[发明专利]激光雷达装置、风力发电装置以及风测量方法

说明书

激光雷达装置(3)针对对由激光束(A)在风车(2)的前方描绘的轨迹(B)进行分割得到的多个分割范围的每个分割范围计算风速。

技术领域

本发明涉及进行风测量的激光雷达装置。

背景技术

以往以来，提出了使用搭载于风力发电装置用的风车的旋转器(spinner)部的激光雷达装置来测量风车前方的风速的技术(例如，参照非专利文献1)。激光雷达装置将激光发送到风车的前方，接收由大气中的气溶胶散射的散射光，使用散射光的接收信号来测量风速。此外，气溶胶为大气中的灰尘，为极小的漂浮颗粒。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：T.Mikkelsen et al.，“A spinner－integrated wind lidar forenhanced wind turbine control，”Wind Energy,16,pp.625－643,2013.

发明内容

以往的激光雷达装置为了进行多个方向的风测量，相对于风车的旋转轴向斜方向照射激光。因此，与旋转器部的旋转相伴地，激光束在风车的前方描绘圆状的轨迹。另一方面，由于散射光的接收光量非常少，所以激光雷达装置通过在测量时间内对根据散射光的接收信号计算出的接收光谱进行累计，从而得到风速测量所需的信噪比。然而，风速具有高度方向的分布，所以当在测量时间中激光束移动而测量位置的高度发生变化时，混合存在不同的高度的不同的风速信息，存在风速测量的误差变大这样的课题。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于得到能够以高的精度测量风速的激光雷达装置。

本发明所涉及的激光雷达装置设置于风车的旋转器部，将激光发送到风车的前方，接收在发送目的地处散射的激光的散射光，所述激光雷达装置具备轨迹范围判定部、解析累计部、保存累计部以及风速计算部。轨迹范围判定部判定对由激光的激光束在风车的前方描绘的轨迹进行分割得到的多个分割范围中的、有激光束的分割范围。解析累计部针对由轨迹范围判定部判定为有激光束的每个分割范围，对解析散射光的接收信号来针对沿着激光束的视线方向的每个距离计算出的接收光谱进行累计。保存累计部保存由解析累计部针对每个分割范围计算出的接收光谱。风速计算部使用从保存累计部输入的每个分割范围的接收光谱，针对每个分割范围计算风速。

根据本发明，激光雷达装置针对对由激光束在风车的前方描绘的轨迹进行分割得到的多个分割范围的每个分割范围计算风速，所以能够以高的精度测量风速。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的风力发电装置的结构的概略图。

图2是示出实施方式1的激光雷达装置的结构的框图。

图3是示出激光束的轨迹的图。

图4是示出实施方式1的风测量方法的流程图。

图5A是示出实现实施方式1的激光雷达装置所具备的信号处理部的功能的硬件结构的框图。图5B是示出执行实现实施方式1的激光雷达装置所具备的信号处理部的功能的软件的硬件结构的框图。

图6是示出具备光束扫描仪的激光雷达装置的概略图。

图7是示出本发明的实施方式2的激光雷达装置所具备的信号处理部的功能结构的框图。

图8是示出实施方式2的风测量方法的流程图。

图9是示出本发明的实施方式3的风力发电装置的结构的概略图。

符号说明