FI118027B - Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä - Google Patents

Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä Download PDF

Info

Publication number
FI118027B
FI118027B FI20045289A FI20045289A FI118027B FI 118027 B FI118027 B FI 118027B FI 20045289 A FI20045289 A FI 20045289A FI 20045289 A FI20045289 A FI 20045289A FI 118027 B FI118027 B FI 118027B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
speed
generator
wind
wind turbine
torque
Prior art date
Application number
FI20045289A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20045289A0 (fi
FI20045289A (fi
Inventor
Osmo Pasuri
Original Assignee
Abb Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Oy filed Critical Abb Oy
Publication of FI20045289A0 publication Critical patent/FI20045289A0/fi
Priority to FI20045289A priority Critical patent/FI118027B/fi
Priority to DE602005008144T priority patent/DE602005008144D1/de
Priority to ES05106884T priority patent/ES2308387T3/es
Priority to EP05106884A priority patent/EP1626175B1/en
Priority to PT05106884T priority patent/PT1626175E/pt
Priority to DK05106884T priority patent/DK1626175T3/da
Priority to AT05106884T priority patent/ATE401500T1/de
Priority to US11/194,706 priority patent/US7279802B2/en
Publication of FI20045289A publication Critical patent/FI20045289A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI118027B publication Critical patent/FI118027B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0272—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor by measures acting on the electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0276—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling rotor speed, e.g. variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0296—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor to prevent, counteract or reduce noise emissions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/101—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/102—Purpose of the control system to control acceleration (u)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/103—Purpose of the control system to affect the output of the engine
    • F05B2270/1032—Torque
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

118 Π 27 ; ’
Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä
Keksinnön tausta t Tämän keksinnön kohteena on menetelmä tuulivoimalan yhteydessä. Erityisesti keksintö kohdistuu menetelmään, jolla voidaan pienentää tai jo-5 pa estää tuulivoimalan resonanssitaajuisia mekaanisia värähtelyltä.
Tuulivoimaloiden suosio uusiutuvan energian lähteenä on viimevuosina kasvanut johtuen osittain tarvittavan teknologian halventumisesta ja osittain uusiutumattomien energianlähteiden energiahintojen noususta. Samalla myös tuulivoimaloiden yksikkökokoja on kasvatettu ja nykyisin suurimmat toi-10 minnassa olevat tuulivoimalat ovat kooltaan useita megawatteja.
Sähköisen nimellistehon kasvaessa kasvaa myös tuulivoimalan laitteistojen fyysinen koko ja massa, jonka johdosta tuuliturbiinia, generaattoria ja ; näiden oheislaitteita kannattelevan tornin tulee on vankkarakenteinen. Lisäksi suurempitehoinen tuulivoimala vaatii pitempilapaisen turbiinin, jolloin tornin tu-15 lee lisäksi olla varsin korkea. Turbiinin lapojen pituus puolestaan vaikuttaa suoraan turbiinin pyörimisnopeutta rajoittavasti, koska lavan pään nopeuden ei voida antaa kasvaa mielivaltaisesti jo pelkästään lavoista aiheutuvan äänihai-tan vuoksi. i
Kaikki edellä esitetyt tekijät vaikuttavat siihen, että tuuliturbiiniraken- ; ... 20 nelmalla on varsin alhainen mekaaninen resonanssitaajuus. Tämä resonanssi- • * · *;*,* taajuus asettuu tyypillisesti sellaiselle alueelle, että turbiinin pyöriminen saa • · · ';*·[ sen heräämään. Jos turbiini pyörii pitkään taajuudella, joka vastaa tuulivoima- lan mekaanista resonanssitaajuutta, on vaarana että tuulivoimalan mekaniikka * · : heikkenee tai jopa pettää aiheuttaen siten merkittäviä kustannuksia. Lisäksi re- ..;·* 25 sonanssitilanteesta aiheutuvat äänet saattavat häiritä tuulivoimalaitoksen ym- päristöä.
Julkaisussa US 6525518 on esitetty ratkaisu, jolla tuulivoimalaitok- **·,. sen mekaanisen resistanssin syntyminen voidaan havaita ja resonanssin aihe- .···. uttamia värähtelyltä voidaan pienentää. Resonanssin havaitseminen perustuu /,·* 30 mitatuille suureille tehtävään spektrianalyysiin. Värähtelyltä puolestaan pie- • · * : ·* nennetään joko muuttamalla roottorin pyörimisnopeutta tai vaihtoehtoisesti muuttamalla turbiinin dynaamista kuormaa. Julkaisun ratkaisuilla päästään ·*·.. eroon resonanssitilanteesta, mutta resonanssiin joutumista ei kuitenkaan aktii- • .·**. visesti estetä. Tuulivoimala voikin ajautua pian takaisin resonanssitilaan. Jul- ΙΦΙ · ay%j
35 kaisun US 6525518 ratkaisussa molemmat vaihtoehtoiset tavat resonanssin H
118027 2 aiheuttaman värähtelyn pienentämiseksi vähentävät tuulivoimalan tuottaman tehon määrää.
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on kehittää menetelmä, joka välttää yllä mai-5 nitut epäkohdat, ja mahdollistaa tuulivoimalan mekaanisten värähtelyjen pienentämisen vaikuttamatta merkittävästi voimalan tehontuotantoon. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisessä patenttivaatimuksessa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
10 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että mekaanisen resonanssin aikaansaavan turbiinin kulmataajuusalueen yli siirrytään mahdollisimman nopeasti siten, että resonanssin aiheuttamat värähtelyt eivät pääse heräämään. Resonanssitaajuuden herättävää turbiinin pyörimisnopeutta pienemmillä nopeuksilla tuulivoimalan sähkökäyttöjä ohjataan nopeusohjattuna, ja tuulen no-15 peuden kasvaessa sellaiseen arvoon, että tuuliturbiini voi toimia mekaanisen resonanssin herättävän kulmataajuuden yläpuolella, siirrytään käyttämään momenttisäätöä sähkökäytössä. Siirtyminen säätötavasta toiseen suoritetaan siten, että momenttisäädölle annetaan aluksi pieni ohjearvo, jolloin tuuli kiihdyttää turbiinin ja generaattorin nopeasti resonanssin aiheuttavan kierroslukualu- ... 20 een yli.
• · · ';*/ Keksinnön mukaisen menetelmän etuna on parantunut energian * * · ';*·* tuotto myös pienillä kierrosnopeuksilla verrattuna momenttisäädön käyttämi- :.‘*i seen. Lisäksi menetelmällä voidaan estää turbiinin kierrosnopeuden jääminen • · : mekaniikan resonanssialueelle, jolloin tornin mekaaninen elinikä pitenee.
• · · » *,·**·, 25 Kuvioiden lyhyt selostus • · • · *
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh-:·, teydessä, viitaten kuvioon 1, joka esittää periaatteellista kuvausta momentin muodostumisesta tuuliturbiinin nopeuden funktiona.
* * · *
Keksinnön yksityiskohtainen selostus :***: 30 Keksinnön mukaisessa menetelmässä määritetään tuulen nopeutta I·· ..* sellaisessa sijainnissa, joka mahdollisimman tarkasti vastaa tuulen nopeutta * · tuuliturbiinin sijainnissa. Tällainen sijainti tuulen nopeuden määrittämiseksi voi • · *···’ olla esimerkiksi tuulivoimalan generaattorin sulkevan kuvun päällä. Tuulen no peuden määrittäminen suoritetaan tyypillisesti siten, että tuulen hetkellistä no- 118027 : 3 peutta mitataan, mutta tästä hetkellisestä nopeudesta lasketaan keskiarvoa jollain sopivalla aikavälillä. Keskiarvon laskemisen avulla voidaan jättää huomioimatta mahdolliset hetkelliset puuskat, joiden hyödyntäminen energian tuotantoon on vaikeaa.
5 Mikäli keksinnön mukaisesti tuulen nopeus on ennalta määrätyn ra jan Wi alapuolella, tuulivoimalan generaattoria ohjataan nopeussäädettynä. , Nopeussäädöllä tarkoitetaan säätömoodia, jossa generaattorin ja tuuliturbiinin kierrosnopeutta pidetään ohjearvossa. Tämän ohjearvon suuruutta voidaan muuttaa riippuen vallitsevista tuuliolosuhteista. Luonnollisesti on edullisempaa 10 antaa turbiinin pyöriä nopeammin, mikäli vallitseva tuulen nopeus tämän sallii. Nopeussäädössä tulee kuitenkin huolehtia siitä, että tuulivoimalan generaattori tuottaa tarvittavan määrän momenttia, jotta tehon tuotanto pysyy tarkoituksen mukaisella tasolla. Nopeussäätö voidaankin toteuttaa siten, että nopeusohjetta muutetaan sen mukaan, että tuuliturbiinin generaattori tuottaa esimerkiksi va-15 kiomomentin. Lisäksi keksinnön mukaista menetelmää hyödynnettäessä tulee huolehtia siitä, että nopeusohjetta pidetään ennalta määrätyn rajan vi alapuolella.
Keksinnön menetelmän mukaisesti tuulen nopeutta tarkkaillaan jatkuvasti, ja kun havaitaan tuulen nopeuden kasvaminen ennalta määrätyn rajan 20 wi yläpuolelle, suoritetaan ohjaustoimenpide, jossa ohjataan tuulivoimalan ge- φ·;·, neraattorin sähkökäyttö momenttisäätöön ja momenttisäädölle annetaan sa- • · · *' maila ohjearvoksi ylitysmomenttiohjearvo.
Kun tuulen nopeus on siis kasvanut sellaiseen arvoon, joka sallii • · * / / tuuliturbiinin käyttämisen sellaisella pyörimisnopeudella, joka on tuulivoimalan :·· : 25 resonanssin herättävän taajuuden yläpuolella, suoritetaan yllä mainittu ohjaus- toimenpide. Tällä toimenpiteellä siirrytään momenttisäätöön siten, että anne- * · · :..,ί taan momenttiohjeeksi ylitysmomenttiohjearvo, joka on suuruudeltaan pieni ar vo ja edullisimmin nolla. Tällöin turbiinin akseliin tuulen ansiosta kohdistuva vääntävä momentti pääsee kiihdyttämään turbiinia mahdollisimman nopeasti, .*··. 30 sillä sähkökäytön momentti on ylitysmomenttiohjearvossa, joka on esimerkiksi nolla. Toisin sanottuna kaikki tuuliturbiinin akselistoon kohdistuva kiertävä voi- * · · :it·* ma käytetään kierrosnopeuden kasvattamiseen. Koska sähköinen momentti ohjataan nollaan tai pieneen arvoon, generaattori ei tuota hetkellisesti tehoa verkkoon lainkaan.
• 35 Ylitysmomenttia pidetään momenttiohjeena generaattorille niin kau an, kunnes tuulen ansiosta turbiinin ja generaattorin kierrosnopeus on kasva- 118027 4 nut ennalta määrätyn toisen rajan V2 yläpuolelle. Kun tämä nopeus on saavutettu tuulen nopeuden ollessa ennalta määrätyn rajan Wi yläpuolella, tuulivoimalan generaattorin sähkökäyttöä ohjataan momenttiohjattuna. Momenttiohja-uksella saavutetaan sinänsä tunnetulla tavalla hyvät säätömahdollisuudet ge-5 neraattorilla tuotettavalle teholle ja lisäksi hyvä tehontuottokyky. Tyypillisesti momenttiohje sähkökäytölle muodostetaan generaattorin kierrosnopeuden funktiona. On huomattava, että generaattorin ja tuuliturbiinin kierrosnopeudet eivät välttämättä vastaa suoraan toisiaan, sillä useissa käytöissä käytetään vaihdetta tuuliturbiinin ja generaattorin välillä.
10 Kuviossa 1 on esitetty graafisesti keksinnön menetelmän mukaista sähköisen momentin kuvaajaa generaattorin kierrosnopeuden funktiona. Oletetaan aluksi tilanne, jossa tuulen nopeus on ennalta määrätyn rajan Wi alapuolella. Tuuliturbiinin ja generaattorin pyörimisnopeus on tällöin alueella 0 - Vi rpm, ja generaattoria ohjataan nopeussäädettynä aikaisemmin esitetyllä taval-15 la. Tuulen nopeuden kasvaessa nopeusohjetta muutetaan sähköisen momentin pitämiseksi oleellisesti vakiona kuvion 1 esittämällä tavalla. Kun kierrosno-peus on kasvanut raja-arvoon Vo aletaan generaattorin tuottamaa momenttia hieman nostaa tuulen voimakkuuden ja kierrosnopeuden kasvaessa. Momenttia kasvatetaan tässä vaiheessa pyörimisnopeuden rajoittamiseksi ja tuotetta-20 van tehon lisäämiseksi.
Kun tuulen nopeus edelleen kasvaa ennalta määrätyn rajan Wi yli, siirrytään momenttiohjausmoodiin ja asetetaan momenttiohjeeksi ylitysmo-menttiohje T-i eli esimerkiksi arvo nolla. Tällöin generaattori ja tuuliturbiini kiih- • · · tyvät nopeasti, sillä ennen siirtymistä momenttiohjaukseen kiihtymistä hidasta-.* .* 25 vaa momenttia oli jo kasvatettu. Kun nyt tämä kiihtyvyyttä hidastava momentti • · 9 poistuu, kierrosnopeuden muutos tapahtuu nopeasti sellaiselle alueelle, joka ei ··» aiheuta tuulivoimalan mekaanisen resonanssin heräämistä. Nollamomenttiohje * · · voidaan poistaa kun kierrosnopeus on kasvanut yli toisen ennalta määritetyn rajan V2. Kuviossa 1 mekaanisen resonanssin herättävä kierrosnopeus vres on ' 30 esitetty jäävän sellaisen kierrosnopeusalueen väliin, jota rajaavat ennalta mää-ritetyn rajat Vi ja V2. On huomattavaa, että näiden rajojen välisen alueen suu- * * · ruus voi tapauskohtaisesti olla suurempi tai pienempi. Joissain tapauksissa ra-jojen vi, V2 suuruudeksi voidaan asettaa myös resonanssin herättävä kierros- • · **·/* nopeus vres, tai joku muu yhteinen kierrosnopeus.
35 Tuulen nopeuden pienentyessä siten, että joudutaan siirtymään :1: momenttiohjausmoodista nopeusohjausmoodiin, voidaan siirtyminen toteuttaa • ♦ · 118027 j 5 ilman pientä ylitysmomenttiohjetta. Siirtyminen voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että tuuliturbiinin kierrosnopeuden laskiessa toiselle ennalta määrätyistä rajoista V2, siirrytään suoraan nopeussäätömoodiin, ja annetaan nopeussäätä-jälle ohje, joka on pienempi kuin resonanssitaajuuden herättävä nopeus. Täl-5 löin voidaan lisäksi sähköistä momenttia eli tuotettavaa tehoa kasvattaa hetkellisesti, jolloin generaattori ja turbiini hidastuvat nopeasti.
Resonanssin herättävä kierrosnopeus voidaan määrittää esimerkiksi 1 tuulivoimalan koeajon yhteydessä käyttäen jotain tunnettua menetelmää. Tämän määrityksen jälkeen tarvittavat parametrit voidaan yksinkertaisesti asettaa 10 ohjausjärjestelmälle. On myös selvää, että resonanssin herättävä kierrosnopeus voidaan määrittää vasta käytön yhteydessä, jolloin laitteisto itse tuottaa tarvittavat parametrit ohjausjärjestelmälle. Samoin on selvää, että samaa menettelyä voidaan soveltaa useampiinkin resonanssikohtiin, mikäli tuulivoimalara-kennelmalla on useita resonanssitaajuuksia.
15 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa useilla erityyppi- f sillä tuulivoimalatyypeillä. Oleellista on ainoastaan, että tuulivoimalan generaattoria voidaan ohjata toteuttamaan nopeusohjeen ja momenttiohjeen pa- : tenttivaatimusten mukaisesti. :
Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin-20 nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdel-la patenttivaatimusten puitteissa.
* * · • · * ··· • · · ···.'' i ··· • · • · ··· • · · j • · * · • · · φ • · · · ··# • · • · ! * t ! • · • · • ; t*· • t * * • · · ·*· • · · • · • · • * · • * • * | ’ • · · t * i # · • ·· * 1 • · • * **·

Claims (6)

118027 ' 6
1. Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä tuulivoimalan mekaanisen värähtelyn estämiseksi, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa 5 määritetään tuulen nopeutta, ohjataan tuulivoimalan generaattoria nopeussäädettynä tuulen nopeuden ollessa alle ennalta määritetyn rajan (wi) generaattorin kierrosnopeu- ^ den pitämiseksi ennalta määrätyn ensimmäisen rajan (vi) alapuolella, havaitaan tuulen nopeuden kasvaminen ennalta määrätyn rajan (wi) 10 yläpuolelle, ohjataan tuulivoimalan generaattorin sähkökäyttö momenttisäätöön A käyttäen ennalta määrättyä ylitysmomenttia (Ti) vasteellisena tuulen nopeuden kasvamiselle ennalta määrätyn rajan yläpuolelle, pidetään ylitysmomentti (Ti) momenttiohjeena sähkökäytölle kunnes ; 15 generaattorin kierrosnopeus on kasvanut ennalta määrätyn toisen rajan (v2) yläpuolelle, ja ohjataan tuulivoimalan generaattorin sähkökäyttöä momenttiohjattu-na generaattorin kierrosnopeuden ollessa ennalta määrätyn toisen rajan (v2) yläpuolella. j
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, : että ylitysmomentin T1 suuruus on nolla.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, l että tuulen nopeuden määrittäminen käsittää vaiheen, jossa lasketaan hetkel- * · : listen tuulen nopeuksien aikakeskiarvoa. :*.·! 25 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, * · · "V että tuulivoimalan generaattorin ohjaaminen nopeussäädettynä käsittää vai- "" heen, jossa tuotetaan nopeusohje nopeudensäätöpiirille siten, että tuotettava • φ *··** sähköinen vääntömomentti on oleellisesti vakio. j
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • · 1 : *** 30 että tuulivoimalan generaattorin ohjaaminen nopeussäädettynä käsittää lisäksi • · * vaiheet, joissa havaitaan generaattorin nopeuden kasvaminen yli ennalta määrite- .···. tyn rajanopeuden, ja • · kasvatetaan generaattorin tuottaman sähköisen vääntömomentin : *·* 35 suuruutta. • · · • · » · * · * 118027 I 7 . .
6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa määritetään ennalta tuulivoimalan mekaanisen resonanssin herättävä generaattorin kierrosnopeus (vres), 5 valitaan ennalta määrätty ensimmäinen kierrosnopeusraja (Vi) siten, että se on pienempi kuin mekaanisen resonanssin herättävä generaattorin kierrosnopeus (vres), ja valitaan ennalta määrätty toinen kierrosnopeusraja (V2) siten, että se on suurempi kuin mekaanisen resonanssin herättävä generaattorin kierrosno- : 10 peus (Vres). • · · • · · • · t • · ··· • · • · • · Φ • f • · ···-·' • · · · • ! • · · • · · · • · · -• 1 ♦ · j • · · ’ • · • ·· • · · • · • · • · · * •« · ··· • · • · • · • · • · · • · • · • ·♦ • ; t · · • · ··..'··· • · · 118027 8
FI20045289A 2004-08-11 2004-08-11 Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä FI118027B (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045289A FI118027B (fi) 2004-08-11 2004-08-11 Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä
PT05106884T PT1626175E (pt) 2004-08-11 2005-07-27 Método para evitar a ressonância em turbinas eólicas
ES05106884T ES2308387T3 (es) 2004-08-11 2005-07-27 Metodo para evitar la resonancia en turbinas eolicas.
EP05106884A EP1626175B1 (en) 2004-08-11 2005-07-27 Method of avoiding resonance in wind turbines
DE602005008144T DE602005008144D1 (de) 2004-08-11 2005-07-27 Verfahren zum Vermeiden von Resonanz in Windturbinen
DK05106884T DK1626175T3 (da) 2004-08-11 2005-07-27 Fremgangsmåde til at undgå resonans i en vindturbine
AT05106884T ATE401500T1 (de) 2004-08-11 2005-07-27 Verfahren zum vermeiden von resonanz in windturbinen
US11/194,706 US7279802B2 (en) 2004-08-11 2005-08-02 Method in a wind power plant

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045289A FI118027B (fi) 2004-08-11 2004-08-11 Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä
FI20045289 2004-08-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20045289A0 FI20045289A0 (fi) 2004-08-11
FI20045289A FI20045289A (fi) 2006-02-12
FI118027B true FI118027B (fi) 2007-05-31

Family

ID=32922153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20045289A FI118027B (fi) 2004-08-11 2004-08-11 Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7279802B2 (fi)
EP (1) EP1626175B1 (fi)
AT (1) ATE401500T1 (fi)
DE (1) DE602005008144D1 (fi)
DK (1) DK1626175T3 (fi)
ES (1) ES2308387T3 (fi)
FI (1) FI118027B (fi)
PT (1) PT1626175E (fi)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10361215A1 (de) * 2003-12-24 2005-07-28 Daimlerchrysler Ag Elektrische Einrichtung und Betriebsverfahren
JP4814644B2 (ja) 2006-02-01 2011-11-16 富士重工業株式会社 風力発電装置
DE102006040970B4 (de) * 2006-08-19 2009-01-22 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage
WO2008131778A2 (en) * 2007-04-30 2008-11-06 Vestas Wind System A/S A method of operating a wind turbine with pitch control, a wind turbine and a cluster of wind turbines
US7573149B2 (en) * 2007-12-06 2009-08-11 General Electric Company System and method for controlling a wind power plant
US7948100B2 (en) * 2007-12-19 2011-05-24 General Electric Company Braking and positioning system for a wind turbine rotor
US7592711B1 (en) * 2007-12-19 2009-09-22 Hae Sook Lee Self-propelled wind power generator
US8004100B2 (en) * 2008-03-14 2011-08-23 General Electric Company Model based wind turbine drive train vibration damper
EP2113659B1 (en) * 2008-04-29 2014-12-17 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Method of operation of a wind turbine which minimises the oscillations of the tower
EP2123906A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-25 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for damping tower oscillation in a wind turbine
DE102008049530A1 (de) * 2008-09-29 2010-04-01 Prüftechnik Dieter Busch AG Verfahren zum Überwachen einer Triebstrangkomponente einer Windenergieanlage
DE102010041508A1 (de) * 2010-09-28 2012-03-29 Repower Systems Se Drehzahlanpassung einer Windenergieanlage
US20110210551A1 (en) * 2011-02-07 2011-09-01 Scholte-Wassink Hartmut Method and system for testing a mechanical brake of a wind rotor shaft of a wind turbine
CN102803716B (zh) * 2011-02-23 2015-06-24 三菱重工业株式会社 风力发电装置的控制装置、风力发电装置及风力发电装置的控制方法
US9551321B2 (en) * 2013-06-26 2017-01-24 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine
US20150115607A1 (en) * 2013-10-27 2015-04-30 Lev Stepanov Method of increasing of sensitivity and productivity of the wind generator with vertical axis at weak winds and device for his realization
CN105899804A (zh) * 2013-12-09 2016-08-24 维斯塔斯风力系统集团公司 抵消空载风力涡轮机的塔架振荡
CN106812658B (zh) 2015-11-27 2019-09-06 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 一种风力发电机组的控制方法及装置
CN105332853B (zh) * 2015-11-30 2018-01-30 东南大学 在额定风速以上协调风力发电机转速与功率的控制方法
CN108123488B (zh) * 2016-11-30 2019-10-25 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机并网控制方法及装置
CN110671265B (zh) * 2019-10-24 2020-11-06 合肥鼎优电气有限公司 一种风力发电机防共振控制方法及装置
CN113847195B (zh) * 2020-06-28 2023-06-02 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组及其避转速控制方法、装置
CN112283025B (zh) * 2020-10-14 2021-10-12 明阳智慧能源集团股份公司 一种避免风电机组限功率运行在共振区域的控制方法
EP4064555A1 (de) * 2021-03-25 2022-09-28 Wobben Properties GmbH Windenergieanlage und verfahren zum steuern einer windenergieanlage

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US151260A (en) * 1874-05-26 Improvement in automatic gates
US4333018A (en) * 1977-11-21 1982-06-01 Ventus Energy Corp. Wind energy conversion system with reaction torque for power control
US4193005A (en) * 1978-08-17 1980-03-11 United Technologies Corporation Multi-mode control system for wind turbines
US4435647A (en) * 1982-04-02 1984-03-06 United Technologies Corporation Predicted motion wind turbine tower damping
US4461957A (en) * 1982-06-17 1984-07-24 Control Data Corporation Speed tolerant alternator system for wind or hydraulic power generation
US4584486A (en) * 1984-04-09 1986-04-22 The Boeing Company Blade pitch control of a wind turbine
US4651017A (en) * 1985-02-08 1987-03-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Wind energy conversion system
US4703189A (en) * 1985-11-18 1987-10-27 United Technologies Corporation Torque control for a variable speed wind turbine
US4700081A (en) * 1986-04-28 1987-10-13 United Technologies Corporation Speed avoidance logic for a variable speed wind turbine
US5083039B1 (en) 1991-02-01 1999-11-16 Zond Energy Systems Inc Variable speed wind turbine
US5155375A (en) * 1991-09-19 1992-10-13 U.S. Windpower, Inc. Speed control system for a variable speed wind turbine
US5652485A (en) * 1995-02-06 1997-07-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Fuzzy logic integrated electrical control to improve variable speed wind turbine efficiency and performance
US5907192A (en) * 1997-06-09 1999-05-25 General Electric Company Method and system for wind turbine braking
EP1045988B1 (en) * 1998-01-14 2002-06-19 Dancontrol Engineering A/S Detecting and controlling oscillations in a wind turbine
DE10016912C1 (de) * 2000-04-05 2001-12-13 Aerodyn Eng Gmbh Turmeigenfrequenzabhängige Betriebsführung von Offshore-Windenergieanlagen
US7042110B2 (en) * 2003-05-07 2006-05-09 Clipper Windpower Technology, Inc. Variable speed distributed drive train wind turbine system
US7309930B2 (en) * 2004-09-30 2007-12-18 General Electric Company Vibration damping system and method for variable speed wind turbines
US7126236B2 (en) * 2005-03-15 2006-10-24 General Electric Company Methods and apparatus for pitch control power conversion

Also Published As

Publication number Publication date
FI20045289A0 (fi) 2004-08-11
US20060033339A1 (en) 2006-02-16
FI20045289A (fi) 2006-02-12
DK1626175T3 (da) 2008-10-20
PT1626175E (pt) 2008-08-07
EP1626175B1 (en) 2008-07-16
DE602005008144D1 (de) 2008-08-28
ES2308387T3 (es) 2008-12-01
US7279802B2 (en) 2007-10-09
ATE401500T1 (de) 2008-08-15
EP1626175A1 (en) 2006-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI118027B (fi) Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä
US10418925B2 (en) Wind turbine providing grid support
DK2273105T3 (en) Method and system for noise controlled operation of a wind turbine
CA2666269C (en) Apparatus and method for increasing energy capture in a wind turbine
AU2015371617B2 (en) Optimal wind farm operation
KR101846175B1 (ko) 피치각 오프셋 신호를 결정하기 위한， 그리고 속력 방지 제어를 위해 풍력 터빈의 회전자의 회전자 주파수를 제어하기 위한 방법들 및 시스템들
US7772713B2 (en) Method and system for controlling a wind turbine
CN101943117B (zh) 用于控制风力涡轮机的叶片的末梢速度的方法和装置
US8677810B2 (en) Methods for monitoring wind turbines
US20090220340A1 (en) Variable tip speed ratio tracking control for wind turbines
EP3067556A1 (en) System and method for variable tip-speed-ratio control of a wind turbine
RU2013148782A (ru) Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки
CN111601969B (zh) 风能设备和用于控制风能设备的方法
JP2019536937A (ja) 風力発電装置、並びに風力発電装置を運転するための方法
JP7477866B2 (ja) 風車制御装置、風車制御プログラム及び風車制御方法
Singh Variable speed wind turbine
Molly et al. ANALYSIS OF DATA FROM THE DFVLR 100-kW TURBINE DEBRA-25
DK201570260A1 (en) Over-speeding a rotor to maintain turbine output power

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 118027

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ABB SCHWEIZ AG

MM Patent lapsed