JP2006513349A - 少なくとも２つのコンポーネントとデータ・ネットワークとを有する風力設備 - Google Patents

Abstract

個々にセンサ及びアクチュエータを有しかつ制御ユニットを備える少なくとも２つのコンポーネントを有する電気エネルギーを発生させるための風力設備であって、上記制御ユニットの各々はデータ・ネットワークへ接続されかつ他のコンポーネントの制御ユニットとコンポーネントの動作状態に関する信号、検出されるセンサ値及び／または他のコンポーネントの制御信号を交換し合う。

Description

本発明は、各々がセンサとアクチュエータとを有しかつ制御ユニットを備える少なくとも２つのコンポーネントを有する、電気エネルギーを発生させるための風力設備に関する。

現在周知の風力設備は、中央自動システムを有する。このシステムは、例えばＳＰＳ及びバス接続等の特殊なハードウェア・コンポーネントを介して風力設備を制御する中央制御システムを有する。この接続においては、メーカー固有の機能範囲を利用する特殊な機能及び特別に適合化されたソフトウェアが使用される。従って、風力設備内で機器の個々の部分品を容易に取り替えることは不可能である。１つのコンポーネントの変更は、制御システムの複雑な変更を必要とする。

本発明の目的は、その制御システムでは風力設備の個々のパーツを取り替える際に適合化を全く必要としない、またはほんの僅かな適合化しか必要としない風力設備を提供することにある。

本発明によれば、この目的は請求項１に記載された特徴を有する風力設備によって達成される。効果的な実施形態は、従属請求項の主題を形成している。

本発明による風力設備は、各々がセンサとアクチュエータとを有する少なくとも２つのコンポーネントより成る。制御ユニットは各々、データ及び信号を交換するためのデータ・ネットワークへ接続される。各コンポーネントは、前記コンポーネントに関連づけられる制御ユニットを介して他のコンポーネントとそのコンポーネントの動作状態に関する信号、検出されるセンサ値及び／または他のコンポーネントの制御信号を交換し合う。

本発明による風力設備では、中央制御システムが省略され、制御システムは個々のコンポーネントを基礎とする。コンポーネントを基礎とするこの風力設備制御システムの手法は、コンポーネント間の信号交換は風力設備を制御するに足るものであり、中央制御システムを必要とせず、速度及び精度を損なうことなくモジュール化され得るという認識を基礎とする。本発明による風力設備の構造を使用すれば、コンポーネントの個々に発生する動作状態はそのコンポーネント固有のパラメータに従って制御される。但し、コンポーネント間の動作状態の伝達は、固有パラメータに関わりなく実行される。その結果、他のコンポーネントの制御ルーチンを変更する必要なしに異なるメーカーのコンポーネント同士を交換することが可能である。

ある好適な実施形態では、各コンポーネントは専らそれに関連づけられる制御ユニットによって制御される。この実施形態では、制御システムが関係のないコンポーネントを直に制御する制御ユニットは回避される。

駆動トレーン・ユニット及び電気ユニットは、好適には風力設備のコンポーネントとして供給される。これらのユニットは各々、他の制御システムとデータを交換する個々の制御システムを有する。この接続においては、これらのコンポーネント内で測定される値もまた当然ながら互いに交換されることが可能である。

駆動トレーン・ユニットは、独立したさらなるユニットに分割され得ることは証明されている。駆動トレーン・ユニットは、制動ユニット、シャフト・ユニット、発電機ユニットまたはこれらのユニットの組合わせを備える。さらに駆動トレーンには、ギヤボックスが装備されることが可能である。

電気ユニットは、便宜上１つまたは複数の独立ユニットに分割される。この接続においては、グリッド接続ユニット、変換器ユニット、変圧器ユニットまたはこれらのユニットの組合わせがユニットとして都合がよいことが証明されている。

風力設備では、海上であれ陸上であれ、タワー・ユニットを追加供給することが好都合である。タワー・ユニットは、加熱ユニット、リフト・ユニット、アクセス制御ユニットまたはこれらのユニットの組合わせより成る。

ユニット間の伝達を保証するためには、イーサ・ネットワークまたはフィールドバス・ネットワークを使用することが好都合であることが分かっている。

以下、略図を参照して本発明による風力設備をさらに詳述する。

唯一の略図は、風力設備の構造線図を示す。図示されているロータ・ブレード１０はロータ・ブレードの角度を調節するためのピッチ・コントロール１２を有する。ロータ・シャフト１４は、ギヤボックス１６で終わる。ギヤボックス１６の出力シャフトには制動システム１８が追加供給され、かつこれは発電機２０で終わる。発電機２０によって発生された電気エネルギーは変換器２２内でグリッド要件に合わせて適合化され、コネクタ２４を介してグリッド・システム２６へ供給される。冷却システム２８及び方位角駆動装置３０は、追加的にナセル内に供給される。

ナセルにはさらに、例えばオペレーションの監視及び診断のためのコンポーネントが供給される可能性がある。

全てのコンポーネントはイーサ・ネットワーク３２へ接続され、他のコンポーネントに関するデータ及び信号はイーサ・ネットワーク３２を介して送受信されることが可能である。

本発明による風力設備では、システム全体を自動化するために必要な制御システムが主要コンポーネント上に存在する。この接続における優位点は、コンポーネントの全供給者とのインタフェースが明確に定義され、コンポーネントは定義されたインタフェースを介して互いに通信し合うことにある。その結果、コンポーネントは、個々の供給者に関わらず迅速かつ安価で交換されることができるようになる。さらに、コンポーネントを監視する信号を組み込むことができる点が効果的である。

風力設備の構造を示す線図である。

Claims (10)

1. 個々にセンサ及び／またはアクチュエータを有しかつ制御ユニットを備える少なくとも２つのコンポーネント（１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２８，３０）を有する電気エネルギーを発生させるための風力設備であって、上記制御ユニットの各々はデータ・ネットワーク（３２）へ接続されかつ他のコンポーネントの制御ユニットとコンポーネントの動作状態に関する信号、検出されるセンサ値及び／または他のコンポーネントの制御信号を交換し合う風力設備。
2. 各コンポーネントの制御ユニットは専ら前記コンポーネントを制御することを特徴とする請求項１記載の風力設備。
3. 駆動トレーン・ユニット（１２，１６，１８）及び電気ユニット（２０，２２，２４）はコンポーネントとして供給されることを特徴とする請求項２記載の風力設備。
4. 上記駆動トレーン・ユニットは下記のユニット、即ち、
   制動ユニット（１８）、シャフト・ユニット（１４）、発電機ユニット（２０）、
   のうちの１つまたは複数を独立ユニットとして備えることを特徴とする請求項３記載の風力設備。
5. 上記駆動トレーンはギヤボックス（１６）を追加的に備えることを特徴とする請求項４記載の風力設備。
6. 上記電気ユニットは下記のユニット、即ち、
   グリッド接続ユニット（２４）、変換器ユニット（２２）、変圧器ユニット、
   のうちの１つまたは複数を独立ユニットとして備えることを特徴とする請求項３記載の風力設備。
7. 追加コンポーネントとしてタワー・ユニットが供給されることを特徴とする請求項１乃至６における任意の請求項記載の風力設備。
8. 上記タワー・ユニットは下記のユニット、即ち、
   加熱デバイス、リフト・デバイス及びアクセス制御デバイス、
   のうちの１つまたは複数をコンポーネントとして有することを特徴とする請求項７記載の風力設備。
9. データ・ネットワークとしてイーサ・ネットワーク（３２）が供給されることを特徴とする請求項１乃至８における任意の請求項記載の風力設備。
10. データ・ネットワークとしてフィールドバス・ネットワークが供給されることを特徴とする請求項１乃至８における任意の請求項記載の風力設備。

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