(57)【要約】  風力タービン、特にオフショア風力タービンの稼働効率を増加させるためのシステムおよび方法。本発明は、風向きに関してロータシャフト軸を回転させるために必要とされるトルクを低減するためのシステムおよび方法を開示する。ロータシャフト軸の回転速度を制御するためのシステムおよび方法も開示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動ヒンジを有するアップウィンド型２枚羽根付き風力タービンの動力出力を制限するために必要とされるヨートルクを最小にするための方法において、前記タービンは、（到来する風から見て）時計方向に運転するように設計されたロータを有し、塔の頂上のナセル内に収容される、方法であって、
風向きと別の方向に（ナセルの上から見て）反時計方向にロータ軸をヨーイングすることであって、それにより、ロータトルクを前記ロータトルクの定格値に保ちながら、定格風速より高い風速について動力出力を制限する、ヨーイングすることを含む方法。
【請求項２】
揺動ヒンジを有するアップウィンド型２枚羽根付き風力タービンをシャットダウンするために必要とされるヨートルクを最小にするための方法において、前記タービンは、（到来する風から見て）時計方向に運転するように設計されたロータを有し、塔の頂上のナセル内に収容される、方法であって、
風向きと９０°別の方向に（ナセルの上から見て）反時計方向にロータ軸をヨーイングすることであって、それにより、前記タービンをシャットダウンさせる、ヨーイングすることを含む方法。
【請求項３】
揺動ヒンジを有するアップウィンド型２枚羽根付き風力タービンの動力出力を制限するために必要とされるヨートルクを最小にするための方法において、前記タービンは、（到来する風から見て）反時計方向に運転するように設計されたロータを有し、塔の頂上のナセル内に収容される、方法であって、
風向きと別の方向に（ナセルの上から見て）時計方向にロータ軸をヨーイングすることであって、それにより、ロータトルクが前記ロータトルクを定格値に保ちながら、定格風速より高い風速について動力出力を制限する、ヨーイングすることを含む方法。
【請求項４】
揺動ヒンジを有するアップウィンド型２枚羽根付き風力タービンをシャットダウンするために必要とされるヨートルクを最小にするための方法において、前記タービンは、（到来する風から見て）反時計方向に運転するように設計されたロータを有し、塔の頂上のナセル内に収容される、方法であって、
風向きと９０°別の方向に（ナセルの上から見て）時計方向にロータ軸をヨーイングすることであって、それにより、前記タービンをシャットダウンさせる、ヨーイングすることを含む方法。
【請求項５】
中央コントローラおよび従属ヨーイング作動システムによってヨーイングを制御することをさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記中央コントローラは、ロータ速度センサおよび風の相対的向きセンサから信号を受信する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記中央コントローラは、実際の定格運転速度を所望の運転速度と比較する請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記所望の運転速度は、前記定格ロータ運転速度になどしい請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記中央コントローラは、速度誤差を積分し、任意選択で、前記速度誤差を非線形利得アルゴリズムによって補正することによって所望のヨー角を計算する請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記中央コントローラは、前記所望のヨー角を、検知される相対的風向きと比較し、ロータ軸変更のための方向を計算する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記中央コントローラは、請求項１から４に記載のロータの回転に対する風向きに関して、動力制限またはシャットダウンの好ましい方向に常に留まるよう、上から見た、ナセルに指令指示する請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
定格風速より高い風速の場合、ロータトルクが一定に保たれている間に、ロータ運転速度が定格運転速度より増加する場合、前記中央コントローラは、前記タービンの動力出力を制限するために、動力制限の好ましい方向にナセルをさらに移動させるよう、ヨーシステムに指令する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
定格風速より高い風速の場合、ロータトルクが一定に保たれている間に、ロータ運転速度が定格運転速度より減少する場合、前記中央コントローラは、前記タービンの動力出力を維持するために、動力制限の好ましい方向と反対の方向にナセルをさらに移動させるよう、前記ヨーシステムに指令する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記中央コントローラは、高周波の風の乱れをさらにろ過して取除く請求項５に記載の方法。
【請求項１５】
ロータ軸をヨーイングすることは、羽根の揺動振幅を低減する請求項１から１４のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１６】
前記揺動振幅は、羽根が水平位置にあるときより垂直位置にあるときにより多く低減される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記垂直位置における羽根に関する前記揺動振幅の低減は、ハブオーバハングを最小にする、または、羽根先端と塔との間の隙間を最大にする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願に対する陳述］
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組込まれる、２０１１年５月６日に出願された米国仮出願第６１／４８３，３９７号に対して優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、ヨー制御風力タービンの稼働効率を増加させるためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ほとんどの３枚羽根付きタービンおよび２枚羽根付きタービンは、風向きに追従し、ロータが風に向かって面することを保証するためにロータ軸の配向を変更できるヨーシステムを装備する。ほとんどの３枚羽根付きタービンおよび２枚羽根付きタービンは、タービンの速度、したがって、タービンの動力出力を制御すると共にシャットダウンするために、ロータ羽根のピッチを調節する。
【０００４】
２枚羽根付き風力タービンでは、ピッチ制御を必要とすることなく、タービンの速度、したがって、タービンの動力出力を制御するために、風に向かってまたは風からそれてタービンをヨーイングすることが可能である。これは、２枚羽根付きタービンが、タービン羽根をタービンのドライブトレインに取付けるために揺動ヒンジ（または「シーソー(see-saw)ヒンジ」）を使用する場合に可能である。揺動ヒンジは、ロータに更なる自由度を与え、タービンが、ジャイロ力を克服し、タービンのロータ速度を制御するのに十分に迅速にヨー角を調節することを可能にする。
【０００５】
ロータ運転速度を制御するためにヨー制御を使用するタービンでは、特に極端な風況によって高速ヨーイングを受けるときに、支持構造に当たることを回避し、ロータの効率的な動的性能を保証するために、揺動角度が制御され、一定の限度内に保たれることを保証するために、配慮が払われなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本特許出願は、必要なヨートルクならびに揺動振幅を最小にするための、ある技法を開示する。これは、ロータ、ヨーイングシステム、および揺動ヒンジの改善された動的制御および性能を可能にし、タービンの性能の改善をもたらす。これは、次に、ヨーシステムおよび揺動ヒンジに関する応力を低減し、タービンに対してより大きな信頼性および設計の改善をもたらす。これはまた、極端な風況におけるタービンの安全性を改善する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、２枚羽根付き揺動ヒンジでヨー制御のアップウィンド型タービンを参照する。２枚羽根付き揺動ヒンジのヨー制御風力タービンでは、風速が定格より高いと、動力は、風からそれてロータをヨーイングすることによって制御される。本発明は、主に、動力制御のために、ヨー角の高速変更が必要とされるか、または、シャットダウンのために、ロータ軸を風向きから９０°にもたらすことによる高速ヨーイングが必要とされるときに、塔軸の周りでナセルを転回させるのに必要とされるトルクを低減するためのシステムに関する。本発明は、ロータシャフト速度、風向き、およびロータ軸の方向の測定に基づいて、ヨー角が変更される方向を制御するためのシステムを開示する。
【０００８】
風速が定格より高くない場合、タービンは、風に向かって稼働し（ロータ軸は風向きに整列し）、したがって、システムは、風向きに追従するという役割を有する。風速が定格より高いとき、ロータ軸は、ロータディスクに垂直な風速成分を一定に保つようにヨーイングされ、したがって、ヨーシステムは、ロータトルクが他の手段（たとえば、発電機および動力変換器）によって制御されている間に、ロータ運転速度を制御するという役割を有する。
【０００９】
２枚羽根付きの揺動ヒンジヨー制御タービンでは、羽根は、ハブに強固に接合され、ハブは、その軸がシャフト軸に垂直であるヒンジを通してシャフトに結合される。ヒンジによって導入される自由度は、これは捻じれ剛性≠０を有するが、タービンのジャイロ負荷を劇的に低減し、したがって、必要なヨーレートを作動させるのに必要とされるヨートルクおよびその結果生じる加速度が制限される。ヨートルクの更なる低減は、風向きに関するアップウィンド型ロータの位置とシャフト運転速度の方向との間の適切な組合せによって達成可能である。
【００１０】
開示されるシステムは、高いヨーレートでも、シャフト軸を回転させるために必要とされるトルク量を低減することになり、ヨーイング操縦中のタービンシステム全体にかかる負荷の低減およびヨーモータ寿命の増加を同様にもたらす。本発明は、ナセルハウジングが数千キログラムの重量があり得る大型（たとえば、１ＭＷより大きい）タービンについて特に有用である。
【００１１】
運転中のロータの揺動の振る舞いは、２つの羽根がその垂直位置の周りにある（方位角＝０）ときに揺動角度が常にほとんどなく、一方、羽根が水平であるときに揺動角度が最大値に達するようなものである。開示されるシステムはまた、ゼロ方位角の周りの羽根について揺動角度をさらに低減することになり、したがって、ハブオーバハング（塔軸からのハブの距離である）の低減を可能にし、極端な状況下で羽根先端と塔との間の正しい隙間を保証するために必要である。
【００１２】
一例では、本発明のシステムは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、作動ヨーイングシステム（塔の周りでタービンを転回するための）と、ロータシャフト運転速度センサと、風の相対的向きセンサ（タービン軸方向に関する）と、塔に関するロータ軸方向（絶対方向）のセンサとを含む。
【００１３】
ヨー作動システムは、ヨーモータを通して、ロータシャフトのベッドプレートと塔との間にヨーイングトルクを加えることによって、ロータ軸方向を（上から観察される場合、すなわち、ナセルの上から下を見ながら観察される場合）時計方向にまたは反時計方向に変更することが可能である。
【００１４】
タービンを特徴付けるロータ運転方向は、ロータおよび発電機の特定の設計に由来する。一般に、アップウィンド型ロータは、到来する風向きから見ると、時計方向に運転するように設計される。しかし、発明されたシステムは、ロータが、反時計方向に運転するように設計される場合に同様に適用可能である。
【００１５】
本発明のシステムおよび方法は、シャットダウン時にも有用であり、タービンが、ロータ軸が風向きから９０°に配向された状態でパークされ、この位置に保たれるときに、風向きの任意の変化についてナセルの位置を補正するために必要とされる小さなヨートルクが非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】２枚羽根付き揺動ヒンジ風力タービンの一般化された図である。
【図２】ロータ位置が、第４象限、したがって、到来する風向きＷＤから反時計方向に配向された状態の、上から見た２枚羽根付き揺動ヒンジ風力タービンの一般化された図である。
【図３】ロータ位置が、第１象限、したがって、到来する風向きＷＤから時計方向に配向された状態の、上から見た２枚羽根付き揺動ヒンジ風力タービンの一般化された図である。
【図４】風速ベクトル、および、ロータシャフトが、風と別の方向に反時計方向に角度φだけヨーイングしたときに、ロータシャフトの上に垂直に配向された羽根が時計方向に回転することに関連する角度を示す図である。
【図５】ロータが、到来する風向きから見て時計方向に運転している間の、アクティブなヨートルクの方向に関連するトルクを維持する揺動ヒンジの方向を示す図である。
【図６】ロータが風からそれてヨーイングされた状態で、風が羽根に角度φで当たるときの、上側羽根の迎え角を示す図である。
【図７】ロータが風からそれてヨーイングされた状態で、風が羽根に角度φで当たるときの、下側羽根の迎え角を示す図である。
【図８】水平からのロータ軸の傾斜を示す図であり、さらなるヨーモーメントをもたらす。
【図９】時計方向に回転し、ロータ軸が、風と別の方向に反時計方向にヨーイングされたときの、２枚羽根付き揺動ヒンジロータの羽根に関する平面内力を概念的に示す図である。
【図１０】羽根が水平に配向された状態の、上から観察される場合のタービンロータに関する揺動変位を示す図である。
【図１１】本発明を実施するための概略的な制御システムを示す図である。
【図１２】本発明の概略的なより完全な制御システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、一般に、２枚羽根付き揺動ヒンジヨー制御風力タービンに関する。これらのタービンは、風速が定格より低いとき、風に向かってロータを保ち(keep)、最適先端速度比（羽根先端の周辺速度と風速との比である）を維持するためにロータ制限トルクを調節することによって制御される。ロータは、タービンコントローラ（ＣＰＵ）によって作動されるヨーイングシステムによって風に向かって保たれる。ロータ制限トルクは、他の手段（すなわち、タービンコントローラに従属した適切なコントローラを有するタービン発電機に結合された電力変換器）によって調節される。
【００１８】
ロータトルクが、その定格値で「一定(constant)」に保たれている間に、風速が定格より高いとき、ロータ運転速度は、風向きから外れてロータ軸を常にヨーイングし、ロータ軸方向を、風速が減少する場合に風向きに向かって、または、風速が増加する場合に風向きから外れて変更することによって、その定格値で「一定」に保たれる。２枚羽根付き揺動ヒンジロータでは、ロータ軸方向を変更するために必要とされるヨーイングトルクは、タービンシステムのジャイロ負荷を減結合する揺動ヒンジによって制限される。
【００１９】
ロータ軸方向を変更するために必要とされるヨーイングトルクが低くなればなるほど、結果として得られるヨーイングレートが速くなり、したがって、動力制御の性能が高くなる。シャットダウンの場合、ロータ軸は、風向きから外れて９０°になるようにヨーイング（移動）する。
【００２０】
必要なヨーイングトルクが、実際のヨー角、すなわち、タービンがそこで稼働する、風向きとロータ軸方向との角度に対して増加する傾向があり、平均風速が高くなればなるほど、必要なヨー角が高くなる。ヨー角は、定格より低い風速で０°、カットアウト時の風速で６０°、シャットダウン時に９０°である。そのため、風向きに関して、タービンは、ロータ軸方向が同じ象限の０°と９０°との間に存在する状態で稼働することを求められ、一方、ロータ軸の絶対方向は、絶対風向きに依存する。
【００２１】
揺動ヒンジの恩恵を施す作用を超えて、ヨーイングトルクは、ロータ運転速度の方向、および、ロータが風向きに関して稼働する象限を連携させることによってさらに低減されうる。連携はまた、主に２枚の羽根が垂直に配向されるときに揺動振幅の低減をもたらし、これは、アップウィンド型タービンの羽根先端と塔との間の必要な隙間によって左右されるハブオーバハングを制限することを可能にする。
【００２２】
本発明は、２枚羽根付き揺動ヒンジタービンを、ヨーイングによって制御するために必要とされるヨートルクを最小にするシステムおよび方法を開示する。
【００２３】
通常、ヨーイングによってタービンを制御するために必要なセンサは、
−シャフト運転速度センサ（すなわち、ピックアップ）、
−ロータ軸絶対方向センサ（すなわち、ドライブトレインベッドプレートと塔との間のエンコーダ）、
−風の相対的向きセンサ（すなわち、タービンルーフによって支持される風向き翼）
であり、風速センサは、ヨーイングによって動力を制御するために必要でなく、カットイン未満の風速およびカットアウトを超える風速についてタービンをシャットダウンさせ、カットインより高くかつカットアウトより低い風速に関して稼働を可能にすることが必要であるだけである。
【００２４】
塔の頂上のナセルによって取付けられた２枚羽根付き揺動ヒンジロータの一般化された図が図１に示される。
【００２５】
図２および図３は、上から（タービンの上部から下部を）見たロータを示す。図２では、ロータは、風向きＷＤが１２時から吹いている状態で、第４象限、すなわち、１２時と９時との間で稼働し、図３では、ロータは、第１象限、すなわち、１２時と３時との間で稼働する。動力制御のために必要なヨートルクを最小にするため、図２の場合、Ａから見たロータは時計方向に運転しなければならず、図３の場合、ロータは反時計方向に運転しなければならないことがわかった。
【００２６】
ロータ回転方向は、ロータの設計に関する選好によって左右される。図４は、羽根が垂直位置にある状態で、時計方向運転しながら、第４象限で稼働するロータ２を示す。ロータ２は、上部羽根３と下部羽根４と揺動ヒンジ７とを含む。ロータは角速度ωでスピンする。ロータ軸が、角度φだけ風からそれて移動すると、入って来る風のベクトルＷは、法線成分ＷＮおよび横成分ＷＣに沿って分割される。ヨー制御式タービンでは、ヨー制御システムは、ロータシャフト速度を定格値に保つため角度φを調整するために使用され、一方、残りのトルクＴは、発電機および関連する手段（すなわち、動力変換器）によってその定格値に保される。風速が増加または減少するにつれて、φは、風法線ＷＮを一定に保つために調整される。通常、φは、平均して、０°〜６０°の範囲にあるとすることができる。６０°の角度は、カットアウトに近い平均風速に対応する。しかし、風速および風向きの変動性による過渡状態中に、φは、不安定性を引起すことなく、６０°より高い値に達する場合がある。シャットダウンでは、φは、９０°まで増加し、その値では、風によって、負の空気力学的トルクが全くまたはほとんど生成されず、したがって、ロータが、停止することを可能にする。定格未満の風速では、同じ制御システムが、エネルギー生成を最大にするために、ヨー角φを、ほぼ０にまたは風に直接整列して保つ。
【００２７】
図４の、時計方向運転しながら第４象限にあるロータを考えると、横成分ＷＣは、下部羽根４（ＷＣに抗して移動する）の場合と異なる迎え角を上部羽根３（ＷＣと共に移動する）の場合にもたらす。これは、２つの羽根３および４上に異なる負荷を生成し、次に、塔から下部羽根を移動させる方向に作用する制限モーメントＭｈΔαを揺動ヒンジ７の周りに生成する。φが高くなればなるほど、ＭｈΔαが高くなる。ヨートルクＭｙが、ナセル１を介して（たとえば、ナセルのベースプレートを介して）ロータシャフトに加えられるため、ロータのジャイロ効果が、図５に示すようにヒンジモーメントＭｈｙを生成する。Ｍｈｙの方向は、ヨーモーメントＭｙの方向およびロータ回転方向に依存する。ヨートルクが大きくなればなるほど、ヒンジモーメントが大きくなる。
【００２８】
ロータが、図５に示すように第４象限で稼働しながら、時計方向に運転する場合、反時計方向へのロータシャフト軸の角度変位φをもたらすヨートルク（シャットダウン時に通常起こる状態）は、相殺制限モーメントＭｈΔαおよびヒンジモーメントＭｈｙをもたらすことになる。その結果、高いヨーレートおよび高いヨートルクにおいて動力制御およびシャットダウンについて起こる反時計方向ヨーイングの場合、結果として得られる揺動振幅が低減される。
【００２９】
上部羽根３と下部羽根４についての迎え角の差は、図６および図７により詳細に示される。図６は、法線風速ＷＮと、横風速ＷＣと、上部羽根３の先端における周辺速度ωＲを示す。上部羽根３の場合、ＷＣおよびωＲは反対方向にあり、迎え角α１をもたらす。逆に、下部羽根４（図７）は、ＷＣおよびωＲの加法的作用により迎え角α２を見る。結果として得られるベクトルＶ１およびＶ２の大きさの有利な差であるが、迎え角の差は、羽根の間の空気力学的負荷のアンバランスをもたらし、揺動振幅（揺動ハブを持たない羽根の歪）の増加を引起す。
【００３０】
図６〜７で論じた風ベクトルおよび羽根の回転速度に加えて、ヨー角変更を作動させるために必要な、結果として得られるヨートルクを与えるために、他の力およびモーメントが同時に起こる。他の力およびモーメントは、ヨー軸の周りでナセルに作用するシャフトトルクの垂直成分、ロータハブに作用するロータ風動作の側方力、羽根がほぼ水平位置にあるときの揺動角度に対応する揺動制限トルク、および、求められるヨー加速度に対応するヨートルクである。
【００３１】
図８に示すように、ロータシャフトは、ロータと塔との間の隙間を増加するために、γというわずかな高度が与えられることが多い。（時計方向に運転しているロータの）シャフトトルクＭＳの垂直成分ＭＳＶは、塔軸の周りで時計方向に作用し、塔に関してシャフト軸の角度φを変更するために必要とされるトルクの計算時に反映される必要があることになる。
【００３２】
図９に示すように、時計方向に運転するロータシャフトが、第４象限で稼働しているとき、上部羽根平面内負荷８と下部羽根平面内負荷９との間の差は、ロータのハブ７において側方力Ｆｙｕをもたらす。側方力の平均化された値は、制限ヨーモーメント成分を引起し、制限ヨーモーメント成分は、シャフトトルクＭＳの垂直成分ＭＳＶに抗し（すなわち、図８に示すように）、したがって、ヨー角を変更するために必要な平均ヨートルクを低減する。
【００３３】
先に述べたように、羽根が水平位置（図１０）の周りにある状態で、最大揺動角度θに達する。対応する揺動ヒンジ制限トルクＭｙθ（揺動角度θに捻じれ剛性Ｋを掛けた値にちょうど等しい）は、ヨー角φを変更するために必要なヨートルクの成分である。必要とされるヨー加速度によるトルクは、ロータ質量が、硬質ディスクとしてではなく、「ハブ(hub)」に（すなわち、図１０の揺動ヒンジ７に）配置される擬点状質量として働くため、ほとんどない。
【００３４】
本発明のシステムが使用されると、ナセルをヨーイングするために必要な最大トルクが、実際に低減され、主に、羽根が垂直位置の周りにあるとき、ティータ角度も低減される。本発明のシステムによって得られるヨートルク低減の大きさのオーダは５０％である。
【００３５】
システムの最も単純な実施形態では、２枚羽根付き揺動ヒンジヨー制御アップウィンド型タービンのロータ運転速度の制御が図１１に示される。図１１は、到来する風から見られる場合（たとえば、図２の参照Ａを参照）、時計方向に運転するように設計され搭載されるロータを参照し、また、風速が定格速度より高いときのロータ運転速度の制御モダリティを述べる。したがって、ロータは、速度および方向における風の変動に関して調節される角度φだけ風からそれてヨーイングされなければならない。
【００３６】
システムは、コントローラ（たとえば、ＣＰＵ）１．０およびヨーイング作動システム２．０によって構成される。コントローラは、ロータ運転速度センサ（複数可）１．２から信号を受信する。実際のロータ運転速度１．２と所望のロータ運転速度１．４が比較され、関連する速度誤差１．１が、プロセッサ１．５によって積分されて、所望の反時計方向のヨー角１．６（図２に従って、ロータ軸方向が、風向きからそれて反時計方向に回転する状態での、ロータ軸方向と風向きとの間の所望の角度である）を与える。コントローラは、風向きセンサ（複数可）から、風向きとナセル（ロータ軸方向）との間の実際の相対的角度１．７を受信する。値１．６と１．７との比較は、要求されるロータ軸方向の変化の値１．１１（ロータ軸方向に整列するナセルと塔の絶対角度の変化である）を与える。
【００３７】
値１．１１が正である場合、ヨー作動システム２．０は、ナセルを反時計方向に転回させるようヨーイングモータ２．１に指示する。値１．１１が負である場合、ヨー作動システム２．０は、ナセルを時計方向に転回させるようヨーイングモータ２．１に指示する。ヨーイングモータ２．１は、その効果がヨー角の変化２．３であるヨーイングトルク２．２を生成する。その結果、ロータ速度が変化することになり、したがって、検知されるロータ速度１．２が、所望のロータ運転速度１．４に達するように変化し、速度誤差１．１がゼロにされる。
【００３８】
システムの代替の実施形態では、２枚羽根付き揺動ヒンジヨー制御アップウィンド型タービンのロータ運転速度の制御が図１２に示される。図は、到来する風から見られる場合（たとえば、図２の参照Ａを参照）、時計方向に運転するように設計され搭載されるロータを参照し、また、風速が定格速度より高いときのロータ運転速度の制御モダリティを述べる。したがって、ロータは、速度および方向における風の変動に関して調節される角度だけ風からそれてヨーイングされなければならない。
【００３９】
システムは、コントローラ（たとえば、ＣＰＵ）１．０およびヨーイング作動システム２．０によって構成される。コントローラは、ロータ運転速度センサ（複数可）１．２から信号を受信する。所望のロータ運転速度１．４は、コントローラの設定点である。任意選択で高周波フィルタ１．３によってろ過された実際のロータ運転速度１．２と所望のロータ運転速度１．４が比較され、関連する速度誤差１．１が、プロセッサ１．５によって積分されて、所望の反時計方向のヨー角１．６（図２に従って、ロータ軸方向が、風向きから外れて反時計方向に回転する状態での、ロータ軸方向と風向きとの間の所望の角度である）を与える。コントローラは、風向きセンサ（複数可）から、風向きとナセル（ロータ軸方向）との間の実際の相対的角度１．７を受信する。コントローラはまた、ロータ軸絶対方向センサの信号１．１０を受信する。コントローラは、値１．７と１．１０を比較して、絶対風向き１．１２を得る。絶対風向きは、乱れが高い場合、高周波フィルタ１．８によってろ過されうる。ろ過された絶対風向きは、所望のヨー角１．６と比較され、所望のロータ軸方向１．９を与える。検知される軸方向１．１０と所望のロータ軸方向１．９の差は、ロータ軸方向１．１１の要求（ナセル、別名、ロータ軸方向と塔の絶対角度の変化である）を与える。
【００４０】
値１．１１が正である場合、ヨー作動システム２．０は、ナセルを反時計方向に転回させるようヨーイングモータ２．１に指示する。値１．１１が負である場合、ヨー作動システム２．０は、ナセルを時計方向に転回させるようヨーイングモータ２．１に指示する。ヨーイングモータ２．１は、その効果がヨー角の変化２．３であるヨーイングトルク２．２を生成する。その結果、ロータ速度が変化することになり、したがって、ロータ速度２．４が変化することになりしたがって、検知されるロータ速度１．２が所望のロータ運転速度１．４に達するように変化し、速度誤差１．１がゼロにされる。
【００４１】
述べたシステムを使用することによって、２枚羽根付き揺動ヒンジヨー制御風力タービンについて、ヨーならびに揺動振幅を調整するために必要とされるトルクを最小にすることが可能である。本発明のシステムおよび方法を実施するさらなる方法は、当業者に明らかになり、添付特許請求の範囲によってカバーされることが意図される。
【００４２】
［参照による組み込み］
特許、特許出願、特許公報、定期刊行物、本、論文、ウェブコンテンツなどの他の文書に対する参照および引用が、本開示全体を通して行われた。全てのこうした文書は、全ての目的のために参照によりその全体を本明細書に組込まれる。
【００４３】
［均等物］
本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができる。したがって、先の実施形態は、全ての点で、本明細書で述べる発明に関して制限としてではなく例証であると考えられる。そのため、本発明の範囲は、先の説明によってではなく、添付特許請求の範囲によって指示され、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変更は、したがって、本明細書に包含されることが意図される。
【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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【国際調査報告】
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