JPS5993972A - 風車制御装置 - Google Patents

風車制御装置

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JPS5993972A
JPS5993972A JP57203861A JP20386182A JPS5993972A JP S5993972 A JPS5993972 A JP S5993972A JP 57203861 A JP57203861 A JP 57203861A JP 20386182 A JP20386182 A JP 20386182A JP S5993972 A JPS5993972 A JP S5993972A
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JP
Japan
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oil
cylinder
wind
throttle
piston
Prior art date
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JP57203861A
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English (en)
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JPH0248749B2 (ja
Inventor
Rinzo Tokue
徳江 林三
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/06Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • 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
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は風車の制御装置の改良に関するものである。
従来の風車の回転数制御方式はプロペラと同軸上に抵抗
翼が付いており、一定風速以上の風が吹くと遠心力ガバ
ナーフラップか開いて回転を抑える抵抗翼式や、ブレー
ドの回転数か定格回転数を超すとブレードに連結された
ガバナーウェイトに作用する遠心力によりブレードのピ
ッチを太きくしてノ虱を逃すC可変ピッチ式の機械的な
方式又はタコゼネレーター等の電気的センサーで回転数
を検出し、+TiJ変ピンチ装置の制御信号とする方式
が一般的である。
然し機械的な方式は過回転防止程度の機能しか持たず、
起動、停止時の最適な制御特性を得ることが出来ない。
又回転数の検出機構か大きいヒステリシス、遅れを持つ
ため安定した制御特性を得にくい。
L電気的な方式はセンサーとijJ変ビンチアタチュ工
−タの間に電気又は電子回路か必要となり、装置6が複
雑になり、又制御信号の伝送にスリップリングか必要と
なる等信頼性と保守性の点で問題があった。
本発明は上記のような従来装置の欠点を排除した、信頼
性、単純性に優れ且つ高度な制御機能を有する風車制御
装置の提供を目的とするもので、フレートノピッチ変換
を行なう可変ピンチシリンダーと、該可変ピッチシリン
ダーと共通のピストン片側ドを有しピストンロンド内の
油路から可変ピンチシリンダーへ油圧を供給すると共に
風速が一定速度を超えるとポンプからの油圧をリチーバ
ータンクへ戻すだめのカットアウトポートを設けたオイ
ルトランスファーシリンダーと、風車の回転を其の、駆
動源とする油圧ポンプから重餅式カバナーを経てオイル
トランスファーシリンダーの油室へ連結された油路の途
中に設けられたA及びBの2個の絞りと、上記の絞りA
の差圧によってカントアウトポートとりサーバータンク
を連結する戻り油路を閉鎖する弱風カットイン弁と、絞
りBの差圧によって分岐戻り油路を連通ずる強風カット
イン弁とによって構成し、風車の回転数を油圧式に検出
し、設定ピッチ角以上になると自動的に油圧をリザーバ
ータンクヘダンブさせて、風車の起動、停止及び回転数
制御を総て油圧によって実施することを可能にした装置
である。
以下本発明を其の一実施例を示す第1図の系統図により
詳細に説明する。
(1)は複数枚のブレード(6)よりなる風車、(2)
は其の内部に圧縮はねaηを内蔵しピストン片側の油室
09)への油圧によってピストンロッドq的を軸方向に
移動させてブレード(6)のピッチ変換を行なう可変ピ
ンチシリンダー、(3)は風車(1)の回転を伝達する
ための歯車、(4)は可変ピッチシリンダー(2〕と共
通ノヒストンロンドaQを有しピストンロンド内ノ油路
(18)から油圧を可変ピンチシリンダー(2)へ供給
するだめのオイルトランスファーシリンダーで、風速か
設定値を超えた場合に可変ピンチシリンダー(2)の油
51王をリザーバータンク0υヘダンブするだめのカン
トアウトポート(5)を有している。(7)は歯車(3
)によって伝達された風車の回転によって駆動さイする
油圧ポンプ。(8)ハ油圧ポンプ(7)とオイルトラン
スファーシリンダー(4)間を連結する油路?υの途中
に設けられた絞りA、(9)は絞りA(8)より下流側
に設けられた絞りB、(10は絞りA(8)の上流側と
下流側から分岐したパイロット油路(ハ)及びパイロッ
ト油路(ハ)に接続され絞りA(8)の差圧によって戻
り油路1局を閉鎖する弱風カントイン弁。αυは絞り弁
B(9)の上流側と下流側から分岐したパイロット油路
(ハ)及びパイロット油路(イ)に接続され、絞りB(
9)の差圧によって分岐戻り油路(ハ)を連通する強風
カットイン弁、@ハリリーフ弁、a■は逆止弁、α4)
上歯車(3)から伝達された風車の回転数に対応して内
部スプールが移動してピンチ変換用油圧量を制御する重
錘式ガバナーである。
次に本発明の風車制御装置の動作について説明する。
可変ピッチシリンダー(2)け単動式シリンダーで、油
圧が高くなると圧縮はねα力を押してブレード(6)を
第2図の運転ピッチ方向に移動させ、油圧か低くなると
圧縮ばねaのによシ第2図の起動ピンチ方向にピンチが
変換するよう風車(1)と連結している。
風車(1)の回転数の油圧式検出は絞りA(8)、絞り
B(9)によって行なわれる。絞りを通る流れの圧力損
失△Pと流量Qとの間には次の(1)式の関係が成立す
る。
△POCQ2・・・・・・・(1) 又流量Qと風車(1)の回転数Nとの聞K(4次の(2
)式の関係か成立する・ NCI:Q・・・・・・・・(2) 上の(])、(2)式から △PcI:N2・・・・・・・・(3)か、HJ−られ
、(3)式から絞りの差圧(圧力損失)によって風車(
1)の回転数Nか検出出来ることを示している。
第3図に風速とピンチ角、回転数、出力の関係を示すも
ので、本発明装置の動作を定性的に説明している。
第1図パは風車(1)の停止時の位置を示しているか、
今風速か起動風速程度になると風車(1)f’l:内部
損失トルクに+T lh;つて回転し始め、油圧ポンプ
(7)はりサーバータンク(I[有]より油を吸入し2
て制御油圧回路へ油圧を吐出する。
回転数が低い場合、油圧ポンプ(7)から吐出した油は
油路佼υにより車鉗式ガバナーリ4)を、経てオイルト
ランスファーシリンダー(4)へ供給されるか、カント
アウトボート(5)より戻り油路翰を通り弱風カットイ
ン弁Q(’i)を経てリザーバータンク仕0へ戻ってし
まう。
風速が増加して回転数がカットイン回転数以上になると
油圧ポンプ(7)からの吐出量も増加して絞りA(8)
の差圧が犬となりパイロット油路(財)を通って弱風カ
ットイン弁(10)に供給されるパイロット油圧が弁ば
ねに打勝って弱風カットイン弁(10)が左方向に切換
り、今迄リザーバータンク1.10に開放されていた戻
り油路(イ)が閉鎖される。
このことによって制御回路の油圧はIJ IJ−フ弁(
6)の設定圧力迄上昇し、同時にオイルトランスファー
シリンダー(4)の油室00)より油路u8)を経て可
変ピッチシリンダー(2)内の油室t、I9)へ油圧が
導かれ、圧縮ばねに打勝ってピストンを前進させブレー
ドピッチが運転ピンチになるため、風車(1)は更に加
速を始めると共に絞りB(9)の差圧か大となって強風
カットイン弁01)が切換り、分岐戻り油路(ハ)が開
放されるがオイルトランスファーシリンダー(4)のカ
ントアウトポート(5)かピストンによって閉鎖されて
いるだめ風車(1)は回転を続ける。
定格風速以下では重錘式ガバナー(14)は第1図のス
プール位置を保ち、油圧ポンプ(7)からの油圧を可変
ピッチシリンダー(2)へ供給しているためブレード(
6)のピッチは運転ピッチのま\であり5回転数は風速
と共に犬きくなる。
定格風速以上になると嵐鉋式ガバナーケ4)が回転数の
誤差に応じて可変ピッチシリンダー(2)への油圧をリ
ザーバータンクαのへ戻すように切換ることによってピ
ンチを変えて回転数が一定になるよう作動する。
風速が大きくなると定格回転数を保つだめのピンチ角が
起動ピッチ角方向に移るだめ、可変ピッチシリンダー(
2)のピストンは後退して行く。
風速かカットアウト風速以上になると、オイルトランス
ファーシリンダー(4)のピストン位置がカットアウト
ポート(5)を開放する位置になり、可変ピンチシリン
ダー(2)の油室(至)内の油圧は重錘式ガバナー04
)のスプール位置に関係なく戻り油路(イ)及び強風カ
ントイン弁αυを通ってリザーバータンク(1句にダン
プするので風車(1)はフェザリングして起動ピンチと
なり強風時でも高回転とならないようにして風車0ノを
保護する。
強風が治まり風速がカットアウト風速以下になると絞り
B(9)の差圧か小さくなり、弁はねによって強風カッ
トイン弁(功が右行して分岐戻り油路(4)を閉鎖する
ため、可変ピンチシリンダー(2)のピストンが再び油
圧によって圧縮はねα力に打勝って左行してブレードピ
ッチが運転ピンチの方向へ変化し、N鉤式ガバナーα→
による回転数制御か機能して負荷運転が可能となる。
側副油圧回路設計の要点は絞りA(8)友びB(9)の
特性と弱風カットイン弁α0及び強風カットイン弁Uυ
の特性を適合させることと、カットイン時のピンチ変換
速度と風車(1)の回転数立上り特性を適合させること
である。
前者の場合、絞りの圧力損失によるエネルギー損失を最
小にするため必要回転数時に 2〜3kgf/i程度の圧力損失になるようにすべきで
、其の差圧で弁が作動するように弁ばねの強さと弁の寸
法を選定する方法については従来の油圧弁の設計方法が
其のま\適用出来る・ 又後者の場外、カントイン時の風車(1)の加速特性を
良く調査して、カントアウトポート(5)をピストンが
通過する以前に強風カットイン弁(1υが作動すること
のないようにピンチ変換速度を選定するようにすれば良
い。
本発明の風車制御装置は風車(1)の回転数を油圧式に
検出する油圧回路と、風速が設定ピッチ角板」二になる
と自動的に油圧をリサーバータンタtJ!9ヘタンブさ
せる油圧弁とを組合せて、風車(1)の起動、停止及び
回転数11j11il[lIを総て油圧によって実施出
来るようにしたもので、信頼性、単純性に1愛れ且つ高
度な制カ11・I幾能を発揮するものであり、当初に記
載した所期の1」的を完全に達成するものである。
又風車の制イ」装置を油圧によって統一的に纏めている
ために負荷rt;tJ aとの取合いも簡単となり、風
車は自律的に制7a1されているため、負荷制御は独立
して設計することが[可能であり、r1i′i単化し得
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の風車制御装置の一実施例を示す系統図
、第2図は風向とピッチ角の説明図、第3図は風速とピ
ッチ角、回転数、出力の関係を示す特性線図である。 以下図面の簡単な説明 1:風車、2:可変ピッチシリンダー、3:歯車、4ニ
オイルトランスフアーシリンダー、5:カットアウトポ
ート、6:ブレード、7二油圧ポンプ、8:絞りA19
:絞りB、10:弱風カットイン弁、11:強風カット
イン弁、12:リリーフ弁、13:逆止弁、14:重錘
式ガバナー、15:リサーバータンク、16ニピストン
ロツド、17:圧縮ばね、18:油路、19.20:油
室、21:油路、22:戻り油路、23:分岐戻り油路
、24.25.26.27:パイロット油路。 出 順 人 住友精密工業株式会社 自発手続補正書 特許庁長官 若杉和夫  殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第203861号 2 発明の名称 風車制御装置 3 補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所 尼崎市西畏洲本通2丁目6番地名 称  住友
細密工業株式会社 代表者  吉 井 重 雄 4代理人 (書類発送日 昭和  年  月  日)6、補正の対
象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄、および図面 7、補正の内容 (1〕  明細書の第7頁第8行に「第3図に風速とピ
ッチ角、・・・」とめるのを「第3図に風速とピッチ角
、・・・」に訂正します。 (2)明細書の第9頁第17行に「・・・戻υ油路(イ
)」とめるのを「・・・戻り分枝油路(財)」に補正し
ます。 (3)図面第1図、および第8図を別紙のとおり。 以   上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ピストンの一方の側面に圧縮ばねを押圧し、
    他側面に油圧を供給するよう設けて該ピストンの軸方向
    の移動によりブレードのピンチを変換するrjJiヒン
    チシリンダーと、該可変ピンチシリンダーのピストンと
    共通のピストンロンドを有しピストンロンド内に設けた
    油路より可変ピッチシリンダーへ油圧を供給すると共に
    風速が一定値を超えるとポンプからの油圧をリザーバー
    タンクへ戻すだめのカントアウトポートを設けたオイル
    トランスファーシリンダーと、風車の回転を其の駆動源
    とする油圧ポンプから恵錘式ガバナーを経てオイルトラ
    ンスファーシリンダーの油室へ連結された油路の途中に
    設けられたA及びBの2個の絞りと、」1記の絞りAの
    上流側及び下流側から夫々分岐したパイロット油路の夫
    々と接続し、絞りAにより差圧が大きくなるとオイルト
    ランスファーシリンダーのカットアウトポートとリザー
    バータンクとを連結する戻り油路を閉鎖するよう作動す
    る弱風カットイン弁と、上記の絞りAの下流側に設けら
    れた絞りBの上流側と下流側から夫々分岐したパイロッ
    ト油路の夫々と接続し、絞りBの差圧が犬きくなるとオ
    イルトランスファーシリンダーのカントアウトポートと
    弱風カットイン弁間の戻り油路から分岐した分岐戻り油
    路を連通するよう作動する強風カットイン弁とより構成
    され、風車の回転数を油圧によって検出し設定ピンチ角
    以上になると自動的に油圧をダンプさせて、風車の起動
    、停止、再起動及び回転数制御を総て油圧のみで行なう
    ことを特徴とする風車制御装置。
JP57203861A 1982-11-19 1982-11-19 風車制御装置 Granted JPS5993972A (ja)

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JPS5993972A true JPS5993972A (ja) 1984-05-30
JPH0248749B2 JPH0248749B2 (ja) 1990-10-26

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4792281A (en) * 1986-11-03 1988-12-20 Northern Power Systems, Inc. Wind turbine pitch control hub
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