ES2400088A2 - Metodos para evitar efectos indeseados del par de rotacion irregular en un aerogenerador - Google Patents

Metodos para evitar efectos indeseados del par de rotacion irregular en un aerogenerador Download PDF

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Abstract

Métodos para evitar efectos indeseados del par de rotación irregular en un aerogenerador. Son métodos de operación de un aerogenerador, preferentemente un aerogenerador accionado directamente, que comprende un generador (41) de imanes permanentes accionado por un rotor eólico (15) que proporciona potencia a una red eléctrica (7) a través de una unidad de electrónica de potencia (47), que, en una situación de marcha en vacío que crea un par de rotación irregular que puede parar el rotor eólico (15), configuran el convertidor de frecuencia (49) de la unidad de electrónica de frecuencia (47) para controlar la corriente de manera que se cree un par opuesto a dicho par de rotación irregular permitiendo una situación de marcha en vacío libre. La invención también se refiere a un sistema de control para implementar dichos métodos y a un aerogenerador que comprende dicho sistema de control.

Description

MÉTODOS PARA EVITAR EFECTOS INDESEADOS DEL PAR DE
ROTACIÓN IRREGULAR EN UN AEROGENERADOR
CAMPO DE LA INVENCIÓN
5
La invención se refiere a métodos para evitar efectos indeseados del par
de rotación irregular en un aerogenerador con un generador de imanes
permanentes (PM) y a un aerogenerador con sistemas de control para
implementar dichos métodos.
10
ANTECEDENTES
Como se muestra en la Figura 2, en un generador o motor de imanes
permanentes (PM) el rotor 45 contiene imanes permanentes 51 y el estator 43
15
contiene laminados apilados que son placas de acero. Los laminados del estator
tienen ranuras 55, en las que se sitúan los devanados 57, y dientes 53 que son
los laminados entre las ranuras 55. Los imanes 51 del rotor serán atraídos
naturalmente por el material magnético del estator 43 o más específicamente
por los dientes 53.
2 o
Así pues al girar el rotor 45 la máquina PM tratará de encontrar una
posición de equilibrio en la que los imanes 51 están atraídos por los dientes 53
del estator. Por ello mover el rotor 45 más allá de los dientes 53 requiere cierta
fuerza. Si se continúa girando el rotor 45, aparecerá el siguiente diente 53 en la
dirección de rotación y entones los imanes 51 serán atraídos por el material
2 5
magnético en el diente 53 y conduciendo con ello el giro hacia la siguiente
posición de equilibrio.
Consiguientemente, hacer girar lentamente el rotor 45 a una velocidad
dada requiere una fuerza para, en primer lugar, mover el rotor más allá de una
posición de equilibrio y a continuación con la fuerza necesaria para retener el
3 o
rotor y evitar que se mueva demasiado deprisa hacia la nueva posición de
equilibrio.
Será pues necesaria normalmente una fuerza sinusoidal dependiente de
la geometría del rotor 45 y del estator 43. El par necesario se llama el par de
rotación irregular.
Típicamente el par de rotación irregular se reduce tanto como sea posible
5
al diseñar la máquina eléctrica bien desviando los imanes 51 en el rotor 45 o
desviando las ranuras 55 en el estator 43 como se describe, por ejemplo, en US
2008/0036215.
Sin embargo, debido a las tolerancias de fabricación, el par de rotación
irregular no puede reducirse a O.
10
Cuando se usa una máquina PM como un motor, la rotación está
afectada siempre por este fenómeno y por ello las rpm siempre contendrán una
pequeña fluctuación con la frecuencia de paso por ranura. Para ciertos motores
esto resulta inaceptable ya que deben funcionar con un 1 00% de suavidad y por
tanto las fluctuaciones son compensadas controlando la potencia del motor y
15
acelerando o decelerando el rotor para compensar pequeñas variaciones. Esto
se hace controlando la corriente en el motor en un convertidor de frecuencia.
Se sabe análogamente que cuando se usa una máquina PM como
generador hay un par de rotación irregular debido a la frecuencia de paso por
ranura. Su magnitud típica es 1-2% del par nominal y también puede ser
2 o
compensado controlando la corriente vía un convertidor de frecuencia.
En el caso de aerogeneradores con generadores PM en una situación de
marcha en vacío, es decir en ausencia de carga o de red, este par de rotación
irregular introduce una variación de par de aproximadamente un 1% del par
nominal. Particularmente en el caso de una máquina con un generador PM
2 5
accionada directamente ese par de rotación irregular será visible directamente
en el rotor y por ello causa algunos problemas.
El par de rotación irregular puede causar una parada del rotor en una
posición de equilibrio. Esta parada puede impedir la lubricación de los cojinetes
principales lo que puede provocar marcas de fricción en los cojinetes dañando
3 o
con ello esta parte del aerogenerador.
La presente invención está orientada a la solución de estos
inconvenientes.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para evitar
5
la parada del rotor en una situación de marcha en vacío en aerogeneradores
con un generador de imanes permanentes.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para
controlar la velocidad del rotor en una situación de marcha en vacío en
aerogeneradores con un generador de imanes permanentes.
1 o
En un aspecto, estos y otros objetos se consiguen proporcionando un
método de operación de un aerogenerador, preferiblemente un aerogenerador
accionado directamente, que comprende un generador de imanes permanentes
accionado por un rotor eólico que proporciona potencia a una red eléctrica a
través de una unidad de electrónica de potencia, que, en una situación de
15
marcha en vacío que crea un par de rotación irregular que puede parar el rotor
eólico, configura el convertidor de frecuencia de la unidad de electrónica de
potencia para controlar la corriente de manera que se cree un par opuesto a
dicho par de rotación irregular permitiendo una situación de marcha en vacío
libre.
20
En realizaciones preferentes, se proporcionan diferentes métodos para
identificar situaciones de marcha en vacío: a) una situación en la que la
velocidad instantánea del rotor W¡ ó la filtrada con un paso bajo Wt, bien en un
instante individual o a lo largo de un intervalo temporal T1, está por debajo de
un valor predeterminado en cada caso; b) una situación en la que hay
2 5
variaciones de la velocidad instantánea del rotor W¡ ó la filtrada con un paso
bajo Wt en un intervalo temporal T2 debidas al par de rotación irregular por
encima de unos primeros valores predeterminados; e) una situación en la que
hay variaciones de la velocidad instantánea del rotor W¡ ó la filtrada con un paso
bajo Wt en un intervalo temporal T2 debidas al par de rotación irregular por
3 o
encima de unos segundos valores predeterminados y la velocidad instantánea
del rotor W¡ ó la filtrada con un paso bajo Wt, mínima o media, en dicho intervalo
temporal T2 está por debajo de un valor predeterminado en cada caso. Uno o
más de dichos métodos puede ser implementado en el aerogenerador
dependiendo de sus circunstancias particulares.
En una realización preferente, el convertidor de frecuencia se configura
para hacer que el generador funcione a la velocidad rpmref de una situación de
5
marcha en vacío libre. Se consigue con ello un método que puede reutilizar
esquemas de control y métodos de control que normalmente ya están
implementados en el aerogenerador.
En otra realización preferente, el convertidor de frecuencia se configura
para proporcionar una corriente fija a la frecuencia fija correspondiente a la
1 o
velocidad del generador rpmref de una situación de marcha en vacío libre. Se
consigue con ello un método estable a una velocidad muy baja.
En otra realización preferente, dicho convertidor de frecuencia se
configura para aplicar una corriente conformadora a la corriente de salida para
producir dicho par opuesto. Se consigue con ello un método que reacciona muy
15
rápidamente a las variaciones del par de rotación irregular permitiendo con ello
una velocidad de marcha en vacío muy baja.
En otro aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen
proporcionado un sistema de control para un aerogenerador que comprende un
generador de imanes permanentes accionado por un rotor eólico que
2 o
proporciona potencia a una red eléctrica a través de una unidad de electrónica
de potencia que incluye un convertidor de frecuencia, dispositivos de medida o
de estimación de al menos la velocidad del rotor W, la velocidad del generador
rpm, la intensidad 1y el par T, que también comprende una unidad de control
conectada a dichos dispositivos y a dicho convertidor de frecuencia adaptada
2 5
para ejecutar los métodos mencionados anteriormente.
En otro aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen
proporcionando un aerogenerador que comprende dicho sistema de control.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán
de la siguiente descripción detallada de una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
5
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
1 o 15 2 o
La Figura 1 es una vista esquemática en sección lateral de un aerogenerador accionado directamente con el generador situado aguas arriba del rotor eólico. La Figura 2 es una vista esquemática en sección lateral de un generador PM. La Figura 3 es un diagrama de bloques de un aerogenerador con un convertidor para implementar el método de la presente invención. La Figura 4 es un diagrama de bloques de una primera realización de un método para contrarrestar el par de rotación irregular según la presente invención. La Figura 5 es un diagrama de bloques de una segunda realización de un método para contrarrestar el par de rotación irregular según la presente invención. Las Figuras 6a y 6b son curvas Velocidad vs. Tiempo de, respectivamente una señal de velocidad instantánea y de una señal de velocidad filtrada con un filtro de paso bajo, para ilustrar diferentes métodos para detectar cuando está próxima a Ola velocidad del generador o del rotor.
2 5
DESCRIPCION PREFERENTES DETALLADA DE LAS REALIZACIONES
3 o
La Figura 1 muestra un aerogenerador accionado directamente con el generador situado aguas arriba del rotor que comprende una torre 11 soportando medios alojados dentro de la barquilla 9 para convertir la energía rotacional del rotor eólico 15 en energía eléctrica por medios de un generador 41 de imanes permanentes. El rotor eólico 15 comprende un buje de rotor 17 y,
típicamente, tres palas (no mostradas en las Figuras). El buje del rotor 17 está
situado sobre dos cojinetes 21, 23, estando situado el primer cojinete 21 cerca
de la parte frontal del buje del rotor y el segundo cojinete 23 cerca de la parte
trasera del buje del rotor. Ambos cojinetes 21, 23 están posicionados sobre un
5
eje principal no-rotatorio 29 conectado con la estructura de soporte 13 del
aerogenerador. El generador 41 está situado delante el buje del rotor 17. El
estator del generador 43 está conectado al eje principal no-rotatorio 29 y el rotor
del generador 45 está conectado al buje del rotor 17.
Como se muestra en la Figura 3 el generador de imanes permanentes 41
1 o
con el rotor 45 y el estator 43 está conectado a la red 7 a través de una unidad
de electrónica de potencia 47.
La unidad de electrónica de potencia 47 comprende un convertidor de
frecuencia para llevar a cabo la conversión de la energía producida por el
generador 41 a energía que está sincronizada con la energía de la red eléctrica
15
7 y elementos adicionales tales como elementos de almacenamiento que
pueden ser utilizados para proporcionar energía al aerogenerador y elementos
disipativos que pueden ser usados para consumir energía.
La energía producida por el aerogenerador se controla típicamente
mediante un sistema de control para regular el ángulo de paso de las palas y el
2 o
par motor del generador. La velocidad rotacional del rotor y la energía producida
por el aerogenerador pueden ser por tanto controladas inicialmente. En
particular, dichos medios de control incluyen un controlador que recibe señales
indicativas de la velocidad del generador 41 y de la energía producida por el
generador 41 y que proporciona una señal de referencia del par motor al
2 5
convertidor 49 para obtener la energía requerida.
La idea básica de la presente invención para contrarrestar el par motor
de rotación irregular en un aerogenerador como el acaba de describirse en una
situación de marcha en vacío consiste en usar dichos medios de control para
crear un par opuesto a dicho par de rotación irregular permitiendo una situación
3 o
de marcha en vacío libre en la que el rotor 15 gira lentamente evitando los
daños causados a los cojinetes 21, 23 por cualquier parada del rotor 15 debida
al par de rotación irregular.
A título de ejemplo, una máquina de 3 MW funcionando a 14.3 rpm
tendrá un par motor de 2000 kNm. Ello implica una variación del par en una
situación de marcha en vacío de +/-1 O kNm. Esta variación del par puede ser
suficiente en el caso de ciertas velocidades de viento para detener el rotor 15
5
desde una situación de marcha en vacío actuando como un freno de disco que
retiene al rotor 15 en una posición fija. La retención del rotor introduce unas
cargas más altas en el aerogenerador que las causadas por un rotor marchando
en vacío que encuentra naturalmente una posición de equilibrio de cargas y por
tanto de cargas mínimas sobre el aerogenerador.
1 o
Para un mejor entendimiento de esta invención debe advertirse que los
siguientes términos deben entenderse con el siguiente significado:
-Situación de marcha en vacío: El rotor gira lentamente y no hay
producción de energía. El ángulo de paso de las palas está fijado típicamente a
un valor entre 45 y 90 grados dependiendo del tipo de aerogenerador.
15
-Velocidad normal del rotor durante una marcha en vacío libre: La
velocidad que tendría el rotor si no hubiera un par de rotación irregular en el
generador. Este valor está típicamente en torno a 1 rpm.
El método según la presente invención se activa cuando la velocidad del
rotor está próxima a O. Los posibles métodos de detección de esa condición de
2 o
quot;próxima a Oquot; incluyen, aunque no están limitados a ellos, los siguientes casos
que serán explicados en referencia a la señal de velocidad instantánea 71
mostrada en la Figura 6a ó a la señal de velocidad filtrada con un paso bajo 73
mostrada en la Figura 6b.
-Detectar cuando la velocidad instantánea W¡ está por debajo de un
2 5
cierto valor. Si este valor es, por ejemplo, O. 7 rpm eso sucederá en el tiempo
5.6 s (ver Figura 6a).
-Detectar cuando el valor de la velocidad filtrada con un paso bajo Wt
está por debajo de un cierto valor. Si este valor es, por ejemplo, 1.20 rpm eso
sucederá en el tiempo 5.6 s (ver Figura 6b).
3 o
-Detectar cuando el valor de la velocidad filtrada con un paso bajo Wt
está por debajo de un cierto valor durante un cierto tiempo. Si estos valores son
por ejemplo 1.8 rpm y 0.4 seso sucederá en el tiempo 5.77 s (ver Figura 6b).
-Detectar cuando hay variaciones del valor de la velocidad (instantánea
W¡ o filtrada Wt) debidas al par de rotación irregular en un cierto tiempo y por
encima de un cierto valor. Si estos valores son por ejemplo 1 .3 rpm (velocidad
instantánea) y 0.4 s eso sucederá en el tiempo 5.4 s (ver Figura 6a).
5
-Detectar cuando el valor de la velocidad (instantánea W¡ o filtrada Wt)
está por debajo de un cierto valor durante un cierto tiempo y al mismo las
variaciones de la velocidad debidas al par de rotación irregular están por encima
de un cierto valor. Si estos valores son, por ejemplo, 1.3 rpm (velocidad filtrada),
0.4 s y 0,55 rpm esto sucederá en el tiempo 5,99 s (ver Figura 6b).
1 o
La velocidad del rotor puede ser detectada directamente por un sensor
de velocidad tal como un codificador, un resolvedor o un elemento Hall y la
velocidad puede ser medida por el convertidor de frecuencia o por el PLC o PC
del sistema de control del aerogenerador. Alternativamente la velocidad puede
ser estimada a partir de señales de voltaje y/o intensidad en el convertidor de
15
frecuencia.
En una realización dichos medios de control se usan en situaciones de
marcha en vacío que crean un par de rotación irregular que puede detener el
rotor para configurar dicho convertidor de frecuencia para hacer girar al
generador a la velocidad de una situación de marcha en vacío libre. En
2 o
particular se configura el convertidor de frecuencia 49 en modo de control de
velocidad, siendo la consigna de la velocidad del generador rpmref igual a la
velocidad normal del rotor en marcha en vacío. El método de control usado en el
convertidor de frecuencia se muestra en la Figura 4. Las entradas al esquema
de control son la velocidad deseada del generador rpmref, que en este caso es
2 5
la velocidad normal del rotor en marcha en vacío, la velocidad del generador
medida o estimada rpmmeas y la intensidad medida lmeas-La diferencia entre
rpmref y rpmmeas se envía al controlador de par o intensidad 61 que envía la
referencia de intensidad lref al bloque 63 responsable del cálculo de la referencia
del voltaje de salida Vref para el generador 41. Esa referencia de voltaje Vref se
3 o
envía al bloque 65 que envía señales moduladas por ancho de pulso a los
semiconductores, p.ej, IGBT's, del lado del generador del convertidor de
frecuencia 49.
En otra realización dichos medios de control se usan en situaciones de
marcha en vacío que crean un par de rotación irregular que puede detener el
5
rotor para configurar dicho convertidor de frecuencia 49 para proporcionar una
corriente fija a la frecuencia fija correspondiente a la velocidad del
rotor/generador en una situación de marcha en vacío libre. En este caso no es
necesaria una señal de realimentación de la velocidad en el convertidor de
frecuencia 49. El método de control usado en el convertidor de frecuencia se
1 o
muestra en la Figura 5. El esquema de control es similar al de la Figura 4
excepto que se omite el controlador de par o intensidad 61 y las entradas al
esquema de control son por tanto solamente la deseada intensidad del
generador lref y la intensidad medida lmeas·
En otra realización dichos medios de control se usan en situaciones de
15
marcha en vacío que crean un par de rotación irregular que puede detener el
rotor para configurar dicho convertidor de frecuencia 49 para aplicar una
corriente conformadora a la corriente de salida de manera que la forma de onda
de la corriente produzca dicho par opuesto haciendo nulo el par resultante.
La amplitud del par de rotación irregular depende de las tolerancias de
2 o
fabricación y difiere de un generador a otros. Son necesarias pues diferentes
amplitudes para contrarrestar el par de rotación irregular. Por tanto debe
medirse el par de rotación irregular y calibrarse la corriente conformadora antes
de usar el método en el aerogenerador.
Otro requisito de esta realización es que el ángulo de fase de la corriente
2 5
conformadora tiene que ser igual al ángulo de fase del par de rotación irregular.
Con ello se evita que el par proporcionado por la corriente del generador
amplifique el par de rotación irregular en lugar de reducirlo. El ángulo de fase de
la corriente conformadora debe estar en una relación fija con la posición del
rotor, medida o estimada, y con el número de ranuras del estator.
30
La invención es aplicable preferentemente a aerogeneradores
accionados directamente porque en los aerogeneradores con multiplicadora el
par de rotación irregular absoluto se reduce con la relación de multiplicación y
siendo esta típicamente de 1:8 para una multiplicadora de una etapa, 1:40 para
una
multiplicadora de dos etapas y 1:100 para una multiplicadora de tres
etapas,
un par de rotación irregular de un 1% del par nominal queda reducido a
un valor insignificante en el eje de baja velocidad del aerogenerador.
5
Un sistema de control de un aerogenerador según la presente invención
combina
medios de control disponibles de aerogeneradores conocidos de
velocidad variable con
una unidad de control específica para implementar los
métodos según la presente invención.
El sistema de control recibe datos de entrada tales como la velocidad del
1 o
rotor W, la velocidad del generador rpm, la intensidad 1y el par motor T y envía
el dato de salida Vref al convertidor de frecuencia 49 para crear un par opuesto
al par de rotación irregular que permite una situación de marcha en vacío libre.
Aunque la presente invención se
ha descrito enteramente en conexión
con
realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas
15
modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por
las
anteriores realizaciones, sino por el contenido de
las

Claims (4)

  1. reivindicaciones
    siguientes.
    REIVINDICACIONES
    1.-Método de operación de un aerogenerador que comprende un
    generador (41) de imanes permanentes accionado por un rotor eólico (15) que
    5
    proporciona potencia a una red eléctrica (7) a través de una unidad de
    electrónica de potencia (47), caracterizado porque, en una situación de marcha
    en vacío que crea un par de rotación irregular que puede parar el rotor eólico
    (15), se configura el convertidor de frecuencia (49) de la unidad de electrónica
    de potencia (47) para controlar la corriente de manera que se cree un par
    1 o
    opuesto a dicho par de rotación irregular permitiendo una situación de marcha
    en vacío libre.
  2. 2.-Método de operación de un aerogenerador según la reivindicación 1,
    caracterizado porque dicha situación de marcha en vacío es una de las
    15
    siguientes:
    a) una situación en la que la velocidad instantánea del rotor ó la filtrada
    con un paso bajo (W¡ Wt,), bien en un instante individual o a lo largo de un
    intervalo temporal T1, está por debajo de un valor predeterminado en cada
    caso;
    2 o
    b) una situación en la que hay variaciones de la velocidad instantánea
    del rotor ó la filtrada con un paso bajo (W¡ Wt,) por encima de unos primeros
    valores predeterminados debidas al par de rotación irregular en un intervalo
    temporal T2;
    e) una situación en la que hay variaciones de la velocidad instantánea
    2 5
    del rotor ó la filtrada con un paso bajo (W¡ Wt,) por encima de unos segundos
    valores predeterminados debidas al par de rotación irregular en un intervalo
    temporal T2 y la velocidad instantánea del rotor ó la filtrada con un paso bajo
    (W¡ Wt,), mínima o media, en dicho intervalo temporal T2 está por debajo de un
    valor predeterminado en cada caso.
    30
  3. 3.-Método de operación de un aerogenerador según cualquiera de las
    reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el convertidor de frecuencia (49) se
    configura para hacer que el generador (41) funcione una situación de marcha en vacío libre.
    a la velocidad rpmref de
    5
    4.-Método de operación de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el convertidor de frecuencia (49) se configura para proporcionar una corriente fija a la frecuencia fija correspondiente a la velocidad del generador rpmref de una situación de marcha en vacío libre.
    10
    5.-Método de operación de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque dicho convertidor de frecuencia (49) se configura para aplicar una corriente conformadora a la corriente de salida para producir dicho par opuesto.
    15
    6.-Método de operación de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque dicho aerogenerador es un aerogenerador accionado directamente.
    2 o 2 5
    7.-Un sistema de control para un aerogenerador que comprende un generador (41) de imanes permanentes accionado por un rotor eólico (15) que proporciona potencia a una red eléctrica (7) a través de una unidad de electrónica de potencia (47) que incluye un convertidor de frecuencia (49), dispositivos de medida o de estimación de al menos la velocidad del rotor W, la velocidad del generador rpm, la intensidad 1 y el par T, caracterizado porque también comprende una unidad de control conectada a dichos dispositivos y a dicho convertidor de frecuencia (49) adaptada para ejecutar un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-6.
  4. 8.-Un aerogenerador comprendiendo el sistema de control objeto de la reivindicación 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2651028B1 (en) 2012-04-13 2019-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Estimation of cogging torque
RU2502893C1 (ru) * 2012-08-31 2013-12-27 Борис Петрович Хозяинов Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины
RU2516732C2 (ru) * 2012-08-31 2014-05-20 Борис Петрович Хозяинов Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью
CN103485978B (zh) * 2013-10-14 2015-07-15 东南大学 一种电磁转矩补偿实现最大风能快速平稳跟踪的控制方法
DK3076011T3 (da) * 2015-03-31 2020-11-09 Siemens Gamesa Renewable Energy As Fremgangsmåde til drift af en vindmølle

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06327285A (ja) * 1993-05-17 1994-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータの速度制御装置
US6727630B1 (en) * 2002-07-31 2004-04-27 Wavecrest Laboratories, Llc. Rotary permanent magnet electric motor with varying air gap between interfacing stator and rotor elements
JP4236969B2 (ja) * 2003-03-25 2009-03-11 東芝プラントシステム株式会社 風力発電装置における風車の起動アシスト制御装置
US7750522B2 (en) 2006-07-18 2010-07-06 Danotek Motion Technologies Slow-speed direct-drive generator
US7847526B2 (en) * 2007-09-28 2010-12-07 General Electric Company System and method for controlling torque ripples in synchronous machines
EP2164165A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-17 ABB Research Ltd. Method and apparatus for reducing torque ripple in permanent magnet synchronous machines

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