KR20100049064A - 풍력 터빈 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드 스루를 하는 방법 및 장치 - Google Patents

풍력 터빈 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드 스루를 하는 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20100049064A
KR20100049064A KR1020107003145A KR20107003145A KR20100049064A KR 20100049064 A KR20100049064 A KR 20100049064A KR 1020107003145 A KR1020107003145 A KR 1020107003145A KR 20107003145 A KR20107003145 A KR 20107003145A KR 20100049064 A KR20100049064 A KR 20100049064A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
pitch control
control system
slip ring
pitch
Prior art date
Application number
KR1020107003145A
Other languages
English (en)
Inventor
폴 존 로우안
스테펜 피 존스
알랜 듀안 클레랜드
Original Assignee
엠엘에스 일렉트로시스템 엘엘씨
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 엠엘에스 일렉트로시스템 엘엘씨 filed Critical 엠엘에스 일렉트로시스템 엘엘씨
Publication of KR20100049064A publication Critical patent/KR20100049064A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/047—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the controller architecture, e.g. multiple processors or data communications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/80—Arrangement of components within nacelles or towers
    • F03D80/82—Arrangement of components within nacelles or towers of electrical components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/107—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F05B2270/1074—Purpose of the control system to cope with emergencies by using back-up controls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/335—Output power or torque
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15—Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Abstract

회전가능한 허브, 상기 허브에 회전가능하게 고정된 적어도 하나의 블레이드, 상기 블레이드 각각의 피치를 조정하기 위한 피치 컨트롤 시스템, 고정 나셀 및 상기 회전가능한 허브와 상기 고정 나셀 사이의 전기적인 회로의 접속부에 있는 슬립 링 조립체를 가지고 있고, 상기 피치 컨트롤 시스템은 상기 회전가능한 허브 내에 배치되어 있고, 상기 슬립 링 조립체는 상기 회전하는 허브 내에 배치된 장비와 상기 고정 나셀 내에 배치된 장비 사이의 전기적인 신호를 전달하도록 배치되어 있는 풍력 터빈/발전기 내의 상기 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 위한 장치로서, 상기 슬립 링 조립체의 회전측에 대해 전력을 감지하고 모니터하는 수단과, 상기 감지된 전력이 소정의 레벨로 강하되면 백업 전원으로부터 상기 피치 컨트롤 시스템으로 전력을 공급하는 수단을 포함하고 있다.

Description

풍력 터빈 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드 스루를 하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GRID LOSS RIDE THROUGH FOR WIND TURBINE PITCH CONTROL SYSTEM}
본 발명은 대체로 풍력 터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력 터빈용 피치 컨트롤 시스템에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 풍력 터빈 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루(ride-through: 순간 정전 보상 내지 순간 저전압 보상)를 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 풍력 터빈은 바람의 운동 에너지를 역학적 에너지로 변환시키는 기계이다. 만약 이 역학적 에너지가 펌프 또는 연삭 숫돌과 같은 기계류에 의해 직접 사용되면, 이 기계는 통상적으로 윈드밀(windmill)이라고 한다. 만약 상기 역학적 에너지가 전기로 변환되면, 이 기계는 풍력 발전기라고 한다(Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Wind turbine 참고). 풍력 터빈은 구조 및 터빈의 회전 중심축에 기초한 방향에 의해 더욱 세분될 수 있다. 수평축을 중심으로 회전하는 터빈을 수평축 풍력 터빈(HAWT:horizontal-axis wind turbine)이라 하고, 수직축을 중심으로 회전하는 터빈을 수직축 풍력 터빈(VAWT:vertical-axis wind turbine)이라 한다. 수평축 풍력 터빈(HAWT)이 수직축 풍력 터빈(VAWT)보다 더 흔한 형태이다(Wikipedia, supra 참고).
원론적으로, 바람으로 전력을 생산하는 것은 간단한 프로세스이다. 대부분의 수평축 풍력 터빈(HAWT)은 회전하는 허브에 장착된 3개의 큰 블레이드를 가지고 있다. 이 블레이드는 바람을 받을 때 가능한한 쉽게 회전하도록 공기역학적으로 설계되어 있다(블레이드의 갯수는 변할 수 있음). 회전하는 블레이드는 샤프트를 회전시키고, 상기 샤프트는 기어박스를 통하여 전기를 발생시키는 발전기에 연결되어 있다. 기어박스 및 발전기는 나셀(nacelle)에 장착되어 있고, 이 나셀은 타워의 꼭대기에 장착되어 있다. 바람이 터빈 블레이드로 불어오면, 터빈 블레이드는 비행기 날개와 같이 "양력(lift)"을 발생시키고, 회전하기 시작한다. 이 회전하는 블레이드는 저속 샤프트를 비교적 저속으로, 대체로 30 내지 60 rpm으로 회전시킨다. 상기 기어박스는 이 저속 샤프트를 발전기를 구동시키는 고속 샤프트와 연결시킨다. 이 기어장치는 또한 고속 샤프트의 회전 속력을 발전기의 작동 속력으로 증가시킨다. 이 작동 속력은 변할 수 있지만, 대체로 900 내지 1800 rpm의 범위에 있다. 이러한 고속으로 회전하는 샤프트는 발전기를 구동시켜서 전력을 생산한다. 발전기의 전기 출력부는 큰 전력망에 연결되어 있다. 통상적으로, 큰 용량의 발전기는 상기 전력망에 동기화된 제어된 주파수로 다상(polyphase) 전압을 제공한다. 발전기 출력부는 적절한 트랜스포머를 통하여 전력망에 연결되어 있다.
로터(rotor) 속력을 컨트롤하여 바람이 너무 높거나 너무 낮아서 전기를 생산할 수 없는 바람이 불 때는 로터가 회전하지 못하게 하기 위해, 블레이드 자신도 바람과 관계없이 회전하거나 블레이드의 세로축(longitudinal axis)을 중심으로 피치(pitch) 운동할 수 있다. 블레이드는 또한 비상사태가 발생할 경우에 회전하는 것을 방지하기 위하여 "페더(feather)" 위치로 피치운동할 수 있다. 풍력 터빈은 대체로 비상사태가 발생할 경우에 회전하는 것을 멈추게 하기 위하여 비상 브레이크 시스템도 포함하고 있다. 블레이드는 피치 컨트롤 시스템에 의해 자신의 세로축을 중심으로 회전한다. 블레이들 자신의 세로축을 중심으로 회전시키는 방법으로는, 액추에이터 및 모터를 포함하여 몇가지 다양한 방법이 있다. 모터 또는 액추에이터 및 관련 전원 및 제어 전자장치를 포함하는 피치 컨트롤 시스템은 통상적으로 터빈의 회전하는 허브에 장착되어 있다. 전력은 나셀에 장착된 고정 버스(bus)/전원으로부터 전력을 전달하는 슬립 링으로부터 피치 컨트롤 시스템으로 공급된다. 피치 컨트롤 시스템에 대한 전력 공급은 다수의 공급원으로부터 공급될 수 있다. 피치 컨트롤 시스템에 대한 전력 공급은 적절한 트랜스포머를 통하여 메인 전력망 자체에 의해 이루어지거나, 터빈에 의해 구동된 발전기에 의해 이루어질 수 있다.
역사적으로, 풍력 터빈은 세계의 에너지 수요 중의 매우 적은 부분을 기여해오고 있다. 그러나 석유 및 천연 가스와 같은 천연 자원의 고갈, 이러한 천연 자원에 대한 비용의 증가 및 해외의 석유에 대한 의존성과 관련된 정치적인 파장은 에너지 생산 환경을 변화시키고 있다. 풍력 에너지 산업계는 보다 큰 용량(1.5 MW 이상의 등급), 보다 개선된 기술, 그리고 많은 수의 풍력 터빈을 가진 풍력 발전단지로 대응하고 있다. 최근에 씨엔엔머니 닷 컴(CNNMoney.com)에 의해 보고된 바에 따르면, "풍력 에너지 산업계의 소식통은 2006년에 2005년보다 25퍼센트 증가된 대략 15,000 메가와트의 새로운 풍력 에너지 생산 용량이 전세계에 설치되었다고 보고하였다. 풍력 에너지 산업계는 지난 5년 동안 17% 를 넘는 평균 성장률을 유지하고 있고, 풍력 에너지 산업계 추산으로는 앞으로의 5년 동안에도 유사한 성장률을 유지하고 전체 풍력 에너지 설비 시장 가치가 미화 1조 8000천억 달러 이상일 것을 추정하고 있다(http://monev.cnn.com/news/newsfeeds/articlcs/prnewswire/LAM00302072007-l .htm. 참고)". 이러한 통계 및 전망은 이 온 그룹(E.ON Group)의 독일 전송 시스템 오퍼레이터인 이 온 네츠(E.ON Netz)에 의해 확인되었는데, 이 온 네츠가 2005년에 보고한 내용에 따르면, "2004년에, 독일은 다시 한번 풍력 발전에 있어서 전세계적인 선두주자로 되었다. 2004년 말에, 16,400 MW의 설치 용량을 가진 풍력 에너지 플랜트가 독일의 전기 전력망(grid)에 전기를 공급하였다 ... (중략) ... 독일 에너지 에이전트(Deutsche Energie-Agentur(dena))에 의한 전력망 연구에 따르면, 독일의 풍력 전력 용량은 2020년까지 2004년보다 대략 3배 증가된 48,000 MW로 증가될 것으로 예상된다 ... (중략) ... 이것은 독일이 이론의 여지없이 세계 최고의 풍력 에너지 생산국의 지위를 유지하고 있다는 것을 의미한다. 2004년에는, 독일이 전세계의 풍력 전력 용량의 약 1/3 그리고 유럽의 풍력 전력 용량의 1/2을 차지하고 있다... (중략) ... 전체로서, 독일의 풍력 발전단지는 260억 kWh의 전기를 생산하였고, 이는 독일의 전체 수요의 약 4.7%이다(이 온 네츠(E.ON Netz)의 2005년 풍력 발전 보고서(Wind Report) 참고)". 과거에, 풍력 터빈이 전력 생산에 있어서 무시해도 될 정도의 작은 역할을 하고 있을 때에는, 전력망 안정성(grid stability)을 고려할 때 풍력 터빈은 대체로 무시될 수 있었다. 하지만 현재의 실정은 이와 다르다.
풍력 터빈 산업에 있어서의 이러한 성장 및 전국적인 전력망에 대한 풍력 터빈 산업의 영향력에 부응하여, 미국 연방 에너지 규제 위원회(FERC: Federal Energy Regulatory Commission)는 공익 전력망(utility power grid)에 대한 특정 저전압 조건에 대한 풍력 발전시설의 대응을 위한 최소 요건을 제안하였다. 이 요건은 규정된 일시적인 "전력망-손실" 상태 동안에 풍력 터빈은 전력망에 연결된 상태를 유지하고 있을 것을 요구하고 있다. 유사한 요건이 전세계 각지의 전력망 연결 및 규제 기관에 의해 요구되고 있다. 일반적으로, 이러한 요건은 전압이 t=0에서 즉시 공칭 라인 레벨(nominal line level)의 10% 또는 15%와 같은 정도의 상당히 감소된 레벨로 강하된 다음 t=0으로부터 3초 이내에 공칭 라인 레벨의 적어도 80%까지 점진적으로 회복되는 것으로 규정하고 있다. 상기 레벨들은 3가지 위상(phase)이 모두 결합될 것을 고려한 것이며 각각의 위상에 관한 것은 아니다. 미국 연방 에너지 규제 위원회(FERC), 이 온 네츠(독일), 하와이 전기 공사(HECO) 및 스페인 전력망 기관의 종합적인 요건은, 예를 들면, 다음과 같이 기술된 하나의 단순화된 전력 손실 프로파일에 의해 모두 충족될 수 있다. 즉, 피치 컨트롤 시스템은 AC 메인 전압 레벨이 80% 아래로, 그리고 제로(0)만큼 낮게 강하될 경우에 정상적으로 작동을 계속하여야 하고, 적어도 3초 동안 80% 아래로 유지되어야 하고, 이 때에 AC 메인 전압 레벨이 공칭 라인 레벨의 80%의 최소값으로 회복되어야 한다.
이러한 피치 컨트롤 시스템의 연속적인 작동을 본 산업계에서는 "라이드-스루(순간 정전 보상 내지 순간 저전압 보상)" 능력이라 한다. 이 라이드-스루 능력은 대체로 "전력망 손실" 상태, 다시 말해서, 여러가지 이유로 피치 컨트롤 시스템에 전력이 차단되는 상태 동안에 피치 컨트롤 시스템이 작용하는 능력을 의미한다. 흥미롭게도, 본 산업계의 어느 누구도 동일한 방식으로 "전력망 손실"을 정의하지 않거나, 심지어 동일한 방식으로 상기 문제점을 해결하려고 시도하지 않고 있다. 본 발명의 목적을 위해, 전력망 손실을 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템에 전력이 차단되는 임의의 상태라고 정의한다. 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템에 전력이 차단되는 상태는, 메인 전력망의 고장; 피치 컨트롤 AC 전원의 문제점(단락 또는 다른 고장); 결함이 있는 슬립 링; 파손된 컨턱터 등을 포함하는 여러가지 방식으로 발생될 수 있다. 본 발명을 이해하기 위해서는, 피치 컨트롤 시스템이 통상적으로 터빈의 회전하는 허브 내에 수용되어 있다는 사실을 주목하는 것이 중요하다. 피치 컨트롤 시스템은 작동하기 위해서 전력을 필요로 한다. 전기 기술분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 고정된 전원으로부터 회전하는 부하(load)로 전력을 전달하는 가장 흔한 방법은 슬립 링을 이용하는 것이다. 본 명세서에서 정의된 "전력망 손실"은 슬립 링의 양측 - 회로의 고정측 또는 회전측에서 발생할 수 있다는 점을 알고 있어야 한다. 전력망 손실이 어디에서 발생하더라도 이 전력망 손실을 검출하고, 상황에 맞추어 정확한 조치를 취하는 것이 중요하고 또한 필요하다. 이것을 염두에 둔 상태에서, 풍력 터빈에 관한 문제점을 취급하는 다른 사람들에 의한 특허 발명 및 공개된 특허 출원을 간단히 검토한다.
미국 특허 제6,921,985호(얀센(Janssen) 등에게 부여된 특허)는 풍력 터빈 발전기용 저전압 라이드-스루 해결책을 개시하고 있다. 이 특허 발명은 터빈 컨트롤러 및 블레이드 피치 컨트롤 시스템을 포함하고 있고, 이 터빈 컨트롤러 및 블레이드 피치 컨트롤 시스템은 제 1 작동 모드 동안에는 제 1 전원(AC 전력망)에 연결되고, 제 2 작동 모드 동안, 다시 말해서, 전력망 전력 손실 동안에는 제 2 전원(백업 전원)에 연결된다. 상기 터빈 컨트롤러는 2개의 전력 모드 사이의 전이(transition)를 감지하고 이 전이에 따라서 하나 이상의 블레이드의 피치를 변화시킨다. 상기 특허는 또한 터빈 컨트롤러가 다양한 풍력 터빈 발전기 시스템 구성요소의 상태, 예를 들면, 로터 속력 및 발전기 출력 전압을 나타내는 데이타를 제공하는 센서로의 연결을 통하여 저전압 상태를 검출하는 것을 개시하고 있다. 저전압이 감지되면 상기 터빈 컨트롤러는 AC 전력과 UPS 전력을 서로 전환시킨다. 얀센(Janssen) 등은 트랜스포머, 즉 피치 컨트롤 회로의 고정측의 전력망 전압을 측정하였다. 불행하게도, 이러한 사실이 의미하는 것은, 얀센의 발명은 슬립 링이 없으면, 상기 특허 발명이 저전압 상태를 검출하지 못한다는 것이다.
미국 특허출원 공개공보 제2005/0122083호(발명자: 어드만(Erdman) 등)는 라이드-스루 능력을 가진 발전기를 개시하고 있다. 이 공보는 메인 전력망 트랜스포머의 로우 사이드(low side)의 단일 위상 또는 3개의 위상으로부터 전압을 측정으로 하는 것을 개시하고 있지만, 신호의 진폭은 중요하지 않은 것으로 개시하고 있다. 이 출원은 주파수 및 위상이 훨씬 더 중요하다고 개시하고 있다. 이 시스템은 위상-고정 루프 방식(phase-locked loop scheme)을 사용하여 풍력 터빈으로부터 발생된 전압의 주파수 및 위상을 제어하여 잠깐의 고장 동안 위상-고정 루프 신호를 유지시키는 방식으로 전류 명령 신호를 생성한다. 어드만(Erdmann)을 비롯한 발명자들은 정확한 전압 측정 지점에 대해서는 아무런 언급이 없고, 단지 "주파수 및 위상 각도 센서(8)가 전력망의 고장 동안에 작동할 적절한 지점에서 전력망에 연결되어 있다" 라고만 언급하고 있다(패러그래프 31 참고). 상기 공보는 피치 컨트롤 회로의 회전측에 있는 슬립 링에서 측정하는 것을 개시하고 있지 않는 것으로 판단된다. 또한, 어드만을 비롯한 발명자들은 라이드 스루 동안에 피치 컨트롤 시스템에 전력을 공급하는 것에 대해서는 대체로 언급하고 있지 않다. 다시 말해서, 상기 공보는 전력망 손실 동안에 작동하도록 배치된 피치 컨트롤 시스템을 개시하고 있지 않다.
미국 특허출원 공개공보 제2006/0267560호(발명자: 라즈다(Rajda) 등)는 풍력 발전기 단지용, 다시 말해서, 복수의 풍력 터빈/발전기용 저전압 고장 라이드-스루를 제공하는 장치, 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 이 시스템은 전력을 흡수하는 레지스터 뱅크(resistor bank) 및 전력망에 저전압 상태가 지속되는 동안 콜렉터 버스 전압(collector bus voltage)을 임계치 전압보다 크게 유지시키는 컨트롤 시스템을 이용한다. 이 출원의 발명은 콜렉터 버스, 다시 말해서, 트랜스포머를 통하여 풍력 터빈 구동식 발전기에 결합된 버스에 대해서는 전압 레벨을 모니터하고, 피치 컨트롤 회로의 회전측(슬립 링측)에 대해서는 전압 레벨을 모니터하지 않는다.
미국 특허출원 공개공보 제 2007/0057516호(발명자: 메버(Mever) 등)는 피치 컨트롤 배터리 백업 방법 및 시스템을 개시하고 있다. 상기 공보는 충분한 AC 전력이 사용가능한 경우에는 DC 링크로 전력을 공급하지 않지만, AC 전력이 소실되거나 임계치 레벨 아래로 저하되면 DC 링크(캐패시터를 포함)로부터의 전력을 이용하는 충전된 백업 배터리를 통하여 피치 컨트롤 시스템을 제어하는 수동적인 방법을 사용하는 발명을 기술하고 있다. 상기 특허출원은 단지 통상적으로 "센서"를 모니터하여 AC 전력 손실을 감지하기 위해 사용된 방법에 대해서는 언급하지 않고 있다.
따라서, 풍력 터빈 피치 컨트롤용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법 및 장치가 필요하고, 특히, 피치 컨트롤 회로의 회전측, 다시 말해서, 슬립 링에 인접한 측의 전력망 손실을 감지하는 방법 및 장치가 필요하다.
회전가능한 허브, 상기 허브에 회전가능하게 고정된 적어도 하나의 블레이드, 상기 블레이드 각각의 피치를 조정하기 위한 피치 컨트롤 시스템, 고정 나셀 및 상기 회전가능한 허브와 상기 고정 나셀 사이의 전기적인 회로의 접속부에 있는 슬립 링 조립체를 가지고 있고, 상기 피치 컨트롤 시스템은 상기 회전가능한 허브 내에 배치되어 있고, 상기 슬립 링 조립체는 상기 회전하는 허브 내에 배치된 장비와 상기 고정 나셀 내에 배치된 장비 사이의 전기적인 신호를 전달하도록 배치되어 있는 풍력 터빈/발전기에 있어서 상기 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치로서, 상기 슬립 링 조립체의 회전측에 대해 전력을 감지하고 모니터하는 수단과, 상기 감지된 전력이 소정의 레벨로 강하되면 백업 전원으로부터 상기 피치 컨트롤 시스템으로 전력을 공급하는 수단을 포함하고 있다.
본 발명의 대체적인 목적은 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징적인 목적은 풍력 터빈의 고정측(나셀)과 회전측(허브) 사이의 전기적인 접속을 제공하는 슬립 링의 회전측에서의 전력망 손실(전원 전압)을 감지하고 모니터하는 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징적인 목적은 풍력 터빈의 고정측(나셀)과 회전측(허브) 사이의 전기적인 접속을 제공하는 슬립 링의 회전측에서의 전력망 손실(전원 전압)을 감지하고 모니터하며, 모니터한 AC 공급 전압이 소정의 레벨로 떨어지면 피치 컨트롤 시스템을 백업 전원에 연결시키는 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
바람직한 실시예에서, 피치 컨트롤 시스템은 모든 3상 전압을 측정하고 모든 3상 전압의 제곱값의 합의 절대값이 공칭 라인 레벨(nominal line level)의 80% 아래로 떨어지면 백업 전원을 연결시킨다. 상기 피치 컨트롤 시스템은 AC 메인 전압이 적어도 3초 동안 공칭 라인 레벨의 80% 아래로 떨어지고, 제로(0) 만큼 낮아질 때에도 정상적으로 작동하는 것을 계속한다. AC 메인 전압이 공칭 라인 레벨의 80% 이상으로 회복되면, 상기 피치 컨트롤 시스템은 AC 메인 전원으로 전환되고 백업 전원을 차단시킨다.
당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 청구항 및 도면을 참고하여 아래의 본 발명의 상세한 설명을 고려하면 본 발명의 상기 목적, 특징 및 장점과 본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점을 용이하게 파악할 수 있다.
본 발명에 따르면, 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 풍력 터빈의 고정측(나셀)과 회전측(허브) 사이의 전기적인 접속을 제공하는 슬립 링의 회전측에서의 전력망 손실(전원 전압)을 감지하고 모니터하는 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 풍력 터빈의 고정측(나셀)과 회전측(허브) 사이의 전기적인 접속을 제공하는 슬립 링의 회전측에서의 전력망 손실(전원 전압)을 감지하고 모니터하며, 모니터한 AC 공급 전압이 소정의 레벨로 떨어지면 피치 컨트롤 시스템을 백업 전원에 연결시키는 풍력 터빈/발전기의 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 도면을 참고하여 아래에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 전형적인 종래 기술의 풍력 터빈의 측면 사시도이고;
도 2는 도 1에 도시된 풍력 터빈의 일부분의 부분 사시도이고;
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라서 도시된, 허브, 블레이드 및 나셀의 부분 단면도이고;
도 4는 도 1의 라인 4-4를 따라서 도시된, 제 1 위치에서의 풍력 터빈의 블레이드들 중의 하나의 단면도이고;
도 5는 도 4에 도시된 블레이드의 다른 단면도로서, 블레이드가 제 2 위치에 있도록 블레이드의 피치가 조정된 후의 단면도이고;
도 6은 본 발명의 전력망 손실 라이드-스루 피치 컨트롤 시스템용 컨트롤 회로의 블록도이고;
도 7은 본 발명의 전력 상태 모니터 및 백업 전환 컨트롤 회로의 개략도이고;
도 8은 SRF 전원의 전력 손실 검출기 섹션에 대한 부가적인 개략도이고;
도 9는 본 발명의 논리회로 전원에 대한 개략도이다.
도면을 참고하면, 도 1은 풍력 터빈(10)의 측면 사시도이다. 대체로 풍력 터빈(10)은 베어링 또는 당해 기술분야에서 알려져 있는 몇 가지 다른 방법에 의해 나셀(14)에 회전가능하게 고정된 허브 조립체(12)를 포함하고 있다. 나셀은 허브 조립체(12)가 지면으로부터 충분히 떨어진 안전한 거리에서 완전하게 회전할 수 있게 하는 충분한 높이를 가진 타워(16)의 꼭대기에 장착되어 있다. 바람직한 실시예에서는, 허브 조립체(12)가 허브(18)에 회전가능하게 고정된 3개의 블레이드(20)를 포함하고 있다. 물론, 블레이드의 갯수는 다른 실시예에서 바뀔 수 있다. 이러한 일반적인 구조의 풍력 터빈은 당해 기술분야에 알려져 있다.
도 2는 특히 도 1에 도시된 풍력 터빈의 일부분, 상세하게는 나셀(14)의 부분 사시도를 나타내고 있다. 바람은 허브 조립체를 회전시키고, 허브 조립체는 저속 샤프트(19)를 회전시킨다. 이 저속 샤프트는 저속 샤프트(19)를 고속 샤프트(28)에 연결시키는 한 세트의 기어인 기어박스(24)에서 끝부분을 이룬다. 바람직한 실시예에서, 기어박스(24)는 저속 샤프트로부터 약 30 내지 60 rpm의 회전 속력을 받아서 고속 샤프트에 대해 약 900 내지 1,800의 회전 속력으로 변환시킨다. 당해 기술분야에서 알려져 있는 임의의 적절한 회전 발전기로 될 수 있는 발전기(26)는 고속 샤프트(28)에 부착되어 전기를 발생시킨다.
도 2는 또한 저속 샤프트(19) 상의 슬립 링 조립체(61)를 나타내고 있다. 립 링은 당해 기술분야에서 회전하는 공급원(source)로부터 나오는 전류를 고정된 구성요소에 이동시키는 전기-기계적 장치로 알려져 있다. 바람직한 실시예에서는 브러시 홀더(66, 68)가 슬립 링 브러시를 제위치에 유지시키기 위하여 슬립 링에 인접하여 있다. 슬립 링의 디스크는 회전가능한 샤프트에 고정되어 있어서, 이 슬립 링의 디스크는 상기 샤프트와 함께 회전한다. 슬립 링의 디스크가 자유롭게 회전하는 동안 슬립 링의 디스크와 슬립 링 브러시 사이에 접촉이 항상 이루지도록 스프링 또는 다른 힘이 슬립 링 브러시를 슬립 링의 디스크에 대해 항상 가압한다. 결과적으로, 전류가 회전하는 구성요소와 고정된 구성요소 사이에서 이동될 수 있다.
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라서 도시한 허브, 블레이드 및 나셀의 부분 단면도이다. 허브(18)는 바람이 허브를 회전시키면, 허브가 저속 샤프트를 회전시키도록 저속 샤프트(19)에 고정되어 있다. 와이어(59a-c)는 허브(18)에 수용되어 있는 전기적인 구성요소에 전력을 공급한다. 바람직한 실시예에서 허브(18)에 수용되어 있는 전기적인 구성요소는 기본적으로 피치 컨트롤 시스템(30)이지만, 부가적인 구성요소를 포함할 수 있다. 피치 컨트롤 시스템(30)은 피치 모터 컨트롤용 전력 변환 모듈(32), AC에서 DC로의 변환 모듈(42), 전력 상태 모니터 및 백업 이전 컨트롤러(48), 시스템 컨트롤 프로세서(50), 백업 전원(52), 액추에이터, 센서 및 필요한 다른 제어장치를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 블레이드(20)에 대한 2가지 위치의 단면도를 나타내고 있다. 바람직한 실시예에서 블레이드(20)는 상기 2가지 위치 사이에서 복수의 간격으로 회전하여 위치가 변경될 수 있다. 또한, 몇 가지 실시예에서는 블레이드(20)가 블레이드의 축을 중심으로 완전히 회전할 수 있는 것이 바람직하다. 도 4는 풍력 터빈이 전력을 생산하기 위한 전형적인 위치에 있는 블레이드(20)를 도시하고 있다. 바람이 대체로 왼쪽 또는 오른쪽 방향으로 불어온다고 가정하면, 블레이드 단면(22)은 바람에 대해 넓은 면이 부딪치게 한다. 당해 기술분야에서 널리 알려져 있는 바와 같이, 블레이드의 곡률은 양력을 발생시키고, 결국에는 허브 조립체를 회전시킨다.
도 5에는, 블레이드(20)가 페더(feather) 위치에 있도록 블레이드(20)의 피치가 변경되어 있다. 페더 위치에서는 블레이드가 매우 공기역학적이므로, 바람이 쉽게 블레이드의 위와 아래로 통과할 수 있어서, 블레이드의 양 측면에 대해 작용하는 알짜 힘(net force)이 없다. 따라서, 블레이드가 페더 위치에 있을 때에는 바람이 허브 조립체를 회전시키지 못한다. 대체로 상기 페더 위치는 매우 높은 바람 또는 전력망-손실 상태와 같은 비상 상황에서 사용된다. 피치 컨트롤 시스템(30)은 허브(18) 내에 수용되어 있으며, 각각의 블레이드(20)를 각각의 블레이드의 축을 중심으로 회전시키는 역할을 당담한다.
당해 기술분야에서 알려져 있는 많은 풍력 터빈은 위에서 정의된 바와 같은, 전력망-손실 상태를 감지할 수 있고, 특정 기간 동안, 대체로 약 3초 동안의 전력망-손실 상태를 라이드-스루할 수 있을 것이 요청된다. 대체로 라이드-스루는 터빈에 대한 손상을 방지하기 위해서 블레이드(20)가 페더 위치로 이동될 수 있도록 특정 시간 동안 피치 컨트롤 시스템에 전력을 제공하는 것을 포함한다.
전자장비 블록도 및 개략도
도 6은 본 발명의 컨트롤 시스템(30)의 전자장비 블록도를 나타내고 있다. 도 6은 컨트롤 시스템(30)의 "고정측" 및 "회전측"을 나타내고 있다는 점을 주목해야 한다. "고정측"과 "회전측"은 슬립 링 조립체(61)에 의해 분리되어 있다. 당해 기술분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 슬립 링은 회전하는 조립체를 통하여 전기적인 접속을 만드는 장치이고, 고정 구성요소로부터 회전 구성요소로 전기를 이동시키는 수단을 제공한다. 회전식 전기 인터페이스라고도 하는 슬립 링, 회전하는 전기 커넥터, 콜렉터, 스위블(swivel) 또는 전기적인 회전 조인트는 발전기, 교류발전기, 포장 기계류, 케이블 릴, 천장 선풍기(ceiling fan) 및 풍력 터빈에 공통적으로 포함되어 있다. 슬립 링은 샤프트에 장착되어 있으며 샤프트로부터 절연된 전도성 서클 또는 밴드로 이루어져 있다. 이 슬립 링에 발전기의 로터와 같은 컨트롤 시스템의 회전부로부터의 전기적인 접속이 이루어 진다. 고정된 접속부 또는 브러시는 전력 또는 신호를 상기 컨트롤 시스템의 외측의 고정부로 이동시키는 슬립 링과 접촉된 상태로 작동한다(Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Slip rings 참고).
슬립 링 조립체의 고정측의 장비는 나셀(14) 내에 위치되어 있고, 슬립 링 조립체의 회전측의 장비는 허브(18) 내에 수용되어 있다. 피치 컨트롤 시스템(30)용 전력은 트랜스포머(62)를 통하여 제공된다. 상기 트랜스포머로의 AC 공급은 임의의 공급원으로부터 제공될 수 있다. 상기 트랜스포머로의 AC 공급은 다른 트랜스포머를 통하여 메인 전력망으로부터 직접 제공될 수 있다. 다시 말해서, 상기 트랜스포머로의 AC 공급은 발전기로부터 직접 공급될 수 있다. 한 가지 실시예에서는, AC 공급량은 690 VAC이고, 트랜스포머는 슬립 링(58)을 가로질러서 전송하기 위해 이 전압을 400 VAC 또는 230 VAC로 감소시키도록 구성되어 있다.
본 발명에 있어서, 슬립 링 조립체(61)는 슬립 링(58, 60)을 포함하고 있다. 슬립 링(58)은 인터페이스를 가로질러서 공급 전력을 전달하기 위해서 사용되고, 슬립 링(60)은 명령 및 컨트롤 데이타를 전달하기 위해서 사용된다.
본 발명의 핵심은 피치 컨트롤 시스템(30)이 슬립 링의 회전측에 대해 AC 공급 전력을 감지하고 모니터하며, AC 공급 전력의 부분적인 손실 또는 전체 손실이 발생한 경우에, 소정의 시간동안 작동을 계속하도록 작동되게 배치되어 있는 것이다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 피치 컨트롤 시스템은 AC 메인 전압 레벨이 공칭 라인 레벨의 80% 아래로, 그리고 제로(0)만큼 낮게 떨어지는 경우에 정상적으로 작동하고, 적어도 3초 동안 공칭 라인 레벨의 80% 아래로 유지되고, 이 시간에 AC 메인 전압 레벨은 공칭 라인 레벨의 80%의 최소값으로 회복되도록 작동되게 배치되어 있다. 종래 기술의 피치 컨트롤 및 전력망 손실 라이드-스루 시스템과 달리, 본 발명의 시스템은 슬립 링의 회전측에 대해 공급 전압을 측정한다. 공급 전력이 소정의 레벨로 떨어지면, 백업 전원이 켜지고, 메인 AC 공급 전압이 최소 레벨로 회복될 때까지 전력을 피치 컨트롤 시스템에 계속 공급한다.
피치 컨트롤 시스템(30)은 대체로 AC에서 DC로의 변환 모듈(42)을 포함하고 있고, 상기 변환 모듈(42)은 AC 공급 전압을 DC 전압으로 변환하도록 작동되게 배치되어 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 변환 모듈(42)은 AC 공급 전압을 325 VDC로 변환시킨다. 이 DC 전압은 반파(half-wave) 또는 전파(full-wave)로 조정되어, 필터링 및 스무딩(smoothing)을 위해 DC 버스 캐패시터(34)로 제공된다. 피치 모터 컨트롤을 위한 전력 변환 모듈(32)은, 당해 기술분야에서 잘 알려져 있는 바와 같은, DC 공급 전압을 적절한 AC 공급 전압으로 변환하기 위한 IGBT 인버터 또는 다른 장치를 포함하고 있다. 제 2 모듈(54)은 AC 공급 전압을 낮은 DC 전압, 예를 들면, 24 VDC으로 변환시킨다.
피치 컨트롤 시스템(30)은 본 발명의 핵심적인 구성요소인 전력 상태 모니터 및 백업 이전 컨트롤 모듈(48)을 더 포함하고 있다. 이 전력 상태 모니터 모듈은 라인(59a, 59b 및 59c)에서의 3상 전압을 측정한다. 상기한 바와 같이, AC 공급 전압은 슬립 링의 회전측에서 모니터된다. 이러한 모니터링 방식은 고정측 모니터링 시스템이 검출할 수 없는 슬립 링, 컨덕터 및 회로의 다른 부품에 의해 발생된 문제점을 검출할 수 있다는 점에서 종래 기술의 방식에 비해 장점을 가진다. 공급된 전력의 품질이 소정의 알고리즘에 따라 나빠지면, 상기 전력 상태 모니터 모듈은 라인 63을 통하여 발송된 명령 신호를 통하여 AC에서 DC로의 변환 모듈(42)을 분리시킨 다음, 릴레이(40) 및 컨텍터 코일(36)에 신호를 보내어 백업 전원(46 및 44)을 각각 연결시킨다. 이러한 백업 전원은 배터리 또는 캐패시터 등과 같은 다양한 형태를 취할 수 있다. 이러한 백업 전원은 메인 AC 공급 전력이 회복될 때까지(공칭 라인 레벨의 적어도 80%로 회복될 때까지) 전력을 피치 컨트롤 시스템에 계속 공급한다. 비록 바람직한 실시예에서는, 백업 전원 연결 및 분리의 촉발점(triggering point)이 공칭 라인 레벨의 80%이지만, 이 수치가 임계적인 수치는 아니며, 간단한 프로그래밍을 통하여 다른 범위의 전압 강하가 사용될 수 있고 임의의 갯수의 알고리즘이 백업 전원 전환을 촉발시키기 위해서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 전력 상태 모니터 모듈은 3가지 위상 모두에서의 전압을 측정하지만, 본 발명은 단상 전압만 측정하거나, 심지어 3가지 위상 중의 2개 위상에서의 전압을 측정하도록 용이하게 구성될 수 있다.
또한 도 6에는 2개의 백업 전원(52, 56)이 각각 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서는, 전원(52)이 250 VDC를 DC 버스 캐패시터(Bus Capacitor)와 피치 모터 컨트롤을 위한 전력 변환 모듈(32)로 공급하여 피치 컨트롤 모터에 전력을 공급한다. 전원(56)은 다양한 전자적인 구성요소에 전력을 공급하기 위해 24 VDC를 제공한다. 예를 들면, 24 VDC는 브레이크 코일, 릴레이 논리회로, 격리된 디지털 I/O 시그널링(signaling)에 전력을 공급한다. 이 전압은 당해 기술분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 마이크로프로세서, 메모리, A/D 변환기 등에 대해서는 12 VDC를 공급하고 CMOS 회로에 대해서는 5VDC를 제공하기 위해 종래의 전압 분할기(divider) 등을 통하여 더욱 감소된다. 비록 도면에는 2개의 분리된 백업 전원이 도시되어 있지만, 백업 전원은 직렬로 연결된 12 VDC 및 250 VDC용 전용 탭(tap)을 각각 가진 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 백업 전력은 캐패시터에 의해 공급될 수도 있다.
전력 상태 모니터 모듈(48)은 또한 시스템 컨트롤 프로세서(50)와 통신한다. 시스템 컨트롤 프로세서(50)은 또한 슬립 링(60)을 통하여 직렬 데이타 통신으로 터빈 컨트롤 시스템과 통신하고 SCADA 모듈(64)에 접속되어 있다. SCADA 모듈(64)은 피치 컨트롤 등을 명령하는 피치 컨트롤 시스템과 통신하는 메인 터빈 컨트롤 시스템을 대표한다.
도 7은 AC 라인 전압을 모니터하는 회로망의 상세도이다. 도 7은 직렬로 연결된 차등 증폭기 및 절대값 회로의 3개의 분리된 섹션을 나타내고 있다. 차등 증폭기는 연산 증폭기(UlA, U2A, U4A)로 구성되어 있다. 절대값 회로는 연산 증폭기(UlB, U2B, U4B)로 구성되어 있다. 절대값 회로는 상기 회로망에 필수적인 것은 아니고, 절대값 회로는 본 실시예에서 아날로그-디지털(A2D) 컨버터 입력을 위한 단극형 신호(unipolar signal)를 만들기 위해서 사용된다. 쌍극형 신호(bipolar signal)도 사용될 수 있는데, 이 쌍극형 신호는 A2D 컨버터 범위의 중심 전압으로 바이어스될 것을 필요로 한다. 따라서, 절대값 회로는 신호를 A2D 컨버터의 중간 범위로 바이어스하는 대체 해결수단이다.
UlA와 UlB를 결합하면 AC 라인의 위상 1의 전압을 감지한다. U2A와 U2B는 위상 2를 감지하고, U4A와 U4B는 위상 3을 감지한다. 본 발명이 상기 위상 전압 중의 하나만 감지하거나, 상기 위상 전압 중의 임의의 2개를 감지하도록 구성될 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 3상 전압 모두가 감지된다. 본 발명은 접지되거나 접지되지 않은 삼각형 또는 와이자형 공급 배치(delta or wye supply configuration)를 감지하도록 구성될 수 있다.
감지 회로를 위한 특별한 구성요소는 없다. 감지 회로는 일반적인 연산 증폭기 및 마이크로프로세서의 A2D 컨버터를 이용한다. 마이크로프로세서는 마이크로칩(Microchip) 사의 제품일 수 있지만, 사용할만한 많은 다양한 프로세서 또는 DSP가 있다.
위상 1 감지 회로망을 조사하면, 차등 증폭기는 몇 가지 노이즈 필터링과 함께 R4, R5 및 R6의 피드백 네트워크의 구성을 통하여 매우 양호한 동상제거특성(common mode rejection)을 가지도록 설계되어 있다.
단자 블록 TB3(섹션 B5) 및 차등 증폭기의 입력 장치는 다양한 타입의 AC 라인 배치를 위해 구성되어 있다. 이 장치는 신호가 단자 블록 TB3에 접속되는 방법을 변경시킴으로써 240VAC 선간 전원(line to line supply), 또는 400VAC 선간 전원에 쉽게 접속될 수 있다. 당연히, 상기 장치는 상이한 배선 구성을 필요로 하지 않고서 상기 장치에 연결된 전압을 감지하여 이에 상응하게 게인을 조정하는 지능성(intelligence)을 가질 수 있거나, 저전압 입력원을 감지할 수 있는 충분한 A2D 분해능(resolution)을 가질 수 있다. 그러나, 이것들은 비용, 사이즈, 복잡성 및 다른 관심사항을 조화시키면서 전반적인 발명사상을 어떻게 실행할 것인지에 대한 전형적인 선택사항이다.
B2 섹션 및 B3 섹션에는 비상 신호의 상태를 위한 입력이 있다. 이 신호는 전력 손실을 이미 감지하고 전력 손실 모드로 작동하고 있더라도 라이드-스루를 즉시 중지시키고 전원을 정상적인 작동 상태로 되돌리기 위해 사용된다. 또한 이 신호는 전력 손실 검출 전에 비상 상태를 표시하면 전력 손실이 검출되는 것을 방지한다.
도 8은 SRF 전원의 전력 손실 검출기 섹션에 대한 부가적인 다이아그램이다. 도 8은 마이크칩사의 프로세서, PIC18F4455를 나타내고 있다. 이 프로세서는 프로세서의 프로그램 및 데이타 변수를 위한 메모리를 포함하고 있다. 상기 프로세서에 포함된 다른 특징부 중에는 멀티 채널 아날로그-디지털(A2D) 컨버터, 디지털 입력장치 및 출력장치, 그리고 캡쳐(capture) 및 비교 능력을 가진 펄스폭 변조(PWM) 회로망이 있다.
상기 장치는 3개의 핀(19, 20, 21)에서의 AC 라인 전압(PlSEN, P2SEN, P3SEN)을 각각 나타내는 3개의 신호의 A2D 변환을 시킴으로써 AC 라인 전압을 모니터한다. 낮은 AC 라인 상태의 신속한 표시를 달성하기 위해서, 프로세서가 각각의 AC 라인 변환의 값을 제곱하고 3개의 제곱값을 모두 더한다. 인입(incoming) AC 라인이 3개의 위상 모두에 대해 일정한 피크 전압을 가지면, 이 값은 AC 라인이 샘플링되는 시간에 상관없이 동일한 값이 된다. 따라서, 상기 회로는 AC 라인으로부터의 타이밍 정보를 필요로 하지 않고서 AC 라인의 손실을 신속하게 감지한다. 샘플링 및 제곱값 합산 연산이 상이한 시간 간격으로 행해질 수 있지만, 바람직한 실시예에서는, 샘플링 및 제곱값 합산 연산이 500 마이크로초(microsecond) 마다 행해진다. 전력 손실 사태가 잘못 촉발되는 것을 방지하기 위하여, 낮은 라인 상태의 복수의 샘플이 검출되어 전원을 작동 모드로 변경되게 하여야 한다.
신호 FCl, FC2, 및 FC3(D/C4 섹션)는 전력 손실 검출 사태를 촉발시키기 위해서 얼마나 많은 AC 라인의 샘플이 필요한지, AC 라인의 트리거 전압(trigger voltage)은 얼마로 되어야 하는지, SRF 상태 또는 다른 특징이나 테스트 모드에서 작동하는 최장 시간은 얼마인지와 같은 전원이 어떻게 작동하는지의 특성을 선택하는 수단을 제공한다. 마찬가지로, 직렬 통신 채널이 유사한 방식으로 사용될 수 있다.
아날로그 테스트 포인트 섹션(D3)은 프로세서의 PWM 출력 능력을 사용하여 프로세서에 내재하는 데이타의 몇 가지 아날로그 테스트 포인트를 발생시켜서 멀티미터(multimeter) 또는 오실로스코우프로 보여준다.
직렬 통신 섹션(D1/2)은 상기한 것과 같은 전원의 특성을 세팅하고, 전원의 상태를 파악하고, 전원의 라이브 프로세스 데이타(live process data)를 외부로 발송하고, 피크 AC 전압, SRF 사태의 기간, 얼마나 오랫동안 전원이 작동하였는지 등과 같은 저장된 정보를 질문하거나, 이 저장된 데이타를 리세팅하기 위해 사용될 수 있다.
전원 릴레이 구동장치(B5)는 프로세서의 출력 신호를 릴레이를 작동시키기 위해 필요한 레벨로 증폭시키고, 상기 릴레이는 24VDC 공급원을 백업 전원으로부터 피치 시스템을 위한 논리회로 전원 및 바이어스 전원을 발생시키는 전원의 입력부로 연결시킨다.
전력 컨텍터 구동장치 섹션(B3/4)은 프로세서의 출력 신호를 증폭하여 메인 DC 버스 공급 컨텍터의 구동 회로망을 컨트롤한다. 이 섹션은 실제로 프로세서가 메인 전력 컨텍터를 폐쇄하거나 폐쇄된 상태로 유지하기 위해서 정확한 극성 및 반대 극성의 2가지 분리된 신호를 제공할 것을 요한다. 이것은 메인 전력 컨텍터가 폐쇄되지 않아야 할 때에 폐쇄되는 것을 방지하기 위하여 부가적인 하드웨어 배리어(barrier)로서 행해진다. 이 섹션은 또한 리셋 발생기(reset generator) 통합 회로의 출력을 이용하여 리셋 발생기가 5V 전원에서의 낮은 레벨을 감지하는 경우 메인 전력 컨텍터를 개방시킨다.
SRF 상태 섹션(C2)은 프로세서의 출력 신호를 피치 컨트롤 프로세서(PCP)로 감지하는데 필요한 레벨로 증폭시킨다. 피치 컨트롤 프로세서(PCP)는 전력 손실이 검출된 사실을 터빈 컨트롤러에 알린다. 그 다음에 피치 컨트롤 프로세서(PCP)는 SRF 상태 신호를 통하여 전력 손실의 시간을 모니터하고 AC 라인 전력이 손실된 채로 유지되는 경우 전원이 자체적으로 차단되기 전에 전력 손실 라이드 스루를 정지시키는 능력을 가진다. AC 라인이 최단의 전원차단 기간 내에 허용할 수 있는 레벨로 복귀되면, SRF 상태 신호는 AC 라인이 다시 한번 정상적인 작동을 할 수 있다는 것을 표시한다.
전원 상태 섹션(A3/4)은 SRF 전원의 상태의 시각적인 표시를 제공한다.
A/D 조회(reference) 섹션(Bl)은 마이크로프로세서의 A2D 컨버터에 대한 정밀 조회부이다.
오류수정(debug) 테스트 포인트 섹션(B2/3)은 개발된 제품의 오류수정을 도와주도록 되어 있으며 생산 테스트를 위해 테스트 신호를 제공할 수도 있다.
테스트 모드 섹션(A2)은 전원을 다양한 동작의 테스트 모드로 배치시키는 부가적인 수단으로 사용된다.
집적 회로(U7)는 리셋 발생기(reset generator)이고, 이 리셋 발생기는 5V 논리회로 전원(logic supply)을 모니터하고 이 5V 전원이 리셋 발생기의 임계치 레벨을 넘어서면 일정한 리셋 펄스를 발생시킨다. 만약 상기 5V 전원이 리셋 발생기의 임계치 레벨을 밑돌면, 프로세서는 리셋되고 전력 컨텍터 구동장치는 전원이 차단되어, 결과적으로 전력 컨텍터를 개방시킨다(전력 컨텍터 구동 회로의 부가적인 설명은 상기 내용 참고).
Jl(Cl)은 전력 손실 검출기 회로 보드와 논리회로 전원 보드 사이의 인터페이스 커넥터이다.
도 9는 본 발명의 논리회로 전원에 대한 개략도를 나타내고 있다. 논리회로 전원 조립체는 피치 시스템 논리회로 및 컨트롤 회로에 사용하기 위한 바이어스 공급 전력(+5, +/-12V)을 제공한다. 온보드 DC 컨버터(PSl, PS2)는 상기 전력을 발생시킨다. 온보드 DC 컨버터(PSl, PS2)는 미규제(unregulated) 24V 입력 전원에 의해 작동된다. 피치 컨트롤 시스템은 +5, +/-12V 및 미규제 24V를 이용하여 논리 회로, IGBT 게이트 드라이버, 릴레이 논리회로 및 서보모터 브레이크 코일에 전력을 공급한다.
AC 전력이 차단된 동안 서보 피치 작동을 유지시키기 위해서는, +5V, +/- 12V, 미규제 24V 및 고전력 서보 버스가 유지되어야만 하다. 바람직한 실시예에서는, 블레이드(2, 3)의 비상 전력 장치의 배터리가 +5V, +/- 12V, 미규제 24V 및 고전력 서보 버스를 유지하기 위한 전력을 제공한다. 블레이드(2)의 비상 전력 장치는 논리회로 전원 조립체에서 사용하기 위한 24V 배터리 전력을 제공한다. 블레이드(3)의 비상 전력 장치는 피치 컨트롤 서보 버스용 고전압/고전류 전력(225VDC)을 제공한다.
단자 블록(TBl)에는 24V 시스템(24V_sys)이 있다. 이것은 AC 전력이 존재할 때 정상적인 작동을 하는 동안 시스템 릴레이, 브레이크 코일, DC 컨버터를 작동시키는 미규제 24V 전력이다. 이 미규제 전력은 시스템 내의 컨트롤 트랜스포머의 정류된 18VAC로부터 나온다. 또한 단자 블록(TBl)에는 24V 배터리(24V_bat)가 있다. 이것은 비상 전력 장치(2)로부터 나오는 배터리 전력이다. 단자 블록에는 24V 출력부(24V_out)가 있다. 이것은 논리회로 전원 조립체로부터 출력되어 IGBT 게이트 드라이버에 전력을 공급하는 전력이다. AC 전력으로 정상적인 작동이 되는 동안, 24V 시스템은 컨트롤 트랜스포머, 전력 릴레이 논리회로 및 서보모터의 브레이크 코일에 의해 만들어진다. 이것은 단자 블록(TBl)의 핀 3 및 핀 4로 들어가서, DC 컨버터(PS1, PS2)에 전력을 공급하고, 단자 블록(TBl)의 핀 5 및 핀 6에서 24V 출력부로 나온다. 이 상태에서는, 도9에 도시되어 있는 바와 같이 릴레이(RLl, RL2)가 개방된다.
AC 전력이 소실되면, 전력 모니터 조립체가 이것을 감지하여 논리회로 전원 조립체로 신호를 보내어 릴레이(RLl, RL2)가 폐쇄되게 한다. 이로 인해 단자 블록(TBl)의 핀 1 및 핀 2에 있는 24V 배터리 전원이 24V 시스템 단자와 24V 출력부 단자에 연결되어 전력이 계속 공급되게 한다. 비상 전력 장치(2)의 24V 배터리 전원은 DC 컨버터(PS1, PS2) 및 24V 출력부 단자에 전력을 공급한다. 동시에, 도 9의 하부 중간에 있는 전력 구동 회로(Q2)에 전력을 공급하도록 신호가 발송된다. 이어서 전력 구동 회로(Q2)가 비상 전력 장치(3)를 고전압 서보 버스에 연결시켜서 전력이 계속 공급되게 하는 컨트롤 캐비넷의 패널 위에 배치된 고전력 컨텍터에 전력을 공급한다. 그 결과 비상 전력 장치(2, 3)의 배터리로부터 전력이 공급되어, AC 전력이 소실된 후에도 서보 동작이 중단되지 않고 계속된다.
AC 전력이 복귀되면, 전력 손실 검출기는 논리회로 전원 조립체에 릴레이(RLl, RL2)를 개방시키는 신호를 보낸다. 동시에 전력 구동 회로(Q2)에 전원을 차단하는 신호가 발송되어 비상 전력 장치(3)를 서보 버스에 연결시키는 고전력 컨텍터에 전원을 차단한다. 이제는 시스템이 AC 입력부(AC input)로부터 전력을 공급받는다.
따라서, 본 발명 및 본 발명의 회로에 대한 다양한 수정 및 변경이 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 만들어질 수 있지만, 이러한 수정 및 변경은 첨부된 청구범위의 범위 내에 있고 본 발명의 목적은 효율적으로 실현된다는 것을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 회전가능한 허브, 상기 허브에 회전가능하게 고정된 적어도 하나의 블레이드, 상기 블레이드 각각의 피치를 조정하기 위한 피치 컨트롤 시스템, 고정 나셀 및 상기 회전가능한 허브와 상기 고정 나셀 사이의 전기적인 회로의 접속부에 있는 슬립 링 조립체를 가지고 있고, 상기 피치 컨트롤 시스템은 상기 회전가능한 허브 내에 배치되어 있고, 상기 슬립 링 조립체는 상기 회전하는 허브 내에 배치된 장비와 상기 고정 나셀 내에 배치된 장비 사이의 전기적인 신호를 전달하도록 배치되어 있는 풍력 터빈/발전기에 있어서 상기 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치로서,
    상기 슬립 링 조립체의 회전측에 대해 전력을 감지하고 모니터하는 수단; 그리고,
    상기 감지된 전력이 소정의 레벨로 강하되면 백업 전원으로부터 상기 피치 컨트롤 시스템으로 전력을 공급하는 수단;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력을 감지하고 모니터하는 수단이 아날로그 전압을 측정하도록 구성된 연산 증폭기 및 추가적인 프로세싱을 위해 상기 아날로그 전압을 디지털 신호로 변환시키도록 배치된 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전력을 감지하고 모니터하는 수단이 동시에 3개의 상이한 위상 전압을 감지하는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가 감지된 전압의 제곱값을 합산하고 감지된 전압의 합의 절대값이 공칭 레벨의 80% 아래로 떨어지면 백업 전원을 연결시키는 신호를 발송하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 백업 전원이 연결되는 경우에 상기 피치 컨트롤 시스템용 메인 전원을 분리시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 3상 공급 전압이 상기 슬립 링 조립체의 회전측에 가해지고 측정되며, 상기 소정의 레벨은 모든 3상 전압의 제곱값의 합의 절대값의 대략 80%인 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 장치.
  7. 회전가능한 허브, 상기 허브에 회전가능하게 고정된 적어도 하나의 블레이드, 상기 블레이드 각각의 피치를 조정하기 위한 피치 컨트롤 시스템, 고정 나셀 및 상기 회전가능한 허브와 상기 고정 나셀 사이의 전기적인 회로의 접속부에 있는 슬립 링 조립체를 가지고 있고, 상기 피치 컨트롤 시스템은 상기 회전가능한 허브 내에 배치되어 있고, 상기 슬립 링 조립체는 상기 회전하는 허브 내에 배치된 장비와 상기 고정 나셀 내에 배치된 장비 사이의 전기적인 신호를 전달하도록 배치되어 있는 풍력 터빈/발전기에 있어서 상기 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법으로서,
    상기 슬립 링 조립체의 회전측에 대해 전력을 감지하고 모니터하는 단계; 그리고,
    상기 감지된 전력이 소정의 레벨로 강하되면 백업 전원으로부터 상기 피치 컨트롤 시스템으로 전력을 공급하는 단계;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 감지된 전압이 상기 소정의 레벨로 회복되면 상기 백업 전원을 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 전력을 감지하고 모니터하는 단계는 아날로그 전압을 측정하도록 구성된 연산 증폭기 및 추가적인 프로세싱을 위해 상기 아날로그 전압을 디지털 신호로 변환시키도록 배치된 마이크로프로세서에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전력을 감지하고 모니터하는 단계가 동시에 3개의 상이한 위상 전압을 감지하는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가 감지된 전압의 제곱값을 합산하고 감지된 전압의 합의 절대값이 공칭 레벨의 80% 아래로 떨어지면 백업 전원을 연결시키는 신호를 발송하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 백업 전원이 연결되는 경우에 상기 피치 컨트롤 시스템용 메인 전원을 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법.
  13. 제 7 항에 있어서, 3상 공급 전압이 상기 슬립 링 조립체의 회전측에 가해지고 측정되며, 상기 소정의 레벨은 모든 3상 전압의 제곱값의 합의 절대값의 대략 80%인 것을 특징으로 하는 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드-스루를 하는 방법.
KR1020107003145A 2007-07-12 2007-07-12 풍력 터빈 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드 스루를 하는 방법 및 장치 KR20100049064A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2007/015854 WO2009008863A1 (en) 2007-07-12 2007-07-12 Method and apparatus for grid loss ride-through for wind turbine pitch control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100049064A true KR20100049064A (ko) 2010-05-11

Family

ID=40228866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107003145A KR20100049064A (ko) 2007-07-12 2007-07-12 풍력 터빈 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드 스루를 하는 방법 및 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8432050B2 (ko)
EP (1) EP2176545B1 (ko)
KR (1) KR20100049064A (ko)
CN (1) CN101796295B (ko)
CA (1) CA2693748C (ko)
DK (1) DK2176545T3 (ko)
ES (1) ES2524781T3 (ko)
WO (1) WO2009008863A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008025944C5 (de) * 2008-05-30 2013-08-22 Repower Systems Se Überwachungseinrichtung für Pitchsysteme von Windenergieanlagen
WO2010086688A1 (en) * 2009-01-28 2010-08-05 Clipper Windpower, Inc. Load peak mitigation method and control system for a wind turbine
CA2748460C (en) * 2009-01-30 2015-06-23 Dewind Co. Wind turbine with lvrt capabilities
DE102009017027A1 (de) * 2009-04-14 2010-12-23 Siemens Aktiengesellschaft Windenergieanlage und Energieübertragungseinrichtung für eine Windenergieanlage
US8360723B2 (en) * 2009-09-30 2013-01-29 General Electric Company Method for reducing vibrations in wind turbines and wind turbine implementing said method
US8041225B2 (en) * 2009-12-21 2011-10-18 General Electric Company Contactless infrared data transmission for wind turbines
DE102010005286B4 (de) * 2010-01-21 2012-05-24 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit Zusatzverbraucher, insbesondere Blattheizungsvorrichtung, und Betriebsverfahren hierzu
KR101487697B1 (ko) 2010-03-10 2015-01-29 에스에스비 윈드 시스템즈 게엠베하 운트 코 카게 여분성 피치 시스템
DK2578876T3 (da) * 2011-10-05 2014-08-25 Siemens Ag Pitchsystem til et vindenergianlæg og fremgangsmåde til drift af et pitchsystem
DE102012204239A1 (de) * 2012-03-16 2013-09-19 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage
US9515592B2 (en) * 2012-11-02 2016-12-06 Kohler Co. System and method of detecting a wiring configuration for a controlled field alternator
US9368968B2 (en) * 2012-12-28 2016-06-14 Younicos, Inc. Responding to local grid events and distributed grid events
DK2821640T3 (en) * 2013-07-05 2017-03-13 Alstom Renovables España S L Pitch drive system with emergency power supply controlled by a switching device and method thereof
DK2878808T3 (en) * 2013-12-02 2017-10-02 Moog Unna Gmbh PITCH SYSTEM AND PROCEDURE FOR OPERATING A PITCH SYSTEM IN A WINDOW ENERGY INSTALLATION
ES2867877T3 (es) * 2015-11-19 2021-10-21 Vestas Wind Sys As Control de una turbina eólica durante recuperación después de un fallo de red
CN109768798B (zh) * 2017-11-10 2023-09-19 新港海岸(北京)科技有限公司 故障保持操作中维持低抖动低温度漂移时钟的系统和方法
US20220224146A1 (en) * 2019-05-16 2022-07-14 Westas Wind Systems A/S Controllable power backup system for wind turbine
WO2020228918A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-19 Vestas Wind Systems A/S Full dc voltage power backup system for wind turbine
CN112746930B (zh) * 2020-11-11 2022-09-30 华能饶平风力发电有限公司 一种能调节输出电压及迎风角度的风力发电机
CN112283027B (zh) * 2020-11-19 2022-05-31 上海电气风电集团股份有限公司 风电机组变桨系统后备电源的选型方法及系统、控制方法及系统及计算机可读存储介质
US11879425B2 (en) * 2021-12-08 2024-01-23 Ge Infrastructure Technology Llc System and method for controlling blade pitch of wind turbine rotor blades in an idling state of the rotor hub

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446376A (en) * 1981-05-18 1984-05-01 Baker Carl R Auxiliary power supply switching set
US5907192A (en) * 1997-06-09 1999-05-25 General Electric Company Method and system for wind turbine braking
DE10033029B4 (de) 2000-07-07 2004-03-18 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Notstromversorgungseinrichtung
US6879060B2 (en) * 2000-10-23 2005-04-12 Liebert Corporation Method and apparatus for transfer control and undervoltage detection in an automatic transfer switch
CA2362104A1 (en) * 2000-10-30 2002-04-30 Simon Fraser University High efficiency power amplifier systems and methods
CN1184737C (zh) * 2001-09-27 2005-01-12 义隆电子股份有限公司 模拟数字转换装置
DE10153644C2 (de) * 2001-10-31 2003-11-20 Aloys Wobben Windenergieanlage mit berührungsloser Energieübertragung auf den Rotor
US6771903B1 (en) 2001-12-14 2004-08-03 General Electric Company Fiber optic safety system for wind turbines
US6902370B2 (en) * 2002-06-04 2005-06-07 Energy Unlimited, Inc. Telescoping wind turbine blade
US6921985B2 (en) * 2003-01-24 2005-07-26 General Electric Company Low voltage ride through for wind turbine generators
US6952058B2 (en) 2003-02-20 2005-10-04 Wecs, Inc. Wind energy conversion system
US7233129B2 (en) 2003-05-07 2007-06-19 Clipper Windpower Technology, Inc. Generator with utility fault ride-through capability
DE10335575B4 (de) 2003-07-31 2005-10-06 Siemens Ag Notbetriebseinrichtung zur Verstellung von Rotorblättern für eine Windkraftanlage
WO2005025026A1 (de) 2003-09-03 2005-03-17 Repower Systems Ag Verfahren zum betrieb bzw. regelung einer windenergieanlage sowie verfahren zur bereitstellung von primärrefelleistung mit windenergieanlagen
DE10346356A1 (de) * 2003-09-26 2005-05-12 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Spannungsmessung
US7095129B2 (en) 2004-06-30 2006-08-22 General Electric Company Methods and apparatus for rotor load control in wind turbines
US7126236B2 (en) 2005-03-15 2006-10-24 General Electric Company Methods and apparatus for pitch control power conversion
US7514907B2 (en) 2005-05-24 2009-04-07 Satcon Technology Corporation Device, system, and method for providing a low-voltage fault ride-through for a wind generator farm
US7476985B2 (en) 2005-07-22 2009-01-13 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Method of operating a wind turbine
US7740448B2 (en) * 2005-09-09 2010-06-22 General Electric Company Pitch control battery backup methods and system
US7923965B2 (en) 2005-10-10 2011-04-12 General Electric Company Methods for coupling an energy storage system to a variable energy supply system
US7642748B2 (en) 2005-10-19 2010-01-05 General Electric Company Battery charging system and method of operating same
US7355294B2 (en) * 2006-05-22 2008-04-08 General Electric Company Method and system for wind turbine blade movement
US7218012B1 (en) * 2006-05-31 2007-05-15 General Electric Company Emergency pitch drive power supply
ES2693433T3 (es) 2006-07-06 2018-12-11 Acciona Windpower, S.A. Sistemas, procedimientos y aparatos para un controlador de turbina eólica

Also Published As

Publication number Publication date
CN101796295B (zh) 2012-11-28
EP2176545B1 (en) 2014-09-03
CA2693748A1 (en) 2009-01-15
US20100295304A1 (en) 2010-11-25
ES2524781T3 (es) 2014-12-12
EP2176545A4 (en) 2013-03-06
DK2176545T3 (en) 2014-12-15
CN101796295A (zh) 2010-08-04
EP2176545A1 (en) 2010-04-21
CA2693748C (en) 2014-09-02
US8432050B2 (en) 2013-04-30
WO2009008863A1 (en) 2009-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20100049064A (ko) 풍력 터빈 피치 컨트롤 시스템용 전력망 손실 라이드 스루를 하는 방법 및 장치
US20110142634A1 (en) Overspeed protection system and method
US8664788B1 (en) Method and systems for operating a wind turbine using dynamic braking in response to a grid event
CA2563479C (en) Detection of islanding in power grids
US6864594B2 (en) Fluid power generator
EP2464860B1 (en) A variable speed wind turbine, and a method for operating the variable speed wind turbine during a power imbalance event
US8154141B2 (en) Wind power installation and method of modifying the blade pitch in a wind power installation
US10662923B2 (en) Contingency autonomous yaw control for a wind turbine
WO2007132303A1 (en) Wind turbine system with ac servo motor rotor blade pitch control, using super-capacitor energy storage
US9551323B2 (en) Power plant control during a low voltage or a high voltage event
US20170133971A1 (en) Overvoltage protection self-trigger circuit for double fed induction generator (dfig) wind power system
BR102015012643A2 (pt) método para controlar um sistema de geração de potência e sistemas para controlar um sistema de geração de potência e de turbina eólica conectado a uma rede fraca
KR101767808B1 (ko) 풍력 발전 설비 및 풍력 발전 설비를 운전하기 위한 방법
US20120169051A1 (en) Emergency Adjustment Device for Blade Pitch Adjustment Systems for Wind Energy Installations
EP3745588B1 (en) Dual-frequency filter for distinguishing between different types of grid events
EP3503381B1 (en) Methods for providing electrical power to wind turbine components
US11394324B2 (en) Selective crowbar response for a power converter to mitigate device failure
JP5787872B2 (ja) 風力発電施設及びその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application