RU2530194C2 - Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation - Google Patents
Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530194C2 RU2530194C2 RU2012134666/06A RU2012134666A RU2530194C2 RU 2530194 C2 RU2530194 C2 RU 2530194C2 RU 2012134666/06 A RU2012134666/06 A RU 2012134666/06A RU 2012134666 A RU2012134666 A RU 2012134666A RU 2530194 C2 RU2530194 C2 RU 2530194C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- rotor
- control
- power
- wind wheel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для регулирования скорости вращения ветроколеса.The invention relates to wind energy and can be used to control the speed of rotation of the wind wheel.
Известен способ управления и регулирования ветроэнергетической установки (Патент РФ №2350778, F03D 7/02, опубликован 27.03.2009), включающей в себя корпус, поворотный по азимутальному углу, ротор с по меньшей мере одной лопастью ротора, поворотной относительно своей продольной оси, агрегат электропитания и устройство управления, имеющее эксплуатационный режим при скорости ветра, превышающей предварительно заданное значение скорости, причем способ имеет следующие этапы:A known method of control and regulation of a wind power installation (RF Patent No. 2350778, F03D 7/02, published March 27, 2009), including a housing rotatable in the azimuthal angle, a rotor with at least one rotor blade, rotatable relative to its longitudinal axis, unit power supply and a control device having an operating mode at a wind speed exceeding a predetermined speed value, the method having the following steps:
устройство управления переключают в указанный эксплуатационный режим, если скорость ветра превышает скорость, при которой происходит отключение установки, и электропитание осуществляется от электросети, связанной с ветроэнергетической установкой, или еслиthe control device is switched to the specified operating mode if the wind speed exceeds the speed at which the unit is turned off and the power is supplied from the mains connected to the wind power installation, or if
скорость ветра превышает скорость, при которой происходит включение установки, и электросеть, связанная с ветроэнергетической установкой, вышла из строя или отключилась,the wind speed exceeds the speed at which the unit is turned on, and the power supply network associated with the wind power installation is out of order or disconnected,
устройство управления на основе измеренных значений (υ) скорости ветра и данных о направлении ветра определяет азимутальное угловое положение (α), в которое должен быть установлен корпус, и один или несколько углов (φ) установки для по меньшей мере одной лопасти ротора, таким образом, что ротор в установленном положении вращается с частотой вращения, находящейся в пределах предварительно заданного диапазона частоты вращения,the control device based on the measured values (υ) of the wind speed and wind direction data determines the azimuthal angular position (α) in which the housing should be installed, and one or more installation angles (φ) for at least one rotor blade, thus that the rotor in the installed position rotates with a speed that is within a predetermined range of speed,
по меньшей мере один азимутальный привод, запитываемый от агрегата электропитания, устанавливает корпус в азимутальное угловое положение (α), определенное устройством управления, и по меньшей мере один привод наклона, запитываемый от агрегата электропитания, устанавливает по меньшей мере одну лопасть ротора в угловое положение (φ), определенное устройством управления, причем соединенный с ротором вспомогательный генератор снабжает током по меньшей мере часть потребителей электричества ветроэнергетической установки, если электросеть, связанная с ветроэнергетической установкой, вышла из строя или отключилась.at least one azimuthal drive, powered from the power supply unit, sets the casing in the azimuthal angular position (α) defined by the control device, and at least one tilt drive, powered from the power supply unit, sets at least one rotor blade in the angular position ( φ), defined by the control device, moreover, the auxiliary generator connected to the rotor supplies current to at least a portion of the consumers of electricity of the wind power installation, if the mains, associated with the wind power installation, failed or disconnected.
Недостатком данного способа является запаздывание регулирования при изменении скорости ветра.The disadvantage of this method is the delay of regulation when the wind speed changes.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его осуществления (Патент РФ №2312249, F03D 7/04, опубликован 10.12.2007), заключающийся в аэродинамическом ограничении мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра и остановке ветроколеса путем понижения мощности на ветроколесе до ее номинального значения, причем понижение мощности на ветроколесе осуществляют регулированием разницы вращающих моментов, возникающих на выходном валу, и регулированием момента на валу ветроколеса саморегулирующими устройствами, например упругими элементами.Closest to the proposed method is a method of controlling a wind power installation and a device for its implementation (RF Patent No. 2312249,
Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо и ступицу, выполненную в виде цилиндрического стакана с прорезями, в которых установлены втулки со стержнями, с наружной стороны которых закреплены поворотные лопасти, на внутренних концах стержней установлены шестерни, находящиеся в зацеплении с шестерней, закрепленной на втулке, свободно установленной на валу ветроколеса и имеющей с противоположного конца шестерню с пазами, в которые входит вилка, жестко связанная с валом ветроколеса, и упругие элементы, расположенные между вилкой и стенкой паза. Шестерня с пазами находится в зацеплении с шестерней, установленной на выходном валу, с противоположной стороны которого закреплено устройство отбора мощности.The wind power installation contains a wind wheel and a hub made in the form of a cylindrical cup with slots, in which bushings with rods are installed, on the outside of which rotary blades are fixed, gears are installed at the inner ends of the rods, which are meshed with the gear fixed to the bush, freely mounted on the wind wheel shaft and having a gear with grooves from the opposite end, into which the fork enters, rigidly connected to the wind wheel shaft, and elastic elements located between the fork the groove wall. The gear with grooves is engaged with the gear mounted on the output shaft, on the opposite side of which a power take-off device is fixed.
К недостаткам способа следует отнести создание постоянной мощности на выходном валу с помощью упругих элементов и запаздывание ограничения мощности при резких порывах ветра.The disadvantages of the method include the creation of constant power on the output shaft using elastic elements and the delay of the power limit during sudden gusts of wind.
Известно устройство двухроторный ветрогенератор (Патент РФ №2433301, F03D 1/02, F03D 7/04, опубликован 10.11.2011), наиболее близкое к предлагаемому устройству, позволяющее при вращении лопастей регулировать их наклон к потоку, для поддержания частоты вращения, состоящий из статора и двух роторов, внутри статора находятся основной ротор и регулирующий ротор, имеющие возможность поворачиваться относительно друг друга, регулирующий и основной роторы через конические шестерни связаны с осями лопастей ветроколеса, регулирование угла атаки лопасти происходит благодаря повороту регулирующего ротора относительно основного путем шунтирования обмотки регулирующего ротора, при этом регулирующий ротор поворачивается относительно основного ротора, поворачивает шестерню, связанную с лопастью ветроколеса, изменяя угол атаки лопасти.A device is known as a two-rotor wind generator (RF Patent No. 2433301, F03D 1/02, F03D 7/04, published November 10, 2011), which is closest to the proposed device, which allows the rotation of the blades to adjust their inclination to the flow, to maintain the rotational speed, consisting of a stator and two rotors, inside the stator are the main rotor and the regulating rotor, which can rotate relative to each other, the regulating and the main rotors are connected via the bevel gears to the axes of the blades of the wind wheel, the angle of attack of the blade occurs due to the rotation of the regulating rotor relative to the main one by shunting the winding of the regulating rotor, while the regulating rotor rotates relative to the main rotor, rotates the gear connected with the blade of the wind wheel, changing the angle of attack of the blade.
Недостаток данного устройства состоит в рассеивании энергии в регулирующем роторе, снижающем КПД.The disadvantage of this device is the dispersion of energy in the control rotor, which reduces efficiency.
Задачей изобретения является повышение точности регулирования, повышение быстродействия при резких порывах ветра и повышение коэффициента использования энергии ветра.The objective of the invention is to increase the accuracy of regulation, increase speed with sharp gusts of wind and increase the utilization of wind energy.
Способ управления ветроэлектрической установкой, включающий аэродинамическое ограничение мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра и остановку ветроколеса путем понижения мощности на ветроколесе до его номинального значения, отличается тем, что согласно изобретению осуществляют регулирование разницы вращающих моментов, путем перераспределения моментов между двумя роторами генератора изменением их электрической загрузки.A method of controlling a wind electric installation, including aerodynamically limiting the power developed by a wind wheel by changing the position of its blades relative to the wind and stopping the wind wheel by lowering the power on the wind wheel to its nominal value, differs in that according to the invention, the torque difference is controlled by redistributing the moments between two rotors of the generator by changing their electrical load.
Ветроэлектрическая установка для реализации способа управления содержит статор с обмоткой возбуждения, внутри которого находятся основной ротор с трехфазной обмоткой и регулирующий ротор с введенной трехфазной обмоткой, подключенной к нагрузке через регулируемые сопротивления.The wind electric installation for implementing the control method comprises a stator with an excitation winding, inside of which there is a main rotor with a three-phase winding and a regulating rotor with a three-phase winding introduced, connected to the load through adjustable resistances.
На фиг.1 представлена конструкция предлагаемой ветроэлектрической установки.Figure 1 presents the design of the proposed wind power installation.
Фиг.2 - принципиальная схема соединений ветроэлектрической установки.Figure 2 - schematic diagram of the connections of the wind power installation.
Ветроэлектрическая установка, реализующая предлагаемый способ (фиг.1), представляет собой корпус 1, внутри которого находится статор 2 с обмоткой возбуждения 3, питаемой постоянным током через ключ регулирования 4 (фиг.2).The wind electric installation that implements the proposed method (Fig. 1) is a
Внутри статора 2 соосно вращаются основной ротор 5 и регулирующий ротор 6, имеющий возможность проворачиваться относительно основного ротора 5. Роторы 5 и 6 через валы и конические шестерни 7, 8, 9 связаны между собой, при этом коническая шестерня 8 находится на одном валу с лопастью 10 ветроколеса. Конические шестерни 7, 8, 9 помещены в корпус 11, служащий опорой для подшипников валов лопастей ветроколеса.Inside the stator 2, the main rotor 5 and the control rotor 6 rotate coaxially, having the ability to rotate relative to the main rotor 5. The rotors 5 and 6 are connected to each other through shafts and
На основном роторе 5 находится трехфазная обмотка 12, выводы которой подключены к контактным кольцам 13, через щетки 14 ЭДС, наводимая в трехфазной обмотке 12 основного ротора 5, выводится через трансформаторы тока 15, в нагрузку 16. На регулирующем роторе 6 находится трехфазная обмотка 17, выводы которой подключены к контактным кольцам 18, через щетки 19 ЭДС, наводимая в обмотке регулирующего ротора 6, выводится в нагрузку 16 через регулируемые сопротивления 20, величиной сопротивлений 20 управляет блок управления 21.On the main rotor 5 there is a three-phase winding 12, the terminals of which are connected to the contact rings 13, through the EMF brushes 14 induced in the three-
Ветроэлектрическая установка работает следующим образом.Wind power installation works as follows.
Вращение ветроколеса приводит к вращению основного ротора 5 и регулирующего ротора 6 в поле статора 2, которое создается обмоткой возбуждения 3, по которой протекает постоянный ток. В трехфазной обмотке 12 основного ротора 5 и трехфазной обмотке 17 регулирующего ротора 6 наводятся ЭДС, пропорциональные напряженности поля, с частотой, определяемой скоростью вращения и числом полюсов обмотки, напряжение и частота тока, подаваемые в нагрузку 16, измеряются блоком управления 21.The rotation of the wind wheel leads to the rotation of the main rotor 5 and the regulating rotor 6 in the field of the stator 2, which is created by the excitation winding 3, through which direct current flows. In the three-phase winding 12 of the main rotor 5 and the three-phase winding 17 of the control rotor 6, EMFs are proportional to the field strength with a frequency determined by the rotation speed and the number of winding poles, the voltage and current frequency supplied to the
Регулирование угла атаки лопасти 10 ветроколеса происходит благодаря повороту регулирующего ротора 6 относительно основного ротора 5 путем изменения сопротивления регулируемых сопротивлений 20, включенных в цепь обмотки 17 регулирующего ротора 6, при этом регулирующий ротор 6 проворачивается относительно основного ротора 5 за счет изменения момента регулирующего ротора 6, поворачивает коническую шестерню 7, которая поворачивает коническую шестерню 8, связанную с лопастью 10 ветроколеса, изменяя угол атаки лопасти.The angle of attack of the blades 10 of the wind wheel is controlled by turning the control rotor 6 relative to the main rotor 5 by changing the resistance of the
Регулирование нагрузки регулирующего ротора 6 осуществляется с помощью регулируемых сопротивлений 20, управляемых блоком управления 21. Трехфазная обмотка 17 регулирующего ротора 6 через регулируемые сопротивления 20 подключена к трехфазной обмотке 12 основного ротора 5 и нагрузке 16 через трансформаторы тока 15.The load regulation of the control rotor 6 is carried out by means of
При изменении частоты вращения ветроколеса изменяется частота тока в нагрузке 16, измеряемая трансформаторами тока 15, блок управления 21 изменяет величину управляемых сопротивлений 20, что приводит к изменению нагрузки регулирующего ротора 6, а следовательно, и к изменению угла атаки лопасти 10 ветроколеса, направленному на восстановление частоты вращения.When the rotational speed of the wind wheel changes, the current frequency in the
При изменении нагрузки происходит изменение частоты тока в трансформаторах тока 15 и изменение величины управляемых сопротивлений 20 блоком управления 21, что приводит к изменению нагрузки регулирующего ротора 6, направленное на восстановление частоты вращения путем поворота лопасти 10 ветроколеса.When the load changes, the current frequency changes in the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134666/06A RU2530194C2 (en) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134666/06A RU2530194C2 (en) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012134666A RU2012134666A (en) | 2014-02-20 |
RU2530194C2 true RU2530194C2 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=50113913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012134666/06A RU2530194C2 (en) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2530194C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732083C1 (en) * | 2017-03-03 | 2020-09-11 | Воббен Пропертиз Гмбх | Adjustment unit for adjusting by azimuth and/or for adjusting angle of attack of wind-driven power plant, corresponding adjustment apparatus with such adjustment unit, wind-driven power plant, method of adjusting rotor blade, method of tracking wind direction, as well as use of adjustment unit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2133375C1 (en) * | 1998-03-05 | 1999-07-20 | Красноярский государственный аграрный университет | Method for controlling windmill electric generating plant |
RU2312249C2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-12-10 | Андрей Владимирович Смирнов | Method of and device to control wind power generating plant |
-
2012
- 2012-08-13 RU RU2012134666/06A patent/RU2530194C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2133375C1 (en) * | 1998-03-05 | 1999-07-20 | Красноярский государственный аграрный университет | Method for controlling windmill electric generating plant |
RU2312249C2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-12-10 | Андрей Владимирович Смирнов | Method of and device to control wind power generating plant |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732083C1 (en) * | 2017-03-03 | 2020-09-11 | Воббен Пропертиз Гмбх | Adjustment unit for adjusting by azimuth and/or for adjusting angle of attack of wind-driven power plant, corresponding adjustment apparatus with such adjustment unit, wind-driven power plant, method of adjusting rotor blade, method of tracking wind direction, as well as use of adjustment unit |
US11092134B2 (en) | 2017-03-03 | 2021-08-17 | Wobben Properties Gmbh | Adjustment unit for azimuth adjustment and/or pitch adjustment of a wind turbine, and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012134666A (en) | 2014-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI551779B (en) | Wind power installation and method of operating a wind power installation | |
CN101169103B (en) | For running the method and apparatus of wind turbine | |
CN104662289B (en) | Method and apparatus for controlling wind turbine | |
ES2646016T3 (en) | Wind turbine control methods to improve energy production | |
CN103742362B (en) | Independent variable pitch control system and method for direct-drive permanent magnet wind generating set | |
WO2009132348A3 (en) | Wind driven power generator with moveable cam | |
CN107041149B (en) | Vertical wind power installation and method for operating such an installation | |
CA2797070A1 (en) | Lift-based vertical axis wind turbine | |
CA2644019A1 (en) | Wind power generator system and control method of the same | |
WO2012114487A1 (en) | Control device for wind turbine device, wind turbine device, and method for controlling wind turbine device | |
US20070286731A1 (en) | Wind power plant | |
RU2530194C2 (en) | Control method of wind-driven power plant, and device for its implementation | |
CN107191331A (en) | A kind of wireless pitch-controlled system of the vertical shaft fan of photovoltaic power supply | |
EP2957767B1 (en) | Methods and systems to operate a wind turbine | |
US8710687B2 (en) | Wind turbine | |
GB2459453A (en) | Aerodynamic overspeed limitation for wind turbine rotor(s) | |
TW201602456A (en) | Downwind type windturbine and method of stopping such windturbine | |
KR20130107959A (en) | Method for controlling a generator of wind turbine generator | |
KR101562384B1 (en) | A rudder and brake with wind power generator | |
WO2011158256A2 (en) | Self governing pitch control mechanism in vertical axis wind turbine | |
JP2016116305A (en) | Power generation system or wind power generation system | |
JP6574634B2 (en) | Vertical wind power generation system and control method in vertical wind power generation system | |
RU153893U1 (en) | WIND GENERATOR | |
WO2003019005A1 (en) | A wind turbine and rotor assembly | |
RU2543905C2 (en) | Wind-driven power plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150814 |