風車及び風車を風向に整合させる方法
【課題】風車を風向と整合させるための改良された方法を提供する。
【解決手段】風車のナセル１の第１の側１７において少なくとも第１の圧力を測定するステップと、測定された第１の圧力と、第２の圧力との差圧を決定するステップと、決定された差圧に基づいてナセル１を回転させるステップを含む。
【解決手段】風車のナセル１の第１の側１７において少なくとも第１の圧力を測定するステップと、測定された第１の圧力と、第２の圧力との差圧を決定するステップと、決定された差圧に基づいてナセル１を回転させるステップを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車、及び風車を風向に整合させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い構造荷重を回避しかつ最適な電力を発生するために、例えば水平軸型風車を特定の風向に整合させることが必須である。風向は通常、風向計又は音波風力センサを使用することによって測定される。
【０００３】
英国特許第２０６７２４７号明細書には、風力発電機を制御するための、特に空気流に対してロータの回転平面の位置を整合させるための風力エネルギを決定するための装置が開示されている。ロータ平面における風力エネルギは、プローブによって測定された差圧を用いて制御され、この場合、圧力プローブはロータ翼の表面に配置されている。測定システムが９０゜及び２７０゜のロータ位置において異なる初期風角度を記憶すると、翼は０゜及び１８０゜の位置において調整されなければならず、これにより、９０゜及び２７０゜において再び初期風角度の差を平衡させるためにタワー軸線を中心にロータ平面が回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許第２０６７２４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、風車を風向と整合させるための改良された方法を提供することである。本発明の別の目的は、改良された風車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の目的は、請求項１に記載の方法によって解決され、第２の目的は、請求項１０に記載の風車によって解決される。従属請求項は、発明のさらなる発展を含む。
【０００７】
風車を風向に整合させるための本発明の方法は、風車のナセルの第１の側において少なくとも第１の圧力を測定するステップと、測定された第１の圧力と、第２の圧力との差圧を決定するステップとを含む。ナセルは次いで、決定された差圧に依存して又は決定された差圧に応答して回転させられる。
【０００８】
第２の圧力は、風との風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力、又は第１の側とは反対側に配置された、風車のナセルの第２の側において測定された圧力であってよい。言い換えれば、ナセルの第１の側において測定された少なくとも１つの圧力値と、基準圧力との差、又はナセルの両側において測定された圧力値の差が、風車のロータのヨーの不整合を修正するために風車制御システムによって使用される。
【０００９】
圧力測定のために、利用できる最大の物体、つまり風車のナセルを使用することによって、風車ロータのヨー不整合の極めて頑強な測定が達成されることができる。不整合のこのような頑強な検出により、よりより整合、すなわちより正確な整合を達成することができる。さらに、不整合による構造荷重及び電力発生損失の増大が回避されることができる。測定、ひいてはヨー不整合検出をさらに一層頑強にするために、測定された第１の圧力及び／又は測定された第２の圧力は、差圧を決定する前に所定の時間に亘って積分されてよい。
【００１０】
本発明による方法は、第１の圧力及び／又は第２の圧力として動圧、静圧又はこれらの組合せが測定されるかに関わらずに行われることができる。さらに、２つ以上の圧力がナセルの第１の側において測定されてよい及び／又は２つ以上の圧力がナセルの第２の側において測定されてよい。次いで、差圧を決定する前に、ナセルの第１の側において測定された圧力は組み合わされる及び／又はナセルの第２の側において測定された圧力が組み合わされる。択一的に、組み合わされた差圧に応じて又は組み合わされた差圧に応答してナセルを回転させる前に、２つ以上の差圧が決定され、決定された差圧が組み合わされる。ナセルの同じ側において測定された圧力は、同種の圧力測定から又は種々異なる圧力測定から得られてよい。ナセルのそれぞれの側における多数の圧力測定を組み合わせることにより、本発明による方法はより一層頑強にされることができる。以下では、"差圧"又は"決定された差圧"は、そのように明らかに述べられていなくとも、組み合わされた差圧をも含む。
【００１１】
選択的に、差圧のための最大限界及び／又は最小限界が規定されてよい。ナセルの回転は、差圧が所定の最大限界に到達又は所定の最大限界を超過した場合に開始されてよい及び／又はナセルの回転は、差圧が所定の最小限界に到達又は所定の最小限界よりも低下した場合に停止させられてよい。最大限界及び最小限界は同じであってもよい。
【００１２】
さらに、方法は、風速及び／又は風車ロータの回転速度に従って、差圧及び／又は所定の最大限界及び／又は所定の最小限界を較正するステップを含んでよい。この手段により、ロータの回転によりナセルの周囲の空気流に誘発される小さな非対称性が、考慮されることができる。
【００１３】
本発明による風車は、第１の側と、第１の側と反対側に配置された第２の側とを備えるナセルを有する。風車はさらに、ヨー整合制御装置と、ヨー整合制御装置に接続されたヨー駆動装置とを有する。ヨー整合制御装置は、風向に対する風車の不整合、すなわちヨーエラーを決定し、風向に対する風車の再整合につながる風車の回転を表す制御信号を発生するように設計されている。ヨー駆動装置は、制御信号を受信するためにヨー整合制御装置に接続されている。ヨー駆動装置は、制御信号に基づいて風車を風向に整合させるように設計されている。本発明による風車において、少なくとも１つの第１の圧力計がナセルの第１の側に配置されており、圧力計は第１の圧力信号を発生する。さらに、ヨー整合制御装置は、第１の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第１の圧力計に接続されている。ヨー整合制御装置は、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差圧を決定し、決定された差圧に応じて又は決定された差圧に応答してナセルの回転を表す制御信号を出力するように設計されている。ヨー整合制御装置は、ＰＩＤ制御器、ニューラルネットワーク、ファジイ論理制御装置又は適応制御装置であってよい。
【００１４】
本発明による風車は、本発明による方法を行うために適合されており、ひいては本発明による方法に関して既に説明された利点を達成する。これに関して、回転は、特に、回転を開始するための所定の最大限界及び／又は回転を停止させるための所定の最大限界を使用することによって行われてよい。
【００１５】
第１の圧力計に加えて、少なくとも１つの第２の圧力計がナセルの第２の側に配置されていてよく、第２の圧力計は第２の圧力信号を発生する。この場合、ヨー整合制御装置は、第２の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第２の圧力計に接続されていることができる。ナセルの第２の側に配置された少なくとも１つの第２の圧力計に加えて又はその代わりに、風車は、風に対する風車の正確な整合に対応するように較正された基準信号を含む基準圧力リポジトリを有していてよい。この場合、ヨー整合制御装置は、第２の圧力信号としての基準圧力を受信するために基準圧力リポジトリに接続されていることができる。
【００１６】
本発明による風車において、圧力計はナセル側部におけるあらゆる箇所に配置されてよい。さらに、ヨー整合制御装置は、中央制御装置に配置されていてよく、多数の風車に応答することができる。個々の風車の圧力計の信号は、例えば、時間計画に従ってヨー整合制御装置に送信されることができる。好適には、個々の風車には、固有のヨー整合制御装置が装備されていてよい。ヨー整合制御装置は、風車制御装置の一部であるか、又は風車制御装置に組み込まれていてよい。
【００１７】
２つ以上の圧力計がナセルの第１の側に配置されていてよい及び／又は２つ以上の圧力計がナセルの第２の側に配置されていてよい。それぞれの圧力計は圧力信号を発生する。ヨー整合制御装置は、個々の圧力信号を受信するために全ての圧力計に接続されており、差圧を決定する前に、ナセルの第１の側に配置された圧力計からの圧力信号を第１の組み合わされた圧力信号に組み合わせるように設計されている及び／又はナセルの第２の側に配置された圧力計からの圧力信号を第２の組み合わされた圧力信号に組み合わせるように設計されている。択一的に、ヨー整合制御装置は、２つ以上の差圧を決定するように設計されていることができ、組み合わされた差圧に応じて又は組み合わされた差圧に応答してナセルの回転を表す制御信号を出力する前に、決定された差圧を組み合わせるように設計されていることができる。ナセル側部における２つ以上の位置において圧力を測定することにより、ヨー整合の決定における頑強さをさらに高める。
【００１８】
ロータの回転によって誘発されるナセルの周囲の空気流における小さな非対称性を考慮するために、ヨー整合制御装置は、較正ユニットを含んでよい又は較正ユニットに接続されていてよく、この較正ユニットは、風速及び／又はロータの回転速度に従って、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差及び／又は所定の最大限界及び／又は所定の最小限界を較正するように設計されている。特に、較正ユニットは、ロータ回転速度の与えられた値及び／又は風速の与えられた値のための決定された差圧に、補正値を規定するテーブルを提供してよい。その代わりに、補正は、所定の差圧限界に対して行われることができる。
【００１９】
圧力計として、様々な装置、例えば、ピトー管、ひずみ計、圧電圧力センサ、薄膜圧力センサ等、又はこれらの組合せが、使用されることができる。
【００２０】
本発明の別の特徴、特性及び利点が、添付の図面に関連した発明の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による風車の第１の実施形態を示す上面図である。
【図２】第１の実施形態のヨー整合制御装置を、ブロック線図で概略的に示している。
【図３】図２に示されたヨー整合制御装置の変更態様を示している。
【図４】本発明による風車の第２の実施形態を示す上面図である。
【図５】第２の実施形態のヨー整合制御装置を、ブロック線図で概略的に示している。
【図６】本発明による風車の第３の実施形態を示す上面図である。
【図７】第３の実施形態のヨー整合制御装置を、ブロック線図で概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明による風車を示す上面図である。風車は、風車タワーの上部に配置されたナセル１を有する。タワー自体は、ナセル１の下側に配置されているので図において見えていない。ナセル１は発電機を収容しており、発電機の可動部分は、軸３によって風車ロータ５に結合されている。ロータ５はロータハブ７を有しており、ロータハブ７から、この実施形態において、３枚のロータ翼９が半径方向外向きに延びている（３枚の翼のうち２枚だけが図示されている）。翼の数は、３枚ではなく、例えば２枚であってもよい。しかしながら、３枚翼ロータが現在は最も一般的である。
【００２３】
風力の電力への最適な変換を達成するために、軸３の軸線Ａ、すなわち回転軸線は、風向と整合させられる。軸線Ａを風向と整合させるために、タワー上部とナセル１との間にはヨー駆動装置が配置されている（ヨー駆動装置は図１には示されていない）。さらに、ヨー整合制御装置が設けられており、ヨー整合制御装置は、風車のロータ軸線Ａの回転を表す制御信号を発生し、この回転が、ロータ軸線Ａを風向と整合させる。ヨー整合制御装置と、ヨー駆動装置とは、図２に概略的に示されている。
【００２４】
この実施形態において、ヨー整合制御装置１１は、それぞれナセルの第１の側１７と第２の側１９とに配置された、第１のピトー管１３と第２のピトー管１５とに接続されている。第２の側１９は第１の側１７とは反対側に配置されている。したがって、第１のピトー管１３はナセル１の第１の側１７において風の動圧を測定するのに対し、第２のピトー管１５はナセル１の反対側１９において風の動圧を測定する。第１及び第２の圧力計はそれぞれ第１及び第２の圧力信号を生ぜしめる。ピトー管は、本発明と共に使用されてよい圧力計の１つの可能な種類でしかない。その他の圧力計、例えば、動圧の代わりに静圧を測定する圧力計が使用されてもよい。その他の圧力計の例は、ひずみ計、圧電圧力センサ、薄膜圧力センサ等である。
【００２５】
ヨー整合制御装置１１において、第１及び第２のピトー管１３，１５によって生ぜしめられた第１及び第２の圧力信号が、減算ユニット２１によって受け取られ、減算ユニット２１は、第１の圧力信号を第２の圧力信号から引くか、又は第２の圧力信号を第１の圧力信号から引き、第１及び第２の圧力信号の差を表す、すなわちナセル１の両側１７，１９の差圧を表す、差信号を出力する。
【００２６】
減算ユニット２１は、例えば、差動増幅器として実現されることができる。ヨー整合制御装置１１の全てのその他のユニットと同様に、減算ユニット２１は、原理的に、ハードウェアの形式及び適切なハードウェア環境において作動するソフトウェアの形式で実現されることができる。
【００２７】
差信号は、比較器２３によって受け取られ、比較器２３は、差信号を受けるために減算ユニット２１に接続されており、差信号を所定の最大限界と比較する。所定の最大限界を超えている場合には、許容限界を超えたヨー不整合が生じている。この場合、比較器は、与えられた最大限界が超えられている程度を決定し、所定の最大限界が超えられている程度を表す比較信号を生ぜしめる。
【００２８】
比較信号は、制御ユニット２５によって受け取られ、制御ユニット２５は、比較器２３に接続されており、比較信号に基づいて、軸線を風向に再整合させるために、水平方向での回転軸線Ａの回転を表す制御信号を生ぜしめる。次いで、この制御信号は、風車のヨー駆動装置２７に出力される。
【００２９】
この実施形態において、比較器２３は、較正ユニット２９から所定の最大限界を受け取り、この較正ユニット２９は、減算ユニット２１と、ロータ速度センサ３１と、風速センサ３３とに接続されている。さらに、較正ユニット２９は、メモリ３５に接続されている。較正ユニット２９は、ロータ５の回転によって導入されるナセルの周囲の空気流における小さな非対称性を相殺するために、風速及びロータ速度に従って、所定の差圧最大限界を較正するために働く。このような較正は、例えば、与えられた時間ごとに、又はロータ速度及び／又は風速における変化が検出されるとすぐに、繰り返し行われることができる。
【００３０】
較正プロセスにおいて、較正ユニット２９は、比較器において使用される所定の最大限界のための補正値を提供する。この補正値は、例えば風速及び／又はロータ速度の測定値に補正値を割り当てるテーブルの形式で、メモリに記憶されている。次いで、較正プロセスの後、較正ユニット２９は、測定された風速及び／又はロータ速度に応じて、測定された風速及び／又はロータ速度に対応する補正値を検索し、所定の最大限界が比較器２３に出力される前に、検索された補正値を用いて、所定の最大限界を補正する。
【００３１】
この実施形態において、差信号は、較正プロセスを行うためだけに、減算ユニット２１から受け取られる。しかしながら、所定の最大限界を補正する代わりに、差信号を補正することも可能である。この場合、比較器２３は、図２に示された実施形態のように減算ユニット２１に直接に接続されておらず、較正ユニット２９を介して接続されている。次いで、較正ユニット２９は、メモリから検索された補正値を用いて、減算ユニット２１から受け取られた差信号を補正する。次いで、補正された差信号が比較器２３に出力される。この場合、比較器２３は、変更されていない所定の最大限界を含み又は受け取り、この変更されていない所定の最大限界を、比較器が、補正された差信号と比較する。
【００３２】
ヨー整合制御装置１１は、所定の最大限界が、変更されているか変更されていないかにかかわらず、もはや超過されなくなるまで、ナセルのヨー運動を生じる制御信号を提供及び出力する。次いで、ロータ軸線Ａが許容可能な制限内で風向と再整合させられるので、ヨー運動は停止する。この実施形態においては所定の最大限界は回転を開始及び停止させるために使用されるが、回転を停止させるために、最大限界とは異なる限界が使用されることができる。最小限界と呼ばれるこのような限界は、特に、最大限界よりも小さい。
【００３３】
図２に示された制御装置の変更が、図３に示されている。図２の制御装置１１と同じ、変更された制御装置１１′のエレメントは、同じ参照符号で表されており、冗長になるのを回避するためにここでは改めて説明しない。
【００３４】
図３に示された変更された制御装置１１′は、ピトー管１３，１５が減算ユニット２１に直接に接続されていないという点において、図２に示された制御装置１１とは異なる。その代わりに、第１の圧力センサ１３及び第２の圧力センサ１５は、それぞれ第１の積分器３７及び第２の積分器３９に接続されている。これらの積分器は、第１の積分された圧力信号及び第２の積分された圧力信号をそれぞれ提供するために、与えられた時間にわたって、受け取られた圧力信号を積分する。次いで、第１の積分された圧力信号及び第２の積分された圧力信号は、さらに、図２に示された制御装置１１における第１の圧力信号及び第２の圧力信号と同様に処理される。圧力信号を積分することによって、ロータ軸線Ａのヨー不整合のより頑強な決定が可能になる。
【００３５】
本発明による風車の第２の実施形態が図４に示されている。第２の実施形態は、付加的な圧力計４１，４３がナセル１のそれぞれの側１７，１９に設けられているという点において、第１の実施形態とは異なる。これらの付加的な圧力計４１，４３は、第１の圧力計１３及び第２の圧力計１５と同種の圧力計であってよい。しかしながら、異種の圧力計が使用されてもよい。その他の点に関し、第２の実施形態は、図１に示された第１の実施形態のエレメントと同じである。したがって、第１の実施形態に関して既に説明されており且つ第２の実施形態におけるエレメントと同じエレメントは、同じ参照符号で表されており、改めて説明しない。
【００３６】
第２の実施形態のヨー整合制御装置１１１は、図５に概略的に示されている。制御装置は、組合せユニット４５，４７が設けられているという点において、図２に示された制御装置とは異なる。その他の点に関して、ヨー整合制御装置１１１は、図２のヨー整合制御装置と同じである。図２のヨー整合制御装置のエレメントと同じエレメントは、図２と同じ参照符号で表されており、改めて説明しない。
【００３７】
第１の組合せユニット４５は、ナセルの第１の側１７に設けられた圧力計１３，４１1．．．４１nに接続されている。第２の組合せユニット４７は、ナセルの第２の側１９に設けられた圧力計１５，４３1．．．４３nに接続されている。組合せユニット４５，４７は、ナセル１の一方の側における全ての圧力計の圧力信号を組み合わせるために使用され、第１の組み合わされた圧力信号と第２の組み合わされた圧力信号とをそれぞれ減算ユニット２１に出力する。
【００３８】
ナセル１の一方の側１７，１９において測定された圧力信号を組み合わせることは、圧力信号を提供するために使用される圧力計の種類に依存する様々な形式で行われることができる。全ての圧力計が同種である場合、平均値又は重みづけされた平均値が、組み合わされた圧力信号として使用されることができる。重みづけは、例えば、ナセル１の側における個々の圧力計の位置に依存してよい。
【００３９】
次いで、圧力計の圧力信号を組み合わせることによって得られた第１及び第２の組み合わされた圧力信号は、図２に示されたヨー整合制御装置１１における第１及び第２の圧力信号と同じ形式でさらに処理される。
【００４０】
図５には示されていないが、ヨー整合制御装置１１１は、図３に関して説明されたように、さらに積分ユニットを有していてよい。このような積分ユニットは、組合せユニット４５，４７の前又は後に配置されていてよい。積分ユニットが組合せユニット４５，４７の後に配置されている場合、ナセル１のそれぞれの側に対して１つの積分器のみが必要とされる。別の場合、積分されるべきそれぞれの圧力信号に対して積分器が必要とされる。積分器を組合せユニット４５，４７の前に配置し、それぞれの圧力信号を積分しないようにすることも概して可能である。特に、ナセル１の１つの側において異種の圧力計が使用されている場合、幾つかの種類の圧力計によって提供された信号を積分して、別の種類の圧力計の信号を積分しないことが有利である場合がある。なぜならば、幾つかの種類の使用される圧力計は、積分された信号を既に提供するからである。
【００４１】
図５における制御装置１１１の変更において、ナセル１の第１及び第２の側における対応する圧力計によって供給された圧力信号に対して、個々の差信号が提供されることができる。次いで、個々の差信号は、組み合わされた差信号を形成するために組み合わされ、組み合わされた差信号は所定の限界と比較される。この場合、多数の減算ユニットが設けられており、減算ユニットは、圧力計と単一の組合せユニットとの間に配置されている。さらに、組合せユニットは、比較器２３、較正ユニット２９及び制御ユニット２５に接続されている。
【００４２】
本発明による風車の第３の実施形態が、図６に示されている。第３の実施形態は、ナセル１の第１の側１７にのみ圧力計が設けられているという点において、第１の実施形態とは異なる。別の点においては、第２の実施形態は、図１に示された第１の実施形態のエレメントと同じである。したがって、第１の実施形態に関して既に説明され、第２の実施形態におけるエレメントと同じであるエレメントは、同じ参照符号で表されており、改めて説明しない。
【００４３】
第３の実施形態のヨー整合制御装置２１１は、図７に概略的に示されている。制御装置は、減算ユニット２１が、風との風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力を含む基準圧力リポジトリ２２に接続されているという点において、図２に示された制御装置とは異なる。次いで、基準圧力は、差信号を決定するために、第１の実施形態の第２の圧力計によって測定された圧力の代わりに、使用される。別の点においては、第３の実施形態のヨー整合制御装置２１１は、第１の実施形態のヨー整合制御装置１１と同じである。第３の実施形態のヨー整合制御装置２１１は、圧力計１３からの圧力信号を与えられた時間にわたって積分するための、図３に関して説明されているような積分器を有していてよい。
【００４４】
較正された基準圧力は、風車の種類及び風車の位置に依存してよい。したがって、較正は、好適には、設置の後に各風車のために行われる。しかしながら、同じ風流条件を示すと予想される位置において同種の風車が使用される場合、一回の較正によって、このような風車に対して共通の基準圧力が決定されてよい。１つの風車又は同様の風車のグループのための較正は、時々、又は風車位置における風流条件が、例えば流れ条件を変化させる伴流を生じる新たに建築されたビル又はウィンドファームにおける新たな風車により変化した場合に、繰り返されてよい。
【００４５】
第３の実施形態では、差信号は、ナセルの両側における圧力の差を表しているのではなく、ナセルの１つの側における圧力と、風との風車の正確な整合を表す圧力との差を表している。
【００４６】
第３の実施形態では、ナセル１の第１の側１７において２つ以上の圧力計が使用されてもよい。この場合、ヨー整合制御装置２１１は、第２の実施形態のヨー整合制御装置１１１に関して説明されているような組合せユニットを含む。圧力信号のうちの１つ又は２つ以上を積分するための１つ又は２つ以上の積分器が設けられていてよい。
【００４７】
実施形態に関して典型例として説明された本発明は、改良された整合が達成されることができるようにヨー不整合の頑強な検出を行うことができる。整合が改善されることにより、構造荷重が低減され、ヨー不整合による電力減少損失が回避される。
【符号の説明】
【００４８】
１ ナセル、 ３ 軸、 ５ 風車ロータ、 ７ ハブ、 ９ ロータ翼、 １１ ヨー整合制御装置、 １３ ピトー管、 １５ 第２のピトー管、 １７ 第１の側、 １９ 第２の側、 ２１ 減算ユニット、 ２３ 比較器、 ２５ 制御ユニット、 ２７ ヨー駆動装置、 ２９ 較正ユニット、 ３１ ロータ速度センサ、 ３３ 風速センサ、 ３７ 第１の積分器、 ３９ 第２の積分器、 ４１，４３ 付加的な圧力計、 ４５ 第１の組合せユニット、 ４７ 第２の組合せユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車、及び風車を風向に整合させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い構造荷重を回避しかつ最適な電力を発生するために、例えば水平軸型風車を特定の風向に整合させることが必須である。風向は通常、風向計又は音波風力センサを使用することによって測定される。
【０００３】
英国特許第２０６７２４７号明細書には、風力発電機を制御するための、特に空気流に対してロータの回転平面の位置を整合させるための風力エネルギを決定するための装置が開示されている。ロータ平面における風力エネルギは、プローブによって測定された差圧を用いて制御され、この場合、圧力プローブはロータ翼の表面に配置されている。測定システムが９０゜及び２７０゜のロータ位置において異なる初期風角度を記憶すると、翼は０゜及び１８０゜の位置において調整されなければならず、これにより、９０゜及び２７０゜において再び初期風角度の差を平衡させるためにタワー軸線を中心にロータ平面が回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許第２０６７２４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、風車を風向と整合させるための改良された方法を提供することである。本発明の別の目的は、改良された風車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の目的は、請求項１に記載の方法によって解決され、第２の目的は、請求項１０に記載の風車によって解決される。従属請求項は、発明のさらなる発展を含む。
【０００７】
風車を風向に整合させるための本発明の方法は、風車のナセルの第１の側において少なくとも第１の圧力を測定するステップと、測定された第１の圧力と、第２の圧力との差圧を決定するステップとを含む。ナセルは次いで、決定された差圧に依存して又は決定された差圧に応答して回転させられる。
【０００８】
第２の圧力は、風との風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力、又は第１の側とは反対側に配置された、風車のナセルの第２の側において測定された圧力であってよい。言い換えれば、ナセルの第１の側において測定された少なくとも１つの圧力値と、基準圧力との差、又はナセルの両側において測定された圧力値の差が、風車のロータのヨーの不整合を修正するために風車制御システムによって使用される。
【０００９】
圧力測定のために、利用できる最大の物体、つまり風車のナセルを使用することによって、風車ロータのヨー不整合の極めて頑強な測定が達成されることができる。不整合のこのような頑強な検出により、よりより整合、すなわちより正確な整合を達成することができる。さらに、不整合による構造荷重及び電力発生損失の増大が回避されることができる。測定、ひいてはヨー不整合検出をさらに一層頑強にするために、測定された第１の圧力及び／又は測定された第２の圧力は、差圧を決定する前に所定の時間に亘って積分されてよい。
【００１０】
本発明による方法は、第１の圧力及び／又は第２の圧力として動圧、静圧又はこれらの組合せが測定されるかに関わらずに行われることができる。さらに、２つ以上の圧力がナセルの第１の側において測定されてよい及び／又は２つ以上の圧力がナセルの第２の側において測定されてよい。次いで、差圧を決定する前に、ナセルの第１の側において測定された圧力は組み合わされる及び／又はナセルの第２の側において測定された圧力が組み合わされる。択一的に、組み合わされた差圧に応じて又は組み合わされた差圧に応答してナセルを回転させる前に、２つ以上の差圧が決定され、決定された差圧が組み合わされる。ナセルの同じ側において測定された圧力は、同種の圧力測定から又は種々異なる圧力測定から得られてよい。ナセルのそれぞれの側における多数の圧力測定を組み合わせることにより、本発明による方法はより一層頑強にされることができる。以下では、"差圧"又は"決定された差圧"は、そのように明らかに述べられていなくとも、組み合わされた差圧をも含む。
【００１１】
選択的に、差圧のための最大限界及び／又は最小限界が規定されてよい。ナセルの回転は、差圧が所定の最大限界に到達又は所定の最大限界を超過した場合に開始されてよい及び／又はナセルの回転は、差圧が所定の最小限界に到達又は所定の最小限界よりも低下した場合に停止させられてよい。最大限界及び最小限界は同じであってもよい。
【００１２】
さらに、方法は、風速及び／又は風車ロータの回転速度に従って、差圧及び／又は所定の最大限界及び／又は所定の最小限界を較正するステップを含んでよい。この手段により、ロータの回転によりナセルの周囲の空気流に誘発される小さな非対称性が、考慮されることができる。
【００１３】
本発明による風車は、第１の側と、第１の側と反対側に配置された第２の側とを備えるナセルを有する。風車はさらに、ヨー整合制御装置と、ヨー整合制御装置に接続されたヨー駆動装置とを有する。ヨー整合制御装置は、風向に対する風車の不整合、すなわちヨーエラーを決定し、風向に対する風車の再整合につながる風車の回転を表す制御信号を発生するように設計されている。ヨー駆動装置は、制御信号を受信するためにヨー整合制御装置に接続されている。ヨー駆動装置は、制御信号に基づいて風車を風向に整合させるように設計されている。本発明による風車において、少なくとも１つの第１の圧力計がナセルの第１の側に配置されており、圧力計は第１の圧力信号を発生する。さらに、ヨー整合制御装置は、第１の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第１の圧力計に接続されている。ヨー整合制御装置は、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差圧を決定し、決定された差圧に応じて又は決定された差圧に応答してナセルの回転を表す制御信号を出力するように設計されている。ヨー整合制御装置は、ＰＩＤ制御器、ニューラルネットワーク、ファジイ論理制御装置又は適応制御装置であってよい。
【００１４】
本発明による風車は、本発明による方法を行うために適合されており、ひいては本発明による方法に関して既に説明された利点を達成する。これに関して、回転は、特に、回転を開始するための所定の最大限界及び／又は回転を停止させるための所定の最大限界を使用することによって行われてよい。
【００１５】
第１の圧力計に加えて、少なくとも１つの第２の圧力計がナセルの第２の側に配置されていてよく、第２の圧力計は第２の圧力信号を発生する。この場合、ヨー整合制御装置は、第２の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第２の圧力計に接続されていることができる。ナセルの第２の側に配置された少なくとも１つの第２の圧力計に加えて又はその代わりに、風車は、風に対する風車の正確な整合に対応するように較正された基準信号を含む基準圧力リポジトリを有していてよい。この場合、ヨー整合制御装置は、第２の圧力信号としての基準圧力を受信するために基準圧力リポジトリに接続されていることができる。
【００１６】
本発明による風車において、圧力計はナセル側部におけるあらゆる箇所に配置されてよい。さらに、ヨー整合制御装置は、中央制御装置に配置されていてよく、多数の風車に応答することができる。個々の風車の圧力計の信号は、例えば、時間計画に従ってヨー整合制御装置に送信されることができる。好適には、個々の風車には、固有のヨー整合制御装置が装備されていてよい。ヨー整合制御装置は、風車制御装置の一部であるか、又は風車制御装置に組み込まれていてよい。
【００１７】
２つ以上の圧力計がナセルの第１の側に配置されていてよい及び／又は２つ以上の圧力計がナセルの第２の側に配置されていてよい。それぞれの圧力計は圧力信号を発生する。ヨー整合制御装置は、個々の圧力信号を受信するために全ての圧力計に接続されており、差圧を決定する前に、ナセルの第１の側に配置された圧力計からの圧力信号を第１の組み合わされた圧力信号に組み合わせるように設計されている及び／又はナセルの第２の側に配置された圧力計からの圧力信号を第２の組み合わされた圧力信号に組み合わせるように設計されている。択一的に、ヨー整合制御装置は、２つ以上の差圧を決定するように設計されていることができ、組み合わされた差圧に応じて又は組み合わされた差圧に応答してナセルの回転を表す制御信号を出力する前に、決定された差圧を組み合わせるように設計されていることができる。ナセル側部における２つ以上の位置において圧力を測定することにより、ヨー整合の決定における頑強さをさらに高める。
【００１８】
ロータの回転によって誘発されるナセルの周囲の空気流における小さな非対称性を考慮するために、ヨー整合制御装置は、較正ユニットを含んでよい又は較正ユニットに接続されていてよく、この較正ユニットは、風速及び／又はロータの回転速度に従って、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差及び／又は所定の最大限界及び／又は所定の最小限界を較正するように設計されている。特に、較正ユニットは、ロータ回転速度の与えられた値及び／又は風速の与えられた値のための決定された差圧に、補正値を規定するテーブルを提供してよい。その代わりに、補正は、所定の差圧限界に対して行われることができる。
【００１９】
圧力計として、様々な装置、例えば、ピトー管、ひずみ計、圧電圧力センサ、薄膜圧力センサ等、又はこれらの組合せが、使用されることができる。
【００２０】
本発明の別の特徴、特性及び利点が、添付の図面に関連した発明の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による風車の第１の実施形態を示す上面図である。
【図２】第１の実施形態のヨー整合制御装置を、ブロック線図で概略的に示している。
【図３】図２に示されたヨー整合制御装置の変更態様を示している。
【図４】本発明による風車の第２の実施形態を示す上面図である。
【図５】第２の実施形態のヨー整合制御装置を、ブロック線図で概略的に示している。
【図６】本発明による風車の第３の実施形態を示す上面図である。
【図７】第３の実施形態のヨー整合制御装置を、ブロック線図で概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明による風車を示す上面図である。風車は、風車タワーの上部に配置されたナセル１を有する。タワー自体は、ナセル１の下側に配置されているので図において見えていない。ナセル１は発電機を収容しており、発電機の可動部分は、軸３によって風車ロータ５に結合されている。ロータ５はロータハブ７を有しており、ロータハブ７から、この実施形態において、３枚のロータ翼９が半径方向外向きに延びている（３枚の翼のうち２枚だけが図示されている）。翼の数は、３枚ではなく、例えば２枚であってもよい。しかしながら、３枚翼ロータが現在は最も一般的である。
【００２３】
風力の電力への最適な変換を達成するために、軸３の軸線Ａ、すなわち回転軸線は、風向と整合させられる。軸線Ａを風向と整合させるために、タワー上部とナセル１との間にはヨー駆動装置が配置されている（ヨー駆動装置は図１には示されていない）。さらに、ヨー整合制御装置が設けられており、ヨー整合制御装置は、風車のロータ軸線Ａの回転を表す制御信号を発生し、この回転が、ロータ軸線Ａを風向と整合させる。ヨー整合制御装置と、ヨー駆動装置とは、図２に概略的に示されている。
【００２４】
この実施形態において、ヨー整合制御装置１１は、それぞれナセルの第１の側１７と第２の側１９とに配置された、第１のピトー管１３と第２のピトー管１５とに接続されている。第２の側１９は第１の側１７とは反対側に配置されている。したがって、第１のピトー管１３はナセル１の第１の側１７において風の動圧を測定するのに対し、第２のピトー管１５はナセル１の反対側１９において風の動圧を測定する。第１及び第２の圧力計はそれぞれ第１及び第２の圧力信号を生ぜしめる。ピトー管は、本発明と共に使用されてよい圧力計の１つの可能な種類でしかない。その他の圧力計、例えば、動圧の代わりに静圧を測定する圧力計が使用されてもよい。その他の圧力計の例は、ひずみ計、圧電圧力センサ、薄膜圧力センサ等である。
【００２５】
ヨー整合制御装置１１において、第１及び第２のピトー管１３，１５によって生ぜしめられた第１及び第２の圧力信号が、減算ユニット２１によって受け取られ、減算ユニット２１は、第１の圧力信号を第２の圧力信号から引くか、又は第２の圧力信号を第１の圧力信号から引き、第１及び第２の圧力信号の差を表す、すなわちナセル１の両側１７，１９の差圧を表す、差信号を出力する。
【００２６】
減算ユニット２１は、例えば、差動増幅器として実現されることができる。ヨー整合制御装置１１の全てのその他のユニットと同様に、減算ユニット２１は、原理的に、ハードウェアの形式及び適切なハードウェア環境において作動するソフトウェアの形式で実現されることができる。
【００２７】
差信号は、比較器２３によって受け取られ、比較器２３は、差信号を受けるために減算ユニット２１に接続されており、差信号を所定の最大限界と比較する。所定の最大限界を超えている場合には、許容限界を超えたヨー不整合が生じている。この場合、比較器は、与えられた最大限界が超えられている程度を決定し、所定の最大限界が超えられている程度を表す比較信号を生ぜしめる。
【００２８】
比較信号は、制御ユニット２５によって受け取られ、制御ユニット２５は、比較器２３に接続されており、比較信号に基づいて、軸線を風向に再整合させるために、水平方向での回転軸線Ａの回転を表す制御信号を生ぜしめる。次いで、この制御信号は、風車のヨー駆動装置２７に出力される。
【００２９】
この実施形態において、比較器２３は、較正ユニット２９から所定の最大限界を受け取り、この較正ユニット２９は、減算ユニット２１と、ロータ速度センサ３１と、風速センサ３３とに接続されている。さらに、較正ユニット２９は、メモリ３５に接続されている。較正ユニット２９は、ロータ５の回転によって導入されるナセルの周囲の空気流における小さな非対称性を相殺するために、風速及びロータ速度に従って、所定の差圧最大限界を較正するために働く。このような較正は、例えば、与えられた時間ごとに、又はロータ速度及び／又は風速における変化が検出されるとすぐに、繰り返し行われることができる。
【００３０】
較正プロセスにおいて、較正ユニット２９は、比較器において使用される所定の最大限界のための補正値を提供する。この補正値は、例えば風速及び／又はロータ速度の測定値に補正値を割り当てるテーブルの形式で、メモリに記憶されている。次いで、較正プロセスの後、較正ユニット２９は、測定された風速及び／又はロータ速度に応じて、測定された風速及び／又はロータ速度に対応する補正値を検索し、所定の最大限界が比較器２３に出力される前に、検索された補正値を用いて、所定の最大限界を補正する。
【００３１】
この実施形態において、差信号は、較正プロセスを行うためだけに、減算ユニット２１から受け取られる。しかしながら、所定の最大限界を補正する代わりに、差信号を補正することも可能である。この場合、比較器２３は、図２に示された実施形態のように減算ユニット２１に直接に接続されておらず、較正ユニット２９を介して接続されている。次いで、較正ユニット２９は、メモリから検索された補正値を用いて、減算ユニット２１から受け取られた差信号を補正する。次いで、補正された差信号が比較器２３に出力される。この場合、比較器２３は、変更されていない所定の最大限界を含み又は受け取り、この変更されていない所定の最大限界を、比較器が、補正された差信号と比較する。
【００３２】
ヨー整合制御装置１１は、所定の最大限界が、変更されているか変更されていないかにかかわらず、もはや超過されなくなるまで、ナセルのヨー運動を生じる制御信号を提供及び出力する。次いで、ロータ軸線Ａが許容可能な制限内で風向と再整合させられるので、ヨー運動は停止する。この実施形態においては所定の最大限界は回転を開始及び停止させるために使用されるが、回転を停止させるために、最大限界とは異なる限界が使用されることができる。最小限界と呼ばれるこのような限界は、特に、最大限界よりも小さい。
【００３３】
図２に示された制御装置の変更が、図３に示されている。図２の制御装置１１と同じ、変更された制御装置１１′のエレメントは、同じ参照符号で表されており、冗長になるのを回避するためにここでは改めて説明しない。
【００３４】
図３に示された変更された制御装置１１′は、ピトー管１３，１５が減算ユニット２１に直接に接続されていないという点において、図２に示された制御装置１１とは異なる。その代わりに、第１の圧力センサ１３及び第２の圧力センサ１５は、それぞれ第１の積分器３７及び第２の積分器３９に接続されている。これらの積分器は、第１の積分された圧力信号及び第２の積分された圧力信号をそれぞれ提供するために、与えられた時間にわたって、受け取られた圧力信号を積分する。次いで、第１の積分された圧力信号及び第２の積分された圧力信号は、さらに、図２に示された制御装置１１における第１の圧力信号及び第２の圧力信号と同様に処理される。圧力信号を積分することによって、ロータ軸線Ａのヨー不整合のより頑強な決定が可能になる。
【００３５】
本発明による風車の第２の実施形態が図４に示されている。第２の実施形態は、付加的な圧力計４１，４３がナセル１のそれぞれの側１７，１９に設けられているという点において、第１の実施形態とは異なる。これらの付加的な圧力計４１，４３は、第１の圧力計１３及び第２の圧力計１５と同種の圧力計であってよい。しかしながら、異種の圧力計が使用されてもよい。その他の点に関し、第２の実施形態は、図１に示された第１の実施形態のエレメントと同じである。したがって、第１の実施形態に関して既に説明されており且つ第２の実施形態におけるエレメントと同じエレメントは、同じ参照符号で表されており、改めて説明しない。
【００３６】
第２の実施形態のヨー整合制御装置１１１は、図５に概略的に示されている。制御装置は、組合せユニット４５，４７が設けられているという点において、図２に示された制御装置とは異なる。その他の点に関して、ヨー整合制御装置１１１は、図２のヨー整合制御装置と同じである。図２のヨー整合制御装置のエレメントと同じエレメントは、図２と同じ参照符号で表されており、改めて説明しない。
【００３７】
第１の組合せユニット４５は、ナセルの第１の側１７に設けられた圧力計１３，４１1．．．４１nに接続されている。第２の組合せユニット４７は、ナセルの第２の側１９に設けられた圧力計１５，４３1．．．４３nに接続されている。組合せユニット４５，４７は、ナセル１の一方の側における全ての圧力計の圧力信号を組み合わせるために使用され、第１の組み合わされた圧力信号と第２の組み合わされた圧力信号とをそれぞれ減算ユニット２１に出力する。
【００３８】
ナセル１の一方の側１７，１９において測定された圧力信号を組み合わせることは、圧力信号を提供するために使用される圧力計の種類に依存する様々な形式で行われることができる。全ての圧力計が同種である場合、平均値又は重みづけされた平均値が、組み合わされた圧力信号として使用されることができる。重みづけは、例えば、ナセル１の側における個々の圧力計の位置に依存してよい。
【００３９】
次いで、圧力計の圧力信号を組み合わせることによって得られた第１及び第２の組み合わされた圧力信号は、図２に示されたヨー整合制御装置１１における第１及び第２の圧力信号と同じ形式でさらに処理される。
【００４０】
図５には示されていないが、ヨー整合制御装置１１１は、図３に関して説明されたように、さらに積分ユニットを有していてよい。このような積分ユニットは、組合せユニット４５，４７の前又は後に配置されていてよい。積分ユニットが組合せユニット４５，４７の後に配置されている場合、ナセル１のそれぞれの側に対して１つの積分器のみが必要とされる。別の場合、積分されるべきそれぞれの圧力信号に対して積分器が必要とされる。積分器を組合せユニット４５，４７の前に配置し、それぞれの圧力信号を積分しないようにすることも概して可能である。特に、ナセル１の１つの側において異種の圧力計が使用されている場合、幾つかの種類の圧力計によって提供された信号を積分して、別の種類の圧力計の信号を積分しないことが有利である場合がある。なぜならば、幾つかの種類の使用される圧力計は、積分された信号を既に提供するからである。
【００４１】
図５における制御装置１１１の変更において、ナセル１の第１及び第２の側における対応する圧力計によって供給された圧力信号に対して、個々の差信号が提供されることができる。次いで、個々の差信号は、組み合わされた差信号を形成するために組み合わされ、組み合わされた差信号は所定の限界と比較される。この場合、多数の減算ユニットが設けられており、減算ユニットは、圧力計と単一の組合せユニットとの間に配置されている。さらに、組合せユニットは、比較器２３、較正ユニット２９及び制御ユニット２５に接続されている。
【００４２】
本発明による風車の第３の実施形態が、図６に示されている。第３の実施形態は、ナセル１の第１の側１７にのみ圧力計が設けられているという点において、第１の実施形態とは異なる。別の点においては、第２の実施形態は、図１に示された第１の実施形態のエレメントと同じである。したがって、第１の実施形態に関して既に説明され、第２の実施形態におけるエレメントと同じであるエレメントは、同じ参照符号で表されており、改めて説明しない。
【００４３】
第３の実施形態のヨー整合制御装置２１１は、図７に概略的に示されている。制御装置は、減算ユニット２１が、風との風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力を含む基準圧力リポジトリ２２に接続されているという点において、図２に示された制御装置とは異なる。次いで、基準圧力は、差信号を決定するために、第１の実施形態の第２の圧力計によって測定された圧力の代わりに、使用される。別の点においては、第３の実施形態のヨー整合制御装置２１１は、第１の実施形態のヨー整合制御装置１１と同じである。第３の実施形態のヨー整合制御装置２１１は、圧力計１３からの圧力信号を与えられた時間にわたって積分するための、図３に関して説明されているような積分器を有していてよい。
【００４４】
較正された基準圧力は、風車の種類及び風車の位置に依存してよい。したがって、較正は、好適には、設置の後に各風車のために行われる。しかしながら、同じ風流条件を示すと予想される位置において同種の風車が使用される場合、一回の較正によって、このような風車に対して共通の基準圧力が決定されてよい。１つの風車又は同様の風車のグループのための較正は、時々、又は風車位置における風流条件が、例えば流れ条件を変化させる伴流を生じる新たに建築されたビル又はウィンドファームにおける新たな風車により変化した場合に、繰り返されてよい。
【００４５】
第３の実施形態では、差信号は、ナセルの両側における圧力の差を表しているのではなく、ナセルの１つの側における圧力と、風との風車の正確な整合を表す圧力との差を表している。
【００４６】
第３の実施形態では、ナセル１の第１の側１７において２つ以上の圧力計が使用されてもよい。この場合、ヨー整合制御装置２１１は、第２の実施形態のヨー整合制御装置１１１に関して説明されているような組合せユニットを含む。圧力信号のうちの１つ又は２つ以上を積分するための１つ又は２つ以上の積分器が設けられていてよい。
【００４７】
実施形態に関して典型例として説明された本発明は、改良された整合が達成されることができるようにヨー不整合の頑強な検出を行うことができる。整合が改善されることにより、構造荷重が低減され、ヨー不整合による電力減少損失が回避される。
【符号の説明】
【００４８】
１ ナセル、 ３ 軸、 ５ 風車ロータ、 ７ ハブ、 ９ ロータ翼、 １１ ヨー整合制御装置、 １３ ピトー管、 １５ 第２のピトー管、 １７ 第１の側、 １９ 第２の側、 ２１ 減算ユニット、 ２３ 比較器、 ２５ 制御ユニット、 ２７ ヨー駆動装置、 ２９ 較正ユニット、 ３１ ロータ速度センサ、 ３３ 風速センサ、 ３７ 第１の積分器、 ３９ 第２の積分器、 ４１，４３ 付加的な圧力計、 ４５ 第１の組合せユニット、 ４７ 第２の組合せユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車を風向に整合させる方法において、
風車のナセル（１）の第１の側（１７）において少なくとも第１の圧力を測定するステップと、
測定された第１の圧力と、第２の圧力との差圧を決定するステップと、
決定された差圧に基づいてナセル（１）を回転させるステップを含むことを特徴とする、風車を風向に整合させる方法。
【請求項２】
第２の圧力が、第１の側（１７）とは反対側に配置された、風車のナセルの第２の側（１９）において測定されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第２の圧力が、風に対する風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
差圧を決定する前に、測定された第１の圧力及び／又は測定された第２の圧力を所定の時間にわたって積分することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
２つ以上の圧力がナセルの第１の側（１７）において測定されかつ／又は２つ以上の圧力がナセルの第２の側（１９）において測定され、差圧を決定する前に、ナセルの第１の側において測定された圧力が組み合わされかつ／又はナセルの第２の側において測定された圧力が組み合わされることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
２つ以上の圧力がナセル（１）の第１の側（１７）において測定されかつ／又は２つ以上の圧力がナセル（１）の第２の側（１９）において測定され、２つ以上の差圧が決定され、組み合わされた差圧に基づいてナセル（１）を回転させる前に、決定された差圧が組み合わされることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
差圧又は組み合わされた差圧に基づいてナセル（１）を回転させることが、差圧又は組み合わされた差圧が所定の最大限界に到達するか又は所定の最大限界を超えた場合に開始されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
差圧又は組み合わされた差圧に基づいてナセル（１）を回転させることが、差圧又は組み合わされた差圧が所定の最小限界に到達するか又は所定の最小限界よりも低下した場合に停止させられることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
風速及び／又は風車のロータ（５）の回転速度に従って、差圧及び／又は所定の最大限界及び／又は所定の最小限界を較正するステップを含むことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
風車において、
第１の側（１７）と、該第１の側（１７）とは反対側に配置された第２の側（１９）とを備えるナセル（１）が設けられており、
風向に対する風車の不整合を決定しかつ風向に対して風車を再整合させるための風車の回転を表す制御信号を提供するように設計されたヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が設けられており、
制御信号に基づいて風車を風向に対して整合させるように設計された、制御信号を受信するための、ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）に接続されたヨー駆動装置（２７）が設けられている形式のものにおいて、
少なくとも１つの第１の圧力計（１３）がナセル（１）の第１の側（１７）に配置されており、第１の圧力計（１３）が第１の圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、第１の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第１の圧力計（１３）に接続されており、また、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差圧を決定し且つ決定された差圧に基づいて風車の回転を表す制御信号を出力するように設計されていることを特徴とする、風車。
【請求項１１】
少なくとも１つの第２の圧力計（１５）がナセル（１）の第２の側（１９）に配置されており、第２の圧力計（１５）が第２の圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、第２の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第２の圧力計（１５）に接続されており、また、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差圧を決定し且つ決定された差圧に基づいて風車の回転を表す制御信号を出力するように設計されていることを特徴とする、請求項１０記載の風車。
【請求項１２】
風に対する風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力を含む基準圧力リポジトリが設けられており、
ヨー整合制御装置（２１１）が、第２の圧力信号としての基準圧力を受信するために基準圧力リポジトリ（２２）に接続されていることを特徴とする、請求項１１記載の風車。
【請求項１３】
２つ以上の圧力計（１３，４１，１５，４３）がナセル（１）の第１の側（１７）に配置されておりかつ／又は２つ以上の圧力計（１５，４３）がナセル（１）の第２の側（１９）に配置されており、各圧力計（１３，４１，１５，４３）が圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１１）が、個々の圧力信号を受信するために全ての圧力計（１３，４１，１５，４３）に接続されており、また、差圧を決定する前に、第１の組み合わされた圧力信号を形成するためにナセル（１）の第１の側（１７）に配置された圧力計（１３，４１）からの圧力信号を組み合わせかつ／又は第２の組み合わされた圧力信号を形成するためにナセル（１）の第２の側（１９）に配置された圧力計（１５，４３）からの圧力信号を組み合わせるように設計されていることを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の風車。
【請求項１４】
２つ以上の圧力計（１３，４１）がナセル（１）の第１の側（１７，１９）に配置されておりかつ／又は２つ以上の圧力計（１５，４３）がナセル（１）の第２の側（１９）に配置されており、各圧力計（１３，４１，１５，４３）が圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１１）が、個々の圧力信号を受信するために全ての圧力計（１３，４１，１５，４３）に接続されており、また、多数の差圧を決定し、組み合わされた差圧を形成するために決定された差圧を組み合わせ、組み合わされた差圧に基づいて風車の回転を表す制御信号を出力するように設計されていることを特徴とする、請求項１３記載の風車。
【請求項１５】
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、較正ユニット（２９）を有するか又は較正ユニット（２９）に接続されており、該較正ユニットが、風速及び／又はロータの回転速度に従って、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差及び／又はナセル（１）の回転を開始するための所定の最大限界及び／又はナセル（１）の回転を停止させるための所定の最小限界を較正するように設計されていることを特徴とする、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の風車。
【請求項１６】
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、ＰＩＤ制御器、ニューラルネットワーク、ファジイ論理制御装置、又は適応制御装置を含むことを特徴とする、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の風車。
【請求項１】
風車を風向に整合させる方法において、
風車のナセル（１）の第１の側（１７）において少なくとも第１の圧力を測定するステップと、
測定された第１の圧力と、第２の圧力との差圧を決定するステップと、
決定された差圧に基づいてナセル（１）を回転させるステップを含むことを特徴とする、風車を風向に整合させる方法。
【請求項２】
第２の圧力が、第１の側（１７）とは反対側に配置された、風車のナセルの第２の側（１９）において測定されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第２の圧力が、風に対する風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
差圧を決定する前に、測定された第１の圧力及び／又は測定された第２の圧力を所定の時間にわたって積分することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
２つ以上の圧力がナセルの第１の側（１７）において測定されかつ／又は２つ以上の圧力がナセルの第２の側（１９）において測定され、差圧を決定する前に、ナセルの第１の側において測定された圧力が組み合わされかつ／又はナセルの第２の側において測定された圧力が組み合わされることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
２つ以上の圧力がナセル（１）の第１の側（１７）において測定されかつ／又は２つ以上の圧力がナセル（１）の第２の側（１９）において測定され、２つ以上の差圧が決定され、組み合わされた差圧に基づいてナセル（１）を回転させる前に、決定された差圧が組み合わされることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
差圧又は組み合わされた差圧に基づいてナセル（１）を回転させることが、差圧又は組み合わされた差圧が所定の最大限界に到達するか又は所定の最大限界を超えた場合に開始されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
差圧又は組み合わされた差圧に基づいてナセル（１）を回転させることが、差圧又は組み合わされた差圧が所定の最小限界に到達するか又は所定の最小限界よりも低下した場合に停止させられることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
風速及び／又は風車のロータ（５）の回転速度に従って、差圧及び／又は所定の最大限界及び／又は所定の最小限界を較正するステップを含むことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
風車において、
第１の側（１７）と、該第１の側（１７）とは反対側に配置された第２の側（１９）とを備えるナセル（１）が設けられており、
風向に対する風車の不整合を決定しかつ風向に対して風車を再整合させるための風車の回転を表す制御信号を提供するように設計されたヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が設けられており、
制御信号に基づいて風車を風向に対して整合させるように設計された、制御信号を受信するための、ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）に接続されたヨー駆動装置（２７）が設けられている形式のものにおいて、
少なくとも１つの第１の圧力計（１３）がナセル（１）の第１の側（１７）に配置されており、第１の圧力計（１３）が第１の圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、第１の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第１の圧力計（１３）に接続されており、また、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差圧を決定し且つ決定された差圧に基づいて風車の回転を表す制御信号を出力するように設計されていることを特徴とする、風車。
【請求項１１】
少なくとも１つの第２の圧力計（１５）がナセル（１）の第２の側（１９）に配置されており、第２の圧力計（１５）が第２の圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、第２の圧力信号を受信するために少なくとも１つの第２の圧力計（１５）に接続されており、また、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差圧を決定し且つ決定された差圧に基づいて風車の回転を表す制御信号を出力するように設計されていることを特徴とする、請求項１０記載の風車。
【請求項１２】
風に対する風車の正確な整合に対応するように較正された基準圧力を含む基準圧力リポジトリが設けられており、
ヨー整合制御装置（２１１）が、第２の圧力信号としての基準圧力を受信するために基準圧力リポジトリ（２２）に接続されていることを特徴とする、請求項１１記載の風車。
【請求項１３】
２つ以上の圧力計（１３，４１，１５，４３）がナセル（１）の第１の側（１７）に配置されておりかつ／又は２つ以上の圧力計（１５，４３）がナセル（１）の第２の側（１９）に配置されており、各圧力計（１３，４１，１５，４３）が圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１１）が、個々の圧力信号を受信するために全ての圧力計（１３，４１，１５，４３）に接続されており、また、差圧を決定する前に、第１の組み合わされた圧力信号を形成するためにナセル（１）の第１の側（１７）に配置された圧力計（１３，４１）からの圧力信号を組み合わせかつ／又は第２の組み合わされた圧力信号を形成するためにナセル（１）の第２の側（１９）に配置された圧力計（１５，４３）からの圧力信号を組み合わせるように設計されていることを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の風車。
【請求項１４】
２つ以上の圧力計（１３，４１）がナセル（１）の第１の側（１７，１９）に配置されておりかつ／又は２つ以上の圧力計（１５，４３）がナセル（１）の第２の側（１９）に配置されており、各圧力計（１３，４１，１５，４３）が圧力信号を提供し、
ヨー整合制御装置（１１１）が、個々の圧力信号を受信するために全ての圧力計（１３，４１，１５，４３）に接続されており、また、多数の差圧を決定し、組み合わされた差圧を形成するために決定された差圧を組み合わせ、組み合わされた差圧に基づいて風車の回転を表す制御信号を出力するように設計されていることを特徴とする、請求項１３記載の風車。
【請求項１５】
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、較正ユニット（２９）を有するか又は較正ユニット（２９）に接続されており、該較正ユニットが、風速及び／又はロータの回転速度に従って、第１の圧力信号と第２の圧力信号との差及び／又はナセル（１）の回転を開始するための所定の最大限界及び／又はナセル（１）の回転を停止させるための所定の最小限界を較正するように設計されていることを特徴とする、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の風車。
【請求項１６】
ヨー整合制御装置（１１，１１′，１１１，２１１）が、ＰＩＤ制御器、ニューラルネットワーク、ファジイ論理制御装置、又は適応制御装置を含むことを特徴とする、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の風車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１０６８３８（Ｐ２０１０−１０６８３８Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２４６４２５（Ｐ２００９−２４６４２５）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６４２５（Ｐ２００９−２４６４２５）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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