專利名稱：風(fēng)力發(fā)電裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電裝置及其控制方法，特別涉及風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺(yaw)控 制。
背景技術(shù)：
為了提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率，作為重要的控制手段之一就是控制使風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體 的方向與風(fēng)向一致而進(jìn)行控制的偏擺控制。因?yàn)楫?dāng)風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體正面朝向風(fēng)時(shí)風(fēng)力發(fā)電裝置 的效率最佳，所以需要使安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙根據(jù)風(fēng)向偏擺旋轉(zhuǎn)來控制風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的 方向。當(dāng)前開發(fā)有各種偏擺旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和偏擺控制技術(shù)，例如特開2004-285858號公報(bào)公開 了利用激光式風(fēng)向風(fēng)力計(jì)來檢測風(fēng)向和風(fēng)力并根據(jù)檢測的風(fēng)向和風(fēng)速進(jìn)行偏擺控制的技 術(shù)。另外，特開2005-113899號公報(bào)公開了用于使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。在風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺控制中要點(diǎn)之一是盡量減小機(jī)艙的偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)。由于機(jī) 艙的重量大，如果機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)很大，則使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和使機(jī)艙的旋 轉(zhuǎn)停止的制動機(jī)構(gòu)的機(jī)械負(fù)載會增大，從而這些機(jī)構(gòu)的機(jī)械消耗會變大。為了減少旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)和制動機(jī)構(gòu)的消耗，優(yōu)選減小偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。如圖18所示，用于滿足這種要求所使用的最普通的偏擺控制的控制邏輯為在風(fēng) 車方位(即風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向)與實(shí)際風(fēng)向的偏差(風(fēng)向偏差)的絕對值比規(guī)定的界限值 大的狀態(tài)僅持續(xù)了規(guī)定的持續(xù)時(shí)間(例如20秒)的情況下，使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)，以使風(fēng)向偏 差變?yōu)榱?即、使風(fēng)車方位與最新的風(fēng)向一致)。在這樣的控制邏輯中，因?yàn)橹灰L(fēng)向偏差 的絕對值不超過界限值就不進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，所以通過適當(dāng)設(shè)定界限值就能夠減少偏擺旋轉(zhuǎn) 的次數(shù)。如圖19所示，這樣的控制邏輯的一個(gè)問題在于，在風(fēng)向長時(shí)間(典型情況下持續(xù) 數(shù)小時(shí))逐漸變化的狀況下，風(fēng)向偏差的大小不會平均地變小。一般而言，有些地點(diǎn)的風(fēng)況 較多存在以下情況，即，在白天紊亂度高且風(fēng)向隨機(jī)變化，相對地在夜間風(fēng)況并不顯示隨機(jī) 變化。換言之，夜間的風(fēng)況經(jīng)常顯示以下變化，即，風(fēng)向長時(shí)間變化。根據(jù)上述的控制邏輯， 在紊亂度高且風(fēng)向隨機(jī)變化的狀況下，風(fēng)向偏差的大小平均接近于零。但是，如圖19所示， 在風(fēng)向長時(shí)間(典型情況下持續(xù)數(shù)小時(shí))逐漸變化的情況下(圖19的A)，在上述控制邏輯 中，即使反復(fù)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)(圖19的B)，風(fēng)向偏差也只是一瞬間為零(圖19的C)。因此， 風(fēng)向偏差的平均大小并不小。這對于提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率方面并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的全部目的在于提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率，具體而言，本發(fā)明的目的 在于達(dá)到下面兩個(gè)課題中的至少一個(gè)。第一課題提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺控制技術(shù)，其抑制偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)增加， 并且即使在風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的情況下也能夠使風(fēng)向偏差的大小變小。第二課題提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺控制技術(shù)，通過在早期掌握風(fēng)向的過渡性變化來適時(shí)地進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，從而能夠提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下述手段。在其手段的記述中，為了明確“技術(shù) 方案”的記載與“具體實(shí)施方式
”的記載的對應(yīng)關(guān)系，標(biāo)注了“發(fā)明的具體實(shí)施方式
”中使用 的編號、符號。但是，標(biāo)注的編號、符號不能用于限定解釋“技術(shù)方案”中記載的發(fā)明的技術(shù) 范圍。一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的機(jī)艙(3)、使機(jī)艙 (3)偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(4)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)和控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(4)的控制 裝置(21)，所述控制裝置(21)根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn) 體(7)的方向來算出風(fēng)向偏差，并且所述控制裝置在下述兩個(gè)條件(1、2)中的任何一個(gè)成 立的情況下，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)，條件(1)所述風(fēng)向偏差的絕對值為第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值 的狀態(tài))在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，條件(2)所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界限值以上的狀 態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))在比所述第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，并且，當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)，在從時(shí)刻、_Τ到時(shí)刻、的風(fēng) 向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的方向一致時(shí)，停止所述機(jī)艙(3)的偏擺旋轉(zhuǎn)。這樣，通過利用規(guī)定時(shí)間T內(nèi)的風(fēng)向的平均值來判定偏擺旋轉(zhuǎn)的停止位置，而能 夠不使偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)由于風(fēng)向的瞬時(shí)變化而停止，從而能夠使機(jī)艙(3)在適當(dāng)?shù)奈恢猛Ｖ蛊珨[ 旋轉(zhuǎn)，因而能夠使偏擺旋轉(zhuǎn)停止后的風(fēng)向偏差比以前的低。而且通過降低偏擺旋轉(zhuǎn)停止以 后的風(fēng)向偏差，能夠延長至下次的偏擺旋轉(zhuǎn)開始前的時(shí)間，抑制偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。還有，在 抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的同時(shí)能夠提高控制性能。另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的機(jī)艙(3)、 使機(jī)艙⑶旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(4)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)和控制機(jī)艙旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)⑷ 的控制裝置(21)，所述控制裝置(21)根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體 (7)的方向來算出風(fēng)向偏差，并且所述控制裝置在下述兩個(gè)條件(1、2)中的任何一個(gè)成立 的情況下，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述機(jī)艙開始進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，所述條件(1)所述風(fēng)向偏差的絕對值為第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界 限值的狀態(tài))在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，所述條件(2)所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界限值以上 的狀態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))在比所述第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的期間持 續(xù)，并且，使所述機(jī)艙至少以符合當(dāng)所述偏擺旋轉(zhuǎn)時(shí)成立的所述條件(1)及(2)中的 任何一個(gè)的相當(dāng)于第一或第二界限值的角度的量進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)。這樣，通過使所述機(jī)艙(3)以符合當(dāng)所述偏擺旋轉(zhuǎn)時(shí)成立的所述條件(1)及(2) 中的任何一個(gè)的相當(dāng)于第一或第二界限值的角度的量進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，而能夠不使偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 由于風(fēng)向的瞬時(shí)變化而停止，從而能夠使機(jī)艙(3)在適當(dāng)?shù)奈恢猛Ｖ蛊珨[旋轉(zhuǎn)，因而能夠 降低偏擺旋轉(zhuǎn)停止后的風(fēng)向偏差，延長至下次的偏擺旋轉(zhuǎn)開始前的時(shí)間，抑制偏擺旋轉(zhuǎn)的 次數(shù)。這種控制尤其在風(fēng)的紊亂度低的情況下有效。
7
另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置(21)使所述機(jī)艙(3)僅旋轉(zhuǎn) 相當(dāng)于所述第一或第二界限值的量，判斷所述風(fēng)向偏差的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如 果所述風(fēng)向偏差的符號相反，則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果所述風(fēng)向偏差的符號沒有相反，則繼續(xù) 進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)直至風(fēng)向偏差變?yōu)榱?。另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置(21)使所述機(jī)艙(3)僅旋轉(zhuǎn) 相當(dāng)于所述第一或第二界限值的量，判斷在將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)從時(shí) 刻、-τ到時(shí)刻、的風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向的差的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如 果所述符號相反則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果所述風(fēng)向偏差的符號沒有相反則繼續(xù)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn) 直至風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向的差變?yōu)榱?。由此，能夠在更適當(dāng)?shù)奈恢猛Ｖ蛊珨[旋轉(zhuǎn)。另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的機(jī)艙(3)、 使機(jī)艙⑶偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(4)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)和控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)⑷ 的控制裝置(21)，所述控制裝置，(a)根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)測定的風(fēng)向和所述 風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的方向來算出風(fēng)向偏差，(b)判斷當(dāng)前風(fēng)況是否處于風(fēng)向隨機(jī)變化的第一 狀況與風(fēng)向逐漸變化的第二狀況中的任何一個(gè)，(c)在判斷所述當(dāng)前風(fēng)況相當(dāng)于所述第二 狀況，且所述風(fēng)向偏差的絕對值為規(guī)定的第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值的狀 態(tài))僅在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間持續(xù)的情況下，使所述機(jī)艙(3)偏擺旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于所述第一界 限值的量，判斷所述風(fēng)向偏差的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如果所述風(fēng)向偏差的符號相 反則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果所述風(fēng)向偏差的符號沒有相反則繼續(xù)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)直至風(fēng)向偏差 變?yōu)榱?，并?d)在判斷所述當(dāng)前風(fēng)況相當(dāng)于所述第一狀況，且所述風(fēng)向偏差的絕對值為 比所述第一界限值大的第二界限值以上的狀態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))僅在比第一持 續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間持續(xù)的情況下，使所述機(jī)艙(3)偏擺旋轉(zhuǎn)，以使當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè) 定為t0、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)，在時(shí)刻tO-T到時(shí)刻t0的風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的方 向相一致。由此，因?yàn)槟軌驅(qū)φ债?dāng)前風(fēng)況進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的停止控制，所以能夠達(dá)到提高控制 性能的目的。另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的機(jī)艙(3)、 使機(jī)艙⑶偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(4)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)和控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)⑷ 的控制裝置(21)，所述控制裝置(21)構(gòu)成為根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)測定的風(fēng)向 和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的方向來算出風(fēng)向偏差，并且在當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T1設(shè)定 為規(guī)定值、滿足、-1\ ^ ts ^ t0關(guān)系的時(shí)刻設(shè)定為ts時(shí)，在滿足ts < t彡、的所有時(shí)刻t 中所述風(fēng)向偏差滿足規(guī)定條件的情況下，使所述機(jī)艙(3)偏擺旋轉(zhuǎn)，所述規(guī)定條件是Δ θ (t) I ^ 0TH(ts)其中，ι Δ Θ (t) ι是各時(shí)刻t的所述風(fēng)向偏差的絕對值，eTH(t)是在‘Kt彡tQ 中廣義上單調(diào)遞增的函數(shù)，而且針對所述θΤΗα)的時(shí)間的導(dǎo)函數(shù)deTH(t)/dt，除去導(dǎo)函數(shù) 不能定義的時(shí)刻仏在Itl-T1中廣義上單調(diào)遞增。這樣，通過準(zhǔn)備調(diào)整函數(shù)θ TH(t)并且滿足所述規(guī)定條件的情況下，使機(jī)艙(3)偏 擺旋轉(zhuǎn)，從而能夠靈活設(shè)定偏擺旋轉(zhuǎn)的條件，在早期掌握風(fēng)向的過渡性變化，提高控制性
8能。另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的機(jī)艙(3)、 使機(jī)艙⑶偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(4)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)和控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)⑷ 的控制裝置(21)，所述控制裝置構(gòu)成為(a)根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)(10)測定的風(fēng)向和 所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體(7)的方向來算出風(fēng)向偏差，(b)判斷當(dāng)前風(fēng)況是否處于風(fēng)向隨機(jī)變化的 第一狀況與風(fēng)向逐漸變化的第二狀況中的任何一個(gè)，(c)在當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T1設(shè) 定為規(guī)定值、滿足td ^ ts ^ t0關(guān)系的時(shí)刻設(shè)定為ts時(shí)，滿足ts彡t彡、的所有時(shí)刻t 中所述風(fēng)向偏差滿足規(guī)定條件的情況下，使所述機(jī)艙(3)偏擺旋轉(zhuǎn)，所述規(guī)定條件為在所述當(dāng)前風(fēng)況符合所述第一狀況的情況 下，I Δ θ (t) I彡θ TH1(ts)，在所述當(dāng)前風(fēng)況符合所述第二狀況的情況下，
δ θ (t) I 彡 eTH2(ts),其中，I Δ θ (t) I是各時(shí)刻t的所述風(fēng)向偏差的絕對值，θ Tm (t)是在 Ici-T1StStci中廣義上單調(diào)遞增的函數(shù)，而且針對所述θΤΗ1α)的時(shí)間的導(dǎo)函數(shù)deTH1(t)/ dt，除去導(dǎo)函數(shù)不能定義的時(shí)刻仏在Ici-Ktstci中廣義上單調(diào)遞增，并且eTH2(t)是在 Ici-T1StStci中廣義上單調(diào)遞減函數(shù)，而且針對所述θΤΗ2α)的時(shí)間的導(dǎo)函數(shù)deTH2(t)/ dt，除去導(dǎo)函數(shù)不能定義的時(shí)刻仏在Itl-T1中廣義上單調(diào)遞增。由此，因?yàn)槟軌驅(qū)φ债?dāng)前風(fēng)況進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的停止控制，所以能夠達(dá)到提高控制 性能的目的。另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置在將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T 設(shè)定為規(guī)定值時(shí)從時(shí)刻、_Τ到時(shí)刻、的風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向相一致時(shí)，停止所 述機(jī)艙的偏擺旋轉(zhuǎn)。另外，一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置使所述機(jī)艙僅旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于所 述θΤΗ1α)或eTH2(t)的量，判斷所述風(fēng)向偏差的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如果所述風(fēng) 向偏差的符號相反則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果所述風(fēng)向偏差的符號沒有相反則繼續(xù)進(jìn)行偏擺旋 轉(zhuǎn)直至風(fēng)向偏差變?yōu)榱?。另外，所述控制裝置測量從現(xiàn)在至規(guī)定時(shí)間之前的期間進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，在 進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)比規(guī)定次數(shù)少的情況下，放寬旋轉(zhuǎn)條件，在進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)比規(guī) 定次數(shù)多的情況下，加嚴(yán)旋轉(zhuǎn)條件。由此，維持了某種規(guī)定的偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的上限，降低了風(fēng)向偏差，從而達(dá)到提高控 制性能的目的。根據(jù)本發(fā)明，能夠提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明，即使在風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的情況下，也能夠減小風(fēng)向 偏差的大小，且能夠提供一種能夠抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增大的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺控制技 術(shù)。另外，根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，通過在早期掌握風(fēng)向的過渡性變化來適時(shí)地進(jìn) 行偏擺旋轉(zhuǎn)，從而能夠提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率。


圖1是表示實(shí)施例一中的控制裝置進(jìn)行的偏擺旋轉(zhuǎn)控制的順序的流程圖2是比較現(xiàn)有及中間實(shí)施例的偏擺旋轉(zhuǎn)停止時(shí)的控制邏輯與實(shí)施例一的控制 邏輯的偏擺控制的圖；圖3是表示實(shí)施例二的控制裝置進(jìn)行的偏擺旋轉(zhuǎn)控制的順序的流程圖；圖4是比較現(xiàn)有及中間實(shí)施例的偏擺旋轉(zhuǎn)停止時(shí)的控制邏輯與實(shí)施例二的控制 邏輯的偏擺控制的圖；圖5是表示實(shí)施例三的控制裝置進(jìn)行的偏擺旋轉(zhuǎn)控制的順序的流程圖；圖6是比較現(xiàn)有及中間實(shí)施例的偏擺旋轉(zhuǎn)停止時(shí)的控制邏輯與實(shí)施例三的控制 邏輯的偏擺控制的圖；圖7是表示第一 四實(shí)施例的控制邏輯的曲線圖，圖7(a)是表示第一 三實(shí)施例 中使用的控制邏輯的曲線圖，圖7(b)及圖7(c)是表示第四實(shí)施例的控制邏輯的曲線圖；圖8是表示本發(fā)明的偏擺旋轉(zhuǎn)的控制的順序的流程圖；圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)的圖；圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)艙旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖11是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的偏擺控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖12是表示現(xiàn)有的控制邏輯產(chǎn)生的風(fēng)向偏差的變化與中間實(shí)施例一的控制邏輯 產(chǎn)生的風(fēng)向偏差的變化的曲線圖；圖13是表示判別“紊亂度大且風(fēng)向隨機(jī)變化的狀況”與“風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的 狀況”的例子的曲線圖；圖14是表示中間實(shí)施例二的控制邏輯產(chǎn)生的風(fēng)車方位的變化與現(xiàn)有控制邏輯產(chǎn) 生的風(fēng)車方位的變化的曲線圖；圖15是表示在風(fēng)向的變化速度一定且風(fēng)向偏差的變化幅度相同的情況下，通過 中間實(shí)施例的控制邏輯與現(xiàn)有的控制邏輯得到的風(fēng)力發(fā)電裝置的效率的曲線圖；圖16是表示現(xiàn)有的控制邏輯的偏擺旋轉(zhuǎn)開始的時(shí)機(jī)與中間實(shí)施例三的控制邏輯 的偏擺旋轉(zhuǎn)開始的時(shí)機(jī)的曲線圖；圖17是表示函數(shù)θ TH(t)的例子的曲線圖；圖18是表示現(xiàn)有控制邏輯的曲線圖；圖19是用于說明現(xiàn)有控制邏輯的問題的曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)且示例性地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，只要該實(shí)施例中 記載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀及其相對的配置等沒有特別限定，本發(fā)明的范圍并不限 定與此，而其僅僅是說明例而已。圖9是表示本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置1的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。風(fēng)力發(fā)電裝置1具備塔2 和設(shè)置在塔2上端的機(jī)艙3。機(jī)艙3能夠向偏擺方向旋轉(zhuǎn)，利用機(jī)艙旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4而使其朝向 希望的方向。機(jī)艙3安裝有繞線式感應(yīng)發(fā)電機(jī)5和齒輪6。繞線式感應(yīng)發(fā)電機(jī)5的轉(zhuǎn)子經(jīng) 由齒輪6而與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體7的旋轉(zhuǎn)軸7a接合。風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體7具備與旋轉(zhuǎn)軸7a連接的輪轂 8和安裝在輪轂8上的葉片9。機(jī)艙3還設(shè)置有測定風(fēng)速和風(fēng)向的風(fēng)向風(fēng)力計(jì)10。圖10是表示機(jī)艙旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)的例子的剖視圖。機(jī)艙旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4具備偏擺 電動機(jī)11、減速器12、小齒輪13、內(nèi)齒輪14、偏擺制動機(jī)構(gòu)15和制動盤16。偏擺電動機(jī)11、減速器12、小齒輪13和偏擺制動機(jī)構(gòu)15安裝在機(jī)艙3中并與機(jī)艙3 —起運(yùn)動。另一方面， 內(nèi)齒輪14和制動盤16被固定于塔2。偏擺電動機(jī)11的轉(zhuǎn)子經(jīng)由減速器12而與小齒輪13 機(jī)械連接，且小齒輪13與內(nèi)齒輪14相互嚙合。當(dāng)向偏擺電動機(jī)11通電，小齒輪13旋轉(zhuǎn)， 機(jī)艙3進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)。機(jī)艙3的偏擺旋轉(zhuǎn)由制動機(jī)構(gòu)15進(jìn)行制動。當(dāng)偏擺制動機(jī)構(gòu)15的 制動靴17夾住制動盤16，則機(jī)艙3的偏擺旋轉(zhuǎn)就被制動或停止。圖11是表示偏擺控制的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例子的方框圖。在本實(shí)施例中，偏擺控制 系統(tǒng)具備控制裝置21、電動機(jī)驅(qū)動裝置22和制動機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置23。電動機(jī)驅(qū)動裝置22 根據(jù)來自控制裝置21的控制信號而向偏擺電動機(jī)11供給驅(qū)動電力。制動機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置23 根據(jù)來自控制裝置21的控制信號使制動機(jī)構(gòu)15的制動靴17夾住制動盤16?？刂蒲b置21 根據(jù)由風(fēng)向風(fēng)力計(jì)10測定的風(fēng)速和風(fēng)向來決定所希望的風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體7的方向，而且通過使 偏擺電動機(jī)11動作來使機(jī)艙3偏擺旋轉(zhuǎn)，以使風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體7朝向所希望的方向。當(dāng)利用偏 擺旋轉(zhuǎn)而使風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體7朝向所希望的方向，則控制裝置21就使制動機(jī)構(gòu)15動作來使偏 擺旋轉(zhuǎn)停止。(中間實(shí)施例一)其次，對由改善了附圖18說明的現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺控制而得到的中間實(shí) 施例一所進(jìn)行的偏擺控制進(jìn)行說明。在中間實(shí)施例一中，根據(jù)風(fēng)向風(fēng)力計(jì)10測定的風(fēng)向進(jìn) 行偏擺控制。更具體而言，控制裝置21進(jìn)行如下所示的偏擺控制。風(fēng)向風(fēng)力計(jì)10按規(guī)定的取樣間隔來測定各時(shí)刻的風(fēng)向，并將表示各時(shí)刻風(fēng)向的 風(fēng)向數(shù)據(jù)供給到控制裝置21。通過風(fēng)向數(shù)據(jù)將風(fēng)向定義為與規(guī)定的基準(zhǔn)方向所成的角度。控制裝置21，通過對測定的風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾過處理(最簡便的做法是將時(shí)間 上接近的多個(gè)風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行平均)而生成在偏擺控制中實(shí)際使用的控制用風(fēng)向數(shù)據(jù)，算出 該控制用風(fēng)向數(shù)據(jù)所表示的風(fēng)向與風(fēng)車方位的差作為風(fēng)向偏差。在中間實(shí)施例一中，風(fēng)車 方位表現(xiàn)為風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體7的旋轉(zhuǎn)軸7a的方向與規(guī)定的基準(zhǔn)方向所成的角度。風(fēng)向偏差是 取正、負(fù)或零中任何一個(gè)值的數(shù)據(jù)，在中間實(shí)施例一及后述的實(shí)施例中，將從由控制用風(fēng)向 數(shù)據(jù)所表示的風(fēng)向中減去風(fēng)車方位的角度的值被定義為風(fēng)向偏差。而且，控制裝置21，對應(yīng)算出的風(fēng)向偏差來控制電動機(jī)驅(qū)動裝置22及制動機(jī)構(gòu)驅(qū) 動裝置23，從而進(jìn)行機(jī)艙3的偏擺旋轉(zhuǎn)。在本中間實(shí)施例一中，控制裝置21在滿足下述兩 個(gè)條件(1、2)中的至少一個(gè)的情況下進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，以使風(fēng)向偏差變?yōu)榱?即，朝向最新控 制用風(fēng)向數(shù)據(jù)所表示的風(fēng)向)。條件⑴風(fēng)向偏差的絕對值為界限值θ TH1以上(或超過θ ΤΗ1)的狀態(tài)持續(xù)T1秒。條件⑵風(fēng)向偏差的絕對值為界限值θ ΤΗ2( > θ Tm)以上(或超過θ ΤΗ2)的狀態(tài) 持續(xù)T2 (< T1)秒。希望注意的是條件(1)主要是對紊亂度大而風(fēng)向隨機(jī)變化狀況下的偏擺控制起 作用，條件(2)主要是對風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化狀況下的偏擺控制起作用。如下所述，這樣的 控制邏輯在不增加偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)而降低平均風(fēng)向偏差的大小方面是有效的。圖12是表示圖18所示的現(xiàn)有控制邏輯產(chǎn)生的風(fēng)向偏差的變化與中間實(shí)施例一的 控制邏輯產(chǎn)生的風(fēng)向偏差的變化的曲線圖。詳細(xì)而言，圖12(a)是表示由現(xiàn)有控制邏輯產(chǎn) 生的風(fēng)向偏差變化的曲線圖，具體表示為采用以下控制邏輯時(shí)的風(fēng)向偏差變化，即，在風(fēng)向 偏差的絕對值在過去的20秒期間表示20度以上值的情況下，使機(jī)艙3偏擺旋轉(zhuǎn)以使風(fēng)向偏差變?yōu)榱愕目刂七壿?。另一方面，圖12(b)是表示風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化狀況下的由本實(shí)施例的控制邏輯 產(chǎn)生的風(fēng)向偏差變化的曲線圖，圖12(c)是表示紊亂度大而風(fēng)向隨機(jī)變化狀況下的由本實(shí) 施例的控制邏輯產(chǎn)生的風(fēng)向偏差變化的曲線圖。這里，條件(1)的界限值ΘΤΗ1設(shè)定為20 度，持續(xù)時(shí)間T1設(shè)定為20秒，條件(2)的界限值θ ΤΗ2設(shè)定為5度，把持續(xù)時(shí)間T2設(shè)定為 100 秒。根據(jù)圖12(a)所示的現(xiàn)有控制邏輯，由于即使在風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的情況下， 在風(fēng)向偏差的絕對值超過界限值20度之前也不進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，所以平均的風(fēng)向偏差變大。 確實(shí)即便是現(xiàn)有的控制邏輯只要把開始偏擺旋轉(zhuǎn)的界限值變小(例如設(shè)定成5度)，也許能 夠降低平均的風(fēng)向偏差，但這種方法會使偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)增加。另一方面，根據(jù)圖12(b)、(C)所示的本中間實(shí)施例一的控制邏輯，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn) 降低平均的風(fēng)向偏差和抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增大。在風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況下，通 過滿足條件(2)來進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)。由于在條件(2)中界限值ΘΤΗ2被設(shè)定的比較小(在圖 12(b))的例子中是5度)，所以能夠使平均的風(fēng)向偏差變小。而且，因?yàn)闂l件(2)的持續(xù)時(shí) 間T2被設(shè)定的比較長，所以抑制了偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增大。另一方面，在紊亂度大且風(fēng)向隨 機(jī)變化的狀況下，通過滿足條件(1)來進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)。由于在條件(1)中界限值ΘΤΗ1被設(shè) 定的比較大，所以僅在真正需要時(shí)才進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)。因此，能夠抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增大。這樣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)中間實(shí)施例一能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)降低平均風(fēng)向偏差與抑 制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增大。但是，我們認(rèn)為在偏擺旋轉(zhuǎn)的停止條件及風(fēng)向過渡性變化的情況 下的偏擺旋轉(zhuǎn)條件中存在改善的余地，能夠進(jìn)一步降低平均風(fēng)向偏差、抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù) 的增大。(中間實(shí)施例二)在中間實(shí)施例二中，判斷當(dāng)前風(fēng)況是否符合“紊亂度大且風(fēng)向隨機(jī)變化的狀 況”(第一狀況)與“風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況”(第二狀況)中的任何一個(gè)，并根據(jù)其判 斷來使用不同的控制邏輯。風(fēng)力發(fā)電裝置1的結(jié)構(gòu)與中間實(shí)施例一相同。在中間實(shí)施例二中，控制裝置21利用下述的控制邏輯從風(fēng)向風(fēng)力計(jì)10檢測到的 風(fēng)向數(shù)據(jù)來判斷是上述兩種狀況的哪一個(gè)。控制裝置21依次算出過去最接近的規(guī)定時(shí)間 (例如過去的最接近的一分鐘內(nèi))內(nèi)的平均風(fēng)向。而且，在最近算出的平均風(fēng)向與在其之近 前算出的平均風(fēng)向的差在規(guī)定角度內(nèi)的期間僅持續(xù)了規(guī)定時(shí)間的情況下，控制裝置21判 斷當(dāng)前風(fēng)況為風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的第二狀況。在不是這種情況下，控制裝置21判斷當(dāng)前 風(fēng)況為紊亂度大且風(fēng)向隨機(jī)變化的第一狀況。如圖13所示，通過使用這樣的控制邏輯，具 有一定程度正確性并且能夠進(jìn)行兩種狀況的判別。另外，也可以使用在一天中(或一年中)的特定期間判斷風(fēng)況處于“紊亂度大而風(fēng) 向隨機(jī)變化的狀況”、在其他的特定期間判斷風(fēng)況處于“風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況”的控 制邏輯。能夠根據(jù)過去的觀測數(shù)據(jù)來適當(dāng)決定認(rèn)為是處于“紊亂度大而風(fēng)向隨機(jī)變化的狀 況”期間和認(rèn)為是處于“風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況”期間。根據(jù)這樣的控制邏輯，能夠簡 便地判斷其是上述狀況的哪一個(gè)。在判斷當(dāng)前風(fēng)況處于“紊亂度大而風(fēng)向隨機(jī)變化的狀況”的情況下，當(dāng)風(fēng)向偏差的 絕對值是規(guī)定的界限值ΘΤΗ1以上的值(或超過界限值ΘΤΗ1的值)的狀態(tài)僅持續(xù)了規(guī)定的
12持續(xù)時(shí)間T1 (例如20秒)時(shí)，控制裝置21實(shí)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使風(fēng)向偏差變?yōu)榱?。另一方面，在判斷?dāng)前風(fēng)況處于“風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況”的情況下，當(dāng)風(fēng)向 偏差的絕對值是規(guī)定的界限值θ ΤΗ2以上的值(或超過界限值θ ΤΗ2的值)的狀態(tài)僅持續(xù)了 規(guī)定的持續(xù)時(shí)間T2 (例如20秒)時(shí)，控制裝置21實(shí)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使偏擺旋轉(zhuǎn)前后的風(fēng)向偏 差符號相反，且使偏擺旋轉(zhuǎn)后的風(fēng)向偏差絕對值與界限值ΘΤΗ2相等。例如，考慮到將界限 值ΘΤΗ2設(shè)定為10度的情況，如果風(fēng)向偏差超過+10度的狀態(tài)僅持續(xù)規(guī)定的持續(xù)時(shí)間T(例 如20秒)，則進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使風(fēng)向偏差變?yōu)?10度。圖14(a)是表示在風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況下利用本中間實(shí)施例二的控制邏 輯來進(jìn)行偏擺控制的情況下的風(fēng)向與風(fēng)車方位關(guān)系的曲線圖。在圖14(a)的曲線圖中，假 定風(fēng)向的變化一定。從圖14(a)可以理解在本實(shí)施例的控制邏輯中，即使在風(fēng)向變化一 定的情況下，風(fēng)向偏差(即風(fēng)向與風(fēng)車方位的差)也交替地取正值和負(fù)值。因此，風(fēng)向偏差 的平均值接近為零。而且，在本實(shí)施例的控制邏輯中，即使將風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化狀況下 所使用的界限值θ ΤΗ2設(shè)定為小值，偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)也不會隨之增大。其原因在于在本實(shí) 施例中，在風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況中風(fēng)向偏差Δ θ (t)(不是在零與+ ΘΤΗ2之間或者零 與-θ ΤΗ2之間)在包含-θ ΤΗ2彡Δ θ (t)彡+ θ ΤΗ2的范圍內(nèi)變化的緣故。將界限值θ ΤΗ2設(shè) 定為小值，為了使風(fēng)向偏差的平均值接近零是有效的。另一方面，如圖14(b)所示，偏擺旋轉(zhuǎn)后的風(fēng)向偏差為零的現(xiàn)有控制邏輯中，在風(fēng) 向長時(shí)間逐漸變化的狀況下風(fēng)向偏差常為正或常為負(fù)。這就使風(fēng)向偏差大小的平均值增 大。需要注意的是在圖14(b)中圖示了風(fēng)向偏差常為負(fù)的情況。圖15是更明確地說明本實(shí)施例的控制邏輯相對于現(xiàn)有控制邏輯的優(yōu)越性的曲線 圖，詳細(xì)而言，其表示在本實(shí)施例的控制邏輯與現(xiàn)有的控制邏輯中風(fēng)向的變化速度一定且 風(fēng)向偏差的變化幅度相同的情況下的風(fēng)力發(fā)電裝置1的效率。需要注意的是風(fēng)向的變化 速度一定且風(fēng)向偏差的變化幅度相同的條件是根據(jù)在本實(shí)施例的控制邏輯和現(xiàn)有的控制 邏輯中偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)相同的觀點(diǎn)來決定的。具體而言，圖15表示的是本實(shí)施例的控制 邏輯中將界限值θ TH2設(shè)定在10度，現(xiàn)有的控制邏輯中將開始偏擺旋轉(zhuǎn)的界限值θ ΤΗ2設(shè)定 在20度的情況。因?yàn)闊o論在哪種情況下，風(fēng)向偏差的變化幅度都相同，所以偏擺旋轉(zhuǎn)的次 數(shù)也相同。如圖15所示，相對現(xiàn)有的控制邏輯中風(fēng)向偏差在-20度與零之間變化，在本實(shí)施 例的控制邏輯中風(fēng)向偏差在包含-10度以上+10度以下的范圍變化。由于風(fēng)力發(fā)電裝置1 的效率隨著風(fēng)向偏差的絕對值變大而急速下降，所以在現(xiàn)有的控制邏輯中，特別在風(fēng)向偏 差是-20度與-10度的情況下風(fēng)力發(fā)電裝置1的效率會降低。另一方面，由于在本實(shí)施例 的控制邏輯中，風(fēng)向偏差只在包含-10度以上、+10度以下的范圍內(nèi)變化，所以風(fēng)力發(fā)電裝 置1的效率降低小。即使在現(xiàn)有的控制邏輯中，如果將開始偏擺旋轉(zhuǎn)的界限值θ ΤΗ設(shè)定較小值(例如， 設(shè)定成10度)，則風(fēng)向偏差的大小平均值就會變小。但是，如果將界限值ΘΤΗ設(shè)定為較小 值，則偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)就會增加。這樣，在現(xiàn)有的控制邏輯中，不能兼顧抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù) 的增大和降低風(fēng)向偏差的絕對值平均值。如以上說明所示，本中間實(shí)施例二的風(fēng)力發(fā)電裝置1在風(fēng)向處于長時(shí)間逐漸變化 的狀況的情況下，實(shí)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使偏擺旋轉(zhuǎn)前后的風(fēng)向偏差符號相反且使偏擺旋轉(zhuǎn)后的風(fēng)向偏差絕對值與界限值ΘΤΗ2相等。由此，能夠抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增大，同時(shí)減少風(fēng)向 偏差絕對值的平均值。在本中間實(shí)施例二中，還能夠進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使偏擺旋轉(zhuǎn)后的風(fēng)向偏差絕對值為 界限值ΘΤΗ2與零之間的值。例如，在界限值θ ΤΗ2是7. 5度的情況下，如果風(fēng)向偏差超過 +7. 5的狀態(tài)僅持續(xù)了規(guī)定的持續(xù)時(shí)間(例如20秒)，則還能夠進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使風(fēng)向偏差 變?yōu)開4度。但是，為了降低風(fēng)向偏差絕對值的平均值，優(yōu)選實(shí)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使偏擺旋轉(zhuǎn)后 的風(fēng)向偏差絕對值與界限值ΘΤΗ2相等。另外，還可以組合實(shí)施中間實(shí)施例一的偏擺控制與中間實(shí)施例二的偏擺控制。更 具體而言，在中間實(shí)施例一的偏擺控制條件(2)成立的情況下，實(shí)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使偏擺旋 轉(zhuǎn)前后的風(fēng)向偏差符號相反，且使偏擺旋轉(zhuǎn)后的風(fēng)向偏差絕對值與界限值ΘΤΗ2相等(或使 風(fēng)向偏差的絕對值為零與界限值ΘΤΗ2之間的值)。在條件(1)成立的情況下，實(shí)行偏擺旋 轉(zhuǎn)以使風(fēng)向偏差變?yōu)榱?。我們認(rèn)為中間實(shí)施例一的條件(2)符合處于“風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的狀況”時(shí)的 情況。因此，在條件(2)成立的情況下，優(yōu)選的是，實(shí)行偏擺旋轉(zhuǎn)以使偏擺旋轉(zhuǎn)前后的風(fēng)向 偏差符號相反，且使偏擺旋轉(zhuǎn)后的風(fēng)向偏差絕對值與界限值θ ΤΗ2相等。這樣，根據(jù)中間實(shí)施例一，能夠達(dá)到進(jìn)一步降低平均風(fēng)向偏差且提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)1 的效率的效果。但是，我們認(rèn)為在偏擺旋轉(zhuǎn)的停止條件及風(fēng)向過渡性變化的情況下的偏擺 旋轉(zhuǎn)條件中存在改善的余地，能夠進(jìn)一步降低平均風(fēng)向偏差、抑制偏擺旋轉(zhuǎn)次數(shù)的增大。(中間實(shí)施例三)在風(fēng)向偏差的絕對值比規(guī)定的界限值大的狀態(tài)僅持續(xù)了規(guī)定的持續(xù)時(shí)間的情況 下，實(shí)行偏擺旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)有控制邏輯的另一個(gè)問題是不能檢測風(fēng)向過渡性的變化。圖16(a) 是表示圖18所示的現(xiàn)有控制邏輯的問題的曲線圖。因?yàn)樵诂F(xiàn)有的控制邏輯中只要風(fēng)向偏 差不超過界限值則風(fēng)向偏差的變化會被忽略，所以無法檢測風(fēng)向偏差過渡性的變化。因此， 如圖16(a)所示，在現(xiàn)有的控制邏輯中，從風(fēng)向開始變化到實(shí)際進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的時(shí)間變長， 使風(fēng)向偏差大的狀態(tài)即風(fēng)力發(fā)電裝置1的效率降低的狀態(tài)長時(shí)間的期間持續(xù)。在中間實(shí)施例三中采用了檢測風(fēng)向過渡性變化且在準(zhǔn)確的時(shí)機(jī)進(jìn)行偏擺旋 轉(zhuǎn)的控制邏輯。更具體而言，在中間實(shí)施例三中，在當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、時(shí)，關(guān)于滿足 t0-T 的所有時(shí)刻，在下面的條件成立的情況下，采用進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)使風(fēng)向偏差變 為零的控制邏輯。Δ θ (t) I ^ 0TH(t)(la)或I Δ θ (t) I > eTH(t) (lb)這里，I Δ θ (t) I為時(shí)刻t的風(fēng)向偏差的絕對值，T為規(guī)定值，θ TH(t)是在偏擺旋 轉(zhuǎn)開始的判斷中所使用的界限值，且是在、_Τ中廣義上單調(diào)遞增的函數(shù)。本中間 實(shí)施例三中，需要注意的是界限值與時(shí)間一起增加。T相當(dāng)于偏擺旋轉(zhuǎn)的判斷所使用的時(shí) 間長度。這里，“廣義”是指在、^{Stci中，即使存在θΤΗα)是一定的區(qū)間也是可以 的。其中，θ TH ω不能在、-τ 的整個(gè)區(qū)間設(shè)定成一定。如圖16(b)所示，在這樣的控制邏輯中，能夠檢測風(fēng)向過渡性變化，從而盡早地進(jìn) 行偏擺旋轉(zhuǎn)。詳細(xì)而言在中間實(shí)施例三的控制邏輯中，因?yàn)殚_始偏擺旋轉(zhuǎn)的界限值與時(shí)間 一起增加，所以在開始偏擺旋轉(zhuǎn)的判斷中能夠考慮到風(fēng)向偏差的絕對值尚小的初始階段的
14風(fēng)向偏差變化。因此，根據(jù)中間實(shí)施例三的控制邏輯，能夠檢測風(fēng)向的過渡性變化，從而以 正確的時(shí)機(jī)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)。這對提高風(fēng)力發(fā)電裝置1的效率方面是有效的。 [ο οι] 在中間實(shí)施例三中，函數(shù)θΤΗα)被如下設(shè)定數(shù)1
權(quán)利要求
一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙、使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)和控制所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制裝置，所述控制裝置根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向來算出風(fēng)向偏差，并且所述控制裝置在下述兩個(gè)條件(1、2)中的任何一個(gè)成立的情況下，利用所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)，所述條件(1)所述風(fēng)向偏差的絕對值為第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值的狀態(tài))在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，所述條件(2)所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界限值以上的狀態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))在比所述第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，并且，當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為t0、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)，在從時(shí)刻t0 T到時(shí)刻t0的風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向一致時(shí)，停止所述機(jī)艙的偏擺旋轉(zhuǎn)。
2.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙、使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī) 構(gòu)和控制所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制裝置，所述控制裝置根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向來算出 風(fēng)向偏差，并且所述控制裝置在下述兩個(gè)條件(1、2)中的任何一個(gè)成立的情況下，利用所 述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述機(jī)艙開始進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，所述條件(1)所述風(fēng)向偏差的絕對值為第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值 的狀態(tài))在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，所述條件(2)所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界限值以上的狀 態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))在比所述第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，并且，使所述機(jī)艙至少以符合當(dāng)所述偏擺旋轉(zhuǎn)時(shí)成立的所述條件(1)及(2)中的任何 一個(gè)的相當(dāng)于第一或第二界限值的角度的量進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置使所述機(jī)艙僅旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于所述第一或第二界限值的量，判斷所述風(fēng)向偏 差的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如果所述風(fēng)向偏差的符號相反則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果所 述風(fēng)向偏差的符號沒有相反則繼續(xù)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)直至風(fēng)向偏差變?yōu)榱恪?br> 4.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置使所述機(jī)艙僅旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于所述第一或第二界限值的量，判斷當(dāng)將當(dāng)前時(shí) 刻設(shè)定為、、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)從時(shí)刻、-Τ到時(shí)刻、的風(fēng)向平均值和風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向 之間的差的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如果所述符號相反則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果所述風(fēng) 向偏差的符號沒有相反則繼續(xù)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)直至所述風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向的 差變?yōu)榱恪?br> 5.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙、使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī) 構(gòu)和控制所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制裝置，所述控制裝置，(a)根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向來 算出風(fēng)向偏差，(b)判斷當(dāng)前風(fēng)況是否處于風(fēng)向隨機(jī)變化的第一狀況與風(fēng)向逐漸變化的第2二狀況中的任何一個(gè)，(C)在判斷所述當(dāng)前風(fēng)況相當(dāng)于所述第二狀況，且所述風(fēng)向偏差的絕 對值為規(guī)定的第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值的狀態(tài))僅在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí) 間持續(xù)的情況下，使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于所述第一界限值的量后，判斷所述風(fēng)向偏差 的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如果所述風(fēng)向偏差的符號相反則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果所述 風(fēng)向偏差的符號沒有相反則繼續(xù)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)直至風(fēng)向偏差變?yōu)榱?，并?d)在判斷所述 當(dāng)前風(fēng)況相當(dāng)于所述第一狀況，且所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界 限值以上的狀態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))僅在比第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間持續(xù) 的情況下，使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)，以使當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)，從時(shí)刻 t0-T到時(shí)刻、的風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向相一致。
6.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙、使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī) 構(gòu)和控制所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制裝置，所述控制裝置構(gòu)成為根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向 來算出風(fēng)向偏差，并且在當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T1設(shè)定為規(guī)定值、滿足Itl-T1 ^ ts ^ t0 關(guān)系的時(shí)刻設(shè)定為ts時(shí)，在滿足IsStStci的所有時(shí)刻t中所述風(fēng)向偏差滿足規(guī)定條件 的情況下，使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)，所述規(guī)定條件是 Δ Θ (t) I ^ eTH(ts)(其中，I Δ θ (t) I是各時(shí)刻t的所述風(fēng)向偏差的絕對值，θ TH(t)是在Itl-T1彡t彡tQ 中廣義上單調(diào)遞增的函數(shù)，而且針對所述θΤΗα)的時(shí)間的導(dǎo)函數(shù)deTH(t)/dt，除去導(dǎo)函數(shù) 不能定義的時(shí)刻仏在、-1\中廣義上單調(diào)遞增)。
7.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙、使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī) 構(gòu)和控制所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制裝置，所述控制裝置構(gòu)成為(a)根據(jù)由所述風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體 的方向來算出風(fēng)向偏差，(b)判斷當(dāng)前風(fēng)況是否處于風(fēng)向隨機(jī)變化的第一狀況與風(fēng)向逐漸 變化的第二狀況中的任何一個(gè)，(c)在當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T1設(shè)定為規(guī)定值、滿足 to- ! ^ ts ^ t0關(guān)系的時(shí)刻設(shè)定為ts時(shí)，在滿足ts < t彡、的所有時(shí)刻t中所述風(fēng)向偏 差滿足規(guī)定條件的情況下，使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)，所述規(guī)定條件是在所述當(dāng)前風(fēng)況符合所述第一狀況的情況下， Δ θ (t) I彡θ TH1(ts)，在所述當(dāng)前風(fēng)況符合所述第二狀況的情況下， Δ Θ (t) I 彡 eTH2(ts),(其中，I Δ Θ (t) I是各時(shí)刻t的所述風(fēng)向偏差的絕對值，Θ TH1 (t)是在、-1\彡t彡tQ 中廣義上單調(diào)遞增的函數(shù)，而且針對所述θΤΗ1α)的時(shí)間的導(dǎo)函數(shù)deTH1(t)/dt，除去導(dǎo)函 數(shù)不能定義的時(shí)刻t，在、-1\中廣義上單調(diào)遞增，并且ΘTH2(t)是在、-1\ 中廣義上單調(diào)遞減函數(shù)，而且針對所述θΤΗ2α)的時(shí)間的導(dǎo)函數(shù)deTH2(t)/dt，除去導(dǎo)函數(shù) 不能定義的時(shí)刻仏在、-1\中廣義上單調(diào)遞增)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置，當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)，在從時(shí)刻、-τ到時(shí)刻、的風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向相一致時(shí)，停止所述機(jī)艙的偏擺旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求6或7所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置使所述機(jī)艙僅旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于所述eTH1(ts)或eTH2(ts)的量，判斷所述風(fēng)向 偏差的符號是否與偏擺旋轉(zhuǎn)前相反，如果所述風(fēng)向偏差的符號相反則停止偏擺旋轉(zhuǎn)，如果 所述風(fēng)向偏差的符號沒有相反則繼續(xù)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)直至風(fēng)向偏差變?yōu)榱恪?br> 10.如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置測量從現(xiàn)在至規(guī)定時(shí)間之前的期間進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)， 在進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)比規(guī)定次數(shù)少的情況下，放寬旋轉(zhuǎn)條件， 在進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)比規(guī)定次數(shù)多的情況下，加嚴(yán)旋轉(zhuǎn)條件。
11.一種風(fēng)力發(fā)電裝置控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電裝置具備安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙，所 述風(fēng)力發(fā)電裝置控制方法的特征在于，包括測定風(fēng)向的步驟；根據(jù)測定的所述風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向來算出風(fēng)向偏差的步驟； 在下面的條件(1、2)中任何一個(gè)成立的情況下使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的步驟， 所述條件(1)所述風(fēng)向偏差的絕對值為第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值 的狀態(tài))在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，所述條件(2)所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界限值以上的狀 態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))在比第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)，在從時(shí)刻、-Τ到時(shí)刻、的風(fēng)向平均值 與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向相一致時(shí)，停止所述機(jī)艙的偏擺旋轉(zhuǎn)的步驟。
12.—種風(fēng)力發(fā)電裝置控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電裝置具備安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙，所 述風(fēng)力發(fā)電裝置控制方法的特征在于，包括測定風(fēng)向的步驟；根據(jù)測定的所述風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向來算出風(fēng)向偏差的步驟； 在下面的條件(1、2)中任何一個(gè)成立的情況下使所述機(jī)艙至少以符合所述條件(1)或 (2)中任何一個(gè)成立的條件的相當(dāng)于第一界限值或第二界限值的角度的量進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)的 步驟，所述條件(1)所述風(fēng)向偏差的絕對值為第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值 的狀態(tài))在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，所述條件(2)所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界限值以上的狀 態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))在比第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)。
13.一種風(fēng)力發(fā)電裝置控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電裝置具備安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙，所 述風(fēng)力發(fā)電裝置控制方法的特征在于，包括測定風(fēng)向的步驟；根據(jù)測定的所述風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向來算出風(fēng)向偏差的步驟； 在當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為、、將T設(shè)定為規(guī)定值、將滿足滿足Itl-T1 ^ ts ^ t0關(guān)系的時(shí)刻 設(shè)定為ts時(shí)，在滿足IsStStci的所有時(shí)刻t中所述風(fēng)向偏差滿足規(guī)定條件的情況下，使 所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的步驟， 所述規(guī)定條件是|Δ θ (t) |≥ eTH(ts)(其中，I Δ θ (t) I是各時(shí)刻t的所述風(fēng)向偏差的絕對值，θ TH(t)是Itl-T1≤t≤t。中 廣義上單調(diào)遞增的函數(shù)，而且針對所述θΤΗα)的時(shí)間的導(dǎo)函數(shù)deTH(t)/dt，除去導(dǎo)函數(shù)不 能定義的時(shí)刻仏在to－T1≤t≤to中廣義上單調(diào)遞增)。
全文摘要
提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺控制技術(shù)，其能夠一邊抑制偏擺旋轉(zhuǎn)的次數(shù)的增加，一邊即使在風(fēng)向長時(shí)間逐漸變化的情況下也降低風(fēng)向的偏差的大小，另外提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置的偏擺控制技術(shù)，其能夠通過在早期掌握風(fēng)向的過渡性變化而在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行偏擺旋轉(zhuǎn)，來提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率。一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其包括安裝有風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的機(jī)艙、使機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、測定風(fēng)向的風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)和控制所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制裝置，所述控制裝置根據(jù)由風(fēng)向測定機(jī)構(gòu)測定的風(fēng)向和所述風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向來算出風(fēng)向偏差，并且，所述控制裝置在下述兩個(gè)條件(1、2)中的任何一個(gè)成立的情況下，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使所述機(jī)艙偏擺旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)將當(dāng)前時(shí)刻設(shè)定為t0、將T設(shè)定為規(guī)定值時(shí)，在從t0-T到t0的風(fēng)向平均值與風(fēng)車旋轉(zhuǎn)體的方向一致時(shí)，停止所述機(jī)艙的偏擺旋轉(zhuǎn)，條件(1)所述風(fēng)向偏差的絕對值為第一界限值以上的狀態(tài)(或超過第一界限值的狀態(tài))在規(guī)定的第一持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)，條件(2)所述風(fēng)向偏差的絕對值為比所述第一界限值大的第二界限值以上的狀態(tài)(或超過第二界限值的狀態(tài))在比所述第一持續(xù)時(shí)間短的第二持續(xù)時(shí)間的期間持續(xù)。
文檔編號F03D7/04GK101978161SQ20098010958
公開日2011年2月16日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者松尾淳, 深見浩司 申請人:三菱重工業(yè)株式會社