[发明专利]叶片螺距角度控制装置及风力发电装置

说明书

本申请是申请号为200480022745.2(PCT/JP2004/013144)、申请日为2004年9月9日、发明名称为“叶片螺距角度控制装置及风力发电装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及风力发电装置，特别涉及控制风车叶片螺距角度的叶片螺距角度控制装置。

背景技术

以往，在风力发电装置中使用的螺旋桨型风车如图11的外观图所示，由多个叶片，例如第1叶片1、第2叶片2、第3叶片3构成的3个叶片、作为连接3个叶片的连接机构的转子5以及塔架4等构成。

以往，这种螺旋桨型风车要根据风况控制各个叶片，以便获得预定的发电机转速和输出。

例如，图12显示了以往螺距角度控制装置的结构的一个例子。如该图所示，以往的螺距角度控制装置设有通用螺距角度指令值生成部15，其用于根据发电机转速或输出的设定值与当前控制量之差生成通用螺距角度指令值。然后，执行机构根据由通用螺距角度指令值生成部15生成的通用螺距角度指令值，以相同的螺距角度控制各个叶片，由此实现各个叶片螺距角度的控制。

但是，如图13(a)所示，流入风车的风速会受到地形的影响(下面，将受地形影响的风速特性称为“风切变特性”。)，另外，如图13(b)所示，还会受到支承风车的塔架的影响(下面，将受塔架影响的风速特性称为“塔架特性”。)。再加上风速在空间上的发散和时间上的发散，如图13(c)所示，在叶片旋转区域中具有不同的风速分布。在这种风速不同的环境下，由于各个叶片的空气动力输出瞬时值是不同的，因此，各个叶片的推力及力矩等均取互不相同的值。结果，会使各个叶片的负荷发生变动，从而缩短叶片的寿命。

针对这一问题，例如，在日本特表2001-511497号公报(专利文献1)中公开了测量流入各个叶片的风的迎角、负荷，根据这些值对各个叶片进行单独控制的技术。

专利文献1日本特表2001-511497号公报

专利文献2国际公开第01/86141号小册子

在上述专利文献1中公开的发明中，根据来自多个传感器的检测值，瞬时算出作用于风力发电装置各部分上的负荷、流入叶片的风的迎角等，并对螺距角度进行控制以减小该瞬时负荷的变动。此处，为了有效减小负荷变动，必须大致实时进行从传感器的检测到反馈控制的一系列处理。

但是，由于上述发明是根据各个检测值并通过计算得出瞬时负荷的，因此，存在处理复杂，难以迅速得出瞬时负荷的问题。另外，这种长时间处理会导致反馈控制延迟，从而降低螺距角度控制的精度。

再者，在上述发明中，必须针对各个叶片设置多个风力传感器及和应变计。但是，由于对这些传感器要求很高的可靠性，需要采用高价传感器，因此，存在成本问题。

并且，对于风速的测量，由于是在叶片的下游设置风速计来测量风速，因此，存在会受到由叶片旋转造成的风速变动的影响，从而不能正确测量风速的问题。

发明内容

本发明是为解决上述问题作出的，其目的在于提供一种通过提高螺距角度控制的精度来进一步减小在风力发电装置中产生的负荷变动的螺距角度控制装置。

为了解决上述问题，本发明采用了以下装置。

本发明提供了一种叶片螺距角度控制装置，在具有多个叶片的风力发电装置中使用，其中，具有：存储装置，用于使影响上述叶片负荷变动的预定参数、方位角度以及螺距角度指令值相互建立关联而予以存储；方位角度检测装置，用于检测上述每个叶片的方位角度；参数检测装置，用于检测上述预定参数；指令值获取装置，用于对上述每个叶片，分别从上述存储装置获取螺距角度指令值，该螺距角度指令值根据由上述方位角度检测装置检测的上述每个叶片的方位角度和由上述参数检测装置检测的预定参数而选定；以及螺距角度控制指令值生成装置，根据通过上述指令值获取装置获取的上述螺距角度指令值和由上述风力发电装置的输出信息求出的各个叶片通用的通用螺距角度指令值，生成用于对上述叶片的螺距角度单独进行控制的螺距角度控制指令值。

根据本发明，在存储装置中预先存储考虑了各种影响叶片负荷变动的参数的最佳螺距角度指令值。因此，在进行控制时，指令值获取装置只需从存储装置中读取由各种参数选定的最佳螺距角度指令值，就可获得最适合风车运行状况的最佳螺距角度控制。

这样，由于无需进行一切用于算出叶片的负荷变动的处理等，从各种参数可以马上获得最佳螺距角度指令值，因此，使处理过程简单、迅速。