KR20200105430A - 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법 - Google Patents

풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법 Download PDF

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비＆알 인더스트리얼 오토메이션 게엠베하
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Abstract

조정 과정 동안에 풍력 발전기의 가동 부분의 운동을 더욱 양호하게 제어할 수 있도록, 조정하기 전에 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)을 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)에 대해 회전시켜서 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 서로에 대해 인장되고, 조정하는 동안에 상기 가동 부분의 목표 단부 위치(φS)에 도달할 때까지 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 위치 제어에 의해 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 인장 상태를 유지하면서 동일한 회전 방향을 따라 서로 회전한다.

Description

풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법{METHOD FOR ADJUSTING AN ADJUSTMENT DEVICE OF A WIND POWER PLANT}
본 발명은, 풍력 발전기의 가동 부분을 회전시키는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 조정 장치는 각각 구동 모터를 가지고 가동 부분과 기계적으로 결합된 적어도 2개의 구동 액슬을 포함한다. 본 발명은 또한 상기 조정 장치를 갖는 풍력 발전기에 관한 것이다.
풍력 발전기를 변화하는 풍력 조건(풍속, 바람 방향 등)에 적응시키고 따라서 에너지 출력을 증가시키기 위해 풍력 발전기는 일반적으로 로터 블레이드 조정 기구 또는 방위 조정 기구와 같은 풍력 발전기의 다양한 가동 부분들을 위한 조정장치를 가진다. 상기 조정 장치는 종종 하나의 대형 구동 모터 대신에 서로 상호 작용하는 여러 개의 소형 구동 모터를 가진다. 구동 모터는 일반적으로 풍력 발전기의 가동 부분을 조정하기 위해 구동 피니언을 통해 공통의 링 기어에 작용한다. 상기 링 기어는 종종 예를 들어 방위(azimuth) 조정 기구의 경우에 타워 또는 로터 블레이드 조정 기구를 위한 나셀의 (준-정지 부분으로서)허브에 정지(stationary)상태로 배열된다. 구동 피니언을 갖는 구동 모터는 가동 부분에 배열된다. 그러나 상기 배열은 반대로 구성될 수도 있다. 가동 부분과 고정 부분은 롤러 베어링 또는 플레인 베어링과 같은 베어링을 통해 서로 연결된다. 구동 모터와 구동 피니언 사이에 일반적으로 토크 변환기로서 작동하는 구동 변속기, 종종 유성 기어가 있고 즉, 구동 모터의 높은 회전 속도와 낮은 토크는 구동 피니언 내에서 높은 토크와 저속으로 변환된다. 또한, 풍력 발전기의 가동 부분을 제동하거나 고정할 수 있도록, 특히 가장 일반적으로 유압식 제동 장치가 제공되고, 상기 유압식 제동 장치에서 롤러 베어링이 이용된다. 플레인 베어링(plain bearing)이 이용되는 경우에, 일반적으로(일반적으로 유압식) 제동 장치가 제공되지 않는다. 상기 제동 장치 내에 정지식 브레이크 디스크가 제공될 수 있고, 상기 가동 부분에 배열된 브레이크 캘리퍼가 상기 브레이크 디스크에 작용한다. 추가로 또는 선택적으로, 구동 모터는 홀딩 브레이크(holding brake)를 가질 수 있다.
풍력 발전기의 조정 장치, 즉 구동 모터, 선택적으로 구동 변속기 및 구동 피니언과 링 기어 사이의 치형부의 구동 액슬은 상당한 기계적 유극(play) 및 높은 탄성을 가진다. 예를 들어, 구동 피니언 및 링 기어의 치형부들 사이에 0.5mm 내지 1mm 범위의 유극은 흔하다. 또한, 구동 액슬은 일반적으로 1:20,000의 높은 변속비를 갖는다. 구동 모터로부터 링 기어로 토크를 전달하기 위해 구동 액슬의 유극과 탄성이 우선 극복되어야 한다. 상기 구성은 구동 모터의 구동 액슬이 높은 회전수를 요구할 수 있다. 따라서, 특히 풍압 하중(wind load)이 작용할 때 조정 장치의 조정은 눈에 보이는 것보다 더 복잡하다. 조정 장치의 유압 브레이크 및/또는 구동 모터의 홀딩 브레이크가 구속 해제되면, 상기 유극 및 탄성이 극복되고 구동 모터가 링 기어에 토크를 전달할 수 있을 때까지 바람은 모터 회전 방향을 따라 가동 부분을 제어할 수 없게 회전시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해, 조정 브레이크를 갖는 풍력 발전기에서 조정 브레이크는 완전히 개방되지 않아서, 잔류 제동 토크는 제어되지 않은 조정 운동을 상쇄(counteracts)시킨다. 그러나, 이로 인해 조정 브레이크가 마모되고 조정 브레이크가 부분적으로 구속해제되어 과도한 소음(삐걱거림(squeaking))을 발생시켜서 풍력 터빈의 인증문제가 발생할 수 있다.
상기 문제를 해결하기 위해, 문헌 제EP 2 101 058 B1호에 의하면 다른 조정 구동부와 상이한 회전 속도에서 적어도 하나의 조정 구동부를 제어하여 제1 조정 구동부가 제동 토크를 발생시킨다. 이렇게 하여, 조정 구동부가 인장되고 기계적 유극 및 탄성이 극복된다. 조정 구동부는 회전 속도 또는 토크가 설정될 수 있는 주파수 변환기에 의해 제어되는 전기 모터로서 설계된다. 이 경우 문제점에 의하면, 적용된 제동 토크가 고정된다. 풍압 부하가 작을 때, 상기 제동 토크는 일반적으로 너무 높아서 상기 형태의 조정은 이용된 에너지에 비해 비효율적이다. 높은 풍압 하중에서, 조정 장치가 조정될 때 외부 하중에 의해 제동 토크가 여전히 극복될 수 있고 조정 장치의 가동 부분은 제어될 수 없게 운동한다. 회전 속도 또는 토크의 제어에 의해, 인장(tensioning)상태가 해제되고 가동 부분(예를 들어, 나셀)의 운동이 제어될 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 풍력 발전기의 가동 부분을 조정하기 위한 방법 및 조정 장치를 제공하는 것이며, 이에 따라 풍력 발전기의 가동 부분의 운동이 조정 과정 동안에 제어될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 조정하기 전에 적어도 하나의 구동 액슬을 다른 구동 액슬에 대해 회전시켜서 구동 액슬이 서로에 대해 인장되고, 조정하는 동안에 상기 가동 부분의 목표 단부 위치에 도달할 때까지 구동 액슬은 구동 액슬의 위치 제어에 의해 구동 액슬의 인장 상태를 유지하면서 동일한 회전 방향을 따라 서로 회전한다. 실제로 조정하기 전에 형성되는 인장 상태는, 서로에 대한 구동 액슬의 정의된 위치를 형성한다. 계속해서, 모든 구동 액슬들이 항상 위치 제어에 의해 동일한 방향으로 함께 회전하기 때문에 위치 제어는 인장 상태를 유지한다. 위치 제어를 위해, 구동 액슬, 예를 들어 구동 모터의 각위치를 감지하는 각 위치 센서가 구동 액슬에서 이용되며, 상기 각 위치들은 위치 제어에서 위치 제어의 실제 위치 값으로서 처리된다. 상기 위치 제어에 의하면, 위치, 즉 구동 액슬의 각 위치가 직접 제어되기 때문에 조정작용이 항상 제어된 방식으로 수행될 수 있다.
또한, 위치 제어에 의하면, 강풍이 풍력 발전기의 가동 부분을 회전 방향으로 가속하려고 할 때 구동 액슬이 자동으로 제동된다. 따라서, 구동 액슬의 총 토크가 운동의 반대로 향하는 실시예에서 특히 유리하다. 바람이 너무 강해서 바람이 제동 효과에 대하여 가동 부분을 가속시키면, 다른 구동 액슬은 위치 제어에 의해 제동 보조 기능을 제공한다. 따라서, 바람으로 인한 가동 부분의 제어되지 않은 운동이 방지된다.
인장상태가 형성되는 동안에, 목표 총 토크는 구동 액슬의 개별 구동 토크의 합으로 설정되고 상기 총 토크는 상기 가동 부분의 목표 운동을 상쇄시키는 것이 유리하다. 따라서, 총 토크는 제동 효과를 가지며 조정 과정 동안에 댐핑 역할을 한다.
인장 상태는 적어도 하나의 구동 액슬을 다른 구동 액슬의 회전방향과 반대 회전 방향으로 회전시키거나 다른 구동 액슬들이 회전하는 동안에 적어도 한 개의 구동액슬을 고정시키거나 모든 구동 액슬을 동일한 회전 방향으로 회전시켜서 형성되고, 적어도 한 개의 구동 액슬이 다른 구동 액슬보다 느리게 회전하는 것이 선호된다.
상기 인장 상태는 상기 구동 액슬의 구동 모터들의 상대 위치들을 서로에 대해 유지하여 유지되고 상기 상대 위치는 인장상태가 형성되는 동안에 위치제어에 의해 도달되는 것이 선호된다.
하나의 구동 액슬이 마스터 구동 액슬로서 정의되고 다른 구동 액슬이 마스터 구동 액슬의 운동을 추종하는 것이 특히 유리하다. 따라서, 슬레이브 구동 액슬이 마스터 구동 액슬의 실제 운동을 추종하기 때문에 구동 액슬들의 서로에 대한 상대 위치가 특히 정확하게 유지되는 것이 보장된다.
조정 기능을 위하여, 상기 구동 액슬은 초기 인장상태 및 조정의 개시 사이에서 다시 인장되는 것이 특히 유리한데, 조정 과정 이전에 인장 상태의 바람직하지 않은 변화가 보상되어 특히 양호하고 안전한 조정이 보장되기 때문이다.
하기 설명에서, 본 발명은 예를 들어 본 발명의 개략적이고 비 제한적인 유리한 실시예를 도시하는 도 1 내지 도 6을 참고하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 풍력 발전기의 전형적인 설계를 도시하는 도면.
도 2는 풍향 추적 기구로서 구동 액슬을 갖는 조정 장치의 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 조정 장치 내부에서 구동 액슬의 배열을 도시하는 도면.
도 4는 가동 부분을 회전시키기 위한 조정 장치의 조정을 도시하는 도면.
도 5는 구동 액슬의 제어에 관한 유리한 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 가동 부분을 고정하기 위한 구동 액슬의 인장상태를 도시하는 도면.
풍력 발전기(1)의 나셀(3)을 위한 방위 조정기구(풍향 추적기구(7))의 예를 이용하여 일반적 특성을 제한하지 않고 본 발명이 설명된다. 물론, 본 발명은 적어도 2개의 구동 액슬(11) 들이 제공되는 풍력 발전기(1)의 가동 부분을 위한 다른 조정 장치, 예를 들어, 로터 블레이드(4)의 피치를 조정하기 위한 로터 블레이드 조정기구(6)에도 적용될 수 있다.
도 1은 고정식 타워(2)를 갖는 전형적인 풍력 발전기(1)를 도시하고, 상기 고정식 타워 상에 나셀(3)이 배열된다. 나셀(3) 내부에 배열되는 구동 트레인(8)은 일반적으로 로터(로터 블레이드(4)들이 배열되는 허브(5)) 및 샤프트들에 의해 서로 연결되고 이에 따라 샤프트들이 장착된 발전기로 구성된다. 변속기 및 가능하게 브레이크가 종종 발전기 앞에서 구동 트레인(8) 내부에 제공된다. 발전기는 로터에 의해 구동된다. 로터 블레이드(4)의 위치는 조정 장치(10)로서 로터 블레이드 조정기구(6)에 의해 조정될 수 있다. 마찬가지로, 나셀(3)은 조정 장치(10)로서 풍향 추적 기구(7)에 의해 타워(2)의 수직축(18) 주위에서 회전 가능하게 배열된다. 따라서, 로터 블레이드(4) 또는 나셀(3)은 풍력 발전기(1)의 가동 부분을 구성하여, 필요에 따라 조정하여, 구체적으로 회전하여 예를 들어, 현재 바람에 따라 로터 블레이드(4)의 위치를 변경하거나 현재 바람 방향을 추적하기 위해 나셀(3)을 이동시킨다.
도 2를 참고할 때, 본 발명을 따르고 이 경우 풍향 추적기구(7)의 예를 이용하는 풍력 발전기(1)의 가동 부분의 조정 장치(10)의 구동 액슬(11)이 도시된다. 나셀(3)은 베어링(17), 이 경우 롤러 베어링을 통해 타워(2) 상에 회전 가능하게 배열된다. 따라서, 나셀(3)은 타워(2)의 수직 축(18) 주위에서 회전 가능하게 장착된다. 또한, 예를 들어, 타워(2) 상에 정지식 브레이크 디스크(25)를 가지고 예를 들어 나셀(3) 상에서 작동가능한 유압식 브레이크를 가지며 제동을 위해 브레이크 디스크(25)와 상호 작용할 수 있는 조정 브레이크(19)가 제공될 수 있다. 구동 샤프트(11)는 조정을 위한 풍력 발전기(1)의 가동 부분에 기계적으로 결합되어 예를 들어 가동 부분을 회전시킨다. 물론, 베어링(17)은 플레인 베어링으로 설계될 수 있고 조정 브레이크(19)는 생략될 수 있다.
구동 액슬(11)은 가동 결합 부분(27)- 도 2에 도시된 실시예에서 구동 피니언(14)을 구동하는 구동 모터(12)를 포함한다. 상기 구동 모터(12)는, 전기 모터 예를 들어, 다람쥐- 케이지 모터와 같은 비동기식 모터, 또는 영구 자석 여기식 또는 전자기 여기식 동기 모터와 같은 동기 모터일 수 있다. 구동 모터(12)는 또한 유압 모터 또는 임의의 다른 적절한 모터일 수 있다. 구동 변속기(13), 예를 들어 유성 기어링은 또한, 구동 모터(12)와 결합 부분(27)(구동 피니언(14)) 사이에 제공된다. 기계적 결합을 위해, 구동 피니언(14)은 타워(2) 상에 정지식으로 배열된 결합 부분(28)-도시된 실시예에서 외부 톱니를 갖는 링 기어(16)와 상호작용한다.
구동 피니언(14)이 회전될 때, 예를 들어 나셀(3)이 바람의 방향을 추적하기 위해 나셀(3)은 타워(2)에 대해 회전될 수 있다. 조정 장치(10)는 적어도 두 개의 구동 액슬(11)을 포함하며, 각각의 구동 액슬(11)은 동일한 정지식 결합 부분(28)(링 기어(16))에 작용한다. 물론, 상기 배열은 단지 예시일 뿐이고 다른 방식으로 설계될 수도 있다. 예를 들어, 링 기어는 내부 톱니를 가지는 것으로 설계될 수 있다. 마찬가지로, 링 기어(16)는 나셀(3) 상에 배열될 수 있고(즉, 링 기어는 나셀과 함께 이동할 수 있고), 구동 액슬(11)은 타워(2)에 고정될 수 있다. 구동 모터(12)는 또한, 전기, 공압 또는 유압식 홀딩 브레이크(23)를 가진 것으로 설계될 수 있다. 이렇게 하여, 구동 액슬(11)은 조정 브레이크(19)와 독립적으로 유지되거나 추가로 유지될 수 있다. 상기 특정 실시예는 본 발명에 필수적인 것은 아니다.
기계식 결합을 위한 구동 피니언(14) 및 링 기어(16) 대신에, 구동 액슬(11) 및 풍력 발전기(1)의 가동 부분 사이에서 기계적 결합을 위한 다른 가동 결합 부분(27) 및 정지식 결합 부분(28), 예를 들어, 구동 모터(12)에 의해 구동되는 마찰 휠, 벨트 구동부 또는 체인 구동부가 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 조정 장치(10)를 위해 적어도 2개의 구동 액슬(11), 예를 들어 도 3에 도시된 4개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)들이 제공된다(단순화를 위해 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)들만 도시된다).
처음에 설명한 것처럼, 구동 액슬(11)에 많은 기계적 유극이 존재하고, 특히 구동 피니언(14)과 링 기어(16) 사이에 치형부 유극(tooth play)이 존재하며, 구동 변속기(13) 또는 다른 기계적 커플 링내에 치형부 유극이 존재한다. 예를 들어 변속 비율(transmission ration) 및 비틀림 강성에 의해 상당한 탄성이 존재할 수도 있다. 구동 모터(12)의 회전 운동을 풍력 발전기(1)의 가동 부분에 전달하기 위해, 우선 상기 유극 및 탄성이 극복되어야 한다. 예를 들어, 작동하는 모든 기어의 모든 치형부 플랭크(flanks)들이 우선 회전 방향을 따라 끼워 맞춤 되어야 한다. 다음에, 풍력 발전기(1), 이 경우 나셀(3)의 가동 부분이 구동 액슬(11)에 의해 운동할 수 있다. 그러나, 이 경우 구동 모터(12)의 회전수가 커야 한다. 따라서, 조정 장치(10)의 운동 및 작동과 관련한 상당한 문제를 발생할 수 있는 데, 외부의 상당한 동적 풍압 하중이 조정 장치(10)의 부하로서 동시에 작용할 수 있기 때문이다.
상기 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따르면, 구동 액슬(11)의 위치 제어가 이용된다. 구동 모터(12)의 각 위치가 구동 액슬(11)의 위치 제어에 의해 제어된다. 실질적으로 구동 액슬(11)의 위치 제어가 가지는 특징에 의하면, 구동 모터(12)로부터의 위치 피드백(또는 구동 액슬(11)의 다른 부분의 동등한 것)이 제공되고 예를 들어 구동부 증폭기(20)(하드웨어 및/또는 소프트웨어) 및 조정 제어 유닛(21)(하드웨어 및/또는 소프트웨어)을 포함한 구동부 제어 유닛(24)(하드웨어 및/또는 소프트웨어) 내에서 처리되어 구동 모터(12)의 각 위치(또는 구동 액슬(11)의 다른 부분의 동등한 것)를 설정한다. 구동 증폭기(20)는 또한 구동 모터(12)에 일체 구성될 수 있다. 위치 피드백을 위해, 각 위치 센서(15)가 구동 모터(12) 상에 제공되어 구동 모터(12)의 각 위치가 유추될 수 있는 실제 위치 값으로서 센서 값(M)을 전달한다. 상기 각 위치 센서(15)는 다양한 설계, 예를 들어 회전식 인코더 또는 리졸버로 공지되어 있다. 구동 증폭기(20)는, 구동 모터(12)를 위한 조종 변수, 예를 들어 언제든지 원하는 회전 운동을 구현할 수 있도록 전기 구동 모터(12)를 위한 전력, 예를 들어, 구동 모터(12)로서 3 상 전기 모터를 위한 3 상 전압(U, V, W)을 발생시킨다. 물론, 다른 형태의 구동 모터(12)를 위한 다른 조작된 변수, 예를 들어 유압 모터에 있어서 유압 밸브 또는 유압 펌프를 위한 작동 명령이 이용될 수 있다. 구동 증폭기(20)는 또한 예를 들어 조정 제어 유닛(21)(하드웨어 및/또는 소프트웨어)에 의해 제공되는 위치 제어를 위한 제어 신호(S)를 처리할 수 있다. 구동 제어 유닛(24) 또는 조정 제어 유닛(21)은 풍력 발전기(1)의 메인 제어기(22)에 의해 차례로 제어될 수 있다. 구동 제어 유닛(24) 또는 조정 제어 유닛(21)은 물론 메인 제어기 내에 구성될 수 있다. 상기 조정 제어부(21) 및 구동 증폭기(20)는 공유 하드웨어로서 구현될 수 있다. 조정 제어부(21), 구동 증폭기(20) 및 메인 제어기(22)를 공유 하드웨어로서 구현하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 몇몇 구동 증폭기(20)는 조정 제어 유닛(21)에 의해 작동되는 공유 하드웨어로서 구현될 수 있다. 유리한 실시예에서, 적어도 하나의 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4), 일군의 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4), 또는 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 모든 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)를 작동시키는 조정 제어 유닛(21)이 제공된다. 다음에, 각각의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 구동 제어 유닛(24-1, 24-2, 24-3, 24-4)은 예를 들어 동일한 조정 제어 유닛(21) 및 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)들 중 한 개를 포함한다. 구동 증폭기(20) 또는 조정 제어 유닛(21), 또는 일반적으로 구동 제어 유닛(24)은 또한, 존재할 수 있는 구동 모터(12)의 임의의 홀딩 브레이크(23)를 제어할 수 있다.
본 발명을 따르는 조정 장치(10)의 조정 방법은 (도 3에 도시된) 4개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 가지는 조정 장치(10)의 예를 이용하여 도 4를 참고하여 설명된다.
조정기능이 시작될 때, 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 기존 홀딩 브레이크(23)는 폐쇄되는 것이 바람직하며, 존재하는 모든 조정 브레이크(19)는 폐쇄된다. 시간 t0에서 상위 레벨 메인 제어기(22)는, 상기 실시예에서 적어도 하나의 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)를 작동시키는 조정 제어 유닛(21)에 대한 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 구동 제어 유닛(24-1, 24-2, 24-3, 24-4)에 조정을 위한 명령(B)을 발생시킨다. 계속해서, 종래기술의 폐쇄된 홀딩 브레이크(23)는 예비 조치로서 구속해제된다.
본 발명을 따르는 방법의 제1단계로서, 바람직하게 풍력 발전기(1)의 가동 부분이 정지 상태일 때, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 실제로 조정되기 전에 인장된다. 이를 위해, 적어도 한 개의 구동 액슬(11-1)이 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)에 대해 회전된다. 예를 들어, 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)은 인장을 위해 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)의 회전 방향과 반대인 회전 방향으로 운동할 수 있다. 선택적으로, 모든 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 동일한 회전 방향으로 회전시킴으로써 인장상태가 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)은 다른 구동 액슬구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4) 보다 더 느리게 회전되거나 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)들이 동일한 회전 방향으로 회전하는 동안에 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)을 유지하여 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)이 회전하는 것이 바람직하지만 반드시 그런 것은 아니다. 물론, 인장 상태를 위한 상기 선택 사항들이 조합될 수 있다. 인장 상태에서, 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)는 미리 정해진 또는 구성된 특정 토크에 의해 더이상 회전될 수 없고 유극 및 탄성이 극복된다. 물론, 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4) 및/또는 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 부품들에 의해 상기 토크는 제한되어 된다 손상 또는 과부하가 방지된다.
유극 및 탄성이 실제로 극복되고 정지식 커플링 부분(28), 예를 들어 링 기어(16)에 대해 실제로 장력이 발생하는 것을 보장하기 위해 우선 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 제1 토크에 의해 인장되어 인장 상태가 형성된다. 물론 유극 및 탄성이 신뢰성있게 극복되도록 제1 토크가 선택되어야 한다. 상기 제1 토크가 작용한 후에 제1 토크와 비교하여 더 낮은 제2 토크에 의해 인장상태의 형성이 완료될 수 있다. 상대적으로 낮은 제2 토크는 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 제어를 위한 더 높은 예비 토크를 형성한다. 상대적으로 높은 제1 토크로부터 상대적으로 낮은 제2 토크로의 전환은 임의로 예를 들어 단계적으로 또는 연속적으로 발생할 수 있다.
원리적으로 예를 들어 구동 제어 유닛(24-1, 24-2, 24-3, 24-4) 내에서 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 회전 속도 제어, 토크 제어 또는 위치 제어에 의해 인장 상태가 임의로 형성될 수 있다. 각각의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 대해 인장 상태의 형성을 위한 원하는 토크가 설정되면, 토크 제어가 이용되는 것이 선호되고, 즉 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)가 원하는 인장 토크, 예를 들어 조정 제어 유닛(21) 또는 메인 제어기(22)에 의해 미리 지정되거나 구성된 인장 토크를 설정한다. 개별 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 생성된 모든 구동 토크의 총 토크가 0일 필요는 없다. 외부에서 작용하는 바람에 대한 감쇠로서 작용하기 위해 제동 토크로서 작용하는 잔류 토크가 또한 가동 부분의 원하는 회전 방향에 대해 설정될 수 있다. 인장 상태가 형성되는 동안에, 기계적 유극과 탄성이 극복될 때까지 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 회전하고, 속도 또는 위치 제어에 의해 상기 유극과 탄성의 극복이 달성될 수도 있다.
때때로 토크 제어를 이용한 인장상태의 형성은 비교적 오랜 시간이 걸릴 수 있다. 이를 개선하기 위해, 특정 인장 상태에 도달하기 위해 필요한 상대 위치(인장상태 형성을 위한 토크)가 미리 결정될 수 있다. 다음에, 위치 제어를 통해 간단하게 인장 상태의 조정을 수행할 수도 있고, 상대 위치에 도달하기 위해 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 위치 제어기에 대하여 목표 위치가 제공된다. 이 경우, 매우 신속하게 수행될 수 있는 위치 제어를 이용한 대략적인 위치 설정이 이용되고 다음에 토크가 미세하게 조정되는 토크 제어를 이용한 미세한 위치 설정이 수행될 수 있다. 이렇게 하여 인장 상태가 토크 제어만 수행될 때보다 훨씬 더 빠르게 형성될 수 있다.
필요한 상대 위치를 결정하기 위해, 조정 장치(10)에 대해 하중이 작용하지 않을 때 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)이 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)에 대해 회전될 수 있고, 과정에서 형성된 토크 및 구해진 상대 위치가 기록될 수 있다. 물론, 특정 토크(예를 들어 토크 제어에 의해)가 설정되고 관련 상대 위치가 기록되거나 반대로 특정 상대 위치로 이동하고 결과적으로 발생된 토크가 기록될 수 있다. 상기 과정은, 발생된 토크/상대 위치 곡선의 여러 위치들에 대해 수행될 수 있다. 상기 과정은, 토크 범위에 걸쳐 특성 곡선을 얻기 위해 기록된 위치들 사이에 보간(interplate) 계산하거나 회귀 곡선을 기록된 위치에 맞추기 위해 이용될 수 있다. 상기 결정 과정은 또한 상이한 온도에 대해 수행될 수 있다. 이렇게 하여, 서로 다른 온도에 따라, 결정된 관계로부터 인장 상태의 목표 토크에 관한 상대 위치가 신속하게 결정되고 설정될 수 있다. 상기 관계의 결정은 또한 특정 시간 간격으로 반복될 수 있어서, 변경된 작동 상태 및/또는 시효(aging) 또는 마모의 영향이 고려된다. 물론, 결정된 관계는 예를 들어 표, 곡선 또는 특성 곡선으로서 적절하게 저장되어 작동 과정 동안에 상기 결정된 관계에 접근할 수 있다.
도 4의 예에서, 4개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 속도(n1, n2, n3, n4)가 도시된다. 제1 구동 액슬(11-1)은, 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)의 속도(n2, n3, n4)와 마주보게 위치한 속도(n1)를 설정하는 것을 알 수 있다. 인장된 상태에서, 4개의 구동 액슬(11)의 속도(n1, n2, n3, n4)가 0으로 떨어지기 때문에, 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)는 미리 결정된 또는 형성된 특정 토크를 가지며 더 이상 회전될 수 없다.
인장된 상태에서, 조정 브레이크(19)가 구속해제되고, 구속해제는 구성에 따라 몇 초가 걸릴 수 있다. 또한, 조정 브레이크(19)가 구속 해제되거나 존재하지 않을 때 인장상태가 형성될 수 있음에 유의해야 한다. 실제 조정 과정은 시간 t1에서, 예를 들어 메인 제어기(22)에 의해 시작된다. 이때 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)들이 위치제어로 전환되지만 실제 조정 과정이 시작되기 이전에 예를 들어, 인장 상태의 형성이 완료된 후에 전환되는 것이 선호된다. 인장 상태가 유지되도록 위치 제어가 수행된다. 이를 위해, 모든 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)들이 인장상태를 유지하면서 동일한 회전 방향으로 함께 조정된다. 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 인장 상태는 감소하지 말아야 하고 적어도 너무 강하게 감소하지 않는 것이 선호되며 증가할 수도 있다. 상기 과정은, 예를 들어, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)들의 서로에 대한 상대 위치가 위치 제어에 의해 변경되지 않는 상태로 유지되도록 형성된다. 조정 과정 동안에, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 실질적으로 동일한 회전 방향을 따라 동일한 회전 각도로 운동한다. 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4) 내에서 불가피한 제어 부정확성, 측정 부정확성, 제조 관련 편차 등에 의해 개별 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 일반적으로 정확하게 일치하지 않기 때문에 상기 "실질적으로"가 사용된다.
위치 제어를 개선하기 위해, 도 5를 참고하여 설명되는 마스터/슬레이브 제어가 또한 구현될 수 있으며, 상기 마스터/슬레이브 제어는 실시예의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 포함하고, 각각의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4) 및 관련 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)를 가진다(구동 변속기(13)와 같은 구동 트레인의 추가 부품들은 간단한 설명을 위해 도시되지 않는다). 하나의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 마스터 구동 액슬(11-2)로서 정의되고 조정 제어 유닛(21)으로부터 위치 설정 점(SP)을 수신한다. 다른 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)는 마스터 구동 액슬(11-2)의 구동 증폭기(20-2)로부터 각각의 위치 설정 점(SS)을 수신한다. 마스터 구동 액슬(11-2)로부터 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)로 전달되는 위치 설정 점(SS)은 마스터 구동 액슬(11-2)의 각 위치 센서(15)에 의해 검출된 실제 각도 값(MM)인 것이 선호된다. 따라서, 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)은 마스터 구동 액슬(11-2)을 정확하게 추종한다. 그러나, 한 개 초과의 마스터 구동 액슬(11-2)이 제공될 수 있고, 다수의 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)이 각각의 마스터 구동 액슬(11-2)에 제공될 수 있다. 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)을 가진 각각의 마스터 구동 액슬(11-2)이 설명된 대로 제어된다.
다른 실시예에서, 위치 설정 점(SP)은 또한 액슬을 제어하기 위한 조정 제어 유닛(21)에 의해 모든 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)로 전달될 수 있다.
그러나, 적어도 한 개의 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)을 가진 적어도 한 개의 마스터 구동 액슬(11-2)이 제공되고 다른 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)이 위치 설정점(SP)을 직접 수신하는 조합이 고려될 수도 있다.
제어를 구현하기 위해, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)는 서로 연결 및/또는 데이터 통신을 위해 적절한 통신 버스, 예를 들어 POWERLINK 또는 CAN을 이용하여 조정 제어 유닛(21)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 회전 각 형태의 위치 설정 점(SP, SS) 및 검출된 센서 값(M)(또는 센서 값으로부터 도출된 회전 각)을 실제 제어 값으로 이용하여 요구되는 조종 제어 변수들, 예를 들어 실제 위치 값이 위치 설정 점을 추종하기 위해 필요한 전력(U, V, W)이 다음에 일반적으로 소프트웨어로 구현되는 (PID 제어기와 같은)제어기를 이용하여 구동 증폭기(20)에서 계산된다. 전력 대신에, 예를 들어 공지된 PWM(펄스 폭 변조) 제어에서 듀티 사이클 또는 펄스/일시 정지 비율과 같은 구동 증폭기(20)의 조종된 변수로서 다른 변수가 계산될 수 있고 다음에 상기 조종된 변수는 구동 모터(12) 내에서 전력으로 변환된다. 이 경우, (전력을 제공하기 위해)상기 제어 및 전력 전자 장치가 분리될 수 있다. 구동부에서 상기 위치 제어는 공지되어 있으므로 더 자세히 설명하지 않는다.
조정 장치(10)를 조정하기 위한 모든 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 위치 제어를 위해, 조정 제어 유닛(21)은 예를 들어, 도 5를 참고하여 설명된 것처럼, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 의해 구현되는 위치 설정 점(SP)을 설정한다. 물론, 위치 설정 점(SP)은 풍력 발전기(1)의 가동 부분을 조정 장치(10)에 의해 목표 단부 위치(φS)까지 10°로 회전시키기 위해 필요한 값에 해당한다.
상기 구현은 다른 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 설정 위치를 구현하기 위해 마스터 구동 증폭기(20-2) 내에 속도 램프(speed ramp)가 구성될 수 있다. 이를 위해, 미리 지정된 또는 구성된 조정 속도(nv)에 도달할 때까지 마스터 구동 액슬(11-2)은 우선 시간(t1)에서 미리 정해지거나 형성된 가속도, 예를 들어 최대 가능한 가속도를 가지며 가속될 수 있다. 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)은 상기 설명과 같이 마스터 구동 액슬의 운동을 추종한다. 물론, 모든 또는 특정 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 메인 제어기(21)로부터 위치 설정 점(SP)을 수신하고 동일한 속도 램프로 위치 설정 점을 형성할 수 있다. 속도 램프 대신 다른 속도 프로파일이 구현될 수도 있다. 목표 단부 위치(φS), 예를 들어, 목표 회전각이 속도 램프의 단부에 도달하는 충분한 시간 동안에 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 미리 정해지거나 형성된 속도 램프에 의해 감속된다. 상기 속도 램프 또는 다른 속도 프로파일은 용이하게 계산된다.
선택적으로, 조정 제어 유닛(21)은 목표 속도 프로파일을 구현하고 미리 정해진 시간 단계, 예를 들어 밀리 초 범위로 구동 증폭기(20)에 대해 설정될 회전 각을 지정할 수 있다. 마스터 구동 증폭기(20-2)만 설정될 회전 각을 수신하고 슬레이브 구동 액슬(11-1, 11-3, 11-4)이 이전과 같이 추종하거나 모든 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)가 조정 제어 유닛(21)으로부터 회전 각을 다시 수신할 수 있는 마스터/슬레이브 구조가 구성될 수 있다.
그러나, 메인 제어기(22)는 단지 목표 회전 방향을 향해 조정하기 위한 명령을 조정 제어 유닛(21)(또는 구동 증폭기(20-1, 20-2, 20-3, 20-4))에 제공할 수 있고, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 조정 속도(nv)에 도달할 때까지 특정 속도 프로파일에 따라 가속하고 다음에 메인 제어기(22)가 정지 명령을 제공할 때까지 조정 속도(nv)를 가지며 계속해서 회전한다. 다음에, 정지, 예를 들어 정지할 때 까지 최대 감속으로 제동하기 위한 해당 속도 프로파일이 구현되거나 구성될 수 있다. 또한, 상기 구성이 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 마스터/슬레이브 구조로 구현되는 것이 바람직할 수 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 인장 상태를 유지하기 위해 실질적으로 동일한 회전 각들이 조정되기 때문에, 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 속도(n1, n2, n3, n4)는 실질적으로 위치 제어를 이용한 조정에서 (허용 정확도 내에서)동일하다.
시각 t2에서, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)가 정지되어, 조정 운동을 완료한다.
다음에, 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 홀딩 브레이크(23) 및/또는 조정 장치(10)의 조정 브레이크(19)가 밀폐될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 실제로 조정되기 전에, 즉 시간 t1 이전에 다시 한번 인장된다. 초기 인장 상태 및 실제 조정사이에 예를 들어 조정 브레이크(19)가 개방되는 동안에, 외부에서 작용하는 풍압 하중으로 인해 조정 장치(10)의 제어되지 않는 운동이 발생할 수 있다. 따라서, 인장 상태가 바람직하지 않게 변경될 수 있으며, 계속되는 조정작용에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 이를 방지하기 위해, 구동 액슬(11-1) 또는 여러 개 또는 모든 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)들이 다시 한 번 인장 상태로 형성되어 정해진 인장 상태 예를 들어, 목표 총 토크를 복원한다. 도 4의 실시예에서, 목표 인장 상태에 도달할 때까지 제1 구동 액슬(11-1)의 구동 모터(12-1)를 미리 정해진 회전 방향으로 다시 작동시켜서 제1 구동 액슬(11-1)은 다시 인장된다.
정해진 인장 상태를 다시 한번 형성하기 위해 조정 운동이 완료된 후에 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 인장 상태가 다시 반복적으로 형성되는 것이 유리할 수 있다. 반복적으로 형성되는 것이 반드시 조정 운동이 시작될 때와 동일한 토크 또는 방식으로 인장상태가 형성되는 것을 의미하는 것은 아니고 단지 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 다시 한번 인장되는 것을 의미한다.
따라서, 다음 조정 운동 이전에 인장 상태를 형성하기 위해 필요한 시간이 단축될 수 있어서 유리하다. 조정 운동이 완료된 후에 상기 인장 상태가 다시 형성되는 과정이, 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 선택적으로 존재하는 홀딩 브레이크(23) 및/또는 조정 장치(10)의 조정 브레이크(19)가 밀폐되기 전후에 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 장점에 의하면, 단지 조정 장치(10)의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 이용하여 풍력 발전기(1)의 가동 부분이 고정될 수 있다. 특히, 바람 속에서도 완전히 개방된 조정 장치(10)의 조정 브레이크(19)에 의해 조정 운동이 가능하다. 그러나, 하기 설명과 같이 상기 구성은 조정 장치(10)의 가동 부분을 고정하기 위해 이용될 수 있다.
상기 설명과 같이, 가동 부분은 조정 브레이크(19) 및/또는 베어링(17)으로서 플레인 베어링 내부의 마찰 및/또는 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4) 내에서 홀딩 브레이크(23)에 의해 제동될 수 있다. 모든 경우에서, 예를 들어, 해상 풍력 발전기에 태풍이 발생하는 경우에, 외부의 풍압 하중이 커지고, 가해지는 제동 토크가 극복되고 풍력 발전기(1)의 가동 부분이 작용하는 바람에 의해 제어되지 않은 상태로 회전할 수 있다. 이러한 상태는 조정 브레이크(19) 또는 홀딩 브레이크(23)에서 불가피하게 발생하는 마모에 의해 악화되는데, 마모가 증가함에 따라 제동 작용이 감소할 수 있기 때문이다. 상기 문제를 해결하거나 적어도 완화시키기 위해, 예를 들어 제동지지(braking support)를 위해 가동 부분을 고정하기 위해 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 본 발명에 따라 이용될 수 있다.
상기 설명과 같이, 고정 과정을 위해, 시간(t1)에서 고정 과정이 개시될 때 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 인장되는 것으로 가정된다. 유지를 위해, 인장 상태가 형성되는 동안에 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 균일하게 분할하는 것이 유리하고, 예를 들어 동일한 갯수의 구동 액슬(11-1,11-2)을 한쪽 방향으로 회전시키고 동일한 갯수의 구동 액슬을 다른 한쪽 방향으로 회전시키는 것이 유리한데, 바람은 가동 부분을 양쪽 방향으로 회전시킬 수 있기 때문이다. 4개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 있어서, 도 3에서와 같이 인장 상태를 형성하기 위해 2개의 구동 액슬(11-1, 11-2)이 한쪽 방향으로 회전하고 다른 2개의 구동 액슬(11-3, 11-4)이 도 6에 도시된 것처럼 다른 방향으로 회전할 수 있다. 마찬가지로, 가동 부분을 유지(holding)하기 위해 0의 총 토크가 인장 상태의 형성을 위해 설정되는 것이 바람직하다.
구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 인장될 때, 구동 액슬(11-1,11-2, 11-3,11-4)에 설정된 인장 상태는 가동 부분을 (허용 정밀도 내에서) 고정하기 위한 제어에 의해 유지된다. 상기 과정은 위치 제어 또는 토크 제어 또는 속도 제어에 의해 수행될 수도 있다. 인장 상태가 유지되는 한, 풍력 발전기(1)의 가동 부분은 운동하지 않을 것이다. 인장 상태를 유지하기 위한 상기 제어 과정 동안에 바람에 의해 상기 인장 상태가 외부로부터 교란되는 것을 보상하기 위해 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 운동할 수 있다.
그러나, 작용하는 바람에 의해 외력이 너무 커서 인장상태가 바람에 의해 극복되면 가동 부분이 이동할 수 있다. 따라서, 고정(holding)은, 설정된 인장 상태에 의존하는 특정 바람 하중까지 보장될 수 있다. 가동 부분의 상기 운동은 제어에 의해 허용되거나 다시 수정될 수 있다. 예를 들어, 가동 부분에 대한 상대적으로 높은 레벨의 제어가 구동 제어 유닛(24-1, 24-2, 24-3, 24-4)에 제공되고 고정 과정이 개시될 때 가동 부분의 초기 위치로 이동하기 위해 이용될 수 있다. 가동 부분을 조정하기 위한 상기 운동은 상기 설명과 같이 구현될 수 있다.
예를 들어, 각각의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 대해, 고정 작용이 개시될 때 또는 인장상태가 형성된 후에 초기 위치에 해당하는 위치 목표 값(SP)으로서 목표 위치는 지정될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 각각의 초기 위치가 각각의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 대해 위치 설정 점(SP)으로서 미리 지정될 수 있다. 따라서, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 위치 제어에 의해 초기 위치에 고정되며, 바람에 의해 야기되는 외부 교란이 이에 따라 수정된다. 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 작동하지만 작용하는 바람에 의해 가동 부분의 원치 않게 회전하면, 위치 제어를 이용하여 초기 위치를 복원하고 가동 부분의 회전을 수정한다. 그러나, 상기 위치 제어는 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 서로에 대한 상대 위치에 기초하여 이용될 수 있어서, 가동 부분의 회전을 가능하게 한다. 상기 가동 부분의 회전은 가동 부분의 위치에 대해 상대적으로 높은 수준의 제어에 의해 보상될 수 있다.
조정 브레이크(19)가 닫힐 때 가동 부분이 또한 고정될 수 있고, 이에 의해 조정 브레이크(19)의 지지가 구현될 수 있다. 조정 브레이크(19)가 개방되거나 조정 브레이크(19) 없는 조정 장치(10) 내에서 가동 부분이 고정되면, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 작용하는 바람에 대해서만 가동부분을 고정시키기 위한 제동 효과를 발생시킬 수 있다.
그러나, 속도 제어에 의해 고정 작용을 수행할 수도 있다. 이를 위해, 예를 들어, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 제어에 의해 구현되는 설정점으로서 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 대해 0의 속도가 미리 지정될 수 있다. 이렇게 하여, 바람에 의해 발생되고 회전을 유발하는 외부 교란이 보상된다. 동일하게, 고정 작용이 토크 제어에 의해 달성될 수 있어서 외부에서 가동 부분에 작용하는 토크를 보상한다. 이 경우, 가동 부분의 회전은 제어에 의해, 예를 들어 가동 부분의 위치에 대한 상대적으로 높은 레벨의 제어에 의해 보상될 수 있다.
위치 제어, 속도 제어 또는 토크 제어가 이용되는지 여부에 무관하게, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 이용하여 작용하는 바람에 대해 조정 장치(10)의 가동 부분을 특정 풍압 하중까지 고정해야 한다.
구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)들은 일반적으로 정지 상태에서 회전하지 않거나 저속에서만 천천히 회전하는 모터 샤프트의 팬에 의해 냉각되기 때문에, 열적 과부하를 피하기 위해 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 온도가 감시되는 것이 바람직하다. 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)에 대한 열적 부하를 가능한 한 작게 유지하기 위해, 제어 간섭이 불필요하면 홀딩 브레이크(23)가 다시 밀폐될 수 있다. 메인 제어기(22) 및/또는 조정 제어 유닛(21)에 대해 열적 과부하의 경고 신호를 전송하는 것도 고려될 수 있다. 이 경우, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 고정 작용이 중단될 수 있다.
구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 고정 작용을 수행하기 위해, 메인 제어기(22)는 구동 제어 유닛(24) 또는 구동 제어 유닛(24)의 조정 제어 유닛(21)에 대해 고정 명령(holding command)을 발생시킬 수 있다. 다음에, 구동 제어 유닛(24)은, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 이미 인장 상태에 있지 않다면 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)들의 인장 상태가 형성되는 것을 확인한다. 예를 들어 상기 설명과 같이 인장상태가 형성된다. 예를 들어, 인장상태가 형성된 후에 또는 고정 작용 명령이 수신된 후에 모든 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 초기 위치는 저장되고 위치 제어에 의해 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 최대 토크까지 고정되고 또한 구동 변속기(13-1, 13-2, 13-3, 13-4)의 최대 토크 및/또는 전달되어야 하는 최대 토크까지 고정된다.
상기 고정 작용은 또한, 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)에 의해 마모에 의해 상실되는 제동 기능을 보상할 수 있다. 또한, 풍력 발전기의 제동 시스템, 예를 들어 조정 브레이크(19)는 또한 설계에 의해 더 작게 구성될 수 있고, 따라서 상대적으로 비용 효율적이다.

Claims (11)

  1. 풍력 발전기(1)의 가동 부분을 회전시키는 풍력 발전기(1)의 조정 장치(10)를 조정하기 위한 방법으로서, 상기 조정 장치(10)는 각각 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)를 가지는 적어도 2개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 포함하고, 상기 적어도 2개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 상기 가동 부분과 기계적으로 연결되는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법에 있어서,
    조정하기 전에 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)을 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)에 대해 회전시켜서 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)이 서로에 대해 인장되고,
    조정하는 동안에 상기 가동 부분의 목표 단부 위치(φS)에 도달할 때까지 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 위치 제어에 의해 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 인장 상태를 유지하면서 동일한 회전 방향을 따라 서로 회전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 인장 상태는 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)을 다른 구동 액슬(11-2, 11-3,11-4)의 회전방향과 반대 회전 방향으로 회전시켜서 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 인장 상태는 모든 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 동일한 회전 방향으로 회전시켜서 형성되고, 적어도 한 개의 구동 액슬(11-1)이 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)보다 느리게 회전하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 인장 상태는 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)이 회전할 때 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)을 고정하여 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 인장상태가 형성되는 동안에 도달한 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 서로에 대한 상대 위치를 유지하여 인장 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 인장상태가 형성되는 동안에, 목표 총 토크는 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 개별 구동 토크의 합으로 설정되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 총 토크는 상기 가동 부분의 목표 운동을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구동 액슬(11-2)은 마스터 구동 액슬로서 형성되고 다수의 다른 구동 액슬(11-1, 11-3, 11)들이 상기 마스터 구동 액슬(11-2)의 운동을 추종하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 초기 인장상태 및 조정의 개시 사이에서 다시 인장되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 조정 장치를 조정하기 위한 방법.
  10. 풍력 발전기(1)의 가동 부분을 회전시키기 위한 조정 장치(10)를 가진 풍력 발전기로서, 상기 조정 장치(10)는 각각 구동 모터(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)를 가진 적어도 2개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 포함하고, 상기 적어도 2개의 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)은 상기 가동 부분과 기계적으로 연결되는 풍력 발전기의 가동 부분을 회전시키기 위한 조정 장치를 가진 풍력 발전기에 있어서,
    인장 상태를 형성하기 위해 적어도 하나의 구동 액슬(11-1)을 다른 구동 액슬(11-2, 11-3, 11-4)에 대해 회전시키는 구동 제어 유닛(24)이 제공되고,
    상기 구동 제어 유닛(24) 내에서 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 위치 제어가 수행되고, 상기 구동 제어 유닛(24)은 상기 가동 부분의 목표 단부 위치(φS)에 도달할 때까지 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)의 인장 상태를 유지하면서 상기 위치 제어에 의해 구동 액슬(11-1, 11-2, 11-3, 11-4)을 동일한 회전 방향을 따라 서로 회전시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 가동 부분을 회전시키기 위한 조정 장치를 가진 풍력 발전기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조정 장치(10)는 풍향 추적기구(7) 또는 로터 블레이드 조정기구(6)인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 가동 부분을 회전시키기 위한 조정 장치를 가진 풍력 발전기.
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