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JP2014529280A - Renewable energy power generator and method of operating the same - Google Patents

Renewable energy power generator and method of operating the same Download PDF

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JP2014529280A
JP2014529280A JP2014504871A JP2014504871A JP2014529280A JP 2014529280 A JP2014529280 A JP 2014529280A JP 2014504871 A JP2014504871 A JP 2014504871A JP 2014504871 A JP2014504871 A JP 2014504871A JP 2014529280 A JP2014529280 A JP 2014529280A
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Abstract

再生エネルギー型発電装置(例えば風力発電装置)は、ロータに連結された回転シャフトによって駆動される油圧ポンプと、電力系統に電力を供給するための発電機を駆動する油圧モータとを含む油圧トランスミッションを備えている。前記トランスミッションコントローラは、例えば事故による発電機端子電圧の低下または油圧モータの界磁強度の降下に起因して発生する発電機の脱調を防止するために、前記油圧モータにより生成されるトルクを制限するためのトルクリミッタを含んでいる。前記再生エネルギー型発電装置は、電力系統に直接的に接続された前記発電機であっても、運転時の脱調のリスクを回避可能であるという効果を有する。【選択図】 図1A regenerative energy power generator (for example, a wind power generator) includes a hydraulic transmission that includes a hydraulic pump that is driven by a rotating shaft coupled to a rotor, and a hydraulic motor that drives a generator for supplying power to an electric power system. I have. The transmission controller limits the torque generated by the hydraulic motor, for example, to prevent the generator from stepping out due to a decrease in generator terminal voltage or a decrease in field strength of the hydraulic motor due to an accident. A torque limiter is included. The renewable energy type power generation apparatus has an effect that it is possible to avoid the risk of step-out during operation even if the generator is directly connected to an electric power system. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、再生エネルギー源からエネルギーを受け取るように構成され、且つ、油圧トランスミッションによって駆動されて電力系統へ電力を供給する少なくとも一つの発電機を備える再生エネルギー型発電装置の分野に関する。再生エネルギー型発電装置として、例えば、風からのエネルギーを受け取る風力発電装置、あるいは潮流からのエネルギーを受け取る潮流発電装置等が挙げられる。   The present invention relates to the field of renewable energy generators configured to receive energy from a renewable energy source and comprising at least one generator that is driven by a hydraulic transmission to supply power to a power system. Examples of the regenerative energy type power generator include a wind power generator that receives energy from wind or a tidal power generator that receives energy from tidal current.

国際公開第2011/147996号及び国際公開第2011/147997号(Caldwell他)には、油圧トランスミッションによって駆動され、系統へ電力供給するための発電機を用いるタービン発電機が開示されている。回転シャフトは、ブレードを有するロータを介して風からエネルギーを受け取って、油圧ポンプを駆動する。該油圧ポンプは、低圧マニホールドから作動油を受け取って、高圧マニホールドへ圧油を供給する。
少なくとも一つの油圧モータは、高圧マニホールドから圧油を受け取って、この圧油のエネルギーによってシャフトを介して発電機を駆動するようになっている。
WO 2011/147996 and WO 2011/147997 (Caldwell et al.) Disclose turbine generators that use a generator driven by a hydraulic transmission to supply power to the system. The rotating shaft receives energy from the wind via a rotor having blades and drives a hydraulic pump. The hydraulic pump receives hydraulic oil from the low pressure manifold and supplies pressure oil to the high pressure manifold.
At least one hydraulic motor receives pressure oil from the high pressure manifold, and drives the generator through the shaft by the energy of the pressure oil.

油圧ポンプ及び油圧モータは、それぞれ、可変容量型であり、油圧ポンプ及びモータの押しのけ容積は、発電機を最適化するために制御される。発電の高効率化のためには、風速に応じて最適トルクが変化するようにロータブレードのトルクを制御することが重要である。これは、油圧ポンプの押しのけ容積の制御および高圧マニホールドの圧力の制御によって実行される。油圧モータの押しのけ容積は、発電機へ適用されるトルクを制限するために制御される。   The hydraulic pump and the hydraulic motor are variable displacement types, respectively, and the displacement volume of the hydraulic pump and the motor is controlled to optimize the generator. In order to increase the efficiency of power generation, it is important to control the torque of the rotor blade so that the optimum torque changes according to the wind speed. This is done by controlling the displacement of the hydraulic pump and the pressure of the high pressure manifold. The displacement of the hydraulic motor is controlled to limit the torque applied to the generator.

系統への電力供給に際しては、電力変換器を介さずに電力系統へ連系可能な同期発電機が好適に用いられる。同期発電機を用いれば、電力損失が低減し、発電機効率の向上が図れる。特に、同期発電機のロータは、電力系統の周波数で正確に回転するようになっている。例えば、4極数(4-pole)発電機および50Hzの系統において、ロータは1500rpmで回転する。原動機から発電機ロータに作用するトルクによって、磁気トルクが原動機トルクに一致するまで負荷角(ロータと、固定子巻線からの回転磁界との間の位相角)を増加させる。一定の端子電圧と界磁電流によって、負荷角とトルクとの間の関係は略正弦波となる。発電機トルクは、発電機ロータの界磁回路を介した界磁電流及び端子電圧に比例する。回転磁界の強さは、発電機の最大吸収トルクを決定する。トルクが最大吸収トルク値(負荷角90°)を超えて増加した場合、発電機は脱調が発生する。これは、発電機に著しく損傷を与える事象であり、回避する必要がある。   When supplying power to the system, a synchronous generator that can be connected to the power system without using a power converter is preferably used. If a synchronous generator is used, power loss can be reduced and generator efficiency can be improved. In particular, the rotor of the synchronous generator rotates accurately at the frequency of the power system. For example, in a 4-pole generator and a 50 Hz system, the rotor rotates at 1500 rpm. The torque acting on the generator rotor from the prime mover increases the load angle (phase angle between the rotor and the rotating magnetic field from the stator windings) until the magnetic torque matches the prime mover torque. Due to the constant terminal voltage and field current, the relationship between the load angle and the torque is approximately a sine wave. The generator torque is proportional to the field current and terminal voltage through the generator rotor field circuit. The strength of the rotating magnetic field determines the maximum absorption torque of the generator. If the torque increases beyond the maximum absorption torque value (load angle 90 °), the generator will step out. This is an event that significantly damages the generator and must be avoided.

例えば、落雷、強風による電源導体間の放電、あるいは、絶縁破壊や他の電気的又は機械的な不具合に起因した電気機器の回路電流における短絡によって、電力系統の事故が発生することがある。殆どの場合、事故が発生した時、端子電圧は0に低下し、電流は急激に増加する。このような事象が発生した場合、抵抗トルクは、例えば数ミリ秒程度といった極めて短時間の間に低下する。原動力によってロータの駆動は維持されるので、ロータはすぐに同期速度を超えて、脱調(pole slip)が瞬時に発生する可能性がある。   For example, a power system accident may occur due to a lightning strike, a discharge between power supply conductors caused by a strong wind, or a short circuit in a circuit current of an electrical device due to dielectric breakdown or other electrical or mechanical failure. In most cases, when an accident occurs, the terminal voltage drops to 0 and the current increases rapidly. When such an event occurs, the resistance torque decreases in a very short time, for example, about several milliseconds. Since the drive of the rotor is maintained by the driving force, the rotor can quickly exceed the synchronous speed, and a pole slip can occur instantaneously.

さらに、特に調整機器が誤設定された場合においては、電力系統事故が発生していない周囲においても脱調が発生する可能性がある。例えば、発電装置は、一般的に同期発電機および自動電圧調整器を含んでいる。この調整器は、発電機の出力電圧または力率を調節するために、発電機の界磁電流を変化させるものである。電圧の制御モードの設定において、端子電圧が高く且つ発電機が高出力で動作しているとき、調整器は、界磁電流を低下させることによって、ロータとステータの間の電磁結合が極めて弱く、結果的に発電機へ損傷を与える程の端子電圧の低下を招くことがある。   Furthermore, when the adjusting device is set incorrectly, step-out may occur even in the vicinity where no power system fault has occurred. For example, a power generator generally includes a synchronous generator and an automatic voltage regulator. This regulator changes the field current of the generator in order to adjust the output voltage or power factor of the generator. In setting the voltage control mode, when the terminal voltage is high and the generator is operating at high power, the regulator reduces the field current, thereby reducing the electromagnetic coupling between the rotor and the stator, As a result, the terminal voltage may be lowered to such an extent that the generator is damaged.

本発明は、上記した再生エネルギー型発電装置において、脱調を防止しながら高い信頼性を確保し、且つ効率的な運転を実現するための技術的な課題を解決するものである。本発明の幾つかの実施形態は、電力系統における異常(系統事故等)時に、脱調防止を図る。本発明の幾つかの実施形態では、必ずしも電力系統の異常時でなく、通常運転時に発生した事象の間、脱調を防止して保護するようにしている。   The present invention solves the technical problem in the above-described regenerative energy type power generating device to ensure high reliability while preventing step-out and to realize efficient operation. Some embodiments of the present invention prevent step-out in the event of an abnormality (such as a system fault) in the power system. In some embodiments of the invention, step-out is prevented and protected during events that occur during normal operation, not necessarily when the power system is abnormal.

ここでは、油圧ポンプまたは油圧モータにおける回転シャフトの単位回転当たりに押しのけられた(受け入れたかあるいは排出した)作動流体の容積を、油圧ポンプおよび油圧モータの押しのけ容積と呼んでいる。   Here, the volume of the working fluid displaced (accepted or discharged) per unit rotation of the rotary shaft in the hydraulic pump or hydraulic motor is called the displacement volume of the hydraulic pump and hydraulic motor.

本発明の第一の態様は、
再生エネルギーを用いて発電を行う再生エネルギー型発電装置であって、
再生エネルギー源から受け取るエネルギーによって作動する作動要素と、
前記作動要素を介して受け取った前記再生エネルギーによって回転する回転シャフトと、
前記回転シャフトによって駆動される油圧ポンプ、および、前記油圧ポンプから高圧マニホールドを通って供給される圧油により駆動される油圧モータを含む油圧トランスミッションと、
前記油圧モータによって駆動されて電力を生成し、電力変換器を介在せずに系統に連系されて該系統へ前記電力を供給するとともに、界磁強度を有する界磁コイルを含む同期発電機と、
通常運転モードにおいて、前記再生エネルギー型発電装置の通常運転時、前記発電機によって生成される前記電力の周波数を前記系統の周波数に維持しながら、前記再生エネルギーの流速に応じて変化する回転数で前記回転シャフトが回転するように、前記油圧ポンプおよび前記油圧モータのそれぞれの押しのけ容積を調節するために前記油圧トランスミッションを制御するように構成されたトランスミッションコントローラと、を備え、
前記トランスミッションコントローラは、
前記高圧マニホールドの圧力と、脱調防止のために前記発電機によって許容される最大トルクに関係するとともに前記界磁強度および前記発電機の端子電圧の測定値に依存するトルクリミットとを考慮して、前記油圧モータの前記押しのけ容積の要求値Dを決定するためのモータ要求値決定ユニットを含むことを特徴とする。
The first aspect of the present invention is:
A regenerative energy power generator that generates power using renewable energy,
An actuating element activated by energy received from a renewable energy source;
A rotating shaft rotated by the regenerative energy received via the actuating element;
A hydraulic transmission including a hydraulic pump driven by the rotating shaft, and a hydraulic motor driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump through a high pressure manifold;
A synchronous generator that is driven by the hydraulic motor to generate electric power, is connected to a system without intervention of a power converter, supplies the electric power to the system, and includes a field coil having field strength; ,
In normal operation mode, during normal operation of the renewable energy power generator, while maintaining the frequency of the electric power generated by the generator at the frequency of the grid, the rotational speed changes according to the flow rate of the renewable energy. A transmission controller configured to control the hydraulic transmission to adjust a displacement volume of each of the hydraulic pump and the hydraulic motor such that the rotating shaft rotates, and
The transmission controller
Taking into account the pressure of the high-pressure manifold and the torque limit that is related to the maximum torque allowed by the generator to prevent step-out and that depends on the measured values of the field strength and the terminal voltage of the generator , characterized in that it comprises a motor required value determining unit for determining a request value D m of the displacement volume of the hydraulic motor.

これは、脱調防止のために発電機に許容された最大トルクに関係しており、界磁強度および発電機端子電圧の測定値の両方に依存するトルクリミットを考慮し、さらにはこのトルクリミットを考慮して最大トルクを制限することによって、脱調を防止できる。トルクリミットを設けることによって、油圧モータによって生成されるトルクがトルクリミットを越えてしまうことを防止できる。   This is related to the maximum torque allowed for the generator to prevent step-out, taking into account torque limits that depend on both field strength and generator terminal voltage measurements, and this torque limit. Step-out can be prevented by limiting the maximum torque in consideration of the above. By providing the torque limit, it is possible to prevent the torque generated by the hydraulic motor from exceeding the torque limit.

また、界磁強度は、界磁電流および界磁電圧に依存する。典型的には、トルクリミットは、界磁強度に関係した少なくとも一つのパラメータの測定値に依存して決定する。ブラシレス発電機の場合、界磁電流は、通常、界磁電圧と共に測定されて、トルクリミットは界磁電流の測定値に依存する。この場合、界磁電流を直接測定することは困難である。しかしながら、励磁器の界磁電流または界磁電圧および回転数は計測できるので、主発電機の界磁電流をそこから取得することもできる。そのため、トルクリミットは、励磁器の界磁電流および/または電圧、および回転数を考慮して決定される。励磁器は、増幅器として機能する。励起された界磁電流は制御および測定され、発電機の主界磁電流の推定値に変換される。   The field strength depends on the field current and the field voltage. Typically, the torque limit is determined depending on a measurement of at least one parameter related to field strength. In the case of a brushless generator, the field current is usually measured along with the field voltage, and the torque limit depends on the measured field current. In this case, it is difficult to directly measure the field current. However, since the field current or field voltage of the exciter and the rotation speed can be measured, the field current of the main generator can also be obtained therefrom. Therefore, the torque limit is determined in consideration of the field current and / or voltage of the exciter and the rotation speed. The exciter functions as an amplifier. The excited field current is controlled and measured and converted to an estimate of the generator main field current.

幾つかの実施形態において、界磁強度は界磁電流の制御(直接的にまたは励磁器を介して)によって調節される。界磁抵抗は固定値であるので、界磁電圧および界磁強度は界磁電流から求めることができる。   In some embodiments, the field strength is adjusted by control of the field current (directly or via an exciter). Since the field resistance is a fixed value, the field voltage and field strength can be obtained from the field current.

油圧モータは、発電機ロータに連結されたモータ回転シャフトを有しているため、油圧モータの押しのけ容積は、発電機により生成された電力の周波数と関連している。ただし、発電機の極数、モータ回転シャフト(大抵は一本)の単位回転当たりの作動室容積の周期数、および(望ましい形態ではないが)モータ回転シャフトおよび発電機ロータとの間に介装されたギヤによるので、その比率は必ずしも1:1ではない。   Since the hydraulic motor has a motor rotating shaft coupled to the generator rotor, the displacement volume of the hydraulic motor is related to the frequency of the power generated by the generator. However, the number of poles of the generator, the number of periods of the working chamber volume per unit rotation of the motor rotating shaft (usually one), and (not a desirable form) are interposed between the motor rotating shaft and the generator rotor. The ratio is not necessarily 1: 1 because of the gears used.

油圧モータの押しのけ容積は、油圧モータの押しのけ容積の要求値Dによって調節可能となっている。要求値Dは、モータシャフトの単位回転当たりに要求される(作動油の)容量であってもよい。モータシャフトの回転数の測定値は、通常、押しのけ容積の要求値の決定時に考慮される。 Displacement of the hydraulic motor is adapted adjustable by the request value D m of the displacement of the hydraulic motor. Demand value D m is required to a unit rotation per motor shaft (hydraulic oil) may be a capacitor. The measured value of the rotational speed of the motor shaft is usually taken into account when determining the required displacement volume.

モータ要求値決定ユニットは、通常運転モードにおける油圧モータの押しのけ容積の要求値Dを算出するための標準要求値算出ユニットと、最大トルクが制限されていないとき、算出された要求値を制限するためのトルクリミッタとを含んでいる。典型的には、モータ要求値決定ユニットは、制限内における高圧マニホールドの圧力維持を考慮して、要求値を算出するようになっている。 Required motor value determination unit, and the standard required value calculating unit for calculating a required value D m of the displacement of the hydraulic motor in the normal operation mode, when the maximum torque is not limited to limit the calculated required value And a torque limiter. Typically, the motor request value determination unit calculates the request value in consideration of maintaining the pressure of the high-pressure manifold within the limit.

前記モータ要求値決定ユニットは、前記油圧モータの前記押しのけ容積の変化率を制限するように構成(プログラムされたものとして)してもよい。   The required motor value determination unit may be configured (as programmed) to limit the rate of change of the displacement of the hydraulic motor.

比率による制限は、状況次第では利用可能である。油圧モータによるトルクの変化率は、脱調を引き起こす可能性がある。発電機の界磁強度は、モータによって生成されたトルクに応じて変化するようになっている。例えば、モータによって生成されたトルクは、力率コントローラおよび/または自動電圧調整装置によって規定される界磁電流、そして界磁強度に影響を及ぼす出力に作用することがある。その結果、状況次第では、モータによって生成されたトルクと界磁電圧との間のフィードバックループとなるかもしれない。いずれにしても、界磁電流の変化率の実際の最大値は誘導され、よってその変化率は脱調を防止可能である。発電機の界磁電流は、事前にあるいは同時にモータによって増加するトルクが変化する。   Ratio restrictions may be available depending on the situation. The rate of change of torque by the hydraulic motor can cause step-out. The field strength of the generator changes according to the torque generated by the motor. For example, the torque generated by the motor may affect the field current defined by the power factor controller and / or the automatic voltage regulator and the output that affects the field strength. As a result, depending on the situation, there may be a feedback loop between the torque generated by the motor and the field voltage. In any case, the actual maximum value of the rate of change of the field current is derived, so that the rate of change can prevent step-out. The field current of the generator changes in torque that is increased by the motor in advance or simultaneously.

典型的に、再生エネルギー型発電装置は、界磁コイルの電圧を調整するための界磁コイル電圧調整器を含んでいる。発電機の端子電圧は、通常、発電機に連系された系統の圧力によって決定される。   Typically, a regenerative energy generator includes a field coil voltage regulator for adjusting the field coil voltage. The terminal voltage of the generator is usually determined by the pressure of the system linked to the generator.

前記トルクリミットは、前記界磁強度に関係した少なくとも一つのパラメータの測定値および/または前記発電機の前記端子電圧の測定値に依存して決まるように構成されてもよい。   The torque limit may be configured to depend on a measured value of at least one parameter related to the field strength and / or a measured value of the terminal voltage of the generator.

前記トルクリミットは、前記発電機の負荷角および/または界磁コイル巻線のリアクタンスにさらに依存していてもよい。   The torque limit may further depend on the load angle of the generator and / or the reactance of the field coil winding.

前記油圧モータの前記押しのけ容積は、前記油圧モータに供給される前記圧油の圧力(通常、高圧マニホールドの圧力と一致する)で除算された前記トルクリミットに制限されてもよい。 The displacement of the hydraulic motor may be limited to the torque limit divided by the pressure of the pressure oil supplied to the hydraulic motor (usually coincides with the pressure of the high pressure manifold).

前記トルクリミットは、脱調の発生し得るトルクが前記発電機の前記端子電圧および前記界磁強度(例えば、界磁電流、励磁器電流等)に関係したパラメータに関連付けられた格納データを考慮して決定されてもよい。   The torque limit takes into account stored data associated with parameters related to the terminal voltage of the generator and the field strength (eg, field current, exciter current, etc.) that can cause step-out torque. May be determined.

格納データは、トルクリミットを決定するために算出されたモデルのパラメータであってもよい。また、格納データは、参照テーブル(a look-up table)を含んでいてもよい。モデルのパラメータまたは参照テーブルは、油圧モータの押しのけ容積が、端子電圧および界磁強度(例えば、必要に応じて、一定の界磁電流または一定の励磁器電流等)が、脱調が発生するまで増加するような実験から取得してもよい。   The stored data may be model parameters calculated to determine the torque limit. The stored data may include a look-up table. Model parameters or look-up tables indicate that the displacement of the hydraulic motor, terminal voltage and field strength (eg, constant field current or constant exciter current, etc., if necessary) until out-of-step occurs It may be obtained from experiments that increase.

前記トルクリミットは、少なくとも予め設定されたマージンによって、脱調が発生する最大トルク以下に前記油圧モータのトルクが維持されるように設定されていてもよい。トルクリミットは、最大トルクに関連付けられており(例えば、比例的に、あるいは固定された範囲内で)、典型的には最大トルクより小さい。   The torque limit may be set so that the torque of the hydraulic motor is maintained below a maximum torque at which a step-out occurs with at least a preset margin. The torque limit is associated with the maximum torque (eg, proportionally or within a fixed range) and is typically less than the maximum torque.

また、前記トランスミッションコントローラは、
通常運転モードにおいて、タービン回転数にて回転する前記回転シャフトの最適トルクに基づいて前記油圧ポンプのトルク目標値を決定するように構成されたトルク目標値決定ユニットと、
通常運転モードにおいて、前記油圧ポンプの前記トルク目標値に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積の要求値Dを決定するように構成されたポンプ要求値決定ユニットと、
前記油圧ポンプの前記押しのけ容積が前記要求値Dとなるように調節するためのポンプ制御ユニットと、を含んでいてもよい。
The transmission controller
A torque target value determination unit configured to determine a torque target value of the hydraulic pump based on an optimum torque of the rotating shaft rotating at a turbine speed in a normal operation mode;
In normal operation mode, the pump configured requested value determining unit to determine the required value D p of displacement of the hydraulic pump on the basis of the torque target value of the hydraulic pump,
Wherein the pump control unit for the displacement of the hydraulic pump is adjusted so that the desired value D p, may be included.

さらに、上記再生エネルギー型発電装置は、
前記発電機の前記端子電圧を測定するための端子電圧センサと、
前記同期発電機の界磁巻線へ界磁電流を供給するための励磁器と、
前記端子電圧センサによって検出された前記端子電圧と前記端子電圧の目標値との差分に基づいて前記励磁器を制御するように構成された励磁器コントローラとをさらに備えていてもよい。
Furthermore, the renewable energy type power generator is
A terminal voltage sensor for measuring the terminal voltage of the generator;
An exciter for supplying a field current to the field winding of the synchronous generator;
An exciter controller configured to control the exciter based on a difference between the terminal voltage detected by the terminal voltage sensor and a target value of the terminal voltage may be further provided.

前記励磁器コントローラは、前記系統、または、前記同期発電機から前記系統へのトランスミッションラインにおける異常事象に起因して前記同期発電機の前記端子電圧が減少した後、前記界磁電流が迅速に増加するように前記励磁器を制御する構成としてもよい。   The exciter controller increases the field current rapidly after the terminal voltage of the synchronous generator has decreased due to an abnormal event in the transmission line from the system or from the synchronous generator to the system. The exciter may be controlled as described above.

トランスミッションラインまたは電力系統において異常が発生すると、発電機端子電圧が瞬時に低下し、これに伴って発電機の電気的出力(有効電力)も瞬時に低下する。そのため、油圧モータからの機械的入力が発電機の電気的出力に対して過剰になり、同期発電機の回転子が加速され、同期発電機の脱調が起きてしまうおそれがある。そこで、送電線または電力系統における異常事象の発生により同期発電機の端子電圧が低下した直後、界磁電流を増加させることで、発電機内部誘起電圧が大きくなり、発電機の電気的出力が上昇する。そのため、同期発電機の同期化力が大きくなって、異常事象発生後の同期発電機の第一波動揺が抑制され、過渡安定度が向上する。このようにして同期発電機の脱調が防止される。   When an abnormality occurs in the transmission line or the power system, the generator terminal voltage decreases instantaneously, and the electrical output (active power) of the generator also decreases instantaneously. Therefore, the mechanical input from the hydraulic motor becomes excessive with respect to the electrical output of the generator, the rotor of the synchronous generator is accelerated, and the synchronous generator may be stepped out. Therefore, immediately after the terminal voltage of the synchronous generator decreases due to the occurrence of an abnormal event in the transmission line or power system, increasing the field current increases the generator internal induced voltage and increases the electrical output of the generator. To do. Therefore, the synchronization force of the synchronous generator is increased, the first wave fluctuation of the synchronous generator after the occurrence of the abnormal event is suppressed, and the transient stability is improved. In this way, the step-out of the synchronous generator is prevented.

さらに、このような過渡安定度を向上させるための励磁機の制御は、超速応励磁方式と称される応答速度が非常に速い励磁方式(例えばサイリスタ励磁方式)によって好適に実現できる。   Furthermore, the control of the exciter for improving the transient stability can be suitably realized by an excitation method (for example, a thyristor excitation method) having a very fast response speed called a super fast response excitation method.

また、前記励磁器コントローラは、前記励磁器による前記界磁電流の増加後、前記同期発電機の内部相差角が増大したとき前記界磁電流が増加し、前記同期発電機の前記内部相差角が減少したとき前記界磁電流が減少するように前記励磁器を制御する構成としてもよい。   The exciter controller increases the field current when the internal phase difference angle of the synchronous generator increases after the field current increases by the exciter, and the internal phase difference angle of the synchronous generator increases. The exciter may be controlled so that the field current decreases when the field current decreases.

異常事象発生による端子電圧の低下直後に界磁電流を増加させると、既に説明したように同期発電機の第一波動揺が抑制され過渡安定度が向上するものの、応答性が良いためにかえって第一波動揺以降の定態安定度を損なうおそれがある。そこで、内部相差角の増大時に界磁電流を増加させ、内部相差角の減少時に界磁電流を減少させることで、同期発電機の動揺を速やかに抑制し、定態安定度を向上させることができる。
なお、このような定態安定度を向上させるための励磁機の制御は、電力系統安定化装置(PSS)によって好適に実現できる。
If the field current is increased immediately after the terminal voltage is reduced due to the occurrence of an abnormal event, the first wave fluctuation of the synchronous generator is suppressed and the transient stability is improved as described above. There is a risk of deteriorating the steady state stability after one wave shake. Therefore, by increasing the field current when the internal phase difference angle is increased and decreasing the field current when the internal phase angle is decreased, it is possible to quickly suppress the oscillation of the synchronous generator and improve the steady state stability. it can.
In addition, the control of the exciter for improving the steady state stability can be suitably realized by a power system stabilizing device (PSS).

前記トランスミッションコントローラは、前記油圧モータの前記押しのけ容積が通常運転モードよりも減少される異常事象対応モードを有しており、
前記異常事象対応モードは、前記発電機の前記端子電圧の測定値が閾値以下であることが検出されたら始動するように構成されてもよい。
The transmission controller has an abnormal event response mode in which the displacement of the hydraulic motor is reduced from a normal operation mode,
The abnormal event response mode may be configured to start when it is detected that the measured value of the terminal voltage of the generator is equal to or less than a threshold value.

電力系統における異常(例えば系統事故)は、例えば、短絡、低圧事象またはトランスミッションラインにおける異常を含むものである。   Abnormalities in the power system (eg, system faults) include, for example, short circuits, low voltage events, or abnormalities in the transmission line.

また、前記トランスミッションコントローラは、前記異常事象対応モードにおいて、前記同期発電機の負荷トルクと、前記油圧モータによって生成されて前記同期発電機に入力されるトルクとの差分を調節するために、前記油圧モータの前記押しのけ容積を低減するように、前記油圧トランスミッションを制御する構成としてもよい。   In the abnormal event handling mode, the transmission controller adjusts a difference between a load torque of the synchronous generator and a torque generated by the hydraulic motor and input to the synchronous generator. The hydraulic transmission may be controlled so as to reduce the displacement of the motor.

さらに、前記モータ要求値決定ユニットは、前記異常事象対応モードにおいて前記同期発電機によって生成された出力に基づいて、前記油圧モータの前記押しのけ容積の前記要求値Dを決定するように構成されてもよい。 Further, the motor required value determination unit, based on the output generated by said synchronous generator in the abnormal event corresponding mode, is configured to determine the demand value D m of the displacement volume of the hydraulic motor Also good.

また、前記トランスミッションコントローラは、前記発電機の電圧の測定値が、閾値以上に上昇したとき、前記異常事象対応モードを維持するようにし、前記トランスミッションコントローラによるヒステリシスの実行およびチャタリングの回避を行う前記異常事象対応モードを開始するように構成されてもよい。   The transmission controller maintains the abnormal event response mode when a measured value of the generator voltage rises above a threshold value, and executes the hysteresis and avoids chattering by the transmission controller. It may be configured to initiate an event response mode.

トランスミッションコントローラに入力される閾値圧力と、異常事象応答モードに設定された値との差分は、5%以上10%以下の範囲内である。   The difference between the threshold pressure input to the transmission controller and the value set in the abnormal event response mode is in the range of 5% to 10%.

例えば風力発電装置または潮流発電装置の場合において、前記作動要素はロータであってもよい。しかしながら、波力発電装置のような他のタイプの作動要素も知られている。このような作動要素は、例えば、受け取ったエネルギーに対応して回転シャフトが作動(駆動される)するようになっている。   For example, in the case of a wind power generator or tidal current power generator, the actuating element may be a rotor. However, other types of actuating elements such as wave power generators are also known. Such an actuating element is configured to actuate (drive) the rotating shaft in response to received energy, for example.

典型的には、ロータは少なくとも一本のブレードを含んでいる。   Typically, the rotor includes at least one blade.

また、前記再生エネルギー型発電装置は、前記少なくとも一本のブレードのピッチ角を調節するためのピッチ駆動機構をさらに備えており、
前記ピッチ駆動機構は、前記異常事象対応モードにおいて前記少なくとも一本のブレードの前記ピッチ角をフェザー側へ変化させる構成としてもよい。
The regenerative energy type power generator further includes a pitch driving mechanism for adjusting a pitch angle of the at least one blade,
The pitch driving mechanism may be configured to change the pitch angle of the at least one blade to the feather side in the abnormal event response mode.

さらに、前記異常事象から回復した後、前記ピッチ駆動機構は、前記少なくとも一本のブレードの前記ピッチ角をファイン側へ変化させて、前記モータ要求値決定ユニットは前記同期発電機によって生成される電力が増大するように前記油圧モータの前記押しのけ容積の前記要求値Dを増加させる構成としてもよい。 Further, after recovering from the abnormal event, the pitch driving mechanism changes the pitch angle of the at least one blade to the fine side, and the motor request value determination unit is configured to generate electric power generated by the synchronous generator. There may be configured to increase the required value D m of the displacement volume of the hydraulic motor to increase.

また、前記再生エネルギー型発電装置は、前記再生エネルギーである風を用いて発電し、前記作動要素が少なくとも一本のブレードを含むロータである風力発電装置により構成されてもよい。   Further, the renewable energy type power generation device may be constituted by a wind power generation device that generates power using wind that is the renewable energy, and the operating element is a rotor including at least one blade.

前記発電機に伝達される前記油圧モータの出力によって前記再生エネルギーから得られる出力が制限されるように、前記油圧ポンプの前記押しのけ容積の前記要求値要求値が制限されてもよい。通常、ポンプの押しのけ容積の要求値は、コントローラが異常事象応答モードに切り替わった時、モータの押しのけ容積の要求値とともに低減する。   The required value request value of the displacement volume of the hydraulic pump may be limited so that the output obtained from the regenerative energy is limited by the output of the hydraulic motor transmitted to the generator. Normally, the required displacement of the pump decreases with the required displacement of the motor when the controller switches to the abnormal event response mode.

典型的には、油圧モータは、周期的に容積が変化する複数の作動室と、低圧マニホールドおよび高圧マニホールドの間の作動油の流れを調節するための複数のバルブとを含んでいる。少なくとも一つのバルブは、作動室に関連付けられた電子的な制御バルブである。油圧モータは、前記電子制御バルブを能動的に制御するためのコントローラを有している。
該電子制御バルブは、作動室容積の各サイクルで油圧機械を介して作動油の押しのけ容積が選択されるようになっている。典型的には、それぞれ作動室に関連づけられた少なくとも2つのバルブは、コントローラによって制御される電子制御バルブである。すなわち、低圧バルブは、各作動室と低圧マニホールドとの間の作動油の流れを調整するようになっている。同様に、高圧バルブは、各作動室と高圧マニホールドとの間の作動油の流れを調節するようになっている。
Typically, a hydraulic motor includes a plurality of working chambers whose volumes change periodically, and a plurality of valves for adjusting the flow of hydraulic oil between the low pressure manifold and the high pressure manifold. At least one valve is an electronic control valve associated with the working chamber. The hydraulic motor has a controller for actively controlling the electronic control valve.
The electronic control valve is configured such that the displacement volume of the hydraulic oil is selected via the hydraulic machine in each cycle of the working chamber volume. Typically, at least two valves, each associated with a working chamber, are electronically controlled valves that are controlled by a controller. That is, the low-pressure valve adjusts the flow of hydraulic oil between each working chamber and the low-pressure manifold. Similarly, the high pressure valve regulates the flow of hydraulic oil between each working chamber and the high pressure manifold.

典型的に、作動油は圧力媒体液である。また、典型的に、同期発電機はブラシレス発電機である。再生エネルギー型発電装置は、風力発電装置である場合、該風力発電装置は、少なくとも25m以上の高さ、少なくとも50m以上の高さ、または少なくとも100m以上の高さを有するタワーを含んでいる。風力発電装置は、洋上風力発電装置であってもよい。   Typically, the hydraulic oil is a pressure medium fluid. Typically, the synchronous generator is a brushless generator. When the renewable energy power generator is a wind power generator, the wind power generator includes a tower having a height of at least 25 m, a height of at least 50 m, or a height of at least 100 m. The wind power generator may be an offshore wind power generator.

このように、本発明の実施形態に係る再生エネルギー型発電装置によれば、脱調することなく、電力変換器を介さず系統へ直接的に接続される同期発電機であっても、エネルギー効率改善のために、脱調することなく高い信頼性で制御可能である。   Thus, according to the renewable energy type power generation device according to the embodiment of the present invention, even if it is a synchronous generator directly connected to the system without going out of step and without going through a power converter, the energy efficiency For improvement, control is possible with high reliability without step-out.

本発明の例示的な実施形態を、次の図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る電力系統へ連系された風力発電装置を示す図である。 図1の風力発電装置に用いられる油圧モータを示す図である。 図1の風力発電装置に用いられる油圧ポンプを示す図である。 コントローラの機能ユニットを示す概略構成図である。 通常運転時の風力発電装置の制御を目的とした制御アルゴリズムの1タイムステップにおける計算ステップを示す図である。 図5Aの続きを示す図である。
Exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the following drawings.
It is a figure which shows the wind power generator connected with the electric power grid | system which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows the hydraulic motor used for the wind power generator of FIG. It is a figure which shows the hydraulic pump used for the wind power generator of FIG. It is a schematic block diagram which shows the functional unit of a controller. It is a figure which shows the calculation step in 1 time step of the control algorithm aiming at control of the wind power generator at the time of normal operation. It is a figure which shows the continuation of FIG. 5A.

図1に、本発明の一実施形態では、電力系統(101)に連系されるエネルギー抽出装置として、風力発電装置(WTG,100)を例示する。風力発電装置は、タワー(105)に回転自在に取り付けられ、3本のブレード(109)を支持するハブ(107)が取り付けられたナセル(103)を備えている。なお、3本のブレード(109)およびハブ(107)は、ロータとして知られている。ナセルの外部に配置された風速計(111)は、計測された風速信号(113)を、トランスミッションコントローラとして機能するコントローラへ送信する。ナセルに設けられた回転数センサ(115)は、回転数信号(117,回転シャフトの現在の回転数)をコントローラへ送信する。システムの一例において、それぞれのブレードの風に対する迎え角は、ピッチ動作信号およびピッチ検出信号(121)を送受信するピッチアクチュエータ(119)によって変化可能となっている。なお、本発明は、ピッチアクチュエータを有してない風力発電装置にも適用できる。コントローラは、典型的に、電子回路として実装可能な機能の一部またはすべてにおいて、格納されたプログラムを実行するように構成されたマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラである。コントローラは、複数に分割されており、コントローラの総括的な機能を各々が部分的に実行するように構成された複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラから構成されてもよい。   In FIG. 1, in one Embodiment of this invention, a wind power generator (WTG, 100) is illustrated as an energy extraction apparatus connected with an electric power grid | system (101). The wind power generator includes a nacelle (103) attached to a tower (105) so as to be rotatable and to which a hub (107) supporting three blades (109) is attached. The three blades (109) and the hub (107) are known as rotors. An anemometer (111) arranged outside the nacelle transmits the measured wind speed signal (113) to a controller functioning as a transmission controller. A rotation speed sensor (115) provided in the nacelle transmits a rotation speed signal (117, current rotation speed of the rotation shaft) to the controller. In one example of the system, the angle of attack of each blade with respect to the wind can be changed by a pitch actuator (119) that transmits and receives a pitch motion signal and a pitch detection signal (121). In addition, this invention is applicable also to the wind power generator which does not have a pitch actuator. The controller is typically a microprocessor or microcontroller configured to execute a stored program in some or all of the functions that can be implemented as an electronic circuit. The controller may be composed of a plurality of microprocessors or microcontrollers that are divided into a plurality and are each configured to partially perform the overall function of the controller.

ハブは、ロータの回転方向(127)に回転する回転シャフトとしてのロータシャフト(125)を介して、油圧ポンプ(129)に直接的に接続されている。好ましくは、油圧ポンプは図3に示される形態を有する。油圧ポンプと油圧モータは、高圧マニホールド(133)および低圧マニホールド(135)を介して流体的に接続されており、各々の高圧ポートおよび低圧ポートはそれぞれ接続されており、流れを制限するためのバルブが介在していないという意味では、直接的に接続されている。そして、油圧ポンプ、油圧モータ、低圧マニホールドおよび高圧マニホールド、並びに関連機器によって、油圧トランスミッション(136)が構成される。   The hub is directly connected to the hydraulic pump (129) via a rotor shaft (125) as a rotating shaft that rotates in the rotational direction (127) of the rotor. Preferably, the hydraulic pump has the form shown in FIG. The hydraulic pump and the hydraulic motor are fluidly connected via a high pressure manifold (133) and a low pressure manifold (135), and each high pressure port and low pressure port are connected to each other, and a valve for restricting the flow. Is connected directly in the sense that there is no intervening. A hydraulic transmission (136) is configured by the hydraulic pump, the hydraulic motor, the low-pressure manifold, the high-pressure manifold, and related devices.

油圧ポンプおよび油圧モータは、高圧マニホールドおよび低圧マニホールドがこれらの間および内部を形成するようにして、相互に直接的に取り付けられている。チャージポンプ(137)は、低圧アキュムレータ(141)が接続されており、リザーバ(139)から低圧マニホールドへ流体を連続的に供給するようになっている。低圧リリーフバルブ(143)は、熱交換制御ライン(146)で接続されるコントローラにより制御可能であって作動流体の温度調整を行うように構成された熱交換器(144)を介して、低圧マニホールドからリザーバへ流体を戻すようになっている。平滑化アキュムレータ(145)は、油圧ポンプと油圧モータとの間に設けられた高圧マニホールドに接続されている。第1高圧アキュムレータ(147)及び第2高圧アキュムレータ(149)(共に、弾性変形可能な流体保持体として機能)は、それぞれ、第1遮断バルブ(148)および第2遮断バルブ(150)に接続されている。第1および第2高圧アキュムレータは、異なるプリチャージ圧を有していてもよく、また、プリチャージ圧の範囲をより拡大するために、他の付加的な高圧アキュムレータを有していてもよい。第1および第2遮断バルブの状態は、それぞれ、第1遮断バルブ信号(151)および第2遮断バルブ信号(152)を用いて、コントローラによって設定される。高圧マニホールドの流体圧は、コントローラへ高圧マニホールド圧信号(154)を出力するように構成された圧力計(154)によって計測される。圧力計は、選択的に、流体温度を計測し、流体温度信号をコントローラへ出力するように構成されてもよい。高圧リリーフバルブ(155)は、高圧マニホールドと低圧マニホールドとを接続している。   The hydraulic pump and hydraulic motor are directly attached to each other such that the high pressure manifold and the low pressure manifold form between and within them. The charge pump (137) is connected to a low-pressure accumulator (141), and continuously supplies fluid from the reservoir (139) to the low-pressure manifold. The low pressure relief valve (143) is controlled by a controller connected by a heat exchange control line (146), and is connected to a low pressure manifold via a heat exchanger (144) configured to adjust the temperature of the working fluid. The fluid is returned from the reservoir to the reservoir. The smoothing accumulator (145) is connected to a high-pressure manifold provided between the hydraulic pump and the hydraulic motor. The first high-pressure accumulator (147) and the second high-pressure accumulator (149) (both functioning as an elastically deformable fluid holder) are connected to the first cutoff valve (148) and the second cutoff valve (150), respectively. ing. The first and second high pressure accumulators may have different precharge pressures and may include other additional high pressure accumulators to further expand the range of precharge pressures. The states of the first and second shutoff valves are set by the controller using the first shutoff valve signal (151) and the second shutoff valve signal (152), respectively. The fluid pressure in the high pressure manifold is measured by a pressure gauge (154) configured to output a high pressure manifold pressure signal (154) to the controller. The pressure gauge may optionally be configured to measure fluid temperature and output a fluid temperature signal to the controller. The high pressure relief valve (155) connects the high pressure manifold and the low pressure manifold.

油圧モータは、発電機シャフト(159)を介して、負荷である同期発電機(157)に接続されている。発電機は、接触器(161)を介して電力系統に接続されている。接触器は、発電機および接触器コントローラ(163)からの接触器制御信号(162)を受け取るとともに、電力系統への発電機の選択的な接続や遮断を操作可能に構成されている。接触器によって発電機が電力系統に接続されている時、発電機は、発電効率低減の要因となる電力変換器を介在することなく、電力系統へ連結される。発電機および接触器コントローラは、電力供給センサ(168)および発電機出力センサ(170)によってそれぞれ測定された電圧、電流および周波数の測定値を、電力供給信号(167)および発電機出力信号(169)を介して受け取り、発電機および接触器コントローラ信号(175)を経由してコントローラへそれらを送信し、電流および/または界磁電圧の調節によって発電機の出力を制御する。発電機および接触器コントローラは、電流調整モジュールを含んでいる。電流調整モジュールは、発電機からの出力の力率を系統の要求に一致させるための力率コントローラ(164)として機能するとともに、典型的には自動電圧調整装置としても機能する。力率の調整は、ブラシレス同期発電機の場合には励磁器によって実行される界磁電流の調整を含むものである。   The hydraulic motor is connected to a synchronous generator (157) as a load via a generator shaft (159). The generator is connected to the power system via a contactor (161). The contactor is configured to receive a contactor control signal (162) from the generator and contactor controller (163) and to be able to operate selective connection and disconnection of the generator to the power system. When the generator is connected to the power system by the contactor, the generator is connected to the power system without interposing a power converter that causes a reduction in power generation efficiency. The generator and contactor controller may measure the voltage, current and frequency measurements measured by the power supply sensor (168) and the generator output sensor (170), respectively, as the power supply signal (167) and the generator output signal (169). ) And send them to the controller via the generator and contactor controller signal (175) to control the generator output by adjusting the current and / or field voltage. The generator and contactor controller includes a current regulation module. The current regulation module functions as a power factor controller (164) for matching the power factor of the output from the generator to the system requirements, and typically also functions as an automatic voltage regulator. In the case of a brushless synchronous generator, the power factor adjustment includes field current adjustment performed by an exciter.

油圧ポンプ及び油圧モータは、各々のシャフトの瞬間的な角度位置および回転数、ならびに、作動油の温度および圧力をコントローラへ送信する。そして、コントローラは、ポンプ動作信号、ポンプシャフト信号(171)、モータ動作信号およびモータシャフト信号(173)を用いて、それぞれのバルブの状態を設定する。コントローラは、ピッチ動作信号、遮断バルブ信号、ポンプ動作信号およびモータ動作信号を増幅するための増幅器(180)を用いるようになっている。   The hydraulic pump and hydraulic motor transmit the instantaneous angular position and rotation speed of each shaft, and the temperature and pressure of the hydraulic oil to the controller. And a controller sets the state of each valve | bulb using a pump operation signal, a pump shaft signal (171), a motor operation signal, and a motor shaft signal (173). The controller uses an amplifier (180) for amplifying the pitch operation signal, the shut-off valve signal, the pump operation signal, and the motor operation signal.

図2は、複数の作動室(202,以下、個々の作動室に符号A〜Hを付与)を含み、電子的に整流化された油圧ポンプ/油圧モータの形態における油圧モータ(131)を示している。作動室は、シリンダ(204)およびピストン(206)の内面によって規定される容積を有している。ピストンは、作動室の容積の周期的な変化に対応してシリンダ内で往復運動するように構成されている。回転シャフト(208)は、偏心カム(209)を介してピストンによって回転するようになっている。回転シャフトは、発電機シャフト(159)に接続され、該発電機シャフトと共に回転するようになっている。油圧モータは、軸方向に離間したバンクを複数有していてもよい。複数のバンクは、同様に離間した偏心カムによって同一シャフトにより駆動される作動室に設けられる。シャフト位置および速度センサ(210)は、瞬間的なシャフトの角度位置および回転数を検出し、いくつかのモータ動作およびモータシャフト信号(173)として、信号ライン(211)を介して、各々の作動室の周期における瞬間的な位相を決定可能なコントローラ(112)へ送信する。典型的には、コントローラは、格納されたプログラムを実行するように構成されたマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラである。コントローラは、複数に分割されており、コントローラの総括的な機能を各々が部分的に実行するように構成された複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラから構成されてもよい。   FIG. 2 shows a hydraulic motor (131) in the form of an electronically commutated hydraulic pump / hydraulic motor, including a plurality of working chambers (202, hereinafter denoted with individual signs A to H). ing. The working chamber has a volume defined by the inner surfaces of the cylinder (204) and the piston (206). The piston is configured to reciprocate within the cylinder in response to a periodic change in the volume of the working chamber. The rotating shaft (208) is rotated by a piston via an eccentric cam (209). The rotating shaft is connected to the generator shaft (159) and rotates with the generator shaft. The hydraulic motor may have a plurality of banks spaced apart in the axial direction. The plurality of banks are provided in a working chamber driven by the same shaft by similarly spaced eccentric cams. The shaft position and speed sensor (210) detects the instantaneous shaft angular position and number of revolutions and activates each via the signal line (211) as several motor motion and motor shaft signals (173). The instantaneous phase in the chamber cycle is transmitted to the determinable controller (112). Typically, the controller is a microprocessor or microcontroller configured to execute stored programs. The controller may be composed of a plurality of microprocessors or microcontrollers that are divided into a plurality and are each configured to partially perform the overall function of the controller.

作動室は、電子的に作動する面シールポペットバルブ(214)の形態を有する低圧バルブ(LPVs)と関連付けられている。低圧バルブは、これらに関連づけられた作動室側に面しており、作動室から低圧管路(216)へ延在する流路を選択的に封止するように制御される。なお、前記流路は、一般的に流路網または流体貯留部として機能し、一または複数の作動室に接続されていてもよいし、あるいは、図示したように、風力発電装置の低圧マニホールド(135)に流体的に接続される低圧ポート(217)へ接続されていてもよい。低圧バルブは、作動室内の圧力が低圧マニホールド内の圧力より低い場合または同等の場合、すなわち吸入工程の間、作動室と低圧マニホールドとの間で流体の授受が可能となるように、受動的に開くように構成されたノーマルオープン型のソレノイドバルブである。さらに、低圧バルブは、低圧バルブ制御ライン(218,モータ動作およびモータシャフト信号173の送受信用ライン)を介したコントローラの制御下で、作動室と低圧マニホールドとの間で流体が授受されないように、選択的に閉止可能な構成も有している。なお、代替として、ノーマルクローズ型のソレノイドバルブを採用してもよい。   The working chamber is associated with low pressure valves (LPVs) in the form of electronically actuated face seal poppet valves (214). The low pressure valve faces the working chamber side associated therewith and is controlled to selectively seal the flow path extending from the working chamber to the low pressure line (216). The channel generally functions as a channel network or a fluid reservoir, and may be connected to one or a plurality of working chambers. Alternatively, as illustrated, the low-pressure manifold ( 135) may be connected to a low pressure port (217) which is fluidly connected to. The low pressure valve is passively designed to allow fluid to be transferred between the working chamber and the low pressure manifold when the pressure in the working chamber is lower than or equivalent to the pressure in the low pressure manifold, i.e. during the suction process. It is a normally open solenoid valve configured to open. In addition, the low pressure valve prevents fluid from being transferred between the working chamber and the low pressure manifold under the control of the controller via the low pressure valve control line (218, line for transmitting and receiving motor operation and motor shaft signal 173). It also has a configuration that can be selectively closed. As an alternative, a normally closed solenoid valve may be employed.

さらに、作動室は、圧力作動送出バルブの形態を有する高圧バルブ(HPVs)(220)とも関連付けられている。高圧バルブは、作動室から外側へ向けて開き、作動室から高圧管路(222)まで延在する流路の閉鎖を制御可能となっている。なお、前記流路は、流路網または流体貯留部として機能し、一または複数の作動室に接続されていてもよいし、あるいは、図示したように、高圧マニホールド(133)に流体的に接続される高圧ポート(224)へ接続されていてもよい。高圧バルブは、作動室内の圧力が高圧マニホールド内の圧力を超えたら受動的に開くように構成されたノーマルクローズ型の差圧逆止バルブとして機能する。また、高圧バルブは、高圧バルブ制御ライン(226,モータ動作およびモータシャフト信号173の送受信用ライン)を介したコントローラの制御下で、選択的に、開いた状態が維持されるように構成されてもよい。なお、代替として、ノーマルクローズ型のソレノイドバルブを採用してもよい。通常、高圧バルブは、高圧マニホールドの圧力に反してコントローラにより制御することはできない。付加的な構成として、高圧バルブは、作動室ではなく高圧マニホールドが高圧であるとき、コントローラの制御下で開放可能としてもよい。あるいは、部分的に開放可能としてもよい。例えば、高圧バルブは、国際公開第2008/029073号または国際公開第2010/029358号に開示される方法によって、開放可能な構成としてもよい。   Furthermore, the working chamber is also associated with high pressure valves (HPVs) (220) having the form of pressure activated delivery valves. The high-pressure valve opens outward from the working chamber, and can control the closing of the flow path extending from the working chamber to the high-pressure line (222). The channel functions as a channel network or a fluid reservoir, and may be connected to one or a plurality of working chambers, or fluidly connected to the high-pressure manifold (133) as illustrated. May be connected to the high pressure port (224) to be connected. The high pressure valve functions as a normally closed differential pressure check valve configured to passively open when the pressure in the working chamber exceeds the pressure in the high pressure manifold. Further, the high pressure valve is configured to be selectively kept open under the control of the controller via the high pressure valve control line (226, a line for transmitting / receiving the motor operation and motor shaft signal 173). Also good. As an alternative, a normally closed solenoid valve may be employed. Normally, the high pressure valve cannot be controlled by the controller against the pressure of the high pressure manifold. As an additional configuration, the high pressure valve may be openable under the control of the controller when the high pressure manifold, rather than the working chamber, is at high pressure. Alternatively, it may be partially openable. For example, the high pressure valve may be configured to be openable by a method disclosed in International Publication No. 2008/029073 or International Publication No. 2010/029358.

例えば、欧州特許出願公開第0361927号明細書、欧州特許出願公開第0494236号明細書および欧州特許出願公開第1537333号明細書に開示される内容では、通常モードの制御において、コントローラは、油圧モータにて作動室の周期内で最小容積となる前に、一または複数の低圧バルブを短時間で能動的に閉じ、圧縮工程の残部によって作動室内の流体が圧縮されるように低圧マニホールドへの流路を閉じ、高圧マニホールドからの流体の総押しのけ容積を選択するようになっている。高圧バルブは差圧が同等となったら開かれて、流体の一部が高圧バルブを通って作動室へ流入するようになっている。そして、コントローラは、典型的には作動室の周期における最大容積に近い状態となるまで高圧バルブが開いた状態を能動的に維持する。その際、高圧マニホールドから作動室へ流体が流入し、回転シャフトへトルクが与えられる。選択的なポンプモードにおいては、コントローラは、油圧モータにて典型的には作動室の周期における最大容積に近い状態となるまで、一または複数の低圧バルブを能動的に閉じることによって、低圧マニホールドへの流路を閉じ、これにより次の圧縮工程において高圧バルブを通って流体が外部へ流れて(ただし、高圧バルブは能動的に開いた状態を維持しない)、高圧マニホールドへの総押しのけ容積を選択するようになっている。コントローラは、選択された総押しのけ容積を実現するために、流体の流れの形成やシャフトトルクの生成を目的とした低圧バルブの閉止および高圧バルブの開放のシーケンス、またはそれらの数を選択する。また、低圧バルブの閉止の要否または開放状態の維持の要否の決定と同様に、コントローラは、高圧バルブ開放時の位相を変化させ、これにより高圧マニホールドから低圧マニホールドへの流体、あるいはその逆の流れの流体の総押しのけ容積を選択するために制御可能となっている。   For example, in the content disclosed in European Patent Application No. 0361927, European Patent Application No. 0494236 and European Patent Application No. 1537333, in normal mode control, the controller is connected to the hydraulic motor. The flow path to the low pressure manifold is such that the low pressure valve or valves are actively closed in a short time before the minimum volume within the working chamber cycle and the fluid in the working chamber is compressed by the remainder of the compression process. And the total displacement volume of the fluid from the high pressure manifold is selected. The high pressure valve is opened when the differential pressures are equal, and a part of the fluid flows into the working chamber through the high pressure valve. The controller then actively maintains the high pressure valve open until it is close to the maximum volume in the working chamber cycle. At that time, fluid flows from the high-pressure manifold into the working chamber, and torque is applied to the rotating shaft. In the selective pump mode, the controller enters the low pressure manifold by actively closing one or more low pressure valves until the hydraulic motor is typically close to its maximum volume in the working chamber cycle. The fluid flow through the high pressure valve in the next compression step (but the high pressure valve does not remain actively open) and selects the total displacement volume to the high pressure manifold It is supposed to be. The controller selects a low pressure valve closing and high pressure valve opening sequence, or a number thereof, for the purpose of creating fluid flow and generating shaft torque to achieve the selected total displacement. Similarly to the determination of whether the low pressure valve needs to be closed or whether the open state needs to be maintained, the controller changes the phase when the high pressure valve is opened, thereby allowing fluid from the high pressure manifold to the low pressure manifold, or vice versa. To control the total displacement of the fluid flow.

ポート(217,224)の矢印は、モータモードにおける流体の流れ方向を示している。ポンプモードにおける流れ方向は逆となる。圧力リリーフバルブ(228)は、油圧モータを損傷から保護するように構成されてもよい。   The arrows of the ports (217, 224) indicate the direction of fluid flow in the motor mode. The flow direction in the pump mode is reversed. The pressure relief valve (228) may be configured to protect the hydraulic motor from damage.

図3は、電磁バルブを備えた油圧ポンプ(129)の部位(301)を示す概略図である。油圧ポンプは、放射状に配列された複数の作動室(303)を含んでいる。ただし、図3では複数の作動室のうち3つの作動室のみを例示している。各作動室は、シリンダ(305)およびピストン(306)の内面によって規定される容積を有している。ここで、ピストンは、ローラ(308)を介してリングカム(307)によって駆動される。また、ピストンは、作動室の容積を周期的に変化させるようにシリンダ内で往復運動する構成となっている。リングカムは、回転シャフト(125)に連結されたシャフト(322)に取り付けられ、複数のセグメントに分割可能に構成されてもよい。   FIG. 3 is a schematic view showing a part (301) of a hydraulic pump (129) provided with an electromagnetic valve. The hydraulic pump includes a plurality of working chambers (303) arranged radially. However, FIG. 3 illustrates only three working chambers among the plurality of working chambers. Each working chamber has a volume defined by the inner surfaces of the cylinder (305) and the piston (306). Here, the piston is driven by the ring cam (307) via the roller (308). The piston is configured to reciprocate in the cylinder so as to periodically change the volume of the working chamber. The ring cam may be attached to a shaft (322) connected to the rotating shaft (125) and configured to be divided into a plurality of segments.

油圧ポンプは、作動室が放射状に配列された一以上のバンクを有していてもよい。低圧マニホールド内および作動室内の流体の圧力は、リングカム、あるいはローラのリングカムとの接触状態を維持するためのスプリング(不図示)の周囲の圧力より大きい。シャフト位置および速度センサ(309)は、瞬間的な角度位置およびシャフトの回転数を検出し、電気的接続(311,ポンプ動作およびポンプシャフト信号171の送受信用ライン)によってコントローラへ送信する。これにより、コントローラは、個々の作動室の周期における瞬間的な位相を決定可能となっている。   The hydraulic pump may have one or more banks in which working chambers are arranged radially. The pressure of the fluid in the low-pressure manifold and the working chamber is larger than the pressure around a ring cam or a spring (not shown) for maintaining contact with the ring cam of the roller. The shaft position and speed sensor (309) detects the instantaneous angular position and the number of rotations of the shaft, and transmits them to the controller through an electrical connection (311, pump operation and pump shaft signal 171 transmission / reception line). Thereby, the controller can determine the instantaneous phase in the cycle of each working chamber.

各作動室は、電子的に作動する面シールポペットバルブ(313)の形態を有する低圧バルブ(LPV)を含んでいる。このバルブは、作動室側に面しており、作動室から低圧管路(314)へ延在する流路を選択的に封止するように制御可能となっている。なお、前記流路は、一般的に(ポンプモードにおいては)流路網(または流体貯留部)として機能する。低圧管路は、低圧マニホールド(135)へ流体的に接続されている。低圧バルブは、ノーマルオープン型のソレノイドバルブである。低圧バルブは、作動室内の圧力が低圧管路内の圧力より低い場合、すなわち吸入工程の間、作動室と低圧マニホールドとの間で流体の授受が可能となるように、受動的に開くように構成されたノーマルオープン型のソレノイドバルブである。さらに、低圧バルブは、電気的な低圧バルブ制御信号(315,ポンプ動作およびポンプシャフト信号171)を介したコントローラの制御下で、作動室と低圧管路との間で流体が授受されないように、選択的に閉止可能な構成も有している。なお、代替として、電気的な制御バルブは、ノーマルクローズ型のソレノイドバルブであってもよい。   Each working chamber includes a low pressure valve (LPV) in the form of an electronically actuated face seal poppet valve (313). This valve faces the working chamber and can be controlled to selectively seal the flow path extending from the working chamber to the low-pressure line (314). The channel generally functions as a channel network (or fluid reservoir) (in the pump mode). The low pressure line is fluidly connected to the low pressure manifold (135). The low pressure valve is a normally open solenoid valve. The low pressure valve should open passively when the pressure in the working chamber is lower than the pressure in the low pressure line, i.e. during the suction process, so that fluid can be transferred between the working chamber and the low pressure manifold. This is a normally open solenoid valve. In addition, the low pressure valve prevents fluid from being exchanged between the working chamber and the low pressure line under the control of the controller via electrical low pressure valve control signals (315, pump operation and pump shaft signal 171). It also has a configuration that can be selectively closed. As an alternative, the electrical control valve may be a normally closed solenoid valve.

さらに、作動室は、圧力作動送出バルブの形態を有する高圧バルブ(HPVs,317)を含んでいる。高圧バルブは、作動室から外側へ向けて面しており、作動室から高圧管路(319)まで延在する流路の閉鎖を制御可能となっている。なお、前記流路は、流路網または流体貯留部として機能し、高圧マニホールド(133)と流体的に接続されている。高圧バルブは、作動室内の圧力が高圧マニホールド内の圧力を超えたら受動的に開くように構成されたノーマルクローズ型の差圧逆止バルブとして機能する。また、高圧バルブは、高圧バルブ制御信号(321,ポンプ動作およびポンプシャフト信号171)を介したコントローラの制御下で、選択的に、高圧バルブが開いたら作動室内の圧力によって開いた状態が維持されるように構成されてもよい。高圧バルブは、作動室ではなく高圧マニホールドが高圧であるとき、コントローラの制御下で開放可能としてもよい。   In addition, the working chamber includes high pressure valves (HPVs, 317) in the form of pressure activated delivery valves. The high-pressure valve faces outward from the working chamber and can control the closing of the flow path extending from the working chamber to the high-pressure line (319). In addition, the said flow path functions as a flow path network or a fluid storage part, and is fluidly connected with the high voltage | pressure manifold (133). The high pressure valve functions as a normally closed differential pressure check valve configured to passively open when the pressure in the working chamber exceeds the pressure in the high pressure manifold. In addition, the high pressure valve is selectively maintained under the pressure of the working chamber when the high pressure valve is opened under the control of the controller via the high pressure valve control signal (321, pump operation and pump shaft signal 171). You may be comprised so that. The high pressure valve may be openable under the control of the controller when the high pressure manifold rather than the working chamber is at high pressure.

例えば、欧州特許出願公開第0361927号明細書、欧州特許出願公開第0494236号明細書および欧州特許出願公開第1537333号明細書に開示される内容では、通常モードの制御において、コントローラは、高圧マニホールドへの流体の押しのけ容積を選択するようになっている。典型的には作動室の周期における最大容積に近い状態で、一または複数の低圧バルブを能動的に閉止することによって、低圧マニホールドとの流路を閉じ、これにより次の圧縮工程において高圧バルブを介して外部へ流体を送り出す。選択された総押しのけ容積を実現するために、流体の流れの形成やシャフト(322)へのトルクの付与を目的とした低圧バルブの閉止のシーケンス、またはそれらの数を選択する。また、低圧バルブの閉止の要否または開放状態の維持の要否の決定と同様に、コントローラは、低圧バルブ閉止時の位相を変化させ、これにより低圧マニホールドから高圧マニホールドへの流体の総押しのけ容積を選択するために制御可能となっている。   For example, in the contents disclosed in EP 0361927, EP 0494236 and EP 1537333, in normal mode control, the controller is connected to the high pressure manifold. The displacement volume of the fluid is selected. Typically, close to the maximum volume in the working chamber cycle, the one or more low pressure valves are actively closed to close the flow path to the low pressure manifold, thereby closing the high pressure valves in the next compression step. The fluid is sent out to the outside. In order to achieve the selected total displacement volume, a sequence of low pressure valve closings, or the number thereof, for the purpose of creating a fluid flow and applying torque to the shaft (322) is selected. Similarly to determining whether the low-pressure valve needs to be closed or whether the open state needs to be maintained, the controller changes the phase when the low-pressure valve is closed, thereby allowing the total displacement of fluid from the low-pressure manifold to the high-pressure manifold. It is possible to control to select.

図4は、コントローラ(112)の機能ユニットの概略構成を示す図である。機能ユニットは、電子回路、または、コンピュータ読み取り可能な媒体に格納され、コンピュータプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムコード命令を含んでいてもよい。   FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a functional unit of the controller (112). The functional unit may include computer program code instructions stored in an electronic circuit or computer readable medium and executable by a computer processor.

トランスミッションコントローラとして機能するコントローラ(112)は、トルク目標値決定ユニット(500)を備えている。トルク目標値決定ユニットは、現在の回転数Wに依存した回転シャフトの最適トルクを考慮して、油圧ポンプのトルク目標値を決定するように構成されている。トルク目標値は、ポンプ要求値決定ユニット(502)への出力である。ポンプ要求値決定ユニットは、現在のシステム圧力Pを考慮したトルクを得るために要求される正確なポンプ要求値D(油圧ポンプの回転シャフトにおける単位回転当たりに押しのけられる作動油の総容量の機能的な表現)を決定する。ポンプ要求値Dは、ポンプ制御ユニットへの出力である。ポンプ制御ユニットは、要求値に対応した油圧ポンプの押しのけ容積を選択するために、適した制御信号を出力することによって、油圧ポンプの低圧バルブを能動的に制御する。 The controller (112) functioning as a transmission controller includes a torque target value determination unit (500). Torque target value determination unit, taking into account the optimum torque of the rotary shaft depending on the current rotational speed W r, is configured to determine a torque target value of the hydraulic pump. The torque target value is an output to the pump request value determination unit (502). The pump demand value determination unit is used to determine the exact pump demand value D p required to obtain a torque taking into account the current system pressure P s Functional expression). The pump request value Dp is an output to the pump control unit. The pump control unit actively controls the low pressure valve of the hydraulic pump by outputting a suitable control signal to select the displacement of the hydraulic pump corresponding to the required value.

ロータシャフト(125)の回転数は、風速(およびその結果としての風から受けるエネルギーの流体速度)に応じて変化する。ただし、正確な回転数は、システム圧や、許容範囲内にシステム圧を維持するための要望や、装置の運転開始または停止、あるいは他の理由(例えば、突風または他の風力発電装置に対応した動作等)によるシステム圧の調整のための一時的な要求を含む各種の要因に依存している。   The rotational speed of the rotor shaft (125) varies according to the wind speed (and the resulting fluid velocity of energy received from the wind). However, the exact speed corresponds to the system pressure, the desire to maintain the system pressure within an acceptable range, the start or stop of the equipment, or other reasons (for example, gusts or other wind turbines) Depends on various factors including temporary demands for system pressure adjustment due to operation, etc.).

コントローラは、標準モータ要求値決定ユニット(506)をさらに備えている。
標準モータ要求値決定ユニットは、トルクリミットが適用される場合を除いては瞬間的なシステム圧力P(高圧マニホールドの圧力)を考慮して、モータ押しのけ容積目標値Dを決定するように構成されている。なお、本発明の主要な構成ではないが、幾つかの実施形態では、以下に示すように、油圧ポンプのトルク目標値を決定するためのトルク目標値決定ユニット(500)と、例えば規定範囲内でシステム圧を維持するための標準モータ要求値決定ユニット(506)との間には、幾つかの相互作用が存在してもよい。
The controller further includes a standard motor required value determination unit (506).
The standard motor requirement value determination unit is configured to determine the motor displacement target value D m in consideration of the instantaneous system pressure P s (pressure of the high pressure manifold) except when a torque limit is applied. Has been. Although not the main configuration of the present invention, in some embodiments, as shown below, a torque target value determination unit (500) for determining a torque target value of the hydraulic pump, for example, within a specified range There may be some interaction with the standard motor requirement determination unit (506) for maintaining the system pressure.

標準モータ要求値決定ユニット(506)は、通常運転時、モータ制御ユニット(508)と通信可能に構成され、モータ押しのけ容積目標値Dを算出して出力するように構成されている。モータ制御ユニットは、モータ押しのけ容積目標値Dに応じた油圧モータの押しのけ容積の調節を目的として、モータの作動室容積の各周期における低圧バルブおよび高圧バルブ制御信号を生成する。 Standard motor required value determination unit (506), during normal operation, is configured to be capable of communicating with the motor control unit (508), it is configured to output the calculated motor displacement setting D m. Motor control unit, for the purpose of adjustment of the displacement volume of the hydraulic motor in response to motor displacement setting D m, to produce a low pressure valve and the high pressure valve control signal in each cycle of working chamber volume of the motor.

しかしながら、脱調(pole slip)が発生しないように、モータ押しのけ容積を確保するように動作するトルクリミッタ(510)も与えられている。トルクリミッタは、脱調が発生する可能性のある発電機の界磁電流(磁界強度を決定する)および発電機の端子電圧の値が格納されたトルク値のデータベース(512)にアクセスするように構成されている。トルクリミッタの機能は、以下に詳述する。トルク目標値決定ユニット(500)およびトルクリミッタ(570)は、共にモータ要求値決定ユニットとして機能する。   However, a torque limiter (510) is also provided that operates to ensure the displacement of the motor so as not to cause pole slip. The torque limiter has access to a torque value database (512) that stores the field current of the generator (which determines the magnetic field strength) and the terminal voltage value of the generator where out-of-step may occur. It is configured. The function of the torque limiter will be described in detail below. Both the torque target value determination unit (500) and the torque limiter (570) function as a motor request value determination unit.

図5Aおよび図5B(図5Aの続き)は、制御アルゴリズム(400)の1タイムステップにおける手順を示している。この制御アルゴリズムは、風力発電装置の通常運転モードにおいてントローラ(112)内で実行されるものである。なお、制御アルゴリズムは、繰り返し実行されてもよい。   FIG. 5A and FIG. 5B (continuation of FIG. 5A) show the procedure in one time step of the control algorithm (400). This control algorithm is executed in the controller (112) in the normal operation mode of the wind turbine generator. Note that the control algorithm may be repeatedly executed.

ステップS1において、ロータ回転数Wがロータ回転数信号(117)から算出される。ここで、油圧ポンプおよびロータはロータシャフトによって直接的に接続されているので、代替として油圧ポンプの回転数を計測してもよい。次いで、ステップS2において、ロータ回転数からトルク目標値Tが算出される。国際公開第2011/147996号および国際公開第2011/147997号(Caldwell他)に記載されるように、トルク目標値は、空力的な理想トルクに基づいて設定されてもよい。例えば、風速の一時的な低下(lull)の間により多くのエネルギーを蓄積可能なように、風速の一時的な低下の前にシステム圧を低減する。 In step S1, the rotor rotational speed Wr is calculated from the rotor rotational speed signal (117). Here, since the hydraulic pump and the rotor are directly connected by the rotor shaft, the rotational speed of the hydraulic pump may be measured as an alternative. Next, in step S2, a torque target value Td is calculated from the rotor rotational speed. As described in WO 2011/147996 and WO 2011/147997 (Caldwell et al.), The torque target value may be set based on an aerodynamic ideal torque. For example, the system pressure is reduced before the wind speed temporarily drops so that more energy can be stored during the wind speed drop.

そして、ステップS3において、高圧マニホールドの測定圧力(高圧マニホールド圧信号154から取得)でトルク目標値を除算し、ポンプ要求値Dpumpを算出する。ポンプ要求値は、選択された油圧ポンプの総押しのけ容積であって、且つ、制御アルゴリズムの出力(402)であり、以下に述べるような方法で、油圧ポンプの低圧バルブ(および場合によっては高圧バルブ)を選択的に制御するためのコントローラを用いて算出される。 In step S3, the torque target value is divided by the measured pressure of the high-pressure manifold (obtained from the high-pressure manifold pressure signal 154) to calculate a pump request value D pump . The pump requirement value is the total displacement of the selected hydraulic pump and is the output (402) of the control algorithm, and in the manner described below, the hydraulic pump low pressure valve (and possibly the high pressure valve). ) Is calculated using a controller for selectively controlling.

ステップS4において、コントローラは、変動エネルギー流Powerrotorに対応した出力を算出する。これは、複数の異なる方法によって算出できる。例えば、油圧ポンプの回転数、油圧ポンプの総押しのけ容積、および流体的な出力を算出するための高圧マニホールドの圧力を用いて、出力を算出してもよい。あるいは、ロータの回転数および機械的な出力を算出するための空力トルク推定値Taeroを用いて、出力を算出してもよい。 In step S4, the controller calculates an output corresponding to the fluctuating energy flow Power rotor . This can be calculated by several different methods. For example, the output may be calculated using the number of rotations of the hydraulic pump, the total displacement of the hydraulic pump, and the pressure of the high-pressure manifold for calculating the fluid output. Alternatively, the output may be calculated using an aerodynamic torque estimated value T aero for calculating the rotational speed of the rotor and the mechanical output.

ステップS6において、例えば、第1ローパスフィルタ等の平滑化モジュールを実行することによって、変動エネルギー流Powerrotorを平滑化した値Powermotorが算出される。なお、設計者は、風力発電装置およびその状態に適した平滑化アルゴリズムを選択してもよい。この平滑化された値は、油圧モータによる作動流体の総押しのけ容積の算出基準となり、その独立性から、高圧マニホールド内の圧力が総押しのけ容積へ与える影響を考慮せず、設定されるものである。 In step S6, for example, by executing a smoothing module such as a first low-pass filter, a value Power motor obtained by smoothing the fluctuating energy flow Power rotor is calculated. The designer may select a wind power generator and a smoothing algorithm suitable for the state. This smoothed value is a reference for calculating the total displacement of the working fluid by the hydraulic motor, and is set without considering the influence of the pressure in the high pressure manifold on the total displacement due to its independence. .

ステップS7において、ヘッドルームトルクTが算出される。ヘッドルームトルクは、油圧ポンプに対して最小トルクを規定するものである。これは、予測不能なガストまたは風速増大の間、ロータ回転数を適正に制御するために適用される。ヘッドルームトルクは、油圧ポンプの回転数の役割を果たす。 In step S7, the headroom torque Th is calculated. The headroom torque defines a minimum torque for the hydraulic pump. This is applied to properly control the rotor speed during unpredictable gust or wind speed increases. The headroom torque plays the role of the rotational speed of the hydraulic pump.

ロータトルクは、単位回転当たりの総押しのけ容積(作動室の数および容積によって規定される設定リミット値を含む)が選択される油圧ポンプによって生成され、ヘッドルームトルク要求値によって下限値Pminが設定される。ステップS8において、許容圧力範囲の下限値によって規定される高圧マニホールドの最小圧力PminがヘッドルームトルクTから算出される。さらに、平滑化手段(または第1および第2アキュムレータ)の最小プリチャージ圧Pacc,minとして、付加的な下限値Pminが設定されている。下限値以下である場合、好ましい制御を実行するためには高圧マニホールドの圧力追従性が不十分となる可能性がある。そのため、許容圧力範囲、上述した両方の下限値を備えることが望ましい。 The rotor torque is generated by a hydraulic pump in which the total displacement per unit rotation (including the set limit value defined by the number and volume of working chambers) is selected, and the lower limit value Pmin is set by the headroom torque request value. The In step S8, the minimum pressure P min of the high pressure manifold defined by a lower limit value of allowable pressure range is calculated from the headroom torque T h. Further, an additional lower limit value P min is set as the minimum precharge pressure P acc, min of the smoothing means (or the first and second accumulators). When the value is equal to or lower than the lower limit value, the pressure followability of the high-pressure manifold may be insufficient to execute preferable control. Therefore, it is desirable to provide the allowable pressure range and both the lower limit values described above.

ステップS9において、高圧マニホールドの最小圧力Pmin、前記マニホールドPmax(許容圧力範囲の上限値として機能する)の設定最大圧力、および、変動エネルギー流またはその平滑化した値のいずれかに基づいて、圧力制御ゲインKが算出される。 In step S9, based on the minimum pressure P min of the high pressure manifold, the set maximum pressure of the manifold P max (which functions as the upper limit value of the allowable pressure range), and either the fluctuating energy flow or its smoothed value, A pressure control gain Kp is calculated.

ステップS10において、風力発電装置における一または複数の最適運転ポイント、風力発電装置の制御範囲限界または最小圧力要求から圧力目標値Pが算出される。 In step S10, the pressure target value Pd is calculated from one or more optimum operation points in the wind turbine generator, the control range limit of the wind turbine generator or the minimum pressure requirement.

ここまでのステップは、ポンプ要求値決定ユニット(502)の機能を実行するものである。以降のステップでは、モータ要求値決定ユニットの機能を実行する。   The steps so far execute the function of the pump request value determination unit (502). In the subsequent steps, the function of the motor request value determination unit is executed.

次に、ステップS11において、コントローラは、モータ(モータ要求値)の総押しのけ容積のモータ名目値Dを算出する。モータ名目値は、モータ回転数信号(211)、システム圧(例えば高圧マニホールドの圧力)信号(154)およびモータ出力値Powermotor(D = Powermotor / Wmotor / P)から算出される。 Next, in step S11, the controller calculates the motor nominal value D n of the total displacement volume of the motor (motor required value). The nominal motor value is calculated from the motor rotation number signal (211), the system pressure (for example, the pressure of the high-pressure manifold) signal (154), and the motor output value Power motor (D n = Power motor / W motor / P s ).

ステップS12において、制御アルゴリズムは、測定圧力と目標圧力Pとの差分に圧力制御ゲインKを乗じることによって、モータ要求値の補正値Dが算出される。 In step S12, the control algorithm, by multiplying the force control gain K p to the difference between the measured pressure and the target pressure P d, the correction value D b of the motor required value is calculated.

ステップS13において、コントローラは、モータ名目値Dと補正値Dとを加算することによって、油圧モータ(モータ要求値)のモータ押しのけ容積Dを算出する。 In step S13, the controller, by adding the motor nominal value D n and the correction value D b, calculates the motor displacement D m of the hydraulic motor (motor required value).

通常運転時には、モータ押しのけ容積目標値Dは、制御アルゴリズム(404)の出力である。このモータ押しのけ容積目標値は、コントローラが、上述の方法で油圧モータのバルブを選択的に制御する際に用いられる。 During normal operation, the motor displacement target value Dm is the output of the control algorithm (404). This motor displacement target value is used when the controller selectively controls the valve of the hydraulic motor by the method described above.

ステップS14およびステップS15において、コントローラは、トルクリミッタの機能を実行する。ステップS14では、コントローラは、発電機の吸収トルクの最大値、すなわち脱調が発生するトルクリミットTを算出する。これは、励磁器の電流値I(これは界磁電流および界磁強度に依存する)および発電機の端子電圧Vを読み取り、且つ、データベースから対応したトルクを抽出することによって実行される。データベースのデータは、トルクの経験的または実験的な測定値から取得可能である。このトルクは、同様の発電機において、励磁電流および発電機の端子電圧が与えられたとき、脱調が発生したトルクである。 In step S14 and step S15, the controller executes the function of a torque limiter. In step S14, the controller calculates the maximum value of the absorption torque of the generator, that is, the torque limit TL at which step-out occurs. This is done by reading the exciter current value I F (which depends on the field current and field strength) and the generator terminal voltage V T and extracting the corresponding torque from the database. . Database data can be obtained from empirical or experimental measurements of torque. This torque is the torque at which a step-out occurs in a similar generator when an exciting current and a terminal voltage of the generator are applied.

ステップS15において、コントローラは、モータ押しのけ容積目標値Dがモータ制御ユニットへ送信された場合に、発電機のトルクを算出する。発電機のトルクは、モータ押しのけ容積、システム圧力Pおよびモータシャフトの回転数wに比例し、モータ押しのけ容積目標値Dがトルクリミットを超えた場合、トルクリミッタはモータ押しのけ容積目標値を決定できるようになっている。 In step S15, the controller calculates the torque of the generator when the motor displacement target value Dm is transmitted to the motor control unit. Torque of the generator, determine motor displacement is proportional to the system pressure P s and the rotational speed w of the motor shaft, when the motor displacement setting D m has exceeded the torque limit, a torque limiter motor displacement setting It can be done.

ステップS16において、コントローラは、トルクを制限するためにモータ押しのけ容積目標値Dを低減するか否かを決定する。発電機に作用するトルクがトルクリミットTを超えている場合、モータ押しのけ容積目標値Dを低減する。実際には、ルクリミットTの限界(例えば5%または10%、あるいはそれ以上)内においてトルクは発電機に作用するため、トルクリミッタは、一般的には確保されている。 In step S16, the controller determines whether to reduce the motor displacement setting D m in order to limit the torque. When the torque acting on the generator exceeds the torque limit TL , the motor displacement target value Dm is reduced. In fact, since the torque within the limits of Rukurimitto T L (e.g., 5% or 10%, or more) acts on the generator, the torque limiter is generally is ensured.

幾つかの実施形態において、データベースに格納されたデータは、トルクリミットTではなく、マージンを含んだ値である。幾つかの実施形態で、望ましいモータトルクは、トルクリミット(例えば、望ましいモータトルクおよびトルクリミットの下限値の選択によって)を超えないように計算され、処理されて、処理されたトルクは、モータ押しのけ容積Dの計算に用いられる。 In some embodiments, the data stored in the database is not a torque limit TL but a value including a margin. In some embodiments, the desired motor torque is calculated and processed such that it does not exceed the torque limit (eg, by selecting the desired motor torque and the lower limit of the torque limit), and the processed torque is displaced by the motor. used in the calculation of the volume D m.

モータ押しのけ容積Dの最終的な値は、ステップS17において、作動室容積の連続的な周期で低圧バルブおよび高圧バルブのタイミングを制御するモータ制御ユニットへ出力される。 The final value of the motor displacement D m in step S17, is outputted to the motor control unit for controlling the timing of the low-pressure valve and the high pressure valve in a continuous cycle of working chamber volume.

幾つかの実施形態において、トルクリミッタ機能は、通常はモータ押しのけ容積Dの計算によって、しかしモータ押しのけ容積Dの出力値のスルーレートを制限することによって、発電機に働くトルクの最大変化率を実行する。典型的に、許容スルーレートは、力率コントローラおよび/または自動電圧調整装置の応答速度に依存する。 In some embodiments, the torque limiter function, by conventional calculation of the motor displacement D m, but by limiting the slew rate of the output value of the motor displacement D m, the maximum rate of change of torque acting on the generator Execute. Typically, the allowable slew rate depends on the response speed of the power factor controller and / or automatic voltage regulator.

トルクリミッタは、風力発電装置の通常運転時、例えば、要求される力率を維持するために界磁強度が減少した場合、脱調を回避するために用いられる。しかしながら、本発明の幾つかの実施形態では、トルクリミッタ機能は、発電機が脱調するようなトルクの低減を引き起こす系統事故が検出されたら始動するようになっている。そのような系統事故は、発電機の端子電圧の低下から検出できる。系統事故の検出に応じて、風力発電装置は、異常事象対応モードを開始し、いくつかの実施形態では、異常事象対応モードにおいてのみトルクリミッタ機能を作動させる。   The torque limiter is used to avoid step-out during normal operation of the wind turbine generator, for example, when the field strength decreases to maintain the required power factor. However, in some embodiments of the present invention, the torque limiter function is initiated when a system fault is detected that causes a reduction in torque that causes the generator to step out. Such a system fault can be detected from a decrease in the terminal voltage of the generator. In response to detecting a system fault, the wind turbine generator initiates an abnormal event response mode, and in some embodiments activates the torque limiter function only in the abnormal event response mode.

トルクリミット機能は、特に、そのような系統事故への対応として重要な機能である。発電機の端子電圧を低減させるような系統事故が発生したとき、あるいは、界磁強度を減少させるような事故が発生したとき、発電機への損傷を回避するために、トルクリミットTは急激に低下するように構成してもよい。 The torque limit function is an especially important function as a response to such a system fault. When a system fault that reduces the terminal voltage of the generator occurs, or when an accident that reduces the field strength occurs, the torque limit TL is suddenly increased to avoid damage to the generator. You may comprise so that it may fall to.

異常事象対応モード(およびトルクリミッタを備えた実施形態においてトルクリミッタが作動する異常事象対応モード)は、例えば、発電機の端子電圧の閾値を超える降下によって始動してもよい。そして、風力発電装置は、発電機の端子電圧が閾値を超えて復帰したら通常運転モードに復帰してもよい。典型的には、モータ制御ユニットに送信されるモータ押しのけ容積要求値のチャタリングを回避するために、これらの制御においてヒステリシスを設けてもよい。   The abnormal event response mode (and the abnormal event response mode in which the torque limiter operates in embodiments with a torque limiter) may be triggered, for example, by a drop that exceeds a threshold of the generator terminal voltage. Then, the wind turbine generator may return to the normal operation mode when the terminal voltage of the generator returns after exceeding a threshold value. Typically, a hysteresis may be provided in these controls in order to avoid chattering of the required motor displacement volume sent to the motor control unit.

励磁器(166)を制御するとともに制御信号(165)を介して界磁電流および界磁強度を調整するように構成された発電機および接触器コントローラ(163)は、発電機の界磁電流および界磁強度を制御しするように構成されている。この発電機および接触器コントローラは、発電機の端子電圧の瞬間的な計測値と、発電機の端子電圧が減少した場合に、発電機の界磁電圧との間の差分を測定し、トルクリミットT内において発電機の界磁電圧を増加させる。発電機および接触器コントローラは、同期発電機の内部相差角が増大したとき界磁電流が増加し、同期発電機の内部相差角が減少したとき界磁電流が減少するように励磁器を制御するようになっている。 A generator and contactor controller (163), configured to control the exciter (166) and adjust the field current and field strength via the control signal (165), the generator field current and It is configured to control the field strength. This generator and contactor controller measures the difference between the instantaneous measurement of the generator terminal voltage and the field voltage of the generator when the generator terminal voltage is reduced. Increase the generator field voltage within TL . The generator and contactor controller controls the exciter so that the field current increases when the internal phase difference angle of the synchronous generator increases and the field current decreases when the internal phase difference angle of the synchronous generator decreases. It is like that.

また、本発明は、異常の検出に応じて、油圧ポンプのポンプ押しのけ容積を修正するようになっている。幾つかの実施形態では、フィードフォワード制御モジュールによって、異常検出後(例えば迅速に)油圧ポンプのポンプ押しのけ容積を低減する。これにより、モータの押しのけ容積が低下するように、油圧ポンプによるエネルギー吸収率を低減し、高圧マニホールドの過度な圧力増大を回避する。   Further, according to the present invention, the displacement of the pump of the hydraulic pump is corrected according to the detection of the abnormality. In some embodiments, the feed forward control module reduces the pump displacement of the hydraulic pump after anomaly detection (eg, quickly). Thereby, the energy absorption rate by the hydraulic pump is reduced so that the displacement volume of the motor is reduced, and an excessive increase in pressure of the high-pressure manifold is avoided.

熟練した技術者は、コントローラの機能が、コンピュータソフトウェアまたは電子回路、あるいはこれら2つを合体させた構成によって実現し得ることを理解するであろう。   A skilled engineer will understand that the function of the controller can be realized by computer software or electronic circuitry, or a combination of the two.

よって、本発明は、電力変換器を介さず系統へ直接的に接続される同期発電機であっても、エネルギー効率改善のために、脱調することなく高い信頼性で制御可能である風力発電装置、あるいは再生エネルギー型の他の発電装置を提供する。   Therefore, the present invention is a wind power generator that can be controlled with high reliability without stepping out in order to improve energy efficiency, even if it is a synchronous generator directly connected to the system without going through a power converter. A device or other power generation device of renewable energy type is provided.

本明細書に開示される発明の範囲において、さらなる変更や変形がなされてもよい。   Further changes and modifications may be made within the scope of the invention disclosed in this specification.

100 風力発電装置(再生エネルギー型発電装置)
101 電力系統
103 ナセル
105 タワー
107 ハブ
109 ブレード
110 ロータ(作動要素)
111 風速計
112 トランスミッションコントローラ
113 計測風速信号
115 回転数計
117 回転数信号
119 ピッチアクチュエータ
121 ピッチ検出信号
125 ロータシャフト
127 ロータ回転方向
131 油圧モータ
133 高圧マニホールド
135 低圧マニホールド
136 油圧トランスミッション
137 チャージポンプ
139 リザーバ
141 低圧アキュムレータ
143 低圧リリーフバルブ
144 熱交換器
145 平滑化アキュムレータ
146 熱交換器制御ライン
147 第1高圧アキュムレータ
149 第2高圧アキュムレータ
150 第2遮断バルブ
151 第1遮断バルブ信号
152 第2遮断バルブ信号
154 高圧マニホールド圧信号
155 高圧リリーフバルブ
157 同期発電機
159 発電機シャフト
161 接触器
162 接触器制御信号
163 接触器コントローラ
164 力率コントローラ/自動電圧調整装置
165 発電機制御信号
166 励磁器
167 電力供給信号
168 電力供給センサ
169 発電機出力信号
170 発電機出力センサ
171 ポンプシャフト信号
173 モータシャフト信号
175 接触器制御信号
180 パワー増幅器
202 作動室
204 シリンダ
206 ピストン
208 回転シャフト
209 偏心カム
210 シャフト位置および速度センサ
211 信号ライン
214 低圧ポペットバルブ
216 低圧管路
217 低圧ポート
218 低圧バルブ制御ライン
220 高圧バルブ
222 高圧管路
224 高圧ポート
226 高圧バルブ制御ライン
228 圧力リリーフバルブ
301 油圧ポンプの部位
303 作動室
305 シリンダ
306 ピストン
307 リングカム
308 ローラ
309 シャフト位置および速度センサ
311 電気的接続
313 低圧ポペットバルブ
314 低圧管路
315 低圧バルブ制御信号
317 高圧バルブ
319 高圧管路
321 高圧制御信号
322 シャフト
400 制御アルゴリズム
402 ポンプ要求値
404 モータ要求値出力,D
500 トルク目標値決定ユニット
502 ポンプ要求値決定ユニット
504 ポンプ制御ユニット
506 標準モータ要求値決定ユニット
508 モータ制御ユニット
510 トルクリミッタ
512 トルクリミット値データベース
100 Wind turbine generator (renewable energy generator)
101 Power System 103 Nacelle 105 Tower 107 Hub 109 Blade 110 Rotor (Operating Element)
111 Anemometer 112 Transmission controller 113 Measured wind speed signal 115 Revolution meter 117 Revolution signal 119 Pitch actuator 121 Pitch detection signal 125 Rotor shaft 127 Rotor rotation direction 131 Hydraulic motor 133 High pressure manifold 135 Low pressure manifold 136 Hydraulic transmission 137 Charge pump 139 Reservoir 141 Low pressure accumulator 143 low pressure relief valve 144 heat exchanger 145 smoothing accumulator 146 heat exchanger control line 147 first high pressure accumulator 149 second high pressure accumulator 150 second shutoff valve 151 first shutoff valve signal 152 second shutoff valve signal 154 high pressure manifold Pressure signal 155 High pressure relief valve 157 Synchronous generator 159 Generator shaft 161 Contactor 162 Contactor control signal 163 Contactor controller 164 Power factor controller / automatic voltage regulator 165 Generator control signal 166 Exciter 167 Power supply signal 168 Power supply sensor 169 Generator output signal 170 Generator output sensor 171 Pump shaft signal 173 Motor shaft Signal 175 Contactor control signal 180 Power amplifier 202 Working chamber 204 Cylinder 206 Piston 208 Rotating shaft 209 Eccentric cam 210 Shaft position and speed sensor 211 Signal line 214 Low pressure poppet valve 216 Low pressure line 217 Low pressure port 218 Low pressure valve control line 220 High pressure valve 222 High-pressure line 224 High-pressure port 226 High-pressure valve control line 228 Pressure relief valve 301 Hydraulic pump part 303 Working chamber 305 Cylinder 306 Piston 307 Gucam 308 Roller 309 Shaft position and speed sensor 311 Electrical connection 313 Low pressure poppet valve 314 Low pressure line 315 Low pressure valve control signal 317 High pressure valve 319 High pressure line 321 High pressure control signal 322 Shaft 400 Control algorithm 402 Pump required value 404 Motor required value Output, D m
500 Torque target value determination unit 502 Pump request value determination unit 504 Pump control unit 506 Standard motor request value determination unit 508 Motor control unit 510 Torque limiter 512 Torque limit value database

Claims (19)

再生エネルギーを用いて発電を行う再生エネルギー型発電装置であって、
再生エネルギー源から受け取るエネルギーによって作動する作動要素と、
前記作動要素を介して受け取った前記再生エネルギーによって回転する回転シャフトと、
前記回転シャフトによって駆動される油圧ポンプ、および、前記油圧ポンプから高圧マニホールドを通って供給される圧油により駆動される油圧モータを含む油圧トランスミッションと、
前記油圧モータによって駆動されて電力を生成し、電力変換器を介在せずに系統に連系されて該系統へ前記電力を供給するとともに、界磁強度を有する界磁コイルを含む同期発電機と、
通常運転モードにおいて、前記再生エネルギー型発電装置の通常運転時、前記発電機によって生成される前記電力の周波数を前記系統の周波数に維持しながら、前記再生エネルギーの流速に応じて変化する回転数で前記回転シャフトが回転するように、前記油圧ポンプおよび前記油圧モータのそれぞれの押しのけ容積を調節するために前記油圧トランスミッションを制御するように構成されたトランスミッションコントローラと、を備え、
前記トランスミッションコントローラは、
前記高圧マニホールドの圧力と、脱調防止のために前記発電機によって許容される最大トルクに関係するとともに前記界磁強度および前記発電機の端子電圧の測定値に依存するトルクリミットとを考慮して、前記油圧モータの前記押しのけ容積の要求値Dを決定するためのモータ要求値決定ユニットを含むことを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
A regenerative energy power generator that generates power using renewable energy,
An actuating element activated by energy received from a renewable energy source;
A rotating shaft rotated by the regenerative energy received via the actuating element;
A hydraulic transmission including a hydraulic pump driven by the rotating shaft, and a hydraulic motor driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump through a high pressure manifold;
A synchronous generator that is driven by the hydraulic motor to generate electric power, is connected to a system without intervention of a power converter, supplies the electric power to the system, and includes a field coil having field strength; ,
In normal operation mode, during normal operation of the renewable energy power generator, while maintaining the frequency of the electric power generated by the generator at the frequency of the grid, the rotational speed changes according to the flow rate of the renewable energy. A transmission controller configured to control the hydraulic transmission to adjust a displacement volume of each of the hydraulic pump and the hydraulic motor such that the rotating shaft rotates, and
The transmission controller
Taking into account the pressure of the high-pressure manifold and the torque limit that is related to the maximum torque allowed by the generator to prevent step-out and that depends on the measured values of the field strength and the terminal voltage of the generator , renewable energy power generation device which comprises a motor required value determining unit for determining a request value D m of the displacement volume of the hydraulic motor.
前記モータ要求値決定ユニットは、前記油圧モータの前記押しのけ容積の変化率を制限するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。   The regenerative energy power generator according to claim 1, wherein the required motor value determination unit is configured to limit a change rate of the displacement of the hydraulic motor. 前記トルクリミットは、前記界磁強度に関係した少なくとも一つのパラメータの測定値および/または前記発電機の前記端子電圧の測定値に依存して決まることを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。   The regeneration energy according to claim 1, wherein the torque limit is determined depending on a measured value of at least one parameter related to the field strength and / or a measured value of the terminal voltage of the generator. Type generator. 前記トルクリミットは、前記発電機の負荷角および/または界磁コイル巻線のリアクタンスにさらに依存していることを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。   The regenerative energy power generator according to claim 3, wherein the torque limit further depends on a load angle of the generator and / or a reactance of a field coil winding. 前記油圧モータの前記押しのけ容積は、前記油圧モータに供給される前記圧油の圧力で除算された前記トルクリミットに制限されることを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。   The regenerative energy generator according to claim 3, wherein the displacement of the hydraulic motor is limited to the torque limit divided by the pressure of the pressure oil supplied to the hydraulic motor. 前記トルクリミットは、脱調の発生し得るトルクが前記発電機の前記端子電圧および前記界磁強度に関係したパラメータに関連付けられた格納データを考慮して決定されることを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。   The torque limit is determined in consideration of stored data associated with a parameter related to the terminal voltage and the field strength of the generator so that a torque that may cause a step-out is generated. Renewable energy type power generator described in 1. 前記トルクリミットは、少なくとも予め設定されたマージンによって、脱調が発生する最大トルク以下に前記油圧モータのトルクが維持されるように設定されていることを特徴とする請求項5に記載の再生エネルギー型発電装置。   6. The regeneration energy according to claim 5, wherein the torque limit is set so that the torque of the hydraulic motor is maintained below a maximum torque at which a step-out occurs at least by a preset margin. Type generator. 前記トランスミッションコントローラは、
通常運転モードにおいて、タービン回転数にて回転する前記回転シャフトの最適トルクに基づいて前記油圧ポンプのトルク目標値を決定するように構成されたトルク目標値決定ユニットと、
通常運転モードにおいて、前記油圧ポンプの前記トルク目標値に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積の要求値Dを決定するように構成されたポンプ要求値決定ユニットと、
前記油圧ポンプの前記押しのけ容積が前記要求値Dとなるように調節するためのポンプ制御ユニットと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。
The transmission controller
A torque target value determination unit configured to determine a torque target value of the hydraulic pump based on an optimum torque of the rotating shaft rotating at a turbine speed in a normal operation mode;
In normal operation mode, the pump configured requested value determining unit to determine the required value D p of displacement of the hydraulic pump on the basis of the torque target value of the hydraulic pump,
Renewable energy power generating device according to claim 1, characterized in that it comprises, a pump control unit for adjusting so that the displacement volume of said hydraulic pump becomes the required value D p.
前記発電機の前記端子電圧を測定するための端子電圧センサと、
前記同期発電機の界磁巻線へ界磁電流を供給するための励磁器と、
前記端子電圧センサによって検出された前記端子電圧と前記端子電圧の目標値との差分に基づいて前記励磁器を制御するように構成された励磁器コントローラとをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。
A terminal voltage sensor for measuring the terminal voltage of the generator;
An exciter for supplying a field current to the field winding of the synchronous generator;
2. An exciter controller configured to control the exciter based on a difference between the terminal voltage detected by the terminal voltage sensor and a target value of the terminal voltage. Renewable energy type power generator described in 1.
前記励磁器コントローラは、前記系統、または、前記同期発電機から前記系統へのトランスミッションラインにおける異常事象に起因して前記同期発電機の前記端子電圧が減少した後、前記界磁電流が迅速に増加するように前記励磁器を制御する構成としたことを特徴とする請求項9に記載の再生エネルギー型発電装置。   The exciter controller increases the field current rapidly after the terminal voltage of the synchronous generator has decreased due to an abnormal event in the transmission line from the system or from the synchronous generator to the system. The regenerative energy type power generator according to claim 9, wherein the exciter is controlled as described above. 前記励磁器コントローラは、前記励磁器による前記界磁電流の増加後、前記同期発電機の内部相差角が増大したとき前記界磁電流が増加し、前記同期発電機の前記内部相差角が減少したとき前記界磁電流が減少するように前記励磁器を制御する構成としたことを特徴とする請求項9に記載の再生エネルギー型発電装置。   The exciter controller increases the field current when the internal phase difference angle of the synchronous generator increases after the field current increases by the exciter, and decreases the internal phase difference angle of the synchronous generator. The regenerative energy type power generator according to claim 9, wherein the exciter is controlled so that the field current is sometimes reduced. 前記トランスミッションコントローラは、前記油圧モータの前記押しのけ容積が通常運転モードよりも減少される異常事象対応モードを有しており、
前記異常事象対応モードは、前記発電機の前記端子電圧の測定値が閾値以下であることが検出されたら始動することを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。
The transmission controller has an abnormal event response mode in which the displacement of the hydraulic motor is reduced from a normal operation mode,
The regenerative energy type generator according to claim 1, wherein the abnormal event response mode is started when it is detected that the measured value of the terminal voltage of the generator is equal to or less than a threshold value.
前記トランスミッションコントローラは、前記異常事象対応モードにおいて、前記同期発電機の負荷トルクと、前記油圧モータによって生成されて前記同期発電機に入力されるトルクとの差分を調節するために、前記油圧モータの前記押しのけ容積を低減するように、前記油圧トランスミッションを制御する構成としたことを特徴とする請求項13に記載の再生エネルギー型発電装置。     In the abnormal event response mode, the transmission controller is configured to adjust a difference between a load torque of the synchronous generator and a torque generated by the hydraulic motor and input to the synchronous generator. The regenerative energy generator according to claim 13, wherein the hydraulic transmission is controlled so as to reduce the displacement volume. 前記モータ要求値決定ユニットは、前記異常事象対応モードにおいて前記同期発電機によって生成された出力に基づいて、前記油圧モータの前記押しのけ容積の前記要求値Dを決定するように構成されたことを特徴とする請求項12に記載の再生エネルギー型発電装置。 The required motor value determination unit is configured to determine the required value D m of the displacement of the hydraulic motor based on an output generated by the synchronous generator in the abnormal event response mode. The regenerative energy type power generation device according to claim 12, 前記トランスミッションコントローラは、前記発電機の電圧の測定値が、閾値以上に上昇したとき、前記異常事象対応モードを維持するようにし、前記トランスミッションコントローラによるヒステリシスの実行およびチャタリングの回避を行う前記異常事象対応モードを開始するように構成されたことを特徴とする請求項12に記載の再生エネルギー型発電装置。   The transmission controller maintains the abnormal event response mode when a measured value of the generator voltage rises above a threshold value, and executes the hysteresis and avoids chattering by the transmission controller. The regenerative energy type power generation device according to claim 12, wherein the regenerative energy type power generation device is configured to start a mode. 前記作動要素は、少なくとも一本のブレードを有するロータであり、
前記再生エネルギー型発電装置は、前記少なくとも一本のブレードのピッチ角を調節するためのピッチ駆動機構をさらに備えており、
前記ピッチ駆動機構は、前記異常事象対応モードにおいて前記少なくとも一本のブレードの前記ピッチ角をフェザー側へ変化させる構成としたことを特徴とする請求項12に記載の再生エネルギー型発電装置。
The actuating element is a rotor having at least one blade;
The regenerative energy type power generator further includes a pitch drive mechanism for adjusting a pitch angle of the at least one blade,
The regenerative energy power generator according to claim 12, wherein the pitch driving mechanism is configured to change the pitch angle of the at least one blade to a feather side in the abnormal event response mode.
前記作動要素は、少なくとも一本のブレードを有するロータであり、
前記異常事象から回復した後、前記ピッチ駆動機構は、前記少なくとも一本のブレードの前記ピッチ角をファイン側へ変化させて、前記モータ要求値決定ユニットは前記同期発電機によって生成される電力が増大するように前記油圧モータの前記押しのけ容積の前記要求値Dを増加させる構成としたことを特徴とする請求項12に記載の再生エネルギー型発電装置。
The actuating element is a rotor having at least one blade;
After recovering from the abnormal event, the pitch drive mechanism changes the pitch angle of the at least one blade to the fine side, and the motor request value determination unit increases the power generated by the synchronous generator. renewable energy power generating device according to claim 12, wherein the set to the displacement arrangement to increase the demand value D m of the volume of the hydraulic motor so as to.
前記再生エネルギー型発電装置は、前記再生エネルギーである風を用いて発電し、前記作動要素が少なくとも一本のブレードを含むロータである風力発電装置により構成されることを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。   The regenerative energy type power generator is configured by a wind power generator that generates power using wind that is the renewable energy, and the operating element is a rotor including at least one blade. The renewable energy type power generator described. 前記発電機に伝達される前記油圧モータの出力によって前記再生エネルギーから得られる出力が制限されるように、前記油圧ポンプの前記押しのけ容積の前記要求値要求値が制限されることを特徴とする請求項19に記載の再生エネルギー型発電装置。
The required value required value of the displacement volume of the hydraulic pump is limited so that an output obtained from the regeneration energy is limited by an output of the hydraulic motor transmitted to the generator. Item 20. A renewable energy power generation device according to Item 19.
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