EP1524433A1

Wind turbine rotational speed control using two proximity sensors for rotational speed measurement

Abstract

Method for controlling the revolutions of a wind energy installation comprises calculating the relative number of revolutions using a transmitting arrangement having a transmitting section and a sensor arrangement with sensors which respond on the transmitting section between the transmitting arrangement and the sensor arrangement, measuring the time for the transmitting section between the two sensors, and calculating the number of revolutions. An independent claim is also included for an arrangement for controlling the revolutions of a wind energy installation. Preferred Features: The transmitting section is fixed to a rotating shaft (20) of the wind energy installation and the sensor arrangement is arranged in a stationary manner.

EP1524433A1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 8

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17 claims: 17 independent, 0 dependent

  1. 1
    Method for controlling the speed of a wind energy installation, in which, with the aid of an encoder arrangement with at least one encoder section and a sensor arrangement with at least two sensors (42, 44), which respond to the encoder section when there is a relative rotary movement between the encoder arrangement and the sensor arrangement, by evaluating the signals of the sensor arrangement Relative speed is calculated, the time t, which is one encoder section between two at a fixed distance from each other, Sensors (42, 44) arranged one behind the other in the direction of rotation are required, measured, and the speed n is calculated on the basis of the time t and the geometric conditions of the encoder and sensor arrangement, and an actual speed signal corresponding to the calculated speed is transmitted to a controller (36 ) is given, the at least one control signal ϑ i to an adjusting device (39) for blade adjustment of a rotor (10) when the actual speed signal deviates from a desired speed value. Verfahren zur Drehzahlregelung einer Windenergieanlage, bei dem mit Hilfe einer Geberanordnung mit mindestens einem Geberabschnitt und einer Sensoranordnung mit mindestens zwei Sensoren (42, 44) , welche bei einer relativen Drehbewegung zwischen Geberanordnung und Sensoranordnung auf den Geberabschnitt ansprechen, durch Auswertung der Signale der Sensoranordnung die Relativdrehzahl errechnet wird, wobei die Zeit t, die jeweils ein Geberabschnitt zwischen zwei im festen Abstand voneinander, in Drehrichtung hintereinander angeordneten Sensoren (42, 44) benötigt, gemessen wird, und anhand der Zeit t und den geometrischen Gegebenheiten von Geber- und Sensoranordnung die Drehzahl n errechnet wird, und wobei ein der errechneten Drehzahl entsprechendes Drehzahl-Istsignal auf einen Regler (36) gegeben wird, der mindestens ein Stellsignal ϑ i auf eine Verstellvorrichtung (39) für eine Blattverstellung eines Rotors (10) gibt, wenn das Drehzahl-Istsignal von einem Drehzahl-Sollwert abweicht.
  2. 2
    Method according to claim 1, characterized in that the encoder arrangement is connected in a rotationally fixed manner to a rotating shaft (20) of the wind energy installation and the sensor arrangement is arranged in a stationary manner. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberanordnung drehfest mit einer rotierenden Welle (20) der Windenergieanlage verbunden ist und die Sensoranordnung stationär angeordnet ist.
  3. 3
    Method according to claim 1, characterized in that the sensor arrangement is connected in a rotationally fixed manner to a rotating shaft of the wind energy installation and the encoder arrangement is arranged in a stationary manner. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung drehfest mit einer rotierenden Welle der Windenergieanlage verbunden ist und die Geberanordnung stationär angeordnet ist.
  4. 4
    Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two sensors (42, 44) are arranged at an angular distance (α) from each other in the direction of rotation and the speed n according to the formula n = α360°*t is calculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (42, 44) in Drehrichtung im Winkelabstand (α) voneinander angeordnet sind und die Drehzahl n nach der Formel n = α360°*t errechnet wird.
  5. 5
    Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two sensors (42, 44) are arranged in the direction of rotation at a distance s from one another which indicates the length of the circular chord, and the speed n is approximately calculated from the time t, the distance s and the circumference U of the circle, which the effective sensor sections describe, according to the formula n = s / (U * t). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (42, 44) in Drehrichtung in einem die Länge der Kreissehne angebenden Abstand s voneinander angeordnet sind und die Drehzahl n näherungsweise errechnet wird aus der Zeit t, dem Abstand s und dem Umfang U des Kreises, den die wirksamen Geberabschnitte beschreiben, nach der Formel n = s/(U * t).
  6. 6
    Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that for calibration purposes, the speed n1 is determined in a first step with the help of a single one of the sensors (42, 44), and in a second step the ratio s / U according to the formula s from a measurement of the time t preferably carried out at the same time as the first step / U = n1 * t is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu Kalibrierzwecken in einem ersten Schritt mit Hilfe jeweils eines einzelnen der Sensoren (42, 44) die Drehzahl n1 ermittelt wird, und in einem zweiten Schritt aus einer vorzugsweise zeitgleich zum ersten Schritt erfolgten Messung der Zeit t das Verhältnis s/U nach der Formel s/U = n1*t bestimmt wird.
  7. 7
    Method according to claim 6, characterized in that both measurement steps are carried out several times to increase the accuracy and the ratio s / U is determined as the mean value of the results of the individual measurements. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Meßschritte zur Erhöhung der Genauigkeit mehrfach durchgeführt werden und das Verhältnis s/U als Mittelwert der Ergebnisse der Einzelmessungen bestimmt wird.
  8. 8
    Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the speed during startup is determined in a first step with an approximate quotient s / U by the method according to one of claims 1 to 5, and a speed n1 is determined in a second step with the help of a single one of the sensors (42, 44) the time between activation of the sensor (42, 44) is measured by two or more adjacent encoder sections and in a third step the ratio s / U is newly determined and stored from a measurement of the time t approximately at the same time as the second step according to the formula s / U = n1 * t. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl bei der Inbetriebnahme in einem ersten Schritt mit einem angenäherten Quotienten s/U nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bestimmt wird, und in einem zweiten Schritt mit Hilfe jeweils eines einzelnen der Sensoren (42, 44) eine Drehzahl n1 ermittelt wird, indem die Zeit zwischen der Aktivierung des Sensors (42, 44) durch zwei oder mehr benachbarte Geberabschnitte gemessen wird und in einem dritten Schritt aus einer annähernd zeitgleich zum zweiten Schritt erfolgten Messung der Zeit t das Verhältnis s/U nach der Formel s/U = n1*t neu bestimmt und gespeichert wird.
  9. 9
    Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a sensor disk (32) has a number of radial cams (40) which are arranged at the same distance on the circumference of the sensor disk (32) and the sensors (42, 44) are proximity sensors. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geberscheibe (32) eine Anzahl von radialen Nocken (40) aufweist, die in gleichem Abstand auf dem Umfang der Geberscheibe (32) angeordnet sind und die Sensoren (42, 44) Näherungssensoren sind.
  10. 10
    Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a sensor disk has a number of axial cutouts or bores and the sensors are arranged axially. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geberscheibe eine Anzahl von axialen Aussparungen oder Bohrungen aufweist und die Sensoren axial angeordnet sind.
  11. 11
    Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the encoder arrangement or the encoder disk (32) is formed in one piece. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberanordnung oder die Geberscheibe (32) einteilig geformt ist.
  12. 12
    Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the encoder arrangement or the encoder disk is designed to be divided with the dividing line along a diameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberanordnung oder die Geberscheibe geteilt ausgeführt ist mit der Teilungslinie entlang einem Durchmesser.
  13. 13
    Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the encoder arrangement is mounted on the shaft train between a gear (18) and a generator (26). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberanordnung auf dem Wellenstrang zwischen einem Getriebe (18) und einem Generator (26) angebracht ist.
  14. 14
    Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the encoder arrangement is mounted on the shaft train between the wind rotor (10) and the transmission (18). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberanordnung auf dem Wellenstrang zwischen dem Windrotor (10) und dem Getriebe (18) angebracht ist.
  15. 15
    Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the encoder arrangement is formed by a locking disk (28) or a screw flange. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberanordnung von einer Arretierscheibe (28) oder einem Schraubenflansch gebildet ist.
  16. 16
    Method for regulating the speed of a wind energy installation, in which, with the aid of an encoder arrangement with at least one encoder section and a sensor arrangement with at least two sensors (42, 44), which respond to the encoder section when there is a relative rotary movement between the encoder arrangement and the sensor arrangement, by evaluating the signals of the sensor arrangement Relative speed is calculated, the time t, each a transmitter section between two at a fixed distance from each other, Sensors (42, 44) arranged one behind the other in the direction of rotation are required, measured and the speed n is calculated on the basis of the time t and the geometric conditions of the encoder and sensor arrangement, and an actual speed signal corresponding to the calculated speed is transmitted to a controller (36) is given to determine a torque control signal (Mgene) of a generator (26) which is passed to a converter (38) connected downstream of the generator (26). Verfahren zur Drehzahlregelung einer Windenergieanlage, bei dem mit Hilfe einer Geberanordnung mit mindestens einem Geberabschnitt und einer Sensoranordnung mit mindestens zwei Sensoren (42, 44) , welche bei einer relativen Drehbewegung zwischen Geberanordnung und Sensoranordnung auf den Geberabschnitt ansprechen, durch Auswertung der Signale der Sensoranordnung die Relativdrehzahl errechnet wird, wobei die Zeit t, die jeweils einen Geberabschnitt zwischen zwei im festen Abstand voneinander, in Drehrichtung hintereinander angeordneter Sensoren (42, 44) benötigt, gemessen wird und anhand der Zeit t und den geometrischen Gegebenheiten von Geber- und Sensoranordnung die Drehzahl n errechnet wird, und wobei ein der errechneten Drehzahl entsprechendes Drehzahl-Istsignal auf einen Regler (36) gegeben wird zur Bestimmung eines Momenten-Stellsignals (Mgen) eines Generators (26), das auf einen dem Generator (26) nachgeschalteten Umrichter (38) gegeben wird.
  17. 17
    Anordnung zur Drehzahlregelung bei Windkraftanlagen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16. Arrangement for speed control in wind turbines for carrying out the method according to one of claims 1 to 16.
Independent claims17