風車的控制裝置和控制方法
2023-06-02 21:30:06
專利名稱：風車的控制裝置和控制方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電用的風車的控制，特別是涉及由警報引起的停止運轉時序時的控制。
背景技術：
圖1是表示風力發電裝置所使用的螺旋槳型風車的結構例的側視圖。風車11具有相對地面進行固定的支柱12和由支柱12的上部支承的機艙13。機艙13的一端安裝有旋翼轂14。旋翼轂14上安裝有多個風車葉片15。風車葉片15通常是三個，在本說明書中，雖然對具有三個風車葉片15的結構進行了說明，但是，在不同個數的風車葉片15的情況下，也能夠適用於本說明書的說明。控制部16根據風的狀況，進行風車葉片15的翼傾角的控制，以得到規定的轉速和輸出。另外，在警報檢測等時，進行停止運轉控制，風車葉片15 的翼傾角急速地關閉，以使風車11快速地停止。在由外部要因而偏離通常條件的情況下，風車必須在到其外部主要原因消失為止的期間停止。例如，風速在超過規定條件的情況下、溫度、溼度、系統的頻率的變動超過規定的基準的情況下，電壓在產生異常的情況下、地震等引起的振動的情況下等，檢測這些情況，應答發出警報的傳感器，為了安全而使風車停止。風車如下所述那樣地被停止。在風車的通常運轉中，風車將風力轉換為電力。產生的電力被轉換為與系統電力和頻率等的特性相同的電力，在多個風車所屬的風力發電廠進行整體匯集，並且與系統的電源連接。在運行中，一產生任何的警報，應答表示其警報的信號，開始由為了完全停止風車的風力發電功能的一連串的控制構成的停止運轉時序。在停止運轉時序中，對風車的轉動給予制動力的制動機構進行動作，開始進行傾斜順槳的動作，傾斜從良好狀態側向順槳位置動作。其動作的結果，風車的轉速逐漸降低。在風車的轉速低於規定的基準時，風車從風力發電廠的電力系統被斷開而解列。風車被解列，其傾斜以成為順槳位置的狀態使停止運轉結束。在專利文獻1中記載有，系統電壓降低，或者在系統側的電力轉換器中，在產生過電流的情況下的風力發電系統的控制方法。專利文獻1 (日本)特開2008-283747號公報但是，在上述的專利文獻1的方法中，在對風力發電廠的風車產生警報時，該風車被控制進入停止運轉時序而進行解列，並且暫時停止。由外部要因而引起的輕微的警報等的臨時性的警報情況具有以下的情況在停止運轉時序中，警報的主要原因消除，並且解除警報。這樣的情況下，風車的停止運轉時序一旦結束後，警報自動復位，進行風車的啟動，但是存在風車停止時間長的問題。
發明內容
本發明就是為了解決上述問題的發明，本發明的目的在於，提供一種能夠抑制風車的停止運轉所引起的運轉率降低的控制裝置和控制方法。為了達到上述的目的，本發明提供以下的方案。本發明的第一方案的風車的控制裝置具有警報取得部，其取得表示警報的信號； 停止運轉時序存儲部，其將從風車的順槳開始到停止的一連串動作作為停止運轉時序進行存儲；停止運轉開始部，其應答表示警報的信號，開始停止運轉時序；進行恢復控制的恢復部，其在停止運轉時序中途解除警報時，中止停止運轉時序並且進行控制，以使風車葉片的傾角成為良好的狀態。這樣，通過中止停止運轉時序並且控制葉片的傾角恢復良好的狀態，與直到停止運轉結束一直運行並且進行復位以後的開始風車的啟動的現有技術相比，能夠縮短風車的停止時間。在上述方案的風車的控制裝置中，優選的是，在恢復控制中，在風車解列時，在葉片的傾角以接近良好的狀態開始控制後，風車的轉速在超過規定的併入基準時，使風車併入。在上述方案的其它方面的風車的控制裝置中，優選的是，停止運轉時序為開始風車的順槳，接著，風車的轉速若低於規定的基準，則使風車解列，接著停止風車的控制。本發明的第二方案的風車的控制方法，其具有取得表示警報信號的步驟；開始停止運轉時序的步驟，其表示應答表示警報的信號並且從風車的順槳開始到停止的一連串動作；進行恢復控制的步驟，其在停止運轉時序中途解除警報時，中止停止運轉時序並且進行控制，以使風車葉片的傾角成為良好的狀態。在上述的方案的風車的控制方法中，優選的是，在恢復控制中，在風車解列時，在葉片的傾角以接近良好的狀態開始控制後，風車的轉速在超過規定的併入基準時，使風車併入。在上述的方案的其它方面的風車的控制方法中，優選的是，停止運轉時序開始風車的順槳，接著，風車的轉速若低於規定的基準，則使風車解列，接著停止風車。根據本發明，能夠縮短由風車的停止運轉所引起的風車停止時間，有效抑制風力發電廠的運轉效率的降低。
圖1是風車的外觀；圖2是現有風車狀態的轉變圖；圖3表示本發明實施形態的風車的控制裝置；圖4是本發明的實施形態的風車狀態的狀態轉變圖；圖5是本發明實施形態的從停止運轉到警報解除後的運轉恢復的閾值和時序流程；圖6是表示本發明實施形態的包含從警報產生到警報解除期間的前後的運轉控制元素的時間變化規則的時序圖。
具體實施例方式以下，參考附圖對本發明的警報要因解除時的風車的控制裝置和控制方法的實施形態進行說明。本發明實施形態的控制裝置和控制方法能夠適用於圖1所示例的結構的風車。首先說明用於說明本發明的現有的風車的啟動和恢復時的控制的一個例子。圖2是現有風車狀態的轉變圖。風車從停止並且脫離控制的狀態(SlOl)向待機狀態(S102)轉變。當接受啟動指令的信號時，風車啟動(S103)。在啟動中，當基於外部主要原因的檢測結果產生表示輕微的警報的警報信號時，風車進入停止運轉時序(105)。當風車的啟動正常進行時，風車的傾斜朝向良好狀態側驅動運轉(S104)。在啟動中，當基於外部主要原因的檢測結果產生表示警報的警報信號時，風車進入停止運轉時序(105)。在停止運行中產生警報信號時，在停止運行結束後，風車進入待機狀態(S102)，等待啟動的指令。對輕微的警報等的臨時性的警報來說，如果消除警報的主要原因，則能夠使風車再運轉。因此，能夠更加減少風車的停止時間並且提高運轉率。圖3表示如上述那樣地能夠提高運轉率的本發明實施形態的風車的控制裝置。搭載於風車11的控制部16的控制裝置1具有警報取得部2、停止運轉時序存儲部3、停止運轉開始部4和恢復部5，這些部分是CPU讀取存儲於存貯裝置的程序並且進行執行的功能塊。警報取得部2取得表示警報的信號，應答該警報信號而生成指令風車停止運轉的信號。 在本實施形態中，在產生短時間能夠恢復的輕微的外部主要原因時，產生警報信號。停止運轉時序存儲部3存儲對停止運轉進行的指令的信號進行應答並且執行停止運轉時序(或解脫(卜U W )時序)。停止運轉時序像如下所述那樣地進行通常運轉時的風車被控制為，將其葉片的傾斜控制成為能夠最有效將風力轉換為力矩的良好狀態側。利用風力使風車轉動，風車的發電機利用其轉動產生電力。其電力轉換為與系統電源相同的電力。風力發電廠所屬的多個風車之中的進行通常的運轉的風車併入風力發電廠的電力系統，其電力由風力發電廠整體匯集並且與系統電源連接。當停止運轉時序開始時，開始進行順槳，傾斜被控制為朝向順槳的角度，伴隨著順槳的進行，風車的轉速降低。還有，像如下所述的那樣，給予風車制動力。風車具有對其轉動給予制動力的液壓系統。通常運轉時向液壓系統提供電力。利用該電力控制電磁閥使液壓制動處於開放狀態，成為制動無效的狀態。解列後，對其液壓系統提供的電力被斷開。當停止向電磁閥供給電力時，儲存器的油向制動器提供，而使液壓制動成為有效的狀態，一定的制動力施加給風車的轉動。停止運轉時序開始部4預先存儲第一次轉速的基準值，當風車的轉速低於規定的基準時，就進行解列，該解列將該風車的發電機的電力系統從風力發電廠的風車組生成的電力系統中斷開。另外像這樣的控制，當停止運轉時序開始時也有採用立即解列的控制的情況。進行解列，風車在利用液壓制動使轉動被抑制的狀態下，進行轉動或者停止。該轉動在被抑制的狀態下成為轉動或者停止的狀態是後述的圖4的Sl等所提到的「停止」，是風車的發電機從控制系統和電力系統斷開的狀態。停止運轉時序存儲部3存儲上述例子的停止運轉的順序。若警報取得部2取得警報信號，則停止運轉時序開始部4應答警報信號並且開始停止運轉時序。控制裝置1基於停止運轉時序存儲部3的信息，自動地按順序進行風車的從順槳開始到停止的一連串的動作。恢復部5在停止運轉時序中途解除所述警報時，中止停止運轉時序並且進行恢復控制。圖5表示恢復部5的動作。在停止運轉中，恢復部5監視警報信號的狀態(S10)。在沒有消除警報要因的期間，恢復部進行待機處理(SllNO)。當消除警報了要因時(SllYES)， 停止傾斜的順槳。在該時刻，也可以開始進行將傾斜向良好狀態側移動的控制(S12)。當風車的發電機併入系統的情況通過併入/解列標誌進行識別時(S13YES)，恢復部5使風車向運轉狀態轉變(S14)。當風車的發電機從系統的解列的情況通過併入/解列標誌進行識別時(S13N0)， 恢復部5使風車向啟動狀態轉變(S15)，傾斜朝向良好狀態側控制(S16)。由此，風車的轉速逐漸上升。風車的轉速直到達到規定的併入轉速為止，恢復部5進行待機處理(S17N0)。 當風車的轉速達到併入的轉速時(S17YES)，恢復部5使風車併入系統(S18)。通過該控制結束向運轉狀態的轉變(S19)。接著，參照圖4的狀態轉變圖和圖6的時序圖，說明本實施形態的控制。在該例子中，當警報發生時，風車立即解列。風車從停止狀態(Si)到待機狀態(Si》轉變，還有啟動 (S3)並且成為運轉狀態(S4)的控制是與圖2中進行說明的參考例相同。另外，停止運轉結束後，與在警報被解除的情況相同，如圖4的路線Pl所示，被控制為待機狀態(S》。在圖6 中，表示從時刻to到tl的運轉狀態。在該狀態下，警報信號沒有輸出。傾角取為良好狀態側的角度。轉速根據風力被大致確定。向用於制動風車的緊急電磁閥供電，被控制為沒有施加制動力的狀態。風車接受風力並且產生力矩，發電機將該力矩轉換為電力。在圖6的時刻tl，產生停電等的警報信號，圖3的警報取得部2取得警報信號。停止運轉開始部4將警報信號作為觸發脈衝，而開始停止運轉時序(SO。風車立即被從風力發電廠的電力系統解列。傾角被控制為朝向順槳側。還有，通過將緊急電磁閥從電源斷開， 使緊急制動動作，向風車的轉動給予制動力。其結果，轉速逐漸降低。在時刻t2，當在執行停止運轉時序期間解除警報時，通過圖4的路線P2向啟動狀態(S； )進行控制。恢復部5中斷停止運轉時序進入啟動時序。在啟動時序中，向緊急電磁閥供電，使制動停止。葉片的傾斜被控制而朝向良好狀態側。風車的轉速逐漸上升。在時刻t3，當轉速超過規定的基準(併入轉速)時，恢復部5使風車併入風力發電廠的電力系統，風車成為運轉狀態(S4)。上述的例子是指在警報時立即進行解列的情況，但是，在警報時，轉速低於規定的基準之後而進行的解列控制中，風車在解列之前存在警報被解除的情況。在該情況下，恢復部5經由圖4的路線P3使風車轉變為運轉狀態(S4)。通過上述說明的控制，例如，即使對在人沒有持續監視的風車來說，也能夠在警報時高速自動地進行再啟動。還有，通過在通常的停止運轉時序中追加恢復處理，而能夠實現，所以，能夠容易地進行導入。另外，由於是沒有必要利用無停電電源裝置的控制，所以， 能夠避免PLC (程序邏輯控制器)的啟動不良問題等的風險。以上是參照實施形態對本發明進行了說明，但是，上述實施形態並不限制本發明。 能夠對上述的實施形態進行各種各樣的改變。例如，能夠使上述的實施形態相互之間進行組合。附圖標記說明1控制裝置2警報取得部
3停止運轉時序存儲部
4停止運轉開始部
5恢復部
11風車
12支柱
13機艙
14旋翼轂
15風車葉片
16控制部
權利要求
1.一種風車的控制裝置，其具有警報取得部，其取得表示警報的信號；停止運轉時序存儲部，其將從風車的順槳開始到停止的一連串動作作為停止運轉時序進行存儲；停止運轉開始部，其應答表示所述警報的信號，開始所述停止運轉時序；進行恢復控制的恢復部，其在所述停止運轉時序中途解除所述警報時，中止所述停止運轉時序並且進行控制，以使所述風車葉片的傾角成為良好的狀態。
2.根據權利要求1所述的風車的控制裝置，其特徵在於，在所述恢復控制中，在所述風車解列時，在所述葉片的傾角以接近良好的狀態開始控制後，所述風車的轉速在超過規定的併入標準時，使所述風車併入。
3.根據權利要求1或2所述的風車的控制裝置，其特徵在於，所述停止運轉時序是如下所述動作開始所述風車的順槳，接著所述風車的轉速若低於規定的基準，則使所述風車解列，接著停止所述風車的控制。
4.一種風車的控制方法，其具有取得表示警報的信號的步驟；開始停止運轉時序的步驟，其表示應答表示所述警報的信號並且從風車的順槳開始到停止的一連串動作；進行恢復控制的步驟，其在所述停止運轉時序中途解除所述警報時，中止所述停止運轉時序並且進行控制，以使所述風車的葉片傾角成為良好的狀態。
5.根據權利要求4所述的風車的控制方法，其特徵在於，還有如下所述的步驟在所述恢復控制中，在所述風車解列時，在所述葉片的傾角以接近良好的狀態開始控制後，所述風車的轉速在超過規定的併入基準時，使所述風車併入。
6.根據權利要求4或5所述的風車的控制方法，其特徵在於，所述停止運轉時序是開始所述風車的順槳，接著，所述風車的轉速若低於規定的基準，則使所述風車解列，接著停止所述風車的控制。
全文摘要
一種風車的控制裝置和控制方法，以往應答由外部要因產生的警報信號，啟動停止運轉時序，即使解除了警報要因，該停止運轉時序運行直到風車停止才結束運行，該停止運轉時序表示從風車的順槳開始到停止的一連串動作，然而，本發明在停止運轉時序中途解除警報時，中止停止運轉時序，進行傾斜控制的恢復控制運轉，以使風車葉片的傾角成為良好的狀態。通過這樣的控制，能夠縮短風車的停止運轉中的風車停止時間，抑制風力發電廠的運轉效率的降低。
文檔編號F03D7/04GK102356235SQ20108000334
公開日2012年2月15日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者馬場滿也 申請人:三菱重工業株式會社