風力發電裝置的偏航控制系統及偏航控制方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種以接受風力而進行發電的方式構成的風力發電裝置的偏航控制系統及偏航控制方法。
【背景技術】
[0002]近年來，從環境的保護的觀點出發，利用風力的風力發電裝置受到注目。風力發電裝置通常具有將多個葉片安裝于輪轂的轉子。轉子搭載于機艙，該機艙位于在陸地上或海洋上豎立設置的塔架上。在這種風力發電機中，葉片接受到風而轉子旋轉，轉子的旋轉向收納在機艙內的發電機傳遞，在發電機中生成電力。
[0003]在這樣的風力發電裝置中，通常，為了將風能高效地向轉子的旋轉能量轉換，而根據風向使轉子的方向變化。因此，已知有一種風力發電裝置，其具備用于使支承轉子的機艙偏航回旋的偏航驅動機構。例如，在專利文獻I中記載有一種偏航回旋控制方法，其基于機艙的方向與實際的風向之間的風向偏差，以使轉子旋轉面與風向正對的方式控制機艙的偏航方向。
[0004]另外，在專利文獻2中公開了一種結構，其通過檢測風力發電裝置的偏航方向的電位計，檢測風力發電裝置的偏航方向從動作范圍偏離的情況，而使偏航回旋停止。
[0005]【在先技術文獻】
[0006]【專利文獻】
[0007]【專利文獻I】國際公開第2011/092810號
[0008]【專利文獻2】日本實開平3-99875號公報
[0009]【發明的概要】
[0010]【發明要解決的課題】
[0011 ] 然而，如專利文獻2記載那樣，在具備電位計的風力發電裝置中，在電位計發生故障或誤動作等時，有時無法檢測出準確的偏航方向值。當在偏航方向值無法檢測的狀態下機艙的偏航回旋持續進行時，在塔架與機艙之間延伸的各種線纜可能會超過極限而扭轉。其結果是，可能會產生這些線纜的損傷或切斷這樣的與風力發電裝置的安全性相關的重大的不適合。
[0012]另一方面，在電位計成為異常的時刻使風力發電裝置的運行停止時，可認為例如在深夜時間帶等維護作業員從現場離開的情況下或海洋上風力發電裝置等那樣不能容易地接近風力發電裝置的情況下等難以進行迅速的維護作業的情況下，風力發電裝置的運轉率會顯著惡化。

【發明內容】

[0013]本發明的至少幾個實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也能取得準確的偏航方向值的風力發電裝置的偏航控制系統及偏航控制方法。
[0014]【解決方案】
[0015]本發明的幾個實施方式的風力發電裝置的偏航控制系統，所述風力發電裝置具有能夠通過偏航驅動機構而偏航回旋的機艙，所述風力發電裝置的偏航控制系統的特征在于，具備:
[0016]偏航方向傳感器，用于檢測所述機艙的當前的偏航方向值；
[0017]移動量計算部，用于基于所述機艙的偏航回旋速度及偏航回旋時間，算出規定期間的所述機艙的偏航回旋移動量；
[0018]偏航方向推定部，基于由所述移動量計算部算出的所述規定期間的所述偏航回旋移動量和所述規定期間的開始時刻的所述偏航方向值，通過推定值計算邏輯，算出所述規定期間的結束時刻的所述機艙的偏航方向的推定值；及
[0019]偏航驅動控制部，用于控制所述偏航驅動機構，
[0020]所述偏航驅動控制部在所述偏航方向傳感器正常時，基于所述偏航方向傳感器產生的所述偏航方向值的檢測結果來決定所述機艙的回旋方向，并且在所述偏航方向傳感器發生異常時，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艙的回旋方向。
[0021]在上述風力發電裝置的偏航控制系統中，在偏航方向傳感器正常時使用偏航方向傳感器來決定機艙的回旋方向。另一方面，在偏航方向傳感器發生異常時，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艙的回旋方向。因此，即使在例如因故障或誤動作等的偏航方向傳感器的異常而無法準確地檢測機艙的當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的機艙的回旋方向。由此，能夠防止機艙超過偏航極限而回旋的情況，并能夠防止在機艙與塔架之間延伸的各種線纜超過極限而扭轉的情況，從而能夠進行風力發電裝置的持續的穩定運行。
[0022]另外，在偏航方向推定部中，基于根據機艙的偏航回旋速度及偏航回旋時間而算出的規定期間的偏航回旋移動量和規定期間的開始時刻的偏航方向值，來算出規定期間的結束時刻的機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用的風力發電裝置中，也能夠在偏航方向傳感器的故障.異常發生時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，能夠實現恰如使偏航方向傳感器多路復用那樣的具有冗余性的系統。由此，不需要以多路復用為目的的偏航方向傳感器的追加設置用的費用或空間，能夠提高風力發電裝置的運行的安全性、可靠性、運轉率等。
[0023]幾個實施方式的風力發電裝置的偏航控制系統還具備風向傳感器，所述風向傳感器用于檢測作用于所述風力發電裝置的風的風向，
[0024]所述偏航驅動控制部基于所述風向傳感器的檢測結果，以所述機艙追隨由所述風向傳感器檢測到的所述風向的方式，使所述機艙沿所述回旋方向回旋。
[0025]如此，在以追隨風向的方式進行機艙的回旋控制時，根據風向的變化的方式的不同而存在機艙的回旋方向偏向右回旋或左回旋，而機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生異常時，無法得到偏航方向值的檢測結果，因此機艙的風向追隨控制的結果是可能使機艙超過偏航極限。
[0026]關于這一點，上述偏航控制系統如上述那樣，通過偏航回旋控制部，在偏航方向傳感器發生異常時基于偏航方向的推定值來決定回旋方向，因此即使在進行機艙的風向追隨控制的情況下，也能夠避免超過偏航極限那樣的機艙的回旋。
[0027]幾個實施方式中的風力發電裝置的偏航控制系統還具備邏輯修正部，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果，來修正所述偏航方向推定部的所述推定值計算邏輯。
[0028]偏航方向推定部中的偏航方向的推定值有時包含偏航驅動機構的個體差異或時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取得的偏航方向傳感器的檢測結果來修正偏航方向推定部的推定值計算邏輯，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生異常時，基于通過偏航方向推定部算出的偏航方向的準確的推定值，能夠決定機艙的回旋方向。
[0029]在一個實施方式中，所述偏航方向推定部根據所述規定期間的開始時刻的所述偏航方向值及所述規定期間的所述偏航回旋移動量與所述規定期間的結束時刻的偏航方向值之間的關系式，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果對所述關系式進行修正。
[0031]由此，能夠通過關系式的修正實現適當的推定值計算邏輯，能夠提高偏航方向推定部的偏航方向的推定精度。
[0032]在幾個實施方式中，所述偏航方向推定部根據所述規定期間的開始時刻的所述偏航方向值及所述規定期間的所述偏航回旋移動量與所述規定期間的結束時刻的偏航方向值之間的關系式，算出所述偏航方向的所述推定值，
[0033]所述關系式根據所述機艙的回旋方向而設定。
[0034]如此，上述關系式對應于右回旋或左回旋而分別設定，因此即使在例如偏航驅動機構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對應的適當的偏航方向的推定值。
[0035]幾個實施方式的風力發電裝置的偏航控制系統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生異常時對由所述偏航方向推定部算出的所述推定值進行校正，
[0036]所述推定值校正部基于通過與所述風力發電裝置具有風況的類似性且具有健全的偏航方向傳感器的其他風力發電裝置的所述健全的偏航方向傳感器檢測的基準偏航方向值，對所述推定值進行校正。
[0037]通常，偏航驅動控制部例如根據由風向傳感器檢測到的風向等風況來控制機艙的偏航回旋。因此，可認為放置在相互類似的風況下的多個風力發電裝置進行了大致等量的偏航回旋。因此，基于通過具有風況的類似性的其他風力發電裝置的健全的偏航方向傳感器檢測的基準偏航方向值，對所述風力發電裝置的偏航方向的推定值進行校正，由此能夠算出偏航方向的準確的推定值。
[0038]在一個實施方式中，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定期間的變化量與所述設定期間的所述基準偏航方向值的變化量之間的差量超過了閾值時，基于所述基準偏航方向值對所述推定值進行校正。
[0039]在上述實施方式中，在所述風力發電裝置的偏航方向推定值的變化量與其他風力發電裝置的基準偏航方向值的變化量之間的差量超過了閾值時，存在所述風力發電裝置的偏航方向推定值的誤差過大的可能性，因此基于基準偏航方向值對推定值進行校正。由此，能防止偏航方向推定值從實際的偏航方向值大幅背離的情況，能實現