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1. WO2020109219 - PROCÉDÉ ET SYSTÈME PERMETTANT DE FAIRE FONCTIONNER UNE ÉOLIENNE

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[ DE ]

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, die

einen um eine Rotorachse (R) drehbaren Rotor (130) mit wenigstens zwei individuell um ihre Blattachse (B) verstellbaren Rotorblättern (30) und

einen Nachführantrieb (20) zum Windnachführen des Rotors um eine Gierachse (G) aufweist,

wobei in einem Nachführbetriebsmodus Blattwinkel der Rotorblätter um ihre

Blattachse zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den

Nachführantrieb verstellt werden (S240), wobei

- der Nachführantrieb zum Windnachführen des Rotors um die Gierachse um eine vorgegebene Wartezeit nach der Blattwinkelverstellung der Rotorblätter um ihre Blattachse zur Unterstützung dieser Windnachführbewegung aktiviert wird (S260); und/oder

- eine kommandierte Phasenverschiebung einer Amplitude dieser

Blattwinkelverstellung gegenüber einer rotorfesten Referenzwinkellage um die

Rotorachse in Abhängigkeit von einer Rotordrehfrequenz des Rotors um die Rotorachse dynamisch verstellt wird (S230).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit in

Abhängigkeit von einer Rotordrehfrequenz, einer Windgeschwindigkeit und/oder einem Rotordrehmoment um die Rotorachse vorgegeben wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachführantrieb zum Windnachführen des Rotors um die Gierachse zusammen mit der Blattwinkelverstellung der Rotorblätter um ihre Blattachse zur Unterstützung dieser Windnachführbewegung oder um eine vorgegebene Vorlaufzeit vor dieser Blattwinkelverstellung deaktiviert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit wenigstens 0,25 Sekunden und/oder höchstens 30 Sekunden beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kommandierte Phasenverschiebung zusätzlich einen von der Rotordrehfrequenz unabhängigen statischen Anteil aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kommandierte Phasenverschiebung für einen ersten Wert der Rotordrehfrequenz einen ersten Phasenverschiebungswert und für einen größeren zweiten Wert der Rotordrehfrequenz einen größeren zweiten Phasenverschiebungswert aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:

- Ermitteln (S210) eines Windnachführbedarfs;

- Ermitteln (S230) der Amplitude der Blattwinkelverstellung zur Unterstützung der Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb; und

- Einstellen (S240) der individuellen Blattwinkel der Rotorblätter auf Basis dieser Amplitude,

wobei das Verfahren die Schritte:

- Ermitteln (S230) einer Rotordrehfrequenz;

- Ermitteln (S230) einer Phasenverschiebung der Amplitude in Abhängigkeit von der Rotordrehfrequenz; und

- Einstellen (S240) der individuellen Blattwinkel der Rotorblätter auf Basis dieser Phasenverschiebung;

und/oder den Schritt:

- Aktivieren (S260) des Nachführantriebs zum Windnachführen des Rotors um die Gierachse um eine vorgegebene Wartezeit nach Aktivieren der

Blattwinkelverstellung der Rotorblätter um ihre Blattachse zur Unterstützung dieser Windnachführbewegung

aufweist.

8. System zum Betreiben einer Windenergieanlage, die einen um eine Rotorachse (R) drehbaren Rotor (130) mit wenigstens zwei individuell um ihre Blattachse (B) verstellbaren Rotorblättern (30) und einen Nachführantrieb (20) zum Windnachführen des Rotors um eine Gierachse (G) aufweist,

wobei das System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der

vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist:

- Mittel zum Verstellen von Blattwinkeln der Rotorblätter um ihre Blattachse zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb in einem Nachführbetriebsmodus sowie

- Mittel zum Aktivieren des Nachführantriebs zum Windnachführen des Rotors um die Gierachse um eine vorgegebene Wartezeit nach der Blattwinkelverstellung der Rotorblätter um ihre Blattachse zur Unterstützung dieser Windnachführbewegung wird; und/oder

- Mittel zum dynamischen Verstellen einer kommandierten Phasenverschiebung einer Amplitude dieser Blattwinkelverstellung gegenüber einer rotorfesten

Referenzwinkellage um die Rotorachse in Abhängigkeit von einer

Rotordrehfrequenz des Rotors um die Rotorachse.

9. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, die

einen um eine Rotorachse (R) drehbaren Rotor (130) mit wenigstens zwei individuell um ihre Blattachse (B) verstellbaren Rotorblättern (30) und

einen Nachführantrieb (20) zum Windnachführen des Rotors um eine Gierachse (G) aufweist,

wobei in einem Nachführbetriebsmodus Blattwinkel der Rotorblätter um ihre

Blattachse zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den

Nachführantrieb verstellt werden (S160),

wobei eine Amplitude dieser Blattwinkelverstellung in Abhängigkeit von

- einem Rotordrehmoment um die Rotorachse und/oder

- einer Windnachführungsrichtung des Rotors um die Gierachse

verstellt wird (S145, S155); und/oder wobei

- die Blattwinkel in Abhängigkeit von einer Amplitude dieser Blattwinkelverstellung zusätzlich um einen Vorhaltewinkel zur Einhaltung eines minimalen Blattwinkels verstellt werden (S160).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der

Blattwinkelverstellung zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb gleich Null ist, falls das Rotordrehmoment einen vorgegebenen Drehmomentgrenzwert unterschreitet.

1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotordrehmoment auf Basis eines Drehmoment-Sollwertes ermittelt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Blattwinkelverstellung zur Unterstützung einer

Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb bei einer ersten

Windnachführungsrichtung und die Amplitude der Blattwinkelverstellung zur

Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb bei einer

hierzu gegensinnigen zweiten Windnachführungsrichtung einen, insbesondere vorgegebenen und/oder konstanten oder von einem Rotordrehmoment abhängigen, Offset aufweisen.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattwinkel kollektiv um den Vorhaltewinkel verstellt werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Ermitteln (S1 10) eines Windnachführbedarfs;

- Ermitteln (S130, S145, S155) der Amplitude der Blattwinkelverstellung zur

Unterstützung der Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb; und

- Einstellen (S160) der individuellen Blattwinkel der Rotorblätter auf Basis dieser Amplitude,

wobei diese Amplitude in Abhängigkeit von einem Rotordrehmoment um die

Rotorachse und/oder einer Windnachführungsrichtung des Rotors um die Gierachse ermittelt wird (S140 - S155) und/oder die Blattwinkel in Abhängigkeit von einem ermittelten Vorhaltewinkel zur Einhaltung eines minimalen Blattwinkels eingestellt werden (S160).

15. System zum Betreiben einer Windenergieanlage, die einen um eine Rotorachse (R) drehbaren Rotor (130) mit wenigstens zwei individuell um ihre Blattachse (B) verstellbaren Rotorblättern (30) und einen Nachführantrieb (20) zum Windnachführen des Rotors um eine Gierachse (G) aufweist,

wobei das System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der

vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist:

- Mittel zum Verstellen von Blattwinkeln der Rotorblätter um ihre Blattachse zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb in einem Nachführbetriebsmodus sowie

- Mittel zum Verstellen einer Amplitude dieser Blattwinkelverstellung in Abhängigkeit von einem Rotordrehmoment um die Rotorachse und/oder einer

Windnachführungsrichtung des Rotors um die Gierachse; und/oder

- Mittel zum Verstellen der Blattwinkel zur Einhaltung eines minimalen Blattwinkels zusätzlich um einen Vorhaltewinkel in Abhängigkeit von einer Amplitude dieser Blattwinkelverstellung .

16. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, die

einen um eine Rotorachse (R) drehbaren Rotor (130) mit wenigstens zwei individuell um ihre Blattachse (B) verstellbaren Rotorblättern (30) und

einen Nachführantrieb (20) zum Windnachführen des Rotors um eine Gierachse (G) aufweist,

wobei in einem Nachführbetriebsmodus Blattwinkel der Rotorblätter um ihre

Blattachse zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den

Nachführantrieb verstellt werden (S40, S60),

wobei eine Amplitude dieser Blattwinkelverstellung

- um oder auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird (S55), falls eine

Giergeschwindigkeit des Rotors um die Gierachse in einem vorgegebenen Reduzier-Geschwindigkeitsbereich liegt, der eine untere

Reduzier-Geschwindigkeitsgrenze aufweist; und/oder

- um oder auf einen vorgegebenen Wert erhöht wird, falls eine Giergeschwindigkeit des Rotors um die Gierachse in einem vorgegebenen

Erhöhungs-Geschwindigkeitsbereich liegt, der eine obere

Erhöhungs-Geschwindigkeitsgrenze aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem

Nachführbetriebsmodus die Amplitude der Blattwinkelverstellung zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb

- um oder auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird, falls die Giergeschwindigkeit in einem vorgegebenen zweiten Reduzier-Geschwindigkeitsbereich liegt, der eine zweite untere Reduzier-Geschwindigkeitsgrenze aufweist; und/oder

- um oder auf einen vorgegebenen Wert erhöht wird, falls die Giergeschwindigkeit in einem vorgegebenen zweiten Erhöhungs-Geschwindigkeitsbereich liegt, der eine zweite obere Erhöhungs-Geschwindigkeitsgrenze aufweist.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Nachführbetriebsmodus

- wenigstens ein, insbesondere wenigstens zwei, und/oder höchstens vier

Reduzier-Geschwindigkeitsbereiche, insbesondere genau ein oder zwei

Reduzier-Geschwindigkeitsbereiche, vorgesehen sind, für die die Amplitude der Blattwinkelverstellung jeweils geschwindigkeitsbereichspezifisch reduziert wird; und/oder

- wenigstens ein, insbesondere wenigstens zwei, und/oder höchstens vier

Erhöhungs-Geschwindigkeitsbereiche, insbesondere genau ein oder zwei Erhöhungs-Geschwindigkeitsbereiche, vorgesehen sind, für die die Amplitude der Blattwinkelverstellung jeweils geschwindigkeitsbereichspezifisch erhöht wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeitsbereich sich über wenigstens 0,05° pro Sekunde erstreckt.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Ermitteln (S10) eines Windnachführbedarfs;

- Ermitteln (S30) der Amplitude der Blattwinkelverstellung zur Unterstützung der Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb;

- Einstellen (S40) der individuellen Blattwinkel der Rotorblätter auf Basis dieser Amplitude

- Ermitteln (S40) eines Ist-Wertes der Giergeschwindigkeit des Rotors um die

Gierachse;

- stufenförmiges Reduzieren (S55) der ermittelten Amplitude, falls der Ist-Wert einen oder mehrere vorgegebene Geschwindigkeitsgrenzen überschreitet; und/oder stufenförmiges Erhöhen der ermittelten Amplitude, falls der Ist-Wert einen oder mehrere vorgegebene Geschwindigkeitsgrenzen unterschreitet; sowie

- Einstellen (S60) der individuellen Blattwinkel der Rotorblätter auf Basis dieser Amplitude.

21. System zum Betreiben einer Windenergieanlage, die einen um eine Rotorachse (R) drehbaren Rotor (130) mit wenigstens zwei individuell um ihre Blattachse (B) verstellbaren Rotorblättern (30) und einen Nachführantrieb (20) zum Windnachführen des Rotors um eine Gierachse (G) aufweist,

wobei das System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der

vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist:

- Mittel zum Verstellen von Blattwinkeln der Rotorblätter um ihre Blattachse zur Unterstützung einer Windnachführbewegung durch den Nachführantrieb in einem Nachführbetriebsmodus sowie

- Mittel zum Reduzieren einer Amplitude dieser Blattwinkelverstellung um oder auf einen vorgegebenen Wert, falls eine Giergeschwindigkeit des Rotors um die

Gierachse in einem vorgegebenen Reduzier-Geschwindigkeitsbereich liegt, der eine untere Reduzier-Geschwindigkeitsgrenze aufweist; und/oder

- Mittel zum Erhöhen einer Amplitude dieser Blattwinkelverstellung um oder auf einen vorgegebenen Wert, falls eine Giergeschwindigkeit des Rotors um die Gierachse in einem vorgegebenen Erhöhungs-Geschwindigkeitsbereich liegt, der eine obere Erhöhungs-Geschwindigkeitsgrenze aufweist.

22. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.