JP2009281196A - Fan device for wind power generator, and wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電装置用ファン装置および風力発電装置に関する。 The present invention relates to a fan device for a wind turbine generator and a wind turbine generator.
一般に、風力発電装置が運用される外気温度の範囲は、−30℃から+40℃である。そのため、風力発電装置の内部機器、例えば、主軸受や、増速機や、発電機や、トランスや、インバータなどの温度を基準温度の範囲内に制御する必要がある。 Generally, the outside air temperature range in which the wind turbine generator is operated is −30 ° C. to + 40 ° C. Therefore, it is necessary to control the temperature of the internal equipment of the wind turbine generator, for example, the main bearing, the speed increaser, the generator, the transformer, the inverter, and the like within the range of the reference temperature.
このような温度制御を行うため、翼ピッチシステムや、増速機や、主軸受などのオイル配管系と、インバータなどの冷却配管系とには、それぞれ温度制御システムとしてヒータとクーラとが設けられている(特許文献1参照。)。
クーラには、空気をクーラに通風させるクーラファンが設けられており、ヒータやクーラファンは、それぞれ設定温度に基づいてオンオフ制御されている(例えば、特許文献1参照。)。
The cooler is provided with a cooler fan that allows air to pass through the cooler. The heater and the cooler fan are each controlled to be turned on and off based on a set temperature (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述のように複数のクーラファンを、冷却対象である各機器の温度に基づいて、それぞれ制御する方法ではクーラファンの駆動電力が過消費されるという問題があった。 However, as described above, there is a problem that the driving power of the cooler fan is excessively consumed in the method of controlling the plurality of cooler fans based on the temperature of each device to be cooled.
例えば、各機器における温度のみに基づいた制御では、クーラファンの駆動制御を適切に行うことが困難であり、各機器の温度が制御温度領域から外れて過加熱や、過冷却が発生していた。
このようにして過加熱状態になった機器を冷却するために、クーラファンにより大きな駆動電力が供給され、駆動電力がさらに大きくなるという問題があった。一方で、過冷却状態は、クーラファンが冷却の必要がない機器の冷却を継続して行って生じる状態である。つまり、クーラファンが必要のない駆動電力を消費して生じる状態であり、駆動電力が過剰に消費されているという問題があった。
For example, in the control based only on the temperature in each device, it is difficult to properly control the drive of the cooler fan, and the temperature of each device has deviated from the control temperature range, and overheating or overcooling has occurred. .
In order to cool the overheated device in this way, there is a problem that a large driving power is supplied by the cooler fan and the driving power is further increased. On the other hand, the supercooled state is a state that occurs when the cooler fan continuously cools equipment that does not need to be cooled. That is, there is a problem that the cooler fan consumes drive power that is not necessary, and the drive power is excessively consumed.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、風力発電装置に設けられた機器を冷却するクーラファンにおける駆動電力の消費量抑制を図ることができる風力発電装置用ファン装置および風力発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a fan device for a wind power generator capable of suppressing consumption of driving power in a cooler fan that cools equipment provided in the wind power generator. And it aims at providing a wind power generator.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の風力発電装置用ファン装置は、回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器を内部に収納する筐体内の空気を、前記機器を通過して前記筐体外に排出するクーラファンと、前記機器の温度、および、前記機器の運転状況に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
A fan device for a wind turbine generator according to the present invention includes a cooler fan that exhausts air inside a housing that houses at least a device that generates power by rotating a rotary blade, and passes the device to the outside of the housing; And a controller that controls driving of the cooler fan based on the temperature of the device and the operating status of the device.
本発明によれば、制御部は機器の運転状況により機器において発生する熱量を推定することができる。そのため、制御部は、機器の温度および運転状況に基づくことにより、時間に対する機器の温度変化、つまり機器の温度勾配を推定することができる。
この推定された機器の温度勾配に基づいてクーラファンの駆動を制御することにより、機器の温度のみに基づいて制御する方法と比較して、クーラファンの駆動制御を適切に行うことができる。例えば、クーラファンによる冷却停止遅れ、つまり機器の冷却過多が防止される。言い換えると、不必要なクーラファンの駆動が防止され、クーラファンにおける駆動電力の消費量が抑制される。
さらに、クーラファンによる冷却開始遅れ、つまり機器の過加熱が防止される。言い換えると、クーラファンの駆動時間が短縮され、クーラファンによる駆動電力の消費が抑制される。
According to the present invention, the control unit can estimate the amount of heat generated in the device based on the operation status of the device. Therefore, the control unit can estimate the temperature change of the device with respect to time, that is, the temperature gradient of the device, based on the temperature of the device and the operation status.
By controlling the driving of the cooler fan based on the estimated temperature gradient of the equipment, the driving control of the cooler fan can be appropriately performed as compared with the method of controlling based on the temperature of the equipment alone. For example, the cooling stop delay by the cooler fan, that is, excessive cooling of the device is prevented. In other words, unnecessary driving of the cooler fan is prevented and consumption of driving power in the cooler fan is suppressed.
Furthermore, the cooling start delay by the cooler fan, that is, overheating of the device is prevented. In other words, the drive time of the cooler fan is shortened, and consumption of drive power by the cooler fan is suppressed.
上記発明においては、前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記筐体の外部における風向および風速を計測する風向風速計の計測結果に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御することが望ましい。 In the above invention, the control unit estimates the operating state of the device based on a measurement result of an anemometer that measures the wind direction and the wind speed outside the housing, and controls the driving of the cooler fan. desirable.
本発明によれば、制御部は、筐体の外部における風向および風速に基づくことにより機器における運転状況を把握することができ、機器において発生する熱量を推定することができる。 According to the present invention, the control unit can grasp the operating state of the device based on the wind direction and the wind speed outside the housing, and can estimate the amount of heat generated in the device.
上記発明においては、前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記回転翼の回転数および前記回転翼のピッチ角に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御することが望ましい。 In the above invention, it is preferable that the control unit estimates the operating state of the equipment based on the rotational speed of the rotor blades and the pitch angle of the rotor blades, and drives and controls the cooler fan.
本発明によれば、制御部は、回転翼の回転数および回転翼のピッチ角に基づくことにより機器における運転状況を把握することができ、機器において発生する熱量を推定することができる。 According to the present invention, the control unit can grasp the operating status of the equipment based on the rotational speed of the rotor blades and the pitch angle of the rotor blades, and can estimate the amount of heat generated in the equipment.
上記発明においては、前記制御部は、前記機器の運転状況を、前記機器の出力電力に基づいて推定し、前記クーラファンを駆動制御することが望ましい。 In the above invention, it is desirable that the control unit estimates an operation state of the device based on an output power of the device, and drives and controls the cooler fan.
本発明によれば、制御部は、機器の出力電力に基づくことにより機器における運転状況を把握することができ、機器において発生する熱量を推定することができる。 According to the present invention, the control unit can grasp the operation status of the device based on the output power of the device, and can estimate the amount of heat generated in the device.
上記発明においては、前記クーラファンは、複数の前記機器のそれぞれに対して複数設けられ、前記制御部は、一のクーラファンの駆動を他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御することが望ましい。 In the above invention, it is preferable that a plurality of the cooler fans are provided for each of the plurality of devices, and the control unit controls driving of one cooler fan based on a driving state of another cooler fan. .
本発明の風力発電装置用ファン装置は、回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う複数の機器のそれぞれに対して、該機器を内部に収納する筐体内の空気を、前記機器を通過して前記筐体外に排出する複数のクーラファンと、一のクーラファンの駆動を、前記機器の温度、および、他のクーラファンの駆動状態に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。 The fan device for a wind turbine generator according to the present invention is configured such that, for each of a plurality of devices that generate power at least by rotating the rotor blades, the air in the housing that houses the devices passes through the devices and passes through the devices. A plurality of cooler fans to be discharged out of the housing, and a controller that controls the drive of the one cooler fan based on the temperature of the device and the drive state of the other cooler fan; It is characterized by.
本発明によれば、他のクーラファンの駆動状態に基づいて、一のクーラファンの駆動を駆動制御するため、クーラファンによる機器の冷却効率低下が防止され、クーラファンにおける駆動電力の消費量が抑制される。 According to the present invention, since the drive control of one cooler fan is driven based on the drive state of another cooler fan, the cooling efficiency of the device is prevented from being lowered by the cooler fan, and the consumption of drive power in the cooler fan is reduced. It is suppressed.
例えば、機器に対するクーラファンの負荷の割合、つまり、機器の発熱量や熱容量に対するクーラファンの送風能力の割合が異なる場合、負荷割合の軽い一のクーラファンの駆動が、負荷割合の重い他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御される。このようにすることで、一のクーラファンの駆動に際して、他のクーラファンの駆動により生ずる筐体内部と外部との間の圧力差(負圧)の影響を軽減することができ、一のクーラファンにおける冷却効率の低下が防止される。 For example, if the ratio of the load of the cooler fan to the equipment, that is, the ratio of the cooling capacity of the cooler fan to the calorific value or heat capacity of the equipment is different, the driving of one cooler fan with a light load ratio may be It is controlled based on the driving state of the fan. In this way, when one cooler fan is driven, the influence of the pressure difference (negative pressure) between the inside and outside of the housing caused by the drive of the other cooler fan can be reduced. A decrease in cooling efficiency in the fan is prevented.
あるいは、負荷割合の重い一のクーラファンの駆動を、負荷割合の軽い他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御することにより、他のクーラファンの駆動に対する一のクーラファンの駆動により生ずる筐体内部と外部との間の圧力差の影響を軽減することができ、他のクーラファンにおける冷却効率の低下が防止される。 Alternatively, by controlling the driving of one cooler fan with a heavy load ratio based on the driving state of the other cooler fan with a light load ratio, the casing generated by the driving of the one cooler fan with respect to the driving of the other cooler fan The influence of the pressure difference between the inside and the outside can be reduced, and a decrease in cooling efficiency in other cooler fans is prevented.
本発明の風力発電装置は、風により回転駆動される回転翼と、該回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器と、該機器を内部に収納する筐体と、上記本発明の風力発電装置用ファン装置と、が設けられていることを特徴とする。 The wind power generator of the present invention includes a rotor blade that is rotationally driven by wind, a device that generates power at least by the rotational drive of the rotor blade, a housing that houses the device, and the wind power generator device of the present invention. And a fan device.
本発明によれば、上記本発明の風力発電装置用ファン装置が設けられていることにより、風力発電装置におけるクーラファンの駆動電力の消費量が抑制される。 According to the present invention, since the fan device for a wind power generator according to the present invention is provided, the consumption of the driving power of the cooler fan in the wind power generator is suppressed.
本発明の風力発電装置用ファン装置および風力発電装置によれば、制御部は、機器の温度および運転状況に基づくことにより、時間に対する機器の温度変化、つまり機器の温度勾配を推定し、この推定された機器の温度勾配に基づいてクーラファンの駆動を制御することにより、機器の温度のみに基づいて制御する方法と比較して、クーラファンの駆動制御を適切に行うことができる。そのため、風力発電装置に設けられた機器を冷却するクーラファンにおける駆動電力の消費量抑制を図ることができるという効果を奏する。 According to the fan apparatus and the wind power generator for a wind power generator of the present invention, the control unit estimates the temperature change of the equipment with respect to time, that is, the temperature gradient of the equipment, based on the temperature of the equipment and the operation state, and this estimation By controlling the driving of the cooler fan based on the temperature gradient of the equipment, the driving control of the cooler fan can be appropriately performed as compared with the method of controlling based on the temperature of the equipment alone. Therefore, there is an effect that it is possible to reduce the consumption of driving power in the cooler fan that cools the equipment provided in the wind turbine generator.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態にかかる風力発電装置ついて図1から図7を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る風力発電装置の構成を説明する全体図である。
風力発電装置1は、図1に示すように、風力発電を行うものである。風力発電装置1には、基礎B上に立設された支柱2と、支柱2の上端に設置されたナセル(筐体)3と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル3に設けられたロータヘッド4と、ロータヘッド4を覆う頭部カプセル5と、ロータヘッド4の回転軸線周りに放射状に取り付けられる複数枚の風車回転翼(回転翼)6と、ロータヘッド4の回転により発電を行う発電設備7と、風力発電装置1の周囲における風向および風速を測定する風向風速計9と、が設けられている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
FIG. 1 is an overall view illustrating the configuration of the wind turbine generator according to this embodiment.
The
なお、本実施形態では、3枚の風車回転翼6が設けられた例に適用して説明するが、風車回転翼6の数は3枚に限られることなく、2枚の場合や、3枚より多い場合に適用してもよく、特に限定するものではない。
In the present embodiment, the description is applied to an example in which three wind
支柱2は、図1に示すように、基礎Bから上方(図1の上方)に延びる柱状の構成とされ、例えば、複数のユニットを上下方向に連結した構成とされている。支柱2の最上部には、ナセル3が設けられている。支柱2が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル3が設置されている。
As shown in FIG. 1, the
ナセル3は、図1に示すように、ロータヘッド4を回転可能に支持するとともに、内部にロータヘッド4の回転により発電を行う発電設備7が収納されている。さらに、ナセル3の前方、つまりロータヘッド4側の下側には、ナセル3の内部に外部の空気を導入する吸気口8が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
ロータヘッド4には、図1に示すように、その回転軸線周りに放射状に延びる複数枚の風車回転翼6が取り付けられ、その周囲は頭部カプセル5により覆われている。
As shown in FIG. 1, a plurality of wind
ロータヘッド4には、風車回転翼6の軸線回りに風車回転翼6を回転させて、風車回転翼6のピッチ角を変更するピッチ制御部(図示せず。)が設けられている。
これにより、風車回転翼6にロータヘッド4の回転軸線方向から風が当たると、風車回転翼6にロータヘッド4を回転軸線まわりに回転させる力が発生し、ロータヘッド4が回転駆動される。
The
Thus, when wind strikes the
図2は、図1のナセル内部の構成を説明する模式図である。
ナセル3の内部に収納された発電設備7には、図2に示すように、ロータヘッド4の回転駆動力を発電機14に伝達する主軸(図示せず)を回転可能に支持する主軸受11と、ロータヘッド4の回転を増速して発電機14に伝達する増速機12と、主軸受11および増速機12の潤滑に用いられるオイルを冷却するオイル冷却部13と、伝達された回転駆動力を用いて発電を行う発電機14と、発電された電気の電圧を制御するトランス部15と、周波数を制御するコンバータ部16と、が設けられている。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration inside the nacelle of FIG.
As shown in FIG. 2, the
オイル冷却部13は、主軸受11や増速機12内を潤滑し、高温となった潤滑用オイルを冷却するものである。
オイル冷却部13には、潤滑用オイルの熱を放熱するオイル用熱交換器(機器)21と、オイル用熱交換器21に空気を通風させるオイル用ファン(クーラファン)22と、主軸受11とオイル用熱交換器21との間、または、増速機12とオイル用熱交換器21との間で潤滑用オイルを循環させる油管23と、が設けられている。
The
The
発電機14には、発電を行う発電機本体(機器)31と、発電機本体31内に空気を導入する発電機ファン(クーラファン)32と、発電機14内に導入された空気をナセル3の外部に導く発電用ダクト33と、が設けられている。
なお、発電機本体31、発電機用ファン32および発電用ダクト33としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
In addition, as the generator
トランス部15には、電圧の変換を行うトランス本体(機器)41と、トランス本体41内に空気を流通させる開口部42およびトランス用ファン(クーラファン)43と、が設けられている。
なお、トランス本体41、開口部およびトランス用ファン43としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
As the transformer
コンバータ部16は、ナセル3の内部における後方(図2の右側)であって、ナセル3の床面Fに配置されるものである。
コンバータ部16には、周波数の変換を行うコンバータ本体(機器)51と、コンバータ本体51を冷却するコンバータ用ファン(クーラファン)52と、が設けられている。
The
The
コンバータ本体51は、コンバータ用ファン装置52よりも前方(図2に左側)であって、ナセル3の床面Fに配置されている。言い換えると、コンバータ用ファン装置52におけるコンバータ用ファン54の回転軸線L方向の前方に配置されている。
なお、コンバータ本体51としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The converter
In addition, as the converter
風向風速計9は、ナセル3の外部における風向および風速を計測するものである。風向風速計9は、ナセル3における回転翼6よりも後方(図2の左側)の上面に配置され、ナセル3から上方(図2の上方)に向かって延びる棒部材の先端に配置されたものである。
風向風速計9により測定された風向および風速は、後述する制御部76に出力されている。
The
The wind direction and the wind speed measured by the
なお、風向風速計9は、上述のようにナセル3の上面に配置されていてもよいし、風力発電装置1とは別に設けられた塔に配置されていてもよく、特に限定するものではない。風向風速計9を別塔に配置する方法は、複数の風力発電装置1を備えたウインドファームに適用して好適な方法である。
Note that the
図3は、図2のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンの制御を説明するブロック図である。
さらに、風力発電装置1には、図3に示すように、オイル用温度センサ72と、発電機用温度センサ73と、トランス用温度センサ74と、コンバータ用温度センサ75と、オイル用ファン22、発電機用ファン32、トランス用ファン43およびコンバータ用ファン52(以下、「オイル用ファン22など」と表記する。)の制御を行う制御部76と、オイル用ファン22と、発電機用ファン32と、トランス用ファン43と、コンバータ用ファン52と、を有する風力発電用ファン装置71が設けられている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating control of the oil fan, generator fan, transformer fan, and converter fan of FIG.
Further, as shown in FIG. 3, the
オイル用温度センサ72は、図2および図3に示すように、オイル冷却部13におけるオイル用熱交換器21の温度を測定するセンサである。オイル用温度センサ72により測定されたオイル用熱交換器21の温度は、制御部76に出力されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
発電機用温度センサ73は、発電機14における発電機本体31の温度を測定するセンサである。発電機用温度センサ73により測定された発電機本体31の温度は、制御部76に出力されている。
The
トランス用温度センサ74は、トランス部15におけるトランス本体41の温度を測定するセンサである。トランス用温度センサ74により測定されたトランス本体41の温度は、制御部76に出力されている。
The
コンバータ用温度センサ75は、コンバータ部16におけるコンバータ本体51の温度を測定するセンサである。コンバータ用温度センサ75により測定されたコンバータ本体51の温度は、制御部76に出力されている。
The
制御部76は、図2および図3に示すように、オイル用熱交換器21、発電機本体31、トランス本体41およびコンバータ本体51(以下、「オイル用熱交換器21など」と表記する。)の温度と、ナセル3の外部の風向および風速に基づいて、オイル用ファン22などを制御するものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
制御部76には、風力発電装置1の稼動状態を推定する稼動状態推定部77と、オイル用熱交換器21などの温度勾配を推定する温度推定部78と、オイル用ファン22などの制御信号を出力するファン制御部79と、が設けられている。
The
稼動状態推定部77は、風向風速計9から入力された風向および風速に基づいて、風力発電装置1の稼動状態を推定することにより、オイル用熱交換器21などの稼働率を推定するものである。
The operating
温度推定部78は、稼動状態推定部77により推定されたオイル用熱交換器21などの稼働率と、オイル用温度センサ72、発電機用温度センサ73およびトランス用温度センサ74から入力された、オイル用熱交換器21などの温度に基づいて、オイル用熱交換器21などにおける温度勾配を推定するものである。
The
ファン制御部79は、温度推定部78により推定されたオイル用熱交換器21などにおける温度勾配に基づいて、オイル用ファン22などの制御信号を出力するものである。
The
次に、上記の構成からなる風力発電装置1における発電方法についてその概略を説明する。
風力発電装置1においては、ロータヘッド4の回転軸線方向から風車回転翼6に当たった風の力が、ロータヘッド4を回転軸線周りに回転させる動力に変換される。
Next, an outline of the power generation method in the
In the
このロータヘッド4の回転は発電設備7に伝達され、発電設備7において、電力の供給対象に合わせた電力、例えば、周波数が50Hzまたは60Hzの交流電力が発電される。
ここで、少なくとも発電を行っている間は、風の力を風車回転翼に効果的に作用させ
るため、適宜ナセル3を水平面上で回転させることにより、ロータヘッド4は風上に向けられている。
The rotation of the
Here, at least during power generation, the
次に、本実施形態の特徴である風力発電用ファン装置71における制御について説明する。
図4は、図3の風力発電用ファン装置の制御を説明するフローチャートである。
風力発電用ファン装置71の制御部76には、図4に示すように、風向風速計9により計測されたナセル3の外部の風向および風速が入力される(ステップS1)。
制御部76における稼動状態推定部77は、入力された風向および風速に基づいて、オイル用熱交換器21などにおける稼働率の推定を行う(ステップS2)。稼働率の推定は、予め稼動状態推定部77に記憶されたデータマップに基づいて行われていてもよいし、計算式に基づいて行われていてもよく、特に限定するものではない。
Next, the control in the
FIG. 4 is a flowchart illustrating control of the wind power generation fan device of FIG.
As shown in FIG. 4, the wind direction and the wind speed outside the
The operating
オイル用熱交換器21などにおける稼働率が推定されると、次に、温度推定部78により、オイル用熱交換器21などにおける時間に対する温度勾配が推定される(ステップS3)。
例えば、オイル用熱交換器21における温度勾配は、オイル用温度センサ72から入力されたオイル用熱交換器21の温度と、稼働率に対応したオイル用熱交換器21における発熱量と、オイル用ファン22の稼動状態と、に基づいて行われている。オイル用熱交換器21における発熱量は、温度推定部78に予め記憶された稼働率に対応した発熱量が用いられている。
なお、発電機本体31、トランス本体41およびコンバータ本体51における温度勾配も、オイル用熱交換器21の場合と同様に温度推定部78により推定されている。
Once the operating rate in the
For example, the temperature gradient in the
The temperature gradients in the generator
ファン制御部79は、温度推定部78により推定されたオイル用熱交換器21などにおける温度勾配に基づいて、オイル用ファン22などの駆動を制御する制御信号を出力する(ステップS4)。
The
図5は、図2における発電機本体の温度変化を説明するグラフである。
例えば、発電機用ファン32の駆動を制御する場合について説明すると、図5の実線で示すように、ファン制御部79は、発電機本体31の温度および温度勾配に基づいて、発電機本体31の温度が所定の温度範囲(図5のT0からT1まで)に収まるように、発電機用ファン32を駆動するON信号や、停止させるOFF信号を出力する。
このように制御することで、図5の点線で示すように、発電機本体31の温度のみに基づいて発電機用ファン32を制御する場合と比較して、発電機本体31の温度を所定の温度範囲内に収めることができる。
FIG. 5 is a graph for explaining the temperature change of the generator body in FIG.
For example, the case where the drive of the
By controlling in this way, as shown by the dotted line in FIG. 5, the temperature of the generator
上記の構成によれば、制御部76は、ナセル3の外部における風向および風速に基づいてオイル用熱交換器21などの運転状況を推定することにより、オイル用熱交換器21などにおいて発生する熱量を推定することができる。そのため、制御部76は、さらにオイル用ファン22などにより測定されたオイル用熱交換器21などの温度に基づいて時間に対するオイル用熱交換器21などの温度変化、つまりオイル用熱交換器21などの温度勾配を推定することができる。
According to the above configuration, the
この推定されたオイル用熱交換器21などの温度勾配に基づいてオイル用ファン22などの駆動を制御することにより、オイル用熱交換器21などの温度のみに基づいて制御する方法と比較して、オイル用ファン22などの駆動制御を適切に行うことができ、風力発電装置1に設けられたオイル用熱交換器21などを冷却するオイル用ファン22などにおける駆動電力の過消費を防止することができる。
By controlling the drive of the
例えば、オイル用ファン22などによる冷却停止遅れ、つまりオイル用熱交換器21などの冷却過多が防止される。言い換えると、不必要なオイル用ファン22などの駆動が防止され、オイル用ファン22などにおける駆動電力の消費量が抑制される。
さらに、オイル用ファン22などによる冷却開始遅れ、つまりオイル用熱交換器21などの過加熱が防止される。言い換えると、オイル用ファン22などの駆動時間が短縮され、オイル用ファン22などによる駆動電力の消費が抑制される。
For example, the cooling stop delay due to the
Further, the cooling start delay by the
図6は、図3のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンの別の制御を説明するブロック図である。
上述のように、風向風速計9と、オイル用温度センサ72などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン22などを制御してもよいし、図6に示すように、風車回転翼6の回転数および風車回転翼6のピッチ角と、オイル用温度センサ72などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン22などを制御してもよく、特に限定するものではない。
FIG. 6 is a block diagram illustrating another control of the oil fan, the generator fan, the transformer fan, and the converter fan of FIG.
As described above, the
なお、風車回転翼6の回転数は、ロータヘッド4や主軸などの回転を計測することにより計測することができ、風車回転翼6のピッチ角は、風車回転翼6のピッチ角を直接計測してもよいし、上述のピッチ制御部の出力を検出してもよく、特に限定するものではない。
The rotation speed of the
このようにすることにより、風向風速計9を用いることなく、オイル用ファン22などにおける運転状況を把握することができるため、オイル用ファン22などにおいて発生する熱量を推定することができる。
By doing in this way, since the driving | running state in the
図7は、図3のオイル用ファン、発電機ファン、トランス用ファンおよびコンバータ用ファンのさらに別の制御を説明するブロック図である。
上述のように、風向風速計9と、オイル用温度センサ72などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン22などを制御してもよいし、図7に示すように、発電機本体31による出力電力と、オイル用温度センサ72などの測定結果と、に基づいてオイル用ファン22などを制御してもよく、特に限定するものではない。
FIG. 7 is a block diagram illustrating still another control of the oil fan, the generator fan, the transformer fan, and the converter fan of FIG.
As described above, the
このようにすることにより、風向風速計9を用いることなく、オイル用ファン22などにおける運転状況を把握することができるため、オイル用ファン22などにおいて発生する熱量を推定することができる。
By doing in this way, since the driving | running state in the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図8から図10を参照して説明する。
本実施形態の風力発電装置の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、風力発電用ファン装置における制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図8から図10を用いて風力発電用ファン装置における制御のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図8は、本実施形態の風力発電装置における制御を説明するブロック図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the wind turbine generator of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the control method for the wind turbine generator device is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, only the control in the fan device for wind power generation will be described using FIG. 8 to FIG. 10, and description of other components will be omitted.
FIG. 8 is a block diagram for explaining the control in the wind turbine generator of the present embodiment.
In addition, about the component same as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施形態の風力発電装置101の風力発電用ファン装置171には、図8に示すように、オイル用温度センサ72と、発電機用温度センサ73と、トランス用温度センサ74と、コンバータ用温度センサ75と、オイル用ファン22などの制御を行う制御部176と、オイル用ファン22と、発電機用ファン32と、トランス用ファン43と、コンバータ用ファン52と、が設けられている。
As shown in FIG. 8, the wind power
ここで、オイル用ファン22は、他のファンよりも容量が大きなファンであり、発電機用ファン32およびトランス用ファン43は、他のファンよりも容量が小さなファンである。コンバータ用ファン52は、オイル用ファン22と、発電機用ファン32およびトランス用ファン43との中間の容量を持つファンである。
Here, the
制御部176は、図8に示すように、オイル用熱交換器21などの温度と、ナセル3の外部の風向および風速に基づいて、オイル用ファン22などを制御するものである。
As shown in FIG. 8, the
制御部76には、風力発電装置1の稼動状態を推定する稼動状態推定部77と、オイル用熱交換器21などの温度勾配を推定する温度推定部78と、オイル用ファン22などの制御信号を出力するファン制御部179と、が設けられている。
The
次に、本実施形態の特徴である風力発電用ファン装置171における制御について説明する。
風力発電用ファン装置171の制御部176には、風向風速計9により計測されたナセル3の外部の風向および風速が入力される。その後、オイル用熱交換器21などにおける時間に対する温度勾配の推定までは第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Next, the control in the
The wind direction and the wind speed outside the
ファン制御部179は、推定された温度勾配、および、各ファン22,32,42,52の駆動状態に基づいて、各ファン22,32,42,52のそれぞれを個別に駆動制御する。
以下では、他のファンと比較して容量が大きなオイル用ファン22と、他のファンと比較して容量が小さな発電機用ファン32と、に対する制御を例として説明する。
The
In the following description, control for the
図9は、オイル用熱交換器における温度の時間変化、および、オイル用ファンの制御を説明するグラフである。図10は、発電機本体における温度の時間変化、および、発電機用ファンの制御を説明するグラフである。
図9におけるTa1は、オイル用熱交換器21の温度であってオイル用ファン22の稼動開始温度であり、Ta2は、オイル用ファン22の停止温度である。図10におけるTb1は、発電機本体31の温度であって発電機用ファン32の稼動開始温度であり、Tb2は、発電機用ファン32の停止温度である。
FIG. 9 is a graph for explaining the temporal change in temperature in the oil heat exchanger and the control of the oil fan. FIG. 10 is a graph for explaining the temporal change in temperature in the generator body and the control of the generator fan.
In FIG. 9, Ta <b> 1 is the temperature of the
図9および図10における時間t10からt11までの間は、オイル用熱交換器21および発電機本体31の温度は、それぞれファンの稼動開始温度(Ta1,Tb1)よりも低く、かつ、停止温度(Ta2,Tb2)よりも高いため、オイル用ファン22および発電機用ファン32は停止(OFF)されている。
その後、時間t11からt12になると、オイル用熱交換器21における温度がファンの稼動開始温度(Ta1)に到達するため、オイル用ファン22が駆動(ON)される。その一方で、発電機本体31の温度はファンの稼動開始温度(Tb1)よりも低いため、発電機用ファン32は停止(OFF)されたままである。
オイル用熱交換器21の温度は、オイル用ファン22により冷却されるため低下する。
9 and 10, the temperatures of the
Thereafter, at time t11 to t12, the temperature in the
The temperature of the
時間t12からt13になると、発電機本体31の温度が、ファンの稼動開始温度(Ta1)に到達するため、発電機用ファン32が駆動(ON)される。その一方で、ファン制御部179は、ファンの停止温度(Ta2)よりも高い状態であってもオイル用ファン22を停止(OFF)する。
At time t12 to t13, the temperature of the
そのため、発電機本体31の温度は、発電機用ファン32により冷却されるため低下する。その一方で、オイル用熱交換器21の温度は、オイル用ファン22による冷却が停止されるため上昇する。
発電機本体31は、オイル用熱交換器21と比較して熱容量が小さいため、オイル用熱交換器21よりも速やかに温度が低下する。
Therefore, the temperature of the generator
Since the
時間t13以降になると、発電機本体31の温度が、ファンの停止温度(Tb2)よりも低くなるため、発電機用ファン32が停止(OFF)される。その一方で、オイル用熱交換器21は、その温度がファンの停止温度(Ta2)よりも高い状態で停止されていたので、発電機用ファン32が停止されたことに対応して、駆動が開始(ON)される。
After time t13, the temperature of the generator
上記の構成によれば、オイル用ファン22などの中の一のファンの駆動を、他のファンの駆動状態に基づいて駆動制御するため、オイル用ファン22などによるオイル用熱交換器21などの冷却効率低下が防止され、オイル用ファン22などにおける駆動電力の消費量が抑制される。
According to the above configuration, the drive of one fan in the
オイル用熱交換器21などに対するオイル用ファン22などの負荷の割合、つまり、オイル用熱交換器21などの発熱量や熱容量に対するオイル用ファン22などの送風能力の割合がそれぞれ異なる場合、例えば、負荷割合の軽い発電機用ファン32の駆動が、負荷割合の重いオイル用ファン22の駆動状態に基づいて制御される。このようにすることで、発電機用ファン32の駆動に際して、オイル用ファン22の駆動により生ずるナセル3内部と外部との間の圧力差(負圧)の影響を軽減することができ、発電機用ファン32における冷却効率の低下が防止される。
When the ratio of the load of the
あるいは、負荷割合の重いオイル用ファン22の駆動を、負荷割合の軽い発電機用ファン32の駆動状態に基づいて制御することにより、発電機用ファン32の駆動に対するオイル用ファン22の駆動により生ずるナセル3内部と外部との間の圧力差の影響を軽減することができ、発電機用ファン32における冷却効率の低下が防止される。
Alternatively, the drive of the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1,101 風力発電装置
3 ナセル(筐体)
6 風車回転翼(回転翼)
9 風向風速計
21 オイル用熱交換器(機器)
22 オイル用ファン(クーラファン)
31 発電機本体(機器)
32 発電機ファン(クーラファン)
41 トランス本体(機器)
43 トランス用ファン(クーラファン)
51 コンバータ本体(機器)
52 コンバータ用ファン(クーラファン)
71,171 風力発電用ファン装置
76,176 制御部
1,101
6 Wind turbine rotor (rotor)
9
22 Oil fan (cooler fan)
31 Generator body (equipment)
32 Generator fan (cooler fan)
41 Transformer body (equipment)
43 Fan for transformer (cooler fan)
51 Converter body (equipment)
52 Fan for converter (cooler fan)
71,171 Fan unit for wind power generation 76,176 Control unit
Claims (7)
前記機器の温度、および、前記機器の運転状況に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする風力発電装置用ファン装置。 A cooler fan that exhausts the air in the housing that houses at least the device that generates power by rotating the rotor blades through the device and out of the housing;
A control unit that drives and controls the cooler fan based on the temperature of the device and the operation status of the device;
A fan device for a wind turbine generator is provided.
前記制御部は、一のクーラファンの駆動を他のクーラファンの駆動状態に基づいて制御することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の風力発電装置用ファン装置。 A plurality of the cooler fans are provided for each of the plurality of devices,
The said control part controls the drive of one cooler fan based on the drive state of another cooler fan, The fan apparatus for wind power generators in any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned.
一のクーラファンの駆動を、前記機器の温度、および、他のクーラファンの駆動状態に基づいて前記クーラファンを駆動制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする風力発電装置用ファン装置。 For each of a plurality of devices that generate power at least by rotating the rotor blades, a plurality of cooler fans that exhaust the air inside the housing that houses the devices inside and out of the housing through the devices;
A controller that controls driving of the one cooler fan based on the temperature of the device and the driving state of the other cooler fan; and
A fan device for a wind turbine generator is provided.
該回転翼の回転駆動により少なくとも発電を行う機器と、
該機器を内部に収納する筐体と、
請求項1から請求項6のいずれかに記載の風力発電装置用ファン装置と、
が設けられていることを特徴とする風力発電装置。
A rotor blade driven to rotate by wind;
A device that generates power at least by rotating the rotor blades;
A housing that houses the device;
A fan device for a wind turbine generator according to any one of claims 1 to 6,
A wind turbine generator is provided.
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