用于根據(jù)風向跟蹤調整風能設備的轉子的方法和控制設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及用于根據(jù)風向跟蹤調整（化chfil虹en)風能設備的轉子的方法，設及 相應的控制設備，設及風能設備W及設及相應的計算機程序。
【背景技術】
[0002] 風能設備應將轉子平面總是盡可能垂直于來流（AnstrSmung)而被風通過地取向，W實現(xiàn)最優(yōu)的功率獲取。通過轉子與風向的垂直取向，還降低了轉子上的非對稱載荷，由此 總體上降低了設備的載荷。
[0003] 但是，在此因旋轉的轉子而產生的離屯、力（Kreise化raft)不允許對風力設備進行 頻繁的調整。此離屯、力引起主軸的支承件W及塔頭軸承的附加載荷。因此，僅當在風向和 實際取向之間的測量誤差超過一定的界限時才跟蹤調整風力設備的取向。因此應忍受：風 力設備具有平均的取向誤差且因此具有減小了的能量收益。

【發(fā)明內容】

[0004] 在此背景下，采用在此所提出的措施，根據(jù)主權利要求提出了用于根據(jù)風向跟蹤 調整風能設備的轉子的方法，還提出了使用此方法的控制設備，提出了風能設備，化及最后 提出了相應的計算機程序。有利的設計方案從各從屬權利要求和隨后的說明中得到。
[0005]提出了例如根據(jù)風向跟蹤調整風能設備的轉子的方法，其中，該方法具有如下步 驟： 提供用于轉子的調節(jié)信號，其中，用于轉子的每個轉子葉片的調節(jié)信號表示單獨地周 期性地匹配的偏轉-沖角份額（6161-4]131611￥；[證61曰]116；[1)，^便引起風力產生的、用于 跟蹤調整轉子的偏轉力矩。
[0006] 所述方法可W包括讀取適合用于跟蹤調整轉子的偏轉力矩的額定值的步驟。在此 情況下，在提供的步驟中，調節(jié)信號可W通過使用額定值被提供，W便引起風力產生的、用 于跟蹤調整轉子的偏轉力矩。通過額定值限定的偏轉力矩可W不等于零。轉子葉片可W 通過使用調節(jié)信號被如此調節(jié)，使得風力產生的偏轉力矩對應于通過額定值限定的偏轉力 矩，或者使得產生的偏轉力矩對應于通過額定值限定的偏轉力矩，其中，產生偏轉力矩由風 力產生的偏轉力矩和通過使用風能設備的方位調節(jié)裝置、例如通過使用馬達產生的偏轉力 矩組成。采用運種方式，通過使用轉子葉片產生至少起輔助作用的偏轉力矩，由此可W支持 風能設備的方位-驅動器。
[0007] 為了根據(jù)風向跟蹤調整轉子，所述方法可W包括讀取角度信號的步驟，所述角度 信號表示風向和轉子的轉動軸線之間的角度。在提供的步驟中，可W通過使用角度信號來 提供調節(jié)信號，W便引起風力產生的、用于減小角度的偏轉力矩。W此方式，風能設備的方 位-驅動器可W通過有針對性地通過轉子葉片產生至少起輔助作用的偏轉力矩而在根據(jù) 風向跟蹤調整轉子時起到支持作用。
[0008] 風能設備可W理解為風力設備或風車。風向可W是在風能設備的轉子平面上的風 的來流方向。角度信號可w從風向傳感器中讀取。為了確定角度，可w考慮風能設備或風 能設備的發(fā)電機艙的取向。調節(jié)信號可W是沖角信號。通過調節(jié)信號可W周期性地改變風 能設備的轉子葉片的沖角。在此，沖角循環(huán)地改變，W產生用于使機艙轉動的方位轉矩。
[0009] 在此提出的措施中，通過單獨的獎距調節(jié)達到了對于偏航角度（Yawwinkel)的改 進的調節(jié)。由此可W對偏航驅動器（Yawantriebe)減載。此外，可W平衡離屯、力，從而在偏 航-運動時不出現(xiàn)風力設備的軸承的增大的載荷。因此，可W較為頻繁地根據(jù)風跟蹤調整 所述風力設備，而不出現(xiàn)不利的附加載荷（Me虹belas化ng)。由此實現(xiàn)了優(yōu)化的功率獲取， 且同時降低了由于傾斜來流導致的非對稱載荷。轉子葉片的獎矩可W稱為轉子葉片的沖 角。偏航角可W稱為方位角。
[0010] 此外，調節(jié)信號可W限定對于轉子的每個轉子葉片單獨地周期性地匹配的俯 仰-沖角份額，W便引起風力產生的、用于平衡轉子的巧螺力矩（Kreiselmoment)的俯仰力 矩。由此，可W減小由于巧螺力矩帶給風力設備的軸承的載荷。俯仰-沖角份額可W基于 轉子的轉速被估計。 W11] 此外，可W讀取轉子上的俯仰力矩。在此，可W通過使用俯仰力矩調節(jié)周期性的俯 仰-沖角份額。俯仰力矩可W被調節(jié)為零。由此，也可W校正來自風切變（Windscherung) 的影響。
[0012] 此外，在讀取的步驟中可W讀取轉子上的偏轉力矩。所述方法可W具有確定偏 轉-沖角份額的步驟，在所述步驟中當偏轉力矩大于偏轉力矩的額定值時，限制偏轉-沖角 份額。換言之，可W通過預先確定的額定-偏轉力矩引導轉子上的偏轉力矩，其中，偏轉-沖 角份額被一直放大直至達到額定-偏轉力矩。當超過額定-偏轉力矩時，降低偏轉-沖角 份額。
[0013] 此外，在提供的步驟中可W提供用于風力設備的方位驅動器的控制信號，W獲取 附加的、用于跟蹤調整轉子特別地用于減小角度的轉矩。也可W控制塔和機艙之間的制動 裝置和/或鎖止裝置。附加的轉矩可W確保機艙的轉動。
[0014] 調節(jié)信號可W在角度大于闊值時被提供。因此，可W避免由于反饋在總系統(tǒng)內導 致的躍起（Aufschwingen)。但可W通過在此所提出的措施比目前已知的措施明顯更早地進 行跟蹤調整。
[0015] 還提出了用于根據(jù)風向跟蹤調整風能設備的轉子的控制設備，其中，控制設備被 構造用于執(zhí)行所述方法的所有步驟。
[0016] 控制設備在此可W理解為電設備，所述電設備處理傳感器信號且根據(jù)所述傳感器 信號輸出控制信號和/或數(shù)據(jù)信號?？刂圃O備可W具有接口，所述接口可硬件和/或 軟件的方式構造。在硬件式的構造中，接口例如可W是包含控制設備的不同的功能的、所謂 的系統(tǒng)-ASIC的部分。但也可W使得接口是獨立的集成的電路，或者可W使得接口至少部 分地由分立的部件組成。在軟件式的構造中，接口可W是軟件模塊，例如在微控制器上除了 其他軟件模塊外具有所述軟件模塊。
[0017] 還提出了風能設備，所述風能設備包括：轉子，用于通過使用調節(jié)信號來調節(jié)轉子 的轉子葉片的沖角的調節(jié)裝置，和用于根據(jù)風向跟蹤調整轉子的所述控制設備。
[0018] 帶有程序代碼的計算機程序產品或計算機程序也是有利的，所述程序代碼可W存 儲在機器可讀取的載體上或存儲介質上，例如可W存儲在半導體存儲器、硬盤存儲器或光 學存儲器上，并且特別是當程序產品或程序在計算機或設備上執(zhí)行時，所述程序代碼用于 執(zhí)行、實施和/或控制根據(jù)前述實施方式中任一個所述方法的步驟。
【附圖說明】
[0019] W下借助于附圖示例地詳細解釋本發(fā)明。各圖為： 圖1示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設備的風能設備的圖示；和 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于根據(jù)風向跟蹤調整風能設備的轉子的方法的 流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 相同的或類似的元件可W提供W相同的或類似的附圖標號。此外，說明書W及權 利要求包含組合中的多個特征。在此，對于本領域技術人員顯見的是，運些特征也可W被單 獨地考慮，或者運些特征可W組合為其他、在此未詳細描述的組合。
[0021] 圖1示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制設備102的風能設備100的圖示?？?制設備102具有用于讀取的裝置104和用于提供的裝置106。
[0022] 風能設備100具有塔架108,在所述塔架上水平可轉動地支承了發(fā)電機艙110。在 發(fā)電機艙110或機艙110內布置有發(fā)電機，所述發(fā)電機通過轉子軸由風能設備100的轉子 112驅動。轉子112相對于發(fā)電機軸向地布置。在轉子112和發(fā)電機之間可W布置變速器。 轉子112在此具有Ξ個轉子葉片114,所述轉子葉片可轉動地支承在轉子112的轉子輪穀 內，W便可W調節(jié)轉子葉片114的沖角。轉子葉片相互間W120度的角度布置。轉子葉片 114在轉子112的轉子平面116內轉動。在此，轉子平面116由于安全原因具有漏斗形狀， 因為轉子葉片114W大于90度的角度相對于轉子112的旋轉軸線118取向，W便在經(jīng)過塔 架108時與塔架108保持足夠的距離。附加地，轉動軸線118可W相對于塔108W大于90 度的角度取向。
[0023] 為了實現(xiàn)盡可能大的效率，有利的是使轉子112W最大的投影面積在風120中轉 動。換言之，當風120或風向120垂直于轉子平面116或沿轉子軸線118的方向取向時，達 到最高的效率。為此，機艙110與轉子112方位地（azimutal)或水平地可轉動。機艙110 可W僅機械地即通過使用至少一個馬達被轉動。
[0024] 當風120傾斜地到達轉子平面116上時，轉子112的有效投影面積減小。因為轉 子平面116為錐形，所W在傾斜來流到轉子112上的情況下，塔架108右側的投影面積的第 一部分面積和塔架108左側的投影面積的第二部分面積大小不同。作用到較大的部分面積 上的風力比作用到較小的部分面積上的風力更大。因此，使得轉子112進一步從風120中 轉動的轉矩作用到機艙110上。在跟蹤調整風能設備100時，除了摩擦外此轉矩必須通過 方位-驅動器克服。
[0025] 控制設備120為此被構造用于例如根據(jù)風向120跟蹤調整風能設備100的轉子 112。為此，根據(jù)此實施例，由用于讀取參考信號122的裝置104讀取角度信號122。角度信 號122表示風向120和轉子112的轉動軸線118之間的角度124,且可W由用于檢測角度 124的檢測裝置提供，所述檢測裝置可W例如布置在發(fā)電機艙110內。檢測裝置可W具有 適合于此的測量裝置，或者與運些測量裝置聯(lián)接。用于讀取的裝置104可W稱為讀取接口 104。由用于提供的裝置106通過使用角度124提供用于轉子112的調節(jié)信號126。在此， 調節(jié)信號126對于轉子112的每個轉子葉片114限定了單獨地周期性地匹配的偏轉-沖角 份額，通過所述偏轉-沖角份額在轉子葉片114上可W引起用于減小角度124的、風力產生 的偏轉力矩128。風力產生的偏轉力矩128在此具有一工作方向，通過該工作方向使得轉子 軸線118轉動到風中。調節(jié)信號126可W被用于調節(jié)轉子葉片114的沖角的調節(jié)設備用于 調節(jié)轉子葉片114,使得通過風120作用到轉子葉片114上的力引起偏轉力矩128,通過所 述偏轉力矩使得轉子112轉動到風120中。調節(jié)裝置可W包括用于調節(jié)轉子葉片114的馬 達或與運些馬達聯(lián)接。用于形成風力產生的偏轉力矩128的調節(jié)信號例如可W在角度124 超過預先確定的闊值時被提供。
[00%] 根據(jù)一種實施例，由用于讀取的裝置104讀取參考信號112,所述參考信號具有適 合用于跟蹤調整轉子的偏轉力矩的額定值的形式。由用于提供的裝置106通過使用額定值 提供用于轉子112的調節(jié)信號126。在此，調節(jié)信號126對于轉子112的每個轉子葉片114 預先給定了單獨地周期性地匹配的偏轉-沖角份額，通過所述偏轉-沖角份額在轉子葉片 114上可W產生風力產生的偏轉力矩128,所述偏轉力矩適合于使得在風能設備上實際作 用的偏轉力矩接