JP5856292B2 - 風力発電装置を制御するための方法 - Google Patents
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Description
即ち本発明の第1の視点により、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも2つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する、環状発電機の形式の同期発電機を備えた風力発電装置を制御するための方法であって、以下のステップ、即ち、
− 各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するステップ、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるステップ、及び/又は、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるステップ
を含むこと、及び、
少なくとも1つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び/又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されることを特徴とする方法が提供される。
また本発明の第2の視点により、風力発電装置であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも2つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する、環状発電機の形式の同期発電機と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含む風力発電装置が提供され、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるため、及び/又は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるために提供されており、少なくとも1つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び/又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御される。
更に本発明の第3の視点により、風に起因する回転運動を電気エネルギーへ変換するための風力発電装置において使用される、環状発電機の形式の同期発電機であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも2つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含む同期発電機が提供され、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるべく、及び/又は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるべく適合されており、少なくとも1つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び/又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
(形態1)ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも2つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する同期発電機を備えた風力発電装置を制御するための方法であって、以下のステップ、即ち、
− 各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するステップ、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるステップ、及び/又は、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるステップ
を含むこと。
(形態2)複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流は、回転周期的に変化され、及び/又は、1つの別の励磁電流に対して相対的に非同期で制御され、及び/又は、一定の補償成分だけ減少又は増加されることが好ましい。
(形態3)少なくとも1つのロータ磁極の励磁電流は、前記ステータに対する該当のロータ磁極の現在の間隔に依存して、特に該当のロータ磁極の領域における現在の空隙幅に依存して、制御されることが好ましい。
(形態4)少なくとも1つのロータ磁極の励磁電流は、該当のロータ磁極の領域における現在の磁界に依存して、特に該当のロータ磁極と前記ステータとの間の領域における空隙内の現在の磁界に依存して、制御されることが好ましい。
(形態5)複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流は、前記ステータ、前記磁極ホイール及び/又は前記空隙の予め検知された非対称性に依存して制御されることが好ましい。
(形態6)少なくとも1つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び/又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されることが好ましい。
(形態7)少なくとも1つのロータ磁極の領域における空隙幅、及び/又は、少なくとも1つのロータ磁極の領域における空隙内の磁束密度が測定され、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流が、測定された少なくとも1つの空隙幅に依存して及び/又は測定された少なくとも1つの磁束密度に依存して制御されることが好ましい。
(形態8)少なくとも1つのロータ磁極の領域における空隙幅が増加される場合に、このロータ磁極の励磁電流が増加され、及び/又はこのロータ磁極の領域における空隙幅が減少する場合に、このロータ磁極の励磁電流が減少されることが好ましい。
(形態9)少なくとも1つの励磁電流の変化が、該当の磁極巻線の一部分においてのみ行われ、及び/又は少なくとも1つの励磁電流の変化が、各々の磁極巻線の一部分が電気的にオン又はオフされるように行われることが好ましい。
(形態10)風力発電装置であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも2つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙とを有する発電機と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含み、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるため、及び/又は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるために提供されていること。
(形態11)磁極巻線の複数に対し、好ましくは各磁極巻線に対し、該当の励磁電流を変化させるため、特に抑制するための個別制御手段が設けられていることが好ましい。
(形態12)各々のロータ磁極の領域における空隙幅を測定するための少なくとも1つの間隔測定手段、及び/又は各々のロータ磁極の領域における空隙内の磁束密度を測定するための少なくとも1つの磁束密度測定手段を含み、該間隔測定手段ないし磁束密度測定手段は、少なくとも1つの励磁電流が、測定された空隙幅に依存して及び/又は測定された磁束密度に依存して制御可能であるように、前記制御装置と接続されていることが好ましい。
(形態13)前記発電機は、環状発電機として構成されていることが好ましい。
(形態14)該風力発電装置は、形態1〜9のいずれか一形態に記載の方法を実行するべく適合されていることが好ましい。
(形態15)風に起因する回転運動を電気エネルギーへ変換するための風力発電装置において使用される同期発電機、特に形態10〜14のいずれか一形態に記載の風力発電装置において使用される同期発電機であって、ステータと、各々のロータ磁極に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線を有する少なくとも2つのロータ磁極を備えた磁極ホイールと、前記ステータと前記磁極ホイールとの間における空隙と、各磁極巻線に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置とを含み、該制御装置は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるべく、及び/又は、複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータに対する前記磁極ホイールの位置に依存して変化させるべく、適合されていること。
2 ステータ
4 ロータ(磁極ホイール)
6 ロータ磁極(ロータポール)
8 空隙
12 ステータ中心点
14 ロータ中心点
16 力矢印
18 ステータ支持体
20 ステータ支持アーム
22 人物
30 第1ロータ磁極
30’ 第1ロータ磁極
32 磁極巻線
32’ 磁極巻線
34 磁心(コア)
40 第2ロータ磁極
42 磁極巻線
44 磁心(コア)
50 磁界センサ
50’ 磁界センサ
52 制御ユニット
52’ 制御ユニット
54 調整要素
54’ 調整要素
56 直流接続部(直流ターミナル)
58 回転角度センサ
60 第1巻線部分
62 第2巻線部分
B、B1、B2 磁気誘導度(磁束密度)
I、I1、I2 励磁電流
δ、δ1、δ2 空隙幅
Δ、Δx、Δy 編心距離(偏心度)
IC 一定の電流部分
IV 可変の電流部分
Fmr 磁気的な力(磁力)
TV デューティ比(オン/オフレシオ)
IK トランジスタの型名シンボル
Claims (14)
- ステータ(2)と、各々のロータ磁極(6)に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線(32、42)を有する少なくとも2つのロータ磁極(6)を備えた磁極ホイール(4)と、前記ステータ(2)と前記磁極ホイール(4)との間における空隙(8)とを有する、環状発電機の形式の同期発電機(1)を備えた風力発電装置を制御するための方法であって、以下のステップ、即ち、
− 各磁極巻線(32、42)に流れる各々の励磁電流を制御するステップ、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるステップ、及び/又は、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータ(2)に対する前記磁極ホイール(4)の位置に依存して変化させるステップ
を含むこと、及び、
少なくとも1つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び/又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されること
を特徴とする方法。 - 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流は、各々のロータ磁極(6)に対して個別に制御されること
を特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流は、回転周期的に変化され、及び/又は、1つの別の励磁電流に対して相対的に非同期で制御され、及び/又は、一定の補償成分だけ減少又は増加されること
を特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。 - 少なくとも1つのロータ磁極(6)の励磁電流は、前記ステータ(2)に対する該当のロータ磁極(6)の現在の間隔に依存して制御されること
を特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つのロータ磁極(6)の励磁電流は、該当のロータ磁極(6)の領域における現在の磁界に依存して制御されること
を特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流は、前記ステータ(2)、前記磁極ホイール(4)及び/又は前記空隙の予め検知された非対称性に依存して制御されること
を特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - − 少なくとも1つのロータ磁極(6)の領域における空隙幅、及び/又は、
− 少なくとも1つのロータ磁極(6)の領域における空隙内の磁束密度
が測定され、
複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流が、
− 測定された少なくとも1つの空隙幅に依存して及び/又は
− 測定された少なくとも1つの磁束密度に依存して
制御されること
を特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つのロータ磁極(6)の領域における空隙幅が増加される場合に、このロータ磁極(6)の励磁電流が増加され、及び/又はこのロータ磁極(6)の領域における空隙幅が減少する場合に、このロータ磁極(6)の励磁電流が減少されること
を特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つの励磁電流の変化が、該当の磁極巻線(32、42)の一部分においてのみ行われ、及び/又は少なくとも1つの励磁電流の変化が、各々の磁極巻線(32、42)の一部分が電気的にオン又はオフされるように行われること
を特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - 風力発電装置であって、
− ステータ(2)と、
− 各々のロータ磁極(6)に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線(32、42)を有する少なくとも2つのロータ磁極(6)を備えた磁極ホイール(4)と、
− 前記ステータ(2)と前記磁極ホイール(4)との間における空隙と
− を有する、環状発電機の形式の同期発電機と、
− 各磁極巻線(32、42)に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置と
を含み、
− 該制御装置は、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるため、及び/又は、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータ(2)に対する前記磁極ホイール(4)の位置に依存して変化させるため
に提供されていること、及び、
少なくとも1つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び/又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されること
を特徴とする風力発電装置。 - 磁極巻線(32、42)の複数に対し、該当の励磁電流を変化させるための個別制御手段が設けられていること
を特徴とする、請求項10に記載の風力発電装置。 - 各々のロータ磁極(6)の領域における空隙幅を測定するための少なくとも1つの間隔測定手段、及び/又は各々のロータ磁極(6)の領域における空隙内の磁束密度を測定するための少なくとも1つの磁束密度測定手段を含み、該間隔測定手段ないし磁束密度測定手段は、少なくとも1つの励磁電流が、測定された空隙幅に依存して及び/又は測定された磁束密度に依存して制御可能であるように、前記制御装置と接続されていること
を特徴とする、請求項10又は11に記載の風力発電装置。 - 風に起因する回転運動を電気エネルギーへ変換するための風力発電装置において使用される、環状発電機の形式の同期発電機であって、
− ステータ(2)と、
− 各々のロータ磁極(6)に導かれる磁界を発生させるために各々の磁極巻線(32、42)を有する少なくとも2つのロータ磁極(6)を備えた磁極ホイール(4)と、
− 前記ステータ(2)と前記磁極ホイール(4)との間における空隙と、
− 各磁極巻線(32、42)に流れる各々の励磁電流を制御するための制御装置と
を含み、
− 該制御装置は、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、複数の励磁電流の少なくとも1つの別の励磁電流に対して相対的に変化させるべく、及び/又は、
− 複数の励磁電流の少なくとも1つの励磁電流を、前記ステータ(2)に対する前記磁極ホイール(4)の位置に依存して変化させるべく、
適合されていること、及び、
少なくとも1つの励磁電流は、空隙幅の回転周期的な変化、及び/又は周方向における空隙幅の変化に対して少なくとも部分的に反対作用するように、制御されること
を特徴とする同期発電機。 - 磁極巻線(32、42)の複数に対し、該当の励磁電流を変化させるための個別制御手段が設けられていること
を特徴とする、請求項13に記載の同期発電機。
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