風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)及偏航控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種以接受風(fēng)力而進(jìn)行發(fā)電的方式構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)及偏航控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，從環(huán)境的保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，利用風(fēng)力的風(fēng)力發(fā)電裝置受到注目。風(fēng)力發(fā)電裝置通常具有將多個(gè)葉片安裝于輪轂的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子搭載于機(jī)艙，該機(jī)艙位于在陸地上或海洋上豎立設(shè)置的塔架上。在這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，葉片接受到風(fēng)而轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)向收納在機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)傳遞，在發(fā)電機(jī)中生成電力。
[0003]在這樣的風(fēng)力發(fā)電裝置中，通常，為了將風(fēng)能高效地向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換，而根據(jù)風(fēng)向使轉(zhuǎn)子的方向變化。因此，已知有一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其具備用于使支承轉(zhuǎn)子的機(jī)艙偏航回旋的偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如，在專利文獻(xiàn)I中記載有一種偏航回旋控制方法，其基于機(jī)艙的方向與實(shí)際的風(fēng)向之間的風(fēng)向偏差，以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)面與風(fēng)向正對的方式控制機(jī)艙的偏航方向。
[0004]另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了一種結(jié)構(gòu)，其通過檢測風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航方向的電位計(jì)，檢測風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航方向從動(dòng)作范圍偏離的情況，而使偏航回旋停止。
[0005]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0006]【專利文獻(xiàn)】
[0007]【專利文獻(xiàn)I】國際公開第2011/092810號(hào)
[0008]【專利文獻(xiàn)2】日本實(shí)開平3-99875號(hào)公報(bào)
[0009]【發(fā)明的概要】
[0010]【發(fā)明要解決的課題】
[0011 ] 然而，如專利文獻(xiàn)2記載那樣，在具備電位計(jì)的風(fēng)力發(fā)電裝置中，在電位計(jì)發(fā)生故障或誤動(dòng)作等時(shí)，有時(shí)無法檢測出準(zhǔn)確的偏航方向值。當(dāng)在偏航方向值無法檢測的狀態(tài)下機(jī)艙的偏航回旋持續(xù)進(jìn)行時(shí)，在塔架與機(jī)艙之間延伸的各種線纜可能會(huì)超過極限而扭轉(zhuǎn)。其結(jié)果是，可能會(huì)產(chǎn)生這些線纜的損傷或切斷這樣的與風(fēng)力發(fā)電裝置的安全性相關(guān)的重大的不適合。
[0012]另一方面，在電位計(jì)成為異常的時(shí)刻使風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)行停止時(shí)，可認(rèn)為例如在深夜時(shí)間帶等維護(hù)作業(yè)員從現(xiàn)場離開的情況下或海洋上風(fēng)力發(fā)電裝置等那樣不能容易地接近風(fēng)力發(fā)電裝置的情況下等難以進(jìn)行迅速的維護(hù)作業(yè)的情況下，風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率會(huì)顯著惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的至少幾個(gè)實(shí)施方式鑒于上述的情況，目的在于提供一種即使在偏航方向傳感器的異常時(shí)也能取得準(zhǔn)確的偏航方向值的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)及偏航控制方法。
[0014]【解決方案】
[0015]本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電裝置具有能夠通過偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而偏航回旋的機(jī)艙，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)的特征在于，具備:
[0016]偏航方向傳感器，用于檢測所述機(jī)艙的當(dāng)前的偏航方向值；
[0017]移動(dòng)量計(jì)算部，用于基于所述機(jī)艙的偏航回旋速度及偏航回旋時(shí)間，算出規(guī)定期間的所述機(jī)艙的偏航回旋移動(dòng)量；
[0018]偏航方向推定部，基于由所述移動(dòng)量計(jì)算部算出的所述規(guī)定期間的所述偏航回旋移動(dòng)量和所述規(guī)定期間的開始時(shí)刻的所述偏航方向值，通過推定值計(jì)算邏輯，算出所述規(guī)定期間的結(jié)束時(shí)刻的所述機(jī)艙的偏航方向的推定值；及
[0019]偏航驅(qū)動(dòng)控制部，用于控制所述偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，
[0020]所述偏航驅(qū)動(dòng)控制部在所述偏航方向傳感器正常時(shí)，基于所述偏航方向傳感器產(chǎn)生的所述偏航方向值的檢測結(jié)果來決定所述機(jī)艙的回旋方向，并且在所述偏航方向傳感器發(fā)生異常時(shí)，基于由所述偏航方向推定部算出的所述推定值來決定所述機(jī)艙的回旋方向。
[0021]在上述風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)中，在偏航方向傳感器正常時(shí)使用偏航方向傳感器來決定機(jī)艙的回旋方向。另一方面，在偏航方向傳感器發(fā)生異常時(shí)，使用由偏航方向推定部算出的偏航方向的推定值來決定機(jī)艙的回旋方向。因此，即使在例如因故障或誤動(dòng)作等的偏航方向傳感器的異常而無法準(zhǔn)確地檢測機(jī)艙的當(dāng)前的偏航方向值的情況下，也能夠通過使用偏航方向的推定值而決定適當(dāng)?shù)臋C(jī)艙的回旋方向。由此，能夠防止機(jī)艙超過偏航極限而回旋的情況，并能夠防止在機(jī)艙與塔架之間延伸的各種線纜超過極限而扭轉(zhuǎn)的情況，從而能夠進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電裝置的持續(xù)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0022]另外，在偏航方向推定部中，基于根據(jù)機(jī)艙的偏航回旋速度及偏航回旋時(shí)間而算出的規(guī)定期間的偏航回旋移動(dòng)量和規(guī)定期間的開始時(shí)刻的偏航方向值，來算出規(guī)定期間的結(jié)束時(shí)刻的機(jī)艙的偏航方向的推定值。因此，即使在偏航方向傳感器未多路復(fù)用的風(fēng)力發(fā)電裝置中，也能夠在偏航方向傳感器的故障.異常發(fā)生時(shí)為了取得偏航方向值而利用偏航方向推定部來取代偏航方向傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)恰如使偏航方向傳感器多路復(fù)用那樣的具有冗余性的系統(tǒng)。由此，不需要以多路復(fù)用為目的的偏航方向傳感器的追加設(shè)置用的費(fèi)用或空間，能夠提高風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)行的安全性、可靠性、運(yùn)轉(zhuǎn)率等。
[0023]幾個(gè)實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)還具備風(fēng)向傳感器，所述風(fēng)向傳感器用于檢測作用于所述風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)的風(fēng)向，
[0024]所述偏航驅(qū)動(dòng)控制部基于所述風(fēng)向傳感器的檢測結(jié)果，以所述機(jī)艙追隨由所述風(fēng)向傳感器檢測到的所述風(fēng)向的方式，使所述機(jī)艙沿所述回旋方向回旋。
[0025]如此，在以追隨風(fēng)向的方式進(jìn)行機(jī)艙的回旋控制時(shí)，根據(jù)風(fēng)向的變化的方式的不同而存在機(jī)艙的回旋方向偏向右回旋或左回旋，而機(jī)艙超過偏航極限而回旋的可能性。尤其是在偏航方向傳感器發(fā)生異常時(shí)，無法得到偏航方向值的檢測結(jié)果，因此機(jī)艙的風(fēng)向追隨控制的結(jié)果是可能使機(jī)艙超過偏航極限。
[0026]關(guān)于這一點(diǎn)，上述偏航控制系統(tǒng)如上述那樣，通過偏航回旋控制部，在偏航方向傳感器發(fā)生異常時(shí)基于偏航方向的推定值來決定回旋方向，因此即使在進(jìn)行機(jī)艙的風(fēng)向追隨控制的情況下，也能夠避免超過偏航極限那樣的機(jī)艙的回旋。
[0027]幾個(gè)實(shí)施方式中的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)還具備邏輯修正部，所述邏輯修正部基于在所述偏航方向傳感器正常時(shí)由所述偏航方向傳感器檢測到的所述偏航方向值與在所述偏航方向傳感器正常時(shí)由所述偏航方向推定部算出的所述偏航方向的推定值之間的比較結(jié)果，來修正所述偏航方向推定部的所述推定值計(jì)算邏輯。
[0028]偏航方向推定部中的偏航方向的推定值有時(shí)包含偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的個(gè)體差異或時(shí)效變化等引起的積分誤差。因此，如上述那樣，利用在偏航方向傳感器正常時(shí)取得的偏航方向傳感器的檢測結(jié)果來修正偏航方向推定部的推定值計(jì)算邏輯，由此能夠提高偏航方向推定部的偏航方向的推定精度。由此，在偏航方向傳感器發(fā)生異常時(shí)，基于通過偏航方向推定部算出的偏航方向的準(zhǔn)確的推定值，能夠決定機(jī)艙的回旋方向。
[0029]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述偏航方向推定部根據(jù)所述規(guī)定期間的開始時(shí)刻的所述偏航方向值及所述規(guī)定期間的所述偏航回旋移動(dòng)量與所述規(guī)定期間的結(jié)束時(shí)刻的偏航方向值之間的關(guān)系式，算出所述偏航方向的所述推定值，
[0030]所述邏輯修正部基于所述比較結(jié)果對所述關(guān)系式進(jìn)行修正。
[0031]由此，能夠通過關(guān)系式的修正實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)耐贫ㄖ涤?jì)算邏輯，能夠提高偏航方向推定部的偏航方向的推定精度。
[0032]在幾個(gè)實(shí)施方式中，所述偏航方向推定部根據(jù)所述規(guī)定期間的開始時(shí)刻的所述偏航方向值及所述規(guī)定期間的所述偏航回旋移動(dòng)量與所述規(guī)定期間的結(jié)束時(shí)刻的偏航方向值之間的關(guān)系式，算出所述偏航方向的所述推定值，
[0033]所述關(guān)系式根據(jù)所述機(jī)艙的回旋方向而設(shè)定。
[0034]如此，上述關(guān)系式對應(yīng)于右回旋或左回旋而分別設(shè)定，因此即使在例如偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特性在右回旋和左回旋中不同的情況下，也能夠算出與回旋方向?qū)?yīng)的適當(dāng)?shù)钠椒较虻耐贫ㄖ怠?br>[0035]幾個(gè)實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航控制系統(tǒng)還具備推定值校正部，所述推定值校正部用于在所述偏航方向傳感器發(fā)生異常時(shí)對由所述偏航方向推定部算出的所述推定值進(jìn)行校正，
[0036]所述推定值校正部基于通過與所述風(fēng)力發(fā)電裝置具有風(fēng)況的類似性且具有健全的偏航方向傳感器的其他風(fēng)力發(fā)電裝置的所述健全的偏航方向傳感器檢測的基準(zhǔn)偏航方向值，對所述推定值進(jìn)行校正。
[0037]通常，偏航驅(qū)動(dòng)控制部例如根據(jù)由風(fēng)向傳感器檢測到的風(fēng)向等風(fēng)況來控制機(jī)艙的偏航回旋。因此，可認(rèn)為放置在相互類似的風(fēng)況下的多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行了大致等量的偏航回旋。因此，基于通過具有風(fēng)況的類似性的其他風(fēng)力發(fā)電裝置的健全的偏航方向傳感器檢測的基準(zhǔn)偏航方向值，對所述風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航方向的推定值進(jìn)行校正，由此能夠算出偏航方向的準(zhǔn)確的推定值。
[0038]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述推定值校正部在通過所述偏航方向推定部算出的所述偏航方向的所述推定值的設(shè)定期間的變化量與所述設(shè)定期間的所述基準(zhǔn)偏航方向值的變化量之間的差量超過了閾值時(shí)，基于所述基準(zhǔn)偏航方向值對所述推定值進(jìn)行校正。
[0039]在上述實(shí)施方式中，在所述風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航方向推定值的變化量與其他風(fēng)力發(fā)電裝置的基準(zhǔn)偏航方向值的變化量之間的差量超過了閾值時(shí)，存在所述風(fēng)力發(fā)電裝置的偏航方向推定值的誤差過大的可能性，因此基于基準(zhǔn)偏航方向值對推定值進(jìn)行校正。由此，能防止偏航方向推定值從實(shí)際的偏航方向值大幅背離的情況，能實(shí)現(xiàn)