專利名稱：風(fēng)力發(fā)電裝置及風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，承受風(fēng)力而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的主軸驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，尤其涉及在風(fēng)力發(fā)電裝置中設(shè)置于塔架上部的風(fēng)車發(fā)電單元的偏航(YAW)回轉(zhuǎn)及偏航回轉(zhuǎn)控制方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電裝置為如下所述發(fā)電裝置具備風(fēng)車翼的旋翼頭承受風(fēng)力而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)， 將該旋轉(zhuǎn)通過增速機(jī)增速等，通過驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。另外，具備風(fēng)車翼的旋翼頭與設(shè)置于塔架(支柱)的上部的機(jī)艙內(nèi)的增速機(jī)及發(fā)電機(jī)經(jīng)由主軸而連結(jié)，因此為了使旋翼頭的朝向與總是變動的風(fēng)向相一致(使旋翼旋轉(zhuǎn)面與風(fēng)向正對)，例如在迎風(fēng)型的風(fēng)力發(fā)電裝置中，需要使機(jī)艙在塔架上偏航回轉(zhuǎn)(大致水平面上的回轉(zhuǎn))并從旋翼頭正面承受風(fēng)。另外，在以下的說明中，對于都設(shè)置于塔架上部且經(jīng)由主軸連結(jié)的旋翼頭及機(jī)艙， 總稱兩者為風(fēng)車發(fā)電單元。在以往的風(fēng)力發(fā)電裝置中，例如在翼長較長的大型風(fēng)車上搭載有偏航驅(qū)動裝置。 該偏航裝置為如下所述裝置，即例如圖10所示，利用偏航電動機(jī)50的驅(qū)動力使大的機(jī)艙3 偏航回轉(zhuǎn)，并按照旋翼旋轉(zhuǎn)面追隨并正對風(fēng)向的方式控制偏航回轉(zhuǎn)。另外，圖中的標(biāo)號2為塔架，3為機(jī)艙，3a為機(jī)艙底板，51為驅(qū)動齒輪，52為固定齒輪、53為滾動軸承，54為偏航制動裝置，但也可以采用滑動軸承來代替滾動軸承53。另一方面，以往的風(fēng)力發(fā)電裝置中，例如在翼長的短的小型風(fēng)車中多見，作為被動偏航，也存在不具有上述的偏航驅(qū)動裝置的風(fēng)力發(fā)電裝置。另外，上述的偏航驅(qū)動裝置伴隨風(fēng)力發(fā)電裝置的大型化，偏航電動機(jī)及驅(qū)動類齒輪等也大型化。這樣的偏航驅(qū)動裝置的大型化增加了對機(jī)艙底板的復(fù)雜化及維護(hù)空間的要求，因此成為妨礙機(jī)艙的小型/輕量化的原因。因此，提案有如下方案，S卩，算出用于抵消作用于各風(fēng)車翼的塔架軸周圍的載荷的基準(zhǔn)指令值加上偏航旋轉(zhuǎn)控制指令值的角度指令值，并基于該角度指令值設(shè)定各風(fēng)車翼的槳距角度指令值。即，計測各風(fēng)車翼的載荷并對每一個風(fēng)車翼控制槳距角度，使用作用于風(fēng)車翼的空氣動力使風(fēng)車發(fā)電單元回轉(zhuǎn)，因此可以實(shí)現(xiàn)偏航電動機(jī)的小型化及使用頻度的降低。(例如，參照專利文獻(xiàn)1)專利文獻(xiàn)1 (日本)特開2008-286156號公報如上所述，以往的偏航驅(qū)動裝置通過使用偏航電動機(jī)的驅(qū)動力使風(fēng)車發(fā)電單元的朝向追隨風(fēng)向的變化，由此按照旋翼旋轉(zhuǎn)面總是與風(fēng)向正對的方式進(jìn)行控制。但是，大型化的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航驅(qū)動裝置存在使初期成本及運(yùn)轉(zhuǎn)成本增加的問題。另外，以往的偏航驅(qū)動裝置被指出存在下述問題，即，需要在風(fēng)車發(fā)電單元的機(jī)艙底板確保設(shè)置空間并對偏航電動機(jī)的設(shè)置座面進(jìn)行機(jī)械加工，另外，也需要確保維護(hù)空間， 因此妨礙機(jī)艙的小型/輕量化。
另一方面，完全沒有偏航驅(qū)動裝置的風(fēng)力發(fā)電裝置的情況下，問題在于怎樣按照風(fēng)向而使風(fēng)車與風(fēng)向正對。即，沒有偏航驅(qū)動裝置的風(fēng)力發(fā)電裝置大都是小型的，因此對短時間的風(fēng)向變化也敏感地進(jìn)行反應(yīng)并進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)，因此存在作用于風(fēng)車整體的各種載荷增大的可能性。這樣，以往的風(fēng)力發(fā)電裝置存在如下所述的問題，即，偏航驅(qū)動裝置為妨礙上述的成本的降低及機(jī)艙小型/輕量化的原因，相反，沒有偏航驅(qū)動裝置時，具有對短時間的風(fēng)向變化也敏感地進(jìn)行反應(yīng)的問題，因此希望開發(fā)一種能夠消除上述問題的風(fēng)力發(fā)電裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其不需要用于通過偏航電動機(jī)控制風(fēng)車發(fā)電單元的朝向的偏航驅(qū)動裝置，且可實(shí)現(xiàn)對低成本化及小型/輕量化有利的偏航控制。本發(fā)明為了解決所述問題而采用如下發(fā)明。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法具有取得風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的方位角信息及風(fēng)向信息的信息取得過程；根據(jù)所述方位角信息及所述風(fēng)向信息之間的偏差，在起動時將所述風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面向上風(fēng)方向驅(qū)動的偏航回轉(zhuǎn)過程，其特征在于，所述偏航回轉(zhuǎn)過程包含對規(guī)定的方位角(風(fēng)車翼的旋轉(zhuǎn)角)下的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的槳距角控制過程。根據(jù)這樣的本發(fā)明的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，由于偏航回轉(zhuǎn)過程包含控制規(guī)定的方位角上的風(fēng)車翼槳距角的槳距角控制過程，因此能夠在風(fēng)力發(fā)電裝置的起動時，通過使風(fēng)車翼槳距角度單獨(dú)地變化，有效利用作用于各風(fēng)車翼的風(fēng)力，得到利用空氣動力使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)而使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向上風(fēng)方向的偏航回轉(zhuǎn)力。該情況下起動時， 除了在開始運(yùn)轉(zhuǎn)處于停止?fàn)顟B(tài)的風(fēng)力發(fā)電裝置的起動時之外，還包含繼續(xù)風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)時的狀態(tài)。在所述的發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述槳距角控制過程中，以方位角為大致90度及/或大致270度，形成比前后的方位角下的槳距角更靠小槳距側(cè)或順槳側(cè)的槳距角，由此，能夠高效率地得到空氣動力產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)力。即，能夠通過進(jìn)行如下所述的控制產(chǎn)生空氣動力引起的逆時針旋轉(zhuǎn)或順時針旋轉(zhuǎn)的偏航回轉(zhuǎn)力，該控制為在方位角大致為90度的位置上使槳距角向小槳距側(cè)變化，并且在方位角大致為270度的位置上使槳距角向順槳側(cè)變化的槳距角控制；或者在方位角大致為90度的位置上使槳距角向順槳側(cè)變化，并且在方位角大致為270度的位置上使槳距角向小槳距側(cè)變化的槳距角控制。在所述發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述槳距角控制過程包含使發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的電動回轉(zhuǎn)過程，在該電動回轉(zhuǎn)過程中，以方位角為大致0度及/或大致180度，形成比前后的方位角下的槳距角更靠小槳距側(cè)或順槳側(cè)的槳距角，由此即使在自然的風(fēng)力小或沒有的情況下，也能夠從通過電動回轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的風(fēng)車翼得到空氣動力產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)力。在所述發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后慢慢降低，由此能夠在需要最大的驅(qū)動力的偏航回轉(zhuǎn)的開始動作完成后，使轉(zhuǎn)速慢慢降低，并將電動回轉(zhuǎn)所需要的電力限制為最小?；蛘?，也可以將電動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為一定，在偏航回轉(zhuǎn)開始時使兩個翼的槳距角的差最大。在所述發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后被保持為大致一定，由此能夠?qū)L(fēng)力產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)力作為輔助而利用，并將電動回轉(zhuǎn)所需要的電力限制為最小。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法具有取得風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的方位角信息及風(fēng)向信息的信息取得過程；根據(jù)所述方位角信息和所述風(fēng)向信息之間的偏差，在停止時將所述風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面向下風(fēng)方向驅(qū)動的停止時偏航回轉(zhuǎn)過程，其特征在于，所述停止時偏航回轉(zhuǎn)過程包含對規(guī)定的方位角下的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的停止時槳距角控制過程。根據(jù)這樣的本發(fā)明的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，由于停止時偏航回轉(zhuǎn)過程包含控制規(guī)定的方位角上的風(fēng)車翼槳距角的停止時槳距角控制過程，因此在風(fēng)力發(fā)電裝置的停止時，通過使風(fēng)車翼槳距角度單獨(dú)地變化，能夠有效利用作用于各風(fēng)車翼的風(fēng)力，得到通過空氣動力使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)至希望的停止位置的偏航回轉(zhuǎn)力。即，在風(fēng)力發(fā)電裝置停止時， 風(fēng)車發(fā)電單元追隨順風(fēng)進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)，在使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向下風(fēng)方向的狀態(tài)穩(wěn)定地停止，因此通過實(shí)施停止時偏航回轉(zhuǎn)過程，能夠使風(fēng)車發(fā)電單元積極地偏航回轉(zhuǎn)至穩(wěn)定的停止位置。在所述發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述偏航回轉(zhuǎn)過程及所述停止時偏航回轉(zhuǎn)過程在驅(qū)動所述風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面時不使用偏航電動機(jī)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)偏航控制的低成本化及機(jī)艙的小型
/輕量化。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置構(gòu)成為使具備多個風(fēng)車翼的風(fēng)車發(fā)電單元被支承為能夠相對于塔架進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)，并根據(jù)變動的風(fēng)向從所述風(fēng)車發(fā)電單元的正面承受風(fēng)力而進(jìn)行發(fā)電，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的特征在于，具備發(fā)電機(jī)，利用所述風(fēng)車翼承受的風(fēng)力進(jìn)行驅(qū)動而發(fā)電，并且能夠變更為電動機(jī)的用途；槳距驅(qū)動部，單獨(dú)地控制所述風(fēng)車翼的槳距角度； 風(fēng)向檢測部，檢測變動的風(fēng)向信息；及控制部，通過權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的偏航回轉(zhuǎn)控制方法進(jìn)行風(fēng)車翼槳距角控制，對每個所述風(fēng)車翼計算出槳距角度指令值并向所述槳距驅(qū)動部輸出，其中所述槳距角度指令值用于利用空氣動力產(chǎn)生使所述風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)的動力。根據(jù)這樣的本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置，具備發(fā)電機(jī)，利用風(fēng)車翼承受的風(fēng)力進(jìn)行驅(qū)動并發(fā)電，并且可進(jìn)行向電動機(jī)的用途變更；槳距驅(qū)動部，單獨(dú)地控制風(fēng)車翼的槳距角度； 風(fēng)向檢測部，檢測變動的風(fēng)向信息；控制部，通過權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的偏航回轉(zhuǎn)控制方法進(jìn)行風(fēng)車翼槳距角控制，對每個風(fēng)車翼計算出槳距角度指令值并向槳距驅(qū)動部輸出，所述槳距角度指令值通過空氣動力產(chǎn)生使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)的動力的指令值，因此槳距驅(qū)動部能夠使各風(fēng)車翼的槳距角度單獨(dú)地變化，有效利用作用于各風(fēng)車翼的風(fēng)力， 利用空氣動力產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)。在所述發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述控制部根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行將所述發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)使用的電動回轉(zhuǎn)來補(bǔ)充偏航回轉(zhuǎn)力，由此例如從低風(fēng)速的狀態(tài)起動的情況等，能夠?qū)⑼ㄟ^電動回轉(zhuǎn)使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的空氣動力作為偏航回轉(zhuǎn)力進(jìn)行利用。因此，通過電動回轉(zhuǎn)得到的偏航回轉(zhuǎn)力可進(jìn)行單獨(dú)的偏航回轉(zhuǎn)，或者補(bǔ)充通過風(fēng)力產(chǎn)生的空氣動力(偏航回轉(zhuǎn)力)的不足量。因此，不需要利用偏航電動機(jī)的驅(qū)動力進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)控制的以往的偏航驅(qū)動裝置。該情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的不同是指開始風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)的起動時、運(yùn)轉(zhuǎn)停止時及運(yùn)轉(zhuǎn)中的區(qū)別、風(fēng)力的強(qiáng)弱等導(dǎo)致的不同。根據(jù)所述本發(fā)明，即使在風(fēng)力發(fā)電裝置的起動時及停止時，也能夠有效地利用單獨(dú)地控制多個風(fēng)車翼的槳距角度的槳距驅(qū)動部，得到空氣動力產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)力，并根據(jù)風(fēng)向的變化使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向上風(fēng)方向的偏航控制，因此不需要利用偏航電動機(jī)來控制風(fēng)車發(fā)電單元的朝向的以往的偏航驅(qū)動裝置。 因此，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置能夠使風(fēng)車發(fā)電單元的偏航控制低成本化，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)對構(gòu)成風(fēng)車發(fā)電單元的機(jī)艙的小型/輕量化有利的偏航控制。


圖IA是表示作為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的一實(shí)施方式的、進(jìn)行風(fēng)車發(fā)電單元的偏航回轉(zhuǎn)控制的偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(沒有電動回轉(zhuǎn))的方框圖；圖IB是表示作為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的其他實(shí)施方式的，進(jìn)行風(fēng)車發(fā)電單元的偏航回轉(zhuǎn)控制的偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(有電動回轉(zhuǎn))的方框圖；圖2A是表示圖IA所示的控制部中實(shí)施的偏航回轉(zhuǎn)控制例的流程圖；圖2B是表示圖IB所示的控制部中實(shí)施的偏航回轉(zhuǎn)控制例的流程圖；圖3是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的整體構(gòu)成例的圖；圖4是表示風(fēng)車發(fā)電單元的概略構(gòu)成例的圖；圖5是用于說明風(fēng)力發(fā)電裝置及風(fēng)車發(fā)電單元的z、y、ζ軸的定義的圖；圖6是表示使運(yùn)轉(zhuǎn)停止中的風(fēng)車發(fā)電單元與風(fēng)向正對的電動回轉(zhuǎn)的順序的說明圖；圖7是表示通過空氣動力使運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)車發(fā)電單元進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)的偏航回轉(zhuǎn)控制的順序的說明圖；圖8是表示對于風(fēng)車發(fā)電單元的風(fēng)車翼，從機(jī)艙后方觀察的方位角(旋轉(zhuǎn)角)的定義的說明圖；圖9是表示從上方觀察風(fēng)車發(fā)電單元，在風(fēng)車翼產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力的說明圖；圖10是表示以往的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航驅(qū)動裝置及其周邊構(gòu)造的要部剖面圖。標(biāo)號說明1、風(fēng)力發(fā)電裝置2、塔架
3、機(jī)艙4、旋翼頭5、風(fēng)車翼(葉片)7、風(fēng)速針8、風(fēng)向針10、增速機(jī)11、發(fā)電機(jī)或電動機(jī)20、風(fēng)車控制裝置(控制部)
21、槳距驅(qū)動部22、發(fā)電機(jī)控制部30、風(fēng)向檢測部40、偏航回轉(zhuǎn)位置檢測部
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖3所示的風(fēng)力發(fā)電裝置1為具有立設(shè)于地基B上的塔架(也稱作“支柱”)2、設(shè)置于塔架2的上端的機(jī)艙3、被支承為繞大致水平的橫方向的旋轉(zhuǎn)軸線(圖5的χ軸)可旋轉(zhuǎn)且設(shè)置于機(jī)艙3的前端部側(cè)的旋翼頭4的迎風(fēng)型風(fēng)車。下面的說明中，如圖4所示，將設(shè)置于塔架2的上端并經(jīng)由主軸9而連結(jié)的機(jī)艙3及旋翼頭4總稱為“風(fēng)車發(fā)電單元”。在旋翼頭4上繞其旋轉(zhuǎn)軸線放射狀地安裝有多個(例如三個)風(fēng)車翼(葉片)5。 由此，從旋翼頭4的旋轉(zhuǎn)軸線方向吹向風(fēng)車翼5的前表面的風(fēng)力變換為使旋翼頭4繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的動力。在機(jī)艙3的外周面適當(dāng)位置(例如上部等)根據(jù)需要設(shè)置有測定周邊的風(fēng)速值的風(fēng)速計7、測定風(fēng)向的風(fēng)向計8。例如圖4所示，在機(jī)艙3的內(nèi)部設(shè)置有經(jīng)由旋翼頭4和增速機(jī)10而連結(jié)的發(fā)電機(jī) 11。即，旋翼頭4的轉(zhuǎn)速被傳遞至經(jīng)由主軸9而連結(jié)的增速機(jī)10，從而成為使增速機(jī)10的輸出側(cè)增速的值。而且，發(fā)電機(jī)11通過經(jīng)由增速機(jī)10而增速的輸出側(cè)的轉(zhuǎn)速而被驅(qū)動，由此得到由發(fā)電機(jī)11發(fā)電的電力。另外，在機(jī)艙3的內(nèi)部設(shè)置有進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的風(fēng)車控制裝置20、 從該風(fēng)車控制裝置20接受控制信號并使各風(fēng)車翼5的槳距角度單獨(dú)地變化的槳距驅(qū)動部 (可變槳距機(jī)構(gòu))21。另外，在上述機(jī)艙3的內(nèi)部設(shè)置有從風(fēng)車控制裝置20接受控制信號并控制發(fā)電機(jī) 11的發(fā)電控制部22。該發(fā)電機(jī)控制部22在后述的電動回轉(zhuǎn)時將發(fā)電機(jī)11作為電動機(jī)使用的情況下，進(jìn)行作為電動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)控制(電動回轉(zhuǎn)控制)。在上述構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電裝置1上設(shè)置有進(jìn)行風(fēng)車發(fā)電單元的偏航回轉(zhuǎn)控制的偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。下面，參照圖IA的方框圖及圖2的流程圖，對進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電單元的偏航回轉(zhuǎn)控制的偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖IA所示的方框圖表示進(jìn)行風(fēng)車發(fā)電單元的偏航回轉(zhuǎn)控制的偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。該偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置于風(fēng)力發(fā)電裝置1上，該風(fēng)力發(fā)電裝置1構(gòu)成為具備多個風(fēng)車翼5的風(fēng)車發(fā)電單元被支承為相對于塔架2可偏航回轉(zhuǎn)，與變動的風(fēng)向相對應(yīng)地從風(fēng)車發(fā)電單元的正面(風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)面前表面)承受風(fēng)力而進(jìn)行發(fā)電。即，在迎風(fēng)型的風(fēng)力發(fā)電裝置1 中，偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以使風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)面前表面朝向上風(fēng)的方式進(jìn)行動作。該偏航回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具備如下部件而構(gòu)成槳距驅(qū)動部21，使風(fēng)車翼5的槳距角度單獨(dú)地變化；風(fēng)向檢測部30，檢測變動的風(fēng)向信息(0W)；偏航回轉(zhuǎn)位置檢測部40，檢測風(fēng)車發(fā)電單元的當(dāng)前偏航角(θζ)；及控制部20，基于風(fēng)向信息(θ w)及當(dāng)前偏航角(ΘΖ)來計算風(fēng)向偏差(θ d)，基于該風(fēng)向偏差(θ d)對每個風(fēng)車翼5計算出利用空氣動力產(chǎn)生用于使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)的動力的槳距角度指令值(θ η)并向槳距驅(qū)動部21輸出。
另外，圖示的構(gòu)成例中，風(fēng)車翼5為三個，因此槳距角度指令值(θ η)輸出對每個風(fēng)車翼5計算出的三種類型的槳距角度指令值Θ1、Θ2、θ 3，但沒并不限定于此。風(fēng)向檢測部30檢測風(fēng)力發(fā)電裝置1的設(shè)置位置或周邊區(qū)域的風(fēng)向信息(ew)，并向控制部20輸入。作為可用于該情況下的風(fēng)向信息(θ W)，只要從下述信息中適當(dāng)選擇一個或多個使用即可，這些信息為例如由設(shè)置于機(jī)艙3的風(fēng)向計8對每個風(fēng)力發(fā)電裝置1檢測出的信息、在代表位置檢測出鄰接設(shè)置了多個風(fēng)力發(fā)電裝置1的風(fēng)力發(fā)電廠的信息(具體而言，在從多個中選擇的風(fēng)力發(fā)電裝置1的機(jī)艙3上設(shè)置風(fēng)向計8而檢測出的信息、利用設(shè)置于發(fā)電廠內(nèi)的高處的風(fēng)向計8檢測出的信息等)、或者包含在可從外部取得的氣象信息中的與風(fēng)向相關(guān)的信息等。偏航回轉(zhuǎn)位置檢測部40以與塔架2的軸中心大致一致地存在的偏航回轉(zhuǎn)軸(參照圖幻為中心，對于在塔架2上在大致水平面上進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)的風(fēng)車發(fā)電單元，檢測當(dāng)前的朝向(位置)即當(dāng)前偏航角(θ ζ)，并向控制部20輸入。即，偏航回轉(zhuǎn)位置檢測部40檢測風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)面前表面實(shí)際朝向的方向的信息(風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的方位角信息)。該情況下的當(dāng)前偏航角(θ ζ)如下檢測將預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)方向(例如北方向) 設(shè)為0度，旋翼頭4的朝向(圖5所示的χ軸的方向)在沿順時針或逆時針360度的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)位于哪一個方向(角度)。另外，作為檢測當(dāng)前偏航角(θζ)的具體的裝置，例如有通過與設(shè)置于圖10所示的滾動軸承53上的固定齒輪52的嚙合進(jìn)行動作的電位計等?？刂撇?0接受風(fēng)向信息(θ w)及當(dāng)前偏航角(ΘΖ)的輸入，對三個風(fēng)車翼5算出各自的槳距角度指令值(θ 1、θ 2、θ 3)并向槳距驅(qū)動部21輸出。即，控制部2Θ根據(jù)風(fēng)向信息(θ w)和當(dāng)前偏航角(θ ζ)之間的偏差，進(jìn)行如下所述的偏航回轉(zhuǎn)控制在風(fēng)力發(fā)電裝置1的起動時及運(yùn)轉(zhuǎn)時使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向上風(fēng)方向，停止時使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向下風(fēng)方向?？刂撇?0內(nèi)的具體的偏航回轉(zhuǎn)控制例如如圖2Α所示的流程圖那樣進(jìn)行。最初的步驟Sl中，控制流程開始后，進(jìn)入下一步驟S2，判斷有無風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)指令，即判斷風(fēng)力發(fā)電裝置1是否為運(yùn)轉(zhuǎn)中。另外，判斷為運(yùn)轉(zhuǎn)中的情況下，對運(yùn)轉(zhuǎn)指令剛發(fā)出后的起動時、運(yùn)轉(zhuǎn)繼續(xù)中的運(yùn)轉(zhuǎn)時、及運(yùn)轉(zhuǎn)停止指令發(fā)出后的停止時的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)分進(jìn)行判斷。通過步驟2的判斷，在存在風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)指令的“是”的情況下，進(jìn)入下一步驟S3并計算出槳距角度指令值(θ η)，但本實(shí)施方式中，風(fēng)車翼5有三個，因此開始三種槳距角度指令值(θ 1、Θ2, Θ3)的計算。另外，下面的說明是運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)分判斷為起動時或運(yùn)轉(zhuǎn)時的情況。步驟S3的過程中，具有得到與風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)面前表面相關(guān)的方位角信息的當(dāng)前偏航角(θ ζ)及風(fēng)向信息(θ W)的“信息取得過程”，計算出當(dāng)前偏航角(θ ζ)及風(fēng)向信息 (0w)之間的偏差即風(fēng)向偏差(θ d)。即，計算出表示實(shí)際的風(fēng)向的風(fēng)向信息(θ W)、和對于在塔架2上進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)的風(fēng)車發(fā)電單元表示當(dāng)前的朝向的當(dāng)前偏航角(θ ζ)之間的角度差而作為風(fēng)向偏差(θ d = θ W- θ ζ)。其結(jié)果是，對于風(fēng)車發(fā)電單元的朝向，能夠把握風(fēng)向改變時等當(dāng)前相對于風(fēng)向的的位置關(guān)系(角度差)。這樣計算出風(fēng)向偏差(θ d)后，進(jìn)入下一步驟S4，計算出每一個風(fēng)車翼5的槳距角度指令值(Θ 1、Θ2、Θ3)。關(guān)于步驟3中計算出的風(fēng)向偏差(θ d)，為了使風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)面前表面朝向上風(fēng)方向，設(shè)定為例如使風(fēng)車發(fā)電單元向風(fēng)向偏差(9d)變小的方向偏航回轉(zhuǎn)。上述的步驟S3的過程中計算出的每一個風(fēng)車翼5的槳距角度指令值(θ 1、θ 2、 θ 3)在下一步驟S5中向槳距驅(qū)動部21輸出。而且，在下一步驟S6中，各風(fēng)車翼5的槳距角度通過槳距驅(qū)動部21的動作，變更為每一個風(fēng)車翼5都不同的槳距角度指令值(θ 1、θ 2、θ幻的槳距角度。這樣，上述步驟 S4 S6的過程為根據(jù)風(fēng)向偏差(θ d)使風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)面前表面向上風(fēng)方向驅(qū)動的“偏航回轉(zhuǎn)過程”。這樣設(shè)定的各風(fēng)車翼5的槳距角度通過再次返回步驟S2并重復(fù)同樣的控制，持續(xù)直至在步驟2判斷為沒有風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)指令為止。即，步驟2中判斷為沒有風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)指令的“否”的情況下，進(jìn)入步驟S7的結(jié)束，控制過程結(jié)束。而且，上述的偏航回轉(zhuǎn)過程中，包含對規(guī)定的方位角下的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的“槳距角控制過程”。該槳距角控制過程中，在風(fēng)力發(fā)電裝置1起動時使風(fēng)車翼槳距角度單獨(dú)地變化， 將作用于各風(fēng)車翼5的風(fēng)力變換為空氣動力而進(jìn)行有效利用，得到利用空氣動力使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)而使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向上風(fēng)方向的偏航回轉(zhuǎn)力。這樣，在上述的風(fēng)車發(fā)電裝置1的偏航回轉(zhuǎn)控制中，偏航回轉(zhuǎn)控制的控制方法具有取得風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的方位角信息及風(fēng)向信息的信息取得過程；及根據(jù)方位角信息及風(fēng)向信息的偏差，在起動時將風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面向上風(fēng)方向驅(qū)動的偏航回轉(zhuǎn)過程，偏航回轉(zhuǎn)過程包含對以規(guī)定的方位角(風(fēng)車翼的旋轉(zhuǎn)角)的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的槳距角控制過程。另外，關(guān)于上述風(fēng)向偏差(θ d)，可以根據(jù)以規(guī)定的方位角作用于風(fēng)車翼5上的載荷的不同進(jìn)行推測，槳距驅(qū)動部21也可以基于利用該推測得到的風(fēng)向偏差(θ d)來計算出槳距角度指令值(θ η)。另外，上述的槳距角度指令值(θ η)不僅可以控制為按照使風(fēng)車發(fā)電單元朝向風(fēng)向偏差(θ d)變小的方向偏航回轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行設(shè)定，還可控制為例如按照風(fēng)向偏差(θ d) 的平均接近零的方式相互設(shè)定正負(fù)的值。接著，具體地說明上述的控制流程的偏航回轉(zhuǎn)控制。該偏航回轉(zhuǎn)控制有效利用使各風(fēng)車翼5的槳距角度單獨(dú)地變化的槳距驅(qū)動部21，按照作用于各風(fēng)車翼5的風(fēng)力成為風(fēng)車發(fā)電單元的偏航回轉(zhuǎn)力的方式進(jìn)行控制。如圖7及圖8所示，各風(fēng)車角5的槳距角度指令值(θ 1、θ 2、θ幻通過使當(dāng)前偏航角(θζ)與風(fēng)向一致，而使風(fēng)向偏差(θ d)消失，并按照旋翼頭4的方向朝向上風(fēng)的方式進(jìn)行設(shè)定。即，各風(fēng)車翼5的槳距角度指令值(θ 1、θ 2、θ 3)設(shè)定為，與總是變動的風(fēng)向相對應(yīng)而使風(fēng)向偏差(θ d)變小，或使風(fēng)向偏差(θ d)的平均接近零，而產(chǎn)生風(fēng)向偏差(θ d) 消失的方向的偏航回轉(zhuǎn)力，由此旋翼旋轉(zhuǎn)面與風(fēng)向正對。圖7及圖8所示的說明圖中，旋翼頭4及風(fēng)車翼5如圖8 (從機(jī)艙3的后方側(cè)觀察的圖)中箭頭Rw所示，承受風(fēng)力而逆時針旋轉(zhuǎn)。另外，圖8所示的風(fēng)力發(fā)電裝置1中，以從機(jī)艙后方看為120°的槳距設(shè)置三個風(fēng)車翼5，在下面的說明中，根據(jù)需要，將旋轉(zhuǎn)角(方位角)處于0°的位置的風(fēng)車翼叫做風(fēng)車翼fe、將處于120°的位置的風(fēng)車翼叫做風(fēng)車翼恥、 將處于的位置的風(fēng)車翼叫做風(fēng)車翼5c，從而進(jìn)行區(qū)別。另外，圖8所示的風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)中，對于旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)車翼5，進(jìn)行對每個風(fēng)車翼5使槳距角度獨(dú)立的操作(控制)，適當(dāng)進(jìn)行以使旋翼旋轉(zhuǎn)面與風(fēng)向正對的方式追隨風(fēng)向的偏航控制。圖7是從上方觀察風(fēng)車發(fā)電單元的圖，表示從存在風(fēng)向偏差(θ d)的狀態(tài)順時針偏航回轉(zhuǎn)而使旋翼旋轉(zhuǎn)面與風(fēng)向正對的偏航回轉(zhuǎn)控制的動作。該情況下的偏航控制中，對于位于通過承受風(fēng)力而產(chǎn)生偏航回轉(zhuǎn)力矩的旋轉(zhuǎn)角位置的兩個風(fēng)車翼恥‘>5c'，使各自的槳距角度逆向變化。具體地說明，對于在旋轉(zhuǎn)角為90°的周邊區(qū)域(最大為0 180° )旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)車翼恥‘，計算出向以避開風(fēng)的方式增大槳距角度α的方向、即向順槳方向變化的槳距角度指令值(θ η)。因此，接受了該槳距角度指令值(θ η)的槳距驅(qū)動部21在使風(fēng)車翼恥‘ 的槳距角度α增大的方向變化Y。另一方面，對于在旋轉(zhuǎn)角為270°的周邊區(qū)域(最大，180 360° )旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)車翼5c'，計算出向以進(jìn)一步承受風(fēng)地減小槳距角度α的方向、即向小槳距方向變化的槳距角度指令值(θ η)。因此，接受了該槳距角度指令值(θ η)的槳距驅(qū)動部21在使風(fēng)車翼 5c‘的槳距角度α減小的方向上變化β。換言之，關(guān)于風(fēng)車翼恥‘，向使從正面看到的投影面積增大的方向，輸出使槳距角度α變化的槳距角度指令值(θ η)，設(shè)定為槳距角度增加了 γ的新的槳距角度(α+ Y)。另一方面，關(guān)于風(fēng)車翼5c'，向使從正面看的投影面積減小的方向輸出使槳距角度α變化的槳距角度指令值(θ η)，設(shè)定為槳距角度減少了 β的新的槳距角度(α-β)。該情況下，使風(fēng)車翼5的槳距角度α變化β及Y的動作在風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)中進(jìn)行。這樣的風(fēng)車翼5的槳距角度控制為如下所述的變槳距控制，即，例如在一個風(fēng)車翼5旋轉(zhuǎn)一圈的期間，對于以某風(fēng)速穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)的槳距角度α，從最小的槳距角度到最大的槳距角度(α + Y )，以描繪大致正弦曲線的方式，連續(xù)或斷續(xù)地進(jìn)行變化。如上所述，通過根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的位置使風(fēng)車翼5的槳距角度α增減的控制，能夠在風(fēng)車發(fā)電單元根據(jù)空氣空氣學(xué)而產(chǎn)生繞偏航軸的旋轉(zhuǎn)力。即，關(guān)于位于旋轉(zhuǎn)角度90°的附近的風(fēng)車翼恥‘，由于槳距角度增大而避開風(fēng)，作用于風(fēng)車翼恥‘的偏航回轉(zhuǎn)力減小。 但是，關(guān)于位于旋轉(zhuǎn)角度270°附近的風(fēng)車翼5c‘，由于槳距角度減小而進(jìn)一步承受風(fēng)，因此作用于風(fēng)車翼5c'的偏航回轉(zhuǎn)力變大。其結(jié)果是，不進(jìn)行槳距角度的增減的情況下，在從上風(fēng)朝向下風(fēng)的同方向上以大致相同大小進(jìn)行作用的偏航回轉(zhuǎn)力的平衡破壞，因此風(fēng)車發(fā)電單元在作用更大的偏航回轉(zhuǎn)力的方向上偏航回轉(zhuǎn)。即，如圖7所示的風(fēng)車發(fā)電單元的情況下，作用于位于270°的旋轉(zhuǎn)角度位置的風(fēng)車翼5c'的偏航回轉(zhuǎn)力增大，因此風(fēng)車發(fā)電單元繞順時針方向進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)，風(fēng)向偏差(9d)消除。另外，使風(fēng)車發(fā)電單元繞逆時針偏航回轉(zhuǎn)的情況下，在旋轉(zhuǎn)角為大致90度的周邊使槳距角度向小槳距側(cè)變化，并且在旋轉(zhuǎn)角為大致270度的周邊使槳距角度向順槳側(cè)變化即可。這樣，根據(jù)上述的風(fēng)力發(fā)電裝置1，在運(yùn)轉(zhuǎn)時，槳距驅(qū)動部21能夠使各風(fēng)車翼5的槳距角度單獨(dú)地變化，有效利用作用于各風(fēng)車翼5的風(fēng)力并通過空氣動力使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)。即，在風(fēng)力發(fā)電裝置1運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)行如下所述的偏航回轉(zhuǎn)控制按照使算出的風(fēng)向偏差(θ d)變小的方式，或者按照使風(fēng)向偏差(θ d)接近零的方式，使各風(fēng)車翼5的槳距角度單獨(dú)地變化，使作用于風(fēng)車翼5的風(fēng)力變換為偏航回轉(zhuǎn)力，因此風(fēng)車發(fā)電單元能夠進(jìn)行追隨風(fēng)向的變化的偏航回轉(zhuǎn)，能夠使風(fēng)車發(fā)電單元的旋翼旋轉(zhuǎn)面總是朝向上風(fēng)并與風(fēng)向正對。因此，通過進(jìn)行上述的偏航回轉(zhuǎn)控制，不需要利用偏航電動機(jī)的驅(qū)動力進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)控制的以往的偏航驅(qū)動裝置。但是，上述的風(fēng)力發(fā)電裝置1的偏航回轉(zhuǎn)控制在沒有充分的風(fēng)速時或從運(yùn)轉(zhuǎn)停止中的狀態(tài)開始運(yùn)轉(zhuǎn)的起動時等，有時不能得到用于進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)控制的充分的偏航回轉(zhuǎn)力。因此，在得不到充分的的偏航回轉(zhuǎn)力的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，例如圖IB及圖2B所示，風(fēng)車控制裝置20進(jìn)行將設(shè)置于風(fēng)車發(fā)電單元內(nèi)的發(fā)電機(jī)11作為電動機(jī)使用的電動回轉(zhuǎn)，即通過將作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11作為驅(qū)動源，使旋翼頭4及風(fēng)車翼5旋轉(zhuǎn)直至達(dá)到例如IOrpm以上的轉(zhuǎn)速，由此能夠?qū)嵤┯娠L(fēng)車翼5產(chǎn)生的風(fēng)力所帶來的自動的偏航回轉(zhuǎn)。該電動回轉(zhuǎn)是從風(fēng)車控制裝置20向發(fā)電機(jī)控制部22輸出與電動回轉(zhuǎn)相關(guān)的控制指令而進(jìn)行實(shí)施。具體地說明，圖2B所示的流程圖中，在步驟S3的過程中算出風(fēng)向偏差(Qd)后， 進(jìn)入步驟Sll的過程，計算出使作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11進(jìn)行電動回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的指令值。這樣算出的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的指令值在接下來的步驟S 12的過程中向發(fā)電機(jī)控制部22輸出。發(fā)電機(jī)控制部22基于轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的指令值來使發(fā)電機(jī)11作為電動機(jī)驅(qū)動，因此作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的驅(qū)動力使旋翼頭4及風(fēng)車翼5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果， 通過風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生風(fēng)力，因此能夠得到利用該風(fēng)力的電動回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)。另外，通過電動回轉(zhuǎn)，風(fēng)車翼5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的風(fēng)力形成與低風(fēng)速時等增加風(fēng)速相同的狀況，因此能夠補(bǔ)充不足的偏航回轉(zhuǎn)力。這樣的電動回轉(zhuǎn)中，只要發(fā)電機(jī)11為同步發(fā)電機(jī)的話便可容易地得到，另外，即使為非同步發(fā)電機(jī)的情況下，只要具備變換器也可得到。通過根據(jù)風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行這樣的電動回轉(zhuǎn)，能夠例如在從低風(fēng)速的狀態(tài)起動時等，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，利用電動回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)力及空氣動力來補(bǔ)充風(fēng)力及空氣動力產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)力的不足量。這時，運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的不同是指開始風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)的起動時、運(yùn)轉(zhuǎn)停止時及運(yùn)轉(zhuǎn)中的區(qū)別、作用于風(fēng)車翼5的風(fēng)力的強(qiáng)弱等導(dǎo)致的不同。具體地進(jìn)行說明，例如圖6所示，停止中的風(fēng)車發(fā)電單元有時追隨風(fēng)向而旋翼旋轉(zhuǎn)面朝向下風(fēng)，起動時需要最大180°的偏航回轉(zhuǎn)。另外，由于風(fēng)速、偏航回轉(zhuǎn)制動裝置的殘余制動力、穩(wěn)定偏航控制的摩擦力等的影響，起動時的風(fēng)車發(fā)電單元有時其旋翼旋轉(zhuǎn)面不與風(fēng)向正對。因此，如圖6所示，風(fēng)力發(fā)電裝置1起動時，上述的槳距角控制過程實(shí)施如下所述的電動回轉(zhuǎn)過程最初進(jìn)行電動回轉(zhuǎn)而使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)，主要利用風(fēng)車翼5產(chǎn)生的風(fēng)力使旋翼旋轉(zhuǎn)面朝向上風(fēng)。之后，停止電動回轉(zhuǎn)，切換為上述運(yùn)轉(zhuǎn)中的偏航回轉(zhuǎn)控制， 即，使各風(fēng)車翼5的槳距角度單獨(dú)地變化的偏航回轉(zhuǎn)控制。該電動回轉(zhuǎn)過程中，在幾乎不產(chǎn)生偏航回轉(zhuǎn)力的旋轉(zhuǎn)角為大致O度及/或大致180度的周邊，形成比以前后的旋轉(zhuǎn)角的槳距角更靠小槳距側(cè)或順槳側(cè)的槳距角，從而能夠?qū)嵤└咝实碾妱踊剞D(zhuǎn)。該情況下的電動回轉(zhuǎn)可以根據(jù)風(fēng)力發(fā)電裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，使作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速變化，或者可以將作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速設(shè)為一定而使風(fēng)車翼5的槳距角度變化，并使空氣動力產(chǎn)生的助推力變化。使發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速變化的情況下，只要切換為電動機(jī)并且通電的發(fā)電機(jī)11被起動并達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后，使該轉(zhuǎn)速慢慢降低即可。即，通過電動回轉(zhuǎn)使停止?fàn)顟B(tài)的風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)的情況下，在偏航回轉(zhuǎn)開始之前，靜止摩擦力進(jìn)行作用且需要最大的驅(qū)動力， 因此可以在風(fēng)車發(fā)電單元開始運(yùn)轉(zhuǎn)并成為動摩擦力進(jìn)行作用的狀態(tài)后，使電動回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)車翼5的轉(zhuǎn)速慢慢降低。這樣的轉(zhuǎn)速的降低是指將作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速降低，因此能夠?qū)㈦妱踊剞D(zhuǎn)所需要的電力抑制為最小。另外，關(guān)于電動機(jī)11的轉(zhuǎn)速，達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后保持為大致一定的情況下，將自然的風(fēng)力產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)力作為輔助進(jìn)行利用，能夠?qū)㈦妱踊剞D(zhuǎn)所需要的電力抑制為最小。即，利用合計了通過電動回轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的空氣動力、和通過自然的風(fēng)力而產(chǎn)生的空氣動力的偏航回轉(zhuǎn)力，來進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)，因此能夠?qū)㈦妱踊剞D(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)車翼5的轉(zhuǎn)速設(shè)定得較低， 因此能夠降低作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11的消耗電力。另外，風(fēng)力發(fā)電裝置1停止時的偏航回轉(zhuǎn)控制具有取得風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的方位角信息及風(fēng)向信息的信息取得過程；根據(jù)方位角信息及風(fēng)向信息之間的偏差，在停止時將風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面向下風(fēng)方向驅(qū)動的停止時偏航回轉(zhuǎn)過程，停止時偏航回轉(zhuǎn)過程中包含對規(guī)定的方位角下的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的停止時槳距角控制過程。該情況下的停止時槳距角控制過程按照使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向下風(fēng)方向的方式進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)，因此除了向與上述起動時及運(yùn)轉(zhuǎn)時相反的方向進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)以外，是相同的控制。通過進(jìn)行這樣的偏航回轉(zhuǎn)控制，在向運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)力發(fā)電裝置1發(fā)出了運(yùn)轉(zhuǎn)停止的指令的停止時，能夠積極地使風(fēng)車發(fā)電單元進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)直至穩(wěn)定的停止位置為止。艮口， 在風(fēng)車發(fā)電單元停止的狀態(tài)下，進(jìn)行承受自然的風(fēng)力而追隨順風(fēng)的偏航回轉(zhuǎn)，在使風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面朝向下風(fēng)方向的狀態(tài)下進(jìn)行穩(wěn)定的停止，因此通過實(shí)施停止時偏航回轉(zhuǎn)過程，能夠積極地進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)直至穩(wěn)定的停止位置。另外，通過在風(fēng)力發(fā)電裝置1運(yùn)轉(zhuǎn)停止時適當(dāng)?shù)貙?shí)施上述電動回轉(zhuǎn)，也能夠在起動時使旋翼旋轉(zhuǎn)面盡可能地朝向與風(fēng)向一致的方向。另外，上述電動回轉(zhuǎn)例如可以在運(yùn)轉(zhuǎn)中在通過塔架2內(nèi)的電纜上產(chǎn)生了設(shè)定以上的扭轉(zhuǎn)的情況下，以為了解除該扭轉(zhuǎn)而強(qiáng)制地使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)為目的進(jìn)行使用。另外，實(shí)施上述電動回轉(zhuǎn)時，可按照成為易使風(fēng)力發(fā)電裝置1起動的槳距角的方式進(jìn)行控制。即，如圖9的說明圖(從上方觀察風(fēng)車翼5的圖)所示，朝向旋翼頭4而從紙面上方向箭頭W的方向吹風(fēng)時，向風(fēng)車翼5給予通過接線方向速度(Vt)及風(fēng)速(Vw)合成的葉片流入速度(V)的相對風(fēng)。風(fēng)車翼5承受葉片流入速度(V)的相對風(fēng)時，產(chǎn)生與相對風(fēng)不同方向的合成風(fēng)合力(R)。該合成風(fēng)合力(R)不會成為與通常相對風(fēng)平行的方向，因此根據(jù)葉片形狀分解為不同大小的成分的分力，一方面的分力成為升力(L)，另一方面的分力成為阻力(D)。另外，上述的合成風(fēng)合力(R)被分解為與風(fēng)車翼5的旋轉(zhuǎn)方向成直角的成分的推力(Fs)、與旋轉(zhuǎn)方向同方向的旋轉(zhuǎn)力(Fr)，該旋轉(zhuǎn)力(Fr)使旋翼頭4旋轉(zhuǎn)，成為利用風(fēng)力發(fā)電的方向的力。該旋轉(zhuǎn)力(Fr)為根據(jù)風(fēng)車翼5的槳距角而變動的值，能夠在電動回轉(zhuǎn)時輔助作為電動機(jī)發(fā)揮作用的發(fā)電機(jī)11的旋轉(zhuǎn)力。因此，例如風(fēng)車發(fā)電單元在圖6的紙面左側(cè)所示的狀態(tài)下停止時，按照通過風(fēng)力產(chǎn)生輔助電動回轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力的方向的旋轉(zhuǎn)力(Fr)的方式，設(shè)定為風(fēng)車翼5的槳距角。艮口， 接受了從與通常的發(fā)電時相反的方向流入的風(fēng)的風(fēng)車翼5設(shè)定為產(chǎn)生使旋翼頭4與發(fā)電時同方向地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力的槳距角，并進(jìn)行電動回轉(zhuǎn)，隨著進(jìn)行電動回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)車發(fā)電單元的偏航回轉(zhuǎn)，使風(fēng)車翼5的槳距角變更為與發(fā)電時相適合的值并起動風(fēng)力發(fā)電裝置 1即可。根據(jù)上述的實(shí)施方式，有效地利用單獨(dú)地控制多個風(fēng)車翼5的槳距角度的槳距控制部21，并進(jìn)行根據(jù)風(fēng)向的變化使風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)的偏航控制，因此不需要通過偏航電動機(jī)控制風(fēng)車發(fā)電單元的朝向的偏航驅(qū)動裝置。另外，通過進(jìn)行利用發(fā)電機(jī)11的電動回轉(zhuǎn)，即使在得不到自然的風(fēng)力的情況下， 也能夠得到空氣動力產(chǎn)生的偏航回轉(zhuǎn)力。因此，能夠單獨(dú)使用該偏航回轉(zhuǎn)力進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)， 或者補(bǔ)充從自然的風(fēng)力得到的空氣動力的不足量而進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)。因此，上述的風(fēng)力發(fā)電裝置1能夠使風(fēng)車發(fā)電單元的偏航控制低成本化，另外能夠?qū)崿F(xiàn)對于構(gòu)成風(fēng)車發(fā)電單元的機(jī)艙3的小型/輕量化也有利的偏航控制。另外，關(guān)于維修用的電動機(jī)，需要與上述偏航電動機(jī)分開設(shè)置。另外，通過采用上述實(shí)施方式，偏航驅(qū)動裝置及其安裝座消失，因此能夠減少制造時的機(jī)械加工、降低包括偏航電動機(jī)及驅(qū)動類齒輪等的維修的成本。另外，與塔架2固定的偏航回轉(zhuǎn)軸大致自由，因此來自旋翼頭4的瞬時載荷即 Mz (參照圖5)大幅減少，主軸9、主軸承、主軸承臺及機(jī)艙底板的作用載荷減少，因此，由此也能大幅降低成本。另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)變更。例如，上述的偏航回轉(zhuǎn)控制也可以適當(dāng)控制偏航制動裝置的制動力并且使偏航回轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。另外，偏航回轉(zhuǎn)輪也可以是滾動軸承及滑動軸承中的任一個。另外，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置1不限定于具備增速機(jī)10的風(fēng)力發(fā)電裝置或迎風(fēng)型的風(fēng)力發(fā)電裝置，也可以適用于無齒輪型或順風(fēng)型。另外，順風(fēng)型的風(fēng)力發(fā)電裝置在配置于機(jī)艙后方的風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面承受風(fēng)力，使風(fēng)車翼的旋轉(zhuǎn)面前表面朝向上風(fēng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)這一點(diǎn)與迎風(fēng)型相同。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，具有信息取得過程，取得風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的方位角信息及風(fēng)向信息；及偏航回轉(zhuǎn)過程，根據(jù)所述方位角信息及所述風(fēng)向信息之間的偏差，在起動時將所述風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面向上風(fēng)方向驅(qū)動，其特征在于，所述偏航回轉(zhuǎn)過程包含對規(guī)定的方位角下的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的槳距角控制過程。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，所述槳距角控制過程中，以方位角為大致90度及/或大致270度，形成比前后的方位角下的槳距角更靠小槳距側(cè)或順槳側(cè)的槳距角。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，所述槳距角控制過程包含使發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的電動回轉(zhuǎn)過程，在該電動回轉(zhuǎn)過程中，以方位角為大致0度及/或大致180度，形成比前后的方位角下的槳距角更靠小槳距側(cè)或順槳側(cè)的槳距角。
4.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于， 所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后慢慢降低。
5.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于， 所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后被保持為大致一定。
6.一種風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，具有信息取得過程，取得風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的方位角信息及風(fēng)向信息；及停止時偏航回轉(zhuǎn)過程，根據(jù)所述方位角信息和所述風(fēng)向信息之間的偏差，在停止時將所述風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面向下風(fēng)方向驅(qū)動，其特征在于，所述停止時偏航回轉(zhuǎn)過程包含對規(guī)定的方位角下的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的停止時槳距角控制過程。
7.如權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，所述偏航回轉(zhuǎn)過程及所述停止時偏航回轉(zhuǎn)過程在驅(qū)動所述風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面時不使用偏航電動機(jī)。
8.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，具有如下構(gòu)成使具備多個風(fēng)車翼的風(fēng)車發(fā)電單元被支承為能夠相對于塔架進(jìn)行偏航回轉(zhuǎn)，并根據(jù)變動的風(fēng)向從所述風(fēng)車發(fā)電單元的正面承受風(fēng)力而進(jìn)行發(fā)電，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的特征在于，具備發(fā)電機(jī)，利用所述風(fēng)車翼承受的風(fēng)力進(jìn)行驅(qū)動而發(fā)電，并且能夠變更為電動機(jī)的用途；槳距驅(qū)動部，單獨(dú)地控制所述風(fēng)車翼的槳距角度； 風(fēng)向檢測部，檢測變動的風(fēng)向信息；及控制部，通過權(quán)利要求6所述的偏航回轉(zhuǎn)控制方法進(jìn)行風(fēng)車翼槳距角控制，對每個所述風(fēng)車翼計算出槳距角度指令值并向所述槳距驅(qū)動部輸出，其中，所述槳距角度指令值用于利用空氣動力產(chǎn)生使所述風(fēng)車發(fā)電單元偏航回轉(zhuǎn)的動力。
9.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制部根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行將所述發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)使用的電動回轉(zhuǎn)來補(bǔ)充偏航回轉(zhuǎn)力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航回轉(zhuǎn)控制方法，不需要偏航電動機(jī)且對低成本化及機(jī)艙的小型/輕量化有利。控制部(20)進(jìn)行如下所述的偏航回轉(zhuǎn)控制根據(jù)從風(fēng)向檢測部(30)得到的風(fēng)向信息(θw)和從偏航回轉(zhuǎn)位置檢測部(40)得到的當(dāng)前偏航角(θz)之間的偏差，將偏航回轉(zhuǎn)的槳距角度指令值(θ1、θ2、θ3)向槳距驅(qū)動部(21)輸出，并在起動時將風(fēng)車翼旋轉(zhuǎn)面的前表面向上風(fēng)方向驅(qū)動，該偏航回轉(zhuǎn)控制中包含對規(guī)定的方位角下的風(fēng)車翼槳距角進(jìn)行控制的過程。
文檔編號F03D7/04GK102203412SQ201080000646
公開日2011年9月28日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者沼尻智裕 申請人:三菱重工業(yè)株式會社