(57)【要約】      （修正有）【課題】ヨー方向センサの異常時においても正確なヨー方向値を取得し得る風力発電装置のヨー制御システム及びヨー制御方法を提供する。【解決手段】ナセルの現在のヨー方向値を検出するためのヨー方向センサ１９と、ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて、所定期間におけるナセルのヨー旋回移動量を算出するための移動量算出部３５と、算出されたヨー旋回移動量と、所定期間の開始時点におけるヨー方向値とに基づき、所定期間の終了時点におけるナセルのヨー方向の推定値を算出するヨー方向推定部３６と、ヨー駆動制御部３２とを備え、ヨー駆動制御部は、ヨー方向センサの正常時にヨー方向センサによって検出されたヨー方向値が規定範囲内に収まるようにナセルの旋回方向を決定するとともに、ヨー方向センサの異常発生時にヨー方向推定部によって算出された推定値が規定範囲内に収まるようにナセルの旋回方向を決定するように構成される。【選択図】図４
2015161172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨー駆動機構によりヨー旋回可能に構成されたナセルを有する風力発電装置のヨー制御システムであって、
前記ナセルの現在のヨー方向値を検出するためのヨー方向センサと、
前記ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて、所定期間における前記ナセルのヨー旋回移動量を算出するための移動量算出部と、
前記移動量算出部によって算出された前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値とに基づき、推定値算出ロジックにより、前記所定期間の終了時点における前記ナセルのヨー方向の推定値を算出するように構成されたヨー方向推定部と、
前記ヨー駆動機構を制御するためのヨー駆動制御部と、を備え、
前記ヨー駆動制御部は、前記ヨー方向センサの正常時、前記ヨー方向センサによる前記ヨー方向値の検出結果に基づき前記ナセルの旋回方向を決定するとともに、前記ヨー方向センサの異常発生時、前記ヨー方向推定部によって算出された前記推定値に基づき前記ナセルの旋回方向を決定するように構成されたことを特徴とする風力発電装置のヨー制御システム。
【請求項２】
前記風力発電装置に作用する風の風向を検出するための風向センサをさらに備え、
前記ヨー駆動制御部は、前記風向センサの検出結果に基づいて、前記風向センサによって検出された前記風向に前記ナセルが追従するように、前記旋回方向に前記ナセルを旋回させるように構成された請求項１に記載の風力発電装置のヨー制御システム。
【請求項３】
前記ヨー方向センサの正常時に前記ヨー方向センサで検出した前記ヨー方向値と、前記ヨー方向センサの正常時に前記ヨー方向推定部で算出した前記ヨー方向の推定値との比較結果に基づき、前記ヨー方向推定部における前記推定値算出ロジックを修正するように構成されたロジック修正部をさらに備える請求項１又は２に記載の風力発電装置のヨー制御システム。
【請求項４】
前記ヨー方向推定部は、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値および前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の終了時点におけるヨー方向値との関係式から、前記ヨー方向の前記推定値を算出するように構成され、
前記ロジック修正部は、前記比較結果に基づき前記関係式を修正するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置のヨー制御システム。
【請求項５】
前記ヨー方向推定部は、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値および前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の終了時点におけるヨー方向値との関係式から、前記ヨー方向の前記推定値を算出するように構成され、
前記関係式は、前記ナセルの旋回方向に応じて設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の風力発電装置のヨー制御システム。
【請求項６】
前記ヨー方向センサの異常発生時に前記ヨー方向推定部によって算出された前記推定値を補正するための推定値補正部をさらに備え、
前記推定値補正部は、前記風力発電装置と風況の類似性を有し、且つ、健全なヨー方向センサを有する他の風力発電装置の前記健全なヨー方向センサによって検出される基準ヨー方向値に基づいて、前記推定値を補正するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風力発電装置のヨー制御システム。
【請求項７】
前記推定値補正部は、前記ヨー方向推定部によって算出された前記ヨー方向の前記推定値の設定期間における変化量と、前記設定期間における前記基準ヨー方向値の変化量との差分が閾値を超えたとき、前記基準ヨー方向値に基づいて前記推定値を補正するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の風力発電装置のヨー制御システム。
【請求項８】
ヨー駆動機構によりヨー旋回可能に構成されたナセルを有する風力発電装置のヨー制御方法であって、
前記ナセルの現在のヨー方向値をヨー方向センサで検出するヨー方向検出ステップと、
前記ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて、所定期間における前記ナセルのヨー旋回移動量を算出する移動量算出ステップと、
前記移動量算出ステップにおいて算出された前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値とに基づき、推定値算出ロジックにより、前記所定期間の終了時点における前記ナセルのヨー方向の推定値を算出するように構成されたヨー方向推定ステップと、
前記ヨー駆動機構を制御するヨー駆動制御ステップと、を備え、
前記ヨー駆動制御ステップでは、前記ヨー方向センサの正常時、前記ヨー方向検出ステップにおける前記ヨー方向値の検出結果に基づき前記ナセルの旋回方向を決定するとともに、前記ヨー方向センサの異常発生時、前記ヨー方向推定ステップで算出された前記推定値に基づき前記ナセルの旋回方向を決定することを特徴とする風力発電装置のヨー制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、風力を受けて発電を行うように構成された風力発電装置のヨー制御システム及びヨー制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置が注目されている。風力発電装置は、一般に、複数のブレードがハブに取り付けられたロータを有する。ロータは、陸上又は洋上に立設されたタワー上に位置するナセルに搭載される。この種の風力発電機では、ブレードが風を受けてロータが回転し、ロータの回転がナセル内に収納された発電機に伝達され、発電機において電力が生成されるようになっている。
【０００３】
このような風力発電装置においては、通常、風エネルギーを効率的にロータの回転エネルギーへ変換するために、風向きに応じてロータの向きを変化させている。そのため、ロータが支持されるナセルをヨー旋回させるためのヨー駆動機構を備えた風力発電装置が知られている。例えば、特許文献１には、ナセルの向きと実際の風向きとの風向偏差に基づいて、ロータ回転面が風向に正対するように、ナセルのヨー方向を制御するようにしたヨー旋回制御方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、風力発電装置のヨー方向を検出するポテンショメータによって、風力発電装置のヨー方向が動作範囲から外れたことを検出して、ヨー旋回を停止させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０９２８１０号
【特許文献２】実開平３−９９８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されるように、ポテンショメータを備える風力発電装置において、ポテンショメータに故障又は誤作動等が発生した場合、正確なヨー方向値が検知不能となることがある。ヨー方向値が検知不能な状態でナセルのヨー旋回を継続して行うと、タワーとナセルとの間に延在する各種ケーブルが限界を超えて捻じれてしまうおそれがある。その結果、これらのケーブルの損傷あるいは切断という風力発電装置の安全性に関わる重大な不適合が発生する可能性がある。
一方、ポテンショメータが異常となった時点で風力発電装置の運転を停止してしまうと、例えば深夜時間帯等の保守作業員が現場から離れている場合や洋上風力発電装置等のように風力発電装置に容易にアクセスできない場合など、迅速な保守作業が困難な場合においては風力発電装置の稼働率が著しく悪化することが考えられる。
【０００７】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、上述の事情に鑑み、ヨー方向センサの異常時においても正確なヨー方向値を取得し得る風力発電装置のヨー制御システム及びヨー制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の幾つかの実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムは、
ヨー駆動機構によりヨー旋回可能に構成されたナセルを有する風力発電装置のヨー制御システムであって、
前記ナセルの現在のヨー方向値を検出するためのヨー方向センサと、
前記ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて、所定期間における前記ナセルのヨー旋回移動量を算出するための移動量算出部と、
前記移動量算出部によって算出された前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値とに基づき、推定値算出ロジックにより、前記所定期間の終了時点における前記ナセルのヨー方向の推定値を算出するように構成されたヨー方向推定部と、
前記ヨー駆動機構を制御するためのヨー駆動制御部と、を備え、
前記ヨー駆動制御部は、前記ヨー方向センサの正常時、前記ヨー方向センサによる前記ヨー方向値の検出結果に基づき前記ナセルの旋回方向を決定するとともに、前記ヨー方向センサの異常発生時、前記ヨー方向推定部によって算出された前記推定値に基づき前記ナセルの旋回方向を決定するように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
上記風力発電装置のヨー制御システムにおいて、ヨー方向センサの正常時はヨー方向センサを用いてナセルの旋回方向を決定する。一方、ヨー方向センサの異常発生時にはヨー方向推定部によって算出されたヨー方向の推定値を用いてナセルの旋回方向を決定するようになっている。そのため、例えば故障や誤作動等のヨー方向センサの異常によって、ナセルの現在のヨー方向値を正確に検出できない場合であっても、ヨー方向の推定値を用いることで適正なナセルの旋回方向を決定することができる。これにより、ナセルがヨーリミットを超えて旋回してしまうことを防ぎ、ナセルとタワーとの間に延在する各種ケーブルが限界を超えて捻じれることを防止でき、風力発電装置の継続的な安定運転が可能となる。
また、ヨー方向推定部では、ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて算出される所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の開始時点におけるヨー方向値とに基づいて所定期間の終了時点におけるナセルのヨー方向の推定値を算出するようになっている。そのため、ヨー方向センサが多重化されていない風力発電装置であっても、ヨー方向センサの故障・異常発生時、ヨー方向センサに代えてヨー方向推定部をヨー方向値の取得のために利用でき、あたかもヨー方向センサを多重化したかのような冗長性のあるシステムを実現できる。よって、多重化を目的としたヨー方向センサの追加設置のための費用やスペースを必要とせずに、風力発電装置の運転の安全性、信頼性、稼働率等を向上させることができる。
【００１０】
幾つかの実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムは、前記風力発電装置に作用する風の風向を検出するための風向センサをさらに備え、
前記ヨー駆動制御部は、前記風向センサの検出結果に基づいて、前記風向センサによって検出された前記風向に前記ナセルが追従するように、前記旋回方向に前記ナセルを旋回させるように構成される。
このように、風向に追従するようにナセルの旋回制御を行う場合、風向の変化の仕方によってはナセルの旋回方向が右旋回又は左旋回に偏ってしまい、ナセルがヨーリミットを超えて旋回してしまう可能性がある。特に、ヨー方向センサの異常発生時には、ヨー方向値の検出結果が得られないため、ナセルの風向追従制御の結果、ナセルがヨーリミットを超えてしまうおそれがある。
この点、上記ヨー制御システムは、上述のように、ヨー旋回制御部によって、ヨー方向センサの異常発生時にはヨー方向の推定値に基づき旋回方向を決定するようになっているから、ナセルの風向追従制御を行う場合であっても、ヨーリミットを超えるようなナセルの旋回を回避できる。
【００１１】
幾つかの実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムは、前記ヨー方向センサの正常時に前記ヨー方向センサで検出した前記ヨー方向値と、前記ヨー方向センサの正常時に前記ヨー方向推定部で算出した前記ヨー方向の推定値との比較結果に基づき、前記ヨー方向推定部における前記推定値算出ロジックを修正するように構成されたロジック修正部をさらに備える。
ヨー方向推定部におけるヨー方向の推定値には、ヨー駆動機構の個体差や経年変化等に起因した積分誤差が含まれることがある。そこで、上述のように、ヨー方向センサの正常時に取得したヨー方向センサの検出結果を利用してヨー方向推定部における推定値算出ロジックを修正することで、ヨー方向推定部におけるヨー方向の推定精度を向上させることができる。よって、ヨー方向センサの異常発生時において、ヨー方向推定部によって算出されたヨー方向の正確な推定値に基づき、ナセルの旋回方向を決定することができる。
【００１２】
一実施形態において、前記ヨー方向推定部は、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値および前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の終了時点におけるヨー方向値との関係式から、前記ヨー方向の前記推定値を算出するように構成され、
前記ロジック修正部は、前記比較結果に基づき前記関係式を修正するように構成される。
これにより、関係式の修正を通じて適正な推定値算出ロジックを実現することができ、ヨー方向推定部におけるヨー方向の推定精度を向上させることができる。
【００１３】
幾つかの実施形態において、前記ヨー方向推定部は、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値および前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の終了時点におけるヨー方向値との関係式から、前記ヨー方向の前記推定値を算出するように構成され、
前記関係式は、前記ナセルの旋回方向に応じて設定されている。
このように、上記関係式が、右旋回又は左旋回に対応してそれぞれ設定されているので、例えばヨー駆動機構の特性が右旋回と左旋回とで異なる場合であっても、旋回方向に応じた適切なヨー方向の推定値を算出できる。
【００１４】
幾つかの実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムは、前記ヨー方向センサの異常発生時に前記ヨー方向推定部によって算出された前記推定値を補正するための推定値補正部をさらに備え、
前記推定値補正部は、前記風力発電装置と風況の類似性を有し、且つ、健全なヨー方向センサを有する他の風力発電装置の前記健全なヨー方向センサによって検出される基準ヨー方向値に基づいて、前記推定値を補正するように構成される。
通常、ヨー駆動制御部は、例えば風向センサによって検出された風向等の風況に応じてナセルのヨー旋回を制御する。そのため、互いに類似する風況に置かれた複数の風力発電装置は、概ね同量のヨー旋回を行ったと考えることができる。そこで、風況の類似性を有する他の風力発電装置の健全なヨー方向センサによって検出される基準ヨー方向値に基づいて、前記風力発電装置のヨー方向の推定値を補正することによって、ヨー方向の正確な推定値を算出できる。
【００１５】
一実施形態において、前記推定値補正部は、前記ヨー方向推定部によって算出された前記ヨー方向の前記推定値の設定期間における変化量と、前記設定期間における前記基準ヨー方向値の変化量との差分が閾値を超えたとき、前記基準ヨー方向値に基づいて前記推定値を補正するように構成される。
上記実施形態では、前記風力発電装置のヨー方向推定値の変化量と、他の風力発電装置の基準ヨー方向値の変化量との差分が閾値を超えたとき、前記風力発電装置のヨー方向推定値の誤差が過大である可能性があるため、基準ヨー方向値に基づいて推定値を補正する。これにより、ヨー方向推定値が実際のヨー方向値から大幅に乖離することを防止し、推定精度の向上が図れる。
【００１６】
本発明の幾つかの実施形態に係る風力発電装置のヨー制御方法は、
ヨー駆動機構によりヨー旋回可能に構成されたナセルを有する風力発電装置のヨー制御方法であって、
前記ナセルの現在のヨー方向値をヨー方向センサで検出するヨー方向検出ステップと、
前記ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて、所定期間における前記ナセルのヨー旋回移動量を算出する移動量算出ステップと、
前記移動量算出ステップにおいて算出された前記所定期間における前記ヨー旋回移動量と、前記所定期間の開始時点における前記ヨー方向値とに基づき、推定値算出ロジックにより、前記所定期間の終了時点における前記ナセルのヨー方向の推定値を算出するように構成されたヨー方向推定ステップと、
前記ヨー駆動機構を制御するヨー駆動制御ステップと、を備え、
前記ヨー駆動制御ステップでは、前記ヨー方向センサの正常時、前記ヨー方向検出ステップにおける前記ヨー方向値の検出結果に基づき前記ナセルの旋回方向を決定するとともに、前記ヨー方向センサの異常発生時、前記ヨー方向推定ステップで算出された前記推定値に基づき前記ナセルの旋回方向を決定することを特徴とする。
【００１７】
上記風力発電装置のヨー制御方法によれば、ヨー駆動制御ステップにて、ヨー方向センサの正常時はヨー方向センサを用いてナセルの旋回方向を決定する。一方、ヨー方向センサの異常発生時にはヨー方向推定ステップによって算出されたヨー方向の推定値を用いてナセルの旋回方向を決定するようになっている。そのため、ナセルの現在のヨー方向値を正確に検出できない場合であっても、ヨー方向の推定値を用いることで適正なナセルの旋回方向を決定することができる。これにより、ナセルがヨーリミットを超えて旋回してしまうことを防ぎ、ナセルとタワーとの間に延在する各種ケーブルが限界を超えて捻じれることを防止でき、風力発電装置の継続的な安定運転が可能となる。
また、ヨー方向推定ステップでは、ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて算出される所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の開始時点におけるヨー方向値とに基づいて所定期間の終了時点におけるナセルのヨー方向の推定値を算出するようになっている。そのため、ヨー方向センサが多重化されていない風力発電装置であっても、ヨー方向センサの故障・異常発生時、ヨー方向センサに代えてヨー方向推定部をヨー方向値の取得のために利用でき、あたかもヨー方向センサを多重化したかのような冗長性のあるシステムを実現できる。よって、多重化を目的としたヨー方向センサの追加設置のための費用やスペースを必要とせずに、風力発電装置の運転の安全性、信頼性、稼働率等を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ナセルの現在のヨー方向値を正確に検出できない場合であっても、ヨー方向の推定値を用いることで適正なナセルの旋回方向を決定することができる。よって、ナセルがヨーリミットを超えて旋回してしまうことを防ぎ、ナセルとタワーとの間に延在する各種ケーブルが限界を超えて捻じれることを防止でき、風力発電装置の継続的な安定運転が可能となる。
また、ヨー方向センサが多重化されていない風力発電装置であっても、ヨー方向センサの故障・異常発生時、ヨー方向センサに代えてヨー方向推定部をヨー方向値の取得のために利用でき、あたかもヨー方向センサを多重化したかのような冗長性のあるシステムを実現できる。よって、多重化を目的としたヨー方向センサの追加設置のための費用やスペースを必要とせずに、風力発電装置の運転の安全性、信頼性、稼働率等を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る風力発電装置の概略的な全体構成を示す側面図である。
【図２】一実施形態におけるナセルのヨー旋回を説明するための図である。
【図３】一実施形態に係るウィンドファームの構成例を示す図である。
【図４】一実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムを示す構成図である。
【図５】一実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムにおけるヨー方向推定値算出手順を示すフローチャートである。
【図６】一実施形態に係る風力発電装置の各指令信号及びセンサ検出信号を示すタイムチャートである。
【図７】他の実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムにおけるヨー方向推定値算出手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２１】
最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る風力発電装置１及びヨー制御システム３０の構成例について説明する。なお、図１は、一実施形態に係る風力発電装置１の概略的な全体構成を示す側面図である。
【００２２】
幾つかの実施形態において、図１に示す風力発電装置１は、少なくとも２本のブレード２及びハブ３を含むロータ４は、風力エネルギーによって回転するように構成されている。ハブ３は、鋳物で一体的に構成されていてもよく、ブレード２の取り付け部を有している。例えば、風力発電装置１は、３本のブレード２が放射状にハブ３に取り付けられた構成であってもよい。ハブ３は、ハブカバー（不図示）に覆われていてもよい。また、風力発電装置１は、ロータ４の回転エネルギーを用いて発電を行うように構成された発電機６を備えている。発電機６は、ドライブトレイン１０を介してロータ４の回転エネルギーが伝達されるように構成されていてもよい。この場合、ドライブトレイン１０として、油圧ポンプ及び油圧モータを含む油圧トランスミッションを用いた構成であってもよいし、ギヤ式の増速機を用いた構成であってもよい。また、ドライブトレイン１０を設けずに、ハブ３と発電機６とを直結させた構成であってもよい。
【００２３】
図１に示すように、タワー９は洋上又は陸上に立設される。ナセル８は、タワー９の上端部に取り付けられるナセル台板８ｂと、ナセル台板８ｂによって支持され、ナセル８の内部空間に配置される機器を覆うように構成されたナセルカバー８ａとを含む。ナセル台板８ｂは、ヨー旋回座軸受１２を介してタワー９の上部に旋回自在に支持されている。具体的に、ヨー旋回座軸受１２は、内輪１２Ａ及び外輪１２Ｂを含んでいる。内輪１２Ａはナセル台板８ｂに取り付けられ、外輪１２Ｂはタワー９に取り付けられている。このヨー旋回座軸受１２によって、ナセル台板８ｂを含むナセル８は、タワー９に対してヨー方向に旋回自在な構成となっている。
【００２４】
一実施形態において、図１に示す風力発電装置１は、ナセル８をヨー旋回させるためのナセル旋回機構１４及びヨー駆動機構１５と、ナセル８のヨー旋回を停止するためのヨーブレーキ１６とを備えている。
ナセル旋回機構１４は、例えば、ナセル台板８ｂに設置されたヨー駆動機構１５によって回転するように構成されたギヤ１４Ａと、タワー９の上部の内周面に設けられ、ギヤ１４Ａと噛合する内歯車１４Ｂとを含んでいる。なお、他の構成例として、タワー９の外周側に外歯車を設け、該外歯車と噛合するように構成されたギヤとを含んでいてもよい。
ヨー駆動機構１５は、例えば、ナセル台板８ｂに取り付けられており、ギヤ１４Ａの軸に直接連結されるか、またはギヤ１４Ａにピニオンを介して連結される減速機と、クラッチと、ヨーモータと、電磁ブレーキと、これらを収納するハウジングとで構成されていてもよい。上記構成を有する場合、クラッチが結合状態で電磁ブレーキがＯＮにされたら、ヨーモータの駆動力が減速機を介してギヤ１４Ａに伝達され、ギヤ１４Ａが内歯車１４Ｂと噛み合いながら回転する。これにより、ナセル８がタワー９に対してヨー旋回するようになっている。なお、ヨー駆動機構１５は、タワー９の軸線を中心とした円周上に複数設けられていてもよい。他の構成例では、ヨー駆動機構１５は、タワー９の上部に取り付けられていてもよい。
【００２５】
一実施形態において、風力発電装置１は、ナセル８のヨー旋回を制御するためのヨー制御システム３０をさらに備えている。ヨー制御システム３０は、風向センサ１７、風速センサ１８、及びポテンショメータ２０を含むセンサ群と、センサ群からの検出信号に基づいてヨー制御を行うための中央監視制御装置（ＳＣＡＤＡ）３１と、を含んでいる。なお、中央監視制御装置３１の構成については後述する。
【００２６】
風向センサ１７は、図２に示すような風車ロータ４の向きに対する主風向の向きを検出する。風向センサ１７は、ナセル８と風向との偏差を検出する構成であってもよい。なお、図２は、一実施形態におけるナセルのヨー旋回を説明するための図である。一般的には、風力発電装置１は、風向センサ１７の検出結果に基づいて、風向センサ２０によって検出された風向（主風向）にナセル８が追従するように、ナセル８を旋回させる制御が行われる。
図１に戻り、風速センサ１８は、風車ロータ又はナセルにおける風速を検出する構成となっている。
ポテンショメータ２０は、ヨー方向センサ１９とヨーリミットセンサ２１とを含んでいてもよい。ヨー方向センサ１９は、ナセル８の現在のヨー方向値を検出するように構成されている。例えば、タワー９とナセル８との相対的な旋回移動量を検出する構成であってもよい。なお、ヨー方向センサ１９で検出されるヨー方向値は、基準方位に対する回転角度で示されるものであり、基準方位に対する相対的な角度であってもよい。その場合、ナセル８が同一の方位を向いていても、ヨー方向値は３６０ｎ°（但し、ｎは整数）異なる場合もある。
【００２７】
図３に示すように、一実施形態では、複数の風力発電装置１（１Ａ〜１Ｄ）が立設されたウィンドファーム１００においてヨー制御システム３０が適用されてもよい。ウィンドファーム１００は、洋上又は陸上に設けられており、複数の風力発電装置１（１Ａ〜１Ｄ）が、通信コンバータ１０４及びハブ１０６、ＬＡＮ等の通信回線を介して中央監視制御装置３１に通信可能に接続されている。また、ウィンドファーム１００には、風況監視装置（ＭＥＴ）１０２が設けられていてもよい。ＭＥＴ１０２は、ウィンドファーム１００内に一又は複数設けられ、ウィンドファーム１００内の風向や風速等の風況を観測するようになっている。このＭＥＴ１０２も風力発電装置１と同様に、通信コンバータ１０４及びハブ１０６、ＬＡＮ等の通信回線を介して、中央監視制御装置３１に通信可能に接続される。さらに、複数の風力発電装置１（１Ａ〜１Ｄ）、ＭＥＴ１０２又は中央監視制御装置３１は、インターネット等の通信回線を介してＳＣＡＤＡクライアント端末１０８に接続可能であってもよい。中央監視制御装置３１は、通信回線を介して、各風力発電装置１（１Ａ〜１Ｄ）の運転状況や風力発電装置１の各種センサの検出信号を取得したり、ＭＥＴ１０２からウィンドファーム１００内の風況状況を取得したり、各風力発電装置１（１Ａ〜１Ｄ）から各種の制御信号を取得したりする。また、ＳＣＡＤＡクライアント端末１０８は、ウィンドファーム１００の外部に設置され、インターネット等の通信回線を介してウィンドファーム１００内の各種装置（例えば中央監視制御装置３１やＭＥＴ１０２や各風力発電装置１Ａ〜１Ｄ）と通信可能に構成されている。このＳＣＡＤＡクライアント端末１０８は、例えば、クライアントからの指令の入力や各風力発電装置１（１Ａ〜１Ｄ）の状態監視等に用いられる。
【００２８】
図４に示すように、幾つかの実施形態に係るヨー制御システム３０において、中央監視制御装置３１は、風向センサ１７、風速センサ１８、ポテンショメータ２０からのセンサ検出信号が入力され、各種の演算を行うことによって算出された制御信号をヨーブレーキ１６又はヨー駆動機構１５に出力するようになっている。例えば、中央監視制御装置３１は、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。
【００２９】
具体的に中央監視制御装置３１は、主として、ヨー駆動機構を制御するためのヨー駆動制御部３２と、ヨー方向推定値に関する演算を行うための演算部３３とを備えている。演算部３３は、記憶部３４と、移動量算出部３５と、ヨー方向推定部３６と、ロジック修正部３７と、推定値補正部３８とを含んでいてもよい。
【００３０】
ヨー駆動制御部３２は、ヨー駆動機構１５を制御するように構成されている。すなわち、ヨー駆動制御部３２は、風向センサ１７及び風速センサ１８の検出結果に基づいて、ナセル８を旋回させるための制御信号を演算する構成となっている。例えば、風向センサ１７によって検出された風向にナセル８が追従するように、ナセル８を旋回させるように構成されている。すなわち、風向センサ１７及び風速センサ１８によって、ナセル８のヨー方向の目標値が決定される。そして、ヨー駆動制御部３２は、適宜、ヨーブレーキ１６へ旋回停止指令を出力したり、ヨー駆動機構１５へ右旋回指令や左旋回指令を出力したりする。
【００３１】
ここで、ナセル８をヨー方向の目標値まで旋回させる際には、右旋回及び左旋回の２通りの旋回方向が選択可能である。本実施形態では、以下のようにして、ヨー駆動制御部３２がナセル８の旋回方法を決定するようになっている。なお、本実施形態では、風力発電装置１の上方からナセル８を視た時、右旋回とは時計回りの旋回方向であり、左旋回とは半時計回りの旋回方向である。
【００３２】
具体的には、ヨー方向センサ１９の正常時、ヨー駆動制御部３２は、ヨー方向センサ１９によって検出されたヨー方向値が規定範囲（ヨーリミット）内に収まるようにナセル８の旋回方向を決定する。例えば、ヨー方向センサ１９の正常時において、ヨーリミットの範囲内であれば、効率化の観点からナセル８の旋回方向は、現在の角度から目標の角度まで旋回させる際の旋回移動量（旋回角度）が小さい方向が選択される。一方、ヨー方向センサ１９の正常時において、目標の角度がヨーリミットを越える場合、現在の角度から目標の角度まで旋回させる際の旋回移動量が大きい方向、すなわちナセル８のヨー方向値が小さくなるような旋回方向が選択される。なお、ヨーリミットとは、ナセル８の旋回が許容される規定範囲の境界を示す閾値であり、ヨーリミットの範囲内でヨー旋回していれば、ナセル８とタワー９との間に延在する各種ケーブル等の過剰な捻じれによる不具合の発生を回避できる。また、後述するように、ヨー旋回に対するリミット監視として、ソフトウェアリミット監視部４０と、ハードウェアリミット監視部４１とを備える場合、ヨーリミットはソフトウェアリミット監視部４０で用いられるソフトウェアリミットと、ハードウェアリミット監視部４１で用いられるハードウェアリミットとを含む。その場合、上述したヨー駆動制御部３２では、ヨーリミットとしてソフトウェアリミットが用いられる。
【００３３】
また、ヨー方向センサ１９の異常発生時、ヨー駆動制御部３２は、ヨー方向推定部３６によって算出された推定値が規定範囲内に収まるようにナセル８の旋回方向を決定するように構成されている。一方、ヨー方向センサ１９の異常発生時、目標の角度が規定範囲（ヨーリミット）を越える場合には、ヨー駆動制御部３２は、ナセル８のヨー方向値が小さくなるような旋回方向を選択する。なお、ヨー方向推定部３６の推定方法については後述する。
【００３４】
記憶部３４は、例えば不揮発性メモリで構成され、ヨー方向センサ１９で検出されたヨー方向値や、ヨー方向推定部３６で算出されたヨー方向推定値等が格納される。
移動量算出部３５は、ナセル８のヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて、所定期間におけるナセル８のヨー旋回移動量を算出するように構成されている。例えば、ヨー旋回移動量は、ヨー旋回速度とヨー旋回時間との積で算出される。ここで、ヨー旋回速度は、ヨー駆動機構の仕様（例えばヨーモータの仕様）から取得してもよいし、ヨー旋回速度を検出するためのセンサから取得してもよい。
【００３５】
ヨー方向推定部３６は、移動量算出部３５によって算出された所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の開始時点におけるヨー方向値とに基づき、推定値算出ロジックにより、所定期間の終了時点におけるナセル８のヨー方向の推定値を算出するように構成されている。なお、推定値算出ロジックとは、予め変数が設定された関係式を含んでいる。具体的に、関係式とは、所定期間の開始時点におけるヨー方向値および所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の終了時点におけるヨー方向値との相関関係を示す式である。そして、この関係式は、ナセル８の旋回方向に応じて設定されている。このように、上記関係式が、右旋回又は左旋回に対応してそれぞれ設定されているので、例えばヨー駆動機構１５の特性が右旋回と左旋回とで異なる場合であっても、旋回方向に応じた適切なヨー方向の推定値を算出できる。このようにして算出されたヨー方向推定値は、ヨー方向センサ１９の異常時、ヨー方向センサ１９で検出されたヨー方向値に代わって記憶部３４に記憶されたり、ヨー旋回制御部３２に入力されたりする。なお、ヨー方向センサ１９で検出されたヨー方向値と、ヨー方向推定部３６で算出されたヨー方向推定値とは、切替スイッチ３９によって切り替えられるようになっていてもよい。ヨー方向センサ１９の異常時の判断に際して、ヨー方向センサ１９からセンサ異常信号を受け取ったとき、ヨー方向センサ１９の異常時と判断するようにしてもよい。また、例えばヨー方向センサ１９の機械部品（ハード）が壊れた場合、ヨー方向センサ１９の出力信号に変化がみられなくなるため、ヨー方向センサ１９の出力信号が一定時間、変化しない場合に、ヨー方向センサ１９の異常時と判断するようにしてもよい。
【００３６】
上記構成を有するヨー制御システム３０では、ヨー方向センサ１９の正常時、ヨー駆動制御部３２は、ヨー方向センサ１９によるヨー方向値の検出結果に基づきナセル８の旋回方向を決定する。一方、ヨー方向センサ１９の異常発生時、ヨー駆動制御部３２は、ヨー方向推定部３６によって算出された推定値に基づきナセルの旋回方向を決定するようになっている。そのため、例えば故障や誤作動等のヨー方向センサ１９の異常によって、ナセルの現在のヨー方向値を正確に検出できない場合であっても、ヨー方向の推定値を用いることで適正なナセルの旋回方向を決定することができる。これにより、ナセル８がヨーリミットを超えて旋回してしまうことを防ぎ、ナセル８とタワー９との間に延在する各種ケーブルが限界を超えて捻じれることを防止でき、風力発電装置１の継続的な安定運転が可能となる。
また、ヨー方向推定部３６では、ナセルのヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて算出される所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の開始時点におけるヨー方向値とに基づいて所定期間の終了時点におけるナセルのヨー方向の推定値を算出するようになっている。そのため、ヨー方向センサ１９が多重化されていない風力発電装置１であっても、ヨー方向センサ１９の故障・異常発生時、ヨー方向センサ１９に代えてヨー方向推定部３６をヨー方向値の取得のために利用でき、あたかもヨー方向センサ１９を多重化したかのような冗長性のあるシステムを実現できる。よって、多重化を目的としたヨー方向センサ１９の追加設置のための費用やスペースを必要とせずに、風力発電装置１の運転の安全性、信頼性、稼働率等を向上させることができる。
さらに、上記構成を有するヨー制御システム３０は、上述のように、ヨー駆動制御部３２によって、ヨー方向センサ１９の異常発生時にはヨー方向の推定値に基づき旋回方向を決定するようになっているから、ナセル８の風向追従制御を行う場合であっても、ヨーリミットを超えるようなナセル８の旋回を回避できる。
【００３７】
一実施形態において、ヨー制御システム３０は、ロジック修正部３７をさらに備えていてもよい。ロジック修正部３７は、演算部３３に含まれており、ヨー方向センサ１９の正常時にヨー方向センサ１９で検出したヨー方向値と、ヨー方向センサ１９の正常時にヨー方向推定部３６で算出したヨー方向の推定値との比較結果に基づき、ヨー方向推定部３６における推定値算出ロジックを修正するように構成される。ヨー方向推定部３６におけるヨー方向の推定値には、ヨー駆動機構１５の個体差や経年変化等に起因した積分誤差が含まれることがある。そこで、上述のように、ヨー方向センサ１９の正常時に取得したヨー方向センサ１９の検出結果を利用してヨー方向推定部３６における推定値算出ロジックを修正することで、ヨー方向推定部３６におけるヨー方向の推定精度を向上させることができる。よって、ヨー方向センサ１９の異常発生時において、ヨー方向推定部３６によって算出されたヨー方向の正確な推定値に基づき、ナセル８の旋回方向を決定することができる。
【００３８】
一実施形態において、ヨー方向推定部３６は、所定期間の開始時点におけるヨー方向値および所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の終了時点におけるヨー方向値との関係式から、ヨー方向の推定値を算出するように構成されている。この場合、ロジック修正部は、比較結果に基づき関係式を修正するように構成されていてもよい。この構成において、推定値算出ロジックは、所定期間の開始時点におけるヨー方向値および所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の終了時点におけるヨー方向値との関係式を含んでおり、ロジック修正部３７はこの関係式を修正するようになっている。これにより、関係式の修正を通じて適正な推定値算出ロジックを実現することができ、ヨー方向推定部３６におけるヨー方向の推定精度を向上させることができる。
【００３９】
一実施形態では、ヨー制御システム３０は、ヨー方向センサの異常発生時にヨー方向推定部によって算出された推定値を補正するための推定値補正部３８をさらに備える。推定値補正部３８は、風力発電装置１と風況の類似性を有し、且つ、健全なヨー方向センサ１９を有する他の風力発電装置の健全なヨー方向センサによって検出される基準ヨー方向値に基づいて、ヨー方向推定値を補正するように構成される。通常、ヨー駆動制御部３２は、例えば風向センサ１７によって検出された風向等の風況に応じてナセル８のヨー旋回を制御する。そのため、互いに類似する風況に置かれた複数の風力発電装置１は、概ね同量のヨー旋回を行ったと考えることができる。そこで、風況の類似性を有する他の風力発電装置の健全なヨー方向センサ１９によって検出される基準ヨー方向値に基づいて、風力発電装置１のヨー方向の推定値を補正することによって、ヨー方向の正確な推定値を算出できる。例えば、上述した図３のようなウィンドファーム１００において、風力発電装置１Ａでヨー方向センサ１９の異常が発生した場合、風力発電装置１と風況の類似性を有するものとして、例えば距離の近い風力発電装置１Ｂ，１Ｃ等が選択可能である。これらの他の風力発電装置１Ｂ，１Ｃのヨー方向センサ１９が健全であれば、これらの風力発電装置１Ｂ，１Ｃによって検出される基準ヨー方向値に基づいて、ヨー方向推定値を補正してもよい。
【００４０】
上記実施形態において、推定値補正部３８は、ヨー方向推定部３６によって算出されたヨー方向の推定値の設定期間における変化量と、設定期間における基準ヨー方向値の変化量との差分が閾値を超えたとき、基準ヨー方向値に基づいて推定値を補正するように構成されてもよい。これは、風力発電装置１のヨー方向推定値の変化量と、他の風力発電装置の基準ヨー方向値の変化量との差分が閾値を超えたとき、前記風力発電装置のヨー方向推定値の誤差が過大である可能性があるため、基準ヨー方向値に基づいて推定値を補正する。これにより、ヨー方向推定値が実際のヨー方向値から大幅に乖離することを防止し、推定精度の向上が図れる。
【００４１】
また、一実施形態において、ヨー制御システム３０は、中央監視制御装置３１に含まれるソフトウェアリミット監視部４０と、中央監視制御装置３１とは別に設けられたハードウェアリミット監視部４１とを備えていてもよい。
ソフトウェアリミット監視部４０は、ヨー方向センサ１９の正常時には、ヨー方向センサ１９で検出されたヨー方向値がソフトウェアリミットを超えないように監視する。すなわち、ヨー方向値がソフトウェアリミットを超えた場合に、ソフトウェアリミット監視部４０は、ヨー方向値がソフトウェアリミットを超えない旋回方向となるようにヨー駆動制御部３２に対して指令を送る。ヨー方向センサ１９の異常時には、ヨー方向推定部３６で算出されたヨー方向推定値がソフトウェアリミットを超えないように監視する。すなわち、ヨー方向推定値がソフトウェアリミットを超えた場合に、ソフトウェアリミット監視部４０は、ヨー方向値がソフトウェアリミットを超えない旋回方向となるようにヨー駆動制御部３２に対して指令を送る。
【００４２】
ハードウェアリミット監視部４１は、ヨー方向センサ１９の正常時には、ヨー方向センサ１９で検出されたヨー方向値がハードウェアリミットを超えないように監視する。すなわち、ヨー方向値がハードウェアリミットを超えた場合に、ハードウェアリミット監視部４１は、風力発電装置１の停止制御を行う。その際、風力発電装置１の補機類の電源も遮断してもよい。ハードウェアリミット監視部４１は、ヨー方向センサ１９の異常時には、ヨー方向推定部３６で算出されたヨー方向推定値がハードウェアリミットを超えないように監視する。すなわち、ヨー方向推定値がハードウェアリミットを超えた場合に、ハードウェアリミット監視部４１は、風力発電装置１の停止制御を行う。その際、風力発電装置１の補機類の電源も遮断してもよい。
通常、ハードウェアリミットはソフトウェアリミットより厳しい条件に設定され、例えばソフトウェアリミットはヨー旋回の許容範囲である±２７０°であり、ハードウェアリミットは捻回角度限界である±７２０°である。ここで、＋は右旋回、−は左旋回を意味する。
【００４３】
以下、本発明の実施形態に係る風力発電装置１のヨー制御方法について、その手順を詳細に説明する。
なお、ここでは、風力発電装置の一例としてアップウィンド型の風力発電装置１について述べるが、本発明の実施形態に係るヨー制御方法は、ダウンウィンド型等の他の風力発電装置にも適用できる。
【００４４】
まず、ヨー方向検出ステップにおいて、ナセル８の現在のヨー方向値をヨー方向センサ１９で検出する。ヨー方向センサ１９によるヨー方向の検出は、所定間隔で断続的に行ってもよいし、継続的に行ってもよい。
次いで、移動量算出ステップにおいて、ナセル８のヨー旋回速度及びヨー旋回時間に基づいて、所定期間におけるナセル８のヨー旋回移動量を算出する。
さらに、ヨー方向推定ステップにおいて、移動量算出ステップで算出された所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の開始時点におけるヨー方向値とに基づき、推定値算出ロジックにより、所定期間の終了時点におけるナセルのヨー方向の推定値を算出する。なお、推定値算出ロジックとは、予め変数が設定された関係式を含んでいる。具体的に、関係式とは、所定期間の開始時点におけるヨー方向値および所定期間におけるヨー旋回移動量と、所定期間の終了時点におけるヨー方向値との相関関係を示す式である。そして、この関係式は、ナセル８の旋回方向に応じて設定されている。このように、上記関係式が、右旋回又は左旋回に対応してそれぞれ設定されることで、旋回方向に応じた適切なヨー方向の推定値を算出できる。
【００４５】
ヨー駆動制御ステップでは、基本的な動作として、風向センサ１７の検出結果に基づいて、風向センサによって検出された風向にナセル８が追従するように、旋回方向にナセル８を旋回させる。これに加えて、ヨー駆動制御ステップでは、ヨー方向センサ１９の正常時にヨー方向検出ステップで検出されたヨー方向値が規定範囲内に収まるようにナセルの旋回方向を決定するとともに、ヨー方向センサ１９の異常発生時にヨー方向推定ステップで算出された推定値が規定範囲内に収まるようにナセルの旋回方向を決定するようになっている。
【００４６】
次いで、図５乃至図７を参照して、具体的なヨー制御方法について説明する。なお、図５は、一実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムにおけるヨー方向推定値算出手順を示すフローチャートである。図６は、一実施形態に係る風力発電装置の各指令信号及びセンサ検出信号を示すタイムチャートである。図７は、他の実施形態に係る風力発電装置のヨー制御システムにおけるヨー方向推定値算出手順を示すフローチャートである。
【００４７】
図５において、まず、風力発電装置１のナセル８が旋回停止中か否かを判断する。ナセル８が旋回停止中であれば、記憶部３４に既に格納されているヨー方向値を、直前にヨー方向センサ１９又はヨー方向推定部３６で取得したヨー方向値（又はヨー方向推定値）で更新する。一方、ナセル８が旋回中であれば、記憶部３４に格納されているヨー方向値を読み出す。このとき、ナセル８が右旋回中か否かを判断し、右旋回中である場合には、右旋回用ヨー旋回速度を記憶部３４から読み出し、さらに右旋回用補正ゲインを記憶部３４から読み出す。そして、移動量算出ステップにおいて、ヨー旋回移動量を算出する。例えば、ヨー旋回移動量は、右旋回用ヨー旋回速度と右旋回用補正ゲインの積により算出される。そして、ヨー方向推定ステップにおいて、ヨー方向の推定値を算出する。例えば、記憶部３４から読み出しておいたヨー方向値にヨー旋回移動量を加えて、この和に右旋回用補正ゲインを乗じてヨー方向推定値を算出する。なお、ナセル８が右旋回中ではない場合、すなわちナセル８が左旋回中である場合においても、上記と同様の手順にて、左旋回用ヨー旋回速度及び左旋回用補正ゲインを用いて、ヨー方向推定値を算出する。
【００４８】
ここで、ヨー方向センサ１９の異常が発生したか否かを判断する。ヨー方向センサ１９の異常が発生していなければこの周期の演算を終了する。一方、ヨー方向センサ１９に異常が発生している場合、ロジック修正ステップにおいて補正ゲインを算出する。補正ゲインは、上述したように、ヨー方向センサ１９の正常時にヨー方向センサ１９で検出したヨー方向値と、ヨー方向センサ１９の正常時にヨー方向推定部３６で算出したヨー方向の推定値との比較結果に基づき、新たな補正ゲインを算出する。そして、ナセル８が右旋回中である場合には、記憶部３４に格納されている右旋回用補正ゲインを新たな右旋回用補正ゲインで更新し、ナセル８が左旋回中である場合には、記憶部３４に格納されている左旋回用補正ゲインを新たな左旋回用補正ゲインで更新する。こうして、一つの演算周期を終了する。この演算を繰り返し行うことによって、ヨー方向推定値の推定精度の向上を図りながら、確実にヨー方向値を取得できる。図６はシミュレーションによって得られたタイムチャートであって、同図に示すように、ヨー方向値とヨー方向推定値とは略同一の経時的変化を示すようになる。
【００４９】
図７に示すフローチャートは、図３に示したウィンドファーム１００に設置される風力発電装置１において好適に用いられる。
図７において、まず、ヨー方向センサ１９の異常発生中の風力発電装置（風車）Ａが検出されたら、風力発電装置Ａの風向センサ１７及び風速センサ１８（風向風速計）が正常か否かを判断する。風力発電装置Ａの風向センサ１７及び風速センサ１８が正常である場合、風向センサ１７及び風速センサ１８で計測された風力発電装置Ａの風向及び風速を読み出す。風力発電装置Ａの風向センサ１７及び風速センサ１８が正常ではない場合、他の風力発電装置Ｂの風向センサ１７及び風速センサ１８が正常であるか否かを判断し、正常である場合は風力発電装置Ｂの風向及び風速を読み出す。他の風力発電装置Ｂの風向センサ１７及び風速センサ１８が正常ではない場合には、ＭＥＴ１０２（図３参照）の風向センサ及び風速センサが正常であるか否かを判断し、正常である場合はＭＥＴ１０２の風向及び風速を読み出す。
【００５０】
そして、風力発電装置Ａと風況が類似する他の風力発電装置を抽出する。その際、少なくとも風向センサ１７が正常であり、且つヨー制御が通常モード（例えば初期旋回モード等の特殊なモードを除く）であり、且つ風向及び風速が正確である風力発電装置のうち、風力発電装置Ａに最も近い値が計測された風力発電装置を設定台数だけ選ぶ。例えば、設定台数は２台とする。
【００５１】
ここで、風力発電装置Ｄと風力発電装置Ｅが抽出された場合、風力発電装置Ｄと風力発電装置Ｅのヨーリミット状態をＦに格納する。続いて、風力発電装置Ｄと風力発電装置Ｅのヨー方向値の平均値Ｇを算出する。そして、風力発電装置Ａのヨー方向推定値と平均値Ｇが同等であるか否かを判断する。風力発電装置Ａのヨー方向推定値と平均値Ｇが同等ではない場合、風力発電装置Ａの記憶部３４に格納されているヨー方向値を平均値Ｇで更新する。風力発電装置Ａのヨー方向推定値と平均値Ｇが同等である場合、風力発電装置Ａの記憶部３４に格納されているヨー方向値はそのままの状態とする。
【００５２】
一方、風力発電装置Ａと風況が類似する他の風力発電装置として、一台の風力発電装置Ｄが抽出された場合、風力発電装置Ｄのヨーリミット状態をＦに格納する。続いて、風力発電装置Ｄのヨー方向値をＧに格納する。そして、上記と同様に、風力発電装置Ａのヨー方向推定値とＧが同等であるか否かを判断する。風力発電装置Ａのヨー方向推定値とＧが同等ではない場合、風力発電装置Ａの記憶部３４に格納されているヨー方向値をＧで更新する。風力発電装置Ａのヨー方向推定値とＧが同等である場合、風力発電装置Ａの記憶部３４に格納されているヨー方向値はそのままの状態とする。
【００５３】
また、風力発電装置Ａと風況が類似する他の風力発電装置が一台も抽出されなかった場合、０をＦに格納する。続いて、風力発電装置Ａのヨー方向の推定値をＧに格納する。そして、上記と同様に、風力発電装置Ａのヨー方向推定値とＧが同等であるか否かを判断する。風力発電装置Ａのヨー方向推定値とＧが同等ではない場合、風力発電装置Ａの記憶部３４に格納されているヨー方向値をＧで更新する。風力発電装置Ａのヨー方向推定値とＧが同等である場合、風力発電装置Ａの記憶部３４に格納されているヨー方向値はそのままの状態とする。
このように、他の風力発電装置やＭＥＴ１０２等のデータを利用することによって、風力発電装置１におけるナセル８のヨー方向推定値をより高精度で取得できる。
【００５４】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、ナセルの現在のヨー方向値を正確に検出できない場合であっても、ヨー方向の推定値を用いることで適正なナセルの旋回方向を決定することができる。よって、ナセル８がヨーリミットを超えて旋回してしまうことを防ぎ、ナセル８とタワー９との間に延在する各種ケーブルが限界を超えて捻じれることを防止でき、風力発電装置１の継続的な安定運転が可能となる。
また、ヨー方向センサ１９が多重化されていない風力発電装置１であっても、ヨー方向センサ１９の故障・異常発生時、ヨー方向センサ１９に代えてヨー方向推定部３６をヨー方向値の取得のために利用でき、あたかもヨー方向センサ１９を多重化したかのような冗長性のあるシステムを実現できる。よって、多重化を目的としたヨー方向センサ１９の追加設置のための費用やスペースを必要とせずに、風力発電装置１の運転の安全性、信頼性、稼働率等を向上させることができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００５６】
例えば、上述の実施形態では、ヨー駆動機構を制御するためのヨー駆動制御部３２が中央監視制御装置３１に設けられている場合について説明したが、ヨー駆動制御部３２は各風力発電装置１（図３における風力発電装置１Ａ〜１Ｄ）にそれぞれ設けられていてもよい。すなわち、図４に示すヨー制御システム３０が、各風力発電装置１ごとに設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１              風力発電装置
２              ブレード
３              ハブ
４              ロータ
５              回転シャフト
６              発電機
８              ナセル
１０            タワー
１２            ヨー旋回座軸受
１２Ａ          内輪
１２Ｂ          外輪
１４            ナセル旋回機構
１５            ヨー駆動機構
１６            ヨーブレーキ
１６Ａ          ブレーキロータ
１６Ｂ          ブレーキキャリパ
１７            風向センサ
１８            風速センサ
１９            ヨー方向センサ
２０            ポテンショメータ
２１            ヨーリミットセンサ
３０            ヨー制御システム
３１            中央監視制御装置（ＳＣＡＤＡ）
３２            ヨー駆動制御部
３３            演算部
３４            記憶部
３５            移動量算出部
３６            ヨー方向推定部
３７            ロジック修正部
３８            推定値補正部
１００          ウィンドファーム
１０８          ＳＣＡＤＡクライアント端末
【図１】
2015161172.tif 000003
【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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