Es wird ein Pitch-Antriebsregler einer Windkraftanlage mit mehreren an einer Ro tornabe festgelegten Rotorblättern zur elektromotorischen Drehverstellung der Rotorblätter an der Rotornabe beschrieben. Der Pitch-Antriebsregler weist für je des Rotorblatt jeweils mindestens ein Pitch-Antriebssteuergerät zur Ansteuerung mindestens eines Pitch-Antriebsmotors auf. Es wird also zur elektromotorischen Drehverstellung jedes der Rotorblätter ein Pitch-Antriebssteuergerät oder auch mehr als ein Pitch-Antriebssteuergerät verwendet, wobei die einzelnen Pitch-An- triebssteuergeräte jeweils einen Pitch-Antriebsmotor oder auch jeweils mehr als einen Pitch-Antriebsmotor ansteuern. Es ist auch möglich, dass einzelne Pitch- Antriebsmotoren durch jeweils mehr als ein Pitch-Antriebssteuergerät angesteu ert werden oder angesteuert werden können. Die Ansteuerung eines Pitch-An- triebsmotors durch mehr als ein Pitch-Antriebssteuergerät kann dabei so erfolgen, dass der Pitch-Antriebsmotor zeitgleich von mehr als einem Pitch-Antriebssteu- ergerät angesteuert wird oder so, dass er zu jedem Zeitpunkt nur von einem Pitch- Antriebssteuergerät angesteuert wird, jedoch die Ansteuerung von einem Pitch- Antriebssteuergerät auf ein anderes Pitch-Antriebssteuergerät umgeschaltet wer den kann.

Jedes der Pitch-Antriebssteuergeräte weist eine Ansteuerelektronik für den Pitch- Antriebsmotor und einen Steuerausgang zu dem Pitch-Antriebsmotor auf, wobei der Pitch-Antriebsmotor über den Steuerausgang insbesondere mit der zu seinem Antrieb erforderlichen elektrischen Leistung aus der Ansteuerelektronik versorgt wird. Ferner kann die Möglichkeit bestehen, über den Steuerausgang oder eine gesonderte Signalschnittstelle Sensorsignale zwischen Pitch-Antriebssteuergerät und Pitch-Antriebsmotor auszutauschen. Ferner enthält jedes Pitch-Antriebssteuergerät eine Recheneinheit mit mindes tens einem zum Betrieb des Pitch-Antriebssteuergeräts eingerichteten Prozessor.

Optional kann ein erfindungsgemäßes Pitch-Ansteuergerät auch einen externen Kommunikationsanschluss an eine zentrale Steuerung der Windkraftanlage auf weisen. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest eines der Pitch-An- steuergeräte des erfindungsgemäßen Pitch-Antriebsreglers einen solchen exter nen Kommunikationsanschluss an eine zentrale Steuerung der Windkraftanlage auf. Dies ermöglicht, dass die in einem Verband zusammengeschlossenen Pitch- Ansteuergeräte zumindest über das mindestens eine Pitch-Ansteuergerät mit der externen Schnittstelle mit der zentralen Steuerung kommunizieren können. In ei ner bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung können auch mehrere oder alle Pitch-Ansteuergeräte des Pitch-Antriebsreglers eine solchen externe Kommuni kationsanschluss aufweisen. Dies erhöht die Redundanz.

Ferner können die einzelnen Pitch-Antriebssteuergeräte jeweils ein oder mehr als ein Applikationsmodul aufweisen, das einen oder mehr als einen Prozessor zum Betrieb des Antriebssteuergerätes aufweist, und/oder eine oder mehr als eine zu sätzliche Schnittstelle für optische oder elektrische Signale aufweisen.

Es werden auch ein Pitch-Antriebssteuergerät und ein Verfahren zum Steuern eines Pitch-Antriebsreglers beschrieben.

Häufig umfasst die Ansteuerelektronik jedes der Pitch-Ansteuergeräte einen Wechselrichter, über den der Pitch-Antriebsmotor angesteuert wird. Vor diesem Flintergrund werden "Pitch-Ansteuergeräte" auch als "Pitch-Wechselrichter" be zeichnet. Im folgenden Text werden diese beiden Bezeichnung synonym verwen det. Damit wird im Sinne dieses Textes unter einem "Pitch-Wechselrichter" immer auch allgemeiner ein "Pitch-Ansteuergerät" verstanden, unabhängig davon, ob die Elektronik des "Pitch-Ansteuergeräts" tatsächlich einen Wechselrichter zur Umwandlung von Wechselstrom und Gleichstrom aufweist oder nicht. Der Ge genstand der Erfindung ist unabhängig von der konkreten elektrischen Umset zung der Ansteuerung des Pitch-Antriebsmotors durch das Pitch-Antriebssteuer- gerät.

Üblicherweise sind solche Pitch-Wechselrichter (oder allgemeiner: Pitch-Ansteu- ergeräte) über einen Feldbus an eine Zentralsteuerung angebunden, welche Soll werte an die Wechselrichter sendet und Messwerte empfängt. Eine direkte Kom munikationsverbindung zwischen den Pitch-Wechselrichtern gibt es nicht. Somit muss die gesamte Kommunikation zwischen den Pitch-Wechselrichtern über die zentrale Steuerung erfolgen. Dies ist aufwendig und zeitintensiv. Außerdem füh ren Störungen in dem vergleichsweise langen Kommunikationsweg oder in der Zentralsteuerung dazu, dass in den Pitch-Wechselrichtern bestimmte Informatio nen unter Umständen nicht mehr vorliegen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt also darin, die Kommunikation zwi schen den Pitch-Antriebssteuergeräten der einzelnen Rotorblätter einer Ro tornabe zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch einen Pitch-Antriebsregler einer Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Pitch-Antriebssteuergerät mit den Merkma len des Anspruchs 5 und Verfahren zum Steuern eines Pitch-Antriebsreglers mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Dazu ist bei einem Pitch-Antriebsregler der eingangs genannten Art vorgesehen, dass jedes der Pitch-Antriebssteuergeräte einen lokalen Kommunikationsan schluss aufweist und über diesen lokalen Kommunikationsanschluss mit den an deren Pitch-Antriebssteuergeräten der Windkraftanlage in einer Querkommunika tion verbunden ist. Insbesondere sind alle in der Querkommunikation miteinander verbundenen Pitch-Antriebssteuergeräte in derselben Rotornabe der Windkraft anlage angeordnet. In dieser Ausgestaltung werden kurze Kommunikationswege in der Querkommunikation aller Pitch-Antriebssteuergeräte des Pitch-Antriebs reglers erreicht. Jeder der Pitch-Antriebssteuergeräte kann daher den Kommuni kationsanschluss und den von diesem ausgehenden Kommunikationskanal mit den anderen Pitch-Antriebssteuergeräten kommunizieren und Daten austau- schen, ohne dass eine Kommunikation zu der zentralen Steuerung der Windkraft anlage notwendig ist.

Diese Querkommunikation kann in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform als eine Feldbus-Kommunikation ausgebildet sein. Der Feldbus stellt eine ro buste, zuverlässige Kommunikation für ein industrielles Umfeld dar und ermög licht den Anschluss mehrerer Pitch-Antriebssteuergeräte in einer geschlossenen Datenbus-Verkabelung. Erweiterungen oder Redundanzen der Verkabelung las sen sich in einer Datenbus-Verkabelung einfach erreichen.

In einer anderen erfindungsmäßen Ausgestaltung kann die Querkommunikation als eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation ausgebildet sein. Diese wird vorteilhafter Weise durch eine direkte Verkabelung zwischen zwei Kommunikationspartnern erreicht. Flierdurch lassen sich einfache und robuste Kommunikationsprotokolle verwenden.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Querkommunika tion über einen oder mehrere Netzwerkknoten erfolgen, die ebenfalls einfache und robuste Kommunikationsprotokolle ermöglichen.

Die Pitch-Antriebssteuergeräte des Pitch-Antriebsreglers können erfindungsge mäß dazu einrichtet sein, eine oder mehrere der nachfolgend definierten Daten arten auszutauschen:

• Sollwerte, insbesondere der Regelung für die Rotorblattstellung • Istwerte, insbesondere der Regelung für die Rotorblattstellung

• Empfangene und/oder von mit dem Pitch-Antriebssteuergerät verbunde nen Sensoren erfasste Messwerte

• Berechnete Werte, insbesondere aus den empfangenen und/oder erfass ten Messwerten

• Betriebsparameter des Pitch-Antriebssteuergeräts, einschließlich des Soft warestands von Applikationssoftware und/oder Firmware odereines instal lierbaren Datenverarbeitungsprogramms mit der Applikationssoftware und/oder der Firmware oder Software-Updates

• Absolute oder relative Zeitinformation

• Datenpakete aus Sicherheitsmodulen der Pitch-Antriebssteuergeräte selbst, des Pitch-Antriebsreglers und/oder der Zentralsteuerung der Wind kraftanlage

Der Austausch der Datenwerte kann insbesondere im Rahmen der im Folgenden noch ausführlicher beschriebenen Verfahren oder Verfahrensschritte erfolgen. Dazu ist die Recheneinheit der Pitch-Ansteuergeräte zur Durchführung der jewei ligen Verfahrensschritte eingerichtet, ggf. im Zusammenwirken mit der Rechen einheit mindestens eines weiteren Pitch-Ansteuergeräts, wobei die zusammen wirkenden Pitch-Ansteuergeräte über die erfindungsgemäße Querkommunikation miteinander verbunden sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des vorgeschlagenen Pitch-Antriebsreg lers ist in dem Pitch-Antriebsregler mindestens ein Pitch-Antriebssteuergerät mit einem externen Kommunikationsanschluss an eine zentrale Steuerung der Wind kraftanlage vorgesehen. Damit ist es möglich, eine Kommunikation zu einer zent ralen Steuerung (zentrale Kommunikation) und die vorgeschlagene Querkommu nikation (lokale Kommunikation) parallel zu betreiben. Damit können der erfin dungsgemäß vorgeschlagene Pitch-Antriebsregler und/oder die erfindungsgemä ßen Pitch-Antriebssteuergeräte mit der (zusätzlichen) Querkommunikation auch in herkömmlichen Windkraftanlagen mit zentraler Steuerung betrieben werden, indem die Steuerung grundsätzlich zentral erfolgt und durch die Querkommuni kation bspw. weitere Steuerungs- und Sicherheitsmerkale, wie sie in diesem Text beschrieben sind, ergänzend realisiert werden. Dies führt zu einem erheblich ver besserten und sichereren Betrieb der Windkraftanlagen. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser parallel betriebenen zentralen Kommunikation und Quer kommunikation (lokale Kommunikation) kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Pitch-Antriebssteuergerät für jeden Pitch-Antrieb (insbesondere im Sinne von Pitch-Antriebsmotor) neben dem lokalen Kommunikationsanschluss auch den ex ternen Kommunikationsanschluss aufweist. Erfindungsgemäß kann die lokale und die zentrale Kommunikation technisch über eine gemeinsame (d.h. dieselbe) Kommunikation, bspw. eine Feldbus-Kommunikation mit bspw. den jeweils ent sprechenden lokalen bzw. zentralen Kommunikationsadressen, realisiert sein. Es ist erfindungsgemäß aber auch möglich, dass technisch unterschiedliche Kom munikationsarten und damit separate und vorzugsweise unabhängig voneinander arbeitende Kommunikationssysteme verwendet werden. Dies erhöht die Redun danz, bspw. indem die erfindungsgemäß vorgeschlagene Querkommunikation bei Ausfall der zentralen Kommunikation autark eine Sicherheitssteuerung über nimmt.

Wenn nicht jedes Pitch-Antriebssteuergerät - oder nicht zumindest eines von ggf. mehreren Pitch-Antriebssteuergeräten für einen Pitch-Antriebsmotor zur Verstel lung eines Rotorblatts - einen externen Kommunikationsanschluss zur zentralen Kommunikation an die zentrale Steuerung aufweist, kann die Recheneinheit des/eines mit dem externen Kommunikationsanschluss ausgebildeten Pitch-An- triebssteuergeräts dazu ausgebildet sein, eine Gateway-Funktion zu übernehmen und eine Kommunikation der zentralen Steuerung und der nur mit der lokalen Querkommunikation ausgestatteten Pitch-Antriebssteuergeräte zu vermitteln. Diese Funktion kann auch bei Ausfall eines externen Kommunikationsanschlus ses eines Pitch-Antriebssteuergerätes genutzt werden, indem die Kommunikation zu der zentralen Steuerung über ein anderes, als Gateway dienendes Pitch-An- triebssteuergerät erfolgt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Pitch-Antriebssteuergerät zur Ansteuerung eines Pitch-Antriebsmotors, wobei das Pitch-Antriebssteuergerät eine Ansteuerelektro nik, einen Steuerausgang zu dem Pitch-Antriebsmotor, eine Recheneinheit mit einem zum Betrieb des Pitch-Antriebssteuergeräts eingerichteten Prozessor und optional einen externen Kommunikationsanschluss an eine zentrale Steuerung der Windkraftanlage aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Pitch- Antriebssteuergerät einen lokalen Kommunikationsanschluss aufweist und über diesen lokalen Kommunikationsanschluss mit den anderen Pitch-Antriebssteuer- geräten der Windkraftanlage in einer Querkommunikation verbindbar ist. Mehrere dieser über die Querkommunikation verbundenen Pitch-Antriebssteuergeräte bil den dann den Pitch-Antriebsregler der Windkraftanlage. Bei üblichen Windkraft anlagen mit drei Rotorblättern sind entsprechend üblicherweise auch mindestens drei Pitch-Antriebssteuergeräte vorgesehen.

Die Querkommunikation ist erfindungsgemäß insbesondere dazu ausgebildet, dass diese nur mit anderen Pitch-Antriebssteuergeräten der Windkraftanlage, ins besondere nur mit den in derselben Rotornabe der Windkraftanlagen aufgenom menen Pitch-Antriebssteuergeräten, erfolgt. Dies kann bspw. durch eine Be schränkung von verwendeten und/oder verwendbaren Kabellängen zur Querkom munikation erreicht werden, bspw. im Rahmen einer Feldbuskommunikation oder einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Entsprechend bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines solchen Pitch-Antriebssteuergeräts in einer Querkommu nikation von Pitch-Antriebssteuergeräten in derselben Rotornabe einer Windkraft anlage.

Der lokale Kommunikationsanschluss kann erfindungsgemäß eine kabelgebun dene elektrische und/oder optische Schnittstelle umfassen. Grundsätzlich ist auch eine drahtlose Querkommunikation mit fachüblichen drahtlosen Kommuni kationsschnittstellen denkbar. In dem Umfeld einer Windkraftanlage erweist sich eine kabelgebundene Kommunikation aber in der Regel als robuster und zuver lässiger. Der Kommunikationsanschluss kann vorzugsweise zur Herstellung einer Feldbus-Datenverbindung oder einer proprietären Datenverbindung eingerichtet sein. Eine optische Querkommunikation ist besonders robust gegen elektromag netische Störfelder; in der Regel kann aber auch kabelgebundene elektrische Da tenverbindung eine zuverlässige Kommunikation ermöglichen, ggf. bei entspre chender Abschirmung der Datenleitung.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Pitch-Antriebssteuergerät integrierte und/oder anschließbare Sensoren zur Messwerterfassung aufweisen (mindestens einen Sensor). Die Recheneinheit des Pitch-Ansteuergeräts ist dann zur Bearbeitung der erfassten Messwerte eingerichtet. Die Bearbeitung der Mess werte kann eine Auswertung der Messwerte und/oder eine Übertragung der Messwerte an den zentralen Server umfassen. Dies ermöglicht, dass ein Pitch- Antriebssteuergerät den Zustand von Hardwarekomponenten und/oder Zustän den der Windkraftanlage durch Überwachen von Messgrößen und/oder Rechen größen (Rechenwerte) bspw. mittels Schwellwerterkennung, Prüfen gegen einen gültigen Wertebereich, Langzeitauswertung eines Mittelwerts, Schnelle Fourier- Transformationen ( Fast Fourier Transform FFT) zur Zerlegung eines digitalen Signals in seine Frequenzanteile und deren Analyse, Berechnung von Häufig keitsverteilungen (Histogramm), Adaption einer Kennlinie oder eines Kennfeldes, Verwendung als Trainingsdaten für ein künstliches neuronales Netz oder dgl. be stimmen kann.

In einerweiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine Überprüfung min destens eines Sensors im Pitch-Antriebssteuergerät erfolgen, indem dessen Messwert mit dem Messwert mindestens eines entsprechenden Sensors in min- destens einem anderen der Pitch-Antriebssteuergeräte verglichen wird, vorzugs weise in derselben Windkraftanlage oder auch in benachbarten Windkraftanla gen. Dabei wird angenommen, dass die betrachtete Messgröße bei den Messun gen in den betrachteten Pitch-Antriebssteuergeräten identisch oder zumindest in nerhalb einer Toleranz identisch ist. Die zu diesem Zweck betrachtete Messgröße kann beispielsweise die Frequenz der Spannung des elektrischen Versorgungs netzes sein, aber auch dessen Spannung kann sich für diesen Zweck eignen. Innerhalb einer Windkraftanlage kann auch eine Temperaturmessung für diesen Zweck verwendet werden, indem beispielsweise ein Temperatursensor außerhalb des Pitch-Antriebssteuergerätes verwendet wird, insbesondere ein an einer Not stromversorgung angeordneter Temperatursensor. Insbesondere kann die Re cheneinheit eines Pitch-Antriebssteuergerätes (oder mehrerer oder aller der Pitch-Antriebssteuergeräte in der einen Windkraftanlage oder auch in mehreren Windkraftanlagen) zur Durchführung der Überprüfung des Sensors eingerichtet sein, wobei der Sensor in das Pitch-Ansteuergerät integriert oder an einen Sen soranschluss des Pitch-Ansteuergerätes anschlossen sein kann.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann innerhalb eines Pitch- Antriebssteuergerätes eine Signalumwandlung mehr als eines Sensors des Pitch- Antriebssteuergerätes durch einen (denselben) Analog-Digital-Wandler (ADC) des Pitch-Antriebssteuergerätes erfolgen. Erfindungsgemäß kann eine Überprü fung dieses einen ADC erfolgen, indem ein mit ihm analog-digital-gewandelter Messwert mit dem Messwert mindestens eines entsprechenden Sensors in min destens einem anderen Pitch-Antriebssteuergerät verglichen wird (bspw. in der selben Windkraftanlage oder auch in benachbarten Windkraftanlagen, d.h. mit ähnlichen Umgebungs- und/oder Betriebsbedingen. Dabei wird angenommen, dass die betrachtete Messgröße bei den Messungen in den betrachteten Pitch- Antriebssteuergeräten identisch oder zumindest innerhalb einer Toleranz iden tisch ist. Die zu diesem Zweck betrachtete Messgröße kann beispielsweise die Frequenz der Spannung des elektrischen Versorgungsnetzes sein, aber auch dessen Spannung kann sich für diesen Zweck eignen. Innerhalb einer Windkraft anlage kann auch eine Temperaturmessung für diesen Zweck verwendet werden, indem beispielsweise ein Temperatursensor außerhalb des Pitch-Antriebssteuer- gerätes verwendet wird, insbesondere ein an einer Notstromversorgung angeord neter Temperatursensor. Insbesondere kann die Recheneinheit eines Pitch-An- triebssteuergerätes (oder mehrerer oder aller der Pitch-Antriebssteuergeräte bspw. in einer Windkraftanlage oder auch mehreren Windkraftanlagen) zur Durch führung der Überprüfung entsprechend eingerichtet sein.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Pitch-Antriebs- steuergerät ein Sicherheitsmodul umfassen, in dem Sicherheitsfunktionen imple mentiert sind, die auf Grundlage von in dem Sicherheitsmodul erfassten und ver arbeiteten Daten ausführbar sind. Erfindungsgemäß bevorzugt beinhalten die er fassten Daten zumindest auch von mindestens einem Pitch-Antriebssteuergerät in der Querkommunikation erhaltene Daten, wobei die Recheneinheit des Pitch- Antriebssteuergeräts dazu eingerichtet ist, diese Daten in dem Sicherheitsmodul mit auszuwerten. So lässt sich über den Verbund der Pitch-Antriebssteuergeräte durch die Querkommunikation eine Redundanz erreichen, ohne dass in einem Pitch-Antriebssteuergerät alleine eine solche Redundanz erreicht werden muss. Dies führt zu Kostenvorteilen bei erhöhter Sicherheit, insbesondere wenn - wie in Windkraftanlagen üblich - mindestens drei Rotorblätter mit jeweils einem eige nen Pitch-Antriebssteuergerät vorgesehen sind. Dies führt dann zwangsläufig zu einer doppelten Redundanz, ohne dass weitere Komponenten in dem einen Pitch- Antriebssteuergerät vorgesehen werden müssen.

Ein wichtiger Vorteil kann sich ergeben, wenn die Recheneinheit des Pitch-An- triebssteuergeräts gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung dazu eingerichtet ist, Messwerte und/oder Sollwerte zur Drehverstellung des Rotor blatts an andere in der Querkommunikation verbundene Pitch-Antriebssteuerge- rate zu senden und/oder von den anderen Pitch-Antriebssteuergeräten zu emp fangen. Aufgrund empfangener Messwerte und/oder Sollwerte kann die Rechen einheit dann lokal in die Pitch-Antriebsregelung eingreifen. Hierbei ermöglicht die lokale Querkommunikation in der Rotornabe der Windkraftanlage eine besonders schnelle Kommunikation mit einer gegenüber einer Kommunikation zu der zent ralen Steuerung der Windkraftanlage signifikant verkürzten Latenz. Hierdurch wird die Dynamik der Pitch-Antriebsregelung erheblich verbessert.

Ferner kann die Recheneinheit des Pitch-Antriebssteuergeräts dazu eingerichtet sein, Messwerte und/oder Sollwerte und/oder Rechenwerte von anderen Pitch- Antriebssteuergeräten zu empfangen und in dem Pitch-Antriebssteuergerät selbst erfasste Messwerte gegen einen Erwartungswert aus den von den anderen Pitch- Antriebssteuergeräten empfangenen Messwerten und/oder Sollwerten und/oder Rechenwerten zu überprüfen. Hierdurch lassen sich Monitoring und Diagnose verbessern, weil diese mit aktuellen Daten und lokal in dem Pitch-Antriebssteuer- gerät durchgeführt werden können.

In einerweiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Pitch-Antriebs- steuergerät eine Eingabeschnittstelle mit einer Benutzereingabeeinrichtung und mindestens einer Anzeigeeinrichtung aufweisen die Benutzereingabeeinrichtung kann Tasten zur Benutzereingabe ausweisen. Die Anzeigeeinrichtung kann ein Display sein oder einfach eine oder mehrere Lichtzeichen, bspw. LEDs, aufwei sen. Somit können eine Parametrierung und Einstellung des Pitch-Antriebssteu- ergeräts bspw. bei einer Inbetriebnahme einfach am Installationsort, d.h. üblicher Weise in der Rotornabe der Windkraftanlage, erfolgen. Dort ist der verfügbare Raum in der Regel sehr begrenzt. Dies erschwert den Einsatz von Inbetrieb nahme- und Servicegeräten wie Laptops. Durch die Eingabeschnittstelle (Human Machine Interface HMI) werden zusätzliche Geräte im Service- oder Inbetrieb nahmefall in vielen Fällen verzichtbar. Eine weitere Erleichterung im Kommunikationsablauf kann erfindungsgemäß durch die vorgeschlagene Querkommunikation erreicht werden, indem die Re cheneinheit des Pitch-Antriebssteuergerät gemäß einer Ausführungsform dazu eingerichtet ist, Einstellparameter des Pitch-Antriebssteuergeräts und/oderein in- stallierbares Abbild der Software über die Querkommunikation auf ein anderes der Pitch-Antriebssteuergeräte zu übertragen und in dem anderen Pitch-Antriebs- steuergerät zu speichern. Die Einstellparameter können insbesondere in der Soft ware zur Steuerung des Pitch-Antriebssteuergeräts eingebbar bzw. vorgebbar sein. Durch Eingabe dieser Einstellparameter kann das Pitch-Antriebssteuergerät bei der Inbetriebnahme für die spezielle Windkraftanlage konfiguriert werden. Das installierbare Abbild der Software, kann bspw. eine Installationsdatei für die Ein richtung der Applikationssoftware auf der Recheneinheit des Pitch-Antriebssteu- ergeräts (einschließlich auch Updates hierfür) und/oder ein Softwareimage des Pitch-Antriebssteuergeräts sein. Damit gibt es in dieser Erfindungsvariante ein vollständiges Backup des Pitch-Antriebssteuergeräts (auch) lokal in den über die Querkommunikation adressierbaren anderen Pitch-Antriebssteuergeräten der Windkraftanlage, auf das auch in der Querkommunikation zugegriffen werden kann. Hierzu kann die Recheneinheit des Pitch-Antriebssteuergeräts in Weiterentwick lung dieser Ausführungsform der Erfindung dazu eingerichtet sein, bei dem Aus tausch eines der Pitch-Antriebssteuergeräte der Windkraftanlage die (zuvor ge speicherten) Einstellparameter des Pitch-Antriebssteuergeräts und/oder das in stallierbare Abbild der Software aus einem der anderen Pitch-Ansteuergeräte über die Querkommunikation abzurufen und in der Recheneinheit des ausge tauschten Pitch-Antriebssteuergeräts einzurichten. Dies kann aufgrund einer In teraktion mit dem Nutzer über die Eingabeschnittstelle und/oder durch eine auto matisierte Abfrage der über die Querkommunikation erreichbaren Pitch-Antriebs- steuergeräte erfolgen. Durch eine solche Installation eines Softwareabbilds und/oder aller einstellbaren Parameter (bspw. über die Software ein- bzw. vorge- bare Einstellparameter) kann das Austauschgerät genauso parametriert werden wie das ausgetauschte Gerät. Dies erleichtert Serviceeinsätze an der Windkraft anlage.

Unter dem zuvor beschriebenen Austausch eines der Pitch-Antriebssteuergeräte versteht der vorliegende Text neben dem Austausch des kompletten Geräts auch den Austausch eines Applikationsmoduls eines Pitch-Antriebssteuergeräts, das von der Software und/oder den Parametereinstellungen betroffen ist und diese verwendet. Bspw. kann auf Applikationsmodul die Steuer- und Regelsoftware im plementiert sein. Auch im Falle des Austausch eines Applikationsmoduls des Pitch-Antriebssteuergeräts kann das neu eingesetzte Applikationsmodul über die Querkommunikation von einem anderen Pitch-Antriebssteuergerät parametriert werden oder eine Software erhalten, die auf dem neu eingesetzten Applikations modul installiert wird. Dies ist auch mit der Formulierung 'Austausch eines der Pitch-Antriebssteuergeräte" gemeint.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern des bereits beschriebenen Pitch-Antriebsreglers einer Windkraftanlage mit mindestens zwei, vorzugsweise drei, Pitch-Antriebssteuergeräten, die insbesondere in einer Rotornabe der Wind kraftanlage angeordnet sind und den vorbeschriebenen Aufbau haben können. Erfindungsgemäß sind die Recheneinheiten der Pitch-Antriebssteuergeräte dazu eingerichtet, mittels der Querkommunikation (vorzugsweise innerhalb der Ro tornabe), und gerade nicht über eine zentrale Steuerung der Windkraftanlage ( die meist außerhalb der Rotornabe angeordnet ist) miteinander zu kommunizie ren und Daten untereinander auszutauschen und/oder zu speichern. Das Verfah ren kann dabei insbesondere die zuvor erläuterten Verfahrensschritte einzeln, zu sammen bzw. in beliebiger Kombination ausführen. Entsprechend können die Recheneinheiten der Pitch-Antriebssteuergeräte insbe sondere zur Durchführung eines oder mehrerer der nachstehenden Verfahrens schritte eingerichtet sein:

• Übertragen und Speichern der Einstellparameter eines der Pitch-Antriebs- steuergeräte und/oder eines installierbaren Abbilds der Software dieses ei nen der Pitch-Antriebssteuergeräte mittels der Querkommunikation auf ein anderes der Pitch-Antriebssteuergeräte;

• Auslesen mittels der Querkommunikation und Installieren der in einem der Pitch-Antriebssteuergeräte gespeicherten Einstellparameter und/oder des gespeicherten installierbaren Abbilds der Software in einem anderen der Pitch-Antriebssteuergeräte;

• Empfangen von Messwerten und/oder Sollwerten und/oder Rechenwerten von anderen Pitch-Antriebssteuergeräten mittels der Querkommunikation und Überprüfen eines in dem Pitch-Antriebssteuergerät selbst erfassten Messwerts und/oder Rechenwertes gegen einen Erwartungswert, der aus von den anderen Pitch-Antriebssteuergeräten empfangenen Messwerten und/oder Sollwerten und/oder Rechenwerten ermittelt wird;

• Senden von Messwerten und/oder Sollwerten und/oder Rechenwerten zur Drehverstellung des Rotorblatts an andere in der Querkommunikation ver bundene Pitch-Antriebssteuergeräte;

• Empfangen von Messwerten und/oder Sollwerten und/oder Rechenwerten zur Drehverstellung des Rotorblatts von den anderen Pitch-Antriebssteu- ergeräten mittels der Querkommunikation und lokales Eingreifen in die Pitch-Antriebsregelung aufgrund der empfangenen Messwerte und/oder Sollwerte und/oder Rechenwerten;

• Empfangen von Daten zumindest auch von mindestens einem Pitch-An- triebssteuergerät mittels der Querkommunikation und Auswerten dieser Daten in dem Sicherheitsmodul zur Umsetzung von Sicherheitsfunktionen. Erfindungsgemäß können diese und weitere auf der erfindungsgemäß vorge schlagenen Querkommunikation basierende Verfahren bzw. Verfahrensschritte oder Teile hiervon, wie sie in diesem Text beschrieben sind, umgesetzt werden, um die Dynamik der Steuerung, die Wartung und die Sicherheit von Windkraftan lagen zu erhöhen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung erge ben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich darge stellten Merkmale zusammen oder in beliebiger fachmännisch sinnvoller Kombi nation zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammen fassung in beschriebenen bzw. dargestellten Ausführungsbeispielen oder in den Ansprüchen.

Die einzige Figur 1 zeigt schematisch einen Pitch-Antriebsregler 1 mit drei als Wechselrichter ausgebildeten Pitch-Antriebssteuergeräten 10, 20, 30, die in einer Rotornabe einer Windkraftanlage (nicht dargestellt) angeordnet sind. Neben einer (nicht dargestellten) Kommunikationsverbindung zu einer zentralen Steuerung der Windkraftanlage sind die Wechselrichter 10, 20, 30 (im Folgenden auch sy nonym gebraucht für Pitch-Antriebssteuergerät) untereinander in einer Querkom munikation 2 verbunden, die lokal realisiert ist und die Wechselrichter 10, 20, 30 wie durch die Pfeile dargestellt jeweils direkt miteinander verbindet.

Jeder der Wechselrichter 10, 20, 30 weist eine nicht dargestellte Recheneinheit auf, die zur Steuerung der Wechselrichter 10, 20, 30 in fachüblicher Weise ein gerichtet ist. Darüber hinaus ist die Recheneinheit zur Durchführung der Quer kommunikation 2 eingerichtet, wonach die Wechselrichter direkt untereinander Daten in der beschriebenen Weise austauschen können. Um die Wechselrichter 10, 20, 30 lokal auch ohne ein gesondertes Installations gerät ansprechen und Eingaben vornehmen zu können, weist jeder der Wechsel richter 10, 20, 30 eine lokale Eingabeschnittstelle 11, 21, 31 zur Benutzereingabe und Benutzerinformation auf (Human Machine Interface HMI).

Ohne auf die nachfolgend beschriebenen Verfahren und Verfahrensschritte be schränkt zu sein, können insbesondere folgende Funktionen zur Ausführung in den Recheneinheiten implementiert sein, die gerade im Umfeld von Windkraftan lagen sehr sinnvoll genutzt werden können.

Die Querkommunikation lässt sich bei einem Servicefall mit Austausch eines der Wechselrichter wie nachstehend erläutert sinnvoll nutzen, wobei im Rahmen der implementierten Verfahrensschritte alle gemeinsam, aber auch eine beliebige Auswahl der nachstehenden Verfahren oder Funktionen implementiert werden kann.

Über die Querkommunikation 2 der Wechselrichter 10, 20, 30 wird ein Abbild der (Parameter-) Einstellungen und bevorzugt auch der Software eines der Wechsel richter 10 oder 20 oder 30 auf die beiden anderen Wechselrichter 20, 30 oder 10, 30 oder 10, 20 übertragen und dort gespeichert. Muss nun einer der Wechselrich ter 10 oder 20 oder 30 aufgrund bspw. eines Defekts in der Hardware getauscht werden, ist dies von den verbleibenden Wechselrichtern 20, 30 oder 10, 30 oder 10, 20 über bspw. eine andere Seriennummer erkennbar. Durch eine einfache Interaktion (bspw. einen Tastendruck) mit dem Benutzer (insbesondere über die entsprechende Eingabeschnittstelle 11 oder 21 oder 31) wird ein Vorgang (Ver fahren) angestoßen, wonach dem neu eingesetzten Wechselrichter 10 oder 20 oder 30 über die Querkommunikation 2 die Einstellungen und bevorzugt auch die Software aus den in mindestens einem der verbleibenden zwei Wechselrichtern 20, 30 oder 10, 30 oder 10, 20 gespeicherten Abbildern aufgespielt werden. Ein erfolgreiches Aufspielen kann bspw. über eine LED der Eingabeschnittstelle 11 oder 21 oder 31 eindeutig signalisiert werden. Der Vorgang des Erkennens und Überspielens eines Abbilds kann u.U. auch automatisch ohne Tastendruck durch den Benutzer angestoßen werden, bspw. nach Detektion eines neuen Wechsel richters 10 oder 20 oder 30 durch Feststellen einer neuen Seriennummer in der Querkommunikation mit den beiden anderen Wechselrichtern 20, 30 oder 10, 30 oder 10, 20.

Nach dem erfolgreichen Aufspielen hat der neue Wechselrichter 10 oder 20 oder 30 genau dieselbe Software und dieselben Parameterdaten erhalten, mit denen auch das ausgetauschte Gerät betrieben wurde. Er verhält sich exakt gleich.

Ein im Stand der Technik übliches Vorgehen für den Tausch eines Wechselrich ters ist, dass der Wechselrichter entweder vor dem Transport in die Rotornabe der Windkraftanlage manuell mit einem Laptop voreingestellt wird oder das Ein- stellen vor Ort in der Rotornabe mit einem Laptop als Inbetriebnahmegerät erfolgt. Hierbei ergibt sich ein erhöhter Aufwand in der Logistik, und es muss vor dem Servicefall exakt bekannt sein, welcher Wechselrichter in der Nabe defekt ist. Fer ner kann sich das Problem ergeben, dass bei einem Defekt des alten Wechsel richters möglicherweise dessen Parameter nicht mehr aus diesem ausgelesen werden können. Dies erfordert dann eine vollständige Neukonfiguration, sofern die Einstellparameter irgendwo separat gespeichert und aktuell gehalten sind.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann ein defekter Wechselrichter 10 oder 20 oder 30 ohne komplexes oder zusätzliches Equipment (wie bspw. einem Laptop als Inbetriebnahmegerät) in der Rotornabe getauscht und eingestellt werden. Das ist besonders vorteilhaft aufgrund der beengten räumlichen Verhältnisse in der Rotornabe. Der neue Wechselrichter 20, 30 oder 10, 30 oder 10, 20 erhält nach Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens darüber hinaus ein exaktes Abbild der Einstel lungen und bevorzugt auch der Software des defekten Wechselrichters 10 oder 20 oder 30, so dass er sich nach dem Tausch daher exakt wie der vorherige ver hält. Der Vorgang ist deutlich sicherer gegen Fehler als die im Stand der Technik angewandten Austauschverfahren bei einer gleichzeitigen Zeitersparnis für den Wechselrichtertausch. Durch den Entfall der Vorkonfiguration wird auch die Er satzteillogistik vereinfacht.

Eine weitere vorteilhafte Funktion der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Quer kommunikation 2 ergibt sich daraus, dass die Wechselrichter 10, 20, 30 Messgrö ßen, Regelgrößen oder in ihrer Einheit berechnete Größen zeitlich synchron un tereinander austauschen können. Üblich ist heute schon, dass ein einzelner Wechselrichter 10, 20, 30 den Zustand von Flardwarekomponenten durch Über wachung von Messgrößen (z.B. Schwellwerterkennung, Prüfen gegen einen gül tigen Wertebereich, Langzeitauswertung des Mittelwertes, Fast Fourier Trans- forms,... ) bestimmen kann, bspw. aus erfassten Sensordaten oder anderen Kon- trollgrößen. Hierdurch lässt sich die Zustandsüberwachung für die einzelnen Wechselrichter 10, 20, 30 signifikant verbessern.

Durch Vergleich mit entsprechenden Daten aus mehreren Wechselrichtern 10, 20, 30, die in derselben Windkraftanlage betrieben werden, kann eine Diagnose (bspw. zum Auffinden von Fehlern oder zur Optimierung der Einstellparameter) verbessert werden. Üblicherweise erfolgt eine solche Diagnose bisher durch Off- lineauswertung von Messdaten vieler Geräte aus dem Feld in einer zentralen Stelle. Durch die Querkommunikation 2 wird es möglich, eine solche Auswertung mit den Daten von bspw. drei Wechselrichtern 10, 20, 30 quasi online in den über die Querkommunikation miteinander verbundenen Wechselrichtern 10, 20, 30 in derselben Rotornabe durchzuführen. Diese Diagnose ist quasi online, weil die benötigten Daten über die Querkommunikation 2 so schnell übertragen werden, dass sie in den Wechselrichtern 10, 20, 30 de facto instantan zur Verfügung ste hen.

Jeder Wechselrichter 10, 20, 30 kann die Messdaten gegen die aktuellen Werte oder auch Werte aus einem Langzeitspeicher mit den Werten der beiden paralle len Wechselrichter 20, 30 oder 10, 30 oder 20, 30 vergleichen. Denkbar ist hier bspw. der Vergleich von Messwerten (wie Temperaturen) zwischen den Wech selrichtern 10, 20, 30 auf Einhalten eines Toleranzbands.

Ein zu bewertender Messwert eines Wechselrichters 10, 20, 30 kann somit gegen einen Erwartungswert durch die Messdaten zweier anderer Wechselrichter 20, 30 oder 10, 30 oder 20, 30 geprüft werden. Die Diagnosetiefe kann dadurch erhöht werden.

In einer weiteren Ausprägung ist es zudem möglich, dass über einen externen Kommunikationskanal Diagnosedaten mit Wechselrichtern in Windkraftanlagen in demselben Windpark oder derselben Herstellerflotte ausgetauscht werden, was die Diagnosemöglichkeiten weiter erhöht.

Die vorgeschlagene Querkommunikation 2 ermöglicht auch einen schnellen loka len Eingriff in die Pitch-Regelung durch ein Pitch-Antriebssteuergerät 10, 20, 30 für nur das durch das Pitch-Antriebssteuergerät 10, 20, 30 eingestellte Rotorblatt. Dies wird nachfolgend erläutert.

Im Stand der Technik erhält jeder Wechselrichter 10, 20, 30 einen Positionssoll wert bspw. für die Drehstellung des Rotorblatts über die zentrale Steuerung der Windkraftanlage. Wenn die Pitch-Antriebsregelung in speziellen Positionen des Rotors (bspw. wenn das Rotorblatt den Turm der Windkraftanlage passiert) für dieses einzelne Rotorblattes reagieren soll, muss dies durch eine geänderte Soll wertvorgabe über die zentrale Steuerung erfolgen. Aufgrund der Verzögerung in der (hierfür üblicher Weise verwendeten) Feldbusübertragung ist eine solche Dy namik in der Pitch-Antriebsregelung nur bis zu einer gewissen Grenze möglich, da zunächst die Messwerte der Wechselrichter 10, 20, 30 durch die zentrale Steu erung eingeholt und daraus ein neuer Drehstellungssollwert errechnet werden muss.

Die erfindungsgemäße Querkommunikation ermöglicht einen solchen Eingriff in die Pitchregelung der Rotorblätter lokal innerhalb der Wechselrichter 10, 20, 30. Die Latenzen der Regelung aufgrund der Dauer der Datenübertragung zwischen dem Wechselrichter 10, 20, 30 und der zentralen Steuerung werden verringert und die Dynamik der Pitch-Antriebsregelung 1 verbessert sich.

Zudem ist es denkbar, dass bspw. Messwerte des Wechselrichters 10, 20, 30 des in Drehrichtung vorauseilenden Rotorblatts für die Pitchregelung des um 120° nacheilenden Blattes genutzt werden (z.B. prädiktive Lastmomentvorsteuerung). Die 120° ergeben sich bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Windkraftanlagen mit drei im selben Winkelabstand angeordneten Rotorblättern. Dieser erfindungs gemäße Gedanke ist jedoch nicht auf eine solcher Anzahl oder Anordnung von Rotorblättern beschränkt und lässt sich beliebig übertragen.

Zudem ist es denkbar, dass aus den zeitsynchronen Messdaten der drei Wech selrichter 10, 20, 30 Rotorzustandsdaten berechnet werden. Ein denkbarer An satz ist hier die Ermittlung der Rotorlage bzw. Winkelgeschwindigkeit aus den Messdaten von Beschleunigungs- oder Stromsensoren. Durch die Messdaten der anderen Wechselrichter 20, 30 oder 10, 30 oder 10, 20 kann die Auswertung re dundant und damit funktional sicher vorgenommen werden. Zusätzlich können auch Momentenverläufe oder Stromverläufe der parallelen Wechselrichter in die Berechnung einfließen. Ein weiterer Vorteil der Querkommunikation 2 ergibt sich auch bei Sicherheitsmo dulen in den Wechselrichtern 10, 20, 30. In Wechselrichtern 10, 20, 30 werden Sicherheitsfunktionen innerhalb von sogenannten Sicherheitsmodulen implemen tiert, die im Falle von Störungen insbesondere ein sicheres Stilllegen der Anlage ermöglichen sollen. Dazu werden die in den Sicherheitsmodulen erfassten und verarbeiteten Daten je nach erforderlichem Sicherheitsniveau (Safety Integrity Le vel) oftmals redundant (d.h. zweikanalig mit bspw. zweifach vorhandenen Senso ren) erfasst und plausibilisiert. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Quer kommunikation 2 kann die erforderliche Redundanz zwischen den im Querkom munikationsverbund befindlichen Wechselrichtern 10, 20, 30 aufgebaut werden. Dazu werden die sicherheitsrelevanten Messdaten sowie daraus berechnete Grö ßen über die Querkommunikation an die Sicherheitsmodule der benachbarten Wechselrichter 20, 30 oder 10, 30 oder 20, 30 übertragen und dort durch eine redundante Berechnung plausibilisiert. Hierzu können Methoden zur Prüfsum menberechnung verwendet werden.

Durch den Verzicht auf die Redundanz im einzelnen Wechselrichter 10, 20, 30, d.h. bspw. einem mehrfachen Vorsehen derselben Sensoren, lassen sich Kosten vorteile erzielen.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren, Verfahrensschritte oder Funktionen zeigen den hohen Wert der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Querkommunika tion 2 zwischen in einer gemeinsamen Rotornabe einer Windkraftanlage vorge sehenen Pitch-Antriebssteuergeräten 10, 20, 30. Über diese Anwendungen hin aus kann die vorgeschlagene Querkommunikation 2 auch bei der Realisierung weiterer Verfahren, Verfahrensschritte oder Funktionen sinnvoll genutzt werden.

Bezugszeichenliste: 1 Pitch-Antriebsregler

2 Querkommunikation

10 als Wechselrichter ausgebildetes Pitch-Antriebssteuergerät

11 Eingabeschnittstelle 20 als Wechselrichter ausgebildetes Pitch-Antriebssteuergerät

21 Eingabeschnittstelle

30 als Wechselrichter ausgebildetes Pitch-Antriebssteuergerät

31 Eingabeschnittstelle