[发明专利]用于设定转子叶片的桨距角的方法，用于设定桨距角的控制设备以及相关的风能设施

说明书

本发明涉及一种用于设定风能设施的转子的转子叶片(108)的桨距角(324)的方法、一种用于设定风能设施的转子的转子叶片的桨距角的控制设备和一种风能设施。本发明的用于设定风能设施(100)的转子(106)的转子叶片的桨距角(324)的方法尤其用于避免吸力侧的流动分离，其中为了设定桨距角(324)，转子叶片可借助于变桨驱动器(116，314)围绕转子叶片纵轴线(112)旋转运动，该方法包括如下步骤：确定(400)转子(106)的空气动力学功率(322)；根据空气动力学功率(322)求取(402)桨距角期望值(312)；和根据所求取的桨距角期望值(312)设定(404)桨距角(324)。

技术领域

本发明涉及一种用于设定风能设施的转子的转子叶片的桨距角的方法、一种用于设定风能设施的转子的转子叶片的桨距角的控制设备和一种风能设施。

背景技术

风能设施原则上是已知的，所述风能设施由风产生电功率。现代的风能设施通常涉及所谓的水平轴风能设施，其中转子轴基本上水平地设置并且转子叶片掠过基本上垂直的转子面。风能设施除了设置在吊舱上的转子以外通常包括塔，吊舱与转子围绕基本上竖直定向的轴可转动地设置在所述塔上。转子通常包括一个、两个或更多个同样长的转子叶片。转子叶片是细长的构件，所述构件通常由纤维增强塑料制成。

转子叶片通常具有从根部区域朝向转子叶片尖部延伸的转子叶片纵轴线。通常，转子叶片围绕所述转子叶片纵轴线可旋转调整，以便可以影响攻角。将转子叶片围绕转子叶片纵轴线的旋转调整通常借助于所谓的变桨驱动器进行。变桨驱动器通常位于转子的毂中，转子叶片设置在所述毂上。变桨驱动器通常具有电驱动器和传动小齿轮，所述传动小齿轮与转子叶片的齿部啮合进而可实现转子叶片的旋转调整。

设定桨距角的首要目的是，在额定风速下的转速调节和设备的空气动力学停止，其中所述空气动力学停止也理解为紧急停止。此外，设定桨距角的目的还在于，出现这样的攻角，使得既不在转子叶片的压力侧上也不在转子叶片的吸力侧上出现流动分离。虽然存在这些调整可能性，但是通常还是出现流动分离，尤其是在转子叶片的吸力侧上的流动分离。在吸力侧上的这种流动分离另外是由于空气动力学边界条件不是静态的而且所述边界条件连续地变化，使得可能需要桨距角的快速且连续的匹配。然而，桨距角的这种快速设定借助于当前应用的控制技术是不可实现或仅可受限制地实现。这尤其导致风能设施的受限的装机容量，尤其在风并非最优地转换为电能时引起所述受限的装机容量。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于设定风能设施的转子的转子叶片的桨距角的方法、一种用于设定风能设施的转子的转子叶片的桨距角的控制设备和一种风能设施，其减少或消除一个或多个所述缺点。尤其本发明的目的是，提供一种解决方案，其可实现尤其在空气密度低的情况下风能设施的较高的效率。

根据第一方面，开头提到的目的通过一种用于设定风能设施的转子的转子叶片的桨距角的方法来实现，所述方法尤其用于避免吸力侧的流动分离，其中为了设定桨距角，转子叶片能够借助于变桨驱动器围绕转子叶片纵轴线旋转地运动，所述方法包括如下步骤：确定转子的空气动力学功率；根据空气动力学功率求取桨距角期望值；和根据所求取的桨距角期望值设定桨距角。

桨距角尤其描述在转子叶片弦和风吹入方向之间的角度。桨距角通常可借助于变桨驱动器调整。转子叶片能够借助于变桨驱动器围绕转子叶片纵轴线旋转运动。通过转子围绕其转子叶片纵轴线的旋转运动来调整桨距角。

所述方法包括确定转子的空气动力学功率的步骤。空气动力学功率例如可以经由转子力矩确定。尤其优选的是，间接地考虑空气动力学功率。如下面还更详细阐述，空气动力学功率也可以由电功率确定。

在另一步骤中，所述方法包括根据空气动力学功率求取桨距角期望值。桨距角期望值尤其是用于桨距角的预设值，所述预设值在考虑空气动力学功率的情况下出于空气动力学观点基本上是最优的。