N> 6.7 rpm or approximately 70% of the nominal speed.
- the gain value is further preferably determined in a predefined interval of the rotor torque M Rot , preferably approximately a range of approximately 2% of the nominal torque, for example in a range between 30% of the nominal torque and 60% of the nominal torque.
- the gain value is further preferably determined in a predefined interval of the impact bending moment M, preferably between approximately 40% and 70% of the nominal impact bending moment, that is to say the average impact bending moment when the nominal output is reached, with only a comparatively small one for calibrating the gain Interval in the range mentioned is permitted, for example between about 65 and 65.5% of the nominal impact bending moment. Also preferably when an outside temperature T> is about 3 ° C.
- the predefined criteria with regard to the measurements used to determine the gain value can ensure that the sheet load is in an area with very reproducible results. In particular, in this area there are no dependencies on other state variables, such as air density, or they are negligible.
- the speed is preferably in the range of the optimal high-speed number.
- the rotor has at least two rotor blades and the control comprises determining an individual setpoint angle value for each rotor blade, a setpoint angle of each rotor blade being set on the basis of this individual setpoint angle value.
- FIG. 1 shows a wind energy installation with a system for operating the wind energy installation
- FIG. 2 shows a method for operating the wind energy installation according to FIG. 1.
- FIG. 1 shows a wind energy installation 1 with a tower 6, on which a tower head in the form of a machine nacelle 5 is attached.
- the machine nacelle 5 is rotated vertically axis A can be rotated in order to be able to track the respective wind direction WR, indicated by an arrow.
- a rotor 2 is rotatably mounted on the machine nacelle 5 about a rotor axis R.
- This rotor has three rotor blades 3a, 3b, 3c, by means of which a rotor hub 4 is set in rotation when the wind acts.
- the rotor 2 is preferably coupled via a gear (not shown) to a generator device (not shown) in order to generate electrical energy.
- the rotor blades 3a, 3b, 3c can each be pivoted about a longitudinal axis E of the rotor blade, the degree of pivoting being indicated by an angle of incidence.
- the wind energy installation 1 also has a system 10 for operating the wind energy installation with a plurality of components, shown in FIG. 1 by the curly bracket.
- the system 10 preferably has a position detection device 20 for detecting the rotational position of the rotor blades 3a, 3b, 3c.
- the position detection device 20 can preferably also detect the setting angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c about the longitudinal axis E of the rotor blade.
- the system 10 also preferably has sensor devices 40a, 40b, which are each arranged on one of the rotor blades 3a, 3b, 3c, in order to detect the blade load on the respective rotor blade 3a, 3b, 3c.
- Position signals with position data P (not shown in FIG. 1) of the position detection device 20 and sensor signals S (not shown in FIG. 1) with sensor data are recorded in the system 10 and passed on by means of an interface 30 and to an evaluation means 50.
- This evaluation means 50 is set up to determine blade loads M (all not shown in FIG. 1) on the rotor blades 3a, 3b, 3c on the basis of the position signals P, the sensor signals S and further reference data R.
- a control means 60 of the system 10 is set up to set the wind energy installation 1, in particular the setting angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c about the respective longitudinal axis E of the rotor blades, on the basis of the determined blade load M of the rotor blades 3a, 3b, 3c. In this way, safe, wear- and / or yield-optimized operation of the wind energy installation 1 is guaranteed.
- FIG. 2 A method 100 carried out by the system 10 according to the invention for operating the wind energy installation 1 is shown in FIG. 2 by means of a block diagram. Accordingly, the system 10 has means or modules, in particular the evaluation means 50, which are implemented and set up in terms of hardware or software in order to carry out such a method 100 in a computer-implemented manner.
- a process for controlling the wind energy installation 1 preferably comprises three basic work steps on the basis of the blade load M of the rotor blades 3a, 3b, 3c.
- a first work step 101 sensor signals S of the sensor devices 40a, 40b are detected. These sensor signals S characterize a blade load M present on the rotor blades 3a, 3b, 3c, in particular an impact bending moment. The impact bending moments M on the rotor blades 3a, 3b, 3c are determined on the basis of these sensor signals S by means of an assignment rule in a second work step 102. Finally, the setting angle, in particular target values of the setting angle, of the rotor blades 3a, 3b, 3c are determined individually on the basis of the impact bending moments M determined in each case and any further control parameters of the wind energy installation 1 in a third work step 103.
- the assignment rule between the sensor signals S as an input variable and the blade load M as an output variable contains calibration terms, which according to the invention are generally referred to as a calibration function. These calibration terms allow sensor detuning and tolerances and specific properties of the respective rotor blades 3a, 3b, 3c to be taken into account.
- the calibration terms preferably have correction parameters KP.
- these calibration parameters KP are an offset parameter or offset which is used for zero-point calibration, and a so-called gain parameter or gain, which serves as a correction factor for compensating for first-order errors.
- a function for determining a sheet bending moment M, in particular the impact bending moment preferably has the following form:
- M (S) offset + gain ⁇ m ⁇ S, where m is a conversion factor from the sensor signals S to the blade load M.
- the offset would be 0 and the gain 1.
- the calibration functions are preferably individually adapted for each rotor blade 3a, 3b, 3c or for each sensor device 40a, 40b which is attached to the rotor blades 3a, 3b, 3c. These calibration functions preferably correct the value of the sheet load M determined on the basis of a measurement. Alternatively, the calibration function can also be used to correct the sensor signals S obtained directly from the sensor devices 40a, 40b.
- the calibration function is preferably continuously recalibrated, i.e. H. the correction parameters KP are continuously determined 104a, 104b on the basis of the sensor signals recorded for controlling the wind energy installation.
- the sensor devices 40a, 40b can change their properties over time (sensor drift).
- the rotor blades 3a, 3b, 3c or even a device for adjusting the setting angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c to be damaged, so that a re-calibration of the wind energy installation 1 is necessary.
- the value of the correction parameters KP is preferably determined on the basis of the position signal P of the rotor blades 3a, 3b, 3c, in particular their rotational position and their respective setting angle, and reference data R and the measured impact bending moment M 104a; 104b.
- a deviation of a value of the impact bending moment M which was determined on the basis of an assignment rule with currently valid correction terms, and a target value of the impact bending moment M is calculated.
- the target value is determined from reference data R in each case.
- the correction parameters KP are then set such that a such a deviation or several such deviations is as small as possible or even no longer exists.
- the reference data R can preferably be determined from measurements relating to the impact bending moment M in predefined operating conditions of the wind energy installation. These predefined operating parameters serve as boundary conditions and are preferably different in the case of the correction parameters KP offset and gain. For the offset, the rotor speed (spin state), the setting angle, the rotary position of the rotor blade 3a, 3b, 3c as well as the temperature and the wind speed are decisive as predefined operating conditions.
- the reference data R at the offset in the upper rotational position of the respective rotor blade 3a, 3b, 3c are preferably determined, since influences in this rotational position essentially mutually mutually by a tilt angle of the rotor axis R and a cone angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c cancel.
- the operating conditions are preferably relevant in relation to the parameters of rotor speed, wind speed, rotor or generator torque, and outside temperature.
- the reference data R can be determined as an expected value, which is taken from a database with empirical or simulated reference data or is provided by means of a simulation.
- the reference data R can be stored as a function, but also in any other type of unambiguous assignment rule, such as a table, depending on the operating conditions and / or the position data P.
- the correction parameters KP are then set in such a way that they correspond to the target values determined on the basis of measurements or the target values determined on the basis of expected values. These determined values of the correction parameters KP are subsequently used to determine the sheet load M in work step 102 in the calibration function.
- the values of the blade load M determined in this way are then used, as shown in FIG. 2, on the one hand to control the wind energy installation in work step 103, and on the other hand are used again to adapt the calibration terms to work step 104a; 104b issued. In this way, calibration can be carried out iteratively in several steps.
- the currently determined value is preferably provided the correction parameter KP as well as other values of the correction parameters that have been determined in the past.
- a delay function in particular a function of a PT1 element, is preferably used, which takes into account a predefined number of values of the correction parameters KP or a number of values which correspond to a predefined time period.
- This time period is preferably defined via a time constant T.
- values of the correction parameters KP which were determined in an older calibration process, are preferably no longer taken into account as soon as a value of a more recent calibration process is newly determined. Furthermore, with such a delay function, preferably younger values of the correction parameters KP are weighted higher than older values. In this way, statistical averaging of the correction values determined on the basis of measurements or sensor signals S is achieved, which in particular reduce the significance of short-term operating point deviations or measurement deviations.
- T can be used for different correction parameters KP.
- a time constant of T 100 seconds
- time constants T are preferably used than during operation. This means that the calibration function can be adjusted quickly, even if it is statistically less precise, after a restart.
- the current operation is preferably defined as operation after a period after the restart, which corresponds to one to ten times the value of the time constant at restart. For example, a pair of values for the time constants T k
- Limit values are preferably specified for the correction parameters KP, these limit values being compared in a work step 105 with the values of the correction parameters KP determined in work steps 104a, 104b. If the value of a correction parameter lies outside the limit value or limit value range, preference is given to a warning message or error message is issued 106. Measures to protect the wind turbine can be taken on the basis of this message. For example, the operation of the wind turbine can be throttled or stopped in the event of an error message. In addition, as shown in FIG. 2, the output of the correction parameters to the correction function can be prevented if an error message occurs.
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Abstract
Description
Verfahren und System zum Betreiben einer Windenergieanlage Method and system for operating a wind turbine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, welche wenigs- tens ein Rotorblatt aufweist, wobei Sensorsignale, die geeignet sind, eine Blattbelastung an dem wenigstens einen Rotorblatt zu charakterisieren, erfasst werden, eine Blattbelastung auf der Grundlage der erfassten Sensorsignale und einer Kalibrierfunktion ermittelt wird, und die Windenergieanlage, insbesondere ein Einstellwinkel des wenigstens einen Rotorblatts, auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung gesteuert wird. The invention relates to a method for operating a wind energy installation which has at least one rotor blade, sensor signals which are suitable for characterizing a blade load on the at least one rotor blade being detected, and determining a blade load on the basis of the detected sensor signals and a calibration function is, and the wind turbine, in particular an angle of incidence of the at least one rotor blade, is controlled on the basis of the determined blade load.
Bei Steuer- bzw. Regelstrategien zur Minimierung von Belastungen einer Windenergieanlage kommt insbesondere eine Steuerung eines Einstellwinkels der Rotorblätter zum Einsatz. Vorzugsweise werden hierbei die Rotorblätter individuell während des Umlaufs in den Wind gedreht (gepitcht), so dass eine mechanische Gesamtlast, die über eine Rotornabe, eine Rotorwelle und eine Gondel auf einen Turm der Windenergieanlage eingeleitet wird, mini- miert werden kann. In diesem Fall wird von einer individuellen Einstellwinkel Steuerung ge- sprochen (Individual Pitch Control). In the case of control strategies for minimizing loads on a wind energy installation, in particular a control of an adjustment angle of the rotor blades is used. The rotor blades are preferably individually rotated (pitched) during the revolution so that a total mechanical load that is introduced via a rotor hub, a rotor shaft and a gondola onto a tower of the wind energy installation can be minimized. In this case, an individual pitch control is referred to (individual pitch control).
Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, wenn eine individuelle Blattbelastung, insbesondere ein Blattbiegemoment, für jedes Rotorblatt zur Steuerung bereitgestellt werden kann. In die- sem Fall wird von einer Rotorblatt Feedback Regelung gesprochen (Blade Feedback Con- trol). It is particularly advantageous here if an individual blade load, in particular a blade bending moment, can be provided for control purposes for each rotor blade. In this case, we speak of a rotor blade feedback control (blade feedback control).
Sensoren zur Messung von Blattbelastungen können im Allgemeinen nicht exakt an jenem Ort angebracht werden, an dem diese nach theoretischen Betrachtungen angebracht sein sollen. Des Weiteren können Sensoren im Verlauf der Zeit ihre Eigenschaft ändern, so dass eine Kalibrierung der Sensoren notwendig ist. In general, sensors for measuring blade loads cannot be attached exactly to the place where, according to theoretical considerations, they should be attached. Furthermore, sensors can change their properties over time, so that calibration of the sensors is necessary.
Um Belastungsmessungen durchzuführen, werden üblicherweise Dehnungssensoren, bei- spielsweise Faser-Bragg-Gitter- (Fiber Bragg Grating-)Sensoren oder Dehnungsmessstreifen verwendet, die derart verschaltet werden, dass ausschließlich Biegedehnungen, nicht aber Normalkräfte aufgrund von Temperaturausdehnung oder Fliehkräften, berücksichtigt werden. Die Kalibrierung der Sensoren erfolgt üblicherweise statisch gegen das Schwerkraftbiege- moment aus der bekannten Masse und dem bekannten Schwerpunkt des Abstandes des Rotorblatts von der Messstelle bei waagerecht gestelltem Rotorblatt. Zur Bestimmung eines möglichen Offsets der Sensoren zur Messung der Blattbiegemomente wird das Rotorblatt vorzugsweise vertikal gestellt. Das Schlagbiegemoment des Rotorblatts, welches im Wesent- lichen senkrecht zu einer Bezugsebene des Rotorblatts ist, oder das Schwenkbiegemoment, welches im Wesentlichen parallel zu einer Bezugsebene des Rotorblatts ist, ist hierbei durch Drehen des Blattstellwinkels um 90° ansprechbar. In order to carry out load measurements, strain sensors, for example fiber Bragg grating sensors or strain gauges, are usually used, which are connected in such a way that only bending strains, but not normal forces due to temperature expansion or centrifugal forces, are taken into account. The sensors are usually calibrated statically against the gravitational bending moment from the known mass and the known center of gravity of the distance of the Rotor blade from the measuring point with the rotor blade in a horizontal position. To determine a possible offset of the sensors for measuring the blade bending moments, the rotor blade is preferably placed vertically. The impact bending moment of the rotor blade, which is essentially perpendicular to a reference plane of the rotor blade, or the swivel bending moment, which is essentially parallel to a reference plane of the rotor blade, can be addressed by rotating the blade setting angle by 90 °.
Die Druckschrift WO 2008/014935 A2 betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren wenigstens eines Sensors einer Windenergieanlage, wobei die Windenergieanlage wenigstens ein bewegba- res Bauteil aufweist, wobei das Bauteil um eine vorbestimmbare Achse geschwenkt oder gedreht wird und wobei ein von dem wenigstens einen Sensor erfasster Messwert, der ein Maß für die Belastung des Bauteils ist, ausgewertet wird. The publication WO 2008/014935 A2 relates to a method for calibrating at least one sensor of a wind energy installation, the wind energy installation having at least one movable component, the component being pivoted or rotated about a predeterminable axis and a measurement value detected by the at least one sensor , which is a measure of the load on the component, is evaluated.
Die DE 102 19 664 A1 betrifft eine Windenergieanlage mit einem Turm, einer im Bereich der Spitze des Turms vorzugsweise auf einer bezüglich einer im Wesentlichen in Schwererich- tung verlaufenden Drehachse drehbar gelagerten Maschinengondel, einen bezüglich einer im Wesentlichen horizontalen Rotorachse drehbar gelagerten und wenigstens ein bezüglich der Rotorachse im Wesentlichen radial abstehendes Rotorblatt aufweisenden Rotor, eine dem Rotor zugeordneten Sensoreinrichtung zum Erzeugen von Sensorsignalen in Abhän- gigkeit von der mechanischen Belastung des Rotors und einer die Sensorsignale empfan- genden Auswerteeinrichtung, insbesondere Datenverarbeitungseinrichtung, wobei wenigs- tens einem, vorzugweise jedem, Rotorblatt des Rotors wenigstens zwei, vorzugsweise paar- weise montierte, Sensorelemente zugeordnet sind und die Auswerteeinrichtung zum Ermit- teln von die mechanischen Belastungen wenigstens eines Rotorblatts darstellenden Auswer- tungssignalen auf der Grundlage der von den diesem Rotorblatt zugeordneten Sensorele- menten erzeugten Sensorsignalen ausgelegt ist. DE 102 19 664 A1 relates to a wind power plant with a tower, one in the region of the top of the tower, preferably on a machine nacelle rotatably mounted with respect to an axis of rotation essentially running in the direction of gravity, one rotatably mounted with respect to an essentially horizontal rotor axis and at least one with respect to one A rotor having a rotor blade that projects essentially radially from the rotor axis, a sensor device assigned to the rotor for generating sensor signals as a function of the mechanical load on the rotor, and an evaluation device receiving the sensor signals, in particular data processing device, at least one, preferably each, The rotor blade of the rotor is assigned at least two sensor elements, preferably mounted in pairs, and the evaluation device for determining evaluation signals representing the mechanical loads on at least one rotor blade on the basis of the previous is designed in the sensor signals generated for this rotor blade associated with sensor elements.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kalibrierung einer Steuerung einer Windenergieanla- ge zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhaf- te Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht. It is an object of the invention to improve a calibration of a control system of a wind turbine. This task is solved by the independent claims. Advantageous refinements are claimed in the subclaims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanla- ge, welche wenigstens ein Rotorblatt aufweist, folgende Arbeitsschritte aufweisend: A first aspect of the invention relates to a method for operating a wind power plant which has at least one rotor blade, comprising the following working steps:
Erfassen von Sensorsignalen, die geeignet sind, eine Blattbelastung, insbesondere ein Schlagbiegemoment, an dem wenigstens einen Rotorblatt zu charakterisieren; Ermitteln einer Blattbelastung, insbesondere eines Werts der Blattbelastung, auf der Grund- lage der erfassten Sensorsignale und einer Kalibrierfunktion; und Detection of sensor signals which are suitable for characterizing a blade load, in particular an impact bending moment, on the at least one rotor blade; Determining a sheet load, in particular a value of the sheet load, on the basis of the detected sensor signals and a calibration function; and
Steuern der Windenergieanlage, insbesondere eines Einstellwinkels des einen Rotorblatts, auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung, wobei die Kalibrierfunktion mittels Kalibrier- vorgängen auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung angepasst wird, wobei zum An- passen der Kalibrierfunktion jüngere Kalibriervorgänge höher gewichtet werden als ältere Kalibriervorgänge. Vorzugsweise erfolgt das Gewichten in Abhängigkeit einer vordefinierten Zeitkonstante, welche vorzugsweise einen vordefinierten Zeitabschnitt definiert. Control of the wind energy installation, in particular an adjustment angle of the one rotor blade, on the basis of the determined blade load, the calibration function being adapted by means of calibration processes on the basis of the determined blade load, whereby to calibrate the calibration function, younger calibration processes are weighted higher than older calibration processes. The weighting preferably takes place as a function of a predefined time constant, which preferably defines a predefined time period.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Windenergiean- lage, welche wenigstens ein Rotorblatt aufweist, folgende Arbeitsschritte aufweisend: A second aspect of the invention relates to a method for operating a wind energy installation which has at least one rotor blade, comprising the following working steps:
Erfassen von Sensorsignalen, die geeignet sind, eine Blattbelastung, insbesondere ein Schlagbiegemoment, an dem wenigstens einen Rotorblatt zu charakterisieren; Detection of sensor signals which are suitable for characterizing a blade load, in particular an impact bending moment, on the at least one rotor blade;
Ermitteln einer Blattbelastung, insbesondere eines Werts der Blattbelastung, auf der Grund- lage der erfassten Sensorsignale und einer Kalibrierfunktion; und Determining a sheet load, in particular a value of the sheet load, on the basis of the detected sensor signals and a calibration function; and
Steuern der Windenergieanlage, insbesondere eines Einstellwinkels des wenigstens einen Rotorblatts, auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung; Controlling the wind energy installation, in particular an adjustment angle of the at least one rotor blade, on the basis of the determined blade load;
wobei die Kalibrierfunktion mittels Kalibriervorgängen auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung angepasst wird, wobei zum Anpassen der Kalibrierfunktion eine vordefinierte Anzahl an Kalibriervorgängen in Abhängigkeit einer vordefinierten Zeitkonstante, welche vorzugsweise einen vordefinierten Zeitabschnitt definiert, berücksichtigt werden, wobei vor- zugsweise ein älterer Kalibriervorgang, insbesondere ein ältester Kalibriervorgang, nicht mehr berücksichtigt wird, sobald ein jüngerer Kalibriervorgang, insbesondere ein jüngster Kalibriervorgang, berücksichtigt wird. wherein the calibration function is adapted by means of calibration processes on the basis of the determined sheet load, wherein for the adaptation of the calibration function a predefined number of calibration processes depending on a predefined time constant, which preferably defines a predefined time segment, are taken into account, preferably an older calibration process, in particular a oldest calibration process is no longer taken into account as soon as a younger calibration process, in particular a youngest calibration process, is taken into account.
Vorzugsweise ist die Blattbelastung ein Biegemoment, insbesondere ein Schlagbiegemo- ment. Weiter vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Verfahren computergestützt ausgeführt. The blade load is preferably a bending moment, in particular an impact bending moment. The methods according to the invention are further preferably carried out in a computer-assisted manner.
Entsprechend betrifft die Erfindung in einem dritten Aspekt ein System zum Betreiben einer Windenergieanlage, welche wenigstens ein Rotorblatt aufweist, aufweisend: Accordingly, in a third aspect, the invention relates to a system for operating a wind energy installation which has at least one rotor blade, comprising:
Eine Schnittstelle, eingerichtet zum Erfassen von Sensorsignalen, die geeignet sind, eine Blattbelastung, insbesondere ein Schlagbiegemoment, an dem wenigstens einen Rotorblatt zu charakterisieren; An interface set up for detecting sensor signals which are suitable for characterizing a blade load, in particular an impact bending moment, on the at least one rotor blade;
Auswertungsmittel, eingerichtet zum Ermitteln einer Blattbelastung auf der Grundlage der erfassten Sensorsignale und einer Kalibrierfunktion, des Weiteren eingerichtet zum Anpas- sen der Kalibrierfunktion mittels Kalibriervorgängen auf der Grundlage der ermittelten Blatt- belastung, wobei jüngere Kalibriervorgänge höher gewichtet werden als ältere Kalibriervor- gänge und/oder wobei eine vordefinierte Anzahl an Kalibriervorgängen oder Kalibriervorgän- ge in Abhängigkeit einer vordefinierten Zeitkonstante, welche vorzugsweise einen vordefi- nierten Zeitabschnitt definiert, berücksichtigt werden, wobei vorzugsweise ein älterer Kalib- riervorgang, insbesondere ein ältester Kalibriervorgang, nicht mehr berücksichtigt wird, so- bald ein jüngerer Kalibriervorgang, insbesondere ein jüngster Kalibriervorgang, berücksich- tigt wird; und Evaluation means, set up for determining a sheet load on the basis of the detected sensor signals and a calibration function, further set up for adaptation. the calibration function is calibrated on the basis of the determined sheet load, with younger calibration processes being weighted higher than older calibration processes and / or with a predefined number of calibration processes or calibration processes as a function of a predefined time constant, which is preferably a predefined one Time period defined, are taken into account, wherein preferably an older calibration process, in particular an oldest calibration process, is no longer taken into account, as soon as a younger calibration process, in particular a youngest calibration process, is taken into account; and
Steuermittel zum Steuern der Windenergieanlage, insbesondere eines Einstellwinkels we nigstens eines Rotorblatts, auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung. Control means for controlling the wind turbine, in particular an angle of inclination, at least one rotor blade, based on the determined blade load.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm, ein Computer-lesbares Medium sowie eine Windenergieanlage. Further aspects of the invention relate to a computer program, a computer-readable medium and a wind turbine.
Die im Nachfolgenden erläuterten Merkmale und Vorteile in Bezug auf die erfindungsgemä- ßen Verfahren gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung gelten entsprechend auch für die anderen Aspekte der Erfindung. The features and advantages explained below in relation to the method according to the invention according to the first and second aspect of the invention also apply accordingly to the other aspects of the invention.
Ein Einstellwinkel im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein um eine Rotorblattlängsachse gemessener Winkel zwischen einer Bezugsebene eines Rotorblatts und einer von der Rotor- blattlängsachse beim Drehen des Rotors überstrichenen Rotorebene, die bevorzugt senk- recht zur Rotorachse liegt oder bei Rotoren mit Konuswinkel eine Kegelmantelfäche darstellt. Vorzugsweise ist der Einstellwinkel dann als 0° definiert, wenn das Rotorblatt in Betriebsstel- lung ist, d. h. im Betrieb mit optimaler Schnelllaufzahl die die maximale Leistung an der Ro- torwelle liefert. Der Einstellwinkel kann alternativ oder zusätzlich auch als Winkel zwischen einer Rotorblattsehne, welche vorzugsweise zumindest im Wesentlichen von einer Rotor- blattvorderkante zu einer Rotorblatthinterkante verläuft, an einem vordefinierten Profilschnitt des Rotorblatts und der oben genannten Rotorebene oder Kegelmantelfläche definiert sein. A setting angle in the sense of the invention is preferably an angle, measured about a longitudinal axis of the rotor blade, between a reference plane of a rotor blade and a rotor plane swept by the longitudinal axis of the rotor blade when the rotor rotates, which plane is preferably perpendicular to the rotor axis or, in the case of rotors with a cone angle, represents a conical surface area. The setting angle is preferably defined as 0 ° when the rotor blade is in the operating position, ie. H. in operation with an optimal high-speed number that delivers the maximum power on the rotor shaft. As an alternative or in addition, the setting angle can also be defined as an angle between a rotor blade chord, which preferably extends at least substantially from a rotor blade leading edge to a rotor blade trailing edge, on a predefined profile cut of the rotor blade and the above-mentioned rotor plane or conical outer surface.
Ein Schlagbiegemoment im Sinne der Erfindung tritt vorzugsweise senkrecht zu der Bezugs- ebene des Rotorblatts auf. Vorzugsweise ist dieses dann senkrecht zu der Rotorebene, wenn der Einstellwinkel des Rotorblatts 0° beträgt. An impact bending moment in the sense of the invention preferably occurs perpendicular to the reference plane of the rotor blade. This is preferably perpendicular to the rotor plane when the setting angle of the rotor blade is 0 °.
Ein Steuern einer Windenergieanlage im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Vorgeben von Sollwerten von Betriebsparametern der Windenergieanlage bei sich dre- hendem Rotor im Trudelbetrieb, bei welchem die Rotorblätter vorzugsweise in einer Fahnen- stellung sind, oder im Produktionsbetrieb. Controlling a wind power plant in the sense of the present invention is preferably specifying setpoints of operating parameters of the wind power plant itself. the rotor in the spin mode, in which the rotor blades are preferably in a flag position, or in the production mode.
Eine Kalibrierfunktion im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Zuordnungsvorschrift zwischen Sensorsignalen oder Blattbelastungen als Eingangsgrößen und einer justierten Blattbelastung als Ausgangsgröße. A calibration function in the sense of the invention is preferably an assignment rule between sensor signals or blade loads as input variables and an adjusted blade load as output variable.
Ein Gain im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Proportionalanteil einer Kalibrierfunkti on. A gain in the sense of the invention is preferably a proportional part of a calibration function.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch aus- gebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikro- prozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule auf- weisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Daten- bus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersys- tem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien, aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere eine Windenergieanlage steuern und/oder überwachen kann. A means in the sense of the present invention can be embodied in terms of hardware and / or software technology, in particular a data processing or signal processing unit, in particular a digital processing unit, in particular a microprocessor unit (CPU), preferably connected to a memory and / or bus system. and / or have one or more programs or program modules. The CPU can be designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to acquire input signals from a data bus and / or to output signals to a data bus. A storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and / or other non-volatile media. The program can be designed in such a way that it embodies or is capable of executing the methods described here, so that the CPU can execute the steps of such methods and thus in particular can control and / or monitor a wind energy installation.
Eine Zeitkonstante im Sinne der Erfindung charakterisiert vorzugsweise eine charakteristi- sche Zeitdauer oder Abklingdauer. Vorzugsweise kann die Zeitkonstante auch als Zeitraum angegeben werden. A time constant in the sense of the invention preferably characterizes a characteristic time period or decay time. The time constant can preferably also be specified as a time period.
Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz einer adaptiven Kalibrierung für Mes- sungen der Blattbelastung an einem Sensor an einem Rotorblatt. Die Kalibrierung wird hier bei durchgeführt, während die Windenergieanlage einem kontinuierlichen Steuervorgang unterliegt. The invention is based in particular on the approach of an adaptive calibration for measurements of the blade load on a sensor on a rotor blade. The calibration is carried out here while the wind turbine is subject to a continuous control process.
Sensorsignale, welche erfindungsgemäß erfasst werden, sind dabei geeignet, eine Blattbe- lastung, insbesondere ein Schlagbiegemoment, an dem wenigstens einen Rotorblatt zu cha- rakterisieren. Erfindungsgemäß werden insbesondere dieselben Sensorsignale, anhand wel- cher die Windenergieanlage gesteuert wird, zusätzlich zum Kalibrieren einer Kalibrierfunktion in Bezug auf die zur Messung eingesetzten Sensoren verwendet. Auf der Grundlage dieser Kalibrierfunktion werden die Sensorsignale und/oder die auf der Grundlage der Sensorsigna- le ermittelten Blattbelastungen korrigiert. Sensor signals which are recorded according to the invention are suitable for characterizing a blade load, in particular an impact bending moment, on the at least one rotor blade. According to the invention, in particular the same sensor signals, on the basis of which the wind power installation is controlled, are used in addition to calibrating a calibration function used in relation to the sensors used for the measurement. On the basis of this calibration function, the sensor signals and / or the blade loads determined on the basis of the sensor signals are corrected.
Um einzelne Messwerte der Sensoren, welche weitab der üblichen erhaltenen Sensormes- sungen liegen, sogenannte Einzelausreißer, nicht zur Grundlage der Steuerung der Wind- energieanlage zu machen, wird die Kalibrierfunktion erfindungsgemäß nicht mittels einzelner Messungen und/oder darauf basierender ermittelter Blattbelastungen angepasst, sondern es wird eine Mehrzahl an Messungen berücksichtigt, um die Kalibrierfunktion anzupassen. Ins- besondere wird hierzu eine Mehrzahl an Kalibriervorgängen herangezogen. Ein Kalibriervor- gang im Sinne der Erfindung beruht hierbei vorzugsweise auf einem Ermitteln einer Abwei- chung der auf der Grundlage von Messungen ermittelten Blattbelastung von einer Soll- Blattbelastung. Durch das Berücksichtigen einer Mehrzahl an Messwerten bzw. einer Mehr- zahl an Kalibriervorgängen, insbesondere einer vordefinierten Anzahl oder einer Anzahl in Abhängigkeit einer vordefinierten Zeitkonstante, welche vorzugsweise einen vordefinierten Zeitabschnitt definiert, wird der Einfluss einzelner Messungen bzw. Kalibriervorgänge auf die Kalibrierfunktion reduziert. Hierdurch wird eine statistisch hochwertige Anpassung der Kalib rierfunktion erreicht. In order not to make individual measured values of the sensors, which are far from the usual received sensor measurements, so-called individual outliers, the basis for the control of the wind power plant, the calibration function is not adapted according to the invention by means of individual measurements and / or the blade loads determined thereon, but rather a number of measurements are taken into account in order to adapt the calibration function. In particular, a plurality of calibration processes are used for this. A calibration process in the sense of the invention is preferably based on determining a deviation of the sheet loading determined on the basis of measurements from a target sheet loading. By taking into account a plurality of measured values or a plurality of calibration processes, in particular a predefined number or a number depending on a predefined time constant, which preferably defines a predefined time period, the influence of individual measurements or calibration processes on the calibration function is reduced. As a result, a statistically high-quality adjustment of the calibration function is achieved.
Vorzugsweise werden erfindungsgemäß darüber hinaus jüngere Messwerte oder Kalibrier vorgänge höher gewichtet als ältere Messwerte bzw. Kalibriervorgänge. Jüngere Kalibrier vorgänge sind hierbei die zuletzt ausgeführten Kalibriervorgänge. Der jüngste Kalibriervor- gang ist demnach der als letztes ausgeführte Kalibriervorgang. Alternativ oder zusätzlich wird erfindungsgemäß, nachdem ein neuer Messwert gemessen bzw. ein neuer Kalibriervor- gang durchgeführt wurde und dieser Messwert bzw. Kalibriervorgang zum Anpassen der Kalibrierfunktion berücksichtigt wird, ein älterer Messwert bzw. Kalibriervorgang, insbesonde- re der älteste Kalibriervorgang, nicht mehr berücksichtigt. In addition, according to the invention, younger measured values or calibration processes are preferably weighted higher than older measured values or calibration processes. Younger calibration processes are the most recently performed calibration processes. The most recent calibration process is therefore the last calibration process carried out. Alternatively or additionally, according to the invention, after a new measured value has been measured or a new calibration process has been carried out and this measured value or calibration process is taken into account for adapting the calibration function, an older measured value or calibration process, in particular the oldest calibration process, is no longer taken into account .
Durch die höhere Gewichtung jüngerer Messwerte bzw. Kalibriervorgänge und das Aussor- tieren älterer Kalibriervorgänge wird erreicht, dass die Anpassung auf jeweils jüngste Verän- derungen an den Sensoren oder den Rotorblättern, welche eine Nach-Kalibrierung vonnöten machen, reagiert. Ältere Messwerte bzw. Kalibriervorgänge werden hierbei zwar noch be- rücksichtigt, um Störeffekte durch die sogenannten Einzelausreißer zu verringern. Eine dau- erhafte Abweichung der aus den Sensorsignalen ermittelten Blattbelastungen, welche eine Nach-Kalibrierung notwendig macht, wird jedoch durch den nach und nach zunehmenden Einfluss der jüngeren Messwerte bzw. Kalibriervorgänge berücksichtigt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kalibrierfunk- tion kontinuierlich im Betrieb der Windenergieanlage angepasst. Ein solches Anpassen, wel- ches insbesondere auch während des Betriebs der Windenergieanlage stattfindet, steht im Gegensatz zu Kalibrierungsverfahren, bei denen die Windenergieanlage in eine vordefinierte stationäre Stellung gebracht werden muss. Insbesondere ist auf diese Weise eine ständige Nach-Kalibrierung möglich. The higher weighting of recent measured values or calibration processes and the rejection of older calibration processes ensures that the adaptation responds to the latest changes to the sensors or the rotor blades, which necessitate a post-calibration. Older measurement values or calibration processes are still taken into account here in order to reduce interference effects caused by the so-called individual outliers. A permanent deviation of the blade loads determined from the sensor signals, which makes a post-calibration necessary, is however taken into account by the gradually increasing influence of the younger measured values or calibration processes. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the calibration function is continuously adapted during operation of the wind turbine. Such an adaptation, which also takes place in particular during the operation of the wind energy installation, stands in contrast to calibration methods in which the wind energy installation has to be brought into a predefined stationary position. In particular, constant post-calibration is possible in this way.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kalibrierfunktion ausschließlich dann angepasst, wenn vordefinierte Kriterien, insbesondere in Bezug auf die Betriebsbedingungen oder einen Betriebszustand der Windenergieanlage, erfüllt sind. Betriebsbedingungen sind vorzugsweise Umweltparameter wie Windgeschwin- digkeit, Windrichtung, Tageszeit etc. Durch das Berücksichtigen von Kriterien als Randbe- dingungen kann gewährleistet werden, dass nur solche Messwerte bzw. Kalibrierungsvor- gänge bei dem Anpassen der Kalibrierfunktion berücksichtigt werden, welche eine hohe Aussagekraft in Bezug auf systematische Fehler bei der Messung durch Sensoren aufwei- sen. Auch werden vorzugsweise nur solche Zeiträume berücksichtigt, während welcher die vordefinierten Kriterien erfüllt sind. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the calibration function is only adapted if predefined criteria, in particular with regard to the operating conditions or an operating state of the wind energy installation, are met. Operating conditions are preferably environmental parameters such as wind speed, wind direction, time of day etc. By considering criteria as boundary conditions it can be ensured that only those measured values or calibration processes are taken into account when adapting the calibration function that are highly meaningful in relation to have systematic errors in the measurement by sensors. Preferably, only those periods are taken into account during which the predefined criteria are met.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die erfindungsgemäßen Verfahren des Weiteren den Arbeitsschritt auf: In a further advantageous embodiment, the methods according to the invention further comprise the work step:
Ermitteln wenigstens eines Korrekturparameters der Kalibrierfunktion, insbesondere einen Offset und/oder Gain, auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung. Die Korrekturpara- meter werden vorzugsweise in einem Kalibriervorgang ermittelt und der jeweils zum Anpas- sen der Kalibrierfunktion verwendete Korrekturparameter wird auf der Grundlage einer Mehr- zahl von Kalibriervorgängen berechnet. Determining at least one correction parameter of the calibration function, in particular an offset and / or gain, on the basis of the determined sheet load. The correction parameters are preferably determined in a calibration process and the correction parameter used in each case for adapting the calibration function is calculated on the basis of a plurality of calibration processes.
Entsprechend ist das Auswertungsmittel in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Systems eingerichtet, wenigstens einen Korrekturparameter zu der Kalibrierfunkti on auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung zu ermitteln. Accordingly, in an advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation means is set up to determine at least one correction parameter for the calibration function on the basis of the determined sheet load.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren ist die Zeit- konstante nach einem Neustart der Windenergieanlage, insbesondere nach einer Neuinstal- lation oder einem Komponentenaustausch, kleiner, insbesondere 10 bis 75 % der Zeitkon- stante im laufenden Betrieb. Durch die kleinere Zeitkonstante nach einem Neustart werden weniger Messwerte bzw. Kalibriervorgänge für die Anpassung der Korrekturfunktion berück- sichtigt, so dass der Anpassungsvorgang schneller von statten gehen kann. Da die Wind- energieanlage mit einer Default-Korrekturfunktion ausgestattet wird bzw. mit Default-Werten der Korrekturparameter gestartet wird (vorzugsweise 0 für Offset, 1 für Gain), ist das relativ schnelle erstmalige Anpassen auf die realen Verhältnisse besonders wichtig. Vorzugsweise wird nach einem erstmaligen Anpassen der Kalibrierfunktion nach der Neuinstallation der Windenergieanlage oder dem Komponentenaustausch auf die vordefinierte Zeitkonstante im laufenden Betrieb umgestellt. Vorzugweise entspricht die Zeitdauer, nach welcher umgestellt wird, 1 bis 10 Mal der zeitkonstante. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the time constant after a restart of the wind energy installation, in particular after a new installation or a component replacement, is smaller, in particular 10 to 75% of the time constant during operation. Due to the smaller time constant after a restart, fewer measured values or calibration processes are used to adapt the correction function. inspects so that the adjustment process can take place faster. Since the wind turbine is equipped with a default correction function or the correction parameter is started with default values (preferably 0 for offset, 1 for gain), the relatively quick first-time adaptation to the real conditions is particularly important. After a first adjustment of the calibration function after the new installation of the wind energy installation or after the component replacement, the change is preferably made to the predefined time constant during operation. The time period after which the changeover is preferably 1 to 10 times the time constant.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Wichtung der Kalibriervorgänge in der Weise, dass neue Kalibriervorgänge eine Anpassung der Kalibrierfunktion bewirken, welche eine vorbestimmte Differenz in Bezug auf eine Ände- rung eines Werts der Kalibrierfunktion nicht übersteigt. Hierdurch kann ein geglättetes Ver- halten bei der Steuerung der Windenergieanlage erreicht werden. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the calibration processes are weighted in such a way that new calibration processes bring about an adaptation of the calibration function which does not exceed a predetermined difference in relation to a change in a value of the calibration function. In this way, a smoothed behavior can be achieved when controlling the wind energy installation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Wichtung in der Weise, dass eine Anpassung der Kalibrierfunktion über die vorbestimmte Differenz hinaus eine Vielzahl an Kalibriervorgängen erfordert, insbesondere wenigstens ein Drittel der zur Anpassung berücksichtigten Kalibriervorgänge. Auch hierdurch wird ein be- sonders geglättetes Steuerverhalten der Windenergieanlage erreicht. Insbesondere können auf diese Weise Sprünge bei der Sollwertvorgabe für die Einstellparameter der Windener- gieanlage vermieden werden. Ein solcher Einstellparameter ist beispielsweise der individuel le Einstellwinkel für ein jeweiliges Rotorblatt. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the weighting is carried out in such a way that an adaptation of the calibration function beyond the predetermined difference requires a large number of calibration processes, in particular at least one third of the calibration processes taken into account for the adaptation. This also results in a particularly smooth control behavior of the wind power installation. In particular, jumps in the setpoint specification for the setting parameters of the wind turbine can be avoided in this way. One such setting parameter is, for example, the individual setting angle for a respective rotor blade.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Berücksichtigen der Kalibriervorgänge eine Verzögerungsfunktion, insbesondere eine Funk- tion eines PT1 -Glieds, abgebildet. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, a delay function, in particular a function of a PT1 element, is mapped when the calibration processes are taken into account.
Ein PT1 -Glied im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Übertragungsfunktion mit pro- portionalem Übertragungsverhalten mit Verzögerung erster Ordnung. Vorzugsweise ist die zeitliche Antwort eines PT1 -Glieds in Bezug auf einen Eingangswert im zeitlichen Verlauf eine Exponentialfunktion. Eine Wichtung A der Kalibriervorgänge beträgt demnach anfänglich K und nimmt nach und nach im zeitlichen Verlauf ab, je länger die Kalibriervorgänge zurückliegen. Mathematisch kann dieser Verlauf durch die folgende Beziehung beschrieben werden: A PT1 element in the sense of the invention is preferably a transfer function with proportional transfer behavior with a first-order delay. The time response of a PT1 element with respect to an input value over time is preferably an exponential function. A weighting A of the calibration processes is therefore initially K and gradually decreases over time, the longer the calibration processes have occurred. This course can be described mathematically by the following relationship:
A (t) = K · e_t T A (t) = K · e _t T
K gibt hierbei den anfänglichen Wert an, T ist eine vordefinierte Zeitkonstante des PT1- Glieds. Der zuletzt berücksichtigte Wert, d.h. der jüngste Wert, liegt bei t=0. Die Wichtung der Werte nimmt ab, je älter die Werte sind. K indicates the initial value, T is a predefined time constant of the PT1 element. The last value taken into account, i.e. the most recent value is t = 0. The weighting of the values decreases the older the values are.
Die Verwendung einer Verzögerungsfunktion bewirkt eine besonders vorteilhafte Glättung des Steuerverhaltens der Windenergieanlage. The use of a delay function brings about a particularly advantageous smoothing of the control behavior of the wind energy installation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die erfindungsgemäßen Verfahren, in welchen die Korrekturparameter ein Offset und/oder ein Gain sind, des Weiteren folgende Arbeitsschritte auf: In a further advantageous embodiment, the methods according to the invention, in which the correction parameters are an offset and / or a gain, furthermore have the following working steps:
Ermitteln eines Offset-Werts der Kalibrierfunktion für das wenigstens eine Rotorblatt, wobei ausschließlich Werte der Blattbelastung innerhalb eines vordefinierten Winkelsektors a um die obere Drehstellung des Rotorblatts, insbesondere etwa 3° > a > -3° berücksichtigt wer- den; und/oder Determining an offset value of the calibration function for the at least one rotor blade, wherein only values of the blade load within a predefined angular sector a about the upper rotational position of the rotor blade, in particular approximately 3 °> a> -3 °, are taken into account; and or
Ermitteln eines Gain-Werts der Kalibrierfunktion des wenigstens einen Rotorblatts, wobei ausschließlich Werte der Blattbelastung, welche eine Randbedingung in Bezug auf eine vor- definierten Zeitkonstante erfüllen, welche vorzugsweise einen vordefinierten Zeitabschnitt definiert, welcher vorzugsweise wenigstens einer halben Umdrehung, bevorzugt einer gan- zen oder zwei Umdrehungen, des Rotors entspricht, berücksichtigt werden; und Determination of a gain value of the calibration function of the at least one rotor blade, with only values of the blade load which meet a boundary condition with respect to a predefined time constant, which preferably defines a predefined time period, which is preferably at least half a revolution, preferably one whole or two revolutions corresponding to the rotor are taken into account; and
wobei die Kalibrierfunktion mittels der ermittelten Werte angepasst wird. wherein the calibration function is adjusted using the determined values.
In einer obere Drehstellung im Sinne der Erfindung zeigt ein Rotorblatt vertikal nach oben. Diese obere Drehstellung entspricht erfindungsgemäß etwa a = 0°. In an upper rotational position in the sense of the invention, a rotor blade points vertically upwards. According to the invention, this upper rotational position corresponds approximately to a = 0 °.
Zusätzlich werden beim Ermitteln des Gain-Werts vorzugsweise auch andere Parameter berücksichtigt, insbesondere ein Drehmoment. In addition, other parameters, in particular a torque, are preferably taken into account when determining the gain value.
Durch die Berücksichtigung von Werten im Bereich der oberen Drehstellung des Rotorblatts können Einflüsse durch einen Tilt- und Konus-Winkel der Rotorblätter weitgehend kompen- siert werden, weil diese Winkel in der oberen Position gegenläufig wirken und sich somit ge- genseitig aufheben, so dass im Wesentlichen lediglich ein Einfluss des Eigengewichts des Rotorblatts als Einflussgröße auf den Sensor beim Ermitteln des Offset-Werts berücksichtigt werden muss. By taking into account values in the area of the upper rotational position of the rotor blade, influences by a tilt and cone angle of the rotor blades can largely be compensated because these angles act in opposite directions in the upper position and thus cancel each other out, so that essentially only an influence of the dead weight of the rotor blade has to be taken into account as an influencing variable on the sensor when determining the offset value.
Durch die Berücksichtigung wenigstens einer halben Umdrehung eines Rotors bei dem Er- mitteln des Gain-Werts werden relativ lange Zeitabschnitte berücksichtigt, welche eine be- sonders gute statistische Ausmittelung kurzzeitiger Betriebspunktabweichungen ermögli- chen. By taking at least half a revolution of a rotor into account when determining the gain value, relatively long periods of time are taken into account, which enable a particularly good statistical averaging of short-term operating point deviations.
Vorzugsweise werden die Korrekturparameter wenigstens einmal, insbesondere nach einer Neuinstallation der Windenergieanlage oder nach einem Austausch von Komponenten, mit- tels einer statischen Kalibrierung kalibriert, bei welcher die einzelnen Rotorblätter in vordefi- nierte Stellungen gebracht werden müssen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus dem eingangs genannten Dokument WO 2008/014935 A2 bekannt. The correction parameters are preferably calibrated at least once, in particular after a new installation of the wind energy installation or after an exchange of components, by means of a static calibration, in which the individual rotor blades have to be brought into predefined positions. Such a method is known, for example, from document WO 2008/014935 A2 mentioned at the outset.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren ist die Kalib rierfunktion sensorspezifisch. Vorzugsweise sind für jede einzelne Sensoreinrichtung an den Rotorblättern jeweils eigene Kalibrierfunktionen vorgesehen, mittels welchen die individuellen Messfehler der einzelnen Sensoren korrigiert werden. Hierdurch wird eine besondere exakte Kalibration der Steuerung der gesamten Windenergieanlage ermöglicht. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the calibration function is sensor-specific. Separate calibration functions are preferably provided for each individual sensor device on the rotor blades, by means of which the individual measurement errors of the individual sensors are corrected. This enables a particularly exact calibration of the control of the entire wind turbine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Ermitteln des wenigstens einen Korrekturparameters, insbesondere des Gain-Werts, eine auf der Grundlage der Sensorsignale ermittelte Blattbelastung mit einem Erwartungswert der Blattbelastung verglichen, welcher aus einer Datenbank mit empirischen oder simulierten Daten entnommen wird oder mittels einer Simulation bereitgestellt wird. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, in order to determine the at least one correction parameter, in particular the gain value, a sheet load determined on the basis of the sensor signals is compared with an expected value of the sheet load which is taken from a database with empirical or simulated data or by means of a simulation is provided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die erfindungsgemäßen Verfahren des Weiteren die folgenden Arbeitsschritte auf, wobei der wenigstens eine Korrekturparameter ein Gain ist: In a further advantageous embodiment, the methods according to the invention furthermore have the following work steps, the at least one correction parameter being a gain:
Abgleichen des Gain-Werts mit jeweils einem vordefinierten Grenzwert L, insbesondere 0,85 < L < 1 ,15, bevorzugt 0,92 < L < 1 ,08, besonders bevorzugt 0,94 < L < 1 ,06; und Aligning the gain value with a predefined limit value L, in particular 0.85 <L <1.15, preferably 0.92 <L <1.08, particularly preferably 0.94 <L <1.06; and
Ausgeben einer Statusmitteilung, insbesondere einer Warnmeldung oder einer Fehlermel- dung, wenn der Gain-Wert den jeweils vordefinierten Grenzwert erreicht und/oder über- oder unterschreitet. Übersteigt der Gain-Wert einen vordefinierten Grenzwert, so ist dies ein Hin- weis darauf, dass an dem Sensor oder dem jeweiligen Rotorblatt eine erhebliche Störung vorliegt. Beispielsweise könnten sich in diesem Fall einzelne Sensoren abgelöst haben oder eine Beschädigung des Rotorblatts vorliegen. Das Ausgeben einer Statusmitteilung an einen Benutzer initialisiert eine Überprüfung der Windenergieanlage durch den Benutzer. Output of a status message, in particular a warning message or an error message, when the gain value reaches and / or exceeds or falls below the respectively predefined limit value. If the gain value exceeds a predefined limit, this is an indication indicates that there is a significant fault on the sensor or the respective rotor blade. In this case, for example, individual sensors may have become detached or the rotor blade may be damaged. The output of a status message to a user initializes a check of the wind turbine by the user.
Entsprechend ist das Auswertungsmittel in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Systems eingerichtet, den Gain-Wert mit jeweils einem vordefinierten Grenzwert L abzugleichen und eine Statusmitteilung auszugeben, wenn der Gain-Wert den jeweils vorde- finierten Grenzwert erreicht und/oder über- oder unterschreitet. Accordingly, in an advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation means is set up to compare the gain value with a predefined limit value L and to output a status message when the gain value reaches and / or exceeds or falls below the respectively predefined limit value .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren ist der we nigstens eine Korrekturparameter ein Offset und das Ermitteln des Offset-Werts erfolgt in einem Trudelbetrieb der Windanlage, vorzugsweise bei einer wahren Windgeschwindigkeit von weniger als etwa 4,5 m/s. Vorzugsweise wird der Offset-Wert auch nur ermittelt, wenn die Rotordrehzahl kleiner als eine vordefinierte Grenzdrehzahl ist, insbesondere etwa 2,5 U/min oder 25% der Nenndrehzahl. Weiter vorzugsweise wird der Offset-Wert lediglich ermit- telt, wenn ein Einstellwinkel des Rotorblatts größer als ein vordefinierter Grenzwinkel, bevor- zugt > etwa 55°, noch bevorzugter > etwa 69°, ist. Noch weiter vorzugsweise wird der Offset- Wert lediglich ermittelt, wenn eine Außentemperatur T > etwa 3° ist. Durch die einzelnen Maßnahmen wird gewährleistet, dass die für die Kalibrierung aufgenommenen Werte bei relativ geringen Belastungen des Rotorblatts erfolgt. Insbesondere ist die Anlage während des Ermittelns des Offset-Werts im Trudelbetrieb und nicht vereist. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the at least one correction parameter is an offset and the offset value is determined in a spin mode of the wind turbine, preferably at a true wind speed of less than approximately 4.5 m / s. The offset value is preferably also only determined if the rotor speed is less than a predefined limit speed, in particular approximately 2.5 rpm or 25% of the nominal speed. More preferably, the offset value is only determined when an angle of incidence of the rotor blade is greater than a predefined limit angle, preferably> approximately 55 °, more preferably> approximately 69 °. Even more preferably, the offset value is only determined when an outside temperature T> about 3 °. The individual measures ensure that the values recorded for the calibration take place at relatively low loads on the rotor blade. In particular, the system is in spin mode during the determination of the offset value and is not iced up.
Durch die Filterung der Messungen, welche zum Bestimmen des Offsets verwendet werden, ergeben sich auch über einen längeren Zeitraum, je nach Witterungsverhältnissen, nur wenig relevante Messungen. Vorzugsweise ist daher ein Zeitzähler vorgesehen, welcher nur jene Zeiträume für die Kalibriervorgänge berücksichtigt, während welcher relevante Messungen auftreten. Entsprechend lang sind Kalibrierungszeiten, insbesondere wenn große Zeitkon- stanten vorgesehen sind, also relativ viele Kalibriervorgänge zur Anpassung der Kalibrier- funktion berücksichtigt werden. By filtering the measurements that are used to determine the offset, depending on the weather conditions, only a few relevant measurements are obtained over a longer period of time. A time counter is therefore preferably provided which only takes into account those time periods for the calibration processes during which relevant measurements occur. Calibration times are correspondingly long, in particular if large time constants are provided, ie a relatively large number of calibration processes are taken into account for adapting the calibration function.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der we- nigstens eine Korrekturparameter ein Gain und das Ermitteln des Gain-Werts erfolgt in ei- nem vordefinierten Intervall der Windgeschwindigkeit v, vorzugsweise etwa 7,5 m/s > v > 5,5 m/s. Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Gain-Werts nach einem vordefinierten Intervall der Rotordrehzahl N, vorzugsweise etwa 98% der Nenndrehzahl oder etwa 9,5 U/min > N > 6,7 U/min oder etwa 70% der Nenndrehzahl. Weiter vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Gain-Werts in einem vordefinierten Intervall des Rotormoments MRot, vorzugsweise etwa ein Bereich von etwa 2% des Nennmoments, beispielsweise in einem Bereich zwischen 30% des Nennmoments und 60% des Nennmoments. In einer bevorzugten Ausführung etwa 44% des Nennmoments +-1 % oder etwa 1250 kNm > MRot > 1200 kNm. Weiter vorzugsweise er- folgt das Ermitteln des Gain-Werts in einem vordefinierten Intervall des Schlagbiegemoments M, vorzugsweise zwischen etwa 40% und 70% des Nenn-Schlagbiegemomentes, also des mittleren Schlagbiegemomentes beim Erreichen der Nennleistung, wobei zum Kalibrieren des Gains nur ein vergleichsweise kleines Intervall in dem genannten Bereich zugelassen wird, z.B. zwischen etwa 65 und 65,5% des Nenn-Schlagbiegemomentes. Weiter vorzugs- weise wenn eine Außentemperatur T > etwa 3 °C beträgt. Durch die vordefinierten Kriterien in Bezug auf die zum Ermitteln des Gain-Werts herangezogenen Messungen kann gewähr- leistet werden, dass die Blattbelastung in einem Bereich mit sehr reproduzierbaren Ergeb- nissen liegen. Insbesondere sind in diesem Bereich keine Abhängigkeiten von anderen Zu- standsgrößen, wie beispielsweise der Luftdichte, vorhanden bzw. vernachlässigbar. Vor- zugsweise liegt beim Ermitteln des Gain-Werts die Drehzahl im Bereich der optimalen Schnelllaufzahl. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the at least one correction parameter is a gain and the gain value is determined in a predefined interval of the wind speed v, preferably approximately 7.5 m / s>v> 5.5 m / s. The gain value is preferably determined after a predefined interval the rotor speed N, preferably approximately 98% of the nominal speed or approximately 9.5 rpm>N> 6.7 rpm or approximately 70% of the nominal speed. The gain value is further preferably determined in a predefined interval of the rotor torque M Rot , preferably approximately a range of approximately 2% of the nominal torque, for example in a range between 30% of the nominal torque and 60% of the nominal torque. In a preferred embodiment, about 44% of the nominal torque + -1% or about 1250 kNm> M red > 1200 kNm. The gain value is further preferably determined in a predefined interval of the impact bending moment M, preferably between approximately 40% and 70% of the nominal impact bending moment, that is to say the average impact bending moment when the nominal output is reached, with only a comparatively small one for calibrating the gain Interval in the range mentioned is permitted, for example between about 65 and 65.5% of the nominal impact bending moment. Also preferably when an outside temperature T> is about 3 ° C. The predefined criteria with regard to the measurements used to determine the gain value can ensure that the sheet load is in an area with very reproducible results. In particular, in this area there are no dependencies on other state variables, such as air density, or they are negligible. When determining the gain value, the speed is preferably in the range of the optimal high-speed number.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren weist der Rotor wenigstens zwei Rotorblätter auf und das Steuern umfasst ein Bestimmen eines indi- viduellen Einstellwinkel-Sollwerts für jedes Rotorblatt, wobei ein Einstellwinkel jedes Rotor- blatts auf der Grundlage dieses individuellen Einstellwinkel-Sollwerts eingestellt wird. In a further advantageous refinement of the method according to the invention, the rotor has at least two rotor blades and the control comprises determining an individual setpoint angle value for each rotor blade, a setpoint angle of each rotor blade being set on the basis of this individual setpoint angle value.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche in Be- zug auf die Figuren beschrieben werden. Hierbei zeigt wenigstens teilweise schematisiert: Further advantages and features result from the exemplary embodiments which are described with reference to the figures. Here at least partially shows schematically:
Fig. 1 eine Windenergieanlage mit einem System zum Betreiben der Windener- gieanlage; und 1 shows a wind energy installation with a system for operating the wind energy installation; and
Fig. 2 ein Verfahren zum Betreiben der Windenergieanlage nach Fig. 1. FIG. 2 shows a method for operating the wind energy installation according to FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage 1 mit einem Turm 6, auf welchem ein Turmkopf in Form einer Maschinengondel 5 angebracht ist. Die Maschinengondel 5 ist um eine vertikale Dreh- achse A drehbar, um der jeweiligen Windrichtung WR, angedeutet durch einen Pfeil, nachge- führt werden zu können. 1 shows a wind energy installation 1 with a tower 6, on which a tower head in the form of a machine nacelle 5 is attached. The machine nacelle 5 is rotated vertically axis A can be rotated in order to be able to track the respective wind direction WR, indicated by an arrow.
An der Maschinengondel 5 ist ein Rotor 2 um eine Rotorachse R drehbar gelagert. Dieser Rotor weist drei Rotorblätter 3a, 3b, 3c auf, mittels welcher eine Rotornabe 4 bei Einwirken des Windes in Rotation versetzt wird. Der Rotor 2 ist vorzugsweise über ein Getriebe (nicht dargestellt) mit einer Generatoreinrichtung (nicht dargestellt) gekoppelt, um elektrische Energie zu erzeugen. A rotor 2 is rotatably mounted on the machine nacelle 5 about a rotor axis R. This rotor has three rotor blades 3a, 3b, 3c, by means of which a rotor hub 4 is set in rotation when the wind acts. The rotor 2 is preferably coupled via a gear (not shown) to a generator device (not shown) in order to generate electrical energy.
Die Rotorblätter 3a, 3b, 3c sind jeweils um eine Rotorblattlängsachse E schwenkbar, wobei der Grad des Verschwenkens durch einen Einstellwinkel angegeben wird. The rotor blades 3a, 3b, 3c can each be pivoted about a longitudinal axis E of the rotor blade, the degree of pivoting being indicated by an angle of incidence.
Die Windenergieanlage 1 weist des Weiteren ein System 10 zum Betreiben der Windener- gieanlage mit mehreren Komponenten auf, in der Fig. 1 dargestellt durch die geschweifte Klammer. The wind energy installation 1 also has a system 10 for operating the wind energy installation with a plurality of components, shown in FIG. 1 by the curly bracket.
Das System 10 weist vorzugsweise eine Positionserfassungseinrichtung 20 zum Erfassen der Drehstellung der Rotorblätter 3a, 3b, 3c auf. Vorzugsweise kann die Positionserfas- sungseinrichtung 20 auch den Einstellwinkel der Rotorblätter 3a, 3b, 3c um die Rotorblatt- längsachse E erfassen. The system 10 preferably has a position detection device 20 for detecting the rotational position of the rotor blades 3a, 3b, 3c. The position detection device 20 can preferably also detect the setting angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c about the longitudinal axis E of the rotor blade.
Das System 10 weist des Weiteren vorzugsweise Sensoreinrichtungen 40a, 40b auf, welche jeweils an einem der Rotorblätter 3a, 3b, 3c angeordnet sind, um die Blattbelastung an dem jeweiligen Rotorblatt 3a, 3b, 3c zu erfassen. The system 10 also preferably has sensor devices 40a, 40b, which are each arranged on one of the rotor blades 3a, 3b, 3c, in order to detect the blade load on the respective rotor blade 3a, 3b, 3c.
Positionssignale mit Positionsdaten P (nicht in Fig. 1 dargestellt) der Positionserfassungsein- richtung 20 und Sensorsignale S (nicht in Fig. 1 dargestellt) mit Sensordaten werden in dem System 10 erfasst und mittels einer Schnittstelle 30 und an ein Auswertungsmittel 50 weiter- gereicht. Position signals with position data P (not shown in FIG. 1) of the position detection device 20 and sensor signals S (not shown in FIG. 1) with sensor data are recorded in the system 10 and passed on by means of an interface 30 and to an evaluation means 50.
Dieses Auswertungsmittel 50 ist dazu eingerichtet, auf der Grundlage der Positionssignale P, der Sensorsignale S und weiterer Referenzdaten R Blattbelastungen M (alle nicht in Fig. 1 dargestellt) an den Rotorblättern 3a, 3b, 3c zu ermitteln. Ein Steuermittel 60 des Systems 10 ist dazu eingerichtet, auf der Grundlage der ermittelten Blattbelastung M der Rotorblätter 3a, 3b, 3c die Windenergieanlage 1 , insbesondere die Ein- stellwinkel der Rotorblätter 3a, 3b, 3c um die jeweilige Rotorblattlängsachse E, einzustellen. Auf diese Weise wird ein sicherer, verschleiß- und/oder ertragsoptimierter Betrieb der Wind- energieanlage 1 gewährleistet. This evaluation means 50 is set up to determine blade loads M (all not shown in FIG. 1) on the rotor blades 3a, 3b, 3c on the basis of the position signals P, the sensor signals S and further reference data R. A control means 60 of the system 10 is set up to set the wind energy installation 1, in particular the setting angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c about the respective longitudinal axis E of the rotor blades, on the basis of the determined blade load M of the rotor blades 3a, 3b, 3c. In this way, safe, wear- and / or yield-optimized operation of the wind energy installation 1 is guaranteed.
Ein von dem erfindungsgemäßen System 10 ausgeführtes Verfahren 100 zum Betreiben der Windenergieanlage 1 ist in Fig. 2 mittels eines Blockdiagramms dargestellt. Entsprechend weist das System 10 Mittel oder Module auf, insbesondere das Auswertungsmittel 50, wel- che hardwaretechnisch oder softwaretechnisch implementiert und eingerichtet sind, um ein solches Verfahren 100 computerimplementiert auszuführen. A method 100 carried out by the system 10 according to the invention for operating the wind energy installation 1 is shown in FIG. 2 by means of a block diagram. Accordingly, the system 10 has means or modules, in particular the evaluation means 50, which are implemented and set up in terms of hardware or software in order to carry out such a method 100 in a computer-implemented manner.
Vorzugsweise umfasst ein Vorgang zum Steuern der Windenergieanlage 1 auf der Grundla- ge der Blattbelastung M der Rotorblätter 3a, 3b, 3c drei grundlegende Arbeitsschritte. A process for controlling the wind energy installation 1 preferably comprises three basic work steps on the basis of the blade load M of the rotor blades 3a, 3b, 3c.
So werden in einem ersten Arbeitsschritt 101 Sensorsignale S der Sensoreinrichtungen 40a, 40b erfasst. Diese Sensorsignale S charakterisieren ein an den Rotorblättern 3a, 3b, 3c an- liegende Blattbelastung M, insbesondere ein Schlagbiegemoment. Anhand dieser Sensor- signale S werden die Schlagbiegemomente M an den Rotorblättern 3a, 3b, 3c mittels einer Zuordnungsvorschrift in einem zweiten Arbeitsschritt 102 bestimmt. Schließlich werden die Einstellwinkel, insbesondere Sollwerte der Einstellwinkel, der Rotorblätter 3a, 3b, 3c indivi- duell auf der Grundlage der jeweils ermittelten Schlagbiegemomente M und etwaiger weite- rer Steuerparameter der Windenergieanlage 1 in einem dritten Arbeitsschritt 103 ermittelt. In a first work step 101, sensor signals S of the sensor devices 40a, 40b are detected. These sensor signals S characterize a blade load M present on the rotor blades 3a, 3b, 3c, in particular an impact bending moment. The impact bending moments M on the rotor blades 3a, 3b, 3c are determined on the basis of these sensor signals S by means of an assignment rule in a second work step 102. Finally, the setting angle, in particular target values of the setting angle, of the rotor blades 3a, 3b, 3c are determined individually on the basis of the impact bending moments M determined in each case and any further control parameters of the wind energy installation 1 in a third work step 103.
Um eine zuverlässige und exakte Steuerung des Einstellwinkels der Rotorblätter 3a, 3b, 3c zu gewährleisten, ist es von Vorteil, die Zuordnungsvorschrift zwischen den Sensorsignale S und den zu ermittelnden Schlagbiegemomenten M den tatsächlichen Gegebenheiten anzu- passen. In order to ensure reliable and exact control of the setting angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c, it is advantageous to adapt the assignment rule between the sensor signals S and the impact bending moments M to be determined to the actual circumstances.
Daher enthält die Zuordnungsvorschrift zwischen den Sensorsignalen S als Eingangsgröße und der Blattbelastung M als Ausgangsgröße Kalibrierterme, welche erfindungsgemäß ver- allgemeinernd als Kalibrierfunktion, bezeichnet werden. Durch diese Kalibrierterme können insbesondere Sensor-Verstimmungen und Toleranzen und spezifische Eigenschaften der jeweiligen Rotorblätter 3a, 3b, 3c berücksichtigt werden. Vorzugsweise weisen die Kalibrier- terme Korrekturparameter KP auf. Im Falle eines linearen Kalibrierterms sind diese Kalibrier parameter KP ein Offset-Parameter oder Offset, welcher zur Null-Punkt-Kalibrierung dient, und ein sogenannter Gain-Parameter oder Gain, welcher als Korrekturfaktor zum Ausgleich von Fehlern erster Ordnung dient. Therefore, the assignment rule between the sensor signals S as an input variable and the blade load M as an output variable contains calibration terms, which according to the invention are generally referred to as a calibration function. These calibration terms allow sensor detuning and tolerances and specific properties of the respective rotor blades 3a, 3b, 3c to be taken into account. The calibration terms preferably have correction parameters KP. In the case of a linear calibration term, these calibration parameters KP are an offset parameter or offset which is used for zero-point calibration, and a so-called gain parameter or gain, which serves as a correction factor for compensating for first-order errors.
Vorzugsweise weist eine Funktion zur Ermittlung eines Blattbiegemoments M, insbesondere des Schlagbiegemoments, dabei folgende Form auf: A function for determining a sheet bending moment M, in particular the impact bending moment, preferably has the following form:
M(S) = Offset + Gain · m · S, wobei m ein Umrechnungsfaktor von den Sensorsignalen S zur Blattbelastung M ist. Bei ei- nem optimalen System ohne Kalibrierungsbedarf wäre der Offset 0 und der Gain 1. M (S) = offset + gain · m · S, where m is a conversion factor from the sensor signals S to the blade load M. In the case of an optimal system without the need for calibration, the offset would be 0 and the gain 1.
Des Weiteren können weitere Korrekturparameter KP vorgesehen sein, welche zur Korrektur von Fehlern höherer Ordnung dienen. Furthermore, further correction parameters KP can be provided, which are used to correct higher-order errors.
Vorzugsweise sind die Kalibrierfunktionen hierbei für jedes Rotorblatt 3a, 3b, 3c bzw. für jede Sensoreinrichtung 40a, 40b, welche an den Rotorblättern 3a, 3b, 3c angebracht ist, individu- ell angepasst. Diese Kalibrierfunktionen korrigieren vorzugsweise den auf der Grundlage einer Messung ermittelten Wert der Blattbelastung M. Alternativ kann die Kalibrierfunktion aber auch zum Korrigieren der unmittelbar aus den Sensoreinrichtungen 40a, 40b gewonne- nen Sensorsignalen S eingesetzt werden. The calibration functions are preferably individually adapted for each rotor blade 3a, 3b, 3c or for each sensor device 40a, 40b which is attached to the rotor blades 3a, 3b, 3c. These calibration functions preferably correct the value of the sheet load M determined on the basis of a measurement. Alternatively, the calibration function can also be used to correct the sensor signals S obtained directly from the sensor devices 40a, 40b.
Die Kalibrierfunktion wird vorzugsweise kontinuierlich nachkalibriert, d. h. die Korrekturpara- meter KP werden kontinuierlich auf der Grundlage der zum Steuern der Windenergieanlage erfassten Sensorsignale ermittelt 104a, 104b. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Sen- soreinrichtungen 40a, 40b im Verlauf der Zeit ihre Eigenschaft ändern können (Sensordrift). Auch ist es möglich, dass die Rotorblätter 3a, 3b, 3c oder auch eine Einrichtung zum Verstel- len des Einstellwinkels der Rotorblätter 3a, 3b, 3c beschädigt werden, so dass eine Nach- Kalibrierung der Windenergieanlage 1 notwendig wird. The calibration function is preferably continuously recalibrated, i.e. H. the correction parameters KP are continuously determined 104a, 104b on the basis of the sensor signals recorded for controlling the wind energy installation. This is particularly advantageous since the sensor devices 40a, 40b can change their properties over time (sensor drift). It is also possible for the rotor blades 3a, 3b, 3c or even a device for adjusting the setting angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c to be damaged, so that a re-calibration of the wind energy installation 1 is necessary.
Vorzugsweise wird der Wert der Korrekturparameter KP auf der Grundlage des Positionssig- nals P der Rotorblätter 3a, 3b, 3c, insbesondere deren Drehstellung und deren jeweiliger Einstellwinkel, und Referenzdaten R sowie dem gemessenen Schlagbiegemoment M be- stimmt 104a; 104b. Zum Ermitteln der Korrekturparameter KP wird hierbei eine Abweichung eines Werts des Schlagbiegemoments M, welcher auf der auf der Grundlage einer Zuord- nungsvorschrift mit momentan gültigen Korrekturtermen ermittelt wurde, und einem Soll-Wert des Schlagbiegemoments M berechnet. Der Soll-Wert wird hierbei jeweils aus Referenzda- ten R bestimmt. Die Korrekturparameter KP werden dann jeweils so eingestellt, dass eine solche Abweichung oder mehrere solcher Abweichungen möglichst gering oder sogar nicht mehr vorhanden ist bzw. sind. The value of the correction parameters KP is preferably determined on the basis of the position signal P of the rotor blades 3a, 3b, 3c, in particular their rotational position and their respective setting angle, and reference data R and the measured impact bending moment M 104a; 104b. In order to determine the correction parameters KP, a deviation of a value of the impact bending moment M, which was determined on the basis of an assignment rule with currently valid correction terms, and a target value of the impact bending moment M is calculated. The target value is determined from reference data R in each case. The correction parameters KP are then set such that a such a deviation or several such deviations is as small as possible or even no longer exists.
Vorzugsweise können die Referenzdaten R aus Messungen in Bezug auf das Schlagbiege- moment M in vordefinierten Betriebsbedingungen der Windenergieanlage ermittelt werden. Diese vordefinierten Betriebsparameter dienen als Randbedingungen und sind im Falle der Korrekturparameter KP Offset und Gain vorzugsweise verschieden. So sind für den Offset in erster Linie die Rotordrehzahl (Trudelzustand), der Einstellwinkel, die Drehstellung des Ro- torblatts 3a, 3b, 3c sowie die Temperatur und die Windgeschwindigkeit als vordefinierte Be- triebsbedingungen maßgeblich. Vorzugsweise werden die Referenzdaten R beim Offset in der oberen Drehstellung des jeweiligen Rotorblatts 3a, 3b, 3c bestimmt, da sich in dieser Drehstellung Einflüsse durch einen Tiltwinkel der Rotorachse R und einen Konuswinkel der Rotorblätter 3a, 3b, 3c auf die Blattbelastung M im Wesentlichen gegenseitig aufheben. In Bezug auf den Gain sind die Betriebsbedingungen vorzugsweise in Bezug auf die Parameter Rotordrehzahl, Windgeschwindigkeit, Rotor- oder Generatormoment,, sowie Außentempera- tur maßgeblich. The reference data R can preferably be determined from measurements relating to the impact bending moment M in predefined operating conditions of the wind energy installation. These predefined operating parameters serve as boundary conditions and are preferably different in the case of the correction parameters KP offset and gain. For the offset, the rotor speed (spin state), the setting angle, the rotary position of the rotor blade 3a, 3b, 3c as well as the temperature and the wind speed are decisive as predefined operating conditions. The reference data R at the offset in the upper rotational position of the respective rotor blade 3a, 3b, 3c are preferably determined, since influences in this rotational position essentially mutually mutually by a tilt angle of the rotor axis R and a cone angle of the rotor blades 3a, 3b, 3c cancel. With regard to the gain, the operating conditions are preferably relevant in relation to the parameters of rotor speed, wind speed, rotor or generator torque, and outside temperature.
Alternativ oder zusätzlich können die Referenzdaten R als Erwartungswert bestimmt werden, welcher aus einer Datenbank mit empirischen oder simulierten Referenzdaten entnommen wird oder mittels einer Simulation bereitgestellt wird. Die Referenzdaten R können dabei als Funktion, aber auch in jeder anderen Art von eindeutiger Zuordnungsvorschrift, wie bei- spielsweise einer Tabelle, in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen und/oder der Positions- daten P hinterlegt sein. Die Korrekturparameter KP werden dann in der Weise eingestellt, dass diese mit den anhand von Messungen ermittelten Soll-Werten oder den anhand von Erwartungs-Werten ermittelten Soll-Werten übereinstimmen. Diese ermittelten Werte der Korrekturparameter KP werden nachfolgend zum Ermitteln der Blattbelastung M in Arbeits- schritt 102 in der Kalibrierfunktion eingesetzt. Die auf diese Weise ermittelten Werte der Blattbelastung M werden dann, wie in Fig. 2 dargestellt, einerseits zum Steuern der Wind- energieanlage in Arbeitsschritt 103 verwendet, und werden andererseits wiederum zum An- passen der Kalibrierterme an den Arbeitsschritt 104a; 104b ausgegeben. Auf diese Weise kann eine Kalibrierung iterativ in mehreren Schritten erfolgen. Alternatively or additionally, the reference data R can be determined as an expected value, which is taken from a database with empirical or simulated reference data or is provided by means of a simulation. The reference data R can be stored as a function, but also in any other type of unambiguous assignment rule, such as a table, depending on the operating conditions and / or the position data P. The correction parameters KP are then set in such a way that they correspond to the target values determined on the basis of measurements or the target values determined on the basis of expected values. These determined values of the correction parameters KP are subsequently used to determine the sheet load M in work step 102 in the calibration function. The values of the blade load M determined in this way are then used, as shown in FIG. 2, on the one hand to control the wind energy installation in work step 103, and on the other hand are used again to adapt the calibration terms to work step 104a; 104b issued. In this way, calibration can be carried out iteratively in several steps.
Bei der Ermittlung des tatsächlichen Werts des Korrekturparameters KP, welcher an die Kor- rekturfunktion ausgegeben wird, ist vorzugsweise vorgesehen, den aktuell ermittelten Wert der Korrekturparameter KP sowie weitere, in der Vergangenheit bestimmte Werte der Kor- rekturparameter zu berücksichtigen. When determining the actual value of the correction parameter KP, which is output to the correction function, the currently determined value is preferably provided the correction parameter KP as well as other values of the correction parameters that have been determined in the past.
Vorzugsweise wird hierzu eine Verzögerungsfunktion, insbesondere eine Funktion eines PT1 -Glieds, eingesetzt, welche eine vordefinierte Anzahl an Werten der Korrekturparameter KP berücksichtigt bzw. eine Anzahl an Werten, welche einem vordefinierten Zeitabschnitt entsprechen. Dieser Zeitabschnitt wird vorzugsweise über eine Zeitkonstante T definiert. For this purpose, a delay function, in particular a function of a PT1 element, is preferably used, which takes into account a predefined number of values of the correction parameters KP or a number of values which correspond to a predefined time period. This time period is preferably defined via a time constant T.
Zum einen werden bei einer solchen Funktion Werte der Korrekturparameter KP, welche in einem älteren Kalibriervorgang bestimmt wurden, vorzugsweise nicht mehr berücksichtigt, sobald ein Wert eines jüngeren Kalibriervorgangs neu bestimmt wird. Des Weiteren werden bei einer solchen Verzögerungsfunktion vorzugsweise jüngere Werte der Korrekturparameter KP höher gewichtet als ältere Werte. Auf diese Weise wird eine statistische Ausmittelung der auf der Grundlage von Messungen bzw. der Sensorsignale S ermittelten Korrekturwerte er- reicht, welche insbesondere die Signifikanz kurzzeitiger Betriebspunktabweichungen bzw. Messabweichungen herabsetzen. On the one hand, with such a function, values of the correction parameters KP, which were determined in an older calibration process, are preferably no longer taken into account as soon as a value of a more recent calibration process is newly determined. Furthermore, with such a delay function, preferably younger values of the correction parameters KP are weighted higher than older values. In this way, statistical averaging of the correction values determined on the basis of measurements or sensor signals S is achieved, which in particular reduce the significance of short-term operating point deviations or measurement deviations.
Für verschiedene Korrekturparameter KP können hierbei verschiedene Zeitkonstanten T zum Einsatz kommen. Für einen Offset beispielsweise eine Zeitkonstante von T = 100 Se- kunden, für einen Gain beispielsweise eine Zeitkonstante von T = 200 Sekunden. Different time constants T can be used for different correction parameters KP. For an offset, for example, a time constant of T = 100 seconds, for a gain, for example, a time constant of T = 200 seconds.
Durch den Einsatz von Verzögerungsfunktionen bei der Kalibrierung können statistisch hochwertige Ergebnisse erzielt werden. Des Weiteren kann ein Einfluss von kurzzeitigen Fehlmessungen oder Effekten, wie beispielsweise eines temporären Eisansatzes, auf die zukünftige Berechnung des Schlagbiegemoments M gering gehalten werden. Statistically high-quality results can be achieved by using delay functions in the calibration. Furthermore, the influence of short-term incorrect measurements or effects, such as a temporary ice build-up, on the future calculation of the impact bending moment M can be kept low.
Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass vorzugsweise lediglich solche Sensorsignale S oder Kalibriervorgänge berücksichtigt werden, welche unter den oben genannten Randbe- dingungen erfasst wurden. Der Zeitraum des Vorliegens dieser Randbedingungen wird mit- tels eines Zeitzählers gemessen, so dass der reale Zeitabschnitt, welcher durch die Zeitkon- stante definiert wird, wesentlich länger sein kann. Beispielsweise kann ein PT1 -Glied mit einer eingestellten Zeitkonstanten von T = 100s zur Bestimmung des Offsets einen realen Zeitabschnitt von mehreren Tagen in der Vergangenheit berücksichtigen, wenn im Schnitt nur zweimal pro Tag für einen Zeitraum von zwei Sekunden Kalibriervorgänge unter den vorgegebenen Randbedingungen ausgeführt werden könnten. Mitarbeiter, die Reparaturen an der Windenergieanlage vornehmen, können die Zeitzähler und die Korrekturterme vor- zugsweise wieder zurücksetzen. However, it should be taken into account here that preferably only those sensor signals S or calibration processes are taken into account that were recorded under the above-mentioned boundary conditions. The time period of the presence of these boundary conditions is measured using a time counter, so that the real time period, which is defined by the time constant, can be considerably longer. For example, a PT1 link with a set time constant of T = 100s to determine the offset can take into account a real time period from several days in the past, if on average calibration processes could only be carried out twice a day for a period of two seconds under the specified boundary conditions . Employees doing repairs on the wind turbine, the time counters and the correction terms can preferably be reset.
Nach einem Neustart der Windenergieanlage 1 kommen vorzugsweise kleinere Zeitkonstan- ten T zum Einsatz als im laufenden Betrieb. Hierdurch kann eine schnelle, wenn auch statis tisch ungenauere, Anpassung der Kalibrierfunktion nach einem Neustart erfolgen. Der lau- fende Betrieb wird hierbei vorzugsweise als Betrieb nach einem Zeitraum nach dem Neustart definiert, welcher ein bis zehn Mal dem Wert der zeitkonstante bei Neustart entspricht. Bei- spielsweise kann ein Wertepaar für die Zeitkonstanten Tk|ein = 15s und Tgroß = 150s betragen. Die Umschaltung erfolgt mithin automatisch, wenn die zuvor erwähnten Zeitzähler ein Mehr- faches der kleineren Zeitkonstante T der PT1 -Glied-Einstellung überschreitet. After the wind energy installation 1 has been restarted, smaller time constants T are preferably used than during operation. This means that the calibration function can be adjusted quickly, even if it is statistically less precise, after a restart. The current operation is preferably defined as operation after a period after the restart, which corresponds to one to ten times the value of the time constant at restart. For example, a pair of values for the time constants T k | ein = 15s and T large = 150s. The switchover therefore takes place automatically when the previously mentioned time counter exceeds a multiple of the smaller time constant T of the PT1 link setting.
Vorzugsweise werden für die Korrekturparameter KP Grenzwerte vorgegeben, wobei in ei- nem Arbeitsschritt 105 diese Grenzwerte mit den in Arbeitsschritt 104a, 104b ermittelten Werten der Korrekturparameter KP verglichen werden 105. Liegt der Wert eines Korrekturpa- rameters außerhalb des Grenzwertes oder Grenzwertbereichs, so wird vorzugsweise eine Warnmeldung oder Fehlermeldung ausgegeben 106. Auf der Grundlage dieser Meldung können Maßnahmen zum Schutz der Windenergieanlage getroffen werden. Beispielsweise kann der Betrieb der Windenergieanlage im Falle einer Fehlermeldung gedrosselt oder ge- stoppt werden. Zusätzlich kann, wie in Fig. 2 dargestellt, die Ausgabe der Korrekturparame- ter an die Korrekturfunktion bei Auftreten einer Fehlermeldung unterbunden werden. Limit values are preferably specified for the correction parameters KP, these limit values being compared in a work step 105 with the values of the correction parameters KP determined in work steps 104a, 104b. If the value of a correction parameter lies outside the limit value or limit value range, preference is given to a warning message or error message is issued 106. Measures to protect the wind turbine can be taken on the basis of this message. For example, the operation of the wind turbine can be throttled or stopped in the event of an error message. In addition, as shown in FIG. 2, the output of the correction parameters to the correction function can be prevented if an error message occurs.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den im Vorhergehenden beschriebenen Aus- führungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendung und den Aufbau in keiner Weise einschränken. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vo- rausgehenden Ausführungsbeispiele ein Leitfaden für die Umsetzung von wenigstens einer Ausführungsform gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, welcher sich aus den Ansprüchen und diesen äquiva- lenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezuqszeichenliste It is pointed out that the exemplary embodiments described above are only examples which in no way limit the scope of protection, the application and the structure. Rather, the person skilled in the art is given a guide for the implementation of at least one embodiment by the preceding exemplary embodiments, it being possible for various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, to be carried out without leaving the scope of protection which arises the claims and these equivalent combinations of features. Reference list
1 Windenergieanlage 1 wind turbine
2 Rotor 2 rotor
3a, 3b, 3c Rotorblatt 3a, 3b, 3c rotor blade
4 Rotornabe 4 rotor hub
5 Gondel 5 gondolas
6 Turm 10 System 6 tower 10 system
20 Positionserfassungseinrichtung20 position detection device
30 Schnittstelle 30 interface
40a, 40b Sensoreinrichtung 40a, 40b sensor device
50 Auswertungsmittel 50 evaluation tools
60 Steuermittel 60 control funds
100 Verfahren 100 procedures
101-106 Verfahrensschritte R Rotorachse 101-106 Process steps R rotor axis
E Rotorblattlängsachse E rotor blade longitudinal axis
A Drehachse A axis of rotation
WR Windrichtung P PositionssignalWR wind direction P position signal
R ReferenzdatenR reference data
S Sensorsignal M Blattbelastung S sensor signal M blade load
Claims
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