WO2012124023A1 - 翼ピッチ制御装置、風力発電装置、及び翼ピッチ制御方法 - Google Patents

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WO2012124023A1
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load
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pitch
wind
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Inventor
百恵 長崎
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三菱重工業株式会社
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    • 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
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a blade pitch control device, a wind power generator, and a blade pitch control method.
  • the wind turbine generator reduces the load (for example, blade root load and moment) generated at the root of the blade to protect the equipment by the pitch motion of the blade considering the wind speed distribution (wind shear) and the wind direction.
  • load for example, blade root load and moment
  • wind speed distribution wind shear
  • wind direction the wind direction distribution
  • independent pitch control is possible in which the pitch angle of a plurality of blades is controlled independently.
  • Patent Document 1 discloses that the wind power generator has an output corresponding to the rated output of the generator and the rated rotational speed of the rotor. It describes that a limiter is provided that limits the setting range of the pitch angle command value based on the magnitude relationship between the setting value and the rotational speed setting value.
  • the pitch angle cannot be changed unless it is within the range of the limit value provided for the pitch angle command value. Therefore, for example, in the calculation of applying extreme wind shear (for example, extreme wind shear assumed to blow once every 50 years) in the horizontal direction or vertical direction of the wind turbine generator, the change in the pitch angle within the above limit value range. In this case, the load may not be reduced. Note that if the pitch command limit value is widened, the blade pitch is always driven with a wide fluctuation range, which is not preferable because it may apply more load than necessary to the pitch angle driving device. In particular, when the pitch angle is controlled by the pressure of the hydraulic oil, the temperature of the hydraulic oil may be excessively increased beyond an allowable value.
  • An object of the present invention is to provide a blade pitch control device, a wind power generation device, and a blade pitch control method capable of sufficiently reducing a load generated on a blade even with respect to a wind speed distribution generated when the blade is received.
  • the blade pitch control device, the wind power generator, and the blade pitch control method of the present invention employ the following means.
  • the blade pitch control device is a blade pitch control device for a wind turbine generator that generates electric power by rotation of a rotor to which a plurality of blades whose pitch angles can be controlled independently are connected.
  • a pitch angle control means for outputting a command value indicating the amount of change in the pitch angle, an actuator for changing the pitch angle based on the command value output from the pitch angle control means, and a load generated on the blade
  • the command value corresponding to the load is output within a predetermined limit value, and the load or the value based on the load is the value Only if more than value, and outputs the command value corresponding to ⁇ heavy exceed the limit value.
  • the wind power generator generates power by the rotation of a rotor to which a plurality of blades whose pitch angles can be controlled independently are connected.
  • the wind power generator includes a pitch angle control unit that outputs a command value indicating a change amount of the blade pitch angle, and an actuator that changes the pitch angle of the blade based on the command value output from the pitch angle control unit.
  • measuring means for measuring a load generated on the wing.
  • the load generated on the blade measured by the measuring means is, for example, a blade root load or moment generated on the root of the blade. Since the wing receives a wind, a load is generated at the base of the wing. Therefore, it is necessary to reduce the load in order to protect the equipment.
  • the devices to be protected are, for example, a nacelle base plate, a front frame, and a wing.
  • the command value indicating the change amount of the pitch angle is provided with a limit value in order to prevent an unnecessary load on the pitch angle driving device.
  • the pitch angle control means is preset with a set value indicating that the wind received by the wind turbine generator is a biased wind speed distribution, and the load measured by the measuring means or a value based on the load is within the set value.
  • the command value corresponding to the load is output within a predetermined limit value, and the command value corresponding to the load exceeding the limit value only when the load or a value based on the load exceeds a set value Is output.
  • the value based on the load is, for example, a value obtained by coordinate-converting the load from three axes to two axes when the wind turbine generator has three blades, and a command calculated by the pitch angle control means based on the load. Values, load differences on different wings, etc. For this reason, the set value differs depending on the load, the value obtained by coordinate transformation of the load, the command value calculated by the pitch angle control means based on the load, the load difference between different blades, and the like.
  • the present invention leaves a limit value for the amount of change in the pitch angle, and imposes an excessive load on the blade pitch angle driving device below the normal wind speed (for example, the rated wind speed) or in the wind speed distribution caused thereby.
  • the load generated on the blade can be sufficiently reduced even with respect to the wind speed distribution that occurs when the wind speed is strong and the wind speed is higher than the rated wind speed.
  • the pitch angle control unit relaxes the limit value only when the load measured by the measurement unit or a value based on the load exceeds the set value, thereby reducing the limit value. It is preferable to output the command value that has exceeded.
  • the above configuration is such that the pitch angle control means gains corresponding to the load or a value based on the load only when the load measured by the measuring means or a value based on the load exceeds the set value. It is preferable that the command value exceeding the limit value is output by adding the value to the command value.
  • the pitch angle control unit is configured so that the load or the value based on the load and the set value are only measured when the load measured by the measuring unit or the value based on the load exceeds the set value.
  • the command value exceeding the limit value is output by adding an increment of the change amount of the pitch angle corresponding to the difference to the command value.
  • the actuator is an actuator that changes the pitch angle by hydraulic pressure.
  • the command value indicating the change amount of the pitch angle exceeding the limit value is output.
  • the load generated on the blades can be sufficiently reduced with respect to the wind speed distribution generated when receiving strong wind without causing a temperature rise.
  • the wind power generator according to the present invention includes a plurality of blades whose pitch angles can be independently controlled, and the blade pitch control device described above.
  • the blade pitch control method is a pitch angle control means for generating electric power by rotation of a rotor to which a plurality of blades are independently connected, and outputting a command value indicating the change amount of the pitch angle
  • a blade pitch control method for a wind turbine generator comprising: an actuator for changing the pitch angle based on the command value output from the pitch angle control means; and a measurement means for measuring a load generated on the blade.
  • a setting value indicating that the wind received by the wind power generator is a biased wind speed distribution is set in advance, and the load measured by the measuring unit or a value based on the load is within the set value
  • the command value corresponding to the load is output within a predetermined limit value, and only when the load or the value based on the load exceeds the set value, the limit value is exceeded and the load is determined. in front And outputs the command value.
  • a blade having a normal wind speed and a wind speed distribution generated by the driving device having a pitch angle of the blade are not subjected to a load more than necessary and the wind speed distribution generated when a strong wind is received is also applied to the blade.
  • FIG. 1 is an external view of a wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the structure which concerns on control of the pitch angle of the blade
  • (A) shows the pitch angle command values of the d-axis and q-axis when the conventional independent pitch control is executed, and (B) shows the d-axis and q-axis when the independent pitch control according to the first embodiment is executed.
  • (A) shows the 3-axis pitch angle command value when the conventional independent pitch control is executed, and (B) shows the 3-axis pitch angle command value when the independent pitch control according to the first embodiment is executed.
  • FIG. 1 is an external view of a wind turbine generator 10 according to the first embodiment.
  • a wind power generator 10 shown in FIG. 1 includes a support column 14 standing on a foundation 12, a nacelle 16 installed at the upper end of the support column 14, and a rotor provided on the nacelle 16 so as to be rotatable about a substantially horizontal axis. 18.
  • a plurality of (three in the first embodiment) blades 20 are attached to the rotor 18 in a radial pattern around the rotation axis. Thereby, the force of the wind striking the blades 20 from the rotation axis direction of the rotor 18 is converted into power for rotating the rotor 18 around the rotation axis, and the power is converted into electric power by a generator (not shown).
  • the blades 20 are connected to the rotor 18 so as to be rotatable with respect to the wind direction, and the pitch angles of the blades 20 can be independently controlled.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration related to the control of the pitch angle of the blade 20 according to the first embodiment.
  • hydraulic pressure is used as an example in order to individually control the pitch angle of the blades 20.
  • the nacelle 16 includes an oil tank 42 and a hydraulic pump 44.
  • the rotor 18 includes an electromagnetic proportional directional flow control valve 46 and a hydraulic cylinder 48 corresponding to each blade 20 so that the pitch angle of each blade 20 can be controlled independently.
  • the oil tank 42, the hydraulic pump 44, the electromagnetic proportional directional flow control valve 46, and the hydraulic cylinder 48 are connected by a hydraulic pipe 50.
  • hydraulic oil is stored in the oil tank 42.
  • the hydraulic oil is sucked and boosted by the hydraulic pump 44, passes through the hydraulic piping 50, passes through the rotary joint 52 and the distribution block 54, and is provided with an electromagnetic proportional directional flow control valve 46 and a hydraulic cylinder 48 provided for each blade 20. Supplied to.
  • the rotary joint 52 connects the hydraulic piping 50 on the nacelle 16 (fixed portion) side and the hydraulic piping 50 on the rotor 18 (rotating portion) side, and the distribution block 54 distributes the hydraulic oil to each electromagnetic proportional directional flow control valve 46. .
  • the wind power generator 10 includes a main control unit 60 that controls the entire wind power generator 10.
  • the main control unit 60 includes a pitch angle control unit 62 that generates a pitch angle command value for controlling the pitch angle of each blade 20 and a generator output control that generates an output command value for controlling the output of the generator.
  • the unit 64 is provided.
  • the pitch angle control unit 62 is provided in the rotor 18, and the generator output control unit 64 is provided in the nacelle 16.
  • the pitch angle command value corresponding to the corresponding blade 20 is transmitted from the pitch angle control unit 62 to the electromagnetic proportional direction flow control valve 46.
  • the electromagnetic proportional directional flow control valve 46 controls the flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 48 in order to change the pitch angle of the blade 20 according to the received pitch angle command value.
  • the hydraulic cylinder 48 is connected to the blade 20 and is driven to change the pitch angle of the blade 20.
  • the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 48 presses the piston left or right depending on the hydraulic flow path and flow rate set by the electromagnetic proportional directional flow control valve 46.
  • the blade 20 connected to the piston rod 49 of the hydraulic cylinder 48 rotates according to the moving direction of the piston and is controlled to a pitch angle according to the pitch angle command value.
  • the wind turbine generator 10 is configured to measure the load that is generated on each blade 20 (load generated at the root of the blade 20 as an example, hereinafter referred to as “blade root load”).
  • a unit 66 (for example, means for performing load measurement by strain measurement using an optical fiber sensor) is provided.
  • the blade root load for each blade 20 measured by the load measuring unit 66 is transmitted to the pitch angle control unit 62.
  • the pitch angle control unit 62 generates a pitch angle command value using the received blade root load for each blade 20.
  • the wind turbine generator 10 is capable of independent pitch control.
  • the independent pitch control is control for reducing fluctuations in blade root load and blade root load by the pitch operation of the blade 20 in consideration of the wind speed distribution (wind shear) and the wind direction of the entire rotor surface with respect to the wind power generator 10.
  • the wind speed distribution is expressed by the logarithmic law, and generally the wind speed above the ground is faster. Therefore, the blade root load generated in the rotating blade 20 periodically changes depending on the rotational position during one rotation of the rotor 18, and the blade 20 has the largest blade when passing through the apex of the wind power generator 10. A root load is generated.
  • the entire rotor surface does not receive a uniform wind speed, and the blade root load generated on each blade 20 varies depending on the wind direction. Therefore, by converting the blade root load of each of the three blades 20 measured by the load measuring unit 66 from the rotating coordinate system to the stationary coordinate system, and further from the three axes to the two axes, as shown in FIG.
  • the wind energy received by the entire 10 rotor surfaces is represented by two axes (d-axis and q-axis) of the stationary coordinate system.
  • the d-axis and the q-axis are axes indicating a plane perpendicular to the rotation axis of the blade 20, for example, an axis substantially parallel to the support post 14 is defined as a d-axis, and an axis perpendicular to the d-axis is defined as a q-axis.
  • pitch angle command value for each blade 20 which reduces a blade root load by independent pitch control is produced
  • An upper limit value and a lower limit value (hereinafter referred to as “pitch command limit value”) are set for the pitch angle command value generated by the independent pitch control.
  • This pitch command limit value changes according to the output of the generator and the collective pitch angle (pitch angle for simultaneously changing the pitch angle of each blade 20 by the same amount in order to keep the rotation of the rotor 18 at the rated rotation).
  • FIG. 4 shows various states of the wind according to the logarithm law that the wind power generator 10 receives.
  • the wind speed indicated by the arrow indicates that the wind speed is faster as the length of the arrow is longer.
  • FIG. 4A shows a positive d-axis load (the direction of the arrow with the d axis as the central axis, that is, the direction in which the wind power generator 10 is tilted backward in the clockwise direction, specifically in the horizontal direction).
  • the wind distribution with respect to the wind power generator 10 when it occurs is shown.
  • FIG. 4B shows a case where a negative d-axis load (the direction opposite to the arrow with the d axis as the central axis, specifically, the direction in which the wind power generator 10 is tilted forward) occurs.
  • the wind distribution with respect to the wind power generator 10 is shown.
  • FIG. 4C shows the wind distribution with respect to the wind turbine generator 10 when a positive q-axis load (the direction of the arrow with the q axis as the central axis, ie, clockwise with respect to the vertical direction) occurs. ing.
  • the d-axis load tends to occur on the plus side due to the logarithm law of the wind speed, and the q-axis load tends to occur on the minus side depending on the mounting position of the rotor 18 and the like.
  • the pitch command limit value is set in consideration of the above-mentioned tendency of the d-axis load and the q-axis load.
  • the positive direction of the d-axis load, the negative direction of the d-axis load, the positive direction of the q-axis load, and q They may all differ in the negative direction of the axial load, or may be the same in the negative direction and the positive direction of each axis, but may differ in the d axis and the q axis.
  • the pitch angle command value is large due to the pitch command limit value.
  • the load is limited and a sufficient load reduction effect may not be obtained. Therefore, in order to obtain a sufficient load reduction effect, if the width of the pitch command limit value is widened, the pitch of the blades 20 is always driven with a wide fluctuation range, and a load more than necessary for the pitch angle driving device. May be undesirable.
  • the pitch angle is controlled by the pressure of the hydraulic oil as in the wind power generator 10 according to the first embodiment, the temperature of the hydraulic oil may be excessively increased beyond an allowable value.
  • the pitch angle control unit 62 is a case where independent pitch control is performed, and when the blade root load is within a preset setting value, the blade root load is within the pitch command limit value. A corresponding pitch angle command value is output, and only when the blade root load exceeds the set value, a pitch angle command value corresponding to the blade root load is output exceeding the pitch command limit value.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the pitch angle control unit 62 according to the first embodiment.
  • the pitch angle control unit 62 includes a 3-axis-2 axis conversion unit 70, a pitch angle command value calculation unit 72, a pitch angle restriction unit 78, and a 2-axis-3 axis conversion unit 80.
  • the triaxial to biaxial conversion unit 70 receives the blade root loads (blade root loads A, B, C) for each blade 20 measured by the load measuring unit 66, and calculates the blade root loads A, B, C.
  • the d-axis load and the q-axis load in the stationary coordinate system indicated by the d-axis and the q-axis described above are converted.
  • the d-axis load and the q-axis load after conversion by the 3-axis-2 axis conversion unit 70 are output to the pitch angle command value calculation unit 72, respectively.
  • the pitch angle command value calculation unit 72 performs a pitch for each d-axis load or q-axis load by a control algorithm (for example, PI control) for reducing the blade root load based on the input d-axis load or q-axis load. A corner command value is generated.
  • a control algorithm for example, PI control
  • the pitch angle limiter 78 limits the pitch angle command value input from the pitch angle command value calculator 72 with the input pitch command limit value, and outputs the limit to the 2-axis-3 axis converter 80.
  • the pitch command limit value is a limit value calculation unit 82A that calculates a pitch command limit value based on the output of the generator with reference to a predetermined pitch angle change width, and a pitch command based on the collective pitch angle. It is determined by a limit value calculation unit 82B that calculates the limit value. The pitch command limit value determined by the limit value calculation units 82A and 82B is output to the pitch angle limit unit 78.
  • the pitch command limit value has an upper limit value and a lower limit value.
  • the upper limit value is the maximum value when the pitch angle is changed in the positive direction of the d-axis and the q-axis.
  • the lower limit value is the maximum value when the pitch angle is changed in the negative direction of the d-axis and the q-axis.
  • the 2-axis to 3-axis conversion unit 80 converts the input pitch angle command values into pitch angle command values A, B, and C corresponding to the blades 20 and outputs them.
  • the pitch angle control unit 62 then outputs the pitch angle command values A, B, and C calculated based on the d-axis load and the q-axis load to the corresponding electromagnetic proportional directional flow control valves 46.
  • the pitch angle control unit 62 exceeds the pitch command limit value and outputs a pitch angle command value corresponding to the blade root load. Is provided.
  • the maximum value relaxation unit 84 and the minimum value relaxation unit 86 are set in advance with setting values indicating that the wind received by the wind power generator 10 is a biased wind speed distribution.
  • the pitch angle command value generated by the pitch angle command value calculation unit 72 is input to the maximum value relaxation unit 84 and the minimum value relaxation unit 86.
  • the maximum value relaxation unit 84 and the minimum value relaxation unit 86 determine whether or not the input pitch angle command value is within the set value.
  • the maximum value relaxation unit 84 and the minimum value relaxation unit 86 relax the pitch angle limit value input from the limit value calculation unit 82B only when the pitch angle command value exceeds the set value. That is, the maximum value relaxation unit 84 relaxes the upper limit value of the pitch angle limit value only when the pitch angle command value exceeds a positive set value, and the minimum value relaxation unit 86 has a negative pitch angle command value. When the set value is exceeded, the lower limit value of the pitch angle limit value is relaxed.
  • the set values may be different in the positive direction of the d-axis, the negative direction of the d-axis, the positive direction of the q-axis, and the negative direction of the q-axis, or all or part of them may be the same.
  • the relaxation of the pitch angle limit value does not set an upper limit value and a lower limit value for the pitch angle limit value, that is, does not set a limit for the pitch angle command value, or sets an upper limit value and a lower limit value for the pitch angle limit value. It means expanding to other predetermined upper limit value and lower limit value.
  • FIG. 6 (A) shows temporal changes in triaxial blade root loads A, B, and C when conventional independent pitch control is executed.
  • FIG. 6 (B) shows the independent pitch control according to the first embodiment. The time change of the triaxial blade root load A, B, C in the case of execution is shown. In both FIGS. 6A and 6B, the blade root loads A, B, and C increase during about 7 to 15 seconds.
  • the calculated q-axis pitch angle command value may exceed the pitch command limit value as the q-axis blade root load becomes excessive. Yes.
  • the pitch angle command value exceeding the pitch command limit value is limited by the upper limit value of the pitch command limit value (between about 7 to 16 seconds).
  • the independent pitch control according to the first embodiment shown in FIG. 7B only when the q-axis blade root load becomes excessive and the pitch angle command value exceeds the set value (about 9 to 13 seconds). ), A pitch angle command value exceeding the pitch command limit value is output.
  • the pitch angle command value is again limited by the pitch command limit value.
  • FIGS. 7A and 7B show three-axis pitch angle command values A, B, and C calculated based on the d-axis and q-axis pitch angle command values shown in FIGS. 7A and 7B. Indicates.
  • FIG. 8A shows the triaxial pitch angle command values A, B, and C when the conventional independent pitch control is executed
  • FIG. 8B shows the independent pitch control according to the first embodiment
  • 3 shows the pitch angle command values A, B, and C of the three axes.
  • the pitch angle command values A, B, and C when the independent pitch control according to the first embodiment is executed are the same as those of the conventional independent control shown in FIG. The angle is larger than the pitch angle command values A, B, and C when the pitch control is executed.
  • the wind turbine generator 10 according to the first embodiment can compensate for the wind speed distribution that cannot be reduced by the conventional wind turbine generator.
  • the wind turbine generator 10 generates power by the rotation of the rotor 18 to which the plurality of blades 20 whose pitch angles can be controlled is connected, and the pitch angle of the blades 20 is controlled.
  • a pitch angle control unit 62 that outputs a pitch angle command value that indicates the amount of change in pressure, a hydraulic cylinder 48 that changes the pitch angle of the blade 20 based on the pitch angle command value output from the pitch angle control unit 62, and a blade A load measuring unit 66 for measuring the root load.
  • the pitch angle control unit 62 has a preset value indicating that the wind received by the wind turbine generator 10 has a biased wind speed distribution.
  • the pitch command The pitch angle command value is output within the limit value, and only when the calculated pitch angle command value exceeds the set value, the pitch angle command value corresponding to the blade root load is output exceeding the pitch command limit value.
  • the wind turbine generator 10 receives strong wind without applying an excessive load to the drive device having the pitch angle of the blades 20 in the normal wind speed and the wind speed distribution generated thereby.
  • the blade root load can be sufficiently reduced even with respect to the wind speed distribution that occurs in the event of a failure.
  • wind turbine generator 10 relaxes the pitch command limit value only when the pitch angle command value exceeds the set value.
  • the wind turbine generator 10 changes the pitch angle by hydraulic pressure, but outputs the pitch angle command value exceeding the pitch command limit value only when the blade root load exceeds the set value. Therefore, the blade root load can be sufficiently reduced without causing an increase in the temperature of the hydraulic oil and with respect to the wind speed distribution that occurs when a strong wind is received.
  • the pitch angle control unit 62 detects the temperature of the hydraulic oil and performs independent pitch control. When the hydraulic oil temperature exceeds a predetermined value, the pitch angle control unit 62 performs pitch control. Relaxing the command limit value may be stopped.
  • the configuration of the wind turbine generator 10 according to the second embodiment is the same as that of the wind turbine generator 10 according to the first embodiment shown in FIGS.
  • the wind power generator 10 which concerns on this 2nd Embodiment is a gain according to the produced
  • FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the pitch angle control unit 62 according to the second embodiment.
  • the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the pitch angle control unit 62 according to the second embodiment includes a gain output unit 90 to which the pitch angle command value generated by the pitch angle command value calculation unit 72 is input. Note that the pitch angle control unit 62 according to the second embodiment does not include the maximum value relaxation unit 84 and the minimum value relaxation unit 86 included in the pitch angle control unit 62 according to the first embodiment.
  • a setting value indicating that the wind received by the wind turbine generator 10 is a biased wind speed distribution is set in advance. Then, when the input pitch angle command value is larger than the set value, the gain output unit 90 outputs a gain corresponding to the pitch angle command value as shown in FIG.
  • the gain output unit 90 sets the set value as the first threshold value, and when the pitch angle command value exceeds the set value, the gain output unit 90 outputs one or more values corresponding to the pitch angle command value as gain.
  • the gain is kept constant (2 in the example of FIG. 10) without increasing according to the pitch angle command value.
  • the gain according to the pitch angle command value as shown in FIG. 10 may be determined in advance in the form of a lookup table, for example, or calculated according to the pitch angle command value by a predetermined arithmetic expression. May be.
  • the gain output unit 90 outputs the gain to the pitch angle limiting unit 78.
  • the pitch angle limiter 78 multiplies the pitch angle command value by the input gain without limiting the pitch angle command value with the pitch command limit value. The result is output to the 2-axis-3 axis converter 80.
  • the wind turbine generator 10 according to the second embodiment can easily apply the blade root load generated on the blade 20 even when receiving a strong wind without applying a load more than necessary to the driving device having the pitch angle of the blade 20. Can be reduced.
  • the configuration of the wind turbine generator 10 according to the third embodiment is the same as that of the wind turbine generator 10 according to the first embodiment shown in FIGS.
  • the wind power generator 10 which concerns on this 3rd Embodiment pitches the increment of the variation
  • FIG. 11 is a block diagram showing an electrical configuration of the pitch angle control unit 62 according to the third embodiment. 11 that are the same as in FIG. 5 are assigned the same reference numerals as in FIG. 5 and descriptions thereof are omitted.
  • the pitch angle control unit 62 according to the third embodiment includes an increment calculation unit 92 to which the pitch angle command value generated by the pitch angle command value calculation unit 72 is input, and a pitch angle limiting unit 78 and two axes and three axes.
  • An adder 94 is provided between the converter 80. Note that the pitch angle control unit 62 according to the third embodiment does not include the maximum value relaxation unit 84 and the minimum value relaxation unit 86 included in the pitch angle control unit 62 according to the first embodiment.
  • the increment calculation unit 92 a setting value indicating that the wind received by the wind power generator 10 is a biased wind speed distribution is set in advance. Then, when the input pitch angle command value is larger than the set value, the increment calculation unit 92 calculates an increment value that is a difference between the pitch angle command value and the set value, and adds the increment value. Output to the device 94.
  • the adder 94 adds the increment value input from the increment calculation unit 92 to the pitch angle command value input from the pitch angle restriction unit 78. Then, the adder outputs the added pitch angle command value to the 2-axis-3 axis conversion unit 80.
  • the pitch angle control unit 62 limits the pitch angle command value generated by the pitch angle command value calculation unit 72 by the pitch angle limit unit 78, but the pitch angle command value has a set value.
  • the increment calculation unit 92 calculates the increment value and adds it to the pitch angle command value limited by the pitch angle limit unit 78. Therefore, the pitch angle control unit 62 according to the third embodiment outputs a pitch angle command value corresponding to the blade root load exceeding the pitch command limit value only when the pitch angle command value exceeds the set value. It will be.
  • the wind turbine generator 10 according to the third embodiment can easily apply the blade root load generated on the blade even when receiving a strong wind without applying a load more than necessary to the pitch angle driving device of the blade 20. Can be reduced.
  • the blade root load is measured as a load generated at the root of the blade 20, the blade root load is converted from three axes to two axes, and the pitch angle command value is calculated.
  • the present invention is not limited to this.
  • the moment may be measured as a load generated at the root of the blade 20, the moment may be converted from three axes to two axes, and the pitch angle command value may be calculated, or the load or moment generated at the blade root may be measured.
  • it may be estimated from the rotational speed of the rotor 18, the torque of the generator, and the pitch angle of the blades 20.
  • the limit value when the pitch angle command value generated by the pitch angle command value calculation unit 72 exceeds a set value indicating that the wind received by the wind turbine generator 10 is a biased wind speed distribution, the limit value is set.
  • the present invention is not limited to this configuration. For example, when the measured blade root load itself exceeds a set value set corresponding to the blade root load, a pitch angle command value exceeding the limit value may be output. Further, when the difference between the blade root loads in the different blades 20 exceeds a set value set corresponding to the difference, a pitch angle command value exceeding the limit value may be output.
  • the blade root load is converted from three axes to two axes, and the pitch angle command value is calculated.
  • the present invention is not limited to this, and the blade root load is not limited thereto.
  • the pitch angle command value may be calculated while maintaining the three axes without converting the two into the two axes.
  • the present invention is not limited to this, and the actuator that changes the pitch angle of the blade 20.
  • an electric motor may be used.

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Abstract

風力発電装置（１０）は、複数の翼（２０）が回動可能に連結されているロータの回転により発電し、翼（２０）のピッチ角の変化量を示すピッチ角指令値を出力するピッチ角制御部（６２）と、ピッチ角制御部（６２）から出力されたピッチ角指令値に基づいて、翼（２０）のピッチ角を変化させる油圧シリンダ（４８）と、翼根荷重を計測する荷重計測部（６６）を備える。そして、ピッチ角制御部（６２）は、風力発電装置（１０）が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されており、算出したピッチ角指令値が設定値を超える場合にのみ、ピッチ指令制限値を超えてピッチ角指令値を出力する。従って、風力発電装置（１０）は、翼（２０）のピッチ角の駆動装置に通常の風速やそれによって生じる風速分布においては必要以上の負荷をかけることなく、かつ強い風を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼根荷重を十分に低減させることができる。

Description

翼ピッチ制御装置、風力発電装置、及び翼ピッチ制御方法
　本発明は、翼ピッチ制御装置、風力発電装置、及び翼ピッチ制御方法に関するものである。
　風力発電装置は、風速分布(ウィンドシア)や風向を考慮した翼のピッチ動作によって、機器保護のために、翼の付け根に生じる荷重（例えば翼根荷重やモーメント）を低減させたり、該荷重の変動を低減させるために、複数ある翼のピッチ角を独立して制御する独立ピッチ制御が可能とされている機種がある。
　ここで、翼のピッチ角を制御するためのピッチ角指令値には、制限が設けられており、特許文献１には、風力発電装置に、発電機の定格出力とロータの定格回転数に対する出力設定値と回転数設定値の大小関係に基づいて、ピッチ角指令値の設定範囲に制限するリミッタを設けることが記載されている。
特開２００２－３３９８５５号公報
　このため、独立ピッチ制御を行う場合であっても、ピッチ角指令値に設けられている制限値の範囲内でなければピッチ角を変化させることができない。そのため、例えば、風力発電装置の水平方向や垂直方向に極端なウィンドシア（例えば５０年に一度吹くと想定される極端なウィンドシア)をかける計算において、上記制限値の範囲内のピッチ角の変化では、荷重を低減できないという結果となる場合があった。
　なお、ピッチ指令制限値の幅を広くすると、翼のピッチが、広くなった変動幅で常時駆動することとなり、ピッチ角の駆動装置に必要以上の負荷がかかる可能性があり好ましくない。特に、作動油の圧力によってピッチ角を制御する場合は、作動油の温度に許容値を超える過剰な上昇を生じさせる場合がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、翼のピッチ角の駆動装置に通常の風速やそれによって生じる風速分布においては必要以上の負荷をかけることなく、かつ強い風を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼に生じる荷重を十分に低減させることができる、翼ピッチ制御装置、風力発電装置、及び翼ピッチ制御方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の翼ピッチ制御装置、風力発電装置、及び翼ピッチ制御方法は以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明に係る翼ピッチ制御装置は、各々独立してピッチ角が制御可能とされている複数の翼が連結されているロータの回転により発電する風力発電装置の翼ピッチ制御装置であって、前記ピッチ角の変化量を示す指令値を出力するピッチ角制御手段と、前記ピッチ角制御手段から出力された前記指令値に基づいて、前記ピッチ角を変化させるアクチュエータと、前記翼に生じる荷重を計測する計測手段と、を備え、前記ピッチ角制御手段は、前記風力発電装置が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されており、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値内の場合、所定の制限値内で該荷重に応じた前記指令値を出力し、前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該制限値を超えて該荷重に応じた前記指令値を出力する。
　本発明によれば、風力発電装置は、各々独立してピッチ角が制御可能とされている複数の翼が連結されているロータの回転により発電する。そして、風力発電装置は、翼のピッチ角の変化量を示す指令値を出力するピッチ角制御手段と、ピッチ角制御手段から出力された該指令値に基づいて、翼のピッチ角を変化させるアクチュエータと、翼に生じる荷重を計測する計測手段と、を備える。
　計測手段が測定する翼に生じる荷重は、例えば、翼の付け根に生じる翼根荷重やモーメントである。なお、翼は、風を受けることで翼の付け根に荷重が生じることとなるので、機器保護のために該荷重を低減させる必要がある。なお、保護すべき機器とは、例えば、ナセル台板、前部フレーム、及び翼等である。
　また、ピッチ角の変化量を示す指令値には、ピッチ角の駆動装置に必要以上の負荷がかかることを防ぐために、制限値が設けられている。
　そこで、ピッチ角制御手段は、風力発電装置が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されており、計測手段によって計測された荷重又は荷重に基づいた値が設定値内の場合、所定の制限値内で該荷重に応じた前記指令値を出力し、荷重又は荷重に基づいた値が設定値を超える場合にのみ、該制限値を超えて該荷重に応じた指令値を出力する。
　なお、荷重に基づいた値とは、例えば風力発電装置が翼を３つ備えている場合に荷重を３軸から２軸へ座標変換した値、及び荷重に基づいてピッチ角制御手段が算出した指令値、異なる翼における荷重の差等である。このため、設定値は、荷重、荷重を座標変換した値、荷重に基づいてピッチ角制御手段が算出した指令値、及び異なる翼における荷重の差等に応じて異なる値となる。
　これにより、本発明はピッチ角の変化量に制限値を設けたままで、翼のピッチ角の駆動装置に通常の風速（例えば定格風速）以下やそれによって生じる風速分布においてはでは必要以上の負荷をかけることなく、かつ強い風（例えば定格風速よりも強い風）を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼に生じる荷重を十分に低減させることができる。
　上記構成は、前記ピッチ角制御手段が、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、前記制限値を緩和させることによって、前記制限値を超えた前記指令値を出力することが好ましい。
　これにより、翼のピッチ角の駆動装置に必要以上の負荷をかけることなく、かつ強い風を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼に生じる荷重を十分に、容易に低減させることができる。
　上記構成は、前記ピッチ角制御手段が、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該荷重又は該荷重に基づいた値に応じたゲインを前記指令値に積算することによって、前記制限値を超えた前記指令値を出力することが好ましい。
　上記構成は、前記ピッチ角制御手段が、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該荷重又は該荷重に基づいた値と該設定値との差に応じた前記ピッチ角の変化量の増分を前記指令値に加算することによって、前記制限値を超えた前記指令値を出力することが好ましい。
　上記構成は、前記アクチュエータを、油圧で前記ピッチ角を変化させるアクチュエータとする。
　この場合、アクチュエータが油圧で作動する場合であっても、翼に生じる荷重が設定値を超える場合にのみ、制限値を超えてピッチ角の変化量を示す指令値を出力させるので、作動油の温度上昇を招くことなく、かつ強い風を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼に生じる荷重を十分に低減させることができる。
　また、本発明に係る風力発電装置は、各々独立してピッチ角が制御可能とされている複数の翼と、上記記載の翼ピッチ制御装置と、を備える。
　また、本発明に係る翼ピッチ制御方法は、各々独立して複数の翼が連結されているロータの回転により発電し、前記ピッチ角の変化量を示す指令値を出力するピッチ角制御手段と、前記ピッチ角制御手段から出力された前記指令値に基づいて、前記ピッチ角を変化させるアクチュエータと、前記翼に生じる荷重を計測する計測手段と、を備えた風力発電装置の翼ピッチ制御方法であって、前記風力発電装置が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されており、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値内の場合、所定の制限値内で該荷重に応じた前記指令値を出力し、前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該制限値を超えて該荷重に応じた前記指令値を出力する。
　本発明によれば、翼のピッチ角の駆動装置に通常の風速やそれによって生じる風速分布においては必要以上の負荷をかけることなく、かつ強い風を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼に生じる荷重を十分に低減させることができる、という優れた効果を有する。
本発明の第１実施形態に係る風力発電装置の外観図である。 本発明の第１実施形態に係る翼のピッチ角の制御に係る構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る風力発電装置に対する静止座標系のｄ軸及びｑ軸の定義を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る風力発電装置が受ける風の種々の状態を示した模式図であり、（Ａ）はプラスのｄ軸荷重が生じる場合の風力発電装置に対する風の分布を示し、（Ｂ）はマイナスのｄ軸荷重が生じる場合の風力発電装置に対する風の分布を示し、（Ｃ）はプラスのｑ軸荷重が生じる場合の風力発電装置に対する風の分布を示す。 本発明の第１実施形態に係るピッチ角制御部の電気的構成を示すブロック図である。 （Ａ)は従来の独立ピッチ制御を実行した場合における３軸の翼根荷重の時間変化を示し、（Ｂ)は第１実施形態に係る独立ピッチ制御を実行した場合における３軸の翼根荷重の時間変化を示す。 （Ａ)は従来の独立ピッチ制御を実行した場合におけるｄ軸及びｑ軸のピッチ角指令値を示し、（Ｂ)は第１実施形態に係る独立ピッチ制御を実行した場合におけるｄ軸及びｑ軸のピッチ角指令値を示す。 （Ａ)は従来の独立ピッチ制御を実行した場合における３軸のピッチ角指令値を示し、（Ｂ)は第１実施形態に係る独立ピッチ制御を実行した場合における３軸のピッチ角指令値を示す。 本発明の第２実施形態に係るピッチ角制御部の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るピッチ角指令値に応じたゲインを示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係るピッチ角制御部の電気的構成を示すブロック図である。
〔第１実施形態〕
　以下、本発明の第１実施形態について説明する。
　図１は、本第１実施形態に係る風力発電装置１０の外観図である。
　図１に示す風力発電装置１０は、基礎１２上に立設される支柱１４と、支柱１４の上端に設置されるナセル１６と、略水平な軸線周りに回転可能にしてナセル１６に設けられるロータ１８とを有している。
　ロータ１８には、その回転軸線周りに放射状にして複数枚（本第１実施形態では３枚）の翼２０がロータ１８に取り付けられている。これにより、ロータ１８の回転軸線方向から翼２０に当たった風の力が、ロータ１８を回転軸線周りに回転させる動力に変換され、該動力が発電機（不図示）によって電力に変換される。なお、翼２０は、風向きに対して回動可能にロータ１８に連結されており、翼２０のピッチ角が各々独立して制御可能とされている。
　図２は、本第１実施形態に係る翼２０のピッチ角の制御に係る構成を示すブロック図である。なお、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、翼２０のピッチ角を個別に制御するために一例として油圧が用いられる。
　ナセル１６は、オイルタンク４２及び油圧ポンプ４４を備えている。ロータ１８は、各翼２０のピッチ角を独立して制御可能なように、各翼２０に対応した電磁比例方向流量制御弁４６及び油圧シリンダ４８を備えている。そして、オイルタンク４２、油圧ポンプ４４、電磁比例方向流量制御弁４６、及び油圧シリンダ４８は、油圧配管５０によって接続されている。
　オイルタンク４２には、作動油が貯蔵されている。作動油は、油圧ポンプ４４によって、吸引及び昇圧され、油圧配管５０を通って回転継手５２及び分配ブロック５４を介して、各翼２０毎に設けられた電磁比例方向流量制御弁４６及び油圧シリンダ４８へ供給される。
　回転継手５２は、ナセル１６（固定部）側の油圧配管５０とロータ１８（回転部）側の油圧配管５０を繋ぎ、分配ブロック５４は、各電磁比例方向流量制御弁４６へ作動油を分配する。
　また、風力発電装置１０は、風力発電装置１０の全体の制御を司る主制御部６０を備える。主制御部６０は、翼２０毎のピッチ角を制御するためにピッチ角指令値を生成するピッチ角制御部６２、及び発電機の出力を制御するための出力指令値を生成する発電機出力制御部６４を備える。なお、例えば、ピッチ角制御部６２はロータ１８内に設けられ、発電機出力制御部６４はナセル１６内に設けられる。
　電磁比例方向流量制御弁４６には、対応する翼２０に応じたピッチ角指令値がピッチ角制御部６２から送信される。そして、電磁比例方向流量制御弁４６は、受信したピッチ角指令値に応じて翼２０のピッチ角を変化させるために、油圧シリンダ４８へ供給する作動油の流量を制御する。
　油圧シリンダ４８は、翼２０に連結され、駆動することによって翼２０のピッチ角を変化させる。油圧シリンダ４８に供給された作動油は、電磁比例方向流量制御弁４６が設定した油圧流路及び流量に応じてピストンを左右何れか一方に押圧する。この結果、油圧シリンダ４８のピストンロッド４９に連結された翼２０は、ピストンの移動方向に応じて回動し、ピッチ角指令値に応じたピッチ角に制御される。
　また、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、各翼２０に生じる荷重（一例として翼２０の付け根に生じる荷重、以下、「翼根荷重」という。）の大きさを計測する荷重計測部６６（例えば光ファイバセンサを用いた歪み計測による荷重計測を行う手段）が備えられている。荷重計測部６６で計測された各翼２０毎の翼根荷重は、ピッチ角制御部６２へ送信される。ピッチ角制御部６２は、後述するように、受信した各翼２０毎の翼根荷重を用いて、ピッチ角指令値を生成する。
　なお、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、独立ピッチ制御が可能とされている。独立ピッチ制御とは、風力発電装置１０に対するロータ面全体の風速分布(ウィンドシア)や風向を考慮した翼２０のピッチ動作により、翼根荷重や翼根荷重の変動を低減させる制御である。
　ここで、風速分布は、対数法則によって表わされ、一般的に地上より上空の風速が速い。そのため、回転している翼２０に生じる翼根荷重は、ロータ１８が１回転する間の回転位置によって周期的に変化し、翼２０には、風力発電装置１０の頂点を通過する時に最も大きな翼根荷重が生じる。
　また、ロータ面全体は均一な風速を受けず、風向によっても各翼２０に生じる翼根荷重は変化する。そこで、荷重計測部６６によって計測された３つの各翼２０の翼根荷重を回転座標系から静止座標系、さらには３軸から２軸へ変換することによって、図３に示すように風力発電装置１０のロータ面全体が受ける風のエネルギーが、静止座標系の２軸(ｄ軸及びｑ軸)で表される。なお、ｄ軸及びｑ軸とは、翼２０の回転軸に垂直な平面を示す軸であり、例えば、支柱１４と略平行な軸をｄ軸とし、ｄ軸に対して垂直な軸をｑ軸とする。
　そして、本第１実施形態に係る風力発電装置１０では、独立ピッチ制御によって翼根荷重を低減させる各翼２０別々のピッチ角指令値を生成する。
　なお、独立ピッチ制御によって生成するピッチ角指令値には上限値及び下限値（以下、「ピッチ指令制限値」という。）が設定されている。このピッチ指令制限値は、発電機の出力やコレクティブピッチ角（ロータ１８の回転を定格回転に保つために、各翼２０のピッチ角を同時に同量変えるためのピッチ角）に応じて変化する。
　図４は、風力発電装置１０が受ける対数法則に則った風の種々の状態を示している。なお、図４において、矢印で示される風速は、矢印の長さが長いほど風速が速いことを示している。
　図４（Ａ）は、プラスのｄ軸荷重（ｄ軸を中心軸とした矢印の向き、すなわち、水平方向に時計回り、具体的には風力発電装置１０を後ろ向きに倒そうとする方向）が生じる場合の風力発電装置１０に対する風の分布を示している。また、図４（Ｂ）は、マイナスのｄ軸荷重（ｄ軸を中心軸とした矢印とは逆の向き、具体的には風力発電装置１０を前のめりに倒そうとする方向）が生じる場合の風力発電装置１０に対する風の分布を示している。
　さらに、図４（Ｃ）は、プラスのｑ軸荷重（ｑ軸を中心軸とした矢印の向き、すなわち、垂直方向に対して時計回り）が生じる場合の風力発電装置１０に対する風の分布を示している。
　なお、ｄ軸荷重は、風速の対数法則によりプラス側に生じる傾向があり、ｑ軸荷重は、ロータ１８の取り付け位置等によりマイナス側に生じる傾向がある。
　そして、ピッチ指令制限値は、ｄ軸荷重及びｑ軸荷重の上記傾向を加味して設定され、例えば、d軸荷重のプラス方向、d軸荷重のマイナス方向、ｑ軸荷重のプラス方向、及びｑ軸荷重のマイナス方向で全て異なってもよいし、各軸のマイナス方向及びプラス方向で同じとされるが、ｄ軸とｑ軸とでは異なってもよい。
　しかしながら、風力発電装置１０の水平方向や垂直方向に極端なウィンドシアがかかる場合において、風力発電装置１０が、独立ピッチ制御を行ったとしてもピッチ指令制限値により、ピッチ角指令値の大きさが制限され、十分な荷重低減効果が得られない場合がある。
　そこで、十分な荷重低減効果を得るために、ピッチ指令制限値の幅を広くすると、翼２０のピッチが、広くなった変動幅で常時駆動することとなり、ピッチ角の駆動装置に必要以上の負荷がかかる可能性があり好ましくない。特に、本第１実施形態に係る風力発電装置１０のように、作動油の圧力によってピッチ角を制御する場合は、作動油の温度に許容値を超える過剰な上昇が生じる場合がある。
　そこで、本第１実施形態に係るピッチ角制御部６２は、独立ピッチ制御を行う場合であって、翼根荷重が予め設定された設定値内の場合、ピッチ指令制限値内で翼根荷重に応じたピッチ角指令値を出力し、翼根荷重が上記設定値を超える場合にのみ、ピッチ指令制限値を超えて翼根荷重に応じたピッチ角指令値を出力する。
　図５は、第１実施形態に係るピッチ角制御部６２の電気的構成を示すブロック図である。
　ピッチ角制御部６２は、３軸－２軸変換部７０、ピッチ角指令値演算部７２、ピッチ角制限部７８、及び２軸－３軸変換部８０を備える。
　３軸－２軸変換部７０は、荷重計測部６６で計測された各翼２０毎の翼根荷重（翼根荷重Ａ，Ｂ，Ｃ）が入力され、該翼根荷重Ａ，Ｂ，Ｃを、上述したｄ軸及びｑ軸で示される静止座標系におけるｄ軸荷重及びｑ軸荷重へ変換する。
　３軸－２軸変換部７０による変換後のｄ軸荷重及びｑ軸荷重は、ピッチ角指令値演算部７２へ各々出力される。
　ピッチ角指令値演算部７２は、入力されたｄ軸荷重又はｑ軸荷重に基づいて、翼根荷重を低減するための制御アルゴリズム（例えばＰＩ制御）によって、ｄ軸荷重又はｑ軸荷重毎のピッチ角指令値を生成する。
　ピッチ角制限部７８は、ピッチ角指令値演算部７２から入力されたピッチ角指令値を入力されたピッチ指令制限値で制限し、２軸－３軸変換部８０へ出力する。
　ここで、ピッチ指令制限値は、予め定められたピッチ角変化幅を基準として、発電機の出力に基づいたピッチ指令制限値を算出する制限値算出部８２Ａ、及びコレクティブピッチ角に基づいたピッチ指令制限値を算出する制限値算出部８２Ｂによって決定される。
　そして、制限値算出部８２Ａ，８２Ｂによって決定されたピッチ指令制限値は、ピッチ角制限部７８へ出力される。
　なお、上述したようにピッチ指令制限値には、上限値と下限値とが定められることとなるが、上限値とは、ｄ軸及びｑ軸のプラス方向にピッチ角を変化させる場合の最大値をいう。一方、下限値とは、ｄ軸及びｑ軸のマイナス方向にピッチ角を変化させる場合の最大値をいう。
　２軸－３軸変換部８０は、入力されたピッチ角指令値を各翼２０に対応したピッチ角指令値Ａ，Ｂ，Ｃへ変換し、出力する。
　そして、ピッチ角制御部６２は、ｄ軸荷重及びｑ軸荷重に基づいて算出されたピッチ角指令値Ａ，Ｂ，Ｃを対応する電磁比例方向流量制御弁４６へ各々出力する。
　さらに、本第１実施形態に係るピッチ角制御部６２は、ピッチ指令制限値を超えて翼根荷重に応じたピッチ角指令値を出力するために、最大値緩和部８４及び最小値緩和部８６を備える。なお、最大値緩和部８４及び最小値緩和部８６には、風力発電装置１０が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されている。
　最大値緩和部８４及び最小値緩和部８６には、ピッチ角指令値演算部７２で生成されたピッチ角指令値が入力される。最大値緩和部８４及び最小値緩和部８６は、入力されたピッチ角指令値が上記設定値内であるか否かを判定する。
　そして、最大値緩和部８４及び最小値緩和部８６は、ピッチ角指令値が設定値を超えている場合にのみ、制限値算出部８２Ｂから入力されたピッチ角制限値を緩和する。すなわち、最大値緩和部８４は、ピッチ角指令値がプラスの設定値を超えている場合にのみ、ピッチ角制限値の上限値を緩和し、最小値緩和部８６は、ピッチ角指令値がマイナスの設定値を超えている場合に、ピッチ角制限値の下限値を緩和する。設定値は、ｄ軸のプラス方向、ｄ軸のマイナス方向、ｑ軸のプラス方向、及びｑ軸のマイナス方向で各々異なっていてもよし、全て又は一部が同一であってもよい。
　なお、ピッチ角制限値の緩和は、ピッチ角制限値に上限値及び下限値を設けない、すなわち、ピッチ角指令値に制限を設けないこと、又は、ピッチ角制限値の上限値及び下限値を予め定められた他の上限値及び下限値に広げることをいう。
　次に、従来の独立ピッチ制御によってピッチ角指令値を生成する場合、及び本第１実施形態に係る独立ピッチ制御によってピッチ角指令値を生成する場合についての、シミュレーションにより得られた結果を説明する。
　図６（Ａ)は従来の独立ピッチ制御を実行した場合における３軸の翼根荷重Ａ，Ｂ，Ｃの時間変化を示し、図６（Ｂ)は本第１実施形態に係る独立ピッチ制御を実行した場合における３軸の翼根荷重Ａ，Ｂ，Ｃの時間変化を示す。図６（Ａ)，（Ｂ）共に、約７～１５秒の間において、翼根荷重Ａ，Ｂ，Ｃが大きくなっている。
　図７（Ａ），（Ｂ）は、図６（Ａ)，（Ｂ）に示す翼根荷重の時間変化に対応しており、２軸（ｄ軸及びｑ軸）に変換された翼根荷重、並びにｄ軸及びｑ軸のピッチ角指令値を示す。
　図７（Ａ)に示す従来の独立ピッチ制御では、ｑ軸の翼根荷重が過大となることに伴い、算出されたｑ軸のピッチ角指令値が、ピッチ指令制限値を超える場合が生じている。そして、ピッチ指令制限値を超えたピッチ角指令値は、ピッチ指令制限値の上限値で制限されている（約７～１６秒の間）。
　一方、図７（Ｂ)に示す本第１実施形態に係る独立ピッチ制御では、ｑ軸の翼根荷重が過大となり、ピッチ角指令値が設定値を超えた場合にのみ（約９～１３秒の間）、ピッチ指令制限値を超えたピッチ角指令値が出力されている。そして、ｑ軸のピッチ角指令値が設定値を超えなくなると、再び、ピッチ角指令値は、ピッチ指令制限値によって制限されている。
　図８（Ａ），（Ｂ）は、図７（Ａ)，（Ｂ）に示すｄ軸及びｑ軸のピッチ角指令値に基づいて算出された３軸のピッチ角指令値Ａ，Ｂ，Ｃを示す。図８（Ａ)は従来の独立ピッチ制御を実行した場合における３軸のピッチ角指令値Ａ，Ｂ，Ｃを示し、図８（Ｂ)は本第１実施形態に係る独立ピッチ制御を実行した場合における３軸のピッチ角指令値Ａ，Ｂ，Ｃを示す。
　そして、図８（Ｂ）に示すように、本第１実施形態に係る独立ピッチ制御を実行した場合におけるピッチ角指令値Ａ，Ｂ，Ｃの方が、図８（Ａ）に示す従来の独立ピッチ制御を実行した場合におけるピッチ角指令値Ａ，Ｂ，Ｃに比べて大きな角度となっている。
　これにより、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、従来の風力発電装置では低減することができなかった、風速分布についても補償できるようになった。
　以上説明したように、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、ピッチ角が制御可能とされている複数の翼２０が連結されているロータ１８の回転により発電し、翼２０のピッチ角の変化量を示すピッチ角指令値を出力するピッチ角制御部６２と、ピッチ角制御部６２から出力されたピッチ角指令値に基づいて、翼２０のピッチ角を変化させる油圧シリンダ４８と、翼根荷重を計測する荷重計測部６６とを備える。そして、ピッチ角制御部６２は、風力発電装置１０が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されており、算出したピッチ角指令値が設定値内の場合、ピッチ指令制限値内でピッチ角指令値を出力し、算出したピッチ角指令値が設定値を超える場合にのみ、ピッチ指令制限値を超えて翼根荷重に応じたピッチ角指令値を出力する。
　これにより、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、翼２０のピッチ角の駆動装置に通常の風速やそれによって生じる風速分布においては必要以上の負荷をかけることなく、かつ強い風を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼根荷重を十分に低減させることができる。
　また、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、ピッチ角指令値が設定値を超える場合にのみ、ピッチ指令制限値を緩和させる。
　さらに、本第１実施形態に係る風力発電装置１０は、油圧でピッチ角を変化させるが、翼根荷重が設定値を超える場合にのみ、ピッチ指令制限値を超えてピッチ角指令値を出力させるので、作動油の温度上昇を招くことなく、かつ強い風を受けた場合に生じる風速分布に対しても翼根荷重を十分に低減させることができる。
　なお、本第１実施形態に係るピッチ角制御部６２は、作動油の温度を検知し、独立ピッチ制御を行っている場合であって、作動油の温度が所定値を超えた場合に、ピッチ指令制限値を緩和させることを停止してもよい。
〔第２実施形態〕
　以下、本発明の第２実施形態について説明する。
　なお、本第２実施形態に係る風力発電装置１０の構成は、図１，２に示す第１実施形態に係る風力発電装置１０の構成と同様であるので説明を省略する。
　そして、本第２実施形態に係る風力発電装置１０は、ピッチ各指令値演算部７２で生成されたピッチ角指令値が設定値を超える場合にのみ、生成されたピッチ角指令値に応じたゲインをピッチ角制限部７８で制限されたピッチ角指令値に積算することによって、ピッチ指令制限値を超えたピッチ角指令値を出力する。
　図９は、本第２実施形態に係るピッチ角制御部６２の電気的構成を示すブロック図である。なお、図９における図５と同一の構成部分については図５と同一の符号を付して、その説明を省略する。
　本第２実施形態に係るピッチ角制御部６２は、ピッチ角指令値演算部７２で生成されたピッチ角指令値が入力されるゲイン出力部９０を備える。なお、本第２実施形態に係るピッチ角制御部６２は、第１実施形態に係るピッチ角制御部６２が備えていた最大値緩和部８４及び最小値緩和部８６を備えない。
　ゲイン出力部９０は、風力発電装置１０が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されている。そしてゲイン出力部９０は、入力されたピッチ角指令値が上記設定値よりも大きい場合に、図１０に示すようにピッチ角指令値に応じたゲインを出力する。なお、ゲイン出力部９０は、一例として、設定値を第１閾値とし、ピッチ角指令値が設定値を超えると、ピッチ角指令値に応じた１以上の値をゲインとして出力するが、ピッチ角指令値が第２閾値を超えると、ゲインをピッチ角指令値に応じて増加させることなく、一定（図１０の例では２）とする。
　また、図１０に示すようなピッチ角指令値に応じたゲインは、例えば、ルックアップテーブルの形式で予め定められてもよいし、予め定められた演算式によってピッチ角指令値に応じて算出されてもよい。
　そして、ゲイン出力部９０は、ピッチ角制限部７８へゲインを出力する。ピッチ角制限部７８は、ゲイン出力部９０からのゲインが入力されると、ピッチ角指令値をピッチ指令制限値で制限することなく、該ピッチ角指令値を入力されたゲインで乗算し、その結果を２軸－３軸変換部８０へ出力する。
　従って、本第２実施形態に係る風力発電装置１０は、翼２０のピッチ角の駆動装置に必要以上の負荷をかけることなく、強い風を受けた場合でも翼２０に生じる翼根荷重を、容易に低減させることができる。
〔第３実施形態〕
　以下、本発明の第３実施形態について説明する。
　なお、本第３実施形態に係る風力発電装置１０の構成は、図１，２に示す第１実施形態に係る風力発電装置１０の構成と同様であるので説明を省略する。
　そして、本第３実施形態に係る風力発電装置１０は、ピッチ角指令値が設定値を超える場合にのみ、ピッチ角指令値と設定値との差に応じたピッチ角の変化量の増分をピッチ角指令値に加算することによって、ピッチ指令制限値を超えたピッチ角指令値を出力する。
　図１１は、本第３実施形態に係るピッチ角制御部６２の電気的構成を示すブロック図である。なお、図１１における図５と同一の構成部分については図５と同一の符号を付して、その説明を省略する。
　本第３実施形態に係るピッチ角制御部６２は、ピッチ角指令値演算部７２で生成されたピッチ角指令値が入力される増分算出部９２、及びピッチ角制限部７８と２軸－３軸変換部８０との間に加算器９４を備える。なお、本第３実施形態に係るピッチ角制御部６２は、第１実施形態に係るピッチ角制御部６２が備えていた最大値緩和部８４及び最小値緩和部８６を備えない。
　増分算出部９２は、風力発電装置１０が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されている。そして、増分算出部９２は、入力されたピッチ角指令値が上記設定値よりも大きい場合に、該ピッチ角指令値と該設定値との差分である増分値を算出し、該増分値を加算器９４へ出力する。
　加算器９４は、ピッチ角制限部７８から入力されたピッチ角指令値に、増分算出部９２から入力された増分値を加算する。そして、加算器は、加算したピッチ角指令値を２軸－３軸変換部８０へ出力する。
　すなわち、本第３実施形態に係るピッチ角制御部６２は、ピッチ角指令値演算部７２で生成されたピッチ角指令値をピッチ角制限部７８で制限するものの、ピッチ角指令値が設定値を超える場合に、増分算出部９２で増分値を算出しピッチ角制限部７８で制限されたピッチ角指令値に加算する。このため、本第３実施形態に係るピッチ角制御部６２は、ピッチ角指令値が設定値を超える場合にのみ、ピッチ指令制限値を超えて翼根荷重に応じたピッチ角指令値を出力することとなる。
　従って、本第３実施形態に係る風力発電装置１０は、翼２０のピッチ角の駆動装置に必要以上の負荷をかけることなく、強い風を受けた場合でも翼に生じる翼根荷重を、容易に低減させることができる。
　以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
　例えば、上記各実施形態では、翼２０の付け根に生じる荷重として翼根荷重を計測し、該翼根荷重を３軸から２軸に変換し、ピッチ角指令値を算出する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、翼２０の付け根に生じる荷重としてモーメントを計測し、該モーメントを３軸から２軸に変換し、ピッチ角指令値を算出する形態としてもよいし、翼根に生じる荷重又はモーメントを計測によってではなく、ロータ１８の回転数、発電機のトルク、及び翼２０のピッチ角から推定する形態としてもよい。
　また、上記各実施形態では、ピッチ角指令値演算部７２によって生成したピッチ角指令値が、風力発電装置１０が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値を超える場合に、制限値を超えたピッチ角指令値を出力する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
　例えば、測定した翼根荷重そのものが、翼根荷重に対応して設定された設定値を超える場合に、制限値を超えたピッチ角指令値を出力してもよい。また、異なる翼２０における翼根荷重の差が、該差に対応して設定された設定値を超える場合に、制限値を超えたピッチ角指令値を出力してもよい。
　また、上記各実施形態では、翼根荷重を３軸から２軸に変換し、ピッチ角指令値を算出する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、翼根荷重を２軸に変換することなく、３軸としたままでピッチ角指令値を算出する形態としてもよい。
　また、上記各実施形態では、翼２０のピッチ角を変化させるアクチュエータとして油圧シリンダを用いる形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、翼２０のピッチ角を変化させるアクチュエータとして電気モータを用いる形態としてもよい。
　１０　　風力発電装置
　２０　　翼
　４８　　油圧シリンダ
　６２　　ピッチ角制御部
　６６　　荷重計測部
　８４　　最大値緩和部
　８６　　最小値緩和部
　９０　　ゲイン出力部
　９２　　増分算出部

Claims (7)

  1. 　各々独立してピッチ角が制御可能とされている複数の翼が連結されているロータの回転により発電する風力発電装置の翼ピッチ制御装置であって、
    　前記ピッチ角の変化量を示す指令値を出力するピッチ角制御手段と、
    　前記ピッチ角制御手段から出力された前記指令値に基づいて、前記ピッチ角を変化させるアクチュエータと、
    　前記翼に生じる荷重を計測する計測手段と、
    を備え、
    　前記ピッチ角制御手段は、前記風力発電装置が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されており、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値内の場合、所定の制限値内で該荷重に応じた前記指令値を出力し、前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該制限値を超えて該荷重に応じた前記指令値を出力する翼ピッチ制御装置。
  2. 　前記ピッチ角制御手段は、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、前記制限値を緩和させることによって、前記制限値を超えた前記指令値を出力する請求項１記載の翼ピッチ制御装置。
  3. 　前記ピッチ角制御手段は、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該荷重又は該荷重に基づいた値に応じたゲインを前記指令値に積算することによって、前記制限値を超えた前記指令値を出力する請求項１記載の翼ピッチ制御装置。
  4. 　前記ピッチ角制御手段は、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該荷重又は該荷重に基づいた値と該設定値との差に応じた前記ピッチ角の変化量の増分を前記指令値に加算することによって、前記制限値を超えた前記指令値を出力する請求項１記載の翼ピッチ制御装置。
  5. 　前記アクチュエータは、油圧で前記ピッチ角を変化させる請求項１記載の翼ピッチ制御装置。
  6. 　各々独立してピッチ角が制御可能とされている複数の翼と、
    　請求項１記載の翼ピッチ制御装置と、
    を備えた風力発電装置。
  7. 　各々独立して複数の翼が連結されているロータの回転により発電し、前記ピッチ角の変化量を示す指令値を出力するピッチ角制御手段と、前記ピッチ角制御手段から出力された前記指令値に基づいて、前記ピッチ角を変化させるアクチュエータと、前記翼に生じる荷重を計測する計測手段と、を備えた風力発電装置の翼ピッチ制御方法であって、
    　前記風力発電装置が受ける風が偏った風速分布であることを示す設定値が予め設定されており、前記計測手段によって計測された前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値内の場合、所定の制限値内で該荷重に応じた前記指令値を出力し、前記荷重又は前記荷重に基づいた値が前記設定値を超える場合にのみ、該制限値を超えて該荷重に応じた前記指令値を出力する翼ピッチ制御方法。
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CA2741597A CA2741597A1 (en) 2011-03-11 2011-03-11 Blade pitch control system, wind turbine generator, and blade pitch control method
EP11720971.8A EP2685096B1 (en) 2011-03-11 2011-03-11 Blade pitch control device, wind power generator, and blade pitch control method
CN201180000515.6A CN102792012B (zh) 2011-03-11 2011-03-11 翼倾斜控制装置、风力发电装置及翼倾斜控制方法
AU2011202348A AU2011202348A1 (en) 2011-03-11 2011-03-11 Blade pitch control system, wind turbine generator, and blade pitch control method
PCT/JP2011/055792 WO2012124023A1 (ja) 2011-03-11 2011-03-11 翼ピッチ制御装置、風力発電装置、及び翼ピッチ制御方法
KR1020117013628A KR101253014B1 (ko) 2011-03-11 2011-03-11 블레이드 피치 제어 장치, 풍력 발전 장치, 및 블레이드 피치 제어 방법
BRPI1100050A BRPI1100050A2 (pt) 2011-03-11 2011-03-11 "sistema de controle de inclinação de lâmina,gerador de turbina eólica, e método de controle de inclinação de lâmina".
US13/117,802 US8523520B2 (en) 2011-03-11 2011-05-27 Blade pitch control system, wind turbine generator, and blade pitch control method

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014163312A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置、風力発電装置の制御装置及び制御方法
JP2015117682A (ja) * 2013-12-20 2015-06-25 三菱重工業株式会社 風力発電装置のモニタリングシステム及びモニタリング方法
JP2017133461A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 三菱重工業株式会社 風力発電装置及びその運転方法

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2821572C (en) * 2010-12-30 2014-12-02 General Electric Company System, device, and method for adjusting wind turbine component workload
EP2594786B1 (en) * 2011-11-17 2017-01-11 ALSTOM Renewable Technologies Method of operating a wind turbine
CN102418663B (zh) * 2011-12-29 2013-12-04 一重集团大连设计研究院有限公司 一种用于海上大功率风电机组的变桨系统及控制方法
US20130243590A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 General Electric Company Systems and methods for determining thrust on a wind turbine
CN103573552B (zh) * 2012-08-02 2016-02-24 通用电气公司 风力涡轮机及其降低转子不平衡的控制方法
CN103670920B (zh) * 2012-09-06 2016-06-01 台达电子工业股份有限公司 风力变桨系统及风力变桨系统的桨叶零点备份与恢复方法
US20140203560A1 (en) * 2013-01-22 2014-07-24 General Electric Company Wind turbine and method for adjusting rotor blade pitch angle in wind turbine
US9261077B2 (en) * 2013-03-19 2016-02-16 General Electric Company System and method for real-time load control of a wind turbine
US9341159B2 (en) * 2013-04-05 2016-05-17 General Electric Company Methods for controlling wind turbine loading
KR101466082B1 (ko) 2013-06-07 2014-11-27 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기 제어 방법
KR101475274B1 (ko) * 2013-07-19 2014-12-22 삼성중공업 주식회사 풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법
CN103629047B (zh) * 2013-11-05 2016-02-10 清华大学 一种降低风电机组载荷的非线性桨距角控制方法
ES2687784T3 (es) 2013-11-21 2018-10-29 Vestas Wind Systems A/S Control de palas de rotor para vientos intensos
US9683552B2 (en) * 2014-03-06 2017-06-20 General Electric Company System and method for robust wind turbine operation
JP6230967B2 (ja) 2014-07-03 2017-11-15 株式会社日立製作所 風力発電装置及びそのブレードピッチ角調整方法
DE102014223640A1 (de) * 2014-11-19 2016-05-19 Wobben Properties Gmbh Auslegung einer Windenergieanlage
WO2016138647A1 (en) * 2015-03-04 2016-09-09 General Electric Company System and method for mitigating loads on a wind turbine
KR101643143B1 (ko) 2015-03-27 2016-07-27 남부대학교산학협력단 풍력 발전 능동 제어 시스템
KR101643144B1 (ko) 2015-03-27 2016-07-27 남부대학교산학협력단 풍력 발전 능동 제어 시스템의 성능 평가 시스템
CN105508134A (zh) * 2015-12-10 2016-04-20 内蒙古久和能源装备有限公司 一种提高风力发电机组风能利用效率的方法及装置
US10451035B2 (en) * 2017-05-04 2019-10-22 General Electric Company System and method for reducing wind turbine rotor blade loads
US10697439B2 (en) 2017-06-14 2020-06-30 General Electric Company Offset toggle method for wind turbine operation
KR101941676B1 (ko) * 2018-04-26 2019-01-23 (주)한진산업 풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 이를 포함하는 풍력발전시스템
KR102065612B1 (ko) * 2018-04-26 2020-01-14 주식회사 한진산업 풍력발전기의 개별 피치 제어 시스템 및 이를 포함하는 풍력발전시스템
US11530683B2 (en) 2018-06-11 2022-12-20 Vestas Wind Systems A/S Velocity feedfoward control of a hydraulic pitch system
DE102018007997A1 (de) * 2018-10-10 2020-04-16 Senvion Gmbh Verfahren und System zum Betreiben einer Windenergieanlage
EP4062055B1 (en) * 2019-11-21 2023-06-07 Vestas Wind Systems A/S Stopping a wind turbine rotor using pre-set pitch rates
EP3839249B1 (de) * 2019-12-20 2023-10-11 Wobben Properties GmbH Verfahren zum einstellen eines pitchwinkels eines rotorblatts, steuerungsvorrichtung zum einstellen eines pitchwinkels sowie dazugehörige windenergieanlage
ES2949649T3 (es) 2020-03-02 2023-10-02 Vestas Wind Sys As Sistema de monitorización de control de paso de pala para una turbina eólica
CN113446156B (zh) * 2020-03-27 2023-07-11 新疆金风科技股份有限公司 变桨系统的状态监测方法、装置、设备及介质
CN111734585B (zh) * 2020-06-18 2023-06-27 上海电气风电集团股份有限公司 风力发电机的极限载荷的确定方法、装置及可读存储介质
CN113565700B (zh) * 2021-08-17 2022-09-16 国能信控互联技术(河北)有限公司 基于变桨系统的风机叶片状态在线监测装置及方法
CN114109742B (zh) * 2021-11-22 2024-02-09 西安热工研究院有限公司 桨距角偏差引起的风力机风轮不平衡根因定位及矫正方法
WO2024132068A1 (en) * 2022-12-21 2024-06-27 Vestas Wind Systems A/S Controlling wind turbine rotor blade pitch in accordance with a dynamic maximum pitch amplitude value

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001511497A (ja) * 1997-07-25 2001-08-14 ヴォッベン、アロイス 風力エネルギ利用装置
JP2005325742A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブレードピッチ角度制御装置及び風力発電装置
JP2007530856A (ja) * 2004-03-22 2007-11-01 スウェイ エー／エス 風力発電所の軸方向の動力変化を減少させる方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002339855A (ja) 2001-05-16 2002-11-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変速風力発電システム、及び、可変速風力発電方法
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
WO2005026537A1 (ja) 2003-09-10 2005-03-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. ブレードピッチ角度制御装置及び風力発電装置
DE102004056255B4 (de) 2004-11-22 2007-02-08 Repower Systems Ag Verfahren zur Optimierung von Betriebsparametern bei Windenergieanlagen
US7476985B2 (en) * 2005-07-22 2009-01-13 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Method of operating a wind turbine
US7488155B2 (en) * 2005-11-18 2009-02-10 General Electric Company Method and apparatus for wind turbine braking
EP2060785B1 (en) * 2007-11-15 2018-12-26 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Method and system for operating sensor
EP2256339B1 (en) 2009-05-18 2015-04-01 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine control method
BRPI1000022A2 (pt) * 2010-02-08 2017-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd gerador de turbina eólica e método para controlar o ângulo de inclinação da lâmina do mesmo.
US8215896B2 (en) * 2010-12-20 2012-07-10 General Electric Company Apparatus and method for operation of an off-shore wind turbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001511497A (ja) * 1997-07-25 2001-08-14 ヴォッベン、アロイス 風力エネルギ利用装置
JP2007530856A (ja) * 2004-03-22 2007-11-01 スウェイ エー／エス 風力発電所の軸方向の動力変化を減少させる方法
JP2005325742A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブレードピッチ角度制御装置及び風力発電装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2685096A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014163312A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置、風力発電装置の制御装置及び制御方法
JP2015117682A (ja) * 2013-12-20 2015-06-25 三菱重工業株式会社 風力発電装置のモニタリングシステム及びモニタリング方法
JP2017133461A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 三菱重工業株式会社 風力発電装置及びその運転方法
US10704533B2 (en) 2016-01-29 2020-07-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine power generating apparatus and method of operating the same

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