EP1544458A2

Blade pitch angle control for wind turbine

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einem Rotor mit mindestens einem Rotorblatt zur Umwandlung der Strömungsenergie des Windes in mechanische Energie, mit einer Verstellvorrichtung zur individuellen Verstellung mindestens eines Rotorblattes, mit einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Rotors in elektrische Energie und mit einer Wirkverbindung zwischen dem Rotor und dem Generator zur Übertragung der mechanischen Energie des Rotors auf den Generator. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten Probleme zu vermeiden und eine Windenergieanlage zur Verfügung zu stellen, bei der die Belastungen reduziert werden, die aufgrund lokaler und vorübergehender Spitzen in der Windgeschwindigkeit in Teilbereichen der Rotorfläche auftreten können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Windenergieanlage der eingangs genannten Art Messmittel vorgesehen sind, die die momentane Beanspruchung eines Teils der Windenergieanlage ermitteln, Steuermittel vorgesehen sind, die eine für die momentane Beanspruchung gewünschte Stellung mindestens eines Rotorblattes ermitteln und das Rotorblatt mit Hilfe der Verstellvorrichtung entsprechend verstellen und Verbindungsmittel vorgesehen sind, die die Verstellvorrichtung und die Messmittel mit den Steuermitteln verbinden.

EP1544458A2, drawing sheet 1
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22 claims: 16 independent, 6 dependent

  1. 1
    Windenergieanlage (1), mit einem Rotor (18) mit mindestens einem Rotorblatt (16) zur Umwandlung der Strömungsenergie des Windes in mechanische Energie, mit   einer Verstellvorrichtung (34, 36) zur individuellen Verstellung mindestens eines Rotorblattes (16), mit   einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie des Rotors (18) in elektrische Energie, mit   einer Wirkverbindung zwischen dem Rotor (18) und dem Generator zur Übertragung der mechanischen Energie des Rotors (18) auf den Generator, gekennzeichnet durch Messmittel (38, 40, 44),   die die momentane Beanspruchung eines Teils der Windenergieanlage (1) ermitteln, Steuermittel (8),   die eine für die momentane Beanspruchung gewünschte Stellung mindestens eines Rotorblattes (16) ermitteln und das Rotorblatt (16) mit Hilfe der Verstellvorrichtung (34, 36) entsprechend verstellen, und Verbindungsmittel (42, 46, 48, 50, 52),   die die Verstellvorrichtung (34, 36) und die Messmittel (38, 40,44) mit den Steuermitteln (8) verbinden.
  2. 2
    Windenergieanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des Rotorblattes (16) oder der Rotorblätter (16) ständig der momentanen Beanspruchung der Windenergieanlage (1) angepasst wird.
  3. 3
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) zur Ermittlung der Beanspruchung des Rotorblattes (16) eine am Rotorblatt (16) vorherrschende Windgeschwindigkeit ermitteln.
  4. 4
    Windenergieanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) zur Messung der Windgeschwindigkeit ein Anemometer aufweisen.
  5. 5
    Windenergieanlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anemometer auf dem Rotorblatt (16) angeordnet ist.
  6. 6
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) eine in einem Teilbereich des Rotors (18) vorherrschende mechanische Last ermitteln.
  7. 7
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) eine in einem verstellbaren Teilabschnitt des Rotors (18) vorherrschende Last ermitteln.
  8. 8
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) eine in dem verstellbaren Rotorblatt (16) vorherrschende Last ermitteln.
  9. 9
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Rotornabe (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) eine in der Rotornabe (14) vorherrschende Last ermitteln.
  10. 10
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Achszapfen (22) zur Lagerung des Rotors (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) eine in dem Achszapfen (22) vorherrschende Last ermitteln.
  11. 11
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Antriebswelle, die Rotor (18) und Generator direkt oder über ein Getriebe verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) eine in der Antriebswelle vorherrschende Last ermitteln.
  12. 12
    Windenergieanlage (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) zur Messung der Last Dehnungsstreifen (38, 40) aufweisen.
  13. 13
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) einen an dem zu verstellenden Rotorblatt (16) vorherrschenden Anströmwinkel des Windes ermitteln.
  14. 14
    Windenergieanlage (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (38, 40, 44) zur Messung des Anströmwinkels eine an dem Rotorblatt (16) angebrachte Windfahne (44) aufweisen.
  15. 15
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit mindestens zwei Rotorblättern, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rotorblatt (16) asynchron zu dem oder den anderen verstellbar ist.
  16. 16
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilabschnitt mindestens eines Rotorblattes (16) asynchron zu mindestens einem weiteren verstellbaren Teilabschnitt desselben Rotorblattes (16) oder zu dem oder den anderen Rotorblättern (16) oder deren Teilabschnitten verstellbar ist.
  17. 17
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die für eine bestimmte momentane Beanspruchung gewünschte Stellung des oder der Rotorblätter (16) über mit den Steuermitteln (8) verbundene Eingabemittel vorgeben läßt.
  18. 18
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (34, 36) zur Verstellung des Rotorblattes (16) einen Verstellmotor (34) und ein von diesem angetriebenes Verstellgetriebe (36) aufweist, wobei die Steuermittel (8) von dem Verstellgetriebe (36) einen Istwert über die momentane Stellung des Rotorblattes (16) erhalten und über den Verstellmotor (34) das Rotorblatt (16) verstellen.
  19. 19
    Windenergieanlage (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (8) die Verstellung des Rotorblattes (16) quasi gleichzeitig mit der Erfassung der Messwerte vornehmen.
  20. 20
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergieanlage (1) vom Horizontalachsentyp ist.
  21. 21
    Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (18) ein Luvläufer ist.
  22. 22
    Verfahren zur Anpassung einer Windenergieanlage (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche an nur in einem Teilbereich der Windenergieanlage (1) vorherrschende momentane Beanspruchungen, dadurch gekennzeichnet, dass von Messmitteln (38, 40, 44) die momentane Beanspruchung eines Teils der Windenergieanlage (1) ermittelt wird, von Steuermitteln (8) eine für die momentane Beanspruchung gewünschte Stellung mindestens eines Rotorblattes (16) ermittelt wird und das Rotorblatt (16) mit Hilfe der Verstellvorrichtung (34, 36) entsprechend verstellt wird, wobei die Verstellvorrichtung (34, 36) und die Messmittel (38, 40, 44) mit den Steuermitteln (8) mit Hilfe von Verbindungsmitteln (42, 46, 48, 50, 52) verbunden werden.
Independent claims22