專(zhuān)利名稱(chēng)：水平軸風(fēng)車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)在暴風(fēng)時(shí)的待機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，所謂水平軸風(fēng)車(chē)廣泛地應(yīng)用于商用。通常的水平軸風(fēng)車(chē)的結(jié)構(gòu)為，具有轉(zhuǎn)子，其是從輪轂呈放射狀地安裝至少2片或2片以上的葉片而成；機(jī)艙(nacelle)，其與輪轂連接，同時(shí)經(jīng)由沿大致水平方向延伸的主軸而軸支撐該轉(zhuǎn)子；以及塔架(tower)，其沿大致鉛垂方向設(shè)置，同時(shí)可自由偏航旋轉(zhuǎn)地支撐機(jī)艙。并且，當(dāng)前在水平軸風(fēng)車(chē)中還設(shè)有以下控制單元偏航驅(qū)動(dòng)單元，其可自由地驅(qū)動(dòng)控制機(jī)艙的偏航(yaw)旋轉(zhuǎn)；偏航制動(dòng)器，其對(duì)偏航旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)；以及主軸制動(dòng)器等，其對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。另外，當(dāng)前的商業(yè)風(fēng)車(chē)的大多采取逆風(fēng)型的水平軸風(fēng)車(chē)的結(jié)構(gòu)。逆風(fēng)型的水平軸風(fēng)車(chē)，是配置在塔架的上風(fēng)側(cè)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的結(jié)構(gòu)。通常，風(fēng)車(chē)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度受到在暴風(fēng)中處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)所承受的負(fù)載較大影響。必須假定同時(shí)產(chǎn)生停電的情況而設(shè)定暴風(fēng)時(shí)的風(fēng)車(chē)負(fù)載。下面，說(shuō)明與水平軸風(fēng)車(chē)的待機(jī)方法相關(guān)的具有代表性的現(xiàn)有技術(shù)1 5。(現(xiàn)有技術(shù)1)現(xiàn)有技術(shù)1是通常的逆風(fēng)·失速控制風(fēng)車(chē)，在暴風(fēng)時(shí)由制動(dòng)器固定主軸而進(jìn)行待機(jī)?；旧显诖龣C(jī)時(shí)將偏航固定。通過(guò)進(jìn)行偏航控制而使轉(zhuǎn)子與風(fēng)向平行，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的降低。即使能夠控制偏航，在進(jìn)行偏航控制所需的電源被切斷的情況下、或與偏航控制相關(guān)的某個(gè)設(shè)備發(fā)生故障的情況下，也有可能承受來(lái)自全方位的暴風(fēng)。由此，必須假定來(lái)自全方位的暴風(fēng)而進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常，在失速控制器的情況下，在產(chǎn)生來(lái)自正面及背面的暴風(fēng)時(shí)產(chǎn)生很大的負(fù)載。(現(xiàn)有技術(shù)2)現(xiàn)有技術(shù)2是通常的逆風(fēng)·槳距控制器，在暴風(fēng)時(shí)，使轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)、將偏航固定而進(jìn)行待機(jī)。在槳距控制器中，控制偏航而使轉(zhuǎn)子朝向上風(fēng)側(cè)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載降低，但這是以具有偏航控制所必需的電源、同時(shí)各設(shè)備無(wú)故障地進(jìn)行工作為前提的。通常在槳距控制器的情況下，在橫向風(fēng)及來(lái)自斜前方/后方的暴風(fēng)時(shí)，產(chǎn)生很大的負(fù)載。圖3所示的模型A是現(xiàn)有技術(shù)2的待機(jī)狀態(tài)。(現(xiàn)有技術(shù)3)現(xiàn)有技術(shù)3是逆風(fēng)·槳距控制器，在暴風(fēng)時(shí)，在確保所有葉片成為順槳后，通過(guò)偏航控制使機(jī)艙方位角反轉(zhuǎn)大約180(deg)，由扭矩較小的偏航制動(dòng)器進(jìn)行保持而待機(jī)(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。由此，在暴風(fēng)時(shí)，轉(zhuǎn)子被吹向下風(fēng)側(cè)，能夠減少作用在塔架上的負(fù)載。現(xiàn)有技術(shù)3的待機(jī)狀態(tài)，在外觀上與現(xiàn)有技術(shù)5相同。圖3所示的模型B， 是現(xiàn)有技術(shù)3及5的待機(jī)狀態(tài)。(現(xiàn)有技術(shù)4)現(xiàn)有技術(shù)4是順風(fēng)風(fēng)車(chē)·槳距控制器，在暴風(fēng)時(shí)，確保所有葉片成為順槳，使轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)，以自由偏航的方式進(jìn)行待機(jī)。由此，在暴風(fēng)時(shí)，轉(zhuǎn)子被吹向下風(fēng)側(cè)，能夠減少作用在塔架上的負(fù)載。圖3所示的模型C是現(xiàn)有技術(shù)4的待機(jī)狀態(tài)。(現(xiàn)有技術(shù)5)現(xiàn)有技術(shù)5是專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的順風(fēng)風(fēng)車(chē) 槳距控制器，在確保所有葉片順槳后， 一片一片地使葉片的槳距角改變大約180 (deg)，以自由偏航的方式在暴風(fēng)時(shí)待機(jī)。與從葉片前緣受風(fēng)的情況相比，在從后緣受風(fēng)的情況下，由于最大升力系數(shù)大幅減少，另外偏航保持扭矩也較小，所以在其他部位產(chǎn)生的負(fù)載變小?，F(xiàn)有技術(shù)5的待機(jī)狀態(tài)，在外觀上與現(xiàn)有技術(shù)3相同。圖3所示的模型B，是現(xiàn)有技術(shù)3及5的待機(jī)狀態(tài)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2006-16984號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 =WO2OOV58O62非專(zhuān)利文獻(xiàn)1 柴田昌明、林義之，《用于降低設(shè)計(jì)負(fù)載的新觀念》，第25次紀(jì)念風(fēng)能利用研討會(huì)，平成15年11月20日，p. 225-22
發(fā)明內(nèi)容
在2麗級(jí)的風(fēng)車(chē)中，根據(jù)上述的現(xiàn)有技術(shù)，只要配合風(fēng)車(chē)的規(guī)模而良好地進(jìn)行設(shè)計(jì)，就能夠避免強(qiáng)度問(wèn)題。但是，由于今后如果進(jìn)一步大型化，則葉片的剛性會(huì)逐漸降低，固有振動(dòng)頻率降低，所以特別在葉片后緣附近承受暴風(fēng)的情況下，可以預(yù)想會(huì)發(fā)生顫動(dòng)而容易出現(xiàn)在葉片上產(chǎn)生很大負(fù)載的問(wèn)題。在具有上述的低剛性葉片的情況下，在現(xiàn)有技術(shù)1 3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)中，不管是否在暴風(fēng)時(shí)為待機(jī)狀態(tài)，都無(wú)法避免來(lái)自葉片后緣附近的暴風(fēng)，會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)。預(yù)想發(fā)生的顫動(dòng)的模式為下述兩個(gè)種類(lèi)。失速顫動(dòng)在葉片的失速區(qū)域中，相對(duì)于迎角的升力傾斜為負(fù)，在該區(qū)域中的空氣動(dòng)力項(xiàng)產(chǎn)生負(fù)衰減效果，提高不穩(wěn)定傾向。即使是扭曲剛性高的葉片也會(huì)產(chǎn)生這種模式。彎折·扭曲復(fù)合顫動(dòng)由于葉片為不對(duì)稱(chēng)的長(zhǎng)大構(gòu)造物，所以在彎折時(shí)會(huì)復(fù)合發(fā)生扭曲。特別在葉片后緣附近承受暴風(fēng)的情況下，葉片承受負(fù)載而彎折，由于這種情況與扭曲復(fù)合，因而空氣流入葉片的迎角變化，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定傾向。這種模式在扭曲剛性高的葉片中幾乎不會(huì)發(fā)生。在逆風(fēng)型風(fēng)車(chē)中，通過(guò)如現(xiàn)有技術(shù)3那樣確保所有葉片順槳后，使轉(zhuǎn)子被吹向塔架的下風(fēng)側(cè)而形成待機(jī)狀態(tài)，能夠大幅降低暴風(fēng)時(shí)的負(fù)載。這是逆風(fēng)風(fēng)車(chē)的一個(gè)理想的待機(jī)狀態(tài)。但是，在為了在暴風(fēng)時(shí)使轉(zhuǎn)子朝向塔架的下風(fēng)側(cè)而使用偏航電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)艙的偏航旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，在產(chǎn)生臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)同時(shí)發(fā)生向偏航電動(dòng)機(jī)的電源供給切斷、包括偏航電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的偏航驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，由于將轉(zhuǎn)子配置在塔架的下風(fēng)側(cè)的動(dòng)力消失，所以無(wú)法成為使轉(zhuǎn)子被吹向塔架下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)。
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本發(fā)明就是鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題而提出的，其課題在于，在逆風(fēng)型的水平軸風(fēng)車(chē)中，在暴風(fēng)時(shí)，即使偏航驅(qū)動(dòng)單元無(wú)法工作，也能夠確保轉(zhuǎn)子被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，通過(guò)該待機(jī)狀態(tài)降低風(fēng)車(chē)的暴風(fēng)時(shí)設(shè)計(jì)負(fù)載。用于解決上述課題的技術(shù)方案1所述的發(fā)明是一種逆風(fēng)型的水平軸風(fēng)車(chē)，其具有轉(zhuǎn)子，其具有輪轂和至少2片或2片以上的葉片；機(jī)艙，其經(jīng)由與上述輪轂連接的主軸對(duì)上述轉(zhuǎn)子進(jìn)行軸支撐；塔架，其可自由偏航旋轉(zhuǎn)地支撐上述機(jī)艙；獨(dú)立槳距控制裝置，其分別獨(dú)立地控制上述葉片的槳距角；以及偏航控制裝置，其控制上述機(jī)艙的偏航旋轉(zhuǎn)，其具有下述兩種模式運(yùn)行模式，其在風(fēng)速小于或等于規(guī)定值時(shí)，通過(guò)上述偏航控制裝置的控制，將上述轉(zhuǎn)子配置在上述塔架的上風(fēng)側(cè)，經(jīng)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而利用風(fēng)力；以及待機(jī)模式，其在風(fēng)速超過(guò)上述規(guī)定值時(shí)進(jìn)行待機(jī)，以準(zhǔn)備恢復(fù)上述運(yùn)行模式，其特征在于，(1)上述獨(dú)立槳距控制裝置具有由下述步驟組成的控制動(dòng)作第1步驟，其在風(fēng)速超過(guò)上述規(guī)定值時(shí)，使所有的上述葉片成為順槳，第2步驟，其在上述第1步驟之后，僅使1 片上述葉片從順槳向平側(cè)變角，在上述機(jī)艙產(chǎn)生偏航角位移后，使上述1片葉片恢復(fù)為順槳；以及第3步驟，其在上述第2步驟之后，將所有的上述葉片保持為順槳狀態(tài)，直至恢復(fù)上述運(yùn)行模式，(2)上述偏航控制裝置具有下述第2控制動(dòng)作在風(fēng)速超過(guò)上述規(guī)定值時(shí)，控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述制動(dòng)值，該制動(dòng)值允許下述的偏航旋轉(zhuǎn)，即，因由風(fēng)力向上述機(jī)艙加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)，作為上述待機(jī)模式，執(zhí)行上述(1)的控制動(dòng)作，在上述第2步驟執(zhí)行前執(zhí)行上述 (2)的控制動(dòng)作，通過(guò)在上述第2步驟及上述第3步驟中實(shí)現(xiàn)上述機(jī)艙的偏航角位移，使上述轉(zhuǎn)子被吹向上述塔架的下風(fēng)側(cè)。發(fā)明的效果根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)明，在風(fēng)速超過(guò)規(guī)定值，準(zhǔn)備用于發(fā)電等的風(fēng)車(chē)運(yùn)行而進(jìn)行待機(jī)時(shí)，通過(guò)在第1步驟中使所有葉片成為順槳，能夠降低由暴風(fēng)產(chǎn)生的負(fù)載。通過(guò)該第1步驟，成為所有葉片的后緣朝向塔架側(cè)的狀態(tài)。在之后的第2步驟中，僅使1片葉片從順槳向平槳側(cè)變角。通過(guò)僅使該1片葉片變角，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)空氣動(dòng)力不平衡，使由風(fēng)力向機(jī)艙加載的圍繞偏航軸的扭矩變大。通過(guò)控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生容許因該扭矩形成的偏航旋轉(zhuǎn)的控制值，能夠得到機(jī)艙的偏航角位移。然后，使該1片葉片恢復(fù)為順槳，保持所有葉片為順槳狀態(tài)直至運(yùn)行模式的恢復(fù)， 但由于在第2步驟中，機(jī)艙相對(duì)于風(fēng)向得到偏航角位移，控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述制動(dòng)值 其容許因由風(fēng)力向機(jī)艙加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)，所以能夠得到進(jìn)一步的偏航角位移而將轉(zhuǎn)子配置在塔架的下風(fēng)側(cè)，使轉(zhuǎn)子被吹向塔架的下風(fēng)側(cè)。如果希望從機(jī)艙正對(duì)風(fēng)向的狀態(tài)使機(jī)艙利用風(fēng)力反轉(zhuǎn)，則在機(jī)艙開(kāi)始偏航旋轉(zhuǎn)之前需要較大的風(fēng)力，在成為高風(fēng)速之后才開(kāi)始偏航旋轉(zhuǎn)，所以會(huì)產(chǎn)生急劇的偏航旋轉(zhuǎn)，使風(fēng)車(chē)承受很大的負(fù)載。但是，由于根據(jù)本發(fā)明，在第2步驟完成時(shí)，機(jī)艙并不是正對(duì)風(fēng)向，而是產(chǎn)生偏航角位移，所以能夠通過(guò)比較平緩的偏航旋轉(zhuǎn)得到偏航角位移，從而可以將轉(zhuǎn)子配置在塔架的下風(fēng)側(cè)。由于如果將轉(zhuǎn)子配置在塔架的下風(fēng)側(cè)，則利用第2步驟的完成，成為所有葉片的后緣朝向塔架側(cè)的狀態(tài)，利用第3步驟保持該狀態(tài)，所以所有葉片從后緣受風(fēng)，與葉片前緣朝向上風(fēng)側(cè)的情況相比，由風(fēng)作用的升力大幅減少。其結(jié)果，作為暴風(fēng)時(shí)的待機(jī)姿態(tài)，調(diào)整為以可以使葉片及塔架處于承受最小負(fù)載的狀態(tài)待機(jī)的待機(jī)姿態(tài)。由于如上所示，機(jī)艙利用風(fēng)力平緩地向下風(fēng)側(cè)反轉(zhuǎn)，然后利用風(fēng)力進(jìn)行偏航旋轉(zhuǎn)而使轉(zhuǎn)子被吹向塔架的下風(fēng)側(cè)，所以即使偏航驅(qū)動(dòng)單元無(wú)法工作，也能夠確保轉(zhuǎn)子及葉片前緣被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，具有通過(guò)該待機(jī)狀態(tài)降低風(fēng)車(chē)在暴風(fēng)時(shí)的設(shè)計(jì)負(fù)載的效^ ο


圖IA是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖IB是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖IC是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖ID是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖IE是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)所搭載的控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3A是記載本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)的待機(jī)狀態(tài)所涉及的模型A、B、C的條件的表。圖;3B是記載本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)的待機(jī)狀態(tài)所涉及的模型A、B、C的條件的表。圖4是表示分析的條件所涉及的風(fēng)力狀況的曲線圖。圖5是表示機(jī)艙方位角的分析結(jié)果的曲線圖。圖6是表示轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的分析結(jié)果的曲線圖。圖7是表示葉片扭曲位移的分析結(jié)果的曲線圖。圖8是表示葉片根部顫動(dòng)彎折的分析結(jié)果的曲線圖。圖9是表示葉片根部扭矩的分析結(jié)果的曲線圖。圖10是表示偏航扭矩的分析結(jié)果的曲線圖。圖11是表示偏航水平力的分析結(jié)果的曲線圖。圖12A是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖12B是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖12C是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖12D是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖13A是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)所搭載的控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖1 是表示偏航角-槳距角平面坐標(biāo)上的過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域和避開(kāi)過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域的控制步驟的圖。圖14A是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖14B是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。
圖14C是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖14D是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖14E是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖15是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)所搭載的控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖16是表示分析的條件所涉及的風(fēng)力狀況的曲線圖。圖17是表示偏航角的分析結(jié)果的曲線圖。圖18是表示葉片彎折力矩的分析結(jié)果的曲線圖。圖19是表示偏航水平力的分析結(jié)果的曲線圖。圖20是表示分析條件所涉及的風(fēng)力狀況的曲線圖。圖21是表示機(jī)艙方位角的分析結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。下面僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并是不限定本發(fā)明。(實(shí)施方式1)首先，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)。圖1是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)所搭載的控制部的結(jié)構(gòu)中，與本發(fā)明相關(guān)的部分的框圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)具有塔架1、機(jī)艙2、輪轂3、以及3片葉片
4a 4c0機(jī)艙2經(jīng)由與輪轂3連接的主軸(省略圖示)而軸支撐由輪轂3和葉片如 如組成的轉(zhuǎn)子。塔架1可自由偏航旋轉(zhuǎn)地支撐機(jī)艙2。另外，在機(jī)艙2的外表面，安裝未圖示的風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向計(jì)。在機(jī)艙2的內(nèi)側(cè)，收容未圖示的增速器、發(fā)電機(jī)及主軸制動(dòng)器等動(dòng)力傳遞裝置，這些各動(dòng)力傳遞裝置與主軸連結(jié)。主軸的前端向機(jī)艙2的外部突出，在該主軸的前端，以與主軸一起旋轉(zhuǎn)的方式安裝轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子在中心部具有與主軸連結(jié)的輪轂3，在輪轂3的旋轉(zhuǎn)方向的外周面，以放射狀安裝3片葉片如 如。另外，葉片如 如的葉片形狀不對(duì)稱(chēng)地形成。如圖2所示，本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)的控制部由風(fēng)向計(jì)10、風(fēng)速計(jì)13、控制裝置 16a、槳距驅(qū)動(dòng)裝置11、偏航驅(qū)動(dòng)裝置14構(gòu)成。控制裝置16a具有獨(dú)立槳距控制裝置1 和偏航控制裝置15a。偏航驅(qū)動(dòng)裝置14檢測(cè)機(jī)艙2的偏航角，驅(qū)動(dòng)偏航旋轉(zhuǎn)，同時(shí)具有未圖示的偏航制動(dòng)器，其對(duì)偏航旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。偏航控制裝置15a向偏航驅(qū)動(dòng)裝置14發(fā)出控制信號(hào)，控制機(jī)艙2的偏航角。槳距驅(qū)動(dòng)裝置11獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)葉片乜 如的槳距角。獨(dú)立槳距控制裝置12a 向槳距驅(qū)動(dòng)裝置11發(fā)出控制信號(hào)，分別獨(dú)立地控制各葉片如 4c的槳距角。各葉片如 4c在至少180度內(nèi)分別獨(dú)立地被自由控制。此外，所謂槳距角，是葉片相對(duì)于輪轂3的安裝角度，在本說(shuō)明書(shū)中，具有最大效率的角度為Odeg。通常，在商業(yè)用的風(fēng)力發(fā)電中，考慮機(jī)械強(qiáng)度、發(fā)電效率及安全方面，存在適于發(fā)電的風(fēng)速區(qū)域，在超過(guò)其上限即安全風(fēng)速的風(fēng)速區(qū)域中不進(jìn)行發(fā)電，而是控制為以盡可能減少風(fēng)力負(fù)載的姿態(tài)進(jìn)行待機(jī)，從而避開(kāi)暴風(fēng)。下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)的運(yùn)行模式及待機(jī)模式。(運(yùn)行模式)在適于發(fā)電的風(fēng)速區(qū)域中，基于由風(fēng)向計(jì)10檢測(cè)出的風(fēng)向，偏航控制裝置15a進(jìn)行控制而將轉(zhuǎn)子配置在塔架1的上風(fēng)側(cè)，基于由風(fēng)速計(jì)13檢測(cè)出的風(fēng)速及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等，獨(dú)立槳距控制裝置1 控制葉片如 4c成為適當(dāng)?shù)臉嘟?，使轉(zhuǎn)子受風(fēng)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力傳遞至與輪轂3連接的主軸，從而傳遞至與主軸連結(jié)且收容在機(jī)艙2內(nèi)部的發(fā)電機(jī)，由此，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能變換為電能。在偏航驅(qū)動(dòng)裝置14接收來(lái)自偏航控制裝置15a 的控制信號(hào)而使機(jī)艙2旋轉(zhuǎn)時(shí)，解除或放松偏航制動(dòng)器，在將機(jī)艙2保持在固定方向上時(shí)， 使偏航制動(dòng)器扭矩最大。(待機(jī)模式)在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，如果由風(fēng)速計(jì)13檢測(cè)出風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速，則偏航控制裝置 15a控制偏航制動(dòng)器而產(chǎn)生規(guī)定的制動(dòng)值，該規(guī)定的制動(dòng)值容許機(jī)艙2的下述偏航旋轉(zhuǎn)， 艮口，因由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，獨(dú)立槳距控制裝置1 使所有葉片如 如順槳(第1步驟)。轉(zhuǎn)子停止，發(fā)電中斷。由此，減少作用在葉片如 如及塔架1上的風(fēng)力負(fù)載。規(guī)定的制動(dòng)值，設(shè)定為低于將機(jī)艙2保持在固定方向上時(shí)的制動(dòng)值。在使規(guī)定的制動(dòng)值為固定值的情況下，使其成為在假定為風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速的風(fēng)時(shí)機(jī)艙2不會(huì)急劇偏航旋轉(zhuǎn)程度的高值。另外，規(guī)定的制動(dòng)值也可以與機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)而變動(dòng)。例如，可以如下變動(dòng)為了容許機(jī)艙2即使在由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩小時(shí)也偏航旋轉(zhuǎn)而使該規(guī)定的制動(dòng)值減小，另一方面，為了將機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)的角速度限制為小于或等于固定值而使該規(guī)定的制動(dòng)值增大。然后，獨(dú)立槳距控制裝置12a使葉片如 如一個(gè)一個(gè)按順序成為逆槳(第2步
驟)ο然后，獨(dú)立槳距裝置1 將所有葉片如 如保持為逆槳狀態(tài)，直至上述運(yùn)行模式的恢復(fù)(第3步驟)。在這里，再次參照?qǐng)D1，說(shuō)明上述控制動(dòng)作的執(zhí)行及與之相伴的風(fēng)車(chē)動(dòng)作。首先，通過(guò)執(zhí)行上述第1步驟，如圖IA所示，所有葉片如 如成為順槳，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)停止，偏航制動(dòng)器產(chǎn)生容許上述偏航旋轉(zhuǎn)的規(guī)定的制動(dòng)值。此時(shí)，由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩，如果大于偏航制動(dòng)器扭矩，則機(jī)艙2開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，如果小于偏航制動(dòng)器扭矩，則機(jī)艙2停止在固定角度上。然后，進(jìn)入第2步驟。首先，如圖IB所示，為了使槳距角反轉(zhuǎn)而啟動(dòng)葉片如。以葉片如的槳距角通過(guò)平槳角的時(shí)刻為峰值而圍繞偏航軸的扭矩增大。在該葉片如的變角過(guò)程中，由于對(duì)葉片如產(chǎn)生升力而轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力也變大，但由于維持順槳狀態(tài)的另外2片葉片4b、k對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)發(fā)揮制動(dòng)力，所以即使在不使用另外的主軸制動(dòng)器單元的情況下， 轉(zhuǎn)子也不會(huì)發(fā)生急劇旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，使葉片如變角而如圖IC所示，使其成為逆槳，然后使葉片如保持逆槳狀態(tài)，直至運(yùn)行模式的恢復(fù)。如果在該葉片如的變角過(guò)程中機(jī)艙開(kāi)始偏航旋轉(zhuǎn)，則例如如圖IB — C所示，機(jī)艙 2進(jìn)行偏航旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子配置在塔架1的下風(fēng)側(cè)。然后，第2片葉片4b與第1片葉片如相同地，從順槳變角為逆槳，然后保持逆槳狀態(tài)直至運(yùn)行模式的恢復(fù)(圖1D)。然后，第3片葉片如與第1片、第2片的葉片4a、4b相同地，從順槳變角為逆槳， 然后保持逆槳狀態(tài)直至恢復(fù)運(yùn)行模式(圖1E)。假如在第1片葉片如的變角過(guò)程中機(jī)艙2不開(kāi)始偏航旋轉(zhuǎn)，則在使第2片、第3 片葉片4b、k從順槳變角為逆槳的過(guò)程中，相同地，存在使機(jī)艙2偏航旋轉(zhuǎn)的機(jī)會(huì)，由此可以高可靠性地最終確保圖IE所示的狀態(tài)，即，轉(zhuǎn)子配置在塔架1的下風(fēng)側(cè)，所有葉片如 4c的前緣朝向上風(fēng)處的待機(jī)姿態(tài)。由于偏航制動(dòng)器成為容許上述偏航旋轉(zhuǎn)的規(guī)定的制動(dòng)值，所以機(jī)艙2與風(fēng)向變化對(duì)應(yīng)而繞偏航軸滑動(dòng)，轉(zhuǎn)子被吹向下風(fēng)側(cè)。在發(fā)生暴風(fēng)的待機(jī)模式中，能夠使所有葉片如 4c從前緣受風(fēng)，避免顫動(dòng)的產(chǎn)生，減少向葉片^ 4c加載的負(fù)載。根據(jù)以上所示的本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)，由于機(jī)艙2利用風(fēng)力進(jìn)行偏航旋轉(zhuǎn)， 使轉(zhuǎn)子被吹向塔架1的下風(fēng)側(cè)，所以即使偏航驅(qū)動(dòng)單元不發(fā)揮作用，也能夠確保轉(zhuǎn)子及葉片后緣被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，通過(guò)該待機(jī)狀態(tài)，從葉片后緣避開(kāi)暴風(fēng)而減少顫動(dòng)產(chǎn)生， 進(jìn)而能夠減少葉片等在暴風(fēng)時(shí)的設(shè)計(jì)負(fù)載。由于成為轉(zhuǎn)子被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，所以即使在風(fēng)向變化的情況下，也由于機(jī)艙2進(jìn)行偏航旋轉(zhuǎn)以使得轉(zhuǎn)子始終位于下風(fēng)側(cè)，所以能夠避開(kāi)作用在葉片如 如及塔架1上的載荷而減少負(fù)載。由此，例如即使在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，也不需要用于維持水平軸風(fēng)車(chē)姿態(tài)的特別的控制單元，能夠始終將轉(zhuǎn)子配置在塔架1的下風(fēng)側(cè)，將由于風(fēng)力而承受的負(fù)載抑制到最小。進(jìn)而，由此能夠大幅降低水平軸風(fēng)車(chē)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可以提高設(shè)計(jì)自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)，例如在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，首先通過(guò)使所有葉片 4a 如的槳距角成為順槳狀態(tài)，能夠減少由風(fēng)作用在各葉片如 4c上的阻力。其結(jié)果， 能夠減少作用在葉片如 4c及塔架1上的負(fù)載。另外，由于通過(guò)獨(dú)立槳距控制裝置12a使成為順槳的各葉片如 如的槳距角一片一片地按順序成為逆槳，所以與使所有葉片同時(shí)反轉(zhuǎn)的情況相比，能夠?qū)⒆饔迷谌~片 4a 如及塔架1上的負(fù)載的增加抑制在最小限度。其結(jié)果，能夠防止在葉片如 如上產(chǎn)生過(guò)量的阻力及升力，能夠有效地防止轉(zhuǎn)子過(guò)旋轉(zhuǎn)。(實(shí)施方式2)下面，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)。圖12是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。如圖12所示，本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)具有塔架1、機(jī)艙2、輪轂3和3片葉片4a 4c ο機(jī)艙2經(jīng)由與輪轂3連接的主軸(省略圖示)而軸支撐由輪轂3和葉片如 如組成的轉(zhuǎn)子。塔架1可自由偏航旋轉(zhuǎn)地支撐機(jī)艙2。另外，在機(jī)艙2的外表面，安裝未圖示的風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向計(jì)。在機(jī)艙2的內(nèi)側(cè)，收容未圖示的增速器、發(fā)電機(jī)及主軸制動(dòng)器等動(dòng)力傳遞裝置，這些各動(dòng)力傳遞裝置與主軸連結(jié)。主軸的前端向機(jī)艙2的外部突出，在該主軸的前端，以與主軸一起旋轉(zhuǎn)的方式安裝轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子在中心部具有與主軸連結(jié)的輪轂3，在輪轂3的旋轉(zhuǎn)方向的外周面，以放射狀地安裝3片葉片如 如。另外，葉片如 如的葉片形狀不對(duì)稱(chēng)地形成。圖13A是本實(shí)施方式2的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)所搭載的控制部的結(jié)構(gòu)中，與本發(fā)明相關(guān)的部分的框圖。如圖13A所示，本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)的控制部由風(fēng)向計(jì)10、風(fēng)速計(jì)13、控制裝置16b、槳距驅(qū)動(dòng)裝置11、偏航驅(qū)動(dòng)裝置14構(gòu)成?？刂蒲b置16b具有槳距控制裝置12b和偏航控制裝置15b。偏航驅(qū)動(dòng)裝置14檢測(cè)機(jī)艙2的偏航角，驅(qū)動(dòng)偏航旋轉(zhuǎn)，同時(shí)具有對(duì)偏航旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)的未圖示的偏航制動(dòng)器。偏航控制裝置15b向偏航驅(qū)動(dòng)裝置14發(fā)出控制信號(hào)而控制機(jī)艙2的偏航角。槳距驅(qū)動(dòng)裝置11對(duì)葉片如 如的槳距角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。槳距控制裝置12b向槳距驅(qū)動(dòng)裝置11發(fā)出控制信號(hào)，控制葉片如 4c的槳距角。各葉片如 如在至少180 度內(nèi)被自由地控制。葉片如 如的槳距控制，可以是獨(dú)立地控制每個(gè)葉片，也可以僅能夠統(tǒng)一控制所有葉片。葉片4a 如的槳距控制，不需要能夠獨(dú)立地對(duì)每個(gè)葉片進(jìn)行控制，只要能夠進(jìn)行 180度旋轉(zhuǎn)，也可以對(duì)所有葉片統(tǒng)一控制。在后者的情況下，儀器及控制裝置的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。當(dāng)然，也可以能夠獨(dú)立地控制每個(gè)葉片。圖1 是表示偏航角-槳距角平面坐標(biāo)中的過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域和避開(kāi)過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域的控制步驟的圖。如圖13B所示，在使橫軸為偏航角、縱軸為槳距角的平面坐標(biāo)上，分布有在風(fēng)速為40(m/sec)的風(fēng)況下轉(zhuǎn)子達(dá)到大于或等于20 (rpm)轉(zhuǎn)速的過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域Bi、 B2?；趫D13B，在本實(shí)施方式中，將為了避開(kāi)過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域Bi、B2的+75 +llO(deg) 或-75 -llO(deg)確定為偏航角范圍A，如下所述執(zhí)行待機(jī)模式。在偏航角范圍A內(nèi)，無(wú)論槳距角為多少，都不會(huì)達(dá)到過(guò)旋轉(zhuǎn)。此外，在槳距角為90(deg)時(shí)，葉片如 如的后緣朝向塔架1側(cè)，在槳距角為-90(deg)時(shí)，葉片如 如的前緣朝向塔架1側(cè)。在偏航角為O(deg)時(shí)，轉(zhuǎn)子位于塔架 1的上風(fēng)側(cè)，從正面受風(fēng)。通常，在商業(yè)用的風(fēng)力發(fā)電中，考慮機(jī)械強(qiáng)度、發(fā)電效率及安全方面，存在適于發(fā)電的風(fēng)速區(qū)域，在逆風(fēng)風(fēng)速超過(guò)其上限的風(fēng)速區(qū)域中不進(jìn)行發(fā)電，而是為了避開(kāi)暴風(fēng)，控制為以盡可能減少風(fēng)力負(fù)載的姿態(tài)進(jìn)行待機(jī)。下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)的運(yùn)行模式及待機(jī)模式。(運(yùn)行模式)
10
在適于發(fā)電的風(fēng)速區(qū)域中，基于由風(fēng)向計(jì)10檢測(cè)出的風(fēng)向，偏航控制裝置15b進(jìn)行控制而將轉(zhuǎn)子配置在塔架1的上風(fēng)側(cè)，基于由風(fēng)速計(jì)13檢測(cè)的風(fēng)速及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等，槳距控制裝置12b控制葉片如 如成為恰當(dāng)?shù)臉嘟?，使轉(zhuǎn)子受風(fēng)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力傳遞至與輪轂3連接的主軸，從而傳遞至與主軸連結(jié)且收容在機(jī)艙2內(nèi)部的發(fā)電機(jī)，由此，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能變換為電能。在偏航驅(qū)動(dòng)裝置14接收來(lái)自偏航控制裝置15b的控制信號(hào)而使機(jī)艙2旋轉(zhuǎn)時(shí)，放開(kāi)或放松偏航制動(dòng)器，在將機(jī)艙2保持在固定方向上時(shí)，使偏航制動(dòng)器扭矩最大。逆風(fēng)型風(fēng)車(chē)的運(yùn)行模式中的槳距角、偏航角的存在區(qū)域，大致為圖13B中的運(yùn)行區(qū)域R。(待機(jī)模式)在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，如果由風(fēng)速計(jì)13檢測(cè)出風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速(例如25(m/SeC))， 則槳距控制裝置12b使所有葉片如 如成為順槳(第1步驟)。轉(zhuǎn)子停止，發(fā)電中斷。由此，減少作用在葉片4a 如及塔架1上的風(fēng)力負(fù)載。然后，偏航控制裝置1 使機(jī)艙2轉(zhuǎn)動(dòng)而變角為偏航角范圍A內(nèi)的固定角度，利用偏航制動(dòng)器使機(jī)艙2的偏航角保持為該固定角度(第2步驟S2)。然后，在機(jī)艙2的偏航角保持在偏航角范圍A內(nèi)的狀態(tài)下，槳距控制裝置12b使所有葉片如 如同時(shí)成為逆槳(第3步驟S3)。槳距控制裝置12b從第3步驟S3之后保持所有葉片如 如的逆槳狀態(tài)直至上述運(yùn)行模式的恢復(fù)。偏航控制裝置1 控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述制動(dòng)值(制動(dòng)力)，該制動(dòng)值容許下述的偏航旋轉(zhuǎn)，即，因由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)。該制動(dòng)值設(shè)定為低于在將機(jī)艙2保持在固定方向時(shí)的制動(dòng)值。另外，該制動(dòng)值為在假定風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速時(shí)，機(jī)艙2不會(huì)過(guò)度地偏航旋轉(zhuǎn)程度的高值。該制動(dòng)值也可以與機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)而變動(dòng)。例如，可以如下變動(dòng)為了容許機(jī)艙2即使在由風(fēng)力向機(jī)艙 2加載的圍繞偏航軸的扭矩小時(shí)也偏航旋轉(zhuǎn)而使該制動(dòng)值減小，另一方面，為了將機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)的角速度限制為小于或等于固定值而使該制動(dòng)值增大。在這里，一邊參照?qǐng)D12，一邊說(shuō)明上述控制動(dòng)作的執(zhí)行及隨之產(chǎn)生的風(fēng)車(chē)動(dòng)作。首先，通過(guò)執(zhí)行上述第1步驟Sl，如圖12A所示，所有葉片如 如成為順槳，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)停止。然后，利用第2步驟S2，風(fēng)車(chē)成為圖12B所示的姿態(tài)。即，成為機(jī)艙2的偏航角相對(duì)于風(fēng)向?yàn)榇笾?0 (deg)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)面大致與風(fēng)向平行的姿態(tài)。在該姿態(tài)下，即使切換葉片的槳距角，也不會(huì)產(chǎn)生較大的升力。在第2步驟S2中，也可以使機(jī)艙2向某一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 12B表示從上方觀察機(jī)艙2而使其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，位于+75 +110 (deg)的偏航角范圍A中的狀態(tài)。可以預(yù)先設(shè)定進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但優(yōu)選在第2步驟S2開(kāi)始時(shí)，選擇并確定能夠最短時(shí)間內(nèi)移動(dòng)至偏航角范圍A中的旋轉(zhuǎn)方向。然后，利用第3步驟，如圖12C所示，使葉片如 如同時(shí)變角至逆槳。在該過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生較大的升力，可以不使轉(zhuǎn)子過(guò)旋轉(zhuǎn)地安全成為逆槳。然后，保持逆槳狀態(tài)直至恢復(fù)上述運(yùn)行模式，控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述制動(dòng)值，該制動(dòng)值容許機(jī)艙2的下述偏航旋轉(zhuǎn)，即，因由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)。如果由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩大于偏航制動(dòng)器扭矩，則機(jī)艙2
11旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子如圖12D所示配置在塔架1的下風(fēng)側(cè)，轉(zhuǎn)子被吹向塔架1的下風(fēng)側(cè)。由此，能夠確保轉(zhuǎn)子及葉片如 4c后緣被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，通過(guò)該待機(jī)狀態(tài)，從葉片后緣避開(kāi)暴風(fēng)而減少顫動(dòng)產(chǎn)生，進(jìn)而能夠減少其在暴風(fēng)時(shí)的設(shè)計(jì)負(fù)載。通過(guò)將偏航制動(dòng)器的制動(dòng)值設(shè)定得比較高，即使風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速，在由風(fēng)產(chǎn)生的偏航扭矩的負(fù)載比較小的情況下，也可以使機(jī)艙2不進(jìn)行偏航旋轉(zhuǎn)而使其待機(jī)。在此情況下，只要風(fēng)向不變化，就維持如圖12C所示的待機(jī)狀態(tài)。在此情況下，由于不產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的過(guò)旋轉(zhuǎn)且風(fēng)速較低，所以能夠?qū)L(fēng)車(chē)的負(fù)載抑制得較小。即使機(jī)艙2不追隨風(fēng)向而風(fēng)向改變，參考圖13B可知，也不會(huì)進(jìn)入過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域B1、B2中，所以不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的過(guò)旋轉(zhuǎn)，因風(fēng)速較低，所以能夠?qū)L(fēng)車(chē)的負(fù)載抑制得較小。另一方面，通過(guò)將偏航制動(dòng)器的制動(dòng)值設(shè)定得比較低，如果風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速，則可以以使機(jī)艙2追隨風(fēng)向的方式待機(jī)。如果通過(guò)風(fēng)速計(jì)13在固定期間內(nèi)檢測(cè)出小于或等于安全風(fēng)速的風(fēng)速，則恢復(fù)為運(yùn)行模式。偏航控制裝置1 使機(jī)艙2旋轉(zhuǎn)而使轉(zhuǎn)子朝向上風(fēng)側(cè)。例如，如果在恢復(fù)為運(yùn)行模式時(shí)風(fēng)車(chē)為圖12D的狀態(tài)，則偏航控制裝置1 首先使機(jī)艙2旋轉(zhuǎn)180 (deg)而使轉(zhuǎn)子朝向上風(fēng)側(cè)。另外，例如如果在恢復(fù)為運(yùn)行模式時(shí)風(fēng)車(chē)為圖12C的狀態(tài)，則偏航控制裝置15b 首先使機(jī)艙2逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90(deg)而使轉(zhuǎn)子朝向上風(fēng)側(cè)。下面，參照?qǐng)D13B的偏航角-槳距角平面坐標(biāo)進(jìn)行說(shuō)明。坐標(biāo)(偏航角、槳距角)在運(yùn)行模式中大致位于運(yùn)行區(qū)域R。通過(guò)執(zhí)行待機(jī)模式的第1步驟Si，坐標(biāo)移動(dòng)至點(diǎn)Pl或其周?chē)?。由于?步驟Sl能夠瞬間降低對(duì)轉(zhuǎn)子的風(fēng)力負(fù)載，所以優(yōu)選以檢測(cè)出安全風(fēng)速為觸發(fā)立即執(zhí)行。然后，通過(guò)執(zhí)行第2步驟S2，坐標(biāo)移動(dòng)至點(diǎn)P2或其周?chē)?。參照?qǐng)D1 可知，即使從運(yùn)行區(qū)域R開(kāi)始執(zhí)行第2步驟S2，也能夠離開(kāi)過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域Bi。在本實(shí)施方式中，控制流程為在第1步驟Sl結(jié)束后開(kāi)始第2步驟S2，但并不限于此，第2步驟S2也可以以檢測(cè)出安全風(fēng)速為觸發(fā)立即執(zhí)行。即，可以是第1步驟Sl和第2步驟S2同時(shí)開(kāi)始，或第2步驟 S2在第1步驟Sl完成前開(kāi)始，或者兩者具有同時(shí)進(jìn)行的期間。然后，通過(guò)執(zhí)行第3步驟S3，坐標(biāo)移動(dòng)至點(diǎn)P3或其周?chē)４藭r(shí)，重要的是不進(jìn)入過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域B1、B2中，更重要的是盡可能地遠(yuǎn)離過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域B1、B2而繞開(kāi)。其通過(guò)第2步驟S2和第3步驟S3的同步而實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施方式中采用下述控制流程在第2步驟S2的前半部分的變角過(guò)程中，使機(jī)艙2轉(zhuǎn)動(dòng)至偏航角范圍A內(nèi)的目標(biāo)固定角度，在后半部分的保持過(guò)程中，利用偏航制動(dòng)器使該機(jī)艙2固定保持為該固定角度，在該保持過(guò)程中執(zhí)行全部的第3步驟S3。第2步驟S2在第3步驟S3結(jié)束的同時(shí)或在其之后結(jié)束，然后放松偏航制動(dòng)器。另外，偏航角范圍A與槳距角無(wú)關(guān)地，為固定范圍。根據(jù)本實(shí)施方式，能夠遠(yuǎn)離過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域Bi、B2而繞開(kāi)，移動(dòng)至點(diǎn)P3或其周?chē)?，是?yōu)選的實(shí)施方式。并不限于此，也可以在第2步驟S2中進(jìn)行的偏航角變化時(shí)執(zhí)行第3步驟S3，以選擇過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域Bi、B2之外的區(qū)域(進(jìn)而是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速更慢的區(qū)域)的方式，使偏航角及槳距角同時(shí)變角而進(jìn)行控制。另外，也可以以使偏航角范圍A根據(jù)槳距角而產(chǎn)生寬窄變化的方式確定。也可以在第3步驟S3即將完成之前使第2步驟S2結(jié)束，放松偏航制動(dòng)器。只要是能夠避讓(優(yōu)選盡可能遠(yuǎn)地避讓)過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域Bi、B2，將偏航角及槳距角從點(diǎn)Pl 或其周?chē)膮^(qū)域移動(dòng)至點(diǎn)P3或其周?chē)膮^(qū)域，則不限定于本實(shí)施方式。優(yōu)選在過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域Bl和過(guò)旋轉(zhuǎn)存在區(qū)域B2的正中間穿過(guò)。然后，控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述制動(dòng)值，該制動(dòng)值容許下述的偏航旋轉(zhuǎn)，即，因由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)，如果由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩大于偏航制動(dòng)器扭矩，則如圖13B中的箭頭D所示，機(jī)艙2旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子配置在下風(fēng)側(cè)。如果使機(jī)艙2旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)風(fēng)持續(xù)，則轉(zhuǎn)子被吹向下風(fēng)側(cè)，就圖1 來(lái)說(shuō)，該風(fēng)車(chē)的坐標(biāo)大致位于待機(jī)區(qū)域W中，風(fēng)車(chē)在所述待機(jī)狀態(tài)下等待暴風(fēng)的停止。根據(jù)上述的本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)，即使沒(méi)有獨(dú)立槳距控制裝置以及復(fù)雜的轉(zhuǎn)向操縱順序，也能夠確保在躲避暴風(fēng)的同時(shí)使轉(zhuǎn)子及葉片后緣被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)， 通過(guò)該待機(jī)狀態(tài)，從葉片后緣避開(kāi)暴風(fēng)而減少顫動(dòng)的產(chǎn)生，并且能夠減少葉片等在暴風(fēng)時(shí)的設(shè)計(jì)負(fù)載。由于葉片在暴風(fēng)時(shí)成為被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，所以即使在風(fēng)向變化的情況下，由于機(jī)艙2偏航旋轉(zhuǎn)而使轉(zhuǎn)子位于下風(fēng)側(cè)，所以能夠減少作用在葉片如 如及塔架1 上的負(fù)載而減少載荷。由此，例如即使在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，也不需要用于維持水平軸風(fēng)車(chē)姿態(tài)的特別的控制單元，能夠使轉(zhuǎn)子配置在塔架1的下風(fēng)側(cè)，將由于風(fēng)力而承受的負(fù)載抑制到最小。進(jìn)而，由此能夠大幅降低水平軸風(fēng)車(chē)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可以提高設(shè)計(jì)自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)，例如在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，首先通過(guò)使所有葉片 4a 如的槳距角成為順槳狀態(tài)，能夠減少由風(fēng)作用在各葉片如 4c上的阻力。其結(jié)果， 能夠減少作用在葉片如 4c及塔架1上的負(fù)載。另外，由于使通過(guò)槳距控制裝置1 而成為順槳的各葉片如 如，移動(dòng)至躲避相對(duì)于轉(zhuǎn)子的正面風(fēng)及背面風(fēng)的規(guī)定偏航角范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上，使槳距角同時(shí)成為逆槳，所以與不進(jìn)行上述偏航控制，且在存在轉(zhuǎn)子受到正面風(fēng)或背面風(fēng)的可能性的狀態(tài)下使所有葉片同時(shí)反轉(zhuǎn)的情況相比，能夠更可靠地避免在葉片如 4c及塔架1上作用過(guò)大負(fù)載的危險(xiǎn)。其結(jié)果，能夠防止在葉片如 4c上產(chǎn)生過(guò)大的阻力及升力，能夠有效地防止轉(zhuǎn)子過(guò)旋轉(zhuǎn)。(實(shí)施方式3)下面，說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)。圖14是從上方觀察本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)的俯視圖。圖15是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)所搭載的控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖14所示，本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)具有塔架1、機(jī)艙2、輪轂3、以及3片葉片
4a 4c0機(jī)艙2經(jīng)由與輪轂3連接的主軸(省略圖示)而軸支撐由輪轂3和葉片如 如組成的轉(zhuǎn)子。塔架1可自由偏航旋轉(zhuǎn)地支撐機(jī)艙2。另外，在機(jī)艙2的外表面，安裝未圖示的風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向計(jì)。在機(jī)艙2的內(nèi)側(cè)，收容未圖示的增速器、發(fā)電機(jī)及主軸制動(dòng)器等動(dòng)力傳遞裝置，上述各動(dòng)力傳遞裝置與主軸連結(jié)。主軸的前端向機(jī)艙2的外部突出，在該主軸導(dǎo)前端，以與主軸一起旋轉(zhuǎn)的方式安裝轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子在中心部具有與主軸連結(jié)的輪轂3，在輪轂3的旋轉(zhuǎn)方向的外周面，以放射狀安裝3片葉片如 如。另外，葉片如 如的葉片形狀不對(duì)稱(chēng)地形成。如圖15所示，本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)的控制部由風(fēng)向計(jì)10、風(fēng)速計(jì)13、控制裝置16c、槳距驅(qū)動(dòng)裝置11、偏航驅(qū)動(dòng)裝置14構(gòu)成。控制裝置16c具有獨(dú)立槳距控制裝置12c 和偏航控制裝置15c。偏航驅(qū)動(dòng)裝置14檢測(cè)機(jī)艙2的偏航角，驅(qū)動(dòng)偏航旋轉(zhuǎn)，同時(shí)具有對(duì)偏航旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)的未圖示的偏航制動(dòng)器。偏航控制裝置15c向偏航驅(qū)動(dòng)裝置14發(fā)出控制信號(hào)而控制機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)。槳距驅(qū)動(dòng)裝置11獨(dú)立地對(duì)葉片乜 如的槳距角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。獨(dú)立槳距控制裝置12c向槳距驅(qū)動(dòng)裝置11發(fā)出控制信號(hào)，分別獨(dú)立地控制各葉片如 如的槳距角。各葉片如 如分別在至少180度范圍內(nèi)被獨(dú)立地自由控制。通常，在商業(yè)用的風(fēng)力發(fā)電中，考慮機(jī)械強(qiáng)度、發(fā)電效率及安全方面，存在適于發(fā)電的風(fēng)速區(qū)域，在超過(guò)其上限即安全風(fēng)速的風(fēng)速區(qū)域中不進(jìn)行發(fā)電，而是為了避開(kāi)暴風(fēng)，進(jìn)行控制以盡可能減少風(fēng)力負(fù)載的姿態(tài)進(jìn)行待機(jī)。下面，說(shuō)明本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)的運(yùn)行模式及待機(jī)模式。(運(yùn)行模式)在適于發(fā)電的風(fēng)速區(qū)域中，基于由風(fēng)向計(jì)10檢測(cè)出的風(fēng)向，偏航控制裝置15c進(jìn)行控制而將轉(zhuǎn)子配置在塔架1的上風(fēng)側(cè)，基于由風(fēng)速計(jì)13檢測(cè)出的風(fēng)速及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等，獨(dú)立槳距控制裝置12c控制葉片如 如成為適當(dāng)?shù)臉嘟?，使轉(zhuǎn)子受風(fēng)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力傳遞至與輪轂3連接的主軸，從而傳遞至與主軸連結(jié)且收容在機(jī)艙2內(nèi)部的發(fā)電機(jī)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能變換為電能。在偏航驅(qū)動(dòng)裝置14接收來(lái)自偏航控制裝置15c的控制信號(hào)而使機(jī)艙2旋轉(zhuǎn)時(shí)，解除或放松偏航制動(dòng)器，在將機(jī)艙2保持在固定方向上時(shí)，使偏航制動(dòng)器最大。(待機(jī)模式)(第1步驟)在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，如果由風(fēng)速計(jì)13檢測(cè)出風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速，則獨(dú)立槳距控制裝置12c使所有葉片如 如成為順槳。由此，減少作用在葉片如 4c及塔架 1上的風(fēng)力負(fù)載。轉(zhuǎn)子停止，發(fā)電中斷。(第2步驟)然后，偏航控制裝置15c控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述的規(guī)定制動(dòng)值，該制動(dòng)值容許機(jī)艙2的下述偏航旋轉(zhuǎn)，即，因由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)，同時(shí)獨(dú)立槳距控制裝置12c使1片葉片如從順槳向平槳側(cè)變角。規(guī)定的制動(dòng)值設(shè)定為低于將機(jī)艙2保持為固定方向時(shí)的制動(dòng)值。在使規(guī)定的制動(dòng)值為固定值的情況下，使其成為在假定風(fēng)速超過(guò)安全風(fēng)速時(shí)機(jī)艙2不會(huì)急劇偏航旋轉(zhuǎn)的較高值。另外，規(guī)定的制動(dòng)值也可以與機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)而變動(dòng)。例如，可以如下變動(dòng) 為了容許機(jī)艙2即使在由風(fēng)力向機(jī)艙2加載的圍繞偏航軸的扭矩小時(shí)也偏航旋轉(zhuǎn)而使該規(guī)定的制動(dòng)值減小，另一方面，為了將機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)的角速度限制為小于或等于固定值而使該規(guī)定的制動(dòng)值增大。在葉片如從順槳向平槳側(cè)變角的情況下，變角后的角度為平槳(Odeg) 45deg 左右。該角度影響所得到的偏航角位移?；谄娇刂蒲b置15c檢測(cè)出的機(jī)艙2的偏航角，在機(jī)艙2的偏航角位于為30deg 左右時(shí)，獨(dú)立槳距控制裝置12c使1片葉片如恢復(fù)順槳。
優(yōu)選該偏航角位移大于或等于30deg。這是因?yàn)槿绻麖恼龑?duì)風(fēng)向的狀態(tài)開(kāi)始利用風(fēng)力使機(jī)艙反轉(zhuǎn)，則直至機(jī)艙開(kāi)始偏航旋轉(zhuǎn)需要較大的風(fēng)力，在成為高風(fēng)速之后開(kāi)始偏航旋轉(zhuǎn)，所以會(huì)產(chǎn)生急劇的偏航旋轉(zhuǎn)，使風(fēng)車(chē)承受很大的負(fù)載。以使該偏航角位移大于或等于30deg的方式，設(shè)定使葉片如在從順槳向平槳側(cè)變角情況下的變角后角度、和用于容許機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)值。(第3步驟)然后，保持所有葉片如 如處于順槳狀態(tài)，直至恢復(fù)上述運(yùn)行模式。在這里，再次參照?qǐng)D14，說(shuō)明上述控制動(dòng)作的執(zhí)行及與之相伴的風(fēng)車(chē)動(dòng)作。首先，通過(guò)執(zhí)行上述第1步驟，如圖14A所示，所有葉片如 如成為順槳，轉(zhuǎn)子的
旋轉(zhuǎn)停止。然后，進(jìn)入第2步驟?？刂破街苿?dòng)器產(chǎn)生容許機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)值，同時(shí)如圖14B所示，將葉片如向平槳側(cè)豎立，繞偏航軸的扭矩增大。通過(guò)該葉片如向平槳側(cè)變角，葉片如上產(chǎn)生升力而使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力增大，但由于維持順槳狀態(tài)的另外2片葉片4b、 4c對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生制動(dòng)力，所以即使在不使用另外的主軸制動(dòng)器單元的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生急劇的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。通過(guò)葉片如向平槳側(cè)的變角和偏航制動(dòng)器控制，如圖14C所示，機(jī)艙2得到相對(duì)于風(fēng)向40 89(deg)的偏航角位移。此時(shí)，如果風(fēng)向固定，則使相對(duì)于風(fēng)向的偏航角為“初始偏航角”。然后，如圖14D所示，葉片如恢復(fù)順槳狀態(tài)，之后使所有葉片如 4c保持順槳狀態(tài)，直至恢復(fù)運(yùn)行模式。此時(shí)，由于得到初始偏航角，所以向機(jī)艙2加載偏航扭矩。另外，由于偏航制動(dòng)器容許機(jī)艙2的偏航旋轉(zhuǎn)，所以如圖14D — E所示，進(jìn)一步得到偏航角位移，轉(zhuǎn)子配置在塔架1的下風(fēng)側(cè)。然后在待機(jī)模式中，由于偏航制動(dòng)器產(chǎn)生容許上述偏航旋轉(zhuǎn)的規(guī)定制動(dòng)值，所以機(jī)艙2與風(fēng)向變化對(duì)應(yīng)而繞偏航軸滑動(dòng)，轉(zhuǎn)子被吹向塔架的下風(fēng)側(cè)。在發(fā)生暴風(fēng)的待機(jī)模式中，所有葉片如 如從后緣受風(fēng)，與葉片前緣朝向上風(fēng)側(cè)的情況相比，大幅降低由風(fēng)產(chǎn)生的升力，其結(jié)果，作為暴風(fēng)時(shí)的待機(jī)狀態(tài)，調(diào)整為可以以向葉片如 如及塔架1施加最小負(fù)載的狀態(tài)進(jìn)行待機(jī)的姿態(tài)。根據(jù)上述所示的本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)，由于機(jī)艙2利用風(fēng)力而偏航旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子被吹向塔架1的下風(fēng)側(cè)，所以即使偏航驅(qū)動(dòng)單元無(wú)法工作，也能夠確保轉(zhuǎn)子及葉片后緣被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，通過(guò)該待機(jī)狀態(tài)，能夠減少葉片在暴風(fēng)時(shí)的設(shè)計(jì)負(fù)載。由于轉(zhuǎn)子成為被吹向下風(fēng)側(cè)的待機(jī)狀態(tài)，所以即使在風(fēng)向變化的情況下，也由于機(jī)艙2進(jìn)行偏航旋轉(zhuǎn)而使得轉(zhuǎn)子始終位于下風(fēng)側(cè)，所以能夠避免作用在葉片如 如及塔架1上的負(fù)載而減少載荷。由此，例如即使在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，也不需要用于維持水平軸風(fēng)車(chē)姿態(tài)的特別的控制單元，能夠始終將轉(zhuǎn)子配置在塔架1的下風(fēng)側(cè)，將由于風(fēng)力而承受的負(fù)載抑制到最小。進(jìn)而，由此能夠大幅降低水平軸風(fēng)車(chē)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可以提高設(shè)計(jì)自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的水平軸風(fēng)車(chē)，例如在臺(tái)風(fēng)等暴風(fēng)時(shí)，首先通過(guò)使所有葉片 4a 如的槳距角成為順槳狀態(tài)，能夠減少由作用在各葉片如 4c上風(fēng)產(chǎn)生的阻力。其結(jié)果，能夠減少作用在葉片如 4c及塔架1上的負(fù)載。(實(shí)施例1)
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為了驗(yàn)證假設(shè)葉片的大型化而由待機(jī)狀態(tài)產(chǎn)生的顫動(dòng)等，對(duì)于通常不產(chǎn)生顫動(dòng)的直徑80m(相當(dāng)于2MW)的風(fēng)車(chē)，使葉片剛性大幅降低而制成模型A、B、C。模型A、B、C的條件及待機(jī)姿態(tài)記載在圖3所示的表中。分別對(duì)于模型A、B、C，分析在圖4所示的風(fēng)況下的機(jī)艙方位角(圖幻、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度(圖6)、葉片扭曲位移(圖7)、葉片根部襟翼彎折(圖8)、葉片根部扭矩(圖9)、偏航扭矩(圖10)、偏航水平力(圖11)，輸出曲線圖。另外，在圖3所示的表中記載分析結(jié)果的要點(diǎn)、分布范圍、評(píng)價(jià)。如圖3所示的表中所記載，模型A相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)2的待機(jī)狀態(tài)。模型B是本發(fā)明實(shí)施方式3的實(shí)施例的待機(jī)狀態(tài)，現(xiàn)有技術(shù)3及5的待機(jī)狀態(tài)也與其相當(dāng)。模型C是本發(fā)明實(shí)施方式1及2的實(shí)施例的待機(jī)狀態(tài)，現(xiàn)有技術(shù)4及6的待機(jī)狀態(tài)也與其相當(dāng)。作為本發(fā)明實(shí)施方式1及2的實(shí)施例的待機(jī)狀態(tài)的模型C，對(duì)于葉片的顫動(dòng)彎折/ 扭曲及偏航水平力來(lái)說(shuō)，具有良好的減少負(fù)載的效果。另外，與通常的逆風(fēng)設(shè)備(模型A) 相比，大幅改善偏航扭矩。下面按照每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。(1)機(jī)艙方位角(參照?qǐng)D5)平順地偏航的模型B、C，基本上追隨風(fēng)向。在后緣朝向上風(fēng)側(cè)的模型B中，在前半部分(0 150(sec))葉片振動(dòng)，偏航也隨其擺動(dòng)。(2)旋轉(zhuǎn)速度(參照?qǐng)D6)平順地偏航的模型B、C，基本上轉(zhuǎn)子緩慢地空轉(zhuǎn)，但在使后緣朝向上風(fēng)側(cè)的模型B 中，在前半部分(0 150(sec))中葉片振動(dòng)，轉(zhuǎn)子也隨其擺動(dòng)。(3)葉片扭曲位移(參照?qǐng)D7)具有與葉片根部扭矩大致相同的評(píng)價(jià)。(4)葉片根部襟翼彎折(參照?qǐng)D8)全部具有伴隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的負(fù)載擺動(dòng)。模型B的前半部分(0 150(SeC)) 以較短周期擺動(dòng)。(5)葉片根部扭矩(參照?qǐng)D9)全部具有伴隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的負(fù)載擺動(dòng)。在模型B的前半部分(0 150(SeC))及模型A的200seC附近等，在從轉(zhuǎn)子后緣承受暴風(fēng)的情況下，產(chǎn)生較大扭矩。通常由于在安全上不容許槳距機(jī)構(gòu)扭曲，所以需要使槳距機(jī)構(gòu)及葉片的構(gòu)造能夠承受上述扭矩。(6)偏航扭矩(參照?qǐng)D10)在平順地偏航的模型B、C的情況下，將偏航扭矩的振幅限制得較小，在脫離上述限制的情況下，通過(guò)偏航滑動(dòng)而減少負(fù)載。在模型B、C中，與保持偏航的模型A的情況相比，大幅降低負(fù)載。(7)偏航水平力(參照?qǐng)D11)偏航水平力對(duì)塔架和地基的設(shè)計(jì)有很大的影響。在使偏航平順的模型B、C中，基本上具有降低負(fù)載的趨勢(shì)，但在從后緣受風(fēng)的模型B中產(chǎn)生較大振動(dòng)，相反負(fù)載增加。該相反的傾向在葉片剛性顯著降低時(shí)可以看出。(實(shí)施例2)對(duì)于葉片片數(shù)為3片、轉(zhuǎn)子直徑為80m、獨(dú)立槳距控制的逆風(fēng)型水平軸風(fēng)車(chē)，進(jìn)行下述⑴⑵的分析。(1)對(duì)初始偏航角的動(dòng)作的分析將對(duì)初始偏航角θ y0進(jìn)行各種變更而在特定的風(fēng)況下產(chǎn)生的偏航角、轉(zhuǎn)子彎折力矩、偏航水平力的變化進(jìn)行分析。適用于本分析的風(fēng)況如圖16所示。是風(fēng)向固定，風(fēng)速在 60秒內(nèi)從10 (m/s)至70(m/s)變化的風(fēng)況。初始偏航角0 0設(shè)定為5、15、30、45((1叩)這4種。葉片全部處于順槳(槳距角大約為86度)，偏航制動(dòng)器扭矩為400 (kNm)。表示圖16所示的風(fēng)況下對(duì)應(yīng)于各初始偏航角θ y0的偏航角變化、轉(zhuǎn)子彎折力矩、 偏航水平力變化的曲線，分別按順序在圖17、圖18、圖19中表示。如圖17所示，由于橫軸O(sec)處的偏航角是初始偏航角θ y(1，所以各曲線圖為5、 15、30、45(deg)的點(diǎn)。在θ yQ = 5(deg)及θ yQ = 15(deg)時(shí)，以比較大的振幅進(jìn)行多次擺動(dòng)，直至轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在下風(fēng)側(cè)。與之相對(duì)，在eyQ = 30(deg)及eyQ = 45(deg)中，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向下風(fēng)側(cè)時(shí)的擺動(dòng)較小，迅速地使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在下風(fēng)側(cè)。在θ y(1 = 5 (deg)時(shí)，維持初始偏航角大約48秒后，然后開(kāi)始急劇偏航旋轉(zhuǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)子彎折力矩、偏航水平力的值急劇上升。在θ y(1 = 15 (deg)時(shí)，相對(duì)于θ y(1 = 5 (deg)時(shí)，變化略有緩和，但維持初始偏航角大約36秒后，然后開(kāi)始偏航旋轉(zhuǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)子彎折力矩、偏航水平力的值上升。相對(duì)于上述2例，在θ y(1 = 30 (deg)及θ y(1 = 45 (deg)時(shí)，僅在大約25秒左右維持初始偏航角，然后在比較早的時(shí)期開(kāi)始旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制轉(zhuǎn)子彎折力矩、偏航水平力的值處于比較低的水平。對(duì)于上述4個(gè)例子，將偏航急劇變化時(shí)刻、偏航急劇變化時(shí)的風(fēng)速、轉(zhuǎn)子彎折力矩的最大值和偏航水平力的最大值匯總在表1中。(表 1)
權(quán)利要求
1. 一種逆風(fēng)型的水平軸風(fēng)車(chē)，其具有轉(zhuǎn)子，其具有輪轂和至少2片或2片以上的葉片；機(jī)艙，其經(jīng)由與上述輪轂連接的主軸對(duì)上述轉(zhuǎn)子進(jìn)行軸支撐；塔架，其可自由偏航旋轉(zhuǎn)地支撐上述機(jī)艙；獨(dú)立槳距控制裝置，其分別獨(dú)立地控制上述葉片的槳距角；以及偏航控制裝置，其控制上述機(jī)艙的偏航旋轉(zhuǎn)，其具有下述兩種模式運(yùn)行模式，其在風(fēng)速小于或等于規(guī)定值時(shí)，通過(guò)上述偏航控制裝置的控制，將上述轉(zhuǎn)子配置在上述塔架的上風(fēng)側(cè)，經(jīng)由上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而利用風(fēng)力；以及待機(jī)模式，其在風(fēng)速超過(guò)上述規(guī)定值時(shí)進(jìn)行待機(jī)，以準(zhǔn)備恢復(fù)上述運(yùn)行模式， 其特征在于，上述獨(dú)立槳距控制裝置具有由下述步驟組成的第1控制動(dòng)作第1步驟，其在風(fēng)速超過(guò)上述規(guī)定值時(shí)，使所有的上述葉片成為順槳，第2步驟，其在上述第1步驟之后，僅使1片上述葉片從順槳向平槳側(cè)變角，在上述機(jī)艙產(chǎn)生偏航角位移后，使上述1片葉片恢復(fù)為順槳； 以及第3步驟，其在上述第2步驟之后，將所有的上述葉片保持為順槳狀態(tài)，直至上述運(yùn)行模式的恢復(fù)，上述偏航控制裝置具有下述第2控制動(dòng)作在風(fēng)速超過(guò)上述規(guī)定值時(shí)，控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述制動(dòng)值，該制動(dòng)值允許下述的偏航旋轉(zhuǎn)，即，因由風(fēng)力向上述機(jī)艙加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)，作為上述待機(jī)模式，執(zhí)行上述第1控制動(dòng)作，在上述第2步驟執(zhí)行前執(zhí)行上述第2控制動(dòng)作，通過(guò)在上述第2步驟及上述第3步驟中實(shí)現(xiàn)上述機(jī)艙的偏航角位移，使上述轉(zhuǎn)子被吹向上述塔架的下風(fēng)側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水平軸風(fēng)車(chē)，具有運(yùn)行模式及待機(jī)模式。獨(dú)立槳距控制裝置具有第1控制動(dòng)作第1步驟，其在風(fēng)速超過(guò)規(guī)定值時(shí)，使所有的葉片成為順槳，第2步驟，僅使1片葉片從順槳向平槳側(cè)變角，在機(jī)艙產(chǎn)生偏航角位移后，使1片葉片恢復(fù)為順槳；第3步驟，將所有的葉片保持為順槳狀態(tài)，直至運(yùn)行模式的恢復(fù)。偏航控制裝置具有第2控制動(dòng)作在風(fēng)速超過(guò)規(guī)定值時(shí)，控制偏航制動(dòng)器產(chǎn)生下述制動(dòng)值，該制動(dòng)值允許下述偏航旋轉(zhuǎn)，即，因由風(fēng)力向上述機(jī)艙加載的圍繞偏航軸的扭矩而產(chǎn)生的偏航旋轉(zhuǎn)。作為待機(jī)模式，執(zhí)行第1控制動(dòng)作，在第2步驟執(zhí)行前執(zhí)行第2控制動(dòng)作，通過(guò)在第2步驟及第3步驟中實(shí)現(xiàn)機(jī)艙的偏航角位移，使轉(zhuǎn)子被吹向塔架的下風(fēng)側(cè)。
文檔編號(hào)F03D7/04GK102518557SQ20121002002
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者吉田茂雄 申請(qǐng)人:富士重工業(yè)株式會(huì)社