Lastreduzierende Pitchregelung für Windenergieanlagen

Zusätzlich zu den konventionellen Zielen der Drehzahlregelung und Leistungsbegrenzung können bei Windkraftanlagen der neuesten Generation weitere Regelungsziele zur aktiven Lastreduktion verfolgt werden. Untersucht werden seit einigen Jahren besonders Verfahren zur aktiven Dämpfung von Turmschwingungen sowie zur Kompensation von Nick- und Giermomenten im Bereich des Rotorhauptlagers einer Windkraftanlage. Die Nick- und Giermomentkompensation basiert dabei auf der Möglichkeit, die Rotorblätter unabhängig voneinander zu verstellen. Für solche lastreduzierenden Regelungen müssen zusätzliche Eingangsgrößen zur Verfügung stehen, die von geeigneten Sensoren, z.B. Beschleunigungsoder Dehnungsaufnehmern, geliefert werden. Da es sich bei Windkraftanlagen um komplexe nichtlineare Regelstrecken handelt, die sich mathematisch aufgrund vieler Unsicherheiten, besonders im Bereich der Aerodynamik, nur näherungsweise beschreiben lassen, ist nicht a priori klar, welche Regelungsalgorithmen zur Realisierung der genannten Ziele am besten geiegnet sind. Zwar basieren alle Verfahren auf irgendeiner Art von Linearisierung, trotzdem bleiben grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten zur Auslegung der Regler offen. Bisher wurden vorzugsweise robust dimensionierte Regler untersucht, die den gesamten Betriebsbereich abdecken und den Vorteil einer vergleichsweise einfachen Implementierung aufweisen. Der Beitrag beschreibt am Beispiel einer großen Windturbine den Entwurf einer solchen Regelung und die erzielten Ergebnisse.