风力发电装置及其控制方法.pdf

一种风力发电装置，其具备：安装风车旋转体的机舱、机舱回转机构、风向风力计、控制机舱回转机构的控制装置。所述控制装置根据由风向风力计测定的风向和风车旋转体的方向来算出风向偏差。所述控制装置在下面两个条件的任何一个成立的情况下，利用机舱回转机构使机舱偏摆回转，条件(1)：所述风向偏差的绝对值是第一界限值以上的状态仅持续规定的第一持续时间期间，条件(2)：所述风向偏差的绝对值是比所述第一界限值大的第二界限值以上的状态仅持续比所述第一持续时间短的第二持续时间期间。

1、  一种风力发电装置，其中，具备：
安装风车旋转体的机舱、
使机舱偏摆回转的回转机构、
测定风向的风向测定装置、
控制所述回转机构的控制装置，
所述控制装置根据由所述风向测定装置测定的风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差，而且在下面的条件(1)、(2)任何一个成立的情况下，利用所述回转机构使所述机舱偏摆回转，
条件(1)：所述风向偏差的绝对值是第一界限值以上的状态(或超过第一界限值的状态)在规定的第一持续时间期间持续，
条件(2)：所述风向偏差的绝对值是比所述第一界限值大的第二界限值以上的状态(或超过第二界限值的状态)在比第一持续时间短的第二持续时间期间持续。

2、  如权利要求1所述的风力发电装置，其中，
所述控制装置在所述条件(1)、(2)的任何一个成立的情况下，使所述机舱偏摆回转以使所述风向偏差成为零。

3、  如权利要求1所述的风力发电装置，其中，
所述控制装置在所述条件(2)成立的情况下使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转前后的所述风向偏差的符号相反，且使偏摆回转后的所述风向偏差绝对值成为比零大且为所述第二界限值以下的值。

4、  如权利要求3所述的风力发电装置，其中，
所述控制装置在所述条件(2)成立的情况下使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转后的所述风向偏差的绝对值与所述第二界限值一致。

5、  一种风力发电装置，其中，具备：
安装风车旋转体的机舱、
使机舱偏摆回转的回转机构、
测定风向的风向测定装置、
控制所述回转机构的控制装置，
所述控制装置：(a)根据由所述风向测定装置测定的风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差，(b)判断现在的风况是风向随机变化的第一状况还是风向逐渐变化的第二状况的任何一个，(c)在判断所述现在的风况相当于是所述第二状况且所述风向偏差的绝对值是规定的第一界限值以上的状态(或超过第一界限值的状态)仅持续规定的第一持续时间的情况下，利用所述回转机构使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转前后的所述风向偏差的符号相反，且使偏摆回转后的所述风向偏差绝对值成为比零大且为所述第一界限值以下的值。

6、  如权利要求5所述的风力发电装置，其中，
所述控制装置在判断所述现在的风况相当于是第二状况且所述风向偏差的绝对值是所述第一界限值以上的状态(或超过所述第一界限值的状态)仅持续所述第一持续时间的情况下，则使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转后的所述风向偏差绝对值与所述第一界限值一致。

7、  如权利要求6所述的风力发电装置，其中，
所述控制装置在判断所述现在的风况相当于是所述第一状况，并且所述风向偏差的绝对值是所述第二界限值以上的状态(或超过第二界限值的状态)仅持续规定的第二持续时间的情况下，则使所述机舱偏摆回转，以使所述风向偏差成为零。

8、  一种风力发电装置，其中，具备：
安装风车旋转体的机舱、
使机舱偏摆回转的回转机构、
测定风向的风向测定装置、
控制所述回转机构的控制装置，
所述控制装置根据由所述风向测定装置测定的风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差，而且在把现时刻设定为t₀、把T设定为规定值时，在关于成为t₀-T≤t≤t₀的所有时刻t所述风向偏差满足规定条件的情况下，利用所述回转机构使所述机舱偏摆回转，以使所述风向偏差成为零，所述规定条件是：
|Δθ(t)|≥θ_TH(t)或
|Δθ(t)|＞θ_TH(t)
其中，|Δθ(t)|是各时刻t的所述风向偏差的绝对值，θ_TH(t)是t₀-T≤t≤t₀中广义的单调增加函数。

9、  如权利要求8所述的风力发电装置，其中，
对于所述θ_TH(t)时间的导数dθ_TH(t)/dt除了导数不能进行定义的时刻t之外，在t₀-T≤t≤t₀中是广义地单调减少。

10、  如权利要求8所述的风力发电装置，其中，
所述导数dθ_TH(t)/dt在t₀-T≤t≤t₀中是狭义地单调减少。

11、  一种具备安装有风车旋转体的机舱的风力发电装置控制方法，其中，具备：
测定风向的步骤、
根据测定的所述风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差的步骤、
在下面的条件(1)、(2)任何一个成立的情况下则使所述机舱偏摆回转的步骤，
条件(1)：所述风向偏差的绝对值是第一界限值以上的状态(或超过第一界限值的状态)在规定的第一持续时间期间持续，
条件(2)：所述风向偏差的绝对值是比所述第一界限值大的第二界限值以上的状态(或超过第二界限值的状态)在比第一持续时间短的第二持续时间期间持续。

12、  一种风力发电装置的控制方法，其中，具备：
测定风向的步骤、
根据测定的所述风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差的步骤、
判断现在的风况是风向随机变化的第一状况和风向逐渐变化的第二状况的任何一个的步骤、
在判断所述现在的风况相当于是所述第二状况，并且所述风向偏差的绝对值是规定的第一界限值以上的状态(或超过第一界限值的状态)仅持续规定的第一持续时间的情况下，则使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转前后的所述风向偏差的符号相反，且使偏摆回转后的所述风向偏差绝对值成为比零大且为所述第一界限值以下的值的步骤。

13、  一种风力发电装置的控制方法，其中，具备：
测定风向的步骤、
根据测定的所述风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差的步骤、
在把现时刻设定为t₀、把T设定为规定值时，在关于成为t₀-T≤t≤t₀的所有时刻t所述风向偏差满足规定条件的情况下，使所述机舱偏摆回转，以使所述风向偏差成为零的步骤，
所述规定条件是：
|Δθ(t)|≥θ_TH(t)或
|Δθ(t)|＞θ_TH(t)
其中，|Δθ(t)|是各时刻t的所述风向偏差的绝对值，θ_TH(t)是t₀-T≤t≤t₀中广义的单调增加函数。

风力发电装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电装置及其控制方法，特别是涉及风力发电装置的偏摆(yaw)控制。
背景技术
为了提高风力发电装置的效率而重要的控制之一是控制成使风车旋转体的方向与风向一致的偏摆控制。由于当风车旋转体相对风而朝向正面时则风力发电装置的效率为最好，所以有时使安装风车旋转体的机舱根据风向来偏摆回转以控制风车旋转体的方向是必要的。偏摆回转机构和偏摆控制技术被开发有各种组合，例如特开2004-285858号公报公开了利用激光式风向风力计来检测风向和风力，并根据检测的风向和风速进行偏摆控制的技术。特开2005-113899号公报和特开2001-289149号公报公开了用于使机舱偏摆回转的驱动机构的结构。
在风力发电装置的偏摆控制中重要的点之一是使机舱的偏摆回转次数尽量减少。由于机舱的重量大，所以当使机舱偏摆回转的次数多时，使机舱回转的回转机构和使机舱的回转停止的制动机构的机械负载增大，使这些机构的机械消耗变大。为了减少回转机构和制动机构的消耗，希望减少偏摆回转的次数。
用于满足这种要求所使用的最一般偏摆控制的控制逻辑如图1所示那样：在风车方位(即风车旋转体的方向)与实际风向的偏差(风向偏差)绝对值比规定的界限值大的状态仅持续了规定的持续时间(例如20秒)的情况下，为了使风向偏差成为零(即使风车方位与最新的风向一致)而使机舱偏摆回转。这种控制逻辑由于只要风向偏差的绝对值不超过界限值就不进行偏摆回转，所以通过适当地设定界限值就能够减少偏摆回转的次数。
这种控制逻辑的一个问题如图2所示那样，在风向长时间(随风况而达数小时)逐渐变化的状况下风向偏差的大小平均并不小。随山谷和海的配置不同，有些地点的风况是在白天紊乱度高而风向随机变化，相对地在夜间风况并不显示随机变化的情况。换言之，是在夜间经常存在风向长时间变化的风况。按照上述的控制逻辑，在紊乱度高而风向随机变化的状况下，风向偏差的大小平均接近于零。但如图2所示那样在风向长时间(随风况而达数小时)逐渐变化的情况下(图2最上层的A)，上述的控制逻辑即使反复进行偏摆回转(图2的中层B)，风向偏差也仅是一瞬成为零(图2最下层的C)。因此，风向偏差的平均大小并不小。这对于提高风力发电装置的效率不理想。
发明内容
因此，本发明整体的目的在于提高风力发电装置的效率，具体的本发明的目的在于达到下面两个课题的至少一个。
第一课题：提供一种风力发电装置的偏摆控制技术，抑制偏摆回转的次数增加，即使在风向长时间逐渐变化的情况下也能够把风向偏差的大小变小。
第二课题：提供一种风力发电装置的偏摆控制技术，通过早期捕捉风向的过渡性变化而以恰当的时间进行偏摆回转，能够提高风力发电装置的效率。
本发明的一个观点是风力发电装置具备：安装风车旋转体的机舱、使机舱偏摆回转的回转机构、测定风向的风向测定装置、控制所述回转机构的控制装置。所述控制装置根据由所述风向测定装置测定的风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差，而且在下面的条件(1)、(2)任何一个成立的情况下，利用所述回转机构使所述机舱偏摆回转，
条件(1)：所述风向偏差的绝对值是第一界限值以上的状态(或超过第一界限值的状态)在规定的第一持续时间期间持续，
条件(2)：所述风向偏差的绝对值是比所述第一界限值大的第二界限值以上的状态(或超过第二界限值的状态)在比第一持续时间短的第二持续时间期间持续。
所述控制装置在所述条件(1)、(2)的任何一个成立的情况下，优选使所述机舱偏摆回转以使所述风向偏差成为零。
代替之，所述控制装置在所述条件(2)成立的情况下也优选使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转前后的所述风向偏差的符号相反，且使偏摆回转后的所述风向偏差绝对值成为比零大且为所述第二界限值以下的值。
这时，所述控制装置在所述条件(2)成立的情况下优选使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转后的所述风向偏差的绝对值与所述第二界限值一致。
本发明的其他观点是风力发电装置具备：安装风车旋转体的机舱、使机舱偏摆回转的回转机构、测定风向的风向测定装置、控制所述回转机构的控制装置。所述控制装置：(a)根据由所述风向测定装置测定的风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差，(b)判断现在的风况是风向随机变化的第一状况和风向逐渐变化的第二状况的任何一个，(c)在判断所述现在的风况相当于是所述第二状况且所述风向偏差的绝对值是规定的第一界限值以上的状态(或超过第一界限值的状态)仅持续规定的第一持续时间的情况下，则利用所述回转机构使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转前后的所述风向偏差的符号相反，且使偏摆回转后的所述风向偏差绝对值成为比零大且为所述第一界限值以下的值。
所述控制装置在判断所述现在的风况相当于是第二状况且所述风向偏差的绝对值是所述第一界限值以上的状态(或超过所述第一界限值的状态)仅持续所述第一持续时间的情况下，则优选使所述机舱偏摆回转，以使偏摆回转后的所述风向偏差绝对值与所述第一界限值一致。
所述控制装置在判断所述现在的风况相当于是所述第一状况且所述风向偏差的绝对值是所述第二界限值以上的状态(或超过第二界限值的状态)仅持续规定的第二持续时间的情况下，则优选使所述机舱偏摆回转，以使所述风向偏差成为零。
且在其他的观点中，本发明的风力发电装置具备：安装风车旋转体的机舱、使机舱偏摆回转的回转机构(4)、测定风向的风向测定装置、控制所述回转机构的控制装置。所述控制装置根据由所述风向测定装置测定的风向和所述风车旋转体的方向来算出风向偏差，而且在把现时刻设定为t₀、把T设定为规定值时，在关于成为t₀-T≤t≤t₀的所有时刻t在风向偏差满足规定条件的情况下，利用所述回转机构使所述机舱偏摆回转，以使所述风向偏差成为零。在此，所述规定条件是：
|Δθ(t)|≥θ_TH(t)或
|Δθ(t)|＞θ_TH(t)
其中，|Δθ(t)|是各时刻t的所述风向偏差的绝对值，θ_TH(t)是t₀-T≤t≤t₀中广义的单调增加函数。
对于所述θ_TH(t)时间的导数dθ_TH(t)/dt则优选除了导数不能进行定义的时刻t之外，在t₀-T≤t≤t₀中是广义地单调减少，更优选所述导数dθ_TH(t)/dt在t₀-T≤t≤t₀中是狭义地单调减少。
根据本发明，能够提高风力发电装置的效率。
更具体说就是根据本发明的一实施例，即使在风向长时间逐渐变化的情况下也能够把风向偏差的大小变小，且能够提供可抑制偏摆回转次数增加的风力发电装置的偏摆控制技术。
根据本发明的其他实施例，通过早期捕捉风向过渡性的变化而在恰当的时间进行偏摆回转，能够提高风力发电装置的效率。
附图说明
图1是表示现有控制逻辑的曲线；
图2是说明现有控制逻辑问题的曲线；
图3是表示本发明第一实施例风力发电装置结构的图；
图4是表示本发明第一实施例机舱回转机构结构的剖视图；
图5是表示本发明第一实施例偏摆控制系统结构的方块图；
图6A是表示由现有控制逻辑进行的风向偏差变化的曲线；
图6B是表示由第一实施例的控制逻辑进行的风向偏差变化的曲线；
图6C是表示由第一实施例的控制逻辑进行的风向偏差变化的曲线；
图7A是表示由第二实施例的控制逻辑进行的风车方位变化的曲线；
图7B是表示由现有控制逻辑进行的风车方位变化的曲线；
图8是在风向的变化速度一定且风向偏差的变化幅度相同的情况下，表示利用第二实施例的控制逻辑和现有控制逻辑所得到的风力发电装置效率的曲线；
图9是表示在现有的控制逻辑中偏摆回转的开始时间和在第三实施例的控制逻辑中偏摆回转的开始时间的曲线；
图10是表示函数θ_TH(t)的例的曲线；
图11是表示判别“紊乱度大而风向随机变化的状况”与“风向长时间逐渐变化的状况”的例的曲线。
具体实施方式
(第一实施例)
图3是表示本发明一实施例风力发电装置1结构的侧视图。风力发电装置1具备：塔2和设置在塔2上端的机舱3。机舱3能够向偏摆方向回转，利用机舱回转机构4而朝向希望的方向。机舱3安装有绕线式感应发电机5和齿轮6。绕线式感应发电机5的转子经由齿轮6而与风车旋转体7的旋转轴7a接合。风车旋转体7具备：与旋转轴7a连接的轴套8和安装在轴套8上的叶片9。机舱3还设置有测定风速和风向的风向风力计10。
图4是表示机舱回转机构4结构的例的剖视图。机舱回转机构4具备：偏摆电动机11、减速机12、小齿轮13、内齿轮14、偏摆制动机构15和制动盘16。偏摆电动机11、减速机12、小齿轮13和偏摆制动机构15安装在机舱3中并与机舱3一起运动。另一方面，内齿轮14和制动盘16被固定于塔2。偏摆电动机11的转子经由减速机12而与小齿轮13机械连接，且小齿轮13与内齿轮14相互啮合。当向偏摆电动机11通电则小齿轮13旋转，机舱3进行偏摆回转。机舱3的偏摆回转由制动机构15进行制动。当偏摆制动机构15的制动靴17把制动盘16夹住，则机舱3的偏摆回转就被制动或停止。
图5是表示偏摆控制的控制系统结构的例的方块图。本实施例中偏摆控制系统具备：控制装置21、电动机驱动装置22和制动机构驱动装置23。电动机驱动装置22根据来自控制装置21的控制信号而向偏摆电动机11供给驱动电力。制动机构驱动装置23根据来自控制装置21的控制信号而使制动机构15的制动靴17被制动盘16夹住。控制装置21根据由风向风力计10测定的风速和风向来决定风车旋转体7希望的方向，并通过使偏摆电动机11的动作来使机舱3偏摆回转以使风车旋转体7朝向希望的方向。当利用偏摆回转而使风车旋转体7朝向了希望的方向，则控制装置21就使制动机构15动作来使偏摆回转停止。
接着说明本实施例风力发电装置1的偏摆控制。本实施例根据由风向风力计10测定的风向来进行偏摆控制。更具体说就是控制装置21如下进行偏摆控制。
风向风力计10按规定的取样间隔来测定各时刻的风向，并把表示各时刻风向的风向数据向控制装置21供给。风向数据是作为风向与规定的基准方向所成的角度被定义。
控制装置21通过把测定的风向数据进行低通过滤处理(最简便的是把时间上接近的多个风向数据进行平均)而生成在偏摆控制中实际使用的控制用风向数据，把该控制用风向数据所表示的风向与风车方位的差作为风向偏差来算出。本实施例中风车方位是作为风车旋转体7的旋转轴7a方向与规定的基准方向所成的角度来表现。风向偏差是取正、负或零的任何一个值的数据，一实施例中是把从控制用风向数据所表示的风向中减去风车方位的角度的值来作为风向偏差定义。
控制装置21根据算出的风向偏差来控制电动机驱动装置22和制动机构驱动装置23以进行机舱3的偏摆回转。本实施例中控制装置21在满足下面两个条件的至少一个的情况下就进行偏摆回转以使风向偏差成为零(即，朝向最新控制用风向数据所表示的风向)，
(1)风向偏差的绝对值是界限值θ_TH1以上(或超过θ_TH1)的状态持续T₁秒。
(2)风向偏差的绝对值是界限值θ_TH2(＞θ_TH1)以上(或超过θ_TH2)的状态持续T₂(＜T₁)秒。
注意到：条件(1)主要是对紊乱度大而风向随机变化状况下的偏摆控制有用，条件(2)主要是对风向长时间逐渐变化状况下的偏摆控制有用。如以下叙述的那样，这种控制逻辑对于不增加偏摆回转的次数而把平均风向偏差的大小变小是有效的。
图6A～图6C是把图1所示的现有控制逻辑与本实施例控制逻辑所进行的偏摆控制来比较的图。详细说就是图6A是表示由现有控制逻辑进行的风向偏差变化的曲线，具体表示的是风向偏差的绝对值在过去的20秒期间表示了20度以上值的情况下，为了使风向偏差成为零而采用了使机舱3偏摆回转的控制逻辑时的风向偏差变化。
另一方面，图6B是表示风向长时间逐渐变化状况下的由本实施例的控制逻辑进行的风向偏差变化的曲线，图6C是表示紊乱度大而风向随机变化状况下的由本实施例的控制逻辑进行的风向偏差变化的曲线。在此，把条件(1)的界限值θ_TH1设定为20度、把持续时间T₁设定为20秒，把条件(2)的界限值θ_TH2设定为5度、把持续时间T₂设定为100秒。
图6A所示的现有控制逻辑由于即使在风向长时间逐渐变化的情况下，在风向偏差的绝对值超过界限值20度之前也不进行偏摆回转，所以平均的风向偏差变大。确实在现有的控制逻辑中只要把开始偏摆回转的界限值变小(例如设定成5度)，也许就能够降低平均的风向偏差，但这种方法使偏摆回转的次数增加。
另一方面，如图6B、图6C所示的本实施例控制逻辑能够同时实现降低平均的风向偏差和抑制偏摆回转次数的增加。在风向长时间逐渐变化的状况下，通过满足条件(2)来进行偏摆回转。由于在条件(2)中界限值θ_TH2被设定的比较小(图6B的例中是5度)，所以能够把平均的风向偏差变小。而且条件(2)的持续时间T₂被设定的比较长，所以偏摆回转次数的增加被抑制。另一方面，在紊乱度大而风向随机变化的状况下，通过满足条件(1)来进行偏摆回转。由于在条件(1)中界限值θ_TH1被设定的比较大，所以仅在真正必要时才进行偏摆回转。因此，能够抑制偏摆回转次数的增加。
(第二实施例)
第二实施例判断现在的风况相当于是“紊乱度大而风向随机变化的状况”(第一状况)、还是“风向长时间逐渐变化的状况”(第二状况)的任何一个，并根据该判断来使用不同控制逻辑。风力发电装置1的结构与第一实施例相同。
一实施例的控制装置21根据从风向风力计10得到的风向数据并利用下面的控制逻辑来判断是上述两种状况的哪一个。控制装置21逐次算出过去最接近的规定时间(例如过去最接近的一分钟期间)期间的平均风向。在最靠近算出的平均风向与其刚刚算出的平均风向的差是规定角度以内的期间仅持续了规定时间的情况下，控制装置21则判断现在的风况是风向长时间逐渐变化的第二状况。在不是这样的情况下，控制装置21则判断现在的风况是紊乱度大而风向随机变化的第一状况。如图11所示那样，通过使用这种控制逻辑则能够具有一定程度正确性地进行两种状况的判别。
也可以使用在一天中(或一年中)的特定期间判断风况处于“紊乱度大而风向随机变化的状况”、在其他的特定期间判断风况处于“风向长时间逐渐变化的状况”的控制逻辑。认为是处于“紊乱度大而风向随机变化的状况”期间和认为是处于“风向长时间逐渐变化的状况”期间则能够根据过去的观测数据来适当决定。根据这种控制逻辑则能够简便地判断是上述状况的哪一个。
在判断现在的风况是处于“紊乱度大而风向随机变化的状况”时，在风向偏差的绝对值是规定的界限值θ_TH1以上的值(或超过界限值θ_TH1的值)的状态仅持续了规定的持续时间T₁(例如20秒)的情况下，控制装置21实行偏摆回转以使风向偏差成为零。
另一方面，在判断现在的风况是处于“风向长时间逐渐变化的状况”时，在风向偏差的绝对值是规定的界限值θ_TH2以上的值(或超过界限值θ_TH2的值)的状态仅持续了规定的持续时间T₂(例如20秒)的情况下，控制装置21则实行偏摆回转以使偏摆回转前后的风向偏差符号相反，且使偏摆回转后的风向偏差绝对值与界限值θ_TH2相等。例如当考虑把界限值θ_TH2设定为10度时，若风向偏差超过+10度的状态仅持续规定的持续时间T(例如20秒)，则进行偏摆回转以使风向偏差成为-10度。
图7A是表示在风向长时间逐渐变化的状况下利用本实施例的控制逻辑来进行偏摆控制时的风向与风车方位关系的曲线。图7A的曲线假定风向的变化一定。如从图7A了解的那样，本实施例的控制逻辑即使在风向变化一定的情况下，风向偏差(即风向与风车方位的差)也交替地取正值和负值。因此，风向偏差的平均值向零靠近。而且本实施例的控制逻辑中，即使把风向长时间逐渐变化状况下所使用的界限值θ_TH2设定小，偏摆回转的次数也不那样增加。其原因是：在本实施例中风向长时间逐渐变化的状况是在风向偏差(不是零与±θ_TH2之间)+θ_TH2与-θ_TH2之间变化的缘故。把界限值θ_TH2设定为小，对于使风向偏差的平均值向零靠近是有效的。
另一方面，偏摆回转后的风向偏差是零的现有控制逻辑中如图7B所示那样，在风向长时间逐渐变化的状况下风向偏差经常是正或经常是负。这就使风向偏差大小的平均值增大。注意到图7B表示的是风向偏差经常是负的情况。
图8是更明确说明本实施例的控制逻辑对于现有控制逻辑的优越性的曲线，详细说就是在风向的变化速度一定且风向偏差的变化幅度在本实施例的控制逻辑与现有的控制逻辑中是相同的情况下，表示风力发电装置1的效率。注意到风向的变化速度一定且风向偏差的变化幅度相同的条件是根据在本实施例的控制逻辑和现有的控制逻辑中偏摆回转的次数是相同的观点来决定的。更具体说就是，图8表示的是：对于本实施例的控制逻辑把界限值θ_TH2设定在10度，对于现有的控制逻辑把开始偏摆回转的界限值θ_TH2设定在20度的情况。由于哪一种情况风向偏差的变化幅度都是20度相同的，所以偏摆回转的次数也相同。
如图8所示，在现有的控制逻辑中风向偏差是在-20度与零之间变化，相对地在本实施例的控制逻辑中风向偏差是在-10度到+10度之间变化。由于风力发电装置1的效率随着风向偏差的绝对值变大而急速下降，所以在现有的控制逻辑中，特别在风向偏差是-20度与-10度的情况下则风力发电装置1的效率降低。另一方面，由于在本实施例的控制逻辑中风向偏差只在-10度到+10度之间变化，所以风力发电装置1的效率降低小。
在现有的控制逻辑中若也把开始偏摆回转的界限值θ_TH设定小(例如若设定成10度)，则风向偏差的大小平均值就变小。但把界限值θ_TH设定小则偏摆回转的次数就增加。因此，现有的控制逻辑不能兼顾抑制偏摆回转次数的增加和风向偏差的绝对值平均值减少。
如以上说明的那样，本实施例的风力发电装置1在风向处于长时间逐渐变化的状况时，则实行偏摆回转以使偏摆回转前后的风向偏差符号相反，且使偏摆回转后的风向偏差绝对值与界限值θ_TH2相等。由此，能够一边偏摆回转次数的增加一边减少风向偏差绝对值的平均值。
本实施例中还能够进行偏摆回转以使偏摆回转后的风向偏差绝对值是界限值θ_TH2与零之间值。例如在界限值θ_TH2是7.5度的情况下，当风向偏差超过+7.5的状态仅持续了规定的持续时间(例如20秒)时，则还能够进行偏摆回转以使风向偏差成为-4度。但为了降低风向偏差绝对值的平均值，则优选使偏摆回转后的风向偏差绝对值与界限值θ_TH2相等那样的实行偏摆回转。
也可以把第一实施例的偏摆控制与第二实施例的偏摆控制组合实行。更具体说就是在第一实施例的偏摆控制条件(2)成立的情况下，使偏摆回转前后的风向偏差符号相反，且使偏摆回转后的风向偏差绝对值与界限值θ_TH2相等(或使风向偏差的绝对值是界限值θ_TH2与零之间值)地实行偏摆回转。在条件(1)成立的情况下，使风向偏差成为零地实行偏摆回转。
认为第一实施例的条件(2)与处于“风向长时间逐渐变化的状况”时相当。因此，优选在条件(2)成立的情况下，使偏摆回转前后的风向偏差符号相反，且使偏摆回转后的风向偏差绝对值与界限值θ_TH2相等地实行偏摆回转。
(第三实施例)
在风向偏差的绝对值比规定的界限值大的状态仅持续了规定的持续时间的情况下，实行偏摆回转的现有控制逻辑的另一个问题是不能检测风向过渡性的变化。图9的上层是表示图1所示现有控制逻辑问题的曲线。由于在现有的控制逻辑中只要风向偏差不超过界限值则风向偏差的变化就被忽略，所以不能检测风向偏差过渡性的变化。因此，如图9的上层所示，在现有的控制逻辑中从风向开始变化到实际进行偏摆回转的时间变长，使风向偏差大的状态即风力发电装置1的效率降低的状态长时间持续。
第三实施例采用检测风向过渡性变化而在可靠的时间进行偏摆回转的控制逻辑。更具体说就是本实施例在把现时刻设定为t₀时，在关于成为t₀-T≤t≤t₀的所有时刻而下面的条件
|Δθ(t)|≥θ_TH(t)        (1a)
成立的情况下，采用使风向偏差成为零的进行偏摆回转的控制逻辑。在此，|Δθ(t)|是时刻t的风向偏差的绝对值，T是规定值，θ_TH(t)是在偏摆回转开始的判断中所使用的函数，是t₀-T≤t≤t₀中广义的单调增加函数。本实施例中注意到界限值与时间一起在增加。T与偏摆回转的判断所使用的期间长度相当。在此，“广义”是指在t₀-T≤t≤t₀中θ_TH(t)在一定的区间存在。但θ_TH(t)并不是在t₀-T≤t≤t₀的全区间被设定成一定。
代替式(1a)的条件而在
|Δθ(t)|＞θ_TH(t)    (1b)
成立的情况下，也可以采用使风向偏差成为零的进行偏摆回转的控制逻辑。
如图9的下层所示，这种控制逻辑能够检测风向过渡性变化而把偏摆回转尽早地进行。详细说就是第三实施例的控制逻辑使开始偏摆回转的界限值与时间一起增加，所以在开始偏摆回转的判断中能够考虑风向偏差的绝对值尚小的初期阶段的风向偏差变化。因此，根据第三实施例的控制逻辑，能够检测风向的过渡性变化而在可靠的时间进行偏摆回转。这对提高风力发电装置1的效率是有效的。
优选恰当地使函数θ_TH(t)对于其时间的导数dθ_TH(t)/dt(不能定义导数的时刻除外)在t₀-T≤t≤t₀的全区间是广义地单调减少的函数，更优选是狭义地单调减少的函数。在此，“狭义”是指导数dθ_TH(t)/dt在t₀-T≤t≤t₀中在一定的区间不存在。通过使用导数dθ_TH(t)/dt单调减少的函数θ_TH(t)，能够在变化的初期阶段就有选择地捕捉使风向变化变大的过渡性变化。这对于早期可靠地检测到需要偏摆回转的风向变化是有效的。
一实施例中函数θ_TH(t)被如下设定
θTH(t)=θTH1-(t-t0)2T2---(2)]]>
其中，θ_TH是规定的常数。这时，如图9的下层所示，函数θ_TH(t)的曲线是圆或椭圆一部分的形状。由式(2)决定的函数θ_TH(t)在t₀-T≤t≤t₀的全区间是(狭义)单调函数，且其导数dθ_TH(t)/dt在t₀-T≤t≤t₀的全区间是(狭义)单调减少的函数，这对于业内人士来说是自明的。
如图10所示，其他实施例中函数θ_TH(t)也可以被设定为
θ_TH(t)＝θ_TH(T₁≤t≤t₀)             (3a)
θ_TH(t)＝a(t-T₁)+θ_TH′(T≤t≤T₁)    (3b)
在此，a是正常数。由式(2)决定的函数θ_TH(t)在t₀-T≤t≤t₀的全区间是广义单调函数，且其导数dθ_TH(t)/dt在t₀-T≤t≤t₀的全区间是广义单调减少的函数，这对于业内人士来说是显而易见的。
本申请根据2007年4月10日申请的日本国专利申请(申请号码：特愿2007-103059)而主张利益，其公开内容作为参照而被编入本说明书。