CN102356235B - 风车的控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

一种风车的控制装置和控制方法，以往应答由外部要因产生的警报信号，启动停止运转时序，即使解除了警报要因，该停止运转时序运行直到风车停止才结束运行，该停止运转时序表示从风车的顺桨开始到停止的一连串动作，然而，本发明在停止运转时序中途解除警报时，中止停止运转时序，进行倾斜控制的恢复控制运转，以使风车叶片的倾角成为良好的状态。通过这样的控制，能够缩短风车的停止运转中的风车停止时间，抑制风力发电厂的运转效率的降低。

Description

风车的控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种风力发电用的风车的控制，特别是涉及由警报引起的停止运转时序时的控制。

背景技术

图1是表示风力发电装置所使用的螺旋桨型风车的结构例的侧视图。风车11具有相对地面进行固定的支柱12和由支柱12的上部支承的机舱13。机舱13的一端安装有旋翼毂14。旋翼毂14上安装有多个风车叶片15。风车叶片15通常是三个，在本说明书中，虽然对具有三个风车叶片15的结构进行了说明，但是，在不同个数的风车叶片15的情况下，也能够适用于本说明书的说明。控制部16根据风的状况，进行风车叶片15的翼倾角的控制，以得到规定的转速和输出。另外，在警报检测等时，进行停止运转控制，风车叶片15的翼倾角急速地关闭，以使风车11快速地停止。

在由外部要因而偏离通常条件的情况下，风车必须在到其外部主要原因消失为止的期间停止。例如，风速在超过规定条件的情况下、温度、湿度、系统的频率的变动超过规定的基准的情况下，电压在产生异常的情况下、地震等引起的振动的情况下等，检测这些情况，应答发出警报的传感器，为了安全而使风车停止。

风车如下所述那样地被停止。在风车的通常运转中，风车将风力转换为电力。产生的电力被转换为与系统电力和频率等的特性相同的电力，在多个风车所属的风力发电厂进行整体汇集，并且与系统的电源连接。

在运行中，一产生任何的警报，应答表示其警报的信号，开始由为了完全停止风车的风力发电功能的一连串的控制构成的停止运转时序。在停止运转时序中，对风车的转动给予制动力的制动机构进行动作，开始进行倾斜顺桨的动作，倾斜从良好状态侧向顺桨位置动作。其动作的结果，风车的转速逐渐降低。在风车的转速低于规定的基准时，风车从风力发电厂的电力系统被断开而解列。风车被解列，其倾斜以成为顺桨位置的状态使停止运转结束。

在专利文献1中记载有，系统电压降低，或者在系统侧的电力转换器中，在产生过电流的情况下的风力发电系统的控制方法。

专利文献1：（日本）特开2008－283747号公报

但是，在上述的专利文献1的方法中，在对风力发电厂的风车产生警报时，该风车被控制进入停止运转时序而进行解列，并且暂时停止。由外部要因而引起的轻微的警报等的临时性的警报情况具有以下的情况：在停止运转时序中，警报的主要原因消除，并且解除警报。这样的情况下，风车的停止运转时序一旦结束后，警报自动复位，进行风车的启动，但是存在风车停止时间长的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题的发明，本发明的目的在于，提供一种能够抑制风车的停止运转所引起的运转率降低的控制装置和控制方法。

为了达到上述的目的，本发明提供以下的方案。

本发明的第一方案的风车的控制装置具有：警报取得部，其取得表示警报的信号；停止运转时序存储部，其将从风车的顺桨开始到停止的一连串动作作为停止运转时序进行存储；停止运转开始部，其应答表示警报的信号，开始停止运转时序；进行恢复控制的恢复部，其在停止运转时序中途解除警报时，中止停止运转时序并且进行控制，以使风车叶片的倾角成为良好的状态。

这样，通过中止停止运转时序并且控制叶片的倾角恢复良好的状态，与直到停止运转结束一直运行并且进行复位以后的开始风车的启动的现有技术相比，能够缩短风车的停止时间。

在上述方案的风车的控制装置中，优选的是，在恢复控制中，在风车解列时，在叶片的倾角以接近良好的状态开始控制后，风车的转速在超过规定的并入基准时，使风车并入。

在上述方案的其它方面的风车的控制装置中，优选的是，停止运转时序为：开始风车的顺桨，接着，风车的转速若低于规定的基准，则使风车解列，接着停止风车的控制。

本发明的第二方案的风车的控制方法，其具有：取得表示警报信号的步骤；开始停止运转时序的步骤，其表示应答表示警报的信号并且从风车的顺桨开始到停止的一连串动作；进行恢复控制的步骤，其在停止运转时序中途解除警报时，中止停止运转时序并且进行控制，以使风车叶片的倾角成为良好的状态。

在上述的方案的风车的控制方法中，优选的是，在恢复控制中，在风车解列时，在叶片的倾角以接近良好的状态开始控制后，风车的转速在超过规定的并入基准时，使风车并入。

在上述的方案的其它方面的风车的控制方法中，优选的是，停止运转时序开始风车的顺桨，接着，风车的转速若低于规定的基准，则使风车解列，接着停止风车。

根据本发明，能够缩短由风车的停止运转所引起的风车停止时间，有效抑制风力发电厂的运转效率的降低。

附图说明

图1是风车的外观；

图2是现有风车状态的转变图；

图3表示本发明实施形态的风车的控制装置；

图4是本发明的实施形态的风车状态的状态转变图；

图5是本发明实施形态的从停止运转到警报解除后的运转恢复的阈值和时序流程；

图6是表示本发明实施形态的包含从警报产生到警报解除期间的前后的运转控制元素的时间变化规则的时序图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的警报要因解除时的风车的控制装置和控制方法的实施形态进行说明。本发明实施形态的控制装置和控制方法能够适用于图1所示例的结构的风车。首先说明用于说明本发明的现有的风车的启动和恢复时的控制的一个例子。

图2是现有风车状态的转变图。风车从停止并且脱离控制的状态（S101）向待机状态（S102）转变。当接受启动指令的信号时，风车启动（S103）。在启动中，当基于外部主要原因的检测结果产生表示轻微的警报的警报信号时，风车进入停止运转时序（105）。当风车的启动正常进行时，风车的倾斜朝向良好状态侧驱动运转（S104）。在启动中，当基于外部主要原因的检测结果产生表示警报的警报信号时，风车进入停止运转时序（105）。在停止运行中产生警报信号时，在停止运行结束后，风车进入待机状态（S102），等待启动的指令。

对轻微的警报等的临时性的警报来说，如果消除警报的主要原因，则能够使风车再运转。因此，能够更加减少风车的停止时间并且提高运转率。

图3表示如上述那样地能够提高运转率的本发明实施形态的风车的控制装置。搭载于风车11的控制部16的控制装置1具有：警报取得部2、停止运转时序存储部3、停止运转开始部4和恢复部5，这些部分是CPU读取存储于存贮装置的程序并且进行执行的功能块。警报取得部2取得表示警报的信号，应答该警报信号而生成指令风车停止运转的信号。在本实施形态中，在产生短时间能够恢复的轻微的外部主要原因时，产生警报信号。

停止运转时序存储部3存储对停止运转进行的指令的信号进行应答并且执行停止运转时序（或解脱（トリップ）时序）。停止运转时序像如下所述那样地进行：通常运转时的风车被控制为，将其叶片的倾斜控制成为能够最有效将风力转换为力矩的良好状态侧。利用风力使风车转动，风车的发电机利用其转动产生电力。其电力转换为与系统电源相同的电力。风力发电厂所属的多个风车之中的进行通常的运转的风车并入风力发电厂的电力系统，其电力由风力发电厂整体汇集并且与系统电源连接。

当停止运转时序开始时，开始进行顺桨，倾斜被控制为朝向顺桨的角度，伴随着顺桨的进行，风车的转速降低。还有，像如下所述的那样，给予风车制动力。风车具有对其转动给予制动力的液压系统。通常运转时向液压系统提供电力。利用该电力控制电磁阀使液压制动处于开放状态，成为制动无效的状态。解列后，对其液压系统提供的电力被断开。当停止向电磁阀供给电力时，储存器的油向制动器提供，而使液压制动成为有效的状态，一定的制动力施加给风车的转动。

停止运转时序开始部4预先存储第一次转速的基准值，当风车的转速低于规定的基准时，就进行解列，该解列将该风车的发电机的电力系统从风力发电厂的风车组生成的电力系统中断开。另外像这样的控制，当停止运转时序开始时也有采用立即解列的控制的情况。

进行解列，风车在利用液压制动使转动被抑制的状态下，进行转动或者停止。该转动在被抑制的状态下成为转动或者停止的状态是后述的图4的S1等所提到的“停止”，是风车的发电机从控制系统和电力系统断开的状态。

停止运转时序存储部3存储上述例子的停止运转的顺序。若警报取得部2取得警报信号，则停止运转时序开始部4应答警报信号并且开始停止运转时序。控制装置1基于停止运转时序存储部3的信息，自动地按顺序进行风车的从顺桨开始到停止的一连串的动作。

恢复部5在停止运转时序中途解除所述警报时，中止停止运转时序并且进行恢复控制。图5表示恢复部5的动作。在停止运转中，恢复部5监视警报信号的状态（S10）。在没有消除警报要因的期间，恢复部进行待机处理（S11NO）。当消除警报了要因时（S11YES），停止倾斜的顺桨。在该时刻，也可以开始进行将倾斜向良好状态侧移动的控制（S12）。当风车的发电机并入系统的情况通过并入/解列标志进行识别时（S13YES），恢复部5使风车向运转状态转变（S14）。

当风车的发电机从系统的解列的情况通过并入/解列标志进行识别时（S13NO），恢复部5使风车向启动状态转变（S15），倾斜朝向良好状态侧控制（S16）。由此，风车的转速逐渐上升。风车的转速直到达到规定的并入转速为止，恢复部5进行待机处理（S17NO）。当风车的转速达到并入的转速时（S17YES），恢复部5使风车并入系统（S18）。通过该控制结束向运转状态的转变（S19）。

接着，参照图4的状态转变图和图6的时序图，说明本实施形态的控制。在该例子中，当警报发生时，风车立即解列。风车从停止状态（S1）到待机状态（S2）转变，还有启动（S3）并且成为运转状态（S4）的控制是与图2中进行说明的参考例相同。另外，停止运转结束后，与在警报被解除的情况相同，如图4的路线P1所示，被控制为待机状态（S2）。在图6中，表示从时刻t0到t1的运转状态。在该状态下，警报信号没有输出。倾角取为良好状态侧的角度。转速根据风力被大致确定。向用于制动风车的紧急电磁阀供电，被控制为没有施加制动力的状态。风车接受风力并且产生力矩，发电机将该力矩转换为电力。

在图6的时刻t1，产生停电等的警报信号，图3的警报取得部2取得警报信号。停止运转开始部4将警报信号作为触发脉冲，而开始停止运转时序（S5）。风车立即被从风力发电厂的电力系统解列。倾角被控制为朝向顺桨侧。还有，通过将紧急电磁阀从电源断开，使紧急制动动作，向风车的转动给予制动力。其结果，转速逐渐降低。

在时刻t2，当在执行停止运转时序期间解除警报时，通过图4的路线P2向启动状态（S3）进行控制。恢复部5中断停止运转时序进入启动时序。在启动时序中，向紧急电磁阀供电，使制动停止。叶片的倾斜被控制而朝向良好状态侧。风车的转速逐渐上升。在时刻t3，当转速超过规定的基准（并入转速）时，恢复部5使风车并入风力发电厂的电力系统，风车成为运转状态（S4）。

上述的例子是指在警报时立即进行解列的情况，但是，在警报时，转速低于规定的基准之后而进行的解列控制中，风车在解列之前存在警报被解除的情况。在该情况下，恢复部5经由图4的路线P3使风车转变为运转状态（S4）。

通过上述说明的控制，例如，即使对在人没有持续监视的风车来说，也能够在警报时高速自动地进行再启动。还有，通过在通常的停止运转时序中追加恢复处理，而能够实现，所以，能够容易地进行导入。另外，由于是没有必要利用无停电电源装置的控制，所以，能够避免PLC（程序逻辑控制器）的启动不良问题等的风险。

以上是参照实施形态对本发明进行了说明，但是，上述实施形态并不限制本发明。能够对上述的实施形态进行各种各样的改变。例如，能够使上述的实施形态相互之间进行组合。

附图标记说明

1    控制装置

2    警报取得部

3    停止运转时序存储部

4    停止运转开始部

5    恢复部

11   风车

12   支柱

13   机舱

14   旋翼毂

15   风车叶片

16   控制部

Claims (6)

1.一种风车的控制装置，其具有：

警报取得部，其取得表示警报的信号；

停止运转时序存储部，其将从风车的顺桨开始到停止的一连串动作作为停止运转时序进行存储；

停止运转开始部，其应答表示所述警报的信号，开始所述停止运转时序；

进行恢复控制的恢复部，其在所述停止运转时序中途解除所述警报时，中止所述停止运转时序并且进行控制，以使所述风车叶片的倾角成为良好的状态即将叶片的倾斜控制成为能够最有效将风力转换为力矩的状态。

2.根据权利要求1所述的风车的控制装置，其特征在于，

在所述恢复控制中，在所述风车解列时，在所述叶片的倾角以接近良好的状态开始控制后，所述风车的转速在超过规定的并入标准时，使所述风车并入。

3.根据权利要求1或2所述的风车的控制装置，其特征在于，

所述停止运转时序是如下所述动作：开始所述风车的顺桨，接着所述风车的转速若低于规定的基准，则使所述风车解列，接着停止所述风车的控制。

4.一种风车的控制方法，其具有：

取得表示警报的信号的步骤；

开始停止运转时序的步骤，其表示应答表示所述警报的信号并且从风车的顺桨开始到停止的一连串动作；

进行恢复控制的步骤，其在所述停止运转时序中途解除所述警报时，中止所述停止运转时序并且进行控制，以使所述风车的叶片倾角成为良好的状态即将叶片的倾斜控制成为能够最有效将风力转换为力矩的状态。

5.根据权利要求4所述的风车的控制方法，其特征在于，还有如下所述的步骤：

在所述恢复控制中，在所述风车解列时，在所述叶片的倾角以接近良好的状态开始控制后，所述风车的转速在超过规定的并入基准时，使所述风车并入。

6.根据权利要求4或5所述的风车的控制方法，其特征在于，

所述停止运转时序是：开始所述风车的顺桨，接着，所述风车的转速若低于规定的基准，则使所述风车解列，接着停止所述风车的控制。

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