FR3067068B1 - WIND MACHINE HAVING A CONTROL UNIT PROVIDING REGULATION OF THE ROTATION SPEED OF THE ROTOR - Google Patents
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Abstract
Une éolienne (10) est décrite ayant un rotor (14) à axe vertical équipé de pales (12) pour la prise au vent et une génératrice (16) apte à créer de l'électricité à partir de la rotation du rotor (14). L'éolienne (10) comprend une unité de commande (23) configurée de sorte à pouvoir occuper un premier mode de fonctionnement dans lequel, durant une phase de production d'électricité par la génératrice (16), l'unité de commande (23) réalise une modulation de l'impédance aux bornes de la génératrice (16), en fonction d'un paramètre représentatif de la vitesse de rotation (26) du rotor (14) reçu par l'unité de commande (23), d'une manière assurant une régulation prédéterminée de la vitesse de rotation (26) du rotor (14) enregistrée dans l'unité de commande (23), notamment pour compenser les variations dans le temps de la force du vent (11) appliquée sur les pales (12).A wind turbine (10) is described having a rotor (14) with a vertical axis equipped with blades (12) for the wind and a generator (16) able to create electricity from the rotation of the rotor (14) . The wind turbine (10) comprises a control unit (23) configured so as to be able to occupy a first mode of operation in which, during a phase of electricity generation by the generator (16), the control unit (23) ) performs a modulation of the impedance across the generator (16), as a function of a parameter representative of the rotation speed (26) of the rotor (14) received by the control unit (23), a manner ensuring a predetermined regulation of the rotational speed (26) of the rotor (14) recorded in the control unit (23), in particular to compensate for the variations in time of the force of the wind (11) applied to the blades (12).
Description
Eolienne ayant une unité de commande assurant une régulation de la vitesse de rotation du rotorWind turbine having a control unit for regulating the rotational speed of the rotor
La présente invention concerne une éolienne ayant un rotor à axe vertical équipé de pales pour la prise au vent et une génératrice apte à créer de l'électricité à partir de la rotation du rotor.The present invention relates to a wind turbine having a rotor with a vertical axis equipped with blades for taking wind and a generator capable of generating electricity from the rotation of the rotor.
Il est connu de concevoir une éolienne comprenant une pluralité de pales montées sur un support rotatif de manière orientable. Via un actionneur dédié à cette action et également monté sur le support rotatif, chaque pale est mobile entre une position de fonctionnement et une position de repos. Le rotor comprend donc le support mobile, les pales orientables et l’actionneur des pales. La position de repos correspond généralement à la position dans laquelle la prise au vent de l'éolienne est minimale.It is known to design a wind turbine comprising a plurality of blades mounted on a rotatable support pivotally. Via an actuator dedicated to this action and also mounted on the rotary support, each blade is movable between an operating position and a rest position. The rotor therefore comprises the mobile support, the steerable blades and the blade actuator. The rest position generally corresponds to the position in which the wind gain of the wind turbine is minimal.
Cette conception est utilisée par exemple pour les éoliennes à axe vertical et chaque pale est montée à pivotement sur le support rotatif selon un axe vertical parallèle à l'axe de rotation général du rotor.This design is used for example for vertical axis wind turbines and each blade is pivotally mounted on the rotary support along a vertical axis parallel to the general axis of rotation of the rotor.
C'est la raison pour laquelle il existe des structures rotatives dans lesquelles les pales varient entre une position déployée et une position repliée. La structure occupe la configuration déployée normalement, tandis que la configuration repliée est mise en place en cas de grands vents ou en cas d'inutilisation de l'éolienne.This is the reason why there are rotating structures in which the blades vary between an extended position and a folded position. The structure occupies the deployed configuration normally, while the folded configuration is put in place in the event of high winds or when the wind turbine is not in use.
Il est également connu de prévoir des moyens de régulation de la vitesse de rotation du rotor, à l'image de la solution décrite dans le document WO2011/039717A2.It is also known to provide means for regulating the speed of rotation of the rotor, like the solution described in WO2011 / 039717A2.
Toutefois, les solutions existantes ne donnent pas encore une entière satisfaction car elles ne répondent pas aux problématiques ci-dessous liées aux éoliennes munie d'un rotor à axe vertical.However, the existing solutions do not yet give complete satisfaction because they do not meet the following problems related to wind turbines equipped with a vertical axis rotor.
Les systèmes de production d'énergie électrique à partir d'énergie mécanique, c'est-à-dire la génératrice et l'onduleur, ont besoin d'atteindre un certain seuil avant de démarrer. Dans les solutions actuelles, les variations de la vitesse de rotation du rotor induisent des oscillations autour de ce seuil.Systems for generating electrical energy from mechanical energy, ie the generator and the inverter, need to reach a certain threshold before starting. In current solutions, variations in the rotation speed of the rotor induce oscillations around this threshold.
D'autre part, les éoliennes classiques doivent être arrêtées lorsqu'elles tournent trop vite pour ne pas risquer de s'endommager, et donc elles ne permettent pas de produire de l'électricité en cas de fort vent.On the other hand, conventional wind turbines must be stopped when they turn too fast to avoid the risk of damage, and therefore they do not produce electricity in high winds.
Un autre inconvénient est que les éoliennes classiques ne comprennent pas de moyen leur permettant de se protéger en cas de vibrations anormales.Another disadvantage is that conventional wind turbines do not include means to protect themselves in case of abnormal vibrations.
En outre, les éoliennes classiques n'ont pas de système pour éviter la projection d'élément à partir des pales, comme par exemple des morceaux de glace en hiver.In addition, conventional wind turbines do not have a system to prevent the projection of element from the blades, such as pieces of ice in winter.
Enfin, les éoliennes classiques ne prennent pas en compte leur inertie, liées à leur poids, dans l'optimisation de leur production.Finally, conventional wind turbines do not take into account their inertia, linked to their weight, in the optimization of their production.
La présente invention vise à proposer une éolienne comprenant un rotor à axe vertical et équipé de pales orientables, configurée de sorte à pouvoir répondre à tout ou partie des inconvénients listés ci-dessus.The present invention aims to provide a wind turbine comprising a rotor with a vertical axis and equipped with steerable blades, configured so as to meet all or some of the disadvantages listed above.
Ce but est atteint par l'éolienne faisant l'objet des revendications annexées, notamment grâce à une éolienne ayant un rotor à axe vertical équipé de pales pour la prise au vent et une génératrice apte à créer de l'électricité à partir de la rotation du rotor, éolienne comprenant une unité de commande configurée de sorte à pouvoir occuper un premier mode de fonctionnement dans lequel, durant une phase de production d'électricité par la génératrice, l'unité de commande réalise une modulation de l'impédance aux bornes de la génératrice, en fonction d'un paramètre représentatif de la vitesse de rotation du rotor reçu par l'unité de commande, d'une manière assurant une régulation prédéterminée de la vitesse de rotation du rotor enregistrée dans l'unité de commande, notamment pour compenser les variations dans le temps de la force du vent appliquée sur les pales.This object is attained by the wind turbine which is the subject of the appended claims, in particular by virtue of a wind turbine having a rotor with a vertical axis equipped with blades for taking wind and a generator capable of generating electricity from the rotation. rotor, wind turbine comprising a control unit configured so as to occupy a first mode of operation in which, during a phase of generation of electricity by the generator, the control unit performs a modulation of the impedance across the terminals. the generator, according to a parameter representative of the rotational speed of the rotor received by the control unit, in a manner ensuring a predetermined regulation of the rotational speed of the rotor recorded in the control unit, in particular for compensate for the variations in the wind force applied to the blades over time.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :The invention will be better understood from the following description of particular embodiments of the invention given by way of non-limiting example and shown in the accompanying drawings, in which:
La Figure 1 est un organigramme illustrant schématiquement l'organisation d'un exemple d'éolienne selon l'invention.Figure 1 is a flowchart schematically illustrating the organization of an example of a wind turbine according to the invention.
La Figure 2 est un organigramme montrant un fonctionnement de l'éolienne de la Figure 1.Figure 2 is a flowchart showing an operation of the wind turbine of Figure 1.
En référence aux Figures 1 et 2 annexées telles que présentées sommairement ci-dessus, l'invention concerne essentiellement une éolienne 10 ayant un rotor 14 à axe vertical équipé de pales 12 pour la prise au vent et une génératrice 16 apte à créer de l'électricité à partir de la rotation du rotor 14. Chaque pale 12 est soumise à l'action du vent 11 pour appliquer au rotor 14 un couple moteur 13. Durant la génération d'électricité, la génératrice 16 applique quant à elle un couple résistant 15 au rotor 14.With reference to the appended FIGS. 1 and 2 as summarily presented above, the invention essentially relates to a wind turbine 10 having a rotor 14 with a vertical axis equipped with blades 12 for the wind and a generator 16 able to create a wind turbine. Electricity from the rotation of the rotor 14. Each blade 12 is subjected to the action of the wind 11 to apply to the rotor 14 a driving torque 13. During the generation of electricity, the generator 16 applies a resistive torque 15 to the rotor 14.
Dans la variante illustrée mais non limitative, les pales 12 sont orientables autour d'axes respectifs verticaux. Cela signifie que d'autres variantes peuvent être envisagées où les pales 12 sont fixes, c'est-à-dire non orientables, par rapport au reste du rotor 14.In the variant shown but not limited to, the blades 12 are orientable about respective vertical axes. This means that other variants may be envisaged where the blades 12 are fixed, that is to say non-steerable, relative to the rest of the rotor 14.
Ainsi en référence à la Figure 1, l'éolienne 10 comprend une pluralité de telles pales 12 montées sur un support rotatif de manière orientable. Chaque pale 12 est montée à pivotement sur le support rotatif selon un axe vertical parallèle à l'axe de rotation du rotor 14.Thus, with reference to FIG. 1, the wind turbine 10 comprises a plurality of such blades 12 mounted on a rotatable support in an orientable manner. Each blade 12 is pivotally mounted on the rotary support along a vertical axis parallel to the axis of rotation of the rotor 14.
Elle comprend aussi un actionneur 17 solidaire du rotor 14. Cet actionneur 17 peut être destiné à fonctionner par une alimentation via une source électrique, pneumatique, hydraulique. Dans l'exemple illustré, l’actionneur 17 est par exemple un moteur électrique. L’actionneur 17 est dédié à la mise en œuvre d'un mouvement des pales 12 selon une course totale délimitée entre une position d'ouverture maximale et une position d'ouverture minimale. Chaque pale 12 peut être placée dans des positions intermédiaires entre les deux positions maximale et minimale, continuement ou selon un pas donné. L’actionneur 17 est également monté sur le support rotatif. Le rotor comprend donc le support mobile, les pales 12 orientables et l’actionneur 17 des pales. La position d'ouverture minimale est adoptée au repos (en cas de grand froid, en cas de vibrations anormales, en cas de riques de projection de morceaux de glace depuis les pales 12) ou en cas de grand vent 11, tandis que l'augmentation de l'ouverture des pales 12 permet d'augmenter progressivement la prise au vent des pales 12 sous l'action du vent 11.It also comprises an actuator 17 secured to the rotor 14. This actuator 17 may be intended to operate by a supply via an electrical, pneumatic, hydraulic source. In the example shown, the actuator 17 is for example an electric motor. The actuator 17 is dedicated to the implementation of a movement of the blades 12 in a total race delimited between a maximum open position and a minimum open position. Each blade 12 can be placed in intermediate positions between the two maximum and minimum positions, continuously or in a given pitch. The actuator 17 is also mounted on the rotary support. The rotor therefore comprises the movable support, the adjustable blades 12 and the actuator 17 of the blades. The minimum opening position is adopted at rest (in case of extreme cold, abnormal vibrations, in case of projection of pieces of ice from the blades 12) or in the event of strong wind 11, while the increasing the opening of the blades 12 makes it possible to gradually increase the wind gain of the blades 12 under the action of the wind 11.
La sortie de la génératrice 16 est connectée à l'entrée d'un onduleur 21, la puissance électrique transmise en sortie de la génératrice 16 étant repérée 27. L'éolienne 10 comprend tous les capteurs nécessaires pour surveiller les grandeurs électriques en sortie de la génératrice 16, notamment un capteur de tension et un capteur de courant dont les résultats de mesure sont transmis à une unité de commande 23.The output of the generator 16 is connected to the input of an inverter 21, the electrical power transmitted at the output of the generator 16 being marked 27. The wind turbine 10 includes all the sensors necessary to monitor the electrical quantities at the output of the generator. generator 16, in particular a voltage sensor and a current sensor whose measurement results are transmitted to a control unit 23.
L'unité de commande 23 génère et transmet des signaux de commande 31 assurant le pilotage idoine de l’actionneur 17, en fonction de la consigne recherchée pour la position attendue des pales 12.The control unit 23 generates and transmits control signals 31 providing the appropriate control of the actuator 17, as a function of the desired setting for the expected position of the blades 12.
La sortie de l'onduleur 21 est connectée au réseau électrique 22. La puissance transmise en sortie de l'onduleur 21 est repérée 28. L'onduleur 21 permet d'envoyer sur le réseau électrique 22 un signal alternatif adapté. L'éolienne 10 comprend tous les capteurs nécessaires pour surveiller les grandeurs électriques en sortie de l'onduleur 21, notamment un capteur de tension et un capteur de courant dont les résultats de mesure sont transmis à l'unité de commande 23, par exemple pour une utilisation qui sera décrite plus loin.The output of the inverter 21 is connected to the electrical network 22. The power transmitted at the output of the inverter 21 is marked 28. The inverter 21 makes it possible to send on the electrical network 22 a suitable alternating signal. The wind turbine 10 includes all the sensors necessary for monitoring the electrical quantities at the output of the inverter 21, in particular a voltage sensor and a current sensor whose measurement results are transmitted to the control unit 23, for example to a use that will be described later.
L'unité de commande 23 génère et transmet aussi des signaux de commande 34 assurant le pilotage de l'onduleur 21.The control unit 23 also generates and transmits control signals 34 controlling the inverter 21.
Le réseau électrique 22 assure une alimentation électrique directe 32 de l'actionneur 17. Il s'agit de l'alimentation utilisée en fonctionnement normal.The electrical network 22 provides a direct power supply 32 of the actuator 17. This is the power used in normal operation.
Le réseau électrique 22 alimente également une batterie 25 de stockage d'énergie électrique. La batterie 25 assure une alimentation électrique de secours 33 de l'actionneur 17 en cas de coupure du réseau électrique 22. Cela permet de garantir le fait de pouvoir placer les pales 12 dans la position d'ouverture minimale même en cas de coupure du réseau électrique 22, notamment afin de respecter les réglementations administratives dans le domaine concerné par l'invention.The electricity network 22 also supplies an electric energy storage battery 25. The battery 25 provides an emergency power supply 33 of the actuator 17 in the event of a power failure. This ensures that the blades 12 can be placed in the minimum open position even in the event of a power failure. 22, especially in order to comply with administrative regulations in the field concerned by the invention.
L'éolienne 10 comprend un capteur de surveillance 24 de la tension électrique aux bornes de la batterie 25. Le résultat de la mesure est transmis en entrée de l'unité de commande 23. L'unité de commande 23 place automatiquement l'éolienne 10 dans un mode de sécurité dès que la tension électrique mesurée aux bornes de la batterie 25 devient inférieure ou égale à un seuil prédéterminé connu de l'unité de commande 23.The wind turbine 10 comprises a monitoring sensor 24 of the electrical voltage across the terminals of the battery 25. The result of the measurement is transmitted to the input of the control unit 23. The control unit 23 automatically places the wind turbine 10 in a safety mode as soon as the voltage measured at the terminals of the battery 25 becomes less than or equal to a known predetermined threshold of the control unit 23.
Un avantage est de permettre à l'éolienne 10 de se protéger elle-même et pas uniquement vis-à-vis de l'extérieur, par exemple en cas de court-circuit.One advantage is to allow the wind turbine 10 to protect itself and not only vis-à-vis the outside, for example in case of short circuit.
La Figure 1 montre aussi que l'unité de commande 23 (et toute l'électronique et les moyens logiciels et matériels ainsi que les capteurs que comporte l'éolienne 10) est alimentée soit par le réseau électrique 22, soit par la batterie 25 en cas de secours.FIG. 1 also shows that the control unit 23 (and all the electronics and the software and hardware means as well as the sensors that the wind turbine 10 comprises) is powered either by the electrical network 22 or by the battery 25. emergency case.
Comme il l'est détaillé immédiatement après, l'éolienne 10 comprend trois éléments de détermination 18, 19, 20 de la valeur instantanée prise par trois paramètres physiques distincts constitués par des données météorologiques telles que la température extérieure 29, une vibration 30 d'au moins un élément de l'éolienne 10 et la vitesse de rotation 26 du rotor 14. Chaque élément de détermination 18, 19, 20 est apte à transmettre la valeur instantanée qu'il détermine à l'unité de commande 23 et réalise des déterminations successives de la valeur instantanée prise par le paramètre physique correspondant.As detailed immediately thereafter, the wind turbine 10 comprises three determining elements 18, 19, 20 of the instantaneous value taken by three distinct physical parameters consisting of weather data such as the outside temperature 29, a vibration of at least one element of the wind turbine 10 and the rotational speed 26 of the rotor 14. Each determination element 18, 19, 20 is able to transmit the instantaneous value it determines to the control unit 23 and carries out determinations successive values of the instantaneous value taken by the corresponding physical parameter.
L'éolienne 10 comprend donc un premier élément de détermination 18 apte à déterminer la valeur prise par la vitesse de rotation 26 du rotor 14. La vitesse de rotation 26 ainsi déterminée est transmise en entrée de l'unité de commande 23. Le premier élément de détermination 18 peut être de toute nature adaptée à la fonction recherchée, mettant en oeuvre une mesure directe ou une détermination indirecte, comme par exemple un tachymètre.The wind turbine 10 thus comprises a first determining element 18 able to determine the value taken by the rotational speed 26 of the rotor 14. The rotational speed 26 thus determined is transmitted to the input of the control unit 23. The first element determination 18 may be of any type adapted to the desired function, implementing a direct measurement or an indirect determination, such as a tachymeter.
L'éolienne 10 comprend un deuxième élément de détermination 19 apte à déterminer des données météorologiques telles que la température extérieure 29 de l'éolienne 10. La température extérieure 29 ainsi déterminée est transmise en entrée de l'unité de commande 23. Le deuxième élément de détermination 19 peut être de toute nature adaptée à la fonction recherchée, mettant en oeuvre une mesure directe ou une détermination indirecte.The wind turbine 10 comprises a second determining element 19 able to determine meteorological data such as the outside temperature 29 of the wind turbine 10. The outside temperature 29 thus determined is transmitted to the input of the control unit 23. The second element determination 19 may be of any nature adapted to the desired function, implementing a direct measurement or indirect determination.
L'éolienne 10 comprend enfin un troisième élément de détermination 20 apte à déterminer une vibration 30 d'au moins un élément de l'éolienne 10. La vibration 30 ainsi déterminée est transmise en entrée de l'unité de commande 23. Le troisième élément de détermination 20 peut être de toute nature adaptée à la fonction recherchée, mettant en oeuvre une mesure directe ou une détermination indirecte. A titre d'exemple, le troisième élément de détermination 20, composé d'un ou plusieurs capteurs individuels, est configuré de sorte à surveiller les vibrations de plusieurs éléments tels que les pales 12, le support de pale, le mât ou bien encore la partie haute du stator.The wind turbine 10 finally comprises a third determining element 20 able to determine a vibration 30 of at least one element of the wind turbine 10. The vibration 30 thus determined is transmitted to the input of the control unit 23. The third element determination 20 may be of any nature adapted to the desired function, implementing a direct measurement or indirect determination. By way of example, the third determining element 20, composed of one or more individual sensors, is configured to monitor the vibrations of several elements such as the blades 12, the blade support, the mast or even the upper part of the stator.
L'unité de commande 23 génère et transmet des signaux de commande 35 assurant le pilotage de la génératrice 16 qui sera décrit ci-dessous.The control unit 23 generates and transmits control signals 35 ensuring the control of the generator 16 which will be described below.
L'unité de commande 23 comprend tous les moyens logiciels et matériels lui permettant de fonctionner de la manière décrite ci-dessous, selon le premier mode de fonctionnement et éventuellement selon le deuxième mode de fonctionnement tous deux décrits plus loin. En particulier, elle comprend des éléments de traitement mettant en œuvre une boucle de régulation pour la production électrique (notamment en fonction de la vitesse de rotation 26) et le respect de contraintes de sécurité (détection de la formation de glace pour éviter la projection de glace ou un blocage de l'éolienne 10, pour éviter un emballement, pour permettre la détection de vibrations anormales correspondant à un emballement).The control unit 23 comprises all the software and hardware means enabling it to operate in the manner described below, according to the first mode of operation and possibly according to the second mode of operation both described below. In particular, it comprises processing elements implementing a regulation loop for the electrical production (in particular as a function of the rotational speed 26) and the respect of safety constraints (detection of the formation of ice to avoid the projection of ice or a blockage of the wind turbine 10, to prevent runaway, to allow the detection of abnormal vibrations corresponding to a runaway).
L'unité de commande 23 est notamment configurée de sorte à pouvoir occuper un premier mode de fonctionnement dans lequel, durant une phase de production d'électricité par la génératrice 16, l'unité de commande 23 réalise une modulation de l'impédance aux bornes de la génératrice 16, en fonction d'un paramètre représentatif de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 reçu par l'unité de commande 23, d'une manière assurant une régulation prédéterminée de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 enregistrée dans l'unité de commande 23, notamment pour compenser les variations dans le temps de la force du vent 11 appliquée sur les palesThe control unit 23 is notably configured so as to be able to occupy a first mode of operation in which, during a phase of generation of electricity by the generator 16, the control unit 23 carries out a modulation of the impedance at the terminals of the generator 16, as a function of a parameter representative of the speed of rotation 26 of the rotor 14 received by the control unit 23, in a manner ensuring a predetermined regulation of the speed of rotation 26 of the rotor 14 recorded in the control unit 23, in particular to compensate for variations in the time of the force of the wind 11 applied to the blades
12.12.
Selon un mode de réalisation particulier non limitatif, dans l'hypothèse où les pales 12 sont orientables et en référence à la figure 2, l'unité de commande 23 est configurée à pouvoir occuper un deuxième mode de fonctionnement dans lequel, durant une phase de production d'électricité par la génératrice 16, l'unité de commande 23 pilote l’actionneur 17 pour ajuster la position angulaire des pales 12 d'une manière participant à, voire assurant, la régulation de vitesse susmentionnée, le deuxième mode de fonctionnement étant automatiquement activé lorsque l'unité de commande 23 détermine que la mise en œuvre du premier mode de fonctionnement ne suffit pas pour respecter cette régulation de vitesse.According to a particular nonlimiting embodiment, in the case where the blades 12 are orientable and with reference to FIG. 2, the control unit 23 is configured to be able to occupy a second mode of operation in which, during a phase of generation of electricity by the generator 16, the control unit 23 drives the actuator 17 to adjust the angular position of the blades 12 in a manner participating in, or even providing, the speed regulation mentioned above, the second mode of operation being automatically activated when the control unit 23 determines that the implementation of the first mode of operation is not sufficient to comply with this speed regulation.
Les premier et deuxième modes de fonctionnement peuvent être séquentiels ou exécutés au moins partiellement en même temps. Le premier mode de fonctionnement peut être mise en œuvre seul. Le deuxième mode de fonctionnement peut être mis en œuvre seul, c'est-à-dire sans que le premier mode de fonctionnement ne soit activé. Alternativement, il est possible de prévoir que l'unité de commande 23 puisse occuper simultanément le premier mode de fonctionnement et le deuxième mode de fonctionnement. Dans cette dernière variante, l'unité de commande 23 réalise alors en même temps à la fois la modulation de l'impédance aux bornes de la génératrice 16 et l'ajustement de la position angulaire des pales 12 via le pilotage de l’actionneur 17, ces deux opérations étant pilotées de sorte à assurer la régulation de vitesse de rotation 26 du rotor 14 qui est prédéterminée et enregistrée dans l'unité de commande 23.The first and second modes of operation may be sequential or at least partially executed at the same time. The first mode of operation can be implemented alone. The second mode of operation can be implemented alone, that is to say without the first operating mode is activated. Alternatively, it is possible to provide that the control unit 23 can simultaneously occupy the first mode of operation and the second mode of operation. In this latter variant, the control unit 23 then simultaneously performs both the modulation of the impedance at the terminals of the generator 16 and the adjustment of the angular position of the blades 12 via the control of the actuator 17 these two operations being controlled so as to ensure the rotation speed regulation 26 of the rotor 14 which is predetermined and recorded in the control unit 23.
La consigne de régulation de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 peut consister à viser autant que possible une valeur cible constante de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 ou peut être de maintenir la vitesse de rotation 26 du rotor 14 dans une plage cible de valeurs. Cette valeur cible ou cette plage cible de valeurs sont connues de l'unité de commande 23, sous la forme de consignes d'entrée dans la boucle de régulation réalisée par les moyens d'asservissement que comprend l'unité de commande 23 pour assurer la régulation de vitesse. Ces consignes d'entrée peuvent être constantes ou modifiables, renseignées directement ou indirectement par l'utilisateur, ou déterminées indirectement par l'unité de commande 23, typiquement quand la consigne d'entrée renseignée par l'utilisateur est une consigne de quantité de production d'énergie électrique.The regulation setpoint of the rotational speed 26 of the rotor 14 may consist of aiming as much as possible at a constant target value of the rotational speed 26 of the rotor 14 or may be to maintain the rotational speed 26 of the rotor 14 in a target range of values. This target value or this target range of values are known to the control unit 23, in the form of input instructions in the control loop produced by the servocontrol means that includes the control unit 23 to ensure the control. speed regulation. These input instructions can be constant or modifiable, directly or indirectly informed by the user, or determined indirectly by the control unit 23, typically when the input instruction entered by the user is a quantity of production instruction. of electrical energy.
Autrement dit, dans le premier mode de fonctionnement, l'impédance est ajustée dans le temps par l'unité de commande 23 pour ajuster à chaque instant le couple résistant 15 d'une manière permettant de compenser les variations du couple moteur 13 imposé au rotor 14 par le vent 11 au niveau des pales 12 pour assurer un lissage des variations de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 qui en résulteraient sinon en l'absence d'ajustement de l'impédance, pour ainsi contrôler la vitesse de rotation 26 du rotor 14.In other words, in the first mode of operation, the impedance is adjusted in time by the control unit 23 to adjust at each instant the resistive torque in a way to compensate for the variations of the motor torque 13 imposed on the rotor 14 by the wind 11 at the blades 12 to ensure a smoothing of the rotational speed variations 26 of the rotor 14 which would otherwise result in the absence of adjustment of the impedance, to thereby control the rotation speed 26 of the rotor 14.
Dans le premier mode de fonctionnement, l'unité de commande 23 augmente l'impédance aux bornes de la génératrice 16 lorsque le paramètre représentatif de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 reçu par l'unité de commande 23 indique que la vitesse de rotation 26 du rotor 14 a tendance à diminuer. En pratique, une augmentation de l'impédance aux bornes de la génératrice 16 implique une diminution du couple résistant 15 imposé par la génératrice 16 au rotor 14 durant la production d'électricité par la génératrice 16, la diminution du couple résistant 15 étant telle qu'elle permet de compenser une diminution du couple moteur 13 imposé au rotor 14 par le vent 11 et permet donc de compenser la diminution de vitesse qui se produirait sinon.In the first mode of operation, the control unit 23 increases the impedance at the terminals of the generator 16 when the parameter representative of the speed of rotation 26 of the rotor 14 received by the control unit 23 indicates that the speed of rotation 26 of the rotor 14 tends to decrease. In practice, an increase in the impedance at the terminals of the generator 16 implies a reduction of the resistive torque imposed by the generator 16 to the rotor 14 during the generation of electricity by the generator 16, the reduction of the resistive torque being such that it makes it possible to compensate for a reduction in the motor torque 13 imposed on the rotor 14 by the wind 11 and thus makes it possible to compensate for the decrease in speed that would otherwise occur.
A l'inverse, dans le premier mode de fonctionnement l'unité de commande 23 diminue l'impédance aux bornes de la génératrice 16 lorsque le paramètre représentatif de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 reçu par l'unité de commande 23 indique que la vitesse de rotation 26 du rotor 14 a tendance à augmenter. Une diminution de l'impédance aux bornes de la génératrice 16 implique une augmentation du couple résistant 15 imposé par la génératrice 16 au rotor 14 durant la production d'électricité par la génératrice 16, l'augmentation du couple résistant 15 étant telle qu'elle permet de compenser une augmentation du couple moteur 13 imposé au rotor 14 par le vent 11 et permet donc de compenser l'augmentation de vitesse qui se produirait sinon.Conversely, in the first mode of operation the control unit 23 decreases the impedance at the terminals of the generator 16 when the parameter representative of the rotational speed 26 of the rotor 14 received by the control unit 23 indicates that the rotational speed 26 of the rotor 14 tends to increase. A decrease in the impedance at the terminals of the generator 16 implies an increase in the resistive torque imposed by the generator 16 to the rotor 14 during the generation of electricity by the generator 16, the increase in the resistive torque being such that compensates for an increase in the motor torque 13 imposed on the rotor 14 by the wind 11 and thus compensates for the increase in speed that would otherwise occur.
Durant cette phase où le premier mode de fonctionnement est mis en œuvre, et tant que la seule mise en œuvre du premier mode de fonctionnement permet d'assurer la régulation de la vitesse de rotation du rotor 14 de la manière recherchée par l'unité de commande 23, il pourra être avantageux de commander l'actionneur 17 de sorte à placer les pales 12 dans leur position d'ouverture maximale afin de maximiser autant que possible l'action du vent 11 sur les pales 12 et ainsi de maximiser le rendement de l'éolienne 10.During this phase where the first mode of operation is implemented, and as long as the only implementation of the first mode of operation makes it possible to regulate the speed of rotation of the rotor 14 in the manner desired by the unit of operation. control 23, it may be advantageous to control the actuator 17 so as to place the blades 12 in their maximum open position to maximize as much as possible the action of the wind 11 on the blades 12 and thus maximize the efficiency of the wind turbine 10.
Selon un mode de réalisation particulier, l'unité de commande 23 est programmée de sorte que ce n'est que lorsque l'ajustement (la diminution) de l'impédance aux bornes de la génératrice 16 n'est plus en mesure à elle-seule de maintenir la vitesse de rotation 26 du rotor 14 selon la régulation de vitesse enregistrée dans l'unité de commande 23 que le deuxième mode de fonctionnement est activé et que les pales 12 sont déplacées par l'actionneur 17 dans leur sens de fermeture, selon une position angulaire exactement déterminée par l'unité de commande 23 de sorte à assurer la régulation de vitesse.According to a particular embodiment, the control unit 23 is programmed so that it is only when the adjustment (the reduction) of the impedance at the terminals of the generator 16 is no longer able to itself. only to maintain the rotational speed 26 of the rotor 14 according to the speed regulation recorded in the control unit 23 that the second mode of operation is activated and that the blades 12 are moved by the actuator 17 in their closing direction, according to an angular position exactly determined by the control unit 23 so as to provide speed control.
De préférence, la modulation de l'impédance dans le premier mode de fonctionnement est réalisée par l'unité de commande 23 de manière à maintenir la vitesse de rotation 26 du rotor 14 au-dessus d'un seuil bas de vitesse prédéterminé enregistré dans l'unité de commande 23.Preferably, the modulation of the impedance in the first mode of operation is carried out by the control unit 23 so as to maintain the rotational speed 26 of the rotor 14 above a predetermined low speed threshold recorded in FIG. control unit 23.
Un avantage est d'éviter que l'éolienne 10 ne descende, en fonctionnement (sauf en cas de vent 11 trop faible pour être en mesure de réguler la vitesse de rotation du rotor 14), en dessous d'un seuil de tension de la génératrice 16 à partir duquel elle est en mesure de créer de l'énergie électrique.One advantage is to prevent the wind turbine 10 from descending, in operation (except in case of wind 11 too weak to be able to regulate the rotational speed of the rotor 14), below a voltage threshold of the generator 16 from which it is able to create electrical energy.
Alternativement ou en combinaison, la modulation de l'impédance dans le premier mode de fonctionnement est réalisée par l'unité de commande 23 de manière à maintenir la vitesse de rotation 26 du rotor 14 en dessous d'un seuil haut de vitesse prédéterminé enregistré dans l'unité de commande 23. Le seuil haut de vitesse est strictement supérieur au seuil bas de vitesse.Alternatively or in combination, the modulation of the impedance in the first operating mode is carried out by the control unit 23 so as to maintain the rotational speed 26 of the rotor 14 below a predetermined high speed threshold recorded in FIG. the control unit 23. The high speed threshold is strictly greater than the low speed threshold.
Un avantage du seuil haut est de permettre d'arrêter l'éolienne 10 en cas d'un vent 11 ayant une trop grande vitesse, qui risquerait d'endommager l'éolienneAn advantage of the high threshold is to stop the wind turbine 10 in case of a wind 11 having too high speed, which could damage the wind turbine
10.10.
Ainsi, dans le cas où l'unité de commande 23 réalise la régulation de vitesse en fonction du seuil haut et du seuil bas prédéterminés, l'unité de commande 23 ajuste l'impédance aux bornes de la génératrice 16 de sorte à maintenir la vitesse de rotation 26 du rotor 14 incluse dans une plage comprise entre le seuil bas prédéterminé et le seuil haut prédéterminé.Thus, in the case where the control unit 23 realizes the speed regulation as a function of the predetermined high threshold and the low threshold, the control unit 23 adjusts the impedance at the terminals of the generator 16 so as to maintain the speed of rotation 26 of the rotor 14 included in a range between the predetermined low threshold and the predetermined high threshold.
Selon un mode de réalisation particulier, pour la mise en œuvre du deuxième de fonctionnement, l'unité de commande 23 est configurée de sorte à ne pas modifier la position des pales 12 tant que, pour chacun des trois paramètres physiques déterminés de manière successive par les trois éléments de détermination 18, 19, 20, la durée écoulée depuis la précédente détermination de la valeur prise par le paramètre physique est inférieure à un seuil de temps prédéterminé correspondant enregistré dans l'unité de commande 23.According to a particular embodiment, for the implementation of the second operation, the control unit 23 is configured so as not to change the position of the blades 12 as for each of the three physical parameters determined successively by the three determining elements 18, 19, 20, the time elapsed since the previous determination of the value taken by the physical parameter is less than a corresponding predetermined time threshold recorded in the control unit 23.
Ainsi, l'unité de commande 23 est configurée de sorte à ne pas modifier la position des pales 12 tant que, pour le paramètre physique constitué par la vibration 30 d'un élément de l'éolienne déterminée de manière successive par l'élément de détermination 20, la durée écoulée depuis la précédente détermination de la valeur prise par ce paramètre physique est inférieure à un seuil de temps SI prédéterminé correspondant enregistré dans l'unité de commande 23. Typiquement, le premier seuil de temps SI est inclus dans une plage comprise entre 1 et 5s, par exemple égal à 2s. La valeur du premier seuil de temps SI peut varier en fonction de l'implantation de l'éolienne 10.Thus, the control unit 23 is configured so as not to modify the position of the blades 12 as long as, for the physical parameter constituted by the vibration of a wind turbine element successively determined by the element of determination 20, the time elapsed since the previous determination of the value taken by this physical parameter is less than a corresponding predetermined time threshold SI recorded in the control unit 23. Typically, the first time threshold SI is included in a range. between 1 and 5s, for example equal to 2s. The value of the first time threshold SI may vary depending on the location of the wind turbine 10.
Egalement, l'unité de commande 23 est configurée de sorte à ne pas modifier la position des pales 12 tant que, pour le paramètre physique constitué par la vitesse de rotation 26 du rotor 14 déterminée de manière successive par l'élément de détermination 18, la durée écoulée depuis la précédente détermination de la valeur prise par ce paramètre physique est inférieure à un deuxième seuil de temps S2 prédéterminé correspondant enregistré dans l'unité de commande 23. Typiquement, le deuxième seuil de temps S2 est inclus dans une plage comprise entre 5 et 15s, par exemple égal à 10s. La valeur du deuxième seuil de temps S2 peut varier en fonction de l'implantation de l'éolienne 10.Also, the control unit 23 is configured so as not to change the position of the blades 12 as long as, for the physical parameter consisting of the rotational speed 26 of the rotor 14 determined successively by the determining element 18, the time elapsed since the previous determination of the value taken by this physical parameter is less than a corresponding second predetermined time threshold S2 recorded in the control unit 23. Typically, the second time threshold S2 is included in a range between 5 and 15s, for example equal to 10s. The value of the second time threshold S2 may vary depending on the location of the wind turbine 10.
Enfin, l'unité de commande 23 est configurée de sorte à ne pas modifier la position des pales 12 tant que, pour le paramètre physique constitué par les données météorologiques telle que la température extérieure 29 déterminée de manière successive par l'élément de détermination 19, la durée écoulée depuis la précédente détermination de la valeur prise par ce paramètre physique est inférieure à un troisième seuil de temps S3 prédéterminé correspondant enregistré dans l'unité de commande 23. Typiquement, le troisième seuil de temps S3 est inclus dans une plage comprise entre 10min et lh, par exemple égal à 30min. La valeur du troisième seuil de temps SI peut varier en fonction de l'implantation de l'éolienne 10.Finally, the control unit 23 is configured so as not to modify the position of the blades 12 as long as, for the physical parameter constituted by the meteorological data such as the external temperature 29 determined successively by the determining element 19 , the time elapsed since the previous determination of the value taken by this physical parameter is less than a third corresponding predetermined time threshold S3 recorded in the control unit 23. Typically, the third time threshold S3 is included in a range of between 10min and 1h, for example equal to 30min. The value of the third time threshold SI may vary depending on the location of the wind turbine 10.
L'unité de commande 23 est configurée de sorte que lorsque pour au moins l'un des trois paramètres physiques la durée écoulée depuis la précédente détermination de la valeur prise par le paramètre physique est supérieure au seuil de temps prédéterminé SI, S2, S3 correspondant, l'élément de détermination 18, 19, 20 concerné par ce dépassement du seuil de temps réalise (étapes E3 pour la vibration 30, étape E8 pour la vitesse de rotation 26, étape Ell pour les données météorologiques) une nouvelle détermination de la valeur instantanée prise par le paramètre physique qu'il surveille. La position des pales 12 est ensuite modifiée :The control unit 23 is configured such that when for at least one of the three physical parameters the time elapsed since the previous determination of the value taken by the physical parameter is greater than the predetermined time threshold S1, S2, S3 corresponding , the determining element 18, 19, 20 concerned by this exceeding of the time threshold realizes (steps E3 for the vibration 30, step E8 for the rotation speed 26, step Ell for the meteorological data) a new determination of the value taken by the physical parameter it monitors. The position of the blades 12 is then modified:
en fonction d'une comparaison entre la valeur nouvellement déterminée prise par ce paramètre physique et une condition prédéterminée associée à ce paramètre physique enregistrée dans l'unité de commande 23, et en fonction d'une comparaison entre la valeur précédemment déterminée pour chacun des deux autres paramètres physiques, pour lesquels la durée écoulée depuis la précédente détermination est encore inférieure au seuil de temps SI, S2, S3 correspondant, et une condition prédéterminée associée à chacun desdits deux autres paramètres physiques et enregistrée dans l'unité de commande 23.according to a comparison between the newly determined value taken by this physical parameter and a predetermined condition associated with this physical parameter recorded in the control unit 23, and according to a comparison between the value previously determined for each of the two other physical parameters, for which the time elapsed since the previous determination is still less than the corresponding time threshold S1, S2, S3, and a predetermined condition associated with each of said two other physical parameters and recorded in the control unit 23.
Selon un mode d'exécution particulier de ces principes généraux énoncés ci-avant, et de manière non limitative, l'unité de commande 23 est configurée de sorte qu'à la suite d'une nouvelle détermination de la valeur prise par le paramètre physique constitué par la vibration 30 de l'un des éléments de l'éolienne 10 lorsque le seuil de temps SI associé à ce paramètre physique était dépassé, l'unité de commande 23 pilote ensuite l’actionneur 17 de sorte à :According to a particular embodiment of these general principles stated above, and in a nonlimiting manner, the control unit 23 is configured so that following a new determination of the value taken by the physical parameter constituted by the vibration 30 of one of the elements of the wind turbine 10 when the time threshold SI associated with this physical parameter was exceeded, the control unit 23 then drives the actuator 17 so as to:
ouvrir les pales 12 selon une course prédéterminée si les 3 conditions suivantes sont simultanément vérifiées :open the blades 12 according to a predetermined course if the following 3 conditions are simultaneously checked:
o la nouvelle valeur déterminée de la vibration 30 est inférieure à un premier seuil prédéterminé de vibration enregistré dans l'unité de commande 23, o la valeur précédemment déterminée de la température extérieure 29, pour laquelle la durée écoulée depuis la précédente détermination est encore inférieure au seuil de temps S3 correspondant, est incluse dans une première plage prédéterminée de température enregistrée dans l'unité de commande 23, o la valeur précédemment déterminée de la vitesse de rotation 26 du rotor 14, pour laquelle la durée écoulée depuis la précédente détermination est encore inférieure au seuil de temps S2 correspondant, est inférieure à un premier seuil prédéterminé de vitesse de rotation enregistré dans l'unité de commande 23, fermer les pales 12 selon une course prédéterminée si au moins l'une des trois conditions suivantes est vérifiée :the new determined value of the vibration 30 is smaller than a first predetermined threshold of vibration recorded in the control unit 23, where the previously determined value of the outside temperature 29, for which the time elapsed since the previous determination is still less than at the corresponding time threshold S3, is included in a first predetermined temperature range recorded in the control unit 23, where the previously determined value of the rotational speed 26 of the rotor 14, for which the time elapsed since the previous determination is still less than the corresponding time threshold S2, is less than a first predetermined threshold of rotational speed recorded in the control unit 23, closing the blades 12 in a predetermined stroke if at least one of the following three conditions is satisfied:
o la nouvelle valeur déterminée de la vibration 30 est supérieure au premier seuil prédéterminé de vibration, o la valeur précédemment déterminée de la température extérieure 29 est en dehors de la première plage prédéterminée de température, o la valeur précédemment déterminée de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 est supérieure au premier seuil prédéterminé de vitesse de rotation.the new determined value of the vibration is greater than the first predetermined vibration threshold, the previously determined value of the outside temperature is outside the first predetermined temperature range, the previously determined value of the rotation speed rotor 14 is greater than the first predetermined threshold speed of rotation.
En complément, l'unité de commande 23 est de préférence configurée de sorte qu'à la suite d'une nouvelle détermination de la valeur prise par le paramètre physique constitué par la vitesse de rotation 26 du rotor 14 lorsque le seuil de temps S2 associé à ce paramètre physique était dépassé, l'unité de commande 23 pilote ensuite l'actionneur 17 de sorte à :In addition, the control unit 23 is preferably configured so that after a new determination of the value taken by the physical parameter constituted by the rotational speed 26 of the rotor 14 when the associated time threshold S2 at this physical parameter was exceeded, the control unit 23 then drives the actuator 17 so as to:
ouvrir les pales 12 selon une course prédéterminée si les 3 conditions suivantes sont simultanément vérifiées :open the blades 12 according to a predetermined course if the following 3 conditions are simultaneously checked:
o la nouvelle valeur déterminée de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé de vitesse de rotation enregistré dans l'unité de commande 23, o la valeur précédemment déterminée de la température extérieure 29, pour laquelle la durée écoulée depuis la précédente détermination est encore inférieure au seuil de temps S3 correspondant, est incluse dans une deuxième plage prédéterminée de température enregistrée dans l'unité de commande 23, o la valeur précédemment déterminée de la vibration 30, pour laquelle la durée écoulée depuis la précédente détermination est encore inférieure au seuil de temps SI correspondant, est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé de vibration enregistré dans l'unité de commande 23, fermer les pales 12 selon une course prédéterminée si au moins l'une des trois conditions suivantes est vérifiée :the new determined value of the rotational speed 26 of the rotor 14 is less than a second predetermined threshold of rotational speed recorded in the control unit 23, where the previously determined value of the external temperature 29, for which the time elapsed since the previous determination is still less than the corresponding time threshold S3, is included in a second predetermined temperature range recorded in the control unit 23, where the previously determined value of the vibration 30, for which the time elapsed since the previous determination is still less than the corresponding time threshold SI, is less than a second predetermined threshold of vibration recorded in the control unit 23, closing the blades 12 in a predetermined stroke if at least one of the following three conditions is satisfied:
o la nouvelle valeur déterminée de la vitesse de rotation 26 est supérieure au deuxième seuil prédéterminé de vitesse de rotation, o la valeur précédemment déterminée de la température extérieure 29 est en dehors de la deuxième plage prédéterminée de température, o la valeur précédemment déterminée de la vibration 30 est supérieure au deuxième seuil prédéterminé de vibration.the new determined value of the rotational speed is greater than the second predetermined threshold of rotational speed, the previously determined value of the external temperature is outside the second predetermined temperature range, where the previously determined value of the vibration 30 is greater than the second predetermined threshold of vibration.
En outre, l'unité de commande 23 est de préférence configurée de sorte qu'à la suite d'une nouvelle détermination de la valeur prise par le paramètre physique constitué par la température extérieure 29 lorsque le seuil de temps S3 associé à ce paramètre physique était dépassé, l'unité de commande 23 pilote ensuite l'actionneur 17 de sorte à :In addition, the control unit 23 is preferably configured so that after a new determination of the value taken by the physical parameter constituted by the outside temperature 29 when the time threshold S3 associated with this physical parameter was exceeded, the control unit 23 then drives the actuator 17 so as to:
ouvrir les pales 12 selon une course prédéterminée si les 3 conditions suivantes sont simultanément vérifiées :open the blades 12 according to a predetermined course if the following 3 conditions are simultaneously checked:
o la nouvelle valeur déterminée de la température extérieure 29 est incluse dans une troisième plage prédéterminée de température enregistrée dans l'unité de commande, o la valeur précédemment déterminée de la vibration 30, pour laquelle la durée écoulée depuis la précédente détermination est encore inférieure au seuil de temps SI correspondant, est inférieure à un troisième seuil prédéterminé de vibration enregistré dans l'unité de commande 23, o la valeur précédemment déterminée de la vitesse de rotation 26 du rotor 14, pour laquelle la durée écoulée depuis la précédente détermination est encore inférieure au seuil de temps S2 correspondant, est inférieure à un troisième seuil prédéterminé de vitesse de rotation enregistré dans l'unité de commande 23, fermer les pales 12 selon une course prédéterminée si au moins l'une des trois conditions suivantes est vérifiée :the new determined value of the outside temperature 29 is included in a third predetermined temperature range recorded in the control unit, where the previously determined value of the vibration 30, for which the time elapsed since the previous determination is still less than time threshold SI corresponding, is less than a third predetermined threshold of vibration recorded in the control unit 23, o the previously determined value of the rotational speed 26 of the rotor 14, for which the time elapsed since the previous determination is still less than the corresponding time threshold S2, is less than a third predetermined threshold of rotational speed recorded in the control unit 23, closing the blades 12 in a predetermined stroke if at least one of the following three conditions is satisfied:
o la nouvelle valeur déterminée de la température extérieure 29 est en dehors de la troisième plage prédéterminée de température, o la valeur précédemment déterminée de la vibration 30 est supérieure au troisième seuil prédéterminé de vibration, o la valeur précédemment déterminée de la vitesse de rotation 26 du rotor 14 est supérieure au troisième seuil prédéterminé de vitesse de rotation.o the new determined value of the outside temperature 29 is outside the third predetermined temperature range, o the previously determined value of the vibration 30 is greater than the third predetermined vibration threshold, o the previously determined value of the rotation speed 26 rotor 14 is greater than the third predetermined threshold speed of rotation.
Le premier seuil prédéterminé de vibration, le deuxième seuil prédéterminé de vibration et le troisième seuil prédéterminé de vibration peuvent être identiques entre eux, ou être différents.The first predetermined vibration threshold, the second predetermined vibration threshold and the third predetermined vibration threshold may be identical to each other, or different.
Le premier seuil prédéterminé de vitesse de rotation, le deuxième seuil prédéterminé de vitesse de rotation et le troisième seuil prédéterminé de vitesse de rotation peuvent être identiques entre eux, ou être différents.The first predetermined rotation speed threshold, the second predetermined rotation speed threshold and the third predetermined rotation speed threshold may be identical to each other, or different.
La première plage prédéterminée de température extérieure, la deuxième plage prédéterminée de température extérieure et la troisième plage prédéterminée de température extérieure peuvent être identiques entre elles, ou être différentes.The first predetermined outside temperature range, the second predetermined outside temperature range, and the third predetermined outside temperature range may be the same or different from each other.
Une manière possible de mettre en œuvre le deuxième mode de fonctionnement va être décrite ci-dessous, en référence à la figure 2. Dans cet exemple, le premier seuil prédéterminé de vitesse de rotation est identique au deuxième seuil prédéterminé de vitesse de rotation et au troisième seuil prédéterminé de vitesse de rotation, ce seuil étant appelé « seuil de vitesse » dans la suite. Le premier seuil prédéterminé de vibration est identique au deuxième seuil prédéterminé de vibration et au troisième seuil prédéterminé de vibration, ce seuil étant appelé « seuil de vibration » dans la suite. La première plage prédéterminée de température extérieure est identique à la deuxième plage prédéterminée de température extérieure et à la troisième plage prédéterminée de température extérieure, cette plage de valeurs étant appelée « plage de température » dans la suite. Par exemple, cette plage de température est comprise entre -40°C et +60°C. Les valeurs de ces bornes de la plage de température peuvent varier en fonction de l'implantation de l'éolienne 10.One possible way of implementing the second operating mode will be described below, with reference to FIG. 2. In this example, the first predetermined threshold of rotational speed is identical to the second predetermined threshold of rotational speed and the third predetermined threshold speed of rotation, this threshold being called "speed threshold" in the following. The first predetermined threshold of vibration is identical to the second predetermined threshold of vibration and the third predetermined threshold of vibration, this threshold being called "vibration threshold" in the following. The first predetermined outside temperature range is the same as the second predetermined outside temperature range and the third predetermined outside temperature range, which range of values is referred to as the "temperature range" in the following. For example, this temperature range is between -40 ° C and + 60 ° C. The values of these terminals of the temperature range may vary according to the location of the wind turbine 10.
Dans une étape El, l'unité de commande 23 détermine le temps écoulé depuis la précédente détermination de la vibration 30 par l'élément de détermination 20.In a step E1, the control unit 23 determines the elapsed time since the previous determination of the vibration 30 by the determining element 20.
Dans une étape E2, l'unité de commande 23 compare ce temps ainsi déterminé avec le premier seuil de temps SI.In a step E2, the control unit 23 compares this time thus determined with the first time threshold SI.
Si le temps écoulé est supérieur au premier seuil de temps SI (condition notée Cl), l'élément de détermination 20 réalise (dans une étape E3) une nouvelle détermination de la valeur instantanée de la vibration 30.If the elapsed time is greater than the first time threshold SI (condition denoted Cl), the determination element 20 performs (in a step E3) a new determination of the instantaneous value of the vibration 30.
Dans une étape E4, l'unité de commande 23 compare la nouvelle valeur déterminée de la vibration 30 avec le seuil de vibration.In a step E4, the control unit 23 compares the new determined value of the vibration 30 with the vibration threshold.
Si la nouvelle valeur déterminée de la vibration 30 est inférieure au seuil de vibration (condition notée C3), l'unité de commande 23 passe à une étape E15 qui sera décrite plus loin.If the new determined value of the vibration 30 is below the vibration threshold (condition denoted C3), the control unit 23 proceeds to a step E15 which will be described later.
A l'inverse si la nouvelle valeur déterminée de la vibration 30 est supérieure au seuil de vibration (condition notée C4), l'unité de commande 23 passe à une étape E5 dans laquelle elle pilote l'actionneur 17 de sorte à fermer les pales 12 selon la course prédéterminée.Conversely, if the new determined value of the vibration 30 is greater than the vibration threshold (condition denoted C4), the control unit 23 proceeds to a step E5 in which it drives the actuator 17 so as to close the blades 12 according to the predetermined race.
Si, durant l'étape E2, le temps écoulé est inférieur au premier seuil de temps SI (condition notée C2), l'unité de commande 23 réalise une étape E6 dans laquelle elle détermine le temps écoulé depuis la précédente détermination de la vitesse de rotation 26 par l'élément de détermination 18.If, during step E2, the elapsed time is less than the first time threshold SI (condition denoted C2), the control unit 23 performs a step E6 in which it determines the elapsed time since the previous determination of the speed of rotation 26 by the determining element 18.
Dans une étape E7, l'unité de commande 23 compare ce temps déterminé à l'étape E6 avec le deuxième seuil de temps S2.In a step E7, the control unit 23 compares this determined time in step E6 with the second time threshold S2.
Si le temps écoulé est supérieur au deuxième seuil de temps S2 (condition notée C5), l'élément de détermination 18 réalise (étape E8) une nouvelle détermination de la valeur instantanée de la vitesse de rotation 26.If the elapsed time is greater than the second time threshold S2 (condition denoted C5), the determination element 18 performs (step E8) a new determination of the instantaneous value of the rotation speed 26.
Dans une étape E13, l'unité de commande 23 compare la nouvelle valeur ainsi déterminée de la vitesse de rotation 26 avec le seuil de vitesse.In a step E13, the control unit 23 compares the new value thus determined of the speed of rotation 26 with the speed threshold.
Si la nouvelle valeur déterminée de la vitesse de rotation 26 est inférieure au seuil de vitesse (condition notée C8), l'unité de commande 23 passe à l'étape E15.If the new determined value of the rotation speed 26 is lower than the speed threshold (condition denoted C8), the control unit 23 proceeds to step E15.
A l'inverse si la nouvelle valeur déterminée de la vitesse de rotation 26 est supérieure au seuil de vitesse (condition notée C7), l'unité de commande 23 passe à l'étape E5 dans laquelle elle pilote l'actionneur 17 de sorte à fermer les pales 12 selon la course prédéterminée.Conversely, if the new determined value of the speed of rotation 26 is greater than the speed threshold (condition denoted C7), the control unit 23 proceeds to step E5 in which it drives the actuator 17 so as to closing the blades 12 according to the predetermined stroke.
Si, durant l'étape E7, le temps écoulé est inférieur au deuxième seuil de temps S2 (condition notée C6), l'unité de commande 23 réalise une étape E9 dans laquelle elle détermine le temps écoulé depuis la précédente détermination de la température extérieure 29 par l'élément de détermination 19.If, during step E7, the elapsed time is less than the second time threshold S2 (condition denoted C6), the control unit 23 performs a step E9 in which it determines the elapsed time since the previous determination of the outside temperature 29 by the determining element 19.
Dans une étape E10, l'unité de commande 23 compare ce temps déterminé à l'étape E9 avec le troisième seuil de temps S3.In a step E10, the control unit 23 compares this determined time in step E9 with the third time threshold S3.
Si, durant l'étape E10, le temps écoulé est inférieur au troisième seuil de temps S3 (condition notée CIO), l'unité de commande 23 passe à une étape E12 dans laquelle elle ne réalise aucune modification de la position angulaire des pales 12 par l'intermédiaire de l'actionneur 17.If, during step E10, the elapsed time is less than the third time threshold S3 (condition denoted CIO), the control unit 23 proceeds to a step E12 in which it makes no change in the angular position of the blades 12 through the actuator 17.
Si le temps écoulé est par contre supérieur au troisième seuil de temps S3 (condition notée C9), l'élément de détermination 19 réalise (dans une étape EU) une nouvelle détermination de la valeur instantanée de la température extérieure 29.If the elapsed time is on the other hand greater than the third time threshold S3 (condition denoted C9), the determining element 19 realizes (in a step EU) a new determination of the instantaneous value of the outside temperature 29.
Dans une étape E14, l'unité de commande 23 compare la nouvelle valeur déterminée de la température extérieure 29 avec la plage de température.In a step E14, the control unit 23 compares the new determined value of the outside temperature 29 with the temperature range.
Si la nouvelle valeur déterminée de la température extérieure 29 est incluse dans la plage de température (condition notée Cil), l'unité de commande 23 passe à l'étape E15.If the new determined value of the outside temperature 29 is included in the temperature range (condition denoted Cil), the control unit 23 proceeds to step E15.
A l'inverse si la nouvelle valeur déterminée de la température extérieure 29 est située en dehors de la plage de température (condition notée C12), l'unité de commande 23 passe à l'étape E5 dans laquelle elle pilote l'actionneur 17 de sorte à fermer les pales 12 selon la course prédéterminée.On the other hand, if the new determined value of the outside temperature 29 is outside the temperature range (condition denoted C12), the control unit 23 proceeds to step E5 in which it controls the actuator 17 of FIG. so as to close the blades 12 according to the predetermined stroke.
Dans l'étape E15, l'unité de commande 23 vérifie si les trois conditions C3, C8 et Cil sont simultanément vérifiées. Si les trois conditions C3, C8 et Cil sont toutes vérifiées, l'unité de commande 23 passe à une étape E16 dans laquelle elle pilote l’actionneur 17 de sorte à ouvrir les pales 12 selon la course prédéterminée.In step E15, the control unit 23 checks whether the three conditions C3, C8 and C11 are simultaneously checked. If the three conditions C3, C8 and C11 are all verified, the control unit 23 proceeds to a step E16 in which it controls the actuator 17 so as to open the blades 12 according to the predetermined stroke.
Le principe de fonctionnement décrit ci-dessus en référence aux étapes El à E16 est répété de manière périodique selon une fréquence de répétition donnée par un microprocesseur de l'unité de commande 23.The operating principle described above with reference to steps E1 to E16 is repeated periodically according to a repetition frequency given by a microprocessor of the control unit 23.
L'unité de commande 23 réalise également une surveillance en sortie de la génératrice 16. Elle réalise une mesure périodique ou continue de la tension électrique en sortie de la génératrice 16. L'unité de commande 23 place automatiquement l'éolienne 10 dans un mode de sécurité dès que la tension électrique mesurée en sortie de la génératrice 16 devient inférieure ou égale à un seuil prédéterminé connu de l'unité de commande 23. Par contre, si la tension est supérieure à ce seuil, l'unité de commande 23 réalise une mesure du courant en sortie de la génératrice 16, permettant de calculer la puissance 27. Cette valeur de la puissance 27 est ensuite comparée à la puissance 28 déterminée en sortie de l'onduleur 21 via des mesures de tension et de courant. L'unité de commande 23 place automatiquement l'éolienne 10 dans un mode de sécurité dès que la différence entre la puissance 27 et la puissance 28 est supérieure à une valeur prédéterminée connue de l'unité de commande 23. Sinon, l'unité de commande 23 contine à fonctionner en appliquant le premier mode de fonctionnement et/ou le deuxième mode de fonctionnement qui ont été décrits précédemment.The control unit 23 also carries out a monitoring output of the generator 16. It performs a periodic or continuous measurement of the electrical voltage output of the generator 16. The control unit 23 automatically places the wind turbine 10 in a mode as soon as the electrical voltage measured at the output of the generator 16 becomes less than or equal to a known predetermined threshold of the control unit 23. On the other hand, if the voltage is greater than this threshold, the control unit 23 realizes a measurement of the output current of the generator 16, for calculating the power 27. This value of the power 27 is then compared to the power 28 determined at the output of the inverter 21 via voltage and current measurements. The control unit 23 automatically places the wind turbine 10 in a safety mode as soon as the difference between the power 27 and the power 28 is greater than a predetermined value known to the control unit 23. control 23 contine to operate by applying the first mode of operation and / or the second mode of operation that have been previously described.
Un avantage est de permettre à l'éolienne 10 de se protéger elle-même et pas uniquement vis-à-vis de l'extérieur, par exemple en cas de court-circuit.One advantage is to allow the wind turbine 10 to protect itself and not only vis-à-vis the outside, for example in case of short circuit.
Un avantage de l'utilisation des différents seuils de temps SI, S2 et S3 est que cela permet de laisser à l'éolienne 10 le temps de se stabiliser lorsque l’actionneur 17 ouvre ou ferme les pales selon une course prédéterminée. Il en est de même pour la température extérieure.An advantage of the use of the different time thresholds SI, S2 and S3 is that it allows the wind turbine 10 time to stabilize when the actuator 17 opens or closes the blades in a predetermined stroke. It is the same for the outside temperature.
Grâce aux moyens logiciels intégrés dans l'unité de commande 23 pour pouvoir mettre en œuvre le fonctionnement décrit précédemment, grâce aux cartes électroniques qu'elle embarque et aux différents capteurs (pour la détermination de la vitesse de rotation, de la température extérieure, de vibrations, de tension électrique aux bornes de la batterie 25 et en sortie de la génératrice 16 et de l'onduleur 21) auxquels elle est reliée, l'éolienne 10 est capable d'utiliser son inertie et la possibilité de faire varier l'ouverture de ses pales 12, pour lisser sa vitesse de rotation, et donc sa production d'électricité.Thanks to the software means integrated in the control unit 23 to be able to implement the operation described above, thanks to the electronic boards that it embeds and the various sensors (for the determination of the speed of rotation, the outside temperature, vibration, voltage at the terminals of the battery 25 and output of the generator 16 and the inverter 21) to which it is connected, the wind turbine 10 is able to use its inertia and the possibility of varying the opening of its blades 12, to smooth its speed of rotation, and thus its production of electricity.
Grâce au lien entre ces capteurs et l'unité de commande 23, l'éolienne 10 prend en compte sa propre inertie (due à sa masse) pour optimiser sa production.Thanks to the link between these sensors and the control unit 23, the wind turbine 10 takes into account its own inertia (due to its mass) to optimize its production.
Physiquement, les modes de fonctionnement décrits permettent de faire des calculs en prenant en compte de l'hystérésis dans les calculs, ainsi que des délais sur la fréquence de mesure de certaines valeurs. L'éolienne 10 se protège elle-même et de façon totalement autonome par rapport aux conditions climatiques dangereuses : vents trop violents ou tempêtes, froid ou glace dans les parties tournantes, etc.... Elle se sécurise, et continue à produire de l'électricité, contrairement aux éoliennes de l'art antérieur connues à ce jour qui s'arrêteraient dans des conditions identiques.Physically, the operating modes described make it possible to make calculations taking into account hysteresis in the calculations, as well as delays on the measurement frequency of certain values. The wind turbine 10 protects itself and completely autonomously with respect to the dangerous weather conditions: too violent winds or storms, cold or ice in the rotating parts, etc .... It secures itself, and continues to produce energy. electricity, unlike the wind turbines of the prior art known to date that would stop under identical conditions.
L'éolienne 10 protège également les personnes à proximité vis-à-vis des projections de morceaux de glace qui peuvent s'être accumulés dans les pâles 12 : elle se referme si le froid est trop fort et qu'il y a un risque de formation de glace important.Wind turbine 10 also protects people in the vicinity from projections of pieces of ice that may have accumulated in the blades 12: it closes if the cold is too strong and there is a risk of significant ice formation.
Toujours grâce au lien entre ces capteurs et l'unité de commande 23, l'éolienne 10 identifie elle-même et instantanément les différents problèmes qu'elle peut avoir (pièces cassées, fil sectionné ...) et permet une intervention immédiate d'un technicien qui a la possibilité de savoir où intervenir. En effet, les cartes électroniques peuvent être connectées directement à Internet pour permettre une intervention précise et rapide en cas de panne (télémaintenance et maintenance prédictive).Still thanks to the link between these sensors and the control unit 23, the wind turbine 10 itself and instantly identifies the various problems it may have (broken parts, cut wire ...) and allows an immediate intervention of a technician who has the opportunity to know where to intervene. Indeed, the electronic cards can be connected directly to the Internet to allow a precise and fast intervention in case of breakdown (remote maintenance and predictive maintenance).
Dans un mode de réalisation particulier, l'éolienne peut avantageusement intégrer des moyens d'intelligence artificielle aptes à surveiller, à partir d'une date donnée ou sur une période donnée, l'évolution dans le temps de la valeur du degré d'ouverture des pales et des valeurs déterminées par l'élément de détermination 19 de données météorologiques, par l'élément de détermination 20 d'une vibration 30 d'au moins un élément de l'éolienne 10 et par l'élément de détermination 18 de la vitesse de rotation 26 du rotor 14, voire par un élément de détermination de la tension électrique aux bornes de la batterie 25 et en sortie de la génératrice 16 et de l'onduleur 21. Ces moyens d'intelligence artificielle élaborent des données d'apprentissage, à partir des valeurs ainsi surveillées, représentatives de valeurs normales et prévisibles des valeurs à déterminer dans le futur pour assurer une maintenance préventive de l'éolienne et une optimisation de la production électrique par l'éolienne, les conditions prédéterminées associées à chacun des paramètres physiques pouvant dépendre desdites données d'apprentissage. Ces moyens d'intelligence artificielle permettent d'apprendre à partir de l'expérience de fonctionnement de l'éolienne. En effet, ils sont capables de comprendre quelles sont les valeurs habituelles des différents capteurs, par exemple depuis le premier jour de fonctionnement de l'éolienne en question, et ainsi en déduire de manière plus précise le moment où un dysfonctionnement apparaît. Par exemple, une éolienne sur un mât fixé au sol présentera des vibrations différentes d'une éolienne fixée sur un toit d'un bâtiment, et ainsi, les moyens d'intelligence intelligence sauront déterminer avec beaucoup de précision le moment où l'éolienne placée sur un toit vibre trop par rapport à son habitude évaluée à partir des données d'apprentissage. Cette 5 fonctionnalité est une grande avancée, car elle permet un suivi très précis, et la maintenance préventive est simplifiée.In a particular embodiment, the wind turbine can advantageously integrate artificial intelligence means capable of monitoring, from a given date or over a given period, the evolution over time of the value of the degree of opening. blades and values determined by the meteorological data determination element 19, the vibration determining element 30 of at least one element of the wind turbine 10 and by the determining element 18 of the rotational speed 26 of the rotor 14, or even by an element for determining the voltage at the terminals of the battery 25 and at the output of the generator 16 and the inverter 21. These artificial intelligence means produce training data , from the values thus monitored, representative of normal and foreseeable values of the values to be determined in the future to ensure preventive maintenance of the wind turbine and optimization of the power generation by the wind turbine, the predetermined conditions associated with each of the physical parameters being able to depend on said learning data. These means of artificial intelligence make it possible to learn from the operating experience of the wind turbine. Indeed, they are able to understand what are the usual values of the different sensors, for example since the first day of operation of the wind turbine in question, and thus deduce more precisely the moment when a malfunction appears. For example, a wind turbine on a mast fixed to the ground will present different vibrations of a wind turbine fixed on a roof of a building, and thus, the means of intelligent intelligence will be able to determine with a great precision the moment when the wind turbine placed on a roof vibrates too much compared to its habit evaluated from learning data. This feature is a big step forward because it allows very accurate tracking, and preventive maintenance is simplified.
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