KR20180019499A - 계통 연계가 없는 풍력 터빈의 작동 방법 및 풍력 터빈 - Google Patents

계통 연계가 없는 풍력 터빈의 작동 방법 및 풍력 터빈 Download PDF

Info

Publication number
KR20180019499A
KR20180019499A KR1020177023560A KR20177023560A KR20180019499A KR 20180019499 A KR20180019499 A KR 20180019499A KR 1020177023560 A KR1020177023560 A KR 1020177023560A KR 20177023560 A KR20177023560 A KR 20177023560A KR 20180019499 A KR20180019499 A KR 20180019499A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wind turbine
main converter
storage device
island mode
energy storage
Prior art date
Application number
KR1020177023560A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102005980B1 (ko
Inventor
패트릭 아첸바흐
빌헬름 얀센
Original Assignee
아드웬 게엠베하
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52423666&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20180019499(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 아드웬 게엠베하 filed Critical 아드웬 게엠베하
Publication of KR20180019499A publication Critical patent/KR20180019499A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102005980B1 publication Critical patent/KR102005980B1/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
    • F03D7/026—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for starting-up
    • 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
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/30—Commissioning, e.g. inspection, testing or final adjustment before releasing for production
    • 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
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • 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
    • 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
    • F03D7/0264—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for stopping; controlling in emergency situations
    • 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
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
    • 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
    • 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
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • F05B2220/7064—Application in combination with an electrical generator of the alternating current (A.C.) type
    • F05B2220/70642—Application in combination with an electrical generator of the alternating current (A.C.) type of the synchronous type
    • 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
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • F05B2220/7068—Application in combination with an electrical generator equipped with permanent magnets
    • 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
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/60—Assembly methods
    • 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
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/70—Disassembly methods
    • 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
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/95—Mounting on supporting structures or systems offshore
    • 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
    • F05B2270/103—Purpose of the control system to affect the output of the engine
    • F05B2270/1032—Torque
    • 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
    • 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
    • F05B2270/321—Wind directions
    • 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
    • F05B2270/327—Rotor or generator speeds
    • 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
    • F05B2270/328—Blade pitch angle
    • 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
    • F05B2270/329—Azimuth or yaw angle
    • 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
    • Y02E10/723—
    • Y02E10/725—
    • 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
    • Y02E10/727—Offshore wind 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y02P70/523—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 풍력 터빈의 작동 방법, 풍력 터빈의 제조 방법, 및 풍력 터빈에 관한 것이다. 풍력 터빈은 영구 자석(PM) 동기 발전기, 메인 변환기, 메인 변환기 제어기, 풍력 터빈 마스터 제어기 및 전기 에너지 저장 디바이스를 포함하는 전력 공급 스테이지를 포함한다. 풍력 터빈의 기동은 파워 공급 계통 및/또는 연소 엔진과 독립적인 전기 에너지 저장 디바이스로부터 전기 에너지를 사용하여 수행될 수 있다. 기동 후, 풍력 터빈은, 메인 변환기 제어기에 의해 메인 변환기의 중간 전압을 제어하고, 전기 에너지 저장 디바이스와 독립적인 PM 동기 발전기로부터 파워를 회수함으로써 아일랜드 모드로 작동될 수 있다.

Description

계통 연계가 없는 풍력 터빈의 작동 방법 및 풍력 터빈
본 발명은 풍력 터빈의 작동 방법, 풍력 터빈의 제조 방법, 풍력 터빈, 및 풍력 단지에 관한 것이다.
풍력 터빈을 아일랜드(island) 모드로 작동시키는 것이 본 기술 분야에 일반적으로 알려져 있다. 용어 "아일랜드 모드"는 풍력 터빈이 계통과 독립적으로 작동할 필요가 있는, 계통 연계(계통-손실; 계통 이상(failure))가 없는 작동에 관한 것이다.
풍력 터빈, 특히 해상 풍력 터빈에 대한 또 다른 일반적인 과제는 풍력 터빈의 제1 기동(startup)(또는 시운전)에 관한 것이다. 정상 작동을 시작하기 위해, 풍력 터빈은, 풍력 터빈이 연결되어 있는 계통을 통해 공급될 수 있는 특정한 양의 에너지를 필요로 한다. 그러나, 풍력 터빈이 조립되고 기동 준비가 될 때 계통(또는 계통을 통한 파워 공급)은 종종 아직 이용가능하지 않다. 이는 유휴로 인해 풍력 터빈의 손상을 가져올 수 있다.
기동 또는 블랙 스타트(black start)를 독립적으로 수행하고 유휴를 회피하기 위해, 풍력 터빈에는 필요한 전기 에너지를 공급하는 디젤 발전기들이 구비될 수 있다. 그러나, 이는 풍력 터빈에 운반될 필요가 있는 다량의 연료를 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 풍력 터빈의 작동 방법, 풍력 터빈의 제조 방법, 풍력 터빈, 및 풍력 단지를 제공하여 계통 연계 또는 연소 발전기 없이 풍력 터빈이 기동 또는 블랙 스타트를 수행하는 것을 보장하는 것이다.
본 발명의 양태에서, 풍력 터빈의 작동 방법이 제공된다. 풍력 터빈은 영구 자석(permanent magnet; PM) 동기 발전기, 메인 변환기, 메인 변환기 제어기, 풍력 터빈 마스터 제어기 및 전력 공급 스테이지(electrical power supply stage; UPS)를 포함한다. 전력 공급 스테이지는 예를 들어 무정전 파워 공급부(uninterruptible power supply; UPS)일 수 있다. 전력 공급 스테이지는 전기 에너지 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 제1 양태에서, 풍력 터빈의 (제1) 기동 또는 블랙 스타트는 파워 공급 계통 및/또는 연소 발전기와 독립적인 전기 에너지 저장 디바이스로부터 전기 에너지를 이용하여 (배타적으로) 수행될 수 있다. 풍력 터빈은 아일랜드 모드에서 작동될 수 있다. 이러한 아일랜드 모드에서, 메인 변환기의 중간 전압(DC-링크)은 메인 변환기 제어기에 의해 제어된다. 즉, 내부 전력 공급은 메인 변환기 제어기에 의해 제어되며, 풍력 터빈의 마스터 제어기에 의해 제어되지 않는다. 또한, 아일랜드 모드에서, 파워는 PM 동기 발전기로부터 회수되며, 풍력 터빈의 필요한 내부 요소들을 공급하는 데 사용된다. 이는, 전기 에너지 저장 디바이스가 기동 또는 블랙 스타트 동안에만 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 아일랜드 모드에서는 풍력 터빈을 작동시키는 것이 요구되지 않는다.
전기 에너지 저장 디바이스는 아일랜드 모드에서 충전될 수 있다. 이는, 에너지 저장 디바이스가 항상 기동 후 충전되어, 후속 기동을 수행하고/하거나 바람 소강(lull wind) 기간 동안 (풍력 상태를 기다리면서) 이동하기에 충분한 전기 에너지를 저장할 수 있다는 것을 제공한다.
기동 또는 블랙 스타트 동안 구동되어야 하는 필요한 내부 요소들은 서브 시스템 또는 보조 작동 시스템으로 지칭될 수 있다. 서브 시스템 또는 보조 작동 시스템은 유리하게는 풍력 터빈의 내부에 있을 수 있다.
보조 작동 시스템은, 나셀이 풍향에 따라 위치될 수 있도록, 예를 들어, 풍력 터빈의 요(yaw) 구동부와 같은 다른 서브 시스템을 작동시킬 가능성을 제공한다. 서브 시스템은 또한 피치 시스템 및/또는 공기 조화 시스템과 같은 서브 시스템을 구동시키는데 사용될 수 있다.
추가 양태에 따르면, 풍력 터빈은 다음 블랙 스타트가 수행되기 전후에 정지되고/되거나, 안전한 작동 상태가 된다. 즉, 풍력 터빈의 정상 파워 생산에서 아일랜드 모드로의 변환 단계는 안전한 작동 상태에서 및/또는 풍력 터빈이 정지될 때 수행된다. 풍력 터빈이 "표준 풍력 터빈"과 비교하여 추가의 파워 변환 하드웨어를 사용하지 않기 때문에, 아일랜드 모드는 계통 고장 후 끊김없이 실행되지 않을 것이다. 먼저, 터빈은 정지되어야 한다(또는 안전한 작동 상태, 예를 들어, 낮은-rpm-유휴-모드가 되어야 한다). 이후, 정상 파워 생산에서 아일랜드 모드로의 변환은 스위치 오프 상태에서만 수행될 수 있다.
유리하게는, 풍력 터빈의 토크는 아일랜드 모드 동안 메인 변환기 제어기에 의해 제어된다. 이는, 토크가 풍력 터빈의 마스터 제어기에 의해서 제어되지 않으며, 풍력 터빈의 메인 변환기 제어기에 의해 제어된다는 것을 의미한다.
이후, 풍력 터빈의 DC 링크 전압은 또한 메인 변환기 제어기에 의해 제어될 수 있다. 이는 PM 동기 발전기의 계자 약화 및/또는 브레이크 초퍼 제어에 의해 행해질 수 있다. 발전기 측면 변환기는 이후 계산을 위한 측정 데이터만 제공할 수 있다.
일반적으로, 로터 블레이드의 회전 속도 및 피치 제어를 담당하는 풍력 터빈 제어기의 기능 및 토크 제어를 담당하는 메인 변환기 제어기의 기능은 모두 아일랜드 모드 동안 제한될 수 있다.
유리하게는, 아일랜드 모드에서, 풍력 터빈의 로터 블레이드의 피치 제어는 분당 로터 회전수(rotor rotations per minute; nR) 및/또는 분당 발전기 회전수(generator rotations per minute; nG)의 허용 대역 밖의 값으로 제한되어, 피치가 분당 최소 회전값 미만으로 및 분당 최대 회전값을 초과하여 조절될 수 있다.
로터 회전의 최소값은 6 rpm일 수 있고, 최대 값은 14 rpm일 수 있다. 목표 값은 10 내지 11 rpm일 수 있다. 분당 발전기 회전수의 최소값은 60 rpm일 수 있으며, 최대는 140 rpm일 수 있다. 목표 값은 100-110 rpm일 수 있다. 로터 및 발전기용 rpm 값들은 기어박스 비에 의해 서로 관련되어 있다. 이 예시에서, 기어박스 비는 약 10이다.
본 발명의 이러한 양태에서, 로터 블레이드들의 피치는, 분당 회전수가 각각의 최소 회전값과 최대 회전값 사이의 허용 대역을 벗어나는 경우에만 유리하게 조절될 수 있다. 이는 목표 값과 관계없이 행해진다.
풍력 터빈은 "높은 rpm 유휴" 모드와 유사하게 행동하지만, 보조 작동 시스템과 구동되는 서브 시스템의 요구 사항에 따라 가변성 파워 오프셋을 포함한다. 용어 "높은 rpm 유휴 모드"는, 터빈 작동 상태가 정상 부하 작동 속도에 가까운 회전 속도를 가지는 유휴 상황이다. 이 모드에서, 변압기에 이르는(down to) 발전기의 정상 손실은 100 kW 내지 200 kW일 수 있으며, 특정 풍력 터빈의 경우 80 kW일 수 있다. 기어의 손실은 40 kW 내지 60 kW에 달할 수 있다. 이는, 보조 작동 시스템 및 임의의 다른 서브 시스템들이 없을 때의 전체 손실이 약 120 kW 내지 140 kW에 달할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, rpm 유휴 모드에는 약 100 kW 내지 200 kW의 범위, 특히 150 kW 파워의 값이 필요하다. (보조 작동 시스템을 포함하는) 추가로 구동되는 서브 시스템에 따라, 오프셋은 다음의 값을 가질 수 있다:
-정상 작동 시 50 kW 내지 70 kW;
-요 구동 시스템에 동력을 공급하기 위해 100 kW 내지 120 kW, 또는
-요 구동 시스템을 시작하기 위해 240 kW 내지 260 kW(일시적).
즉, "아일랜드 모드"에서, 터빈은 높은 rpm 유휴(정상 부하 작동에 가까운 회전 속도로 유휴)와 유사하게 작동된다. 폐쇄형 루프 로터 속도 제어가 수행된다. 아일랜드 모드에서 (서브 시스템들 및 보조 작동 시스템의) 실제 보조 파워 수요에 따라, 높은 rpm의 "정상" 유휴와 비교하여 예를 들어, 50 kW-300 kW의 범위의 부하 오프셋일 것이다.
전기 에너지 저장 디바이스는 전지, 특히 재충전가능한 전지일 수 있다. 전기 에너지 저장 디바이스의 최소 용량은 50 kWh일 수 있다. 실시예에서, 전기 에너지 저장 디바이스는 납축전지를 포함할 수 있다. 전기 에너지 저장 디바이스는 적어도 하루 종일(24시간)의 고요 기간(calm period)을 브리징(bridging)하기에 충분한 전기 에너지를 저장하도록 구성될 수 있다. 큰 전지 버퍼로 인해, 풍력 터빈은 외부 에너지에 의존하지 않으면서 정지 후 몇시간 또는 심지어 며칠 동안 아일랜드 모드를 실행할 수 있다.
본 발명은 또한 영구 자석(PM) 동기 발전기, 메인 변환기, 메인 변환기 제어기, 풍력 터빈 마스터 제어기 및 에너지 저장 디바이스를 포함하는 풍력 터빈(특히, 해상 풍력 터빈)을 제공한다. 풍력 터빈은 에너지 저장 디바이스로부터 파워를 회수하고, 이후 아일랜드 모드로 변환함으로써, 외부 파워 공급부와 독립적으로 풍력 터빈의 제1 기동을 수행하도록 구성될 수 있으며, 아일랜드 모드에서, 메인 변환기 제어기는 메인 변환기의 토크 및/또는 중간 전압(DC 링크 전압)을 제어하도록 구성된다. 따라서, 본 발명의 이러한 양태들에 따른 풍력 터빈은 외부 에너지 없이 기동 또는 블랙 스타트를 수행할 수 있다.
또한, 아일랜드 모드에서, 메인 변환기 제어기는 PM 동기 발전기의 계자 약화 및/또는 브레이크 초퍼 제어에 의해 DC 링크 전압을 제어하도록 구성될 수 있다.
유리하게는, 아일랜드 모드에서, 터빈 마스터 제어기는, 단지 발전기의 및/또는 로터의 회전 속도에 응답하여 로터 블레이드의 피치 각도를 조절하고/하거나 메인 변환기 제어기에 토크 요청을 전송하는 것을 중지시키도록 구성될 수 있다.
양태에서, 분당 로터 회전수(nR) 및/또는 분당 발전기 회전수(nG)가 허용 범위 밖에 있는 경우, 풍력 터빈은 아일랜드 모드에서 풍력 터빈의 피치 제어만을 수행하도록 추가로 구성될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 양태 및 실시예에 따른 하나 이상의 풍력 터빈을 포함하는 풍력 단지를 제공한다.
본 발명은 또한 풍력 터빈의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 유리하게는 다음의 단계들을 포함한다: (바람직하게는 육상의) 풍력 터빈의 완전한 번인, 풍력 터빈의 분해, 최종 목적지(유리하게는 해상의)에서 풍력 터빈의 재조립, UPS 또는 에너지 저장 디바이스에 의해 공급되는 전기 에너지만을 기초로 하여 계통에 대한 연결 없이 풍력 터빈의 기동 또는 블랙 스타트, 이후, 메인 변환기 제어기에 의해 메인 변환기의 DC-링크를 제어. 따라서, 본 발명은 고온 시운전을 포함하는 풍력 터빈의 제조 방법을 제공한다. 이는 풍력 터빈의 제1 위치에서, 예를 들어, 육상에서 초기에 조립되고, 이후 전체 부하(번인) 하에 작동된다는 것을 의미한다. 에너지 저장 디바이스는 물론 완전히 충전된다. 풍력 터빈이 작동 준비가 되면, 이는 분해되고, 제2 위치, 예를 들어, 최종 목적지(예를 들어 해상)로 운반되며 재조립된다.
본 발명의 추가 양태들 및 특징들은 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 발생하고,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈의 단순화된 개략도이고,
도 2는 본 발명이 적용된 풍력 터빈의 정상 작동 및 요소를 예시하는 간단한 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아일랜드 모드를 도시하는 간단한 도면이고, 그리고
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피치 제어 방식을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 간단한 풍력 발전소 또는 풍력 터빈(1)을 도시한다. 풍력 발전소 또는 풍력 터빈(1)은 지지 구조체(2)를 포함하며, 해양(3)에서 적절한 베이스(base)에 기초한다. 단지 예로서, 풍력 발전소 또는 풍력 터빈(1)은 해상 풍력 발전기이다. 로터 허브(4)는 복수의 로터 블레이드들(5)을 가진다. 나셀(보이지 않음)은 지지 구조체(2)의 탑에 배치되며, 예를 들어 타워(tower)일 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 풍력 터빈(1)의 작동 및 요소들을 도시하는 간단한 도면이다. 도 2는 풍력 터빈(1)의 정상 작동 또는 정상 에너지 생산 모드를 설명하는 개략도이다.
풍력 터빈(1)은 로터 블레이드(5) 및 로터 허브(4)를 포함한다. 추가로 기어박스(6), 영구 자석 동기 발전기(7), 메인 변환기(또는 발전기 변환기)(8), 풍력 터빈 마스터 제어기(9), 계통 변환기(10) 및 메인 변환기 제어기(11)가 있다. 추가로 PM 동기 발전기(7)와 메인 변환기(8) 사이에 커플링된 제1 스위치(12) 및 계통 변환기(10)와 그리드 또는 메인 변압기(26) 사이에 커플링된 제2 스위치(13)가 있다.
터빈 마스터 제어기(9)는 원하는 토크값(토크 요청)(torgue request; TG)을 메인 변환기 제어기(11)에 전송하도록 구성되고 커플링된다. 메인 변환기 제어기(11)는 메인 변환기(8) 및 계통 변환기(10)와 통신하고 제어하도록 구성된다. 메인 변환기(8)와 계통 변환기(11) 사이의 연결은 직류(direct current; DC) 링크(16)로 지칭된다.
메인 변환기(8)는 전압 및 전류를 조절하여 최종 터빈 파워를 일치시키도록 구성된다. 계통 변환기(10)(계통 측면 변환기로도 지칭됨)는 DC 링크 전압을 제어하도록 구성되며, 부하 평형을 보장한다.
또한, DC 링크(16)에 커플링된 브레이크(또는 브레이킹) 초퍼(15)가 있다. 브레이킹 초퍼(15)는, 브레이킹 에너지가 열로 변환되는 경우 브레이킹 에너지를 저항기로 스위칭함으로써 DC 링크 전압을 제한하는 전기 스위치다.
터빈 마스터 제어기(9)는 또한 로터(19)(로터 블레이드(5) 및 허브(4))의 회전 및 로터 블레이드(5)의 피치를 모니터하고 제어한다. 피치 또는 피치 각도는 pR로 표시되고, 로터(19)의 분당 회전수(rpm)는 nR로 표시된다. 피치 신호(pR)는 로터 블레이드(5)의 원하는 피치 각도 및 현재 피치 각도값을 포함한다. 터빈 마스터 제어기(9)는 추가로, nG로 표시되는 발전기의 분당 회전수(rpm)를 모니터하고 제어한다. 터빈 마스터 제어기(9)는 또한 계통 또는 메인 변압기(26)에서 전압(VG) 및 전류(VA)를 모니터한다.
최종적으로, 전기 에너지 저장 디바이스(18)를 포함하는 전기 에너지 공급부(17)가 있다. 전기 에너지 공급부(17)는 UPS일 수 있다. 전기 에너지 저장 디바이스(18)는 전지 또는 다수의 전지들, 특히 재충전 가능한 전지들일 수 있다. 실시예에서, 전기 에너지 저장 디바이스는 50 kWh의 최소 용량을 갖는 하나 이상의 납축전지를 포함하거나, 이로 구성된다. 전기 에너지 저장 디바이스(18)는 적어도 하루종일(24시간)의 고요 기간을 브리징하는데 충분한 전기 에너지를 저장하도록 구성될 수 있다.
UPS 시스템 또는 에너지 공급부(17)는 스위치(20)를 통해 보조 변압기(21)에 커플링될 수 있다. 보조 변압기(21)는 스위치(24)를 통해 계통에 커플링될 수 있다. 계통 변환기(10)는 스위치(13)를 통해 메인 변압기(26)에 커플링되며, 이는 스위치(25)를 통해 계통에 커플링된다. 보조 변압기(21)는 스위치(22)를 통해 임의의 보조 파워 소비부(서브 시스템)에 커플링된다. 또한, UPS 시스템(17)은 정상 UPS 파워 소비부에 커플링될 수 있다. 스위치(22)의 출력과 UPS 시스템(17)의 출력 사이에 다른 스위치(23)가 있다.
대안적인 실시예에서, UPS 시스템은 또한 점선으로만 도시되어 있는 직접 연결(27)을 통하여 DC 링크에 커플링될 수 있다.
도 3은 본 발명의 양태와 실시예에 따른 풍력 터빈(1)의 아일랜드 모드의 간단한 블록도 및 도면이다. 아일랜드 모드에서, 터빈 마스터 제어기(9)는 토크 요청(TG)을 메인 변환기 제어기(11)에 전송하는 것을 중단시킨다. 아일랜드 모드에서, 터빈 마스터 제어기(9)는 로터 속도(nR)(분당 로터(19)의 회전수) 및 발전기의 회전수(nG)(분당 발전기(7)의 회전수)를 계속 모니터하며, 로터 블레이드(5)의 피치 또는 피치 각도(pitch angle; pR)를 제어하고 조절한다. 메인 변환기 제어기(11)는 DC 링크(16)에서의 전압을 제어한다. 계통 변환기(10)는 UPS와 같이 작동하며, 내부 공급을 위해 고정된 50 Hz 전압을 발생시킨다.
풍력 터빈(1)의 기동 또는 블랙 스타트는 UPS(17)로부터, 파워 공급 계통 및/또는 연소 발전기와 독립적인 전기 에너지 저장 디바이스(18)로부터, 특히 비제한적으로 전기 에너지를 사용하여 수행될 수 있다. 풍력 터빈은 이후에 아일랜드 모드로 작동될 수 있다. 이러한 아일랜드 모드에서, 메인 변환기(8)의 중간 전압(DC-링크(16))은 메인 변환기 제어기(11)에 의해 제어된다. 즉, 내부 전력 공급은 메인 변환기 제어기(11)에 의해 제어되며, 풍력 터빈(1)의 마스터 제어기(9)에 의해 제어되지 않는다. 아일랜드 모드에서, 파워는 PM 동기 발전기(7)로부터 회수되고, 풍력 터빈의 모든 필요한 내부 요소들을 공급하는 데 사용된다. 이는, (도 2에 도시된 바와 같은) 전기 에너지 저장 디바이스(18)를 포함하는 파워 공급부(17)가 기동 또는 블랙 스타트 동안에서만 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 이후, UPS 또는 전기 에너지 저장 디바이스는 아일랜드 모드에서 풍력 터빈(1)을 작동시키는 것이 요구되지 않는다.
전기 에너지 저장 디바이스(18)(도 2에 도시됨)는 아일랜드 모드에서 충전될 수 있다. 이는 에너지 저장 디바이스(18)가 항상 기동 후 재충전되어, 후속 기동 또는 블랙 스타트를 수행하기에 충분한 전기 에너지를 저장할 수 있다는 것을 보장한다.
기동 중에 동력이 공급되어야 하는 필요한 내부 요소들은 풍력 터빈의 서브 시스템 및 보조 작동 시스템으로 지칭될 수 있다. 서브 시스템 및 보조 작동 시스템은 풍력 터빈의 내부에 있을 수 있다. 보조 작동 시스템은 다른 서브 시스템, 예를 들어 풍력 터빈의 요 구동부(미도시)를 작동시킬 가능성을 제공하여, 풍력 터빈(1)의 나셀이 풍향에 따라 위치될 수 있다. 보조 작동 시스템은 또한 피치 구동부 또는 공기 조화 시스템에 동력을 공급하는 데 사용될 수 있다.
풍력 터빈은 "표준 풍력 터빈"과 비교하여 추가의 파워 변환 하드웨어를 사용하지 않기 때문에, 아일랜드 모드는 계통 고장 후 끊김없이 실행되지 않을 수 있다. 풍력 터빈(1)은 정지되어야 한다(또는 안전한 작동 상태, 예를 들어 낮은-rpm-유휴-모드가 되어야 한다). 정상 파워 생산에서 아일랜드 모드로의 변환은 이후 이러한 스위치 오프 상태에서만 수행될 수 있다.
풍력 터빈의 토크는 아일랜드 모드 동안 메인 변환기 제어기(11)에 의해 제어된다. 이는, 토크가 풍력 터빈의 마스터 제어기(9)에 의해 제어되지 않으며, 풍력 터빈의 메인 변환기 제어기(11)에 의해 제어된다는 것을 의미한다.
풍력 터빈(1)의 DC 링크(16) 전압은 또한 이후 메인 변환기 제어기(11)에 의해 제어될 수 있다. 이는 PM 동기 발전기(7)의 계자 약화 및/또는 브레이크 초퍼(15)의 브레이크 초퍼 제어에 의해 행해질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 아일랜드 모드에서 피치 제어 방식을 나타내는 도면이다. 따라서, 아일랜드 모드에서는, 발전기(7)의 회전수(nG) 및/또는 로터(19)의 회전수(nR)가 특정 범위를 벗어나는 경우에만 로터 블레이드의 피치 각도(pR)가 조절된다. 도면은 m/s로 나타낸 풍속(wind speed; WS), 도로 나타낸 로터 블레이드(5)의 피치 각도(pR), 및 시간에 따라 초로 나타낸 rpm(발전기 속도로도 지칭됨)의 발전기(7)의 회전수(nG)를 나타낸다. 이러한 실시예에서, nG의 상한은 120 rpm이고 하한은 80 rpm이다. 피치 각도는, nG가 120 rpm을 초과하거나 80 rpm 이하로 떨어지는 경우에만 조절된다. 피치 각도(pR)가 수백초의 기간 동안 일정하게 유지된다는 것이 보여질 수 있다. 이러한 종류의 허용 대역 제어는 여러 가지 장점들을 갖는다. 피치 조절의 움직임(activity)이 감소되며, 이는 피치 조절 시스템(피치 구동부, 기어 등)의 사용을 감소시키고, 부하 조건의 변화의 수가 감소되며(이에 의해 또한 풍력 터빈의 마모를 감소시키며), 피치 구동 시스템에 의해 소비되는 에너지의 양이 감소되고, 풍력 터빈에 대한 부하가 일반적으로 감소한다.
다른 실시예에서, 로터(19) 회전에 대한 최소값(nR)은 6 rpm일 수 있고, nR에 대한 최대값은 14 rpm일 수 있다. nR에 대한 목표값은 10 내지 11 rpm일 수 있다. 분당 발전기 회전수에 대한 최소값(nG)은 60 rpm일 수 있으며, nG을 위한 최대는 140 rpm일 수 있다. nG에 대한 목표값은 100-110 rpm일 수 있다. 로터 및 발전기에 대한 rpm 값들은 기어박스(7)의 기어 송전 비에 의해 서로 관련되어 있다. 이러한 예에서, 기어박스 비는 약 10:1이다.
전기 에너지 저장 디바이스는 전지, 특히 재충전가능한 전지일 수 있다. 전기 에너지 저장 디바이스의 최소 용량은 50 kWh일 수 있다. 실시예에서, 전기 에너지 저장 디바이스는 납축전지(또는 다른 유리한 전지 기술, 예를 들어 납 결정)을 포함할 수 있다. 큰 전지 버퍼로 인해, 풍력 터빈은 외부 에너지에 대한 임의의 의존 없이 정지 후 몇시간 또는 심지어 며칠 동안 아일랜드 모드를 실행할 수 있다.
아일랜드 모드에서, 풍력 터빈은 "높은 rpm 유휴" 모드와 유사하게 행동하지만 보조 작동 시스템과 동력을 공급받은 서브 시스템의 요구 사항에 따라 가변성 파워 오프셋을 포함한다. 용어 "높은 rpm 유휴 모드"는, 터빈 작동 상태가 정상 부하 작동 속도에 가까운 회전 속도로 유휴 상황인 것을 의미한다. 이러한 모드에서, 변압기에 이르는 발전기의 정상 손실은 100 kW 내지 200 kW일 수 있으며, 특정 풍력 터빈의 경우 80 kW이다. 기어의 손실은 40 kW 내지 60 kW에 달할 수 있다. 이는, 보조 작동 시스템 및 임의의 다른 서브 시스템 없이 전체 손실이 약 120 kW 내지 140 kW에 달할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 약 100 kW 내지 200 kW의 범위, 특히 150 kW 파워값은 rpm 유휴 모드에서 필요하다. (보조 작동 시스템을 포함하는) 추가적으로 동력을 공급받은 서브 시스템에 따라, 오프셋은 다음 값을 가질 수 있다:
-정상 작동에서 50 kW 내지 70 kW;
-요 구동 시스템에 지속적으로 동력을 공급하기 위해 100 kW 내지 120 kW, 또는
-요 구동 시스템을 시작하기 위해 240 kW 내지 260 kW(일시적).
즉, "아일랜드 모드"에서, 터빈은 높은 rpm 유휴(정상 부하 작동에 가까운 회전 속도로 유휴)와 유사하게 작동된다. 폐쇄형 루프 로터 속도 제어가 수행된다. 아일랜드 모드에서 (서브 시스템 및 보조 작동 시스템의) 실제 보조 파워 수요에 따라, 높은 rpm의 "정상" 유휴와 비교하여, 예를 들어, 50 kW-300 kW 범위의 부하 오프셋일 것이다.
본 발명은 특정한 실시예를 참조로 상기에 설명되었지만, 이들 실시예에 제한되는 것이 아니며, 청구된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 통상의 기술자에게 의심의 여지가 없는 추가 대안들이 발생할 것이다.

Claims (13)

  1. 풍력 터빈의 작동 방법으로서, 상기 풍력 터빈은 영구 자석(PM) 동기 발전기, 메인 변환기, 메인 변환기 제어기, 풍력 터빈 마스터 제어기 및 전기 에너지 저장 디바이스를 포함하는 전력 공급 스테이지를 포함하고, 상기 방법은, 파워 공급 계통 및/또는 연소 엔진으로부터 독립된, 전기 에너지 저장 디바이스로부터 전기 에너지를 사용하여 상기 풍력 터빈의 기동을 수행하는 단계; 메인 변환기 제어기에 의해 메인 변환기의 중간 전압을 제어하고 기동 후 전기 에너지 저장 디바이스로부터 독립된 PM 동기 발전기로부터 파워를 회수함으로써 아일랜드 모드로 풍력 터빈을 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    아일랜드 모드에서, 상기 전기 에너지 저장 디바이스를 충전시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    기동 동안 상기 전기 에너지 저장 디바이스에 의해 상기 풍력 터빈의 내부에 있는 서브 시스템에 동력을 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서브 시스템은 풍향에 따라 나셀을 위치시키기 위한 요 구동부 및/또는 로터 블레이드를 조절하기 위한 피치 시스템 및/또는 공기 조화 시스템인, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    다음 기동을 수행하기 전 계통 고장 후, 상기 풍력 터빈을 정지시키고/시키거나, 풍력 터빈을 안전한 작동 상태로 만드는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PM 동기 발전기의 계자 약화 및/또는 브레이크 초퍼 제어에 의해 메인 변환기 제어기에 의해 DC 링크 전압을 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 마스터 제어기를, 아일랜드 모드에서 발전기 및/또는 로터의 회전 속도에 응답하여 로터 블레이드의 피치 각도를 조절하도록 구성하는 단계 및 아일랜드 모드 동안 상기 메인 변환기 제어기에 의해 토크를 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    피치 각도가 분당 최소 회전값 미만으로 및 분당 최대 회전값을 초과하여 조절되도록, 아일랜드 모드에서 상기 풍력 터빈의 피치 제어를 분당 로터 회전수(nR) 및/또는 분당 발전기 회전수(nG)의 허용 대역 밖의 값으로 제한하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 영구 자석(PM) 동기 발전기, 메인 변환기, 메인 변환기 제어기, 풍력 터빈 마스터 제어기 및 에너지 저장 디바이스를 포함하는 풍력 터빈으로서, 상기 풍력 터빈은 에너지 저장 디바이스로부터 파워를 회수하고 이후 아일랜드 모드로 변환함으로써, 외부 파워 공급과 독립적인 풍력 터빈의 제1 기동을 수행하도록 구성되고, 아일랜드 모드에서 상기 메인 변환기 제어기는 메인 변환기의 토크 및/또는 중간 전압(DC 링크 전압)을 제어하도록 구성된, 풍력 터빈.
  10. 제9항에 있어서,
    아일랜드 모드에서, 상기 메인 변환기 제어기는 PM 동기 발전기의 계자 약화 및/또는 브레이크 초퍼 제어에 의해 DC 링크 전압을 제어하도록 구성된, 풍력 터빈.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 터빈 마스터 제어기는 아일랜드 모드에서 발전기 및/또는 로터의 회전 속도에 응답하여 로터 블레이드의 피치 각도를 조절하도록 구성된, 풍력 터빈.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    분당 로터 회전수(nR) 및/또는 분당 발전기 회전수(nG)가 허용 범위 밖에 있는 경우, 아일랜드 모드에서 상기 풍력 터빈의 피치 제어만을 수행하도록 추가로 구성된, 풍력 터빈.
  13. 풍력 터빈의 제조 방법으로서, 제1 위치에 상기 풍력 터빈을 조립하고, 전체 부하 하에서 상기 풍력 터빈을 완전히 번인하며, 제1 위치에서 풍력 터빈을 분해하고, 제2 위치에서 풍력 터빈을 재조립하는 단계; 계통 또는 연소 발전기에 연결하지 않고, 상기 풍력 터빈의 내부에 있는 전기 에너지 저장 디바이스에 의해 공급된 전기 에너지에만 기초하여, 풍력 터빈의 기동 또는 블랙 스타트를 수행하고, 이후 메인 변환기 제어기에 의해 메인 변환기의 토크 및/또는 DC-링크를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
KR1020177023560A 2015-01-30 2016-01-29 계통 연계가 없는 풍력 터빈의 작동 방법 및 풍력 터빈 KR102005980B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15153335.3A EP3051124B1 (en) 2015-01-30 2015-01-30 Method of operating a wind turbine without grid connection and wind turbine
EP15153335.3 2015-01-30
PCT/EP2016/051972 WO2016120467A1 (en) 2015-01-30 2016-01-29 Method of operating a wind turbine without grid connection and wind turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180019499A true KR20180019499A (ko) 2018-02-26
KR102005980B1 KR102005980B1 (ko) 2019-07-31

Family

ID=52423666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177023560A KR102005980B1 (ko) 2015-01-30 2016-01-29 계통 연계가 없는 풍력 터빈의 작동 방법 및 풍력 터빈

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10774808B2 (ko)
EP (1) EP3051124B1 (ko)
JP (1) JP6563039B2 (ko)
KR (1) KR102005980B1 (ko)
CN (1) CN108235717B (ko)
BR (1) BR112017014250A2 (ko)
CA (1) CA2971681C (ko)
DK (1) DK3051124T3 (ko)
WO (1) WO2016120467A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015201431A1 (de) * 2015-01-28 2016-07-28 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Windparks
CN108925140B (zh) * 2016-02-05 2020-12-18 Abb瑞士股份有限公司 对风力涡轮设施进行加热
GB2554077B (en) 2016-09-15 2021-05-19 Equinor Energy As Handling of hydrocarbons on an offshore platform
GB2554075B (en) 2016-09-15 2021-05-19 Equinor Energy As Optimising fire protection for an offshore platform
CN106602599B (zh) * 2016-12-21 2019-03-01 天津瑞能电气有限公司 一种基于风力发电系统的被动式孤岛穿越方法
GB2560378B (en) 2017-03-10 2022-05-18 Equinor Energy As Power supply system for an offshore platform
DE102017122695A1 (de) 2017-09-29 2019-04-04 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Versorgen von Windenergieanlagenkomponenten mit Energie sowie Energieversorgungseinrichtung und Windenergieanlage damit
EP3471231A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-17 Ørsted Wind Power A/S A method for black-starting an electrical grid
DE102018125465A1 (de) * 2018-10-15 2020-04-16 Wobben Properties Gmbh Verfahren und Windpark zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
DE102018129867A1 (de) * 2018-11-27 2020-05-28 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage
CN109372695A (zh) * 2018-12-22 2019-02-22 许昌学院 一种风力发电系统
EP3723229A1 (en) * 2019-04-11 2020-10-14 Ørsted Wind Power A/S A method for black-starting an electrical grid
CN110345018B (zh) * 2019-08-09 2021-01-01 国电联合动力技术(连云港)有限公司 双馈式风力发电机组的综合测试方法
EP3975368A1 (de) * 2020-09-25 2022-03-30 Wobben Properties GmbH Unterbrechungsfreie stromversorgung bei windenergieanlagen
EP4141256A1 (en) 2021-08-31 2023-03-01 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Operation of a disconnected wind turbine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1909371A2 (en) * 2006-10-04 2008-04-09 General Electric Company Method, apparatus and computer program product for wind turbine start-up and operation without grid power
US20140225369A1 (en) * 2011-09-05 2014-08-14 Xemc Darwind B.V. Generating auxiliary power for a wind turbine

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426192A (en) 1983-02-07 1984-01-17 U.S. Windpower, Inc. Method and apparatus for controlling windmill blade pitch
US6600240B2 (en) 1997-08-08 2003-07-29 General Electric Company Variable speed wind turbine generator
DE10232423A1 (de) * 2002-07-17 2004-01-29 Ge Wind Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage zum Ausführen derartiger Verfahren
US6921985B2 (en) * 2003-01-24 2005-07-26 General Electric Company Low voltage ride through for wind turbine generators
KR101044153B1 (ko) 2003-10-24 2011-06-24 신꼬오 덴기 가부시키가이샤 전원 장치, 발전 장치 및 풍력 발전 장치
EP1774172A1 (en) * 2004-07-28 2007-04-18 The General Electric Company Mechanical emergency brake for wind turbines and method for operating same
ES2265771B1 (es) 2005-07-22 2008-01-16 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Metodo para mantener operativos los componentes de una turbina eolica y una turbina eolica con componentes que permitan el mantenimiento operativo.
US7352075B2 (en) 2006-03-06 2008-04-01 General Electric Company Methods and apparatus for controlling rotational speed of a rotor
WO2008006020A2 (en) * 2006-07-06 2008-01-10 Acciona Windpower, S.A Systems, methods and apparatuses for a wind turbine controller
US7952232B2 (en) * 2008-03-13 2011-05-31 General Electric Company Wind turbine energy storage and frequency control
US8008794B2 (en) 2008-07-16 2011-08-30 General Electric Company Use of pitch battery power to start wind turbine during grid loss/black start capability
US8860236B2 (en) * 2009-10-19 2014-10-14 Uwm Research Foundation, Inc. Wind energy power conversion system reducing gearbox stress and improving power stability
JP5526079B2 (ja) * 2011-05-30 2014-06-18 株式会社日立パワーソリューションズ 風力発電システムおよび風力発電システムにおける風力発電機増設方法
US9077204B2 (en) * 2011-07-20 2015-07-07 Inventus Holdings, Llc Dispatchable renewable energy generation, control and storage facility
US8664788B1 (en) * 2012-09-07 2014-03-04 General Electric Company Method and systems for operating a wind turbine using dynamic braking in response to a grid event
US8912674B2 (en) * 2012-10-15 2014-12-16 General Electric Company System and method of selecting wind turbine generators in a wind park for change of output power
EP2954605B1 (en) * 2013-02-07 2021-01-13 Vestas Wind Systems A/S Power plant&energy storage system for provision of grid ancillary services
JP5750537B1 (ja) * 2014-07-17 2015-07-22 三井海洋開発株式会社 洋上構造物の施工方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1909371A2 (en) * 2006-10-04 2008-04-09 General Electric Company Method, apparatus and computer program product for wind turbine start-up and operation without grid power
US20140225369A1 (en) * 2011-09-05 2014-08-14 Xemc Darwind B.V. Generating auxiliary power for a wind turbine

Also Published As

Publication number Publication date
US20180335014A1 (en) 2018-11-22
JP6563039B2 (ja) 2019-08-21
CA2971681C (en) 2019-10-29
CN108235717A (zh) 2018-06-29
JP2018505349A (ja) 2018-02-22
KR102005980B1 (ko) 2019-07-31
CA2971681A1 (en) 2016-08-04
EP3051124B1 (en) 2018-06-27
US10774808B2 (en) 2020-09-15
DK3051124T3 (en) 2018-10-15
WO2016120467A1 (en) 2016-08-04
EP3051124A1 (en) 2016-08-03
BR112017014250A2 (pt) 2018-02-20
CN108235717B (zh) 2021-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102005980B1 (ko) 계통 연계가 없는 풍력 터빈의 작동 방법 및 풍력 터빈
EP1763126B1 (en) Pitch control battery backup methods and system
US7355294B2 (en) Method and system for wind turbine blade movement
CN107208608B (zh) 用于运行风电场的方法
US12018655B2 (en) Providing auxiliary power using offshore wind turbines
US8704392B2 (en) Method and system for controlling an electric device of a wind turbine
US20120087792A1 (en) Emergency feather rate limit with proportionality to operating pitch angle and energy storage voltage
US8796873B2 (en) Wind turbine with a primary and a secondary generator and method of operating such wind turbine
CN101672252A (zh) 风力涡轮机及其控制方法
WO2012147118A1 (ja) 風力発電システム及び風力発電システムを用いた装置及びそれらの運転方法
JP7305783B2 (ja) 風力タービン
US20240035444A1 (en) Methods for fast power ramp up, controllers and wind turbines
EP4141256A1 (en) Operation of a disconnected wind turbine
US20230279837A1 (en) Methods for operating wind turbines and feeding auxiliary systems
KR101563673B1 (ko) 풍력발전기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant