JP6430221B2 - Wind power generator - Google Patents
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Description
本発明は、風力発電装置に関するものであり、ブレードのピッチ角度を好適に調整する技術に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator, and more particularly to a technique for suitably adjusting a pitch angle of a blade.
近年、二酸化炭素の排出による地球温暖化や、化石燃料の枯渇が懸念されており、二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下が求められている。二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下を図るためには、風力や太陽光などの自然から得られる再生可能エネルギーを利用した発電システムの導入が有効である。上記再生可能エネルギーを利用した発電システムの中でも、風力発電システムは太陽光発電システムと異なり、日射による直接的な出力変化を受けないことから、比較的安定な発電システムとして注目されている。また、地上と比較して、風速が高く、風速変化が少ない洋上に設置する風力発電システムも有力な発電システムとして注目されている。 In recent years, there are concerns about global warming due to carbon dioxide emissions and the depletion of fossil fuels, and there is a demand for a reduction in carbon dioxide emissions and a decrease in dependence on fossil fuels. In order to reduce carbon dioxide emissions and reduce dependence on fossil fuels, it is effective to introduce a power generation system that uses renewable energy obtained from nature such as wind and sunlight. Among the power generation systems using renewable energy, the wind power generation system is attracting attention as a relatively stable power generation system because it does not receive direct output change due to solar radiation unlike the solar power generation system. In addition, wind power generation systems installed on the ocean with higher wind speed and less change in wind speed compared to the ground have attracted attention as a powerful power generation system.
ここでブレードに発生する荷重変動の低減を考慮したものとして例えば特許文献１に開示された技術がある。特許文献１には、ブレードの荷重変動に影響を及ぼす所定のパラメータ、アジマス角度、およびピッチ角度指令値がお互いに関連づけられて格納されている記憶手段と、ブレード毎のアジマス角度を検出するアジマス角度検出手段と、所定のパラメータを検出するパラメータ検出手段と、アジマス角度検出手段によって検出された所定のパラメータとによって選出されるピッチ角度指令値をブレード毎にそれぞれ記憶手段から取得する指令値取得手段と、指令値取得手段によって取得されたピッチ角度指令値と風力発電装置の出力情報により求められる各ブレード共通の共通ピッチ角度指令値とに基づいて、ブレードピッチ角度を制御するためのピッチ角度制御指令値を生成するピッチ角度制御指令値生成手段とを具備することを特徴とするブレードピッチ角度制御装置、が開示されている。また、記憶手段に格納されているピッチ角度指令値は、風力発電装置の設置場所におけるウィンドシア特性が反映される技術、が開示されている。特に、鉛直方向の風速差（以下、ウィンドシア特性）によって発生するブレードの荷重変動を低減するために、予め記憶していたピッチ角度指令値を用いて最終的なピッチ角度制御指令値を決定する。より具体的には、ナセルより上側にブレードが位置するアジマス角度において、ピッチ角度をフェザー側へ調整することで、風速が高い領域でのブレードの荷重を低減すると共に、ナセルより下側にブレードが位置するアジマス角度において、ピッチ角度をファイン側へ調整することで、風速が低い領域でのブレードに加わる荷重を増加させる。 Here, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133620 is considered in consideration of reduction of load fluctuations generated in the blade. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151867 discloses a storage unit that stores predetermined parameters, azimuth angles, and pitch angle command values that affect blade load fluctuations, and an azimuth angle that detects an azimuth angle for each blade. A detection means; a parameter detection means for detecting a predetermined parameter; and a command value acquisition means for acquiring a pitch angle command value selected by the predetermined parameter detected by the azimuth angle detection means from the storage means for each blade. The pitch angle control command value for controlling the blade pitch angle based on the pitch angle command value acquired by the command value acquisition means and the common pitch angle command value common to each blade obtained from the output information of the wind turbine generator A pitch angle control command value generating means for generating Redopitchi angle control device, is disclosed. Further, a technique is disclosed in which the wind angle characteristics at the installation location of the wind turbine generator are reflected in the pitch angle command value stored in the storage means. In particular, the final pitch angle control command value is determined using a pitch angle command value stored in advance in order to reduce blade load fluctuation caused by a wind speed difference in the vertical direction (hereinafter referred to as wind shear characteristics). . More specifically, by adjusting the pitch angle toward the feather side at the azimuth angle where the blade is located above the nacelle, the load on the blade in the high wind speed region is reduced, and the blade is located below the nacelle. By adjusting the pitch angle toward the fine side at the azimuth angle, the load applied to the blade in the region where the wind speed is low is increased.
また、ヨー旋回制御方法として、例えば特許文献２に開示された技術がある。該特許文献２には、アジマス角が略９０度及び／または略２７０度にて、前後のアジマス角でのピッチ角よりもファイン側またはフェザー側のピッチ角とされるヨー旋回制御方法が記載されている。 As a yaw turning control method, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 2. The patent document 2 describes a yaw turning control method in which the pitch angle at the fine side or the feather side is set to be approximately the pitch angle at the front and rear azimuth angles when the azimuth angle is approximately 90 degrees and / or approximately 270 degrees. ing.
風力発電システムの構築にあたり、風力発電システムを構成するブレードの荷重変動を低減する必要がある。特に、ブレードのアジマス角がタワー近傍に位置する際に、タワーによって引き起こされる風速の低下（以下、タワーシャドウ特性）に伴って発生するブレード荷重の急変、およびドライブトレイン荷重の急変を低減する必要がある。ブレードの荷重変動が大きい場合には、ブレードに振動が発生する場合がある。機器の信頼性を高める上では、荷重変動への対策を行っておくのが好ましいと言える。 In constructing the wind power generation system, it is necessary to reduce the load fluctuation of the blades constituting the wind power generation system. In particular, when the azimuth angle of the blade is located in the vicinity of the tower, it is necessary to reduce the sudden change in blade load and the drive train load caused by the decrease in wind speed caused by the tower (hereinafter referred to as tower shadow characteristics). is there. When the load variation of the blade is large, the blade may vibrate. In order to increase the reliability of the equipment, it can be said that it is preferable to take measures against load fluctuations.
また、特許文献２では、単にヨー旋回力が大きくなる様なピッチ角度への制御を考えているに過ぎず、例えばブレードが１回転する上で生ずる振動などは考慮していない。信頼性を高める上ではなるべく振動低減が図れる方が好ましい。 Further, Patent Document 2 merely considers control to a pitch angle such that the yaw turning force is increased, and does not consider, for example, vibration generated when the blade makes one rotation. In order to increase reliability, it is preferable to reduce vibration as much as possible.
本発明では、高信頼の風力発電装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a highly reliable wind power generator.
上記課題を解決するために、本発明に係る風力発電装置は、風を受けて回転するブレードと、前記ブレードの荷重を支持するタワーと、前記ブレードを支持すると共に、前記タワーに対して回転可能に支持されるナセルと、を備え、前記ブレードのピッチ角を調整可能な風力発電装置であって、前記ブレードが前記タワーのタワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角が、フェザー側へ調整されており、風向きと前記ナセルの方向に生ずるミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様に、フェザー側への前記調整と連続して前記ブレードのフェザー側への調整を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a wind turbine generator according to the present invention includes a blade that rotates by receiving wind, a tower that supports a load of the blade, a blade that supports the blade, and is rotatable with respect to the tower. A wind power generator capable of adjusting a pitch angle of the blade, wherein the pitch angle when the blade is positioned in a tower shadow of the tower is adjusted to a feather side. And adjusting the blade to the feather side in succession to the adjustment to the feather side so that a force from the wind is generated in the nacelle in a direction to reduce misalignment occurring in the direction of the wind and the direction of the nacelle. Features.
本発明によれば、高信頼の風力発電装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable wind power generator.
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について具体的に説明する。尚、下記はあくまでも実施例であって、本発明の実施態様が下記実施例に限定されることを意図するものではない。
《本願の実施形態の概略構成》
まず、図１を用いて、本願に係る風力発電装置の実施形態の概略構成について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The following are only examples, and the embodiments of the present invention are not intended to be limited to the following examples.
<< Schematic Configuration of Embodiment of the Present Application >>
First, the schematic configuration of an embodiment of a wind turbine generator according to the present application will be described with reference to FIG.
図１は、本願の風力発電装置１の全体の概略構成を示す。実施例で説明する風力発電装置１は、複数のブレード２と、複数のブレード２を接続するハブ３とで構成されるロータ４を備える。ロータ４は図１では省略するがナセル６に回転軸を介して連結されており、回転することでブレード２の位置を変更可能である。ナセル６はロータ４を回転可能に支持している。ブレード２が風を受けることによりロータ４が回転し、図では省略するが、例えばナセルに備えられた発電機を回転させることで電力を発生することができる。ブレード２の各々にはブレード２とハブ３の位置関係、すなわちピッチ角と呼ぶブレードの角度、を変更可能なピッチアクチュエータ５を備えている。ピッチアクチュエータ５を用いてブレード２のピッチ角を変更することにより、風に対するロータの回転エネルギーを変更できる。これにより、広い風速領域においてロータ４の回転速度を制御しながら、風力発電装置１の発電電力を制御することができる。 FIG. 1 shows an overall schematic configuration of a wind turbine generator 1 of the present application. The wind turbine generator 1 described in the embodiment includes a rotor 4 including a plurality of blades 2 and a hub 3 that connects the plurality of blades 2. Although not shown in FIG. 1, the rotor 4 is connected to the nacelle 6 via a rotating shaft, and the position of the blade 2 can be changed by rotating. The nacelle 6 supports the rotor 4 in a rotatable manner. When the blade 2 receives wind, the rotor 4 rotates, and although not shown in the figure, for example, electric power can be generated by rotating a generator provided in the nacelle. Each blade 2 is provided with a pitch actuator 5 that can change the positional relationship between the blade 2 and the hub 3, that is, the angle of the blade called a pitch angle. By changing the pitch angle of the blade 2 using the pitch actuator 5, the rotational energy of the rotor with respect to the wind can be changed. Thereby, the electric power generated by the wind power generator 1 can be controlled while controlling the rotational speed of the rotor 4 in a wide wind speed region.
本実施例では、ブレード２の各々がピッチアクチュエータを備えており、個々のブレード２のピッチ角を単独で（独立して）調整可能である。ナセル６はタワー７上に設置されており、タワー７に対して回転可能に支持されている。本実施例では、ハブ３やナセル６を介してブレード２の荷重がタワー７に支持される。タワー７は、基部（図では省略）に設置され、地上または洋上等の所定位置に設置される。また、風力発電装置１はコントローラ９を備えており、センサ１０の出力信号であるセンサ出力に基づいてピッチアクチュエータ５を調整することで、タワーシャドウによるブレードの荷重の急変を低減するピッチ角度補正制御手段４０１とブレードのピッチ角度の調整によってヨー旋回モーメントを発生させるピッチ角度追加補正手段がプログラムの形態で実装されている。また、ロータ４の回転角度であるアジマス角度を検出するためのアジマス角度検出用センサ８を備えている。図１ではコントローラ９はナセル６またはタワー７の外部に設置される形態にて図示されているが、これだけに限ったものではなく、ナセル６またはタワー７の内部またはそれ以外の所定位置、または風力発電装置１の外部に設置される形態であっても良い。ここで、タワーシャドウは、タワーの影響により風速が急激に低下するアジマス角度を指すものとする。風向き方向について、タワーと一致する位置が最も影響を受け易いが、タワーの影響により風速が急激に低下するアジマス角度は実際には必ずしもその位置に制限されない。また、ブレードがタワーよりも風下を通過するダウンウインド方式の風力発電装置の方がタワーシャドウの影響を受け易く本発明の適用が好適であるが、ブレードがタワーよりも風上を通過するアップウインド方式の風力発電装置でも、少なからずその影響を受けるので、本発明を適用することでの効果が期待できる。以下、実施例ではダウンウインドの場合を例に説明する。 In this embodiment, each blade 2 includes a pitch actuator, and the pitch angle of each blade 2 can be adjusted independently (independently). The nacelle 6 is installed on the tower 7 and is rotatably supported by the tower 7. In this embodiment, the load of the blade 2 is supported by the tower 7 through the hub 3 and the nacelle 6. The tower 7 is installed at a base (not shown in the figure), and is installed at a predetermined position on the ground or the ocean. In addition, the wind power generator 1 includes a controller 9 and adjusts the pitch actuator 5 based on the sensor output that is an output signal of the sensor 10, thereby reducing the pitch angle correction control that reduces the sudden change in the blade load caused by the tower shadow. A pitch angle additional correcting means for generating a yaw turning moment by adjusting the pitch angle of the means 401 and the blade is mounted in the form of a program. Further, an azimuth angle detection sensor 8 for detecting an azimuth angle that is a rotation angle of the rotor 4 is provided. In FIG. 1, the controller 9 is illustrated as being installed outside the nacelle 6 or the tower 7. However, the controller 9 is not limited to this. The form installed in the exterior of the electric power generating apparatus 1 may be sufficient. Here, the tower shadow refers to an azimuth angle at which the wind speed rapidly decreases due to the influence of the tower. In the wind direction, the position that coincides with the tower is most easily affected, but the azimuth angle at which the wind speed rapidly decreases due to the influence of the tower is not necessarily limited to that position. In addition, the downwind wind power generator in which the blade passes leeward than the tower is more easily affected by the tower shadow, and the application of the present invention is preferable. However, the upwinder in which the blade passes the leeward than the tower is preferable. Even the wind power generator of the system is affected by the effect, so the effect of applying the present invention can be expected. Hereinafter, in the embodiment, a case of a down window will be described as an example.
《本願の実施形態におけるピッチ角度補正手段》
まず、図２および図３を用いて、風力発電装置１のコントローラ９に実装され、タワーシャドウによるブレード荷重変化を緩慢化するピッチ角補正手段の一例について説明する。当該ピッチ角補正手段の補正値が加算されて、ブレード２がタワー７のタワーシャドウに位置する際におけるピッチ角がフェザー側へ調整される。
<< Pitch angle correction means in the embodiment of the present application >>
First, an example of a pitch angle correction unit that is mounted on the controller 9 of the wind turbine generator 1 and slows the blade load change due to the tower shadow will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The correction value of the pitch angle correction means is added, and the pitch angle when the blade 2 is positioned in the tower shadow of the tower 7 is adjusted to the feather side.
図２は、本願の実施形態における風力発電装置１のコントローラ９に実装されるピッチ角度制御手段の概要を説明するブロック線図を示す。 FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of pitch angle control means mounted on the controller 9 of the wind turbine generator 1 in the embodiment of the present application.
ピッチ角度制御手段は、ピッチ角度補正手段４０１と、加算部４０６により構成される。 The pitch angle control unit includes a pitch angle correction unit 401 and an addition unit 406.
ピッチ角度指令基本値θ0は、図には明記しないが、風力発電装置１のロータ４の回転速度や、図には明記しないが、ナセル６の適宜位置に備えられる発電機のトルク発生状態に応じてピッチ角度を制御する可変速制御部により決定される。 The pitch angle command basic value θ 0 is not clearly shown in the figure, but the rotational speed of the rotor 4 of the wind power generator 1 or the torque generation state of the generator provided at an appropriate position of the nacelle 6 is not clearly shown in the figure. Accordingly, it is determined by a variable speed control unit that controls the pitch angle.
ピッチ角度補正手段４０１は、センサ出力とアジマス角度φ に基づいて、ピッチ角度補正値dθTS を決定する。センサ出力は図には明記しないが、ブレード２やロータ４の軸の荷重変化や振動を検出可能なセンサであっても良い。ピッチ角度補正手段４０１は図には明記しないが、センサ出力の大きさに基づいてピッチ角度補正値dθTS を決定するような比例制御などに基づくものであっても良いし、テーブルなど予め決められた特性に基づくものであっても良い。ピッチ角度補正値dθTS はアジマス角度φの適宜期間にてピッチ角度補正値dθTS の大きさを決定するものであっても良い。 The pitch angle correction means 401 determines a pitch angle correction value dθ TS based on the sensor output and the azimuth angle φ 2. Although the sensor output is not clearly shown in the figure, it may be a sensor capable of detecting a load change or vibration of the shaft of the blade 2 or the rotor 4. Although not shown in the figure, the pitch angle correction means 401 may be based on proportional control such as determining the pitch angle correction value dθ TS based on the magnitude of the sensor output, or may be determined in advance such as a table. It may be based on the characteristics. The pitch angle correction value dθ TS may determine the magnitude of the pitch angle correction value dθ TS in an appropriate period of the azimuth angle φ.
加算部４０６では、ピッチ角度指令基本値θ0とピッチ角度補正値dθTSを加算し、ピッチ角度指令値θに値をセットする。 Adder 406 adds pitch angle command basic value θ 0 and pitch angle correction value dθ TS and sets a value to pitch angle command value θ.
図３は、ピッチ角度補正手段４０１を適用しない場合と適用した場合の風力発電装置１の挙動の違いを示す図である。図３の横軸はアジマス角度φを示し、縦軸は図上方より、ブレードピッチ角度、ブレード基部の荷重、およびブレード基部荷重の変化を示す。ブレードピッチ角度における図上方がフェザー、ブレード基部における図上方が荷重大、ブレード基部の荷重変化における図上方が荷重変化大にそれぞれ該当する。また、破線がピッチ角度補正手段４０１を適用しない場合を示し、実線がピッチ角度補正手段４０１を適用した場合を示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating a difference in behavior of the wind turbine generator 1 when the pitch angle correcting unit 401 is not applied and when it is applied. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the azimuth angle φ, and the vertical axis indicates the change in blade pitch angle, blade base load, and blade base load from the top of the figure. The upper part of the figure at the blade pitch angle corresponds to the feather, the upper part of the figure at the blade base corresponds to a large load, and the upper part of the load change at the blade base corresponds to a large load change. A broken line indicates a case where the pitch angle correcting unit 401 is not applied, and a solid line indicates a case where the pitch angle correcting unit 401 is applied.
破線のピッチ角度補正手段４０１を適用しない場合では、ブレードピッチ角度の補正がないため、ブレードのアジマス角度φがタワー近傍となるφ1からφ2の期間において、ブレード基部の荷重が大きく低下するため、結果としてブレード基部の荷重変化が大きく正負に変化する。 When the broken pitch angle correction means 401 is not applied, the blade pitch angle is not corrected, and therefore the blade base load greatly decreases during the period from φ 1 to φ 2 where the blade azimuth angle φ is near the tower. As a result, the load change of the blade base changes greatly between positive and negative.
これに対して、実線のピッチ角度補正手段４０１を適用した場合では、ブレードピッチ角度をアジマス角度φがφp1からφp2の期間、即ちタワーシャドウに位置する際に、本補正を考慮しない場合のピッチ角度よりもフェザー側へ調整することにより、ブレード基部の荷重変化を緩慢化する。これにより、ブレードやドライブトレインの振動を低減できる。 On the other hand, in the case where the solid line pitch angle correction means 401 is applied, the blade pitch angle when the azimuth angle φ is in the period from φ p1 to φ p2 , that is, when it is located in the tower shadow, is not considered in this correction. By adjusting to the feather side rather than the pitch angle, the load change of the blade base is slowed down. Thereby, vibrations of the blade and the drive train can be reduced.
《本願の第１の実施形態におけるピッチ角度追加補正手段》
次に、図４から図１３を用いて、本願の第１の実施形態のピッチ角度追加補正手段５００の動作一例について説明する。
<< Pitch angle additional correction means in the first embodiment of the present application >>
Next, an example of the operation of the pitch angle addition correction unit 500 according to the first embodiment of the present application will be described with reference to FIGS.
図４は、本願の実施形態における風力発電装置１のコントローラ８に実装されるピッチ角度補正手段４０１と、ブレードのピッチ角度を調整することでヨー旋回モーメントを発生させるピッチ角度追加補正手段５００の概要を説明するブロック線図を示す。図４は、図２と同様に、可変速制御に係るピッチ角度制御部分のみを示す。 FIG. 4 shows an outline of a pitch angle correcting unit 401 mounted on the controller 8 of the wind turbine generator 1 and an additional pitch angle correcting unit 500 that generates a yaw turning moment by adjusting the pitch angle of the blade. The block diagram explaining these is shown. FIG. 4 shows only the pitch angle control portion related to the variable speed control as in FIG.
ピッチ角度追加補正手段５００は、風向ψW 、ナセル方位ψN 、およびアジマス角度φに基づき、ピッチ角度追加補正値dθM を決定する。決定されたピッチ角度追加補正値dθM は加算部５０６により、ピッチ角度指令基本値θ0とピッチ角度補正値dθTSの加算結果であるθB に対して加算され、ピッチ角度指令値θとして決定される。なお、図４に示すピッチ角度補正手段４０１は図２と同様のため、ここでの詳細説明を省略する。 The pitch angle additional correction means 500 determines the pitch angle additional correction value dθ M based on the wind direction ψ W , the nacelle direction ψ N , and the azimuth angle φ. The determined pitch angle additional correction value dθ M is added to θ B which is the addition result of the pitch angle command basic value θ 0 and the pitch angle correction value dθ TS by the adding unit 506, and determined as the pitch angle command value θ. Is done. The pitch angle correction means 401 shown in FIG. 4 is the same as that shown in FIG.
図５は、本願の第１の実施形態であるピッチ角度追加補正手段５００の処理概要を示すブロック線図である。 FIG. 5 is a block diagram showing an outline of processing of the pitch angle additional correcting unit 500 according to the first embodiment of the present application.
ピッチ角度追加補正手段５００は、ミスアライメント演算部５０１、第２象限ピッチ角度追加補正値演算部５０２、第３象限ピッチ角度補正値演算部５０３、選択フラグ演算部５０４、およびピッチ角度追加補正値選択部５０５により構成される。 The pitch angle addition correction unit 500 includes a misalignment calculation unit 501, a second quadrant pitch angle addition correction value calculation unit 502, a third quadrant pitch angle correction value calculation unit 503, a selection flag calculation unit 504, and a pitch angle addition correction value selection. Part 505.
ミスアライメント演算部５０１は風向ψW およびナセル方位ψN に基づき、ミスアライメントdψ を決定する。図６にその処理の一例を示す。風向ψW およびナセル方位ψN が例えば、絶対的な北方向を基準とした方向を角度で示すものであり、ミスアライメントdψは風向ψWからナセル方位ψNを差し引いた結果として決定されるものであっても良いし、これに限ったものではない。 The misalignment calculation unit 501 based on the wind direction [psi W and nacelle orientation [psi N, to determine the misalignment d [phi]. FIG. 6 shows an example of the process. For example, the wind direction ψ W and the nacelle direction ψ N indicate an angle with respect to the absolute north direction, and the misalignment dψ is determined as a result of subtracting the nacelle direction ψ N from the wind direction ψ W. However, it is not limited to this.
第２象限ピッチ角度追加補正値演算部５０２、および第３象限ピッチ角度追加補正値演算部５０３は、ミスアライメントdψおよびアジマス角度φに基づいて、それぞれ第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、および第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3を決定する。 The second quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 502 and the third quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 503 are based on the misalignment dψ and the azimuth angle φ, respectively, and the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 , and A third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 is determined.
ここで、第２象限や第３象限は、図７に示すようにアジマス角度φにて決定される期間を示す。以下、本明細書では、ブレード２がアジマス角上で頂点に位置する際を０degと設定し、第１象限はアジマス角度φが０degから９０degの期間を示し、第２象限はアジマス角度φが９０deg から１８０degの期間を示し、第３象限はアジマス角度φが１８０degから２７０degの期間を示し、第４象限はアジマス角度φが２７０degから３６０degを示している。 Here, the second quadrant and the third quadrant indicate a period determined by the azimuth angle φ as shown in FIG. Hereinafter, in this specification, when the blade 2 is positioned at the apex on the azimuth angle, 0 deg is set, the first quadrant indicates a period in which the azimuth angle φ is from 0 deg to 90 deg, and the second quadrant has an azimuth angle φ of 90 deg. The third quadrant indicates a period in which the azimuth angle φ is 180 deg to 270 deg, and the fourth quadrant indicates the azimuth angle φ in a range from 270 deg to 360 deg.
図８は、アジマス角度φに対する第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、および第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3の一例を示す図である。図８に示す例では、アジマス角度φが１８０度を基準とした反時計回りのdφM2 の期間において、第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2の最大値が|dθM2|となるよう調整される。また、アジマス角度φが１８０度を基準とした時計回りのdφM3 の期間において、第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3の最大値が|dθM3|となるよう調整される。それぞれの補正値の最大値および期間はこれに限ったものではなく、アジマス角度φの基準を変更したり、最大値を一部期間で保持するような調整形態であっても良い。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 and the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 with respect to the azimuth angle φ. In the example shown in FIG. 8, the maximum value of the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 is adjusted to be | dθ M2 | during the counterclockwise dφ M2 period in which the azimuth angle φ is 180 degrees. The In addition, the maximum value of the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 is adjusted to be | dθ M3 | during the clockwise dφ M3 period in which the azimuth angle φ is 180 degrees. The maximum value and the period of each correction value are not limited to this, and the adjustment form may be such that the reference of the azimuth angle φ is changed or the maximum value is held for a part of the period.
選択フラグ演算部５０４は、ミスアライメントdψに基づき、選択フラグを決定する。一例としては、ミスアライメントdψが正、すなわち本実施例では左旋回のヨー旋回が必要である場合は、選択フラグに０をセットし、ミスアライメントdψが負、すなわち本実施例では右旋回のヨー旋回が必要である場合は、選択フラグに１をセットする。ミスアライメントの方向（ここでの制御上は、dψの符号）に応じて第２象限または第３象限のいずれかにおいて、タワーシャドウ通過時のフェザー側への調整と連続してフェザー側への調整を行う。 The selection flag calculation unit 504 determines a selection flag based on the misalignment dψ. As an example, if the misalignment dψ is positive, i.e., if a left turn yaw turn is required in this embodiment, the selection flag is set to 0, and the misalignment dψ is negative, i.e., in this embodiment a right turn. When yaw turning is necessary, 1 is set in the selection flag. In the second quadrant or the third quadrant, depending on the direction of misalignment (in this control, the sign of dψ), the adjustment to the feather side is performed continuously with the adjustment to the feather side when passing through the tower shadow. I do.
ピッチ角度追加補正値選択部５０５は、第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、および第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3、および選択フラグに基づいて、ピッチ角度追加補正値dθM を演算する。選択フラグが０の場合はピッチ角度追加補正値dθMに第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2をセットし、選択フラグが１の場合は、ピッチ角度追加補正値dθMに第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3をセットする。 The pitch angle additional correction value selection unit 505 calculates the pitch angle additional correction value dθ M based on the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 , the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 , and the selection flag. . Sets the second quadrant pitch angle additional correction value d [theta] M2 to the pitch angle additional correction value d [theta] M in the case of selection flag is 0, if the selection flag of 1, the third quadrant pitch angle in the pitch angle additional correction value d [theta] M Set additional correction value dθ M3 .
図９は、本願の第１の実施形態であるピッチ角度追加補正手段５００を適用しない場合と、適用した場合に左旋回モーメントを発生させる際の動作概要を示す図である。図９の横軸はアジマス角度φを示し、縦軸は選択フラグ、ピッチ角度追加補正値dθM、およびピッチ角度指令値θをそれぞれ示す。選択フラグにおける図上方が１、ピッチ角度追加補正値dθMにおける図上方がフェザー、ピッチ角度指令値θにおける図上方がフェザーを示す。図９において、点線がピッチ角度追加補正を実施しない場合、すなわち左旋回のヨー旋回モーメントを発生させない場合を示し、実線がピッチ角度追加補正を実施する場合を示す。本実施例では、風向きとナセル３の方向にミスアライメントdψが生じている場合には、ミスアライメントdψの大きさを減らす方向へ、ブレード２を介してナセル３に風からの力が生ずる様に、フェザー側への調整と連続してブレード２のフェザー側への調整を行っている。タワーシャドウを考慮した補正や本補正を考慮しない場合の位置にフェザー側から戻る前に、引き続きフェザー側への調整を行うことでピッチ角調整頻度を減らしている。 FIG. 9 is a diagram showing an outline of the operation when generating the left turning moment when the pitch angle additional correcting unit 500 according to the first embodiment of the present application is not applied and when it is applied. The horizontal axis in FIG. 9 represents the azimuth angle φ, and the vertical axis represents the selection flag, the pitch angle additional correction value dθ M , and the pitch angle command value θ. In the selection flag, the upper part of the figure indicates 1, the upper part of the pitch angle additional correction value dθ M indicates the feather, and the upper part of the pitch angle command value θ indicates the feather. In FIG. 9, the dotted line indicates the case where the pitch angle additional correction is not performed, that is, the case where the left-turn yaw turning moment is not generated, and the solid line indicates the case where the pitch angle additional correction is performed. In this embodiment, when misalignment dψ occurs in the wind direction and the direction of the nacelle 3, a force from the wind is generated in the nacelle 3 via the blade 2 in a direction to reduce the size of the misalignment dψ. The adjustment to the feather side of the blade 2 is performed continuously with the adjustment to the feather side. The pitch angle adjustment frequency is reduced by continuing the adjustment to the feather side before returning from the feather side to the position where the correction considering the tower shadow and the main correction are not considered.
タワーシャドウの影響を軽減するためにブレード２のピッチ角度をフェザー方向へ操作する調整に加えて、タワーシャドウ通過時におけるフェザー側への調整とは連続しないアジマス角度（例えばアジマス角度９０degや２７０deg）でのフェザー方向またはファイン方向へのピッチ角度操作を付加した場合には、ロータ１回転におけるピッチ角度動作が頻繁となる（具体的には、少なくともアジマス角度９０deg、１８０deg、および２７０deg等の３回のピッチ角度操作を要する）。ましてや当該ロータ回転での発電出力を低下させないようにするためには、出力調整以外の制御に関する上記３つのアジマス角度でのピッチ角度操作は早急に終了させる必要があり、これがピッチ角度のフェザー方向およびファイン方向への頻繁な調整に繋がる。ピッチ角度の頻繁な調整に際しては、ブレード２に振動が発生する場合があり、ブレード２やロータ軸などの劣化進行などに繋がりやすい。本実施例では、その様な頻繁な調整を回避するべく、タワーシャドウ通過時のフェザー側への調整と連続してブレード２のフェザー側への調整を行う様にしている。 In order to reduce the influence of the tower shadow, in addition to adjusting the pitch angle of the blade 2 in the feather direction, the azimuth angle is not continuous with the adjustment to the feather side when passing through the tower shadow (for example, azimuth angle 90 deg or 270 deg) When the pitch angle operation in the feather direction or the fine direction is added, the pitch angle operation in one rotation of the rotor becomes frequent (specifically, at least three pitches such as azimuth angles of 90 deg, 180 deg, and 270 deg) Angle operation). Furthermore, in order not to reduce the power generation output at the rotor rotation, the pitch angle operation at the above three azimuth angles related to the control other than the output adjustment needs to be terminated immediately. This leads to frequent adjustment in the fine direction. When the pitch angle is frequently adjusted, the blade 2 may vibrate, which tends to cause deterioration of the blade 2 and the rotor shaft. In the present embodiment, in order to avoid such frequent adjustment, the adjustment to the feather side of the blade 2 is performed continuously with the adjustment to the feather side when passing through the tower shadow.
ピッチ角度追加補正を実施しない場合では、ピッチ角度補正手段４０１によるタワーシャドウによるブレードやドライブトレインの振動を低減するためのピッチ角度補正が、アジマス角度φが１８０度を近傍で適用される。 When the pitch angle addition correction is not performed, the pitch angle correction for reducing the vibration of the blade and the drive train caused by the tower shadow by the pitch angle correction unit 401 is applied in the vicinity of the azimuth angle φ of 180 degrees.
これに対し、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させる場合（実線）には、選択フラグが０にセットされるため、ピッチ角度追加補正値dθMに第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3がセットされる。これにより、アジマス角度φが１８０度から２７０度の期間である第３象限において調整されるピッチ角度追加補正値dθMがピッチ角度指令値θに反映され、ピッチ角度指令値θがタワー近傍よりも第３象限においてフェザー方向に調整される期間が増える。 In contrast, in the case of generating the yaw rotation moment in the leftward turning (solid line), to be set selection flag is 0, the third quadrant pitch angle additional correction value d [theta] M3 is set to the pitch angle additional correction value d [theta] M Is done. As a result, the pitch angle additional correction value dθ M adjusted in the third quadrant where the azimuth angle φ is from 180 degrees to 270 degrees is reflected in the pitch angle command value θ, and the pitch angle command value θ is greater than the vicinity of the tower. The period adjusted in the feather direction in the third quadrant increases.
図９に示す例では、第３象限にてピッチ角度指令値がフェザー側に追加補正されることにより、ロータが風から受けるスラスト力が第３象限にて減少され、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させることができる。 In the example shown in FIG. 9, the pitch angle command value is additionally corrected to the feather side in the third quadrant, so that the thrust force received by the rotor from the wind is reduced in the third quadrant, and the left turn yaw turning moment is reduced. Can be generated.
図９の例ではピッチ角度指令値θが滑らかに変化する例を示すが、これに限ったものではなく、ピッチ角度指令値θの変化速度が一定値を保持するものであっても良いし、ピッチ角度指令値θが一定の値を保持するようなものであっても良い。 The example of FIG. 9 shows an example in which the pitch angle command value θ changes smoothly. However, the pitch angle command value θ is not limited to this, and the change speed of the pitch angle command value θ may be a constant value. The pitch angle command value θ may be a constant value.
図１０は、本願の第１の実施形態であるピッチ角度追加補正手段５００を適用しない場合と、適用した場合に右旋回モーメントを発生させる際の動作概要を示す図である。図１０の横軸はアジマス角度φを示し、縦軸は選択フラグ、ピッチ角度追加補正値dθM、およびピッチ角度指令値θをそれぞれ示す。選択フラグにおける図上方が１、ピッチ角度追加補正値dθMにおける図上方がフェザー、ピッチ角度指令値θにおける図上方がフェザーを示す。図１０において、点線がピッチ角度追加補正を実施しない場合、すなわち右旋回のヨー旋回モーメントを発生させない場合を示し、実線がピッチ角度追加補正を実施する場合を示す。この場合にも、風向きとナセル３の方向にミスアライメントdψが生じている場合には、ミスアライメントdψの大きさを減らす方向へ、ブレード２を介してナセル３に風からの力が生ずる様に、フェザー側への調整と連続してブレード２のフェザー側への調整を行っている。 FIG. 10 is a diagram showing an outline of the operation when the right turning moment is generated when the pitch angle additional correction unit 500 according to the first embodiment of the present application is not applied and when it is applied. The horizontal axis in FIG. 10 indicates the azimuth angle φ, and the vertical axis indicates the selection flag, the pitch angle additional correction value dθ M , and the pitch angle command value θ. In the selection flag, the upper part of the figure indicates 1, the upper part of the pitch angle additional correction value dθ M indicates the feather, and the upper part of the pitch angle command value θ indicates the feather. In FIG. 10, a dotted line indicates a case where the pitch angle additional correction is not performed, that is, a case where a right-turn yaw turning moment is not generated, and a solid line indicates a case where the pitch angle additional correction is performed. Also in this case, when misalignment dψ occurs in the direction of the wind and the direction of the nacelle 3, a force from the wind is generated in the nacelle 3 via the blade 2 in a direction to reduce the magnitude of the misalignment dψ. The adjustment to the feather side of the blade 2 is performed continuously with the adjustment to the feather side.
ピッチ角度追加補正を実施しない場合では、ピッチ角度補正手段４０１によるタワーシャドウによるブレードやドライブトレインの振動を低減するためのピッチ角度補正が、アジマス角度φが１８０度を近傍で適用される。これは図９と同様である。 When the pitch angle addition correction is not performed, the pitch angle correction for reducing the vibration of the blade and the drive train caused by the tower shadow by the pitch angle correction unit 401 is applied in the vicinity of the azimuth angle φ of 180 degrees. This is the same as FIG.
これに対し、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させる場合（実線）には、選択フラグが１にセットされるため、ピッチ角度追加補正値dθMに第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2がセットされる。これにより、アジマス角度φが９０度から１８０度の期間である第２象限において調整されるピッチ角度追加補正値dθMがピッチ角度指令値θに反映され、ピッチ角度指令値θがタワー近傍よりも第２象限においてフェザー方向に調整される期間が増える。 On the other hand, when the yaw turning moment of the right turn is generated (solid line), since the selection flag is set to 1, the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 is added to the pitch angle additional correction value dθ M. Set. As a result, the pitch angle additional correction value dθ M adjusted in the second quadrant where the azimuth angle φ is 90 to 180 degrees is reflected in the pitch angle command value θ, and the pitch angle command value θ is greater than the vicinity of the tower. The period adjusted in the feather direction in the second quadrant increases.
図１０に示す例では、第２象限にてピッチ角度指令値がフェザー側に追加補正されることにより、ロータが風から受けるスラスト力を第２象限にて減少されることで、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させることができる。 In the example shown in FIG. 10, the pitch angle command value is additionally corrected to the feather side in the second quadrant, so that the thrust force received by the rotor from the wind is reduced in the second quadrant, so that the right turn A yaw turning moment can be generated.
図１０の例ではピッチ角度指令値θが滑らかに変化する例を示すが、これに限ったものではなく、ピッチ角度指令値θの変化速度が一定値を保持するものであっても良いし、ピッチ角度指令値θが一定の値を保持するようなものであっても良い。 The example of FIG. 10 shows an example in which the pitch angle command value θ changes smoothly, but is not limited to this, and the change speed of the pitch angle command value θ may be a constant value, The pitch angle command value θ may be a constant value.
図１１は、ミスアライメントdψに対する、第２象限ピッチ角度追加補正値最大値|dθM2|、または第３象限ピッチ角度追加補正値最大値|dθM3|の関係の一例を示す図である。図１１の例では、ミスアライメントdψの大きさに応じて第２象限ピッチ角度追加補正値最大値|dθM2|、または第３象限ピッチ角度追加補正値最大値|dθM3|をフェザー側へ調整する調整量を大きくしている。特に、ここでは、単調増加特性を備えたものを示しているがこれに限ったものではなく、２次曲線などの特性に従ったものであっても良いし、実験やシミュレーションによって予め決められたテーブルに従うものであっても良い。図１１に示すような特性に従い、第２象限ピッチ角度追加補正値演算部５０２、および第３象限ピッチ角度追加補正値演算部５０３にてそれぞれのピッチ角度追加補正値を決定する。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the relationship between the second quadrant pitch angle additional correction value maximum value | dθ M2 | or the third quadrant pitch angle additional correction value maximum value | dθ M3 | with respect to the misalignment dψ. In the example of FIG. 11, the second quadrant pitch angle additional correction value maximum value | dθ M2 | or the third quadrant pitch angle additional correction value maximum value | dθ M3 | is adjusted to the feather side according to the size of the misalignment dψ. The adjustment amount to be increased is increased. In particular, here, a monotonically increasing characteristic is shown, but the present invention is not limited to this, and may follow a characteristic such as a quadratic curve, or may be determined in advance by experiment or simulation. It may follow a table. In accordance with the characteristics shown in FIG. 11, the second quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 502 and the third quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 503 determine the respective pitch angle additional correction values.
図１２は、ミスアライメントdψに対する、第２象限ピッチ角度追加補正期間dφM2、または第３象限ピッチ角度追加補正期間dφM3の関係の一例を示す図である。図１２の例では、ミスアライメントdψの大きさに応じて第２象限ピッチ角度追加補正期間dφM2、または第３象限ピッチ角度追加補正期間dφM3をフェザー側へ調整する調整期間を長くしている。特に、ここでは調整期間が単調増加する特性を備えたものであるがこれに限ったものではなく、２次曲線などの特性に従ったものであっても良いし、実験やシミュレーションによって予め決められたテーブルに従うものであっても良い。図１２に示すような特性に従い、第２象限ピッチ角度追加補正値演算部５０２、および第３象限ピッチ角度追加補正値演算部５０３にてそれぞれのピッチ角度追加補正期間を決定する。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the relationship between the second quadrant pitch angle additional correction period dφ M2 or the third quadrant pitch angle additional correction period dφ M3 with respect to the misalignment dψ. In the example of FIG. 12, the adjustment period for adjusting the second quadrant pitch angle additional correction period dφ M2 or the third quadrant pitch angle additional correction period dφ M3 to the feather side is lengthened according to the size of the misalignment dψ. . In particular, here, the adjustment period has a characteristic that monotonously increases. However, the adjustment period is not limited to this, and may follow a characteristic such as a quadratic curve, or may be determined in advance by experiments or simulations. It may follow the table. In accordance with the characteristics shown in FIG. 12, the second quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 502 and the third quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 503 determine the respective pitch angle additional correction periods.
尚、図１１と図１２に示す制御は必ずしも択一的ではなく、併せて用いることも可能である。 Note that the controls shown in FIGS. 11 and 12 are not necessarily selective, and can be used together.
図１３は、本願の第１の実施形態であるピッチ角度追加補正手段５００の処理概要を示すフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart showing an outline of processing of the pitch angle additional correcting unit 500 according to the first embodiment of the present application.
ステップS１３０１では、ミスアライメントdψを決定する。続くステップS１３０２では第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2を決定する。ステップS１３０３では第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3を決定する。続いてステップS１３０４では、ミスアライメントdψの符号に基づく条件判断処理であり、ミスアライメントdψが負であれば、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させると判断し、ステップS１３０５に処理を進め、ミスアライメントdψが正であれば、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させると判断し、ステップS１３０６に処理を進める。ステップS１３０５では、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させるために、第２象限ピッチ角度補正値dθM2をピッチ角度追加補正値dθMにセットし、一連の処理を終了する。また、ステップS１３０６では、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させるために、第３象限ピッチ角度補正値dθM3をピッチ角度追加補正値dθMにセットし、一連の処理を終了する。 In step S1301, misalignment dψ is determined. In subsequent step S1302, a second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 is determined. In step S1303, a third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 is determined. Subsequently, in step S1304, a condition determination process based on the sign of the misalignment dψ. If the misalignment dψ is negative, it is determined that a right-turn yaw moment is generated, and the process proceeds to step S1305. If the alignment dψ is positive, it is determined that a left-turn yaw moment will be generated, and the process proceeds to step S1306. In step S1305, the second quadrant pitch angle correction value dθ M2 is set to the pitch angle additional correction value dθ M in order to generate a right-turn yaw turning moment, and the series of processing ends. In step S1306, the third quadrant pitch angle correction value dθ M3 is set to the pitch angle additional correction value dθ M in order to generate the left-turn yaw turning moment, and the series of processing ends.
本実施例によれば、タワーシャドウによるブレード荷重およびドライブトレイン荷重の急激な変化を緩和可能であると共に、ピッチ角度操作に伴うブレード振動を低減することが可能である。また、ヨーアクチュエータ駆動に必要な動力を風から得ているので、駆動に必要な電力を低減可能である。 According to the present embodiment, it is possible to mitigate a rapid change in the blade load and the drive train load due to the tower shadow, and it is possible to reduce the blade vibration accompanying the pitch angle operation. Moreover, since the power required for driving the yaw actuator is obtained from the wind, the power required for driving can be reduced.
以下では、図１４から図１７を用いて、本願に係る風力発電装置の第２の実施形態について説明する。 Below, 2nd Embodiment of the wind power generator which concerns on this application is described using FIGS. 14-17.
本願の第２の実施形態の風力発電装置の概略構成は、第１の実施形態と同様に図１に示す構成であるため、詳細説明を省略する。 Since the schematic configuration of the wind turbine generator according to the second embodiment of the present application is the configuration illustrated in FIG. 1 as in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
図１４は、風力発電装置１のコントローラ９に実装されるピッチ角度制御手段の処理概要を示すブロック線図である。図１４のピッチ角度制御手段は、図には明記しないが、ナセル６の適宜位置に備えられる発電機の回転速度と発電機トルクに応じてピッチ角度を調整する可変速制御にて決定されるピッチ角度指令基本値θ0に対し、ピッチ角度補正手段４０１、および、ピッチ角度追加補正手段１５００から出力される値を、加算部４０６、および加算部１５０６によってそれぞれ加算することにより、ピッチ角度指令値θを演算する。 FIG. 14 is a block diagram showing an outline of processing of the pitch angle control means mounted on the controller 9 of the wind turbine generator 1. The pitch angle control means of FIG. 14 is not specified in the figure, but is determined by variable speed control that adjusts the pitch angle according to the rotational speed and generator torque of the generator provided at an appropriate position of the nacelle 6. By adding values output from the pitch angle correction unit 401 and the pitch angle addition correction unit 1500 to the angle command basic value θ 0 by the addition unit 406 and the addition unit 1506, respectively, the pitch angle command value θ Is calculated.
ピッチ角度補正手段４０１は、タワーシャドウによって発生するブレードやドライブトレインの振動を低減するために、ブレードのアジマス角度φがタワー近傍となる角度において、ピッチ角度をフェザー側へ操作するためのピッチ角度補正値dθTSを演算するものであり、第１の実施形態と同様であるため、詳細説明を省略する。 The pitch angle correction means 401 is a pitch angle correction for operating the pitch angle toward the feather side at an angle where the azimuth angle φ of the blade is in the vicinity of the tower in order to reduce the vibration of the blade and drive train caused by the tower shadow. Since the value dθ TS is calculated and is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
ピッチ角度追加補正手段１５００は、風向ψW、ナセル方位ψN、アジマス角度φ、周辺の風力発電装置の配置情報、および、周辺の風力発電装置の風情報に基づいて、ピッチ角度追加補正値dθMを演算する。 The pitch angle additional correction means 1500 is based on the wind direction ψ W , the nacelle direction ψ N , the azimuth angle φ, the arrangement information of the peripheral wind power generators, and the wind information of the peripheral wind power generators, and the pitch angle additional correction value dθ. Calculate M.
ここで、周辺の風力発電装置の配置、および、周辺の風力発電装置の風向の情報の一例を図１５を用いて説明する。風力発電装置は、通常単機ではなく、複数台が一つのサイトに設置されてウィンドファームを形成する。即ち、ある風力発電装置に着目した際、周辺には他に風力発電装置が存在する。ここでは、そうした周辺の風力発電装置が与える影響に着目している。 Here, an example of the arrangement of the peripheral wind power generators and the information on the wind direction of the peripheral wind power generators will be described with reference to FIG. A wind power generator is not usually a single machine, but a plurality of wind turbines are installed at one site to form a wind farm. That is, when paying attention to a certain wind power generator, there are other wind power generators in the vicinity. Here, we focus on the effects of the surrounding wind power generators.
図１５は、風力発電装置１と風力発電装置２が適宜位置にて配置されている様子を、上空からみた概略図を示す。周辺の風力発電装置の配置情報とは、風力発電装置１に定義された座標系Σ1に基づき、位置ベクトルAによって定義される風力発電装置２の位置と、風力発電装置２のナセル方位の情報を含む。周辺の風力発電装置の配置情報はこれに限ったものではなく、風力発電装置２のタワーの傾斜角度や、ピッチ角度の情報を含むものであっても良い。 FIG. 15: shows the schematic which looked at a mode that the wind power generator 1 and the wind power generator 2 are arrange | positioned in an appropriate position from the sky. The arrangement information of the surrounding wind turbine generators is information on the position of the wind turbine generator 2 defined by the position vector A and the nacelle direction of the wind turbine generator 2 based on the coordinate system Σ 1 defined in the wind turbine generator 1. including. The arrangement information of the peripheral wind power generators is not limited to this, and may include information on the tilt angle and pitch angle of the tower of the wind power generator 2.
また、周辺の風力発電装置の風情報とは、風力発電装置２の風向ψW2や風速を含んでいる。周辺の風力発電装置の風情報は、これに限ったものではなく、風の乱流強度、３次元的な風の方向、を含むものであっても良い。 Moreover, the wind information of the surrounding wind turbine generator includes the wind direction ψ W2 of the wind turbine generator 2 and the wind speed. The wind information of the surrounding wind power generators is not limited to this, and may include wind turbulence intensity and a three-dimensional wind direction.
なお、図１５では、２台の風力発電装置のみ記載しているが、これに限らず、２台以上の配置情報や風情報であっても良いことは勿論である。 In FIG. 15, only two wind power generators are shown, but the present invention is not limited to this, and it is needless to say that arrangement information and wind information of two or more units may be used.
図１６は、本願の第２の実施形態であるピッチ角度追加補正手段１５００の処理概要を示すブロック線図である。 FIG. 16 is a block diagram showing an outline of processing of the pitch angle additional correcting unit 1500 according to the second embodiment of the present application.
ピッチ角度追加補正手段１５００はミスアライメント演算部５０１、第２象限ピッチ角度追加補正値演算部１６０１、第３象限ピッチ角度補正値演算部１６０２、選択フラグ演算部５０４、およびピッチ角度追加補正値選択部５０５により構成される。 The pitch angle additional correction unit 1500 includes a misalignment calculation unit 501, a second quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 1601, a third quadrant pitch angle correction value calculation unit 1602, a selection flag calculation unit 504, and a pitch angle additional correction value selection unit. 505.
ミスアライメント演算部５０１、選択フラグ演算部５０４、および、ピッチ角度追加補正値選択部５０５は、第１の実施形態を示す図５と同様であるため、詳細説明を省略する。 The misalignment calculation unit 501, the selection flag calculation unit 504, and the pitch angle additional correction value selection unit 505 are the same as those in FIG. 5 illustrating the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
第２象限ピッチ角度追加補正値演算部１６０１、および第３象限ピッチ角度追加補正値演算部１６０２は、ミスアライメントdψ、アジマス角度φ、周辺の風力発電装置の配置情報、および、周辺の風力発電装置の風情報（風向や風速など）、に基づいて、それぞれ第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、および第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3を決定する。第１の実施形態と異なる点は、第２象限ピッチ角度追加補正手段１６０１と、第３象限ピッチ角度追加補正手段１６０２の入力が増加している点である。周辺の風力発電装置の配置情報と周辺の風力発電装置の風情報を利用することで、一部風力発電装置の風下に位置する様な関係となる風力発電装置において、風速や乱流強度がロータ左右、上下にて異なる場合があることから、このような条件に応じて、第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2や第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3を決定する。 The second quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 1601 and the third quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 1602 are misaligned dψ, azimuth angle φ, arrangement information of peripheral wind power generators, and peripheral wind power generators. The second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 and the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 are determined based on the wind information (wind direction, wind speed, etc.). The difference from the first embodiment is that the inputs of the second quadrant pitch angle additional correction means 1601 and the third quadrant pitch angle additional correction means 1602 are increased. The wind speed and turbulence intensity in the wind power generators that are located in the lee of the wind power generators by using the location information of the peripheral wind power generators and the wind information of the peripheral wind power generators Since the left and right and the top and bottom may be different, the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 and the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 are determined according to such conditions.
尚、第２象限および第３象限は、第１の実施形態と同様に、図７に示すアジマス角度φにて定義されるものであり、詳細説明を省略する。 The second quadrant and the third quadrant are defined by the azimuth angle φ shown in FIG. 7 as in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
また、本願の第２の実施形態におけるピッチ角度追加補正手段１５００の処理概要を示すフローチャートは、第１の実施形態におけるピッチ角度追加補正手段５００のフローチャートを示す図１３と同様であるため、詳細説明を省略する。 Further, a flowchart showing an outline of processing of the pitch angle additional correcting unit 1500 in the second embodiment of the present application is the same as FIG. 13 showing a flowchart of the pitch angle additional correcting unit 500 in the first embodiment, and therefore detailed description will be given. Is omitted.
本実施例においても、タワーシャドウによるブレード荷重およびドライブトレイン荷重の急激な変化を緩和可能であると共に、ピッチ角度操作に伴うブレード振動を低減することが可能である。また、ヨーアクチュエータ駆動に必要な動力を風から得ているので、駆動に必要な電力を低減可能である。 Also in the present embodiment, it is possible to mitigate rapid changes in blade load and drive train load caused by the tower shadow, and it is possible to reduce blade vibration associated with pitch angle operation. Moreover, since the power required for driving the yaw actuator is obtained from the wind, the power required for driving can be reduced.
また、周辺の風力発電装置の配置情報と周辺の風力発電装置の風情報を利用することで、一部風力発電装置の風下に位置する様な関係となる風力発電装置において、風速や乱流強度がロータ左右、上下にて異なる場合にもより正確に制御を行うことが出来る。 In addition, wind speed and turbulence intensity in wind turbine generators that have a relationship such as being located leeward of the wind turbine generator by using the location information of the peripheral wind turbine generator and the wind information of the peripheral wind turbine generator. Even when the rotor is different between the left and right and top and bottom of the rotor, more accurate control can be performed.
以下では、図１７から図２１を用いて、本願に係る風力発電装置の第３の実施形態について説明する。 Below, 3rd Embodiment of the wind power generator which concerns on this application is described using FIGS. 17-21.
本願の第３の実施形態の風力発電装置の概略構成は、第１の実施形態と同様に図１に示す構成であるため、詳細説明を省略する。 Since the schematic configuration of the wind turbine generator according to the third embodiment of the present application is the configuration illustrated in FIG. 1 as in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
風力発電装置１のコントローラ９に実装されるピッチ角度制御手段の処理概要は、第１の実施形態のピッチ角度制御手段の処理概要と同様に、図４に示すブロック線図と同様であるため、詳細説明を省略する。 Since the processing outline of the pitch angle control means mounted on the controller 9 of the wind turbine generator 1 is the same as the block diagram shown in FIG. 4 as in the processing outline of the pitch angle control means of the first embodiment, Detailed description is omitted.
第１の実施形態と第３の実施形態との違いは、図４に示すピッチ角度追加補正手段５００の処理内容に相当する箇所である。図１７は、本願の第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００の処理概要を示すブロック線図である。 The difference between the first embodiment and the third embodiment is a portion corresponding to the processing content of the pitch angle additional correction means 500 shown in FIG. FIG. 17 is a block diagram showing an outline of processing of the pitch angle additional correcting unit 2500 according to the third embodiment of the present application.
第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００は、ミスアライメント演算部５０１、第２象限ピッチ角度追加補正値演算部５０２、第３象限ピッチ角度補正値演算部５０３、第１象限ピッチ角度補正値演算部１７０１、第４象限ピッチ角度追加補正値演算部１７０２、選択フラグ演算部５０４、およびピッチ角度追加補正値選択部１７０３により構成される。 The pitch angle addition correction unit 2500 according to the third embodiment includes a misalignment calculation unit 501, a second quadrant pitch angle addition correction value calculation unit 502, a third quadrant pitch angle correction value calculation unit 503, and a first quadrant pitch angle correction. The value calculation unit 1701, the fourth quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 1702, the selection flag calculation unit 504, and the pitch angle additional correction value selection unit 1703 are configured.
ミスアライメント演算部５０１、第２象限ピッチ角度追加補正値演算部５０２、第３象限ピッチ角度追加補正値演算部５０３、および、選択フラグ演算部５０４は、第１の実施形態を示す図５と同様であるため、詳細説明を省略する。 The misalignment calculation unit 501, the second quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 502, the third quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 503, and the selection flag calculation unit 504 are the same as those in FIG. 5 illustrating the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.
第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００では、ヨー旋回モーメントを発生させるために、第２象限および第３象限でのピッチ角度の追加補正に加えて、更に第１象限および第４象限でのピッチ角度の追加補正を付加することによって、ヨー旋回モーメントを発生させる。 In the pitch angle additional correcting unit 2500 according to the third embodiment, in addition to the additional correction of the pitch angle in the second quadrant and the third quadrant, in order to generate the yaw turning moment, the first quadrant and the fourth quadrant are further added. A yaw turning moment is generated by adding an additional correction of the pitch angle at.
第１象限ピッチ角度追加補正値演算部１７０１、および第４象限ピッチ角度追加補正値演算部１７０２は、第２象限ピッチ角度追加補正値演算部５０２、および第３象限ピッチ角度追加補正値演算部１７０２と同様に、ミスアライメントdψおよびアジマス角度φに基づいて、それぞれ第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1、および第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4を決定する。 The first quadrant pitch angle additional correction value calculator 1701 and the fourth quadrant pitch angle additional correction value calculator 1702 are the second quadrant pitch angle additional correction value calculator 502 and the third quadrant pitch angle additional correction value calculator 1702. Similarly, the first quadrant pitch angle additional correction value dθ M1 and the fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 are determined based on the misalignment dψ and the azimuth angle φ, respectively.
図１８に、第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3、第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1、および第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4、のアジマス角度φに対する関係の一例を示す。図１８の横軸はアジマス角度φを示し、縦軸はそれぞれ、第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3、第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1、および第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4を示す。各象限のピッチ角度追加補正値dθM1〜dθM4について、図上方がフェザー側、下方がファイン側を示す。 FIG. 18 shows the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 , the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 , the first quadrant pitch angle additional correction value dθ M1 , and the fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 . An example of the relationship with respect to the azimuth angle φ is shown. The horizontal axis of FIG. 18 represents the azimuth angle φ, and the vertical axis represents the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 , the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 , and the first quadrant pitch angle additional correction value dθ M1 , respectively. The fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 is also shown. Regarding the pitch angle additional correction values dθ M1 to dθ M4 in each quadrant, the upper side of the figure indicates the feather side and the lower side indicates the fine side.
図１８における第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3は、第１の実施形態に係る図８に示すものと同様であるため、詳細説明を省略する。 Since the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 and the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 in FIG. 18 are the same as those shown in FIG. 8 according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
第１の実施形態にて説明した第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2、第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3と同様に、第１象限ピッチ角度追加補正値演算部１７０１は第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1の補正最大値|dθM1|、および補正期間dφM1をミスアライメントdψに基づいて変化させる。第１の実施形態と異なる点は、第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1はピッチ角度の追加補正をフェザー側でなくファイン側に操作するものである。図１８の例では第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1をアジマス角度φに応じて第１象限にて滑らかに変化させているが、これに限ったものではなく、第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1が一定速度で変化させたり、一定の値を保持する期間を備えていたりしても良い。 Similar to the second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 and the third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 described in the first embodiment, the first quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 1701 has a first quadrant pitch. The correction maximum value | dθ M1 | of the additional angle correction value dθ M1 and the correction period dφ M1 are changed based on the misalignment dψ. The difference from the first embodiment is that the first quadrant pitch angle additional correction value dθ M1 is used to operate the pitch angle additional correction not on the feather side but on the fine side. In the example of FIG. 18, the first quadrant pitch angle additional correction value dθ M1 is smoothly changed in the first quadrant in accordance with the azimuth angle φ, but is not limited to this, and the first quadrant pitch angle additional correction is performed. The value dθ M1 may be changed at a constant speed, or a period for holding a constant value may be provided.
第４象限ピッチ角度追加補正値演算部１７０２は第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4の補正最大値|dθM4|、および補正期間dφM4をミスアライメントdψに基づいて変化させる。第１の実施形態と異なる点は、第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4はピッチ角度の追加補正をフェザー側でなくファイン側に操作するものである。図１８の例では第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4をアジマス角度φに応じて第４象限にて滑らかに変化させているが、これに限ったものではなく、第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4が一定速度で変化させたり、一定の値を保持する期間を備えていたりしても良い。 The fourth quadrant pitch angle additional correction value calculation unit 1702 changes the maximum correction value | dθ M4 | of the fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 and the correction period dφ M4 based on the misalignment dψ. The difference from the first embodiment is that the fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 operates the additional correction of the pitch angle not on the feather side but on the fine side. In the example of FIG. 18, the fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 is smoothly changed in the fourth quadrant in accordance with the azimuth angle φ, but is not limited to this, and the fourth quadrant pitch angle additional correction is performed. The value dθ M4 may be changed at a constant speed, or a period for holding a constant value may be provided.
図１９は、第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００により、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させる場合のピッチ角度追加補正の一例を示す。ここでは、第２象限でフェザー側への調整を行う際に第４象限に位置するブレード２はファイン側へ調整を行う様にしている。 FIG. 19 shows an example of pitch angle addition correction when the pitch angle addition correction unit 2500 according to the third embodiment generates a left-turn yaw turning moment. Here, when performing adjustment to the feather side in the second quadrant, the blade 2 located in the fourth quadrant is adjusted to the fine side.
図１９の横軸はアジマス角度φを示し、縦軸は図上方より、選択フラグ、ピッチ角度追加補正値dθM、およびピッチ角度指令値θを示す。図上方より、選択フラグについて、図上方が１（右旋回）、ピッチ角度追加補正値dθMについて、図上方がフェザー側、ピッチ角度指令値θについて、図上方がフェザー側を示す。また、破線がピッチ角度追加補正手段２５００を適用しない場合を示し、実線がピッチ角度追加補正手段２５００を適用した場合を示す。 The horizontal axis of FIG. 19 indicates the azimuth angle φ, and the vertical axis indicates the selection flag, the pitch angle additional correction value dθ M , and the pitch angle command value θ from the top of the figure. From the upper part of the figure, the selection flag indicates 1 (right turn), the pitch angle additional correction value dθ M , the upper part of the figure indicates the feather side, the pitch angle command value θ, and the upper part of the figure indicates the feather side. Further, a broken line indicates a case where the pitch angle additional correcting unit 2500 is not applied, and a solid line indicates a case where the pitch angle additional correcting unit 2500 is applied.
第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００を適用しない場合は、ピッチ角度追加補正を実施しないため、アジマス角度φが１８０度付近でピッチ角度指令値θをフェザー側に操作し、タワーシャドウによるブレードやドライブトレインの振動を低減する。これに対して、第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００を適用した場合は、選択フラグが０（左旋回）に決定され、これに応じて、ピッチ角度追加補正値dθMは、図１８に示す第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3と第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1が選択され、それぞれ第３象限ではフェザー側、第１象限ではファイン側へ調整される。このピッチ角度追加補正値dθMによって補正されることによって、ピッチ角度指令値θは第３象限にてフェザー側に変化、すなわちタワーシャドウの影響を低減するピッチ角度補正に追加してフェザー側へ補正し、第１象限ではファイン側に変化する。第３象限にてフェザー側へ補正することで、ロータが第３象限で受ける風によるスラスト力が減少すると共に、第１象限にてファイン側へ補正することで、ロータが第４象限で受ける風によるスラスト力が増加することによって、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させることができ、かつ、発電量の増加も期待できる。 When the pitch angle additional correction unit 2500 according to the third embodiment is not applied, the pitch angle additional correction is not performed. Therefore, the pitch angle command value θ is operated to the feather side when the azimuth angle φ is around 180 degrees, and the tower shadow Reduces vibration of blades and drivetrain caused by On the other hand, when the pitch angle additional correction means 2500 according to the third embodiment is applied, the selection flag is determined to be 0 (left turn), and accordingly, the pitch angle additional correction value dθ M is A third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 and a first quadrant pitch angle additional correction value dθ M1 shown in FIG. 18 are selected and adjusted to the feather side in the third quadrant and to the fine side in the first quadrant, respectively. By correcting with this pitch angle additional correction value dθ M , the pitch angle command value θ changes to the feather side in the third quadrant, that is, adds to the pitch angle correction to reduce the influence of the tower shadow and corrects to the feather side. However, in the first quadrant, it changes to the fine side. By correcting to the feather side in the third quadrant, the thrust force caused by the wind received by the rotor in the third quadrant is reduced, and by correcting to the fine side in the first quadrant, the wind received by the rotor in the fourth quadrant By increasing the thrust force due to, a left-turn yaw turning moment can be generated and an increase in power generation can be expected.
図２０は、第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００により、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させる場合のピッチ角度追加補正の一例を示す。図２０の横軸はアジマス角度φを示し、縦軸は図上方より、選択フラグ、ピッチ角度追加補正値dθM、およびピッチ角度指令値θを示す。図上方より、選択フラグについて、図上方が１（右旋回）、ピッチ角度追加補正値dθMについて、図上方がフェザー側、ピッチ角度指令値θについて、図上方がフェザー側を示す。また、破線がピッチ角度追加補正手段４０１を適用しない場合を示し、実線がピッチ角度追加補正手段２５００を適用した場合を示す。ここでは、第３象限でフェザー側への調整を行う際に第１象限に位置するブレード２はファイン側へ調整を行う様にしている。 FIG. 20 shows an example of the pitch angle addition correction when the pitch angle addition correction unit 2500 according to the third embodiment generates a right-turn yaw turning moment. The horizontal axis of FIG. 20 indicates the azimuth angle φ, and the vertical axis indicates the selection flag, the pitch angle additional correction value dθ M , and the pitch angle command value θ from the top of the figure. From the upper part of the figure, the selection flag indicates 1 (right turn), the pitch angle additional correction value dθ M , the upper part of the figure indicates the feather side, the pitch angle command value θ, and the upper part of the figure indicates the feather side. A broken line indicates a case where the pitch angle additional correcting unit 401 is not applied, and a solid line indicates a case where the pitch angle additional correcting unit 2500 is applied. Here, when performing adjustment to the feather side in the third quadrant, the blade 2 located in the first quadrant is adjusted to the fine side.
第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００を適用しない場合は、ピッチ角度追加補正を実施しないため、アジマス角度φが１８０度付近でピッチ角度指令値θをフェザー側に操作し、タワーシャドウによるブレードやドライブトレインの振動を低減する。これに対して、第３の実施形態に係るピッチ角度追加補正手段２５００を適用した場合は、選択フラグが１（右旋回）に決定され、これに応じて、ピッチ角度追加補正値dθMは、図１８に示す第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2と第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4が選択され、それぞれ第２象限ではフェザー側、第４象限ではファイン側へ調整される。このピッチ角度追加補正値dθMによって補正されることによって、ピッチ角度指令値θは第２象限にてフェザー側に変化、すなわちタワーシャドウの影響を低減するピッチ角度補正に追加してフェザー側へ補正し、第４象限ではファイン側に変化する。第２象限にてフェザー側へ補正することで、ロータが第２象限で受ける風によるスラスト力が減少すると共に、第４象限にてファイン側へ補正することで、ロータが第４象限で受ける風によるスラスト力が増加することによって、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させることができる。 When the pitch angle additional correction unit 2500 according to the third embodiment is not applied, the pitch angle additional correction is not performed. Therefore, the pitch angle command value θ is operated to the feather side when the azimuth angle φ is around 180 degrees, and the tower shadow Reduces vibration of blades and drivetrain caused by On the other hand, when the pitch angle additional correction means 2500 according to the third embodiment is applied, the selection flag is determined to be 1 (right turn), and accordingly, the pitch angle additional correction value dθ M is The second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 and the fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 shown in FIG. 18 are selected and adjusted to the feather side in the second quadrant and to the fine side in the fourth quadrant, respectively. By correcting with this pitch angle additional correction value dθ M , the pitch angle command value θ changes to the feather side in the second quadrant, that is, adds to the pitch angle correction to reduce the influence of the tower shadow and corrects to the feather side. However, it changes to the fine side in the fourth quadrant. By correcting to the feather side in the second quadrant, the thrust force caused by the wind received by the rotor in the second quadrant is reduced, and by correcting to the fine side in the fourth quadrant, the wind received by the rotor in the fourth quadrant As the thrust force due to increases, a right-turn yaw moment can be generated.
図２１は、本願の第３の実施形態であるピッチ角度追加補正手段２５００の処理概要を示すフローチャートである。 FIG. 21 is a flowchart showing an outline of the processing of the pitch angle additional correcting unit 2500 according to the third embodiment of the present application.
ステップS２２０１では、ミスアライメントdψを決定する。続くステップS２２０２では第２象限ピッチ角度追加補正値dθM2を決定する。ステップS２２０３では第３象限ピッチ角度追加補正値dθM3を決定する。ステップS２２０４では第１象限ピッチ角度追加補正値dθM1を決定する。ステップS２２０５では第４象限ピッチ角度追加補正値dθM4を決定する。続いてステップS２２０６では、ミスアライメントdψの符号に基づく条件判断処理であり、ミスアライメントdψが負であれば、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させると判断し、ステップS２２０７に処理を進め、ミスアライメントdψが正であれば、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させると判断し、ステップS２２０８に処理を進める。ステップS２２０７では、右旋回のヨー旋回モーメントを発生させるために、第２象限ピッチ角度補正値dφM2および第４象限ピッチ角度補正値dφM4の双方を用いてピッチ角度追加補正値dθMにセットし、一連の処理を終了する。また、ステップS２２０８では、左旋回のヨー旋回モーメントを発生させると判断し、第３象限ピッチ角度補正値dφM3と第１象限ピッチ角度補正値dφM1の双方を用いてピッチ角度追加補正値dθMにセットし、一連の処理を終了する。 In step S2201, misalignment dψ is determined. In subsequent step S2202, a second quadrant pitch angle additional correction value dθ M2 is determined. In step S2203, a third quadrant pitch angle additional correction value dθ M3 is determined. In step S2204, a first quadrant pitch angle additional correction value dθ M1 is determined. In step S2205, a fourth quadrant pitch angle additional correction value dθ M4 is determined. Subsequently, in step S2206, it is a condition determination process based on the sign of misalignment dψ. If misalignment dψ is negative, it is determined that a right-turn yaw moment will be generated, and the process proceeds to step S2207. If the alignment dψ is positive, it is determined that a left-turn yaw moment is generated, and the process proceeds to step S2208. In step S2207, in order to generate a right-turn yaw moment, the pitch angle additional correction value dθ M is set using both the second quadrant pitch angle correction value dφ M2 and the fourth quadrant pitch angle correction value dφ M4. Then, a series of processing ends. In step S2208, it is determined that a left-turn yaw turning moment is generated, and the pitch angle additional correction value dθ M is used by using both the third quadrant pitch angle correction value dφ M3 and the first quadrant pitch angle correction value dφ M1. To end the series of processing.
尚、本願が請求する範囲は上記に限ったものではなく、適用される風力発電装置は、タワーが地面または海底に設置される着床式の風力発電装置であっても良いし、海域に浮かべた土台部分に設置される浮体式の風力発電装置であっても良い。 Note that the scope claimed by the present application is not limited to the above, and the applied wind power generator may be a grounded wind power generator in which a tower is installed on the ground or the sea floor, or floats in the sea area. It may be a floating wind power generator installed on the foundation.
１ 風力発電装置
２ ブレード
３ ハブ
４ ロータ
５ ピッチアクチュエータ
６ ナセル
７ タワー
８ アジマス角度検出用センサ
９ コントローラ
１０ センサ
４０１ ピッチ角度補正手段
４０２ ピッチ角度補正最大値演算部
４０３ ピッチ角度補正開始アジマス角度演算部
４０４ ピッチ角度補正終了アジマス角度演算部
４０５ ピッチ角度補正値演算部
４０６ 加算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 Blade 3 Hub 4 Rotor 5 Pitch actuator 6 Nacelle 7 Tower 8 Azimuth angle detection sensor 9 Controller 10 Sensor 401 Pitch angle correction means 402 Pitch angle correction maximum value calculation unit 403 Pitch angle correction start azimuth angle calculation unit 404 End of pitch angle correction azimuth angle calculator 405 Pitch angle correction value calculator 406 Adder
Claims (7)
前記ブレードを支持すると共に、前記タワーに対して回転可能に支持されるナセルと、を備え、
前記ブレードのピッチ角を調整可能な風力発電装置であって、
前記ブレードが前記タワーのタワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角が、フェザー側へ調整されており、
風向きと前記ナセルの方向に生ずるミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様に、フェザー側への前記調整と連続して前記ブレードのフェザー側への調整を行うことを特徴とする風力発電装置。 A blade that rotates in response to wind; a tower that supports the load of the blade;
A nacelle that supports the blade and is rotatably supported with respect to the tower,
A wind power generator capable of adjusting the pitch angle of the blade,
The pitch angle when the blade is located in the tower shadow of the tower is adjusted to the feather side,
The blade is adjusted to the feather side continuously with the adjustment to the feather side so that a force from the wind is generated in the nacelle in a direction to reduce misalignment occurring in the wind direction and the direction of the nacelle. Wind power generator.
前記ブレードがアジマス角上でブレードが頂点に位置する際を０degとした時に、
前記アジマス角度が０degから９０degにおける前記ブレードの位置を第１象限とし、
前記アジマス角度が９０deg から１８０deg における前記ブレードの位置を第２象限とし、
前記アジマス角度が１８０degから２７０degにおける前記ブレードの位置を第３象限とし、
前記アジマス角度が２７０degから３６０degにおける前記ブレードの位置を第４象限とした場合、
前記ミスアライメントの方向に応じて前記第２象限または前記第３象限のいずれかにおいて、前記ブレードが前記タワーの前記タワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角をフェザー側へ調整する調整と連続して、前記風向きと前記ナセルの方向に生ずる前記ミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様に前記ピッチ角のフェザー側への調整を行うことを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 1,
When the blade is 0 deg on the azimuth angle and the blade is positioned at the apex,
The position of the blade when the azimuth angle is 0 deg to 90 deg is a first quadrant,
The position of the blade at the azimuth angle of 90 deg to 180 deg is a second quadrant,
The position of the blade at the azimuth angle of 180 deg to 270 deg is the third quadrant,
When the position of the blade at the azimuth angle of 270 deg to 360 deg is the fourth quadrant,
In either the second quadrant or the third quadrant, depending on the misalignment direction, continuously with the adjustment for adjusting the pitch angle to the feather side when the blade is positioned in the tower shadow of the tower. The wind power generator is characterized in that the pitch angle is adjusted toward the feather side so that a force from the wind is generated in the nacelle in a direction to reduce the misalignment occurring in the wind direction and the nacelle direction .
該風力発電装置の周辺に設置される他の風力発電装置の配置、及び前記他の風力発電装置における風向に基づいて、
前記第２象限または前記第３象限のいずれかにおいて、前記ブレードが前記タワーの前記タワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角をフェザー側へ調整する調整と連続して、前記風向きと前記ナセルの方向に生ずる前記ミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様に前記ピッチ角のフェザー側への調整を行うことを特徴とする風力発電装置。 The wind turbine generator according to claim 2,
Based on the arrangement of other wind power generators installed around the wind power generator and the wind direction in the other wind power generators,
In either the second quadrant or the third quadrant , the wind direction and the direction of the nacelle are continuous with the adjustment for adjusting the pitch angle to the feather side when the blade is positioned in the tower shadow of the tower. And adjusting the pitch angle toward the feather side so that a force from the wind is generated in the nacelle in a direction to reduce the misalignment occurring in the wind turbine generator.
前記ミスアライメントの大きさに応じて、前記第２象限または前記第３象限のピッチ角を、前記ブレードが前記タワーの前記タワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角をフェザー側へ調整する調整と連続して、前記風向きと前記ナセルの方向に生ずる前記ミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様にフェザー側へ調整する調整量を大きくすることを特徴とする風力発電装置。 The wind power generator according to claim 2 or 3,
According to the size of the misalignment, the pitch angle of the second quadrant or the third quadrant is continuously adjusted and adjusted to adjust the pitch angle to the feather side when the blade is positioned in the tower shadow of the tower. Then, the amount of adjustment to be adjusted to the feather side is increased so that a force from the wind is generated in the nacelle in a direction to reduce the misalignment occurring in the wind direction and the direction of the nacelle .
前記ミスアライメントの大きさに応じて、前記第２象限または前記第３象限におけるピッチ角を、前記ブレードが前記タワーの前記タワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角をフェザー側へ調整する調整と連続して、前記風向きと前記ナセルの方向に生ずる前記ミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様にフェザー側へ調整する調整期間を長くすることを特徴とする風力発電装置。 A wind turbine generator according to any one of claims 2 to 4,
According to the size of the misalignment, the pitch angle in the second quadrant or the third quadrant is continuously adjusted with the pitch angle when the blade is positioned in the tower shadow of the tower toward the feather side. And the adjustment period which adjusts to a feather side so that the force from a wind arises in the said nacelle in the direction which reduces the said misalignment produced in the said wind direction and the direction of the said nacelle is lengthened, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記ブレードは複数設けられていると共に、複数の該ブレードのピッチ角は独立して調整可能であり、
前記第２象限で前記ブレードが前記タワーの前記タワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角をフェザー側へ調整する調整と連続して、前記風向きと前記ナセルの方向に生ずる前記ミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様に前記ピッチ角のフェザー側への調整を行う際に前記第４象限に位置する前記ブレードはファイン側へ調整を行うことを特徴とする風力発電装置。 A wind power generator according to any one of claims 2 to 5,
A plurality of the blades are provided, and the pitch angle of the plurality of blades can be independently adjusted,
Continuing with the adjustment for adjusting the pitch angle toward the feather side when the blade is positioned in the tower shadow of the tower in the second quadrant, in a direction to reduce the misalignment occurring in the wind direction and the nacelle direction. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the blade located in the fourth quadrant is adjusted to the fine side when the pitch angle is adjusted to the feather side so that a force from wind is generated in the nacelle .
前記ブレードは複数設けられていると共に、複数の該ブレードのピッチ角は独立して調整可能であり、
前記第３象限で前記ブレードが前記タワーの前記タワーシャドウに位置する際における前記ピッチ角をフェザー側へ調整する調整と連続して、前記風向きと前記ナセルの方向に生ずる前記ミスアライメントを減らす方向へ前記ナセルに風からの力が生ずる様に前記ピッチ角のフェザー側への調整を行う際に前記第１象限に位置する前記ブレードはファイン側へ調整を行うことを特徴とする風力発電装置。 A wind power generator according to any one of claims 2 to 5,
A plurality of the blades are provided, and the pitch angle of the plurality of blades can be independently adjusted,
Continuing with the adjustment for adjusting the pitch angle toward the feather side when the blade is positioned in the tower shadow of the tower in the third quadrant, in a direction to reduce the misalignment occurring in the wind direction and the nacelle direction. The wind turbine generator according to claim 1, wherein the blade located in the first quadrant is adjusted toward the fine side when the pitch angle is adjusted toward the feather side so that a force from wind is generated in the nacelle .
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