(57)【要約】      （修正有）【課題】塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、少なくとも３つの安定用支柱とを備える浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御する方法を提供する。【解決手段】少なくとも３つの安定用支柱１１５、１２０、１２５のそれぞれは、バラストを収容するための内部容積を有する。浮体式風力タービンのプラットフォーム１００に関する横傾斜角が、位置データに基づいて決定される。前記決定された横傾斜角に基づいて前記一組のタービン羽根の羽根ピッチと、前記発電機のトルクとの少なくとも１つを調整するための第１の信号が、決定された前記横傾斜角に基づいて送られる。前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配するための第２の信号もまた送られる。前記バラストを分配するため前記第２の信号は、前記決定された横傾斜角、および前記第１の信号に基づいている。【選択図】図１
2020125755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを備え、前記少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有する浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御する方法であって、
前記浮体式風力タービンの向きに関連した位置データを、プロセッサで受信することと、
前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角を、前記位置データに基づいて前記プロセッサで決定することと、
前記決定された横傾斜角に基づいて前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための第１の信号を、前記プロセッサから送信することと、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配するための第２の信号を、前記プロセッサから送信することと、を含み、
前記バラストを分配するための前記第２の信号は、前記決定された横傾斜角、並びに、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整するための前記第１の信号に基づいている方法。
【請求項２】
前記第１の信号の送信は、前記決定された横傾斜角が予め定められた角度閾値を上回るときに、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの少なくとも１つを調整するためのものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
風速および風向のデータを前記プロセッサで受信することをさらに備え、
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整するための第１の信号を前記プロセッサから送信することは、受信された風速および風向のデータにさらに基づく、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の信号の送信は、前記風速および風向のデータが予め定められた風閾値を上回る風速を示すときに、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの少なくとも１つを調整するためである、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の信号は、第１の予め定められた風閾値で前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチを調整するためのものであり、かつ、第２の予め定められた風閾値で前記発電機の前記トルクを調整するためのものであり、
前記第１の予め定められた風閾値は、前記第２の予め定められた風閾値よりも低い、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記浮体式風力タービンの向きに関連した前記位置データは、リアルタイムで連続的に受信され、前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する前記横傾斜角の決定は、ローパス・フィルタを前記連続的に受信された位置データに適用して前記位置データ内の高周波の外乱を相殺することを備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記浮体式風力タービンの向きに関連した前記位置データは、前記浮体式風力タービンのロール角およびピッチ角を備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配するための前記第２の信号は、前記安定用支柱のうちの１つの内部容積から他の安定用支柱のうちの少なくとも１つの内部容積への前記バラストの移送を指示し、
前記バラストの前記移送は、前記浮体式風力タービンの前記ロール角およびピッチ角を相殺して、前記決定された横傾斜角を減少させる、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを備え、前記少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有する風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するための内部に記憶された指令を備える非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
前記浮体式風力タービンの定義された座標系におけるロール角およびピッチ角のデータを受信することと、
前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように、前記受信されたロール角およびピッチ角のデータに基づいて、前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つを調整することと、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの前記調整、並びに、前記ロール角およびピッチ角のデータに基づいて分配することと、を含む動作を、システムによって実行されたとき、前記システムに実行させる前記指令を備える非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
内部に記憶され、前記システムによって実行されたとき、風速および風向のデータを受信することを含む動作を前記システムに実行させる指令をさらに備え、
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機のトルク、並びに、前記バラストの前記分配の少なくとも１つを調整するための前記指令は、前記受信された風速および風向のデータにさらに基づくものである、
請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配する前記指令は、前記バラストの最適な配分を決定するために参照テーブルに基づいて予備補償アルゴリズムを利用する指令をさらに備え、
前記予備補償アルゴリズムは、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルク、並びに前記ロール角およびピッチ角の少なくとも１つを入力データとして受信する、
請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
内部に記憶され、前記システムによって実行されたとき、前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角を、前記受信されたロール角およびピッチ角に基づいて決定することを含む動作を前記システムに実行させる指令をさらに備え、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配するための指令は、前記決定された横傾斜角を相殺するためのものである、
請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整するための前記指令は、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することが前記横傾斜角を減少させるときに、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを増加させる、
請求項１２に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの前記少なくとも１つを調整するための前記指令は、前記受信された風速および風向のデータが前記横傾斜角の増加を引き起こすように計算されるとき、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを減少させる、
請求項１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを変更するために前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの少なくとも１つを調整するための前記指令は、前記一組のタービン羽根が回転する速度にさらに基づいている、
請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整するための前記指令は、起動および停止の手順中に前記浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するために、バラストが前記少なくとも３つの安定用支柱の間で分配されている間に前記一組のタービン羽根のピッチを漸次に調整するための指令を備える、
請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記一組のタービン羽根の前記ピッチの漸次の調整は、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することによって比例的に相殺される、
請求項１６に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配するための指令は、受信された風速および風向のデータに基づいて風速または風向の変化を予想することをさらに備え、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することは風速または風向の予想される変化にさらに基づいており、
前記バラストの前記分配は、前記風速または風向の予想される変化がタービンの間近に迫っている起動または停止の手順を作動させるとき、前記一組の前記タービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの調整前に部分的に完了される。
請求項１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するシステムであって、前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの各々が、発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを備え、前記少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有しており、
１つまたは複数のプロセッサと、
前記プロセッサによって実行されたときに、
風速および風向のデータを、前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの１つで受信すること、
前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームごとに、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つを、前記受信された風速および風向のデータに基づいて調整すること、ならびに
前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームごとに、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの前記調整ならびに前記受信された風速および風向のデータに基づいて分配すること
を含む動作を前記プロセッサに実行させる内部に記憶された指令を備える機械可読媒体と、
を備えるシステム。
【請求項２０】
前記機械可読媒体は、前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームから先頭の風力タービン・プラットフォームを特定するための指令をさらに備え、
前記先頭の風力タービン・プラットフォームは、前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームのうちの最も風上の位置における風力タービン・プラットフォームである、  請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの１つで風速および風向のデータを受信するための前記指令は、前記先頭の風力タービン・プラットフォームから風速および風向のデータを受信するための指令を備える、
請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの各々毎に、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの少なくとも１つを調整するための前記指令は、第１の予め定められた風閾値で前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチを調整するための指令と、第２の予め定められた風閾値で前記発電機の前記トルクを調整するための指令とを備え、
前記第１の予め定められた風閾値は、前記第２の予め定められた風閾値よりも低い、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの各々毎に、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配するための前記指令は、前記安定用支柱のうちの１つの内部容積から他の安定用支柱のうちの少なくとも１つの内部容積への前記バラストの移送を指示するための命令を備える、
請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年５月２０日に出願した「Ｆｕｌｌｙ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｏｆｆｓｈｏｒｅ  Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｐｌａｔｆｏｒｍｓ」と題された米国仮特許出願第６１／８２５，４１２号の利益を主張する。米国仮特許出願第６１／８２５，４１２号の内容と、２０１３年６月２５日に発行された「Ｃｏｌｕｍｎ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ｐｌａｔｆｏｒｍ  ｗｉｔｈ  ｗａｔｅｒ−ｅｎｔｒａｐｍｅｎｔ  ｐｌａｔｅｓ  ａｎｄ  ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｏｆ  ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ｗｉｎｄ  ｔｕｒｂｉｎｅｓ」と題された米国特許第８，４７１，３９６号の内容とは、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、オフショア（ｏｆｆｓｈｏｒｅ）浮体式風力タービンに関する。詳細には、本発明は、それらの横傾斜角（ｈｅｅｌ  ａｎｇｌｅ）を最小にしまたは減少させるように浮体式風力タービン設備を制御するシステムおよび方法を提示する。
【発明の概要】
【０００３】
開示された主題技術は、発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを含み、前記少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有する浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するための機器実装型の方法に関する。前記浮体式風力タービンの定義された座標系にいて測定された位置データがプロセッサで受信される。前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角が前記位置データに基づいて決定される。前記決定された横傾斜角に基づいて前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための第１の信号が前記プロセッサから送信される。前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配するための第２の信号が前記プロセッサから送信される。前記バラストを分配するための前記第２の信号は、前記決定された横傾斜角並びに前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための第１の信号に基づく。
【０００４】
開示された主題技術はまた、内部に記憶された指令を備える非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。前記指令は、浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するためのである。前記浮体式風力タービンは、発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを含む。前記少なくとも３つの安定用支柱の各々は、バラストを収容するための内部容積を有する。前記指令は、システムによって実行されたとき、前記浮体式風力タービンの定義された座標系におけるロール角およびピッチ角のデータを受信することを含む動作を前記システムに実行させる。前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つは、前記受信されたロール角およびピッチ角のデータに基づいて調整される。前記バラストは、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つに基づいて調整される。
【０００５】
主題技術の様々な側面によれば、
複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するシステムであって、前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの各々が、発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを含み、前記少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有するシステムが提供される。該システムは、１つまたは複数のプロセッサと、機械可読媒体と、を含む。前記機械可読媒体は、内部に記憶された指令を備え、前記システムによって実行されたときに、風速および風向のデータを、前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの１つで受信することを含む動作を前記システムに実行させる。前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームごとに、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つが、前記受信された風速および風向のデータに基づいて調整される。前記調整は、前記受信された風速および風向のデータに基づく。前記バラストは、前記複数の浮体式風力タービンのプラットフォームごとに、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で分配される。前記調整は、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの前記調整に基づいている。
【０００６】
特定の実施形態では、浮体式風力タービン・プラットフォームは、３つの安定用支柱を有するとともに、塔とタービン・ナセルと、塔の上部で回転する羽根とを支持する浮上フレームを備える。浮上フレームの安定用支柱内部に収容されたバラスト水は、安定用支柱間で風速または風向の変化に関わらずできる限り垂直に位置合わせされるように塔を維持するようにポンプで繰り出され得る。
【０００７】
風力タービンと浮上フレームの間の価値ある相乗効果を生み出すために、このシステムおよび方法は、標準的な風力タービン・コントローラに比べて、追加の測定信号入力を用いて浮上フレームのバラスト水ポンプのコントローラと直接やりとりするという点で改善されたバージョンである。この完全に統合化されたコントローラは、風力タービンの発電を最大化し／良好な発電を維持しつつプラットフォーム横傾斜角を最小化する／減少させることによって浮上フレームと風力タービン塔の設計寿命を最適化／改善する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】海洋システムと風力タービン・コントローラとが切り離されている海上風力タービン・プラットフォームを示す図である。
【図２ａ−２ｂ】塔を垂直に維持するために、海洋システム・コントローラが適切なポンプをオンにする例示的な状況を示す図である。
【図３】統合された浮体式風力タービン・コントローラを備えた浮体式風力タービン・プラットフォームを示す図である。
【図４】海洋システム・コントローラについての流れ図である。
【図５】風力タービン用の標準的な可変トルク・コントローラについての流れ図である。
【図６】風力タービン用の標準的な集合的羽根ピッチ・コントローラについての制御図である。
【図７】標準的なトルク制御ループの修正形態を備えた統合コントローラについての流れ図である。
【図８】標準的な羽根ピッチ制御ループの修正形態を備えた統合コントローラについての流れ図である。
【図９】バラスト水予備補償を可能にする風センサを備えたファーム・レイアウトの一例を示す図である。
【図１０】主題技術のいくつかの実施が実装される例示的な電子システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に記載される詳細な説明は、主題技術の様々な構成の説明として意図され、主題技術が実施され得る構成のみを表すことが意図されるものではない。添付図面は、本明細書に組み込まれ、詳細な説明の一部を構成する。この詳細な説明は、主題技術の十分な理解をもたらすために特定の詳細を含む。しかしながら、主題技術は本明細書に記載された特定の詳細に限定されず、これらの特定の詳細なしで実施され得ることは当業者には明らかで明白であろう。いくつかの例では、よく知られた構造および構成要素が、主題技術の概念を曖昧にするのを避けるためにブロック図の形態で示される。
【００１０】
１．問題または機会の特定および重要性
浮体式風力タービン技術は、商業化に向けて急速に進展している。２０１３年現在、マルチメガワットのタービンを備えた３つのフルスケール試作品が、世界に設置されており、各々は、異なる支持プラットフォーム型を用いている。浮体式風力タービンの設計および動作に関連した課題はかなりある。波および電流負荷を受ける浮体式プラットフォームは、大きい重量（風力タービン）に耐えるとともに、喫水線の上方高くで大きい空力負荷を受ける。ナセルおよびロータの大きい質量は、従来の浮体構造物と比較してプラットフォームの重心をかなり高くし、ハブの高さで空気力学的推力によってもたらされる転倒モーメントは、構造的に不利である。
【００１１】
浮体式風力タービンに関連した主な課題は、最適または良好なタービン性能を維持するとともに、鋼重量を最小にするまたは減少させるために、浮体式風力タービンの動きの最小化または減少である。風力タービンを支持する浮体式プラットフォームは、風および波により引き起こされる動きを受ける。
【００１２】
タービン性能をその最良で維持し費用を軽減するために、６自由度の動きは、できるだけ多く減少または最小化されなければならない。（前後揺および左右揺と呼ばれる）プラットフォームの横の動きは、最も許容可能な自由度である。これらの平面運動は、風の乱流に似ており、塔の上部での見かけ上の風速だけを修正する。
【００１３】
最も好ましくない動きは、角運動、もっと正確に言えば、ピッチ運動およびロール運動である。これらの自由度は、非常に望ましくない塔上部の動きおよび加速をもたらす。許容可能な限界に制限されない場合、これらの動きおよび加速は、タービン性能をかなり大きく減少させ得るとともに、システムの構造寿命をかなり大きく減少させ得る。例えば、かなり大きいピッチ運動またはロール運動は、風向とロータ平面の間の角度を変更し、エネルギー損失になり得る。浮遊物のサイズおよび幾何学的形状は、プラットフォーム動特性にとって最も問題となる。浮遊物の安定性は、その大きいサイズ、その水を通りぬける要素間の間隔、およびその大きい変位によって通常強化される。設計者は、浮遊物の安定性とサイズの間のトレードオフを突きつけられる。浮遊物は、十分に安定であるとともに軽量であることが望ましい。
【００１４】
別の課題は、既存の水平軸風力タービン（ＨＡＷＴ）の適合にある。典型的には、タービン・ソフトウェア、すなわち、風力タービンのコントローラを担持するシステムは、特有の浮体式風力タービン応答に対応するためにいくらかの修正を必要とする。既存の高度制御方策は、タービン構成要素への負荷を最小化または低減しつつ最適または良好な発電を実現するために、陸上の風力タービンおよび固定された沖合の風力タービンを用いた使用に限定される。
【００１５】
したがって、浮体式風力タービンの制御目標は、望ましくない構造的な動的応答の減衰と、自然風の乱流または風速および風向の変化による共振のフィルタリングと、発電の最大化または改善とを含む。タービン羽根のピッチ角をしばしば含む固定された風力タービンについての現在の制御方策は、タービンが浮遊式支持体上にあるので再設計される必要がある。これらの能動制御システム方式は、風により引き起こされるプラットフォームの運動を制限し浮遊物とタービンの間の結合の影響を緩和するように浮体式風力タービンに適合されなければならない。
【００１６】
本発明の特徴は、本明細書中に記載された課題に適合するために浮体式風力タービン・プラットフォーム用の単一のコントローラを創出することを目的としている。この新規な統合コントローラは、支持プラットフォームの低周波角度応答全体を最小にするまたは減少させる。
【００１７】
したがって、本システムの設計者は、浮上フレームおよび風力タービンの構成部品に必要とされる建設材料の量を減少させるとともに、さらに、（たいてい、疲労が引き起こす周期的負荷についての）同じプラットフォーム設計寿命を目標とすることができ、これは、その技術をより経済的なものにし、補助金を受けていない市場競争力に到達しやすい。  
【００１８】
２．本発明の技術的手法
特定の実施では、本発明の特徴は、２つの既存のコントローラの相互作用、すなわち、支持プラットフォームの海洋システム・コントローラ、および改良された風力タービン・コントローラの相互作用に基づいている。まず、各コントローラがそのままで説明され、次いで、本発明の主題である２つのコントローラの統合が詳細に説明される。
【００１９】
Ａ．海洋システム・コントローラ
米国特許出願第１２／９８８，１２１号に示されるように、海洋システム・コントローラは、低周波プラットフォーム角運動をゼロに維持するために、またはウィンド・タワーを垂直に維持するために、柱から支柱へ移動され得る浮上フレームの３つの支柱内部に収容されたバラスト水を制御する。これは、閉ループ・システムであり、したがって本システムの設計者は、最大風力タービン推力による最大転倒モーメントに基づいて必要な水の総量を定める。
【００２０】
図１は、海洋システム１０５と風力タービン・コントローラ１１０とが切り離された浮体式風力タービン・プラットフォーム１００を示す。より冗長性のために、かつより効率的なシステムのために、２つのポンプが、第１の支柱１１５、第２の支柱１２０、および第３の支柱１２５のそれぞれに設置されてもよく、このことは、このシステムのためのポンプの総数を６つのポンプ（１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、および１５５）に至らせる。６つのポンプの各々は、ポンプが存在する支柱からポンプが接続されている支柱へバラスト１６０を移送する。
【００２１】
例えば、第１の支柱１１５は、２つのポンプ、すなわち、ポンプ１３０およびポンプ１３５を有する。ポンプは、オン・オフを基礎として働く。ポンプは、風速または風向がかなり大きく変化するときにのみ時々切り換えられる。コントローラは、プラットフォーム上でのポンプの疲労および過度のエネルギー消費を避けるために、風および波の外乱によるかなり大きな動特性にも関わらず、平均して１日当たり数回ポンプをオンするように最適に設定される。
【００２２】
プラットフォームは、海洋システム・コントローラのための入力信号として使用され得るプラットフォーム角運動を測定するために運動センサ１６０が装着されている。加速度計または傾斜計は、ばねに取り付けられた重力を追跡する単純な移動塊で構成される。それらは共に、プラットフォームの回転による加速を検出するが、（前後揺、左右揺、および上下動における）直線加速度による加速も検出する。
【００２３】
この海洋システム・コントローラに関する限り、直線加速（前後揺および左右揺）が角運動（ピッチおよびロール）へ変換され得るので、２軸のピッチおよびロール傾斜計または２軸の前後揺および左右揺加速度計は両方とも許容可能である。両センサは、それらが低周波角運動と同様であるプラットフォームの重力成分を追跡する限り、許容可能である。これらの運動センサは、プラットフォーム上のいずれかの位置に設置され得る。通常、やはり冗長性のために、いくつかの運動センサが異なる支柱に設置され、それらの測定出力は制御ループに供給される前に常に比較される。
【００２４】
図２ａおよび図２ｂは、塔を垂直に維持するために、海洋システム・コントローラが適切なポンプをオンにする例示的な状況を示す（例えば、「Ｃｏｌｕｍｎ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ｐｌａｔｆｏｒｍ  ｗｉｔｈ  ｗａｔｅｒ−ｅｎｔｒａｐｍｅｎｔ  ｐｌａｔｅｓ  ａｎｄ  ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｏｆ  ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ｗｉｎｄ  ｔｕｒｂｉｎｅｓ）と題された米国特許出願第１２／９８８，１２１号参照）。
【００２５】
図２ａは、風速の突然の変化が浮体式風力タービン・プラットフォーム１０５を風向から離れるように傾かせる傾向がある推力を作り出すことを示す。図２ａに示されるような方向に風が支柱１０２の間から支柱１０３へ到来している場合、この風によって引き起こされるトルクは、風下の支柱１０２を水に押し込むとともに、風上の支柱１０３を水から引き上げる傾向がある。風速および風向が変化するとき、風力タービンは、風により引き起こされる力およびモーメントを相殺し構造１０５を設計の浮上喫水線（ｄｅｓｉｇｎ  ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ  ｗａｔｅｒ  ｌｉｎｅ）で維持するために、内部能動的バラスト・システムを利用してある支柱から別の支柱へバラスト１９１を移送することができる。  
【００２６】
図２ｂは、風向の変化の一例を示す。能動バラスト・システムは、風が変わったときに、支柱１０２、１０３内の水を調整する。図２ｂを参照すると、浮体式風力タービン・プラットフォーム１０５は、プラットフォーム中心線の風向から９０度ずれて吹いている風と共に示されており、この風は、プラットフォーム１０５の左側の上から到来する。能動バラスト・システムは、右側支柱タンク１９１から左支柱タンク１９１へ水を移動させており、プラットフォーム１０５はほぼ水平である。風速が低下し、プラットフォーム１０５がその横傾斜角を変化させたとき、位置合わせセンサはプラットフォーム１０５のリスト角（ｌｉｓｔ  ａｎｇｌｅ）を検出し、コントローラはポンプに左支柱タンクから右支柱タンクへ水１９１を移動させるように指令する。能動バラスト・システムは、左支柱タンクから水を移動させて浮力を増大させ、右支柱タンクへさらに多くの水を追加して支柱の重量を増加させる。プラットフォーム１０５は再び水平になり、ポンプは、傾斜センサがプラットフォームの傾斜の別な変化を検出するまで停止している。
【００２７】
図４は、フィードバック・コントローラの背後に論理を含む海洋システム・コントローラについての流れ図を示す。プラットフォームのロール角αおよびピッチ角γは、プラットフォーム・センサによって供給される４０５にあるコントローラへの入力信号である。まず、測定信号は、４２０でローパス・フィルタ処理を受けて、波および風の動的および確率的な影響により結果として得られた高周波の外乱の全てを取り消す。プラットフォームのロール角およびピッチ角は、高次バターワース・フィルタなどの標準的なローパス・フィルタリング方策を用いてローパス・フィルタ処理を受ける。フィルタ処理されたプラットフォームのピッチ角およびロール角に基づいて、
【数１】
2020125755.tif 000003
および
【数２】
2020125755.tif 000004
であり、支柱上部中心ｉおよびｊ間の相対角度θｉ−ｊは、以下の式を用いて得られ、すなわち、
【数３】
2020125755.tif 000005
である。
【００２８】
以下の伝統的手法が使用される。θｉ−ｊが正である場合、支柱ｉが支柱ｊよりも高いことを意味する。偏差ｅｉ−ｊ＝｜θｓｅｔ−θｉ−ｊ｜は、コントローラの入力として使用される偏差である。通常、θｓｅｔ＝０°である。θｉ−ｊの符号に基づいて、ｅｉ−ｊがオンのための不感帯を定めるある値よりも大きいのであれば、正しいポンプＰｉ−ｊは、４１０でオンされる。ｅｉ−ｊがオフのための不感帯を定めるある値よりも低いのであれば、ポンプＰｉ−ｊまたはＰｊ−ｉは、スイッチ・オフされる。相対角度θｉ−ｊに応じて、１つ、２つ、または３つのポンプがオンとなる。支柱上部中央間の相対角度に基づくこのアルゴリズムの場合、最も速い水移送経路が常に考慮され、したがって、いかなる場合でも、プラットフォームは常に、とても素早くまたはできるだけ速く等喫水に戻る。１つのポンプが突然不具合である場合、自動バイパスもその手法を用いて機能している。プラットフォームのロール角αおよびピッチ角γを含むプラットフォーム動特性が４１５で測定され、フィードバック・ループにフィードバックされる横傾斜角測定値を与えるように使用される。
【００２９】
標準的な比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラも、横傾斜角偏差に基づいた決定に使用され得るが、このシステムの大きい静電容量により、フィルタ処理された信号によって先行される単純なオン・オフ・コントローラで十分であり得る。
【００３０】
Ｂ．従来の風力タービン・コントローラ
風力タービン・コントローラは、いくつかの計器と、いくつかの作動装置と、計器によって入力された信号を処理し、これらの信号を作動装置へ伝達することができるコンピュータ・システム（またはマイクロプロセッサ）とを備える。風力タービン・コントローラの主目標は、発電の最大化または発生、および風力タービン構成要素に対しての極端で周期的な負荷の最小化または減少である。
【００３１】
２種類の制御が、このシステムによって通常実行される。監視制御は、タービンがある動作状態から他方の動作状態へ移ることを可能にする。動作状態の例は、起動、発電、通常停止、緊急停止、スタンバイなどである。
【００３２】
風力タービンによって実行される第２の種類の制御は、閉ループ制御と呼ばれ、タービンの所与の動作状態で行われて、ある定義された特性でまたはその状態についての動作限度でタービンを維持するようになっている。
【００３３】
風力タービン推力ＦＴ、空力トルクＴｒ、および出力Ｐｒは、
【数４】
2020125755.tif 000006
にしたがって変化する。
【００３４】
ただし、ρは空気の密度であり、Ｒはロータ半径であり、Ａ＝πＲ２はロータ受風面積であり、Ｖは風速であり、ＣＴはスラスト係数であり、Ｃｑはトルク係数であり、およびＣｐは出力係数である。無次元の係数（ＣＴ、Ｃｑ、およびＣｐ）は全て、速度先端比（ｓｐｅｅｄ−ｔｉｐ  ｒａｔｉｏ）λおよび羽根ピッチ角βという２つの変数に依存している。速度先端比は、羽根の先端でのロータの角速度ωを風速Ｖで割った比である。
【００３５】
典型的には、発電モードでは、風速に応じて、部分負荷および全負荷と呼ばれる２つの制御領域が異なる制御方策を必要とする。これらの制御領域は、以下の表に示される。
【表１】
2020125755.tif 000007
【表２】
2020125755.tif 000008
【００３６】
部分負荷では、風速が定格風速未満（タービンが最大出力を発生させる最低風速）であるとき、コントローラは、羽根ピッチ角βをその最適設定（通常は０度）で維持しつつ、発電機トルクを変化させて空力出力の獲得を最大化する。
【００３７】
基本的に、発電機トルクは、一定で最適な先端速度比λを維持することを目的に、任意の所望の値に制御することができ、この値は、フィルタ処理された発電機の速度の平方に比例する。
【００３８】
図５は、風力タービン用の標準的な可変トルク・コントローラについての流れ図を示す。空力トルクＴＲは、コントローラへの入力であり、実際のロータ速度ωに基づいて発電機トルクＴＧの命令によって常に適合されようとする。ロータ慣性Ｊ５０５、および積分ブロック５１０は、以下の式、すなわち、
【数５】
2020125755.tif 000009
によって説明されるシステムの動特性を表すことに関与する。
【００３９】
全負荷、または定格風速よりも上では、発生させられる出力は、定格出力に近いが、タービンは、発電機などのタービン構成要素の設計負荷を超えないように空力出力抽出（またはＣｐ係数）を制限しまたは減少させなければならない。今回は、ロータが一定の角速度ωでスピンし、したがって、出力係数Ｃｐを減少させ得る唯一の変数は羽根ピッチ角βである。
【００４０】
発電機トルクもまた、定格トルクで一定に保持されるが、制御されてもよい。したがって、抽出され得る追加の空力出力は、羽根ピッチ角を変更することによって落とされる。羽根の前縁が風の中に向けられるときの羽根ピッチ角の増加は、迎角を減少させることによって空力トルク、したがって羽根のリフトを減少させる。ここで、従来のＰＩまたはＰＩＤ制御方策が、フィルタ処理された発電機の速度と定格発電機速度の間の発電機速度偏差に基づいて、羽根のピッチ角を修正するために使用される。場合によっては、駆動系ねじれ周波数または羽根通過周波数などのあるタービン構成要素の固有周波数で過度のコントローラのアクションを防ぐために、ノッチ・フィルタが使用される。
【００４１】
図６は、風力タービン用の標準的な集合的羽根ピッチ・コントローラについての制御図を示す。ロータ速度ωが測定され、適切にフィルタ処理を受け、６２０によって処理され、その設定値ωｒｅｆ（定格出力でのロータ速度）と比較され、これは、偏差信号を生成する。このロータ速度偏差信号は、ＰＩコントローラ６０５に供給されて羽根ピッチ作動装置６１０へ送信されるピッチ命令を計算する。風力タービン６１５は、羽根ピッチ角が制御されているとき動作し続ける。
【００４２】
タービン起動中、ＰＩコントローラ６０５は、フェザーから運転位置へ羽根を（９０度）傾斜させるように羽根ピッチ作動装置６１０へ命令を送信し、ある速度に到達するまで風にロータを加速させる。対いで、発電機が係合され、風力タービン６１５は出力の発生を開始する。
【００４３】
同様に、通常タービン停止の場合、羽根は、それらの運転位置からフェザーへ傾斜させられる。タービンが出力をゼロに低下させるのに十分減速しているときに発電機が係合解除される。
【００４４】
Ｃ．統合コントローラ
発電中、風速または風向の突然の変動が、浮体式風力タービンの場所で頻繁に生じ得る。これらの変動は、ロータ円板面積に適用されるタービンの推力の大きさおよび方向の全体に風の方向において直接影響を及ぼす。風力タービン・ハブのずっと下の支持用プラットフォームから見られると、推力は、耐えるべき転倒モーメントを表し、大きいプラットフォーム横傾斜角をもたらし得る。一時的でも、これらの高い横傾斜角は、全システムの設計寿命にとって好ましくなく、ユニットの耐用年数の間、最小化されるべきである。
【００４５】
特定の実施形態では、本発明の特徴は、常にまたは必要に応じてある制限未満でプラットフォーム横傾斜角を維持するために、風力タービンおよびバラスト・ポンプを同時に制御する統合コントローラを含む。このコントローラは、風力タービン・コントローラが浮上フレームの横傾斜角を最小化するためにバラスト・ポンプと直接やりとりするように修正されている点で、従来の風力タービン・コントローラの拡張である。本発明によってもたらされる主な利益は、同じ量の建設材料（その大部分は、鋼である）が使用される場合に、タービンのパワー出力全体を犠牲にすることなく浮上フレームの構造的設計寿命の増加となる。
【００４６】
産業の経験に基づいて、風力タービンの最大推力がハブの高さに適用されるとき、１５度までの横傾斜角が浮体式風力タービン・プラットフォームによって到達され得る。２つのコントローラが切り離される場合、本節の最初の２つの段落に説明されたように、プラットフォーム海洋システム・コントローラは、風力タービンから独立して働く。単純な信号が２つのコントローラの間で共有され得、プラットフォームに故障が生じた場合にタービン停止させるようになっている。
【００４７】
２つの制御システムが完全に切り離される場合、プラットフォームは、風速または風向の突然の変化時に、大きい横傾斜角を受けることになる。この理由は、２つの制御システムについての時定数の差の背後にある。通常、タービン・コントローラは、それが乱流による風速の素早い外乱に適合するように設計されているので、秒のスケールでとても素早く機能する。海洋システム・コントローラは、ある支柱から別の支柱へ水をポンプで繰り出すのに必要な時間のために、約１０分の時間フレームで働いている。
【００４８】
例えば、風が数分程度でカットイン風速から定格風速へ変化する場合、約１５度という極端な横傾斜角が、海洋システム・コントローラが適切なバラスト・ポンプを作動させてプラットフォームを等喫水に戻すまで、浮体式プラットフォームによって受けられ得る。この大きい横傾斜角で、タービンのパワー出力は、ロータ受風面積が減少させられるので、横傾斜角１５度の余弦だけ減少させられる。
【００４９】
したがって、プラットフォームの大きい横傾斜角は、タービンパワー出力のいくらかの損失になる。よって、海洋システム・コントローラは、タービン・コントローラから独立して使用される場合でも、大部分の時間、塔を垂直に維持するという利益を示すが、（タービン起動または停止などの）過渡時または風速もしくは風向の突然の変化時に大きい横傾斜角がまだ受けられている。
【００５０】
図３は、統合された浮体式風力タービン・コントローラ３０５を備えた浮体式風力タービン・プラットフォーム３００を示す。本発明の特定の実施形態では、風力タービン・コントローラ３０５は、２つの引き離されたコントローラによって示された問題を改善するために、プラットフォーム・ポンプ（３３０、３３５、３４０、３４５、３５０、および３５５）を直接制御する。運動センサ３６０によって得られたプラットフォーム・ピッチおよびロール角の情報は、タービン・コントローラによって直接使用されて、常にまたは必要に応じてプラットフォーム横傾斜角をある限度、約５度未満で維持することができる。
【００５１】
風力タービン・コントローラ３０５は、水が３つの支柱（３１５、３２０、および３２５）の間からポンプで繰り出されている間に、タービン３１０の推力を低いレベルで一時的に維持するために発電機トルクまたは羽根ピッチ角のいずれかを（または両方を同時に）制御する。言い換えると、転倒モーメントという結果になるタービン３１０にかかっている推力の変化は、バラスト水による復原力の変化に適合または対応する。
【００５２】
上記移行期間中（水３６０が支柱から支柱へポンプで繰り出されているとき）、タービンの推力およびパワー出力の全体は下がり得るが、プラットフォーム横傾斜角も、より小さくなり（５度未満）、これは、プラットフォーム横傾斜角が１５度だった場合よりも、実際には発電をより高く維持する。
【００５３】
プラットフォームの最大許容可能横傾斜角と発電の間には明らかにトレードオフが存在する。横傾斜角がとても小さく維持される場合、水がポンプで繰り出されている間、推力の変化はとても小さく、推力の変化後にバラストのポンプが開始された場合よりも低いパワー出力をもたらす。横傾斜角がとても大きく維持される場合、パワー出力損失は、余弦の項に由来する。言い換えると、発電が常に最大化されている、または十分に高く、一方、低周波プラットフォーム横傾斜角が低く維持され、プラットフォームの設計寿命の増加をもたらす最適点を見出すことができる（概して周期的な負荷は、大きい横傾斜角におけるロータ・ナセル組立体の重量による）。
【００５４】
しかしながら、多くの場合には、実際、本システムの主な利益は、鋼などのプラットフォームのための建設材料の量の減少であり、これは、浮体式風力タービン技術の費用対効果を改善する。
【００５５】
特定の実施では、この新規な統合コントローラは、適切なバラスト水ポンプの作動を可能にしつつ風力タービンの空力トルク（または推力）を制御するために、従来の風力タービン・コントローラの修正を伴う。
【００５６】
式（２）は、先端速度比λまたは羽根ピッチβが（または両方同時に）修正される場合に、推力および空力トルクが減少され得ることを示唆する。したがって、プラットフォーム横傾斜角を最小にするまたは減少させる空力トルクを維持するために、これらの２つの変数が、部分負荷時および全負荷時にコントローラによって変更され得る。
【００５７】
この段階では、風力タービンについての動作状態および制御領域に応じていくつかの選択肢が考えられる。プラットフォーム横傾斜角ｈは、ロールとピッチの組合せであり、２乗されたロール角およびピッチ角の合計の平方根として定義される。
【数６】
2020125755.tif 000010
【００５８】
ｉ．発電の手法
特定の実施では、第１の形態において、プラットフォーム横傾斜がある設定点を超えるときに空気力学的推力を減少させるために、発電機トルクの需要は、先端速度比λまたはロータ速度を変更するように調整され得る。次いで、適切なポンプが制御システムによって起動させられ得、トルク需要が、ポンプがオフされ正常な動作が再開できるまで、常に調整される。
【００５９】
移行期間中、発電機トルクは、傾斜計または加速度計から測定されたプラットフォーム横傾斜角に基づいて一部制御される。発電機トルクの従来の風成分は、ロータ速度の直接測定およびローパス・フィルタリングによって得られる。この方策を念頭において、タービンのトルクは、一方はプラットフォーム横傾斜により、一方は風により引き起こされる従来のロータ速度による、２つの項の合計として得られる。
【００６０】
プラットフォームが所与の設定点（例えば、５度）よりも大きい横傾斜角に到達した場合、この新しい制御ループは、システムによって呼び出される。自動的に、右ポンプがスイッチ・オンされ、一方、所望のトルクが、ロータ空力トルク（または推力）を一時的に減少させるようにわずかに異なって計算される。この制御ループは、２つの分岐を備える。
【００６１】
図７は、標準的なトルク制御ループの修正形態を備えた統合コントローラについての流れ図を示す。第１の分岐は、図５に示されるように、従来の可変速度コントローラにすでに使用された分岐である。発電機速度は、まずローパス・フィルタ処理を受けた入力として使用され、発電機トルクは、公式または参照テーブルに基づいて決定される。通常、発電機トルクは、フィルタ処理を受けたロータ速度の平方に正比例する。
【００６２】
（図４を参照して説明されるように）制御ループの第２の分岐は、プラットフォームのロール角およびピッチ角を入力信号として使用し、風に向けられたナセルの座標系におけるプラットフォームの横傾斜角を計算し、この横傾斜角をローパス・フィルタ処理し、最終的に、プラットフォーム横傾斜角偏差に基づいてＰＩＤコントローラ７０５を用いて所望のトルクの第２の成分を計算する。
【００６３】
図８は、標準的な羽根ピッチ制御ループの修正形態を備えた統合コントローラについての流れ図を示す。第２の形態では、トルクは、図６に示されるように、まだ従来のやり方で決定され、その結果、最適なロータ速度が満たされ、しかし、羽根ピッチ角は空力トルクを制御するように修正される。羽根ピッチ命令は、ＰＩＤコントローラ８０５を用いて計算された典型的なフィルタ処理を受けたロータ速度偏差成分と、ＰＩＤコントローラ８０５をやはり用いて計算されたプラットフォーム横傾斜角偏差に基づく第２の成分との合計に基づいて計算される。新しいピッチ命令は、プラットフォーム偏差がある横傾斜角（例えば、５度）を超える場合に限り、これら２つの成分の合計である。やはりこの場合には、コントローラは、一方の分岐がフィルタ処理を受けたロータ速度偏差に基づいた成分を取扱い、他方の分岐がフィルタ処理を受けたプラットフォーム横傾斜角偏差に基づいた他方の成分を処理する、２つの分岐を有する制御ループを示す。
【００６４】
特定の実施では、これら２つの制御形態の組合せが、部分負荷および全負荷におけるタービン動作の両領域について与えられる。両領域における発電機トルク８１０と羽根ピッチ角との両方の修正形態は、制御領域に関わらず制御システム内で柔軟性を増し加える。ある種のタービンについては、羽根ピッチ角が定格風速未満に制御されること、および発電機トルクが定格風速より上で制御されることを見ることは、すでに変則的なものではない。
【００６５】
したがって、同じ原理で、第１の形態における発電機トルク・コントローラ、および第２の形態における羽根ピッチ・コントローラは、水が支柱から支柱へ移されている間に空力トルクを一時的に制御するように組み合せられてもよい。両方策の組合せは、この統合コントローラの性能全体を改善する。
【００６６】
ｉｉ．タービンの穏やかな起動および停止についての手法
穏やかな起動および停止の手順は、それらがタービンおよび浮上フレームについての強い疲労寿命の排水管であり得るので最終的に望ましい。特定の実施形態では、本発明の特徴は、動作において説明されたものと同じ原理で起動および停止する場合に使用されるコントローラにも関する。
【００６７】
起動時の場合には、羽根ピッチは、バラスト水が支柱から支柱へ移動されるのと同じ速度でフェザーからピッチへ移るように制御され、その結果、プラットフォームの横傾斜角は、この手順の間、常に低いままである。停止の場合には、羽根は、タービンがストップされるまで、バラスト水がプラットフォームの等喫水を維持することを可能にしつつ、ピッチからフェザーへ移るように制御される。
【００６８】
どちらの場合も、フィルタ処理を受けたプラットフォーム横傾斜角偏差は、羽根ピッチを常に計算するために制御ループ内の余分な分岐への入力として使用され得る。結果として、羽根ピッチは、従来のコントローラの場合におけるよりも増減がずっと遅くなる。同様に、発電機トルクの立ち上がり時間または立下り時間（ｒａｍｐ−ｕｐ  ｏｒ  ｒａｍｐ−ｄｏｗｎ  ｔｉｍｅ）は、起動中および停止中に常にまたは必要に応じてプラットフォーム横傾斜角を最小にするまたは減少させるために、必要なバラスト時間に適合するように増加させられてもよい。やはり、同じ意図した結果をもたらすために、羽根ピッチおよびトルクの制御の組合せが同時に使用されてもよい。
【００６９】
Ｄ．統合コントローラの他のバージョン
ｉ．単一の浮体式風力タービン：予備補償について
別の形態では、風力タービン・システム・コントローラは、タービンの間近に迫っている起動または停止を作動させる風速または風向の変化を予想し、任意のタービンの動作が実行される前に支柱から支柱へ水を事前移送させることができる。例えば、タービンの停止の場合、タービンがまだスピンしている最中に、プラットフォームは事前に傾斜させられ、その結果、水バラスト移送の半分が前もってなされる。次いで、タービンは停止させられ、バラスト水はプラットフォームが等喫水となるまで支柱間で移送され続ける。このバラスト水予備補償方式は、最大プラットフォーム横傾斜角を半分にする。
【００７０】
その場合には、コントローラは、２つの余分な入力信号、すなわち、平均の風速および風向の推定値を使用することができる。予備補償アルゴリズムは、異なる支柱中のバラスト水の量を事前調整するように適用される。その目的のために、風速計などの計器、またはＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ（光検出と測距））もしくは（Ｌａｓｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ（レーザ画像検出と測距））センサが設置されてもよい。
【００７１】
この戦略は、２つの可能性をもたらし、すなわち、それは、以前の節に説明された第１の統合コントローラを改良する補足的手法（より多くの情報が風速測定から到来する）であり得、またはそれは、既存の風力タービン制御方式（可変トルクおよびピッチ・コントローラ）との結合が解除されたずっと単純な統合コントローラであり得、したがって、ずっと簡単な方式で実施され得る。
【００７２】
この制御戦略は、風力タービンが風速および風向のかなり大きい変化を検出したときに、発電にも同様に用いられてもよい。バラスト水は、プラットフォーム支柱内で事前調整され得、それによって任意の状況中でプラットフォームによって知られる最大横傾斜角は、２つの要因によって減少させられる。常にまたは必要に応じて、異なる支柱内の水の量は、タービンの推力およびその適用される方向に基づいて、したがって風速および風向に基づいて決定され得る。この情報に基づいて、参照テーブルが得られ得、風力タービン・コントローラは、必要に応じて、例えば、測定された横傾斜角が所与の基準横傾斜角（やはり約５度）を超えるごとに、プラットフォームのバラスト水を事前調整するためにそのテーブルに従う。
【００７３】
ｉｉ．浮体式風力タービン・ファームについて
図９は、バラスト水予備補償を可能にする風センサを備えたファーム・レイアウトの一例を示す。浮体式風力タービン９０５のファームの場合には、以前に説明された統合された制御戦略が実施され得、外部入力信号も、制御方式全体を改良するために使用され得る。実際は、風速および風向測定センサは、風速または風向の突然の変化を予測するために、ファームの周囲に異なる方向に数マイル離れて設置され得る。浮体式風力タービン・ファームは、現場で風速および風向の変化を計測するために、異なる方位にＬＩＤＡＲなどのいくつかの風測定センサ９１０が装着されている。ファーム内の全部の浮体式風力タービンの風力タービン・コントローラは、風がこの風速または風向でファームに到着する前に各浮上フレームの支柱内のバラスト水の量を事前調整するために、これらの測定値を入力信号として直接使用することができる。
【００７４】
その上、ファーム環境内の風力タービン・コントローラは、プラットフォームの横傾斜角を最小化するために、標準的なデータ・ネットワークを通じて互いに通信することができる。所与の時間で、風速または風向が変化した後に横傾斜角の変化を受ける最初の浮体式風力タービンであるファーム内で最も風上の浮体式風力タービンは、他のより風下の浮体式風力タービンと新しい適切なバラスト水の構成を共有することができる。次いで、ファーム内の他の浮体式風力タービンは、データ・ネットワーク上で情報を共有することによって、風速および風向の何らかの変化を予想することができる。「先頭の」浮体式風力タービンは、ファーム全体についての適切なバラスト水の構成を決定する。この「先頭の」浮体式風力タービンは、ファーム内のその位置および近隣のセンサによって与えられる測定された風速および風向に基づいてコントローラによって自動的に決定される。浮体式風力タービンのファームは、沖合いのサブステーション９１５に接続され、沖合いのサブステーション９１５は、電気ケーブル９２０を介して岸のサブステーション９１５に最終的に接続される。
【００７５】
図１０は、主題技術のいくつかの実施が実装される例示的な電子システム１０００を概念的に示す。電子システム１０００は、コンピュータ、電話、ＰＤＡ、または任意の他の種類の電子装置であり得る。そのような電子システムは、様々なタイプのコンピュータ可読媒体、および様々な他のタイプのコンピュータ可読媒体のためのインターフェイスを備える。電子システム１０００は、バス１００８と、処理ユニット１０１２と、システム・メモリ１００４と、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１０１０と、常設の記憶装置１００２と、入力装置インターフェイス１０１４と、出力装置インターフェイス１００６と、ネットワーク・インターフェイス１０１６とを備える。
【００７６】
バス１００８は、電子システム１０００の多数の内部装置を通信可能に接続する全てのシステム・バス、周辺機器用バス、およびチップセット・バスを集合的に表す。例えば、バス１００８は、処理ユニット１０１２を、ＲＯＭ１０１０、システム・メモリ１００４、および常設の記憶装置１００２と通信可能に接続する。
【００７７】
本開示のプロセスを実行するために、これらの様々なメモリ・ユニットから、処理ユニット１０１２は、実行すべき指令および処理すべきデータを取り出す。処理ユニットは、様々な実施における単一のプロセッサ、またはマルチコア・プロセッサであり得る。
【００７８】
ＲＯＭ１０１０は、処理ユニット１０１２および電子システムの他のモジュールによって必要とされる静的データおよび指令を記憶する。他方で、常設の記憶装置１００２は、リード／ライト・メモリ装置である。この装置は、電子システム１０００がオフのときでも指令およびデータを記憶する不揮発性メモリ・ユニットである。本開示のいくつかの実施は、常設の記憶装置１００２として（磁気ディスクまたは光ディスク、およびその対応するディスク・ドライブなどの）大容量記憶装置を使用する。
【００７９】
他の実施は、常設の記憶装置１００２として（フロッピー・ディスク（登録商標）、フラッシュ・ドライブ、およびその対応するディスク・ドライブなどの）取外し可能記憶装置を使用する。常設の記憶装置１００２のように、システム・メモリ１００４は、リード／ライト・メモリ装置である。しかしながら、記憶装置１００２とは異なり、システム・メモリ１００４は、ランダム・アクセス・メモリなどの揮発性リード／ライト・メモリである。システム・メモリ１００４は、プロセッサが実行時に必要とする指令およびデータの一部を記憶する。いくつかの実施では、本開示のプロセスは、システム・メモリ１００４、常設の記憶装置１００２、および／またはＲＯＭ１０１０に記憶される。例えば、様々なメモリ・ユニットは、いくつかの実施による浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御する指令を含む。これらの様々なメモリ・ユニットから、処理ユニット１０１２は、いくつかの実施のプロセスを実行するために、実行すべき指令および処理すべきデータを取り出す。
【００８０】
バス１００８も、入力装置インターフェイス１０１４および出力装置インターフェイス１００６に接続する。入力装置インターフェイス１０１４は、ユーザが情報を通信し、電子システムへの命令を選択することを可能にする。入力装置インターフェイス１０１４と共に使用される入力装置は、例えば、英数字キーボード、およびポインティング・デバイス（「カーソル制御装置」とも呼ばれる）を含む。出力装置インターフェイス１００６は、例えば、電子システム１０００により生成された画像の表示を可能にする。出力装置インターフェイス１００６と共に使用される出力装置は、例えば、プリンタ、およびブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置を含む。いくつかの実施は、入力装置と出力装置の両方として機能するタッチスクリーンなどの装置を含む。
【００８１】
最後に、図１０に示されるように、バス１００８は、ネットワーク・インターフェイス１０１６を介して電子システム１０００をネットワーク（図示せず）にやはり結合する。このやり方では、コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク、広域ネットワーク、またはイントラネットなどのコンピュータからなるネットワーク、あるいはインターネットなどのネットワークからなるネットワークの一部であり得る。電子システム１０００のいずれかの構成要素または全部の構成要素は、本開示と併用され得る。
【００８２】
上記の特徴および用途の多くは、コンピュータ可読記憶媒体（コンピュータ可読媒体とも呼ばれる）に記録された指令のセットとして特定されるソフトウェアのプロセスとして実施される。これらの指令が、１つまたは複数の処理ユニット（例えば、１つまたは複数のプロセッサ、プロセッサのコア、または他の処理ユニットによって実行されたとき、これらの指令は、処理ユニットに、この指令に示された動作を実行させる。コンピュータ可読媒体の例は、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュ・ドライブ、ＲＡＭチップ、ハード・ドライブ、ＥＰＲＯＭなどを含むが、それらに限定するものではない。コンピュータ可読媒体は、無線でまたは有線接続を介して渡す搬送波および電子信号を含まない。
【００８３】
本明細書では、用語「ソフトウェア」は、リード・オンリ・メモリに存在するファームウェア、またはプロセッサによる処理のためにメモリに読まれ得る磁気記憶装置に記憶されたアプリケーションを含むことが意図される。また、いくつかの実施では、本開示の複数のソフトウェア態様は、本開示の残りの特異なソフトウェア態様のままでありつつ、より大きいプログラム下位部分として実施され得る。いくつかの実施では、複数のソフトウェアの態様が、別個のプログラムとしてやはり実施され得る。最後に、ここに記載されたソフトウェア態様を共に実施する複数の別個のプログラムの任意の組合せは、本開示の範囲内である。いくつかの実施では、ソフトウェア・プログラムは、１つまたは複数の電子システムで動作するようにインストールされるとき、ソフトウェア・プログラムの動作を実行および実施する１つまたは複数の特定の機械の実施を規定する。
【００８４】
（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェア・アプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られている）コンピュータ・プログラムは、コンパイラ型またはインタプリッタ型言語、宣言型言語または手続き型言語を含む任意の形態のプログラム言語で記述され得、それは、スタンドアロン・プログラムとして、あるいはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、オブジェクト、またはコンピュータ環境における使用に適した他のユニットとして含む任意の形態で実施され得る。コンピュータ・プログラムは、ファイル・システムのファイルに対応してもよいが、対応する必要はない。プログラムは、他のプログラムまたはデータ（例えば、マークアップ言語の文書に記憶された１つまたは複数のスクリプト）を保持するファイルの一部、問題になっているプログラムに専用の単一のファイル、または複数のコーディネート・ファイル（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ  ｆｉｌｅ）（例えば、１つまたは複数のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を記憶する各ファイル）に記憶され得る。コンピュータ・プログラムは、一か所に設置され、または複数箇所にわたって分散され、および通信ネットワークによって相互接続される１つのコンピュータまたは複数のコンピュータ上で実行されるように展開され得る。
【００８５】
上述されたこれらの機能は、コンピュータのソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアにおいてデジタル電子回路の中で実施され得る。この技法は、１つまたは複数のコンピュータ・プログラム製品を用いて実施され得る。プログラム可能なプロセッサおよびコンピュータは、携帯機器に含まれてもよく、または携帯機器として実装されてもよい。プロセスおよび論理の流れは、１つまたは複数のプログラム可能なプロセッサによっておよび１つまたは複数のプログラム可能な論理回路によって実行され得る。汎用計算装置および専用計算装置、ならびに記憶装置は、通信ネットワークを通じて相互接続され得る。
【００８６】
いくつかの実施は、機械可読媒体またはコンピュータ可読媒体（代替として、コンピュータ可読記憶装置媒体、機械可読媒体、または機械可読記憶装置媒体とも呼ばれる）にコンピュータ・プログラム指令を記憶するマイクロプロセッサ、記憶装置、およびメモリなどの電子部品を備える。そのようなコンピュータ可読媒体のいくつかの例は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、読み出し専用コンパクト・ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）、記録可能コンパクト・ディスク（ＣＤ−Ｒ）、書き換え可能コンパクト・ディスク（ＣＤ−ＲＷ）、読み出し専用デジタル多用途ディスク（例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭ、２層ＤＶＤ−ＲＯＭ）、様々な記録可能／書き換え可能ＤＶＤ（例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなど）、フラッシュ・メモリ（例えば、ＳＤカード、ｍｉｎｉ−ＳＤカード、ｍｉｃｒｏ−ＳＤカードなど）、磁気ハード・ドライブおよび／またはソリッド・ステート・ハード・ドライブ、読み出し専用および記録可能Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）ディスク、ウルトラ・デンシティー・オプティカル・ディスク、任意の他の光または磁気媒体、およびフロッピー・ディスク（登録商標）を含む。コンピュータ可読媒体は、少なくとも１つの処理ユニットによって実行可能であるコンピュータ・プログラムを記憶することができ、様々な動作を実行するための指令のセットを含む。コンピュータ・プログラムまたはコンピュータ・コードの例は、コンパイラによって作製されるような機械語、およびインタープリタを用いてコンピュータ、電子部品、またはマイクロプロセッサによって実行されるより高水準のコードを含むファイルを含む。
【００８７】
上記の説明は、ソフトウェアを実行するマイクロプロセッサまたはマルチコア・プロセッサを主に言及するが、いくつかの実施は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールド・プログラム可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの１つまたは複数の集積回路によって実行される。いくつかの実施では、そのような集積回路は、回路自体に記憶される指令を実行する。
【００８８】
本明細書および本出願のいずれかの請求項に使用されるように、用語「コンピュータ」、「サーバ」、「プロセッサ」、および「メモリ」は、電子装置または他の技術的装置をすべて指す。これらの用語は、人々または人々の集団を除外する。明確化のために、用語表示または表示することは、電子装置に表示することを意味する。本明細書および本出願のいずれかの請求項に使用されるとき、用語「コンピュータ可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」は、コンピュータによって読める形で情報を記憶する有形の物理的物体に完全に限定される。これらの用語は、いかなる無線信号、有線ダウンロード信号、および任意の他の一時性の信号も除外する。
【００８９】
ユーザとのやり取りを行うために、本明細書に記載された主題の実施は、ユーザに情報を表示するための表示装置、例えば、ＣＲＴ（ブラウン管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタと、キーボードと、ポインティング・デバイス、例えば、マウスまたはトラックボールとを有するコンピュータ上で実施され得、それによってユーザは、コンピュータに入力を与えることができる。他の種類の装置が、同様にユーザとやり取りするために使用されてもよく、例えば、ユーザに与えられるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックであってもよく、ユーザからの入力は、音響入力、音声入力、または触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。加えて、コンピュータは、ユーザによって使用されている装置へ文書を送信するとともにこの装置から文書を受信することによって、例えば、ウェブ・ブラウザから受信した要求に応えてユーザのクライアント装置上のウェブ・ブラウザへウェブ・ページを送信することによって、ユーザとやり取りすることができる。
【００９０】
本明細書に記載された主題の実施形態は、バック・エンド構成要素を例えばデータ・サーバとして含む、またはミドルウェア構成要素、例えばアプリケーション・サーバを含む、またはフロント・エンド構成要素、例えばユーザが本明細書に記載された主題の実施のやり取りをすることができるグラフィカル・ユーザ・インターフェイスもしくはウェブ・ブラウザを有するクライアント・コンピュータを含む、あるいは１つまたは複数のそのようなバック・エンド構成要素、ミドルウェア構成要素、またはフロント・エンド構成要素の任意の組合せを含む計算システムにおいて実施され得る。このシステムの構成要素は、デジタル・データ通信の任意の形態または媒体、例えば、通信ネットワークによって相互接続され得る。通信ネットワークの例は、ローカル・エリア・ネットワークおよび広域ネットワーク、相互接続ネットワーク（例えば、インターネット）、およびピアツーピア・ネットワーク（例えば、アドホック・ピアツーピア・ネットワーク）を含む。
【００９１】
計算システムは、クライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは、一般に互いから遠く離れており、典型的には通信ネットワークを通じてやり取りする。クライアントとサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行するとともにクライアント・サーバの相互関係を有するコンピュータ・プログラムによって生じる。いくつかの実施形態では、サーバは、（例えば、クライアント装置とやり取りするユーザへデータを表示し、クライアント装置とやり取りするユーザからユーザ入力を受信するために）クライアント装置へデータ（例えば、ＨＴＭＬページ）を伝送する。クライアント装置で生成されたデータ（例えば、ユーザのやり取りの結果）は、サーバでクライアント装置から受信され得る。
【００９２】
開示されたプロセスのステップの任意の特定の順序または階層は手法の例示であることが理解される。設計の好みに基づいて、このプロセスにおけるステップの特定の順序または階層は並べ変えられてもよく、または例示したステップ全部が実行されることが理解される。ステップの一部は、同時に実行されてもよい。例えば、ある状況では、マルチタスク処理および並列処理は、有利であり得る。さらに、上述された実施形態における様々なシステム構成要素の分離が、そのような分離が全ての実施形態で必要とされると理解されるべきではなく、説明されたプログラム構成要素およびシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に共に組み込まれ、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。
【００９３】
先の説明は、本明細書に記載された様々な態様を当業者が実施することが可能であるように与えられている。これらの態様の様々な修正形態は、当業者には容易に明らかであろうし、本明細書中に定められた一般的原理は、他の態様に適用されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本明細書中に示された態様に限定されることが意図されるものではなく、特許請求の範囲の文言に一致する全範囲に与えられるべきであり、単数形の要素の言及は、特段にその記述がない限り、「唯一」を意味することが意図されるものではなく、むしろ「１つまたは複数の」を意味するものである。別段に特に記述がされていない限り、用語「いくつかの」は、１つまたは複数を指す。男性形（例えば、ｈｉｓ）の代名詞は、女性形および中性の性別（例えば、ｈｅｒおよびｉｔｓ）を含み、逆もまた同様である。もしあれば、表題および副題は便宜のためにのみ使用され、本開示を限定しない。
【００９４】
「態様」などの語句は、そのような態様が主題技術に不可欠である、またはそのような態様が主題技術の全ての構成に当てはまることを意味しない。一態様に関連した開示は、全ての構成、または１つまたは複数の構成に当てはまり得る。一態様などの語句は、１つまたは複数の態様を指すことができ、逆もまた同様である。「構成」などの語句は、そのような構成が主題技術に不可欠である、またはそのような構成が主題技術の全ての構成に当てはまることを意味しない。構成に関連した開示は、全ての構成、または１つまたは複数の構成に当てはまり得る。構成などの語句は、１つまたは複数の構成を指すことができ、逆もまた同様である。
【００９５】
開示された主題は、発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを備え、少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有する浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御する機械により実施される方法に関する。浮体式風力タービンの定義された座標系において測定された位置データは、プロセッサで受信される。浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角は、位置データに基づいて決定される。第１の信号は、決定された横傾斜角に基づいて一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するためにプロセッサから送信される。第２の信号は、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配するためにプロセッサから送信される。バラストを分配するための第２の信号は、決定された横傾斜角、および一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための第１の信号に基づいている。
【００９６】
いくつかの実施形態では、浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための第１の信号は、決定された横傾斜角が予め定められた角度閾値を上回るときに送信される。いくつかの実施形態では、風速および風向のデータも受信されてもよく、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための第１の信号の送信は、受信された風速および風向のデータにさらに基づいている。
【００９７】
いくつかの実施形態では、風速および風向のデータが予め定められた風閾値を上回る風速を示すとき、第１の信号は、浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するため送信される。この第１の信号は、第１の予め定められた風閾値で一組のタービン羽根の羽根ピッチを調整するためのものであるとともに、第２の予め定められた風閾値で発電機のトルクを調整するためのものであり、ただし、第１の予め定められた風閾値は、第２の予め定められた風閾値よりも低い。
【００９８】
いくつかの実施形態では、浮体式風力タービンの向きに関連した位置データは、リアルタイムで連続的に受信され、浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角の決定は、ローパス・フィルタを連続的に受信された位置データに適用して位置データ内の高周波の外乱を相殺することを含む。
【００９９】
いくつかの実施形態では、浮体式風力タービンの向きに関連した位置データは、浮体式風力タービンのロール角およびピッチ角を含み、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配するための第２の信号は、安定用支柱のうちの１つの内部容積から他の安定用支柱のうちの少なくとも１つの内部容積へのバラストの移送を指示することができる。バラストの移送は、浮体式風力タービンのロール角およびピッチ角を相殺して、決定された横傾斜角を減少させる。
【０１００】
開示された主題は、内部に記憶された指令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体にも関する。この指令は、浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するためのものである。風力タービン・プラットフォームは、発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、塔がしっかり固定されている少なくとも３つの安定用支柱とを備える。少なくとも３つの安定用支柱の各々は、バラストを収容するための内部容積を有する。この指令は、システムによって実行されたときに、浮体式風力タービン定義された座標系におけるロール角およびピッチ角のデータを受信することを含む動作をシステムに実行させる。一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つは、浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように、受信されたロール角およびピッチ角のデータに基づいて調整される。バラストは、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つの調整、ならびに受信されたロール角およびピッチ角のデータに基づいて、少なくとも３つの安定用支柱の間で分配される。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体は、風速および風向のデータを受信するための指令、および一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための指令をさらに備え、バラストの分配は、受信された風速および風向のデータにさらに基づいている。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配するための指令は、バラストの最適な配分を決定するために参照テーブルに基づいて予備補償アルゴリズムを利用するための指令をさらに含む。予備補償アルゴリズムは、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つならびにロール角およびピッチ角のデータを入力データとして受信する。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体は、受信されたロール角およびピッチ角のデータに基づいて浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角を決定するための指令をさらに含んでおり、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配するための指令は、決定された横傾斜角を相殺するためのものである。一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための指令は、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配することで横傾斜角を減少させるときに、浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを増加させる。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための指令は、受信された風速および風向のデータが横傾斜角の増加を引き起こすように計算されるとき、浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを減少させる。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するために一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための指令は、一組のタービン羽根が回転する速度にさらに基づいている。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための指令は、起動および停止の手順中に浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するために、バラストが少なくとも３つの安定用支柱の間で分配されている間に一組のタービン羽根のピッチを漸次に調整するための指令を含む。一組のタービン羽根のピッチの漸次の調整は、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配することによって比例的に相殺される。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配するための指令は、受信された風速および風向のデータに基づいて風速または風向の変化を予想することをさらに含む。少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配することは風速または風向の予想される変化にさらに基づいており、バラストの分配は、風速または風向の予想される変化がタービンの間近に迫っている起動または停止の手順を作動させるとき、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つの調整前に一部完了される。
【０１０８】
主題技術の様々な態様によれば、いくつかの浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するシステムであって、いくつかの風力タービン・プラットフォームの各々が、発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを備え、少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有しているシステムが提供される。このシステムは、１つまたは複数のプロセッサと、機械可読媒体とを備える。機械可読媒体は、このシステムによって実行されたときに、風速および風向のデータを、いくつかの浮体式風力タービンのプラットフォームのひとつで受信することを含む動作をシステムに実行させる内部に記憶された指令を含む。一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つは、浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように、複数の浮体式風力タービンのプラットフォームごとに調整される。この調整は、受信された風速および風向のデータに基づいている。バラストは、いくつかのタービン・プラットフォームごとに、少なくとも３つの安定用支柱の間で分配される。この分配は、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つの調整、および受信された風速および風向のデータに基づいている。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、機械可読媒体は、複数の浮体式風力タービンのプラットフォームから先頭の風力タービン・プラットフォームを特定するために指令をさらに備え、ここで、先頭の風力タービン・プラットフォームは、複数の浮体式風力タービンのプラットフォームのうちの最も風上の位置における風力タービン・プラットフォームである。複数の浮体式風力タービンのプラットフォームの１つで風速および風向のデータを受信するための指令は、先頭の風力タービン・プラットフォームから風速および風向のデータを受信するための指令を備えることができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、複数の浮体式風力タービンのプラットフォームごとに、一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび発電機のトルクの少なくとも１つを調整するための指令は、第１の予め定められた風閾値で一組のタービン羽根の羽根ピッチを調整するための指令と、第２の予め定められた風閾値で発電機のトルクを調整するための指令とを含み、ただし、第１の予め定められた風閾値は、第２の予め定められた風閾値よりも低い。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、複数の浮体式風力タービンのプラットフォームごとに、少なくとも３つの安定用支柱の間でバラストを分配するための指令は、安定用支柱のうちの１つの内部容積から他の安定用支柱のうちの少なくとも１つの内部容積へのバラストの移送を指示するための命令を含む。
【図１】
2020125755.tif 000011
【図２ａ】
2020125755.tif 000012
【図２ｂ】
2020125755.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020125755.tif 000019
【図９】
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【図１０】
2020125755.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月20日(2020.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを備え、前記少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有する、浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御する方法であって、
前記浮体式風力タービンの定義された座標系におけるロール角およびピッチ角のデータを受信することと、
前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように、前記受信されたロール角およびピッチ角のデータに基づいて、前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つを調整することと、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの前記調整、並びに、前記ロール角およびピッチ角のデータに基づいて分配することと、
を備える方法。
【請求項２】
風速および風向のデータを受信することをさらに備え、
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つの調整、並びに、前記バラストの前記分配の調整は、前記受信された風速および風向のデータにさらに基づくものである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角を、前記受信されたロール角およびピッチ角に基づいて決定することをさらに備え、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することは、前記決定された横傾斜角を相殺するためのものである、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整することは、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することが前記横傾斜角を減少させるときに、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを増加させる、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整することは、前記受信された風速および風向のデータが横傾斜角の増加を引き起こすように計算されるとき、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを減少させる、
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを変更するように、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの少なくとも１つを調整することは、前記一組のタービン羽根が回転する速度にさらに基づいている、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整することは、起動および停止の手順中に前記浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するために、バラストが前記少なくとも３つの安定用支柱の間で分配されている間に前記一組のタービン羽根のピッチを漸次に調整することを備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記一組のタービン羽根の前記ピッチの漸次の調整は、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することによって比例的に相殺される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することは、前記受信された風速および風向のデータに基づいて風速または風向の変化を予想することをさらに備え、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することは、前記風速または風向の予想される変化にさらに基づいており、
前記バラストの前記分配は、前記風速または風向の予想される変化がタービンの間近に迫っている起動または停止の手順を作動させるとき、前記一組の前記タービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの調整前に部分的に完了される、
請求項２に記載の方法。  
【請求項１０】
発電機と、塔の上に取り付けられたタービン・ナセル内部のシャフトに接続された一組のタービン羽根と、前記塔が取り付けられている少なくとも３つの安定用支柱とを備え、前記少なくとも３つの安定用支柱の各々がバラストを収容するための内部容積を有する、浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するシステムであって、
１つまたは複数のプロセッサと、
内部に記憶された指令を備える機械可読媒体と、
を備え、前記指令は、前記プロセッサにより実行されたときに、前記システムに、
前記浮体式風力タービンの定義された座標系におけるロール角およびピッチ角のデータを受信することと、
前記浮体式風力タービンのプラットフォームの空力トルクを変更するように、前記受信されたロール角およびピッチ角のデータに基づいて、前記一組のタービン羽根の羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つを調整することと、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの前記調整、並びに、前記ロール角およびピッチ角のデータに基づいて分配することと、
を備える動作を実行させるシステム。
【請求項１１】
前記動作は、風速および風向のデータを受信することをさらに備え、
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機のトルクの少なくとも１つの調整、並びに、前記バラストの前記分配の調整は、前記受信された風速および風向のデータにさらに基づくものである、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記動作は、前記浮体式風力タービンのプラットフォームに関する横傾斜角を、前記受信されたロール角およびピッチ角に基づいて決定することをさらに備え、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することは、前記決定された横傾斜角を相殺するためのものである、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整することは、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することが前記横傾斜角を減少させるときに、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを増加させる、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整することは、前記受信された風速および風向のデータが横傾斜角の増加を引き起こすように計算されるとき、前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを減少させる、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記浮体式風力タービンのプラットフォームの前記空力トルクを変更するように、前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの少なくとも１つを調整することは、前記一組のタービン羽根が回転する速度にさらに基づいている、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記一組のタービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つを調整することは、起動および停止の手順中に前記浮体式風力タービンのプラットフォームの傾斜を制御するために、バラストが前記少なくとも３つの安定用支柱の間で分配されている間に前記一組のタービン羽根のピッチを漸次に調整することを備える、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記一組のタービン羽根の前記ピッチの漸次の調整は、前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することによって比例的に相殺される、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することは、前記受信された風速および風向のデータに基づいて風速または風向の変化を予想することをさらに備え、
前記少なくとも３つの安定用支柱の間で前記バラストを分配することは、前記風速または風向の予想される変化にさらに基づいており、
前記バラストの前記分配は、前記風速または風向の予想される変化がタービンの間近に迫っている起動または停止の手順を作動させるとき、前記一組の前記タービン羽根の前記羽根ピッチおよび前記発電機の前記トルクの前記少なくとも１つの調整前に部分的に完了される、
請求項１１に記載のシステム。  
【外国語明細書】
2020125755000001.pdf