JP2004523692A - 風力発電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、風力発電装置を制御する方法と、とくにこの方法を実行するための風力発電装置とに関するものである。風力発電装置は、長い間、一般に知られており、近年、環境に優しいエネルギ生成器として広く用いられている。ここで、このような装置が天候の影響を受けるのはごく自然の成り行きである。風力発電装置における重大な問題の１つは水分であり、電気系統を備えた風力発電装置は水分に対して実質的に保護されなければならない。本発明の目的は、水に起因して生じるこのような危険性（risk）を除去することである。風力発電装置を制御する方法は、発電機の温度と、風力発電装置の周囲の空気の温度とを検出するステップと、温度差を求めるステップと、発電機の温度が周囲の空気の温度より低いときに発電機を加熱するステップとを含むことを特徴とする。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置（wind power installation）を制御する方法と、とくにこの方法を実行するための風力発電装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、長い間、一般に知られており、近年、環境に優しいエネルギ生成器として広く用いられている。
【０００３】
ここで、このような装置が天候の影響を受けるのはごく自然の成り行きである。風力発電装置における重大な問題の１つは水分（水蒸気）であり、電気系統を備えた風力発電装置は水分に対して実質的に保護されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような装置は、水分の侵入を高い信頼性で回避するために密封することはできない。このため、水分は、キャビネットなどのさらなる封入手段によって装置の一部から隔離されなければならない。しかしながら、このような封入手段を、とくに発電機などの重い金属部品を備えた風力発電装置のポッドの領域に設けることは不可能である。
【０００５】
しかし、他方では、例えばそれらが夜間に冷却され、この後、装置の周囲の領域の温度が上昇したときに大きな問題となるのは、まさにこの大きな質量である。
【０００６】
暖かい空気は冷たい空気よりも多くの水分を含むことができるので、装置が停止状態にあるときには、水分を多く含む暖かい空気がポッド内に入り、まだ冷たい発電機と接触する。この後、水分は発電機にたまり、凝縮して水となるが、このような水はこの後大量に発生する。
【０００７】
これは、リング発電機を備えた風力発電装置においては、とくに問題となる。この場合、水は発電機内に入り、この後発電機が運転を開始し、励起電力が供給されたときに、かなりのダメージを与える結果となる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、水に起因して生じるこのような危険性（risk）を除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、次のステップを含む、この明細書の冒頭（opening part）に記載された種類の方法によって達成される。
ａ） 発電機の温度と、風力発電装置の周囲の空気の温度とを検出するステップ。
ｂ） 温度差を求めるステップ。
ｃ） 発電機の温度が周囲の空気の温度より低いときに発電機を加熱するステップ。
【００１０】
さらに、この目的は、次の装置を有する、この明細書の冒頭に記載された種類の風力発電装置によって達成される。
・ ステータを短絡（short-circuiting）させるための装置。
・ 発電機の温度及び周囲の空気の温度を検出するための少なくとも２つの温度検出器と、温度を比較するための装置とを備えた制御器。これにより制御器は、温度差に基づいて、発電機のステータを短絡させることができ、かつロータに、あらかじめ決められた励起電流（exciter current）を作用させることができる。
【００１１】
上記構造に対して代替的に又は補助的に、風力発電装置のポッド内、例えば発電機の一部又はその他の電気的に敏感な（electrically sensitive）部品に、水蒸気及び／又は凝縮水のセンサを配置してもよい。このセンサは、そこに生じる水蒸気又は凝縮水を検出するための手段である。このセンサによって検出された値は、制御装置内で処理される。そして、測定された水蒸気及び／又は凝縮水の値が、あらかじめ決められた値より高いときには、この出願（application）に記載された手段を備えた風力発電装置の発電機の加熱、又は風力発電装置のその他の部分の加熱が実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
図１は、ステータ１０及びロータ１２を備えた発電機を示す、非常に単純化された図である。ステータ１０は、通常の操作において、電気エネルギを取り出す（take off）ことができる接続端子を有している。ロータ１２はまた、これにより励起電流が供給される接続端子も有している。
【００１３】
ステータ１０の接続端子間には、制御装置２０によって駆動され、ステータの接続を短絡させる接点が設けられている。制御装置２０は、発電機（この場合はステータ）の温度と風力発電装置の周囲の温度とを、２つの温度センサ２２、２４により検出する。
【００１４】
センサ２２で検出されるステータの温度が、センサ２４によって検出される周囲の温度より低ければ、ステータの接続端子間の接点は閉じられ、これにより短絡が生じる。
【００１５】
この後、ロータ１２には、その接続端子により励起電流が供給される。発電機のステータ内に誘起（induce）される電力は、ロータ１２に供給される励起電流の大きさ（magnitude）によって影響を受けることができる。
【００１６】
ステータが短絡されたときには、ステータの電圧は非常に低い。この状態においては、非常に大きい電流（短絡電流）が流れ、これはステータ内に相応のジュール熱を生じさせる結果となる。一般に、発電機は、ジュール熱によって昇温され、これにより水分（moisture）が蒸発する。したがって、本発明においては、凝縮水の生成もまた、測定技術を伴ったモニタリングにより、最適な発電機のハウジング内に登録（register）される。この場合、風力発電装置は（運転開始モード）、実質的に無電圧の加熱モードで自動的に運転を開始し、これにより発電機内に滞留している水分が蒸発する結果となる。このため、風力発電装置のポッド内への水分の侵入は可及的に少なくなり、ポッドのハウジング全体が防水構造となる。これにより、水分などの導電性物質の侵入が外部の被覆（ポッド上の）により防止される。
【００１７】
本発明の好ましい発展形においては、風力発電装置が通常モードに切り替わる前に、すなわちステータの短絡が停止されて装置に通常の励起電力が供給される前に、発電機の温度が周囲の空気の温度よりもあらかじめ決められた量だけ高くなるまで発電機の加熱が続行される。
【００１８】
図２は、代替的な実施の形態に係る、ステータ１０及びロータ１２を備えた発電機を示している。
この実施の形態においては、ステータ１０及びロータ１２の上に、周縁部に均一に分布している加熱抵抗１４が配置されている。ここで、制御器２０（図示せず）が発電機のステータ１０と周囲の空気との間の温度差を検出すれば、加熱抵抗１４が通電され、これにより発電機が昇温される。発電機内の水分が蒸発し、あらかじめ決められた時間の後、又はステータ１０及びロータ１２の温度と周囲の空気の温度との間の温度差があらかじめ決められた値に達したときに、通常の操作が行なわれる。
【００１９】
発電機のためだけでなく、風力発電装置の内部の電気的に検出可能な部品のためにも特別の加熱手段を設けることができる。このような加熱手段は発電機の加熱と同様に、普通のやり方で制御される。すなわち、加熱されるべき部品が外部の周囲の温度より低い温度になっているとき加熱効果が生じ、これにより電気部品への水分の堆積が防止される。
【００２０】
さらに、発電機又は周囲の空気の温度の検出に対して代替的に又は補助的に、１つ（又はこれより多い）水分／凝縮水センサを設けることも可能である。このセンサは、発電機（又はその他の敏感な部品）に配置され、発電機に堆積した水分及び／又は凝縮水を検出する。もしこのセンサが制御装置に接続されれば、センサで測定される凝縮水が所定の値を超えたときに発電機の加熱が自動的に開始される。
【００２１】
最後に、発電機又はその他の電気的に敏感な部品に水分の堆積が生じるといった問題が比較的頻繁に起こる場合は、さらなる蒸発促進手段を設けることもできる。発電機又はその他の電気的に敏感な部品の迅速な乾燥を促進するために、ブロアを設けることも可能である。このブロアは、ヘアードライヤのように機能し、乾燥させるべき各部品に加熱された空気を供給する。このようにして、例えば、新たな（fresh）空気を供給するために風力発電装置に通常設けられるブロアは、加熱手段の下流側にも配置されることができる。これにより、供給される新たな空気は、加熱状態となって発電機のポッドの内部に入る。これにより、電気的に敏感な部品、例えば発電機への湿った空気の堆積が防止される。
【００２２】
本願発明はまた、風力発電装置の発電機又はその他の電気部品に形成される水分（水分の堆積）を任意の可能な仕様で検出することも含んでいる。これはまた、特定の検出可能な領域で、電流がその表面で生じるかどうかを測定することにより実行されることができる。これは、水分の堆積が生じたときにのみ可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】発電機のステータ及びロータの単純化された図である。
【図２】代替的な実施の形態における発電機のステータ及びロータを示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０ ステータ、１２ ロータ、１４ 加熱用抵抗、２０ 制御装置、２２ センサ、２４ センサ。

Claims (10)

1. 発電機の温度と、風力発電装置の周囲の空気の温度とを検出するステップと、
   温度差を求めるステップと、
   発電機の温度が周囲の空気の温度より低いときに発電機を加熱するステップとを含むことを特徴とする風力発電装置を制御する方法。
2. 発電機のステータを短絡させるステップと、
   発電機のロータに、あらかじめ決めることができる励起電流を供給するステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. あらかじめ決められた量だけ発電機の温度が周囲の温度より高くなるまで、発電機の加熱を、あらかじめ決められた時間実施することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. とくに請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法を実行するための風力発電装置であって、
   少なくとも２つの温度検出器が設けられ、１つの検出器が風力発電装置の発電機の温度又は風力発電装置のその他の部分の温度を検出し、もう１つの温度検出器が風力発電装置の周囲の温度を検出するようになっていることを特徴とするとともに、
   ２つの温度検出器の温度値を比較する比較器が設けられ、２つの記録された温度に温度差が生じ、風力発電装置内の発電機又はその他の部品の温度が周囲の空気の温度より低いときには、風力発電装置の発電機又はその他の部品の加熱が実行するようになっていることを特徴とする風力発電装置。
5. とくに請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法を実行するための風力発電装置であって、
   電気エネルギを生成するための発電機を含んでいて、
   ステータを短絡させるための装置と、
   発電機の温度及び周囲の空気の温度を検出するための少なくとも２つの温度検出器と、上記温度を比較して温度差に基づいて発電機の加熱を制御することができる装置とを有する制御器とを含んでいることを特徴とする風力発電装置。
6. 発電機の温度が発電機のポッド内の温度又は周囲の空気の温度よりあらかじめ決められた値だけ低いときに、発電機の加熱を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
7. とくに請求項１〜３のいずれか１つ又は請求項６に記載の方法を実行するための風力発電装置であって、
   電気エネルギを生成するための発電機を含んでいて、
   風力発電装置内の発電機又はその他の電気的に敏感な部品を加熱するための装置と、
   発電機の温度及び周囲の空気の温度を検出するための少なくとも２つの温度検出器と、上記温度を比較して温度差に基づいて発電機の加熱を制御することができる装置とを有する制御器とを含んでいることを特徴とする風力発電装置。
8. 風力発電装置の発電機の一部又はその他の電気的に敏感な部品への水分の堆積を測定又は検出するステップと、
   水分の堆積が、あらかじめ決められた値より多いときには、発電機を加熱するステップとを含んでいることを特徴とする風力発電装置を制御する方法。
9. 発電機のステータを短絡させるステップと、
   発電機のロータに、あらかじめ決めることができる励起電流を供給するステップとを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. とくに請求項１〜３のいずれか１つ、請求項６、請求項８又は請求項９に記載の方法を実行するための風力発電装置であって、
    風力発電装置内に生じる水分及び／又は水分の堆積を測定又は検出するための手段が設けられていて、
    上記手段が、とくに、風力発電装置の発電機の一部又は風力発電装置のその他の電気的に敏感な部品での水分及び／又は水分の堆積を検出し、
    測定された水分及び／又は水分の堆積の値が、あらかじめ決められた値を超えたときに、風力発電装置の発電機又はその他の部品の加熱を実行するようになっていることを特徴とする風力発電装置。

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