用于确定塔的偏转的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定尤其是风力发电设备的塔(100)的偏转的方法，包括步骤：基于所述塔(100)的弯曲特性的模型以及取决于所述塔(100)的区域(102)的真实倾斜(a)的真实倾斜值来确定所述塔(100)的所述区域(102)的偏转(a)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于确定尤其是风力发电设备的塔的偏转的方法和装置，以及涉及偏转的应用，以便在偏转方向上控制塔的载荷。
技术介绍
对于具有水平轴和至少两个转子叶片的风能设备，通过同步地调整叶片角来如此调节在额定风速之上的转速，使得通过改变迎角(Anstellwinkel)以这样的方式改变气动升力以及从而改变传动力矩，使得设备在额定转速范围内能够得以保持。通过转子，设备遭受推力载荷，所述推力载荷导致塔头偏转。由于塔在偏转的方向上仅具有小的衰减，如此设计设备转速的调节使得不激励塔头的振荡是有利的。US 7，160，083 B2描述一种用于适配转子叶片的位置的方法。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，实现一种用于确定尤其是风力发电设备的塔的偏转的改进方法和改进装置、关于偏转的信息的应用以及一种计算机程序，所述计算机程序实施根据本专利技术的方法。该任务通过根据独立权利要求的用于确定塔的偏转的方法、用于确定塔的偏转的装置、关于塔的所确定的偏转的信息的应用以及通过计算机程序得到解决。有利的扩展方案从相应的从属权利要求和以下描述中得出。本专利技术基于以下知识借助于基于测量值的关于塔头倾斜的信息以及关于塔的弯曲特性的已知模型，能够确定塔头的偏转。根据一种实施方式，可以借助于加速度传感器来测量塔头相对于重力加速度的方向的角偏差。结合已知的用于塔的振荡方程，可以由所测量的角推断出该偏转。对于风力发电设备，可以有利地使用根据本专利技术的方式，以便确定塔头的偏转状态。关于偏转的信息可以被用作用于调节风力发电设备、尤其是用于降低动态过载的输入信号。在此也可以直接将塔头偏转包括到该调节中。本专利技术实现一种用于确定尤其是风力发电设备的塔的偏转的方法，所述方法包括如下步骤基于所述塔的弯曲特性的模型以及取决于塔的区域的真实倾斜的真实倾斜值来确定塔的该区域的偏转。相关于其来确定偏转的塔的区域可以是塔的任意部分。例如该区域可以是塔的自由端部段，并且尤其是塔头。该偏转可以定义塔的区域相对于静止位置的侧向位移。因而， 偏转的方向可以横向于静止时塔的纵轴。对于具有垂直取向的纵轴的塔，能够存在水平偏转。可以由在偏转的方向上对塔产生影响的力引起该偏转。在风力发电设备中，可以通过风力发电设备的转子的推力载荷施加力的至少一个分量。塔的真实的倾斜或取向可以关于铅垂线方向或者关于处于静止的塔的纵轴来定义。当塔静止时，塔的该区域典型地没有偏转。在这种情况下，该区域的取向可以平行于塔的纵轴走向，并且因此该区域没有倾斜。如果塔的该区域有偏转，则该塔沿着其纵轴有弯曲，该弯曲导致该区域的倾斜。真实倾斜值可以基于当前的测量值。真实倾斜值可以相应于该区域的真实的倾斜或取向，或者真实倾斜值可以根据该区域的真实的倾斜或取向来确定。弯曲特性的模型可以基于仿真模型或者计算模型。该模型可以对塔的一个或多个固有模式建模。因此该模型可以对塔的至少一个固有振荡对塔的该区域的影响建模。该模型可以描绘塔的一个或多个弯曲线。该模型也可以仅仅对于塔的该区域包括一个或多个相关的值，所述一个或多个相关的值通过一个或多个弯曲线来确定。例如，该模型可以包括塔的偏转和取向的建模的值。模型的值可以根据归一化规定来归一化。根据一种实施方式，真实倾斜值可以基于该区域相对于铅垂线方向的可测量的角偏差。该角偏差可以表征塔在该区域中的倾斜。该真实倾斜值可以相应于角偏差或者通过角偏差来确定。例如，该真实倾斜值可以通过相应于角偏差的角的正切来定义。该铅垂线方向可以定义重力加速度的方向。参考铅垂线方向是有利的，原因在于所述铅垂线方向在该区域移动时提供固定的参考方向。例如，在测定的步骤中，可以基于至少一个加速度传感器的信息来测定真实倾斜值。所述至少一个加速度传感器可以布置在塔的该区域中。真实倾斜值可以由所述至少一个加速度传感器来测定和提供。备选地，所述至少一个加速度传感器可以在接口处提供一个或多个测量值并且在测定的步骤中可以从所述一个或多个测量值测定真实倾斜值。借助所述至少一个加速度传感器，可以确定重力加速度的沿着测量方向(例如塔的纵向)起作用的分量的变化。从该变化中又可以确定测量方向关于铅垂线方向的变化。从测量方向的变化中，可以测定真实倾斜值。可以采用来自机动车领域的传感器作为多轴加速度传感器并且将其匹配于风力发电设备应用，使得能够在这里得到协同作用。根据一种实施方式，该模型可以关于塔的至少一个固有振荡包括塔的该区域的归一化的偏转值和归一化的倾斜值。所述归一化的值可以事先确定并构成用于确定真实偏转的基础。该区域的偏转可以基于塔的至少一个振荡方程的解值来确定。该解值可以基于弯曲特性的模型来确定。该至少一个振荡方程可以描绘塔的基波、一次谐波和/或其他谐波。 对于每个振荡方程，可以确定解值。例如，该偏转可以从所述一个或多个解值中和所述一个或多个归一化的偏转值中确定。在此，可以给振荡方程中的每一个分配该模型的归一化的偏转值以及归一化的倾斜值。根据一种实施方式，该解值可以基于观测器系统(BecAachtersystem)来测定。可以构造该观测器系统，以便利用真实倾斜值来调准塔的该区域的基于弯曲特性的模型所测定的建模的倾斜值。该观测器系统可以基于观测器方程和测量方程。观测器方程可以基于塔的一个或多个振荡方程以及基于包括所述一个或多个归一化的偏转值的方程。如果观测器方程基于多个振荡方程，则可以借助观测器系统来重构多个解值。该测量方程可以基于包括真实倾斜值和所述一个或多个归一化的倾斜值的方程。如果真实倾斜值随着时间发生改变，则可以向观测器系统提供连续更新的真实倾斜值。作为观测器系统，可以实施已知的方法，例如Luenberg观测器或卡尔曼滤波器。根据一种实施方式，还可以基于关于塔的该区域在偏转的方向上或者相反于偏转的方向的加速度的信息确定该偏转。该区域的加速度可以借助于一个或多个加速度传感器来检测。可以使用该加速度，以便更精确地确定所述一个振荡方程或多个振荡方程的一个或多个解值。为此，观测器系统可以具有其他测量方程，所述测量方程包括该区域的加速度。本专利技术还实现一种用于确定尤其是风力发电设备的塔的偏转的装置，具有以下特征确定装置，其被构造用于基于塔的弯曲特性的模型和取决于塔的区域的真实倾斜的真实倾斜值来确定塔的该区域的偏转。该装置可以被构造用于实施根据本专利技术的方法的步骤。该装置可以布置在塔的区域中，或者通过接口与该区域相连接。当前，装置可以理解为电设备，所述电设备处理传感器信号并且根据所述传感器信号来输出控制信号。该装置可以具有接口，所述接口可以根据硬件和/或软件来构造。 对于根据硬件的构造，接口可以例如是所谓的系统ASIC的一部分，其包含装置的最不相同的功能。然而，也可能的是接口是特有的集成的电路，或者至少部分地由分立的构件组成。 对于根据软件的构造，接口可以是例如除了其他软件模块之外存在于微控制器上的软件模块。本专利技术还实现关于借助于根据本专利技术的方法或者根据本专利技术的装置所确定的塔的偏转的信息的应用，以便在偏转的方向上控制塔的载荷。尤其是，关于该偏转的该信息可以用于衰减塔的振荡。此外，可以使用该信息，以便控制转子叶片的位置。具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码可以存储在例如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器的机器可读载体上并且当程序本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　用于确定尤其是风力发电设备的塔（１００）的偏转的方法，所述方法包括如下步骤：基于所述塔的弯曲特性的模型以及取决于所述塔的区域（１０２）的真实倾斜（ａ）的真实倾斜值来确定所述塔（１００）的所述区域（１０２）的偏转（ａ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B布希塔拉，M福斯，F黑斯，
申请(专利权)人：B布希塔拉，M福斯，F黑斯，
类型：发明
国别省市：DE