(57)【要約】【課題】風力発電装置の回転角検出センサの信頼性を向上すること。【解決手段】風力発電装置１は、所定の回転部１６，１９の回転角度を検出して出力する回転角検出センサ１７，１８と、所定の回転部の回転角度が予め定められた所定の角度に到達した場合に、回転角度が所定の角度に達したことを示す判定用信号を出力する判定用スイッチ２１１と、回転角検出センサからの検出信号と判定用スイッチからの判定用信号とを比較することにより、回転角検出センサの信頼性に関する所定の処理２０２〜２０４を実行する制御部２０と、を備える。【選択図】図１
2019203392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置であって、
所定の回転部の回転角度を検出して出力する回転角検出センサと、
前記所定の回転部の回転角度が予め定められた所定の角度に到達した場合に、前記回転角度が前記所定の角度に達したことを示す判定用信号を出力する判定用スイッチと、
前記回転角検出センサからの検出信号と前記判定用スイッチからの判定用信号とを比較することにより、前記回転角検出センサの信頼性に関する所定の処理を実行する制御部と、
を備える風力発電装置。
【請求項２】
前記回転角検出センサは複数設けられており、
前記制御部は、前記所定の処理として、
前記各回転角検出センサが正常であるか判定する第１処理と、
前記各回転角検出センサのうちいずれの回転角検出センサを主の回転角検出センサとして選択するか判定する第２処理と、
前記各回転角検出センサの検出信号を補正する第３処理と、
のうち少なくともいずれか一つを実行する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定の処理として、前記判定用スイッチが判定用信号を出力したときに前記回転角検出センサが検出した信号の示す回転角度と前記所定の角度とを比較し、前記回転角度と前記所定の角度との偏差に基づいて、前記回転角検出センサが正常であるか判定する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記回転角検出センサは複数設けられており、
前記制御部は、前記所定の処理として、前記判定用スイッチが判定用信号を出力したときに前記各回転角検出センサが検出した信号の示す回転角度と前記所定の角度とをそれぞれ比較し、前記各回転角検出センサのうち、前記回転角度と前記所定の角度との偏差の小さい方の回転角検出センサを、主の回転角検出センサとして選択する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記所定の処理として、前記判定用スイッチが判定用信号を出力したときに前記回転角検出センサが検出した信号の示す回転角度と前記所定の角度とを比較し、前記回転角度と前記所定の角度との偏差に基づいて、前記回転角検出センサの検出信号を補正する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記回転角検出センサは複数設けられており、
前記制御部は、前記所定の処理として、
前記各回転角検出センサが正常であるか判定する第１処理と、
前記各回転角検出センサのうちいずれの回転角検出センサを主の回転角検出センサとして選択するか判定する第２処理と、
前記各回転角検出センサの検出信号を補正する第３処理と
を実施することができ、
前記第１処理では、前記判定用スイッチが判定用信号を出力したときに前記各回転角検出センサが検出した信号の示す回転角度と前記所定の角度とをそれぞれ比較し、前記各回転角度と前記所定の角度との偏差に基づいて、前記各回転角検出センサが正常であるか判定し、
前記第２処理では、前記判定用スイッチが判定用信号を出力したときに前記各回転角検出センサが検出した信号の示す回転角度と前記所定の角度とをそれぞれ比較し、前記各回転角検出センサのうち、前記回転角度と前記所定の角度との偏差の小さい方の回転角検出センサを、主の回転角検出センサとして選択し、
前記第３処理では、前記判定用スイッチが判定用信号を出力したときに前記回転角検出センサが検出した信号の示す回転角度と前記所定の角度とを比較し、前記回転角度と前記所定の角度との偏差に基づいて、前記回転角検出センサの検出信号を補正する、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記所定の回転部は、支持部上端でナセルの回動を支持するヨー軸受部であり、
前記回転角検出センサは、前記ナセルのヨー角を検出するヨー角センサである、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記所定の回転部は、風車翼をハブの側面に回動可能に支持する翼軸受部であり、
前記回転角検出センサは、前記風車翼のピッチ角を検出するピッチ角センサである、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の風力発電装置。
【請求項９】
前記回転角検出センサと前記判定用スイッチとはユニット化されている、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項１０】
前記判定用スイッチは、所定の頻度で判定用信号を出力するように所定の範囲に設けられる、
請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項１１】
風力発電装置の制御方法であって、
前記風力発電装置は、
所定の回転部の回転角度を検出して出力する回転角検出センサと、
前記所定の回転部の回転角度が予め定められた所定の角度に到達した場合に、前記回転角度が前記所定の角度に達したことを示す判定用信号を出力する判定用スイッチと、
前記回転角検出センサおよび前記判定用スイッチからの信号が入力される制御部とを備えており、
前記制御部は、
前記判定用スイッチから判定用信号が入力された場合における前記回転角検出センサの検出信号の示す回転角度を確認し、
前記回転角度と前記所定の角度との偏差を算出し、
前記算出された偏差に基づいて前記回転角検出センサの信頼性に関する所定の処理を実行する、
風力発電装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーを利用した再生可能エネルギー（太陽光発電・風力発電・波力発電など）の導入数が増加している。その中でも風力発電は、経済性、効率性および環境性に優れている再生可能エネルギーの１つとして挙げられ、導入量が増加している。
【０００３】
風力発電は、一般的に風況のよい平地、丘陵地、海岸付近、洋上に建設される。風エネルギーを効率良く電気エネルギー等へ変換するためには、設計どおりに風車翼のピッチ角およびヨー角に制御する必要がある。また、風車の設計寿命は、一般的に２０年〜３０年と言われているが、風車は厳しい環境に置かれるため、風車に設置されるセンサの期待寿命は風車の設計寿命を下回っていることが多い。そのため、風車のライフサイクルの中で、センサを１回もしくは複数回交換する必要がある。したがって、センサを保守するために、センサの状態を効率的に監視できることが望ましい。
【０００４】
特許文献１では、風車が規定値以上に旋回するのを防止するために、ヨー旋回が風車出力に与える影響を低減しながら、ナセルのヨー角が過大になることを防止するための運転制御方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１５５６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、得られたヨー角に基づき運転制御を実施しているが、ヨー角を検出するセンサの出力値の確からしさが考慮されていない。したがって、センサの経年劣化等により、ヨー角検出信号の計測誤差が増大するおそれがある。
【０００７】
一方、風力発電装置では、風車翼のピッチ角を制御している。風力発電装置では、運転時はファイン方向に、停止時はフェザー方向に、ピッチ角を制御している。ピッチ角を検出するピッチ角センサについてもヨー角センサ同様に、経年劣化等によりピッチ信号の計測誤差が増大するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、回転角検出センサの信頼性を向上できるようにした風力発電装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、本発明に従う風力発電装置は、所定の回転部の回転角度を検出して出力する回転角検出センサと、所定の回転部の回転角度が予め定められた所定の角度に到達した場合に、回転角度が所定の角度に達したことを示す判定用信号を出力する判定用スイッチと、回転角検出センサからの検出信号と判定用スイッチからの判定用信号とを比較することにより、回転角検出センサの信頼性に関する所定の処理を実行する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、判定用スイッチは、所定の回転部の回転角度が予め定められた所定の角度に達した場合に判定用信号を出力するため、制御部は、回転角検出センサからの検出信号と判定用信号とを比較することにより、回転角検出センサの信頼性に関する所定の処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】風力発電装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】回転角検出センサと各リミットスイッチとが検出する回転角度の関係を示す説明図である。
【図３】風車のナセル位置と風向の関係を示す説明図である。
【図４】風車翼のピッチ方向を示す説明図である。
【図５】回転角検出センサ（ヨー角センサ、ピッチ角センサ）の側面図である。
【図６】回転角検出センサの上面図である。
【図７】回転角検出センサの内部構成図である。
【図８】回転角検出センサと所定の回転部との機械的な関係を示す説明図である。
【図９】リミットスイッチにより回転角検出センサの健全性を判定する方法を示す説明図である。
【図１０】回転角検出センサの健全性を確認する処理のフローチャートである。
【図１１】複数の回転角検出センサのうち優先して使用する回転角検出センサを選択する処理を示すフローチャートである。
【図１２】回転角検出センサの検出信号を補正する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、以下に詳述するように、風力発電装置を制御するための重要なパラメータであるヨー角およびピッチ角を高い信頼性で測定できる技術を提案する。
【００１３】
このために本実施形態に係る風力発電装置は、回転角検出センサおよび判定用スイッチを備えている。風力発電装置の制御部は、判定用スイッチが動作したときに回転角検出センサが検出した回転角度と判定用スイッチの動作する所定の角度とを比較する。
【００１４】
これにより、風力発電装置の制御部は、回転角検出センサが正常に動作しているか否かといった健全性確認機能（自己診断機能）を実現できる。したがって、風力発電装置の信頼性を維持しながら効率的に運転することができ、さらに、回転角検出センサの異常を早期に発見することができる。
【００１５】
本実施形態に係る風力発電装置は、判定用信号と複数の回転角検出センサの検出する回転角度との偏差に基づいて、複数の回転角検出センサの優先度を決定することができる（センサ優先度決定機能）。すなわち本実施形態に係る風力発電装置では、偏差の少ない方の回転角検出センサを主な回転角検出センサとして選択できる。したがって、風力発電装置が複数の回転角検出センサを有する場合に、いずれの回転角検出センサにしたがって制御すべきか決定でき、信頼性およびユーザの使い勝手を向上できる。
【００１６】
本実施形態に係る風力発電装置は、回転角検出センサの検出信号を判定用スイッチの出力する判定用信号に基づいて補正する補正機能（較正機能）を得ることもできる。これにより、ユーザ（風力発電装置のオペレータ等）に安心感を与えることができ、使い勝手を向上することができる。
【００１７】
判定用スイッチが所定の頻度で判定用信号を出力できるように、判定用スイッチを所定の範囲に設けることもできる。判定用信号の出力頻度が高くなるほど、上述の健全性確認機能、センサ優先度決定機能、信号補正機能の実行頻度を高めることができる。
【００１８】
一つの例として、回転角検出センサがヨー角センサである場合、ヨー角センサに対応する判定用スイッチの動作する所定角度は、±３６０°以内に設定すればよい。また、回転角検出センサがピッチ角センサである場合、ピッチ角センサに対応する判定用スイッチの動作する所定角度は、２０°以内に設定すればよい。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図１２を用いて第１実施例を説明する。以下の説明は、本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明は以下の説明に限定されず、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。
【００２０】
図１は、風力発電装置１の全体構成を示す。図１の下側に風力発電装置１の機械的構造の概略を示し、図１の上側に風力発電装置１の制御構成の概略を示す。
【００２１】
風力発電装置１は、ヨー軸受部１６を図示せぬヨー駆動装置により旋回させながら、効率良く風エネルギーを取り込み、風車翼１３およびドライブトレイン１５を回転させることにより、電気エネルギーや水素エネルギーなどに変換している。
【００２２】
先に機械的構造を説明する。風力発電装置１は、例えば、タワー１０と、ナセル１１と、ハブ１２と、複数の風車翼１３と、避雷リング１４と、ドライブトレイン１５と、コントローラ２０とを備える。
【００２３】
「支持部」としてのタワー１０は、ナセル１１を回転可能に支持する。タワー１０の上部とナセル１１の下部との間には、「所定の回転部」の例であるヨー軸受部１６が設けられている。
【００２４】
風車翼１３と、ハブ１２と、ナセル１１とはタワー８によって支えられている。なお、ハブ１２とナセル１１を一体的に構成してもよい。
【００２５】
ナセル１１には、風向計、風速計あるいは風向風速計（いずれも不図示）が設置されており、それら計測装置を雷から保護するために、避雷リング１４または避雷針（図示せず）が設置されている。避雷リング１４または避雷針の代わりに、翼やその他機器により、風向風速計を雷の直撃から保護することもできる。
【００２６】
ナセル１１の内部には、例えばドライブトレイン１５が設けられている。ナセル１１の一端側にはハブ１２が設けられている。ハブ１２の外周には、翼軸受部１９を介して各風車翼１３が回動可能に設けられている。
【００２７】
回転角検出センサの一例としてのヨー角センサ１７は、ヨー軸受部１６の近傍に設けられており、ナセル１１の回転角度（ヨー角）を検出する。回転角検出センサの他の一例としてのピッチ角センサ１８は、各翼軸受部１９の近傍に設けられており、風車翼１３のピッチ角を検出する。なお、ヨー角センサ１７およびピッチ角センサ１８は、それぞれ複数ずつ設けることができる。同一のセンサが複数設けられていることを示すために、図１の上側では「ａ」「ｂ」のアルファベットを符号１７，１８に添えている。
【００２８】
「制御部」としてのコントローラ２０は、例えば、符号２０ａ，２０ｂ，２０ｃとして示すように、ナセル１１の内部、タワー１０の内部、あるいはハブ１２の内部の少なくともいずれかに設けることができる。
【００２９】
風力発電装置１の制御構成について説明する。コントローラ２０は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力回路、通信回路（いずれも不図示）といった複数の回路を備える制御盤として構成することができる。あるいは、コントローラ２０は、シーケンサ、タイマー、制御リレー（いずれも不図示）等を含む制御盤として構成してもよい。
【００３０】
コントローラ２０の制御機能に着目すると、コントローラ２０は、例えば、通常制御部２０１と、センサ健全性確認部２０２と、優先センサ選択部２０３と、センサ出力補正部２０４とを備えている。
【００３１】
通常制御部２０１は、回転角検出センサ１７，１８の検出信号に基づいて、ナセル１１の向きを制御したり、風車翼１３の角度を制御したりすることにより、風力エネルギーをドライブトレイン１５により電気エネルギーまたは水素エネルギー等へ変換させ、電力系統へ出力したりする機能である。すなわち、通常制御部２０１は、例えば風向、風速、ピッチ角、ヨー角の値などのセンサ情報を取得して、風車の運転を制御する。
【００３２】
「所定の処理」または「第１処理」の例であるセンサ健全性確認部２０２は、回転角検出センサ１７，１８が正常に動作しているか確認する機能である。この処理の詳細は、図１０で後述する。「所定の処理」とは、回転角検出センサ１７，１８の信頼性に関する処理であり、センサ健全性確認部２０２と優先センサ選択部２０３とセンサ出力補正部２０４とのうち少なくともいずれか一つが該当する。
【００３３】
「所定の処理」または「第２処理」の例である優先センサ選択部２０３は、複数の回転角検出センサ１７，１８が設けられている場合に、いずれの回転角検出センサを主な回転角検出センサとして優先的に使用するか選択する機能である。この処理の詳細は、図１１で後述する。
【００３４】
「所定の処理」または「第３処理」の例であるセンサ出力補正部２０４は、回転角検出センサ１７，１８の検出信号を補正する機能である。この処理の詳細は、図１２で後述する。
【００３５】
ここで、本明細書では、ヨー角センサ１７および／またはピッチ角センサ１８のことを、「回転角検出センサ１７，１８」と表現する。ヨー角センサ１７についてのみ本実施例の機能２０２〜２０４を適用してもよいし、ピッチ角センサ１８についてのみ機能２０２〜２０４を適用してもよいし、ヨー角センサ１７およびピッチ角センサ１８の両方について絹２０２〜２０４を適用してもよい。いずれの場合も本発明の範囲に含まれる。回転角検出センサ１７，１８として、ロータリーエンコーダを用いてもよいし、他の形式のセンサを用いてもよい。
【００３６】
ヨー角センサ１７、ピッチ角センサ１８、角度判定用リミットスイッチ２１１、動作角度制限用リミットスイッチ２１２の配置関係を説明する。
【００３７】
ヨー軸受部１６の近傍には、ヨー角センサ１７と、ヨー角判定用リミットスイッチ２１１と、ヨー方向の動作制限用リミットスイッチ２１２とが配置されている。複数のヨー角センサ１７ａ，１７ｂを設けることもできる。
【００３８】
翼軸受部１９の近傍には、ピッチ角センサ１８と、ピッチ角判定用リミットスイッチ２１１と、ピッチ方向の動作角度制限用リミットスイッチ２１２とが配置されている。複数のピッチ角センサ１８ａ，１８ｂを設けることもできる。
【００３９】
図２は、回転角検出センサ１７，１８の検出する回転角度と、判定用リミットスイッチ２１１と動作制限用リミットスイッチ２１２の動作する角度との関係を示す。図２では、回転角検出センサ１７，１８を「ＲＥ」と、判定用リミットスイッチ２１１を「ＬＳ１」と、動作制限用リミットスイッチ２１２を「ＬＳ２」と、示している。
【００４０】
回転角検出センサＲＥ（１７，１８）は、０°からθ４までの範囲で回転部１６，１９の回転角度を検出し、電気信号としてコントローラ２０へ出力する。判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１）は、回転部１６，１９が予め定められた所定の角度θ１に達したときに、信号をコントローラ２０へ出力する。判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１）の検出する所定の角度θ１は、回転角検出センサＲＥ（１７，１８）の検出可能な角度範囲であって、０°よりも大きく、かつ、回転部１６，１９の上限角度θ４よりも小さな値に設定される。所定の角度θ１を小さい値に設定するほど、判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１）が判定用信号を出力する頻度を高めることができる。
【００４１】
動作角度制限用リミットスイッチＬＳ２は、回転部１６，１９が予め定められた上限角度θ４に達したときに、信号をコントローラ２０へ出力する。各リミットスイッチＬＳ１（２１１），ＬＳ２（２１２）は、接触型の機械式リミットスイッチでもよいし、非接触型の近接スイッチ等でもよい。
【００４２】
回転角検出センサＲＥ（１７，１８）の検出する回転角度と判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１）に設定された所定角度θ１との間に偏差δが生じた場合、偏差δに基づいて、上述の各機能２０２〜２０４が実行される。
【００４３】
すなわち、判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１）が判定用信号を出力したときにおける、回転角検出センサＲＥ（１７，１８）の出力する回転角度との差分δから、回転角検出センサＲＥ（１７，１８）の健全性を確認したり（機能２０２）、各センサＲＥ（１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂ）の優先度を決定したり（機能２０３）、出力信号を補正したり（機能２０４）することができる。
【００４４】
図３は、ナセル１１の位置と風向との関係を示す。風力発電装置１は、一般的に、主風向の位置を基準に風車を設置している。主風向とは、主たる風の向きである。主風向の位置に風車を設置することで、風車のナセル位置が０°となる時間を最大化できる。
【００４５】
これに対し、例えば北向きなどの、主風向とは異なる方向に風車を設置した場合を検討する。この場合、風車建設場所の主風向から風が吹く可能性が一番高いため、その主方向へ風車位置を旋回させる必要があり、旋回先でナセルが留まる可能性が高い。したがって、ナセル位置が０°とはならず、ほぼ常に旋回した状態となるため、タワー１０内の電力ケーブルや信号線等が捻じられ続けることになる。したがって、発生頻度の高い主風向に沿って風車を配置すれば、ナセル位置を０°にすることができ、ケーブル等がねじれるのを抑制できる。
【００４６】
ナセル１１の方向と風向との間に偏差がみられる場合（風向偏差が一定値以上ある場合）、図示せぬヨー駆動装置を動作させて、風向偏差が０°となるようにナセル１１を旋回させる。
【００４７】
図４は、風車翼１３のピッチ角度を示す。一般的な大型風車は、風速変化に応じて出力を制御するために、風車翼１３のピッチ角を制御している。風車停止中は、過回転を防止するために、ピッチ角をフェザー方向に固定している。フェザー方向とは、風向に対して平行な方向である。
【００４８】
図５〜図８を用いて、回転角検出センサとしての、ヨー角センサ１７またはピッチ角センサ１８の一例を説明する。
【００４９】
図５は、回転角検出センサ１７，１８の側面図である。ロータリーエンコーダ等のセンサ本体３１０と、センサ本体３１０に測定用歯車３３０の回転を入力する入力軸３２０とを備える。
【００５０】
図６は、回転角検出センサ１７，１８の上面図である。図６には、測定用歯車３３０の回転方向が示されている。
【００５１】
図７は、回転角検出センサ１７，１８とリミットスイッチ２１１，２１２とを一体化してなるセンサユニット３００の構成例を示す。
【００５２】
図７では、ヨー角のセンサユニットと、ピッチ角のセンサユニットとを区別せずに図示しているが、実際には、ヨー角のセンサユニットには、一つまたは複数のヨー角センサ１７と、ヨー角判定用リミットスイッチ２１１と、ヨー方向の動作角度制限用リミットスイッチ２１２とが設けられている。ヨー角センサ１７には、測定用歯車３３０の回転が内部歯車３４１を介して伝達される。リミットスイッチ２１１，２１２には、測定用歯車３３０の回転が内部歯車３４１，３４２とカム３５１，３５２とを介して伝達される。
【００５３】
図７では、一つのカムから各リミットスイッチ２１１，２１２へ測定用歯車３３０の回転が伝わるかのように示している。しかし実際には、測定用歯車３３０が所定のヨー角度に達したことをヨー角判定用リミットスイッチ２１１へ伝達するカム３５１と、測定用歯車３３０がヨー方向の動作上限角度に達したことを動作角度制限用リミットスイッチ２１２へ伝達するカム３５２とがある。
【００５４】
ピッチ角のセンサユニットについても同様である。すなわち、ピッチ角のセンサユニットには、一つまたは複数のピッチ角センサ１８と、ピッチ角判定用リミットスイッチ２１１と、ピッチ方向の動作角度制限用リミットスイッチ２１２とが設けられている。ピッチ角センサ１８には、測定用歯車３３０の回転が内部歯車３４１を介して伝達される。リミットスイッチ２１１，２１２には、測定用歯車３３０の回転が内部歯車３４１，３４２とカム３５１，３５２とを介して伝達される。
【００５５】
図７では、一つのカムからリミットスイッチ２１１，２１２へ測定用歯車３３０の回転が伝わるかのように示しているが、測定用歯車３３０が所定のピッチ角度に達したことをピッチ角判定用リミットスイッチ２１１へ伝達するカム３５１と、測定用歯車３３０がピッチ方向の動作上限角度に達したことを動作角度制限用リミットスイッチ２１２へ伝達するカム３５２とがある。
【００５６】
なお、油圧式のピッチ角動作機構の場合、油圧シリンダのロッドの伸縮状態に基づいてピッチ角を決定する場合もある。この場合は、シリンダロッドの伸縮位置をピッチ角センサ１８やリミットスイッチ２１１，２１２へ伝達するための構造を備えればよい。
【００５７】
図８は、所定の回転部としてのヨー軸受部１６または翼軸受部１９と測定用歯車３３０との接続関係を示す。図８に示すように、ヨー軸受部１６または翼軸受部１９の外歯と測定用歯車（ピニオン）３３０とを歯合させることにより、ヨー角またはピッチ角をヨー角センサユニットまたはピッチ角センサユニットへ伝達させる。
【００５８】
ピッチ制御を行う場合、ピッチ角をおおよそ０°〜１１０°の範囲で運転する。風車運転中は、ピッチ角を０°付近のファイン方向に設定する。風車停止中は、ピッチ角を１１０°付近に設定し、風を受けないように停止させている。
【００５９】
ヨー角制御では、ナセル１１がおよそ２周〜３周（±７２０°〜±１０８０°）旋回しても制御できるように設計される。なお、ヨー角の絶対値が大きくなると、タワー１０内のケーブルが大きく捻じれて、損傷する可能性があるため、ヨー角を元の値に戻すようになっている。
【００６０】
図９，図１０を用いて、判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１）によりピッチ角センサ１８またはヨー角センサ１７の健全性を確認する方法を説明する。
【００６１】
図９では、例えば仮に、判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１）の動作する所定角度を３０°に設定している。コントローラ２０は、判定用リミットスイッチＬＳ１（２１１が）動作した所定タイミングにおける、ヨー角またはピッチ角の値を確認する。所定タイミングにおいて回転角検出センサＲＥ（１７，１８）が検出している回転角度が４０°の場合、１０°の偏差δが生じていることになる。
【００６２】
図１０は、回転角検出センサの健全性を確認する処理を示すフローチャートである。コントローラ２０は、確認対象の回転角検出センサ１７，１８から出力される信号を監視している（Ｓ１１）。
【００６３】
コントローラ２０は、判定用リミットスイッチ２１１からの判定用信号が検出されたか判定する（Ｓ１２）。コントローラ２０は、判定用信号が検出されない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ステップＳ１１へ戻って監視を続ける。
【００６４】
コントローラ２０は、判定用信号が検出されると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、確認対象の回転角検出センサ１７，１８の出力した値（検出信号）を確認する（Ｓ１３）。コントローラ２０は、回転角検出センサ１７，１８の出力値と判定用リミットスイッチ２１１の所定角度との偏差が所定の閾値以上であるか判定する（Ｓ１４）。
【００６５】
コントローラ２０は、回転角検出センサ１７，１８の出力値と判定用リミットスイッチ２１１の所定角度との偏差が所定の閾値未満である場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１１へ戻る。
【００６６】
コントローラ２０は、偏差が所定の閾値以上である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、回転角検出センサ１７，１８の異常または判定用リミットスイッチ２１１の異常のいずれかであると判定する（Ｓ１５）。この判定結果は、図外の風力発電装置管理センタ等へ送信することができる。管理者は、コントローラ２０から受信する判定結果に基づいて、保守員を風力発電装置１へ派遣して点検させることができる。
【００６７】
図１０の処理をピッチ角センサ１８の健全性確認に適用する場合を説明する。ピッチ角は、カットイン風速により起動指令された場合に、ピッチ角をフェザー方向からファイン方向に制御する。反対に停止するときは、ファイン方向からフェザー方向に制御する。したがって、ピッチ角判定用リミットスイッチ２１１の所定角度を、フェザー方向とファイン方向との間の角度に設定することにより、少なくとも運転ステータスが変更した際にピッチ角センサ１８の健全性を判定することができる。
【００６８】
図１１は、複数の回転角検出センサのうち主な回転角検出センサを選択する処理を示すフローチャートである。すなわち、本処理は、複数の回転角検出センサについて優先度を設定する処理である。
【００６９】
風力発電装置１の信頼性を向上させるために、ヨー角センサ１７またはピッチ角センサ１８が複数設置される場合がある。この場合に、同種のセンサの中からどのセンサを優先して制御に使用するのか選択する必要がある。
【００７０】
コントローラ２０は、対象の各回転角検出センサから出力される検出信号を監視すると共に（Ｓ２１）、対象の各回転角検出センサに対応する判定用リミットスイッチ２１１が動作したか監視している（Ｓ２２）。
【００７１】
コントローラ２０は、判定用リミットスイッチ２１１が動作して判定用信号が出力されると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、対象の各回転角検出センサの出力値（検出信号）を確認する（Ｓ２３）。
【００７２】
コントローラ２０は、対象の各回転角検出センサの出力値と判定用リミットスイッチ２１１の所定角度との偏差を算出し、偏差の少ない方のセンサを主な回転角検出センサとして選択する（Ｓ２４）。換言すれば、コントローラ２０は、偏差に応じた優先度を回転角検出センサに設定し、最も優先度の高い回転角検出センサを主な回転角検出センサとして選択する。選択されなかった方のセンサは、副の回転角検出センサあるいは予備の回転角検出センサとなる。
【００７３】
このように、コントローラ２０は、ピッチ角またはヨー角が変化して、判定用リミットスイッチ２１１が切り替わった際の偏差の少ない方がセンサとしての精度が高いと判断し、風力発電装置１の運転制御に使用する。
【００７４】
ここで、制御に使用する回転角検出センサ（主な回転角検出センサ）が頻繁に切り替わるのは、無駄に処理が繰り返されることになりかねない。そこで、例えば、切替判定に用いる偏差の値を調整したり、いったん切り替えた後は所定回数継続して使用したりしてもよい。
【００７５】
図１２は、回転角検出センサ１７，１８の検出信号を補正する処理を示すフローチャートである。
【００７６】
ヨー角センサ１７またはピッチ角センサ１８の検出信号は、運転中にドリフトする場合がある。その場合、判定用リミットスイッチ２１１の所定角度に基づいてオフセットを調製し、検出信号を補正する。これにより、風力発電装置１の安定的な運転を継続することができる。
【００７７】
コントローラ２０は、対象の回転角検出センサから出力される検出信号を監視すると共に（Ｓ３１）、対象の回転角検出センサに対応する判定用リミットスイッチ２１１が動作したか監視している（Ｓ３２）。
【００７８】
コントローラ２０は、判定用リミットスイッチ２１１が動作して判定用信号が出力されると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、対象の回転角検出センサの出力値（検出信号）を確認する（Ｓ３３）。
【００７９】
コントローラ２０は、対象の回転角検出センサの出力値と判定用リミットスイッチ２１１の所定角度との偏差を算出し、偏差に基づいて回転角検出センサの検出信号を補正する（Ｓ３４）。なお、頻繁な補正を避けるために、例えば、偏差量や現在の補正値を決定してもよい。
【００８０】
このように構成される本実施例によれば、回転角検出センサ１７，１８が正常に動作しているか確認する健全性確認機能（自己診断機能）を得ることができ、風力発電装置１の信頼性を維持しながら効率的に運転でき、さらに、回転角検出センサ１７，１８の異常を早期に発見できる。
【００８１】
本実施例によれば、複数の回転角検出センサ１７，１８の優先度を決定するセンサ優先度決定機能を得ることができる。したがって、風力発電装置１が複数の回転角検出センサ１７，１８を有する場合に、いずれの回転角検出センサ１７，１８にしたがって制御すべきか決定でき、信頼性およびユーザの使い勝手を向上できる。
【００８２】
本実施例によれば、回転角検出センサ１７，１８の検出信号を補正する補正機能（較正機能）を得ることができる。これにより、ユーザに安心感を与えることができ、使い勝手を向上することができる。
【００８３】
本実施例によれば、判定用リミットスイッチ２１１が所定の頻度で判定用信号を出力できるように、判定用リミットスイッチ２１１を所定の範囲に設けることができる。これにより、健全性確認機能、センサ優先度決定機能、信号補正機能の実行頻度を必要な水準まで高めることができる。
【００８４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されず、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００８５】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１：風力発電装置、１０：タワー、１１：ナセル、１２：ハブ、１３：風車翼、１４：避雷リング、１５：ドライブトレイン、１６：ヨー軸受部、１７：ヨー角センサ、１８：ピッチ角センサ、１９：翼軸受部、２０：コントローラ、２０２：センサ健全性確認部、２０３：優先センサ選択部、２０４：センサ出力補正部、２１１：判定用リミットスイッチ、２１２：動作角度制限用リミットスイッチ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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