JP2008118807A - Fail-safe control device of wind turbine generator and control method therefor - Google Patents

Fail-safe control device of wind turbine generator and control method therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the fail-safe control device of a wind turbine generator and a control method therefor, capable of certainly operating the short-circuit brake of the wind turbine generator at CPU fault, maintaining the brake, and preventing a wind turbine from falling into an uncontrolled state. <P>SOLUTION: This fail-safe control device of a wind turbine generator includes the CPU 6 for controlling the wind turbine generator 1 and the short-circuit brake circuit 2 connected to the wind turbine generator 1. The short-circuit brake circuit 2 is provided with a latch relay 8 for short-circuiting the output end of the wind turbine generator and operating the brake. The latch relay 8 is connected to a fail-safe startup section 9 composed of an analog circuit for receiving a signal which the CPU 6 transmits upon operation and operating the latch relay by passive control at CPU fault detection. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、ＣＰＵが異常に陥った際に風力発電機の短絡ブレーキを作動させる風力発電機のフェールセーフ制御装置及び制御方法に関するものである。   The present invention relates to a fail-safe control device and control method for a wind power generator that activates a short-circuit brake of the wind power generator when a CPU becomes abnormal.

風力発電機（風車）は、風力によるエネルギーを発電機を用いて電気エネルギーに変換するものである。この発電は、風車を回転、すなわち風力発電機に備わる羽根状のブレードを回転させることにより行われる。しかし、風速が増して風力が増大し、このブレードが過回転状態になると、ブレードの破壊および過電流により発電機が破損するおそれがある。   A wind power generator (wind turbine) converts energy from wind power into electrical energy using a power generator. This power generation is performed by rotating a windmill, that is, by rotating a blade-like blade provided in a wind power generator. However, if the wind speed increases and wind power increases, and this blade is in an over-rotation state, the generator may be damaged due to blade destruction and overcurrent.

この過回転防止方法として、短絡ブレーキが利用されている。この短絡ブレーキは、発電機の出力端を短絡させ、回生電流により回転負荷を増大させてブレードの回転を抑制するものである。この短絡ブレーキの動作制御のために、風力発電機にはＣＰＵ（制御回路）が搭載される。このＣＰＵの動作電力は、発電機から電力を供給されるバッテリーや、あるいは外部電源から供給される。   As this overspeed prevention method, a short-circuit brake is used. This short-circuit brake shorts the output end of the generator and increases the rotational load by the regenerative current to suppress the rotation of the blade. In order to control the operation of this short-circuit brake, a CPU (control circuit) is mounted on the wind power generator. The operating power of the CPU is supplied from a battery supplied with power from a generator or from an external power source.

上述した制御は、ＣＰＵによるデジタル回路によって行われる。特に近年では、ＣＰＵの性能向上に伴い、ＣＰＵがより多くの処理を行うことができるようになったことから、風車以外のシステム上の異常についてもＣＰＵにて検知し、デジタル回路によって短絡ブレーキの制御を行っている。このようにデジタル回路による制御方式の普及により、風車においても複雑な制御が可能となっているが、制御の大半はＣＰＵによるデジタル回路によって行われる。したがって、ＣＰＵ自体が故障したときは、制御は一切行われず、風車は無制御状態となる。すなわち、ＣＰＵ自体が故障する等、何らかの原因でＣＰＵが停止したときは、風車が過回転状態に陥っても短絡ブレーキを作動させることができない。また、他の制御用のセンサー類の故障で発電機の機能を維持できない場合には、ＣＰＵによる短絡ブレーキの制御が行われるが、このセンサー類の故障が修理を必要とする場合には、短絡ブレーキは維持したままのほうが好ましい。   The above-described control is performed by a digital circuit by the CPU. Particularly in recent years, with the improvement in CPU performance, the CPU has been able to perform more processing, so abnormalities on the system other than the windmill are also detected by the CPU, and a short circuit brake is detected by the digital circuit. Control is in progress. Thus, although the control method using the digital circuit is widespread, complicated control is possible even in the windmill, but most of the control is performed by the digital circuit using the CPU. Therefore, when the CPU itself fails, no control is performed and the windmill is in an uncontrolled state. That is, when the CPU stops for some reason, such as when the CPU itself fails, the short-circuit brake cannot be operated even if the windmill falls into an overspeed state. In addition, when the function of the generator cannot be maintained due to the failure of other sensors for control, the short-circuit brake is controlled by the CPU. If the failure of this sensor requires repair, the short-circuit is controlled. It is preferable to keep the brake.

ＣＰＵの故障を防止してＣＰＵを保護する手段として、温度センサーによる発熱検知を行うことが一般的に用いられている。しかし、温度を検知して、異常であると判断した場合に短絡ブレーキを実行するのは、やはりＣＰＵによるデジタル回路である。したがって、ＣＰＵが異常を検知する前に停止してしまうと、短絡ブレーキを制御することは不可能になってしまう。   As means for preventing CPU failure and protecting the CPU, it is generally used to detect heat generated by a temperature sensor. However, it is still a digital circuit by the CPU that performs short-circuit braking when the temperature is detected and determined to be abnormal. Therefore, if the CPU stops before detecting an abnormality, it becomes impossible to control the short-circuit brake.

一方、電子制御装置のフェールセーフ装置が特許文献１に開示されている。このフェールセーフ装置は、制御回路（ＣＰＵ）及びその監視回路が共に異常動作しても（二重故障）、制御対象を安全側に制御しうるフェールセーフ装置である。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a fail-safe device for an electronic control device. This fail-safe device is a fail-safe device that can control the controlled object to the safe side even if both the control circuit (CPU) and its monitoring circuit operate abnormally (double failure).

特開平9-105349号公報JP-A-9-105349

しかし、特許文献１に記載の電子制御装置のフェールセーフ装置は、ＣＰＵの監視をデジタル回路からなる監視回路が行っている。また当該フェールセーフ装置は、監視ＣＰＵ故障時にメインＣＰＵの故障が発生した際の異常制御を防止することが目的の２重故障制御方法であり、両ＣＰＵの故障のタイミングが前記以外の場合での安全側制御については述べられていない。また、当該制御はＣＰＵ故障時の信号を検知した後、安全制御を稼動させるが、この制御をデジタル回路にて能動的に行っているため、各演算素子の異常にも注意する必要がある。 However, in the fail-safe device of the electronic control device described in Patent Document 1, the CPU is monitored by a monitoring circuit made up of a digital circuit. In addition, the fail-safe device is a double failure control method for the purpose of preventing abnormal control when a main CPU failure occurs at the time of the monitoring CPU failure. There is no mention of safe control. In addition, the control activates safety control after detecting a signal at the time of CPU failure. However, since this control is actively performed by a digital circuit, it is necessary to pay attention to abnormality of each arithmetic element.

風力発電機においては、周囲の温度状況等でＣＰＵの故障が生じるが、その他にもＣＰＵへの電力供給側、例えば電力供給回路の故障等でもＣＰＵは停止することになる。したがって、いつ、どのような状態でＣＰＵが停止しても、風車が無制御状態に陥ることを防止する必要がある。   In a wind power generator, a CPU failure occurs due to an ambient temperature condition or the like, but the CPU is also stopped by a power supply side to the CPU, for example, a failure of a power supply circuit. Therefore, it is necessary to prevent the windmill from falling into an uncontrolled state when the CPU stops in any state.

この発明は上記従来技術を考慮したものであって、ＣＰＵが停止する等して風力発電機に異常が生じても、その異常が何時であっても、確実に風力発電機の出力端を短絡させることができ、風車が無制御状態に陥ることを防止することのできる風力発電機のフェールセーフ制御装置及び制御方法の提供を目的とするものである。   The present invention takes the above-mentioned prior art into consideration, and even if an abnormality occurs in the wind power generator due to the CPU being stopped or the like, the output end of the wind power generator is surely short-circuited at any time. An object of the present invention is to provide a fail-safe control device and a control method for a wind power generator that can prevent the wind turbine from falling into an uncontrolled state.

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、風力発電機の制御回路用ＣＰＵと、前記風力発電機に接続された短絡ブレーキ回路を有する風力発電機のフェールセーフ制御装置であって、前記短絡ブレーキ回路には、風力発電機出力端を短絡させるためのラッチリレーが備わり、当該ラッチリレーは、前記ＣＰＵから発信される信号を受信可能なフェールセーフ起動部と接続されることを特徴とする風力発電機のフェールセーフ制御装置を提供する。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a wind-safe fail-safe control device having a CPU for a wind-power generator control circuit and a short-circuit brake circuit connected to the wind-power generator, The short-circuit brake circuit is provided with a latch relay for short-circuiting the output terminal of the wind power generator, and the latch relay is connected to a fail-safe starter capable of receiving a signal transmitted from the CPU. A fail-safe control device for a wind power generator is provided.

また、請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記フェールセーフ起動部は、前記ＣＰＵから発信される信号を受信し、前記ラッチリレーを動作させるためのアナログ回路を有することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the fail-safe starting unit includes an analog circuit for receiving a signal transmitted from the CPU and operating the latch relay. Yes.

また、請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記ＣＰＵ及び前記フェールセーフ起動部は、前記風力発電機に備わるバッテリー又は外部電源と非接続であり、前記風力発電機の発電電力が直接供給されることを特徴としている。   According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the CPU and the fail safe activation unit are not connected to a battery or an external power source provided in the wind power generator, and the power generation of the wind power generator is performed. It is characterized by direct power supply.

さらに、請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電機のフェールセーフ制御装置を用いた風力発電機のフェールセーフ制御方法であって、前記ＣＰＵの作動中に、前記フェールセーフ起動部に対して前記ＣＰＵから信号を発信し、当該信号が変化したときに、前記フェールセーフ起動部は前記アナログ回路で前記信号の変化を受動的に検知して、前記風力発電機の異常を判断し、前記ラッチリレーをＯＮにして前記短絡ブレーキ回路を短絡させることを特徴とする風力発電機のフェールセーフ制御方法を提供する。   Furthermore, in invention of Claim 4, it is the fail safe control method of the wind generator using the fail safe control apparatus of the wind generator in any one of Claims 1-3, Comprising: During operation | movement of the said CPU, When the signal is transmitted from the CPU to the fail-safe starting unit and the signal changes, the fail-safe starting unit passively detects the change in the signal by the analog circuit, and the wind power generator And providing a fail-safe control method for a wind power generator, wherein the latch relay is turned on to short-circuit the short-circuit brake circuit.

また、請求項５の発明では、請求項４の発明において、前記ＣＰＵから発信される信号はパルス信号であり、当該パルス信号が連続信号に変化したときに、前記フェールセーフ起動部は前記アナログ回路にて前記パルス信号の変化を受動的に検知して前記ＣＰＵが停止していると判断することを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the signal transmitted from the CPU is a pulse signal, and when the pulse signal changes to a continuous signal, the fail-safe start-up unit is connected to the analog circuit. The change of the pulse signal is passively detected to determine that the CPU is stopped.

請求項１の発明によれば、短絡ブレーキ回路に、風力発電機の出力端を短絡させるためのラッチリレーが備わる。このラッチリレーは、リレーが作動するときのみ電力を必要とし、リレーを保持している間での電力消費を必要としない。また、ラッチリレーは、入力電圧の有無によりリレーをＯＮ，ＯＦＦするものであり、リレーがＯＮになるとＯＦＦにする信号が入らない限り開放しない。よってＣＰＵから発信される信号によりフェールセーフ起動部が発電機の異常を判断した際に、確実に風力発電機の出力端を短絡させることができ、また短絡ブレーキ状態を無電力で確実に保持することができる。さらに、ＣＰＵが再度異常復帰した場合においても、ラッチリレーは開放しないため確実にブレーキ状態を維持することができる。   According to the invention of claim 1, the short circuit brake circuit is provided with the latch relay for short-circuiting the output end of the wind power generator. This latch relay requires power only when the relay operates, and does not require power consumption while holding the relay. The latch relay turns the relay on and off depending on the presence or absence of an input voltage. When the relay is turned on, the latch relay does not open unless a signal to turn it off is input. Therefore, when the fail-safe starting unit determines that the generator is abnormal by a signal transmitted from the CPU, the output end of the wind power generator can be reliably short-circuited, and the short-circuit brake state can be reliably maintained without power. be able to. Furthermore, even when the CPU returns to an abnormal state again, the latch relay does not open, so that the brake state can be reliably maintained.

請求項２の発明によれば、また、ラッチリレーは、ＣＰＵから発信される信号を受信可能なアナログ回路を有するフェールセーフ起動部と接続される。このため、ラッチリレーは、ＣＰＵによるデジタル回路で制御されるのではなく、ＣＰＵから常時発信される信号をアナログ回路で受信するフェールセーフ起動部により制御される。したがって、ＣＰＵの異常を別のＣＰＵ又はデジタル回路を使用することなくフェールセーフ起動部で検知することができるため、迅速かつ確実にラッチリレーをＯＮにして風力発電機の出力端を短絡させ、風車が無制御状態に陥ることを防止することができる。   According to the invention of claim 2, the latch relay is connected to a fail-safe starting unit having an analog circuit capable of receiving a signal transmitted from the CPU. For this reason, the latch relay is not controlled by a digital circuit by the CPU, but is controlled by a fail-safe starting unit that receives an always-transmitted signal from the CPU by an analog circuit. Accordingly, since the failure of the CPU can be detected by the fail-safe starting unit without using another CPU or digital circuit, the latch relay is turned on quickly and the output end of the wind power generator is short-circuited. Can be prevented from falling into an uncontrolled state.

請求項３の発明によれば、ＣＰＵ及びフェールセーフ起動部は、風力発電機に備わるバッテリー又は外部電源と非接続であるため、風力発電機の発電電力によってのみ動作電力を供給される。すなわち、風力発電機の発電電力が直接供給される。したがって、無風状態のときに、フェールセーフ起動部はその機能が停止されるため、無風時に風力発電機から電力が供給されないことが原因でＣＰＵが停止しても、これを誤ってＣＰＵ故障と判断することを防止できる。   According to the invention of claim 3, since the CPU and the fail safe starter are not connected to the battery or the external power source provided in the wind power generator, the operating power is supplied only by the generated power of the wind power generator. That is, the power generated by the wind power generator is directly supplied. Therefore, since the function of the fail-safe startup unit is stopped when there is no wind, even if the CPU stops due to the fact that power is not supplied from the wind power generator when there is no wind, this is erroneously determined as a CPU failure Can be prevented.

請求項４の発明によれば、風車の通常運転中に常時ＣＰＵからフェールセーフ起動部にＣＰＵ動作時に発信する信号をフェールセーフ起動部で常時検知させておくことにより、当該信号が変化したときにＣＰＵが停止したと判断することができる。このとき、ラッチリレーをＯＮにすることにより、確実に風力発電機の出力端を短絡させることができる。このラッチリレーは、リレーが作動するときのみ電力を必要とし、リレーを保持している間での電力消費を必要としない。また、ラッチリレーは、入力電圧の有無によりリレーをＯＮ，ＯＦＦするものであり、リレーがＯＮになるとＯＦＦにする信号が入らない限り開放しない。よってＣＰＵが故障等で停止した際、あるいは他のセンサー類の故障等で、当該センサー類の修理をしなければ風力発電機の機能が維持できない場合、さらにはバッテリーおよび外部電源に異常が発生した場合に、確実に風力発電機の出力端を短絡させることができ、また短絡ブレーキ状態を無電力で保持することができる。さらにＣＰＵが再度異常復帰した場合においても、ラッチリレーは開放しないため確実に風力発電機の出力端を短絡させた状態を維持することができる。また、ＣＰＵからの信号をフェールセーフ起動部のアナログ回路で受信し、受動的に検知し、ラッチリレーをONにすれば、ＣＰＵの異常を別のＣＰＵ又はデジタル回路を使用することはないので、デジタル回路の故障に左右されることなく、迅速かつ確実に風力発電機の出力端を短絡させ、風車が無制御状態に陥ることを防止することができる。   According to the invention of claim 4, when the signal is changed by constantly detecting the signal transmitted from the CPU to the fail safe starting unit during the CPU operation during the normal operation of the windmill by the fail safe starting unit. It can be determined that the CPU has stopped. At this time, by turning on the latch relay, the output end of the wind power generator can be reliably short-circuited. This latch relay requires power only when the relay operates, and does not require power consumption while holding the relay. The latch relay turns the relay on and off depending on the presence or absence of an input voltage. When the relay is turned on, the latch relay does not open unless a signal to turn it off is input. Therefore, when the function of the wind power generator cannot be maintained unless the CPU is stopped due to a failure, etc., or due to the failure of other sensors, etc., and the sensors are not repaired, an abnormality has occurred in the battery and the external power supply. In this case, the output end of the wind power generator can be reliably short-circuited, and the short-circuit brake state can be maintained without power. Further, even when the CPU returns to an abnormal state again, the latch relay is not opened, so that the output terminal of the wind power generator can be reliably short-circuited. In addition, if the signal from the CPU is received by the analog circuit of the fail-safe starter, passively detected, and the latch relay is turned on, the CPU abnormality will not be used by another CPU or digital circuit. Without being influenced by the failure of the digital circuit, the output end of the wind power generator can be short-circuited quickly and reliably and the wind turbine can be prevented from falling into an uncontrolled state.

請求項５の発明によれば、ＣＰＵから発信される信号をパルス信号とするので、パルス信号が連続信号に変化した場合に、フェールセーフ起動部はアナログ回路にてパルス信号の変化を受動的に検知することができる。したがって、確実にCPUの停止を判断することができる。   According to the invention of claim 5, since the signal transmitted from the CPU is a pulse signal, when the pulse signal is changed to a continuous signal, the fail-safe starting unit passively changes the pulse signal by an analog circuit. Can be detected. Therefore, it is possible to reliably determine whether the CPU has stopped.

この発明は、風力発電機の制御回路用ＣＰＵと、前記風力発電機に接続された短絡ブレーキ回路を有する風力発電機のフェールセーフ制御装置であって、前記短絡ブレーキ回路には、風力発電機出力端を短絡させるためのラッチリレーが備わり、当該ラッチリレーは、前記ＣＰＵから発信される信号を受信可能なフェールセーフ起動部と接続されるため、風力発電機に異常が発生した際に確実に風力発電機の出力端を短絡させた状態を維持することができる風力発電機のフェールセーフ制御装置及び制御方法である。   The present invention provides a fail-safe control device for a wind power generator having a CPU for a wind power generator control circuit and a short-circuit brake circuit connected to the wind power generator, wherein the short-circuit brake circuit includes a wind power generator output. A latch relay for short-circuiting the end is provided, and the latch relay is connected to a fail-safe starter capable of receiving a signal transmitted from the CPU. A fail-safe control device and control method for a wind power generator capable of maintaining a state in which the output terminal of the power generator is short-circuited.

図１はこの発明に係る風力発電機のフェールセーフ制御装置の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fail-safe control device for a wind power generator according to the present invention.

図示したように、風力発電機１の出力側には、交流から直流に変換する整流回路５が接続される。通常の発電を行う場合、当該整流回路５で直流にしてバッテリー７に充電（蓄電）される。通常の発電状態では、バッテリー７と並列に設けたキャパシタ３を介して風力発電機１の制御用ＣＰＵ６に対し、発電電力の一部が供給される。   As shown in the figure, a rectifier circuit 5 for converting AC to DC is connected to the output side of the wind power generator 1. When normal power generation is performed, the battery 7 is charged (charged) by being converted into a direct current by the rectifier circuit 5. In a normal power generation state, a part of the generated power is supplied to the control CPU 6 of the wind power generator 1 through the capacitor 3 provided in parallel with the battery 7.

風力発電機１と整流回路５との間には、短絡リレー１０を備えた短絡ブレーキ回路２が備わる。短絡リレー１０はＣＰＵによりその動作を制御される。この短絡リレー１０をＯＮにすると、風力発電機１の出力端が短絡し、回生電流が発生して、短絡ブレーキとなって風車の回転を抑制する。この短絡ブレーキ制御は、通常ＣＰＵ６によって行われる。この短絡ブレーキ回路２には、さらにラッチリレー８が備わる。ラッチリレー８をＯＮすることによっても風力発電機１の出力端を短絡させることができる。このラッチリレー８は、後述するように、一度スイッチがＯＮになると手動でのみしかＯＦＦにすることができず、またリレーの保持に電力を必要としないものである。   Between the wind power generator 1 and the rectifier circuit 5, a short circuit brake circuit 2 including a short circuit relay 10 is provided. The operation of the short-circuit relay 10 is controlled by the CPU. When this short-circuit relay 10 is turned ON, the output end of the wind power generator 1 is short-circuited, a regenerative current is generated, and a short-circuit brake is generated to suppress the rotation of the windmill. This short-circuit brake control is normally performed by the CPU 6. The short-circuit brake circuit 2 further includes a latch relay 8. The output terminal of the wind power generator 1 can also be short-circuited by turning on the latch relay 8. As will be described later, the latch relay 8 can be turned off only manually once the switch is turned on, and does not require power for holding the relay.

短絡ブレーキ回路２とＣＰＵ６との間には、各素子から構成されたアナログ回路を有するフェールセーフ起動部９が備わる。このフェールセーフ起動部９は、ＣＰＵ６が発信する信号をアナログ回路にて受動的に受信するものであり、ラッチリレー８のＯＮ，ＯＦＦ操作をするものである。このフェールセーフ起動部９の動作電力は、風力発電機１から直接供給される。ここで受動的とは、ＣＰＵが積極的に故障の発生を示す信号を発信するのではなく、ＣＰＵから発信される一定の信号の異常の有無を、ＣＰＵの故障で信号が発信されないことも含めて、これを監視し、異常を検知するものである。   Between the short-circuit brake circuit 2 and the CPU 6, there is provided a fail-safe starting unit 9 having an analog circuit composed of each element. This fail-safe starting unit 9 passively receives a signal transmitted from the CPU 6 by an analog circuit, and performs ON / OFF operation of the latch relay 8. The operating power of the fail safe starter 9 is directly supplied from the wind power generator 1. Here, “passive” does not mean that the CPU actively transmits a signal indicating the occurrence of a failure, but the presence or absence of a certain signal transmitted from the CPU includes the absence of a signal due to the failure of the CPU. This is monitored and an abnormality is detected.

ＣＰＵ６は、風力発電機１の運転中、電圧によるパルス信号を発信している。ＣＰＵが故障等で停止状態になると、このパルス信号は０Ｖ又は数Ｖの連続信号に変わり、この信号の変化をフェールセーフ起動部９は検知し、ＣＰＵの異常を判断する。フェールセーフ起動部９におけるパルス信号の検知は、各素子から構成されるアナログ回路で行われる。この後、さらにアナログ回路を経由してラッチリレー８に電圧を印加させる。また、他の制御用センサー類が故障し、修理をしなければ風力発電機１の機能を維持できない場合には、CPUからの信号によりラッチリレーを動作させる。   The CPU 6 transmits a pulse signal based on voltage during the operation of the wind power generator 1. When the CPU is stopped due to a failure or the like, the pulse signal is changed to a continuous signal of 0V or several V, and the fail-safe starting unit 9 detects the change of this signal and determines the abnormality of the CPU. The detection of the pulse signal in the fail safe starting unit 9 is performed by an analog circuit composed of each element. Thereafter, a voltage is further applied to the latch relay 8 via an analog circuit. Further, when other control sensors fail and the function of the wind power generator 1 cannot be maintained without repair, the latch relay is operated by a signal from the CPU.

これにより、ラッチリレー８がＯＮになり、短絡ブレーキ回路２が短絡し、風車に短絡ブレーキをかけることができる。ラッチリレー８は、リレーが作動するときのみ電力を必要とし、リレーを保持している間での電力消費を必要としない。また、ラッチリレー８は、入力電圧の有無によりリレーをＯＮ，ＯＦＦするものであり、リレーがＯＮになるとＯＦＦにする信号が入らない限り開放しない。したがって、ＣＰＵの異常を検知し、短絡ブレーキ回路２のラッチリレー８がＯＮになると、手動にて解除する以外、復帰できない。したがって、短絡ブレーキが自動的に解除されることはない。これにより、確実にＣＰＵ６の異常時に短絡ブレーキをかけ続けることができる。また、ＣＰＵからの信号をフェールセーフ起動部のアナログ回路で受信し、受動的に検知する構造とすれば、ＣＰＵの異常を別のＣＰＵ又はデジタル回路を使用することはないので、デジタル回路の故障に左右されることなく、迅速かつ確実にラッチリレーをＯＮにして風力発電機の出力端を短絡させ、風車が無制御状態に陥ることを防止することができる。   Thereby, the latch relay 8 is turned ON, the short circuit brake circuit 2 is short circuited, and the short circuit brake can be applied to the windmill. The latch relay 8 requires power only when the relay operates, and does not require power consumption while holding the relay. The latch relay 8 turns the relay on and off depending on the presence or absence of an input voltage. When the relay is turned on, the latch relay 8 does not open unless a signal to turn it off is input. Therefore, when the abnormality of the CPU is detected and the latch relay 8 of the short-circuit brake circuit 2 is turned on, it cannot be recovered except by manually releasing it. Therefore, the short circuit brake is not automatically released. Thereby, it is possible to reliably continue the short-circuit brake when the CPU 6 is abnormal. Moreover, if the signal from the CPU is received by the analog circuit of the fail-safe starter and is passively detected, the abnormality of the CPU will not be used by another CPU or digital circuit. The output of the wind power generator can be short-circuited by turning on the latch relay quickly and reliably without being influenced by the wind turbine, and the wind turbine can be prevented from falling into an uncontrolled state.

すなわち、この発明に係る風力発電機のフェールセーフ制御装置は、風車の運転時にＣＰＵ６が故障した場合にも短絡ブレーキが作動するフェールセーフシステムである。このフェールセーフシステムとしては、別途デジタル回路による演算や情報処理による能動的な制御ではなく、各素子から構成されるアナログ回路による受動的な制御によるものが好ましい。このようなフェールセーフシステムにより、風車の安全制御に対するコアとなっているＣＰＵ自体が故障した際にも、風車の短絡ブレーキを作動させることができる。   That is, the fail-safe control device for a wind power generator according to the present invention is a fail-safe system in which the short-circuit brake is activated even when the CPU 6 fails during operation of the wind turbine. As this fail-safe system, a system based on passive control based on an analog circuit composed of each element is preferable, instead of active control based on computation or information processing based on a separate digital circuit. With such a fail-safe system, even when the CPU itself, which is the core for the safety control of the windmill, fails, the windmill short-circuit brake can be activated.

ＣＰＵ６及びフェールセーフ起動部９は、バッテリー７や外部電源と非接続である。したがって、風力発電機１の発電電力によってのみ動作電力を供給され、風力発電機１の発電電力が直接供給されることになる。これにより、無風状態のときに、フェールセーフ起動部９はその機能が停止されるため、無風時に風力発電機から電力が供給されないことが原因で、ＣＰＵ６が停止しても、これを誤ってＣＰＵの故障と判断することを防止できる。   The CPU 6 and the fail safe activation unit 9 are not connected to the battery 7 or an external power source. Therefore, the operating power is supplied only by the power generated by the wind power generator 1, and the power generated by the wind power generator 1 is directly supplied. As a result, since the function of the fail-safe starter 9 is stopped when there is no wind, even if the CPU 6 stops due to the fact that power is not supplied from the wind power generator when there is no wind, It is possible to prevent a failure from being determined.

ＣＰＵ６に対する電力の供給は、以下のようにして行われる。無風状態から風速が上昇し、風車が起動すると、小容量のキャパシタ３に充電される。ＣＰＵ６が起動可能となるための電圧までキャパシタ３に充電されると、キャパシタ３を介してＣＰＵ６に電力が供給される。このキャパシタ３は、上述したように小容量であるため、微風でも数分間あればＣＰＵ６が起動できるだけの充電はされる。なお、このキャパシタ３は変動する風車からの発電電力を安定して定電圧でＣＰＵ６へ供給することができるものである。またこのキャパシタ３は上述したように小容量であるため小型である。   The power supply to the CPU 6 is performed as follows. When the wind speed rises from the no wind state and the wind turbine is started, the small capacity capacitor 3 is charged. When the capacitor 3 is charged to a voltage at which the CPU 6 can be activated, power is supplied to the CPU 6 through the capacitor 3. Since the capacitor 3 has a small capacity as described above, it is charged enough to start up the CPU 6 within a few minutes even with a slight breeze. The capacitor 3 can stably supply the generated power from the fluctuating windmill to the CPU 6 at a constant voltage. The capacitor 3 is small because of its small capacity as described above.

図２はフェールセーフ起動部の回路構造の概略図である。   FIG. 2 is a schematic diagram of the circuit structure of the fail-safe starting unit.

図示したように、風車の回転による風力発電機からキャパシタ３を介して電力が供給されると、電圧検出部１１で規定電圧以上を検知し、スイッチ部１２，１３がＯＮとなる。スイッチ部１２からは後述するオペアンプ１５等の電源として供給され、スイッチ部１３にはＣＰＵからのパルス信号が供給される。ＣＰＵからの信号はローパスフィルタ１４を通り、直流成分となってオペアンプを利用した比較回路１６に入る。比較回路１６内では、信号成分の電圧と基準電圧（Ｒｅｆ）とが比較される。ＣＰＵが正常ならば、信号成分＞基準電圧となり、ＦＥＴ１７に印加される電圧は０Ｖとなる。したがって、ＦＥＴ１７はＯＮせず、ラッチリレー８も動作せずに風力発電機の通常運転となる。   As shown in the figure, when electric power is supplied from the wind power generator through rotation of the windmill via the capacitor 3, the voltage detection unit 11 detects a specified voltage or more, and the switch units 12 and 13 are turned on. The switch unit 12 is supplied as a power source for an operational amplifier 15 and the like which will be described later, and the switch unit 13 is supplied with a pulse signal from the CPU. The signal from the CPU passes through the low-pass filter 14 and becomes a direct current component and enters a comparison circuit 16 using an operational amplifier. In the comparison circuit 16, the voltage of the signal component is compared with the reference voltage (Ref). If the CPU is normal, the signal component> reference voltage, and the voltage applied to the FET 17 is 0V. Accordingly, the FET 17 is not turned on, and the latch relay 8 is not operated, and the wind turbine generator is normally operated.

一方、ＣＰＵが異常ならば、信号成分＜基準電圧となるので、ＦＥＴ１７に電圧が印加され、ＦＥＴ１７はＯＮとなり、ラッチリレーに電圧が印加され、ラッチリレー８（図１参照）をＯＮにする。これにより、フェールセーフ起動部９による風力発電機のフェールセーフ制御を行うことができる。なお、図ではアナログ回路により信号を検知してラッチリレーの制御まで行う構成を示したが、フェールセーフ起動部９が信号を受信してからラッチリレー８の制御までの機構はこれに限定されるものではなく、デジタル回路等を用いてもよい。ただし、制御上の不具合を極力抑えるにはアナログ回路を用いて受動的に受信する構成とすることが好ましい。   On the other hand, if the CPU is abnormal, the signal component is less than the reference voltage, so that a voltage is applied to the FET 17, the FET 17 is turned on, a voltage is applied to the latch relay, and the latch relay 8 (see FIG. 1) is turned on. Thereby, the fail safe control of the wind power generator by the fail safe starting part 9 can be performed. In the drawing, the configuration is shown in which the signal is detected by the analog circuit and the control of the latch relay is performed. However, the mechanism from the reception of the signal by the fail safe starting unit 9 to the control of the latch relay 8 is limited to this. A digital circuit or the like may be used instead. However, in order to suppress control problems as much as possible, it is preferable to use an analog circuit for passive reception.

無風状態では、風力発電機から電力が供給されないため、スイッチ部１３はＯＦＦとなる。したがって、無風状態では、スイッチ部１３では信号を検知しないため、誤ってラッチリレーをＯＮしてしまうことはない。すなわち、無風状態で誤ってフェールセーフ制御をすることはない。   In the windless state, since the power is not supplied from the wind power generator, the switch unit 13 is turned off. Therefore, in the windless state, the switch unit 13 does not detect a signal, so that the latch relay is not accidentally turned on. That is, failsafe control is not mistakenly performed in a windless state.

図３はこの発明に係る風力発電機のフェールセーフ制御方法のフローチャート図である。   FIG. 3 is a flowchart of the fail-safe control method for the wind power generator according to the present invention.

ステップＳ１：
風力発電機の通常運転時には、ＣＰＵは常時電圧によるパルス信号をフェールセーフ起動に対して発信する。 Step S1:
During normal operation of the wind power generator, the CPU always sends a pulse signal based on voltage to fail-safe startup.

ステップＳ２：
ＣＰＵ自体が故障、あるいは風力発電機やＣＰＵへの電力供給回路等が故障して、ＣＰＵに電力が供給されなくなり、ＣＰＵが停止状態になると、パルス信号が０Ｖ又は数Ｖの連続信号に変わる。また、他の制御用のセンサー類が故障し、当該センサー類を修理しなければ風力発電機の機能を維持できない場合には、パルス信号を変化させる。 Step S2:
When the CPU itself fails, or the wind power generator, the power supply circuit to the CPU, etc. breaks down and power is not supplied to the CPU, and the CPU is stopped, the pulse signal changes to a continuous signal of 0V or several volts. Further, when other control sensors fail and the functions of the wind power generator cannot be maintained unless the sensors are repaired, the pulse signal is changed.

ステップＳ３：
ステップＳ２におけるパルス信号の変化を、フェールセーフ起動部が検知し、ＣＰＵの異常を判断する。このフェールセーフ起動部の検知は、各素子から構成されるアナログ回路で行われる。 Step S3:
The fail safe activation unit detects the change of the pulse signal in step S2, and determines the abnormality of the CPU. The detection of the fail-safe activation unit is performed by an analog circuit composed of each element.

ステップＳ４：
フェールセーフ起動部は、アナログ回路を経由した受動的制御によりラッチリレーに電圧を印加する。これにより、ラッチリレーはＯＮになり、短絡ブレーキ回路が短絡し、風車に短絡ブレーキをかけることができる。 Step S4:
The fail-safe starter applies a voltage to the latch relay by passive control via an analog circuit. As a result, the latch relay is turned on, the short circuit brake circuit is short circuited, and the short circuit brake can be applied to the windmill.

上記方法によれば、風車の通常運転中に常時ＣＰＵからフェールセーフ起動部にパルス信号を発信し、このパルス信号をフェールセーフ起動部で常時検知させておくことにより、パルス信号が連続信号に変化したときにＣＰＵが停止又は故障したと判断することができる。このとき、ラッチリレーをＯＮにすることにより、確実に風力発電機の出力端を短絡させることができる。   According to the above method, during normal operation of the wind turbine, a pulse signal is constantly transmitted from the CPU to the fail safe starting unit, and the pulse signal is continuously detected by the fail safe starting unit, whereby the pulse signal changes to a continuous signal. It can be determined that the CPU has stopped or failed. At this time, by turning on the latch relay, the output end of the wind power generator can be reliably short-circuited.

このようにアナログ回路による受動的制御により、ラッチリレーにて風力発電機の出力端を短絡させるので、ＣＰＵが停止してもその影響を受けることなく、確実に風力発電機の短絡ブレーキを作動させ、かつ当該ブレーキを維持することができる。   In this way, by passive control using an analog circuit, the output end of the wind power generator is short-circuited by a latch relay, so that even if the CPU stops, the short-circuit brake of the wind power generator is surely operated without being affected by it. And the brake can be maintained.

この発明に係る風力発電機のフェールセーフ制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fail safe control apparatus of the wind generator which concerns on this invention. フェールセーフ起動部の回路構造の概略図である。It is the schematic of the circuit structure of a fail safe starting part. この発明に係る風力発電機のフェールセーフ制御方法のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the fail safe control method of the wind power generator concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１：風力発電機、２：短絡ブレーキ回路、３：キャパシタ、５：整流回路、６：ＣＰＵ、７：バッテリー、８：ラッチリレー、９：フェールセーフ起動部、１０：短絡リレー、１１：電圧検出部、１２：スイッチ部、１３：スイッチ部、１４：ローパスフィルタ、１５：オペアンプ、１６：比較回路、１７：ＦＥＴ 1: wind generator, 2: short circuit brake circuit, 3: capacitor, 5: rectifier circuit, 6: CPU, 7: battery, 8: latch relay, 9: fail-safe starter, 10: short circuit relay, 11: voltage detection Part, 12: switch part, 13: switch part, 14: low-pass filter, 15: operational amplifier, 16: comparison circuit, 17: FET

Claims (5)

風力発電機の制御回路用ＣＰＵと、
前記風力発電機に接続された短絡ブレーキ回路を有する風力発電機のフェールセーフ制御装置であって、
前記短絡ブレーキ回路には、風力発電機出力端を短絡させるためのラッチリレーが備わり、
当該ラッチリレーは、前記ＣＰＵから発信される信号を受信可能なフェールセーフ起動部と接続されることを特徴とする風力発電機のフェールセーフ制御装置。 CPU for control circuit of wind power generator,
A fail-safe control device for a wind power generator having a short-circuit brake circuit connected to the wind power generator,
The short-circuit brake circuit is provided with a latch relay for short-circuiting the wind power generator output end,
The latch relay is connected to a fail-safe starter capable of receiving a signal transmitted from the CPU, and is a fail-safe control device for a wind power generator. 前記フェールセーフ起動部は、前記ＣＰＵから発信される信号を受信し、前記ラッチリレーを動作させるためのアナログ回路を有することを特徴とする請求項１に記載の風力発電機のフェールセーフ制御装置。   The failsafe control device for a wind power generator according to claim 1, wherein the failsafe activation unit includes an analog circuit for receiving a signal transmitted from the CPU and operating the latch relay. 前記ＣＰＵ及び前記フェールセーフ起動部は、前記風力発電機に備わるバッテリー又は外部電源と非接続であり、前記風力発電機の発電電力が直接供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電機のフェールセーフ制御装置。   The CPU and the fail-safe starting unit are not connected to a battery or an external power source provided in the wind power generator, and the generated power of the wind power generator is directly supplied. Fail-safe control device for wind turbines. 請求項１〜３のいずれかに記載の風力発電機のフェールセーフ制御装置を用いた風力発電機のフェールセーフ制御方法であって、
前記ＣＰＵの作動中に、前記フェールセーフ起動部に対して前記ＣＰＵから信号を発信し、
当該信号が変化したときに、前記フェールセーフ起動部は前記アナログ回路で前記信号の変化を受動的に検知して、前記風力発電機の異常を判断し、
前記ラッチリレーをＯＮにして前記短絡ブレーキ回路を短絡させることを特徴とする風力発電機のフェールセーフ制御方法。 A fail-safe control method for a wind power generator using the fail-safe control device for a wind power generator according to any one of claims 1 to 3,
During the operation of the CPU, a signal is sent from the CPU to the fail-safe starting unit,
When the signal is changed, the fail-safe starting unit passively detects the change in the signal with the analog circuit and determines an abnormality of the wind power generator,
A fail-safe control method for a wind power generator, wherein the latch relay is turned on to short-circuit the short-circuit brake circuit. 前記ＣＰＵから発信される信号はパルス信号であり、
当該パルス信号が連続信号に変化したときに、前記フェールセーフ起動部は前記アナログ回路にて前記パルス信号の変化を受動的に検知して前記ＣＰＵが停止していると判断することを特徴とする請求項４に記載の風力発電機のフェールセーフ制御方法。 The signal transmitted from the CPU is a pulse signal,
When the pulse signal is changed to a continuous signal, the fail-safe starting unit passively detects the change of the pulse signal by the analog circuit and determines that the CPU is stopped. The fail-safe control method of the wind power generator of Claim 4.
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