JP2003247482A - 翼通過面積制御装置を備えた風車及びその運転制御方法 - Google Patents

翼通過面積制御装置を備えた風車及びその運転制御方法

Info

Publication number
JP2003247482A
JP2003247482A JP2002046193A JP2002046193A JP2003247482A JP 2003247482 A JP2003247482 A JP 2003247482A JP 2002046193 A JP2002046193 A JP 2002046193A JP 2002046193 A JP2002046193 A JP 2002046193A JP 2003247482 A JP2003247482 A JP 2003247482A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
blade
wind turbine
length
wind
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002046193A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3962603B2 (ja
Inventor
Masaaki Shibata
昌明 柴田
Toyoaki Furukawa
豊秋 古川
Yoshiyuki Hayashi
義之 林
Eiji Kato
英司 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002046193A priority Critical patent/JP3962603B2/ja
Priority to US10/338,888 priority patent/US7071578B1/en
Priority to EP03000411A priority patent/EP1327773A3/en
Publication of JP2003247482A publication Critical patent/JP2003247482A/ja
Priority to US11/123,131 priority patent/US7425775B2/en
Priority to US11/123,135 priority patent/US7436085B2/en
Priority to US11/123,130 priority patent/US7425774B2/en
Priority to US11/123,141 priority patent/US20050207890A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3962603B2 publication Critical patent/JP3962603B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 翼の有効長を自在に変化せしめることにより
風速を始め風車の回転数、風車の負荷等の風車運転状態
に対応し、かつ風車回転部材の応力状態に対応して風の
翼通過面積を最適面積に制御可能として、風車の出力を
疲労損傷を回避し得る範囲で最大限に保持することを可
能とする手段を備えた風車及びその運転制御方法を提供
する。 【解決手段】 風車において、翼の翼長を変化可能に構
成するとともに、風車の運転状態を検出する運転状態検
出器と、該運転状態検出器から入力される風車の運転状
態検出信号と予め設定された運転状態の許容値とを比較
して該比較結果に基づき前記運転状態に対応する翼通過
面積及び翼長の制御量を算出する翼長制御装置と、該翼
長制御装置から入力される翼長算出値に基づき前記翼の
翼長を変化させる翼長可変装置とを備えたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、風車発電装置等に
適用され、複数の翼に風力を作用させ該翼の回転力をロ
ータを介しあるいは直接に出力側の風車軸に伝達するよ
うに構成され、前記翼の翼長を変化させて風の翼通過面
積を変化可能にした翼長可変翼を備えるとともに、該翼
長可変翼の翼長及び風の翼通過面積を制御する手段を備
えた風車及びその運転制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ロータに支持された複数の翼に風力を作
用させて回転力を発生せしめる風車によって発電機を駆
動するようにした風車発電装置を多数併設することによ
り高出力の発電能力を備えた風力発電設備は、丘陵上や
山上等の高所あるいは洋上等の高風速が得られる場所に
設置されている。
【0003】かかる風車発電装置や種々の動力源に適用
される風車装置は、例えば特開平5−60053号に示
されるように、出力軸を構成する風車軸に固着されたロ
ータヘッド(翼支持部材)の外周に複数の翼を固着し、
風力により発生する翼の回転力を該ロータヘッドを経て
風車軸に伝達するように構成されており、稼動時におけ
るエネルギーや消費電力(必要発電電力)に対応して風
車軸に連結される翼のピッチを変化させ、風速に応じた
翼ピッチの最適点を探して運転制御することにより所要
の発電電力を保持するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】然るに、かかる風車装
置において風(空気流)による風車の動力(エネルギ
ー)は、該風車における風の通過面積即ち翼の外周円と
翼根の内周円との間に形成される環状面の面積Sに比例
する。即ち、翼根の内周円の半径をl、外周円の半径を
Lとすると、前記環状面の面積つまり翼の通過面積S
は、 S=π(L―l) (1) となり、風車の動力を増大するには、翼の外周円の半径
Lを大きくするか、あるいは翼の外周円と翼根の内周円
との差つまり翼長を長くすることを要する。
【0005】また、かかる風車の出力Pは、風速をV、
翼の通過面積をSとすると、 P=k・S・V (2) 即ち風車の出力P、つまり風車発電装置であれば、発電
量は風車設置場所の気象状態よって左右される風速Vの
増大には限度があることから、翼の通過面積Sを増加す
ることにより増大可能となる。
【0006】然るに、前記風車の出力Pを増大するため
に翼の通過面積Sを増加した場合、気象状態の変化に伴
う突風の発生等によって風速Vが過大になった際には、
前記風車の出力Pが増大する一方で、過大風速の作用に
より翼及びロータ等の回転部材が疲労破壊に至ることも
懸念される。
【0007】しかしながら、前記特開平5−60053
号等の従来技術にあっては、風車軸よりもやや大径のロ
ータヘッドに翼が直接固着された構造であるため、翼の
外周円の半径Lを大きく採り難く風車の出力Pの増大に
は限界があり、また前記外周円の半径Lを最大限に採っ
て翼の通過面積Sを大きくした場合、気象状態の変化に
伴う突風の発生等によって風速Vが過大になった際には
翼及びロータ等の回転部材が疲労損傷を受けることも懸
念される。
【0008】従って、前記のような課題に対処するに
は、風の翼通過面積を風速を始め風車の回転数、風車の
負荷等の風車運転状態に対応した最適面積に制御して風
車の出力を常時最大出力レベルに保持可能とするととも
に、前記風速や負荷の急激な増大等による風車の回転部
材の応力が過大にならないように回転部材の応力状態に
応じて前記翼通過面積を制御して前記回転部材が疲労損
傷を防止することが要求されるが、前記従来技術におい
てはかかる要求に応えることができない、等の問題点を
有している。
【0009】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、翼
の有効長を自在に変化せしめることにより風速を始め風
車の回転数、風車の負荷等の風車運転状態に対応し、か
つ風車回転部材の応力状態に対応して風の翼通過面積を
最適面積に制御可能として、風車の出力を疲労損傷を回
避し得る範囲で最大限に保持することを可能とする手段
を備えた風車及びその運転制御方法を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項1記載の発明として、ロータに支持
された複数の翼に風力を作用させ、該翼の回転力を前記
ロータを介して出力側の風車軸に伝達するように構成さ
れた風車において、前記翼はその全長または中間部から
翼端部までの所定長さ部分において翼長を変化可能に構
成されるとともに、前記風車の運転状態を検出する運転
状態検出器と、該運転状態検出器から入力される風車の
運転状態検出信号と予め設定された運転状態の許容値と
を比較して該比較結果に基づき前記運転状態に対応する
翼通過面積及び翼長の制御量を算出する翼長制御装置
と、該翼長制御装置から入力される翼長算出値に基づき
前記翼の翼長を変化させる翼長可変装置とを備えたこと
を特徴とする翼通過面積制御装置を備えた風車を提案す
る。
【0011】請求項1において、好ましくは請求項3記
載のように、前記運転状態検出器は、風車に作用する風
速を検出する風速検出器、前記ロータを含む風車回転部
分の回転数を検出する回転数検出器、風車の負荷を検出
する負荷検出器のうちの1つまたは複数からなり、前記
翼長制御装置は、前記風速検出器からの風速検出信号と
予め設定された風速の許容値とを比較しあるいは前記回
転数検出器からの回転数検出信号と予め設定された回転
数の許容値とを比較しあるいは前記負荷検出器からの負
荷検出信号と予め設定された出力の許容値とを比較して
該比較結果に基づき前記風速、回転数、負荷のうちの1
つまたは複数に対応する翼通過面積及び翼長の制御量を
算出して前記翼長可変装置に出力するように構成するの
がよい。
【0012】請求項2記載の発明は請求項1に加えて、
前記翼の応力を検出する翼応力検出器を備え、前記翼長
制御装置は該翼応力検出器から入力される翼応力検出信
号と予め設定された翼応力の許容値とを比較した比較結
果及び前記運転状態検出信号と運転状態の許容値との比
較結果に基づき前記運転状態及び翼応力の双方に対応す
る翼通過面積及び翼長の制御量を算出して前記翼長可変
装置に出力するように構成されてなることを特徴とす
る。
【0013】請求項2において、好ましくは請求項4記
載のように、前記運転状態検出器は、風車に作用する風
速を検出する風速検出器、前記ロータを含む風車回転部
分の回転数を検出する回転数検出器、風車の負荷を検出
する負荷検出器のうちの1つまたは複数からなるととも
に、前記翼の応力を検出する翼応力検出器を備え、前記
翼長制御装置は、前記翼応力検出器から入力される翼応
力検出信号と予め設定された翼応力の許容値とを比較し
た比較結果、及び前記風速検出器からの風速検出信号と
風速の許容値との比較結果あるいは前記回転数検出器か
らの回転数検出信号と回転数の許容値との比較結果ある
いは前記負荷検出器からの負荷検出信号と負荷の許容値
との比較結果に基づき、前記翼応力と前記風速あるいは
回転数あるいは負荷のうちの1つまたは複数とに対応す
る翼通過面積及び翼長の制御量を算出して前記翼長可変
装置に出力するように構成するのがよい。
【0014】請求項5記載の発明は請求項1、3の構成
を備えた風車の運転方法に係り、ロータに支持された複
数の翼に風力を作用させ該翼の回転力を前記ロータを介
して出力側の風車軸に伝達するように構成されるととも
に、前記翼はその全長または中間部から翼端部までの所
定長さ部分において翼長を変化可能に構成されてなる風
車の運転制御方法において、前記風車の運転状態を検出
し、該運転状態検出信号と予め設定された運転状態の許
容値とを比較して該比較結果に基づき前記運転状態に対
応する翼通過面積及び翼長の制御量を算出し、該翼長算
出値に基づき前記翼の翼長を変化させることを特徴とす
る。
【0015】また請求項6記載の発明は請求項2、4の
構成を備えた風車の運転方法に係り、ロータに支持され
た複数の翼に風力を作用させ該翼の回転力を前記ロータ
を介して出力側の風車軸に伝達するように構成されると
ともに、前記翼はその全長または中間部から翼端部まで
の所定長さ部分において翼長を変化可能に構成されてな
る風車の運転制御方法において、前記翼の応力を検出
し、該翼応力検出信号と予め設定された翼応力の許容値
とを比較して該比較結果及び前記運転状態検出信号と運
転状態の許容値との比較結果に基づき前記運転状態及び
翼応力の双方に対応する翼通過面積及び翼長の制御量を
算出し、該翼長算出値に基づき前記翼の翼長を変化させ
るすることを特徴とする。
【0016】かかる発明によれば、翼をその全長または
中間部から翼端部までの所定長さ部分において翼長を変
化可能に形成し、翼長可変装置によって該翼の翼長を変
化させることにより風の翼通過面積を変化せしめるよう
に構成するとともに、風速検出器により風車に作用する
風速を検出し、回転数検出器によりロータを含む風車回
転部分の回転数を検出し、負荷検出器により風車の負荷
(出力)を検出、さらに請求項2、4、6のように翼応
力検出器により翼の応力を検出して翼長制御装置に入力
する。
【0017】そして該翼長制御装置において、前記風速
の検出値と予め設定された風速の許容値とを比較しある
いは前記回転数の検出値と予め設定された回転数の許容
値とを比較しあるいは前記負荷の検出値と予め設定され
た負荷の許容値とを比較し、さらには請求項2、4、6
のように前記翼応力の検出値と予め設定された翼応力の
許容値とを比較して、前記各比較結果に基づき翼通過面
積及び翼長の制御量を算出する。
【0018】さらに該翼長制御装置においては、前記翼
通過面積及び翼長の制御量算出値に基づき翼長可変装置
を操作して、風速検出値が風速許容値よりも大きいとき
は翼長を減少させて翼通過面積を低減し風速検出値が風
速許容値よりも小さいときは翼長を増大させて翼通過面
積を増加し、あるいは回転数検出値が回転数許容値より
も大きいときは翼長を減少させて翼通過面積を低減し回
転数検出値が回転数許容値よりも小さいときは翼長を増
大させて翼通過面積を増加し、あるいは負荷検出値が負
荷許容値よりも大きいときは翼長を減少させて翼通過面
積を低減し負荷検出値が負荷許容値よりも小さいときは
翼長を増大させて翼通過面積を増加し、さらには請求項
2、4、6のように翼応力検出値が翼応力許容値よりも
大きいときは翼長を減少させて翼通過面積を低減し翼応
力検出値が翼応力許容値よりも小さいときは翼長を増大
させて翼通過面積を増加する。
【0019】かかる翼長制御装置による翼長の制御操作
によって、翼通過面積を、風速、風車の回転数、風車の
負荷等の風車運転状態に対応した最適面積に制御して風
車の出力を常時最大出力レベルに保持することが可能と
なる。また翼通過面積が風速、風車の回転数、風車の負
荷等の風車運転状態の許容値及び翼応力の許容値の双方
に最適になるような翼長に制御することが可能となるの
で、風速や負荷の急激な増大等による風車の運動部材の
応力の過大化を抑制できて前記運動部材の疲労損傷を防
止することができる。
【0020】従ってかかる発明によれば、翼及びロータ
等の運動部材に疲労損傷を回避しかつ風車の出力が最大
になる最適翼通過面積となるように、翼長を常時自動的
に制御して風車を作動させることができ、翼及びロータ
等の運動部材の疲労寿命を長く保持して風車出力を最大
出力、風車発電装置であれば最大発電量にて風車の運転
を行うことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
【0022】図1は本発明の実施例に係る翼通過面積制
御装置の制御ブロック図、図2は風車の構成及び検出器
の配置を示す全体構成図、図3は翼長可変部の構成図で
ある。
【0023】本発明に係る風車の全体構成を示す図2に
おいて、103はロータで、外周に複数個(この例では
3個)の翼100が円周方向等間隔に後述するような手
段で取り付けられるとともに後部に風車軸102が連結
されている。前記翼100は前記ロータ103に固定さ
れた翼本体部105と該翼本体部105の外周側に翼長
さ方向に変位あるいは伸縮可能に取り付けられた可変翼
長部40とにより構成される。101は風車支持用の支
持基台である。
【0024】1は前記翼100に作用する応力を検出す
る翼応力検出器で、該翼100の最大応力発生部位に取
り付けられた歪ゲージ等によって該翼100の最大応力
を検出する。2は風車に作用する風速を検出する風速検
出器である。3は発電機負荷等の風車の負荷、つまり風
車の出力を検出する負荷検出器である。さらに4は前記
ロータ103を含む風車回転部分の回転数を検出する回
転数検出器である。前記翼応力検出器1、風速検出器
2、負荷検出器3及び回転数検出器4からの検出信号は
翼長制御装置5に入力される。41は可逆転式のモー
タ、7はモータ制御装置で詳細は後述する。
【0025】前記翼100の構成を示す図3において、
前記翼100は前記ロータ103に固定された翼本体部
105と中間部から翼端部までの所定長さ部分にて構成
される可変翼長部40とに2分割されている。48は前
記翼本体部105に対をなして固着されたすべり軸受
で、前記可変翼長部40の内周部位に形成された摺動部
46が該すべり軸受48の摺動面47に翼長手方向に摺
動自在に嵌合されている。41は可逆転式のモータ、4
2は該モータ41の出力軸41aの軸端部に固定された
ピニオンである。43は該ピニオン42に噛み合うラッ
クである。44は該ラック43に連結された作動軸で該
作動軸44の他端側は前記可変翼長部40の内周部位に
固定されている。45は該作動軸44を翼本体部105
に往復動可能に支持する軸受である。5は後述する制御
操作を行う翼長制御装置、7は該翼長制御装置5からの
制御信号を受けて前記モータ41を運転操作するモータ
制御装置である。
【0026】次にかかる構成からなる翼通過面積制御装
置備えた風車の制御操作について説明する。図1におい
て、5は翼長制御装置で、前記風速検出器2からの風速
検出信号は該翼長制御装置5の風速比較部55に入力さ
れ、前記回転数検出器4からの回転数検出信号は回転数
比較部56に入力され、前記負荷検出器3からの負荷検
出信号は負荷比較部57に入力され、さらに前記翼応力
検出器1からの翼応力検出信号は応力比較部58に入力
される。
【0027】51は風車に作用する風速の許容値つまり
翼100を含む運動部分の応力及び風車性能から規制さ
れる最適風速が設定された許容風速設定部、52は風車
回転部分の回転数の許容値つまり翼100を含む運動部
分の応力及び風車性能から規制される最適回転数が設定
された許容回転数設定部、53は発電機負荷等の風車の
最適負荷(最適出力)つまり翼100を含む運動部分の
応力及び風車性能から規制される最適負荷が設定された
許容負荷設定部、54は前記翼100に作用する応力の
許容最大値が設定された許容応力設定部である。
【0028】前記風速比較部55においては風速検出信
号と前記許容風速設定部51に予め設定された最適風速
との偏差を算出しその風速偏差(比較結果)を最適翼面
積算出部59に入力する。また前記回転数比較部56に
おいては回転数検出信号と前記許容回転数設定部52に
予め設定された最適回転数との偏差を算出しその回転数
偏差(比較結果)を最適翼面積算出部59に入力する。
また前記負荷比較部57においては負荷検出信号と前記
許容負荷設定部53に予め設定された最適負荷との偏差
を算出しその負荷偏差(比較結果)を最適翼面積算出部
59に入力する。さらに応力比較部58においては翼応
力検出信号と前記許容応力設定部54に予め設定された
許容翼応力との偏差を算出しその翼応力偏差(比較結
果)を最適翼面積算出部59に入力する。
【0029】最適翼面積算出部59においては、前記風
速偏差、回転数偏差、負荷偏差等の運転状態偏差の何れ
か1つまたは複数と前記翼応力偏差とを対比し、前記各
運転状態偏差から該偏差を0(ゼロ)とするような翼通
過面積の制御量つまり前記運転状態が前記最適風速、最
適回転数、最適負荷等の最適運転状態になるような翼通
過面積の制御量を算出する。あるいは前記最適翼面積算
出部59においては、前記各運転状態偏差と翼応力偏差
との双方から前記最適運転状態になりかつ許容翼応力以
下になるような翼通過面積の制御量を算出する。最適翼
長算出部60においては、前記最適翼面積算出部59か
ら入力される翼通過面積の制御量に基づき該翼通過面積
制御量に対応する可変翼長部40の翼長の制御量を算出
する。さらにモータ制御量算出部61においては、前記
最適翼長算出部60から入力される翼長の制御量に基づ
き該翼長制御量に相当するモータ41の駆動量を算出す
る。
【0030】従って前記翼長制御装置5においては、風
速検出値が風速許容値よりも大きいときは可変翼長部4
0の翼長を減少させて翼通過面積を低減し風速検出値が
風速許容値よりも小さいときは翼長を増大させて翼通過
面積を増加し、あるいは回転数検出値が回転数許容値よ
りも大きいときは翼長を減少させて翼通過面積を低減し
回転数検出値が回転数許容値よりも小さいときは翼長を
増大させて翼通過面積を増加し、あるいは負荷検出値が
負荷許容値よりも大きいときは翼長を減少させて翼通過
面積を低減し負荷検出値が負荷許容値よりも小さいとき
は翼長を増大させて翼通過面積を増加するような翼通過
面積及び翼長の制御量を出力する。あるいは前記翼長制
御装置5においては、前記風速、回転数、負荷等の運転
状態制御量に加えて、翼応力検出値が翼応力許容値より
も大きいときは翼長を減少させて翼通過面積を低減し翼
応力検出値が翼応力許容値よりも小さいときは翼長を増
大させて翼通過面積を増加するような翼通過面積及び翼
長の制御量を出力する。
【0031】前記翼長制御装置5のモータ制御量算出部
61からのモータ41のモータ駆動量信号はモータ制御
装置7に入力され、該モータ制御装置7においては前記
モータ駆動量信号に相当するモータ41を作動させる。
【0032】前記モータ制御装置7からの操作信号を受
けて、図3に示すように、可逆転式のモータ41によっ
てピニオン42を正回転あるいは逆回転させると、該ピ
ニオン42に噛み合うラック43及び該ラック43に固
定された作動軸44が図のW矢のように往復動せしめら
れる。かかる作動軸44の往復動により、該作動軸44
に固定された可変翼長部40が前記摺動部46を介して
すべり軸受48に沿って翼長手方向に摺動する。
【0033】即ち、前記モータ41によって作動軸44
を伸長すると、可変翼長部40が図の実線のように外周
方向に移動して該可変翼長部40の外径が増大する。ま
た前記モータ41を逆回転させて作動軸44を縮小する
と、前記可変翼長部40が内周方向にストロークS移動
し図の鎖線の位置に整定せしめられ、可変翼長部40の
外径が減少する 従ってかかる実施例によれば、翼本体部105に翼長手
方向に摺動自在に嵌合された可変翼長部40を往復動さ
せて該可変翼長部40のストロークSつまり該可変翼長
部40の翼長を変化させることにより、翼100の翼通
過面積を変化させることとなる。
【0034】以上のように、かかる実施例によれば、前
記翼長制御装置5による翼長の制御操作によって、翼通
過面積を、風速、風車の回転数、風車の負荷等の風車運
転状態に対応した最適面積に制御して風車の出力を常時
最大出力レベルに保持することが可能となる。また前記
可変翼部40の翼長を、前記翼通過面積が風速、風車の
回転数、風車の負荷等の風車運転状態の許容値及び翼応
力の許容値の双方に最適になるような翼長に制御するこ
とが可能となるので、風速や負荷の急激な増大等による
風車の運動部材の応力の過大化を抑制できて前記運動部
材の疲労損傷を防止することができる。これにより、翼
100及びロータ103等の運動部材に疲労損傷を回避
しかつ風車の出力が最大になる最適翼通過面積となるよ
うに、前記可変翼部40の翼長を常時自動的に制御して
風車を作動させることができ、翼及びロータ等の運動部
材の疲労寿命を長く保持して風車出力を最大出力、風車
発電装置であれば最大発電量にて風車の運転を行うこと
が可能となる。
【0035】
【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、翼長制
御装置による翼長の制御操作によって、翼通過面積を、
風速、風車の回転数、風車の負荷等の風車運転状態に対
応した最適面積に制御して風車の出力を常時最大出力レ
ベルに保持することが可能となる。また翼通過面積が風
速、風車の回転数、風車の負荷等の風車運転状態の許容
値及び翼応力の許容値の双方に最適になるような翼長に
制御することが可能となるので、風速や負荷の急激な増
大等による風車の運動部材の応力の過大化を抑制できて
前記運動部材の疲労損傷を防止することができる。従っ
て本発明によれば、翼及びロータ等の運動部材に疲労損
傷を回避しかつ風車の出力が最大になる最適翼通過面積
となるように、翼長を常時自動的に制御して風車を作動
させることができ、翼及びロータ等の運動部材の疲労寿
命を長く保持して風車出力を最大出力、風車発電装置で
あれば最大発電量にて風車の運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係る翼通過面積制御装置の
制御ブロック図である。
【図2】 風車の構成及び検出器の配置を示す全体構成
図である。
【図3】 翼長可変部の構成図である。
【符号の説明】
100 翼 103 ロータ 1 翼応力検出器 2 風速検出器 3 負荷検出器 4 回転数検出器 5 翼長制御装置 7 モータ制御装置 40 可変翼長部 41 モータ 42 ピニオン 43 ラック 44 作動軸 46 摺動部 48 すべり軸受
フロントページの続き (72)発明者 林 義之 長崎市深堀町五丁目717番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 加藤 英司 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 Fターム(参考) 3H078 AA02 AA26 BB01 CC03 CC52 CC54

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータに支持された複数の翼に風力を作
    用させ、該翼の回転力を前記ロータを介して出力側の風
    車軸に伝達するように構成された風車において、前記翼
    はその全長または中間部から翼端部までの所定長さ部分
    において翼長を変化可能に構成されるとともに、前記風
    車の運転状態を検出する運転状態検出器と、該運転状態
    検出器から入力される風車の運転状態検出信号と予め設
    定された運転状態の許容値とを比較して該比較結果に基
    づき前記運転状態に対応する翼通過面積及び翼長の制御
    量を算出する翼長制御装置と、該翼長制御装置から入力
    される翼長算出値に基づき前記翼の翼長を変化させる翼
    長可変装置とを備えたことを特徴とする翼通過面積制御
    装置を備えた風車。
  2. 【請求項2】 前記翼の応力を検出する翼応力検出器を
    備え、前記翼長制御装置は該翼応力検出器から入力され
    る翼応力検出信号と予め設定された翼応力の許容値とを
    比較した比較結果及び前記運転状態検出信号と運転状態
    の許容値との比較結果に基づき前記運転状態及び翼応力
    の双方に対応する翼通過面積及び翼長の制御量を算出し
    て前記翼長可変装置に出力するように構成されてなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の翼通過面積制御装置を備
    えた風車。
  3. 【請求項3】 前記運転状態検出器は、風車に作用する
    風速を検出する風速検出器、前記ロータを含む風車回転
    部分の回転数を検出する回転数検出器、風車の負荷を検
    出する負荷検出器のうちの1つまたは複数からなり、前
    記翼長制御装置は、前記風速検出器からの風速検出信号
    と予め設定された風速の許容値とを比較しあるいは前記
    回転数検出器からの回転数検出信号と予め設定された回
    転数の許容値とを比較しあるいは前記負荷検出器からの
    負荷検出信号と予め設定された出力の許容値とを比較し
    て該比較結果に基づき前記風速、回転数、負荷のうちの
    1つまたは複数に対応する翼通過面積及び翼長の制御量
    を算出して前記翼長可変装置に出力するように構成され
    てなることを特徴とする請求項1記載の翼通過面積制御
    装置を備えた風車。
  4. 【請求項4】 前記運転状態検出器は、風車に作用する
    風速を検出する風速検出器、前記ロータを含む風車回転
    部分の回転数を検出する回転数検出器、風車の負荷を検
    出する負荷検出器のうちの1つまたは複数からなるとと
    もに、前記翼の応力を検出する翼応力検出器を備え、前
    記翼長制御装置は、前記翼応力検出器から入力される翼
    応力検出信号と予め設定された翼応力の許容値とを比較
    した比較結果、及び前記風速検出器からの風速検出信号
    と風速の許容値との比較結果あるいは前記回転数検出器
    からの回転数検出信号と回転数の許容値との比較結果あ
    るいは前記負荷検出器からの負荷検出信号と負荷の許容
    値との比較結果に基づき、前記翼応力と前記風速あるい
    は回転数あるいは負荷のうちの1つまたは複数とに対応
    する翼通過面積及び翼長の制御量を算出して前記翼長可
    変装置に出力するように構成されてなることを特徴とす
    る請求項1記載の翼通過面積制御装置を備えた風車。
  5. 【請求項5】 ロータに支持された複数の翼に風力を作
    用させ該翼の回転力を前記ロータを介して出力側の風車
    軸に伝達するように構成されるとともに、前記翼はその
    全長または中間部から翼端部までの所定長さ部分におい
    て翼長を変化可能に構成されてなる風車の運転制御方法
    において、前記風車の運転状態を検出し、該運転状態検
    出信号と予め設定された運転状態の許容値とを比較して
    該比較結果に基づき前記運転状態に対応する翼通過面積
    及び翼長の制御量を算出し、該翼長算出値に基づき前記
    翼の翼長を変化させることを特徴とする風車の運転制御
    方法。
  6. 【請求項6】 ロータに支持された複数の翼に風力を作
    用させ該翼の回転力を前記ロータを介して出力側の風車
    軸に伝達するように構成されるとともに、前記翼はその
    全長または中間部から翼端部までの所定長さ部分におい
    て翼長を変化可能に構成されてなる風車の運転制御方法
    において、前記翼の応力を検出し、該翼応力検出信号と
    予め設定された翼応力の許容値とを比較して該比較結果
    及び前記運転状態検出信号と運転状態の許容値との比較
    結果に基づき前記運転状態及び翼応力の双方に対応する
    翼通過面積及び翼長の制御量を算出し、該翼長算出値に
    基づき前記翼の翼長を変化させるすることを特徴とする
    請求項5記載の風車の運転制御方法。
JP2002046193A 2002-01-10 2002-02-22 翼通過面積制御装置を備えた風車及びその運転制御方法 Expired - Fee Related JP3962603B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002046193A JP3962603B2 (ja) 2002-02-22 2002-02-22 翼通過面積制御装置を備えた風車及びその運転制御方法
US10/338,888 US7071578B1 (en) 2002-01-10 2003-01-09 Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof
EP03000411A EP1327773A3 (en) 2002-01-10 2003-01-10 Wind turbine with active blade swept area control
US11/123,131 US7425775B2 (en) 2002-01-10 2005-05-06 Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof
US11/123,135 US7436085B2 (en) 2002-01-10 2005-05-06 Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof
US11/123,130 US7425774B2 (en) 2002-01-10 2005-05-06 Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof
US11/123,141 US20050207890A1 (en) 2002-01-10 2005-05-06 Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002046193A JP3962603B2 (ja) 2002-02-22 2002-02-22 翼通過面積制御装置を備えた風車及びその運転制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003247482A true JP2003247482A (ja) 2003-09-05
JP3962603B2 JP3962603B2 (ja) 2007-08-22

Family

ID=28659685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002046193A Expired - Fee Related JP3962603B2 (ja) 2002-01-10 2002-02-22 翼通過面積制御装置を備えた風車及びその運転制御方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3962603B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008274953A (ja) * 2007-05-03 2008-11-13 Siemens Ag 風力タービンの運転方法及び風力タービン
CN100458145C (zh) * 2006-03-29 2009-02-04 代运波 具有变径变实度功能的风力发电机
JP2010236541A (ja) * 2009-03-13 2010-10-21 Fujio Aoki 風力発電設備補助ブレード付きローターブレード

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100458145C (zh) * 2006-03-29 2009-02-04 代运波 具有变径变实度功能的风力发电机
JP2008274953A (ja) * 2007-05-03 2008-11-13 Siemens Ag 風力タービンの運転方法及び風力タービン
JP2010236541A (ja) * 2009-03-13 2010-10-21 Fujio Aoki 風力発電設備補助ブレード付きローターブレード

Also Published As

Publication number Publication date
JP3962603B2 (ja) 2007-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2895386C (en) Methods and systems to operate a wind turbine system using a non-linear damping model
EP1832743B1 (en) Method for controlling rotational speed of a rotor
JP5200097B2 (ja) 風力発電装置およびその翼ピッチ角制御方法
EP1442216B2 (en) Rotor with extendable blades and control criteria therefor
US4606697A (en) Wind turbine generator
US8240995B2 (en) Wind turbine, aerodynamic assembly for use in a wind turbine, and method for assembling thereof
US8979492B2 (en) Methods and systems for determining a pitch angle offset signal and for controlling a rotor frequency of a rotor of a wind turbine for speed avoidance control
AU2009243740B2 (en) Wave power plant and method for operating the same
US20030075929A1 (en) Wind power plant
US11136961B2 (en) System and method for optimizing power output of a wind turbine during an operational constraint
CN102418663A (zh) 一种用于海上大功率风电机组的变桨系统及控制方法
US20210163109A1 (en) Vertical axis fluid energy conversion device
WO2019238188A1 (en) Adaptive dynamic control system for a hydraulic pitch system
EP2825772A1 (en) Systems and methods for determining thrust on a wind turbine
JP2003247482A (ja) 翼通過面積制御装置を備えた風車及びその運転制御方法
US11530683B2 (en) Velocity feedfoward control of a hydraulic pitch system
US8038395B2 (en) Pulsed torque control of wind turbine pitch systems
EP2818698B1 (en) Methods of operating a wind turbine
CN202402210U (zh) 一种用于海上大功率风电机组的变桨系统
JP6933990B2 (ja) 風力発電装置とその制御方法
JP2004108163A (ja) 翼通過面積調整装置を備えた風車及びその運転方法
RU2522256C1 (ru) Способ управления ветроэнергетической установкой с двумя ветроколесами и устройство для его реализации
JP3810723B2 (ja) 連環式翼通過面積調整装置を備えた風車
RU71707U1 (ru) Роторный ветродвигатель
KR101242766B1 (ko) 로터 하중 저감 장치가 설치된 풍력 발전기 및 로터 하중 저감 장치가 설치된 풍력 발전기의 로터 하중 저감 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040705

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061110

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061117

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070427

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070521

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140525

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees