RU2305204C2 - Method of control of wind power-generating plant (versions) - Google Patents

Method of control of wind power-generating plant (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2305204C2
RU2305204C2 RU2005112903/06A RU2005112903A RU2305204C2 RU 2305204 C2 RU2305204 C2 RU 2305204C2 RU 2005112903/06 A RU2005112903/06 A RU 2005112903/06A RU 2005112903 A RU2005112903 A RU 2005112903A RU 2305204 C2 RU2305204 C2 RU 2305204C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angular velocity
windwheel
blades
angle
wind
Prior art date
Application number
RU2005112903/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005112903A (en
Inventor
Альберт Васильевич Вовк (RU)
Альберт Васильевич Вовк
Александр Валерьевич Кулаков (RU)
Александр Валерьевич Кулаков
Александр Николаевич Лавренов (RU)
Александр Николаевич Лавренов
Владимир Николаевич Мымрин (RU)
Владимир Николаевич Мымрин
Максим В чеславович Палкин (RU)
Максим Вячеславович Палкин
Василий Михайлович Рыбаулин (RU)
Василий Михайлович Рыбаулин
Андрей Владимирович Смирнов (RU)
Андрей Владимирович Смирнов
Original Assignee
Альберт Васильевич Вовк
Александр Валерьевич Кулаков
Александр Николаевич Лавренов
Владимир Николаевич Мымрин
Максим Вячеславович Палкин
Василий Михайлович Рыбаулин
Андрей Владимирович Смирнов
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 Альберт Васильевич Вовк, Александр Валерьевич Кулаков, Александр Николаевич Лавренов, Владимир Николаевич Мымрин, Максим Вячеславович Палкин, Василий Михайлович Рыбаулин, Андрей Владимирович Смирнов filed Critical Альберт Васильевич Вовк
Priority to RU2005112903/06A priority Critical patent/RU2305204C2/en
Publication of RU2005112903A publication Critical patent/RU2005112903A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2305204C2 publication Critical patent/RU2305204C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: wind power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to method of control of wind power-generating plants with horizontal axis of rotation of windwheel self-orientating to wind. According to proposed method of control of wind power-generating plant including synchronous turning of windwheel blades relative to plane of windwheel rotation within the range of angles from designed minimum angle φ0 to wind vane angler φwv and holding of blades of windwheel at setting angle φ at which rotation of windwheel is stabilized within the range of nominal angular velocity of working duty ωmin ≤ ωnom ≤ ωmax and also switching ON/OFF of load of wind power-generating plant and/or brake of wind wheel, at speeding up of windwheel by wind stream, orientation of blades of windwheel is carried out with preliminarily set angular velocity of blade turning relative to their longitudinal axes γ from angle φwv > φ to angle φwv < φ and time ts of speeding up of windwheel to preset
angular velocity ω0 ≤ ωnom is recorded or angular velocity of speeding up of windwheel ωs≤ ωnom within set time t0 is recorded and then values of ts or ωs are compared with preliminarily set threshold value tsthr or ωsthr at tsthr or ωsthr, rotation of windwheel is raised to angular velocity ωmax, and is connected with change of windwheel into range of nominal stabilized angular velocity ωnom of working duty and at ts<tsthr or ωssthr, windwheel is stopped by changing blades to angle φwv and switch on load and/or brake, and simultaneously timer is switched to preliminarily set delay time td and at end of td, brake and load are switched off and windwheel is set to speeding up duty. When windwheel reaches angular velocity ω<ωmin at working duty, windwheel blades are turned with preliminarily set angular velocity of turning γ from angle φ to φ0 until windwheel reaches ωnom at preservation of condition ω<ωmin and then load is switched off, and blades of windwheel are set at angle 10°<φ<50°. When windwheel reaches angular velocity of ω≥ωmax at working duty, blades of windwheel are turned with preliminary set angular velocity of turning γ from angle φ to φwv until windwheel reaches ωnom at preservation of condition ω>ωmax then brake of windwheel is applied and timer is switched on to provide preliminary set delay time td, at end of said period td brake and load are switched odd and windwheel is to speeding up duty.
EFFECT: provision of self-contained unattended operation of wind power-generating plant.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетическим (в т.ч. ветроэлектрическим) установкам (ВЭУ) с самоориентирующейся по ветру горизонтальной осью вращения ветроколеса (ВК), а более конкретно - к способам управления такими ВЭУ.The invention relates to wind power (including wind power) installations (wind turbines) with a horizontal axis of rotation of the wind wheel (VK) self-orienting in the wind, and more specifically, to methods for controlling such wind turbines.

Известны способы управления ВЭУ с горизонтальной осью вращения ВК. Например, в т.н. «тихоходных» ВЭУ распространение получили способы управления (регулирования) путем вывода ветроколеса из-под ветра давлением, создаваемым воздушным потоком на дополнительные поверхности - боковые планы; или давлением на ВК, ось вращения которого смещена (эксцентрично расположена) относительно вертикальной оси его разворота по ветру. В исходное положение ветроколесо возвращается, например, усилием пружины. Принудительная остановка ВК производится, например, через систему тросов лебедкой. В большинстве т.н. «быстроходных» ВК регулирование осуществляется поворотом лопасти или ее концевой части относительно продольной оси, например, вследствие комбинированного действия на нее давления воздушного потока и момента ее центробежных сил (в т.ч. включая балансировочные грузы лопасти), под действием усилия центробежного регулятора и т.п. - см., например, «Большая советская энциклопедия», М., Изд-во «Советская энциклопедия», 1971 г., т.4, стр.590-594.Known methods of controlling a wind turbine with a horizontal axis of rotation of the VK. For example, in the so-called “Low-speed” wind turbines have gained control methods (regulation) by removing the wind wheel from under the wind pressure created by the air flow on additional surfaces - side plans; or pressure on the VK, the axis of rotation of which is offset (eccentrically located) relative to the vertical axis of its rotation in the wind. The wind wheel returns to its initial position, for example, by the force of a spring. Forced stop VK is, for example, through a system of cables with a winch. In most so-called “High-speed” VK control is carried out by rotating the blade or its end part relative to the longitudinal axis, for example, due to the combined action of the air flow pressure on it and the moment of its centrifugal forces (including the balancing load of the blade), under the action of the centrifugal regulator, etc. .P. - see, for example, “The Great Soviet Encyclopedia”, M., Publishing House “Soviet Encyclopedia”, 1971, v. 4, pages 590-594.

Известна ВЭУ «Growian-1» (ФРГ) с самоориентирующейся по ветру горизонтальной осью вращения ВК, - ближайший аналог (прототип), система управления (СУ) которой обеспечивает синхронное ориентирование (разворот) лопастей ветроколеса относительно плоскости его вращения в диапазоне углов от конструктивно минимального (φo) до флюгерного (φф) - в режиме раскрутки, рабочем (энергогенерирующем) либо останова ВК; СУ обеспечивает также выведение лопастей ВК на установочный (близкий к оптимальному) угол (φ), при котором стабилизируют вращение ВК в диапазоне номинальной угловой скорости рабочего режима (18,5 об/мин ± 15% для ВЭУ «Growian-1»), кроме того, СУ осуществляет включение/выключение нагрузки ВЭУ и/или тормоза ВК - см., например, Ю.М.Голоднов, А.В.Пиковский «Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций», М., ВИНИТИ, 1992 г, стр.51-55.Known wind turbine "Growian-1" (Germany) with a horizontal self-orienting axis of rotation of the VK, the closest analogue (prototype), the control system (SU) of which provides synchronous orientation (rotation) of the blades of the wind wheel relative to the plane of rotation in the range of angles from the structurally minimum (φ o ) to vane (φ f ) - in the mode of promotion, working (power generating) or shutdown of VC; The control system also ensures that the VK blades are brought out to an installation (close to optimal) angle (φ) at which the VK rotation is stabilized in the range of the nominal angular speed of the operating mode (18.5 rpm ± 15% for the Growian-1 wind turbine), except In addition, the SU carries on / off the load of wind turbines and / or VK brakes - see, for example, Yu.M. Golodnov, AV Pikovsky “Generators for wind, small hydraulic and tidal power plants”, M., VINITI, 1992 pg. 51-55.

Однако способ управления ВЭУ - ближайший аналог, реализуемый СУ ВЭУ «Growian-1», оптимизирован для параллельной работы с электросетью. При работе же ВЭУ в автономном режиме, когда не требуется строгого согласования параметров силы тока/напряжения/фазы с параллельными сетевыми параметрами, но обязательна высокая надежность при автоматическом (безлюдном) функционировании ветроустановки, структура СУ и аппаратно-программная реализация способа управления ВЭУ, реализованная на ближайшем аналоге, является, с одной стороны, неоправданно переразмеренной и громоздкой (по критерию «стоимость-эффективность»), с другой стороны, недостаточной для полностью автономной автоматической работы (в т.ч. многократного штормового флюгерования с последующим автоматическим перезапуском и выходом в штатный энергогенерирующий режим; автоматической самодиагностики, в т.ч. с возможностью переконфигурирования, ключевых блоков ВЭУ; применения оптимальной фильтрации разгонных параметров ВК с учетом ветровых порывов, др.).However, the wind turbine control method is the closest analogue implemented by the Growian-1 wind turbine control system, optimized for parallel operation with the power grid. When the wind turbine is operating in stand-alone mode, when strict coordination of the current / voltage / phase parameters with parallel network parameters is not required, but high reliability is required for automatic (uninhabited) operation of the wind turbine, the structure of the control system and the hardware-software implementation of the wind turbine control method implemented on the closest analogue is, on the one hand, unreasonably oversized and cumbersome (by the criterion of "cost-effectiveness"), on the other hand, insufficient for a fully autonomous automatic operation (including multiple storm weathering with subsequent automatic restart and exit to the regular power generating mode; automatic self-diagnostics, including with the possibility of reconfiguration of the key wind turbine units; application of optimal filtering of accelerating VC parameters taking into account wind gusts, etc. .).

Целью предлагаемого изобретения является создание способа управления ветроустановкой, обеспечивающего ее автономную автоматическую (безлюдную) работу при использовании в качестве датчика скорости ветра непосредственно ветроколеса ВЭУ.The aim of the invention is the creation of a method of controlling a wind turbine, providing its autonomous automatic (unmanned) operation when using wind turbines directly as a wind speed sensor.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления ветроэнергетической установкой с самоориентирующейся по ветру горизонтальной осью вращения ветроколеса, включающем синхронное ориентирование (разворот) лопастей ВК относительно плоскости его вращения в диапазоне углов от конструктивно минимального φо до флюгерного φф (в режиме раскрутки, рабочем или останова ВК), а также удержание лопастей ВК на установочном угле φ, при котором стабилизируют вращение ВК в диапазоне номинальной угловой скорости рабочего режима φmin≤ωном≤ωmax, а также включение/выключение нагрузки ВЭУ и/или тормоза ВК, - при раскрутке ВК от ветрового потока, ориентирование лопастей ВК производят (с предварительно установленной постоянной или переменной угловой скоростью разворота лопастей относительно их продольных осей γ) от угла φф>φ до угла φo<φ, при этом фиксируют время tp разгона ВК до заданной контрольной угловой скорости ωo≤ωном или за заданное контрольное время t0 фиксируют угловую скорость разгона ВК ωp≤ωном, далее сравнивают значение tp или ωp с их предварительно установленным пороговым значением

Figure 00000004
или
Figure 00000005
, при tp
Figure 00000004
или ωр
Figure 00000006
доводят вращение ВК до угловой скорости ωmax и включают нагрузку - с переходом ВК в диапазон номинальной стабилизируемой угловой скорости ωном рабочего режима, а при tр<
Figure 00000004
или ωp>
Figure 00000005
останавливают ВК посредством перевода лопастей на угол φф и включения нагрузки и/или тормоза, при этом одновременно включают таймер на предварительно установленное время задержки tз, а по окончании tз выключают тормоз, нагрузку и вновь переводят ВК в режим раскрутки.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling a wind power installation with a horizontal axis of rotation of the wind wheel self-orienting along the wind, including synchronous orientation (rotation) of the VK blades relative to the plane of its rotation in the range of angles from the structurally minimum φ о to the vane φ f (in the spin mode, working or stopping the VK), as well as holding the VK blades at the installation angle φ, at which the rotation of the VK is stabilized in the range of the nominal angular speed of the operating mode φ min ≤ω nom ≤ω max , as well as turning on / off the load of wind turbines and / or VK brakes, - when spinning VK from the wind flow, VK blades are oriented (with a pre-set constant or variable angular speed of rotation of the blades relative to their longitudinal axes γ) from the angle φ ф > φ to the angle φ o <φ, in this case, fix the time t p of VC acceleration to a given control angular velocity ω o ≤ω nom or for a given control time t 0 fix the angular acceleration speed of VC ω p ≤ω nom , then compare the value of t p or ω p with their pre-installed by horny meaning
Figure 00000004
or
Figure 00000005
, for t p
Figure 00000004
or ω p
Figure 00000006
bring the VK rotation to the angular velocity ω max and turn on the load - with the transition of the VK to the range of the nominal stabilized angular velocity ω nom of the operating mode, and at t p <
Figure 00000004
or ω p >
Figure 00000005
they stop the VK by transferring the blades to the angle φ f and turning on the load and / or brake, while simultaneously turning on the timer for a pre-set delay time t s , and at the end of t s turn off the brake, load and put the VK back into spin mode.

При уменьшении в рабочем режиме ωном менее ωmin (достижении ветроколесом угловой скорости ω<ωmin) осуществляют разворот лопастей ВК - с предварительно установленной постоянной или переменной угловой скоростью этого разворота γ - от угла φ до φo до достижения ветроколесом ωном, причем при сохранении условия ω<ωmin далее выключают нагрузку, а лопасти ВК фиксируют на угле 10°≤φ≤50°.When the operating mode decreases ω nom below ω min (when the wind wheel reaches an angular velocity ω <ω min ), the VK blades turn with a pre-set constant or variable angular speed of this turn γ from angle φ to φ o until the wind wheel reaches ω nom , and while maintaining the condition ω <ω min, the load is further turned off, and the VK blades are fixed at an angle of 10 ° ≤φ≤50 °.

При увеличении в рабочем режиме ωном более ωmax (достижении ветроколесом угловой скорости ω>ωmax) осуществляют разворот лопастей ВК - с предварительно установленной угловой скоростью этого разворота γ - от угла φ до φф до достижения ВК ωном, причем при сохранении условия ω>ωmax далее включают тормоз ВК, а также таймер на предварительно установленное время задержки tз, при этом по окончании tз выключают тормоз, нагрузку и вновь переводят ВК в режим раскрутки.With an increase in the operating mode ω prefecture more ω max (reaching wind wheel angular speed ω> ω max) is carried reversal vanes VC - with a preset angular speed of rotation γ - the angle φ to φ f until the EC ω prefecture, while preserving conditions ω> ω max then turn on the VK brake, as well as a timer for a pre-set delay time t s , while at the end of t s the brake and load are turned off and the VK is again put into the spin mode.

Кроме того, дополнительно вводят блокировку тормоза, которая в случае его неисправности воспрещает раскрутку ВК по окончании tз.In addition, they additionally introduce a brake lock, which in the event of a malfunction prohibits the promotion of VK at the end of t s .

Кроме того, дополнительно вводят световые и/или радиомаяки (индикаторные устройства), сигнализирующие об отказе нагрузки, и/или тормоза, и/или синхронного ориентирования лопастей (устройства разворота лопастей), и/или включении/выключении режима раскрутки, или рабочего, или останова (торможения) ВК ВЭУ.In addition, additional light and / or radio beacons (indicator devices) are introduced, signaling a load failure, and / or brake, and / or synchronous orientation of the blades (blades turning device), and / or turning on / off the spin mode, or working, or stop (braking) VK wind turbine.

На чертеже представлена структурная схема ВЭУ, СУ которой реализует предложенный способ управления. Приняты обозначения:The drawing shows a structural diagram of a wind turbine, SU which implements the proposed control method. Designations accepted:

1 - лопасть ВК,1 - VK blade,

2 - устройство синхронного разворота лопастей в диапазоне углов от φф до φо,2 - device synchronous rotation of the blades in the range of angles from φ f to φ about

3 - силовая передача крутящего момента от ВК к нагрузке,3 - power transmission of torque from VK to the load,

4 - предохранительная/компенсирующая муфта,4 - safety / compensating coupling,

5 - нагрузка,5 - load

6 - тормоз,6 - brake

7 - управляющее устройство,7 - control device

8 - таймер,8 - timer

9 - датчик оборотов ВК,9 - speed sensor VK,

10 - линия командно-информационной связи,10 - line command-information communication,

11 - сигнализатор (маяк),11 - signaling device (beacon),

12 - источник энергопитания.12 is a power source.

Функционирование ВЭУ по данному способу управления осуществляется следующим образом. При начальном переводе ветроустановки в режим штатной эксплуатации (либо автономном автоматическом перезапуске ВЭУ по таймеру) лопасти поз.1 ВК устанавливаются во флюгерное положение (на угол φф) посредством устройства синхронного разворота поз.2 по команде управляющего устройства поз.7. После этого выключают нагрузку поз.5 и/или тормоз поз.6 - если они были включены - и осуществляют с предварительно установленной (заданной априори) постоянной или переменной угловой скоростью γ синхронный перевод (разворот) лопастей поз.1 ВК из флюгерного положения φф к положению конструктивно минимального («антифлюгерного») угла φо. Данный режим предусматривает использование ветроколеса ВЭУ в качестве датчика скорости ветра (с «идеальной» фильтрацией порывов ветра для каждого конкретного ВК).The operation of wind turbines for this control method is as follows. When the wind turbine is initially set to normal operation (or an autonomous automatic restart of the wind turbine according to the timer), the blades of pos. 1 VK are installed in the vane position (at the angle φ f ) by means of the synchronous reversal device pos. 2 by the command of the control device pos. 7. After that, turn off the load pos.5 and / or the brake pos.6 - if they were turned on - and carry out with a pre-installed (a priori) constant or variable angular velocity γ simultaneous translation (rotation) of the blades pos 1 VK from the vane position φ f to the position of the structurally minimal (“antifluger”) angle φ о . This mode provides for the use of a wind turbine of a wind turbine as a wind speed sensor (with “ideal” filtering of wind gusts for each specific VC).

При этом в процессе раскрутки ветроколеса от ветрового потока фиксируют:At the same time, in the process of spinning the wind wheel from the wind flow, the following is recorded:

либо время tp разгона ВК до заданной априори контрольной угловой скорости ωо≤ωном,or the time t p of accelerating the VC to a predetermined a priori control angular velocity ω о ≤ω nom ,

либо угловую скорость разгона ВК ωр≤ωном за заданное контрольное время t0.or the angular acceleration speed of the VK ω p ≤ω nom for a given control time t 0 .

Контроль tp - таймером поз.8, ωp - датчиком оборотов поз.9. Далее сравнивают значение tp или ωp с их предварительно установленным пороговым значением

Figure 00000007
или
Figure 00000008
(осуществляется управляющим устройством поз.7). При tp
Figure 00000007
или ωр
Figure 00000009
(что соответствует нештормовой скорости ветра) доводят вращение ВК - посредством дальнейшего разворота лопастей поз.1 с предварительно установленной постоянной или переменной угловой скоростью этого разворота γ - до угловой скорости ωmax (задается априори) и включают нагрузку поз.5. При этом - за счет перераспределения кинетического момента ВК на нагрузку поз.5 - угловая скорость вращения ветроколеса уменьшается до значения ωmin≤ωном≤ωmax (контроль - по датчику оборотов поз.9 ВК). Управляющее устройство поз.7 поддерживает данный рабочий режим. При этом при уменьшении скорости ветрового потока и достижении ветроколесом угловой скорости ω<ωmin производится разворот лопастей поз.1 ВК (с заданной угловой скоростью γ) от текущего значения установочного угла φ доφo (в пределе) - до достижения ветроколесом номинальной угловой скорости ωном. При этом, если сохраняется ω<ωmin, нагрузку поз.5 далее выключают, а лопасти ВК фиксируют на угле 10°≤φ≤50° (угол наивыгоднейшей раскрутки ненагруженного ВК из штилевого состояния).Monitoring t p - timer pos. 8, ω p - speed sensor pos. 9. Next, the value of t p or ω p is compared with their pre-set threshold value
Figure 00000007
or
Figure 00000008
(carried out by the control device pos.7). For t p
Figure 00000007
or ω p
Figure 00000009
(which corresponds to a non-storm wind speed), bring the VK rotation - by further turning the blades pos.1 with a pre-set constant or variable angular velocity of this rotation γ - to the angular velocity ω max (a priori) and turn on the load pos.5. In this case, due to the redistribution of the kinetic moment of the VC to the load pos.5 - the angular speed of rotation of the wind wheel decreases to the value ω min ≤ω nom ≤ω max (control - according to the speed sensor pos.9 VK). The control device pos.7 supports this operating mode. In this case, when the wind flow velocity decreases and the angular speed reaches the angular velocity ω <ω min , the blades of pos. 1 VK rotate (with the given angular velocity γ) from the current value of the installation angle φ to φ o (in the limit) until the wind wheel reaches the nominal angular velocity ω nom . In this case, if ω <ω min is maintained, the load pos.5 is then turned off, and the VK blades are fixed at an angle of 10 ° ≤φ≤50 ° (the angle of the most favorable spin-up of an unloaded VK from a calm state).

Соответственно, при увеличении скорости ветрового потока и достижении на рабочем режиме ветроколесом угловой скорости ω>ωmax - производится разворот лопастей поз.1 ВК (с заданной угловой скоростью их разворота γ) от текущего значения установочного угла φ до φф (в пределе) - до достижения ветроколесом номинальной угловой скорости ωном. Причем при сохранении условия ω>ωmax (например, на углах φ≈φф-Δ, где Δ=3-25°) - включают тормоз поз.6 ВК и одновременно таймер поз.8 (на предварительно установленное время задержки tз). По окончании tз - выключают тормоз поз.6, нагрузку поз.5 и вновь переводят ВК в режим раскрутки (т.е. осуществляют автономный автоматический перезапуск ВЭУ).Accordingly, with an increase in the wind flow velocity and reaching the angular velocity ω> ω max in the operating mode of the wind wheel, the blades pos.1 VK are turned (with a given angular velocity of their rotation γ) from the current value of the installation angle φ to φ ф (in the limit) - until the wind wheel reaches the nominal angular velocity ω nom . Moreover, while maintaining the condition ω> ω max (for example, at the angles φ≈φ f -Δ, where Δ = 3-25 °) - turn on the brake pos.6 VK and at the same time the timer pos.8 (for a pre-set delay time t s ) . At the end of t s - turn off the brake pos.6, load pos.5 and again put the VK in the spin mode (i.e., they carry out autonomous automatic restart of the wind turbine).

В качестве дополнительных ступеней предохранения ВЭУ, СУ при работе по указанному способу может вводить блокировку тормоза поз.6, которая в случае его неисправности воспрещает раскрутку ВК, в т.ч. по окончании tз.As additional stages of protection for wind turbines, the SU during operation according to the specified method can enter the brake lock pos.6, which in the event of its malfunction prohibits the promotion of VK, including at the end of t s .

Кроме того, в структуру ВЭУ могут быть дополнительно введены световые и/или радиомаяки (индикаторные устройства) поз.11, сигнализирующие, например, об отказе нагрузки поз.5, и/или тормоза поз.6, и/или устройства разворота лопастей поз.2 (что приводит к невозможности синхронного ориентирования лопастей поз.1), и/или включении (либо выключении) режима раскрутки, или рабочего, или торможения (останова) ВК.In addition, light and / or radio beacons (indicator devices) pos. 11, signaling, for example, about load failure pos. 5, and / or brakes pos. 6, and / or blades reversal devices pos. 2 (which leads to the impossibility of synchronous orientation of the blades pos.1), and / or to enable (or turn off) the promotion mode, or working, or braking (stop) VK.

В рамках представленной на чертеже структурной схемы ВЭУ предполагается традиционное для установок этого типа (с самоориентирующейся по ветру горизонтальной осью вращения ВК) сопряжение ВК и целевой нагрузки поз.5 (включая в состав нагрузки в т.ч. редукторы, мультипликаторы, приводы и т.п.) через силовую передачу поз.3 (с предохранительными/компенсирующими муфтами поз.4), а также управляющего устройства поз.7 с оконечными устройствами поз.2, 5, 6, 8, 9, 11 через линии командно-информационной связи поз.10; при этом энергопитание всех потребителей обеспечивается от специализированного источника поз.12, например электрогенератора (в качестве дублирующих источников энергопитания поз.12 могут применяться также инерционные маховики, электрические аккумуляторы, фотоэлектрические преобразователи - солнечные батареи и т.п.).Within the framework of the wind turbine structural diagram shown in the drawing, it is assumed that the VC and the target load, item 5 (including gearboxes, multipliers, drives, etc.) are traditional for installations of this type (with the horizontal axis of rotation of the VK rotating self-orientating in the wind) item) through a power transmission pos. 3 (with safety / compensating couplings pos. 4), as well as a control device pos. 7 with terminal devices pos. 2, 5, 6, 8, 9, 11 through command-information communication lines pos. .10; in this case, the power supply to all consumers is provided from a specialized source of pos.12, for example, an electric generator (inertial flywheels, electric batteries, photoelectric converters - solar panels, etc. can also be used as duplicate power supplies of pos.12).

Предложенное техническое решение - способ управления ветроэнергетической установкой - при его реализации на ВЭУ с самоориентирующейся по ветру горизонтальной осью вращения ВК (которые составляют, по разным оценкам, от 85 до 91% современного парка ВЭУ) позволит обеспечить ее автономную автоматическую (безлюдную) работу, что актуально для регионов с малой плотностью населения и/или низкой квалификацией привлекаемого обслуживающего персонала. При этом использование ветроколеса ВЭУ в качестве датчика скорости ветра (что обеспечивает практически «идеальную» фильтрацию порывов ветра для конкретного ВК) позволяет перейти к программно-аппаратной реализации ВЭУ, более предпочтительной по критерию «стоимость - эффективность».The proposed technical solution - a method of controlling a wind power installation - when it is implemented on a wind turbine with a horizontal axis of rotation of the VC self-orienting in the wind (which, according to various estimates, make up from 85 to 91% of the modern wind turbine fleet) will allow for its autonomous automatic (unmanned) operation, which relevant for regions with low population density and / or low qualifications of attracted attendants. At the same time, the use of a wind turbine of a wind turbine as a wind speed sensor (which provides an almost “ideal” filtering of wind gusts for a particular VK) allows us to switch to a software and hardware implementation of a wind turbine, which is more preferable by the criterion of “cost - efficiency”.

Claims (10)

1. Способ управления ветроэнергетической установкой (ВЭУ) с самоориентирующейся по ветру горизонтальной осью вращения ветроколеса (ВК), включающий синхронное ориентирование лопастей ветроколеса относительно плоскости его вращения в диапазоне углов от конструктивно минимального φо до флюгерного φф в режиме раскрутки, рабочем или останова ВК, удержание лопастей ВК на установочном угле φ, при котором стабилизируют вращение ВК в диапазоне номинальной угловой скорости рабочего режима ωmin≤ωном≤ωmax, включение/выключение нагрузки ВЭУ и/или тормоза ВК, отличающийся тем, что при раскрутке ВК от набегающего ветрового потока разворот лопастей ВК производят с предварительно установленной постоянной или переменной угловой скоростью γ от угла φф>φ до угла φо<φ, при этом фиксируют время tp разгона ВК до заданной контрольной угловой скорости ωo≤ωном, далее сравнивают значение tp с его предварительно установленным пороговым значением
Figure 00000010
, при tp
Figure 00000010
доводят вращение ВК до угловой скорости ωmax и включают нагрузку, с переходом ВК в диапазон номинальной стабилизируемой угловой скорости ωном рабочего режима, а при tp<
Figure 00000010
останавливают ВК посредством перевода лопастей на угол φф и включения нагрузки и/или тормоза, при этом одновременно включают таймер на предварительно установленное время задержки tз, а по окончании tз выключают тормоз, нагрузку и вновь переводят ВК в режим раскрутки.
1. A method of controlling a wind energy installation (WEC) with a horizontal axis of rotation of the wind wheel (VK) self-orienting along the wind, including synchronous orientation of the blades of the wind wheel relative to the plane of its rotation in the range of angles from the structurally minimum φ о to the weather vane φ f in the mode of spinning, working or stopping VK , retention blades VC on the installation angle φ, at which stabilize the rotation of the VC in the range of the nominal operating mode the angular velocity ω min ≤ω prefecture ≤ω max, on / off load the wind turbine and / whether the brake VC, characterized in that during spinup VC from the incoming wind flow turning vanes VC produces a preset constant or variable angular velocity γ the angle φ f> φ to an angle φ about <φ, wherein the fixed time t p disperse EC to set control angular velocity ω o ≤ω nom , then compare the value of t p with its pre-set threshold value
Figure 00000010
, for t p
Figure 00000010
the rotation of the VK is brought to the angular velocity ω max and the load is switched on, with the transition of the VK to the range of the nominal stabilized angular velocity ω nom of the operating mode, and at t p <
Figure 00000010
they stop the VK by transferring the blades to the angle φ f and turning on the load and / or brake, while simultaneously turning on the timer for a pre-set delay time t s , and at the end of t s turn off the brake, load and put the VK back into spin mode.
2. Способ управления ВЭУ по п.1, отличающийся тем, что при достижении ВК в рабочем режиме угловой скорости ω<ωmin осуществляют разворот лопастей ВК с предварительно установленной угловой скоростью γ от угла φ до φо до достижения ВК ωном, но при сохранении ω<ωmin далее выключают нагрузку, а лопасти ВК фиксируют на угле 10°≤φ≤50°.2. The control method of wind turbines according to claim 1, characterized in that when the VC is reached in the operating mode, the angular velocity ω <ω min , the VC blades are turned with a pre-set angular velocity γ from the angle φ to φ о until the VC ω nom reaches, but when preserving ω <ω min, then the load is turned off, and the VK blades are fixed at an angle of 10 ° ≤φ≤50 °. 3. Способ управления ВЭУ по п.1, отличающийся тем, что при достижении ВК в рабочем режиме угловой скорости ω>ωmax осуществляют разворот лопастей ВК с предварительно установленной угловой скоростью γ от угла φ до φф до достижения ВК ωном, причем при сохранении ω>ωmax, далее включают тормоз ВК, а также таймер на предварительно установленное время задержки tз, при этом по окончании tз выключают тормоз, нагрузку и вновь переводят ВК в режим раскрутки.3. The control method of a wind turbine according to claim 1, characterized in that when the VC is reached in the operating mode, the angular velocity ω> ω max is carried out by turning the VC blades with a pre-set angular velocity γ from the angle φ to φ f until the VC ω nom reaches, keeping ω> ω max , then turn on the VK brake, as well as a timer for a pre-set delay time t s , while at the end of t s the brake, load are turned off and the VC is again put into the spin mode. 4. Способ управления ВЭУ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вводят блокировку тормоза, которая в случае его неисправности воспрещает раскрутку ВК по окончании tз.4. The wind turbine control method according to claim 1, characterized in that the additionally introduced lock brakes, which in case of malfunction prohibits promotion VC at the end of t. 5. Способ управления ВЭУ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вводят световые и/или радиомаяки, сигнализирующие об отказе нагрузки, и/или тормоза, и/или синхронного ориентирования лопастей, и/или включении/выключении режима раскрутки, или рабочего, или останова ВК.5. The method of controlling a wind turbine according to claim 1, characterized in that light and / or beacons are additionally introduced, signaling a load failure and / or brake, and / or synchronous orientation of the blades, and / or turning on / off the spin mode, or working , or stop VK. 6. Способ управления ветроэнергетической установкой (ВЭУ) с самоориентирующейся по ветру горизонтальной осью вращения ветроколеса (ВК), включающий синхронное ориентирование лопастей ветроколеса относительно плоскости его вращения в диапазоне углов от конструктивно минимального φо до флюгерного φф в режиме раскрутки, рабочем или останова ВК, удержание лопастей ВК на установочном угле φ, при котором стабилизируют вращение ВК в диапазоне номинальной угловой скорости рабочего режима ωmin≤ωном≤ωmax, включение/выключение нагрузки ВЭУ и/или тормоза ВК, отличающийся тем, что при раскрутке ВК от набегающего ветрового потока разворот лопастей ВК производят с предварительно установленной постоянной или переменной угловой скоростью γ от угла φф>φ до угла φо<φ, при этом за заданное контрольное время to фиксируют угловую скорость разгона ВК ωр≤ωном, далее сравнивают значение ωр с предварительно установленным пороговым значением
Figure 00000011
, при ωр
Figure 00000012
доводят вращение ВК до угловой скорости ωmax и включают нагрузку, с переходом ВК в диапазон номинальной стабилизируемой угловой скорости ωном рабочего режима, а при ωр>
Figure 00000012
останавливают ВК посредством перевода лопастей на угол φф и включая нагрузки и/или тормоза, при этом одновременно включают таймер на предварительно установленное время задержки tз, а по окончании tз выключают тормоз, нагрузку и вновь переводят ВК в режим раскрутки.
6. A method of controlling a wind power installation (WEC) with a horizontal axis of rotation of the wind wheel (VK) self-orienting along the wind, including synchronous orientation of the blades of the wind wheel relative to the plane of its rotation in the range of angles from the structurally minimum φ о to the weather vane φ f in the mode of spinning, working or stopping VK , retention blades VC on the installation angle φ, at which stabilize the rotation of the VC in the range of the nominal operating mode the angular velocity ω min ≤ω prefecture ≤ω max, on / off load the wind turbine and / whether the brake VC, characterized in that during spinup VC from the incoming wind flow turning vanes VC produces a preset constant or variable angular velocity γ the angle φ f> φ to an angle φ about <φ, wherein for the predetermined control time t o is fixed VK angular acceleration speed ω p ≤ω nom , then compare the value of ω p with a pre-set threshold value
Figure 00000011
, for ω p
Figure 00000012
the rotation of the VK is brought to the angular velocity ω max and the load is switched on, with the transition of the VK to the range of the nominal stabilized angular velocity ω nom of the operating mode, and when ω p >
Figure 00000012
stop the VC by transferring the blades to an angle φ f and including loads and / or brakes, at the same time turn on the timer for a pre-set delay time t s , and at the end of t s turn off the brake, load and put the VC back into the spin mode.
7. Способ управления ВЭУ по п.6, отличающийся тем, что при достижении ВК в рабочем режиме угловой скорости ω<ωmin осуществляют разворот лопастей ВК с предварительно установленной угловой скоростью γ от угла φ до φо до достижения ВК ωном, но при сохранении ω<ωmin, далее выключают нагрузку, а лопасти ВК фиксируют на угле 10°≤φ≤50°.7. The method of controlling a wind turbine according to claim 6, characterized in that when the VC is reached in the operating mode, the angular velocity ω <ω min , the VC blades are rotated with a pre-set angular velocity γ from the angle φ to φ о until the VC ω nom reaches, but when maintaining ω <ω min , then turn off the load, and the VK blades are fixed at an angle of 10 ° ≤φ≤50 °. 8. Способ управления ВЭУ по п.6, отличающийся тем, что при достижении ВК в рабочем режиме угловой скорости ω>ωmax осуществляют разворот лопастей ВК с предварительно установленной угловой скоростью γ от угла φ до φф до достижения ВК ωном, причем при сохранении ω>ωmax, далее включают тормоз ВК, а также таймер на предварительно установленное время задержки tз, при этом по окончании tз выключают тормоз, нагрузку и вновь переводят ВК в режим раскрутки.8. The control method of a wind turbine according to claim 6, characterized in that when the VC is reached in the operating mode, the angular velocity ω> ω max , the VC blades are rotated with the angular velocity γ pre-set from the angle φ to φ f until the VC ω nom reaches, keeping ω> ω max , then turn on the VK brake, as well as a timer for a pre-set delay time t s , while at the end of t s the brake, load are turned off and the VC is again put into the spin mode. 9. Способ управления ВЭУ по п.6, отличающийся тем, что дополнительно вводят блокировку тормоза, которая в случае его неисправности воспрещает раскрутку ВК по окончании tз.9. A method of controlling a wind turbine according to claim 6, characterized in that the additionally introduced lock brakes, which in case of malfunction prohibits promotion VC at the end of t. 10. Способ управления ВЭУ по п.6, отличающийся тем, что дополнительно вводят световые и/или радиомаяки, сигнализирующие об отказе нагрузки, и/или тормоза, и/или синхронного ориентирования лопастей, и/или включении/выключении режима раскрутки, или рабочего, или останова ВК.10. The control method of wind turbines according to claim 6, characterized in that they additionally introduce light and / or radio beacons signaling a load failure and / or brake and / or synchronous orientation of the blades, and / or turning on / off the spin mode, or working , or stop VK.
RU2005112903/06A 2005-04-28 2005-04-28 Method of control of wind power-generating plant (versions) RU2305204C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005112903/06A RU2305204C2 (en) 2005-04-28 2005-04-28 Method of control of wind power-generating plant (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005112903/06A RU2305204C2 (en) 2005-04-28 2005-04-28 Method of control of wind power-generating plant (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005112903A RU2005112903A (en) 2006-11-20
RU2305204C2 true RU2305204C2 (en) 2007-08-27

Family

ID=37501551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005112903/06A RU2305204C2 (en) 2005-04-28 2005-04-28 Method of control of wind power-generating plant (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2305204C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444646C1 (en) * 2010-06-17 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation
US9458824B2 (en) 2011-10-24 2016-10-04 Wobben Properties Gmbh Method for controlling a wind turbine
RU2629565C2 (en) * 2013-05-08 2017-08-30 Воббен Пропертиз Гмбх Method of electric power supply to electrical power supply network
RU2633306C2 (en) * 2012-09-03 2017-10-11 Воббен Пропертиз Гмбх Method and device for adjustment for wind power engineering, digital data media, and wind power plant

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОЛОДНОВ Ю.М. и др. Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций. - М.: ВИНИТИ, 1992, с.51-55. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444646C1 (en) * 2010-06-17 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation
US9458824B2 (en) 2011-10-24 2016-10-04 Wobben Properties Gmbh Method for controlling a wind turbine
RU2600846C2 (en) * 2011-10-24 2016-10-27 Воббен Пропертиз Гмбх Method for controlling a wind turbine
RU2633306C2 (en) * 2012-09-03 2017-10-11 Воббен Пропертиз Гмбх Method and device for adjustment for wind power engineering, digital data media, and wind power plant
US10428795B2 (en) 2012-09-03 2019-10-01 Wobben Properties Gmbh Method and control device for a wind turbine, and computer program product, digital storage medium and wind turbine
RU2629565C2 (en) * 2013-05-08 2017-08-30 Воббен Пропертиз Гмбх Method of electric power supply to electrical power supply network
US10072634B2 (en) 2013-05-08 2018-09-11 Wobben Properties Gmbh Method for feeding electrical power into an electrical supply network

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005112903A (en) 2006-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4896943B2 (en) Wind park operation method
US7750490B2 (en) Method and system for extracting inertial energy from a wind turbine
US9231441B2 (en) Wind power generation system, device using wind power generation system, and method for operating same
US20080258467A1 (en) Methods, Systems, and Devices for Energy Generation
CA2644019A1 (en) Wind power generator system and control method of the same
KR20170108096A (en) How to operate a wind farm
CN102493918A (en) System and method for pre-warning and controlling gust load of wind power station
CA2681784C (en) A speed control for wind turbines
RU2305204C2 (en) Method of control of wind power-generating plant (versions)
US20110121575A1 (en) Systems, methods, and kits for power generation
KR102064572B1 (en) How to operate a wind turbine
CN109083808A (en) A kind of automatic Yaw control method of wind-driven generator, controller and system
KR101475274B1 (en) Pitch control system and method of wind generator
Prakash et al. Maximum energy extraction of a wind farm using pitch angle control
RU2336433C1 (en) Windmill
CA2975109C (en) Solar and wind energy collection system and method
KR20120094238A (en) Decreasing the standby power for wind turbine generator system
Wu et al. Modelling the provision of inertial response from variable speed wind turbines
WO2014084796A1 (en) A wind turbine and method of initiating or impeding rotation thereof
JP2003120511A (en) Floating type wind power generation facilities
US11035341B1 (en) System and method for restarting a wind turbine
Rotkin et al. New variants of wind energy plants
CN109630355A (en) Wind-driven generator yaws and the control method of variable pitch, controller and system automatically
JP2023514785A (en) Wind turbine operable in reverse operation mode and corresponding method of operating wind turbine
McNerney U. S. wind power 56-100 stall operation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090429