Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Steuereinheit für eine Windenergieanlage, eine Verwendung einer mobilen Steuereinheit sowie ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage.

Bei der Montage einer Windenergieanlage wird die Windenergieanlage an das Versor- gungsnetz angeschlossen, so dass die Windenergieanlage Energie aus dem Versorgungsnetz beziehen kann, um beispielsweise ein Verstellen der Pitchwinkei der Rotorblätter oder des Azimuthwinkeis vorzunehmen. Solange die Windenergieanlage jedoch noch nicht an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, kann die Windenergieanlage nicht entsprechend gesteuert werden, weil die entsprechende Energieversorgung fehlt. Um die Windenergieanlage dennoch zu steuern, kann ein mobiles Versorgungsmodul bei der Montage der Windenergieanlage eingesetzt werden.

In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt die folgenden Dokumente recherchiert: US 9 353 730 B2, US 8 882 441 B2, US 2011 / 0 260 533 A1 , US 2015/0 115 609 A1 und WO 2015/ 188 830 A1. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mobüe Steuereinheit für eine Windenergieanlage vorzusehen, welche einfach zu bedienen ist und vielseitig einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Verwendung einer mobiien Steuereinheit nach Anspruch 1 , durch ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage nach Anspruch 6 sowie durch eine mobile Steuereinheit für eine Windenergieanlage nach Anspruch 6 gelöst. Somit wird eine Verwendung einer mobilen Steuereinheit für eine Windenergieanlage, während die Windenergieanlage nicht an ein Energieversorgungsnetz angeschlossen ist oder während einer Wartung der Windenergieanlage, vorgesehen. Die mobüe Steuereinheit weist ein Versorgungsmodul mit einer Hauptsteuereinheit sowie mindestens ein Steuermodul zum Steuern einer Komponente der Windenergieanlage auf. Das mindestens eine Steuermodul ist mit dem Versorgungsmodul gekoppelt und wird von dem Versorgungsmodul mit Spannung sowie Steuerbefehlen versorgt. Die mobile Steuereinheit kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Windenergieanlage sich nicht im Normalbetrieb befindet und Energie erzeugen kann und keine Energie aus dem Energieversorgungsnetzwerk beziehen kann (z. B. bei der Montage, Demontage oder bei einer Wartung). Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die mobile Steuereinheit eine Bedieneinheit zum Steuern des mindestens einen Steuermoduls zum Steuern einer Komponente der Windenergieanlage auf, Damit kann ein Servicemitarbeiter die jeweiiigen Komponenten der Windenergieanlage wie beispielsweise die Pitchmotoren, die Azimuthmoto- ren oder die Rotorbremse bedienen, auch wenn die Windenergieanlage nicht an ein Ener- gieversorgungsnetz angeschlossen äst (bzw. wenn die Windenergieanlage nicht durch das Energieversorgungsnetz mit Energie versorgt wird oder wenn eine Wartung der Windenergieanlage durchgeführt wird).

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Versorgungs- modui und dem mindestens einen Steuermodul eine Anschluss!eitung vorgesehen, mittels welcher die Spannung für die Steuermodule sowie Steuerbefehle übertragen werden können.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage, welche nicht an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, Eine mobile Steuereinheit wird in einer Gondel der Windenergieanlage positioniert. Mindestens ein Steuermodul wird an das Versorgungsmodui sowie an eine zu steuernde Komponente der Windenergieanlage angeschlossen. Die Komponenten der Windenergieanlage werden mittels eines Bedienteils des Versorgungsmoduls gesteuert. Die mobile Steuereinheit wird demontiert, wenn die Windenergieanlage an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist oder wenn die Wartung beendet ist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die mobile Steuereinheit für eine Windenergieanlage ein Versorgungsmodul, ein Bedienten, einen Anschluss für eine Energieversorgung sowie mindestens ein Steuermodul zum Steuern einer Komponente der Windenergieanlage auf. Das Steuermodul kann beispielsweise ein Pitchmodul zum Steuern der Pitchwinkel der Rotorblätter, ein Azimuthmodul zum Steuern des Azimuthwinkels oder ein Bremsmodul darstellen. Das Versorgungsmodul wird insbesondere bei der Montage, Wartung und Demontage der Windenergieanlage verwendet, also dann, wenn die Windenergieanlage nicht an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist bzw. damit gekoppelt ist. Das Versorgungsmodul kann als Spannungsversorgung und Hauptsteuereinheit dienen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Versorgungsmodui einen Steuerschrank und einen Rahmen aufweisen, so dass das Versorgungsmodui beispielsweise mittels einer Lastenwinde in die Gondel der Windenerg iean läge gehoben werden kann. Dort können dann die benötigten Module an das Versorgungsmodul angeschlossen werden, um den Pitchmotor, den Azimuthmotor und/oder die Rotorbremse zu steuern.

Optional können Reifen oder Rollen an dem Rahmen des Versorgungsmoduls befestigt werden, um die Mobilität des Moduls zu verbessern.

An dem Versorgungsmodul kann eine Steckdose CEE-16 A vorgesehen sein. Ferner können Anschlüsse für die Anschlussleitungen der jeweiligen Module vorgesehen sein.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Funkfernbedienung vorgesehen sein, um das Versorgungsmodui steuern zu können. Hierzu kann das Versorgungsmodul einen Funkempfänger aufweisen. Mittels der Fernbedienung oder mittels der Notbedieneinheit kann eine Steuerung der Pitchwinkei der Rotorblätter, eine Steuerung des Azimuthwinkels und/oder eine Steuerung der Rotorbremse durchgeführt werden.

Gemäß der Erfindung wird eine mobile Steuereinheit für eine Windenergieanlage vorgesehen, welche eine Mehrzahl von Komponenten aufweist. Die mobile Steuereinheit weist ein Versorgungsmodui mit einer Hauptsteuereinheit sowie mindestens einem mit dem Versorgungsmodul gekoppelten Steuermodul zum Steuern der Komponenten der Windenergieanlage auf. Die Hauptsteuereinheit dient zum Steuern der Komponenten der Windenergieanlage mittels der an das Versorgungsmodul angeschlossenen Steuermodule.

Nachdem die Windenergieanlage an das Energieversorgungsnetz angeschlossen worden ist, kann die mobile Steuereinheit mit dem Versorgungsmodul und den Steuermodulen entfernt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage, und

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Steuereinheit sowie

Teilen einer Windenergieanlage. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf dem Turm 102 auf. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 vorgesehen. Der aerodynamische Rotor 106 wird im Betrieb der Wind- energieaniage durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch einen Rotor oder Läufer eines Generators, weicher direkt oder indirekt mit dem aerodynamischen Rotor 106 gekoppelt ist. Der elektrische Generator ist in der Gondel 104 angeordnet und erzeugt elektrische Energie. Die Pitchwinkel der Rotorblätter 108 können durch Pitchmotoren 150 an den Rotorblattwurzeln 108b der jeweiligen Rotorblätter 108 verändert werden.

Mittels Pitchmotoren 150 kann der Pitchwinkel der Rotorblätter 108 verstellt werden. Mittels Azimuthmotoren 140 kann der Azimuthwinkel des Rotors 106 bzw. der Gondel 104 der Windenergieanlage verstellt werden. Ferner kann die Windenergieaniage eine Rotorbremse 130 aufweisen, welche dazu dient, den Rotor zu arretieren.

Die Windenergieanlage gemäß der Erfindung weist typischerweise eine dezentrale Steuerung auf, d. h. die jeweiligen Komponenten der Windenergieanlage wie die Pitchmotoren zum Verstellen der Rotorblätter, die Azimuthmotoren zum Verstellen des Azimuthwinkels und dergleichen werden dezentral durch die jeweiligen Steuermoduie gesteuert. Alternativ dazu ist auch eine zentrale Steuerung möglich.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Steuereinheit sowie Teilen einer Windenergieaniage. Die mobile Steuereinheit 200 weist ein Versorgungsmodul 210 sowie mindestens ein weiteres Steuermodul wie beispielsweise ein Pitchmodul 220, ein Azimuthmodui 230 und/oder ein Rotorbremsmodul 240 auf. Ferner kann die mobile Steuereinheit eine Bedieneinheit 209 und optional eine Fernbedienung 250 aufweisen. Das Versorgungsmodul 210 weist Anschlüsse 201a - 203a für Anschlussieitungen 201 - 203 für das Pitchmodul 220, das Azimuthmodui 230 und/oder das Rotorbremsmodul 240 auf. Das Pit- chmodul 220 weist einen Anschluss 220a für die Anschlussleitung 201 und einen Anschluss 220b für ein Pitchkabel 221 auf, mittels weichem das Pitchmodul 220 mit mindestens einem der Pitchmotoren 150 gekoppelt werden kann. Das Azimuthmodui 230 weist einen ersten Anschluss 230a für eine Anschlussleitung 202 und einen zweiten Anschluss 230b für ein Azimuthkabe! 231 auf, mitteis welchem das Azimuthmodul 230 mit den Azi- muthmotoren 140 gekoppelt werden kann. Das Rotorbremsmodul 240 weist einen ersten Anschluss 240a für eine Anschlussleitung 203 sowie einen zweiten Anschluss 240b für ein Bremskabel 241 , mit welchem das Rotorbremsmodul 240 mit der Rotorbremse 130 gekop- pelt werden kann, auf.

Das Versorgungsmodul 210 weist einen Eingangsanschluss 205a, an weichen eine Versorgungsleitung 205 angeschlossen werden kann, auf. Hierbei kann eine Stromversorgung 160 über die Versorgungsleitung 205 an den Anschluss 205a des Versorgungsmoduls 210 angeschlossen werden und damit das Versorgungsmodul 210 mit Energie versorgen. Op- tionai kann eine Notbedieneinheit 209 vorgesehen sein, welche über eine Anschlussleitung 204 mit dem Versorgungsmodul gekoppelt sein kann. Das Versorgungsmodul kann optional eine Empfangseinheit 206 zum Empfangen der Befehle der Fernbedienung 250 aufweisen.

Optional kann das Versorgungsmodul 210 einen Rahmen und Räder bzw. Rollen aufwei- sen. Das Versorgungsmodu! kann beispielsweise mittels einer Winde in die Gondel der Windenergieanlage befördert werden. Die mobile Steuereinheit kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Windenergieanlage nicht an das Energieversorgungsnetz angeschlossen bzw. elektrisch gekoppelt ist und somit keine Energie aus dem Energieversorgungsnetz beziehen kann. Dies ist beispielsweise bei der Montage, Instandsetzung, War- tung oder Demontage der Windenergieanlage der Fall. Die mobile Steuereinheit kommt damit nur zum Einsatz, wenn die Windenergieanlage nicht an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist. Sobald die Windenergieanlage an das Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, kann die mobile Steuereinheit wieder aus der Gondel entfernt werden.

Das Pitchmodul 220 dient zur Steuerung des Pitchwinkels der Rotorblätter 108 der Wind- energieanlage. Hierzu kann das Pitchmodul 220 insbesondere das Blattanschlusslager steuern. Das Pitchmodul 220 kann beispielsweise einen Steuerschrank mit einem Anschluss 220a für die Anschlussleitung 201 , weiche an das Versorgungsmodul 220 angeschlossen wird, und einen Anschluss 220b, an welchen das Pitchkabei 221 für die Pitchmo- toren 150 angeschlossen wird, aufweisen. Das Pitchmodul 220 dient zum Umwandein der Spannung vom Versorgungsmodu! 210 in die für die Pitchmotoren 150 benötigte Spannung.

Das Steuern der Pitchmotoren 150 mittels des Pitchmoduls 220 kann somit beispielsweise mittels der Fernbedienung 250 oder alternativ mittels der Notbedieneinheit 209 erfolgen. Damit erfolgt keine Steuerung bzw. Bedienung des Pitchmoduls 220 und vielmehr erfolgt die Bedienung über das Versorgungsmodul 210.

Das Azimuthmodu! 230 weist einen ersten Anschluss 230a zum Anschließen über die An- schlussieitung 202 an das Versorgungsmodul 210 sowie einen weiteren Anschluss 230b zum Anschließen des Azimuthkabels 231 auf. Das Azimuthmodu! 230 verteilt die Spannung vom Versorgungsmodul 210 z. B. über Schütze auf die Motoren und deren Bremsen.

Das Rotorbremsmodul 240 weist einen ersten Anschluss 240a zum Anschließen der An- schiussleitung 203 sowie einen zweiten Anschluss 240b zum Anschließen des Bremskabels 241 auf. In dem Rotorbremsmodul 240 wird die Spannung von dem Versorgungsmo- dul durch Bauteile auf Baugruppen der Bremse geschaltet, so dass diese die gerade benötigte Funktion ausführt (lösen oder arretieren).

Wie bei dem Pitchmodul 220 erfolgt keine direkte Steuerung des Azimuthmoduls 230 oder des Rotorbremsmoduls 240 durch den Bediener. Vielmehr erfolgt eine Steuerung durch das Versorgungsmodul 210 beispielsweise mittels der Fernbedienung 250 oder der Notbe- dieneinheit 209.

Gemäß der Erfindung stellt das Versorgungsmodul 210 eine Hauptsteuerungseinheit der mobilen Steuereinheit 200 dar. Gemäß der Erfindung werden die an das Versorgungsmodul 210 angeschlossenen Steuermodule 220 - 240 mittels der Fernbedienung 250 oder alternativ dazu mittels der Notbedieneinheit 209 gesteuert. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die mobile Steuereinheit gemäß der Erfindung dann eingesetzt, wenn beispielsweis Steuerschränke bzw. Steuereinheiten der Windenerg ieaniage (weiche für den normalen Gebrauch ausgelegt sind) noch nicht angeschlossen sind oder wenn sie defekt sind und eine Wartung durchgeführt werden soll.

Mit der erfindungsgemäßen mobilen Steuereinheit wird eine mobile und modulare Steuer- einheit vorgesehen. Je nach Bedarf können die benötigten Steuermodule (Pitchmodul, Azi- muthmodul, Rotorbremsmodul) an das Versorgungsmodul angeschlossen werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die an das Versorgungsmodul 210 angeschlossenen Steuermoduie 220 - 240 automatisch erkannt. Somit wird ein Plug and Play-System vorgesehen. Gemäß der Erfindung werden die Steuermoduie und damit die an die Steuermodule angeschlossenen Motoren über das Versorgungsmodul bzw. die Fernbedienung oder die Notbedieneinheit 209 gesteuert. Eine Steuerung der Steuermodule an den Steuermodulen selbst ist nicht mehr möglich. Die Steuerung des Versorgungsmoduis 210 kann über einen optionalen USB-Anschluss oder über eine optionale drahtlose Empfangseinheit aktualisiert bzw. geändert werden.

Durch die erfindungsgemäße mobile und modulare Steuereinheit kann die Anzahl der Steuerungsmodule, welche benötigt werden, um eine Vielzahl von Windenergieanlagen zu steuern, erheblich reduziert werden. Die mobile Steuereinheit gemäß der Erfindung stellt ein Betriebsmittel zum Aufbau, zur Wartung und zur Demontage von Windenergieanlagen dar. Mitteis der mobilen Steuereinheit können beispielsweise Pitchmotoren oder Azimuthmotoren verfahren werden und/oder eine Rotorbremse kann gelöst oder arretiert werden. Die erfindungsgemäße mobile Steuereinheit stellt ein modulares System dar, welches für eine große Anzahl von Windener- gieanlagen verwendet werden kann, wenn die Windenergieanlage nicht an das Versorgungsnetz angeschlossen ist.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Versorgungsmodul der mobilen Steuereinheit eine Sicherheitstechnikeinheit beispielsweise für eine Not-Aus-Abschai- tung aufweisen. Das Versorgungsmodul kann ferner als Stromverteiler verwendet werden, um die Steuermodule mit Energie zu versorgen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in jedem der Steuermodule ein Parametersatz hinterlegt werden, mittels weichem die Steuerung der Pitchmotoren, der Azimuthmotoren oder der Rotorbremse erfolgen kann. Diese Parameter können für unterschiedliche Windenergieanlagen variieren. Mittels der Funkfernbedienung kann die mobile Steuereinheit gesteuert werden. Dies ist vorteilhaft, weil damit beispielsweise die Pitchmotoren, die Azimuthmotoren oder die Rotorbremse ferngesteuert werden können. Erfindungsgemäß kann die mobile Steuereinheit durch Aktualisierung der Parametersätze in den Steuermodulen für unterschiedliche Windenergieanlagen verwendet werden, d. h. die mobile Steuereinheit kann universal einsetz- bar sein. Optional kann das Versorgungsmodul neu eingesetzte bzw. mit dem Versorgungsmodul verbundene Steuereinheiten automatisch erkennen, Die erfindungsgemäße mobile Steuereinheit ist vorteilhaft, weil damit nicht mehr so viele unterschiedliche Steuermodule mitgeführt werden müssen. Ferner müssen weniger Ersatzteile auf Lager gelegt werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Pitchmotoren 150 als Gleich- strommotoren ausgestaltet sein. Das Pitchmodul 220 dient dann dazu, den Gleichstrom- Pitchmotor zu steuern. Insbesondere soll die Steuerung der Gleichstrommotoren so erfolgen, dass das maximale Drehmoment des Motors auch in einem warmen Zustand des Motors bestehen bleiben kann.

Das Pitchmodul 220 kann eine Spannung für die Feldwicklung sowie für die Ankerwicklung des Gleichstrommotors zur Verfügung steilen. Diese Spannungen sind Gleichspannungen zwischen 10 bis 500 Voit. Des Weiteren kann das Pitchmodul 220 eine Bremsspannung als Gleichspannung (10 bis 550 Volt) dem Gleichstrommotor zur Verfügung steilen.

Die Gleichstrommotoren 150 können optional ein Temperatursignal und ein DrehzahSsignal an das Pitchmodul 220 ausgeben. Dazu können die Gleichstrommotoren einen Tempera- tursensor und einen Drehgeber aufweisen. Das Pitchmodul 220 sieht eine Feldspannung für die Feldwicklung des Gleichstrommotors vor und versorgt die Feldspannung mit einem konstanten Strom, d. h. die Feldspannung wird so geregelt, dass ein konstanter Strom in der Feldwicklung vorgesehen werden kann. Wenn die Temperatur der Wicklung des Gleichstrommotors jedoch steigt, dann führt dies auch zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes der Wicklung. Ein höherer elektrischer Widerstand führt wiederum zu einem geringeren Stromfluss und damit zu einer Abschwächung des Magnetfeldes der Feldwicklung. Dies wiederum hat zur Folge, dass das Drehmoment des Motors sinkt. Das Pitchmodul 220 kann einen Sollwert für den Strom in der Feldwicklung geliefert bekommen und kann die Feldspannung entsprechend regeln, damit die Feldwicklung eine optimale Mag- netfeldstärke aufweist.

Die Ankerspannung an der Ankerwicklung kann ebenfalls durch das Pitchmodul 220 erfasst werden. Das Pitchmodul 220 kann die Drehzahl der Gleichstrommotoren steuern, indem die Ankerspannung reduziert oder erhöht wird. Des Weiteren kann die Drehrichtung des Motors durch das Pitchmodul 220 angepasst werden. Das Pitchmodul 220 kann die Span- nung in der Feldwicklung und in der Ankerwicklung sowie die hierbei fließenden Ströme erfassen und zur Visualisierung aufbereiten. Die Bremsspannung, die Feldspannung und die Ankerspannung können überwacht und geregelt werden. Beispielsweise bei einer Leistungsunterbrechung kann die Spannungsversorgung reduziert oder abgeschaltet werden. Zusätzlich dazu kann die Motorbremse aktiviert werden. Dadurch, dass die Feldspannung und Ankerspannung durch das Pitchmodul 220 überwacht werden, kann ein Defekt des Gleichstrommotors erfasst werden.

Das Pitchmodul 220 sieht eine Grenzspannung für die Bremse des Gleichstrommotors vor, welche unabhängig von der Feidspannung und der Ankerspannung gesteuert bzw. geregelt werden kann. Im Falle einer Leitungsunterbrechung kann die Bremse aktiviert werden. Das Pitchmodul 220 kann z. B. sieben getrennt ansteuerbare IGBT aufweisen, um die Feidspannung, die Bremsspannung und die Ankerspannung separat regeln zu können.

Durch die entsprechende Steuerung der Motoren 150 kann die Drehrichtung des Motors umgekehrt werden.

Durch die optionale Erfassung der Motortemperatur kann eine Überlastung oder Überhitzung des Motors verhindert werden.

Durch die optionale Erfassung der Drehzahl des Motors kann eine Überdrehzahl vermieden werden. Mit dem erfindungsgemäßen Pitchmodul 200 kann eine drehzahlabhängige Steuerung der Gleichstrom-Pitchmotoren 150 erreicht werden. Insbesondere können die Gleichstrommotoren derart gesteuert werden, dass ein konstanter Strom in der Feldwicklung fließt.