JP2002510951A - Method and apparatus for limiting current and excess output from AC induction generators - Google Patents

Method and apparatus for limiting current and excess output from AC induction generators

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JP2002510951A
JP2002510951A JP2000541760A JP2000541760A JP2002510951A JP 2002510951 A JP2002510951 A JP 2002510951A JP 2000541760 A JP2000541760 A JP 2000541760A JP 2000541760 A JP2000541760 A JP 2000541760A JP 2002510951 A JP2002510951 A JP 2002510951A
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connection
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ヘンリクセン、カーステン
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ミターテクニク エー/エス
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、風力タービン、又は再生可能エネルギー利用のための同様な発電システムの配電網接続電流及び余剰出力を制限するための方法を含み、そのシステムの電気発電機は、交流誘導発電機である。発電機はサイリスタを基にした種類の、可変の電子制御の電気コネクタによって、配電網に連結される。そして、発電機の位相角を加えたその受け入れ角度が、実際の接続度を決定する。本発明の技術は、配電網適合性に関して、接続過程の間、さもなければ所望された量より発電機発電量が高い運転の間、発電機が可変の、配電網に独立のダンプ負荷を負わされる点において独特である。このダンプ負荷は、比較的広い出力範囲内で段階的、或いは連続的に制御される。 The present invention includes a method for limiting the grid connection current and excess output of a wind turbine or similar power generation system for renewable energy utilization, wherein the electric generator of the system comprises: It is an AC induction generator. The generator is connected to the grid by a variable electronically controlled electrical connector of the thyristor-based type. Then, the acceptance angle obtained by adding the phase angle of the generator determines the actual degree of connection. The technique of the present invention relates to grid compatibility, where the generator is subject to a variable, grid independent dump load during the connection process, or during operation when the generator output is higher than desired. Is unique in that This dump load is controlled stepwise or continuously within a relatively wide output range.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (技術分野) 本発明は、風力タービン、又は再生可能エネルギー利用のための同様な発電シ
ステムの配電網接続電流及び余剰出力を制限するための方法を含み、この方法は
請求項1に記載したように、より特別な性質を持っている。 また本発明は、この技術を使用するための、電子的に制御可能な出力分流加減
器(power diverter)(電気ブレーキ負荷)を含む。
TECHNICAL FIELD The present invention comprises a method for limiting the grid connection current and excess power of a wind turbine or similar power generation system for renewable energy utilization, the method comprising the steps of claim 1 As noted, it has more special properties. The invention also includes an electronically controllable power diverter (electric brake load) for using this technique.

【0002】 (背景技術) 誘導電動機が同期速度より速い速度で駆動される場合、それは、主軸の付加さ
れた機械的軸出力を、電力に変換する発電装置として機能する。 原動機(ここでは誘導発電機)が交流配電網に結合される場合、生成電流は配
電網に受け入れられる。 この効果は、例えば最新の風力タービンや再生可能なエネルギー資源を利用し
た同様のエネルギーシステムにおいて使用されている。 しかしながら、発電機において使用される誘導電動機が、この目的のために特
別に開発されることは、注目されるべきである。
BACKGROUND ART When an induction motor is driven at a speed higher than a synchronous speed, it functions as a power generator for converting an added mechanical shaft output of a main shaft into electric power. If the prime mover (here, an induction generator) is coupled to an AC grid, the generated current is accepted by the grid. This effect is used, for example, in modern wind turbines and similar energy systems that utilize renewable energy resources. However, it should be noted that induction motors used in generators are specially developed for this purpose.

【0003】 風の様々な及び不安定な性質のため、風力タービンによって生成される電力は
、当然変化する。 配電網との接続は、主要な技術的な困難性を提示する。タービンがほとんど負
荷のない状態で回転している時、大抵の場合、風量が増大している間に、接続は
行われる。理想的には、他のいかなる制御可能な運転パラメータと同様に、風速
を制御することは可能であろう。その後、タービンローターが同期速度で回転す
る正確なポイントまで、風速はゆっくり上昇され得る。 一旦、発電機が配電網と同調すると、それから、リレー、或いは、ある同様な
単純な電気スイッチ機構を通じて、配電網における出力サージ(power surge)、
又は、風力システムにおけるトルクの不連続を引き起こすことなく、発電機は配
電網に結合され得る。 もちろん実際問題として、風速は制御因子でないので、この方法は不可能であ
る。
[0003] Due to the various and unstable nature of the wind, the power generated by the wind turbine naturally changes. Connecting to the power grid presents major technical difficulties. When the turbine is running with almost no load, the connection is usually made while the airflow is increasing. Ideally, it would be possible to control the wind speed as with any other controllable operating parameter. Thereafter, the wind speed can be slowly increased to the exact point where the turbine rotor rotates at the synchronous speed. Once the generator is tuned to the grid, then power surges in the grid, via relays or some similar simple electrical switch mechanism,
Alternatively, the generator can be coupled to the grid without causing torque discontinuities in the wind system. Of course, as a practical matter, this method is not possible because wind speed is not a controlling factor.

【0004】 実際に、我々は、風の速度と、従ってそれに含まれるエネルギーが、確実に急
に変化し得るという事実を考慮に入れなければならない。 従って、タービンの起動点が、発電機が無負荷である「アイドル(idle;空転)
」状態であり、従ってローターも無負荷であると仮定すれば、強い突風により、
タービンローターは、急に同期速度より速い速度まで加速し得る。 タービンが加速したり超過速度になったりするのを防ぐために、原動機が同期
速度に達したら直ぐに、発電機の配電網への結合が起こらなければならない。 歓迎し難い配電網での出力サージ及びトルクサージを防ぐために、配電網との
接続を「穏やかに」行う必要がある。即ち、結合過程での発電機から配電網への
送電は、出力の最小限の接続から最大限の接続まで滑らかに及び均一に増やされ
なければならない。 この目的のためにミターテクニク エー/エス(MITA TEKNIK A/S)は、完全に
制御可能な結合方法という要求を満たす電子的に制御可能な電気コネクタを開発
した。 デンマーク特許出願番号0758/97の明細書を参照して下さい。
[0004] In fact, we must take into account the fact that the speed of the wind, and thus the energy contained therein, can change suddenly. Therefore, the starting point of the turbine is "idle (idle) where the generator is not loaded.
, And assuming that the rotor is also unloaded,
The turbine rotor may suddenly accelerate to a speed faster than the synchronous speed. As soon as the prime mover reaches synchronous speed, coupling of the generator to the grid must occur to prevent the turbine from accelerating or overspeeding. In order to prevent power surges and torque surges in the unwelcome distribution network, the connection to the distribution network needs to be "gently". That is, the power transmission from the generator to the grid during the coupling process must be increased smoothly and uniformly from a minimum power connection to a maximum power connection. To this end, MITA TEKNIK A / S has developed an electronically controllable electrical connector that meets the demand for a fully controllable coupling method. See the specification of Danish Patent Application No. 0758/97.

【0005】 しかしながら、風力タービンを囲んでいる動的条件がローターの厳しく素早い
負荷を必要とする時、即ち「空転」状態のタービンが、上述したように強い突風
に曝された時、配電網との「穏やかな」接続をしたいという願望は、その要求と
相反する状態にある。 当然、その理由は、接続過程の間、制御されない状態で加速しないように、タ
ービンが超過速度にならないようにするために、「厳しい(tight)支配を保つ」
必要があるからである。 配電網との「穏やかな」接続を得るために、我々が一定期間の間、徐々に発電
機の負荷を増やしたいのは、正確にはこの接続過程の間であり、この間、ロータ
ーへの発電機のブレーキ効果が結果として減らされる。 実際には、風車構造物上の可能な効果(ギア及びローターの軸トルク、ブレー
ド(blade;羽根)上の曲げ応力等)を考慮に入れた制御された結合過程において、
発電機が配電網に接続されるような妥協案を選ぶ必要がある。配電網の適合性に
関しては、受け入れられる最大の配電網接続の電流レベルを考慮に入れる必要も
ある。
However, when the dynamic conditions surrounding the wind turbine require severe and fast loading of the rotor, ie when the turbine in the “idling” state is exposed to strong gusts as described above, The desire to have a "calm" connection is in conflict with that demand. Naturally, the reason is that "keep tight control" so that the turbine does not overspeed, so as not to accelerate uncontrolledly during the connection process.
It is necessary. It is precisely during this connection process that we want to gradually increase the load on the generator over a period of time in order to obtain a "gentle" connection to the grid, during which the power to the rotor The braking effect of the machine is reduced as a result. In practice, in a controlled coupling process that takes into account possible effects on the wind turbine structure (gear and rotor shaft torque, bending stress on blades, etc.)
A compromise must be chosen so that the generator is connected to the grid. Regarding grid compatibility, the maximum acceptable grid connection current level must also be taken into account.

【0006】 一旦、誘導型の風力タービンが直結すると、配電網の周波数及び電圧は発電機
を制御し、従ってタービン自身を制御することになる。 実際に、これは、タービン原動機の速度が配電網周波数によって決定されるこ
とを意味する。 タービンによって生成される出力は風の速度に依存するので、配電網に分配さ
れる電力が常に変化することは明白である。 風力システムは、以後、公称風速(nominal windspeed)と呼ばれる、ある風速
で、ある公称発電量(nominal yield;公称生産量)(定格容量)を生成するように
設計されている。 経済的な理由で、配電網は、同じ電力の出力(即ち定格容量)用に、通常設計
されている。 (特に公称風速と風車のカットアウト風速との間の)公称値より速い風速は、
配電網が受け入れるべく設計されている以上の、発電機からの高い電気の出力を
生ずる。 風力タービンによって生成される出力を制御する試みにおいて、2つの異なる
方法が使用される。 1つの方法は「失速制御(stall controlling)」と呼ばれ、気流に対するブレ
ードの迎え角が、ブレードの形によって決定されるある閾値を超える時、失速す
る(揚力を失う)というブレードの傾向を利用し、特別に開発された空気力学的
なブレード形状を有する固定ピッチのブレードが使用される。 この制御方法はあまり正確ではなく、特大のギア及び発電機を必要とするので
、タービンローター上の発電機のブレーキトルクは、設定風速でブレードの失速
を引き起こすのに十分である。 ブレードが失速する直前に、望ましくない(及び制御できない)出力サージが
度々ある。 出力品質に対する要求が高い場合において、この制御方法は不適当である。
[0006] Once the inductive wind turbine is directly connected, the grid frequency and voltage will control the generator and thus the turbine itself. In practice, this means that the speed of the turbine prime mover is determined by the grid frequency. Since the power generated by the turbine depends on the speed of the wind, it is clear that the power distributed to the power grid is constantly changing. Wind systems are designed to produce a certain nominal yield (nominal production) (rated capacity) at a certain wind speed, hereafter referred to as the nominal wind speed. For economic reasons, power grids are usually designed for the same power output (ie, rated capacity). Wind speeds higher than the nominal value (especially between the nominal wind speed and the wind turbine cutout wind speed)
This results in higher electricity output from the generator than the distribution network is designed to accept. In attempting to control the power generated by the wind turbine, two different methods are used. One method is called "stall controlling," which takes advantage of the blade's tendency to stall (lost lift) when the angle of attack of the blade to the airflow exceeds a certain threshold determined by the shape of the blade. Then, fixed pitch blades with specially developed aerodynamic blade shapes are used. Since this control method is not very accurate and requires an oversized gear and generator, the braking torque of the generator on the turbine rotor is sufficient to cause blade stall at the set wind speed. Immediately before the blade stalls, there are often undesirable (and uncontrollable) output surges. This control method is not suitable when the demand for output quality is high.

【0007】 第2の方法は、可変ピッチブレードを使用している。 必要とされるシステムは、風速の変化に追従させるのに十分急速にブレードの
ピッチを変化させることを、技術的に要求しているが、実際には不可能である。 その結果、ブレードが適切に風速の変化に追従することができないので、配電
網の望ましくない度々の過負荷、及び断続的な出力損失になり、従って、与えら
れた風速で潜在的に生成し得るほどの出力を生じないピッチを時折採用すること
となる。
[0007] The second method uses a variable pitch blade. The required system technically requires that the pitch of the blades be changed quickly enough to follow changes in wind speed, but this is not possible in practice. The result is undesired frequent overloading of the grid and intermittent power loss, as the blades cannot properly follow the changes in wind speed, and thus can potentially generate at a given wind speed. A pitch that does not produce as much output will be occasionally employed.

【0008】 他の出力制御法は、生成される出力における、問題あるサージを制限するため
に、配電網接続過程の短い間に、作動することができる機械的な補助ブレーキに
基づく。 また、周波数及び出力が可変負荷(variable-load)システムによって制御され
るいわゆる「独立の」風力システムが使用される。 ダンプ負荷(dump-load)(負荷抵抗器)が、使用者により配電網上に誘導され
た負荷と、その時の風速とに従い、配電網に接続されるか又は再び切断される結
果、タービンは設定周波数でのみ回転できる一定の電気インピーダンスを満たす
。 これら最後の2つの方法は、この発明で述べられる風力システムの種類に関係
ない。
Another power control method is based on a mechanical auxiliary brake that can be activated for a short time during the grid connection process in order to limit problematic surges in the generated power. Also, so-called "independent" wind systems are used, where the frequency and power are controlled by a variable-load system. As a result of the dump-load (load resistor) being connected or disconnected from the grid depending on the load induced on the grid by the user and the current wind speed, the turbine is set up Satisfies a certain electrical impedance that can rotate only at frequencies. These last two methods are independent of the type of wind system described in this invention.

【0009】 選ばれる制御方法に関わりなく、度々起こる「フリッカー(flicker;ちらつき)
」と呼ばれる現象が、風力発電、即ち典型的には時々起こる負荷変化による電圧
変動と関連して発生する。 この現象の徴候のうち1つは電燈点滅の視覚認知であり、これはもちろん、容
認できない。 通常、風力タービンによって生じるフリッカーは、0〜8Hzの周波数の範囲内
である。 フリッカーの原因は、風車タワーの風下を通過するブレード、特定の種類の地
形によって生じる風の周期的な乱流現象、風車の近くに生えている樹木等、様々
である。 現在、風力タービンから効果的にフリッカーを抑制するか又は除去するような
周知の方法はない。
Regardless of the control method chosen, the “flicker” that often occurs
A phenomenon referred to as "" occurs in connection with wind power generation, i.e., voltage fluctuations typically caused by occasional load changes. One of the signs of this phenomenon is the visual perception of flashing lights, which is, of course, unacceptable. Typically, flicker caused by wind turbines is in the frequency range of 0-8 Hz. The flicker can be caused by blades passing downwind of the windmill tower, periodic turbulence of the wind caused by certain types of terrain, trees growing near the windmill, and so on. Currently, there is no known method to effectively reduce or eliminate flicker from wind turbines.

【0010】 配電網に接続された風力システム(及び再生可能エネルギーを利用する同様の
システム)に関して、風力システムが設計され、その数が増加するにつれて、風
力タービンによって生成される電気的出力品質に対する要求は、一般的に、より
厳しくなる。 ドイツ及び他の国において、風力タービンメーカーが、多くのより厳しい出力
品質の基準に直面しており、上述で検討される風力品質及び発電に関する問題に
対する解決案を見つける必要がある。 「配電網品質(grid quality)」は、それらが承認され得る前に、配電網に接続
された風力システムが具備しなければならない一組の必要な規格(最大の配電網
接続電流、狭い範囲の許容配電網負荷、フリッカーの最大許容限度等を含む)に
関連する。
With respect to wind systems connected to the grid (and similar systems that utilize renewable energy), as wind systems are designed and their numbers increase, the demands on the electrical output quality generated by the wind turbines Will generally be more demanding. In Germany and other countries, wind turbine manufacturers are facing many stricter output quality standards and need to find solutions to the wind quality and power generation issues discussed above. "Grid quality" refers to a set of required standards that a wind system connected to the grid must have (maximum grid connection current, narrow range, etc.) before they can be approved. (Including allowable grid loads, maximum allowable flicker limits, etc.).

【0011】 この発明の目的は、どのようして出力品質の要求に応じるかの問題解決法を提
供することである。 より具体的に、本発明の目的は、風力発電機の配電網接続電流を制限する方法
、及び発電機による発電量が公称発電量を超える状況、即ち、フリッカーがあり
、風速が公称運転条件より通常高い場合において、生成される余剰電力を分流す
る方法を提供することである。 また、本発明の目的は、本発明における技術に対する制御可能な電気ブレーキ
負荷を明示することでもある。
It is an object of the present invention to provide a solution to how to meet output quality requirements. More specifically, an object of the present invention is a method of limiting the grid connection current of a wind power generator, and a situation where the power generation by the generator exceeds the nominal power generation, that is, there is flicker, and the wind speed is lower than the nominal operating condition. It is to provide a method for shunting the generated surplus power, usually in the case of high power. It is also an object of the present invention to specify a controllable electric brake load for the technology in the present invention.

【0012】 (発明の開示) 本発明の技術は、配電網接続過程の間、又、配電網適合性に関連して、発電機
の発電量が、所望より高い状態での運転時ではいつでも、発電機が配電網から独
立している可変の出力分流加減器によって負荷をかけられることにおいて特徴的
である。 この出力分流加減器は、比較的広い出力スペクトルに亘る段階的に、又は連続
的に可変の制御システムを有する。 発電機出力が公称の配電網設計基準を超えないようにするために、選ばれる出
力区間は、配電網へ送電される出力の制限を可能にするのに十分広くするべきで
ある。 この「ダンプ負荷」技術は、最大許容発電量を超えることを許容することなく
、そして、さもなければ配電網に供給され得るような出力の不必要な浪費をする
ことなく、配電網への発電機出力を最大許容発電量で安定させる。 従って、この技術は、配電網品質の要求について、発電機の追従性(complianc
e)と同様に、最適の発電量を保証する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION [0012] The technology of the present invention is useful for the operation of the network during the grid connection process and whenever the power output of the generator is higher than desired, in connection with grid compatibility. The generator is characteristic in that it is loaded by a variable output shunt that is independent of the grid. The output shunt has a stepwise or continuously variable control system over a relatively wide output spectrum. In order to ensure that the generator output does not exceed the nominal grid design criteria, the chosen power section should be wide enough to allow for limiting the power delivered to the grid. This "dump load" technique allows the generation of electricity into the grid without allowing the maximum allowed power to be exceeded, and without unnecessary waste of power that could otherwise be supplied to the grid. Stabilize the machine output at the maximum allowable power generation. Therefore, this technology is not compatible with the requirements of the grid quality.
As in e), the optimal power generation is guaranteed.

【0013】 従って、本発明では、主に風速がタービンの公称風速とカットアウト風速との
間において変化するような運転状況において、更に公称電圧を上回る周期的なサ
ージを生じさせるような電圧変動(フリッカー)がある状況において、ダンプ負
荷技術が使用される。 また、上述したように、配電網に発電機を接続する過程の間、接続過程でター
ビンローターが効果的に「制御される」ことができるように、外部ダンプ負荷が
補足的な負荷として役立つ場合にも、ダンプ負荷技術は使用される。 これは、タービンが、出力サージなく、又、制御されずに加速する危険なく、
配電網に接続され得ることを意味する。
Therefore, in the present invention, in an operating condition in which the wind speed mainly changes between the nominal wind speed and the cut-out wind speed of the turbine, the voltage fluctuation (furthermore, a periodic surge exceeding the nominal voltage is generated. In situations where there is (flicker), dump load technology is used. Also, as mentioned above, during the process of connecting the generator to the grid, where the external dump load serves as a supplementary load so that the turbine rotor can be effectively "controlled" during the connection process. Even dump loading technology is used. This means that the turbine will not power surge and without risk of uncontrolled acceleration.
It means that it can be connected to the distribution network.

【0014】 本発明によると、抵抗器、コンデンサ又は誘導子からなる、或いはそれらのあ
らゆる組合わせからなるダンプローダー(dump-loader;ダンプ抵抗器)は、段階的
に、又は連続的に可変である。即ち、周知の種類のサイリスタスイッチ、或いは
同様な電気又は電気機械的な接続装置によって、発電機を通して段階的に、又は
連続的に可変の方法で接続される(請求項4)。 このようにして、ダンプローダーは、容量性や無効性の出力を含むあらゆる電
気的出力を発電機からダンプする(dump;落とす)ことができる。 原理的には、ダンプローダーは、発電機の上部に直接設置されて、配電網から
独立している抵抗器として機能する。
According to the invention, a dump-loader (dump-loader) consisting of a resistor, a capacitor or an inductor, or of any combination thereof, is stepwise or continuously variable. . That is, they are connected in a stepwise or continuously variable manner through the generator by means of a thyristor switch of a known type, or a similar electrical or electromechanical connection (claim 4). In this way, the dump loader can dump any electrical output from the generator, including capacitive and ineffective outputs. In principle, the dump loader is installed directly on top of the generator and acts as a resistor independent of the grid.

【0015】 本発明において、発電機発電量の指示を提供する発電機出力、及び/又は他の
関連する運転パラメータに依存しているダンプローダーが接続される程度の制御
が為されてもよい。
In the present invention, control may be provided to the extent that a dump loader that relies on generator output to provide an indication of generator output and / or other relevant operating parameters is connected.

【0016】 制御システムは、例えば一つのシステム制御コンピュータにおけるアルゴリズ
ムの形で、予め設定されたプログラムに沿うことができる。 プログラムは、発電機発電量が公称発電量(即ち配電網設計容量)未満の時に
、確実にダンプローダーを切断する。 このようにして、出力品質(power quality)が考慮に入れられ(公称出力閾値
を超える出力のスパイクは、ダンプローダーにおいて「燃え尽きる(burned off)
」)、タービンによって生成される出力の利用は最適化される。 まとめとして、出力が配電網に分配される可能性がある場合に、その間、本発
明のダンプ負荷技術は、最大許容発電量を超えることなく、そして出力を不必要
に変換することなく、配電網への発電機出力を最大許容発電量に安定させる効果
を有する。 換言すれば、本技術は、出力品質の要求に対して、追従性を保証する一方、最
適の発電量を保証する。
The control system can follow a preset program, for example, in the form of an algorithm in one system control computer. The program ensures that the dump loader is disconnected when the generator output is less than the nominal output (ie, the grid design capacity). In this way, power quality is taken into account (spikes in output that exceed the nominal output threshold are "burned off" in the dump loader.
)), The utilization of the power generated by the turbine is optimized. In summary, if the output could be distributed to the grid, the dump load technique of the present invention would mean that the grid load could not be exceeded without exceeding the maximum allowable power output and unnecessarily converting the output. This has the effect of stabilizing the generator output to the maximum allowable power generation. In other words, the present technology guarantees an optimal power generation amount while guaranteeing followability with respect to output quality requirements.

【0017】 (発明を実施するための最良な形態) 本発明は、添付の図面に従って、更に詳細に説明される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in further detail with reference to the accompanying drawings.

【0018】 これらの図は、容易に理解できることだが、出力サージを引き起こさないよう
に、風力タービンが配電網に接続される間に、どのようにしてダンプ負荷技術が
風力タービンを制御するために使用されるか(図1)と、より普通の運転状態の
間、どのようにしてダンプ負荷により「調整」されるか(図2)とを示している
。 配電網への制御された出力は、図2の曲線にプロットされている。 この曲線は、どのように出力品質の要求が満たされ、タービン発電量の最も可
能性のある利用法が達成されているかを示している。
[0018] These figures can be easily understood, but show how dump loading technology is used to control the wind turbine while it is connected to the grid so as not to cause output surges. 1 (FIG. 1) and how it is "adjusted" by the dump load during more normal operating conditions (FIG. 2). The controlled output to the grid is plotted on the curve of FIG. This curve shows how the power quality requirements have been met and the most possible use of turbine power has been achieved.

【0019】 図3は、タワーが冷却面として利用される間、システムのダンプ負荷抵抗器エ
レメント(dump-load resistor element)が、どのように風車タワー(1)の内側
に設置され得るかを示す。 タワーは、湾曲した又は円筒状の鋼板(2)からなる。 ダンプ負荷抵抗器、又は、少なくともその電気抵抗の成分は、U字形断面ホル
ダー(U-profile holder)(4)内に位置する電気放熱器(electric heat sink)(
3)からなる。 これらのホルダー(4)は、タワー鋼板の内壁にきつくボルトで締められる。
出力分流加減器からの熱はタワー鋼板に放出されて、鋼板中に拡散する。即ち、
タワー鋼板は冷却要素として機能する。 放熱器は、タワーの外側に沿って、お互いに等距離になるように、左右対称に
分散している。その結果、タワー周囲の温度変化は可能な限り低い。
FIG. 3 shows how the dump-load resistor element of the system can be installed inside the wind turbine tower (1) while the tower is used as a cooling surface. . The tower consists of a curved or cylindrical steel plate (2). The dump load resistor, or at least a component of its electrical resistance, is supplied by an electric heat sink (4) located in a U-profile holder (4).
3). These holders (4) are bolted tight to the inner wall of the tower steel plate.
Heat from the power shunt is released to the tower steel plate and diffuses into the steel plate. That is,
The tower steel plate functions as a cooling element. The radiators are distributed symmetrically along the outside of the tower such that they are equidistant from each other. As a result, the temperature change around the tower is as low as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 風力発電機が配電網に接続される前、接続中及び接続後の運転状態を示す曲線
図である。
FIG. 1 is a curve diagram showing operating states before, during, and after a wind power generator is connected to a power distribution network.

【図2】 発電機発電量が最大許容配電網電圧を超えるような運転状態にあってダンプ負
荷技術の効果を示す曲線である。
FIG. 2 is a curve showing the effect of the dump load technique in an operating state where the generator output exceeds the maximum allowable grid voltage.

【図3】 ダンプ負荷抵抗器エレメントの配置を示している風車タワーの横断面図である
FIG. 3 is a cross-sectional view of the wind turbine tower showing the arrangement of the dump load resistor elements.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年6月7日(2000.6.7)[Submission date] June 7, 2000 (2000.6.7)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項2[Correction target item name] Claim 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02P 9/48 H02P 9/48 Z (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,GE,G H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW 【要約の続き】 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02P 9/48 H02P 9/48 Z (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK) , ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR) , NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU) , TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, B, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD , MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW [Continuation of summary]

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発電機が、交流配電網(三相交流配電網)に接続される交流
誘導発電機(通常、三相発電機)であり、 該配電網への接続過程の間、発電機電圧及びトルク負荷を、予め設定された曲
線に従って制御し、徐々に増加する(いわゆる「穏やかなスタート」)ことが可
能となるように、発電機の位相角を加えたその受け入れ角度が、実際の接続度を
決定するサイリスタを基にした種類の調整可能な電子制御の電気コネクタ手段に
よって、該配電網へ徐々に接続され(配電網への出力の段階的な供給を意味する
)、 該配電網との接続が、特に発電機及び他の関連する運転パラメータの瞬間的な
位相角に依存するサイリスタの受け入れ角度を調整することによって行われるよ
うな、風力タービン又は再生可能エネルギー利用のための同様な発電システムか
らの配電網接続電流及び余剰出力の制限方法であって、 例えば風力タービンが絶えず又は度々配電網の公称設計容量より高い電気的出
力を生成する運転状況、 風速がタービンの公称風速とそのカットアウト速度との間において変化する時
に、典型的に起こる運転状況、並びに 電圧変動(いわゆる「フリッカー」)が発生し、時折公称値を上回る出力の原
因となる状況において、 配電網適合性に関して、接続過程の間、さもなければ所望された量より発電機
発電量が高い運転の間、発電機が可変のダンプ負荷を負わされること、及び、 全ての考えられる運転条件の下、即ち接続過程の間、及び他の運転状況におい
て、配電網へのシステム電力の出力における制御に十分である比較的広い出力範
囲内で、このダンプ負荷が、段階的に又は連続的に制御されることを特徴とする
制限方法。
The generator is an AC induction generator (usually a three-phase generator) connected to an AC power distribution network (three-phase AC power distribution network), and the generator is connected to the power distribution network during the connection process. In order to be able to control the voltage and the torque load according to a preset curve and increase it gradually (so-called "gentle start"), its acceptance angle, plus the phase angle of the generator, is the actual angle. Gradual connection to the distribution network (meaning a gradual supply of power to the distribution network) by means of adjustable electronically controlled electrical connector means of the type based on thyristors for determining the degree of connectivity; Connection for wind turbines or renewable energies, especially as the connection with the thyristor is made by adjusting the acceptance angle of the thyristor depending on the instantaneous phase angle of the generator and other relevant operating parameters A method of limiting the grid connection current and surplus power from a power generation system, e.g., operating conditions in which a wind turbine constantly or frequently produces an electrical output higher than the nominal design capacity of the grid, where the wind speed is the nominal wind speed of the turbine and its Regarding grid compatibility, in operating conditions that typically occur when changing between cut-out speeds, as well as in situations where voltage fluctuations (so-called "flicker") occur and occasionally cause output to exceed nominal values, During the connection process, the generator is subjected to a variable dump load during operation where the generator output is otherwise higher than desired, and under all possible operating conditions, i.e. During and in other operating situations, this dump load can be applied to a relatively wide output range that is sufficient to control the output of system power to the grid. A limiting method characterized by being controlled stepwise or continuously.
【請求項2】 前記可変のダンプ負荷が、発電機出力、及び/又は発電機の
発電量を示す他の関連する運転パラメータに電子的に依存するように、そして同
時に、発電機発電量が公称発電量(即ち配電網の要求)未満の時に、確実にダン
プローダーを切断する予め設定されたプログラムに従って調整されることを特徴
とする請求項1記載の方法。
2. The variable dump load is electronically dependent on the generator output and / or other relevant operating parameters indicative of the generator output, and at the same time the generator output is nominally 2. The method according to claim 1, wherein the method is adjusted according to a preset program for reliably disconnecting the dump loader when the amount of power generation (i.e., the power demand of the power grid) is less than a predetermined value.
【請求項3】 前記ダンプ負荷が、関連する運転パラメータを集め、これら
のパラメータを基礎として、予め設定されたアルゴリズムで絶えず各々の運転状
況に対する最適の負荷を計算するコンピュータを通して、制御されることを特徴
とする請求項1または2記載の方法。
3. The dump load is controlled through a computer that collects relevant operating parameters and, based on these parameters, constantly calculates an optimal load for each driving situation with a preset algorithm. 3. The method according to claim 1, wherein the method comprises:
【請求項4】 抵抗器、コンデンサ、又は誘導子、或いはそれらのあらゆる
組合わせからなり、その抵抗が、サイリスタスイッチ、又は周知の種類の同様の
電気的な又は電気機械的なスイッチ装置によって、発電機を通したその接続にお
いて(即ち原理的に、配電網から独立している)、段階的に又は連続的に可変で
あることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法において使用される
電気ダンプローダー。
4. A resistor, capacitor, or inductor, or any combination thereof, whose resistance is generated by a thyristor switch or similar electrical or electromechanical switching device of a known type. 4. The method according to claim 1, wherein in its connection through the machine (i.e. in principle independent of the power grid), it is variable stepwise or continuously. Used electric dump loader.
【請求項5】 タワーが熱を放散させるために使用されるように、ダンプロ
ーダーの電気抵抗の要素が、タワー壁の内側にきつく固定されるようにタワーの
内側に設置された放熱器からなることを特徴とし、その技術が、閉じた円錐状の
又は円筒状の形状を有する鋼板製のタワーを有する種類の風力タービンに関して
使用される請求項4記載の電気ダンプローダー。
5. The dumper electrical resistance element comprises a radiator mounted inside the tower such that the tower is used to dissipate heat so that it is tightly secured inside the tower wall. An electric dump loader according to claim 4, characterized in that the technique is used for a wind turbine of the type having a steel tower having a closed conical or cylindrical shape.
【請求項6】 前記放熱器が、タワー壁の内側の円周に沿って、左右対称に
(及びお互いに等距離に)分散されることを特徴とする請求項5記載の電気ダン
プローダー。
6. The electric dump loader according to claim 5, wherein the radiators are distributed symmetrically (and equidistant from each other) along a circumference inside the tower wall.
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