Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2350778C2 - Способ управления и регулирования ветроэнергетической установки - Google Patents

Способ управления и регулирования ветроэнергетической установки Download PDF

Info

Publication number
RU2350778C2
RU2350778C2 RU2006143319/06A RU2006143319A RU2350778C2 RU 2350778 C2 RU2350778 C2 RU 2350778C2 RU 2006143319/06 A RU2006143319/06 A RU 2006143319/06A RU 2006143319 A RU2006143319 A RU 2006143319A RU 2350778 C2 RU2350778 C2 RU 2350778C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
speed
installation
control device
rotor blade
Prior art date
Application number
RU2006143319/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006143319A (ru
Inventor
Эберхард ФОСС (DE)
Эберхард ФОСС
Original Assignee
НОРДЕКС ЭНЕРДЖИ ГмбХ
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 НОРДЕКС ЭНЕРДЖИ ГмбХ filed Critical НОРДЕКС ЭНЕРДЖИ ГмбХ
Publication of RU2006143319A publication Critical patent/RU2006143319A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2350778C2 publication Critical patent/RU2350778C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/024—Adjusting aerodynamic properties of the blades of individual blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0264—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for stopping; controlling in emergency situations
    • F03D7/0268—Parking or storm protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/101—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • F05B2270/3201—"cut-off" or "shut-down" wind speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/321—Wind directions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/329—Azimuth or yaw angle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к области энергетики и может использоваться в ветроэнергетических установках. Способ управления и регулирования ветроэнергетической установки с корпусом, регулируемым по азимутальному углу, с не менее чем одной лопастью ротора, поворотной относительно своей продольной оси, и агрегатом питания в режиме при скорости ветра, превышающей предварительно заданное значение скорости, причем способ имеет следующие этапы: устройство управления на основе измеренных значений (v) скорости ветра и направления ветра задает угловое положение, в которое должен быть установлен корпус, и угол или углы установки (т.е. поворота или наклона) для не менее чем одной лопасти ротора, если измеренная скорость ветра превышает предварительно заданное значение скорости (v1*, v2*), не менее одного азимутального привода, работающего от агрегата питания, переустанавливает корпус в угловое положение (α), заданное устройством управления, и не менее одного привода наклона, работающего от агрегата питания, устанавливает не менее одной лопасти ротора в угловое положение (φ), заданное устройством управления, причем не менее одной лопасти ротора вращается в установленном положении с частотой вращения в пределах предварительно заданного диапазона частоты вращения. Использование способа обеспечивает сокращение нагрузки на установку при высоких скоростях ветра, а также при возможном отключении электросети - дальнейшее энергоснабжение установки. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой и способу ее регулирования, а также к самой ветроэнергетической установке.
Уровень техники
Из DE 19532409 А1 известен способ эксплуатации ветроэнергетической установки, с помощью которого можно повышать производительность ветросиловой установки и одновременно ограничивать нагрузку при повышенных скоростях ветра. Для этого мощность ветросиловой установки, начиная с предварительно заданной скорости ветра, при которой происходит отключение (скорость на отключение), сбрасывается, а рабочая частота вращения ротора ветросиловой установки при этом ограничивается. У известной ветроэнергетической установки при достижении предельно допустимой скорости происходит не ее полное отключение, а принудительное сокращение рабочей частоты вращения ветросиловой установки, как только скорость набегающего потока выходит за пределы максимально допустимого значения скорости. В результате этого ветровая энергетическая установка продолжает работать в условиях сверх обычной «скорости на отключение» таким образом, что кривая изменения мощности удлиняется до повышенных скоростей ветра, а производительность по выработке энергии и сетевая совместимость ветросиловой установки улучшаются.
Из ЕР 1286049 А2 известна ветросиловая установка с лопастями ротора с регулируемым наклоном. Для ветроэнергетической установки предусмотрено стационарное «парковочное» положение, в котором нагрузка на ветросиловую установку сокращена. Ветросиловая установка стабилизируется в парковочном положении за счет активного регулирования углов поворота лопаток ротора. Если, например, вследствие турбулентности происходит выход лопасти ротора из парковочного положения, то за этим следует регулирующее воздействие, противодействующее выходу из этого положения. Для этого диапазон поворота лопастей ротора расширяется таким образом, что они могут генерировать крутящий момент, противоположный обычному направлению вращения ротора.
Из DE 10058076 C2 известен способ управления ветроэнергетической установкой, при котором в условиях скоростей, превышающих «скорость на отключение», корпус устанавливается в предварительно заданное положение по азимуту, причем одновременно лопасти ротора устанавливаются в свое флюгерное положение в соответствии с положением по азимуту. В частности, способ управления позволяет отказаться от использования азимутального тормоза и тормоза ротора таким образом, что набегающий поток ветра автоматически устанавливает подветренный ротор в позицию с наименьшим ветровым сопротивлением. В известном способе не используется принцип наведения лопастей ротора, установленных в свое флюгерное положение за счет установки по азимуту, относительно основного направления ветра.
В DE 19717059 С1 описана ветровая энергетическая установка с двумя парковочными положениями корпуса установки. В первом парковочном положении корпус установки устанавливается по ветру, лопасти ротора обдуваются со стороны задней грани. Во втором парковочном положении корпус установки поворачивается в подветренное положение к башне установки и лопасти ротора обдуваются со стороны передней грани. Во втором положении корпус механически не закреплен и следует за изменениями направления ветра.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положена задача создать способ управления ветроэнергетической установкой, который при высоких скоростях ветра сокращает нагрузку на ветроэнергетическую установку и при возможном отключении электрической сети обеспечивает дальнейшее энергоснабжение ветроэнергетической установки.
В соответствии с изобретением данная задача решена в способе с признаками согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты представлены в зависимых пунктах формулы.
Способ согласно изобретению относится к управлению ветроэнергетической установкой и ее регулированию, которая имеет корпус, не менее одной лопасти ротора и агрегат электропитания. Положение корпуса может регулироваться по его азимутальному углу. Лопасть ротора или каждая из нескольких лопастей ротора являются поворотными относительно своей продольной оси; этот поворот лопастей называется регулированием угла установки, т.е. наклона лопастей. В способе согласно изобретению для режима при сильном ветре устройство управления на основании результатов измерения скорости и данных о направлении ветра определяет угловое положение корпуса и один или несколько углов поворота (наклона) для по меньшей мере одной лопасти ротора, если измеренная скорость ветра превышает определенное значение скорости. В этом эксплуатационном режиме работы ветроэнергетической установки, далее именуемом внештатным режимом, устройство управления определяет, т.е. рассчитывает заданные значения (уставки) для угла установки по азимуту и угла установки наклона лопастей. Заданное значение угла устанавливается посредством азимутального привода и привода наклона, причем оба привода снабжаются от агрегата электропитания. Устройство управления задает величину устанавливаемого угла таким образом, чтобы по меньшей мере одна лопасть ротора вращалась со скоростью в пределах предварительно заданного диапазона частоты вращения. Изобретение исходит из того, что и в режиме работы согласно изобретению должно осуществляться дальнейшее вращение таким образом, чтобы при сильном ветре установка испытывала малые нагрузки и/или в дальнейшем могла вырабатывать энергию посредством вспомогательного генератора. Способ согласно изобретению имеет два существенных случая применения. В первом случае, при котором электропитание обеспечивается за счет электрической сети или иным образом, выбирается высокое заданное значение скорости, например в пределах значений скорости на отключение, таким образом, что при высоких скоростях ветра ветроэнергетическая установка выходит во внештатный режим. При этом ротор не останавливается, а может продолжать вращаться с малой частотой вращения. Во втором случае применения способа согласно изобретению имеется отключение, например обрыв, электрической сети или отказ соединения с нею таким образом, что вырабатываемая генератором электрическая энергия не может далее вводиться в сеть и невозможно дальнейшее длительное энергоснабжение потребителей в составе ветросиловой установки. В этом случае выбирается очень низкое заданное значение скорости с тем, чтобы способ согласно изобретению применялся даже в условиях штатных ветровых нагрузок. Здесь ветроэнергетическая установка будет вращаться со скоростью, лежащей в пределах предварительно заданного диапазона частоты вращения и, таким образом, во внештатном режиме генерировать необходимую для питания энергию.
В предпочтительном варианте осуществления устройство управления определяет не менее чем для одной лопасти ротора заданные значения (уставку) угла установки (т.е. наклона или поворота) в зависимости от расчетного азимутального угла и других величин, таких как, например, фактические значения частоты вращения, направления ветра, скорости ветра. При измеренном направлении ветра или при определенном главном направлении ветра в случае меняющихся направлений ветра угол установки лопасти определяется, по меньшей мере, с учетом уставки заданного азимутального угла и/или фактического значения частоты вращения.
В уже упоминавшемся выше варианте способа согласно изобретению энергоснабжение обеспечивается от электрической сети, с которой соединена ветроэнергетическая установка. В этом случае энергоснабжение для потребителей ветроэнергетической установки, таких как, например, устройство управления, приводы, измерительные датчики, средства коммуникации и т.п., обеспечивается в достаточной мере таким образом, что аварийное или вспомогательное электропитание не требуется. Переход во внештатный режим происходит тогда, когда превышается соответственно высокое заданное значение предварительно заданной скорости ветра, причем предварительно заданная скорость (v1*) приблизительно соответствует скорости на отключение ветроэнергетической установки.
Во втором варианте осуществления предусмотрен вспомогательный генератор, который выполнен с возможностью обеспечения энергоснабжения в предварительно заданном диапазоне частоты вращения во внештатном режиме, а его входной вал соединен с приводимым от ротора валом. При таком варианте осуществления способа согласно изобретению вспомогательный генератор извлекает необходимую для энергоснабжения электрическую мощность из вращения ротора во внештатном режиме. При этом предварительно заданный диапазон частоты вращения предпочтительно содержит низкие значения скорости по сравнению со штатным режимом работы ветроэнергетической установки. В качестве альтернативы предварительно заданный диапазон частоты вращения может также содержать значения скорости, имеющиеся при штатном режиме работы генератора в качестве вспомогательного генератора.
Предпочтительно вспомогательный генератор выполнен таким образом, что не менее одной части электрических потребителей в составе ветроэнергетической установки может длительное время обеспечиваться электропитанием за его счет.
При отключении электрической сети, соединенной с ветроэнергетической установкой, предпочтительно устанавливается низкое предварительно заданное значение скорости ветра с тем, чтобы вспомогательный генератор мог обеспечивать энергоснабжение по меньшей мере части потребителей в составе ветроэнергетической установки. При этом предварительно заданное значение приблизительно соответствует скорости на включение ветроэнергетической установки. Предпочтительно устройство управления определяет для по меньшей мере одной лопасти ротора заданное значение угла установки (наклон) в зависимости от потребной мощности подлежащих снабжению потребителей в составе ветроэнергетической установки.
Задача согласно изобретению также решается собственно с помощью самой ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка имеет корпус, по меньшей мере одну лопасть ротора и устройство управления. Угловое положение корпуса регулируется посредством по меньшей мере одного азимутального привода. Одна лопасть ротора или несколько лопастей ротора ветроэнергетической установки регулируются по своему угловому положению относительно продольной оси за счет привода или соответственно нескольких приводов наклона. На устройстве управления имеются результаты измерения силы ветра и направления ветра, которые могут обрабатываться этим устройством. При скорости ветра, превышающей предварительно заданное значение скорости ветра, приводы во внештатном режиме активируются таким образом, что корпус и не менее одной лопасти ротора устанавливаются в угловое положение, предварительно определенное устройством управления, предпочтительно по ветру, причем в установленном угловом положении не менее одной лопасти ротора вращается со скоростью, лежащей в пределах предварительно заданного диапазона частоты вращения. Предпочтительно ветроэнергетическая установка согласно изобретению оснащена электрическим генератором для работы в предварительно заданном диапазоне частоты вращения, который приводится в движение от не менее одной лопасти ротора и обеспечивает энергией по меньшей мере часть потребителей электричества, к которым, в частности, как минимум, относятся устройство управления, датчик параметров ветра, азимутальный привод и привод наклона.
Краткий перечень чертежей
Возможные варианты осуществления способа согласно изобретению поясняются ниже с помощью трех блок-схем. На блок-схемах показано следующее:
Фиг.1 показывает блок-схему для способа согласно изобретению, который при превышении предварительного заданного значения vi* скорости ветра обеспечивает переключение в контролируемый внештатный режим.
Фиг.2 показывает последовательность осуществления способа согласно изобретению, который при отключении электрической сети обеспечивает переключение в контролируемый внештатный режим.
Фиг.3 показывает способ управления, который как при превышении первой скорости ветра vi*, так и при отключении электрической сети обеспечивает переключение в контролируемый внештатный режим с тем, чтобы потребители в составе ветроэнергетической установки могли снабжаться энергией.
Осуществление изобретения
Сначала, ссылаясь на фиг.1, способ начинают выполнять на этапе 10. На последующем этапе 12 опроса устройство управления проверяет, не превышают ли измеренные значения скорости v предварительно заданное значение скорости ветра v1*. В отношении результата измерения скорости ветра речь может идти о мгновенном значении или об усредненном значении, рассчитанном с определенным интервалом времени, с тем чтобы можно было компенсировать кратковременные колебания скорости ветра. При этом предварительно заданное значение скорости ветра v1* предпочтительно находится на уровне обычной скорости на отключение ветроэнергетической установки, при которой штатный режим работы становится невозможным из-за большой силы ветра.
Если измеренное значение скорости ветра v превышает предварительно заданное предельное значение скорости ветра v1*, устройство управления на последующем этапе 14 рассчитывает заданное значение (уставку) для азимутального угла α_Soll и угол φ_Soll установки лопастей ротора. Предпочтительно для равномерного нагружения лопастей ротора все лопасти ротора перемещаются в одинаковое положение угла установки. При этом уставки α_Soll и φ_Soll рассчитываются таким образом, что ветроэнергетическая установка сбрасывает число оборотов вращения с фактического значения до более низкого значения после того, как на этапе 16 устройством управления будут установлены определенные уставки. После этого ветровая энергетическая установка вращается с более низким, однако предварительно заданным числом оборотов. На фиг.1 не показано регулирование, которое может быть предусмотрено для стабилизации предварительно заданной частоты вращения. Если значение частоты вращения, достигнутое за счет углов α и φ, выходит за верхний или нижний предел предварительно заданного интервала значений частоты вращения, то происходит регулирующее воздействие, вследствие которого частота вращения снова возвращается в пределы желаемого диапазона частоты вращения. Корпус установки при этом способе остается обращенным к ветру.
Особое преимущество способа, представленного на фиг.1, состоит в том, что за счет работы во внештатном режиме на пониженной частоте вращения ветровая энергетическая установка сохраняет устойчивость даже в штормовых условиях. Медленное вращение ротора предотвращает формирование напряжений и усилий под действием налетающего ветра или шторма, которые могут повредить ветровую энергетическую установку. Также и внезапно возникающие шквалы перестают быть критическими благодаря вращению лопастей ротора. Работа во внештатном режиме повышает устойчивость ветроэнергетической установки таким образом, что она может быть рассчитана соответствующим образом.
Фиг.2 показывает другой вариант применения контролируемого внештатного режима, при котором после начала выполнения способа на этапе 18 на этапе 20 опроса проверяется, имеется ли в распоряжении электрическая сеть, с которой ветроэнергетическая установка соединена для запитывания электрической энергией. Если электрическая сеть имеется в наличии, то управление или регулирование может быть продолжено на технологическом этапе 22, например, также с использованием представленного на фиг.1 способа, как это подробнее описывается ниже. Если имеется отключение электрической сети, на этапе 24 производится проверка с тем, чтобы определить, не превышает ли измеренное значение скорости ветра v предварительно заданное минимальное значение скорости v2*. При этом минимальная скорость v2* соразмеряется так, чтобы питание потребителей электричества в составе ветроэнергетической установки могло обеспечиваться вспомогательным генератором за счет энергии ветра. Если измеренное значение скорости ветра не превышает предварительно заданное минимальное значение скорости ветра, то на этапе 26 при отказе питания сети инициируются шаги, необходимые для обеспечения работы ветроэнергетической установки. Сюда можно отнести следующее: установка лопастей ротора во флюгерное положение, защита и перевод устройства управления в режим пониженной нагрузки, запуск источников аварийного питания и т.п.
Если же при отключении сети мощность, извлекаемая из энергии ветра, оказывается недостаточной для того, чтобы вспомогательный генератор, соединенный с ротором, мог вырабатывать достаточное количество энергии, то устройство управления на этапе 28 задает уставки для азимутального угла и угла установки лопастей с тем, чтобы ветроэнергетическая установка работала с частотой вращения, соответствующей требованиям вспомогательного генератора, после того как на этапе 30 будут установлены предварительно заданные углы α и φ. Использование приводимого от ротора электрического вспомогательного генератора при отключении сети позволяет ветроэнергетической установке обеспечить достаточное количество энергии для энергоснабжения потребителей электричества независимо от внешнего источника питания или подключенных вспомогательных агрегатов и, таким образом, длительное время сохранять свою функциональную пригодность.
Фиг.3 показывает особенно предпочтительную комбинацию обоих способов. В способе, представленном на фиг.3, после начала выполнения способа на этапе 32 сначала происходит опрос на этапе 34 с тем, чтобы определить, возможно ли энергоснабжение от электрической сети или же оно будет обеспечиваться за счет электрического тока, штатно вырабатываемого генератором.
Если в результате опроса на этапе 34 выясняется, что в распоряжении имеется достаточное количество энергии для электропитания, то на следующем этапе 36 проверяется, не превышает ли измеренное значение скорости ветра предварительно заданное значение v1*. Если такое превышение не обнаружено, то эта часть способа по ветви 38 возвращается в ее исходное положение на этап 32, а управление или регулирование ветроэнергетической установки для достижения максимальной мощности может осуществляться в штатном режиме (не представлено).
Если же измеренное значение скорости ветра v превышает предварительно определенное значение v1*, то на этапе 40 рассчитываются первые заданные значения (уставки) для азимутального угла и угла установки лопастей (α_Soll_1 и (φ_Soll_1). Эти углы задаются устройством управления таким образом, чтобы после установки углов на технологическом этапе 42 происходил сброс числа оборотов вращения ветроэнергетической установки до предварительно заданного значения частоты вращения. В случае сильного ветра (v>v1*) ветроэнергетическая установка переходит во внештатный режим, и за счет углов α_1 и φ_1 достигается устойчивая работа в этом режиме.
Если же при опросе 34 будет выявлено, что произошло отключение электрической сети, то на этапе 44 проверяется, достаточно ли большой является скорость ветра для того, чтобы обеспечить достаточную электрическую мощность, извлекаемую вспомогательным генератором. Если это не так, то аналогично способу согласно фиг.2 на этапе 46 принимаются соответствующие экстренные меры для обеспечения работы ветроэнергетической установки.
Если же в результате опроса 44 будет выявлено, что ветер является достаточно сильным (v>v2*) для того, чтобы генератор мог извлечь достаточную электрическую мощность для энергоснабжения ветроэнергетической установки, то на этапе 48 рассчитываются соответствующие уставки для азимутального угла и угла установки лопастей (α_Soll_2 и (φ_ Soll_2). После установки этих углов на технологическом этапе 50 вспомогательный генератор вырабатывает достаточную для работы ветроэнергетической установки электрическую мощность, не запитывая ее в сеть.
Простоты ради на представленных выше примерах контролируемый внештатный режим ветроэнергетической установки описан только для управления азимутальным углом и углом установки лопастей. При этом допускалось, что ветроэнергетическая установка по прошествии определенного периода времени переходит в предварительно заданный диапазон частоты вращения. Но она может быть также отрегулирована до предварительно заданного диапазона частоты вращения, например, путем измерения фактического значения частоты вращения и учета полученного результата при задании уставок для углов.

Claims (8)

1. Способ управления и регулирования ветроэнергетической установки, 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:
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 если
скорость ветра превышает скорость, при которой происходит включение установки и электросеть, связанная с ветроэнергетической установкой, вышла из строя или отключилась,
устройство управления на основе измеренных значений (v) 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,
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.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство управления определяет заданный угол или углы установки по меньшей мере одной лопасти ротора в зависимости от по меньшей мере расчетного азимутального угла и/или фактического значения частоты вращения.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предварительно заданный диапазон частоты вращения имеет более низкие частоты вращения по сравнению с штатным режимом эксплуатации установки.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предварительно заданный диапазон частоты вращения имеет частоты вращения, которые встречаются при штатном режиме эксплуатации установки.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного генератора предусмотрен генератор, предназначенный для работы в штатном режиме.
6. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что вспомогательный генератор выполнен с возможностью энергоснабжения по меньшей мере части потребителей электричества в составе ветроэнергетической установки, причем к этим потребителям относятся, по меньшей мере, устройство управления, датчик ветра, азимутальный привод и привод наклона.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что устройство управления определяет заданные значения угла поворота по меньшей мере одной лопасти ротора в зависимости от потребной мощности подлежащих снабжению потребителей электричества в составе ветроэнергетической установки.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанном эксплуатационном режиме осуществляют длительное вращение ротора.
RU2006143319/06A 2004-05-18 2005-05-04 Способ управления и регулирования ветроэнергетической установки RU2350778C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004024564.9 2004-05-18
DE102004024564A DE102004024564B4 (de) 2004-05-18 2004-05-18 Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006143319A RU2006143319A (ru) 2008-06-27
RU2350778C2 true RU2350778C2 (ru) 2009-03-27

Family

ID=34969837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006143319/06A RU2350778C2 (ru) 2004-05-18 2005-05-04 Способ управления и регулирования ветроэнергетической установки

Country Status (14)

Country Link
US (1) US7566982B2 (ru)
EP (1) EP1747375B1 (ru)
JP (1) JP4764422B2 (ru)
CN (1) CN101094985B (ru)
AT (1) ATE432415T1 (ru)
AU (1) AU2005248021B9 (ru)
BR (1) BRPI0511439A (ru)
CA (1) CA2568310C (ru)
DE (2) DE102004024564B4 (ru)
ES (1) ES2327546T3 (ru)
NO (1) NO20065703L (ru)
PL (1) PL1747375T3 (ru)
RU (1) RU2350778C2 (ru)
WO (1) WO2005116445A1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444646C1 (ru) * 2010-06-17 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его реализации
RU2468251C1 (ru) * 2011-07-07 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Способ регулирования ветроэнергетической установки и устройство для его реализации
RU2522256C1 (ru) * 2013-06-25 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") Способ управления ветроэнергетической установкой с двумя ветроколесами и устройство для его реализации
RU2563883C2 (ru) * 2010-11-23 2015-09-27 Воббен Пропертиз Гмбх Регулировочное устройство для регулирования угла установки роторной лопасти ветроэнергетической установки
RU2584630C2 (ru) * 2011-08-30 2016-05-20 Воббен Пропертиз Гмбх Способ эксплуатации ветроэнергетической установки
RU2743066C1 (ru) * 2017-09-20 2021-02-15 Воббен Пропертиз Гмбх Способ для регулирования работы ветроэнергетической установки в аварийном режиме, а также система управления и ветроэнергетическая установка
US11353004B2 (en) 2017-06-13 2022-06-07 Wobben Properties Gmbh Wind turbine comprising a gearless generator and a generator filter

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006001613B4 (de) * 2006-01-11 2008-01-31 Repower Systems Ag Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
DE102006054666B4 (de) 2006-11-17 2010-01-14 Repower Systems Ag Schwingungsdämpfung einer Windenergieanlage
DE102007006966A1 (de) * 2007-02-13 2008-08-14 Robert Bosch Gmbh Antriebseinrichtung zum Antreiben von mehreren Achsen
JP4914294B2 (ja) * 2007-06-05 2012-04-11 富士重工業株式会社 水平軸風車
US7861583B2 (en) * 2008-01-17 2011-01-04 General Electric Company Wind turbine anemometry compensation
DE102008012957A1 (de) * 2008-03-06 2009-09-10 Repower Systems Ag Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
US7719128B2 (en) * 2008-09-30 2010-05-18 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine during loss of grid power and changing wind conditions
CN101832230B (zh) * 2010-05-14 2012-08-29 广西银河风力发电有限公司 强风下风力发电机组的控制方法
US8035241B2 (en) * 2010-07-09 2011-10-11 General Electric Company Wind turbine, control system, and method for optimizing wind turbine power production
DE102011079344A1 (de) * 2011-07-18 2013-01-24 Repower Systems Se Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
DE102011122433A1 (de) * 2011-12-24 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Windkraftanlage
DE102012204239A1 (de) 2012-03-16 2013-09-19 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage
CN104797814B (zh) * 2012-11-27 2018-05-08 Abb 技术有限公司 用于运行能量设备和带有这样的能量设备的能量系统的方法
KR101454378B1 (ko) * 2013-10-16 2014-10-23 삼성중공업 주식회사 풍력발전기의 피치 시스템에 대한 고장 시 비상 제어 방법 및 이에 적용되는 장치
CN104847586B (zh) * 2015-01-23 2018-02-06 苏州市职业大学 一种用于风力发电机组的偏航控制系统
DE102015203841A1 (de) * 2015-03-04 2016-09-08 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DK3076011T3 (da) * 2015-03-31 2020-11-09 Siemens Gamesa Renewable Energy As Fremgangsmåde til drift af en vindmølle
US9926913B2 (en) * 2015-05-05 2018-03-27 General Electric Company System and method for remotely resetting a faulted wind turbine
US10697439B2 (en) * 2017-06-14 2020-06-30 General Electric Company Offset toggle method for wind turbine operation
DE102018129867A1 (de) 2018-11-27 2020-05-28 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage
DE102018009334A1 (de) * 2018-11-28 2020-05-28 Senvion Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Computerprogrammprodukt
CN113236485B (zh) * 2021-05-26 2022-06-21 李晓程 一种风电机组提高风能利用率的控制方法及其控制系统

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2742559C2 (de) * 1977-09-22 1979-06-13 Voith Getriebe Kg, 7920 Heidenheim Windenergie-Konverter
US4333018A (en) * 1977-11-21 1982-06-01 Ventus Energy Corp. Wind energy conversion system with reaction torque for power control
JPS61167482U (ru) * 1985-04-09 1986-10-17
AT391385B (de) * 1988-12-23 1990-09-25 Elin Union Ag Regelungs- u. steuerungssystem fuer eine windkraftanlage
DE19532409B4 (de) * 1995-09-01 2005-05-12 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und eine zugehörige Windenergieanlage
DE19644705A1 (de) * 1996-10-28 1998-04-30 Preussag Ag Vorrichtung zur Verstellung von Rotorblättern
DE19717059C1 (de) * 1997-04-23 1998-07-09 Aerodyn Eng Gmbh Verfahren zum Verbringen einer Windkraftanlage in eine Parkstellung
DE19731918B4 (de) * 1997-07-25 2005-12-22 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Windenergieanlage
DE10009472C2 (de) * 2000-02-28 2002-06-13 Norbert Hennchen Vorrichtung zum Verstellen der Anstellwinkel der auf einer Nabe einer Rotorwelle verdrehbar angeordneten Rotorblätter einer Windkraftanlage
DE10058076C2 (de) * 2000-11-23 2003-06-12 Aloys Wobben Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage
DE20020232U1 (de) * 2000-11-29 2002-01-17 Siemens AG, 80333 München Windkraftanlage mit Hilfsenergieeinrichtung zur Verstellung von Rotorblättern in einem Fehlerfall
DE10106208C2 (de) * 2001-02-10 2002-12-19 Aloys Wobben Windenergieanlage
DE10141098A1 (de) * 2001-08-22 2003-03-06 Gen Electric Windkraftanlage
BR0207714B1 (pt) * 2001-12-28 2011-05-17 turbina eólica do tipo contra o vento e método de operação da mesma.
US20070132247A1 (en) * 2003-03-03 2007-06-14 Stephen Galayda Electric power generation system
JP4102278B2 (ja) * 2003-03-19 2008-06-18 三菱電機株式会社 風力発電システム
DE202004009071U1 (de) 2004-05-18 2004-08-12 Nordex Energy Gmbh Windenergieanlage mit einem Hilfsgenerator
US7095129B2 (en) * 2004-06-30 2006-08-22 General Electric Company Methods and apparatus for rotor load control in wind turbines
US7394166B2 (en) * 2006-10-04 2008-07-01 General Electric Company Method, apparatus and computer program product for wind turbine start-up and operation without grid power

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444646C1 (ru) * 2010-06-17 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его реализации
RU2563883C2 (ru) * 2010-11-23 2015-09-27 Воббен Пропертиз Гмбх Регулировочное устройство для регулирования угла установки роторной лопасти ветроэнергетической установки
US9879652B2 (en) 2010-11-23 2018-01-30 Wobben Properties Gmbh Adjustment device for adjusting an angle of incidence of a rotor blade of a wind power plant
RU2468251C1 (ru) * 2011-07-07 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Способ регулирования ветроэнергетической установки и устройство для его реализации
RU2584630C2 (ru) * 2011-08-30 2016-05-20 Воббен Пропертиз Гмбх Способ эксплуатации ветроэнергетической установки
US9845790B2 (en) 2011-08-30 2017-12-19 Wobben Properties Gmbh Method for selectively operating a wind turbine in accordance with an operating mode
RU2522256C1 (ru) * 2013-06-25 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") Способ управления ветроэнергетической установкой с двумя ветроколесами и устройство для его реализации
US11353004B2 (en) 2017-06-13 2022-06-07 Wobben Properties Gmbh Wind turbine comprising a gearless generator and a generator filter
RU2743066C1 (ru) * 2017-09-20 2021-02-15 Воббен Пропертиз Гмбх Способ для регулирования работы ветроэнергетической установки в аварийном режиме, а также система управления и ветроэнергетическая установка

Also Published As

Publication number Publication date
CN101094985A (zh) 2007-12-26
AU2005248021B2 (en) 2008-11-13
AU2005248021B9 (en) 2009-05-14
DE102004024564A1 (de) 2005-12-15
ATE432415T1 (de) 2009-06-15
CA2568310A1 (en) 2005-12-08
JP2007538190A (ja) 2007-12-27
ES2327546T3 (es) 2009-10-30
DE502005007359D1 (de) 2009-07-09
JP4764422B2 (ja) 2011-09-07
EP1747375A1 (de) 2007-01-31
CN101094985B (zh) 2010-05-05
NO20065703L (no) 2006-12-11
PL1747375T3 (pl) 2009-12-31
EP1747375B1 (de) 2009-05-27
US20090079192A1 (en) 2009-03-26
US7566982B2 (en) 2009-07-28
DE102004024564B4 (de) 2006-03-30
WO2005116445A1 (de) 2005-12-08
BRPI0511439A (pt) 2007-12-26
CA2568310C (en) 2010-09-28
RU2006143319A (ru) 2008-06-27
AU2005248021A1 (en) 2005-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2350778C2 (ru) Способ управления и регулирования ветроэнергетической установки
US10066602B2 (en) Method for operating a wind turbine
EP2703643B1 (en) Wind power generation system, device using wind power generation system, and method for operating same
CA2644019A1 (en) Wind power generator system and control method of the same
US10502185B2 (en) Method for operating a wind turbine
AU2014257841B2 (en) Wind park and method for controlling a wind park
CN113272547A (zh) 待机模式中的风力涡轮机叶片的变桨控制
US11448188B2 (en) Power converter control and operation
KR20150019461A (ko) 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법
US10865775B2 (en) Method and device for operating wind turbines
KR102426858B1 (ko) 피치 제어 방식을 이용한 풍력 발전 장치
CN114945746A (zh) 待机模式下风力涡轮机叶片的桨距控制
EP3832129B1 (en) Wind power generator
AU2014200885A1 (en) Method for operating a wind turbine
JP2020051301A (ja) 風力発電装置

Legal Events

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

Effective date: 20130505