用于根據(jù)風(fēng)向跟蹤調(diào)整風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子的方法和控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于根據(jù)風(fēng)向跟蹤調(diào)整（化chfil虹en)風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子的方法，設(shè)及 相應(yīng)的控制設(shè)備，設(shè)及風(fēng)能設(shè)備W及設(shè)及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能設(shè)備應(yīng)將轉(zhuǎn)子平面總是盡可能垂直于來流（AnstrSmung)而被風(fēng)通過地取向，W實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的功率獲取。通過轉(zhuǎn)子與風(fēng)向的垂直取向，還降低了轉(zhuǎn)子上的非對稱載荷，由此 總體上降低了設(shè)備的載荷。
[0003] 但是，在此因旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生的離屯、力（Kreise化raft)不允許對風(fēng)力設(shè)備進(jìn)行 頻繁的調(diào)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(dāng)在風(fēng)向和 實(shí)際取向之間的測量誤差超過一定的界限時(shí)才跟蹤調(diào)整風(fēng)力設(shè)備的取向。因此應(yīng)忍受：風(fēng) 力設(shè)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(nèi)容】

[0004] 在此背景下，采用在此所提出的措施，根據(jù)主權(quán)利要求提出了用于根據(jù)風(fēng)向跟蹤 調(diào)整風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子的方法，還提出了使用此方法的控制設(shè)備，提出了風(fēng)能設(shè)備，化及最后 提出了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序。有利的設(shè)計(jì)方案從各從屬權(quán)利要求和隨后的說明中得到。
[0005]提出了例如根據(jù)風(fēng)向跟蹤調(diào)整風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子的方法，其中，該方法具有如下步 驟： 提供用于轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)信號，其中，用于轉(zhuǎn)子的每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的調(diào)節(jié)信號表示單獨(dú)地周 期性地匹配的偏轉(zhuǎn)-沖角份額（6161-4]131611￥；[證61曰]116；[1)，^便引起風(fēng)力產(chǎn)生的、用于 跟蹤調(diào)整轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)力矩。
[0006] 所述方法可W包括讀取適合用于跟蹤調(diào)整轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)力矩的額定值的步驟。在此 情況下，在提供的步驟中，調(diào)節(jié)信號可W通過使用額定值被提供，W便引起風(fēng)力產(chǎn)生的、用 于跟蹤調(diào)整轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)力矩。通過額定值限定的偏轉(zhuǎn)力矩可W不等于零。轉(zhuǎn)子葉片可W 通過使用調(diào)節(jié)信號被如此調(diào)節(jié)，使得風(fēng)力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩對應(yīng)于通過額定值限定的偏轉(zhuǎn)力 矩，或者使得產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩對應(yīng)于通過額定值限定的偏轉(zhuǎn)力矩，其中，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩由風(fēng) 力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩和通過使用風(fēng)能設(shè)備的方位調(diào)節(jié)裝置、例如通過使用馬達(dá)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力 矩組成。采用運(yùn)種方式，通過使用轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生至少起輔助作用的偏轉(zhuǎn)力矩，由此可W支持 風(fēng)能設(shè)備的方位-驅(qū)動器。
[0007] 為了根據(jù)風(fēng)向跟蹤調(diào)整轉(zhuǎn)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(fēng)向和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)信號，W便引起風(fēng)力產(chǎn)生的、用于減小角度的偏轉(zhuǎn)力矩。W此方式，風(fēng)能設(shè)備的方 位-驅(qū)動器可W通過有針對性地通過轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生至少起輔助作用的偏轉(zhuǎn)力矩而在根據(jù) 風(fēng)向跟蹤調(diào)整轉(zhuǎn)子時(shí)起到支持作用。
[0008] 風(fēng)能設(shè)備可W理解為風(fēng)力設(shè)備或風(fēng)車。風(fēng)向可W是在風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子平面上的風(fēng) 的來流方向。角度信號可w從風(fēng)向傳感器中讀取。為了確定角度，可w考慮風(fēng)能設(shè)備或風(fēng) 能設(shè)備的發(fā)電機(jī)艙的取向。調(diào)節(jié)信號可W是沖角信號。通過調(diào)節(jié)信號可W周期性地改變風(fēng) 能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的沖角。在此，沖角循環(huán)地改變，W產(chǎn)生用于使機(jī)艙轉(zhuǎn)動的方位轉(zhuǎn)矩。
[0009] 在此提出的措施中，通過單獨(dú)的獎距調(diào)節(jié)達(dá)到了對于偏航角度（Yawwinkel)的改 進(jìn)的調(diào)節(jié)。由此可W對偏航驅(qū)動器（Yawantriebe)減載。此外，可W平衡離屯、力，從而在偏 航-運(yùn)動時(shí)不出現(xiàn)風(fēng)力設(shè)備的軸承的增大的載荷。因此，可W較為頻繁地根據(jù)風(fēng)跟蹤調(diào)整 所述風(fēng)力設(shè)備，而不出現(xiàn)不利的附加載荷（Me虹belas化ng)。由此實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的功率獲取， 且同時(shí)降低了由于傾斜來流導(dǎo)致的非對稱載荷。轉(zhuǎn)子葉片的獎矩可W稱為轉(zhuǎn)子葉片的沖 角。偏航角可W稱為方位角。
[0010] 此外，調(diào)節(jié)信號可W限定對于轉(zhuǎn)子的每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片單獨(dú)地周期性地匹配的俯 仰-沖角份額，W便引起風(fēng)力產(chǎn)生的、用于平衡轉(zhuǎn)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(fēng)力設(shè)備的軸承的載荷。俯仰-沖角份額可W基于 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速被估計(jì)。 W11] 此外，可W讀取轉(zhuǎn)子上的俯仰力矩。在此，可W通過使用俯仰力矩調(diào)節(jié)周期性的俯 仰-沖角份額。俯仰力矩可W被調(diào)節(jié)為零。由此，也可W校正來自風(fēng)切變（Windscherung) 的影響。
[0012] 此外，在讀取的步驟中可W讀取轉(zhuǎn)子上的偏轉(zhuǎn)力矩。所述方法可W具有確定偏 轉(zhuǎn)-沖角份額的步驟，在所述步驟中當(dāng)偏轉(zhuǎn)力矩大于偏轉(zhuǎn)力矩的額定值時(shí)，限制偏轉(zhuǎn)-沖角 份額。換言之，可W通過預(yù)先確定的額定-偏轉(zhuǎn)力矩引導(dǎo)轉(zhuǎn)子上的偏轉(zhuǎn)力矩，其中，偏轉(zhuǎn)-沖 角份額被一直放大直至達(dá)到額定-偏轉(zhuǎn)力矩。當(dāng)超過額定-偏轉(zhuǎn)力矩時(shí)，降低偏轉(zhuǎn)-沖角 份額。
[0013] 此外，在提供的步驟中可W提供用于風(fēng)力設(shè)備的方位驅(qū)動器的控制信號，W獲取 附加的、用于跟蹤調(diào)整轉(zhuǎn)子特別地用于減小角度的轉(zhuǎn)矩。也可W控制塔和機(jī)艙之間的制動 裝置和/或鎖止裝置。附加的轉(zhuǎn)矩可W確保機(jī)艙的轉(zhuǎn)動。
[0014] 調(diào)節(jié)信號可W在角度大于闊值時(shí)被提供。因此，可W避免由于反饋在總系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo) 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(jìn) 行跟蹤調(diào)整。
[0015] 還提出了用于根據(jù)風(fēng)向跟蹤調(diào)整風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子的控制設(shè)備，其中，控制設(shè)備被 構(gòu)造用于執(zhí)行所述方法的所有步驟。
[0016] 控制設(shè)備在此可W理解為電設(shè)備，所述電設(shè)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(shè)備可W具有接口，所述接口可硬件和/或 軟件的方式構(gòu)造。在硬件式的構(gòu)造中，接口例如可W是包含控制設(shè)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(dú)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(gòu)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(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備包括：轉(zhuǎn)子，用于通過使用調(diào)節(jié)信號來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)子葉片的沖角的調(diào)節(jié)裝置，和用于根據(jù)風(fēng)向跟蹤調(diào)整轉(zhuǎn)子的所述控制設(shè)備。
[0018] 帶有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)程序也是有利的，所述程序代碼可W存 儲在機(jī)器可讀取的載體上或存儲介質(zhì)上，例如可W存儲在半導(dǎo)體存儲器、硬盤存儲器或光 學(xué)存儲器上，并且特別是當(dāng)程序產(chǎn)品或程序在計(jì)算機(jī)或設(shè)備上執(zhí)行時(shí)，所述程序代碼用于 執(zhí)行、實(shí)施和/或控制根據(jù)前述實(shí)施方式中任一個(gè)所述方法的步驟。
【附圖說明】
[0019] W下借助于附圖示例地詳細(xì)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(shí)施例的控制設(shè)備的風(fēng)能設(shè)備的圖示；和 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于根據(jù)風(fēng)向跟蹤調(diào)整風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子的方法的 流程圖。
【具體實(shí)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(biāo)號。此外，說明書W及權(quán) 利要求包含組合中的多個(gè)特征。在此，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯見的是，運(yùn)些特征也可W被單 獨(dú)地考慮，或者運(yùn)些特征可W組合為其他、在此未詳細(xì)描述的組合。
[0021] 圖1示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制設(shè)備102的風(fēng)能設(shè)備100的圖示。控 制設(shè)備102具有用于讀取的裝置104和用于提供的裝置106。
[0022] 風(fēng)能設(shè)備100具有塔架108,在所述塔架上水平可轉(zhuǎn)動地支承了發(fā)電機(jī)艙110。在 發(fā)電機(jī)艙110或機(jī)艙110內(nèi)布置有發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)通過轉(zhuǎn)子軸由風(fēng)能設(shè)備100的轉(zhuǎn)子 112驅(qū)動。轉(zhuǎn)子112相對于發(fā)電機(jī)軸向地布置。在轉(zhuǎn)子112和發(fā)電機(jī)之間可W布置變速器。 轉(zhuǎn)子112在此具有Ξ個(gè)轉(zhuǎn)子葉片114,所述轉(zhuǎn)子葉片可轉(zhuǎn)動地支承在轉(zhuǎn)子112的轉(zhuǎn)子輪穀 內(nèi)，W便可W調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片114的沖角。轉(zhuǎn)子葉片相互間W120度的角度布置。轉(zhuǎn)子葉片 114在轉(zhuǎn)子112的轉(zhuǎn)子平面116內(nèi)轉(zhuǎn)動。在此，轉(zhuǎn)子平面116由于安全原因具有漏斗形狀， 因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片114W大于90度的角度相對于轉(zhuǎn)子112的旋轉(zhuǎn)軸線118取向，W便在經(jīng)過塔 架108時(shí)與塔架108保持足夠的距離。附加地，轉(zhuǎn)動軸線118可W相對于塔108W大于90 度的角度取向。
[0023] 為了實(shí)現(xiàn)盡可能大的效率，有利的是使轉(zhuǎn)子112W最大的投影面積在風(fēng)120中轉(zhuǎn) 動。換言之，當(dāng)風(fēng)120或風(fēng)向120垂直于轉(zhuǎn)子平面116或沿轉(zhuǎn)子軸線118的方向取向時(shí)，達(dá) 到最高的效率。為此，機(jī)艙110與轉(zhuǎn)子112方位地（azimutal)或水平地可轉(zhuǎn)動。機(jī)艙110 可W僅機(jī)械地即通過使用至少一個(gè)馬達(dá)被轉(zhuǎn)動。
[0024] 當(dāng)風(fēng)120傾斜地到達(dá)轉(zhuǎn)子平面116上時(shí)，轉(zhuǎn)子112的有效投影面積減小。因?yàn)檗D(zhuǎn) 子平面116為錐形，所W在傾斜來流到轉(zhuǎn)子112上的情況下，塔架108右側(cè)的投影面積的第 一部分面積和塔架108左側(cè)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(fēng)力比作用到較小的部分面積上的風(fēng)力更大。因此，使得轉(zhuǎn)子112進(jìn)一步從風(fēng)120中 轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩作用到機(jī)艙110上。在跟蹤調(diào)整風(fēng)能設(shè)備100時(shí)，除了摩擦外此轉(zhuǎn)矩必須通過 方位-驅(qū)動器克服。
[0025] 控制設(shè)備120為此被構(gòu)造用于例如根據(jù)風(fēng)向120跟蹤調(diào)整風(fēng)能設(shè)備100的轉(zhuǎn)子 112。為此，根據(jù)此實(shí)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(fēng)向120和轉(zhuǎn)子112的轉(zhuǎn)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(jī)艙110內(nèi)。檢測裝置可W具有 適合于此的測量裝置，或者與運(yùn)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(zhuǎn)子112的調(diào)節(jié)信號126。在此， 調(diào)節(jié)信號126對于轉(zhuǎn)子112的每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片114限定了單獨(dú)地周期性地匹配的偏轉(zhuǎn)-沖角 份額，通過所述偏轉(zhuǎn)-沖角份額在轉(zhuǎn)子葉片114上可W引起用于減小角度124的、風(fēng)力產(chǎn)生 的偏轉(zhuǎn)力矩128。風(fēng)力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩128在此具有一工作方向，通過該工作方向使得轉(zhuǎn)子 軸線118轉(zhuǎn)動到風(fēng)中。調(diào)節(jié)信號126可W被用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片114的沖角的調(diào)節(jié)設(shè)備用于 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片114,使得通過風(fēng)120作用到轉(zhuǎn)子葉片114上的力引起偏轉(zhuǎn)力矩128,通過所 述偏轉(zhuǎn)力矩使得轉(zhuǎn)子112轉(zhuǎn)動到風(fēng)120中。調(diào)節(jié)裝置可W包括用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片114的馬 達(dá)或與運(yùn)些馬達(dá)聯(lián)接。用于形成風(fēng)力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩128的調(diào)節(jié)信號例如可W在角度124 超過預(yù)先確定的闊值時(shí)被提供。
[00%] 根據(jù)一種實(shí)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(diào)整轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子112的調(diào)節(jié)信號126。在此，調(diào)節(jié)信號126對于轉(zhuǎn)子112的每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片114 預(yù)先給定了單獨(dú)地周期性地匹配的偏轉(zhuǎn)-沖角份額，通過所述偏轉(zhuǎn)-沖角份額在轉(zhuǎn)子葉片 114上可W產(chǎn)生風(fēng)力產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩128,所述偏轉(zhuǎn)力矩適合于使得在風(fēng)能設(shè)備上實(shí)際作 用的偏轉(zhuǎn)力矩接