TWI626370B - Method of controlling a wind power generation device - Google Patents

Method of controlling a wind power generation device Download PDF

Info

Publication number
TWI626370B
TWI626370B TW104136486A TW104136486A TWI626370B TW I626370 B TWI626370 B TW I626370B TW 104136486 A TW104136486 A TW 104136486A TW 104136486 A TW104136486 A TW 104136486A TW I626370 B TWI626370 B TW I626370B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pitch angle
blade
quadrant
angle
wind power
Prior art date
Application number
TW104136486A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201623786A (zh
Inventor
Hiromu Kakuya
Norihito Kobata
Souichiro Kiyoki
Yasushi Shigenaga
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2014225700A external-priority patent/JP6457783B2/ja
Priority claimed from JP2014237274A external-priority patent/JP6430221B2/ja
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of TW201623786A publication Critical patent/TW201623786A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI626370B publication Critical patent/TWI626370B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/024—Adjusting aerodynamic properties of the blades of individual blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/326—Rotor angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/328—Blade pitch angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/329—Azimuth or yaw angle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

其目的在於提供高可靠性的風力發電裝置。
為解決上述課題，提供一種風力發電裝 置，具有受風而旋轉的葉片(2)、以及支撐葉片(2)的負載的塔(7)，且可以調整葉片(2)的槳距角；其特徵為具備：把葉片(2)位置在塔(7)的塔影之際中的槳距角，朝順槳側做調整之控制裝置(9)。

Description

控制風力發電裝置的方法
本發明有關風力發電裝置，是有關適合地調整葉片的槳距角度(pitch angle)之技術。
最近幾年，擔心二氧化碳的排放導致地球暖化或化石燃料的枯竭，追求減低二氧化碳的排放量或降低對化石燃料的依賴度。為了圖求減低二氧化碳的排放量或降低對化石燃料的依賴度方面，利用風力或太陽光等之從自然可得之可再生能源之發電系統的導入是有效的。即便在利用上述可再生能源之發電系統中，風力發電系統是與太陽光發電系統相異，因為不會受到因日射所致之直接的輸出變化，所以作為比較安定的發電系統受到注目。而且，與陸地上相比較，設置在風速高、風速變化少的海上之風力發電系統也作為有力的發電系統而受到注目著。
在此，作為考慮到減低發生在葉片的負載變動者，例如有揭示於專利文獻1的技術。於專利文獻1，揭示有一種葉片槳距角度控制裝置，具備：記憶手段，係容納有相互地關聯影響到葉片的負載變動之指定的參數、 方位角度(azimuth angle)、及槳距角度指令值；方位角度檢測手段，係檢測每個葉片的方位角度；參數檢測手段，係檢測指定的參數；指令值取得手段，係從記憶手段對每個葉片取得利用方位角度檢測手段所檢測出指定的參數並藉由該指定的參數所選出的槳距角度指令值；以及槳距角度控制指令值產生手段，係根據藉由指令值取得手段所取得的槳距角度指令值與利用風力發電裝置的輸出資訊所求到的各葉片共通的共通槳距角度指令值，產生用以控制葉片槳距角度之槳距角度控制指令值。而且，揭示有被容納在記憶手段的槳距角度指令值，係反映風力發電裝置之設置場所中的風切特性之技術。特別是，為了減低因垂直方向的風速差(以下，稱為風切特性)所發生的葉片的負載變動，使用預先記憶的槳距角度指令值決定最終的槳距角度控制指令值。更具體方面，在比短艙更上側處葉片所位置的方位角度中，以把槳距角度朝順槳(feather)側做調整的方式，減低了風速在高的領域的葉片的負載，同時，在比短艙更下側處葉片所位置的方位角度中，以把槳距角度朝小槳(fine)側做調整的方式，使風速在低的領域之附加到葉片的負載增加。
而且，作為平擺(yaw)迴旋控制方法，例如有在專利文獻2所揭示的技術。於該專利文獻2，記載有方位角在略90度及/或是略270度下，作為比在前後的方位角下的槳距角更小槳側或是順槳側的槳距角之平擺迴旋控制方法。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2005-83308號專利公報
〔專利文獻2〕WO2011-92810號專利公報
處於構築風力發電系統的情況下，有必要減低構成風力發電系統的葉片的負載變動。特別是，於葉片的方位角位置在塔近旁時，有必要減低隨著因塔所引起的風速的下降(以下，稱為塔影(tower shadow)特性)所發生的葉片負載的急遽變動、及傳動系統(drive train)負載的急遽變動。在葉片的負載變動大的情況下，是有在葉片發生振動的情況。在提高機器的可靠性之下，理想上來說是進行對負載變動的對策。
而且，在專利文獻2，只不過是單純考慮到對平擺迴旋力變大的槳距角度之控制，例如對葉片在1次旋轉下所產生的振動等是沒有去考慮的。在提高可靠性之下，理想上盡可能去圖求振動減低的方法。
在本發明，其目的在於提供高可靠性的風力發電裝置。
為了解決上述課題，有關本發明的控制風力發電裝置的方法，該風力發電裝置具有受風而旋轉的葉片、以及支撐前述葉片的負載的塔，且可以調整前述葉片的槳距角；其特徵為具備：把前述葉片位置在前述塔的塔影時的前述槳距角，朝順槳側做調整之控制手段。
根據本發明，可以提供高可靠性的風力發電裝置。
1‧‧‧風力發電裝置
2‧‧‧葉片
3‧‧‧轂
4‧‧‧轉子
5‧‧‧槳距致動器
6‧‧‧短艙
7‧‧‧塔
8‧‧‧方位角度檢測用感測器
9‧‧‧控制器
10‧‧‧感測器
401‧‧‧槳距角度補正手段
402‧‧‧槳距角度補正最大值演算部
403‧‧‧槳距角度補正開始方位角度演算部
404‧‧‧槳距角度補正結束方位角度演算部
405‧‧‧槳距角度補正值演算部
406‧‧‧加法運算部
[圖1]為有關實施例之風力發電裝置的概略構成圖。
[圖2]為表示相對於方位角度之葉片槳距角、葉片基部的負載、及葉片基部的負載變化之比較例中的圖。
[圖3]為表示各葉片的方位角之圖。
[圖4]為表示有關實施例1的風力發電裝置的控制方法之方塊圖。
[圖5]為適用到減低因塔影所致之葉片的負載變動的手法的情況的實施例說明圖(對應到比較例的圖2)。
[圖6]為適用到減低因塔影所致之葉片的負載變動的手法及抑制發電輸出的下降的手法的情況之實施例說明圖。
[圖7]為在減低因塔影所致之葉片的負載變動的手法 中在槳距角度的調整期間設有停止期間之實施例說明圖。
[圖8]為在減低因塔影所致之葉片的負載變動的手法中在槳距角度的調整期間不設有停止期間之實施例說明圖。
[圖9]為表示實施例1中的槳距角度的調整開始方位角及結束方位角與葉片間角度的關係之圖。
[圖10]為表示實施例1中的槳距角度的調整開始方位角及結束方位角與塔位置的方位角度的關係之圖。
[圖11]為表示實施例1中的槳距角度的調整開始方位角及結束方位角的中間的方位角、與塔位置的方位角之關係的圖。
[圖12]為上風方式的風力發電裝置的概略圖。
[圖13]為順風方式的風力發電裝置的概略圖。
[圖14]為表示有關實施例1的風力發電裝置的控制流程之圖。
[圖15]為表示與實施例有關，抑制起因於塔影之葉片負載急遽變動的風力發電裝置的控制方法之方塊圖。
[圖16]為表示有關實施例2的風力發電裝置的控制方法之方塊圖。
[圖17]為表示有關實施例2的槳距角度追加補正手段的處理概要之方塊圖。
[圖18]為表示風向與短艙方位之概要圖。
[圖19]為說明方位角度範圍中的4個象限之圖。
[圖20]為表示有關實施例2之第2象限槳距角度追加 補正值及第3象限槳距角度追加補正值與方位角度之關係的概略圖。
[圖21]為分別表示在不適用有關實施例2的槳距角度追加補正手段的情況、以及在適用到使左迴旋方向的平擺迴旋動差發生的樣態之情況中的與選擇旗標、槳距角度追加補正值、及槳距角度指令值相對應的方位角度之關係的概略圖。
[圖22]為圖21中使右迴旋方向的平擺迴旋動差發生的樣態之情況的圖。
[圖23]為表示在有關實施例的槳距角度追加補正手段中，第2象限槳距角度追加補正值最大值或是第3象限槳距角度追加補正值最大值與定位誤差的關係之概略圖。
[圖24]為表示有關實施例的槳距角度追加補正手段中，第2象限槳距角度追加補正期間或是第3象限槳距角度追加補正期間與定位誤差的關係之概略圖。
[圖25]為表示有關實施例2之槳距角度追加補正手段的處理概要之流程。
[圖26]為表示有關實施例3的風力發電裝置的控制方法之方塊圖。
[圖27]為表示有關實施例3的槳距角度追加補正手段的輸入資訊也就是風車的位置資訊與各個的風向資訊之概略圖。
[圖28]為表示有關實施例3的槳距角度追加補正手段的處理概要之方塊圖。
[圖29]為表示有關實施例4的槳距角度追加補正手段的處理概要之方塊圖。
[圖30]為表示有關實施例4之第1象限~第4象限的各槳距角度追加補正值與方位角度的關係之概略圖。
[圖31]為分別表示在不適用有關實施例4的槳距角度追加補正手段的情況、以及在適用到使左迴旋方向的平擺迴旋動差發生的樣態之情況中的與選擇旗標、槳距角度追加補正值、及槳距角度指令值相對應的方位角度之關係的概略圖。
[圖32]為圖31中使右迴旋方向的平擺迴旋動差發生的樣態之情況的圖。
[圖33]為表示有關實施例4之槳距角度追加補正手段的處理概要之流程。
以下，使用圖面，具體說明有關本發明的實施方式。尚且，下述終歸到底是實施例，並非是要把本發明的實施態樣限定到下述實施例。
《本案的實施方式之概略構成》
首先，使用圖1，說明關於有關本案的風力發電裝置的實施方式的概略構成。
圖1表示本案之風力發電裝置1之整體的概略構成。在實施例說明的風力發電裝置1具備有利用複數 個葉片2、及連接複數個葉片2之轂3所構成之轉子4。轉子4係在圖1中省略，但介隔著旋轉軸連結到短艙6，以旋轉的方式可以變更葉片2的位置。短艙6係支撐轉子4成可旋轉。經由讓葉片2受風的方式來旋轉轉子4，以使在圖中省略之例如具備在短艙的發電機旋轉的方式，可以產生電力。於各葉片2，具備可以改變葉片2與轂3的位置關係，亦即稱呼為槳距角之葉片的角度之槳距致動器5。以使用槳距致動器5來變更葉片2的槳距角之方式、可以變更對風之轉子的旋轉能量。經此、寬廣的風速領域中、可以一邊控制轉子4的旋轉速度、一邊控制風力發電裝置1之發電電力。
在本實施例，各葉片2具備槳距致動器，可以單獨(獨立)調整各個葉片2的槳距角。短艙6係設置在塔7上，被支撐成相對於塔7可旋轉。在本實施例，透過轂3或短艙6，葉片2的負載被支撐在塔7。塔7被設置到基部(圖中省略)，被設置在陸地上或是海洋上等之指定位置。而且、風力發電裝置1具備控制器(控制裝置)9，以根據感測器10的輸出訊號也就是感測器輸出來調整槳距致動器5的方式，以程式的型態安裝有減低因塔影所致之葉片的負載的急遽變動之槳距角度補正控制手段401、及藉由葉片的槳距角度的調整使平擺迴旋動差發生之槳距角度追加補正手段。而且，具備用以檢測轉子4的旋轉角度也就是方位角度之方位角度檢測用感測器8。在圖1，圖示有控制器9設置在短艙6或是塔7的外部之形 態，但不限於此，亦可是設置在短艙6或是塔7的內部或是以外之指定位置、或是風力發電裝置1的外部之形態。在此，塔影指的是因塔的影響風速急遽下降的方位角度。有關風向方向，與塔一致的位置最容易受到影響，但因塔的影響風速急遽下降的方位角度實際上未必被限制在該位置。而且，葉片通過比塔更下風處之順風方式的風力發電裝置容易受到塔影的影響適合適用本發明，但即便是葉片通過比塔更上風處之上風方式的風力發電裝置，也因為會受到不少的影響，是可以期待適用本發明的效果。以下，在實施例舉例說明順風的情況。
〔實施例1〕
一開始說明比較例。
《比較例中的風力發電裝置的舉動概要》
圖2係表示相對於比較例中的方位角度之葉片槳距角度、葉片基部的負載、及葉片基部的負載變化。
圖2的橫軸表示方位角度，縱軸表示從圖上方起各個，葉片槳距角度、葉片基部的負載、及葉片基部的負載變化。在表示方位角度對葉片槳距角度的圖，圖中，指的是隨著朝上方向行進葉片槳距角度朝向順槳方向者。在表示方位角度對葉片基部的負載的圖，圖中，表示隨著朝上方向行進葉片基部的負載(受風方向上)變大者。在表示方位角度對葉片基部的負載變化的圖，圖中， 表示隨著朝上方向行進葉片基部的負載變化(受風方向上)變大者。尚且，本實施例中，葉片的方位角度，係在方位角上把葉片位置在頂點時作為0deg。接著，從上風側看風車，把順時針方向作為正的方向，表示決定從0deg到360deg的值(圖3)。當然，決定角度的方式不限於本實施例的實施方式。
以下，在本實施例，如圖3所表示，風力發電裝置1雖然具備3片葉片，但有關槳距角度、葉片負載，是僅以#1所表示的葉片來作為代表進行說明。有關#2及#3，為僅基準的方位角度相異，基本的動作與#1同樣的緣故，省略詳細說明。
而且，在不適用本案的風力發電裝置1的控制方法之比較例，於葉片槳距角度及圖是沒有明確記載，但槳距角度控制，是以可變速控制為中心做考慮，至少是沒有考慮到塔影特性。可變速控制並未於圖有明確記載，但作為控制裝置8的程式而被安裝。更進一步，為了簡單地進行議論，假想風速為一定的恆常狀態。
首先，注目到圖2的葉片槳距角度的話，在風速一定時，藉由可變速控制把無關於方位角度的葉片槳距角維持在θ1之一定值。在該情況下，葉片所受到的風力能量因為塔而被遮蔽的方位角度的範圍從φ1deg到φ2deg的期間中，葉片基部的負載，係與其以外的期間相比較，從L1連續減少到L2。最後，注目到葉片基部的負載變化的話，在方位角度從φ1deg到180deg的範圍下減 少到最小值-dL1後增加到0。而且，在方位角度從180deg到φ2deg的範圍下增加到最大值dL1後減少到0。
葉片基部的負載因為方位角度而變化，葉片基部的負載變化是陡峭的。藉此於葉片或傳動系統發生振動的緣故，變成有必要強化考慮到振動的構成強度，但使葉片的強度提升的情況下，會關係到葉片重量的增加或相關機器的成本增加。
《實施例1中的槳距角度補正手段》
以下，使用圖4乃至圖14，說明有關被安裝到風力發電裝置1的控制器9，和緩化因塔影所致的葉片負載變化之槳距角補正手段的實施例。
圖4表示說明被安裝到本案的實施方式1中的風力發電裝置1的控制器9的槳距角度補正手段401的概要之方塊圖。
本實施例中的槳距角度補正手段401，具備：槳距角度補正最大值演算部402(以下，簡單表現為補正最大值演算部。)、槳距角度補正開始方位角度演算部403(以下，簡單表現為補正開始方位角演算部。)、槳距角度補正結束方位角度演算部404(以下，簡單表現為補正結束方位角演算部。)、以及槳距角度補正值演算部405(以下，簡單表現為補正值演算部。)。
補正最大值演算部402係根據後述的感測器10的輸出訊號也就是感測器輸出，決定槳距角度補正最 大值。在圖中是沒有明確記載，但決定(用以緩和因塔影的影響所致之葉片基部的負載變化之)槳距角度補正中的最大值。決定最大值的方法，係例如，可以是對應風速而決定者，而且，亦可以是保存在有塔影特性的影響之方位角度下的葉片基部所具備的葉片基部的變化量，並且與在無塔影的影響之方位角度下的葉片基部的負載戶的差分成比例而決定者。
補正開始方位角度演算部403，係根據感測器10的輸出與方位角度，決定槳距角度補正開始方位角度。作為補正開始方位角之決定的方法，例如，舉例有以下這樣的手法。在塔近旁，且葉片朝向塔行進之方位角度中，保存前述感測器輸出開始大幅變化的方位角度。接著，以進行對已保存的方位角度減去指定值的運算等方式決定槳距角補正開始方位角度使得方位角度縮小。
此外也可以根據轉子旋轉速度變更縮小(方位角度)的調整裕度(adjusting allowance)。
而且，也可以考慮到葉片旋轉的速度及槳距角變化所需要的時間(機械的響應速度)，在葉片將要位置到塔影前，預先開始進行朝槳距角度的順槳側之調整。經此，在來到塔影時可以確實朝順槳側先行調整槳距角度。
補正結束方位角度演算部404，係根據感測器10的輸出與方位角度，決定槳距角度補正結束方位角度。更具體方面，在塔近旁，葉片從塔開始遠離的方位角 度中，保存前述感測器輸出沒有變化的方位角度。接著，可以以進行對已保存的方位角度加上指定值的運算等方式決定槳距角補正結束方位角度使得方位角度增大，也可以根據轉子旋轉速度變更增大(方位角度)的調整裕度。
經由補正開始方位角度演算部403與補正結束方位角度演算部404，因應前述感測器輸出及方位角度，考慮塔影特性來決定調整槳距角度的範圍。
補正值演算部405，係根據方位角度及各個已被決定的補正最大值、補正開始方位角度、補正結束方位角度的輸入值，決定槳距角度補正值。更具體方面，方位角度在從槳距角度補正開始方位角度到槳距角補正結束方位角度的範圍內，根據槳距角補正最大值操作槳距角度。槳距角度補正值，係在上述的補正實施期間，朝向槳距角度補正最大值使槳距角度補正值上升，與槳距角度補正最大值一致後，使槳距角度補正值減少。
在風力發電裝置1的控制器9中，把以槳距角度補正手段401所決定的槳距角度補正值，透過加法運算部406加法運算到由可變速控制等所決定的槳距角度指令基本值，並作為槳距角度指令值，輸出到槳距致動器5。
圖5係表示，適用本案的實施方式1之槳距角度補正手段401的情況的，相對於方位角度之葉片槳距角度、葉片基部的負載、及葉片基部的負載變化。
圖5的橫軸表示方位角度，縱軸表示從圖上 方起各個，葉片槳距角度、葉片基部的負載、及葉片基部的負載變化。在表示方位角度對葉片槳距角度的圖，圖中，指的是隨著朝上方向行進葉片槳距角度朝向順槳方向者。在表示相對於方位角度之葉片基部的負載的圖，圖中，表示隨著朝上方向行進葉片基部的負載變大者。在表示相對於方位角度之葉片基部的負載變化的圖，圖中，表示隨著朝上方向行進葉片基部的負載變化變大者。尚且，圖中的虛線表示於圖2所表示的比較例中的結果，實線表示適用槳距角度補正手段401的情況的結果。
經由適用本案的實施方式中的槳距角度補正手段401的方式，(1)方位角度φp1deg以後、槳距角度從θ1朝順槳方向被補正，在方位角度180deg一直增加到θ2。(2)在從方位角度180deg到φp2deg的範圍內，槳距角度從θ2減少到θ1。可以把此時的槳距角的變化速度作為最大間距速度。經此，可以用把考慮塔影特性來調整槳距角之方位角上的領域予以減少的方式，可以防止發電量的下降。藉由上述般的槳距角度的補正，葉片基部的負載(1)從L1減少到L3，之後，(2)從L3增加到L1。此時，L3取比L2還小的值。隨著上述葉片基部的負載的推移，葉片負載的變化係(1)比起φp1從0減少到-dL2後，(2)增加到dL2，最終在φp2減少到0。在此，葉片基部的負載變化係比起不適用本實施例的槳距角度補正手段401之情況下的絕對值之dL1(>dL2)，其絕對值朝dL2減少的緣故，經由本實施例的槳距角度補正手段401 的適用，可以緩和因塔影特性所產生的葉片基部的負載變化。葉片位置在塔影時的槳距角，係與位置在塔影以外的地方的情況下的槳距角相比較，經由朝順槳側調整的方式，可以縮小塔影通過時的負載變化量。於葉片的方位角度位置在塔近旁時，減低隨著因塔所引起的風速的下降(塔影特性)所發生的葉片負載的急遽變動，及傳動系統負載的急遽變動。亦即，本實施例的內容，係不僅轉子，朝發電機側傳遞葉片的旋轉能量之傳動系統的可靠性提升也可以有貢獻。作為構成傳動系統的構件，係例如是有與轉子連接的主軸、或與主軸連接並增加旋轉速度的增速機構、或者是有油壓驅動方式等，當然並不限定於此。尚且，為了減少葉片基部的負載，也考慮到在塔影的領域內使其轉移到小槳側，但在該情況下，如以圖5的虛線所表示那樣，倒不如說葉片基部的負載變化的變動幅度增加，所以振動變大。從可靠性提升的觀點來看，振動減低為重要的緣故，所以像本實施例那樣可以振動減低的控制者為佳。
而且，葉片的振動係與風力發電系統動作時的低頻音關連，以減低葉片振動的方式，也聯繫到防止低頻音的增大。
在此，於圖5所表示般的槳距角度的補正，係方位角度在從90deg到270deg期間把槳距角度朝向順槳側操作的緣故，該期間中把葉片的風力能量轉換成旋轉能量的效率下降。為了抑制因本實施例的槳距角度補正手 段401所致之發電效率的下降，如圖6所表示，實施方位角度在從0deg到90deg、與從270deg到360deg的期間內的槳距角度的補正。以下，說明有關該追加的實施方式。
圖6係表示，在實施了上述槳距角度的補正之情況下的，相對於方位角度之葉片槳距角度、葉片基部的負載、及葉片基部的負載變化。圖6的橫軸表示方位角度，縱軸表示從圖上方起各個，葉片槳距角度、葉片基部的負載、及葉片基部的負載變化。在表示方位角度對葉片槳距角度的圖，圖中，指的是隨著朝上方向行進葉片槳距角度朝向順槳方向者。在表示相對於方位角度之葉片基部的負載的圖，圖中，表示隨著朝上方向行進葉片基部的負載變大者。在表示相對於方位角度之葉片基部的負載變化的圖，圖中，表示隨著朝上方向行進葉片基部的負載變化變大者。而且，圖中的虛線表示不適用本實施例的槳距角度補正手段401之情況，實線表示是用了本實施例的槳距角度補正手段401之情況的結果。
圖5、與圖6的實線所表示的本實施例的槳距角度補正手段401相異的是，既使在方位角度從0deg到90deg與從270deg到360deg內也補正槳距角度。在圖6，為了抑制因在方位角度從90deg到270deg期間的槳距角度之朝順槳方向的補正所致之發電輸出的下降，在方位角度從0deg到90deg及從270deg到360deg下把槳距角度從θ1朝小槳側的θ3進行補正。伴隨於此，在方位角度從0deg到90deg下，葉片基部的負載從L3減少到L1 (與比較例相比的話，峰值負載上升到L3)的同時，在方位角度從270deg到360deg的期間從L1朝L3增加。葉片基部的負載變化，係在方位角度從0deg到90deg中從0減少到-dL3後，一直增加到0。在方位角度從270deg到360deg下從0增加到dL3後，一直下降到0。在位置於塔影以外的領域(在本實施例是從0deg到90deg及從270deg到360deg，但不限於該領域，而且僅是從0deg到90deg及從270deg到360deg中的其中一方者也不是不可能。)時，藉由與在不考慮本補正的情況(比較例那樣的情況)的槳距角度(在於槳距角度指令基本值加減法運算補正值的情況下，以槳距角度指令基本值所定的值)相比槳距角度更位於小槳側的方式，不使掌握在方位角1周時的發電輸出下降，而且，也可以使葉片基部的負載變化減低。
在圖5及圖6所表示的槳距角度補正手段401下，使槳距角度的補正以滑順的曲線連續地變化，但不限於此，也可以是其他的型態。
圖7係表示變更槳距角度補正手段401的槳距角度的補正的形式，在塔影通過時的一部分的期間把槳距角度補正維持在一定值之例。圖7的橫軸表示方位角度，圖7的縱軸表示葉片槳距角度。圖上方係就葉片槳距角度表示順槳方向。
在圖7，在方位角度從φp1到φ1的期間把槳距角度從θ1朝θ2的動作予以完畢，在方位角度從φ1到 φ2的期間把槳距角度維持在θ2，在方位角度從φ2到φp2的期間使槳距角度從θ2一直變化到θ1。
另一方面，如圖8所表示，也可以設定成沒有停止期間，槳距角度連續地動作。圖8係表示連續地操作槳距角度補正手段401的槳距角度的補正之例。圖8的橫軸表示方位角度，圖8的縱軸表示葉片槳距角度。圖上方係就葉片槳距角度表示順槳方向。於圖8所表示的槳距角度的補正的型態係與於圖5所表示的型態同樣的緣故，省略詳細說明。
也就圖7及圖8之任一情況，在考慮塔影特性而調整槳距角度之方位角(以槳距角度補正結束方位角度演算部404等所定的方位角)之前，開始槳距角度之朝小槳側的變更動作(朝不考慮本補正的槳距角度之復歸動作)。
《補正本案的實施方式1中的槳距角度之方位角度範圍》
以下，說明有關本案的實施方式1中的槳距角度補正手段401補正槳距角度之方位角度範圍。
圖9為表示利用槳距角度補正手段401補正槳距角度的方位角度為葉片間的角度(2片葉片的話，通常是180度，3片葉片的話，通常是120度者為多。)之以下之例的圖。圖9中，把風力發電裝置1具備之複數個葉片2之(最接近的2片)間的方位角度作為φb。本實施例的槳距角度補正手段401係表示把從開始槳距角度的 補正之方位角度φp1到結束槳距角度的補正之方位角度φp2為止的方位角度的範圍予以表示的槳距角度補正範圍(在位置於塔影時調整槳距角之方位角範圍)φp比上述φb還小(φp<φb)之例。在圖9是表示φp比φb還小的範圍的狀態，但例如，可以是φp與φb幾乎一致，或φp是φb的10分之1左右。不是排除φp>φb的情況，但在該情況下，複數片的葉片比通常更同時來到順槳側。考慮發電量等的話，φp與φb至少為同樣程度者為佳，φp<φb成立者更佳。
圖10為表示在圖9所表示的槳距角度補正範圍φp，是包含表示塔的位置之方位角度t的狀態之圖。如圖10，以包含到因本實施例的槳距角度補正手段401所致之槳距角度補正範圍φp的方式，更確實抑制因塔影所致之葉片及傳動系統的振動。而且，槳距角度補正範圍φp的中心方位角度與t一致者亦佳。
圖11係表示在圖9及圖10所表示的槳距角度補正範圍φp的中心方位角度pm不與表示塔的位置的方位角度t一致的情況之例。如圖11所表示，亦可以是pm的方位角度作為比t更小的方位角度補正槳距角度者，圖雖未明確記載，但亦可以是pm作為比t更大的方位角度補正槳距角度者。
《本案的實施方式1中的風力發電裝置1的方式》
以下，說明有關適用本案的實施方式1中的槳距角度 補正手段401之風力發電裝置1的方式。
圖12表示風力發電裝置1的轉子4比塔7更位置在上風處之上風方式之例。而且，圖13係表示風力發電裝置1的轉子4比塔7更配置在下風處之順風方式之例。也在圖12及圖13所表示之兩方式中，是有因為塔導致塔近旁的風被遮擋之塔影特性的影響，使得於葉片及傳動系統發生振動的緣故，本案的實施方式中的槳距角補正手段401也對於任一之方式，具備緩和葉片的負載變化之效果。
《本案的實施方式1中的槳距角度補正手段401的處理》
尚且，在上述為了演算槳距角度補正最大值，說明了利用感測器10的輸出訊號之感測器輸出，但具體方面，作為感測器的選定，舉例有把感測器輸出作為風速、葉片位移量、葉片負載、轉子旋轉速度、發電機旋轉速度、塔傾斜角度或塔負載等。該情況下，以用圖4所已說明的感測器輸出置換成這些的方式，同樣是可以進行控制。
《本案的實施方式1中的塔制振控制的流程》
圖14表示本案的實施方式中的槳距角度補正手段401的流程之其中一例。是把圖4的方塊圖的動態作為流程來說明者。
在步驟S2101，用感測器計測作為槳距角度補正手段401的輸入之資訊，以訊號處理來決定值。在步驟 S2102，決定作為補正槳距角度的對象之葉片2的方位角度。在步驟S2103，從在步驟S2101所決定的感測器輸出、及在步驟S2102所決定的方位角度，決定槳距角度補正最大值。在步驟S2104，根據在步驟S2101所決定的感測器輸出、及在步驟S2102所決定的方位角度，決定槳距角度補正開始方位角度。在步驟S2105，根據在步驟S2101所決定的感測器輸出、及步驟S2102所決定的方位角度，決定槳距角度結束開始方位角度。在步驟S2106，根據步驟2102所決定的方位角度、在步驟2103所決定的槳距角度補正最大值、在步驟2104所決定的槳距角度補正開始方位角度、及在步驟S2105所決定的槳距角度補正結束方位角度，決定依照方位角度的槳距角度補正量。步驟2107，係把在步驟2106所決定的槳距角度補正量，經由加法運算到用可變速控制等所決定出的槳距角度基本指令值的方式，決定槳距角度指令值。處理了以上的步驟後，結束一連串的動作，在下個週期實施同樣的處理。
〔實施例2〕
使用圖15，說明有關被安裝到實施例1中的風力發電裝置1的控制器9，和緩化因塔影所致之葉片負載變化的槳距角補正手段之概略。該槳距角補正手段的補正值被加法運算，葉片2位置在塔7的塔影時的槳距角朝順槳側調整。
圖15表示說明被安裝到本案的實施方式中的 風力發電裝置1的控制器9的槳距角度控制手段的概要之方塊圖。
槳距角度控制手段，係利用槳距角度補正手段401、及加法運算部406所構成。
槳距角度指令基本值θ0，係利用於圖未明確記載的風力發電裝置1的轉子4的旋轉速度、或於圖未明確記載的因應具備在短艙6的適宜位置之發電機的力矩發生狀態而控制槳距角度之可變速控制部，而被決定。
槳距角度補正手段401，係根據感測器輸出與方位角度φ，決定槳距角度補正值dθTS。感測器輸出係於圖未明確記載，但可以是可以檢測葉片2或轉子4的軸的負載變化或振動之感測器。槳距角度補正手段401係於圖未明確記載，但亦可以是基於根據感測器輸出的大小決定槳距角度補正值dθTS之類的比例控制等者，也可以是基於表格等所預先決定的特性者。槳距角度補正值dθTS亦可以是在方位角度φ的適宜期間決定槳距角度補正值dθTS的大小者。
在加法運算部406，對槳距角度指令基本值θ0與槳距角度補正值dθTS進行加法運算，把其值設定到槳距角度指令值θ。經此，在位置於塔影時，比起不考慮本補正的情況下的槳距角度更朝順槳側調整，和緩化葉片基部的負載變化。藉此，可以減低葉片或傳動系統的振動。
《本案的第2實施方式中的槳距角度追加補正手段》
接著，使用圖16至圖25，說明有關本案的第2實施方式的槳距角度追加補正手段500的動作其中一例。
圖16表示說明被安裝到本案的實施方式中的風力發電裝置1的控制器8之槳距角度補正手段401、及以調整葉片的槳距角度的方式使平擺迴旋動差發生之槳距角度追加補正手段500的概要之方塊圖。
槳距角度追加補正手段500，係根據風向ψW、短艙方位ψN、及方位角度φ，決定槳距角度追加補正值dθM。被決定好的槳距角度追加補正值dθM係利用加法運算部506，對槳距角度指令基本值θ0與槳距角度補正值dθTS的加法運算結果之θB做加法運算，以決定作為槳距角度指令值θ。尚且，於圖16所表示的槳距角度補正手段401係與圖15同樣的緣故，省略在此的詳細說明。
圖17為表示本案的第2實施方式之槳距角度追加補正手段500的處理概要之方塊圖。
槳距角度追加補正手段500，係藉由定位誤差演算部501、第2象限槳距角度追加補正值演算部502、第3象限槳距角度補正值演算部503、選擇旗標演算部504、及槳距角度追加補正值選擇部505所構成。
定位誤差演算部501根據風向ψW及短艙方位ψN，決定定位誤差dψ。於圖18表示該處理之其中一例。風向ψW及短艙方位ψN，係例如，用角度表示把絕對的北方向作為基準之方向者，定位誤差dψ亦可以是作為從風向ψW減去短艙方位ψN的結果而被決定者，並不限於。
第2象限槳距角度追加補正值演算部502、及第3象限槳距角度追加補正值演算部503，係根據定位誤差dψ及方位角度φ，分別決定第2象限槳距角度追加補正值dθM2、及第3象限槳距角度追加補正值dθM3。
在此，第2象限或第3象限，係如圖19所表示，表示以方位角度φ所被決定的期間。以下，在本說明書，把葉片2在方位角上位置於頂點時設定為0deg，第1象限係表示方位角度φ從0deg到90deg的期間，第2象限係表示方位角度φ從90deg到180deg的期間，第3象限係表示方位角度φ從180deg到270deg的期間，第4象限係表示方位角度φ從270deg到360deg。
圖20為表示對方位角度φ之第2象限槳距角度追加補正值dθM2、及第3象限槳距角度追加補正值dθM3之其中一例的圖。在圖20所表示之例中，在方位角度φ以180度作為基準的逆時針旋轉的dφM2的期間，調整成第2象限槳距角度追加補正值dθM2的最大值為|dθM2|。而且，在方位角度φ以180度作為基準的順時針方向的dφM3的期間，調整成第3象限槳距角度追加補正值dθM3的最大值為|dθM3|。各個補正值的最大值及期間並不限於此，亦可以是變更方位角度φ的基準、在一部分期間維持最大值的調整型態者。
選擇旗標演算部504，係根據定位誤差dψ，決定選擇旗標。作為其中一例，定位誤差dψ為正，亦即在本實施例中在左迴旋的平擺迴旋為必要的情況下，把0 設定到選擇旗標；定位誤差dψ為負，亦即在本實施例中在右迴旋的平擺迴旋為必要的情況下，把1設定到選擇旗標。與定位誤差的方向(在此的控制上，dψ的符號)對應，在第2象限或是第3象限之任何一個中，與塔影通過時之朝順槳側的調整連續，進行朝順槳側的調整。
槳距角度追加補正值選擇部505，係根據第2象限槳距角度追加補正值dθM2、及第3象限槳距角度追加補正值dθM3、及選擇旗標，演算槳距角度追加補正值dθM。選擇旗標為0的情況下，把第2象限槳距角度追加補正值dθM2設定到槳距角度追加補正值dθM，選擇旗標為1的情況下，把第3象限槳距角度追加補正值dθM3設定到槳距角度追加補正值dθM。
圖21為表示不適用本案的第2實施方式之槳距角度追加補正手段500的情況、及在適用的情況下發生左迴旋動差時的動作概要的圖。圖21的橫軸表示方位角度φ，縱軸分別表示選擇旗標、槳距角度追加補正值dθM、及槳距角度指令值θ。選擇旗標中的圖上方表示為1，槳距角度追加補正值dθM中的圖上方表示為順槳，槳距角度指令值θ中的圖上方表示為順槳。圖21中，在虛線為不實施槳距角度追加補正的情況下，亦即表示沒發生左迴旋的平擺迴旋動差的情況，實線表示實施槳距角度追加補正的情況。在本實施例，在於風向與短艙3的方向產生定位誤差dψ的情況下，朝縮減定位誤差dψ的大小的方向，與朝順槳側的調整連續，進行朝葉片2的順槳側的調 整，使得在透過葉片2於短艙3產生來自風的力。在考慮到塔影的補正或不考慮本補正的情況下的位置，在從順槳側回去之前，以進行連續朝順槳側的調整的方式減少槳距角調整頻度。
為了減輕塔影的影響而加上把葉片2的槳距角度朝順槳方向操作的調整，在與塔影通過時中的朝順槳側的調整不連續的方位角度(例如方位角度90deg或270deg)下的附加了朝順槳方向或是小槳方向的槳距角度操作的情況下，轉子1旋轉中的槳距角度動作為頻繁(具體方面，至少需要方位角度90deg、180deg、及270deg等之3次的槳距角度操作)。更何況為了不使在該轉子旋轉的發電輸出下降，與輸出調整以外的控制相關之在上述3個方位角度的槳距角度操作有必要盡早結束，這是與槳距角度的順槳方向及朝小槳方向之頻繁的調整有關。在槳距角度之頻繁的調整時，於葉片2有發生振動的情況，變得容易連繫到葉片2或轉子軸等的劣化進行等。在本實施例，應迴避這樣的頻繁的調整，執行與塔影通過時之朝順槳側的調整連續進行朝葉片2的順槳側的調整。
在不實施槳距角度追加補正的情況下，用以減低因槳距角度補正手段401所致之塔影導致葉片或傳動系統的振動所為之槳距角度補正，被適用在方位角度φ為180度附近。
相對於此，在發生左迴旋的平擺迴旋動差的情況(實線)下，選擇旗標被設定成0的緣故，第3象限 槳距角度追加補正值dθM3被設定到槳距角度追加補正值dθM。經此，方位角度φ在從180度到270度的期間之第3象限中被調整的槳距角度追加補正值dθM被反映到槳距角度指令值θ，槳距角度指令值θ比起塔近旁在第3象限中被調整到順槳方向的期間增加。
在於圖21所表示之例中，利用在第3象限槳距角度指令值被追加補正到順槳側的方式，轉子從風所受到的推力在第3象限減少，可以使左迴旋的平擺迴旋動差發生。
在圖21之例表示槳距角度指令值θ滑順地變化之例，但不限於此，亦可以是槳距角度指令值θ的變化速度維持一定值者，也可以是槳距角度指令值θ維持一定的值者。
圖22為表示不適用本案的第2實施方式之槳距角度追加補正手段500的情況、及在適用的情況下發生右迴旋動差時的動作概要的圖。圖22的橫軸表示方位角度φ，縱軸分別表示選擇旗標、槳距角度追加補正值dθM、及槳距角度指令值θ。選擇旗標中的圖上方表示為1，槳距角度追加補正值dθM中的圖上方表示為順槳，槳距角度指令值θ中的圖上方表示為順槳。圖22中，在虛線為不實施槳距角度追加補正的情況下，亦即表示沒發生右迴旋的平擺迴旋動差的情況，實線表示實施槳距角度追加補正的情況。也在該情況下，在於風向與短艙3的方向產生定位誤差dψ的情況下，朝縮減定位誤差dψ的大小的 方向，與朝順槳側的調整連續，進行朝葉片2的順槳側的調整，使得在透過葉片2於短艙3產生來自風的力。
在不實施槳距角度追加補正的情況下，用以減低因槳距角度補正手段401所致之塔影導致葉片或傳動系統的振動所為之槳距角度補正，被適用在方位角度φ為180度附近。這個是與圖21同樣。
相對於此，在發生右迴旋的平擺迴旋動差的情況(實線)下，選擇旗標被設定成1的緣故，第2象限槳距角度追加補正值dθM2被設定到槳距角度追加補正值dθM。經此，方位角度φ在從90度到180度的期間之第2象限中被調整的槳距角度追加補正值dθM被反映到槳距角度指令值θ，槳距角度指令值θ比起塔近旁在第2象限中被調整到順槳方向的期間增加。該調整也與塔影通過時之朝順槳側的調整連續，但該情況係比塔影通過時的調整還早進行。
在於圖22所表示之例中，利用在第2象限槳距角度指令值被追加補正到順槳側的方式，以在第2象限減少轉子從風所受到的推力的方式，可以使右迴旋的平擺迴旋動差發生。
在圖22之例表示槳距角度指令值θ滑順地變化之例，但不限於此，亦可以是槳距角度指令值θ的變化速度維持一定值者，也可以是槳距角度指令值θ維持一定的值者。
圖23為表示對定位誤差dψ之第2象限槳距 角度追加補正值最大值|dθM2|、或是第3象限槳距角度追加補正值最大值|dθM3|的關係之其中一例的圖。在圖23之例，對應於定位誤差dψ的大小，加大把第2象限槳距角度追加補正值最大值|dθM2|、或是第3象限槳距角度追加補正值最大值|dθM3|朝順槳側做調整的調整量。特別是，在此是表示具備單調遞增特性者，但不限於此，亦可以是遵循2次曲線等的特性者，也可以是遵循藉由實驗或模擬而預先被決定的表格者。依照於圖23所表示的特性，在第2象限槳距角度追加補正值演算部502、及第3象限槳距角度追加補正值演算部503決定各個的槳距角度追加補正值。
圖24為表示對定位誤差dψ之第2象限槳距角度追加補正期間dφM2、或是第3象限槳距角度追加補正期間dφM3的關係之其中一例的圖。在圖24之例，對應於定位誤差dψ的大小，增長把第2象限槳距角度追加補正期間dφM2、或是第3象限槳距角度追加補正期間dφM3朝順槳側做調整的調整期間。特別是，在此是具備調整期間進行單調遞增的特性者，但不限於此，亦可以是遵循2次曲線等的特性者，也可以是遵循藉由實驗或模擬而預先被決定的表格者。依照於圖24所表示的特性，在第2象限槳距角度追加補正值演算部502、及第3象限槳距角度追加補正值演算部503決定各個的槳距角度追加補正期間。
尚且，於圖23與圖24所表示的控制並非得 要擇一，亦可以合併使用。
圖25為表示本案的第2實施方式之槳距角度追加補正手段500的處理概要之流程。
在步驟S1301，決定定位誤差dψ。繼續在步驟S1302決定第2象限槳距角度追加補正值dθM2。在步驟S1303決定第3象限槳距角度追加補正值dθM3。繼續在步驟S1304，為根據定位誤差dψ的符號之條件判斷處理，若定位誤差dψ為負，則判斷發生右迴旋的平擺迴旋動差，到步驟S1305進行處理，若定位誤差dψ為正，則判斷發生左迴旋的平擺迴旋動差，到步驟S1306進行處理。在步驟S1305，為了使右迴旋的平擺迴旋動差發生，把第2象限槳距角度補正值dθM2設定到槳距角度追加補正值dθM，結束一連串的處理。而且，在步驟S1306，為了使左迴旋的平擺迴旋動差發生，把第3象限槳距角度補正值dθM3設定到槳距角度追加補正值dθM，結束一連串的處理。
根據本實施例，可以緩和因塔影所致之葉片負載及傳動系統負載之急遽的變化，同時可以減低隨槳距角度操作之葉片振動。而且，於平擺(yaw)致動器驅動從風得到必要的動力的緣故，於驅動可以減低必要的電力。
〔實施例3〕
以下，使用圖26至圖29，說明有關與本案相 關係的風力發電裝置的第3實施方式。
本案的第3實施方式的風力發電裝置的概略構成，係與前述的實施方式同樣為在圖1所表示的構成的緣故，省略詳細說明。
圖26為表示被安裝到風力發電裝置1的控制器9之槳距角度控制手段的處理概要之方塊圖。圖26的槳距角度控制手段係於圖未明確記載，但是對以因應具備在短艙6的適宜位置之發電機的旋轉速度與發電機力矩而調整槳距角度之可變速控制所決定的槳距角度指令基本值θ0，經由藉由加法運算部406、及加法運算部1506分別加法運算從槳距角度補正手段401、及槳距角度追加補正手段1500所輸出的值的方式，演算槳距角度指令值θ。
槳距角度補正手段401係為了減低因塔影所發生的葉片或傳動系統的振動，在葉片的方位角度φ為塔近旁的角度中，演算用以把槳距角度朝順槳側進行操作的槳距角度補正值dθTS，是與前述的實施方式同樣的緣故，省略詳細說明。
槳距角度追加補正手段1500，係根據風向ψW、短艙方位ψN、方位角度φ、周邊的風力發電裝置的配置資訊、及周邊的風力發電裝置的風資訊，演算槳距角度追加補正值dθM。
在此，使用圖27說明周邊的風力發電裝置的配置、及周邊的風力發電裝置的風向的資訊之其中一例。風力發電裝置通常不是單機，而是在一個地點設置複數 台，形成風力發電廠。亦即，在著眼於某個風力發電裝置時，在周邊存在有其他的風力發電裝置。在此，著眼於其周邊的風力發電裝置所給與的影響。
圖27係表示從上空看風力發電裝置1與風力發電裝置2被配置在適宜位置的樣子之概略圖。所謂周邊的風力發電裝置的配置資訊，係根據被定義在風力發電裝置1的座標系統Σ1，包含藉由位置向量A所被定義的風力發電裝置2的位置、與風力發電裝置2的短艙方位的資訊。周邊的風力發電裝置的配置資訊係不限於此，亦可以是包含風力發電裝置2之塔的槳距角度、或槳距角度的資訊者。
而且，所謂周邊的風力發電裝置的風資訊，係包含風力發電裝置2的風向ψW2或風速。周邊的風力發電裝置的風資訊，係不限於此，亦可以是包含風的亂流強度、3維的風的方向者。
尚且，在圖27，僅記載2台風力發電裝置，但不受此限，當然也可以是2台以上的配置資訊或風資訊者。
圖28為表示本案的第3實施方式之槳距角度追加補正手段1500的處理概要之方塊圖。
槳距角度追加補正手段1500係藉由定位誤差演算部501、第2象限槳距角度追加補正值演算部1601、第3象限槳距角度補正值演算部1602、選擇旗標演算部504、及槳距角度追加補正值選擇部505所構成。
定位誤差演算部501、選擇旗標演算部504、及槳距角度追加補正值選擇部505，係與表示第2實施方式的圖17同樣的緣故，省略詳細說明。
第2象限槳距角度追加補正值演算部1601、及第3象限槳距角度追加補正值演算部1602，係根據定位誤差dψ、方位角度φ、周邊的風力發電裝置的配置資訊、及周邊的風力發電裝置的風資訊(風向或風速等)，分別決定第2象限槳距角度追加補正值dθM2、及第3象限槳距角度追加補正值dθM3。與第2實施方式相異的點，是增加有第2象限槳距角度追加補正手段1601、與第3象限槳距角度追加補正手段1602的輸入之點。以利用周邊的風力發電裝置的配置資訊與周邊的風力發電裝置的風資訊的方式，在一部分風力發電裝置之成為位置在下風處這樣的關係的風力發電裝置中，從風速或亂流強度有在轉子左右、上下相異的情況，對應這類的條件，決定第2象限槳距角度追加補正值dθM2或第3象限槳距角度追加補正值dθM3。
尚且，第2象限及第3象限係與第2實施方式同樣，為以圖19所表示的方位角度φ所定義者，省略詳細說明。
而且，表示本案的第3實施方式中的槳距角度追加補正手段1500的處理概要之流程，係與表示第2實施方式中的槳距角度追加補正手段500的流程之圖25同樣的緣故，省略詳細說明。
也在本實施例中，可以緩和因塔影所致之葉片負載及傳動系統負載之急遽的變化，同時可以減低隨槳距角度操作之葉片振動。而且，於平擺(yaw)致動器驅動方面從風得到必要的動力的緣故，於驅動方面可以減低必要的電力。
而且，以利用周邊的風力發電裝置的配置資訊與周邊的風力發電裝置的風資訊的方式，在一部分風力發電裝置之成為位置在下風處這樣的關係的風力發電裝置中，比起風速或亂流強度有在轉子左右、上下相異的情況可以更正確地進行控制。
〔實施例4〕
以下，使用圖29至圖33，說明有關與本案相關係的風力發電裝置的第4實施方式。
本案的第4實施方式的風力發電裝置的概略構成，係與前述的實施方式同樣為在圖1所表示的構成的緣故，省略詳細說明。
被安裝到風力發電裝置1的控制器9之槳距角度控制手段的處理概要，係與第2實施方式的槳距角度控制手段的處理概要同樣，也與圖15所表示的方塊圖同樣的緣故，省略詳細說明。
第2實施方式與第4實施方式相違的是，相當於圖16所表示的槳距角度追加補正手段500的處理內容之處。圖29為表示與本案的第4實施方式有關之槳距 角度追加補正手段2500的處理概要之方塊圖。
有關第4實施方式的槳距角度追加補正手段2500，係藉由定位誤差演算部501、第2象限槳距角度追加補正值演算部502、第3象限槳距角度補正值演算部503、第1象限槳距角度補正值演算部1701、第4象限槳距角度追加補正值演算部1702、選擇旗標演算部504、及槳距角度追加補正值選擇部1703所構成。
定位誤差演算部501、第2象限槳距角度追加補正值演算部502、第3象限槳距角度追加補正值演算部503、及選擇旗標演算部504，係與表示第2實施方式的圖17同樣的緣故，省略詳細說明。
在與第4實施方式有關係的槳距角度追加補正手段2500，為了使平擺迴旋動差發生，加上在第2象限及第3象限的槳距角度的追加補正，更進一步藉由附加在第1象限及第4象限的槳距角度的追加補正的方式，使平擺迴旋動差發生。
第1象限槳距角度追加補正值演算部1701、及第4象限槳距角度追加補正值演算部1702，係與第2象限槳距角度追加補正值演算部502、及第3象限槳距角度追加補正值演算部1702同樣，根據定位誤差dψ及方位角度φ，分別決定第1象限槳距角度追加補正值dθM1、及第4象限槳距角度追加補正值dθM4。
於圖30，表示與第2象限槳距角度追加補正值dθM2、第3象限槳距角度追加補正值dθM3、第1象限 槳距角度追加補正值dθM1、及第4象限槳距角度追加補正值dθM4、的方位角度φ相對的關係之其中一例。圖30的橫軸係表示方位角度φ，縱軸係分別表示第2象限槳距角度追加補正值dθM2、第3象限槳距角度追加補正值dθM3、第1象限槳距角度追加補正值dθM1、及第4象限槳距角度追加補正值dθM4。有關各象限的槳距角度追加補正值dθM1~dθM4，圖上方表示順槳側，下方表示小槳側。
圖30中的第2象限槳距角度追加補正值dθM2、第3象限槳距角度追加補正值dθM3，係與於有關第2實施方式的圖20所表示者同樣的緣故，省略詳細說明。
與在第2實施方式說明了第2象限槳距角度追加補正值dθM2、第3象限槳距角度追加補正值dθM3同樣，第1象限槳距角度追加補正值演算部1701係根據定位誤差dψ使第1象限槳距角度追加補正值dθM1的補正最大值|dθM1|、及補正期間dφM1發生變化。與第2實施方式相異的點，是第1象限槳距角度追加補正值dθM1係把槳距角度的追加補正不操作到順槳側而是操作到小槳側。在圖30之例，因應方位角度φ使第1象限槳距角度追加補正值dθM1在第1象限滑順地變化，但不限於此，亦可以是第1象限槳距角度追加補正值dθM1以一定速度變化，或具備維持一定的值的期間者。
第4象限槳距角度追加補正值演算部1702係根據定位誤差dψ使第4象限槳距角度追加補正值dθM4的 補正最大值|dθM4|、及補正期間dφM4變化。與第2實施方式相異的點，是第4象限槳距角度追加補正值dθM4係把槳距角度的追加補正不操作到順槳側而是操作到小槳側。在圖30之例，因應方位角度φ使第4象限槳距角度追加補正值dθM4在第4象限滑順地變化，但不限於此，亦可以是第4象限槳距角度追加補正值dθM4以一定速度變化，或具備維持一定的值的期間者。
圖31係表示，經由與第4實施方式有關係的槳距角度追加補正手段2500，使左迴旋的平擺迴旋動差發生的情況的槳距角度追加補正的其中一例。在此，於在第2象限進行朝順槳側的調整時，位置在第4象限的葉片2係朝小槳側進行調整。
圖31的橫軸表示方位角度φ，縱軸係從圖上方，表示選擇旗標、槳距角度追加補正值dθM、及槳距角度指令值θ。從圖上方，就選擇旗標，圖上方表示為1(右迴旋)，就槳距角度追加補正值dθM，圖上方表示為順槳側，就槳距角度指令值θ，圖上方表示為順槳側。而且，虛線為表示是不適用槳距角度追加補正手段2500的情況，實線表示適用槳距角度追加補正手段2500的情況。
在不適用第4實施方式有關係的槳距角度追加補正手段2500的情況下，不實施槳距角度追加補正的緣故，方位角度φ在180度附近把槳距角度指令值θ操作到順槳側，減低因塔影所致之葉片或傳動系統的振動。相 對於此，在適用與第3實施方式有關係的槳距角度追加補正手段2500的情況下，選擇旗標被決定為0(左迴旋)，對應於此，槳距角度追加補正值dθM，係選擇於圖30所表示的第3象限槳距角度追加補正值dθM3與第1象限槳距角度追加補正值dθM1，分別在第3象限朝順槳側、在第1象限朝小槳側做調整。藉由利用槳距角度追加補正值dθM而被補正的方式，槳距角度指令值θ係在第3象限變化到順槳側，亦即追加到減低塔影的影響之槳距角度補正而朝順槳側進行補正，在第1象限變化到小槳側。以在第3象限朝順槳側進行補正的方式，轉子減少因在第3象限所受到的風所致之推力的同時，以在第1象限朝小槳側進行補正的方式，藉由轉子增加因在第4象限所受到的風所致之推力的方式，可以使左迴旋的平擺迴旋動差發生，而且，也可以期待發電量的增加。
圖32係表示，經由與第4實施方式有關係的槳距角度追加補正手段2500，使右迴旋的平擺迴旋動差發生的情況的槳距角度追加補正的其中一例。圖32的橫軸表示方位角度φ，縱軸係從圖上方，表示選擇旗標、槳距角度追加補正值dθM、及槳距角度指令值θ。從圖上方，就選擇旗標，圖上方表示為1(右迴旋)，就槳距角度追加補正值dθM，圖上方表示為順槳側，就槳距角度指令值θ，圖上方表示為順槳側。而且，虛線為表示是不適用槳距角度追加補正手段401的情況，實線表示適用槳距角度追加補正手段2500的情況。在此，於在第3象限進 行朝順槳側的調整時，位置在第1象限的葉片2係朝小槳側進行調整。
在不適用第4實施方式有關係的槳距角度追加補正手段2500的情況下，不實施槳距角度追加補正的緣故，方位角度φ在180度附近把槳距角度指令值θ操作到順槳側，減低因塔影所致之葉片或傳動系統的振動。相對於此，在適用與第4實施方式有關係的槳距角度追加補正手段2500的情況下，選擇旗標被決定為1(右迴旋)，對應於此，槳距角度追加補正值dθM，係選擇於圖30所表示的第2象限槳距角度追加補正值dθM2與第4象限槳距角度追加補正值dθM4，分別在第2象限朝順槳側、在第4象限朝小槳側做調整。藉由利用槳距角度追加補正值dθM而被補正的方式，槳距角度指令值θ係在第2象限變化到順槳側，亦即追加到減低塔影的影響之槳距角度補正而朝順槳側進行補正，在第4象限變化到小槳側。以在第2象限朝順槳側進行補正的方式，轉子減少因在第2象限所受到的風所致之推力的同時，以在第4象限朝小槳側進行補正的方式，藉由轉子增加因在第4象限所受到的風所致之推力的方式，可以使右迴旋的平擺迴旋動差發生。
圖33為表示本案的第4實施方式之槳距角度追加補正手段2500的處理概要之流程。
在步驟S2201，決定定位誤差dψ。繼續在步驟S2202決定第2象限槳距角度追加補正值dθM2。在步驟S2203決定第3象限槳距角度追加補正值dθM3。在步驟 S2204決定第1象限槳距角度追加補正值dθM1。在步驟S2205決定第4象限槳距角度追加補正值dθM4。繼續在步驟S2206，為根據定位誤差dψ的符號之條件判斷處理，若定位誤差dψ為負，則判斷發生右迴旋的平擺迴旋動差，到步驟S2207進行處理，若定位誤差dψ為正，則判斷發生左迴旋的平擺迴旋動差，到步驟S2208進行處理。在步驟S2207，為了使右迴旋的平擺迴旋動差發生，使用第2象限槳距角度補正值dθM2及第4象限槳距角度補正值dθM4雙方，設定到槳距角度追加補正值dθM，結束一連串的處理。而且，在步驟S2208，判斷發生左迴旋的平擺迴旋動差，使用第3象限槳距角度補正值dθM3與第1象限槳距角度補正值dθM1雙方，設定到槳距角度追加補正值dθM，結束一連串的處理。
尚且，本案所請求的範圍不限於上述，適用的風力發電裝置，亦可以是塔被設置在地面或是海底的著床式的風力發電裝置，也可以是被設置在浮在海域之地基部分之浮動式的風力發電裝置。

Claims (15)

  1. 一種控制風力發電裝置的方法，該風力發電裝置具有調整受風而旋轉的葉片、以及支撐前述葉片的負載的塔，且可以調整前述葉片的槳距角；其特徵為具備：把前述葉片位置在前述塔的塔影時的前述槳距角，朝順槳側做調整之控制手段。
  2. 如請求項1之控制風力發電裝置的方法，其中，在位置到前述塔影以外的地方時，前述槳距角朝小槳側做調整。
  3. 如請求項2之控制風力發電裝置的方法，其中，前述葉片在方位角上把葉片位置在頂點時作為0deg時，前述葉片在方位角上位置在0deg~90deg或是270deg~360deg時，前述槳距角朝小槳側做調整。
  4. 如請求項1至3中任一項之控制風力發電裝置的方法，其中，在位置到前述塔影時調整的前述槳距角之方位角的範圍，為複數個前述葉片間的方位角以下。
  5. 如請求項1至3中任一項之控制風力發電裝置的方法，其中，前述葉片在位置到前述塔的塔影時，調整前述槳距角的速度為最大間距速度。
  6. 如請求項1至3中任一項之控制風力發電裝置的方法，其中，考慮前述葉片所旋轉的速度及槳距角變化所需要的時 間，在前述葉片將要位置到塔影之前，開始做朝前述槳距角的順槳側之調整。
  7. 如請求項1至3中任一項之控制風力發電裝置的方法，其中，更進一步具備感測器；因應該感測器輸出及前述葉片的方位角決定調整前述槳距角的範圍。
  8. 如請求項1至3中任一項之控制風力發電裝置的方法，其中，到結束前述槳距角的調整的方位角之前，前述槳距角朝小槳側變更。
  9. 如請求項1至3中任一項之控制風力發電裝置的方法，其中，具備把前述葉片支撐成可旋轉的同時，對前述塔支撐成可旋轉的短艙；連續進行位置在塔影時的前述葉片之朝順槳側的調整、以及朝減少在風向與前述短艙的方向所產生的定位誤差的方向之如於前述短艙產生來自風的力那般朝前述葉片的順槳側的調整。
  10. 如請求項9之控制風力發電裝置的方法，其中，在前述葉片在方位角上把葉片位置在頂點時作為0deg時，前述方位角度把從0deg到90deg中的前述葉片的位置作為第1象限， 前述方位角度把從90deg到180deg中的前述葉片的位置作為第2象限，前述方位角度把從180deg到270deg中的前述葉片的位置作為第3象限，前述方位角度把從270deg到360deg中的前述葉片的位置作為第4象限的情況下，因應前述定位誤差的方向而在前述第2象限或是前述第3象限之任何一個中進行朝前述順槳側的調整。
  11. 如請求項10之控制風力發電裝置的方法，其中，根據設置在該風力發電裝置的周邊之其他的風力發電裝置的配置、及前述其他的風力發電裝置中的風向，在前述第2象限或是前述第3象限之任何一個中進行朝前述順槳側的調整。
  12. 如請求項10之控制風力發電裝置的方法，其中，因應前述定位誤差的大小，增大把前述第2象限或是前述第3象限的槳距角朝前述順槳側做調整的調整量。
  13. 如請求項10之控制風力發電裝置的方法，其中，因應前述定位誤差的大小，延長把前述第2象限或是前述第3象限中的槳距角朝前述順槳側做調整的調整期間。
  14. 如請求項10之控制風力發電裝置的方法，其中，前述葉片設有複數個，同時複數個該葉片的槳距角係獨立且可以調整；於在前述第2象限進行朝前述順槳側的調整時，位置 在前述第4象限的前述葉片係朝小槳側進行調整。
  15. 如請求項10之控制風力發電裝置的方法，其中，前述葉片設有複數個，同時複數個該葉片的槳距角係獨立且可以調整；於在前述第3象限進行朝前述順槳側的調整時，位置在前述第1象限的前述葉片係朝小槳側進行調整。
TW104136486A 2014-11-06 2015-11-05 Method of controlling a wind power generation device TWI626370B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014225700A JP6457783B2 (ja) 2014-11-06 2014-11-06 風力発電装置
JP2014237274A JP6430221B2 (ja) 2014-11-25 2014-11-25 風力発電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201623786A TW201623786A (zh) 2016-07-01
TWI626370B true TWI626370B (zh) 2018-06-11

Family

ID=55803001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104136486A TWI626370B (zh) 2014-11-06 2015-11-05 Method of controlling a wind power generation device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015221775A1 (zh)
TW (1) TWI626370B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103384764A (zh) * 2010-12-21 2013-11-06 维斯塔斯风力系统集团公司 风轮机的控制方法
TW201428179A (zh) * 2012-09-28 2014-07-16 Hitachi Ltd 風力發電系統

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4064900B2 (ja) 2003-09-10 2008-03-19 三菱重工業株式会社 ブレードピッチ角度制御装置及び風力発電装置
CN102203412B (zh) 2010-01-27 2014-01-01 三菱重工业株式会社 风力发电装置及风力发电装置的偏航回转控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103384764A (zh) * 2010-12-21 2013-11-06 维斯塔斯风力系统集团公司 风轮机的控制方法
TW201428179A (zh) * 2012-09-28 2014-07-16 Hitachi Ltd 風力發電系統

Also Published As

Publication number Publication date
TW201623786A (zh) 2016-07-01
DE102015221775A1 (de) 2016-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6506664B2 (ja) 風力発電システムまたは風力発電システムの制御方法
KR101428412B1 (ko) 풍력 발전 시스템
TW201809460A (zh) 風力發電系統
JP2019183802A (ja) 風力発電システム
US20220325695A1 (en) Method for controlling an offshore floating tower wind turbine, and control system and wind turbine that use the method
WO2014102956A1 (ja) 浮体式風力発電装置の制御方法及び制御装置、並びに浮体式風力発電装置
JP6756489B2 (ja) 風力発電装置の制御方法
KR102018579B1 (ko) 풍력터빈 제어시스템의 피치제어기
JP6388759B2 (ja) 浮体式風力発電装置
JP2016160878A (ja) 風力発電設備及び風力発電設備の制御方法
TWI655364B (zh) Wind power generation system or operation method of wind power generation system
JP5550501B2 (ja) 水平軸風車
TWI626370B (zh) Method of controlling a wind power generation device
JP5097729B2 (ja) 水平軸風車
CN103174589B (zh) 用于控制风力涡轮机的方法
JP6457783B2 (ja) 風力発電装置
JP2017180153A (ja) 風力発電装置またはウィンドファーム
JP6920932B2 (ja) 風力発電装置
JP2020148092A (ja) 風力発電装置、風力発電装置の制御方法
JP6430221B2 (ja) 風力発電装置
JP4340496B2 (ja) 水平軸風車及びその制御方法
JP4494813B2 (ja) 水平軸風車及びその制御方法
EP4341552A1 (en) Enhanced wake mixing for floating wind turbines
WO2019187553A1 (ja) 風力発電システム
JP6436808B2 (ja) 風力発電装置とその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees