FR2962498A1 - Horizontal axle type aerogenerator for producing electric power, has automation unit moving nacelle in intermediate position to maintain rotation speed of generator below predetermined maximum rotation speed - Google Patents

Horizontal axle type aerogenerator for producing electric power, has automation unit moving nacelle in intermediate position to maintain rotation speed of generator below predetermined maximum rotation speed Download PDF

Info

Publication number
FR2962498A1
FR2962498A1 FR1002854A FR1002854A FR2962498A1 FR 2962498 A1 FR2962498 A1 FR 2962498A1 FR 1002854 A FR1002854 A FR 1002854A FR 1002854 A FR1002854 A FR 1002854A FR 2962498 A1 FR2962498 A1 FR 2962498A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
generator
nacelle
wind
aerogenerator
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
FR1002854A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2962498B1 (en
Inventor
Jerome Bousquet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOLYS RESSOURCES ET EN
Original Assignee
EOLYS RESSOURCES ET EN
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 EOLYS RESSOURCES ET EN filed Critical EOLYS RESSOURCES ET EN
Priority to FR1002854A priority Critical patent/FR2962498B1/en
Publication of FR2962498A1 publication Critical patent/FR2962498A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2962498B1 publication Critical patent/FR2962498B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • F03D7/0208—Orientating out of wind
    • F03D7/0212—Orientating out of wind the rotating axis remaining horizontal
    • 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
    • F03D7/0244—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking
    • 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
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • 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
    • F05B2260/90—Braking
    • F05B2260/903—Braking using electrical or magnetic forces
    • 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
    • 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
    • F05B2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05B2270/809—Encoders
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The aerogenerator has a nacelle (3) carried by a mast (1) and accommodating a generator (2) to swivel on the mast around a vertical axis between a maximum production position and a total weeding position in order to occupy orientations with respect to direction of wind. An automation unit is connected to a measurement unit and driving units (30), and moves the nacelle in an intermediate position between the maximum production position and the total weeding position to maintain rotation speed of the generator below predetermined maximum rotation speed.

Description

Aérogénérateur à axe horizontal, comprenant un automate pour piloter un effacement progressif de la nacelle en fonction de la vitesse du vent. L'invention concerne la conception et la fabrication des aérogénérateurs. Aerogenerator with horizontal axis, comprising an automaton to control a progressive erasure of the nacelle according to the speed of the wind. The invention relates to the design and manufacture of wind turbines.

Plus précisément, l'invention concerne un aérogénérateur de type à axe horizontal, comprenant une génératrice montée de façon à pouvoir pivoter sur un mât autour d'un axe vertical de façon à pouvoir adapter l'orientation de la nacelle. Un aérogénérateur est une éolienne transformant l'énergie cinétique du vent en énergie électrique. Un aérogénérateur comprend : - un mât permettant de placer la génératrice à une hauteur suffisante pour permettre son mouvement (ce qui s'avère nécessaire en particulier pour les éoliennes à axe horizontal) et/ou placer le rotor de cette génératrice à une hauteur lui permettant d'être entraîné par un vent plus fort et régulier, par comparaison au vent soufflant au niveau du sol ; une génératrice composée d'un rotor et d'un stator : le stator est solidaire de la nacelle et le rotor est entraîné directement par les pâles sous l'action du vent ; une nacelle montée au sommet du mât, accueillant la génératrice. Les éoliennes (ou aérogénérateurs) sont généralement classées en deux catégories, à savoir : les éoliennes ou aérogénérateurs à axe horizontal ; les éoliennes ou aérogénérateurs à axe vertical. Par ailleurs, les aérogénérateurs sont classifiés en fonction de leur capacité de production d'électricité, ceci en trois catégories : le « petit éolien », dont la puissance est comprise entre 5 kW et 35 kW; 20 25 les aérogénérateurs de puissance moyenne, comprise entre 36 kW et1MW; les aérogénérateurs de grande puissance, supérieure à 1MW. L'invention concerne les aérogénérateurs à axe horizontal, et en particulier, mais non exclusivement, les aérogénérateurs classés dans le « petit éolien ». Dans le domaine de l'invention, il est connu que l'efficacité d'un aérogénérateur dépend en grande partie de son emplacement. En effet, la puissance fournie augmente avec la puissance du vent. C'est pourquoi les sites éoliens sont choisis pour la fréquence et la vitesse des vents présents. Toutefois, les vents ne sont évidemment pas constants ; il est même possible de constater des turbulences qui peuvent être importantes. Lors du fonctionnement d'un aérogénérateur, on cherche à obtenir une production d'électricité régulière et, par ailleurs, à éviter de faire subir à l'éolienne des contraintes excessives en cas de vent très fort. Ceci implique : un arrêt du rotor en cas de vent excessif ; une régulation de la vitesse du rotor. Actuellement, différentes solutions existent pour exercer une régulation aérodynamique sur les pâles. More specifically, the invention relates to a wind turbine type horizontal axis comprising a generator mounted so as to be pivotable on a mast about a vertical axis so as to adapt the orientation of the nacelle. An aerogenerator is a wind turbine transforming the kinetic energy of the wind into electrical energy. An aerogenerator includes: - a mast enabling the generator to be placed at a height sufficient to allow its movement (which is necessary in particular for horizontal axis wind turbines) and / or to place the rotor of this generator at a height that allows it to be driven by a stronger and more regular wind, compared to the wind blowing at ground level; a generator composed of a rotor and a stator: the stator is integral with the nacelle and the rotor is driven directly by the blades under the action of the wind; a gondola mounted at the top of the mast, welcoming the generator. Wind turbines (or wind turbines) are generally classified into two categories, namely: wind turbines or wind turbines with horizontal axes; wind turbines or wind turbines with vertical axis. In addition, the wind turbines are classified according to their capacity of electricity production, this in three categories: the "small wind", whose power is between 5 kW and 35 kW; The average wind turbines, between 36 kW and 1 MW; large wind turbines, greater than 1MW. The invention relates to wind turbines with a horizontal axis, and in particular, but not exclusively, wind turbines classified in the "small wind". In the field of the invention, it is known that the efficiency of a wind turbine depends largely on its location. Indeed, the power supplied increases with the power of the wind. This is why the wind sites are chosen for the frequency and the speed of the present winds. However, the winds are obviously not constant; it is even possible to notice turbulence that can be significant. When operating a wind turbine, it seeks to obtain a regular electricity production and, moreover, to avoid subjecting the wind turbine to excessive stresses in the event of very strong wind. This implies: a stop of the rotor in case of excessive wind; a regulation of the speed of the rotor. Currently, various solutions exist to exert aerodynamic regulation on the blades.

Selon une technique connue, on modifie l'orientation des pâles sur les moyeux pour modifier la prise au vent des pâles et, par conséquent, l'énergie récupérée par l'aérogénérateur. De plus, cette technique permet d'arrêter l'aérogénérateur afin de le protéger d'éventuels vents violents, ceci en plaçant les pâles en drapeau. According to a known technique, the orientation of the blades on the hubs is modified to change the wind gain of the blades and, consequently, the energy recovered by the wind turbine. In addition, this technique makes it possible to stop the wind turbine in order to protect it from any violent winds, by placing the blades in a flag.

Selon une autre technique connue, on met en oeuvre des volets (autrement désignés par « aérofreins » ou « flaps ») montés pivotants sur les pâles, et s'ouvrant automatiquement si la vitesse du vent devient excessive, de façon à ralentir les pâles ou diminuer leur portance en provoquant un décrochage aérodynamique. According to another known technique, flaps (otherwise known as "airbrakes" or "flaps") pivotally mounted on the blades are used, and automatically open if the wind speed becomes excessive, so as to slow down the blades or decrease their lift by causing an aerodynamic stall.

Selon encore une autre technique connue, essentiellement mise en oeuvre dans le domaine « petit éolien », un système de safran est monté sur l'aérogénérateur et la nacelle est montée de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical sur le mât, de telle sorte que, en cas de vent excessif, la poussée du vent sur le safran entraîne un pivotement de la nacelle 90°, ce qui se traduit par un arrêt du rotor. L'inconvénient de cette technique est que l'effacement complet de la nacelle par rapport au vent s'effectue généralement pour un vent de l'ordre de 60 km/h, ce qui limite considérablement la plage de fonctionnement de tels aérogénérateurs. Selon encore une autre technique, on met en oeuvre un système de freinage de type frein à disque. Ce type de solution génère de l'usure de plaquettes et induit une maintenance régulière et des coûts d'intervention. L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un aérogénérateur à axe horizontal qui permette une production d'électricité optimisée. En ce sens, un objectif de l'invention est de proposer un tel aérogénérateur qui permette une production optimisée y compris avec des vents plus forts que ceux tolérés par les aérogénérateurs de l'art antérieur. L'invention a aussi pour objectif de fournir un tel aérogénérateur qui conserve les fonctionnalités existantes, notamment en ce qui concerne la sécurisation de l'aérogénérateur en cas de vent excessif. According to yet another known technique, essentially implemented in the "small wind" field, a saffron system is mounted on the aerogenerator and the nacelle is mounted so as to be pivotable about a vertical axis on the mast, so that, in case of excessive wind, the thrust of the wind on the rudder causes a pivoting of the nacelle 90 °, which results in a stop of the rotor. The disadvantage of this technique is that the complete erasure of the nacelle with respect to the wind is generally carried out for a wind of the order of 60 km / h, which considerably limits the operating range of such wind turbines. According to yet another technique, a disc braking type braking system is used. This type of solution generates platelet wear and induces regular maintenance and intervention costs. The invention particularly aims to overcome the disadvantages of the prior art. More specifically, the invention aims to provide a horizontal axis wind turbine that allows optimized power generation. In this sense, an objective of the invention is to propose such an aerogenerator which allows optimized production even with winds that are stronger than those tolerated by the wind turbines of the prior art. The invention also aims to provide such a wind turbine which retains the existing features, particularly with regard to securing the wind turbine in case of excessive wind.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel aérogénérateur qui soit particulièrement dédié au domaine du « petit éolien ». Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un aérogénérateur du type à axe horizontal, comprenant un mât et une nacelle portée par le mât, la nacelle accueillant une génératrice et étant apte à pivoter sur le mat autour d'un axe vertical entre une position de production maximale et une position d'effacement total, de façon à pouvoir occuper différentes orientations par rapport à la direction du vent, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de mesure de la vitesse de rotation de la génératrice ; des moyens d'entraînement motorisés destinés à entraîner un pivotement de la nacelle sur le mat autour d'un axe vertical ; au moins un automate relié auxdits moyens de mesure et auxdits moyens d'entraînement, et paramétré pour amener ladite nacelle en une position intermédiaire entre ladite position de production maximale et la position d'effacement total, pour maintenir la vitesse de rotation de la génératrice en deçà d'une vitesse de rotation maximale prédéterminée. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un aérogénérateur dont la conception permet d'envisager une production d'électricité optimale, en 15 particulier dans le cas des aérogénérateurs du « petit éolien ». En effet, un tel aérogénérateur est conçu pour présenter un effacement progressif en fonction de l'augmentation de la vitesse du vent, contrairement aux aérogénérateurs de l'art antérieur qui présentent un effacement « tout ou rien », c'est-à-dire dont la nacelle fait face au vent jusqu'à un niveau de vent 20 prédéterminé à partir de laquelle la nacelle s'efface complètement en vue de stopper la rotation du rotor. Un aérogénérateur selon l'invention est donc apte à produire de l'électricité sur une plage de fonctionnement plus étendue. Alors qu'un aérogénérateur de l'art antérieur va prendre une orientation d'effacement total à 25 partir d'un vent généralement de 60 km/h, un aérogénérateur selon l'invention va s'effacer progressivement, de façon prédéterminée pour une plage de vitesse de vent également prédéterminée. En d'autres termes, la nacelle occupe une position angulaire par rapport à la direction du vent fixée par l'automate, qui modifie la position angulaire de la nacelle lorsqu'une vitesse maxi de vent est détectée par 30 le compte-tours pour ladite position angulaire de la nacelle. 10 Bien entendu, l'automate gère l'effacement progressif de la nacelle jusqu'à ce que celle-ci occupe éventuellement une position d'effacement total si la vitesse du vent excède une valeur prédéterminée à partir de laquelle l'aérogénérateur encourt des risques d'endommagement. Another object of the invention is to provide such a wind turbine which is particularly dedicated to the field of "small wind". These objectives, as well as others which will appear later, are achieved thanks to the invention which has for object a wind turbine of the type with horizontal axis, including a mast and a nacelle carried by the mast, the nacelle hosting a generator and being able to pivot on the mast around a vertical axis between a maximum production position and a total erasure position, so as to be able to occupy different orientations with respect to the wind direction, characterized in that it comprises: means for measuring the speed of rotation of the generator; motorized drive means for pivoting the nacelle on the mat about a vertical axis; at least one controller connected to said measuring means and to said drive means, and parameterized to bring said nacelle into an intermediate position between said maximum production position and the total erasure position, to maintain the speed of rotation of the generator in below a predetermined maximum rotational speed. Thus, thanks to the invention, an aerogenerator is obtained whose design makes it possible to envisage an optimal electricity production, in particular in the case of wind turbines of the "small wind turbine". Indeed, such an aerogenerator is designed to present a gradual erasure as a function of the increase in wind speed, unlike the wind turbines of the prior art which have an erase "all or nothing", that is to say whose gondola faces the wind to a predetermined wind level from which the gondola clears completely in order to stop the rotation of the rotor. An aerogenerator according to the invention is therefore able to produce electricity over a wider operating range. While a prior art aerogenerator will assume a total erase orientation from a wind generally of 60 km / h, an aerogenerator according to the invention will gradually fade, in a predetermined manner for a range. wind speed also predetermined. In other words, the nacelle occupies an angular position with respect to the wind direction fixed by the automaton, which modifies the angular position of the nacelle when a maximum wind speed is detected by the tachometer for said angular position of the nacelle. Of course, the automaton manages the gradual erasure of the pod until it eventually occupies a total erase position if the wind speed exceeds a predetermined value from which the aerogenerator incurs risks. damage.

Selon une solution avantageuse, l'aérogénérateur comprend au moins un pont redresseur piloté par ledit automate pour exercer un premier freinage de la génératrice par l'intermédiaire de l'onduleur. Avantageusement, l'aérogénérateur comprend un rotor relié à une génératrice et couplée à un onduleur et comprend au moins une résistance de charge apte à exercer un deuxième freinage. According to an advantageous solution, the wind turbine comprises at least one rectifier bridge controlled by said controller to exert a first braking of the generator through the inverter. Advantageously, the aerogenerator comprises a rotor connected to a generator and coupled to an inverter and comprises at least one load resistor capable of exerting a second braking.

Avantageusement, l'aérogénérateur comprend un système de réinjection partielle d'électricité produite sur les spires du bobinage de la génératrice. Préférentiellement, ledit automate est paramétré pour maintenir la vitesse de rotation du rotor constante. La vitesse du rotor étant maintenue constante, la production d'électricité l'est également. Bien entendu, ce maintien de la vitesse de rotation du rotor à un niveau constant est prévu jusqu'à une vitesse maximale prédéterminée du vent à partir de laquelle l'aérogénérateur passe en mode sécurité (et s'arrête de fonctionner). De plus, le paramétrage de l'automate pour maintenir la vitesse de rotation du rotor constante est réalisé pour un site déterminé, c'est-à-dire pour une vitesse de vent moyenne attendue pour le site en question. Selon une solution avantageuse, lesdits moyens de mesure de la vitesse de rotation comprennent un compte-tours, préférentiellement du type inductif. Un tel compte-tours, inductif, s'avère particulièrement avantageux dans le contexte de l'invention. En effet, l'environnement de l'aérogénérateur est sujet à des perturbations électromagnétiques importantes auxquelles un compte-tours de type inductif n'est pas sensible. Avantageusement, le compte-tours comprend une partie dite émettrice et une deuxième partie apte à détecter une fréquence de passage de ladite partie émettrice en un point fixe, ladite partie émettrice étant portée par ledit axe horizontal. Selon un mode de réalisation avantageux, ladite génératrice est montée sur ledit mât par l'intermédiaire d'une nacelle, ladite nacelle étant montée rotative sur ledit mât, et l'aérogénérateur comprenant un moteur électrique destiné à entraîner une rotation de ladite nacelle sur ledit mât. Selon une caractéristique avantageuse, la génératrice comprend un rotor sur lequel sont montées fixes les pâles. Le principe de l'invention permet en effet d'utiliser un tel principe du montage des pâles sur le rotor, ce qui revient à une conception simple du montage des pâles sur le rotor et donc à une réduction des coûts de fabrication et de montage correspondants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue d'ensemble d'un aérogénérateur selon l'invention ; la figure 2 est une illustration schématique du principe de l'invention ; la figure 3 est un schéma de principe du fonctionnement d'un aérogénérateur selon l'invention. Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention réside dans le fait de proposer un aérogénérateur, en particulier de la catégorie du « petit éolien », dans lequel la nacelle est montée pivotante sur le mât, et étant équipé d'une part de moyens de mesure de la vitesse de rotation du rotor et d'autre part d'un automate qui gère l'effacement de la nacelle par rapport à la direction du vent en fonction de la vitesse de rotation mesurée. En référence à la figure 1, un aérogénérateur selon l'invention comprend : - un mât 1 ; 5 10 1.5 20 25 une génératrice 2, porté par le mât 1, cette génératrice étant d'axe de rotation 22 horizontal et étant d'axe de rotation 22 horizontal et étant monté sur le mât de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical X; une nacelle 3, recevant la génératrice 2. La nacelle et donc la génératrice, peuvent pivoter autour de l'axe vertical X entre au moins deux positions, à savoir : une position de production maximale, dans laquelle l'axe de rotation du rotor est parallèle à la direction du vent, les pâles 21 (en l'occurrence au nombre de trois dans le présent mode de réalisation) du rotor offrant dans cette configuration une portance maximale au vent ; une position d'effacement total, dans laquelle le rotor et la nacelle sont pivotés autour de l'axe X de telle sorte que l'axe de rotation du rotor forme avec la direction du vent un angle d'environ 90°. On comprend donc que la nacelle peut pivoter de façon à occuper différentes orientations par rapport à la direction du vent. Selon le principe de l'invention, l'aérogénérateur comprend en outre : des moyens de mesure 4 de la vitesse de rotation de la génératrice (et plus précisément du rotor de la génératrice), détaillés plus en détails par la suite ; des moyens d'entraînement motorisés 30 (représentés de façon symbolique en traits pointillés sur la figure 1), destinés à entraîner un pivotement de la nacelle 2 sur le mât autour de l'axe vertical X ; un automate 5 relié aux moyens de mesure 4 et aux moyens d'entraînement 30, de préférence monté dans un local à la base du mât. Advantageously, the aerogenerator comprises a partial power reinjection system produced on the turns of the winding of the generator. Preferably, said controller is set to maintain the rotation speed of the rotor constant. The speed of the rotor being kept constant, the production of electricity is also constant. Of course, this maintenance of the rotation speed of the rotor at a constant level is provided up to a predetermined maximum wind speed from which the wind turbine goes into safety mode (and stops working). In addition, the parameterization of the controller to maintain the rotational speed of the rotor is performed for a specific site, that is to say for an average wind speed expected for the site in question. According to an advantageous solution, said means for measuring the speed of rotation comprise a revolution counter, preferably of the inductive type. Such an inductive tachometer is particularly advantageous in the context of the invention. Indeed, the environment of the wind turbine is subject to significant electromagnetic disturbances which an inductive type rev counter is not sensitive. Advantageously, the revolution counter comprises a so-called transmitting part and a second part able to detect a frequency of passage of said emitting part at a fixed point, said transmitting part being carried by said horizontal axis. According to an advantageous embodiment, said generator is mounted on said mast via a nacelle, said nacelle being rotatably mounted on said mast, and the wind turbine comprising an electric motor for driving a rotation of said nacelle on said mast. According to an advantageous characteristic, the generator comprises a rotor on which the blades are fixed fixed. The principle of the invention makes it possible to use such a principle of mounting the blades on the rotor, which amounts to a simple design of the mounting of the blades on the rotor and therefore to a reduction in manufacturing costs and mounting corresponding . Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following description of a preferred embodiment of the invention, given by way of illustrative and nonlimiting example, and the appended drawings among which: Figure 1 is an overview of a wind turbine according to the invention; Figure 2 is a schematic illustration of the principle of the invention; FIG. 3 is a schematic diagram of the operation of an aerogenerator according to the invention. As indicated above, the principle of the invention lies in the fact of proposing a wind turbine, in particular of the category of "small wind turbine", in which the nacelle is pivotally mounted on the mast, and being equipped on the one hand means for measuring the rotation speed of the rotor and on the other hand an automaton which manages the erasure of the nacelle with respect to the direction of the wind as a function of the rotational speed measured. With reference to FIG. 1, an aerogenerator according to the invention comprises: a mast 1; A generatrix 2, carried by the mast 1, this generatrix being of horizontal axis of rotation 22 and being of horizontal axis of rotation 22 and being mounted on the mast so as to be able to pivot about an axis vertical X; a nacelle 3, receiving the generator 2. The nacelle and therefore the generator, can pivot about the vertical axis X between at least two positions, namely: a maximum production position, in which the axis of rotation of the rotor is parallel to the wind direction, the blades 21 (in this case three in the present embodiment) of the rotor providing in this configuration a maximum lift to the wind; a total erase position in which the rotor and the nacelle are rotated about the X axis so that the axis of rotation of the rotor forms with the direction of the wind an angle of about 90 °. It is therefore understood that the nacelle can rotate to occupy different orientations with respect to the direction of the wind. According to the principle of the invention, the aerogenerator further comprises: measuring means 4 of the speed of rotation of the generator (and more precisely of the rotor of the generator), detailed in more detail later; motorized drive means 30 (shown symbolically in dotted lines in FIG. 1) intended to cause pivoting of the nacelle 2 on the mast around the vertical axis X; a controller 5 connected to the measuring means 4 and the drive means 30, preferably mounted in a room at the base of the mast.

L'automate 5 est paramétré pour amener la nacelle 3 dans une position intermédiaire entre la position de production maximale et la position d'effacement totale décrite précédemment, ceci en vue de maintenir la vitesse de rotation du rotor en deçà d'une vitesse de rotation maximale prédéterminée. The automaton 5 is set to bring the nacelle 3 into an intermediate position between the maximum production position and the total erasure position described above, in order to maintain the speed of rotation of the rotor below a rotational speed. predetermined maximum.

Ainsi, une vitesse de rotation maximale du rotor Vmax est saisie sur l'automate, et mémorisée par celui-ci. Lorsque cette vitesse Vmax est atteinte (mesurée par les moyens de mesure 4), l'automate pilote les moyens d'entraînement motorisés 30 de façon à faire pivoter la nacelle sur une plage angulaire prédéterminée autour de l'axe X. Thus, a maximum rotational speed of the rotor Vmax is entered on the PLC and stored by it. When this speed Vmax is reached (measured by the measuring means 4), the controller drives the motorized drive means 30 so as to rotate the nacelle over a predetermined angular range around the axis X.

Si la vitesse du vent continue d'augmenter, (ce qui se traduit par une augmentation de la vitesse de rotation du rotor de la génératrice) et que la vitesse Vmax est à nouveau atteinte, l'opération de pivotement de la nacelle est à nouveau déclenchée par l'automate. En revanche, si la vitesse de rotation du rotor diminue, l'automate tend à faire pivoter la nacelle autour de l'axe X de façon à ramener celui-ci dans une position qui augmente la portance des pâles par rapport à la direction du vent. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'automate est programmé pour exécuter ces opérations de façon itérative, en vue de maintenir la vitesse de rotation du rotor constante. If the wind speed continues to increase (which results in an increase in the rotation speed of the generator rotor) and the speed Vmax is reached again, the pivoting operation of the nacelle is again triggered by the PLC. On the other hand, if the speed of rotation of the rotor decreases, the automaton tends to rotate the nacelle about the axis X so as to bring it back to a position which increases the lift of the blades with respect to the direction of the wind. . According to a preferred embodiment, the automaton is programmed to perform these operations iteratively, in order to maintain the rotational speed of the rotor constant.

Selon une solution préférée, les moyens de mesure 4 de la vitesse de rotation du rotor de la génératrice sont constitués par un compte-tours inductif comprenant : une partie dite émettrice 220, portée par l'axe de rotation 22 du rotor (figure 2) ; une deuxième partie 40, montée fixement dans la nacelle 3, en regard de la partie émettrice 220, la deuxième partie 40 étant apte à détecter une fréquence de passage de la partie émettrice 220, ceci en un point fixe (dans la mesure où la deuxième partie est elle-même montée fixe à l'intérieur de la nacelle). 30 Par ailleurs, les moyens d'entraînement motorisés destinés à entraîner le pivotement de la nacelle sont constitués par un moteur électrique. Selon le présent mode de réalisation, la génératrice comprend un rotor. Les pâles sont montées fixes directement sur le rotor. According to a preferred solution, the measuring means 4 of the rotational speed of the rotor of the generator are constituted by an inductive revolution counter comprising: a so-called emitting part 220, carried by the axis of rotation 22 of the rotor (FIG. 2) ; a second part 40, fixedly mounted in the nacelle 3, facing the emitting part 220, the second part 40 being able to detect a frequency of passage of the emitting part 220, this at a fixed point (to the extent that the second part is itself fixed mounted inside the nacelle). Furthermore, the motorized drive means for driving the pivoting of the nacelle are constituted by an electric motor. According to the present embodiment, the generator comprises a rotor. The blades are mounted fixed directly on the rotor.

En référence à la figure 3, un aérogénérateur comprend : une génératrice 6 couplée à un onduleur 60 ; une girouette 7 ; un anémomètre 70. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'aérogénérateur comprend en 10 outre l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes (la version préférée intégrant toutes les caractéristiques) : un pont redresseur 61 piloté par l'automate qui permet d'exercer un premier freinage de la génératrice par l'intermédiaire de l'onduleur ; 15 - une résistance de charge 62 qui permet d'exercer un deuxième freinage de la génératrice ; - un système de réinjection partielle de l'électricité produite sur les spires du bobinage de la génératrice, - le système de pivotement de la nacelle sur le mât à l'aide des 20 moyens d'entraînement motorisés 30 décrits précédemment. L'automate 5 reçoit des informations : - de la girouette et de l'anémomètre ; - des moyens de mesure 4 (vitesse et rotation du rotor) ; de l'onduleur (puissance, tension, intensité, fréquence).With reference to FIG. 3, an aerogenerator comprises: a generator 6 coupled to an inverter 60; a wind vane 7; According to a preferred embodiment, the aerogenerator further comprises one and / or the other of the following characteristics (the preferred version integrating all the characteristics): a rectifier bridge 61 controlled by the automaton which allows a first braking of the generator via the inverter; A load resistor 62 which makes it possible to exert a second braking of the generator; a system for partial reinjection of the electricity produced on the turns of the generator winding; the pivoting system of the nacelle on the mast by means of the motorized drive means described previously. The automaton 5 receives information: - wind vane and anemometer; measuring means 4 (speed and rotation of the rotor); the inverter (power, voltage, current, frequency).

25 A l'aide de ces informations, l'automate commande : les moyens d'entraînement faisant pivoter (ou non) la nacelle ; le pont redresseur 61 ; l'onduleur 60 (pour l'injection dans le réseau de l'électricité 30 produite) ; - la résistance de charge. Le fonctionnement est le suivant. L'automate charge plus ou moins l'onduleur afin de maintenir une vitesse de rotation des pâles idéale. Cette charge est optimisée en fonction du couple d'entrée de la génératrice grâce au pont commandé. Lorsque la vitesse de rotation continue d'augmenter alors que les résistances de charge sont actives, l'automate opère un effacement de la nacelle par rapport au vent (pivotement du rotor à l'aide des moyens motorisés 30) afin de limiter la prise au vent des pâles et donc de ralentir la vitesse de rotation de celles-ci. Un aérogénérateur regroupant toutes les caractéristiques peut fonctionner pour des vents allant de 7 km/h à 200 km/h. De plus, un tel aérogénérateur optimise la production d'électricité tout en ne nécessitant qu'une maintenance légère.15 With the aid of this information, the automaton controls: the drive means pivoting (or not) the platform; the rectifier bridge 61; the inverter 60 (for the injection into the network of the electricity produced); - the load resistance. The operation is as follows. The controller loads the inverter more or less in order to maintain an ideal blade rotation speed. This load is optimized according to the input torque of the generator thanks to the controlled bridge. When the speed of rotation continues to increase while the load resistors are active, the controller operates a deletion of the nacelle with respect to the wind (rotation of the rotor using the motorized means 30) in order to limit the take wind pale and thus slow down the speed of rotation thereof. A wind turbine with all the features can operate for winds from 7 km / h to 200 km / h. In addition, such a wind turbine optimizes electricity production while requiring only light maintenance.

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Aérogénérateur du type à axe horizontal, comprenant un mât et une nacelle portée par le mât, la nacelle accueillant une génératrice et étant apte à pivoter sur le mat autour d'un axe vertical entre une position de production maximale et une position d'effacement total, de façon à pouvoir occuper différentes orientations par rapport à la direction du vent, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de mesure de la vitesse de rotation de la génératrice ; des moyens d'entraînement motorisés destinés à entraîner un pivotement de la nacelle sur le mat autour d'un axe vertical ; au moins un automate relié auxdits moyens de mesure et auxdits moyens d'entraînement, et paramétré pour amener ladite nacelle en une position intermédiaire entre ladite position de production maximale et la position d'effacement total, pour maintenir la vitesse de rotation de la génératrice en deçà d'une vitesse de rotation maximale prédéterminée. REVENDICATIONS1. Aerogenerator of the horizontal axis type, comprising a mast and a nacelle carried by the mast, the nacelle accommodating a generator and being able to pivot on the mast around a vertical axis between a maximum production position and a total erasure position , so as to be able to occupy different orientations with respect to the direction of the wind, characterized in that it comprises: means for measuring the speed of rotation of the generator; motorized drive means for pivoting the nacelle on the mat about a vertical axis; at least one controller connected to said measuring means and to said drive means, and parameterized to bring said nacelle into an intermediate position between said maximum production position and the total erasure position, to maintain the speed of rotation of the generator in below a predetermined maximum rotational speed. 2. Aérogénérateur selon la revendication 1, dans lequel la génératrice est 20 couplée à un onduleur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un pont redresseur piloté par ledit automate pour exercer un premier freinage de la génératrice par l'intermédiaire d'un onduleur. 2. The aerogenerator according to claim 1, wherein the generator is coupled to an inverter, characterized in that it comprises at least one rectifier bridge controlled by said automaton for exerting a first braking of the generator by means of a generator. inverter. 3. Aérogénérateur selon la revendications 2, dans lequel la génératrice est couplée à un onduleur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une 25 résistance de charge apte à exercer un deuxième freinage de la génératrice. 3. The aerogenerator according to claim 2, wherein the generator is coupled to an inverter, characterized in that it comprises at least one load resistor capable of exerting a second braking of the generator. 4. Aérogénérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un système de réinjection partiel d'électricité produite sur les spires du bobinage de la génératrice. 4. The aerogenerator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a partial reinjection system of electricity produced on the turns of the winding of the generator. 5. Aérogénérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit 30 automate est paramétré pour maintenir la vitesse de rotation du rotor 10 15constante. 5. The aerogenerator according to claim 1, characterized in that said automaton is set to maintain the rotation speed of the constant rotor. 6. Aérogénérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de la vitesse de rotation comprennent un compte-tours. 6. The aerogenerator according to claim 1, characterized in that said means for measuring the speed of rotation comprise a tachometer. 7. Aérogénérateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit compte-tours est du type inductif. 7. The aerogenerator according to claim 6, characterized in that said rev counter is of the inductive type. 8. Aérogénérateur selon la revendication 7, dans lequel ledit rotor présente un axe de rotation, caractérisé en ce que ledit compte-tours comprend une partie dite émettrice et une deuxième partie apte à détecter une fréquence de passage de ladite partie émettrice en un point fixe, ladite partie émettrice étant portée par ledit axe horizontal. 8. The aerogenerator according to claim 7, wherein said rotor has an axis of rotation, characterized in that said rev counter comprises a so-called emitting portion and a second portion adapted to detect a frequency of passage of said emitting portion at a fixed point. said transmitting portion being carried by said horizontal axis. 9. Aérogénérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite nacelle est montée rotative sur ledit mât et en ce qu'il comprend un moteur électrique destiné à entraîner une rotation de ladite nacelle sur ledit mât. 9. Aerogenerator according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said nacelle is rotatably mounted on said mast and in that it comprises an electric motor for driving a rotation of said nacelle on said mast. 10. Aérogénérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la génératrice comprend des pales montées sur un rotor, caractérisé en ce que les pales sont montées fixes sur ledit rotor. 10. The aerogenerator according to any one of claims 1 to 9, wherein the generator comprises blades mounted on a rotor, characterized in that the blades are fixedly mounted on said rotor.
FR1002854A 2010-07-07 2010-07-07 HORIZONTAL AXIS AEROGENERATOR, COMPRISING A PLC TO PILOT A PROGRESSIVE ERASURE OF THE NACELLE ACCORDING TO THE SPEED OF THE WIND. Active FR2962498B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1002854A FR2962498B1 (en) 2010-07-07 2010-07-07 HORIZONTAL AXIS AEROGENERATOR, COMPRISING A PLC TO PILOT A PROGRESSIVE ERASURE OF THE NACELLE ACCORDING TO THE SPEED OF THE WIND.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1002854A FR2962498B1 (en) 2010-07-07 2010-07-07 HORIZONTAL AXIS AEROGENERATOR, COMPRISING A PLC TO PILOT A PROGRESSIVE ERASURE OF THE NACELLE ACCORDING TO THE SPEED OF THE WIND.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2962498A1 true FR2962498A1 (en) 2012-01-13
FR2962498B1 FR2962498B1 (en) 2013-03-01

Family

ID=43414808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1002854A Active FR2962498B1 (en) 2010-07-07 2010-07-07 HORIZONTAL AXIS AEROGENERATOR, COMPRISING A PLC TO PILOT A PROGRESSIVE ERASURE OF THE NACELLE ACCORDING TO THE SPEED OF THE WIND.

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2962498B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2657516A1 (en) 2012-03-30 2013-10-30 Eolys Ressources et Energies Wind turbine including an electromagnetic retarder for slowing the blade rotation speed
EP3739199A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-18 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Controlling wind turbine rotor speed by regulating rotor yaw angle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5289041A (en) * 1991-09-19 1994-02-22 U.S. Windpower, Inc. Speed control system for a variable speed wind turbine
EP1990539A1 (en) * 2006-02-28 2008-11-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generation system, and control method therefor
CA2697431A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 Shinji Arinaga Wind power generation system and operation control method thereof
EP2128437A2 (en) * 2008-05-29 2009-12-02 General Electric Company Method for increasing energy capture in a wind turbine
WO2010039075A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Vertical Wind Ab A power generation unit and a method for generating electric energy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5289041A (en) * 1991-09-19 1994-02-22 U.S. Windpower, Inc. Speed control system for a variable speed wind turbine
EP1990539A1 (en) * 2006-02-28 2008-11-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generation system, and control method therefor
CA2697431A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 Shinji Arinaga Wind power generation system and operation control method thereof
EP2128437A2 (en) * 2008-05-29 2009-12-02 General Electric Company Method for increasing energy capture in a wind turbine
WO2010039075A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Vertical Wind Ab A power generation unit and a method for generating electric energy

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2657516A1 (en) 2012-03-30 2013-10-30 Eolys Ressources et Energies Wind turbine including an electromagnetic retarder for slowing the blade rotation speed
EP3739199A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-18 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Controlling wind turbine rotor speed by regulating rotor yaw angle

Also Published As

Publication number Publication date
FR2962498B1 (en) 2013-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2441963C (en) Method and device for regulating a wind machine
CA2280935C (en) Low speed direct driven wind turbine
CA2344221C (en) Wind turbine with counter rotating rotors
EP2860394B1 (en) System and method for preventing excessive loading on a wind turbine
DK177188B1 (en) Method and apparatus for controlling the tip speed of a blade of a wind turbine
EP2572100B1 (en) Turbogenerator with rotor having blades adapting to the apparent wind
FR2864175A1 (en) Propeller blade twisting providing method for wind turbine, involves imposing angular position to each blade segment around hinge pin, such that position defines total twisting of blade at operating point
US9234498B2 (en) High efficiency wind turbine
GB2579001A (en) Folding blade wind turbine
EP2710257B1 (en) Turbine having optimised efficiency
FR2962498A1 (en) Horizontal axle type aerogenerator for producing electric power, has automation unit moving nacelle in intermediate position to maintain rotation speed of generator below predetermined maximum rotation speed
FR2863320A1 (en) Wind generator`s blade for producing electricity, has main body and rotating flap that rotates with respect to main body around rotation axis parallel to trailing edge of blade
US20130200618A1 (en) High efficiency wind turbine
EP1819926A1 (en) Vertical-axis wind turbine
EP3843263B1 (en) Electric drive system with a preheating function for protecting the motor thereof against condensation
EP2657516B1 (en) Wind turbine including an electromagnetic retarder for slowing the blade rotation speed
FR2944835A1 (en) Wind energy capturing and regulating device i.e. wind turbine, for producing electricity, has orientation and transferring unit orienting nacelle and transferring captured energy from impeller to generator connected to electrical network
WO2017051007A1 (en) Method for switching off a vertical-axis wind turbine and corresponding vertical-axis wind turbine
EP4295038A1 (en) Self-orienting marine wind turbine with two alternators
KR101242766B1 (en) wind-driven generator with Apparatus of reducing rotor load and method of reducing rotor load for wind-driven generator with Apparatus of reducing rotor load
FR3132547A1 (en) Vertical-axis wind turbine, and ship equipped with at least one such wind turbine
FR3065997A1 (en) VERTICAL BLADE WIND MACHINE WITH CONTINUOUS OR QUASI-CONTINUOUS ENERGY PRODUCTION
FR3123093A1 (en) Thrust reversal method for aeronautical fan
ES2615237T3 (en) Disabling wind turbines in a wind farm
FR2976326A1 (en) Braking module for e.g. small vertical axis wind turbine, used in energy production installation installed in e.g. industrial space in urban environment, has activation unit allowing connection between generator and production unit

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8