2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23360433
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
荒川 忠一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30134472)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯田 誠 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (40345103)
小林 洋平 舞鶴工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50548071)
井上 俊司 独立行政法人海上技術安全研究所, 洋上再生エネルギー開発系, 研究員 (50575157)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 風力エネルギー / 洋上風車 / 浮体式風車 / ネガティブ・ダンピング / 連成振動 / ピッチ制御 |
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| Research Abstract |
風車回転翼のピッチ制御によって発生する浮体式洋上風車のネガティブダンピングを抑制するための新しい制御を提案し，実験と数値解析によってこの制御の評価を行った．
模型風車の実験結果より，従来のピッチ制御である回転数一定化制御を適用した際に減衰係数が低下し，ネガティブダンピングが発生することをはじめに示した．つづいてこのピッチ角を変更することによる浮体の姿勢安定化制御において，制御入力をタワー角速度とし姿勢が安定化できることを明らかにした．また，数値解析モデルについて実験結果と比較し検証を行った．これにより模型試験結果と数値解析の結果は高い一致を示し，解析の妥当性を示した．
従来のピッチ制御によってネガティブダンピングが発生することを確認しつつ，この振動増幅現象を浮体の姿勢安定化制御を組み合わせるRTS制御によって，出力を保ちながら抑制することが可能であることが示された．結果として，それぞれ最大でタワーの疲労荷重を50％，翼根荷重を15％程度低減することが可能となる．ただし，これらの疲労荷重は二つの基礎となる制御の依存関係にあり，姿勢安定化制御のパラメータをタワーおよび翼の設計に合わせて最適化することで適切な設計が可能となる．
回転数一定化制御およびRTS制御について風速に対するスラストを比較し，ネガティブダンピングの評価を行った．回転数一定化制御の評価により，ネガティブダンピングが起きる状態でのスラストの分布を示し，RTS制御の分布に明確な差があることを示した．また，定常風・規則波における解析により，RTS制御がネガティブダンピングを発生させにくい制御となっていることが示された．一方，RTS制御においてタワー荷重は大きく低減される一方，翼の荷重については増大するケースも考えられる．翼を独立に変化させる独立ピッチ制御によって翼荷重の低減が期待され，さらなる研究の深化が求められる。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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