IT8320367A1 - Sistema di smorzamento di una torre per turbina a vento con previsione - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
"515TEMA DI SMORZAMENTO DI UNA TORRE PER TURBINA A VENTO CON PREVISIONE DEL SUO MOVIMENTO"
R I A S S U N T O
Lo smorzamento del modo di flessione primario di una torre (12) che monta una turbina a vento avente un controllo (36) per fornire un segnale di riferimento (40) dell'angolo del passo di pala per modulare il passo delle pale (1) della turbina attraverso un meccanismo (38) variatore del passo per una potenza costante viene fornito generando il segnale di riferimento dell'angolo
del passo di pala come integrale (104) della sommatoria (266) di un segnale (98) di regime di riferimento dell'angolo del passo di pala che controlla la coppia/potenza con un segnale (255) di accelerazione stimata generato dal filtraggio (250,252,254) del segnale di riferimento (40) dell'angolo del passo di pala con la seguente funzione di trasferimento
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda sistemi generatori di energia elettrica a turbina a vento montati su torre, e pi? particolarmente lo smorzamento della freguenza risonante primaria della torre mentre si modula l'angolo della pala del rotore per mantenere una coppia od una potenza di esercizio.
L'uso del vento come sorgente a basso costo di energia elettrica ha l'ovvio svantaggio di essere dipendente dalle condizioni del vento. Per rendere un sistema generatore elettrico a turbina a vento sia utile che economicamente valido, ? necessario assicurare il funzionamento della turbina a vento su una ampia gamma di condizioni di vento e sulla pi? larga frazione di tempo possibile. Perci? le turbine a vento sono tipicamente posizionate (qualche volta in gruppi chiamati "fattorie di energia eolica) ove le condizioni prevalenti del vento sono relativamente favorevoli, vale a dire ove vi ? una velocit? sufficiente su una parte piuttosto grande del tempo. Tuttavia quando il vento ? di forza sufficiente per una generazione di energia elettrica utile, esso ? generalmente a raffiche durante una frazione notevole del tempo.
Per un'efficace generazione del vento, pale molto grandi (coppie di pale che in totale sono dell'ordine da?30 a 100 m di lunghezza) sono montate alla sommit? di torri molto alte (come tra 30 m e 90 m di altezza). Poich? la turbina a vento ? collegata direttamente al generatore elettrico ed al sistema di energia (bench? attraverso ruotism-i ed alberi d'accoppiamento elastici), il mantenimento del livello desiderato di produzione di energia elettrica (in modo che essa pu? contribuire all'energia totale fornita ad una rete di distribuzione elettrica) richiede la modulazione dell'angolo di pala per compensare gli effetti di raffiche di vento imprevedibili e della turbolenza sulla potenza sviluppata dalla turbina a vento. Perci? sono stati forniti sistemi per sorvegliare o la coppia desiderata di albero del rotore del rotore della turbina a vento, oppure la potenza generata dal generatore ed utilizzare le variazioni nell'uno o l'altro di questi fattori per modulare l'angolo del passo delle pale di rotore in maniera tale da mantenere la potenza di esercizio per le velocit? del vento alla velocit? del vento di esercizio ed al di sopra di essa. Poich? la coppia e la potenza sono direttamente correlate dalla velocit? di rotazione del generatore, questi termini sono usati in modo intercambiale in questa relazione e vengono indicati alternativamente come coppia/potenza. L'effetto massimo avviene quando le pale hanno un basso passo (le superfici della pala sono essenzialmente perpendicolari all'albero del rotore), e l'effetto minimo si verifica quando le pale sono ad un angolo massimo di circa 90? (le superfici sono sostanzialmente parallele all'albero del rotore), la quale posizione viene chiamata come messa in bandiera. Un sistema di controllo dell'angolo di pala di questo tipo viene descritto nel brevetto U.S.A. N? A.193.005 della stessa richiedente.
Un'alta torre di supporto per turbina a vento, con pale molto grandi, alberi ed ingranaggi, apparecchiature generatrici di elettricit? e apparecchiature varie di controllo e di protezione disposte alla sua sommit?, ? necessariamente una massa a sbalzo avente una rigidit? costante ed un rapporto di smorzamento strutturale. Qualsiasi forza ecciter? la risonanza primaria della torre.
La spinta sulle pale (provocata dal vento che agisce sulle pale parallele all'asse di rotazione del rotore della turbina a vento) una forza che tende ad accelerare l'apparecchiatura della turbina a vento nella direzione del vento. La sommit? della torre per la turbina a vento perci? assume (in condizioni di stato stazionario) una posizione in cui la forza di spinta viene equilibrata dalla forza di sollecitazione e sviluppata nella struttura della torre, dipendente dalla rigidit? della torre. 5e la velocit? del vento cambia (una raffica), ci? altera la forza netta sull'apparecchiatura in corrispondenza della sommit? della torre che fa si che la torre si defletta avanti ed indietro (oscilli) in una direzione parallela alla forza del vento. Quando la velocit? del vento ? al di sotto di quella che produrr? la potenza di esercizio, l'angolo di pala del rotore pu? essere fisso oppure pu? essere modulato leggermente per ottimizzare la cattura di energia quando cambia la velocit? del vento. Con un angolo di pala fisso (o quasi costante), la spinta (forza del vento longitudinale) sulle pale aumenter? con l'aumento della velocit? del vento in tutti i casi, e perci? qualsiasi movimento della sommit? della torre fornir? uno smorzamento aerodinamico positivo alla torre (nello stesso senso dello smorzamento strutturale della torre). In tal caso l'oscillazione della torre nel suo modo di flessione primario, in risposta ad una forza incrementale dovuta ad una raffica di vento, si smorzer? e sar? di poco disturbo. Al di sopra della velocit? di esercizio del vento (cio? quella che produrr? la potenza di esercizio), il controllo di potenza reagisce alle variazioni di potenza o di coppia provocate dalle raffiche di vento o dalla turbolenza per regolare (modulare) l'angolo di pala del rotore in una maniera tale da tendere a mantenere costante la potenza o la coppia. Quando la velocit? del vento aumenta, se la potenza viene tenuta costante, la spinta diminuisce inerentemente. Cos? la modulazione di pala, in risposta ad una raffica, per mantenere costante la potenza, risulta inerentemente in una spina incrementale opposta, che ? perci? in una direzione tale da fornire uno smorzamento aerodinamico negativo alla torre. Questo smorzamento negativo si sottrae dallo smorzamento strutturale della torre e risulta in oscillazioni aumentate della torre. In turbine a vento progettate per una massima cattura di energia del vento ed uno stretto controllo di potenza, lo smorzamento negativo pu? superare lo smorzamento strutturale durante il funzionamento controlla in potenza. Ci? produce uno smorzamento negativo netto sulla torre in modo che la torre diventa instabile {il movimento della torre aumenta in ciascun ciclo di essa alla frequenza risonante primaria della torre). Infatti l'analisi dettagliata ha mostrato che l'interazione tra la torre ed il controllo coppia /potenza pu? risultare in una severa degradazione della durata alla fatica della torre, da diverse decine di anni fino all'ordine di pochi anni.
La considerazione iniziale del problema pu? portare in risalto l'utilizzazione del filtro a tacca per tagliare severamente la correzione dell'angolo di pala ad una frequenza di comando dell'angolo di pala relativa alla frequenza della torre del primo modo di flessione e al suo apparecchio. Tuttavia questo sistema risulta in grandi errori transitori nella potenza generata a causa di una riduzione nelle caratteristiche di risposta dell'anello di controllo di potenza. E' stato anche suggerito che un regime di variazione del passo dello angolo di pala potrebbe essere aumentato su un segnale preso dalla flessione della torre per fornire lo smorzamento effettivo sulla torre; tuttavia non si ? fatto niente di tale suggerimento.
Gli scopi della presente invenzione includono quello di fornire uno smorzamento positivo ulteriore ad una torre per turbina a vento mentre si permette che un controllo di potenza moduli l'angolo di pala per minimizzare le fluttuazioni di coppia o potenza che risultano dalla turbolenza del vento.
In conformit? con la presente invenzione, un sistema generatore elettrico motorizzato con turbina a vento avente un controllo per modulare l?angolo di pala del rotore per mantenere una coppia o potenza di esercizio in vento turbolento, disposto alla sommit? di una torre, fornisce una componente di comando dell'angolo di pala che regoler? l'angolo di pala del rotore di turbina in una maniera da fornire uno smorzamento aerodinamico positivo della torre in risposta ad un segnale di movimento previsto indicativo del movimento longitudinale anticipato analiticamente della torre parallelo all'asse del rotore come una funzione filtrata del segnale di riferimento dell'angolo di pala.
In ulteriore accordo con la presente invenzione, l'ulteriore smorzamento positivo viene fornito da una componente di segnale di riferimento di angolo di pala correlata al segnale di riferimento dell'angolo di pala dalla funzione di trasferimento in cui KA ? il guadagno desiderato, TA approssima il ritardo del meccanismo dell'angolo del passo di pala, sono valori approssimati calcolati di rigidit?, massa e fattore di smorzamento rispettivamente della torre di turbina a vento.
La presente invenzione pu? essere realizzata in un modo analogico oppure pu? essere realizzata in un modo digitale, o con parti fisiche componenti digitali dedicate o come elementi di programma in un adatto calcolatore quale un microprocessore.
La presente invenzione fornisce una riduzione notevole nella risposta al modo primario ri flessione di una torre per turbina a vento dovuta all'accoppiamento tra la torre ed il sistema di controllo dell'angolo di pala correlato ad essa, con un minimo impatto sulla prestazione di generazione di potenza. La presente invenzione viene facilmente realizzata senza ulteriori elementi dinamici alla sommit? della torre di controllo, per mezzo di una semplice aggiunta di circuiti o di una semplice variazione nel programma di un calcolatore che controlla l'angolo di pala.
I precedenti ed altri scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diverranno pi? chiari alla luce della seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione esemplificative come illustrate nei disegni annessi in cui:
la Fig. 1 ? un diagramma a blocchi schematico semplificato di una turbina a vento che include un sistema di controllo dell'angolo del passo di pala avente una forma di realizzazione della presente invenzione incorporata in esso; e la Fig. 2 ? un diagramma teorico illustrante le caratteristiche strutturali di una torre per turbina a vento e di alcuni degli effetti di spinta su di essa.
Una forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione viene descritta come essa pu? essere realizzata in un sistema di controllo a molti modi per turbine a vento del tipo descritto nel gi? menzionato brevetto U.5.A. N? 4.193.005. Una descrizione generale del sistema di controllo descritto in detto brevetto viene dapprima data rispetto ai numeri di riferimento 10-104 nei disegni annessi, che sono gli stessi numeri di quelli di detto brevetto; i riferimenti tra parentesi alle figure si riferiscono alle figure di detto brevetto. Dopo di ci? il problema di interazione tra torre e controllo viene analizzato e vengono descritte forme di realizzazione dell'invenzione.
Riferendosi ora ai disegni annessi, una costruzione rappresentativa di turbina a vento consiste in due pale di rotore 10 identiche diametralmente opposte, che formano tipicamente un totale in lunghezza tra 30 m e 100 m, montate su una torre di supporto 12. I componenti meccanici, i dispositivi di controllo e l'apparecchiatura generatrice elettrica che compongono la turbina a vento sono contenuti in una gondola 14 supportata dalla torre 12. La costruzione delle turbine a vento e delle apparecchiature accessorie per esse, come i controlli di imbardata per orientare le pale nel vento prevalente, sono tutte cose ben note e non vengono descritte ulteriormente in questa relazione.
Le pale di rotore 10 della turbina sono montate su un mozzo 16 che ? collegato attraverso un albero d'accoppiamento 18 a bassa velocit? ad una apparecchiatura generatrice di elettricit? 20-32 che pu? includere una scatola ingranaggi, un albero ad alta velocit?, un generatore sincrono, un'apparecchiatura per collegare il generatore ad un carico (come la rete di energia di un servizio di energia elettrica), ed un circuito sincronizzatore di fase. L'apparecchiatura generatrice di elettricit? 20-32 fornisce un segnale di linea escluso/inserito su una linea di segnale 34 indicativa di quando il generatore ? collegato sulla linea alla rete di utilizzo.
Un controllo 36 dell'angolo del passo di pala, mostrato generalmente in Fig. 3 di detto brevetto, fornisce un segnale di angolo di pala desiderata o di riferimento_BR ad un meccanismo 38 elettroidraulico di variazione del passo su una linea 40. Il meccanismo 38 di variazione del passo fa si che le pale 10 raggiungano un angolo di pala effettivo (BP in detto brevetto) eguale al segnale BR dell'angolo di pala di riferimento sulla linea 40.
Segnali indicativi dei parametri operativi istantanei della turbina a vento sono forniti al controllo 36 dell'angolo del passo di pala. Un trasduttore 46 di velocit? del rotore associato con il mozzo 16 fornisce un segnale di velocit? di rotore NR su una linea 48. Un simile trasduttore 30 collegato ad un albero nel generatore sincrono fornisce un segnale di velocit? di generatore NG su una linea 52. Un trasduttore di coppia 54, che pu? comprendere estensimetri disposti sull'albero 18, oppure su un albero adatto entro l'apparecchiatura generatrice di elettricit? 20-32, fornisce un segnale QS di coppia dell'albero su una linea 56. Il segnale di coppia dell'albero sulla linea 56 pu? alte
essere fornito in qualsiasi altra maniera adatta, come rilevando la posizione reciproca di punti spostati assialmente sulla periferia dell'albero in una maniera ben nota. Il controllo 36 dell' angolo del passo di pala ? anche fornito di una pluralit? di segnali di riferimento fissi o variabili indicativi di una velocit? di riferimento del rotore a vuoto, limiti sull'accelerazione e la decelerazione del rotore ed un segnale di avviamento e di arresto indicativo di quando la turbina a vento deve essere operativa o messa in bandiera ed essenzialmente stazionaria. Questi segnali vengono descritti pi? completamente rispetto alla Fig. 2 di detto brevetto. Un sensore 74 della velocit? del vento, disposto sulla gondola 14, fornisce un segnale indicativo di una velocit? media del vento VW su una linea 76.
Quando la turbina a venta non ? in usa, le pale 10 sono posizionate al loro massimo angolo di passo 90? in modo che esse sono messe in bandiera. Cos? le pale non eserciteranno essenzialmente alcuna coppia sul mozzo 16. Quando la turbina a vento deve essere posta in uso, un segnale di avviamento fa si che i controlli a vuoto, di avviamento e di arresto 78-94 (non chiamati in questa maniera in detto brevetto e descritti pi? particolarmente nelle Figg. 4 e 5 di detto brevetto) diminuiscano gradualmente l'angolo di pala in.modo da accelerare il rotore ed in generatore verso condizioni di velocit? di esercizio senza stallo della pala o senza indurre grandi sollecitazioni di accelerazione. Una volta che il rotore della turbina a vento sta funzionando ad una velocit? angolare che ? correlata nel modo desiderato alla frequenza dell'energia elettrica generata che ? necessaria, la velocit? pu? quindi essere variata leggermente finch? l'apparecchiatura generatrice di elettricit? 20-32 sta funzionando in modo sincrono con la frequenza dell'energia elettrica sulla rete di utilizzo alla quale verr? in definita collegato il generatore. A questo punto nel tempo, il controllo viene spostato dal controllo a vuoto, di avviamento e di arresto 78-94 al controllo 10D di coppia dell'albero, descritto in dettaglio rispetto alla Fig. 6 di detto brevetto). Se la turbina a vento deve essere arrestata, il controllo ritorna ai controlli a vuoto, di avviamento ed arresto 78-94 in modo da far si che le pale vengano messe in bandiera senza eccessive sollecitazioni di decelerazione. Come descritto in detto brevetto, il segnale di regime di angolo di pala minimo BMN sulla linea 95 ? tale da provocare una variazione nell'angolo di pala necessaria a mantenere un regime fisso di accelerazione angolare del rotore durante l'avviamento, per mantenere l'appropriata velocit? di rotazione angolare durante la marcia a vuoto, e per mantenere un regime fisso di decelerazione angolare del rotore durante l'arresto.
Quando l'apparecchiatura generatrice di elettricit? 20-32 ? messa in fase sincrona con la tensione sulla rete di energia (stessa frequenza, ampiezza,e fase), l'apparecchiatura ? collegata alla rete di energia ed un segnale appare sulla linea 34 per indicare che la turbina a vento ? in linea. La transizione tra il funzionamento in linea ed il funzionamento fuori linea viene effettuata mediante un selettore di modo 96 (descritto in maggiore dettaglio rispetto alla Fig. 7 di detto brevetto) che risponde al segnale di linea escluso/inserito 34. Quando ci? si verifica, il selettore di modo 96 applica un segnale BQ di regime d'angolo di pala di coppia dell'albero su una linea 98 (non tenendo conto del perfezionamento dell'invenzione che viene descritta qui appresso) ad una linea 1Q2 ove diventa il segnale di regime di riferimento di angolo di pala BR; ma quando la turbina a vento ? fuori linea, l'assenza del segnale sulla linea 34 fa si che la linea 102 sia rispondente al segnale di regime minimo BMN su una linea 93. Quando la turbina a vento ? in linea, il segnale di regime di angolo di pala di coppia sulla linea 98 ? tale che estrarr? la potenza massima dalla turbina a v/ento fino al v/alore di potenza di esercizio per tutte le v/elocit? del vento tra l'inserimento ed il distacco; alle velocit? di vento di esercizio, il segnale sulla linea 98 viene variato per mantenere la coppia d'albero rilevata (o potenza) al valore di riferimento (di esercizio).
Il segnale di regime d'angolo di pala desiderato prescelto, il segnale di regime di riferimento dell'angolo di pala BR sulla linea 102, viene convertito nel segnale di riferimento di angolo di pala BR sulla linea 40 per mezzo di un integratore 104 (descritto pi? completamente con riferimento alla Fig. 8 in detto brevetto). L'integratore 104 include un apparecchio per limitare il regime di variazione del segnale sulla linea 40 nonch? per limitare le sue grandezze massime positiva e negativa. _
La descrizione finora effettuata rispetto ai numeri di riferimento 10-104 ? descrittiva di un sistema di controllo esemplificativo della tecnica precedente in cui la presente invenzione pu? essere messa in pratica. Questa descrizione ? un riassunto di quella del brevetto sopra menzionato. Come descritto brevemente in precedenza, l'accoppiamento avverso tra il modo di pressione primario della torre di supporto 12 ed il sistema di controllo della turbina a vento descritto finora viene alleviato dalla presente invenzione attraverso lo espediente di fornire ulteriori componenti di comando di riferimento dell'angolo di pala per provocare variazioni incrementali di spinta che sono previste essere in fase con la velocit? della sommit? della torre, in modo da fornire ulteriore smorzamento aerodinamico positivo alla torre. Ci? aiuta a smorzare via qualsiasi oscillazione della torre indotta da perturbazioni sul carico delle pale e la correzione proporzionata dell'angolo di pala come viene provocata da turbolenza di vento imprevendibile.
Per un'analisi linearizzata del problema dell'accoppiamento del controllo dell'angolo di pala e torre di turbina a vento a cui si allude in precedenza, si fa riferimento alla Fig. 2. In essa l'apparecchio a torre 22D rappresenta la torre 12, la gondola 14 e tutti gli altri apparecchi disposti alla sommit? della torre (incluse le pale 10). La Fig. 2 illustra la risposta della torre come conseguenza di una spinta incrementale sulle pale (assialmente, parallelamente all'albero del mozzo del rotore). Una spinta incrementaleAl ? rappresentata da una linea 221; l'effetto di tale spinta ? ridotto in 222 dall'effetto di smorzamento illustrato da una linea 223 e l'effetto di rigidit? illustrato da una linea 234. La spina effettiva netta rappresentata da una linea 223 provocher? una variazione nell'accelerazione rappresentata da una linea 226 in una maniera correlata inversamente alla massa 227 della torre. L'accelerazione indicata in questa relazione come Z , avviene nella direzione dell'asse del mozzo, ed ? di una polarit? dipendente dalla direzione della spinta incrementale ??. L'integrale 228 dell'accelerazione incrementale 226 risulta in una velocit? incrementale Z 229.
L'integrazione 23D della velocit? incrementale 229 risulta in una posizione incrementale 231 dell'apparecchio alla sommit? della torre. La posizione incrementale 231 ? rappresentativa di una variazione avvicinandosi od allontanandosi da una posizione di riposo della torre entro la quale la sollecitazione nella direzione Z ? nulla. Se la torre viene piegata in modo che il suo apparecchia ? ulteriormente distaccato dalla posizione di riposo, la rigidit? ? equivalente ad una resistenza alla spinta; ci? viene rappresentato dal blocco 232 in cui
KT rappresenta la rigidit? effettiva della torre.
La velocit? incrementale della torre 229 ? correlata dal rapporto di smorzamento effettivo DT della torre 233 alla spinta negativa equivalente in una maniera nota. Tuttavia il movimento della torre 229 provoca a"nche una variazione nella velocit? del vento relativa 234. Cos? se vi ? un aumento nella velocit? del vento, il vento in effetti soffier? sulla torre nella direzione pi? Z, in modo che la velocit? netta relativa del vento sulle pale stesse ? inferiore di quanto sarebbe se la torre fosse incapace di muoversi nella direzione Z.
Questa analisi ? un'investigazione semplificata e linearizzata dell'effetto di una tale raffica di vento sulla torre, inclusi gli effetti correttivi forniti dal sistema di controllo della Fig. 1, il controllo 36 dell'angolo del passo di pala ed il meccanismo 38 di variazione del passo che sono rappresentati in una maniera idealizzata (nella maniera descritta qui appresso) dai blocco 233.
La spinta (forza sulle pale parallela all'asse di rotazione delle pale) ? una funzione dell'angolo di pala (B), della velocit? del vento (VUI), e della velocit? del rotore (NR). Per piccole perturbazioni attorno ad un punto operativo allo stato stazionario, la variazione nella spinta (?T) viene espressa da:
Una simile espressione per la variazione nella coppia del rotore (?QR) ?:
2)
Nelle espressioni (1) e (2) "d" denota la derivata parziale.
L'effetto di un generatore elettrico che alimenta una grande rete di utilizza pu? essere paragonato ad un motore che comanda un volano infinito ad una velocit? nominale. A causa di ci? ed a causa del fatto che vi ? un'elasticit? sufficiente nell'albero tra il rotore ed il generatore, la velocit? del rotore della turbina a vento ? essenzialmente costante (ANR = 0). Per un controllo di potenza ideale (un controllo che ? capace di fornire una regolazione completa ed istantanea dell'angolo di pala per le variazioni in potenza o coppia), quando si opera al di sopra della velocit? del vento di esercizio, la coppia del rotore ? anche costante (AQR = 0). Perci?, dall'espressione (2) (3)
e (4)
Sostituendo l'espressione (4) nell'espressione (1) per il caso in cui l'ultimo termine (ANR) = D,
(5)
(6)
Per un angolo di pala fisso?? = D, si ha cos?
(7)
in modo che lo smorzamento aerodinamico della torre in tal caso sar? semplice mente:
(8)
Lo smorzamento aerodinamico dell'espressione (8) ? dello stesso senso dello smorzamento strutturale positivo della torre e si aggiunge ad esso.
D'altra parte con uncontrollo effettivo di potenza in posizione, in modo che l'angolo di pala non ? fisso, lo smorzamento aerodinamico sulla torre ? molto pi? complesso. Considerando un controllo di potenza ideale dall'espressione (6), lo smorzamento aerodinamico totale ?:
Riferendosi ora alla Fig. 2, l'espressione (1) viene riportata nei blocchi 240-243 della parte di effetto di spinta 236 che assieme con il controllo idealizzato 235 ? anche rappresentativo dell'espressione (9) purch? si assuma che la variazione nella velocit? del rotore (ANR) ? nulla. Si noti che una componente ?? negativa (se aggiunta a ?T alla linea 221, Fig. 2) sarebbe dello stes so senso dello smorzamento strutturale positivo sulla linea 223 e si aggiungerebbe ad esso.
Cos? la Fig. 2 ? un'espressione dell'effetto della raffica di vento sulla torre, inclusa la dinamica della torre, l'effetto del vento sulle pale, e l'effetto della variazione proporzionata potenza/coppia che opera attraverso una unit? di controllo di potenza idealizzata che varia l'angolo di pala come conseguenza di tale raffica di vento. L'analisi di un'ampia variet? di configurazioni di torre e di controllo, incluse le caratteristiche strutturali della torre, l'aerodinamica della turbina a vento e le caratteristiche di risposta del controllo di un controllo idealizzato, mostreranno che l'effetto totale della spinta incrementale come conseguenza di una raffica di vento risulta nello smorzamento negativo in modo che la torre ? instabile.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, una componente di segnale di regime di riferimento di angolo di passo di pala correttiva viene sommata come il segnale BQ di regime di riferimento di angolo di passo di pala controllo di coppia/potenza sulla linea 98 in una maniera tale da fornire ulteriore smorzamento al movimento della torre nel suo modo di flessione primario, su una base di una stima del movimento della torre che risulter? da una componente incrementale dell'angolo di pala che risulta dalla reazione del controllo coppia/potenza ad una raffica di vento (per esempio 235, Fig. 2).
Riferendosi alla Fig. 1, il segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala sulla linea 40 viene applicato ad un filtro di ritardo 250 le cui caratteristiche si avvicinano al ritardo effettivo del meccanismo elettroidraulico 3B di variazione del passo. Ci? fornisce un segnale di riferimento filtrato (BLn) dell'angolo di pala su una linea 251 ad un amplificatore 252 che ha un guadagno equivalente alla derivata parziale della coppia rispetto all'angolo di pala (e perci? ? rappresentativo del blocco 241 in Fig. 2). Ci? fornisce un segnale di punta incrementale su una linea 253 che ? equivalente al segnale di spinta incrementale (AD sulla linea 221 della Fig. 2, e viene applicato attraverso un filtro 254 che ? un modello della struttura della torre di controllo in modo da fornire una componente di segnale correttivo di regime di riferimento dell'angolo del passo di pala su una linea 255 che risulta in una componente di spinta incrementale che fornisce lo smorzamento positivo aerodinamico alla torre descritta rispetto alla Fig. 2 qui in precedenza. Entro il filtro 254 i fattori M, K, D sono equivalenti calcolati e stimati della massa effettiva, della costante elastica e del fattore di smorzamento della torre per turbina a vento (come illustrata entro l'apparecchio di torre 220 della Fig. 2). Per la realizzazione in una maniera analogica, la linea di segnale 253 alimenta un amplificatore che fornisce le funzioni di una giunzione di sommazione 256 con un guadagno 257 di 1/M, la cui uscita sulla linea 255 viene alimentata ad un integratore 258 e di qui su una linea 259 ad un secondo integratore 260. Il segnale sulla linea 259 viene applicato ad un amplificatore 261 avente un guadagno D, la cui uscita su una linea 262 viene alimentata allo ingresso 256 della giunzione di sommazione dell'amplificatore. In modo simile l'uscita dell?integratore 260 su una linea 263 viene alimentata attraverso un amplificatore 264 avente un guadagno di K, la cui uscita su una linea
265 viene anche applicata all'entrata di sommazione 256 dell'amplificatore.
Nell'apparecchio effettivo il guadagno 252 viene regolato per l'effetto desiderato e generalmente sar? superiore a dT/dB; il guadagno totale desiderato del filtro viene chiamato in questa relazione KA. Naturalmente il guadagno 252 potrebbe essere fornito entro il filtro di ritardo 250 nella maniera usuale ben nota; la sua illustrazione separata in Fig. 1 serve a chiare la funzione che viene effettuata.
Il filtro totale incluso il modello di torre 254 in unione con il filtro di ritardo 250 ed il guadagno 252 illustrato in Fig. 1 ha la seguente funzione di trasferimento:
(10)
in cui KA ? il guadagno totale che pu? essere regolato per fornire il grado di smorzamento desiderato della torre. In effetti l'invenzione pu? essere messa in pratica semplicemente applicando una versione ritardata del segnale di riferimento BR di angolo di pala sulla linea 40 a qualsiasi mezzo elaboratore di segnale che possa fornire la funzione di trasferimento dell'espressione (10). Per esempio in un sistema di controllo dell'angolo del passo di pala per turbina a vento che viene realizzato utilizzando un opportuno calcolatore programmato, l'aggiunta al programma di calcolatore richiesta per aggiungere la presente invenzione ad una versione a calcolatore programmato del sistema di controllo del brevetto sopra menzionato pu? essere come viene riportato qui appresso.
Programma di filtro
La prima fase del programma di filtro semplicemente sorpassa il programma ogni volta che la turbina a vento non ? in linea (vale a dire non vi ? equivalente di indicatore individuale al segnale sulla linea 34 indicante che il sistema ? in linea). La seconda fase del programma fornisce il segnale di riferimento dell'angolo di pala filtrato mediante un ben noto algoritmo di ritardo, in cui TA ? un equivalente della costante di tempo del filtro 230 in Fig. 1, come correlata al tempo di ciclo del calcolatore (che pu? essere dello ordine di 50 millisecondi circa). Nel programma "n" denota il valore corrispondente per il ciclo corrente mentre "m" denota il valore correlato nel ciclo immediatamente precedente. La terza fase del programma semplicemente aggiorna il valore del segnale di riferimento dell'angolo di pala filtrato per l'uso nel ciclo successivo. La quarta fase del programma fornisce il guadagno dello amplificatore 252 in Fig. 1 (oppure il guadagno complessivo desiderato KA).
La quinta fase del programma fornisce la sommatoria dell'ingresso di sommazione 256; si noti che come ? vero in qualsiasi realizzazione di calcolatore di un sistema a retroazione, il valore di retroazione pu? soltanto essere generato con valori di componente forniti nel ciclo immediatamente precedente: poich? questi valori cambiano soltanto leggermente in un tempo di ciclo del calcolatore, ci? non influenza le prestazioni complessive in alcuna maniera misurabile. La fase 6 fornisce il guadagno dell'amplificatore 257 e la fase
7 fornisce l'integrazione 258 ove il valore K1 ? una costante di tempo equivalente per il tempo del ciclo del calcolatore in maniera ben nota. In modo simile la fase 8 fornisce l'integrazione 260 della fig. 1. Le fasi 9 e 10 aggiornano i valori dei fattori di movimento e di distanza per l'uso in un ciclo successivo. La fase 11 fornisce una sommatoria equivalente alla giunzione di sommazione 266 in Fig. 1 e la fase 12 indica la fine dell'operazione (ritorno alle altre parti del programma) in una maniera ben nota. In un caso tipico, la previsione del segnale di riferimento dell'angolo di pala (linea 40, Fig. 1) pu? essere preferita da accogliere in un calcolatore digitale che pu? effettuare notevole sorveglianza di autodiagnosi, correzione del modo di avaria e controllo di arresto. In un tal caso la presente invenzione pu? preferibilmente essere realizzata dal precedente programma filtro entro tale calcolatore digitale. In un caso in cui si impieghi un sistema analogico (generalmente del tipo mostrato in Fig. 1) per generare il segnale di riferimento dell'angolo di pala, un apparecchio analogico capace di realizzare la funzione di trasferimento dell'espressione 10 riportata in precedenza, sia del tipo mostrato in Fig. 1 od altrimenti, pu? anche essere impiegato. Oppure si pu? utilizzare ogni qualvolta sia appropriato un apparecchio digitale dedicato di opportuno tipo. TUtto ci? pu? essere fornito bene entro le conoscenze della tecnica utilizzando apparecchi e tecnologie che sono facilmente disponibili alla luce dei precedenti principi.
Un'altra maniera di considerare la presente invenzione ? che essa fornisce una stima prevedibile del movimento incrementale della torre che pu? risultare come conseguenza di una variazione nell'angolo di pala. Come tale essa ? una versione analitica grossolana della soluzione descritta nella domanda di brevetto depositata in pari data dalla stessa richiedente dal titolo "Sistema di smorzamento di una torre per turbina a vento rispondente al suo movimento". Cos? il segnale Z sulla linea 255 o nella fase 6, pu? essere considerato un segnale di accelerazione prevista generato dal filtraggio del segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala con la funzione di trasferimento dell?espressione (10) riportata in precedenza.
Si noti che l'integrazione 104 della sommatoria sulla linea 98a della componente di modulazione coppia/potenza sulla linea 98 e della componente di smorzamento sulla linea 255 risultain una componente del segnale di riferimento dell'angolo di pala per lo smorzamento che ? una funzione della velocit? (Z). Perci? il segnale di velocit? prevista sulla linea 259 potrebbe essere sommato con l'uscita dell'integratore 104 invece di sommare il segnale di accelerazione prevista con il regime di riferimento dell'angolo del passo di pala prima dell'integratore 104. Nell'uno o nell'altro caso la relazione della componente del segnale di smorzamento con il segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala ? quella dell'espressione (10) riportata in precedenza, ma con S al posto di S2 al numeratore. L'invenzione pu? essere usata anche nel modo fuori linea se lo si desidera. Il fattore significativo ? che il movimento previsto fornisce una componente dell'angolo del passo di pala che risulta in una componente di spinta per lo smorzamento aerodinamico positivo.

Claims (3)

RIVENDICAZIONI
1. Sistema di turbina a vento per generare energia elettrica comprendente: una torre; un rotore disposto su detta torre includente pale disposte per ruotare attorno ad un asse ed un meccanismo di variazione dell'angolo del passo di pala; mezzi per fornire un segnale effettivo coppia/potenza indicativo della coppia/potenza effettiva generata da detto sistema di turbina a vento; e mezzi elaboratori di segnale per fornire un segnale di riferimento coppia/potenza indicativo della coppia/potenza generata desiderata, e per fornire un segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala come funzione della differenza tra detto segnale coppia/potenza effettiva e detto segnale coppia/potenza di riferimento, caratterizzato dal fatto che detto elaborazione di segnale comprende mezzi per fornire detto segnale di riferimento dell'angolo di passo di pala come combinazione di una componente di segnale di smorzamento correlata ad una funzione filtrata di detto segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala e di una componente di segnale di controllo coppia/potenza che ? detta funzione della differenza tra detto segnale coppia/potenza effettiva e detto segnale coppia/potenza di riferimento.
2. Sistema di turbina a vento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto chedetti mezzi di elaborazione di segnale comprendono mezzi per fornire detto componente del segnale di smorzamento filtrando detto segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala con la funzione di trasferimento
in cui 5 ? l?Operatore di LaPlass, TA ? una costante di tempo che si approssima al ritardo di detto meccanismo di variazione del passo nel rispondere a detto segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala, e K, M e D approssimano rispettivamente la rigidit?, la massa e la costante di smorzamento di detta torre e dell'apparecchio disposto su di essa, e per fornire detta componente del segnale di controllo coppia/potenza come funzione integrale della differenza tra detto segnale di coppia/potenza effettiva ? detto segnale di coppia/potenza di riferimento.
3. Sistema di turbina a vento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta mezzo elaboratore di segnale comprende mezzi per fornire un segnale di movimento previsto della torre filtrando detto segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala con la funzione di trasferimento
in cui S ? l'Operatore di LaPlass, TA ? una costante di tempo che si approssima al ritardo di detto meccanismo di variazione del passo nel rispondere a detto segnale di riferimento dell'angolo del passo di pala, e
approssimano rispettivamente la rigidit?, la massa e la costante di smorzamento di detta torre e dell'apparecchio disposto su di essa, per fornire un segnale di regime di riferimento dell'angolo del passo di pala come sommatoria di detto segnale di movimenta previsto della torre con un segnale indicativo della diffe renza tra detto segnale di coppia/potenza effettiva e detto segnale di coppia/ potenza di riferimento, e per fornire detto segnale di riferimento dello angolo del passo di pala come funzione integrale di detto segnale di regime di riferimento dell'angolo del passo di pala,
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Families Citing this family (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4515525A (en) * 1982-11-08 1985-05-07 United Technologies Corporation Minimization of the effects of yaw oscillations in wind turbines
US4545728A (en) * 1983-08-30 1985-10-08 Cheney Jr Marvin C Wind turbine generator with improved operating subassemblies
US4703189A (en) * 1985-11-18 1987-10-27 United Technologies Corporation Torque control for a variable speed wind turbine
US4700081A (en) * 1986-04-28 1987-10-13 United Technologies Corporation Speed avoidance logic for a variable speed wind turbine
US4966525A (en) * 1988-02-01 1990-10-30 Erik Nielsen Yawing device and method of controlling it
US4815936A (en) * 1988-07-05 1989-03-28 United Technologies Corporation Wind turbine shutdown system
US5278773A (en) * 1990-09-10 1994-01-11 Zond Systems Inc. Control systems for controlling a wind turbine
GB2308867A (en) * 1995-12-05 1997-07-09 John Arthur Howard Automatic wind turbine control
DE19731918B4 (de) * 1997-07-25 2005-12-22 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Windenergieanlage
CA2318386C (en) * 1998-01-14 2008-10-21 Dancontrol Engineering A/S Method for measuring and controlling oscillations in a wind turbine
US7536238B2 (en) * 2003-12-31 2009-05-19 Sd3, Llc Detection systems for power equipment
DE10011393A1 (de) * 2000-03-09 2001-09-13 Tacke Windenergie Gmbh Regelungssystem für eine Windkraftanlage
DE10016912C1 (de) * 2000-04-05 2001-12-13 Aerodyn Eng Gmbh Turmeigenfrequenzabhängige Betriebsführung von Offshore-Windenergieanlagen
DE10113038C2 (de) 2001-03-17 2003-04-10 Aloys Wobben Turmschwingungsüberwachung
DE10113039B4 (de) * 2001-03-17 2017-12-07 Aloys Wobben Windenergieanlage
US7160083B2 (en) * 2003-02-03 2007-01-09 General Electric Company Method and apparatus for wind turbine rotor load control
US6888262B2 (en) * 2003-02-03 2005-05-03 General Electric Company Method and apparatus for wind turbine rotor load control
US7004724B2 (en) * 2003-02-03 2006-02-28 General Electric Company Method and apparatus for wind turbine rotor load control based on shaft radial displacement
US7322794B2 (en) * 2003-02-03 2008-01-29 General Electric Company Method and apparatus for condition-based monitoring of wind turbine components
CN100400861C (zh) * 2004-02-27 2008-07-09 三菱重工业株式会社 风力发电装置及其主动式减振方法以及风车塔架
NO20041208L (no) * 2004-03-22 2005-09-23 Sway As Fremgangsmate for reduskjon av aksialkraftvariasjoner for rotor samt retningskontroll for vindkraft med aktiv pitchregulering
US7317260B2 (en) * 2004-05-11 2008-01-08 Clipper Windpower Technology, Inc. Wind flow estimation and tracking using tower dynamics
AT504818A1 (de) * 2004-07-30 2008-08-15 Windtec Consulting Gmbh Triebstrang einer windkraftanlage
FI118027B (fi) * 2004-08-11 2007-05-31 Abb Oy Menetelmä tuulivoimalan yhteydessä
US7309930B2 (en) * 2004-09-30 2007-12-18 General Electric Company Vibration damping system and method for variable speed wind turbines
CN101351606A (zh) * 2005-05-13 2009-01-21 特雷西·利文斯顿 结构塔
US8649911B2 (en) * 2005-06-03 2014-02-11 General Electric Company System and method for operating a wind farm under high wind speed conditions
BRPI0520373A2 (pt) 2005-07-18 2009-05-05 Clipper Windpower Technology estimador de fluxo de fluido e rastreamento usando dinámica de torre
US7476985B2 (en) * 2005-07-22 2009-01-13 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Method of operating a wind turbine
US7342323B2 (en) * 2005-09-30 2008-03-11 General Electric Company System and method for upwind speed based control of a wind turbine
NO325856B1 (no) * 2005-11-01 2008-08-04 Hywind As Fremgangsmåte for demping av ustabile frie stivlegeme egensvingninger ved en flytende vindturbininstallasjon
CN101432216B (zh) 2005-12-30 2012-08-29 通用风能有限责任公司 用于将风力涡轮机组件起吊到塔顶部的设备
WO2007104306A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Vestas Wind Systems A/S A method and control system for reducing the fatigue loads in the components of a wind turbine subjected to asymmetrical loading of the rotor plane
US7425771B2 (en) * 2006-03-17 2008-09-16 Ingeteam S.A. Variable speed wind turbine having an exciter machine and a power converter not connected to the grid
CN101401294B (zh) * 2006-03-17 2013-04-17 英捷电力技术有限公司 具有激励器设备和不连接至电网的功率变换器的变速风机
US7437264B2 (en) * 2006-06-19 2008-10-14 General Electric Company Methods and apparatus for balancing a rotor
DE102006040970B4 (de) * 2006-08-19 2009-01-22 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage
NO335851B1 (no) * 2006-08-22 2015-03-09 Hywind As Fremgangsmåte ved vindturbininstallasjon for demping av tårnsvingninger
JP4365394B2 (ja) * 2006-09-20 2009-11-18 株式会社日立製作所 風力発電システムおよびその運転方法
US8069634B2 (en) * 2006-10-02 2011-12-06 General Electric Company Lifting system and apparatus for constructing and enclosing wind turbine towers
US20080080946A1 (en) * 2006-10-02 2008-04-03 Tracy Livingston Expansion pin system for a wind turbine structural tower
WO2008042410A2 (en) * 2006-10-02 2008-04-10 Wind Tower Systems, Llc Drive pin system for a wind turbine structural tower
NZ576624A (en) * 2006-10-24 2011-02-25 Vestas Wind Sys As A method for damping tower oscillations, an active stall controlled wind turbine and use hereof
EP2097642B1 (en) 2006-12-08 2013-08-21 Vestas Wind Systems A/S A method for damping edgewise oscillations in one or more blades of a wind turbine, an active stall controlled wind turbine and use hereof
EP2115299B1 (en) 2006-12-28 2011-03-16 Clipper Windpower, Inc. Wind turbine damping of tower resonant motion and symmetric blade motion using estimation methods
EP2132437B2 (en) 2007-03-30 2018-10-03 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with pitch control
ATE539259T1 (de) * 2007-05-31 2012-01-15 Vestas Wind Sys As Windturbine mit resonanzsteuersystem
DK2000667T3 (da) 2007-06-04 2011-10-10 Siemens Ag Fremgangsmåde og indretning til at styre belastningsreduktionen for en vindturbinerotor
DE102007026995C5 (de) * 2007-06-07 2017-03-30 Senvion Gmbh Drehzahlbestimmung
ES2553578T3 (es) * 2007-07-14 2015-12-10 Vestas Wind Systems A/S Control de rotor durante un procedimiento de parada de una turbina eólica
GB2451093B (en) * 2007-07-17 2009-12-02 Royal Shakespeare Company Oscillation damper
EP2063110B2 (en) 2007-11-26 2019-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Method of damping tower vibrations of a wind turbine and inclination control system
DE102008012957A1 (de) * 2008-03-06 2009-09-10 Repower Systems Ag Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
AU2009228374A1 (en) * 2008-03-24 2009-10-01 Nordic Windpower Limited Turbine and system for generating power from fluid flow and method therefor
EP2107236B1 (en) 2008-04-02 2014-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Method of damping tower vibrations of a wind turbine and control system for wind turbines
US7942629B2 (en) * 2008-04-22 2011-05-17 General Electric Company Systems and methods involving wind turbine towers for power applications
US8016268B2 (en) * 2008-05-30 2011-09-13 Wind Tower Systems, Llc Wind tower service lift
EP2133563A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Method for the determination of a nacelle-inclination
ES2374666T3 (es) * 2008-07-16 2012-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Método y disposición para amortiguar oscilaciones de torre.
CA2746880A1 (en) * 2008-12-15 2010-07-01 Wind Tower Systems, Llc Structural shape for wind tower members
GB2466649B (en) 2008-12-30 2014-01-29 Hywind As Blade pitch control in a wind turbine installation
EP2372147B1 (en) * 2009-01-22 2012-07-11 Vestas Wind Systems A/S Control of rotor during a stop process of a wind turbine
US8178986B2 (en) * 2009-03-18 2012-05-15 General Electric Company Wind turbine operation system and method
US9478987B2 (en) * 2009-11-10 2016-10-25 Siemens Aktiengesellschaft Power oscillation damping employing a full or partial conversion wind turbine
BRPI1000028A2 (pt) * 2010-01-15 2016-02-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd turbina de gerador eólico e método de inicialização do mesmo.
CN102782318B (zh) * 2010-02-05 2016-04-27 维斯塔斯风力系统集团公司 运行风力发电站的方法
NZ607114A (en) * 2010-09-28 2014-10-31 Siemens Ag Power oscillation damping by a converter-based power generation device
US8169098B2 (en) * 2010-12-22 2012-05-01 General Electric Company Wind turbine and operating same
DE102011118831A1 (de) * 2011-11-18 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einer Energieerzeugungsanlage
ES2491015B1 (es) * 2012-09-28 2015-09-17 Acciona Windpower, S.A. Método de control de aerogenerador
EP2803853B1 (en) * 2013-05-17 2015-09-02 Siemens Aktiengesellschaft Damping wind turbine tower oscillations using gyroscopic forces
US9518560B2 (en) * 2013-05-28 2016-12-13 Siemens Aktiengesellschaft Method to individually optimize respective pitch angles of a plurality of blades in a wind turbine
US9551321B2 (en) * 2013-06-26 2017-01-24 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine
US9587629B2 (en) * 2014-06-30 2017-03-07 General Electric Company Methods and systems to operate a wind turbine system using a non-linear damping model
DK201470481A1 (en) * 2014-08-13 2015-08-17 Vestas Wind Sys As Improvements relating to wind turbine operation
CN107076114B (zh) * 2014-08-13 2019-08-27 维斯塔斯风力系统集团公司 与确定风力涡轮机中的转子失衡有关的改进
US9784241B2 (en) * 2014-08-25 2017-10-10 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine
KR102411521B1 (ko) * 2015-11-10 2022-06-21 대우조선해양 주식회사 풍력발전기 타워의 진동저감 제어시스템
US10982651B2 (en) * 2016-02-24 2021-04-20 Vestas Wind Systems A/S Damping of a wind turbine tower oscillation
US9970417B2 (en) * 2016-04-14 2018-05-15 General Electric Company Wind converter control for weak grid
CN110352300B (zh) 2017-03-01 2021-09-21 维斯塔斯风力系统集团公司 用于监测风力涡轮机系统的性能的方法及风力涡轮机系统
US11098695B2 (en) 2017-03-21 2021-08-24 Vestas Wind Systems A/S System and method to manage torsional oscillation of a wind turbine tower
WO2019114897A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Vestas Wind Systems A/S Tower damping in wind turbine power production
EP3667074A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Device and method of damping front and backward movements of a tower of a wind turbine
DE102019105296A1 (de) * 2019-03-01 2020-09-03 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, Reglerstruktur, Windenergieanlage und Windpark
US11208986B2 (en) 2019-06-27 2021-12-28 Uptake Technologies, Inc. Computer system and method for detecting irregular yaw activity at a wind turbine
US10975841B2 (en) * 2019-08-02 2021-04-13 Uptake Technologies, Inc. Computer system and method for detecting rotor imbalance at a wind turbine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2823525C2 (de) * 1978-05-30 1985-05-09 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nuernberg Ag, 8000 Muenchen Windenergieanlage und Verfahren zu deren Errichten
US4189648A (en) * 1978-06-15 1980-02-19 United Technologies Corporation Wind turbine generator acceleration control
US4161658A (en) * 1978-06-15 1979-07-17 United Technologies Corporation Wind turbine generator having integrator tracking
US4160170A (en) * 1978-06-15 1979-07-03 United Technologies Corporation Wind turbine generator pitch control system
US4193005A (en) * 1978-08-17 1980-03-11 United Technologies Corporation Multi-mode control system for wind turbines

Also Published As

Publication number Publication date
FI831031A0 (fi) 1983-03-25
ZA831632B (en) 1983-11-30
AU1248183A (en) 1983-10-06
GB8305994D0 (en) 1983-04-07
IT8320367A0 (it) 1983-03-30
FI831031L (fi) 1983-10-03
ES8407337A1 (es) 1984-09-16
DE3308564A1 (de) 1983-10-13
SE8301552D0 (sv) 1983-03-22
GB2117934B (en) 1986-01-08
ES521001A0 (es) 1984-09-16
SE8301552L (sv) 1983-10-03
FR2524570B1 (fr) 1986-01-17
NO830945L (no) 1983-10-03
IL68114A0 (en) 1983-06-15
DK136683A (da) 1983-10-03
AU552913B2 (en) 1986-06-26
IN158266B (it) 1986-10-11
JPS58178885A (ja) 1983-10-19
BR8301456A (pt) 1983-11-29
KR840004221A (ko) 1984-10-10
FR2524570A1 (fr) 1983-10-07
GB2117934A (en) 1983-10-19
IT1163196B (it) 1987-04-08
CA1186393A (en) 1985-04-30
US4435647A (en) 1984-03-06
NL8301059A (nl) 1983-11-01
DK136683D0 (da) 1983-03-25

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