[发明专利]风力发电装置和机舱回旋方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电装置和机舱回旋方法，特别是涉及风力发电装置的机舱的偏航控制。

背景技术

风力发电装置的机舱需要结合风向和风速来控制水平面内的方向。这种控制一般被称为偏航控制，进行偏航控制的机构一般被称为偏航控制机构。偏航控制机构典型的是包括产生用于使机舱向所期望的方向回旋的驱动力的偏航驱动装置和在机舱朝向所期望的方向以后将该机舱固定在该方向的偏航制动器而构成。作为偏航驱动装置，最为典型的是使用利用偏航马达和减速机驱动与设置于塔架的齿轮啮合的小齿轮的结构的驱动机构。这样的风力发电装置例如在美国专利申请公报US2008/0131279A1中被公开。此外，使用油压制动器作为偏航制动器的风力发电装置例如在特开2006-307653号公报中被公开。

一般，偏航驱动装置被设计为即使面对50年才发生一次的突发的强风(50年一遇阵风，例如风速35m/s以上)也能够产生使机舱回旋的驱动力。这是为了在产生任何强风的情况下都能够使风车旋翼向着上风。因为风力发电装置一般在风车旋翼处于上风时风载荷最小，所以为了降低强风时的风载荷优选使风车旋翼向着上风。如果设计为能够产生相对于50年一遇的强阵风也能够使机舱回旋的驱动力，则几乎能够在全部的情况下使风车旋翼向着上风而实现风载荷的降低。

在此，根据发明人的研究，像50年一遇阵风这样的突发性强风产生的频率在通常要求的20年的风车寿命中非常稀少，上述这样的偏航控制机构的配置相对于通常运转来说是超配置(over-specific)。由于这样的偏航控制机构的配置会带来成本的上升所以并不优选。因此，发明

人研究了以下设计：降低偏航控制机构的驱动力，在产生突发的风外力的情况下容许机舱不能够回旋。

但是，当降低偏航驱动装置的驱动力时，在为了使风车旋翼向着上风而使机舱回旋的期间产生了瞬间的非稳定风时有可能造成偏航马达损伤。详细而言，当在使机舱回旋的期间产生50年一遇阵风这种瞬间的非稳定风时，存在回旋扭矩不足而导致机舱被瞬时推回去的情况。这时，机舱瞬间高速回旋。由于偏航马达的驱动力一般通过减速机传递给机舱，所以当机舱瞬间高速回旋时，存在偏航马达因过旋转而损伤的可能性。

专利文献1：美国专利申请公报US2008/0131279A1

专利文献2：日本特开2006-307653号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于有效防止机舱被强风推回去而导致偏航马达损伤的技术。

在本发明的一个方面中，风力发电装置包括：搭载有风车旋翼的机舱；产生使机舱偏航回旋的驱动力的偏航驱动装置；产生对机舱的回旋进行制动的制动力的制动机构；对偏航驱动装置和制动机构进行控制的控制装置；和测定风速的风速测定装置。控制装置在利用偏航驱动装置使机舱回旋的期间基于风速检测到高风速状态的发生时，对检测到高风速状态的发生进行响应，利用制动机构对机舱施加制动力。在一个实施方式中，控制装置在机舱的回旋中未检测到高风速状态的发生的情况下，控制制动机构以不对机舱施加制动力。

此时，优选偏航驱动装置产生的驱动扭矩Mzt_ALL与制动机构产生的制动扭矩Mzt_BRK，相对于由50年一遇阵风作用于机舱的扭矩(的绝对值)|Mzt|_MAX，被调节为使以下的关系成立：

Mzt_ALL-Mzt_BRK＜|Mzt|_MAX＜Mzt_ALL+Mzt_BRK

在一个实施方式中，该风力发电装置还包括检测由风造成的机舱的急速回旋的急速回旋检测装置。在这种情况下，优选在机舱的回旋中检测到机舱的急速回旋时，控制装置控制制动机构，以对机舱施加比在对检测到高风速状态的发生进行响应而施加的制动力高的制动力。

偏航驱动装置优选包括：偏航马达；使用偏航马达产生的扭矩使机舱回旋的回旋机构；和控制偏航马达产生的扭矩的扭矩控制装置。

在本发明的另一方面中，风力发电装置的机舱回旋方法包括：在使机舱回旋的期间监视风速的工序；和基于风速检测到高风速状态的发生时，对检测到高风速状态的发生进行响应而对机舱施加制动力的工序。

根据本发明，能够有效地使用偏航驱动装置的驱动力，并且能够有效地防止机舱被强风推回去而导致的偏航马达的损伤。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的风力发电装置的结构的侧面图。