JP6933990B2 - Wind power generators and their control methods - Google Patents
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Description
本発明は、風力発電装置とその制御方法に係り、風力発電装置の機械的消耗の増加を最小限にしつつ、発電性能を向上させることが可能な風力発電装置とその制御方法に関する。 The present invention relates to a wind power generation device and a control method thereof, and relates to a wind power generation device capable of improving power generation performance while minimizing an increase in mechanical consumption of the wind power generation device and a control method thereof.
水平軸型の風力発電装置では、風車ロータを搭載するナセルを垂直軸まわりに旋回させるヨー旋回機構が備わっている。風力発電装置は、風車ロータの回転軸の方位角(以下、ナセル方位角と呼ぶ)と風向との偏差角を表す風向偏差(以下、ヨー偏差角と呼ぶ)が生じた場合、ロータの受風面積の減少により発電効率が低下するのを防ぐため、ヨー旋回機構を制御してヨー偏差角をなくすように動作することが知られている。これらヨー制御の方法として例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載される技術が知られている。
The horizontal axis type wind turbine generator is equipped with a yaw swivel mechanism that swivels the nacelle on which the wind turbine rotor is mounted around the vertical axis. The wind turbine generator receives wind from the rotor when a wind direction deviation (hereinafter referred to as yaw deviation angle) representing the deviation angle between the azimuth angle of the rotation axis of the wind turbine rotor (hereinafter referred to as nacelle azimuth) and the wind direction occurs. It is known that the yaw turning mechanism is controlled to eliminate the yaw deviation angle in order to prevent the power generation efficiency from decreasing due to the decrease in area. As a method of these yaw control, for example, the techniques described in
ある地点における風向や風速を表す風況は、様々な周期を持つ変動成分を有する。また、時間帯によってもその周期的な変動成分の特徴が異なる。風況には、これらの変動成分がランダムに含まれるため、一般的なヨー制御方法は、例えばある所定期間のヨー偏差角が所定の閾値を超えた場合に、ヨー偏差角がゼロになるようにナセルをヨー旋回させる。
ヨー制御によりヨー偏差角を常にゼロに維持できた時、最も発電量が多くなる。しかし、ナセルの旋回速度よりも風向の変動速度の方が速い場合、ナセル方位角を風向に追従できない。また、風向の変動頻度が高く、ヨー旋回中に風向が逆方向に変わる場合、ヨー制御の応答遅れによりヨー偏差角が高い状態でナセルを停止させてしまう。これらの場合、ヨー偏差角をゼロに維持することは困難である。しかし、ナセルの旋回速度を高くし過ぎたり、ヨー偏差角に対して過敏にヨー旋回させると、ナセル旋回機構やナセルの旋回を停止するブレーキ機構の機械的消耗が発生する。この制御方法を用いて、ヨー偏差角を積極的に抑制しようとすると、機械的摩耗が大きくなる恐れがある。
The wind conditions, which represent the wind direction and speed at a certain point, have variable components with various cycles. In addition, the characteristics of the cyclically fluctuating component differ depending on the time zone. Since these fluctuation components are randomly included in the wind condition, a general yaw control method is such that the yaw deviation angle becomes zero when the yaw deviation angle for a certain period exceeds a predetermined threshold value, for example. Yaw the nacelle.
When the yaw deviation angle can always be maintained at zero by yaw control, the amount of power generation is the largest. However, when the fluctuation speed of the wind direction is faster than the turning speed of the nacelle, the nacelle azimuth cannot follow the wind direction. Further, if the wind direction fluctuates frequently and the wind direction changes in the opposite direction during yaw turning, the nacelle is stopped with a high yaw deviation angle due to a delay in the yaw control response. In these cases, it is difficult to keep the yaw deviation angle at zero. However, if the turning speed of the nacelle is set too high or the yaw is turned sensitively to the yaw deviation angle, mechanical wear of the nacelle turning mechanism and the brake mechanism for stopping the turning of the nacelle occurs. If an attempt is made to positively suppress the yaw deviation angle using this control method, mechanical wear may increase.
特許文献1に開示される方法では、特にある地点の風況の乱れ度が高い場合、短期間に大きく風向が変動すると、ヨー旋回速度が風向に追従できず、ヨー旋回中のヨー偏差角が大きくなってしまう。したがって、ヨー偏差角を抑制できずに発電性能が低下するのみならず、ヨー偏差角が大きくなりすぎて、風力発電装置の横または斜めから風を受けることで発生するラジアル荷重が必要以上に増加し、機械的消耗が増加する可能性がある。
そこで、本発明は、ヨー偏差角を低減して発電量を向上しつつ、機械的消耗を抑制し得る風力発電装置とその制御方法を提供する。
In the method disclosed in
Therefore, the present invention provides a wind power generation device capable of suppressing mechanical consumption while reducing the yaw deviation angle to improve the amount of power generation and a control method thereof.
上記課題を解決するため、本発明に係る風力発電装置は、風を受けて回転するロータと、前記ロータを回転可能に支持するナセルと、前記ナセルをヨー旋回可能に支持するタワーと、ヨー制御指令に基づいて前記ナセルのヨーを調整する調整装置と、前記調整装置に送る前記ヨー制御指令を定める制御装置とを備える風力発電装置であって、前記制御装置は、風向風速測定部により測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出するヨー偏差角計算部と、前記ヨー偏差角に基づき前記ヨー制御指令を定める制御指令作成部を備え、前記制御指令作成部は、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、前記制御装置は、前記風向風速測定部により測定された風向を周波数分析し周波数成分を求め、所定の周波数領域の前記周波数成分の値に基づいて、駆動速度を算出する駆動速度算出部を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る風力発電装置は、風を受けて回転するロータと、前記ロータを回転可能に支持するナセルと、前記ナセルをヨー旋回可能に支持するタワーと、ヨー制御指令に基づいて前記ナセルのヨーを調整する調整装置と、前記調整装置に送る前記ヨー制御指令を定める制御装置とを備える風力発電装置であって、前記制御装置は、風向風速測定部により測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出するヨー偏差角計算部と、前記ヨー偏差角に基づき前記ヨー制御指令を定める制御指令作成部を備え、前記制御指令作成部は、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、前記制御装置は、前記風向風速測定部により測定された風速から所定の期間における風速の標準偏差及び風速の平均値を求め、前記風速の標準偏差を前記風速の平均値にて除することにより求まる乱流強度に基づいて、駆動速度を算出する駆動速度算出部を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る風力発電装置は、風を受けて回転するロータと、前記ロータを回転可能に支持するナセルと、前記ナセルをヨー旋回可能に支持するタワーと、ヨー制御指令に基づいて前記ナセルのヨーを調整する調整装置と、前記調整装置に送る前記ヨー制御指令を定める制御装置とを備える風力発電装置であって、前記制御装置は、風向風速測定部により測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出するヨー偏差角計算部と、前記ヨー偏差角に基づき前記ヨー制御指令を定める制御指令作成部を備え、前記制御指令作成部は、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、前記制御装置は前記風向風速測定部により測定された風向から風向の標準偏差を求め、前記風向の標準偏差に基づいて、駆動速度を算出する駆動速度算出部を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る風力発電装置の制御方法は、風を受けて回転するロータと、前記ロータを回転可能に支持するナセルと、前記ナセルをヨー旋回可能に支持するタワーと、ヨー制御指令に基づいて前記ナセルのヨーを調整する調整装置と、前記調整装置に送る前記ヨー制御指令を定める制御装置とを備える風力発電装置の制御方法であって、測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出し、少なくとも前記ヨー偏差角に基づき、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし前記測定された風向を周波数分析し周波数成分を求め、所定の周波数領域の前記周波数成分の値に基づいて、駆動速度を算出することを特徴とする。
また、本発明に係る風力発電装置の制御方法は、風を受けて回転するロータと、前記ロータを回転可能に支持するナセルと、前記ナセルをヨー旋回可能に支持するタワーと、ヨー制御指令に基づいて前記ナセルのヨーを調整する調整装置と、前記調整装置に送る前記ヨー制御指令を定める制御装置とを備える風力発電装置の制御方法であって、測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出し、少なくとも前記ヨー偏差角に基づき、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、測定された風速から所定の期間における風速の標準偏差及び風速の平均値を求め、前記風速の標準偏差を前記風速の平均値にて除することにより求まる乱流強度に基づいて、駆動速度を算出することを特徴とする。
また、本発明に係る風力発電装置の制御方法は、風を受けて回転するロータと、前記ロータを回転可能に支持するナセルと、前記ナセルをヨー旋回可能に支持するタワーと、ヨー制御指令に基づいて前記ナセルのヨーを調整する調整装置と、前記調整装置に送る前記ヨー制御指令を定める制御装置とを備える風力発電装置の制御方法であって、測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出し、少なくとも前記ヨー偏差角に基づき、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、前記測定された風向から風向の標準偏差を求め、前記風向の標準偏差に基づいて、駆動速度を算出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the wind power generator according to the present invention includes a rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that rotatably supports the nacelle, and yaw control. A wind power generator including an adjusting device that adjusts the yaw of the nacelle based on a command and a control device that determines the yaw control command sent to the adjusting device, and the control device is measured by a wind direction and speed measuring unit. It is provided with a yaw deviation angle calculation unit that calculates the yaw deviation angle from the wind direction and the direction of the rotor, and a control command creation unit that determines the yaw control command based on the yaw deviation angle. When the degree of turbulence is high, the drive speed of yaw turning is increased, and the control device frequency-analyzes the wind direction measured by the wind direction and wind speed measuring unit to obtain a frequency component, and sets the value of the frequency component in a predetermined frequency region. based on, characterized Rukoto a drive speed calculation unit for calculating a driving speed.
Further, the wind power generator according to the present invention includes a rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that rotatably supports the nacelle, and the yaw control command. A wind power generator including an adjusting device for adjusting the yaw of the nacelle and a control device for determining the yaw control command to be sent to the adjusting device, wherein the control device is a wind direction measured by a wind direction wind speed measuring unit and the rotor. A yaw deviation angle calculation unit that calculates the yaw deviation angle from the direction of , The driving speed of yaw turning is increased, and the control device obtains the standard deviation of the wind speed and the average value of the wind speed in a predetermined period from the wind speed measured by the wind direction and wind speed measuring unit, and sets the standard deviation of the wind speed as the wind speed. It is characterized by including a drive speed calculation unit that calculates the drive speed based on the turbulence intensity obtained by dividing by the average value of.
Further, the wind power generator according to the present invention includes a rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that rotatably supports the nacelle, and the yaw control command. A wind power generator including an adjusting device for adjusting the yaw of the nacelle and a control device for determining the yaw control command to be sent to the adjusting device, wherein the control device is a wind direction measured by a wind direction wind speed measuring unit and the rotor. A yaw deviation angle calculation unit that calculates the yaw deviation angle from the direction of , The driving speed of the yaw turning is increased, the control device obtains the standard deviation of the wind direction from the wind direction measured by the wind direction and wind speed measuring unit, and the driving speed calculation unit calculates the driving speed based on the standard deviation of the wind direction. It is characterized by having.
Further, the control method of the wind power generator according to the present invention includes a rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that rotatably supports the navel, and a yaw control command. A control method for a wind power generator including an adjusting device for adjusting the yaw of the nacelle based on the yaw and a control device for determining the yaw control command sent to the adjusting device, wherein the yaw is determined from the measured wind direction and the direction of the rotor. The deviation angle is calculated, and when the degree of turbulence of the wind condition is high, at least based on the yaw deviation angle, the driving speed of the yaw rotation is increased, the measured wind direction is frequency-analyzed to obtain the frequency component, and the frequency component is obtained. The driving speed is calculated based on the value of the frequency component .
Further, the control method of the wind power generator according to the present invention includes a rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that rotatably supports the nacelle, and a yaw control command. It is a control method of a wind power generator including an adjusting device for adjusting the yaw of the nacelle based on the above, and a control device for determining the yaw control command to be sent to the adjusting device. The deviation angle is calculated, and if the degree of turbulence of the wind condition is high, at least based on the yaw deviation angle, the driving speed of the yaw turning is increased, and the standard deviation of the wind speed and the average value of the wind speed in a predetermined period from the measured wind speed are increased. The driving speed is calculated based on the turbulent flow intensity obtained by dividing the standard deviation of the wind speed by the average value of the wind speed.
Further, the control method of the wind power generator according to the present invention includes a rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that rotatably supports the navel, and a yaw control command. A control method for a wind power generator including an adjusting device for adjusting the yaw of the nacelle based on the yaw and a control device for determining the yaw control command sent to the adjusting device, wherein the yaw is determined from the measured wind direction and the direction of the rotor. The deviation angle is calculated, and if the degree of turbulence of the wind condition is high, at least based on the yaw deviation angle, the driving speed of the yaw turning is increased, the standard deviation of the wind direction is obtained from the measured wind direction, and the standard deviation of the wind direction is obtained. The driving speed is calculated based on the above.
本発明によれば、ヨー偏差角を低減して発電量を向上しつつ、機械的消耗を抑制し得る風力発電装置とその制御方法を提供することが可能となる。
具体的には、ある程度高い頻度の風向変動が多い場合、ヨー駆動速度を速くすることで、ヨー旋回中の風向に対するナセル方位角の追従性が向上する。また、ある程度高い頻度の風向変動が少ない場合、ヨー駆動速度を速くしないことで、ヨー旋回機構の機械的消耗の増加を抑制する。したがって、機械的消耗の増加を抑制しつつ、風向への追随性の向上により発電性能が向上する。さらに、ヨー偏差角が低減することで、風力発電装置へのラジアル荷重も低減し、機械的消耗を低減できる。よって、風力発電装置の発電性能の向上と機械的消耗の低減を両立させることが可能な風力発電装置とその制御方法を提供できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a wind power generation device capable of suppressing mechanical consumption while reducing the yaw deviation angle and improving the amount of power generation, and a control method thereof.
Specifically, when there are many wind direction fluctuations with a high frequency to some extent, increasing the yaw drive speed improves the followability of the nacelle azimuth with respect to the wind direction during yaw turning. Further, when the wind direction fluctuation with a certain high frequency is small, the increase in mechanical wear of the yaw turning mechanism is suppressed by not increasing the yaw driving speed. Therefore, the power generation performance is improved by improving the followability to the wind direction while suppressing the increase in mechanical wear. Furthermore, by reducing the yaw deviation angle, the radial load on the wind power generator can also be reduced, and mechanical wear can be reduced. Therefore, it is possible to provide a wind power generation device and a control method thereof that can achieve both improvement of power generation performance of the wind power generation device and reduction of mechanical consumption.
Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例に係る実施例1の風力発電装置の全体概略構成を示す側面図である。図1に示すように、風力発電装置1は、複数のブレード2と、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、ナセル5に回転軸(図1では省略する)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5は、ロータ4を回転可能に支持している。ナセル5は、発電機6を備え、ブレード2が風を受けることでロータ4が回転し、その回転力が発電機6を回転させることで電力を発生させることができる。
FIG. 1 is a side view showing an overall schematic configuration of a wind power generation device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the wind
ナセル5は、タワー7上に設置されており、ヨー旋回機構8(調整装置とも称される)によって垂直軸まわりにヨー旋回可能である。制御装置9は、風向と風速とを検出する風向風速センサ10から検出した風向や、風速Vwに基づいて、ヨー旋回機構8を制御する。風向風速センサ10は、Lidar(例えば、ドップラーライダー)、超音波風向風速計、カップ式風向風速計等であってもよく、ナセルやタワー等の風力発電装置に取り付けられていてもよいし、風車発電装置とは別構造物でマスト等に取り付けられていてもよい。
The nacelle 5 is installed on the
なお、ヨー旋回機構8は、ヨーベアリングやヨーギア(ヨー旋回用歯車)、ヨー旋回モータ、ヨーブレーキ等から構成されている。また、ハブ3に対するブレード2の角度を変更可能なピッチアクチュエータ、発電機6が出力する有効電力や無効電力を検出する電力センサ等を適宜位置に備えている。また、図1は、ナセル5からブレード2に向かう風向の風で発電するダウンウィンド式であるが、ブレード2からナセル5に向かう風向の風で発電するアップウィンド式であってもよい。
The yaw turning mechanism 8 is composed of a yaw bearing, a yaw gear (yaw turning gear), a yaw turning motor, a yaw brake, and the like. Further, a pitch actuator capable of changing the angle of the
図2は、図1の上面図(平面図)である。所定の基準方向となす風向をθw、所定の基準方向となすロータ回転軸の方向をθr、風向θwからロータ軸角度θrまでの偏差角であるヨー偏差角をΔθと定義し、これらの関係を図示している。ここで、「所定の基準方向」とは、例えば、北を0°として基準方向とする。なお、北に限らず基準となる方向を任意に設定しても良い。なお、風向θwは、計測周期ごとに取得された値であってもよいし、所定期間の平均方向であってもよいし、周辺の風況分布に基づき算出された方向であってもよい。また、ロータ軸角度θrは、ロータ回転軸の向く方向であってもよいし、ナセルの方向であってもよいし、ヨー旋回部のエンコーダにより計測された値等であってもよい。 FIG. 2 is a top view (plan view) of FIG. The wind direction forming the predetermined reference direction is defined as θw, the direction of the rotor rotation axis forming the predetermined reference direction is defined as θr, and the yaw deviation angle, which is the deviation angle from the wind direction θw to the rotor axis angle θr, is defined as Δθ. It is shown in the figure. Here, the "predetermined reference direction" is defined as, for example, the north as 0 ° as the reference direction. The reference direction may be set arbitrarily, not limited to the north. The wind direction θw may be a value acquired for each measurement cycle, may be the average direction of a predetermined period, or may be a direction calculated based on the surrounding wind condition distribution. Further, the rotor shaft angle θr may be in the direction of the rotor rotation shaft, in the direction of the nacelle, or may be a value measured by the encoder of the yaw swivel portion.
図3から図7を用いて、本実施例に係る風力発電装置1の制御装置9を構成するヨー制御部300について説明する。
図3は、図1に示す制御装置を構成するヨー制御部の機能を示すブロック線図である。図3に示すように、ヨー制御部300は、ヨー偏差角Δθを求めるヨー偏差角計算部301と、ヨー旋回の駆動速度Vyを算出する駆動速度算出部310と、ヨー偏差角Δθと駆動速度Vyに基づいてヨー旋回の開始/駆動/停止を制御するヨー制御指令Cyを定める制御指令作成部305により構成されている。駆動速度算出部310は、データ蓄積部302、データ分析部303、駆動速度計算部304により構成されている。
The
FIG. 3 is a block diagram showing the functions of the yaw control unit constituting the control device shown in FIG. As shown in FIG. 3, the
このうちヨー偏差角計算部301は、ロータ軸角度θrと風向θwに基づき、ヨー偏差角Δθを決定する。このヨー偏差角Δθは図2に示すように、風向θwとロータ軸角度θrの差分であり、ロータ軸が風向からどれくらいずれているかを示す。ここで、風向θwはナセル5に設置された風向風速センサ10から検出した値に限定せず、地面や他の場所に設置された値を利用するものであってもよい。また、ヨー偏差角計算部301は、ローパスフィルタに代表される、ヨー偏差角Δθの所定周波数領域のみを通過させるフィルタ(ローパスフィルタ)や、移動平均に代表される、直前の所定期間の値の平均値を利用する統計値を用いたものであってもよい。あるいはフーリエ変換をおこなうものであってもよい。
Of these, the yaw deviation
図3の駆動速度算出部310を構成するデータ蓄積部302は、風向風速センサ10から検出した風向θwのデータを蓄積し、適宜蓄積した風向θwの蓄積データを出力する。なお、後述する実施例3においては、風向θwに代えて風速Vwのデータを蓄積し、適宜蓄積した風速Vwの蓄積データを出力する。本実施例では、主として風向θwの蓄積データを駆動速度算出に利用する。
The
図3の駆動速度算出部310内のデータ分析部303は、風向Θwの蓄積データに基づき、特徴データを出力する。特徴データを計算する手法として、ここでは蓄積データの周波数分析手法を用いる。
図4と図5は、風向θwの蓄積データを周波数分析した結果の一例を示している。図4と図5の横軸は周波数、縦軸は周波数に基づく風向の変動量を表す風向成分θfの大きさを示している。
図4は、風向変動が比較的小さい期間の周波数分析結果の一例を示しており、風向成分θfが小さな値を示している点に特徴がある。図5は、図4よりも風向変動が比較的大きい期間の周波数分析結果の一例を示しており、風向成分θfが大きな値を示している点に特徴がある。
The
4 and 5 show an example of the result of frequency analysis of the accumulated data of the wind direction θw. The horizontal axis of FIGS. 4 and 5 indicates the frequency, and the vertical axis indicates the magnitude of the wind direction component θf, which represents the amount of fluctuation of the wind direction based on the frequency.
FIG. 4 shows an example of the frequency analysis result during the period when the wind direction fluctuation is relatively small, and is characterized in that the wind direction component θf shows a small value. FIG. 5 shows an example of the frequency analysis result during the period when the wind direction fluctuation is relatively larger than that of FIG. 4, and is characterized in that the wind direction component θf shows a large value.
なお周波数領域をどのように設定すべきかは、各風力発電装置が設置された場所の環境事情、ヨー制御部300の計算能力、ヨー偏差角計算部301で用いるフィルタの設定値、ヨー旋回の駆動速度、ヨー駆動量等に応じて適宜設定されればよいが、ある程度頻度の高い風向変動に対応するよう、大まかには周波数領域は10−4乃至10−0Hzの範囲とするのが好ましい。もしくは、周波数領域は10−3乃至10−1Hzの範囲とするのがさらに好ましい。
How the frequency domain should be set depends on the environmental conditions of the place where each wind power generator is installed, the computing power of the
この周波数領域の範囲は、ヨー制御によって低減できるヨー偏差角Δθの周波数領域に限定している。すなわち、範囲の上限は、風向風速センサ10の構造やノイズに起因する誤差の影響が現れる高周波数成分を除去することを目的として上記の値が好ましい。また、範囲の下限は、駆動速度Vyの値の違いによる影響が少なくなる低周波数成分を除去することを目的として上記の値が好ましい。
風向の蓄積データを周波数分析した後、得られた所定の期間における周波数成分の平均値もしくは合計値を計算し、風況の特徴データを求める。
The range of this frequency domain is limited to the frequency domain of the yaw deviation angle Δθ that can be reduced by yaw control. That is, the upper limit of the range is preferably the above value for the purpose of removing high frequency components that are affected by errors due to the structure and noise of the wind direction and
After frequency analysis of the accumulated data of the wind direction, the average value or the total value of the frequency components in the obtained predetermined period is calculated, and the characteristic data of the wind condition is obtained.
図3に示す駆動速度算出部310を構成する駆動速度計算部304は、特徴データに基づき、ヨー旋回の駆動速度Vyを決定する。
具体的には駆動速度計算部304においては、風向成分θfが小さい図4の傾向を示す特徴データが小さい場合と、風向成分θfが大きい図5の傾向を示す特徴データが大きい場合とで、駆動速度Vyの大きさが変更されるように調整される。例えば風向成分θfが小さい図4の場合は駆動速度Vyを低くし、風向成分θfが大きい図5の場合は駆動速度Vyを高くする。
The drive
Specifically, in the drive
ここで、駆動速度Vyの調整方法の理由について説明する。まず、駆動速度Vyが低い場合、ヨー旋回速度が低くなるため、ヨー旋回機構8の機械的消耗が低減する。しかし、風向変動に対するナセル方位の追従性が悪くなるため、ヨー旋回速度より変動が速く大きな風向変動が発生すると、ヨー旋回中のヨー偏差角Δθが大きくなるため発電量が少なくなるとともに、風力発電装置1へのラジアル荷重が増加する。一方、駆動速度Vyが高い場合、風向変動に対するナセル方位の追従性が良くなるため、ヨー旋回速度より変動が速く大きな風向変動が発生しても、ヨー旋回中のヨー偏差角Δθが小さくなるため発電量が多くなるとともに、風力発電装置1へのラジアル荷重が低減する。しかし、ヨー旋回速度が高くなるため、ヨー旋回機構8の機械的消耗が増加する。
このとき、風向成分θfが小さい場合、すなわち、ある程度高い頻度の風向変動が少ない場合、駆動速度Vyを高くすることによる発電量の向上効果よりも機械的消耗の増加効果の方が高くなるため、駆動速度Vyを低くすることが好ましい。一方で、風向成分θfが大きい場合、すなわち、ある程度高い頻度の風向変動が多い場合、駆動速度Vyを高くすることによる発電量の向上効果が機械的消耗の増加効果よりも高くなるため、駆動速度Vyを高くすることが好ましい。以上が駆動速度Vyの調整方法の理由である。
Here, the reason for the method of adjusting the drive speed Vy will be described. First, when the drive speed Vy is low, the yaw turning speed is low, so that the mechanical wear of the yaw turning mechanism 8 is reduced. However, since the nacelle direction's followability to wind direction fluctuations deteriorates, if the fluctuation is faster than the yaw turning speed and a large wind direction fluctuation occurs, the yaw deviation angle Δθ during yaw turning becomes large, so the amount of power generation decreases and wind power generation The radial load on the
At this time, when the wind direction component θf is small, that is, when the wind direction fluctuation with a certain high frequency is small, the effect of increasing the mechanical consumption is higher than the effect of improving the amount of power generation by increasing the drive speed Vy. It is preferable to lower the drive speed Vy. On the other hand, when the wind direction component θf is large, that is, when there are many wind direction fluctuations with a certain frequency, the effect of improving the amount of power generation by increasing the drive speed Vy is higher than the effect of increasing the mechanical consumption, so that the drive speed It is preferable to increase Vy. The above is the reason for the method of adjusting the drive speed Vy.
このように本実施例では、駆動速度算出部310は、風向風速センサ10からの風向データを周波数分析して、所定の周波数領域の周波数成分を求め、周波数成分の合計値もしくは平均値の値に基づいて、駆動速度Vyを作成(算出)している。
As described above, in the present embodiment, the drive
ここで、駆動速度計算部304は、駆動速度Vyを逐次出力しなくてもよく、それぞれ任意の周期やタイミングで出力してもよい。
Here, the drive
制御指令作成部305は、ヨー偏差角Δθと駆動速度Vyに基づき、ヨー制御指令Cyを決定する。ヨー偏差角Δθが大きくなった場合、ヨー旋回を開始するためのヨー制御指令Cyがヨー旋回機構8に出力される。それを受け、ヨー偏差角Δθを減らす方向にナセル5をヨー旋回させるように、ヨー旋回機構8が動作する。このとき、駆動速度Vyに基づいた旋回速度でヨー旋回する。そして、ヨー旋回している状態で、ヨー偏差角Δθが大きくなった場合、ヨー旋回を停止するためのヨー制御指令Cyがヨー旋回機構8に出力される。
The control
図6は、図3に示すヨー制御部300の処理概要を示すフローチャートである。
図6に示すように、ステップS601では、ヨー偏差角計算部301がロータ軸角度θrを決定し、次のステップS602に進む。ステップS602では、ヨー偏差角計算部301が風向θwを決定し、次のステップS603に進む。ステップS603では、ヨー偏差角計算部301がロータ軸角度θrと風向θwに基づいてヨー偏差角Δθを決定し、次のステップS604に進む。このように、ステップS601からステップS603までの処理をヨー偏差角計算部301が実行する。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing outline of the
As shown in FIG. 6, in step S601, the yaw deviation
ステップS604では、駆動速度算出部310を構成するデータ蓄積部302が時刻に対応する風向θwの値を蓄積し、次のステップS605に進む。ステップS605では、駆動速度算出部310を構成するデータ分析部303が蓄積データに基づいて特徴データを決定し、次のステップS606に進む。ステップS606では、駆動速度算出部310を構成する駆動速度計算部304が駆動速度Vyを決定し、次のステップS607に進む。このようにステップS604からステップS606までの処理を駆動速度算出部310が実行する。
ステップS607では、制御指令作成部305がヨー偏差角Δθと駆動速度Vyに基づいてヨー制御指令Cyを決定した後、一連の処理を終了する。
In step S604, the
In step S607, after the control
次に、本実施例の効果を明確化するため、比較例の動作と合わせて概要を説明する。
図7は、実施例1に係るヨー制御部300の効果を示す概要図であり、横軸は全て共通の時刻を示す。図7の上段における縦軸はロータ軸角度θrと風向θw、図7の中段における縦軸はヨー偏差角Δθ、および図7の下段における縦軸は発電出力Peを示す。図7における破線は、本実施例に係るヨー制御部300を適用しない場合の比較例として、例えば、駆動速度Vyが常に低い場合の結果を示す。一方で、実線が本発明の実施例1に係るヨー制御部300を適用した場合の結果を示している。
Next, in order to clarify the effect of this embodiment, an outline will be described together with the operation of the comparative example.
FIG. 7 is a schematic view showing the effect of the
なお図7の比較結果を算定するに当たり、風況条件として、旋回速度よりも速くかつ大きな風向変動が頻発する場合を想定した。すなわち、上述の図5に示すように、風向成分θfが多い状況である。したがって、本実施例の駆動速度Vyは比較例より高い値をとる。 In calculating the comparison result of FIG. 7, it was assumed that the wind direction fluctuates frequently faster than the turning speed as the wind condition. That is, as shown in FIG. 5 described above, there are many wind direction components θf. Therefore, the drive speed Vy of this embodiment takes a higher value than that of the comparative example.
図7の上段に示されるように、風向θwは小さい変動を繰り返しつつ、+側に大きく急変している。このとき、本実施例では時刻T1からヨー旋回を開始してロータ軸角度θrが風向θwに追従し、時刻T2でヨー旋回を停止している。それに対し、比較例では時刻T1でヨー旋回を開始しているが、ヨー旋回速度が本実施例より低いため、時刻T2よりも遅い時刻T3でヨー旋回を停止している。したがって、ヨー旋回している間、本実施例は比較例よりも風向θwへの追従性が良いため、図7の中段に示すように、時刻T1から時刻T3までの期間のヨー偏差角Δθは、比較例よりも本実施例の方が小さい。そのため、図7の下段に示すように、この期間(時刻T1から時刻T3までの期間)の発電出力Peは本実施例の方が比較例よりも大きくなる。すなわち、本実施例は、年間発電量が比較例よりも高くなることを示している。また、本実施例の方が、ヨー偏差角Δθが小さい期間が長いため、風力発電装置1にかかるラジアル荷重が小さくなり、機械的消耗を低減できることを示している。
As shown in the upper part of FIG. 7, the wind direction θw repeatedly changes small and suddenly changes to the + side. At this time, in this embodiment, the yaw turning is started from the time T1, the rotor shaft angle θr follows the wind direction θw, and the yaw turning is stopped at the time T2. On the other hand, in the comparative example, the yaw turning is started at the time T1, but since the yaw turning speed is lower than that of the present embodiment, the yaw turning is stopped at the time T3 later than the time T2. Therefore, while the yaw is turning, this embodiment has better followability to the wind direction θw than the comparative example. Therefore, as shown in the middle part of FIG. 7, the yaw deviation angle Δθ in the period from time T1 to time T3 is , This example is smaller than the comparative example. Therefore, as shown in the lower part of FIG. 7, the power generation output Pe in this period (the period from time T1 to time T3) is larger in this embodiment than in the comparative example. That is, this example shows that the annual power generation amount is higher than that of the comparative example. Further, it is shown that in this embodiment, since the period in which the yaw deviation angle Δθ is small is long, the radial load applied to the wind
以上のように、本実施例によれば、ヨー偏差角を低減して発電量を向上しつつ、機械的消耗を抑制し得る風力発電装置とその制御方法を提供することが可能となる。具体的には、ある程度高い頻度の風向変動が多い場合は、駆動速度Vyを高くすると機械的消耗の増加より発電量の向上の方が効果が高くなるため、駆動速度Vyを高くする。また、ある程度高い頻度の風向変動が少ない場合は、駆動速度Vyを高くすると発電量の向上より機械的消耗の増加の方が効果が高くなるため、駆動速度Vyを低くする。このように風況に応じて駆動速度Vyを可変することで、機械的消耗の増加を抑制しつつ、風力発電装置の発電性能を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a wind power generation device capable of suppressing mechanical consumption while reducing the yaw deviation angle to improve the amount of power generation and a control method thereof. Specifically, when there are many wind direction fluctuations with a high frequency to some extent, increasing the drive speed Vy is more effective in improving the amount of power generation than increasing mechanical consumption, so the drive speed Vy is increased. Further, when the wind direction fluctuation with a certain high frequency is small, increasing the drive speed Vy is more effective in increasing the mechanical consumption than in improving the amount of power generation, so the drive speed Vy is decreased. By varying the drive speed Vy according to the wind conditions in this way, it is possible to improve the power generation performance of the wind power generation device while suppressing an increase in mechanical wear.
また、風力発電装置に過大な荷重がかからないようにすることを目的とし、ヨー偏差角Δθが過大になった場合、すぐに発電を抑制あるいは中止する機能が風力発電装置に備えられていることがある。本実施例は比較例よりもヨー旋回速度が高く、風向θwへの追従性が良いためヨー偏差角Δθが過大になりにくい。したがって、ヨー偏差角Δθが過大になって発電が抑制または中止される機会が減るため、発電量の向上に効果がある。 In addition, for the purpose of preventing an excessive load from being applied to the wind power generation device, the wind power generation device is equipped with a function of immediately suppressing or stopping power generation when the yaw deviation angle Δθ becomes excessive. be. In this embodiment, the yaw turning speed is higher than that in the comparative example, and the yaw deviation angle Δθ is unlikely to become excessive because the followability to the wind direction θw is good. Therefore, the yaw deviation angle Δθ becomes excessive and the chance of suppressing or stopping power generation is reduced, which is effective in improving the amount of power generation.
図8は、本発明の他の実施例に係る実施例2のヨー制御部の機能を示すブロック線図である。本実施例では、駆動速度Vyが過去の経験若しくは計算により求めた値を固定設定値として予め制御装置9に設定されオフラインで運用する点が、上述の実施例1と異なる。その他の構成は上述の実施例1と同様である。また、図8では実施例1と同様の構成要素に同一符号を付している。 FIG. 8 is a block diagram showing the function of the yaw control unit of the second embodiment according to another embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the above-described first embodiment in that the drive speed Vy is set in the control device 9 in advance as a fixed set value obtained by past experience or calculation and is operated offline. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above. Further, in FIG. 8, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
上述の実施例1では、図3および図6に示したように、駆動速度算出部310は、毎制御周期、或は適宜のタイミングで駆動速度Vyを算出し更新する構成とした。これに対し、図8に示す本実施例のヨー制御部800は、ヨー偏差角Δθを求めるヨー偏差角計算部301と、ヨー偏差角Δθと駆動速度Vyに基づいてヨー旋回の開始/駆動/停止を制御するヨー制御指令Cyを定める制御指令作成部305により構成されており、駆動速度Vyを算出する駆動速度算出部310を備えていない。制御指令作成部305に与えられる駆動速度Vyは、予めヨー制御部800を構成する制御指令作成部305にプリセットされ、あるいは適宜のタイミングで駆動速度入力部806により外部から設定される。駆動速度入力部806はキーボード等の入力装置であって、作業員により入力されてもよい。
In the first embodiment described above, as shown in FIGS. 3 and 6, the drive
上述の実施例1に示した駆動速度算出部310の機能は、風力発電所とは別の場所に設けられた解析装置内に構成されており、例えば風力発電所建設前の研究、設計段階において求めた環境条件から、予め当該風力発電所の典型的な風況での駆動速度Vyを算出し、ヨー制御部800内にプリセット値として組み込んでおくものである。典型的な風況とは、例えば季節ごとに、あるいは夕方とか朝方とかの別毎に準備され、適宜の条件で切り替え使用してもよい。
The function of the drive
あるいは、上述の実施例1に示した駆動速度算出部310の機能は、風力発電所とは別の場所に設けられた解析装置内に構成されており、例えば風力発電所を設置後の運用段階において、観測した環境条件から、当該風力発電所の典型的な風況での駆動速度Vyを算出し、通信部を備えた駆動速度入力部806を介してヨー制御部800内の制御指令作成部305に与えるものである。この場合に、駆動速度Vyの設定は、現場の風況に応じてオンライン的に即時に対応する形式のものではなく、オフラインで求めておいた値を適宜のタイミングで与えて運用する。
Alternatively, the function of the drive
以上のように本実施例によれば、風車に解析装置を設ける必要が無く、既存の風車に対して大きな改修なく本発明制御を搭載するように更新でき、最適化された駆動速度に基づく制御を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, it is not necessary to provide an analysis device on the wind turbine, the existing wind turbine can be updated to be equipped with the control of the present invention without major modification, and the control is based on the optimized drive speed. It can be performed.
図9は、本発明の他の実施例に係る実施例3のヨー制御部の機能を示すブロック線図である。本実施例では、ヨー制御部900の駆動速度算出部910を構成するデータ蓄積部902が、風向θwに代えて風速Vwのデータを蓄積する点が実施例1と異なる。その他の構成は上述の実施例1と同様である。また、図8では実施例1と同様の構成要素に同一符号を付している。
FIG. 9 is a block diagram showing the function of the yaw control unit of the third embodiment according to another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the
図9に示すように、ヨー制御部900は、ヨー偏差角Δθを求めるヨー偏差角計算部301と、ヨー偏差角Δθの駆動速度Vyを算出する駆動速度算出部910と、ヨー偏差角Δθと駆動速度Vyに基づいてヨー旋回の開始/駆動/停止を制御するヨー制御指令Cyを定める制御指令作成部305により構成されている。駆動速度算出部910は、データ蓄積部902、データ分析部903、駆動速度計算部904により構成されている。
As shown in FIG. 9, the
本実施例のヨー制御部900において、ヨー偏差角計算部301、および制御指令作成部305は実施例1と同様であるが、駆動速度算出部910を構成するデータ蓄積部902の入力が風速Vwである点が実施例1と異なる。
In the
駆動速度算出部910を構成するデータ蓄積部902は、風向風速センサ10から検出した風速Vwに基づき、風速Vwの蓄積データを出力する。なお、ここで計測した風速Vwはナセル5に固定された風向風速センサ10から検出したものであり、その時点でナセル5が向いている方向での風速である。
The
駆動速度算出部910を構成するデータ分析部903は、風速Vwの蓄積データに基づき、特徴データを出力する。この場合の特徴データは、所定の期間における乱流強度Irefである。乱流強度Irefは、所定の期間における風速の標準偏差Vvと、風速の平均値Vaveの比率により求められる。すなわち、データ分析部903は、以下の式(1)を演算することで、乱流強度Irefを特徴データとして出力する。
Iref=Vv/Vave ・・・(1)
駆動速度算出部910を構成する駆動速度計算部904は、特徴データである乱流強度Irefに基づき、駆動速度Vyを決定する。ここで、ある程度高い頻度の風況変動が多い場合、すなわち、乱流強度Irefが高い場合、駆動速度Vyを高くする。また、ある程度高い頻度の風況変動が少ない場合、すなわち、乱流強度Irefが低い場合、駆動速度Vyを低くする。
The
Iref = Vv / Vave ・ ・ ・ (1)
The drive
これは、上述の実施例1における風向θwの周波数成分の平均値および合計値と、本実施例における乱流強度Irefには正の相関があり、風向変動が激しい場合は乱流強度Irefが大きく、風向変動が穏やかな場合は乱流強度Irefが小さくなるためである。 This is because there is a positive correlation between the average value and the total value of the frequency components of the wind direction θw in Example 1 described above and the turbulent flow intensity Iref in this example, and the turbulent flow intensity Iref is large when the wind direction fluctuation is severe. This is because the turbulent intensity Iref becomes smaller when the wind direction fluctuation is gentle.
以上のように本実施例によれば、ヨー制御部900の処理を適用することで、実施例1と同様の効果をより簡便な処理で実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, by applying the processing of the
次に、本発明の他の実施例に係る実施例4の風力発電装置1について説明する。
本実施例の風力発電装置1は、上述の実施例1のヨー制御部300と同じ構成を有しているが、データ分析部303と駆動速度計算部304とにおける処理が異なる。
Next, the wind
The wind
本実施例の駆動速度算出部310を構成するデータ分析部303では、風向θwに基づいて、統計分析により所定の期間における風向θwの標準偏差σを計算し、風況の特徴データとして出力する。
The
駆動速度算出部310を構成する駆動速度計算部304は、特徴データである標準偏差σに基づいて、ヨー制御の駆動速度Vyを決定する。ここで、風向θwの標準偏差σが比較的大きい場合は、駆動速度Vyを高くする。風向θwの標準偏差σが比較的小さい場合は、駆動速度Vyを低くする。
これは、実施例1における風向θwの周波数成分の平均値および合計値と、本実施例における風向θwの標準偏差σには正の相関があり、風向変動が激しい場合は風向θwの標準偏差σが大きく、風向変動が穏やかな場合は風向θwの標準偏差σが小さくなるためである。
The drive
This is because there is a positive correlation between the average value and the total value of the frequency components of the wind direction θw in Example 1 and the standard deviation σ of the wind direction θw in this example, and when the wind direction fluctuation is severe, the standard deviation σ of the wind direction θw. This is because the standard deviation σ of the wind direction θw becomes small when the wind direction fluctuation is large and the wind direction fluctuation is gentle.
以上のように本実施例によれば、実施例1と同様の効果をより簡便な処理で実現することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize the same effect as that of the first embodiment by a simpler process.
図10は、本発明の他の実施例に係る実施例5のヨー制御部の機能を示すブロック線図である。本実施例では、ヨー制御部1000の駆動速度算出部1010を構成するデータ蓄積部1002が、風向θwに加え風速Vwのデータを蓄積する点が実施例1と異なる。その他の構成は上述の実施例1と同様である。また、図10では実施例1と同様の構成要素に同一符号を付している。
FIG. 10 is a block diagram showing the function of the yaw control unit of the fifth embodiment according to another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the
図10に示すように、ヨー制御部1000は、ヨー偏差角Δθを求めるヨー偏差角計算部301と、ヨー偏差角Δθの駆動速度Vyを算出する駆動速度算出部1010と、ヨー偏差角Δθと駆動速度Vyに基づいてヨー旋回の開始/駆動/停止を制御するヨー制御指令Cyを定める制御指令作成部305により構成されている。駆動速度算出部1010は、データ蓄積部1002、データ分析部1003、駆動速度計算部1004により構成されている。
As shown in FIG. 10, the
本実施例のヨー制御部1000において、ヨー偏差角計算部301、および制御指令作成部305は実施例1と同様であるが、駆動速度算出部1010を構成するデータ蓄積部1002の入力に風速Vwを加えている点が実施例1と異なる。
In the
駆動速度算出部1010を構成するデータ蓄積部1002は、風向風速センサ10から検出した風向θwと風速Vwに基づき、風向θwと風速Vwの蓄積データを出力する。なお、ここで計測した風速Vwはナセル5に固定された風向風速センサ10から検出したものであり、その時点でナセル5が向いている方向での風速である。
The
駆動速度算出部1010を構成するデータ分析部1003は、風向θwの蓄積データに基づき、特徴データを出力する。また、風速Vwの蓄積データに基づき、所定の期間における平均風速Vwaveを出力する。
駆動速度算出部1010を構成する駆動速度計算部1004は、実施例1と同様に、特徴データに基づき、駆動速度Vyを決定するが、平均風速Vwaveが低く発電していないとき、及び/又は、平均風速Vwaveが高く定格出力に達している場合、駆動速度Vyを低い値とする。これは、平均風速Vwaveが低く発電していない場合、および平均風速Vwaveが高く定格出力に達している場合は、駆動速度Vyを高くして風向θwに対するナセル方位角の追従性を高くすると、発電量は向上しない若しくは向上が少ないのに対し、ヨー旋回速度が増加することで機械的消耗が増加するためである。
The
The drive
以上のように本実施例によれば、実施例1と同程度に発電量を向上させるとともに、実施例1よりも機械的消耗を低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, the amount of power generation can be improved to the same extent as in the first embodiment, and the mechanical consumption can be reduced as compared with the first embodiment.
次に、本発明の他の実施例に係る実施例6の風力発電装置1について説明する。
本実施例の風力発電装置1は、上述の実施例5のヨー制御部1000と同じ構成を有しているが、駆動速度計算部1004における処理が実施例5と異なる。
Next, the wind
The wind
本実施例の駆動速度計算部1004では、上述の実施例5と同様に、特徴データである風向成分θfの合計値もしくは平均値および平均風速Vwaveに基づき、駆動速度Vyを決定する。ここで、平均風速Vwaveが高い場合、風向成分θfの合計値もしくは平均値が小さいときも駆動速度Vyを高くする。これは、風速Vwが高くなるにしたがって、ヨー偏差角Δθに対するラジアル荷重が増加し、風力発電装置1の機械的消耗が増加することを抑制するためである。
In the drive
以上のように本実施例によれば、実施例1と同様に発電量を向上させる効果に加え、実施例1よりもラジアル荷重の増加に起因する機械的消耗を抑制することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the effect of improving the amount of power generation as in the first embodiment, it is possible to suppress the mechanical consumption caused by the increase in the radial load as compared with the first embodiment.
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施例は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. The above-described examples are exemplified for the purpose of explaining the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, the control lines and information lines shown in the figure show what is considered necessary for explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary for the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.
上述の実施例に対して可能な変形として、例えば以下のようなものが挙げられる。
(1)ヨー制御部300、800、900、1000におけるデータ蓄積部302、データ分析部303、および駆動速度計算部304は、制御装置9に代えて、外部の装置に備えてもよい。
(2)本発明で計算したヨー制御の駆動速度Vyは、同じサイトにおける他の風力発電装置1や、風況の近しい他サイトの風力発電装置1に適用してもよい。
(3)ヨー制御部300、800、900、1000におけるデータ蓄積部302は、風向θwをはじめとする風況データを逐次入力せず、過去に蓄積された風況データのみを保持する構成としてもよい。
(4)上述の各実施例においては、風向風速センサ10はナセル5上に設置されているが、この場所に代えて、ナセル5内や風力発電装置1の周辺に設置してもよい。
(5)上述の各実施例において、駆動速度Vyは段階的に値を設定したり、直線や曲線のように連続的に値を設定したりしてもよい。
Possible variations of the above embodiment include, for example, the following.
(1) The
(2) The yaw-controlled drive speed Vy calculated in the present invention may be applied to another wind
(3) The
(4) In each of the above-described embodiments, the wind direction and
(5) In each of the above-described embodiments, the drive speed Vy may be set to a value stepwise, or may be continuously set to a value like a straight line or a curved line.
1…風力発電装置
2…ブレード
3…ハブ
4…ロータ
5…ナセル
6…発電機
7…タワー
8…ヨー旋回機構
9…制御装置
10…風向風速センサ
300,800,900,1000…ヨー制御部
301…ヨー偏差角計算部
302,902,1002…データ蓄積部
303,903,1003…データ分析部
304,904,1004…駆動速度計算部
305…平均化処理部
306…制御指令作成部
310,910,1010…駆動速度算出部
806…駆動速度入力部
1 ...
Claims (7)
前記制御装置は、風向風速測定部により測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出するヨー偏差角計算部と、前記ヨー偏差角に基づき前記ヨー制御指令を定める制御指令作成部を備え、
前記制御指令作成部は、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、
前記制御装置は、
前記風向風速測定部により測定された風向を周波数分析し周波数成分を求め、所定の周波数領域の前記周波数成分の値に基づいて、駆動速度を算出する駆動速度算出部を備えることを特徴とする風力発電装置。 A rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that supports the nacelle in a yaw swivel manner, an adjusting device that adjusts the yaw of the nacelle based on a yaw control command, and the above. A wind power generator including a control device that defines the yaw control command to be sent to the adjustment device.
The control device includes a yaw deviation angle calculation unit that calculates the yaw deviation angle from the wind direction measured by the wind direction and wind speed measurement unit and the direction of the rotor, and a control command creation unit that determines the yaw control command based on the yaw deviation angle. Prepare,
When the wind condition is highly turbulent, the control command creating unit increases the driving speed of yaw turning .
The control device is
Obtains a frequency analysis by the frequency components of the measured wind direction by the wind speed and direction measuring unit, based on the value of the frequency components in a predetermined frequency range, and wherein the Rukoto a drive speed calculation unit for calculating a driving speed Wind power generator.
前記制御装置は、風向風速測定部により測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出するヨー偏差角計算部と、前記ヨー偏差角に基づき前記ヨー制御指令を定める制御指令作成部を備え、
前記制御指令作成部は、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、
前記制御装置は、
前記風向風速測定部により測定された風速から所定の期間における風速の標準偏差及び風速の平均値を求め、前記風速の標準偏差を前記風速の平均値にて除することにより求まる乱流強度に基づいて、駆動速度を算出する駆動速度算出部を備えることを特徴とする風力発電装置。 A rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that supports the nacelle in a yaw swivel manner, an adjusting device that adjusts the yaw of the nacelle based on a yaw control command, and the above. met wind turbine generator and a control device for determining the yaw control command being sent to the adjusting device,
The control device includes a yaw deviation angle calculation unit that calculates the yaw deviation angle from the wind direction measured by the wind direction and wind speed measurement unit and the direction of the rotor, and a control command creation unit that determines the yaw control command based on the yaw deviation angle. Prepare,
When the wind condition is highly turbulent, the control command creating unit increases the driving speed of yaw turning.
The control device is
Based on the turbulence intensity obtained by obtaining the standard deviation of the wind speed and the average value of the wind speed in a predetermined period from the wind speed measured by the wind direction and wind speed measuring unit and dividing the standard deviation of the wind speed by the average value of the wind speed. Te, wind turbine generator according to claim Rukoto a drive speed calculation unit for calculating a driving speed.
前記制御装置は、風向風速測定部により測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出するヨー偏差角計算部と、前記ヨー偏差角に基づき前記ヨー制御指令を定める制御指令作成部を備え、
前記制御指令作成部は、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、
前記制御装置は、
前記風向風速測定部により測定された風向から風向の標準偏差を求め、前記風向の標準偏差に基づいて、駆動速度を算出する駆動速度算出部を備えることを特徴とする風力発電装置。 A rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that supports the nacelle in a yaw swivel manner, an adjusting device that adjusts the yaw of the nacelle based on a yaw control command, and the above. met wind turbine generator and a control device for determining the yaw control command being sent to the adjusting device,
The control device includes a yaw deviation angle calculation unit that calculates the yaw deviation angle from the wind direction measured by the wind direction and wind speed measurement unit and the direction of the rotor, and a control command creation unit that determines the yaw control command based on the yaw deviation angle. Prepare,
When the wind condition is highly turbulent, the control command creating unit increases the driving speed of yaw turning.
The control device is
Wherein the standard deviation of the wind direction from the measured wind direction by wind speed and direction measuring unit, based on the standard deviation of the wind direction, wind turbine generator according to claim Rukoto a drive speed calculation unit for calculating a driving speed.
前記駆動速度算出部は、周波数分析のためにローパスフィルタ若しくはフーリエ変換のいずれかを用いることを特徴とする風力発電装置。 In the wind power generator according to claim 1,
The driving speed calculating unit, a wind turbine generator according to claim Rukoto using one of the low-pass filter or Fourier transform for frequency analysis.
測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出し、
少なくとも前記ヨー偏差角に基づき、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、
前記測定された風向を周波数分析し周波数成分を求め、所定の周波数領域の前記周波数成分の値に基づいて、駆動速度を算出することを特徴とする風力発電装置の制御方法。 A rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that supports the nacelle in a yaw swivel manner, an adjusting device that adjusts the yaw of the nacelle based on a yaw control command, and the above. It is a control method of a wind power generator including a control device that defines the yaw control command to be sent to the adjustment device .
The yaw deviation angle is calculated from the measured wind direction and the direction of the rotor.
If the degree of turbulence of the wind condition is high, at least based on the yaw deviation angle, the driving speed of yaw turning is increased.
Before Kihaka determined constant to wind direction and frequency analysis frequency components, based on the value of the frequency components in a predetermined frequency range, the control method of a wind power generator and calculates the driving speed.
測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出し、
少なくとも前記ヨー偏差角に基づき、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、
測定された風速から所定の期間における風速の標準偏差及び風速の平均値を求め、前記風速の標準偏差を前記風速の平均値にて除することにより求まる乱流強度に基づいて、駆動速度を算出することを特徴とする風力発電装置の制御方法。 A rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that supports the nacelle in a yaw swivel manner, an adjusting device that adjusts the yaw of the nacelle based on a yaw control command, and the above. It is a control method of a wind power generation device including a control device that defines the yaw control command to be sent to the adjustment device .
The yaw deviation angle is calculated from the measured wind direction and the direction of the rotor.
If the degree of turbulence of the wind condition is high, at least based on the yaw deviation angle, the driving speed of yaw turning is increased.
An average value of the standard deviation and the wind speed of the wind speed at a predetermined time period from the measurement wind speed, based on the turbulence intensity obtained by dividing the standard deviation of the wind speed at an average value of the wind speed, the driving speed A control method for a wind power generator, which is characterized by calculation.
測定された風向と前記ロータの方向からヨー偏差角を算出し、
少なくとも前記ヨー偏差角に基づき、風況の乱れ度が高い場合、ヨー旋回の駆動速度を高くし、
前記測定された風向から風向の標準偏差を求め、前記風向の標準偏差に基づいて、駆動速度を算出することを特徴とする風力発電装置の制御方法。 A rotor that rotates in response to wind, a nacelle that rotatably supports the rotor, a tower that supports the nacelle in a yaw swivel manner, an adjusting device that adjusts the yaw of the nacelle based on a yaw control command, and the above. It is a control method of a wind power generator including a control device that defines the yaw control command to be sent to the adjustment device .
The yaw deviation angle is calculated from the measured wind direction and the direction of the rotor.
If the degree of turbulence of the wind condition is high, at least based on the yaw deviation angle, the driving speed of yaw turning is increased.
Before determining the standard deviation of the wind direction from Kihaka constant by wind direction, based on the standard deviation of the wind direction, the control method of a wind power generator and calculates the driving speed.
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