FI89974B - Foerfarande foer att foerbaettra effektiviteten av en vindturbingenerator med reglerbar hastighet - Google Patents
Foerfarande foer att foerbaettra effektiviteten av en vindturbingenerator med reglerbar hastighet Download PDFInfo
- Publication number
- FI89974B FI89974B FI864700A FI864700A FI89974B FI 89974 B FI89974 B FI 89974B FI 864700 A FI864700 A FI 864700A FI 864700 A FI864700 A FI 864700A FI 89974 B FI89974 B FI 89974B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- speed
- torque
- generator
- limit
- wind
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
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
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- 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
-
- 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
- H02P9/42—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output to obtain desired frequency without varying speed of the generator
-
- 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
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/70—Application in combination with
- F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
-
- 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
- F05B2270/1016—Purpose of the control system in variable speed operation
-
- 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
-
- 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
- F05B2270/20—Purpose of the control system to optimise the performance of a machine
-
- 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
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/327—Rotor or generator speeds
-
- 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
- H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
- H02P2101/15—Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
-
- 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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
89974
Menetelmä säädettävänopeuksisen tuuliturbiinigeneraattorin tehokkuuden parantamiseksi ja laite säädettävänopeuksisen tuuliturbiinigeneraattorin ohjaamiseksi Förfarande för att förbättra effektiviteten av 5 en vindturbingenerator med reglerbar hastighet 10 Tämän keksinnön kohteena ovat tuuliturbiinit ja erityisesti säädettävä-nopeuksiseen tuuliturbiiniin tarkoitettu vääntömomentin ohjain, joka käyttää tuuliturbiinia parannetuilla tehokkuuksilla. Keksinnön kohteena erityisesti ovat 15 menetelmä säädettävänopeuksisen tuuliturbiinigeneraattorin tehokkuuden parantamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheen: generaattorin vääntömomentin ohjaaminen roottorin kärkinopeuden ohjaamiseksi tuuliturbiinin vääntömomenttirajan alapuolella valitussa vakiollisessa nopeussuhteessa tuulen nopeuteen nähden; 20 ja laite säädettävänopeuksisen tuuliturbiinigeneraattorin ohjaamiseksi parannetuissa tehokkuuksissa sellaisia tuulen nopeuksia varten, jotka ovat niiden tuulen nopeuksien yläpuolella, jotka kykenevät käyttämään turbiinigeneraattoria maksimivääntömomentilla, joka laite käsittää: 25 nopeudenilmaisimen, joka reagoi joko tuuliturbiinin roottorin nopeuteen tai generaattorin roottorin nopeuteen havaitun turbiinigeneraattorin nopeussignaalin antamiseksi; tehonilmaisimen, joka reagoi generaattorin antotehoon havaitun tehosignaalin antamiseksi; ja ohjaimen, joka reagoi havaittuun turbiinigeneraattorin nopeussignaaliin ja havaittuun tehosig- 30 naaliin turbiinigeneraattorin vääntömomenttia koskevan ohjaussignaalin antamiseksi generaattorin antaman tehon ohjaamiseksi siten, että maksimi vääntömomentti ylläpidetään ennalta määrättyyn rajavääntömomenttiin saakka.
35 US-patenttijulkaisussa 4 331 881 esitetään kenttävirran ohjain tuulikäyt-töistä generaattoria varten, jossa kenttävirta säädetään tuulen nopeuden ja siipirattaan kärkinopeuden funktiona vakiona kärkinopeus/tuulennopeus suhteen aikaansaamiseksi.
2 .89974 US-patenttijulkaisussa 4 161 658 esitetään tuuliturbiinin ohjain, jossa siiven nousukulma on ajoitettu tuuliturbiinin kiihtyvyyden ja hidastuvuuden aikana avoimella ohjaussilmukalla jännitysten minimoiseksi ja joka on ajoitettu tehon kehittämisen aikana suljetulla ohjaussilmukalla halutun 5 vääntömomentin tai nopeuden ylläpitämiseksi.
Aiemmassa säädettävänopeuksisen tuuliturbiinin generaattoria koskevassa suunnittelutilosofiassa käytetään seuraavanlaista lähestymistapaa: 10 1) Vakionopeussuhteinen (CVR) säädettävänopeuksinen toiminta rajana ole van vääntömomentin alapuolella.
Tämän toimintavaiheen aikana roottorin nopeus on lineaarisesti verrannollinen tuulen nopeuteen. Vääntömomentti kasvaa tuulen nopeuden neliön 15 kasvaessa ja teho kasvaa tuulen nopeuden kolmannen potenssin kasvaessa. Nousukulma (nousukulmaltaan säädettävän potkurin osalta) tai ajautu-miskulma (kiinteänousukulmaisen potkurin osalta) pidetään vakiona.
2) Vakionopeussuhteinen (CVR) säädettävänopeuksinen toiminta rajana ole-20 van vääntömomentin yläpuolella.
Sellaisen tuulen nopeuden yläpuolella, jolla vääntömomenttiraja saavutetaan, vääntömomentti pidetään vakiona, nopeussuhde pidetään vakiona ja roottorin nopeus vaihtelee lineaarisesti tuulen nopeuden mukaan. Teho 25 kasvaa myös lineraarisesti tuulen nopeuden kanssa. Lavan nousukulmaa tai ajautumiskulman suuntaa moduloidaan vääntömomentin pitämiseksi vakiona.
3) Vakiotehoinen toiminta.
30 Kun roottorin nopeus- ja/tai tehoraja saavutetaan, teho pidetään vakiona pitämällä roottorin nopeus ja vääntömomentti vakiona käyttämällä aktiivista nousukulman tai ajautumiskulman ohjausta.
Tämän keksinnön tavoitteena on lisätä säädettävänopeuksisen tuuliturbii-35 nin generaattorin tehokkuutta.
39974 3
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista, että generaattorin vääntömomenttia ohjaataan roottorin kärkinopeuden ohjaamiseksi vääntömomenttirajan yläpuolella nopeuksissa, jotka ovat suuremmat kuin vakiollisen nopeussuhteen sanelemat nopeudet, nopeus- tai tehorajaan 5 asti.
Keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiallisesti tunnusomaista, että laite käsittää elimet maksiminopeussignaalin aikaansaamiseksi, joka maksiminopeussignaali ilmaisee tuuliturbiinigeneraattorin ennalta määrä-10 tyn halutun maksiminopeuden; vertailijan havaitun turbiinigeneraattorin nopeussignaalin vertaamiseksi maksiminopeussignaalin kanssa nopeuden rajasignaalin antamiseksi tuuliturbiinin nopeuden ollessa yhtä suuri tai suurempi kuin haluttu maksimi nopeus; ohjelmaohjaimen, joka toimii nopeuden rajasignaalin poissaollessa turbiinigeneraattorin siipien siiven 15 nousukulman tai kallistuskulman ohjaamiseksi siten, että ylläpidetään turbiinigeneraattorin nopeuden suhde tuulen nopeuteen vakiona ennalta määrättyyn turbiinigeneraattorin rajanopeuteen saakka, jolla ennalta määrätty rajavääntömomentti voidaan saavuttaa, ja turbiinigeneraattorin siipien siiven nousukulman tai kallistuskulman ohjaamiseksi nopeuksilla, 20 jotka ovat rajavääntömomentin yläpuolella siten, että sallitaan turbiinigeneraattorin nopeuden olla se, jolla saavutetaan optimiteho raja-vääntömomentilla; kulmaohjaimen, joka toimii nopeusrajasignaalin läsnäol-; lessa turbiinigeneraattorin siipien siiven nousukulman tai kallistus- kulman ohjaamiseksi siten, että ylläpidetään turbiinigeneraattorin nopeus 25 vakiona halutussa maksiminopeudessa samalla kun ylläpidetään rajavääntömomentti .
Tämän keksinnön mukaisesti sellaisen tuulen nopeuden yläpuolella, jolla ennalta valittu vääntömomenttiraja saavutetaan, vääntömomentti pidetään 30 yhä vakiona; roottorin nopeuden annetaan kuitenkin kasvaa nopeammassa tahdissa, kuin jos toiminta olisi jatkunut nopeussuhteeltaan vakiona, kuten aiemmin tunnetussa tekniikassa. Tämä voidaan tehdä ohjaamalla va-kiovääntömomentin tasolle ja antamalla roottorin nopeuden kasvaa tavalla, joka säilyttää optimaalisen suoritustason. Näin tehon annetaan kasvaa 35 rajana olevan vääntömomentin yläpuolelle suuremmalla vauhdilla, kuin mikä saavutettaisiin, jos käytettäisiin nopeussuhteeltaan vakiollista toimin- 89974 taa, kuten aiemmin tunnetussa tekniikassa. Teho kasvaa kunnes nopeus- tai tehoraja saavutetaan, kuten aiemmin tunnetussa tekniikassa. Tämä taso saavutetaan kuitenkin alhaisemmalla tuulen nopeudella kuin aiemmin tunnetuissa järjestelmissä. Roottorin suorituskykyrajoissa ajatellen 5 nopeussuhde kasvaa tämän keksinnön mukaisesti roottorin nopeuden kasvaessa rajana olevan vääntömomentin yläpuolelle. Kun vääntömomentti säädetään vakioksi optimaalinen tehosuhde ja näin ollen teho saavutetaan seuraamalla kaikkien nopeussuhteitten osalta roottorin suorituskyvyn verhokäyrää, kunnes teho- ja/tai pyörimisnopeusraja saavutetaan. Täten nopeussuhteen 10 kasvaessa tehosuhde laskee hiukan siitä maksimipisteestä, jossa se toimii vakionopeussuhteisen toiminnan aikana.
Tässä keksinnössä esitetään uusi suunnittelufilosofia säädettävänopeuk-sisen tuuliturbiinin generaattoria varten, jossa generaattorissa lisää 15 tehoa voidaan ottaa talteen sellaisen tuulen nopeuden yläpuolella, jossa turbiinigeneraattorin vääntömomenttiraja saavutetaan lisäämällä roottorin nopeutta nopeammassa tahdissa kuin vakionopeussuhteella toimiminen edellyttäisi. Tätä rajana olevaa vääntömomenttia ylläpitämällä saadaan talteen suurin mahdollinen teho. Tässä selvitettyä suunnittelufilosofiaa 20 käyttävästä tuuliturbiinigeneraattorista saatava vuosittainen energian antotehon lisäys on suunnilleen 5 % enemmän kuin tunnetussa tekniikassa.
Tämän keksinnön nämä ja muut tavoitteet, ominaispiirteet ja edut käyvät paremmin selville tarkasteltaessa oheisena olevassa piirustuksessa kuva-25 tun, keksinnön parhaan toteutusmuodon yksityiskohtaista kuvausta, jossa:
Kuvio 1 on kuvaus käyrästä, joka esittää tehon riippuvuuden tuulen nopeudesta, joka käyrä kuvaa säädettävänopeuksisen tuuliturbiinin erilaisia toimintaehtoja, mukaanlukien tämän keksinnön mukainen toiminta; 30
Kuvio 2 esittää erityisen tuuliturbiinin roottorin suoritusarvokartan, joka esittää kuviossa 1 kuvatut säädettävänopeuksisen toiminnan ehdot ei-dimensionaalisessa muodossa; 35 Kuvio 3 on yksinkertaistettu kaavamainen lohkokaaviokuva tuuliturbiini-generaattorin ohjauksesta säädettävänopeuksista generaattoria varten; 5 89974
Kuvio 4 on kuvaus käyrästä, joka esittää työntövoiman riippuvuuden tuulen nopeudesta;
Kuvio 5 on kuvaus käyrästä, joka esittää työntövoiman riippuvuuden 5 nopeussuhteesta; ja
Kuvio 6 on yksinkertaistettu kaavamainen lohkokaaviokuva säädettäväno-peuksisesta tuuliturbiinista, jossa tämän keksinnön opetukset voidaan yhdistää kokonaisuudeksi.
10
Kuvio 1 on käyrä, joka kuvaa säädettävänopeuksisesta tuuliturbiinigene-raattorista saatavaa antotehoa suhteessa tuulen nopeuteen. Valitun nopeuden 10 alapuolella, joka nopeus vastaa erityisen tuuliturbiinin vaihteiston rajavääntömomenttia, turbiinia käytetään vakionopeussuhteella (lavan 15 kärkinopeus verrattuna tuulen nopeuteen) kuten pisteitten 11 ura pisteit-ten A 12 ja B 13 välillä osoittaa. A:sta B:hen vääntömomentti on verrannollinen tuulen nopeuden neliöön ja antoteho on verrannollinen tuulen nopeuden kuutioon. Täten pisteitten 11 ura A:sta B:hen on tilavuusfunk-tio, joka vastaa generaattorin antotehoa.
20
Kuten kohdassa "Keksinnön taustaa" kerrottiin, tunnettu säädettävänopeuk-sisen tuuliturbiinin generaattorin suunnittelufilosofia rajoittaa vääntö-momentin arvoltaan vakioksi sellaisten tuulen nopeuksien yläpuolella, joissa nopeuksissa rajavääntömomentti saavutetaan (kuten on välttämättä 25 asianlaita myös tässä keksinnössä) ja nopeussuhde pidetään vakiona raja-vääntömomentin yläpuolella olevissa nopeuksissa, jolloin roottorin nopeus vaihtelee lineaarisesti tuulen nopeuden mukana. Näin ollen tunnetuissa laitteissa teho kasvaa myös lineaarisesti tuulen nopeuden mukana, kuten kuviossa 1 on esitetty pisteitten 14 uralla pisteestä B 13 pisteeseen D 30 15. Pitämällä lavan nousukulma ja ajautumiskulman suunta muuttumattomana pisteestä A pisteeseen B tunnetun menetelmän, jossa vääntömomentti pidetään vakiona, samalla kun yhä lisätään tehoa vääntömomentin rajan yli, tarkoituksena on aikaansaada vähäisiä muutoksia lavan nousukulmassa tai ajautumiskulman suunnassa pisteen B ja pisteen D välillä. Pisteessä 35 D, missä roottorin nopeus- ja/tai tehoraja saavutetaan, teho pidetään vakiona pitämällä roottorin nopeus ja vääntömomentti vakiona käyttämällä ,39974 6 huomattavampia muutoksia nousukulmassa tai ajautumiskulman suunnassa, toisin sanoen käyttämällä aktiivisempaa nousukulman tai ajautumiskulman ohjausta. Pisteessä E saavutetaan tuulen nopeus, jossa tapahtuu irtikyt-kentä ja nousukulmaa tai ajautumiskulmaa muutetaan siten, että roottori 5 saadaan pysähtymään.
Kuviossa 2 puolestaan esitetään tuuliturhiinin roottorin suoritusarvo-kartta, joka esittää eron tunnetun tekniikan mukaisen ja tämän keksinnön mukaisen säädettävänopeuksisen toiminnan välillä. Kuviossa 2 esitetään 10 ura, joka kuvaa tietyn roottorin maksimitehosuhteen riippuvuutta nopeus-suhteesta. Riippuen kyseessä olevan roottorin lavan leveysjakaumasta, lavan kierousjakaumasta, paksuusjakaumasta, jne. suoritusarvokäyrä vaihtelee huomattavasti eri roottorityyppien välillä. Tehosuhde (PR) määritellään tuuliturbiinin todelliseksi antotehoksi jaettuna tuulen 15 antamalla teholla. Toisin sanoen tehosuhde edustaa tuuliturhiinin roottorin tehokkuutta saatavissa olevan, tuulen tuoman tehon talteenottamises-sa. Nopeussuhde (VR) on roottorin kärkinopeus jaettuna tuulen nopeudella. Roottorin suorituarvokartta pitää paikkansa tietyn muotoisten lapojen osalta ja se tietysti vaihtelee kyseessä olevien roottorityyppien mukaan, 20 kuten yllä on mainittu. Kuviossa 2 esitetään piste 20, joka kuvaa pistettä, jossa on maksimaalinen vakiotehosuhde ja vakiollinen nopeussuhde, mikä vastaa toimintaa kuvion 1 käyrällä 11 pisteestä A 12 pisteeseen B
13. Täten toimimalla kuvion 1 pisteittein 11 uraa pitkin saavutetaan maksimiteho pysymällä vastaavasti kuvion 2 pisteessä 20. Roottorin 25 vääntömomenttia vastaan vaikuttavaa pidättävää vääntömomenttia säädellään generaattorin välityksellä roottorin pyörimisnopeuden ja tulevan tuulen nopeuden välisen suhteen pitämiseksi vakiona. Tämä vääntömomentin ohjaus ylläpitää vakiollista nopeussuhdetta roottorin suorituskyvyn huipulla. Tämä esitetään kaavamaisesti kuviossa 2 pisteessä A-B 20. Tunnettu 30 menetelmä, jossa nopeutta lisättiin vääntömomentin rajan yläpuolelle kuvion 1 pisteestä B 13 pisteeseen D 15 pisteitten 14 uraa pitkin, kuvataan kuviossa 2 alenevan tehosuhteen ratana 22 nopeussuhteen ollessa vakio pisteestä A-B 20 pisteeseen D 24, joka vastaa kuvion 1 pistettä D
15. Kuten tämän keksinnön opetuksista nähdään, on järkevämpää ottaa 35 talteen enemmän tehoa toimimalla vääntömomentin rajan yläpuolella optimi suori tuskykykäyrän rataa 26 pitkin pisteestä A-B 20 pisteeseen C 28.
.89974 7 Tällä tavalla tehosuhde vähenee vain vähän tämän keksinnön mukaan verrattuna vastaavaan suureen muutokseen tehosuhteessa tunnetun tekniikan mukaan.
5 Täten, jos tarkastellaan uudelleen kuviota 1, tämän keksinnön mukaan toimitaan vääntömomenttirajalla olevasta pisteestä B 13 pisteeseen C 33 pisteitten 34 uraa pitkin eikä pisteitten 14 uraa pitkin. Tämä toiminta toteutetaan kohdistamalla generaattoriin vakiollinen vääntömomentin pidätys ja antamalla roottorin nopeuden kasvaa suhteessa tulevaan tuulen no-10 peuteen nopeammassa tahdissa kuin rajana olevan vääntömomentin alapuolella. Tämä menettelytapa mahdollistaa nopeussuhteen kasvamisen samalla, kun roottori pidetään suuremmissa nopeussuhteissa ja pidetään yllä vakio-vääntömomenttia. Saavutettaessa teho- tai nopeusraja pisteessä C roottorin nopeutta ei enää lisätä ja teho pysyy vakiona pisteestä C pisteeseen 15 D pitkin rataa 35 ja edelleen pisteeseen E, kuten tunnetuissa menetelmissä. Täten kuvion 1 varjostettu alue BCD on verrannollinen siihen ylimääräiseen energiaan, joka saadaan talteen tämän keksinnön mukaisesti toimivan tuuliturbiinigeneraattorin avulla.
20 Kuvio 3 on kuvaus säädettävänopeuksisessa generaattorissa käytettävästä tuuliturbiinigeneraattorin ohjausjärjestelmästä, jossa generaattorissa tämä keksintö voidaan toteuttaa, kuten alla on kuvattu.
Tuuliturbiinigeneraattorin vääntömomenttirajan alapuolella kuvion 3 oh-25 jaus toimii siten, että se säätelee generaattorin vääntömomenttia generaattorin vääntömomentin ohjaimen 40 avulla. Vääntömomenttirajan yläpuolella roottorin ohjain 42 alkaa ohjauksen ja se säätelee roottorin nopeutta nousukulman muutosten avulla. Kun tunnetuissa menetelmissä nou-sukulman muutos saatiin aikaan vääntömomenttirajan yläpuolella, jotta 30 roottorin kärkinopeus saataisiin pidettyä muuttumattomana tuulen nopeuteen nähden lisäämällä näin tehoa lineaarisesti, tämän keksinnön mukainen aerodynaaminen roottorin ohjain 42 toimii siten, että kulma pysyy muuttumattomana tai muuttuu hyvin vähän antotehon pitämiseksi mahdollisimman suurena. Roottorin nopeus lisääntyy kuvion 2 suoritusarvokäyrän mukaises-35 ti, jotta kyettäisiin säilyttämään roottorin tehosuhteen ja nopeussuhteen välinen suhde.
, 39974 8
Roottorin akselin 41 aerodynaamiseen vääntömomenttiin (Qshafti) · jonka roottoriin 43 törmäävä tuuli saa aikaan, vaikuttaa vastakkainen vääntö-momentti (Qe) , jonka tuottaa säädettävänopeuksinen, vääntömomenttiohjattu generaattori 40. Roottorin pyörimisnopeus (NR0T0R) akselilla 41 noudattaa 5 kuviossa 2 esitettyjä roottorin ominaisuuksia tasapainottaakseen tuulen roottoriin 43 tuoman syöttötehon. Vaihteiston 45 esitetään lisäävän roottorin nopeutta akselilla 41 generaattorin nopeuteen (Ngen), jonka akselilla 49 oleva ilmaisin 47 on vastaanottanut. Tämä nopeuden kasvu tuottaa vääntömomentin (Qshaft2) · joka on osa vaihteiston välityksen 10 antamasta akselilla 49 olevasta roottorin vääntömomentista, johon generaattorin 40 on reagoitava.
Rajana olevan vääntömomentin alapuolella ohjelma 44 reagoi linjan 46 antotehosignaaliin, joka osoittaa generaattorin toimittaman sähkötehon 15 tason. Ohjelma antaa linjalla 48 generaattorin nopeuden vertailusignaalin dynaamiseen vääntömomentin ohjausyksikköön 50, joka reagoi linjan 48 nopeutta koskevan vertailusignaalin ja linjan 51 generaattorin nopeus-signaalin väliseen eroon. Nopeusvirhe sovitetaan dynaamisesti ohjaimella 50 määräämällä linjalla 52 muutoksia generaattorin vääntömomentissa. 20 Generaattori 40 reagoi käskettyyn vääntömomenttiin ja saattaa generaattorin nopeuden ja tehon lähenemään toisiaan ohjelman 44 mukaisesti, johon ohjelmaan kuuluu kuviossa 2 pisteitten 26 uralla kuvattu vakiovääntömo-menttialue. Generaattorin roottorin 53 välityksellä tuottama vääntömo-mentti reagoi turbiinin akselin 41 vääntömomenttiin kiinteän roottorin 25 nopeuden ylläpitämiseksi suhteessa tuulen nopeuteen.
Generaattorin nopeuden vertain 55 muuttaa nousukulman tai ajautumiskulman (β) ohjausta riippuen generaattorin kulloisestakin nopeudesta. Kun generaattorin nopeudet ovat alle generaattorin suurimman sallitun nopeu-30 den, noudatetaan ohjelmaa 54. Rajana olevan vääntömomentin alapuolisella alueella β pidetään vakiona vääntömomentin ohjaimen 50 avulla ylläpitämällä roottorin nopeus ohjelman 44 mukaan.
Kun tuulen nopeudet ovat rajana olevan vääntömomentin yläpuolella ja 35 roottorin nopeudet suurimman sallittavan nopeuden alapuolella, β vaih-telee optimitehon säilyttämiseksi roottorin nopeuden funktiona, samalla ,89974 9 kun ylläpidetään vakiollista vääntömomenttia ohjelman 54 mukaisesti. Sellaisessa turbiinissa, jossa säädellään nousukulmaa, ohjelmaohjaimen 54 (Aief) tulostus linjalle 57 välitetään roottorin ohjaimeen, joka määrää nousukulman käyttölaitteet panemaan liikkeelle linjan 59 esittämät 5 nivelsysteemit roottorin siirtämiseksi haluttuun asentoon. Sellaisessa turbiinissa, jossa on ajautumiskulman ohjaus, ohjelman 54 tulostus pysyy vakiona optimitehon saamiseksi.
Generaattorin nopeuden saavuttaessa järjestelmän maksimirajan, joko 10 rakenteellisista tai toiminnallisista muutoksista johtuen, nopeuden vertain kytkee ohjauksen kulman ohjaimeen 56, joka säilyttää vakionopeuden. Ohjain 56 vertaa generaattorin todellista nopeutta maksiminopeuteen ja määrää sellaisen nousukulman tai ajautumiskulman, joka säilyttää roottorin nopeuden vakiona. /9ref-signaali välittyy ohjaimesta 56 linjaa 15 57 pitkin roottorin ohjaimeen 42, joka määrää nousukulman tai ajautumis kulman käyttölaitteet siirtämään roottorin haluttuun asentoon. Teho pysyy vakiona tällä vakiollisella roottorisignaalilla, koska myös vääntömoment-ti pidetään rajavääntömomenttiarvossa.
20 Täten alaa tuntevat ymmärtävät, että kuvion 3 kuvaus, jossa on kytkennät ja säädettävänopeuksisen generaattorin sähköiset komponentit, voidaan tehdä niin, että se toteuttaa tämän keksinnön opetukset. Vaikka kuviossa 3 on esitetty käytettävän erilaisia toimintalohkoja ja ohjelmia, jotta tämän keksinnön opetukset tulisivat paremmin ymmärrettyä, on ymmärrettä-25 vää, että kuvatut ohjaustoiminnot suoritetaan tavallisesti digitaalisen toteutusmuodon avulla, johon kuuluu signaaliprosessori, jossa on keskusyksikkö, syöttö ja tulostus, ja pysyväismuisti, poimintamuisti, jne.
Esimerkiksi kuviossa 6 esitetään yksinkertaistetun kaavamaisen lohko-30 kaaviokuvan muodossa säädettävänopeuksinen tuuliturbiini, josa tämän keksinnön opetukset voidaan yhdistää kokonaisuudeksi. Tuuliturbiinissa 58 on siinä turbiinin roottorin akseli 60, jonka toisessa päässä on napa 61, johon on kiinnitetty ainakin yksi lapa 62. Vaihteiston 63 hidasnopeuksi-nen puoli 64 on kiinnitetty turbiinin roottorin akselin toiseen päähän. 35 Vaihtovirtageneraattorin 65 generaattorin roottorin akseli 66 on kiinnitetty vaihteiston suurinopeuksiseen puoleen 67. Turbiinin roottorin S 9 9 7 4 ίο vääntömomentti (Qs) käyttää generaattorin roottoria. Generaattori antaa ilmarakovääntömomentin (QE) , joka on vastakkainen tulevalle turbiinin roottorin vääntömomentille. Vaihtovirtageneraattori antaa vaihtelevataa-juuksista vaihtovirtaa linjalla 68 taajuudenmuuttimeen 69, joka muuntaa 5 vaihtelevataajuuksisen vaihtovirran linjalle 70 kiinteätaajuuksiseksi vaihtovirraksi, joka puolestaan viedään voimaverkkoon 70a.
Säädettävänopeuksisen tuuliturbiinin ohjain 71 käsittää signaaliprosessorin 72; jossa on keskusyksikkö 72a ja syöttö- ja tulostusyksikkö 72b, jo-10 ka liittyy väylään 72c. Signaaliprosessori voi käsittää myös pysyväis-muistiyksikön 72d ja poimintamuistiyksikön 72e, kuten myös muuta laitteistoa (ei esitetty). Signaaliprosessorin syöttö- ja tulostusyksikkö reagoi generaattorin nopeussignaaliin (N6), jonka antaa linjalle 73 nopeudenilmaisin 74, joka reagoi generaattorin akselin nopeuteen. Syöttö-15 ja tulostusyksikkö 72b reagoi myös linjan 75 tehonilmaisimesta 76 tulevaan tehosignaaliin (PE). Tehonilmaisin 76 reagoi tehon suuruuteen, joka annetaan taajuudenmuuttimeen linjalla 68. Säädettävänopeuksisen tuulitur-biinin ohjain 71 määrittelee signaaliprosessorin avulla, mikä generaattorin ilmarakovääntömomentin tulisi olla sen funktion mukaan, joka määrit-20 telee vastaanotetun tehon generaattorin nopeuden funktiona maksimitehok-kuuden saavuttamiseksi. Kun signaaliprosessori on määritellyt, mikä tämän tason tulisi olla, se antaa syöttö- ja tulostusyksikkönsä 72b kautta generaattorin vääntömomenttia koskevan käskysignaalin taajuudenmuuttimeen linjalla 77.
:. 25
Taajuudenmuutin voi olla esimerkiksi syklomuutin tai tasavirtalenkin liittämä tasasuuntain-vaihtosuuntain-pari. Nämä molemmat ja muut taa-juudenmuutintyypit tunnetaan alalla hyvin eikä niitä tarvitse käsitellä tässä yksityiskohtaisesti. Riittää, kun todetaan, että elektronistyyp-30 pisissä muuttimissa käytetään vaiheohjattuja ohjattavia tasasuuntaimia (SCR) taajuudenmuuttimen läpi kulkevan tehovirtauksen ohjaamiseen. Tämä tapahtuu säätelemällä ohjattavan tasasuuntaimen porttien vaihekulmaa ja laukaisemista käyttöverkon vaiheen suhteen, jotta voitaisiin säädellä todellisen tehon ja loistehon virtausta. Täten taajuudenmuuttimessa on 35 yleensä liipaisupiiri (ei esitetty), joka reagoi vääntömomenttia koskevaan käskysignaaliin ja antaa taajuudenmuuttimen ohjattaville tasasuun- 39974 11 taimille laukaisupulsseja. Yksityiskohtainen kuvaus taajuudenmuuttimesta ja liipaisupiiristä on tässä tarpeeton eikä sitä esitetä, koska nämä yksityiskohdat ovat alalla hyvin tunnettuja.
5 Roottorin ohjain 78 huolehtii aerodynaamisesta vääntömomentin ohjauksesta. Tämä voi tapahtua nousukulman tai ajautumiskulman ohjauksen muodossa. Signaaliprosessori antaa aerodynaamisen vääntömomenttia koskevan käs-kysignaalin roottorin ohjaimeen 78 linjalla 78a. Roottorin ohjain antaa mekaanisen lähtösignaalin linjalle 79, joka huolehtii aerodynaamisesta 10 vääntömomentin ohjauksesta.
Edellä on kuvattu menetelmä ja laitteisto roottorin nopeuden ohjaamiseksi siten, että saataisiin otettua talteen mahdollisimman suuri energiamäärä käyttöjärjestelmän vääntömomentin fysikaalisissa rajoissa. On kuitenkin 15 olemassa laitteistokustannuksia, jotka aiheutuvat lisääntyneestä työntövoimasta, joka työntövoiman lisäys tulee esitetyn nopeudenkäsittely-menetelmän mukana. Tällaiset laitteistokustannukset on otettava huomioon.
20 Kun ajatellaan työntövoiman lisäyksestä johtuvia kustannusnäkökohtia, huomataan, että taloudellisesti optimaalinen rata käyrälle, jossa esitetään nopeuden riippuvuus tehon ohjauksesta sijaitsee edellä "Keksinnön taustaa" osassa kuvatun tunnetun menetelmän ja yllä kuvatun energian talteenoton maksimointimenetelmän välillä. Tästä syystä käytännössä rootto-25 rin nopeuden ohjaus sen pisteen yläpuolella, jossa rajana oleva vääntö-momentti ensimmäiseksi kehittyy, voidaan suorittaa sillä tavalla, joka pitää roottorin työntövoiman vakiona kasvavasta tuulen nopeudesta huolimatta.
30 Kuten kuviosta 4 voidaan nähdä, roottorin työntövoimat kasvavat nopeasti pisteestä B 80 pisteeseen C 82. Rata 84 vastaa kuvion 1 pisteitten 34 uraa. Tällä lisääntyneellä työntövoimalla on joitakin epäedullisia vaikutuksia tältä toimintamallilta odotettuihin taloudellisiin parannuksiin. Yllä kuvattu rata B:stä C:hen lisää työntövoimaa hyvin nopeasti. 35 Tunnettu tekniikka (kuvattu yllä CVR-toimintana) osoittaa toisaalta äkillistä työntövoimien alenemista siten, kun rajan oleva vääntömomentti 12 .89974 saavutetaan (pitkin rataa 86 pisteestä B 80 pisteeseen D, mikä vastaa kuvion 1 pisteitten 14 uraan). Voidaan valita rata B 80 - F 90, jossa työntövoima pidetään vakiona, samalla kun vääntömomentti pidetään vakiona.
5
Kuviossa 5 esitetään annetun roottorin työntövoimasuhteen ominaispiirteitä ja säädettävänopeuksisen toiminnan rataa. Kuten esitetään, työntö-voimasuhde ja siten työntövoima kasvaa pitkin rataa 91 pisteestä A-B 92 pisteeseen C 94, joka on optimaalinen tehorata. Pitkin rataa 96 pisteestä 10 A-B 92 pisteeseen D 98 työntövoimasuhde pienenee nopeammin kuin tuulen nopeuden neliö ja näin työntövoima vähenee tuulen nopeuden kasvaessa. Kolmisärmäisen alueen A-B-C-D sisältä voidaan määritellä valittu vaihtoehtoinen rata, jolla pisteitten ura pitää yllä vakiotyöntövoimaa ja vakiovääntömomenttia, kun tehoa lisätään antamalla roottorin nopeuden 15 kasvaa. Tämän saavuttamiseksi turbiinin roottorin nousukulmaa tai ajautu-miskulmaa täytyy ohjata, jotta pysyttäisiin näiden pisteitten uralla. Valittu ura vaihtelee tietysti huomattavasti kyseisistä laitteista riippuen.
20 Vielä eräänä vaihtoehtona roottorin nopeutta voidaan ohjata sen pisteen yläpuolella, jossa rajana oleva vääntömomentti ensimmäiseksi kehittyy, siten, että tornikustannukset ja käyttöjärjestelmän kustannukset yhdistettyinä ovat optimaalisessa suhteessa saatavaan lisääntyneeseen talteenotetun energian arvoon.
25
Claims (9)
1. Menetelmä säädettävänopeuksisen tuuliturbiinigeneraattorin tehokkuuden parantamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheen: 5 generaattorin vääntömomentin ohjaaminen roottorin kärkinopeuden ohjaamiseksi tuuliturbiinin vääntömomenttirajan alapuolella valitussa vakiol-lisessa nopeussuhteessa tuulen nopeuteen nähden; 10 tunnettu siitä, että generaattorin vääntömomenttia ohjaataan roottorin kärkinopeuden ohjaamiseksi vääntömomenttirajan yläpuolella nopeuksissa, jotka ovat suuremmat kuin vakiollisen nopeussuhteen sanelemat nopeudet, nopeus- tai tehorajaan asti.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe, jossa generaattorin vääntömomentti ohjataan vääntömomenttirajan yläpuolelle, kasvattaa antotehon mahdolliseen maksimiarvoon, samalla kun vääntömomentin arvo pidetään vakiona.
3. Laite (Fig. 3) säädettävänopeuksisen tuuliturbiinigeneraattorin ohjaamiseksi parannetuissa tehokkuuksissa sellaisia tuulen nopeuksia varten, jotka ovat niiden tuulen nopeuksien yläpuolella, jotka kykenevät käyttämään turbiinigeneraattoria maksimivääntömomentilla, joka laite käsittää: 25 nopeuden!lmaisimen (47), joka reagoi joko tuuliturbiinin roottorin (41) nopeuteen tai generaattorin (40) roottorin nopeuteen havaitun tur-biinigeneraattorin nopeussignaalin (51 ja 47-55) antamiseksi; 30 tehonilmaisimen, joka reagoi generaattorin antotehoon havaitun teho-signaalin (46) antamiseksi; ja ohjaimen (50,44), joka reagoi havaittuun turbiinigeneraattorin nopoussig-naaliin (51) ja havaittuun tehosignaaliin (46) turbiinigeneraattorin 35 vääntömomenttia koskevan ohjaussignaalin (52) antamiseksi generaattorin (40) antaman tehon ohjaamiseksi siten, että maksimi vääntömomentti B 9 9 7 4 14 ylläpidetään ennalta määrättyyn rajavääntömomenttiin saakka, tunnettu siitä, että laite käsittää elimet (liitettynä 55 reen) maksiminopeussignaalin aikaansaamiseksi, joka 5 maksiminopeussignaali ilmaisee tuuliturbiinigeneraattorin ennalta määrätyn halutun maksiminopeuden; vertailijan (55) havaitun turbiinigeneraattorin nopeussignaalin vertaamiseksi maksiminopeussignaalin kanssa nopeuden rajasignaalin (KYLIÄ) 10 antamiseksi tuuliturbiinin nopeuden ollessa yhtä suuri tai suurempi kuin haluttu maksimi nopeus; ohjelmaohjaimen (54), joka toimii nopeuden rajasignaalin poissaollessa (55, EI) turbiinigeneraattorin siipien (43) siiven nousukulman tai 15 kallistuskulman ohjaamiseksi siten, että ylläpidetään turbiinigeneraattorin nopeuden suhde tuulen nopeuteen vakiona ennalta määrättyyn turbiinigeneraattorin rajanopeuteen (käyrä 54:ssä) saakka, jolla ennalta määrätty rajavääntömomentti voidaan saavuttaa, ja turbiinigeneraattorin siipien siiven nousukulman tai kallistuskulman ohjaamiseksi nopeuksilla, 20 jotka ovat rajavääntömomentin yläpuolella siten, että sallitaan turbiinigeneraattorin nopeuden olla se, jolla saavutetaan optimiteho raja-vääntömomentilla; kulmaohjaimen (56), joka toimii nopeusrajasignaalin läsnäollessa (55, 25 KYLLÄ) turbiinigeneraattorin siipien (43) siiven nousukulman tai kallistuskulman ohjaamiseksi (57,42) siten, että ylläpidetään turbiinigeneraattorin nopeus vakiona halutussa maksiminopeudessa samalla kun ylläpidetään rajavääntömomentti.
3 9 9 7 4 13
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjain (56) lisää antotehoa vääntömomenttirajan yläpuolella funktiona tuulen nopeuden kuution ja tehosuhteen tulosta.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 35 että vaihe, jossa generaattorin vääntömomenttia ohjataan roottorin kärki -nopeuden ohjaamiseksi rajana olevan vääntömomentin yläpuolelle, kasvattaa 15 Π ,° ' Ο Λ o y 9 / 4 antotehoa tavalla, joka pitää roottorin työntövoiman vakiona huolimatta lisääntyvästä tuulen nopeudesta, samalla kun vääntömomentin arvo pidetään vakiona.
6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää lisäksi aerodynaamisen vääntömomentin ohjauksen, joka reagoi aerodynaamista vääntömomenttia koskevaan käskysignaaliin turbiinin roottorin aerodynaamisen vääntömomentin muuttamiseksi, ja siitä, että ohjaimeen kuuluu väline, joka reagoi nopeussignaaliin antaakseen aero- 10 dynaamista vääntömomenttia koskevan käskysignaalin muutosten määräämiseksi aerodynaamisessa ohjauksessa, jotta antotehossa saataisiin lisäyksiä vääntömomenttirajan yläpuolella tavalla, joka pitää roottorin työntövoiman aerodynaamisesti vakiona kasvavasta tuulen nopeudesta huolimatta, samalla kun vääntömomentin arvo pidetään vakiona. 15
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunne t tu siitä, että vaihe, jossa kärkinopeutta ohjataan rajavääntömomentin yläpuolella, lisää antotehoa siten, että tuuliturbiinin tornikustannukset ja tuulitur-biinin käyttöjärjestelmän kustannukset ovat optimaalisessa suhteessa 20 saadun lisääntyneen energian talteenoton arvoon.
8. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjain (56) lisää antotehoa vääntömomenttirajan yläpuolella siten, että tuuliturbiinin tornikustannukset ja tuuliturbiinin käyttöjärjestelmän 25 kustannukset ovat optimaalisessa suhteessa saadun lisääntyneen energian talteenoton arvoon.
.:-9 9 7 4 16 *
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/799,046 US4703189A (en) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | Torque control for a variable speed wind turbine |
| US79904685 | 1985-11-18 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI864700A0 FI864700A0 (fi) | 1986-11-18 |
| FI864700A FI864700A (fi) | 1987-05-19 |
| FI89974B true FI89974B (fi) | 1993-08-31 |
| FI89974C FI89974C (fi) | 1993-12-10 |
Family
ID=25174909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI864700A FI89974C (fi) | 1985-11-18 | 1986-11-18 | Foerfarande foer att foerbaettra effektiviteten av en vindturbingenerator med reglerbar hastighet |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4703189A (fi) |
| EP (1) | EP0223729B1 (fi) |
| JP (1) | JPH0762470B2 (fi) |
| KR (1) | KR940002927B1 (fi) |
| AU (1) | AU599283B2 (fi) |
| BR (1) | BR8605671A (fi) |
| CA (1) | CA1256159A (fi) |
| DE (1) | DE3675634D1 (fi) |
| ES (1) | ES2019070B3 (fi) |
| FI (1) | FI89974C (fi) |
| IL (1) | IL80632A (fi) |
| IN (1) | IN164700B (fi) |
| NO (1) | NO171575C (fi) |
| ZA (1) | ZA868745B (fi) |
Families Citing this family (97)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4700081A (en) * | 1986-04-28 | 1987-10-13 | United Technologies Corporation | Speed avoidance logic for a variable speed wind turbine |
| JPH0274198A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Akaho Yoshio | 自燃エネルギー利用発電装置 |
| US5083039B1 (en) * | 1991-02-01 | 1999-11-16 | Zond Energy Systems Inc | Variable speed wind turbine |
| US5579217A (en) * | 1991-07-10 | 1996-11-26 | Kenetech Windpower, Inc. | Laminated bus assembly and coupling apparatus for a high power electrical switching converter |
| US5172310A (en) * | 1991-07-10 | 1992-12-15 | U.S. Windpower, Inc. | Low impedance bus for power electronics |
| US5155375A (en) * | 1991-09-19 | 1992-10-13 | U.S. Windpower, Inc. | Speed control system for a variable speed wind turbine |
| US5796240A (en) * | 1995-02-22 | 1998-08-18 | Seiko Instruments Inc. | Power unit and electronic apparatus equipped with power unit |
| US6177735B1 (en) | 1996-10-30 | 2001-01-23 | Jamie C. Chapman | Integrated rotor-generator |
| US5907192A (en) * | 1997-06-09 | 1999-05-25 | General Electric Company | Method and system for wind turbine braking |
| US6137187A (en) * | 1997-08-08 | 2000-10-24 | Zond Energy Systems, Inc. | Variable speed wind turbine generator |
| US6420795B1 (en) * | 1998-08-08 | 2002-07-16 | Zond Energy Systems, Inc. | Variable speed wind turbine generator |
| US6600240B2 (en) * | 1997-08-08 | 2003-07-29 | General Electric Company | Variable speed wind turbine generator |
| US9506405B2 (en) | 1998-04-03 | 2016-11-29 | Rockwell Collins Control Technologies, Inc. | Apparatus and method for controlling power generation system |
| US6171055B1 (en) * | 1998-04-03 | 2001-01-09 | Aurora Flight Sciences Corporation | Single lever power controller for manned and unmanned aircraft |
| DE19844258A1 (de) * | 1998-09-26 | 2000-03-30 | Dewind Technik Gmbh | Windenergieanlage |
| ES2198966T3 (es) | 1998-11-26 | 2004-02-01 | Aloys Wobben | Motor acimutal para plantas de energia eolica. |
| SE514934C2 (sv) * | 1999-09-06 | 2001-05-21 | Abb Ab | Anläggning för generering av elektrisk effekt med hjälp av vindkraftspark samt förfarande för drift av en sådan anlägning. |
| DE10011393A1 (de) * | 2000-03-09 | 2001-09-13 | Tacke Windenergie Gmbh | Regelungssystem für eine Windkraftanlage |
| DE10016912C1 (de) * | 2000-04-05 | 2001-12-13 | Aerodyn Eng Gmbh | Turmeigenfrequenzabhängige Betriebsführung von Offshore-Windenergieanlagen |
| DE10022974C2 (de) | 2000-05-11 | 2003-10-23 | Aloys Wobben | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage |
| PT1290343E (pt) * | 2000-05-12 | 2006-05-31 | Aloys Wobben | Accionamento azimute para instalacoes de energia eolica |
| AU2001274396A1 (en) * | 2000-05-23 | 2001-12-03 | Vestas Wind Systems A/S | Variable speed wind turbine having a matrix converter |
| DE10113038C2 (de) | 2001-03-17 | 2003-04-10 | Aloys Wobben | Turmschwingungsüberwachung |
| ES2189664B1 (es) * | 2001-09-13 | 2004-10-16 | Made Tecnologias Renovables, S.A. | Sistema de aprovechamiento de la energia almacenada en la inercia mecanica del rotor de una turbina eolica. |
| WO2003036083A1 (fr) * | 2001-10-25 | 2003-05-01 | Nsk Ltd. | Generateur d'energie eolienne |
| US6748744B2 (en) | 2001-11-21 | 2004-06-15 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method and apparatus for the engine control of output shaft speed |
| US7015595B2 (en) * | 2002-02-11 | 2006-03-21 | Vestas Wind Systems A/S | Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control |
| US20040021437A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-05 | Maslov Boris A. | Adaptive electric motors and generators providing improved performance and efficiency |
| US20050045392A1 (en) * | 2002-07-31 | 2005-03-03 | Maslov Boris A. | In-wheel electric motors |
| US20040263099A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-12-30 | Maslov Boris A | Electric propulsion system |
| US20050046375A1 (en) * | 2002-07-31 | 2005-03-03 | Maslov Boris A. | Software-based adaptive control system for electric motors and generators |
| US20050127856A1 (en) * | 2002-07-31 | 2005-06-16 | Wavecrest Laboratories | Low-voltage electric motors |
| JP4168252B2 (ja) * | 2002-12-27 | 2008-10-22 | 株式会社安川電機 | 発電システムおよびその制御方法 |
| US7692322B2 (en) * | 2004-02-27 | 2010-04-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower |
| ES2216731B1 (es) * | 2004-06-04 | 2006-02-16 | Esdras Automatica, S.L. | Control de potencia de las turbinas eolicas mediante variaciones de coeficiente y dimension de las bandas de barrido. |
| FI118027B (fi) * | 2004-08-11 | 2007-05-31 | Abb Oy | Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä |
| DE102004054608B4 (de) * | 2004-09-21 | 2006-06-29 | Repower Systems Ag | Verfahren zur Regelung einer Windenergieanlage und Windenergieanlage mit einem Rotor |
| US7679215B2 (en) * | 2004-12-17 | 2010-03-16 | General Electric Company | Wind farm power ramp rate control system and method |
| US7476985B2 (en) * | 2005-07-22 | 2009-01-13 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Method of operating a wind turbine |
| US7233079B1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-06-19 | Willard Cooper | Renewable energy electric power generating system |
| US7488155B2 (en) * | 2005-11-18 | 2009-02-10 | General Electric Company | Method and apparatus for wind turbine braking |
| DE102005059888C5 (de) * | 2005-12-15 | 2016-03-10 | Nordex Energy Gmbh | Verfahren zur Momenten- und Pitchsteuerung für eine Windenergieanlage abhängig von der Drehzahl |
| JP4738206B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2011-08-03 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電システム、及びその制御方法 |
| US7352075B2 (en) * | 2006-03-06 | 2008-04-01 | General Electric Company | Methods and apparatus for controlling rotational speed of a rotor |
| US7218012B1 (en) * | 2006-05-31 | 2007-05-15 | General Electric Company | Emergency pitch drive power supply |
| DE102006029640B4 (de) * | 2006-06-28 | 2010-01-14 | Nordex Energy Gmbh | Windenergieanlage mit einem Maschinenhaus |
| WO2008006020A2 (en) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | Acciona Windpower, S.A | Systems, methods and apparatuses for a wind turbine controller |
| DE102006040970B4 (de) * | 2006-08-19 | 2009-01-22 | Nordex Energy Gmbh | Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage |
| DE102006054768A1 (de) * | 2006-11-16 | 2008-05-21 | Nordex Energy Gmbh | Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage im leistungslimitierten Betrieb |
| DK2150699T3 (da) * | 2007-04-30 | 2011-01-31 | Vestas Wind Sys As | Fremgangsmåde til drift af en vindmølle med pitch-regulering |
| US8513911B2 (en) | 2007-05-11 | 2013-08-20 | Converteam Technology Ltd. | Power converters |
| GB2449119B (en) * | 2007-05-11 | 2012-02-29 | Converteam Technology Ltd | Power converters |
| US7948100B2 (en) * | 2007-12-19 | 2011-05-24 | General Electric Company | Braking and positioning system for a wind turbine rotor |
| CA2753879A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Efficient Drivetrains, Inc. | Improved wind turbine systems using continuously variable transmissions and controls |
| US8093737B2 (en) * | 2008-05-29 | 2012-01-10 | General Electric Company | Method for increasing energy capture in a wind turbine |
| WO2010000648A2 (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-07 | Vestas Wind Systems A/S | Power curtailment of wind turbines |
| US7679208B1 (en) * | 2008-09-18 | 2010-03-16 | Samsung Heavy Ind. Co., Ltd. | Apparatus and system for pitch angle control of wind turbine |
| US20100092289A1 (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-15 | General Electric Wind Energy Gmbh | Systems and methods involving wind turbine bearing detection and operation |
| CN102017392B (zh) * | 2008-10-16 | 2014-06-25 | 三菱重工业株式会社 | 风力发电系统及其控制方法 |
| US8573937B2 (en) * | 2008-11-21 | 2013-11-05 | Xzeres Corp. | System for providing dynamic pitch control in a wind turbine |
| GB0907132D0 (en) | 2009-04-24 | 2009-06-03 | Statoilhydro Asa | Wave energy extraction |
| BRPI1012144A2 (pt) * | 2009-05-15 | 2016-03-29 | Redriven Power Inc | sistema e método para controlar uma turbina eólica |
| US7763989B2 (en) * | 2009-07-07 | 2010-07-27 | General Electric Company | Method and apparatus for controlling the tip speed of a blade of a wind turbine |
| US20110044811A1 (en) * | 2009-08-20 | 2011-02-24 | Bertolotti Fabio P | Wind turbine as wind-direction sensor |
| US8562300B2 (en) * | 2009-09-14 | 2013-10-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Wind turbine with high solidity rotor |
| ES2358140B1 (es) * | 2009-10-23 | 2012-04-12 | Gamesa Innovation & Technology S.L | Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energ�?a. |
| US8022565B2 (en) * | 2009-11-13 | 2011-09-20 | General Electric Company | Method and apparatus for controlling a wind turbine |
| ES2392226B1 (es) * | 2009-12-16 | 2013-10-10 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía. |
| US8664787B2 (en) * | 2010-04-05 | 2014-03-04 | Northern Power Systems, Inc. | Speed setting system and method for a stall-controlled wind turbine |
| US8013461B2 (en) * | 2010-06-22 | 2011-09-06 | General Electric Company | Power conversion system and method for a rotary power generation system |
| US8115330B2 (en) * | 2010-06-29 | 2012-02-14 | General Electric Company | Wind turbine and method for operating a wind turbine |
| CA2741389A1 (en) | 2011-02-23 | 2012-08-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Controller for wind turbine generator, wind turbine generator, and method of controlling wind turbine generator |
| CN102102631B (zh) * | 2011-03-22 | 2012-08-22 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种带有齿箱调速前端的风力发电机组运行控制方法 |
| WO2012150502A1 (en) | 2011-05-04 | 2012-11-08 | Condor Wind Energy Limited | Helicopter landing deck |
| US9719491B2 (en) | 2011-05-06 | 2017-08-01 | Condor Wind Energy Limited | Systems for minimizing yaw torque needed to control power output in two-bladed, teetering hinge wind turbines that control power output by yawing |
| ES2623546T3 (es) | 2011-05-10 | 2017-07-11 | Condor Wind Energy Limited | Articulación de batimiento elastomérica |
| US9879653B2 (en) | 2011-05-11 | 2018-01-30 | Condor Wind Energy Limited | Power management system |
| US8858174B2 (en) | 2011-05-12 | 2014-10-14 | General Electric Company | Wind turbine torque-speed control |
| DE102011101368A1 (de) | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Voith Patent Gmbh | Strömungskraftwerk und Verfahren für dessen Betrieb |
| DE102011101897A1 (de) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | Nordex Energy Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage |
| EP2715123B1 (en) | 2011-05-27 | 2019-01-09 | Seawind Ocean Technology Holding BV | Wind turbine control system having a thrust sensor |
| JP5323133B2 (ja) * | 2011-06-03 | 2013-10-23 | 株式会社東芝 | 風力発電システムの制御方法 |
| US8862279B2 (en) * | 2011-09-28 | 2014-10-14 | Causam Energy, Inc. | Systems and methods for optimizing microgrid power generation and management with predictive modeling |
| JP2013087703A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 風力発電装置及びその方法並びにプログラム |
| US9018787B2 (en) | 2012-04-24 | 2015-04-28 | General Electric Company | System and method of wind turbine control using a torque setpoint |
| US10094288B2 (en) | 2012-07-24 | 2018-10-09 | Icr Turbine Engine Corporation | Ceramic-to-metal turbine volute attachment for a gas turbine engine |
| US9611834B2 (en) * | 2012-09-28 | 2017-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and arrangement for controlling a wind turbine |
| ES2664221T3 (es) * | 2012-10-02 | 2018-04-18 | Vestas Wind Systems A/S | Control de turbina eólica |
| US9341159B2 (en) | 2013-04-05 | 2016-05-17 | General Electric Company | Methods for controlling wind turbine loading |
| US8803352B1 (en) * | 2013-05-14 | 2014-08-12 | General Electric Compay | Wind turbines and methods for controlling wind turbine loading |
| EP2878809B1 (en) * | 2013-11-29 | 2017-06-14 | Alstom Renovables España, S.L. | Methods of operating a wind turbine, wind turbines and wind parks |
| US9735581B2 (en) * | 2014-03-14 | 2017-08-15 | Abb Schweiz Ag | Method and apparatus for obtaining electricity from offshore wind turbines |
| US9859806B2 (en) | 2014-03-14 | 2018-01-02 | Abb Research Ltd. | Method and apparatus for obtaining electricity from offshore wind turbines |
| US10473088B2 (en) * | 2015-03-13 | 2019-11-12 | General Electric Company | System and method for variable tip-speed-ratio control of a wind turbine |
| CN106130076B (zh) * | 2016-08-17 | 2020-05-22 | 青岛大学 | 一种用于自封闭型电磁耦合调速风电机组的低电压穿越控制方法 |
| US10634121B2 (en) | 2017-06-15 | 2020-04-28 | General Electric Company | Variable rated speed control in partial load operation of a wind turbine |
| DE102018132413A1 (de) | 2018-12-17 | 2020-06-18 | Wobben Properties Gmbh | Verfahren zum Erfassen unterschiedlicher Schwingungen einer Windenergieanlage |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4189648A (en) * | 1978-06-15 | 1980-02-19 | United Technologies Corporation | Wind turbine generator acceleration control |
| US4160170A (en) * | 1978-06-15 | 1979-07-03 | United Technologies Corporation | Wind turbine generator pitch control system |
| US4161658A (en) * | 1978-06-15 | 1979-07-17 | United Technologies Corporation | Wind turbine generator having integrator tracking |
| US4193005A (en) * | 1978-08-17 | 1980-03-11 | United Technologies Corporation | Multi-mode control system for wind turbines |
| US4503673A (en) * | 1979-05-25 | 1985-03-12 | Charles Schachle | Wind power generating system |
| JPS56107796A (en) * | 1980-01-25 | 1981-08-26 | Mitsubishi Electric Corp | Controlling device for windmill generation |
| JPS56150999A (en) * | 1980-04-24 | 1981-11-21 | Toshiba Corp | Wind-power generating set |
| US4400659A (en) * | 1980-05-30 | 1983-08-23 | Benjamin Barron | Methods and apparatus for maximizing and stabilizing electric power derived from wind driven source |
| US4330743A (en) * | 1980-07-17 | 1982-05-18 | Sundstrand Corporation | Electrical aircraft engine start and generating system |
| US4331881A (en) * | 1980-10-03 | 1982-05-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Field control for wind-driven generators |
| US4339666A (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-13 | United Technologies Corporation | Blade pitch angle control for a wind turbine generator |
| US4420692A (en) * | 1982-04-02 | 1983-12-13 | United Technologies Corporation | Motion responsive wind turbine tower damping |
| US4435647A (en) * | 1982-04-02 | 1984-03-06 | United Technologies Corporation | Predicted motion wind turbine tower damping |
| US4511807A (en) * | 1982-04-20 | 1985-04-16 | Northern Engineering Industries Plc | Electrical generator control system |
| US4525633A (en) * | 1982-09-28 | 1985-06-25 | Grumman Aerospace Corporation | Wind turbine maximum power tracking device |
| US4565929A (en) * | 1983-09-29 | 1986-01-21 | The Boeing Company | Wind powered system for generating electricity |
| US4481459A (en) * | 1983-12-20 | 1984-11-06 | Sundstrand Corporation | Combined starting/generating system and method |
| GB2156006B (en) * | 1984-03-21 | 1987-11-04 | Howden James & Co Ltd | Wind turbine operated electrical generator system |
-
1985
- 1985-11-18 US US06/799,046 patent/US4703189A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-11-06 CA CA000522362A patent/CA1256159A/en not_active Expired
- 1986-11-13 DE DE8686630169T patent/DE3675634D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-11-13 ES ES86630169T patent/ES2019070B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-13 JP JP61270810A patent/JPH0762470B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-13 EP EP86630169A patent/EP0223729B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-14 IL IL8063286A patent/IL80632A/en not_active IP Right Cessation
- 1986-11-17 BR BR8605671A patent/BR8605671A/pt not_active IP Right Cessation
- 1986-11-17 NO NO864565A patent/NO171575C/no unknown
- 1986-11-17 IN IN835/CAL/86A patent/IN164700B/en unknown
- 1986-11-18 FI FI864700A patent/FI89974C/fi not_active IP Right Cessation
- 1986-11-18 ZA ZA868745A patent/ZA868745B/xx unknown
- 1986-11-18 KR KR1019860009740A patent/KR940002927B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1986-11-18 AU AU65520/86A patent/AU599283B2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU599283B2 (en) | 1990-07-12 |
| FI864700A0 (fi) | 1986-11-18 |
| FI864700A (fi) | 1987-05-19 |
| NO864565D0 (no) | 1986-11-17 |
| IN164700B (fi) | 1989-05-13 |
| AU6552086A (en) | 1987-05-21 |
| EP0223729A1 (en) | 1987-05-27 |
| IL80632A0 (en) | 1987-02-27 |
| FI89974C (fi) | 1993-12-10 |
| IL80632A (en) | 1994-11-28 |
| NO864565L (no) | 1987-05-19 |
| ZA868745B (en) | 1987-07-29 |
| DE3675634D1 (de) | 1990-12-20 |
| NO171575B (no) | 1992-12-21 |
| US4703189A (en) | 1987-10-27 |
| CA1256159A (en) | 1989-06-20 |
| KR870005507A (ko) | 1987-06-09 |
| KR940002927B1 (ko) | 1994-04-07 |
| EP0223729B1 (en) | 1990-11-14 |
| NO171575C (no) | 1993-03-31 |
| BR8605671A (pt) | 1987-08-18 |
| ES2019070B3 (es) | 1991-06-01 |
| JPS62118069A (ja) | 1987-05-29 |
| JPH0762470B2 (ja) | 1995-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI89974B (fi) | Foerfarande foer att foerbaettra effektiviteten av en vindturbingenerator med reglerbar hastighet | |
| US4695736A (en) | Variable speed wind turbine | |
| US4584486A (en) | Blade pitch control of a wind turbine | |
| EP0244341B1 (en) | Speed avoidance logic for a variable speed wind turbine | |
| US8277167B2 (en) | Wind turbine operating apparatus and operating method | |
| US20220316443A1 (en) | Fast Frequency Support from Wind Turbine Systems | |
| CN101094985B (zh) | 用于控制和调节风能设备的方法 | |
| FI77091C (fi) | Vindturbinsystem foer alstring av elektriskt energi. | |
| US8207623B2 (en) | Dynamic electric brake for a variable speed wind turbine having an exciter machine and a power converter not connected to the grid | |
| CA1308459C (en) | Variable speed pumping-up electrical power system | |
| CN108223266A (zh) | 在额定风速以下控制风力发电机的方法和装置 | |
| US8039977B2 (en) | Drive train for an immersion energy production system | |
| JPS59150982A (ja) | 風力発電設備の発電機保護装置 | |
| JPS6314196B2 (fi) | ||
| Deshpande et al. | Simplified Model of DFIG in Wind Integrated Power System | |
| CN118281899A (zh) | 电力系统双馈异步风力发电机的控制方法及系统 | |
| JPH06241158A (ja) | 可変速発電装置及び可変速揚水発電装置とそれらの運転制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION |