JP2010196591A - Horizontal axis windmill - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the vertical angle of a rotor rotational plane without using a tilting angle control device for a main shaft (nacell) and a blade pitch control device. <P>SOLUTION: This horizontal axis windmill includes: a teetered rotor attached with a counter mass 7; an azimuth angle measurement means measuring the azimuth angle ϕ of the teetered rotor; a teeter angle measurement means measuring the teeter angle β of the teetered rotor; and a teeter angle control means CT vertically controlling the tilting of the rotor rotational plane of the teetered rotor by controlling the position of the counter mass based on a measured value by the azimuth angle measurement means and a measured value by the teeter angle measurement means and increasing/decreasing a moment around a teeter shaft generated by the self-weight of the counter mass. A configuration for raising the falling rotor, measuring a blow-up angle, and detecting the vertical angle Δα of the rotor rotational plane with respect to wind is loaded, thereby the rotor rotational plane is subjected to follow-up control with respect to a change in a vertical wind direction. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ティータドロータを有した水平軸風車のティータ角制御に関する。   The present invention relates to theta angle control of a horizontal axis wind turbine having a teat rotor.

従来、１枚翼又は２枚翼のロータにおいてロータ面外方向にシーソー運動を許すティータドロータを採用した水平軸風車が実用化されている。図１１に示すのは２枚翼のティータドロータの例である。このティータドロータ９１は、主軸９２に取付けられるハブ９３と、ハブ９３に取付けられるブレード９４，９４とを備えて構成される。ハブ９３、及びブレード９４，９４は主軸９２とともに回転する。ハブ９３は、主軸９２の回転軸と略垂直に交わるとともにロータ回転面に存在するティータ軸Ａ回りに主軸９２に対し矢印Ｂのようにロータ９１を回動自在にするヒンジを構成し、ダンパー９５を有してティータ軸Ａ回りにロータ９１に加わる荷重に応じた角度の変位を許すものである。この変位をティータ角と呼ぶ。主軸９２は略水平方向に延在してナセル（図示せず）に回転自在に支持される。一般に、主軸は水平に対する角度（ティルト角）を持って設置され、ナセルはタワーによってヨー回転自在に支持される。   2. Description of the Related Art Conventionally, a horizontal axis wind turbine that employs a rotor with one blade or two blades that employs a see-saw rotor that allows seesaw motion in a direction outside the rotor surface has been put into practical use. FIG. 11 shows an example of a two-blade titad rotor. The titad rotor 91 includes a hub 93 attached to the main shaft 92 and blades 94, 94 attached to the hub 93. The hub 93 and the blades 94 and 94 rotate together with the main shaft 92. The hub 93 constitutes a hinge that intersects with the rotation axis of the main shaft 92 substantially perpendicularly and allows the rotor 91 to rotate with respect to the main shaft 92 as indicated by an arrow B around the teeter axis A existing on the rotor rotation surface. The angle displacement corresponding to the load applied to the rotor 91 around the teeter axis A is allowed. This displacement is called the teta angle. The main shaft 92 extends substantially horizontally and is rotatably supported by a nacelle (not shown). Generally, the main shaft is installed at an angle (tilt angle) with respect to the horizontal, and the nacelle is supported by the tower so as to be able to rotate yaw.

一方、ブレードのピッチ角を制御する手段を有した水平軸風車も利用されている。２枚翼以上の場合に、１枚のブレード毎独立してピッチ角を制御する技術も利用されている。特許文献１には、ブレードのアジマス角を検出してブレード毎にピッチ角を制御する技術が記載されている。   On the other hand, a horizontal axis wind turbine having means for controlling the pitch angle of the blade is also used. In the case of two or more blades, a technique for controlling the pitch angle independently for each blade is also used. Patent Document 1 describes a technique for detecting the azimuth angle of a blade and controlling the pitch angle for each blade.

特許文献２には、ブレードのピッチ制御装置と、ナセルのヨー角制御装置とを有した水平軸風車が記載されている。同文献記載の風車においては、風向風速計の検出値に基づきピッチ制御装置、ヨー角制御装置を制御する。   Patent Document 2 describes a horizontal axis wind turbine having a blade pitch control device and a nacelle yaw angle control device. In the wind turbine described in this document, the pitch control device and the yaw angle control device are controlled based on the detected value of the anemometer.

特許文献３には、ロータの方位角に応じて主軸のティルト角を変化させる機構を有した水平軸風車が記載されている。   Patent Document 3 describes a horizontal axis wind turbine having a mechanism for changing a tilt angle of a main shaft according to an azimuth angle of a rotor.

特開２００５−８３３０８号公報JP 2005-83308 A 特開２００７−２８５２１４号公報JP 2007-285214 A 特開２００３−３５２４９号公報JP 2003-35249 A

ティータドロータを採用する場合において、風車が大型化しブレードの撓みが大きくなると、重量バランスが崩れティータ角が大きく変化し、ロータが風下側に傾倒する傾向がある。この場合、吹上風に対するロータのミスアラインメント（風に対する正対からの上下のずれ）が大きくなりロータ回転の効率の低下がもたれされるとともに、翼などの変動荷重の増大をもたらしロータの耐久性が問題となる。
本発明は以上の従来技術に鑑みてなされたものであって、主軸（ナセル）のティルト角制御装置、ブレードのピッチ制御装置を用いることなく、一定の範囲においてロータ回転面の上下角を制御でき、風向の上下角変化に対応することができるティータドロータを有した水平軸風車を提供することを課題とする。 When a titad rotor is employed, if the windmill becomes larger and the blade bends more, the weight balance is lost and the teeter angle changes greatly, and the rotor tends to tilt leeward. In this case, misalignment of the rotor with respect to the blowing wind (up and down deviation from the direct facing with respect to the wind) is increased, resulting in a decrease in rotor rotation efficiency and an increase in fluctuating loads such as blades. It becomes a problem.
The present invention has been made in view of the above prior art, and can control the vertical angle of the rotor rotating surface within a certain range without using a tilt angle control device for a spindle (nacelle) and a pitch control device for a blade. Another object of the present invention is to provide a horizontal axis wind turbine having a teat rotor that can cope with changes in the vertical angle of the wind direction.

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、ティータドロータと、
前記ティータドロータを軸支する主軸と
前記ティータドロータのロータ回転面に対して垂直な方向に移動可能に前記ティータドロータに取付けられたカウンタマスと、
前記ティータドロータのアジマス角を計測するアジマス角計測手段と、
前記ティータドロータのティータ角を計測するティータ角計測手段と、
前記アジマス角計測手段の計測値及び前記ティータ角計測手段の計測値に基づき前記カウンタマスの位置を制御して、前記カウンタマスの自重により生じるティータ軸回りのモーメントを増減させることにより前記ティータドロータのロータ回転面を傾動制御するティータ角制御手段とを備える水平軸風車である。 The invention described in claim 1 for solving the above-described problems includes a titad rotor,
A main shaft that pivotally supports the titad rotor, and a counter mass attached to the titad rotor so as to be movable in a direction perpendicular to the rotor rotation surface of the titad rotor;
Azimuth angle measuring means for measuring the azimuth angle of the titad rotor;
Theta angle measuring means for measuring the theta angle of the titad rotor;
The position of the counter mass is controlled based on the measured value of the azimuth angle measuring unit and the measured value of the teeter angle measuring unit, and the moment of the counter mass generated by the counter mass is increased or decreased to increase or decrease the moment It is a horizontal axis windmill provided with the teeter angle control means which controls tilting of a rotor rotating surface.

請求項２記載の発明は、前記ティータドロータに進入する風の吹上角を計測する吹上角計測手段と、
前記吹上角計測手段の計測値、前記主軸のティルト角、前記アジマス角計測手段の計測値及び前記ティータ角計測手段の計測値に基づき、風に対する前記ロータ回転面の上下角を算出する演算手段とを備え、
前記ティータ角制御手段は、前記演算手段の算出する上下角に基づき前記ロータ回転面を傾動制御する請求項１に記載の水平軸風車である。 The invention according to claim 2 is a wind-up angle measuring means for measuring a wind-up angle of the wind entering the teat rotor,
An arithmetic means for calculating the vertical angle of the rotor rotation surface with respect to the wind based on the measured value of the blowing angle measuring means, the tilt angle of the spindle, the measured value of the azimuth angle measuring means, and the measured value of the teeter angle measuring means; With
2. The horizontal axis wind turbine according to claim 1, wherein the teeter angle control unit controls tilting of the rotor rotation surface based on an upper and lower angle calculated by the calculation unit.

請求項３記載の発明は、前記ティータ角制御手段は、前記演算手段の算出する上下角を減少させるように前記ロータ回転面を傾動制御する請求項２に記載の水平軸風車である。   A third aspect of the present invention is the horizontal axis wind turbine according to the second aspect, wherein the teeter angle control means controls the tilt of the rotor rotation surface so as to reduce the vertical angle calculated by the calculation means.

本発明によれば、アジマス角計測値及びティータ角計測値に基づきカウンタマスの位置を制御してカウンタマスの自重により生じるティータ軸回りのモーメントを増減させることによりティータドロータのロータ回転面を傾動制御するので、主軸（ナセル）のティルト角制御装置、ブレードのピッチ制御装置を用いることなく、ロータ回転面が主軸に対して傾動可能な範囲においてロータ回転面の上下角を制御できるという効果がある。これにより傾倒したロータを起すことができる。   According to the present invention, the position of the counter mass is controlled on the basis of the measured azimuth angle value and the measured teeter angle, and the tilting control of the rotor rotation surface of the titad rotor is performed by increasing / decreasing the moment about the teeter axis caused by the counter mass's own weight. Therefore, there is an effect that the vertical angle of the rotor rotation surface can be controlled within a range in which the rotor rotation surface can be tilted with respect to the main shaft without using a tilt angle control device for the main shaft (nacelle) and a pitch control device for the blade. As a result, the tilted rotor can be raised.

風に対するロータ回転面の上下角を検知する構成を搭載することにより、ロータ回転面が主軸に対して傾動可能な範囲において、上下の風向変化にロータ回転面を追従制御することも可能となる。すなわち、主軸（ナセル）のティルト角制御装置を設けなくとも、一定範囲の上下の風向変化であれば、ロータ回転面を主軸に対して上下に傾動させることで、例えば複雑地形における吹上角変化や浮体式洋上風車における風車全体のピッチ角変化に対応してロータ回転面を風に対して正対するように又は正対に近づくように制御することができ、これによりロータの回転効率の向上と疲労荷重の低減を図ることができる。なお、風車全体のピッチ角変化は、風車に搭載される吹上角計測手段の傾き変化を伴うから、吹上角計測手段の計測値に反映される。   By mounting the configuration for detecting the vertical angle of the rotor rotation surface with respect to the wind, it is possible to control the rotor rotation surface to follow the change in the vertical wind direction within a range in which the rotor rotation surface can tilt with respect to the main shaft. That is, even if a tilt angle control device for the main shaft (nacelle) is not provided, if the wind direction changes up and down within a certain range, the rotor rotation surface is tilted up and down with respect to the main shaft, for example, the change in the blowing angle in In response to changes in the pitch angle of the entire wind turbine in a floating offshore wind turbine, the rotor rotation surface can be controlled to face the wind or approach the wind, thereby improving rotor rotation efficiency and fatigue. The load can be reduced. Note that the pitch angle change of the entire windmill is reflected in the measured value of the windup angle measuring means because it involves a change in the inclination of the windup angle measuring means mounted on the windmill.

本発明一実施形態に係る一例の１枚翼式水平軸風車の模式図であって、(a)は全体側面図、(b)は部分詳細側面図、(c)は部分詳細正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram of an example single blade type horizontal axis windmill concerning one embodiment of the present invention, (a) is a whole side view, (b) is a partial detailed side view, (c) is a partial detailed front view. . 本発明一実施形態に係る他の例の１枚翼式水平軸風車の模式図であって、(a)は全体側面図、(b)は部分詳細側面図、(c)は部分詳細正面図である。It is a schematic diagram of the single blade type horizontal axis windmill of the other example which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a whole side view, (b) is a partial detailed side view, (c) is a partial detailed front view It is. 本発明一実施形態に係る一例の２枚翼式水平軸風車の模式図であって、ロータ垂直時における(a)は全体側面図、(b)は部分詳細側面図、(c)は部分詳細正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a two-blade horizontal axis wind turbine according to an embodiment of the present invention, where (a) is an overall side view, (b) is a partial detail side view, and (c) is a partial detail when the rotor is vertical. It is a front view. 本発明一実施形態に係る一例の２枚翼式水平軸風車の模式図であって、ロータ水平時における(a)は全体側面図、(b)は部分詳細側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of an example of a two-blade horizontal axis wind turbine according to an embodiment of the present invention, where (a) is an overall side view and (b) is a partial detailed side view when the rotor is horizontal. パラメータの定義のための回転軸方向から見たティータドロータの模式図である。It is the schematic diagram of a titad rotor seen from the rotating shaft direction for the definition of a parameter. パラメータの定義のためのティータ軸方向から見たティータドロータの模式図である。It is the schematic diagram of a titad rotor seen from the teeter axis direction for parameter definition. パラメータの定義のための横から見たティータドロータの模式図である。It is the schematic diagram of the titad rotor seen from the side for the definition of a parameter. パラメータの定義のための横から見たティータドロータの模式図である。It is the schematic diagram of the titad rotor seen from the side for the definition of a parameter. 本発明一実施形態に係る水平軸風車に搭載される制御装置の演算・制御内容を示したブロックである。It is the block which showed the calculation and the control content of the control apparatus mounted in the horizontal axis windmill which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明第２実施形態に係る発明の作用を説明するための風車側面図である。It is a windmill side view for demonstrating the effect | action of the invention which concerns on 2nd Embodiment of this invention. ２枚翼のティータドロータの中心部の側面図である。It is a side view of the center part of a two-blade titad rotor.

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.

〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態について説明する。
図１に示すように本水平軸風車は、ブレード１がハブ２に取付けられてなるティータドロータと、ティータ軸３を介してハブに接続される主軸４と、主軸４によりティータドロータを回転自在に軸支するナセル５と、ナセル５をヨー回転自在に支持するタワー６と、カウンタマス（重り）７と、アクチュエータ８とを備えて構成される。カウンタマス７は、アクチュエータ８を介してハブ２に取付けられている。カウンタマス７は、アクチュエータ８によりティータドロータのロータ回転面に対して垂直な方向Ｂに移動する。 [First Embodiment]
First, the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the horizontal axis wind turbine includes a teat rotor in which a blade 1 is attached to a hub 2, a main shaft 4 connected to the hub via a teeter shaft 3, and the main shaft 4 so that the teat rotor can be rotated. A nacelle 5 that supports the shaft, a tower 6 that supports the nacelle 5 in a yaw-rotating manner, a counter mass (weight) 7, and an actuator 8 are provided. The counter mass 7 is attached to the hub 2 via an actuator 8. The counter mass 7 is moved by the actuator 8 in a direction B perpendicular to the rotor rotation surface of the titad rotor.

本実施形態においては、ボールねじ式のアクチュエータ８を例示した。他の方式のリニアアクチュエータを適用してもよい。さらに他の例としては、図２に示すような回動式アクチュエータ１０の回動する腕の端部にカウンタマス９を固定し、カウンタマス９を矢印Ｃのように振り子状に前後に移動する構成が挙げられる。
２枚翼の場合は、図３及び図４に示すように、ブレード取付面から主軸４回りに９０度異なった部位に相当する両側部にカウンタマス７，７を、アクチュエータ８，８を介して取付けることで実施することができる。この場合も図１の一枚翼の例と同様、アクチュエータ８，８によりカウンタマス７，７はティータドロータのロータ回転面に対して垂直な方向Ｂに移動する。なお、この両側部にカウンタマス７，７を取付ける構成は、１枚翼風車に対しても適用することができる。 In the present embodiment, the ball screw type actuator 8 is exemplified. Other types of linear actuators may be applied. As another example, the counter mass 9 is fixed to the end of the rotating arm of the rotary actuator 10 as shown in FIG. 2, and the counter mass 9 is moved back and forth in the form of a pendulum as shown by an arrow C. A configuration is mentioned.
In the case of two blades, as shown in FIGS. 3 and 4, counter masses 7 and 7 are provided on both sides corresponding to portions different from the blade mounting surface by 90 degrees around the main shaft 4 via actuators 8 and 8. It can be implemented by mounting. Also in this case, the counter masses 7 and 7 are moved by the actuators 8 and 8 in the direction B perpendicular to the rotor rotation surface of the titad rotor, as in the case of the single blade of FIG. In addition, the structure which attaches the counter masses 7 and 7 to both sides can be applied also to a single blade windmill.

また本水平軸風車は、ティータドロータのアジマス角、ティータ角を計測する手段として、アブソリュートエンコーダやポテンションメータなどを備える。本水平軸風車は、ティータドロータに進入する風の吹上角を計測する吹上角計測手段として三次元超音波風速計などを備える。
さらに本水平軸風車は、各計測装置及びアクチュエータ８に接続される制御装置を備える。制御装置はティータ角制御手段及び演算手段を構成する。 Further, the horizontal axis wind turbine includes an absolute encoder, a potentiometer, and the like as means for measuring the azimuth angle and the teeter angle of the titad rotor. This horizontal axis wind turbine includes a three-dimensional ultrasonic anemometer or the like as a blowing angle measuring means for measuring the blowing angle of the wind that enters the teat rotor.
Further, the horizontal axis wind turbine includes a control device connected to each measuring device and the actuator 8. The control device constitutes a teeter angle control means and a calculation means.

次に、図５から図８を参照して各パラメータにつき説明する。図５は、回転軸方向から見たティータドロータの模式図、図６は、ティータ軸方向から見たティータドロータの模式図、図７及び図８は、横から見たティータドロータの模式図である。   Next, each parameter will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic diagram of the titad rotor as viewed from the rotation axis direction, FIG. 6 is a schematic diagram of the titad rotor as viewed from the teata axis direction, and FIGS. 7 and 8 are schematic diagrams of the titad rotor as viewed from the side. .

図５〜図８において、ＴＲはティータドロータ、ＤはティータドロータＴＲの回転面を示す。図７及び図８において、ＷＵは吹上風向を示す。図５に示すようにφはティータドロータＴＲのアジマス角である。
図６に示すようにβはティータドロータＴＲのティータ角であり、ＭＡは主軸、ＲＡはティータドロータＴＲの垂直軸である。図７に示すように、ティータ角βがゼロのとき、主軸ＭＡとロータ垂直軸ＲＡは一致する。
図７及び図８に示すように、水平基準線ＴＨは吹上角γがゼロとなる風向き方向を示す。水平基準線ＴＨは原則的に水平線に一致するが、浮体式洋上風車等の非固定式風車にあっては変動する。非固定式風車にあっては、水平基準線ＴＨの変動によっても計測上吹上角γが増減する。
図７に示すように、α０は主軸ＭＡのティルト角である。
図８に示すように、αは水平基準線ＴＨに対するロータ回転面Ｄの上下角であり、ロータ垂直軸ＲＡが水平基準線ＴＨに一致するとき０と定義する。α０，αはロータの風を受ける面が下向きのとき負と定義する。Δαは、吹上風向ＷＵに対するロータ回転面Ｄの上下角であり、ロータ垂直軸ＲＡが吹上風向ＷＵに一致するとき０と定義する。 5 to 8, TR represents a titad rotor, and D represents a rotation surface of the titad rotor TR. 7 and 8, WU indicates the wind-up wind direction. As shown in FIG. 5, φ is the azimuth angle of the titad rotor TR.
As shown in FIG. 6, β is the teeter angle of the titad rotor TR, MA is the main axis, and RA is the vertical axis of the titad rotor TR. As shown in FIG. 7, when the teeter angle β is zero, the main axis MA and the rotor vertical axis RA coincide.
As shown in FIGS. 7 and 8, the horizontal reference line TH indicates the direction of the wind direction in which the blowing angle γ is zero. In principle, the horizontal reference line TH coincides with the horizontal line, but varies in a non-fixed wind turbine such as a floating offshore wind turbine. In the case of a non-fixed wind turbine, the measurement blow-up angle γ increases or decreases due to fluctuations in the horizontal reference line TH.
As shown in FIG. 7, α 0 is the tilt angle of the main axis MA.
As shown in FIG. 8, α is the vertical angle of the rotor rotation surface D with respect to the horizontal reference line TH, and is defined as 0 when the rotor vertical axis RA coincides with the horizontal reference line TH. α 0 and α are defined as negative when the surface of the rotor that receives wind is downward. Δα is the vertical angle of the rotor rotation surface D with respect to the blowing wind direction WU, and is defined as 0 when the rotor vertical axis RA coincides with the blowing wind direction WU.

図９は、本水平軸風車に搭載される制御装置の演算・制御内容を示したブロックである。図９においてＷＴＧは、制御装置ＣＴを除く風力発電機の全体を示すブロックであり、ティータドロータの水平軸風車、各計測装置及びアクチュエータ８が含まれる。制御装置ＣＴのみ別ブロックで示す。制御装置ＣＴは、風力発電機ＷＴＧに搭載された計測装置からアジマス角φ、ティータ角β、吹上角γを取得する。   FIG. 9 is a block diagram showing calculation and control contents of the control device mounted on the horizontal axis wind turbine. In FIG. 9, WTG is a block showing the entire wind power generator excluding the control device CT, and includes a horizontal axis windmill of a titad rotor, each measuring device, and an actuator 8. Only the control device CT is shown in a separate block. The control device CT acquires the azimuth angle φ, the theta angle β, and the blowing angle γ from the measurement device mounted on the wind power generator WTG.

まず制御装置ＣＴは、計測装置から入力された（φ，β）に基づきブロックＢ１内に示す数式の通りに計算して、αを算出する。ここで、ティルト角α０を有さないティータドロータの場合はティルト角α０を０として計算する。
次に、制御装置ＣＴは、ブロックＢ１で算出したαと、計測装置から入力されたγを用いて、ブロックＢ２内に示す数式の通りに計算して、Δαを算出する。
制御装置ＣＴは、ブロックＢ２で算出したΔαにローパスフィルタＬＰＦを適用する。なお、必要に応じてローパスフィルタＬＰＦに代えてバンドパスフィルタ等、他のタイプのフィルタを用いても良い。
制御装置ＣＴは、ローパスフィルタＬＰＦを通過したΔαＬを用いて、ブロックＢ３内に示す数式の通りに計算して、ＰＩ制御によりカウンタマス７の位置指令値eを算出し、アクチュエータ８に出力する。なお、ＰＩ制御に限らず例えばＰＩＤ制御を適用しても良い。 First, the control device CT calculates α based on (φ, β) input from the measuring device according to the mathematical formula shown in the block B1, thereby calculating α. Here, when the teeter draw data having no tilt angle alpha 0 to calculate the tilt angle alpha 0 0.
Next, the control device CT calculates αα by using the α calculated in the block B1 and γ input from the measuring device according to the mathematical formula shown in the block B2.
The control device CT applies a low-pass filter LPF to Δα calculated in block B2. Note that other types of filters such as a band pass filter may be used instead of the low pass filter LPF as necessary.
The control device CT calculates Δα L that has passed through the low-pass filter LPF according to the mathematical formula shown in the block B 3, calculates the position command value e of the counter mass 7 by PI control, and outputs it to the actuator 8. . For example, PID control may be applied in addition to PI control.

以上のようにして制御装置ＣＴは、カウンタマス７のアクチュエータ８に指令を与えてカウンタマス７の位置を制御し、カウンタマス７の自重により生じるティータ軸３回りのモーメントを増減させる。これによりティータドロータＴＲのティータ角はサイクリックに動作しロータ回転面Ｄが上下に傾動する。
すなわち、図１(a)においてカウンタマス７をナセル５側に移動させることによって図面上反時計回りのモーメントを発生、増大してロータ回転面Ｄを反時計回りに傾動させることができ、カウンタマス７を反対方向に移動させることによって図面上時計回りのモーメントを発生、増大してロータ回転面Ｄを時計回りに傾動させることができる。
上記位置指令値eを、上記演算により算出された上下角Δαを０とする又は減少させる位置指令として設定することにより、制御装置ＣＴは、風向の上下角に対して正対するように又は正対に近づくようにロータ回転面Ｄを上下に傾動制御する。 As described above, the control device CT gives a command to the actuator 8 of the counter mass 7 to control the position of the counter mass 7 and increase / decrease the moment around the teeter shaft 3 caused by the weight of the counter mass 7. As a result, the teeter angle of the teeter rotor TR operates cyclically, and the rotor rotation surface D tilts up and down.
That is, by moving the counter mass 7 toward the nacelle 5 in FIG. 1A, a counterclockwise moment can be generated and increased in the drawing, and the rotor rotation surface D can be tilted counterclockwise. By moving 7 in the opposite direction, a clockwise moment can be generated and increased in the drawing, and the rotor rotation surface D can be tilted clockwise.
By setting the position command value e as a position command for setting the vertical angle Δα calculated by the above calculation to 0 or decreasing, the control device CT is set to face the vertical direction of the wind direction or The rotor rotation surface D is tilted up and down so as to approach.

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態にあっては、吹上角を計測して風向の上下角に対して正対するようにロータ回転面Ｄを上下に傾動制御したが、本実施形態においては、吹上角計測手段を設けず、ロータの倒れを直す場合につき説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the rotor rotation surface D is tilted up and down so as to measure the blowing angle and face the up and down angle of the wind direction. However, in this embodiment, the blowing angle measuring means is provided. A case will be described where the rotor is tilted without being provided.

ハードウエア構成としては、上記第１実施形態と同じである。但し、吹上角計測手段を使用しないので、これを設ける必要は無い。
制御処理内容としては、図９においてγ＝０とした制御を適用する。
以上により、制御装置ＣＴは、ロータ回転面Ｄが傾くことがあってもロータ回転面Ｄを垂直に直すように上下に傾動制御する。その作用を図１０を参照して説明する。 The hardware configuration is the same as in the first embodiment. However, there is no need to provide a wind-up angle measuring means because it is not used.
As the contents of the control processing, control with γ = 0 in FIG. 9 is applied.
As described above, the control device CT controls tilting up and down so that the rotor rotation surface D is corrected vertically even if the rotor rotation surface D is inclined. The operation will be described with reference to FIG.

図１０(a)に示すようにロータに風力荷重Ｆが負荷される。主軸４より上側の風力荷重と下側の風力荷重の不均衡があると、風力荷重Ｆを受けてロータがティータ軸３回りに傾く。そのためティータ角βが増大する。図１０(b)に示すように風力荷重Ｆによりブレード１が撓むと、ブレード１の重心が風下側に移動するため、図１０(c)に示すようにさらにロータの倒れが大きくなりティータ角βがさらに増大する。
以上のような状況が生じたとき、所定大きさ以上のティータ角βが所定時間以上継続すれば、制御装置ＣＴは制御指令をアクチュエータ８に入力する。すると、アクチュエータ８は、図１０(d)の矢印Ｇに示すようにカウンタマス７を風上側に移動させる。カウンタマス７の自重によりティータ軸３回りにロータを起すモーメントＭが発生し、ロータが起される。
以上のようにしてロータ回転面Ｄの倒れを復旧し、ロータ回転面Ｄの倒れを抑制することができる。 As shown in FIG. 10 (a), a wind load F is applied to the rotor. When there is an imbalance between the wind load on the upper side and the wind load on the lower side of the main shaft 4, the rotor tilts around the teeter shaft 3 in response to the wind load F. Therefore, the theta angle β increases. When the blade 1 is bent by the wind load F as shown in FIG. 10 (b), the center of gravity of the blade 1 moves to the leeward side, so that the rotor falls further as shown in FIG. Increases further.
When the situation as described above occurs, the control device CT inputs a control command to the actuator 8 if the teeter angle β of a predetermined magnitude or more continues for a predetermined time or longer. Then, the actuator 8 moves the counter mass 7 to the windward side as indicated by an arrow G in FIG. Due to the weight of the counter mass 7, a moment M for raising the rotor around the teeter shaft 3 is generated, and the rotor is raised.
As described above, the rotation of the rotor rotation surface D can be recovered and the rotation of the rotor rotation surface D can be suppressed.

１ ブレード
２ ハブ
３ ティータ軸
４ 主軸
５ ナセル
６ タワー
７ カウンタマス
８ アクチュエータ
９ カウンタマス
１０ アクチュエータ
Ａ ティータ軸
ＣＴ 制御装置
Ｄ ロータ回転面
ＬＰＦ ローパスフィルタ
ＭＡ 主軸
ＲＡ ロータ垂直軸
ＴＨ 水平基準線
ＴＲ ティータドロータ
ＷＴＧ 風力発電機
ＷＵ 吹上風向
β ティータ角
γ 吹上角
φ アジマス角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blade 2 Hub 3 Theta axis 4 Main axis 5 Nacelle 6 Tower 7 Counter mass 8 Actuator 9 Counter mass 10 Actuator A Theta axis CT Controller D Rotor rotation surface LPF Low pass filter MA Main axis RA Rotor vertical axis TH Horizontal reference line TR Titade rotor WTG Wind generator WU Blowing wind direction β Theta angle γ Blowing angle φ Azimuth angle

Claims (3)

ティータドロータと、
前記ティータドロータを軸支する主軸と
前記ティータドロータのロータ回転面に対して垂直な方向に移動可能に前記ティータドロータに取付けられたカウンタマスと、
前記ティータドロータのアジマス角を計測するアジマス角計測手段と、
前記ティータドロータのティータ角を計測するティータ角計測手段と、
前記アジマス角計測手段の計測値及び前記ティータ角計測手段の計測値に基づき前記カウンタマスの位置を制御して、前記カウンタマスの自重により生じるティータ軸回りのモーメントを増減させることにより前記ティータドロータのロータ回転面を傾動制御するティータ角制御手段とを備える水平軸風車。 Teatado rotor,
A main shaft that pivotally supports the titad rotor, and a counter mass attached to the titad rotor so as to be movable in a direction perpendicular to the rotor rotation surface of the titad rotor;
Azimuth angle measuring means for measuring the azimuth angle of the titad rotor;
Theta angle measuring means for measuring the theta angle of the titad rotor;
The position of the counter mass is controlled based on the measured value of the azimuth angle measuring unit and the measured value of the teeter angle measuring unit, and the moment of the counter mass generated by the counter mass is increased or decreased to increase or decrease the moment A horizontal axis wind turbine comprising: a teeter angle control means for controlling tilting of a rotor rotation surface. 前記ティータドロータに進入する風の吹上角を計測する吹上角計測手段と、
前記吹上角計測手段の計測値、前記主軸のティルト角、前記アジマス角計測手段の計測値及び前記ティータ角計測手段の計測値に基づき、風に対する前記ロータ回転面の上下角を算出する演算手段とを備え、
前記ティータ角制御手段は、前記演算手段の算出する上下角に基づき前記ロータ回転面を傾動制御する請求項１に記載の水平軸風車。 A wind-up angle measuring means for measuring a wind-up angle of the wind entering the teat rotor;
An arithmetic means for calculating the vertical angle of the rotor rotation surface with respect to the wind based on the measured value of the blowing angle measuring means, the tilt angle of the spindle, the measured value of the azimuth angle measuring means, and the measured value of the teeter angle measuring means; With
2. The horizontal axis wind turbine according to claim 1, wherein the teeter angle control means controls tilting of the rotor rotation surface based on a vertical angle calculated by the calculation means. 前記ティータ角制御手段は、前記演算手段の算出する上下角を減少させるように前記ロータ回転面を傾動制御する請求項２に記載の水平軸風車。 The horizontal axis wind turbine according to claim 2, wherein the teeter angle control means controls the tilt of the rotor rotation surface so as to reduce the vertical angle calculated by the calculation means.
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