JP2019509418A - 風力発電設備 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
− 出力ステージが起動され得、その結果、エネルギー貯蔵ユニットが、具体的には通常運転においておよび/または現行状態において、電気モータを備えるコンバータを介して、好適にはその機械的出力へと一切変化しないようにまたは実質的に変化しないように、電気的に負荷をかけられ得、その間、入力ステージが監視ユニットによって起動され、中間回路電圧を試験電圧まで低下させる、
− 具体的には中間回路電圧および/またはエネルギー貯蔵ユニット電圧に基づくエネルギー貯蔵ユニットの放電が観察され得る、
− この放電の観察から、電気エネルギー貯蔵ユニットの最新状態の特徴を示す少なくとも1つのデータが形成され得る、
− エネルギー貯蔵ユニットのデータおよび/または最新状態が、エネルギー貯蔵ユニットの状態の所定の要求条件と、および/またはエネルギー貯蔵ユニットの所定のターゲット状態と比較され得る。その結果、エネルギー貯蔵ユニットの状態が検査され得る。
− 出力ステージが起動され、その結果、エネルギー貯蔵ユニットが、電気モータを備えるコンバータを介して、好適には、具体的には通常運転においておよび/または現行状態において出力される機械的性能へと変化しないようにまたは実質的に変化しないように、電気的に負荷をかけられ、その間、入力ステージが監視ユニットによって起動され、中間回路電圧を試験電圧まで低下させ、
− 具体的には中間回路電圧および/またはエネルギー貯蔵ユニット電流に基づくエネルギー貯蔵ユニットの放電が観察され、
− この放電の観察から、電気エネルギー貯蔵ユニットの最新状態の特徴を示す少なくとも1つのデータが形成され、ならびに、
− エネルギー貯蔵ユニットのデータおよび/または最新状態が、エネルギー貯蔵ユニットの状態の所定の要求条件と、および/またはエネルギー貯蔵ユニットの所定のターゲット状態と比較される。エネルギー貯蔵ユニットの状態がこの手段によって検査される。電気エネルギー貯蔵ユニットの最新状態、および/または電気エネルギー貯蔵ユニットの最新状態の特徴を示すデータが、好適には、エネルギー貯蔵ユニットのSoC(state of charge(充填状態))および/またはエネルギー貯蔵ユニットのSoH(state of health(健康状態))を含む。具体的には、電気エネルギー貯蔵ユニットの状態の所定の要求条件および/またはエネルギー貯蔵ユニットの所定のターゲット条件が、エネルギー貯蔵ユニットの所定のターゲットSoCおよび/またはエネルギー貯蔵ユニットの所定のターゲットSoHを好適には含む。エネルギー貯蔵ユニットの最新状態が所定の要求条件またはターゲット状態に相当しない場合、および/またはエネルギー貯蔵ユニットの最新状態が所定の範囲を超えて所定の要求条件もしくはターゲット状態とは異なる場合、監視ユニットにより、運転制御ユニットにエラーが好適に報告される。
機能性を検査されるべき構成要素には、具体的には、非常停止制御ライン24、非常停止制御信号入力装置56、回転角インジケータ46、回転角インジケータ47、コンバータ27、制御ユニット30、電気モータ25、モータ接続ライン58、ブレーキ接続ライン60、ブレーキ29、ブレード軸受48、ダイオード45、ヒューズ44、接続ライン42および43、電気エネルギー貯蔵ユニット41、ならびに/または伝動装置31が含まれる。
a)ブレーキ電流IBを検出してブレーキ電流IBの妥当性を検査する。
c)所定のブレーキトルクに達するまで、電気モータ25により、係合するブレーキ29に対して絶えず増大するトルクが加えられるという形で、ブレーキトルクを決定する。
ブレーキ29が有効であるかどうかの指標として、具体的には、回転角位置またはモータシャフトの回転速度が使用され得る。異なるアプローチa)からc)は互いに組み合わされてもよい。
2 タワー
3 土台
4 地面
5 機械マウント
6 ロータ
7 ロータ軸
8 電気ジェネレータ
9 ロータシャフト
10 ロータハブ
11 ロータブレード
12 ロータブレード
13 ブレード軸
14 機械ハウジング
15 運転制御デバイス
16 ブレード角調整システム
17 風
18 ブレード角調整デバイス
19 ブレード角調整デバイス
20 ブレード角制御デバイス
21 通信回線
22 インターフェース
23 通信回線
24 非常停止制御ライン
25 電気モータ
26 電気モータのモータシャフト
27 コンバータ
28 電力供給装置
29 ブレーキ
30 制御ユニット
31 伝動装置
32 回転角指示デバイス
33 ブレーキ電流検出デバイス
34 コンバータの入力ステージ
35 コンバータの中間回路
36 中間回路コンデンサ
37 コンバータの出力ステージ
38 中間回路電圧検出デバイス
39 中間回路電流検出デバイス
40 非常電力供給デバイス
41 電気エネルギー貯蔵ユニット
42 接続ライン
43 接続ライン
44 ヒューズ
45 ダイオード
46 回転角インジケータ
47 回転角インジケータ
48 ブレード軸受
49 ブレード軸受
50 監視ユニット
51 監視ユニットの中央処理装置
52 監視ユニットのサブユニット
53 監視ユニットのサブユニット
54 制御命令
55 非常停止制御信号(EFC)
56 非常停止制御信号入力装置
57 非常停止制御信号入力装置
58 モータ接続ライン
59 ブレーキ制御デバイス
60 ブレーキ接続ライン
61 第1の検査ステップ
62 第2の検査ステップ
63 第3の検査ステップ
64 第4の検査ステップ
65 第5の検査ステップ
66 第6の検査ステップ
67 第7の検査ステップ
U 中間回路電圧
I 中間回路電流
IB ブレーキ電流
Claims (20)
- 風力発電設備であって、ロータハブ(10)、および前記ロータハブ(10)上に回転可能に設置される少なくとも1つのロータブレード(11)を有する、風力によって回転させられ得るロータ(6)と、高水準の運転制御デバイス(15)と、前記高水準の運転制御デバイス(15)と通信し、前記風力発電設備の非常停止のために使用され得る構成要素を有するブレード角調整システム(16)であって、前記ブレード角調整システム(16)により、前記ロータブレード(11)が前記ロータハブ(10)に対して回転させられ得、したがって、異なるブレード角位置に配置され得る、ブレード角調整システム(16)とを備え、前記ロータブレードを位置決めするための制御命令(54)が、前記運転制御デバイス(15)により前記ブレード角調整システム(16)に対して出力され得、前記ブレード角調整システム(16)が、前記風力発電設備の通常運転時に前記制御命令(54)に従い、それに応じて前記ロータブレード(11)を位置決めする、風力発電設備において、前記ブレード角調整システム(16)が、前記通常運転と並行して動作することができる監視ユニット(50)をさらに有し、前記監視ユニット(50)により、前記構成要素の機能性または前記構成要素の一部分の機能性が検査され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項1に記載の風力発電設備において、前記運転制御デバイス(15)が、少なくとも1つの非常停止制御ライン(24)により前記ブレード角調整システム(16)に接続され、前記少なくとも1つの非常停止制御ライン(24)を介して、所定の周波数を有する少なくとも1つの周期的非常停止制御信号(55)が、前記運転制御デバイス(15)により前記ブレード角調整システム(16)に対して出力され得、前記構成要素が、前記非常停止制御ライン(24)を含み、前記非常停止制御信号(55)の少なくとも周波数が、通常運転において前記非常停止制御ライン(24)の機能性を検査するために前記監視ユニット(50)によって検査され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項1または2に記載の風力発電設備において、前記ブレード角調整システム(16)が、少なくとも1つのコンバータ(27)と、前記コンバータ(27)の下流に接続され、前記ロータブレード(11)に機械的に接続される少なくとも1つの電気モータ(25)と、少なくとも1つの回転角指示デバイス(32)とを備え、前記少なくとも1つの回転角指示デバイス(32)により、前記ロータブレード(11)の前記ブレード角位置が検出され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項3に記載の風力発電設備において、前記構成要素が、前記コンバータ(27)および前記電気モータ(25)を含み、前記ロータブレード(11)の前記ブレード角位置が、前記監視ユニット(50)により、通常運転においてこれらの構成要素の機能性を検査するために変化に関して検査され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項3または4に記載の風力発電設備において、前記回転角指示デバイス(32)が、少なくとも2つの回転角インジケータ(46、47)を備え、前記少なくとも2つの回転角インジケータ(46、47)により、前記ロータブレードの前記ブレード角位置が互いに独立して検査され得、前記構成要素が、前記回転角指示デバイス(32)を含み、前記異なる回転角インジケータ(46、47)によって検出される前記回転角位置が、前記監視ユニット(50)により、通常運転において前記回転角指示デバイス(32)の機能性を検査するために妥当性を検査され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項3から5のいずれか1項に記載の風力発電設備において、前記コンバータ(27)が、電力供給装置(28)に接続される入力ステージ(34)と、前記入力ステージ(34)の下流に接続される中間回路(35)と、前記中間回路(35)の下流に接続される出力ステージ(37)とを備え、前記出力ステージ(37)に対して前記電気モータ(25)が接続され、前記ブレード角調整システム(16)が、前記中間回路(35)に接続される少なくとも1つの電気エネルギー貯蔵ユニット(41)と、中間回路電圧検出デバイス(38)とを備え、前記中間回路電圧検出デバイス(38)により、前記中間回路(35)に印加される中間回路電圧(U)が検出され得、前記構成要素が前記エネルギー貯蔵ユニット(41)を含み、前記入力ステージ(35)が、前記監視ユニット(50)により通常運転において前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の機能性を検査するために、中間回路電圧(U)を中間回路公称電圧からより低い試験電圧へと低下させるために起動され得、前記試験電圧が前記エネルギー貯蔵ユニット(41)に割り当てられる最低電圧より低く、前記中間回路電圧(U)が前記最低電圧と比較され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項6に記載の風力発電設備において、前記試験電圧が、前記中間回路(35)に対して前記試験電圧が印加されるときに前記コンバータ(27)および前記電気モータ(25)を動作させるのに十分な高さでもあることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項6または7に記載の風力発電設備において、前記ブレード角調整システム(16)が、エネルギー貯蔵ユニット電流検出デバイス(39)を備え、前記エネルギー貯蔵ユニット電流検出デバイス(39)により、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)によって出力される電気エネルギー貯蔵ユニット電流(I)が検出され得、前記出力ステージ(27)が、前記電気モータ(25)により前記コンバータ(27)を介して前記エネルギー貯蔵ユニット(41)に電気的に負荷をかけることができるように、起動され得、一方で、前記入力ステージ(27)が、前記中間回路電圧(U)を前記試験電圧へと低下させるために前記監視ユニット(50)によって起動され、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の放電が観察され得、前記電気エネルギー貯蔵ユニット(41)の最新状態の特徴を示す少なくとも1つのデータが、前記放電の前記観察から取得され得、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の最新状態が、前記監視ユニット(50)により、通常運転において前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の機能性を補助的に検査するために、その状態についての所定の要求条件と比較され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項8に記載の風力発電設備において、前記電気モータ(25)に印加される1つまたは複数の電気モータ電圧が、前記監視ユニット(50)によって変調され得、その結果、前記電気モータ(25)によって出力される現行の機械的性能へと変化しないようにまたは実質的に変化しないように、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)に対しての所定の電気負荷が得られ得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の風力発電設備において、前記ブレード角調整システム(16)が、電気的に作動され得る少なくとも1つのブレーキ(29)、およびブレーキ電流検出デバイス(33)を備え、前記少なくとも1つのブレーキ(29)により、前記ロータブレード(11)が、前記ロータハブ(10)に対しての回転に関して定位置で固定され得るかまたは制動され得、前記ブレーキ電流検出デバイス(33)により、前記ブレーキ(29)に供給される電気ブレーキ電流(IB)が検出され得、前記構成要素が前記ブレーキ(29)を含み、前記ブレーキ電流(IB)が、前記ブレーキ(29)の機能性を検査するために前記監視ユニット(50)により妥当性を検査され得ることを特徴とする、風力発電設備。
- 風力発電設備の非常停止のために使用され得る構成要素の機能性を検査するための方法において、前記風力発電設備が、ロータハブ(10)、および前記ロータハブ(10)上で回転可能に支持される少なくとも1つのロータブレード(11)を有する、風力によって回転させられ得るロータ(6)と、高水準の運転制御デバイス(15)と、前記高水準の運転制御デバイス(15)と通信し、前記ロータブレード(11)を前記ロータハブ(10)に対して回転させることができ、したがって前記ロータブレード(11)を異なる位置に配置することができる構成要素を備えるブレード角調整システム(16)とを有し、前記ロータブレード(11)を位置決めするための制御命令(54)が、前記運転制御デバイス(15)により前記ブレード角調整システム(16)に対して出力され、前記ブレード角調整システム(16)が、前記風力発電設備の通常運転において前記制御命令(54)に従い、それに応じて前記ロータブレード(11)を位置決めする、方法であって、前記ブレード角調整システム(16)が、前記通常運転と並行して動作する監視ユニット(50)をさらに有し、前記監視ユニット(50)により、前記構成要素の機能性または前記構成要素の一部分の機能性が検査されることを特徴とする、方法。
- 請求項11に記載の方法において、前記運転制御デバイス(15)が、少なくとも1つの非常停止制御ライン(24)により前記ブレード角調整システム(16)に接続され、前記少なくとも1つの非常停止制御ライン(24)を介して、所定の周波数を有する少なくとも1つの周期的非常制御信号(55)が、前記運転制御デバイス(15)により前記ブレード角調整システム(16)に対して出力され、前記構成要素が前記非常停止制御ライン(24)を含み、通常運転において前記非常停止制御ライン(24)の機能性を検査するために、前記非常停止制御信号(55)の少なくとも周波数が前記監視ユニット(50)によって検査されることを特徴とする、方法。
- 請求項11または12に記載の方法において、前記ブレード角調整システム(16)が、少なくとも1つのコンバータ(27)と、前記コンバータ(27)の下流に接続され、前記ロータブレード(11)に機械的に接続される少なくとも1つの電気モータ(25)と、少なくとも1つの回転角指示デバイス(32)とを備え、前記少なくとも1つの回転角指示デバイス(32)により、前記ロータブレード(11)の前記ブレード角位置が検出されることを特徴とする、方法。
- 請求項13に記載の方法において、前記構成要素が、前記コンバータ(27)および前記電気モータ(25)を備え、前記ロータブレード(11)の前記ブレード角位置が、前記監視ユニット(50)により、通常運転においてこれらの構成要素の機能性を検査するために変化に関して検査されることを特徴とする、方法。
- 請求項13または14に記載の方法において、前記回転角指示デバイス(32)が、少なくとも2つの回転角インジケータ(46、47)を備え、前記少なくとも2つの回転角インジケータ(46、47)により、前記ロータブレード(11)の前記ブレード角位置が互いに独立して検出され、前記構成要素が前記回転角指示デバイス(32)を含み、前記異なる回転角インジケータ(46、47)によって検出される前記回転角位置が、前記監視ユニット(50)により、通常運転において前記回転角指示デバイス(32)の機能性を検査するために妥当性を検査されることを特徴とする、方法。
- 請求項13から15のいずれか1項に記載の方法において、前記コンバータ(27)が、電力供給装置(28)に接続される入力ステージ(34)と、前記入力ステージ(34)の下流に接続される中間回路(35)と、前記中間回路(35)の下流に接続される出力ステージ(37)とを備え、前記出力ステージ(37)に対して前記電気モータ(25)が接続され、前記ブレード角調整システム(16)が、前記中間回路(35)に接続される少なくとも1つの電気エネルギー貯蔵ユニット(41)と、中間回路電圧検出デバイス(38)とを備え、前記中間回路電圧検出デバイス(38)により、前記中間回路(35)に印加される電気中間回路電圧(U)が検出され、前記構成要素が前記エネルギー貯蔵ユニット(41)を含み、前記入力ステージ(34)が、前記監視ユニット(50)により通常運転において前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の機能性を検査するために、前記中間回路電圧(U)を中間回路公称電圧から、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)に割り当てられる最低電圧より低い、より低い試験電圧へと低下させるために起動され、前記中間回路電圧(U)が前記最低電圧と比較されることを特徴とする、方法。
- 請求項16に記載の方法において、前記試験電圧が、前記中間回路(35)に対して印加される前記試験電圧を用いて前記コンバータ(27)および前記電気モータ(25)も動作させることができるように十分な高さであることを特徴とする、方法。
- 請求項16または17に記載の方法において、前記ブレード角調整システム(16)が、エネルギー貯蔵ユニット電流検出デバイス(39)を備え、前記エネルギー貯蔵ユニット電流検出デバイス(39)により、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)によって出力される電気エネルギー貯蔵ユニット電流(I)が検出され、前記出力ステージ(37)が、前記電気モータ(25)により前記コンバータ(27)を介して前記エネルギー貯蔵ユニット(41)に電気的に負荷をかけるように、起動され、一方で、前記入力ステージ(34)が、前記中間回路電圧(U)を前記試験電圧へと低下させるために前記監視ユニット(50)によって起動され、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の放電が観察され、前記電気エネルギー貯蔵ユニット(41)の最新状態の特徴を示す少なくとも1つのデータが前記放電の前記観察から得られ、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の最新状態が、前記監視ユニット(50)により、通常運転において前記エネルギー貯蔵ユニット(41)の機能性を補助的に検査するために、その状態についての所定の要求条件と比較されることを特徴とする、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記電気モータ(25)に印加される1つまたは複数の電気モータ電圧が、前記監視ユニット(50)によって変調され得、その結果、前記電気モータ(25)により現行状態において出力される機械的性能へと変化しないように、前記エネルギー貯蔵ユニット(41)に対しての所定の電気負荷が得られ得ることを特徴とする、方法。
- 請求項11から19のいずれか1項に記載の方法において、前記ブレード角調整システム(16)が、電気的に作動され得る少なくとも1つのブレーキ(29)、およびブレーキ電流検出デバイス(33)を備え、前記少なくとも1つのブレーキ(29)により、前記ロータブレード(11)が、前記ロータハブ(10)に対しての回転に関して定位置で固定され得るかまたは制動され得、前記ブレーキ電流検出デバイス(33)により、前記ブレーキ(29)に供給される電気ブレーキ電流(IB)が検出され得、前記構成要素が前記ブレーキ(29)を含み、前記ブレーキ電流(IB)が、前記監視ユニット(50)により前記ブレーキ(29)の機能性を検査するために妥当性を検査されることを特徴とする、方法。
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