[发明专利]风力发电装置的偏航控制系统及偏航控制方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种以接受风力而进行发电的方式构成的风力发电装置的偏航控制系统及偏航控制方法。

背景技术

近年来，从环境的保护的观点出发，利用风力的风力发电装置受到注目。风力发电装置通常具有将多个叶片安装于轮毂的转子。转子搭载于机舱，该机舱位于在陆地上或海洋上竖立设置的塔架上。在这种风力发电机中，叶片接受到风而转子旋转，转子的旋转向收纳在机舱内的发电机传递，在发电机中生成电力。

在这样的风力发电装置中，通常，为了将风能高效地向转子的旋转能量转换，而根据风向使转子的方向变化。因此，已知有一种风力发电装置，其具备用于使支承转子的机舱偏航回旋的偏航驱动机构。例如，在专利文献1中记载有一种偏航回旋控制方法，其基于机舱的方向与实际的风向之间的风向偏差，以使转子旋转面与风向正对的方式控制机舱的偏航方向。

另外，在专利文献2中公开了一种结构，其通过检测风力发电装置的偏航方向的电位计，检测风力发电装置的偏航方向从动作范围偏离的情况，而使偏航回旋停止。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】国际公开第2011/092810号

【专利文献2】日本实开平3-99875号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

然而，如专利文献2记载那样，在具备电位计的风力发电装置中，在电位计发生故障或误动作等时，有时无法检测出准确的偏航方向值。当在偏航方向值无法检测的状态下机舱的偏航回旋持续进行时，在塔架与机舱之间延伸的各种线缆可能会超过极限而扭转。其结果是，可能会产生这些线缆的损伤或切断这样的与风力发电装置的安全性相关的重大的不适合。

另一方面，在电位计成为异常的时刻使风力发电装置的运行停止时，可认为例如在深夜时间带等维护作业员从现场离开的情况下或海洋上风力发电装置等那样不能容易地接近风力发电装置的情况下等难以进行迅速的维护作业的情况下，风力发电装置的运转率会显著恶化。

发明内容

本发明的至少几个实施方式鉴于上述的情况，目的在于提供一种即使在偏航方向传感器的异常时也能取得准确的偏航方向值的风力发电装置的偏航控制系统及偏航控制方法。

【解决方案】

本发明的几个实施方式的风力发电装置的偏航控制系统，所述风力发电装置具有能够通过偏航驱动机构而偏航回旋的机舱，所述风力发电装置的偏航控制系统的特征在于，具备：

偏航方向传感器，用于检测所述机舱的当前的偏航方向值；

移动量计算部，用于基于所述机舱的偏航回旋速度及偏航回旋时间，算出规定期间的所述机舱的偏航回旋移动量；

偏航方向推定部，基于由所述移动量计算部算出的所述规定期间的所述偏航回旋移动量和所述规定期间的开始时刻的所述偏航方向值，通过推定值计算逻辑，算出所述规定期间的结束时刻的所述机舱的偏航方向的推定值；及

偏航驱动控制部，用于控制所述偏航驱动机构，

所述偏航驱动控制部在所述偏航方向传感器正常时，基于所述偏航方向传感器产生的所述偏航方向值的检测结果来决定所述机舱的回旋方向，并且在所述偏航方向传感器发生异常时，基于由所述偏航方向推定部算出的所述推定值来决定所述机舱的回旋方向。

在上述风力发电装置的偏航控制系统中，在偏航方向传感器正常时使用偏航方向传感器来决定机舱的回旋方向。另一方面，在偏航方向传感器发生异常时，使用由偏航方向推定部算出的偏航方向的推定值来决定机舱的回旋方向。因此，即使在例如因故障或误动作等的偏航方向传感器的异常而无法准确地检测机舱的当前的偏航方向值的情况下，也能够通过使用偏航方向的推定值而决定适当的机舱的回旋方向。由此，能够防止机舱超过偏航极限而回旋的情况，并能够防止在机舱与塔架之间延伸的各种线缆超过极限而扭转的情况，从而能够进行风力发电装置的持续的稳定运行。

另外，在偏航方向推定部中，基于根据机舱的偏航回旋速度及偏航回旋时间而算出的规定期间的偏航回旋移动量和规定期间的开始时刻的偏航方向值，来算出规定期间的结束时刻的机舱的偏航方向的推定值。因此，即使在偏航方向传感器未多路复用的风力发电装置中，也能够在偏航方向传感器的故障·异常发生时为了取得偏航方向值而利用偏航方向推定部来取代偏航方向传感器，能够实现恰如使偏航方向传感器多路复用那样的具有冗余性的系统。由此，不需要以多路复用为目的的偏航方向传感器的追加设置用的费用或空间，能够提高风力发电装置的运行的安全性、可靠性、运转率等。