KR101410314B1 - 풍력 터빈용 블레이드 각도 제어 드라이브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브로서, 하나 이상의 전기 컨버터(13), 상기 컨버터(13)에 전기적으로 커플링되고 상기 컨버터(13)에 의해 피드(feed)되거나 피드될 수 있는 하나 이상의 전기 모터(20), 상기 컨버터(13)에 의해 상기 전기 모터(20)에 공급된 전기 출력 전류(IM)가 모니터링되거나 모니터링될 수 있으며 상기 컨버터(13)에 대한 부하의 상태가 전기 출력 전류(IM)에 따라 결정되거나 결정될 수 있는 하나 이상의 모니터링 유닛(26), 상기 컨버터(13)가 과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류(IM)가 공칭 전류(IN)로 감소되거나 감소될 수 있는 하나 이상의 전류 제한 유닛(30) - 상기 공칭 전류(IN)는 상기 컨버터(13)가 비-과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류(IM)로서 제공하거나 제공할 수 있는 피크 전류보다 작음 -, 및 활성화 가능한 하나 이상의 보조 유닛(28)을 포함한다. 활성화될 때 상기 하나 이상의 보조 유닛의 활성화에 의해 활성화 시점에서 상기 컨버터에 대한 부하의 상태에 관계없이 상기 피크 전류가 최대 가능한 출력 전류로서 제공되거나 제공될 수 있다.

Description

풍력 터빈용 블레이드 각도 제어 드라이브{BLADE ANGLE ADJUSTMENT DRIVE FOR A WIND TURBINE}
본 발명은 풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브로서, 하나 이상의 전기 컨버터, 상기 컨버터에 전기적으로 커플링되고 상기 컨버터에 의해 피드(feed)되거나 피드될 수 있는 하나 이상의 전기 모터, 상기 컨버터에 의해 상기 전기 모터에 공급된 전기 출력 전류가 모니터링되거나 모니터링될 수 있으며 상기 컨버터에 대한 부하의 상태가 전기 출력 전류에 따라 결정되거나 결정될 수 있는 하나 이상의 모니터링 유닛, 및 상기 컨버터가 과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류가 공칭 전류로 감소되거나 감소될 수 있는 하나 이상의 전류 제한 유닛을 가지고, 상기 공칭 전류는 상기 컨버터가 비-과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류로서 제공하거나 제공할 수 있는 피크 전류보다 작은 풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브에 관한 것이다. 본 발명은 또한 풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하는 방법에 관한 것이다.
DE 20 2005 012 040 U1는 인버터 및 링크 회로 유닛에 동시에 피드하기 위해 전압을 제한하는 정-전류 소스 수단을 가지며, 디커플링 부재 및 저장 배터리를 포함하는 어큐뮬레이터 저장 수단, 또는 링크-회로 커패시터를 포함하는 로터 블레이드들의 피치를 제어하기 위한 전기 장치를 개시한다. 정전류 소스를 나타내는 전류-전압은 전류 제한 수단에 의해 오직 주 공급이 방해된 경우에 또는 모터 상에 단기 고부하가 있는 경우 링크-회로 유닛이 요구되어 풍력 터빈의 로터로부터 피드백된 전기 에너지에 대한 싱크로서 작용하는 방식으로 설정된다.
DE 10 2006 009 127 A1은 피치가 피치 제어 장치에 의해 변경될 수 있는 로터 블레이드들을 가진 로터, 피치 제어를 위해 제공되는 피치 회로 및 비상작동 회로에 연결된 위치 포지셔닝 모터를 구비한 풍력 터빈을 개시하고, 상기 로터 블레이드들은 정상 모드에서 피치 제어에 의해 그리고 비상 모드에서 비상작동 회로에 의해 활성화되고, 그리고 비상작동 회로는 전기 에너지를 위한 저장 수단, 상기 포지셔닝 모터에 라인들을 연결하는 스위칭 장치, 보호 장치를 가진다. 보호 장치는 전기 파워가 포지셔닝 모터 내외로 흐르는지를 결정하도록 설계된 파워-흐름 검출기 모듈, 및 또한 상기 포지셔닝 모터에서 나온 파워의 흐름이 있으면 비상작동 회로에서 전압 및/또는 전류를 제한하도록 설계된 부하-셰딩 모듈(load-shedding module)을 포함한다.
풍력 터빈에서,컨버터들을 가진 드라이브들이 피치 드라이브 시스템으로서 사용되어서 로터 블레이드들의 위치를 제어한다. 드라이브 시스템들은 이경우에서 DC 컨버터 및 DC 모터(직렬-권선 모터, 분권(shunt-wound) 모터 또는 심지어 복권(compound-wound) 모터)를 포함하는 DC 기반으로, 그리고 (벡터-제어된 제어 시스템을 가지거나 가지지 않는) 주파수 컨버터 및 3상 모터(비동기식 모터 또는 동기식 모터)를 포함하는 AC 기반으로 모두 생산될 수 있다. DC 링크 회로를 가진 자가-정류 컨버터들에서, 저장 배터리 또는 커패시터는 전압 변동 또는 과도 전압 딥 동안 버퍼링을 위해 다이오드들에 의해 링크 회로에 커플링된다. 그러므로 필요한 에너지는 이런 상황에서 저장 배터리들로부터 얻어진다.
컨버터들의 용량을 수용하는 최대 전류가 초과되지 않도록 하기 위해, 전류 흐름이 모니터링된다. 컨버터의 허용된 전류 제한은 특히, 동적 피크 전류가 정의된 시간 동안 허용되도록 설계되고, 이러한 정의된 시간 후에 피크 전류보다 작은 공칭 전류로 감소된다.
DC 드라이브들을 사용하면 안전 위치(블레이드들의 날개가 있는 위치) 쪽으로 비상작동 이동을 위해 스위칭 접촉을 통해 저장 배터리에 직접 연결된다. 따라서, AC의 경우 컨버터는 안전 위치 쪽으로 필요한 비상작동 이동의 보장을 제공하도록 요구된다. 이러한 개념은 스위칭에 대한 필요가 면제되기 때문에 DC 드라이브들에 대해 유사한 방식으로 점점 사용되고 있다.
동적 피크 전류는 (실제 값 및 베이스 부하에 의존하여) 지정된 시간 동안, 컨버터들로부터 사용가능하고 이러한 시간은 베이스 부하가 없을 때 유효하다. 이후 설정되었던 연속 전류(공칭 전류)로 감소가 이루어진다. 이것의 레벨과 기간은 고정값들에서 사전설정된다. 또한, 전류의 모니터링은 소위 현재의 모니터링 소위 Ixt 계산에 의해 발생한다.
따라서, 적절한 베이스 부하 및 전류 드레인이 주어지면 컨버터가 오직 공칭 전류만을 허용하는 것이 발생할 수 있다. 부하 토크에 따라, 드라이브가 정지할 때까지 갈 수도 있는 요구된 속도에 모터가 도달할 수 없도록 영향 받을 수 있고, 이는 로터 블레이드 위치들에서 위험한 불균형을 초래할 수 있다. 이러한 예측 불가 상태에서, 비상작동 이동은 결국 주 모니터링 시스템에 의해 트리거된다.
따라서 본 발명의 기초가 되는 목적은 컨버터에 대해 베이스 부하가 있을 때조차 모터가 적절히 작동되는 것이 주로 보장될 수 있는 방식으로 처음의 단락에서 친절히 구체화된 것의 블레이드 피치 제어 드라이브를 개선하는 것이다.
이러한 목적은 제 1 항에 청구된 블레이드 피치 제어 드라이브에 의해 그리고 제 10 항에 의해 청구된 방법에 의해 본 발명과 일치하게 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선사항들이 종속항들에서 구체화된다.
본 발명에 따른 풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브는 하나 이상의 전기 컨버터, 상기 컨버터에 전기적으로 커플링되고 상기 컨버터에 의해 피드(feed)되거나 피드될 수 있는 하나 이상의 전기 모터, 상기 컨버터에 의해 상기 전기 모터에 공급된 전기 출력 전류가 모니터링되거나 모니터링될 수 있으며 상기 컨버터에 대한 부하의 상태가 전기 출력 전류에 따라 결정되거나 결정될 수 있는 하나 이상의 모니터링 유닛, 상기 컨버터가 과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류가 공칭 전류로 감소되거나 감소될 수 있는 하나 이상의 전류 제한 유닛, 및 활성화 가능한 하나 이상의 보조 유닛으로서 상기 하나 이상의 보조 유닛의 활성화에 의해 활성화 시점에서 상기 컨버터에 대한 부하의 상태에 관계없이 상기 피크 전류가 최대 가능한 출력 전류로서 제공되거나 제공될 수 있는 하나 이상의 보조 유닛을 가지고, 상기 공칭 전류는 상기 컨버터가 비-과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류로서 제공하거나 제공할 수 있는 피크 전류보다 작다. 특히, 피크 전류는 정의된 시구간 또는 하나 이상의 정의된 시구간 동안 활성화의 결과로서 최대 가능한 출력 전류로 제공될 수 있다.
보조 유닛의 활성화는 피크 전류가 특히 정의된 시구간 동안, 심지어 부하 상태로 인해 활성화가 존재하지 않는다면 더이상 제공될 수 없는 때, 또는 상기 정의된 시구간보다 더 짧은 시구간 동안만 이러한 방식으로 제공될 수 있을 때에도 여전히 제공되거나 제공될 수 있도록 보장한다. 따라서, 상기 보조 유닛없었다면 모터가 정지하였거나 감소된 속도로 작동되었을 많은 상황에서 모터가 적절히 계속 작동될 수 있다.
활성화는 컨버터에서 내부적으로 및/또는 외부적으로 발생할 수 있다. 외부적 활성화는 예를 들어 컨버터를 제어하는 제어 시스템, 블레이드 피치 제어 드라이브 및/또는 풍력 터빈에 의해 실행한다. 피크 전류는 바람직하게 공칭 전류의 1/2배 및/또는 최대 2배까지이다.
컨버터가 비-과부하 상태에 있을 때, 출력 전류는 전류 제한 유닛에 의해 바람직하게 피크 전류로 제한되거나 제한될 수 있다. 특히, 컨버터에 대한 부하의 상태가 상기 컨버터의 과부하 상태, 상기 컨버터의 무부하 상태(unloaded state) 및/또는 상기 컨버터의 부하 상태이지만 과부하가 아닌 상태를 나타낼 수 있다.
해당 시점에서 컨버터에 대한 부하의 상태를 나타내는 부하 신호가 상기 모니터링 유닛에 의해 결정되거나 결정될 수 있다. 특히, 임의의 시점에서의 부하 신호가 항상 부하 상태들 중 하나만을 나타낸다.
부하 신호의 값은 바람직하게 활성화의 결과로서 무부하 상태를 나타내는 값으로 리셋될 수 있다. 이러한 리셋은 특히 보조 유닛에 의해 수행된다. 부하 신호의 리셋은 특히 컨버터에 대한 부하의 이전 히스토리를 삭제하여서 바람직하게 특히 정의된 시구간에 상응하는 시구간 또는 하나 이상의 시구간 동안 피크 전류가 제공되거나 제공될 수 있게 한다. 컨버터에 대한 부하에 대해, 리셋된 경우 부하 신호는 바람직하게 블레이드 피치 제어 드라이브가 오직 방금전 스위치 온 되었던 상태를 나타낸다. 부하 신호의 리셋에 의해 컨버터에 대한 부하의 이전 히스토리를 고려하여 공칭 전류로 감소가 정상적으로 이루어져야 했었을 상황들에서 피크 전류가 제공되는 것이 가능하다.
부하 신호의 반복적인 리셋에 의해 야기된 컨버터에 대한 임의의 손상을 피하기 위해, 하한치는 바람직하게 연속적인 활성화들 사이의 시간의 간격 동안 설정된다. 2개의 바로 연속적인 활성화들 사이의 최소 시간 간격은 특히 적어도 하나 이상의 최소 구간이다.
부하 신호는 바람직하게 컨버터에 대해 존재하는 부하뿐만 아니라 컨버터에 대한 이전 부하에 좌우된다. 과부하 상태는 예를 들어 제 1 값을 나타내는 반면 무부하 상태는 예를들어 상기 제 1 값과 다르고 특히 상기 제 1 값보다 작은 제 2 값을 나타낸다. 따라서, 컨버터에 대한 베이스 부하에 따라, 부하 신호의 값은 제 1 값, 제 2 값 또는 제 1 값과 제 2 값 사이에 있는, 중간값으로 또한 지칭될 수 있는 제 3 값에 상응한다. 제 2 값은 바람직하게 0이다.
모니터링 유닛은 아날로그 및/또는 디지털 형태로 생산될 수 있다. 본 발명의 개선예에서, 모니터링 유닛은 출력 전류에 비례하는 전압이 인가되거나 인가될 수 있는 커패시터 및 저항기의 직렬 회로를 포함하고, 부하 신호는 상기 커패시터에 인가된 전압으로부터 형성된다. 이후 보조 유닛의 활성화는 예를 들어 커패시터의 방전의 결과로서 발생된다.
본 발명의 대안적인 개선예에서, 모니터링 유닛이 전체 또는 일부를 형성하는 디지털 컴퓨터가 제공된다. 본 발명의 실시예에서 컴퓨터는 출력 전류에 비례하는 전압이 인가되거나 인가될 수 있는 커패시터 및 저항기의 직렬 회로를 수치적으로 시뮬레이션하거나 시뮬레이션할 수 있고, 부하 신호는 커패시터에 인가된 전압으로부터 형성되고, 상기 전압은 컴퓨터에 의해 결정되거나 결정될 수 있다. 이 경우에서 출력 전류에 비례하는 전압 및 커패시터에 인가된 전압은 특히 상기 직렬 회로의 수치적 시뮬레이션으로부터의 수치 값들이다.
유닛들 각각은 전체적으로 또는 부분적으로 아날로그 및/또는 디지털 형태를 취할 수 있다. 보조 유닛 및/또는 전류 제한 유닛은 또한 바람직하게 전체적 또는 부분적으로 컴퓨터에 의해 형성된다.
그러나, 모니터링 유닛을 생산하기 위해 또한 사용될 수 있거나 수치적으로 시뮬레이션될 수 있는 것은 일부 다른 수치적 방법이나 일부 다른 전자 회로이며, 이 방법 또는 회로는 컨버터와 관련하여, 무부하 상태, 과부하 상태, 및 바람직하게 또한 적어도 하나의 중간 상태를 나타낼 수 있으며, 중간 상태는 특히 컨버터의 부하상태이나 과부하 상태가 아닌 상태를 나타내어서 바람직하게 컨버터의 상기 무부하 상태와 과부하 상태 사이에 놓인다.
전기 모터에 의해 로터-블레이드 축 상에 회전될 수 있는 전기 모터에 커플링된 하나 이상의 로터 블레이드가 바람직하게 제공된다. 전기 모터와 로터 블레이드 사이의 커플링은 바람직하게 기계적으로 수행된다.
본 발명은 또한 로터 허브 및 또한 로터-블레이드 축 상에서 회전될 수 있는 방식으로 상기 로터 허브 상에 각각 장착된 복수의 로터 블레이드들을 가지며 바람에 의해 구동되거나 구동될 수 있는 로터가 회전될 수 있도록 장착된 장착대를 가지며, 그리고 각각의 로터 블레이드에 대해 각각의 로터 블레이드가 상기 로터-블레이드 축 상에서 회전될 수 있는 본 발명에 따른 블레이드 피치 제어 드라이브를 가진 블레이드 피치 제어 시스템을 가지는 풍력 터빈에 관한 것이다. 이 경우에 각각의 로터 블레이드는 바람직하게 각 블레이드 피치 제어 드라이브의 전기 모터에 커플링된다. 블레이드 피치 제어 드라이브들의 각각은 이러한 연결로 설명되었던 모든 실시예들의 개선예들을 가질 수 있다.
로터 블레이드들의 수는 바람직하게 적어도 2개 또는 적어도 3개이다. 특히, 로터 블레이드들의 수는 3개이다. 로터-블레이드 축들의 각각은 로터 축에 대해 특히 직각으로 또는 경사지게 연장된다.
본 발명은 또한 풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 컨버터에 전기적으로 커플링된 하나 이상의 전기 모터가 상기 컨버터에 의해 피드되고, 상기 컨버터에 의해 상기 전기 모터에 공급된 전기 출력 전류가 모니터링되며 상기 컨버터에 대한 부하의 상태가 전기 출력 전류에 따라 결정되고, 상기 컨버터가 과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류가 공칭 전류로 감소되고, 상기 공칭 전류는 상기 컨버터가 비-과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류로서 제공하는 피크 전류보다 작고, 상기 피크 전류가 활성화 시점에서의 부하의 상태에 관계없이 활성화에 응답하여 최대 가능한 출력 전류로서 제공되는 풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 피크 전류는 정의된 시구간 또는 하나 이상의 정의된 시구간 동안 활성화에 응답하여 최대 가능한 출력 전류로서 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게 본 발명에 따른 블레이드 피치 제어 드라이브를 사용하여 실행되어서, 본 방법이 이러한 연결로 설명되었던 모든 실시예들의 개선예들을 가질 수 있게 한다. 최대 가능한 출력 전류로 제공되는 피크 전류의 특징은 필연적으로 실제로 출력 전류로서 흐르는 피크 전류가 될 필요는 없다. 그러나 이것이 그런 경우가 되는 것이 가능하다.
컨버터에 대한 부하의 상태는 바람직하게 컨버터의 과부하 상태, 컨버터의 무부하 상태 또는 부하 상태이지만 과부하가 아닌 상태(중간 상태)를 나타낸다. 해당 시점에서 컨버터에 대한 부하의 상태를 나타내는 부하 신호는 바람직하게 결정되고, 부하 신호의 값은 활성화에 의해 특히 무부하 상태를 나타내는 값으로 리셋된다.
본 발명의 개선예에서, 출력 전류에 비례하는 전압은 커패시터 및 저항기의 실제로 또는 수치적으로 시뮬레이션된 직렬 회로에 인가되고, 부하 신호는 상기 커패시터에 인가된 전압으로부터 형성된다.
컨버터가 과부하 상태에 있을 때 공칭 전류로 최대 가능한 출력 전류의 감소 또는 제한은 바람직하게 전류 제한 유닛에 의해 수행된다. 또한, 출력 전류 및 부하의 상태는 바람직하게 모니터링되고 또는 바꾸어 말하면 모니터링 유닛에 의해 결정된다. 무부하 상태로 부하 신호의 리셋은 바람직하게 보조 유닛에 의해 수행된다. 로터 블레이드는 바람직하게 전기 모터에 의해 로터-블레이드 축 상에서 회전된다.
본 발명은 바람직한 실시예 및 도면들을 참조하여 하기에 설명될 것이다.
도 1은 풍력 터빈의 개략도이고,
도 2는 블레이드 피치 제어 드라이브의 개략적인 블록 회로도이고,
도 3은 모니터링 유닛의 개략적인 블록 회로도이고,
도 4는 부하 신호의 개략적인 파형이고,
도 5는 모터 전류의 개략적인 파형이고,
도 6은 모니터링 유닛의 대안적인 형태의 개략도이고,
도 7은 풍력 터빈의 로터의 개략적인 정면도이다.
기초부(2) 상에 서 있고, 기계 나셀(machinery nacelle, 4)이 기초부(2)로부터의 원격 단부에 배열된 타워(3)를 포함하는 풍력 터빈(1)의 개략도가 도 1에 도시될 수 있다. 기계 나셀(4)은 장착대(지지부)(5)를 가지며, 장착대(지지부) 상에 로터 허브(7) 및 그에 연결된 복수의 로터 블레이드들(8, 9 및 10)을 포함하는 로터(6)가 회전가능하게 장착된다. 로터(6)는 기계 나셀(4)에 배열되고 지지부(5)에 고정된 전기 발전기에 기계적으로 커플링된다.
본 발명의 일 실시예에서, 블레이드 피치 제어 드라이브들(14)을 가진 블레이드 피치 제어 시스템(12)이 로터(6)에 배열되고, 블레이드 피치 제어 시스템(12)은 컨버터들(13)을 포함하고, 상기 컨버터들(13)에 의해 로터 블레이드들(8, 9 및 10)이 그들 각각의 종 축선들(로터-블레이드 축선들, 15, 16 및 17)(또한 도 7 참조) 상의 로터 허브(7)에 대해 회전될 수 있다. 로터는 바람(18)의 힘에 의해 로터 축(19) 상에서 회전한다.
도 7은 로터(6)의 개략적인 정면도이고, 따라서 3개의 로터 블레이드들(8, 9 및 10)을 볼 수 있다.
도 2는 로터-블레이드 피치 제어 시스템(12)의 블레이드 피치 제어 드라이브들(14) 중 하나의 개략적인 블록 회로도이고, 본 경우에서 DC 모터의 형태를 취한 전기 모터(20)가 전기 공급 시스템(21)에 연결되어 그로부터 피드되는 컨버터들(13) 중 하나에 전기적으로 커플링된다. 컨버터(13)는 또한 제어 시스템(22)에 연결되고 제어 시스템(22)에 의해 컨버터(13)가 제어된다. 컨버터(13)는 정류기(23), 커패시터(24)를 가진 링크 회로, 및 DC 전류 세터(current setter, 25)를 포함한다. 모터(20)는 로터 블레이드(8)에 기계적으로 커플링되고, 로터 블레이드(8)는 모터(20)에 의해 로터-블레이드 축(15) 상에서 회전될 수 있다.
도 3에서 보여질 수 있는 바와 같이, 컨버터(13)는 모니터링 유닛(26)을 포함하고, 모니터링 유닛(26)은 모터 전류(출력 전류)(IM)에 비례하는 전압(UM)이 인가되는 저항기(R) 및 커패시터(C)의 직렬 회로를 가지고, 상기 전압(UM)은 전류계(27)에 의해 결정된다. 커패시터(UC)에 인가된 전압(UC)은 컨버터(13)에 대한 부하를 나타내는 부하 신호를 형성한다. 방전 저항기(Re) 및 스위치(S)의 직렬 회로가 커패시터(C)와 병렬로 연결되고, 커패시터(C)가 스위치(C)의 패쇄에 의해 방전될 수 있다. 따라서 방전 저항기(Re) 및 스위치(S)의 회로는 추가 회로(28)를 형성하고 추가 회로(28)에 의해 커패시터(C)가 방전될 수 있고 따라서 부하 신호(UC)가 무부하 상태(unloaded state)로 리셋될 수 있다. 스위치(S)는 활성화 신호(29)에 의해 커패시터(C)를 방전하도록 폐쇄될 수 있고 예를 들어 릴레이 또는 트랜지스터의 형태를 취할 수 있다. 따라서 활성화 신호(29)는 보조 유닛(28)을 활성하도록 기능하고 특히 본 경우에서 제어 시스템(22)에 의해 방출되거나 방출될 수 있다. 저항기(Re)는 바람직하게 커패시터(C)의 방전이 빠르게 발생하게 할 수 있도록 낮은 레지스턴스이다. 대안적으로, 스위치(S)는 커패시터(C)와 병렬로 직접 연결되어서, 레지스터(Re)가 없을 수 있다.
시간(t)에 대해 부하 신호(UC)의 파형이 예시에 의해 도 4에 도시되며, U0는 시간(t0)에서 컨버터(13)의 무부하 상태를 나타낸다. 이러한 경우에서 모터 전류(IM)로서 연속적으로 흐르는 것은 허용된 최대 피크 전류(IS)이고, 따라서 커패시터(C)가 충전되도록 하고 전압(UC)이 상승하게 한다. 시간(t1)에서, 스위치(S)는 폐쇄되고 커패시터(C)가 방전되고, 따라서 부하 신호(UC)가 다시 무부하 상태(U0)에 접근한다. 따라서 피크 전류(IS)는 계속해서 흐르고, 이는 도 5로부터 보여질 수 있으며, 도 5에서 모터 전류(IM)의 파형이 시간(t)에 대해 도시된다. 스위칭 시간(t1)에서, 전압(UC)은 컨버터(13)의 부하 상태를 나타내는 값(U1)이다. 값(U1)은 컨버터(13)의 무부하 상태 동안 값(U0)과 컨버터의 과부하상태를 나타내는 값(U2) 사이에 있다. 따라서 값(UB)이 나타내는 컨버터(13)의 허용된 부하 상태에 대한 결과는 U0 ≤ UB < U2이고, 컨버터(13)가 상기 허용된 부하 상태에서 피크 전류(IS)를 제공할 수 있다. 컨버터(13)의 과부하 상태를 나타내는 임계값 전압(U2)은 도 4에 도시된다.
스위치(S)가 시간(t1)에 폐쇄되지 않고, 피크 전류가 계속해서 흐름에 따라, 따라서 전압(UC)이 시간(t2)에서 임계값(U2)(도 4에서 점선으로 도시됨)에 도달한다는 것을 따르는 것이 가정될 수 있고, 이는 출력 전류(IM)에 있어서 피크 전류(IS)보다 적은 공칭 전류(IN)(도 5에서 점선으로 도시)로 즉각적인 감소를 가져온다. 모터 전류(IM)의 공칭 전류(IN)로의 이러한 감소는 도 3에서 개략적으로 도시된 전류 제한 유닛(30)에 의해 수행된다. 모니터링 유닛(26), 보조 유닛(28) 및 전류 제한 유닛(30)은 도 2에서 블록(34) 내로 개략적으로 결합된다.
도 6에서 모니터링 유닛(26)의 대안적인 구현이 도시되며, 이는 이 경우에서 디지털 컴퓨터(31)로 형성된다. 전류계(27)에 의해 결정된 전압(UM)은 아날로그-대-디지털 컨버터(32)에서 디지털화되어 디지털 컴퓨터(31)에 의해 프로세싱된다. 이 경우에서 모니터링 유닛(26)은 디지털 컴퓨터에서 실행되는 프로그램으로서 수치 형태로 구현되고, 따라서 부하 신호(UC)는 메모리(33)에 저장된 값이다. 부하 신호(UC)의 재설정은 특히 예를 들어 0인 값(U0)에 의해 부하 신호(UC) 값으로 할당된 메모리(33)에서 위치를 덮어씀으로써 구현될 수 있다. 보조 유닛(28)은 또한 디지털 컴퓨터(31)에서 실행되는 프로그램의 일부로 구현될 수 있다. 컨버터(13)에 과부하가 감지되는 경우(UC ≥ U2) 디지털 컴퓨터(31)는 적절한 방식으로 전류 제한 유닛(30)을 활성화한다.
1 풍력 터빈
2 기초부(Foundation)
3 타워
4 기계 나셀
5 지지부/장착대
6 로터
7 로터 허브
8 로터 블레이드
9 로터 블레이드
10 로터 블레이드
11 전기 발전기
12 블레이드 피치 제어 시스템
13 컨버터
14 블레이드 피치 제어 드라이브
15 블레이드 축
16 블레이드 축
17 블레이드 축
18 바람
19 로터 축
20 전기 모터
21 전기 시스템, 바람직하게 AC 전기 시스템
22 제어 시스템
23 정류기
24 링크-회로 커패시터
25 DC 전류 세터
26 모니터링 유닛
27 전류계
28 보조 유닛
29 활성화 신호
30 전류 제한 유닛
31 디지털 컴퓨터
32 아날로그-대-디지털 컨버터
33 메모리
34 복수의 유닛들을 포함하는 블록
R 저항기
Re 방전 저항기
C 커패시터
IM 모터 전류
UM 모터 전류에 비례하는 전압
UC 부하 신호
U0 무부하 상태(unloaded state)에 대한 전압
U1 스위칭 시간에서 전압
U2 임계값, 과부하 상태에 대한 전압
S 스위치
t0 시작 시간
t1 스위칭 시간
t2 과부하 시간
IS 피크 전류
IN 공칭 전류

Claims (15)

  1. 풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브로서,
    - 하나 이상의 전기 컨버터(13),
    - 상기 컨버터(13)에 전기적으로 커플링되고 상기 컨버터(13)에 의해 피드(feed)될 수 있는 하나 이상의 전기 모터(20),
    - 상기 컨버터(13)에 의해 상기 전기 모터(20)에 공급된 전기 출력 전류(IM)를 모니터링할 수 있으며, 이에 따라 상기 컨버터(13)에 대한 부하의 상태를 결정할 수 있는 하나 이상의 모니터링 유닛(26),
    - 상기 컨버터(13)가 과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류(IM)를 공칭 전류(IN)로 감소시킬 수 있는 하나 이상의 전류 제한 유닛(30)을 가지고,
    상기 공칭 전류(IN)는 상기 컨버터(13)가 비-과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류(IM)로서 제공할 수 있는 피크 전류보다 작은, 풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브에 있어서,
    - 활성화 가능한 하나 이상의 보조 유닛(28)으로서 상기 하나 이상의 보조 유닛의 활성화에 의해 활성화 시점에서 상기 컨버터에 대한 부하의 상태에 관계없이 상기 피크 전류가 최대 가능한 출력 전류로서 제공될 수 있는 하나 이상의 보조 유닛(28)을 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피크 전류가 정의된 시구간 동안 활성화의 결과로서 최대 가능한 출력 전류로서 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 컨버터(13)가 비-과부하 상태에 있을 때 상기 최대 가능한 출력 전류(IM)가 상기 전류 제한 유닛(30)에 의해 상기 피크 전류(IS)로 제한될 수 있는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 컨버터(13)에 대한 부하의 상태가 상기 컨버터(13)의 과부하 상태, 상기 컨버터(13)의 무부하 상태 및 상기 컨버터(13)의 부하 상태이지만 과부하가 아닌 상태 중 하나 이상을 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    - 해당 시점에서(at the time) 컨버터(13)에 대한 부하의 상태를 나타내는 부하 신호(UC)가 상기 모니터링 유닛(26)에 의해 결정될 수 있고,
    - 상기 부하 신호(UC)의 값이 상기 보조 유닛(28)에 의해 무부하 상태를 나타내는 값으로 리셋될 수 있는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛(26)은 상기 출력 전류(IM)에 비례하는 전압(UM)이 인가될 수 있는 커패시터(C) 및 저항기(R)의 직렬 회로를 포함하고, 상기 부하 신호(UC)가 상기 커패시터(C)에 인가된 전압으로부터 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 모니터링 유닛(26)의 전체 또는 부분을 형성하며 상기 출력 전류(IM)에 비례하는 전압(UM)이 인가될 수 있는 커패시터(C) 및 저항기(R)의 직렬 회로를 수치적으로 시뮬레이션할 수 있는 디지털 컴퓨터(31)를 특징으로 하고, 상기 디지털 컴퓨터(31)에서 상기 부하 신호(UC)가 상기 커패시터(C)에 인가된 전압으로부터 형성될 수 있고, 상기 커패시터(C)에 인가된 전압은 상기 컴퓨터(31)에 의해 결정될 수 있는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보조 유닛(28) 및 전류 제한 유닛(30) 중 하나 이상이 전체적으로 또는 부분적으로 상기 컴퓨터(31)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 모터(20)에 기계적으로 커플링되고 상기 전기 모터(20)에 의해 로터-블레이드 축(15) 상에서 회전할 수 있는 하나 이상의 로터 블레이드(8)를 특징으로 하는
    풍력 터빈용 블레이드 피치 제어 드라이브.
  10. 풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법으로서,
    - 상기 컨버터(13)에 전기적으로 커플링된 하나 이상의 전기 모터(20)가 상기 컨버터(13)에 의해 피드(feed)되고,
    - 상기 컨버터(13)에 의해 상기 전기 모터(20)에 공급된 전기 출력 전류(IM)가 모니터링되며 이에 따라 상기 컨버터(13)에 대한 부하의 상태가 결정되고,
    - 상기 컨버터(13)가 과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류(IM)가 공칭 전류(IN)로 감소되고, 상기 공칭 전류(IN)는 상기 컨버터(13)가 비-과부하 상태에 있을 때 최대 가능한 출력 전류(IM)로서 제공하는 피크 전류(IS)보다 작은 풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 피크 전류가 활성화 시점에서의 부하의 상태에 관계없이 활성화에 응답하여 최대 가능한 출력 전류로서 제공되는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 피크 전류(IS)가 정의된 시구간 동안 활성화의 결과로서 최대 가능한 출력 전류로서 제공되는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 컨버터(13)에 대한 부하의 상태가 상기 컨버터(13)의 과부하 상태, 상기 컨버터(13)의 무부하 상태 또는 상기 컨버터(13)의 부하 상태이지만 과부하가 아닌 상태를 나타내는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    - 해당 시점에서 컨버터(13)에 대한 부하의 상태를 나타내는 부하 신호(UC)가 결정되고,
    - 상기 부하 신호(UC)의 값이 상기 활성화에 의해 무부하 상태를 나타내는 값으로 리셋되는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 출력 전류(IM)에 비례하는 전압(UM)이 커패시터(C) 및 저항기(R)의 실제 또는 수치적으로 시뮬레이션된 직렬 회로에 인가되고, 상기 부하 신호(UC)가 상기 커패시터(C)에 인가된 전압으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는
    풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    로터 블레이드(8)가 상기 전기 모터(20)에 의해 로터-블레이드 축(15)상에서 회전되는
    풍력 터빈의 블레이드 피치 제어 드라이브의 컨버터를 제어하기 위한 방법.
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