JP6630664B2 - 風力タービン制御 - Google Patents
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Description
本発明は、風力タービンの分野に関する。
風力タービンは、発電のための確立された手段である。一般的に、風力タービンは、複数のブレードを支持するロータを備える。ロータは、発電機を、直接的にまたはギアボックスを介して駆動するよう構成される。水平軸タービンでは、発電機のハウジング(このハウジングはナセルとも呼ばれる)とロータとはタワーによって支持される。ブレードが風に対向する向かい風タイプ(up-wind type)が最も一般的である。ヨー系が、ロータおよびブレードの向きを風向に対して許容可能制限内に維持する。タービン制御系が、ブレードを傾ける(ピッチする)ことによりロータのスピードおよび出力を制御する。ヨーおよびピッチの動きは、共にギアード電気モータによって動力を供給される。油圧シリンダもまた、ピッチの動きに動力を供給するために一般に用いられる。ナセルの頂部に、風速および風向を測定するための超音波式または機械式の機器が置かれる。大型の風力タービンについては、風の流れがロータ通過領域の全体にわたって一様ではない可能性があり、このためブレードを個別に傾ける能力が一般的である。
第1の態様によれば、
風力タービンを動的に制御する方法であって、
前記風力タービンは、複数のブレードを支持するロータと、前記ロータを支持する主軸受とを有し、
前記方法は、
前記主軸受の周のまわりの荷重プロファイルを検出することと、
検出された前記荷重プロファイルに基づいて制御信号を生成することと、
前記制御信号を用いて、前記主軸受の前記荷重プロファイルを動的に調節することと
を備える、方法が提供される。
前記方法は、さらに、
前記軸受の温度を検出することと、
前記検出された温度と組み合わせた検出された前記荷重プロファイルに応じ、前記荷重を動的に調節することと
を備えてもよい。
風力タービンを制御するためのアクティブ制御アセンブリであって、
前記風力タービンは、複数のブレードを支持するロータと、前記ロータをハウジングに回転可能に結合する主軸受とを有し、
前記アクティブ制御アセンブリは、
前記主軸受の荷重プロファイルを検出するよう構成される検出器と、
前記主軸受の、検出された前記荷重プロファイルに応じて前記ブレードの必要な調節を決定するよう構成され、かつ、制御信号を生成するよう構成される、プロセッサと、
前記制御信号を受け取るためのアクチュエーション機構であって、前記制御信号に依存して前記荷重プロファイルを調節するよう構成される、アクチュエーション機構と
を備える、アクティブ制御アセンブリが提供される。
風力タービンの主軸受の、検出された荷重プロファイルを受け取るための受信機と、
前記荷重プロファイルを調節するための制御信号を決定するためのプロセッサと、
前記主軸受の前記荷重プロファイルを動的に調節するための命令を送る送信機と、
を備える、コンピュータ装置が提供される。
過渡的でないコンピュータ可読符号を含むコンピュータプログラムであって、前記コンピュータ可読符号は、コンピュータ装置上で実行される時に、前記コンピュータ装置を上述のコンピュータ装置として動作させる、コンピュータ可読符号を含むコンピュータプログラムが提供される。
一般的に、風力タービンは、複数のブレードを支持するロータを備える。ロータは、発電機を、直接的にまたはギアボックスを介して駆動するよう構成される。静止したタワーが、ブレードと、ロータと、発電機と、動力伝達経路とのアセンブリを支持する。ブレードによって定義される平面が風向に垂直となるように、ブレードが風向に対向するのが好ましい。静止したタワーに対するロータおよびブレードの向きは、ヨー機構によって制御される。タービン制御系は、ブレードを傾ける(ピッチする)ことにより、ロータスピードを制御する。
S2.測定された荷重プロファイルは制御アルゴリズムに入力として送られ、制御アルゴリズムは入力に依存して制御信号を生成する。
S3.荷重プロファイルを調節するために、制御アルゴリズムがアクチュエータに信号を送る。
S1.ブレードが調節されている間、制御プロセスは荷重プロファイルを連続的に監視し、これによってステップS1に戻る。
Claims (21)
- 風力タービンを動的に制御する方法であって、
前記風力タービンは、複数のブレードを支持するロータと、前記ロータを支持する主軸受とを有し、
前記方法は、
前記主軸受の周のまわりの荷重プロファイルを検出することと、
検出された前記荷重プロファイルに基づいて制御信号を生成することと、
前記制御信号を用いて、前記主軸受の前記荷重プロファイルを動的に調節することを備え、
前記荷重プロファイルを検出することは、前記主軸受のまわりの複数箇所において歪みを検出すること、及び前記主軸受のまわりの連続的な荷重プロファイルを推定することを含み、
前記主軸受の前記荷重プロファイルを動的に調節することは、前記ロータによって加えられる力に加えて、少なくとも1つのピストンを用いて、前記主軸受に力を加えることを含む方法。 - 前記歪みは、前記主軸受のまわりの前記複数箇所において光ファイバセンサによって検出されることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、さらに、
前記主軸受の温度を検出することと、
前記検出された温度と組み合わせた検出された前記荷重プロファイルに応じ、荷重を動的に調節することと
を備える、請求項1または2に記載の方法。 - 前記荷重プロファイルを動的に調節することは、検出された前記荷重プロファイルに応じて前記風力タービンの前記ブレードの向きを調節することを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ブレードの前記向きを調節することは、前記ブレードのピッチ角を調節することを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記ブレードを調節することは、ヨー系を調節することを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記荷重プロファイルを調節することは、前記ロータによって加えられる力に加えて、前記主軸受に力を加えることを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記主軸受の検出された前記荷重プロファイルを、前記主軸受の状況を監視するためにメモリに記憶することをさらに備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 検出された前記荷重プロファイルを用いて前記風力タービンの状況を監視することをさらに備える、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記主軸受の前記荷重プロファイルを動的に調節することは、検出された前記荷重プロファイルを入力として用いる閉ループ制御プロセスを伴う、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 風力タービンを制御するためのアクティブ制御アセンブリであって、
前記風力タービンは、複数のブレードを支持するロータと、前記ロータをハウジングに回転可能に結合する主軸受とを有し、
前記アクティブ制御アセンブリは、
前記主軸受の荷重プロファイルを検出するよう構成される検出器と、
前記主軸受の、検出された前記荷重プロファイルに応じて前記ブレードの必要な調節を決定するよう構成され、かつ、制御信号を生成するよう構成される、プロセッサと、
前記制御信号を受け取るためのアクチュエーション機構であって、前記制御信号に依存して前記荷重プロファイルを調節するよう構成される、アクチュエーション機構とを備え、
前記荷重プロファイルを検出することは、前記主軸受のまわりの複数箇所において歪みを検出すること、及び前記主軸受のまわりの連続的な荷重プロファイルを推定することを含み、
前記アクチュエーション機構は、前記ロータによって加えられる力に加えて、前記主軸受に力を加えるよう構成される少なくとも1つのピストンを備える、アクティブ制御アセンブリ。 - 前記主軸受の温度プロファイルを検出するよう構成される温度センサをさらに備える、請求項11に記載のアクティブ制御アセンブリ。
- 前記検出器は光ファイバセンサを備える、請求項11または12に記載のアクティブ制御アセンブリ。
- 前記光ファイバセンサはブラッググレーティングを備える、請求項13に記載のアクティブ制御アセンブリ。
- 前記光ファイバセンサは、実質的に125μmの外径を有する、請求項13または14に記載のアクティブ制御アセンブリ。
- 前記光ファイバセンサは、前記主軸受の静止レースに埋め込まれる、請求項13〜15のいずれか一項に記載のアクティブ制御アセンブリ。
- 前記アクチュエーション機構は、前記ブレードのピッチ角を調節するよう構成される、請求項11〜15のいずれか一項に記載のアクティブ制御アセンブリ。
- 請求項11〜17のいずれか一項に記載のアクティブ制御アセンブリを備える風力タービン。
- 風力タービンの主軸受の、検出された荷重プロファイルを受け取るための受信機と、
前記荷重プロファイルを調節するための制御信号を決定するためのプロセッサと、
前記主軸受の前記荷重プロファイルを動的に調節するための命令を送る送信機と、を備え、
前記検出された荷重プロファイルは、前記主軸受のまわりにおける推定された連続的な荷重プロファイルであり、前記推定は前記主軸受のまわりの複数個所において検出された歪みに基づいており、
前記荷重プロファイルを調節することは、前記風力タービンのロータによって加えられる力に加えて、少なくとも1つのピストンを用いて前記主軸受に力を加えることを含む、コンピュータ装置。 - 過渡的でないコンピュータ可読符号を含むコンピュータプログラムであって、前記コンピュータ可読符号は、コンピュータ装置上で実行される時に、前記コンピュータ装置を請求項19に記載のコンピュータ装置として動作させる、コンピュータ可読符号を含むコンピュータプログラム。
- 過渡的でないコンピュータ可読媒体と、請求項20に記載のコンピュータプログラムとを備えるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラムは前記過渡的でないコンピュータ可読媒体に記憶される、コンピュータプログラム製品。
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