JP5677546B2 - Downwind windmill - Google Patents

Downwind windmill Download PDF

Info

Publication number
JP5677546B2
JP5677546B2 JP2013216883A JP2013216883A JP5677546B2 JP 5677546 B2 JP5677546 B2 JP 5677546B2 JP 2013216883 A JP2013216883 A JP 2013216883A JP 2013216883 A JP2013216883 A JP 2013216883A JP 5677546 B2 JP5677546 B2 JP 5677546B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
downwind
transformer
generator
wind turbine
type windmill
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013216883A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014051987A (en
Inventor
隆 松信
隆 松信
満 佐伯
満 佐伯
長谷川 勉
勉 長谷川
加藤 裕司
裕司 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2013216883A priority Critical patent/JP5677546B2/en
Publication of JP2014051987A publication Critical patent/JP2014051987A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5677546B2 publication Critical patent/JP5677546B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Description

本発明は風下にローターを配置した状態で発電運転を行うダウンウインド型風車に係り、特に変電設備を構成する変圧器の配置に改良したダウンウインド型風車に関するものである。   The present invention relates to a downwind type windmill that performs power generation operation with a rotor arranged in the leeward, and particularly relates to a downwind type windmill improved to an arrangement of a transformer constituting a substation facility.

風力発電は、太陽光発電と共に再生可能エネルギーとして知られており、CO2削減の観点から、そのニーズが高まり、風車の設置が急速に進められている。水平軸風車において風車を風向きに対するローターの配置で大別すると、風上にローターを配置するアップウインド型風車と風下にローターを配置するダウンウインド型風車とに大別される。現在、風力発電用に設置されている風車の大半はアップウインド型風車である。   Wind power generation is known as renewable energy together with solar power generation. From the viewpoint of CO2 reduction, the needs are increasing and the installation of wind turbines is being promoted rapidly. In a horizontal axis wind turbine, the wind turbines are roughly classified according to the arrangement of the rotor with respect to the wind direction. The wind turbines are roughly classified into an up-wind type wind turbine in which the rotor is arranged on the windward side and a down-wind type wind turbine in which the rotor is arranged on the leeward side. Currently, most windmills installed for wind power generation are upwind windmills.

上述のように、現在はアップウインド型風車が主流であるものの、風車の下側からの吹き上げ風が多くなる山岳地帯や洋上では、アップウインド型風車の場合、ローターの回転面を吹き上げ風に対して垂直に配置しようとすると、その形状上、風車を支える支柱にローターが衝突してしまうため、ローターの回転面を吹き上げ風に対して垂直に配置できず、結果として風のエネルギーを効率的にローターの回転に用いることができず、発電効率が低下してしまう。   As mentioned above, upwind wind turbines are currently the mainstream, but in mountainous areas and offshore where wind blown from the bottom of the wind turbine increases, in the case of upwind wind turbines, the rotor rotating surface against the blown wind If the rotor is placed vertically, the rotor will collide with the prop that supports the windmill due to its shape, so the rotor rotation surface cannot be placed perpendicular to the wind, resulting in efficient wind energy. It cannot be used for rotor rotation, and power generation efficiency is reduced.

一方、ダウンウインド型風車の場合、風下にローターを配置した状態で発電運転を行うことから、吹き上げ風に対してローターの回転面を垂直に配置しても支柱に衝突することはなく、風のエネルギーをアップウインド型風車と比較して効率的に発電運転に用いることができ、優位性がある。よって、洋上や吹き上げ風が優勢となる例えば山岳地帯においては、ダウンウインド型風車の設置が望まれる。   On the other hand, in the case of a downwind type windmill, since the power generation operation is performed with the rotor arranged on the leeward side, the rotor does not collide with the prop even if the rotor rotation surface is arranged perpendicular to the blowing wind. Compared with an upwind wind turbine, energy can be efficiently used for power generation operation, which is advantageous. Therefore, installation of a downwind type windmill is desired in, for example, a mountainous area where offshore and wind blowing prevails.

しかしながら、上述した山岳地帯や洋上は、そもそも風車の設置スペースが限られており、設置するには省スペースでも風車を設置できるようにする必要がある。具体的に省スペースを実現する手段としては、通常風車の外側に個別に設けている変圧器を収納する変圧器建屋をなくすことが考えられる。   However, in the mountainous area and offshore described above, the installation space for the windmill is limited in the first place, and it is necessary to make it possible to install the windmill even in a space-saving manner. As a means for realizing space saving, it is conceivable to eliminate a transformer building that houses transformers individually provided outside the normal wind turbine.

ここで、一般に風車の内部に変圧器を収納し、省スペース化を図った公知技術として、例えば特許文献1に記載されたものがある。該特許文献1では、支柱内に収納室を有し、該収納室の内部には、変圧器と開閉装置とから成る変電開閉設備を備えている。   Here, as a publicly known technique in which a transformer is generally housed in a wind turbine to save space, there is one described in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, a storage chamber is provided in a support column, and a transformation opening / closing facility including a transformer and a switching device is provided inside the storage chamber.

特開2006−9596号公報JP 2006-9596 A

しかし特許文献1に記載されている風車を始めとして、一般に変圧器を支柱内部やナセル内部に収納する技術自体は公知であるものの、設置スペースが非常に限られる例えば山岳地帯や洋上へ設置することが適したダウンウインド型風車において、変圧器を支柱や発電機等の積荷室であるナセル内に収納することについてまで言及した技術はない。これはそもそも現状の風車の主流があくまでアップウインド型風車であることから、ダウンウインド型風車特有の課題の認識がないことに基づく。   However, including the windmill described in Patent Document 1, in general, the technology itself for storing the transformer inside the support column or the nacelle is known, but the installation space is very limited. For example, it is installed in a mountainous area or offshore. In the downwind type wind turbine suitable for the above, there is no technology that mentions that the transformer is housed in a nacelle that is a cargo room such as a prop or a generator. This is based on the fact that the current mainstream wind turbines are upwind type windmills, and thus there is no recognition of problems specific to downwind type windmills.

また、アップウインド型風車では、ナセルや支柱よりも風上にローターが位置する状態で発電されるため、支柱やナセルの大きさが発電効率に影響を与えることは少ないが、ダウンウインド型風車の場合、ナセルや支柱よりも風下にローターが位置する状態で発電運転が行われるため、発電効率を高めるにはナセルや支柱の面積を極力小さくすることが望ましく、ナセルや支柱内に大型の変圧器を収納しようとすることは通常ナセルや支柱の面積の大型化を招き、ひいては発電効率を低下させることに繋がってしまう。従って、ダウンウインド型風車において、あえてナセルや支柱内に変圧器を収納しようとするものではなく、アップウインド型風車と同様にして論ずることはできない。従って、ダウンウインド型風車において、ナセルや支柱内に変圧器を収納するという思想はなく、限られた設置スペースでダウンウインド型風車を設置することは困難であった。   In addition, in an upwind type windmill, power is generated with the rotor positioned on the windward side of the nacelle and prop, so the size of the prop and nacelle has little effect on the power generation efficiency. In this case, since the power generation operation is performed in a state where the rotor is located leeward than the nacelle or the support column, it is desirable to reduce the area of the nacelle or the support column as much as possible in order to increase the power generation efficiency. Trying to store the battery usually leads to an increase in the area of the nacelle and the support column, which in turn leads to a decrease in power generation efficiency. Therefore, in the downwind type windmill, it is not intended to house the transformer in the nacelle or the column, and cannot be discussed in the same manner as the upwind type windmill. Therefore, in the downwind type windmill, there is no idea of storing the transformer in the nacelle or the support column, and it is difficult to install the downwind type windmill in a limited installation space.

本発明は、その新規な課題に着目したものであり、限られた設置スペースに設置できるダウンウインド型風車を提供することを目的とする。   This invention pays attention to the novel subject, and it aims at providing the downwind type windmill which can be installed in the limited installation space.

本発明に係るダウンウインド型風車は、ローターを支持し、内部に発電機を収納する積荷室と、該積荷室を支持する支柱と、前記発電機と電力系統との間に配置され、前記発電機の発電電力の電圧を昇圧して前記電力系統の系統電圧に変換する主変圧器を備えており、前記主変圧器は、前記積荷室または前記支柱内に収納され、さらに、前記発電機の発電電力の一部を受け、降圧した上でダウンウインド型風車の補機に電力を供給する補機変圧器を備えており、前記補機変圧器は、前記主変圧器のうち前記発電機側と接続されていることを特徴とする。 A downwind type windmill according to the present invention is disposed between a load chamber that supports a rotor and houses a generator therein, a support column that supports the load chamber, the generator and a power system, and A main transformer that boosts the voltage of the generated power of the machine and converts it into a system voltage of the power system, the main transformer is housed in the cargo compartment or the support column, and further, An auxiliary transformer is provided that receives a part of the generated power, reduces the voltage, and supplies power to an auxiliary machine of the downwind type windmill. The auxiliary transformer is the generator side of the main transformer. It is characterized by being connected to .

本発明によれば、限られた設置スペースに設置できるダウンウインド型風車を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a downwind type windmill that can be installed in a limited installation space.

実施例1に係るダウンウインド型風車を風上から見た時の図である。It is a figure when the downwind type windmill concerning Example 1 is seen from the windward. 実施例1に係るダウンウインド型風車及び電力系統の単線結線図である。It is a single line connection diagram of the downwind type windmill and electric power system concerning Example 1. 実施例1におけるナセルの内部を表す図である。2 is a diagram illustrating the inside of a nacelle in Embodiment 1. FIG. 実施例2に係るダウンウインド型風車を風上から見た時の図である。It is a figure when the downwind type windmill concerning Example 2 is seen from the windward. 実施例3に係るダウンウインド型風車及び電力系統の単線結線図である。It is a single wire connection diagram of the downwind type windmill and electric power system concerning Example 3.

以下、本発明の実施例を説明する。   Examples of the present invention will be described below.

実施例1について図1ないし図3を用いて説明する。図1に示す様に、本実施例に係るダウンウインド型風車は、風を受けて回転する3枚のブレード7とハブ(図示せず)からなるローター1と、ローター1を支持し、後述する発電機9や制御機器等を収納する積荷室(以後、ナセルという)3と、さらにナセル3を支持する支柱4とから概略構成される。   A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1, the downwind type windmill according to the present embodiment supports a rotor 1 composed of three blades 7 and a hub (not shown) that rotate by receiving wind, and the rotor 1, which will be described later. A loading chamber (hereinafter referred to as a nacelle) 3 for storing a generator 9, a control device, and the like, and a support column 4 for supporting the nacelle 3 are schematically configured.

図3に示す様に、ナセル3内には、ローター1に接続されてローター1の回転により、回転子を駆動させて発電を行う発電機9と、支柱4に接続される歯車14と、該歯車14とかみ合い、ローター1を支柱4に対して垂直にヨー駆動させるヨー駆動装置13と、該ヨー駆動装置13の駆動を制御するヨー制御盤12と、風向き及び風速を計測し、ヨー制御盤12に計測データを送る風向風速計11とが収納される。   As shown in FIG. 3, in the nacelle 3, a generator 9 that is connected to the rotor 1 and drives the rotor to generate power by rotation of the rotor 1, a gear 14 that is connected to the support column 4, A yaw driving device 13 that meshes with the gear 14 and drives the rotor 1 to yaw perpendicularly to the support column 4, a yaw control panel 12 that controls the drive of the yaw driving device 13, and the wind direction and wind speed are measured, and the yaw control panel An anemometer 11 for sending measurement data to 12 is housed.

図1及び図2に示す様に、支柱4内には、発電機9及び風車外部の電力系統8との間に位置し、中電圧である発電電力の電圧を昇圧して高電圧である系統電圧に変換する主変圧器5と、発電機9の発電電力の一部を受け、低圧に降圧した上でナセル3内における上述した風向風速計11やヨー制御盤12等の補機10に電力を供給する補機変圧器6とが支柱4の下部に収納されている。尚、ここで補機10とは、風向き及び風速に応じて翼のピッチ角や翼の水平方向の回転角等の制御を始めとした風車の制御を行う制御装置を指す。発電機9から電力系統8側への電力の輸送には電源ケーブルが使用され、この電源ケーブルの周囲には磁気シールドが配置されており、電源ノイズが周囲に漏れることを防止している。また、補機10内の制御信号伝送用には光ケーブル(図示なし)を使用しており、電源ノイズの混入によりローター1が誤動作することを防止している。さらに、冷却性能を高める観点から、主変圧器5及び補機変圧器6にはアモルファス変圧器を使用している。主変圧器5と補機変圧器6は、大きな重量を有するため、支柱の下部に配置されることで風車の安定性を向上させている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the support column 4, the system is located between the generator 9 and the power system 8 outside the windmill, and boosts the voltage of the generated power that is a medium voltage and has a high voltage. After receiving a part of the power generated by the main transformer 5 and the generator 9 to be converted into voltage, the voltage is stepped down to a low pressure, and then the power is supplied to the auxiliary devices 10 such as the anemometer 11 and yaw control panel 12 in the nacelle 3 described above. The auxiliary transformer 6 for supplying the power is housed in the lower part of the column 4. Here, the auxiliary machine 10 refers to a control device that controls the windmill including control of the pitch angle of the blades and the horizontal rotation angle of the blades according to the wind direction and the wind speed. A power cable is used to transport power from the generator 9 to the power system 8, and a magnetic shield is disposed around the power cable to prevent power noise from leaking out. In addition, an optical cable (not shown) is used for transmitting a control signal in the auxiliary machine 10 to prevent the rotor 1 from malfunctioning due to power noise. Furthermore, from the viewpoint of improving the cooling performance, amorphous transformers are used for the main transformer 5 and the auxiliary transformer 6. Since the main transformer 5 and the auxiliary transformer 6 have large weights, the stability of the wind turbine is improved by being arranged at the lower part of the support.

図2には本実施例の単線結線図を示している。本実施例では、発電機9によって発電された電力は支柱4内に設置された主変圧器5によって昇圧され、風車の外部の電力系統8側へと輸送される。   FIG. 2 shows a single line connection diagram of this embodiment. In this embodiment, the electric power generated by the generator 9 is boosted by the main transformer 5 installed in the column 4 and transported to the power system 8 side outside the wind turbine.

図3を用いて、風車のヨー制御及びブレード7のピッチ角制御の方法について述べる。正常に発電運転を行っている際、補機変圧器6側から電力の供給を受けてヨー制御盤12は、ローター1の回転面2が風下側において風向風速計11が検知した風向きに対して垂直になる様に、ヨー駆動装置13を制御する。この様に、風向きを検知して風向きに対してローター1の回転面2を制御することにより、風の運動エネルギーが充分に得られるようになる。   A method for controlling the yaw of the windmill and the pitch angle of the blade 7 will be described with reference to FIG. When the power generation operation is normally performed, the yaw control panel 12 receives power from the auxiliary transformer 6 side and the wind direction detected by the anemometer 11 when the rotating surface 2 of the rotor 1 is on the leeward side. The yaw driving device 13 is controlled so as to be vertical. Thus, by detecting the wind direction and controlling the rotating surface 2 of the rotor 1 with respect to the wind direction, sufficient kinetic energy of the wind can be obtained.

一方、ナセル3の振動が大きくなった場合、風速が規定値以上の値を示す場合、風速計が故障している場合、発電機9が過回転状態となっている場合等の異常時には、風車の安全性を鑑み、ローター1の回転を停止させる必要がある。係る場合には、ローター1を構成する1枚1枚のブレード7のピッチ角を調整し、各ブレード7が風向きと平行になる様に制御する。係る制御も補機10によって行うものであり、その電力についても補機変圧器6側から供給される。該制御により、各ブレード7は風から揚力を受けない様になり、ローター1は回転を停止する。   On the other hand, when the vibration of the nacelle 3 becomes large, when the wind speed shows a value higher than a specified value, when the anemometer is broken, when the generator 9 is over-rotated, etc. Therefore, it is necessary to stop the rotation of the rotor 1. In such a case, the pitch angle of each blade 7 constituting the rotor 1 is adjusted, and each blade 7 is controlled to be parallel to the wind direction. Such control is also performed by the auxiliary machine 10, and the electric power is also supplied from the auxiliary transformer 6 side. By this control, each blade 7 is prevented from receiving lift from the wind, and the rotor 1 stops rotating.

上記の異常状態が解消され、ローター1が回転を再開する際にはブレード7のピッチ角を調整し、風からの揚力を受けられるように補機10により制御する必要があるが、発電機9が運転をしていないため、発電機9側から補機10を動作させるための電力を受電することができない。
従って、回転の再開時においては主変圧器5を経由して電力系統8側から補機10を動作させるための電力を供給する。電力系統8側からの電力供給を受け、ブレード7のピッチ角を調整して、風からの揚力を受けられるようにすることで、ローター1は回転を再開し発電運転が再び行われる。
When the above abnormal state is resolved and the rotor 1 resumes rotation, the pitch angle of the blade 7 must be adjusted and controlled by the auxiliary machine 10 to receive lift from the wind. However, the power for operating the auxiliary machine 10 cannot be received from the generator 9 side.
Therefore, at the time of resuming rotation, electric power for operating the auxiliary machine 10 is supplied from the power system 8 side via the main transformer 5. By receiving power supply from the power system 8 side and adjusting the pitch angle of the blades 7 to receive the lift from the wind, the rotor 1 resumes rotation and the power generation operation is performed again.

ここで本実施例の運転モードでは、発電機9によって発電された電力を直接補機変圧器6に印加しており、補機変圧器6が降圧して風向風速計11やヨー制御盤12等の補機10に電力を供給している。このように補機変圧器6に印加されて補機10に供給するための電力を高圧の系統側からではなく、発電機9側から直接取ることで、支柱内における高電圧箇所が減少し、支柱壁との絶縁を確保するために電源ケーブルまたは補機10と支柱壁との距離を短くすることができる。ダウンウインド型風車では、支柱の径が大きくなるほど、ローター1に当たる風量を減らすことになり発電効率が低下することに繋がってしまうため、発電効率を低下させない観点から、ダウンウインド型風車にとって支柱の径をなるべく大型化させずに変圧器を収納できることは特に有益である。   Here, in the operation mode of the present embodiment, the electric power generated by the generator 9 is directly applied to the auxiliary transformer 6, and the auxiliary transformer 6 steps down and the anemometer 11 and the yaw control panel 12 etc. Power is supplied to the auxiliary machine 10. Thus, by directly taking the power to be applied to the auxiliary transformer 6 and supplied to the auxiliary machine 10 not from the high voltage system side but from the generator 9 side, the high voltage locations in the support column are reduced, In order to ensure insulation from the support wall, the distance between the power cable or the auxiliary machine 10 and the support wall can be shortened. In the downwind type windmill, the larger the diameter of the support, the less the amount of air hitting the rotor 1, leading to a decrease in power generation efficiency. From the viewpoint of not reducing the power generation efficiency, the diameter of the support for the downwind type windmill It is particularly beneficial to be able to store the transformer without making it as large as possible.

ところで、アップウインド型風車では、発電機9から補機10への電力を供給する場合で、発電機9および電力系統8が何らかの原因により同時に停止した停電時には、補機10への電力供給が断たれてしまい、この場合には上記のピッチ角制御は行えたとしても、ナセル3のヨー駆動方向の制御を継続することができなくなる。ヨー駆動機構による制御ができない状態でローター1の軸に対して直角の方向から風を受けると設計想定以上の風荷重が負荷されヨー機構の破壊,風車の転倒等、風車の安全性を保てない可能性もある。よって、安全性を確保する観点からバックアップ用の電源を備える必要があった。係る場合にも、ダウンウインド型風車の場合には、そもそも風下にローター1が位置する状態で発電運転を行うことを想定していることから、ヨー駆動の制御ができなくなり、ヨー駆動の最適化こそできなくても、ローター1は自動的に風下に位置し、少なくとも風車全体としての安全性を保つことができる。故に、安全性を確保するためのバックアップ用の電源が不要となり、省スペース化の実現に寄与できる。また例えば発電運転時はアップウインド型風車であって、発電運転停止時に限り、ダウンウインド型風車に切り替える機能を付加する場合と比較しても、本実施例に係るダウンウインド型風車はそもそも常時ダウンウインド型風車であることから、切り替えるための特別な構成を付加する必要がないため、機構の簡素化・コストの削減、更には不要な機構を付加することによる発電効率の低下防止といった諸効果を得ることができる。   By the way, in the up-wind type windmill, when power is supplied from the generator 9 to the auxiliary machine 10, the power supply to the auxiliary machine 10 is interrupted at the time of a power failure in which the generator 9 and the power system 8 are stopped simultaneously for some reason. In this case, control of the nacelle 3 in the yaw drive direction cannot be continued even if the above pitch angle control can be performed. If the wind cannot be controlled by the yaw drive mechanism and wind is received from the direction perpendicular to the axis of the rotor 1, wind load exceeding the design assumption will be applied and the safety of the windmill will be maintained, such as destruction of the yaw mechanism and tipping of the windmill. It may not be. Therefore, it is necessary to provide a backup power source from the viewpoint of ensuring safety. In such a case as well, in the case of a downwind type windmill, since it is assumed that the power generation operation is performed with the rotor 1 positioned in the leeward, the yaw drive cannot be controlled, and the yaw drive is optimized. Even if it is not possible, the rotor 1 is automatically located leeward, and at least the safety of the entire windmill can be maintained. This eliminates the need for a backup power source for ensuring safety and contributes to the realization of space saving. Also, for example, the downwind wind turbine according to the present embodiment is always down even when the power generation operation is an upwind type windmill and the function of switching to the downwind type windmill is added only when the power generation operation is stopped. Since it is a wind type wind turbine, there is no need to add a special configuration for switching, so various effects such as simplification of the mechanism, reduction of cost, and prevention of lowering of power generation efficiency by adding unnecessary mechanism are achieved. Can be obtained.

また、従来技術において言及したようにダウンウインド型風車の場合、風下にローター1が位置した状態で発電運転を行うことから、吹き上げ風に対してローター1の回転面を垂直に配置しても支柱に衝突することはなく、風のエネルギーをアップウインド型風車と比較して効率的に発電運転に用いることができ、優位性がある。   Further, as mentioned in the prior art, in the case of a downwind type windmill, since the power generation operation is performed with the rotor 1 positioned on the leeward side, even if the rotation surface of the rotor 1 is arranged perpendicular to the blowing wind, The wind energy can be efficiently used for power generation operation as compared with an upwind wind turbine, and there is an advantage.

本実施例におけるダウンウインド型風車では、主変圧器5及び補機変圧器6を支柱4の内部に収納していることから、変圧器建屋等をダウンウインド型風車の外側に設ける必要がなく、限られた設置スペースにもダウンウインド型風車を設置することが可能となる。より具体的にはダウンウインド型風車の用地造成工事が軽減でき、設置が容易になるといった効果がある。さらに、ダウンウインド型風車の主変圧器5と補機変圧器6の電力系統8に接続される高電圧部分をダウンウインド型風車内に設置できるので、ダウンウインド型風車の外側に主変圧器5と補機変圧器6の電力系統8に接続される高電圧部分を、別途防護するための防護柵を設置しなくてよく、省スペース化の更なる実現、及びコスト低減、さらには高電圧部分が露出しないことによる安全性向上といった効果が挙げられる。尚、本実施形態では主変圧器5及び補機変圧器6をいずれも支柱4の内部に収納する場合を例にして説明したが、少なくともいずれかを内部に収納すれば設置スペースを低減することは可能となる。設置スペース低減の観点からは、特に、主変圧器5をダウンウインド型風車の内部に収納する場合の方がより効果的である。   In the downwind type windmill in the present embodiment, the main transformer 5 and the auxiliary transformer 6 are housed inside the support column 4, so that it is not necessary to provide a transformer building or the like outside the downwind type windmill. It is possible to install a downwind type windmill in a limited installation space. More specifically, the site creation work for the downwind type windmill can be reduced and the installation can be facilitated. Further, since the high voltage portion connected to the power system 8 of the downwind type windmill main transformer 5 and the auxiliary transformer 6 can be installed in the downwind type windmill, the main transformer 5 is provided outside the downwind type windmill. There is no need to install a protective fence to protect the high voltage part connected to the power system 8 of the auxiliary transformer 6 separately, further realization of space saving, cost reduction, and high voltage part The effect of improving the safety due to the fact that is not exposed. In this embodiment, the case where both the main transformer 5 and the auxiliary transformer 6 are housed inside the support column 4 has been described as an example. However, if at least one of them is housed inside, the installation space can be reduced. Is possible. From the viewpoint of reducing the installation space, it is more effective particularly when the main transformer 5 is housed inside the downwind wind turbine.

図4を用いて実施例2について説明する。実施例1では、主変圧器5及び補機変圧器6を、支柱4内に収める場合について説明したが、図4に示す如く、主変圧器25及び補機変圧器26を、ナセル23の内部に収めることも可能である。単線結線図に表すと、支柱4内にあるかナセル23内にあるかの違いはあるものの、風車内にあることに変わりはないため、ここでの単線結線の説明は省略する。   Example 2 will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the case where the main transformer 5 and the auxiliary transformer 6 are housed in the support column 4 has been described. However, as shown in FIG. 4, the main transformer 25 and the auxiliary transformer 26 are arranged inside the nacelle 23. It is also possible to fit in. In the single-line connection diagram, although there is a difference between being in the support column 4 or in the nacelle 23, there is no change in being in the windmill, so the description of the single-line connection here is omitted.

本実施例におけるダウンウインド型風車は、主変圧器25及び補機変圧器26をナセル23の内部に収納していることから、変圧器建屋等をダウンウインド型風車の外側に設ける必要がなく、限られた設置スペースにもダウンウインド型風車を設置することが可能となる。より具体的にはダウンウインド型風車の用地造成工事が軽減でき、設置が容易になるといった効果がある。さらに、ダウンウインド型風車の主変圧器25と補機変圧器26の電力系統8に接続される高電圧部分をダウンウインド型風車内に設置できるので、ダウンウインド型風車の外側に主変圧器25と補機変圧器26の電力系統8に接続される高電圧部分を、別途防護するための防護柵を設置しなくてよく、省スペース化の更なる実現、及びコスト低減、さらには高電圧部分が露出しないことによる安全性向上といった効果が挙げられる。   Since the downwind type windmill in this embodiment stores the main transformer 25 and the auxiliary transformer 26 inside the nacelle 23, there is no need to provide a transformer building or the like outside the downwind type windmill. It is possible to install a downwind type windmill in a limited installation space. More specifically, the site creation work for the downwind type windmill can be reduced and the installation can be facilitated. Further, since the high voltage portion connected to the power system 8 of the main transformer 25 and the auxiliary transformer 26 of the downwind type windmill can be installed in the downwind type windmill, the main transformer 25 is provided outside the downwind type windmill. It is not necessary to install a protective fence for separately protecting the high voltage part connected to the power system 8 of the auxiliary transformer 26, further realizing space saving, cost reduction, and further, the high voltage part. The effect of improving the safety due to the fact that is not exposed.

また、主変圧器25及び補機変圧器26については、少なくともいずれかを内部に収納すれば設置スペースを低減することは可能であり、実施例1と併せていずれか一方を支柱内に設け、他方をナセル内に置くと言った設計の自由度も許容される。設置スペース低減の観点からは、特に、補機変圧器26よりも大型の主変圧器25をダウンウインド型風車の内部に収納する場合の方がより効果的である。   In addition, for the main transformer 25 and the auxiliary transformer 26, it is possible to reduce the installation space if at least one of them is housed inside, and either one is provided in the column in combination with the first embodiment, The degree of design freedom that the other is placed in the nacelle is allowed. From the viewpoint of reducing the installation space, it is more effective particularly when the main transformer 25 larger than the auxiliary transformer 26 is housed in the downwind wind turbine.

図5を用いて実施例3について説明する。上記の各実施例では主変圧器と補機変圧器を分離して構成したが、本実施例では一台の変圧器により両方の変圧器の機能を持たせている。即ち、支柱4内に収めた主変圧器35に、コイルを一式追加して3巻線化することにより、主変圧器35から低圧の電力を取り出している。係る構成とすることで、補機変圧器も省略でき設置スペースの一層の低減につながる。尚、本実施例では支柱4内に主変圧器35を設置する場合について説明したが、ナセル内に設置することも可能である。   Example 3 will be described with reference to FIG. In each of the above embodiments, the main transformer and the auxiliary transformer are separated from each other. However, in this embodiment, the functions of both transformers are provided by a single transformer. That is, a low voltage electric power is taken out from the main transformer 35 by adding a set of coils to the main transformer 35 housed in the column 4 to form three windings. By adopting such a configuration, an auxiliary transformer can be omitted, leading to a further reduction in installation space. In addition, although the present Example demonstrated the case where the main transformer 35 was installed in the support | pillar 4, it can also be installed in a nacelle.

1 ローター
2 回転面
3,23 ナセル
4 支柱
5,25,35 主変圧器
6,26 補機変圧器
7 ブレード
8 電力系統
9 発電機
10 補機
11 風向風速計
12 ヨー制御盤
13 ヨー駆動装置
14 歯車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 2 Rotating surface 3,23 Nacelle 4 Support | pillar 5,25,35 Main transformer 6,26 Auxiliary transformer 7 Blade 8 Electric power system 9 Generator 10 Auxiliary machine 11 Wind direction anemometer 12 Yaw control panel 13 Yaw drive device 14 gear

Claims (7)

風下にローターが配置した状態で発電運転するダウンウインド型風車であって、該ダウンウインド型風車は、
前記ローターを支持し、内部に発電機を収納する積荷室と、該積荷室を支持する支柱と、前記発電機と電力系統との間に配置され、前記発電機の発電電力の電圧を昇圧して前記電力系統の系統電圧に変換する主変圧器を備えており、
前記主変圧器は、前記積荷室または前記支柱内に収納され、
前記発電機の発電電力の一部を受け、降圧した上でダウンウインド型風車の補機に電力を供給する補機変圧器を備えており、
前記補機変圧器は、前記主変圧器のうち前記発電機側と接続されていることを特徴とするダウンウインド型風車。
A downwind type windmill that operates in a state where a rotor is arranged on the leeward side, and the downwind type windmill is
A load chamber that supports the rotor and accommodates a generator therein, a support column that supports the load chamber, and the generator and an electric power system are disposed between the generator and a power system to boost the voltage of the generated power of the generator. A main transformer for converting the system voltage into the system voltage of the power system,
The main transformer is housed in the cargo compartment or the column,
It is equipped with an auxiliary transformer that receives a part of the electric power generated by the generator, supplies the electric power to the auxiliary machine of the downwind type wind turbine after stepping down,
The downwind type wind turbine according to claim 1, wherein the auxiliary transformer is connected to the generator side of the main transformer.
請求項に記載のダウンウインド型風車であって、前記積荷室及び前記支柱内においては計測値及び制御信号の伝達用には光ケーブルを使用し、電気信号又は電流が流れる箇所の周囲には磁気シールドが配置されていることを特徴とするダウンウインド型風車。 The downwind type windmill according to claim 1 , wherein an optical cable is used for transmitting measurement values and control signals in the cargo compartment and the support column, and a magnetic field is provided around a place where an electric signal or current flows. A downwind type windmill characterized by a shield. 請求項1ないし請求項のいずれか一つに記載のダウンウインド型風車であって、
前記主変圧器と前記補機変圧器の少なくとも一方は、前記支柱内の底部に配置されていることを特徴とするダウンウインド型風車。
A downwind wind turbine according to any one of claims 1 to 2 ,
The downwind wind turbine according to claim 1, wherein at least one of the main transformer and the auxiliary transformer is disposed at a bottom portion in the support column.
請求項1ないし請求項のいずれか一つに記載のダウンウインド型風車であって、
前記主変圧器と前記補機変圧器の少なくとも一方は、アモルファス変圧器であることを特徴とするダウンウインド型風車。
A downwind wind turbine according to any one of claims 1 to 3 ,
At least one of the main transformer and the auxiliary transformer is an amorphous transformer.
請求項1ないし請求項のいずれか一つに記載のダウンウインド型風車であって、
前記補機変圧器は、主変圧器にコイルを一式追加して補機変圧器の機能を持たせることにより構成したことを特徴とするダウンウインド型風車。
A downwind wind turbine according to any one of claims 1 to 4 ,
The auxiliary machine transformer is configured by adding a set of coils to the main transformer to give the function of the auxiliary machine transformer.
風下にローターが配置した状態で発電運転するダウンウインド型風車を構成する支柱又は積荷室内に収納され、前記ダウンウインド型風車内の発電機と電力系統との間に位置し、発電電力の電圧を昇圧して前記電力系統の系統電圧に変換する主変圧器を備え、前記ダウンウインド型風車を制御する補機が前記発電機に接続されているダウンウインド型風車の運転方法であって、
前記ダウンウインド型風車の発電運転中は、発電機から発生される電力により前記補機を動作させて前記ダウンウインド型風車を制御し、
前記ダウンウインド型風車は、異常時には発電運転を停止し、その後異常が解消された際には、前記主変圧器を介して系統側から供給される電力により前記補機を動作させて前記ダウンウインド型風車を制御することを特徴とするダウンウインド型風車の運転方法。
It is housed in a support column or cargo room that constitutes a downwind wind turbine that operates in a state where a rotor is arranged on the leeward side, located between the generator and the power system in the downwind wind turbine, and the voltage of the generated power is An operating method of a downwind type wind turbine comprising a main transformer that boosts and converts the system voltage into the system voltage of the power system, and an auxiliary machine that controls the downwind type windmill is connected to the generator,
During the power generation operation of the downwind type windmill, the downwind type windmill is controlled by operating the auxiliary machine with the electric power generated from the generator,
The downwind type windmill stops the power generation operation in the event of an abnormality, and when the abnormality is subsequently resolved, the downwind windmill operates the auxiliary machine with the electric power supplied from the system side via the main transformer. A downwind type windmill driving method characterized by controlling the type windmill.
請求項に記載のダウンウインド型風車の運転方法であって、
発電機及び電力系統の停電時に、前記補機によるヨー制御を行うことなく前記ローターを風下に留めることを特徴とするダウンウインド型風車の運転方法。
It is a driving | running method of the downwind type windmill of Claim 6 , Comprising:
A method of operating a downwind wind turbine, wherein the rotor is kept downwind without performing yaw control by the auxiliary machine at the time of a power failure of a generator and a power system.
JP2013216883A 2013-10-18 2013-10-18 Downwind windmill Active JP5677546B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013216883A JP5677546B2 (en) 2013-10-18 2013-10-18 Downwind windmill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013216883A JP5677546B2 (en) 2013-10-18 2013-10-18 Downwind windmill

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010198443A Division JP5450324B2 (en) 2010-09-06 2010-09-06 Downwind windmill

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014051987A JP2014051987A (en) 2014-03-20
JP5677546B2 true JP5677546B2 (en) 2015-02-25

Family

ID=50610648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013216883A Active JP5677546B2 (en) 2013-10-18 2013-10-18 Downwind windmill

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5677546B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016084714A (en) * 2014-10-23 2016-05-19 Ntn株式会社 Abnormality monitoring device of wind power generation device
JP6509754B2 (en) * 2016-02-17 2019-05-08 株式会社日立製作所 Wind power generator

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2561856Y2 (en) * 1993-09-08 1998-02-04 株式会社昭電 Wind power generation system
JP2003148324A (en) * 2001-11-08 2003-05-21 Masami Fujii Wind power generation device
JP2003338418A (en) * 2002-05-21 2003-11-28 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Method of manufacturing amorphous core transformer and amorphous core transformer
ES2523240T3 (en) * 2007-11-09 2014-11-24 Moog Inc. Electrohydraulic actuator to control the passage of a wind turbine blade
US20090206604A1 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Karl-Heinz Meiners Method of transporting bulky equipment of a wind power plant, preassembled equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014051987A (en) 2014-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7312537B1 (en) Methods and apparatus for supplying and/or absorbing reactive power
JP5619278B2 (en) Wind power generation system, apparatus using wind power generation system, and operation method thereof
EP2762722B1 (en) Methods and system for operating a wind turbine coupled to a power grid
US20090148286A1 (en) Apparatus and method for reducing asymmetric rotor loads in wind turbines during shutdown
JP5836401B2 (en) Wind power generation system
US20110221193A1 (en) Wind turbine and power supply system
KR20120024983A (en) Variable-speed power generation device and control method therefor
RU2013125582A (en) WIND ENERGY ENERGY
JP5450324B2 (en) Downwind windmill
US11867158B2 (en) Back-up power supply for wind turbines
US11708814B2 (en) Method for operating a wind turbine, a method for designing a wind turbine, and a wind turbine
KR20110052905A (en) Power cable twist preventing device of windmill
JP5677546B2 (en) Downwind windmill
JP4568735B2 (en) Driving device for upwind type windmill and driving method thereof
US20220389913A1 (en) Method for operating a wind turbine and a wind turbine
US20230279837A1 (en) Methods for operating wind turbines and feeding auxiliary systems
US20230184215A1 (en) Methods for operating wind turbines and charging auxiliary power sources
KR20100114387A (en) Power generation using a selective generator type and method for generator controlling thereof
US20240035444A1 (en) Methods for fast power ramp up, controllers and wind turbines
US20220341391A1 (en) Yaw systems and methods
JP2020002873A (en) Wind power generation device and control method for wind power generation device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140701

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140717

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141216

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5677546

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150