[发明专利]风力涡轮发电机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮发电机和用于控制风力涡轮发电机的控制方法，且特别地，涉及一种风力涡轮发电机及该风力涡轮发电机的控制方法，在该风力涡轮发电机中，吊舱(nacelle)根据来自风向仪和风速仪的测量结果旋转。

背景技术

近些年，从保护全球环境的观点，使用风力涡轮发电机产生可再生能量已经变得很普遍了。

通常，风力涡轮发电机配备有叶片的转子头、容纳动力传递系统和旋转轴的吊舱、以及支撑吊舱的塔架。为了改进发电效率，大多数风力涡轮发电机采用沿风向旋转吊舱的偏航旋转和沿斜度(pitch)方向旋转叶片的斜度控制。

作为这种类型的风力涡轮发电机，存在一种风力涡轮发电机，其中基于来自设置在吊舱上的风速仪和风向仪的测量结果控制吊舱的方位。例如，专利文献1公开了，在由风向仪测量的风向的波动范围小于第一参数且由风速仪测量的风速的波动范围小于第二参数时，通过控制吊舱随着由风向仪测量的风向而有效地产生电力。

在这种类型的风力涡轮发电机中，风向仪通常设置在风轮机的下游侧，因此在吹向涡轮叶片之后测量风向，这产生了测量偏差。因此，功率输出相对于由风向仪测量的风向和吊舱的方位的波动范围(风向的波动范围)的分布曲线提前获得，且通过将该分布曲线中的峰值的波动范围用作修正量来修正风向仪的测量结果(如，专利文献2)。

[相关的专利文献]

[专利文献1]JP2008-3090997A

[专利文献2]JP9-317760A(1997年公开)

发明内容

专利文献1或专利文献2都没有公开如何在风速小于接通风速和几乎无风时转动吊舱，但是在大多数类型的风力涡轮发电机中，在风速小于接通风速时，吊舱不被控制以随着由风向仪测量的风向。

然而，如果不在风力变强时沿风向引导吊舱，则不能在风速为接通风速或更快时迅速改变至正常的操作。特别地，对于设置在不总是有风的区域中的风力涡轮发电机，难以有效地发电，除非吊舱转向风向。

已经考虑到上述情况设计了本发明，并且本发明的目标是提供一种风力涡轮发电机和控制该风力涡轮发电机的方法，即使在风力涡轮发电机位于风力不是总是很强的地方时也能够降低发电效率的下降。

本发明提供了一种风力涡轮发电机，包括：吊舱；风向仪；风速仪；转动吊舱的吊舱旋转机构；和控制单元，该控制单元控制吊舱旋转机构，使得在从风速仪的测量结果获得的风速超过小于接通风速的第一阈值时，基于从风向仪的测量结果获得的风向执行吊舱的旋转，并且在从风速仪的测量结果获得的风速不大于第一阈值时，停止吊舱的旋转。。

在这里，“从风速仪的测量结果获得的风速”可以为由风速仪测量的风速，或者为通过对由风速仪测量的风速执行某种修正获得实际风速。以类似的方式，“从风向仪的测量结果获得的风向”可以为由风向仪测量的风向，或者为通过对由风向仪测量的风向执行某种修正获得实际风向。

在上述风力涡轮发电机中，即使当从风速仪的测量结果获得的风速小于接通风速时，只要风速大于第一阈值，则基于从风向仪的测量结果获得的风向执行吊舱的旋转。因此，当风力变强并且风速超过接通风速时，吊舱的方向大致沿着风力的方向，并且迅速转换至接通风速或更快风速下的正常操作模式是可能的。即使在风力涡轮发电机位于风力不是总是很强的位置时，也能够避免发电效率的下降。

而且，在从风速仪的测量结果获得的风速不大于第一阈值时，停止吊舱的旋转。在几乎无风时，风向不稳定，吊舱必须频繁地旋转，以沿风向引导吊舱。因此，在从风速仪的测量结果获得的风速不大于第一阈值时，停止吊舱的旋转，以避免吊舱的不必要的频繁旋转，并且还节省了大量用于旋转的电力。因此，即使在风力涡轮发电机位于风力不是总是很强的位置时，也能够避免发电效率的下降。

采用上述风力涡轮发电机，优选的是，在吊舱的旋转停止的状态中，当从风速仪的测量结果获得的风速不小于大于第一阈值并小于接通风速的第二阈值时，控制单元控制吊舱旋转机构，以基于从风向仪的测量结果获得的风向再次开始吊舱的旋转。

以这种方式，当从风速仪的测量结果获得的风速不小于大于第一阈值并小于接通风速的第二阈值时，恢复吊舱的旋转，使得在风力变强并且风速超过接通风速时，吊舱的方向大致沿着风力的方向，并且迅速转换至接通风速或更快风速下的正常操作模式是可能的。因此，即使在风力涡轮发电机位于风力不是总是很强的位置时，发电效率的下降被进一步地抑制。