Lidar-based reconstruction of wind fields and application for wind turbine control

In dieser Arbeit werden horizontale, die Anströmung scannende Lidarsysteme mit fokussiertem Dauerstrichlaser für Windenergieanlagen betrachtet. Die Theorie der Windfeldrekonstruktion wird erweitert auf ein Fünf-Parameter-Modell, das die Anströmung bei inhomogenen Bedingungen genauer beschreibt. Anfo...
Ausführliche Beschreibung

In dieser Arbeit werden horizontale, die Anströmung scannende Lidarsysteme mit fokussiertem Dauerstrichlaser für Windenergieanlagen betrachtet. Die Theorie der Windfeldrekonstruktion wird erweitert auf ein Fünf-Parameter-Modell, das die Anströmung bei inhomogenen Bedingungen genauer beschreibt. Anforderungen an das Sensorsystem werden abgeleitet. Ein neuer Ansatz basierend auf dem sphärischen Abscannen des Einströmungsbereichs wird experimentell untersucht. Die zu erwartende systematische Ungenauigkeit gemittelter Windrichtungssignale in einer Windparkumgebung wird damit quantifiziert und es werden räumliche Inhomogenitäten analysiert. Die Verwendung von Lidar-Messungen zur Vorsteuerung einer Blattwinkelregelung wird ganzheitlich modelliert und simuliert. In Ergänzung zur Einzelblattwinkelregelung ist die Lidar-basierte kollektive Blattwinkelvorsteuerung in der Lage, Ermüdungs- und Extremlasten, Abgabeleistungsschwankungen sowie die Blattwinkel-Verstellaktivität deutlich zu reduzieren. <dt.> Ausführliche Beschreibung