JP2003113769A - Blade pitch angle control device and wind force power generating device - Google Patents
Blade pitch angle control device and wind force power generating deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、風力発電装置に
関し、特に風車のブレードピッチ角度を制御するブレー
ドピッチ角度制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind turbine generator, and more particularly to a blade pitch angle controller for controlling a blade pitch angle of a wind turbine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】風力発電装置に使用されるプロペラ型風
車は、図３に外観図を示すように複数枚（通常は３枚な
ので、以下３枚のブレードとして説明する）のブレード
からなり、風況に応じて所定の回転速度と出力を得るよ
うにブレードピッチ角度を制御している。ブレードピッ
チ角度制御のための駆動部は、油圧シリンダまたは電動
モータによって駆動されるが、リンク機構により３枚の
ブレードが連結されており、３枚のブレードは図４に示
すように回転速度および出力の設定値と現在の制御量と
の差から共通制御信号を生成し、各ブレードが常に同一
のピッチ角度になるように制御される。2. Description of the Related Art A propeller-type wind turbine used in a wind turbine generator is composed of a plurality of blades (usually three, so it will be described as three blades) as shown in the external view of FIG. The blade pitch angle is controlled so as to obtain a predetermined rotation speed and output according to the situation. A drive unit for controlling the blade pitch angle is driven by a hydraulic cylinder or an electric motor, and three blades are connected by a link mechanism. The three blades have a rotational speed and an output as shown in FIG. A common control signal is generated from the difference between the set value of P and the current control amount, and each blade is controlled so as to always have the same pitch angle.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが風車への流入
風速は、地表の影響および風車を支持するタワーの影響
によりブレード旋回領域で一様の風速分布ではないた
め、各ブレードの空力出力の瞬時値が異なる。この空力
出力の瞬時値のアンバランスにより風車は３枚ブレード
の場合、回転速度の３倍の周波数の出力変動を生じてし
まうという課題があった。However, the inflow wind velocity into the wind turbine does not have a uniform wind velocity distribution in the blade turning region due to the influence of the ground surface and the influence of the tower that supports the wind turbine, so the instantaneous value of the aerodynamic output of each blade is Is different. Due to the imbalance of the instantaneous value of the aerodynamic output, in the case of the three-blade wind turbine, there is a problem that the output fluctuation occurs at the frequency three times the rotation speed.
【０００４】さらに、各ブレードに生じる推力やモーメ
ントが異なるため、回転速度の３倍の周波数で図３のブ
レード旋回範囲のうち水平方向のｙ軸および垂直方向の
ｚ軸周りのモーメントが生じ、３枚のブレードを同一ピ
ッチ角度で制御する方法ではこれらの出力変動や荷重変
動を抑制することができないので、機械部品の強度を上
げる必要を生じ、装置の重量アップやコストアップに繋
がってしまうという課題があった。Further, since the thrust and moment generated on each blade are different, a moment about the horizontal y-axis and vertical z-axis in the blade rotation range of FIG. 3 is generated at a frequency three times the rotational speed. Since it is not possible to suppress these output fluctuations and load fluctuations by the method of controlling the blades at the same pitch angle, it is necessary to increase the strength of the mechanical parts, which leads to an increase in the weight and cost of the device. was there.
【０００５】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、複数枚のブレードを個別にピッチ角度制御してブ
レード間の空力差をなくし、各ブレードの推力やモーメ
ントの差をなくすことができるブレードピッチ角度制御
装置を提供することを目的とする。The present invention has been made under such a background, and it is possible to eliminate a difference in thrust and moment of each blade by controlling the pitch angle of a plurality of blades individually to eliminate the aerodynamic difference between the blades. An object of the present invention is to provide a blade pitch angle control device that can be used.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数枚のブレードを有する風車において、回転速度
および出力の設定値と現在の制御量との差から複数枚の
ブレードのピッチ角度を共通に制御する信号を生成する
共通制御信号生成手段と、前記複数枚のブレードに個別
に設けたアクチュエータにかかる荷重をそれぞれ計測す
るブレード毎のアクチュエータ荷重計測手段と、該アク
チュエータ荷重計測手段の計測結果からそれぞれのブレ
ードの空力を推定するブレード毎の空力推定手段と、該
ブレード毎の空力推定手段の推定結果から前記複数のブ
レード間の空力差を算出して各ブレード毎の補正信号を
生成する空力差算出・補正信号生成手段とを具備し、前
記空力差算出・補正信号生成手段によって生成されたブ
レード毎の補正信号と前記共通制御信号生成手段によっ
て生成された共通制御信号との和の信号によって前記各
ブレードのピッチ角度を制御することを特徴とするブレ
ードピッチ角度制御装置を提供する。According to a first aspect of the present invention, in a wind turbine having a plurality of blades, the pitch angle of the plurality of blades is determined from the difference between the rotational speed and the set value of the output and the current control amount. Common control signal generating means for generating a signal for commonly controlling a plurality of blades, actuator load measuring means for each blade that measures a load applied to an actuator individually provided on the plurality of blades, and measurement of the actuator load measuring means An aerodynamic estimation means for each blade that estimates the aerodynamics of each blade from the result, and an aerodynamic difference between the plurality of blades is calculated from the estimation result of the aerodynamic estimation means for each blade to generate a correction signal for each blade An aerodynamic difference calculation / correction signal generation means, and a correction signal for each blade generated by the aerodynamic difference calculation / correction signal generation means Providing blade pitch angle control device and controls the pitch angle of each blade by a signal of the sum of the common control signal generated by said common control signal generating means.
【０００７】この発明によれば、各ブレード毎に設けた
アクチュエータにかかる荷重からそれぞれのブレードの
空力を推定し、ブレード間の空力差を算出してブレード
毎の補正信号を生成し、この補正信号と複数枚のブレー
ドを共通に制御する信号との和の信号によって各ブレー
ドのピッチ角度を制御することによって、各ブレード間
の空力出力のアンバランスを低減することができ、ブレ
ード枚数倍の周波数変動を低減することができる。According to the present invention, the aerodynamic force of each blade is estimated from the load applied to the actuator provided for each blade, the aerodynamic difference between the blades is calculated, and the correction signal for each blade is generated. By controlling the pitch angle of each blade with the signal of the sum of the signal that commonly controls multiple blades and the blades, it is possible to reduce the imbalance of the aerodynamic output between the blades, which results in a frequency fluctuation that is twice the number of blades. Can be reduced.
【０００８】請求項２に記載の発明は、複数枚のブレー
ドを有する風車において、回転速度および出力の設定値
と現在の制御量との差から複数枚のブレードのピッチ角
度を共通に制御する信号を生成する共通制御信号生成手
段と、前記複数枚のブレードに個別に設けた応力計測手
段と、該応力計測手段の計測結果からそれぞれのブレー
ドのフラット方向応力を分離するブレード毎のフラット
応力分離手段と、該ブレード毎のフラット応力分離手段
の出力結果から前記複数のブレード間の応力差を算出し
て各ブレード毎の補正信号を生成する応力差算出・補正
信号生成手段とを具備し、前記応力差算出・補正信号生
成手段によって生成されたブレード毎の補正信号と前記
共通制御信号生成手段によって生成された共通制御信号
との和の信号によって前記各ブレードのピッチ角度を制
御することを特徴とするブレードピッチ角度制御装置を
提供する。According to a second aspect of the present invention, in a wind turbine having a plurality of blades, a signal for commonly controlling the pitch angles of the plurality of blades based on the difference between the set value of the rotation speed and the output and the current control amount. A common control signal generating means, a stress measuring means individually provided on the plurality of blades, and a flat stress separating means for each blade for separating the flat direction stress of each blade from the measurement result of the stress measuring means. And a stress difference calculation / correction signal generation means for calculating a stress difference between the plurality of blades from the output result of the flat stress separation means for each blade to generate a correction signal for each blade, wherein the stress According to the sum signal of the correction signal for each blade generated by the difference calculation / correction signal generation means and the common control signal generated by the common control signal generation means. Controlling the pitch angle of each blade Te providing blade pitch angle control system according to claim.
【０００９】この発明によれば、各ブレード毎に個別に
設けた応力計測手段によって応力計測を行ってフラット
方向の応力値を分離し、ブレード間の応力差を算出して
ブレード毎の補正信号を生成し、この補正信号と複数枚
のブレードを共通に制御する信号との和の信号によって
各ブレードのピッチ角度を制御することによって、各ブ
レード間の空力出力のアンバランスを低減することがで
き、回転速度のブレード枚数倍の周波数変動を低減する
ことができる。According to the present invention, stress measurement is performed by the stress measuring means individually provided for each blade to separate the stress values in the flat direction, the stress difference between the blades is calculated, and the correction signal for each blade is calculated. By controlling the pitch angle of each blade by generating, the signal of the sum of this correction signal and a signal for commonly controlling a plurality of blades, it is possible to reduce the imbalance of the aerodynamic output between the blades, It is possible to reduce the frequency fluctuation of the number of blades times the rotational speed.
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
ブレードピッチ角度制御装置において、前記応力計測手
段による応力の計測は、ブレードの根元に貼付した歪ゲ
ージによって行うことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the blade pitch angle control device according to the second aspect, the stress is measured by the stress measuring means by a strain gauge attached to the root of the blade.
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
ブレードピッチ角度制御装置において、前記応力計測手
段による応力の計測は、ブレードの根元に貼付した磁歪
センサによって行うことを特徴とする。According to a fourth aspect of the invention, in the blade pitch angle control device according to the second aspect, the stress is measured by the stress measuring means by a magnetostrictive sensor attached to the root of the blade.
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項２記載の
ブレードピッチ角度制御装置において、前記応力計測手
段による応力の計測は、ブレードの根元に貼付した光フ
ァイバ歪計によって行うことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the blade pitch angle control device according to the second aspect, the stress measurement by the stress measuring means is performed by an optical fiber strain gauge attached to the root of the blade. To do.
【００１３】請求項３ないし５の発明によれば、請求項
２記載のブレードピッチ角度制御装置において、応力の
計測手段としてブレードの根元に貼付した歪ゲージ、磁
歪センサまたは光ファイバ歪計を使用することによって
ブレードピッチ角度の制御に必要な応力測定を行うこと
ができる。According to the third to fifth aspects of the invention, in the blade pitch angle control apparatus according to the second aspect, a strain gauge, a magnetostrictive sensor or an optical fiber strain gauge attached to the root of the blade is used as a stress measuring means. This makes it possible to measure the stress required to control the blade pitch angle.
【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項１から５
のいずれか記載のブレードピッチ角度制御装置におい
て、前記アクチュエータは、油圧シリンダによるブレー
ドピッチ角度制御機構であることを特徴とする。The invention described in claim 6 is from claim 1 to claim 5.
In the blade pitch angle control device according to any one of items 1 to 3, the actuator is a blade pitch angle control mechanism using a hydraulic cylinder.
【００１５】請求項７に記載の発明は、請求項１から５
のいずれか記載のブレードピッチ角度制御装置におい
て、前記アクチュエータは、電動モータによるブレード
ピッチ角度制御機構であることを特徴とする。The invention described in claim 7 is from claim 1 to claim 5.
In the blade pitch angle control device according to any one of items 1 to 3, the actuator is a blade pitch angle control mechanism using an electric motor.
【００１６】請求項６または７の発明によれば、請求項
１から５のいずれか記載のブレードピッチ角度制御装置
において、個々のブレードに装着され、ブレードピッチ
角度を制御するアクチュエータとして油圧シリンダまた
は電動モータを使用することによってそれぞれのブレー
ドピッチ角度を個別に制御して空力差を低減することが
できる。また、請求項１記載のブレードピッチ角度制御
装置において、個々のブレードに装着され、ブレードピ
ッチ角度を制御するアクチュエータとして油圧シリンダ
または電動モータを使用することによってアクチュエー
タにかかる荷重を計測することができ、以後のピッチ角
度制御を精度よく行うことができ、ブレード間の空力差
を低減することができる。According to the invention of claim 6 or 7, in the blade pitch angle control device according to any one of claims 1 to 5, a hydraulic cylinder or an electric motor is mounted on each blade as an actuator for controlling the blade pitch angle. By using a motor, each blade pitch angle can be controlled individually to reduce the aerodynamic difference. Further, in the blade pitch angle control device according to claim 1, it is possible to measure a load applied to each blade by using a hydraulic cylinder or an electric motor as an actuator that controls the blade pitch angle, The subsequent pitch angle control can be performed accurately, and the aerodynamic difference between the blades can be reduced.
【００１７】請求項８に記載の発明は、請求項１から７
のいずれか記載のブレードピッチ角度制御装置を備える
ことを特徴とする風力発電装置を提供する。The invention described in claim 8 is from claim 1 to claim 7.
There is provided a wind power generation device including the blade pitch angle control device according to any one of 1.
【００１８】請求項８の発明によれば、ブレードピッチ
角度制御装置により、複数枚のブレードを個別にピッチ
角度制御してブレード間の空力差をなくし、各ブレード
の推力やモーメントの差をなくすことができる。According to the eighth aspect of the present invention, the blade pitch angle control device individually controls the pitch angles of the plurality of blades to eliminate the aerodynamic difference between the blades and eliminate the difference in thrust and moment of each blade. You can
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一
実施の形態による風車のブレードピッチ角度制御装置の
構成を示すブロック図である。この図において、符号１
０は回転速度および出力の設定値と現在の制御量との差
から第１から第３の３枚のブレードのピッチ角度を共通
に制御する信号を生成する共通制御信号生成手段であ
り、従来はこの信号によって３枚のブレードのピッチ角
度を共通に制御していたものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a blade pitch angle control device for a wind turbine according to an embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 1
Reference numeral 0 is a common control signal generating means for generating a signal for commonly controlling the pitch angles of the first to third blades from the difference between the rotational speed and the set value of the output and the current control amount. This signal controls the pitch angles of the three blades in common.
【００２０】第１ブレード、第２ブレードおよび第３ブ
レードにそれぞれ装着されているブレードピッチ角度制
御のためのアクチュエータ（不図示）にかかる荷重を計
測するアクチュエータ荷重計測手段２１、２２および２
３を設け、それぞれのアクチュエータにかかる荷重を計
測する。計測した荷重から空力を推定する空力推定手段
３１、３２および３３により推定した空力出力を空力差
算出・補正信号生成手段４０に入力する。空力差算出・
補正信号生成手段４０では、３枚のブレードの空力差を
算出し、第１ブレード、第２ブレードおよび第３ブレー
ドの補正信号を生成して出力する。Actuator load measuring means 21, 22 and 2 for measuring a load applied to an actuator (not shown) for controlling the blade pitch angle mounted on each of the first blade, the second blade and the third blade.
3 is provided, and the load applied to each actuator is measured. The aerodynamic output estimated by the aerodynamic estimating means 31, 32, and 33 for estimating the aerodynamic from the measured load is input to the aerodynamic difference calculating / correcting signal generating means 40. Aerodynamic difference calculation
The correction signal generation means 40 calculates the aerodynamic difference between the three blades, and generates and outputs the correction signals for the first blade, the second blade, and the third blade.
【００２１】第１ブレードの補正信号と前記共通制御信
号生成手段１０で生成した共通制御信号とを加算し、こ
の出力を第１ブレード制御信号としてブレードピッチ角
度を制御する。第２ブレードおよび第３ブレードについ
てもそれぞれのブレードの補正信号と前記共通制御信号
生成手段１０で生成した共通制御信号とを加算し、この
出力を第１ブレード制御信号および第２ブレード制御信
号としてそれぞれのブレードのピッチ角度を制御する。The correction signal of the first blade and the common control signal generated by the common control signal generating means 10 are added, and the output is used as the first blade control signal to control the blade pitch angle. Also for the second blade and the third blade, the correction signals of the respective blades and the common control signal generated by the common control signal generating means 10 are added, and the outputs are respectively used as the first blade control signal and the second blade control signal. Control the pitch angle of the blades of.
【００２２】次に、この発明の他の実施の形態について
図を参照しながら説明する。図２はこの発明の他の実施
の形態による風車のブレードピッチ角度制御装置の構成
を示すブロック図である。この図において、符号１０は
回転速度および出力の設定値と現在の制御量との差から
第１から第３の３枚のブレードのピッチ角度を共通に制
御する信号を生成する共通制御信号生成手段であり、従
来はこの信号によって３枚のブレードのピッチ角度を共
通に制御していたものである。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a blade pitch angle control device for a wind turbine according to another embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 10 is a common control signal generation means for generating a signal for commonly controlling the pitch angles of the first to third blades from the difference between the rotational speed and the set value of the output and the current control amount. In the past, the pitch angle of the three blades was commonly controlled by this signal.
【００２３】第１ブレード、第２ブレードおよび第３ブ
レードにそれぞれかかる応力を計測する応力計測手段５
１、５２および５３を設け、それぞれのブレードにかか
る応力を計測する。計測した応力からフラット方向の応
力を分離するフラット応力分離手段６１、６２および６
３により分離した応力を応力差算出・補正信号生成手段
７０に入力する。応力差算出・補正信号生成手段７０で
は、３枚のブレードの応力差を算出し、第１ブレード、
第２ブレードおよび第３ブレードの補正信号を生成して
出力する。Stress measuring means 5 for measuring the stress applied to each of the first blade, the second blade and the third blade.
1, 52 and 53 are provided, and the stress applied to each blade is measured. Flat stress separating means 61, 62 and 6 for separating the stress in the flat direction from the measured stress.
The stress separated by 3 is input to the stress difference calculation / correction signal generation means 70. In the stress difference calculation / correction signal generation means 70, the stress difference between the three blades is calculated, and the first blade,
The correction signals of the second blade and the third blade are generated and output.
【００２４】第１ブレードの補正信号と前記共通制御信
号生成手段１０で生成した共通制御信号とを加算し、こ
の出力を第１ブレード制御信号としてブレードピッチ角
度を制御する。第２ブレードおよび第３ブレードについ
てもそれぞれのブレードの補正信号と前記共通制御信号
生成手段１０で生成した共通制御信号とを加算し、この
出力を第１ブレード制御信号および第２ブレード制御信
号としてそれぞれのブレードのピッチ角度を制御する。The correction signal of the first blade and the common control signal generated by the common control signal generating means 10 are added, and the output is used as the first blade control signal to control the blade pitch angle. Also for the second blade and the third blade, the correction signals of the respective blades and the common control signal generated by the common control signal generating means 10 are added, and the outputs are respectively used as the first blade control signal and the second blade control signal. Control the pitch angle of the blades of.
【００２５】図３を参照して既述したように、風車への
流入風速は、地表の影響および風車を支持するタワーの
影響によりブレード旋回領域で一様の風速分布ではない
ため、各ブレードの空力出力の瞬時値が異なる。この空
力出力の瞬時値のアンバランスにより風車は３枚ブレー
ドの場合、回転速度の３倍の周波数の出力変動を生じて
しまい、また、各ブレードに生じる推力やモーメントが
異なるため、回転速度の３倍の周波数で図３のブレード
旋回範囲のうち水平方向のｙ軸および垂直方向のｚ軸周
りのモーメントが生じ、３枚のブレードを同一ピッチ角
度で制御する方法ではこれらの出力変動や荷重変動を抑
制することができないが、上述の２つの実施の形態によ
る補正を行えば、各ブレードにかかる空力を常に同一値
に制御することができ、空力出力のアンバランスを低減
することができる。As already described with reference to FIG. 3, the wind velocity flowing into the wind turbine does not have a uniform wind velocity distribution in the blade swirl region due to the influence of the ground surface and the influence of the tower that supports the wind turbine. The instantaneous value of aerodynamic output is different. Due to the imbalance of the instantaneous value of the aerodynamic output, in the case of the three-blade wind turbine, the output fluctuation of the frequency is three times the rotation speed, and the thrust and the moment generated in each blade are different, so that the rotation speed is 3%. A double frequency causes a moment about the horizontal y-axis and the vertical z-axis in the blade swivel range of FIG. 3, and in the method of controlling the three blades at the same pitch angle, these output fluctuations and load fluctuations are suppressed. Although it cannot be suppressed, if the corrections according to the above-described two embodiments are performed, the aerodynamic force applied to each blade can be constantly controlled to the same value, and the imbalance of the aerodynamic output can be reduced.
【００２６】以上、本発明の実施の形態の動作を図面を
参照して詳述してきたが、本発明はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計変更等があっても本発明に含まれる。たとえば、風
車のブレードの枚数は３枚に限られるものではなく、２
枚または４枚以上であってもよい。The operation of the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment, and design changes within the scope not departing from the gist of the present invention. Etc. are included in the present invention. For example, the number of wind turbine blades is not limited to three, but two
It may be one or four or more.
【００２７】[0027]
【発明の効果】これまでに説明したように、本発明によ
れば以下に示す効果が得られる。請求項１の発明によれ
ば、各ブレード毎に設けたアクチュエータにかかる荷重
からそれぞれのブレードの空力を推定し、ブレード間の
空力差を算出してブレード毎の補正信号を生成し、この
補正信号と複数枚のブレードを共通に制御する信号との
和の信号によって各ブレードのピッチ角度を制御するこ
とによって、各ブレード間の空力出力のアンバランスを
低減することができ、ブレード枚数倍の周波数変動を低
減することができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. According to the invention of claim 1, the aerodynamic force of each blade is estimated from the load applied to the actuator provided for each blade, and the aerodynamic difference between the blades is calculated to generate a correction signal for each blade. By controlling the pitch angle of each blade with the signal of the sum of the signal that commonly controls multiple blades and the blades, it is possible to reduce the imbalance of the aerodynamic output between the blades, and frequency fluctuations that are double the number of blades. Can be reduced.
【００２８】請求項２の発明によれば、各ブレード毎に
個別に設けた応力計測手段によって応力計測を行ってフ
ラット方向の応力値を分離し、ブレード間の応力差を算
出してブレード毎の補正信号を生成し、この補正信号と
複数枚のブレードを共通に制御する信号との和の信号に
よって各ブレードのピッチ角度を制御することによっ
て、各ブレード間の空力出力のアンバランスを低減する
ことができ、回転速度のブレード枚数倍の周波数変動を
低減することができる。According to the second aspect of the present invention, the stress is measured by the stress measuring means individually provided for each blade to separate the stress values in the flat direction, and the stress difference between the blades is calculated to calculate the stress difference between the blades. By generating a correction signal and controlling the pitch angle of each blade by the sum signal of this correction signal and the signal that commonly controls multiple blades, the imbalance of the aerodynamic output between the blades can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the frequency fluctuation of the number of blades times the rotational speed.
【００２９】請求項３ないし５の発明によれば、請求項
２記載のブレードピッチ角度制御装置において、応力の
計測手段としてブレードの根元に貼付した歪ゲージ、磁
歪センサまたは光ファイバ歪計を使用することによって
ブレードピッチ角度の制御に必要な応力測定を行うこと
ができる。According to the third to fifth aspects of the invention, in the blade pitch angle control apparatus according to the second aspect, a strain gauge, a magnetostrictive sensor or an optical fiber strain gauge attached to the root of the blade is used as a stress measuring means. This makes it possible to measure the stress required to control the blade pitch angle.
【００３０】請求項６または７の発明によれば、請求項
１から５のいずれか記載のブレードピッチ角度制御装置
において、個々のブレードに装着され、ブレードピッチ
角度を制御するアクチュエータとして油圧シリンダまた
は電動モータを使用することによってそれぞれのブレー
ドピッチ角度を個別に制御して空力差を低減することが
できる。また、請求項１記載のブレードピッチ角度制御
装置において、個々のブレードに装着され、ブレードピ
ッチ角度を制御するアクチュエータとして油圧シリンダ
または電動モータを使用することによってアクチュエー
タにかかる荷重を計測することができ、以後のピッチ角
度制御を精度よく行うことができ、ブレード間の空力差
を低減することができる。According to the invention of claim 6 or 7, in the blade pitch angle control device according to any one of claims 1 to 5, a hydraulic cylinder or an electric motor is mounted on each blade as an actuator for controlling the blade pitch angle. By using a motor, each blade pitch angle can be controlled individually to reduce the aerodynamic difference. Further, in the blade pitch angle control device according to claim 1, it is possible to measure a load applied to each blade by using a hydraulic cylinder or an electric motor as an actuator that controls the blade pitch angle, The subsequent pitch angle control can be performed accurately, and the aerodynamic difference between the blades can be reduced.
【００３１】請求項８の発明によれば、ブレードピッチ
角度制御装置により、複数枚のブレードを個別にピッチ
角度制御してブレード間の空力差をなくし、各ブレード
の推力やモーメントの差をなくすことができ、これによ
って安定した出力を得ることができる。According to the eighth aspect of the present invention, the blade pitch angle control device individually controls the pitch angles of the plurality of blades to eliminate the aerodynamic difference between the blades and eliminate the difference in thrust and moment of each blade. Therefore, a stable output can be obtained.
【図１】 本発明の一実施の形態によるブレードピッチ
角度制御装置の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a blade pitch angle control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の他の実施の形態によるブレードピッ
チ角度制御装置の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a blade pitch angle control device according to another embodiment of the present invention.
【図３】 風車の外観図。FIG. 3 is an external view of a wind turbine.
【図４】 従来の技術によるブレードピッチ角度制御装
置の構成を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a blade pitch angle control device according to a conventional technique.
１…第１ブレード ２…第２ブレード ３…第３ブレード ４…タワー １０…共通制御信号生成手段 ２１、２２、２３…アクチュエータ荷重計測手段 ３１、３２、３３…空力推定手段 ４０…空力差算出・補正信号生成手段 ５１、５２、５３…応力計測手段 ６１、６２、６３…フラット方向応力分離手段 ７０…応力差算出・補正信号生成手段 1 ... 1st blade 2 ... second blade 3 ... third blade 4 ... Tower 10 ... Common control signal generation means 21, 22, 23 ... Actuator load measuring means 31, 32, 33 ... Aerodynamic estimation means 40 ... Aerodynamic difference calculation / correction signal generation means 51, 52, 53 ... Stress measuring means 61, 62, 63 ... Flat direction stress separating means 70 ... Stress difference calculation / correction signal generation means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F051 AA00 AB03 AB05 AB09 AC01 BA01 3H078 AA02 AA26 BB04 BB15 CC02 CC54 CC57 CC65 CC66 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 2F051 AA00 AB03 AB05 AB09 AC01 BA01 3H078 AA02 AA26 BB04 BB15 CC02 CC54 CC57 CC65 CC66
Claims (8)
て、 回転速度および出力の設定値と現在の制御量との差から
複数枚のブレードのピッチ角度を共通に制御する信号を
生成する共通制御信号生成手段と、 前記複数枚のブレードに個別に設けたアクチュエータに
かかる荷重をそれぞれ計測するブレード毎のアクチュエ
ータ荷重計測手段と、 該アクチュエータ荷重計測手段の計測結果からそれぞれ
のブレードの空力を推定するブレード毎の空力推定手段
と、 該ブレード毎の空力推定手段の推定結果から前記複数の
ブレード間の空力差を算出して各ブレード毎の補正信号
を生成する空力差算出・補正信号生成手段とを具備し、
前記空力差算出・補正信号生成手段によって生成された
ブレード毎の補正信号と前記共通制御信号生成手段によ
って生成された共通制御信号との和の信号によって前記
各ブレードのピッチ角度を制御することを特徴とするブ
レードピッチ角度制御装置。1. In a wind turbine having a plurality of blades, a common control signal generation for generating a signal for commonly controlling a pitch angle of the plurality of blades from a difference between a set value of rotation speed and output and a current control amount. Means, actuator load measuring means for each blade that measures the load applied to the actuators individually provided on the plurality of blades, and for each blade that estimates the aerodynamic force of each blade from the measurement results of the actuator load measuring means Aerodynamic force estimation means; and an aerodynamic force difference calculation / correction signal generation means for calculating an aerodynamic difference between the plurality of blades from the estimation result of the aerodynamic force estimation means for each blade to generate a correction signal for each blade,
The pitch angle of each blade is controlled by a sum signal of a correction signal for each blade generated by the aerodynamic difference calculation / correction signal generation means and a common control signal generated by the common control signal generation means. And blade pitch angle control device.
て、 回転速度および出力の設定値と現在の制御量との差から
複数枚のブレードのピッチ角度を共通に制御する信号を
生成する共通制御信号生成手段と、 前記複数枚のブレードに個別に設けた応力計測手段と、 該応力計測手段の計測結果からそれぞれのブレードのフ
ラット方向応力を分離するブレード毎のフラット応力分
離手段と、 該ブレード毎のフラット応力分離手段の出力結果から前
記複数のブレード間の応力差を算出して各ブレード毎の
補正信号を生成する応力差算出・補正信号生成手段とを
具備し、前記応力差算出・補正信号生成手段によって生
成されたブレード毎の補正信号と前記共通制御信号生成
手段によって生成された共通制御信号との和の信号によ
って前記各ブレードのピッチ角度を制御することを特徴
とするブレードピッチ角度制御装置。2. In a wind turbine having a plurality of blades, a common control signal generation for generating a signal for commonly controlling a pitch angle of the plurality of blades from a difference between a set value of rotation speed and output and a current control amount. Means, stress measuring means individually provided on the plurality of blades, flat stress separating means for each blade for separating the flat direction stress of each blade from the measurement result of the stress measuring means, and flat for each blade And a stress difference calculation / correction signal generation means for calculating a stress difference between the plurality of blades from the output result of the stress separation means to generate a correction signal for each blade. Of each blade by the signal of the sum of the correction signal for each blade generated by the common control signal generated by the common control signal generation means Blade pitch angle control device and controls the pitch angle.
ブレードの根元に貼付した歪ゲージによって行うことを
特徴とする請求項２記載のブレードピッチ角度制御装
置。3. The measurement of stress by the stress measuring means comprises:
The blade pitch angle control device according to claim 2, wherein the strain gauge is attached to the base of the blade.
ブレードの根元に貼付した磁歪センサによって行うこと
を特徴とする請求項２記載のブレードピッチ角度制御装
置。4. The measurement of stress by the stress measuring means comprises:
The blade pitch angle control device according to claim 2, which is performed by a magnetostrictive sensor attached to the base of the blade.
ブレードの根元に貼付した光ファイバ歪計によって行う
ことを特徴とする請求項２記載のブレードピッチ角度制
御装置。5. The measurement of stress by the stress measuring means comprises:
The blade pitch angle control device according to claim 2, wherein the operation is performed by an optical fiber strain gauge attached to the base of the blade.
よるブレードピッチ角度制御機構であることを特徴とす
る請求項１から５のいずれか記載のブレードピッチ角度
制御装置。6. The blade pitch angle control device according to claim 1, wherein the actuator is a blade pitch angle control mechanism using a hydraulic cylinder.
るブレードピッチ角度制御機構であることを特徴とする
請求項１から５のいずれか記載のブレードピッチ角度制
御装置。7. The blade pitch angle control device according to claim 1, wherein the actuator is a blade pitch angle control mechanism using an electric motor.
ドピッチ角度制御装置を備えることを特徴とする風力発
電装置。8. A wind turbine generator comprising the blade pitch angle control device according to claim 1.
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