專利名稱：風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用將自然能的風(fēng)力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力的風(fēng)車來(lái)發(fā)電的風(fēng)力 發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
以往，己知一種利用作為自然能的風(fēng)力來(lái)發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電裝置。這種
風(fēng)力發(fā)電裝置在設(shè)置在支柱上的氣流罩(nacelle)上設(shè)有安裝有風(fēng)車葉 片的轉(zhuǎn)子頭、以與該轉(zhuǎn)子頭一體旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)的主軸、將承受風(fēng)力而旋 轉(zhuǎn)的主軸連結(jié)于風(fēng)車葉片的加速器、由加速器的軸輸出驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。在 這樣構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電裝置中，具備將風(fēng)力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力的風(fēng)車葉片的轉(zhuǎn)子 頭和主軸通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生軸輸出，經(jīng)由連結(jié)于主軸的加速器而將轉(zhuǎn)速加速 了的軸輸出傳遞給發(fā)電機(jī)。因此，以將風(fēng)力轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力得到的軸輸出為 發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)源，能夠進(jìn)行利用了風(fēng)力作為發(fā)電機(jī)的動(dòng)力的發(fā)電。
在上述的以往風(fēng)力發(fā)電裝置中，根據(jù)利用風(fēng)速計(jì)測(cè)量到的風(fēng)速值的信 號(hào)自動(dòng)控制起動(dòng)及停止。
特別是，當(dāng)上述風(fēng)速值在規(guī)定值以上的強(qiáng)風(fēng)時(shí)，為了保護(hù)裝置而進(jìn)行 切斷控制，即通過(guò)使風(fēng)車葉片的傾角變化來(lái)停止發(fā)電。(例如，參照專利 文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2004-84527號(hào)公報(bào)
但是，為了準(zhǔn)確進(jìn)行上述切斷控制，則風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值變得極為重要。 也就是說(shuō)，當(dāng)風(fēng)速計(jì)發(fā)生了任何異常情況時(shí)，由于實(shí)際的風(fēng)速與風(fēng)速計(jì)的 測(cè)量值間存在較大的誤差，所以無(wú)法實(shí)施準(zhǔn)確的切斷控制。
這里，如果說(shuō)明與風(fēng)速計(jì)的異常相關(guān)的具體例，則例如存在當(dāng)在寒冷 地方的大雪地帶設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置時(shí)，風(fēng)速計(jì)的風(fēng)速檢測(cè)部分等因結(jié)冰而 輸出比實(shí)際的風(fēng)速低的測(cè)量值。測(cè)量值的這種誤差意味著對(duì)實(shí)施切斷控制 所需的強(qiáng)風(fēng)評(píng)價(jià)過(guò)低，因此并不優(yōu)選。基于這樣的背景，優(yōu)選通過(guò)設(shè)置監(jiān)視與風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值相關(guān)的異常的 有無(wú)的機(jī)構(gòu)，從而更進(jìn)一步地準(zhǔn)確實(shí)施切斷控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的情況而做成的，其目的在于，提供一種通過(guò)對(duì)與風(fēng) 速計(jì)的測(cè)量值相關(guān)的異常的有無(wú)進(jìn)行監(jiān)視，從而能夠更進(jìn)一步準(zhǔn)確地實(shí)施 切斷控制的風(fēng)力發(fā)電裝置。
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而采用了以下的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，設(shè)置在支柱上的氣流罩具備主軸，其與安 裝有風(fēng)車葉片的轉(zhuǎn)子頭連結(jié)并與該轉(zhuǎn)子頭一體旋轉(zhuǎn)；加速器，其將該主軸 的旋轉(zhuǎn)加速并輸出；發(fā)電機(jī)，其由該加速器的輸出驅(qū)動(dòng)；控制部，其當(dāng)風(fēng) 速計(jì)的測(cè)量值在規(guī)定值以上的強(qiáng)風(fēng)時(shí)實(shí)施切斷控制，其中，
上述控制部構(gòu)成為在由上述風(fēng)車葉片的葉片傾角(翼匕'7千角度) 及上述發(fā)電機(jī)的輸出的關(guān)系所得的推斷風(fēng)速值和上述風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值之 間產(chǎn)生了規(guī)定值以上的差時(shí)，判斷為風(fēng)速計(jì)異常。
根據(jù)本發(fā)明這樣的風(fēng)力發(fā)電裝置，在由風(fēng)車葉片的葉片傾角及發(fā)電機(jī) 的輸出的關(guān)系所得到的推斷風(fēng)速值和風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值之間產(chǎn)生了規(guī)定值 以上的差時(shí)，控制部判斷為風(fēng)速計(jì)異常，因此，能夠可靠地檢測(cè)風(fēng)速計(jì)的 異常。
在上述本發(fā)明中，優(yōu)選在判斷上述風(fēng)速計(jì)異常時(shí)，上述控制部使用外 部氣溫的檢測(cè)值。由此，能夠可靠地檢測(cè)起因于較低外部氣溫時(shí)產(chǎn)生的對(duì) 風(fēng)速計(jì)的結(jié)冰引起的風(fēng)速計(jì)異常。
在上述本發(fā)明中，優(yōu)選在判斷為上述風(fēng)速計(jì)異常后，上述控制部實(shí)施 切斷控制。由此，能夠可靠地實(shí)施風(fēng)力發(fā)電裝置的切斷控制。
根據(jù)上述本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，通過(guò)可靠地檢測(cè)與實(shí)施切斷控制的 風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值相關(guān)的異常，特別是，即使在因結(jié)冰等而導(dǎo)致輸出比實(shí)際 的風(fēng)速值小的測(cè)量值的那樣的風(fēng)速計(jì)異常時(shí)，也能夠可靠地實(shí)施切斷控制 來(lái)保護(hù)風(fēng)力發(fā)電裝置以避免強(qiáng)風(fēng)。


圖1是表示本發(fā)明涉及的風(fēng)力發(fā)電裝置的一實(shí)施方式的主要部分的方 框圖。
圖2是表示風(fēng)力發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)例的圖。
圖3是表示圖1的控制部中的風(fēng)速計(jì)的異常判斷的流程圖。 圖4是表示每個(gè)葉片傾角顯示的風(fēng)扇V與發(fā)電機(jī)輸出W的關(guān)系的風(fēng) 車葉片的特性的曲線圖。
圖5是表示圖3的變形例的流程圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1風(fēng)力發(fā)電裝置
2支柱
3氣流罩
4轉(zhuǎn)子頭
5風(fēng)車葉片
7 風(fēng)速計(jì)
11發(fā)電機(jī)
12外部氣溫傳感器
20控制部30可變螺距機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式
下面，基于

本發(fā)明涉及的風(fēng)力發(fā)電裝置的一實(shí)施方式。 如圖2所示，風(fēng)力發(fā)電裝置l具有以豎立狀態(tài)設(shè)置在基座6上的支 柱2;設(shè)置于支柱2的上端的氣流罩3;能夠圍繞大致水平的軸線旋轉(zhuǎn)而
設(shè)于氣流罩3的轉(zhuǎn)子頭4。
在轉(zhuǎn)子頭4上圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線呈放射狀地安裝有多個(gè)風(fēng)車葉片5。其 結(jié)果是，從轉(zhuǎn)子頭4的旋轉(zhuǎn)軸線方向與風(fēng)車葉片5接觸的風(fēng)的力，能夠轉(zhuǎn) 換為使轉(zhuǎn)子頭4圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。
在氣流罩3的外周面的適當(dāng)部位(例如上部等)設(shè)置有測(cè)量周邊的風(fēng) 速值的風(fēng)速計(jì)7、測(cè)量風(fēng)向的風(fēng)向計(jì)8及避雷針9。
在氣流罩3的內(nèi)部設(shè)置有經(jīng)由與轉(zhuǎn)子頭4同軸的加速器10而被連結(jié)的發(fā)電機(jī)11。即，利用加速器10將轉(zhuǎn)子頭4的旋轉(zhuǎn)加速來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)11， 從而能夠由發(fā)電機(jī)11獲得發(fā)電機(jī)輸出W。
如圖1所示，在風(fēng)力發(fā)電裝置1的適當(dāng)位置設(shè)有用于進(jìn)行各種運(yùn)轉(zhuǎn)控
制的控制部20。該控制部20的控制包括基于風(fēng)速計(jì)7的測(cè)量值而實(shí)施 的發(fā)電的起動(dòng)及停止；當(dāng)風(fēng)速計(jì)7的測(cè)量值在規(guī)定值以上的強(qiáng)風(fēng)時(shí)實(shí)施的 切斷控制。
向控制部20輸入的信號(hào)包括利用風(fēng)速計(jì)7測(cè)量到的風(fēng)速V的輸出 信號(hào)；檢測(cè)到由發(fā)電機(jī)ll發(fā)電的發(fā)電機(jī)輸出W的輸出信號(hào)；利用設(shè)置于 適當(dāng)位置的外部氣溫傳感器12測(cè)量到的外部氣溫T的輸出信號(hào)。
并且，控制部20以可控制可變螺距機(jī)構(gòu)30的方式與其連接。該可變 螺距機(jī)構(gòu)30是根據(jù)風(fēng)速等各種條件來(lái)使風(fēng)車葉片5的傾角適當(dāng)變化的機(jī) 構(gòu)。另外，該可變螺距機(jī)構(gòu)30在接收到當(dāng)強(qiáng)風(fēng)時(shí)控制部20輸出的切斷信 號(hào)21后，也能夠?qū)嵤┣袛嗫刂频膭?dòng)作，上述切斷控制通過(guò)使風(fēng)車葉片5 的傾角變化而使轉(zhuǎn)子頭4停止旋轉(zhuǎn)。
在風(fēng)速計(jì)7的測(cè)量值、即風(fēng)速V在規(guī)定值Vc以上的強(qiáng)風(fēng)時(shí)，上述控 制部20實(shí)施切斷控制，并且在由風(fēng)車葉片5的葉片傾角和發(fā)電機(jī)11的輸 出W的關(guān)系所得的推斷風(fēng)速值Va和作為風(fēng)速計(jì)7的測(cè)量值的風(fēng)速V之間 產(chǎn)生了規(guī)定值A(chǔ)V以上的差時(shí)，上述控制部判斷風(fēng)速計(jì)異常。
下面，基于圖3的流程圖具體說(shuō)明控制部20中的風(fēng)速計(jì)異常的判斷 過(guò)程。
在最初的步驟Sl中，風(fēng)力發(fā)電裝置1運(yùn)轉(zhuǎn)而進(jìn)行發(fā)電。在這樣的發(fā) 電中，在步驟S2中，通過(guò)利用風(fēng)速計(jì)7測(cè)量風(fēng)速V并將其輸入控制部2， 從而始終監(jiān)視風(fēng)速V。
與步驟S2的風(fēng)速監(jiān)視的同時(shí)，在步驟S3中，測(cè)量發(fā)電機(jī)11的發(fā)電 機(jī)輸出W并將其輸入控制部20。該發(fā)電機(jī)輸出W使用于使風(fēng)車葉片5的 傾角a變化的可變螺距機(jī)構(gòu)30的控制。即，可變螺距機(jī)構(gòu)30根據(jù)發(fā)電機(jī) 輸出W的測(cè)量值，而使風(fēng)車葉片5的傾角a變化為最佳值。
步驟S3中所得到的發(fā)電機(jī)輸出W和傾角a，使用于在接下來(lái)的步驟 S4中的推斷風(fēng)速Va的計(jì)算。該推斷風(fēng)速Va例如可以根據(jù)圖4所示的曲 線圖而計(jì)算出。該曲線圖是將縱軸作為發(fā)電機(jī)輸出W，橫軸作為風(fēng)速V來(lái)表示風(fēng)車葉片5的特性的圖，即利用風(fēng)速V所得到的發(fā)電機(jī)輸出W按
每個(gè)葉片傾角a加以表示。從而，如果可知該發(fā)電機(jī)輸出W及傾角(x，則 可以倒算出風(fēng)速V。因此，將由該發(fā)電機(jī)輸出W及傾角a倒算所得的風(fēng) 速定義為推斷風(fēng)速Va。 g卩，在發(fā)電機(jī)輸出W和傾角a的基礎(chǔ)上，只要風(fēng) 速計(jì)7正常，則由風(fēng)速計(jì)7測(cè)量到的風(fēng)速V和推斷風(fēng)速Va大致一致。這 里，風(fēng)車葉片5的特性決定意味著風(fēng)車能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的上限風(fēng)速的切斷風(fēng)速值 Vc。
于是，在接下來(lái)的步驟S5中，計(jì)算出風(fēng)速V與推斷風(fēng)速值Va的差， 判斷其絕對(duì)值是否在規(guī)定值A(chǔ)V以上(I V-Va I ^AV)。其結(jié)果是，當(dāng)風(fēng) 速V和推斷風(fēng)速值Va之差的絕對(duì)值在AV以上時(shí)("YES"的情況下)， 進(jìn)入接下來(lái)的步驟S6，判斷為風(fēng)速計(jì)7發(fā)生了某些異常。g卩，在由風(fēng)速計(jì) 7輸入的風(fēng)速V的風(fēng)吹著的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，實(shí)際輸入的發(fā)電機(jī)輸出W與在 將風(fēng)力發(fā)電裝置1的風(fēng)車葉片5設(shè)為傾角a而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從圖4的曲線圖得 到的計(jì)算方面的發(fā)電機(jī)輸出不同時(shí)，可認(rèn)為風(fēng)速計(jì)7發(fā)生異常而輸出不準(zhǔn) 確的測(cè)量值。
當(dāng)風(fēng)速計(jì)7發(fā)生異常仍繼續(xù)風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于擔(dān)心引起 重大的故障，所以進(jìn)入接下來(lái)的步驟S7，輸出切斷信號(hào)。這樣，若輸出切 斷信號(hào)，則可變螺距機(jī)構(gòu)30發(fā)生動(dòng)作，而使葉片傾角a變化為順槳(foil feathering)角度。其結(jié)果是，通過(guò)避開(kāi)風(fēng)的能量，而使轉(zhuǎn)子頭4的轉(zhuǎn)速和 發(fā)電機(jī)輸出W漸漸降低，最終形成待機(jī)(切斷的復(fù)位等待)狀態(tài)。
這樣，在由葉片傾角a和發(fā)電機(jī)輸出W的關(guān)系所得的推斷風(fēng)速值Va 與作為風(fēng)速計(jì)7的測(cè)量值的風(fēng)速V之間產(chǎn)生了規(guī)定值A(chǔ)V以上的差時(shí)，控 制部20判斷為風(fēng)速計(jì)異常，因此，可以準(zhǔn)確地檢測(cè)風(fēng)速計(jì)7的異常情況。
上述控制部20通過(guò)使用設(shè)置于適當(dāng)部位的外部氣溫傳感器12測(cè)量到 的外部氣溫T，能夠識(shí)別由于結(jié)冰而發(fā)生的風(fēng)速計(jì)7的異常。下面，根據(jù) 圖5所示的變形例的流程，具體地說(shuō)明控制部20判斷因結(jié)冰所致的風(fēng)速 計(jì)7的異常的控制。這里，對(duì)與上述圖3的流程同樣的部分標(biāo)注相同的符 號(hào)，并省略其詳細(xì)說(shuō)明。
在該控制中，在上述的步驟S2中的風(fēng)速V的監(jiān)視以及在步驟S3中的 葉片傾角a的監(jiān)視的同時(shí)，在步驟Sll中也通過(guò)外部氣溫傳感器12對(duì)外部氣溫T進(jìn)行監(jiān)視。
對(duì)于步驟Sll中得到的外部氣溫T而言，當(dāng)在上述步驟S5中判斷為 風(fēng)速V及推斷風(fēng)速值Va之差的絕對(duì)值在AV以上的情況下("YES"的情 況下)，在步驟S12中，判斷該外部氣溫T是否是規(guī)定值以下的低溫。其 結(jié)果是，在外部氣溫T是規(guī)定值以下的低溫的情況下("YES"的情況下)， 進(jìn)入接下來(lái)的步驟S13，判斷為風(fēng)速計(jì)7處于因結(jié)冰所致的異常狀態(tài)。艮口， 在外部氣溫T例如處于冰點(diǎn)以下的低溫情況下，可以判斷為在風(fēng)速計(jì)7上 附著雪或冰的結(jié)冰而發(fā)生了異常的概率較高。換言之，控制部20在判斷 風(fēng)速計(jì)7的異常時(shí)使用外部氣溫T的檢測(cè)值，從而能夠可靠地檢測(cè)到由于 外部氣溫低時(shí)所發(fā)生的對(duì)風(fēng)速計(jì)7的結(jié)冰而引起的風(fēng)速計(jì)異常。
通過(guò)這樣的判斷，在接下來(lái)的步驟S7中，與外部氣溫T比規(guī)定值高 的情況("NO"的情況)同樣，輸出切斷信號(hào)。這里，關(guān)于步驟S7的切 斷信號(hào)輸出后的情況，與上述圖3的情況相同。
根據(jù)上述本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置1，能夠可靠地檢測(cè)到與作為實(shí)施切 斷控制的風(fēng)速計(jì)7的測(cè)量值的風(fēng)速V相關(guān)的異常。特別是，通過(guò)添加外部 氣溫T的條件，即使在由于結(jié)冰等而輸出比實(shí)際的風(fēng)速值小的測(cè)量值(風(fēng) 速V)那樣的風(fēng)速計(jì)7的異常時(shí)，也可以通過(guò)可靠地實(shí)施切斷控制來(lái)保護(hù) 風(fēng)力發(fā)電裝置1以避免強(qiáng)風(fēng)。即，通過(guò)在切斷風(fēng)速以上的強(qiáng)風(fēng)時(shí)可靠地進(jìn) 行切斷控制，從而可以降低風(fēng)力發(fā)電裝置1中的機(jī)械應(yīng)力。
這里，本發(fā)明對(duì)上述實(shí)施方式并沒(méi)有限定，可以在不脫離本發(fā)明宗旨 的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變化。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其設(shè)置在支柱上的氣流罩具備主軸，其與安裝有風(fēng)車葉片的轉(zhuǎn)子頭連結(jié)并與該轉(zhuǎn)子頭一體旋轉(zhuǎn)；加速器，其將該主軸的旋轉(zhuǎn)加速并輸出；發(fā)電機(jī)，其由該加速器的輸出驅(qū)動(dòng)；控制部，其當(dāng)風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值在規(guī)定值以上的強(qiáng)風(fēng)時(shí)實(shí)施切斷控制，其中，所述控制部構(gòu)成為在由所述風(fēng)車葉片的葉片傾角及所述發(fā)電機(jī)的輸出的關(guān)系所得的推斷風(fēng)速值和所述風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值之間產(chǎn)生了規(guī)定值以上的差時(shí)，判斷為風(fēng)速計(jì)異常。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中， 所述控制部構(gòu)成為-在判斷所述風(fēng)速計(jì)異常時(shí)，使用外部氣溫的檢測(cè)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其中，所述控制部構(gòu)成為-在判斷為所述風(fēng)速計(jì)異常后，實(shí)施切斷控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過(guò)監(jiān)視與風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值相關(guān)的異常的有無(wú)，從而能夠更進(jìn)一步準(zhǔn)確地實(shí)施切斷控制的風(fēng)力發(fā)電裝置。該風(fēng)力發(fā)電裝置在設(shè)置在支柱上的氣流罩(3)具備主軸，其與安裝有風(fēng)車葉片(5)的轉(zhuǎn)子頭(4)連結(jié)并與該轉(zhuǎn)子頭(4)一體旋轉(zhuǎn)；加速器(10)，其將該主軸的旋轉(zhuǎn)加速并輸出；發(fā)電機(jī)(11)，其由該加速器(10)的輸出驅(qū)動(dòng)；控制部(20)，其當(dāng)風(fēng)速計(jì)的測(cè)量值在規(guī)定值以上的強(qiáng)風(fēng)時(shí)實(shí)施切斷控制，其中，在由風(fēng)車葉片(5)的葉片傾角和發(fā)電機(jī)(11)的輸出的關(guān)系所得的推斷風(fēng)速值和風(fēng)速計(jì)(7)的測(cè)量值之間產(chǎn)生了規(guī)定值以上的差時(shí)，控制部(20)判斷為風(fēng)速計(jì)異常。
文檔編號(hào)F03D7/04GK101542116SQ20088000063
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者土井秀人, 福田光芳 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社