(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブと、
前記ハブに連結されたメインシャフトと、
電力系統に連系された発電機と、
前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、
前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、
前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、
アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、
前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計と、
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記アキュムレータバルブを制御する制御ユニットと、
電力系統の状態を判定する電力系統判定手段と、を備え、
前記制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うようにし、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする風力発電システム。
【請求項２】
前記高圧油流路及び前記低圧油流路の間に設けられ、前記油圧モータをバイパスするバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記高圧油流路の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電システム。
【請求項３】
前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速以上であるとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助することを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電システム。
【請求項４】
ハブと、
前記ハブに連結されたメインシャフトと、
電力系統に連系された発電機と、
前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、
前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、
前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、
アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、
前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計と、
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記アキュムレータバルブを制御する制御ユニットと、
電力系統の状態を判定する電力系統判定手段と、を備え、
前記制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うようにし、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が予め設定された閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じることを特徴とする風力発電システム。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速以上であるとき、前記第１圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも高い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項６】
前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をフェザーとし、前記ロータの負荷に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、前記電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減するとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持して前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧を開始したと判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をファインとし、パワー係数が最大となるように前記油圧ポンプの押しのけ容積を設定するとともに、前記発電機によって発電される電力が増えるように前記油圧モータの押しのけ容積を増加させることを特徴とする請求項６に記載の風力発電システム。
【請求項８】
前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をフェザーとし、前記ロータの負荷に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、前記電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減するとともに、前記第１圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計で検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項９】
前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧を開始したと判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をファインとし、パワー係数が最大となるように前記油圧ポンプの押しのけ容積を設定するとともに、前記発電機によって発電される電力が増えるように前記油圧モータの押しのけ容積を増加することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項１０】
前記電力系統の電圧がゼロになったときに、前記ピッチ駆動機構に電力を供給する無停電電源装置をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項１１】
前記電力系統の電圧がゼロになったときに、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータに電力を供給する無停電電源装置をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項１２】
作動油が貯留され、前記低圧油流路に接続されたオイルタンクと、
前記アキュムレータバルブと前記アキュムレータとの間に設けられ、前記低圧油流路又は前記オイルタンクに接続されたアキュムレータ圧力逃しラインと、
前記アキュムレータ圧力逃しラインに設けられたアキュムレータ圧力逃がし弁とをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧したと判定されたとき、前記アキュムレータ圧力逃がし弁を開いて前記アキュムレータ内の圧力を前記低圧油流路又は前記オイルタンクに逃すことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項１３】
前記制御ユニットは、
所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、
前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項１４】
前記閾値は、３秒以上の計測期間における平均風速として６０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１３に記載の風力発電システム。
【請求項１５】
ハブと、
前記ハブに連結されたメインシャフトと、
電力系統に連系された発電機と、
前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、
前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、
前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、
アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、
前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計と、
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記アキュムレータバルブを制御する制御ユニットと、
電力系統の状態を判定する電力系統判定手段と、を備え、
前記制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うようにし、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータの圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路の作動油の圧力と等しくなるまで、前記アキュムレータバルブを開いたままの状態を維持することを特徴とする風力発電システム。
【請求項１６】
前記閾値は、３秒以上の計測期間における平均風速として６０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１５に記載の風力発電システム。
【請求項１７】
作動油が貯留され、前記低圧油流路に接続されたオイルタンクと、
前記アキュムレータバルブと前記アキュムレータとの間に設けられ、前記低圧油流路又は前記オイルタンクに接続されたアキュムレータ圧力逃しラインと、
前記アキュムレータ圧力逃しラインに設けられたアキュムレータ圧力逃がし弁とをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記アキュムレータ圧力逃がし弁を開いて前記アキュムレータ内の圧力を前記低圧油流路又は前記オイルタンクに逃すことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の風力発電システム。
【請求項１８】
作動油が貯留されたオイルタンクと、
前記油圧タンクから前記低圧油流路に作動油を補充するブーストポンプとをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の風力発電システム。
【請求項１９】
前記低圧油流路の作動油を前記オイルタンクに戻す返送ラインと、
前記返送ラインに設けられ、前記低圧油流路の作動油の圧力を設定圧力近傍に保持する低圧リリーフ弁とをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の風力発電システム。
【請求項２０】
ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計と、電力系統の状態を判定する電力系統判定手段とを有する風力発電システムの運転制御方法であって、
風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行う制御ステップを備え、
前記制御ステップでは、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする風力発電システムの運転制御方法。
【請求項２１】
ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計と、電力系統の状態を判定する電力系統判定手段とを有する風力発電システムの運転制御方法であって、
風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行う制御ステップを備え、
前記制御ステップでは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が予め設定された閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じることを特徴とする風力発電システムの運転制御方法。
【請求項２２】
ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計と、電力系統の状態を判定する電力系統判定手段とを有する風力発電システムの運転制御方法であって、
風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行う制御ステップを備え、
前記制御ステップでは、所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータの圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路の作動油の圧力と等しくなるまで、前記アキュムレータバルブを開いたままの状態を維持することを特徴とする風力発電システムの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを介して、ロータの回転を発電機に伝達する風力発電システム及びその運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の観点から、再生可能エネルギーの一つである風力を利用した風力発電装置の普及が進んでいる。
【０００３】
風力発電装置は、風の運動エネルギーをロータの回転エネルギーに変換し、さらにロータの回転エネルギーを発電機によって電力に変換する。一般的な風力発電装置では、ロータの回転数は数ｒｐｍ〜数十ｒｐｍ程度であるのに対し、発電機の定格回転数は通常１５００ｒｐｍ又は１８００ｒｐｍであるから、ロータと発電機との間に機械式（ギヤ式）の増速機が設けられている。すなわち、ロータの回転数は、増速機で発電機の定格回転数まで増速された後、発電機に入力される。
【０００４】
ここで、近年、発電効率の向上を目的とした風力発電装置の大型化が進むにつれ、増速機の重量及びコストが増加する傾向にある。このため、機械式の増速機に替えて、可変容量型の油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを採用した風力発電装置が注目を浴びている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ロータの回転により駆動される油圧ポンプと、発電機に接続された油圧モータとを組み合わせた油圧トランスミッションを用いた風力発電装置が記載されている。この風力発電装置の油圧トランスミッションでは、油圧ポンプ及び油圧モータは、高圧リザーバ及び低圧リザーバを介して互いに接続されている。これにより、ロータの回転エネルギーが、油圧トランスミッションを介して発電機に伝わるようになっている。なお、油圧ポンプは、複数組のピストン及びシリンダと、シリンダ内でピストンを周期的に摺動させるカムとで構成されている。
【０００６】
また特許文献２には、ロータの回転により駆動される油圧ポンプと、発電機に接続された油圧モータと、油圧ポンプ及び油圧モータの間に設けられた作動油流路とからなる油圧トランスミッションを用いた風力発電装置が記載されている。この風力発電装置の油圧トランスミッションでは、複数組のピストン及びシリンダと、シリンダ内でピストンを周期的に摺動させるカムと、ピストンの往復運動のタイミングに合わせて開閉される高圧弁及び低圧弁とで油圧ポンプが構成されている。そして、上死点近傍でピストンをラッチすることで、シリンダとピストンで囲まれる作動室（ワーキングチャンバ）を非作動状態として、油圧ポンプの押しのけ容積を変化させるようになっている。
【０００７】
また可変容量型の油圧ポンプ及び油圧モータを用いたものではないが、特許文献３には、油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油の圧力を調節して、発電機の回転数を一定に維持するようにした風力発電装置が記載されている。この風力発電装置では、油圧ポンプの吐出側が、高圧タンクとしてのタワー内部空間を介して油圧モータの吸込側と接続されており、油圧ポンプの吸込側が、タワー下部に設けた低圧タンクを介して油圧モータの吐出側と接続されている。そして、高圧タンクと油圧モータとの間には比例弁が設けられており、この比例弁によって油圧モータに供給する作動油の圧力を調節できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００３２９５９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００４０４７０号明細書
【特許文献３】米国特許第７４３６０８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、風力発電装置では、風の状況に応じて、風速低下時（風速がカットイン風速未満になったとき）や、突風発生時に適切に対応し、効率的かつ安定的な運転を行う必要がある。また、風力発電装置を電力系統に連系するには、各国で定められた系統連系規定（グリッドコード）に応じて、瞬間的に電力系統の電圧が低下しても電力系統から解列せずに運転を継続する系統電圧低下時ライドスルー機能を備える必要がある。
【００１０】
しかし、特許文献１〜３に記載の風力発電装置では、風速低下時および突風発生時における対策を何ら講じていない。このため、特許文献１〜３に記載の風力発電装置では、風速低下時および突風発生時における運転効率や安定性が十分であるとはいえなかった。
また、特許文献１〜３には、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現するための構成が開示されておらず、油圧トランスミッションを採用した風力発電装置において系統電圧低下時ライドスルー機能を如何にして実現するかが問題となっていた。
【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、風速低下時および突風発生時における運転効率及び安定性に優れるとともに、系統電圧低下時ライドスルー機能を備えた風力発電システム及びその運転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】
【００１２】
本発明に係る風力発電システムは、ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記アキュムレータバルブを制御する制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
この風力発電システムでは、制御ユニットによって、風速および電力系統の状態の少なくとも一方に基づいてアキュムレータバルブの開閉制御が行われる。アキュムレータバルブが開かれると、アキュムレータが高圧油流路に連通して、アキュムレータ内の圧力と高圧油流路内の圧力との大小関係に応じて、高圧油流路内の圧力がアキュムレータに吸収されるか、あるいは、アキュムレータ内の圧力が高圧油流路に解放される。一方、アキュムレータバルブが閉じられると、アキュムレータが高圧油流路から切り離されて、高圧油流路内の圧力によらず、アキュムレータ内の圧力が独自に維持される。
よって、風速および電力系統の状態の少なくとも一方に基づいてアキュムレータバルブの開閉制御を行うことで、風速低下時および突風発生時における運転効率及び安定性を改善するとともに、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
なお、上記風力発電システムは、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計とをさらに備え、制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方、並びに、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力および前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行ってもよい。
【００１４】
上記風力発電システムは、系統状態判定手段をさらに備え、前記電力系統の状態は、前記系統状態判定手段によって判定されることが好ましい。
【００１５】
上記風力発電システムは、前記高圧油流路及び前記低圧油流路の間に設けられ、前記油圧モータをバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記高圧油流路の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁とをさらに備えていてもよい。
【００１６】
このように、バイパス流路にリリーフ弁を設けることで、油圧ポンプから供給される高圧油により高圧油流路内の圧力がリリーフ弁の設定圧力まで上昇すると、自動的にリリーフ弁が開いて、バイパス流路を介して低圧油流路に過剰な高圧油を逃すことができる。
【００１７】
上記風力発電システムにおいて、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧してもよい。
あるいは、上記風力発電システムにおいて、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が予め設定された閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じてもよい。
【００１８】
従来の風力発電システムでは、カットイン風速を下回る低風速時には発電を行わないため、低風速時における風のエネルギーが無駄になっていた。そこで、カットイン風速を下回る低風速時にアキュムレータバルブを開いてアキュムレータに蓄圧することで、低風速時における風のエネルギーを有効活用することができ、運転効率を向上させることができる。
なお、上記風力発電システムは、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第２圧力計とをさらに備え、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じるようにしてもよい。
【００１９】
この場合、風力発電システムは、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第１圧力計と、前記高圧油流路及び前記低圧油流路の間に設けられ、前記油圧モータをバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記高圧油流路の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁とをさらに備え、前記制御ユニットは、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記リリーフ弁の設定圧力に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じるようにしてもよい。
【００２０】
このように、バイパス流路にリリーフ弁を設けることで、油圧ポンプから供給される高圧油により高圧油流路内の圧力がリリーフ弁の設定圧力まで上昇すると、自動的にリリーフ弁が開いて、バイパス流路を介して低圧油流路に過剰な高圧油を逃すことができる。そして、アキュムレータ内の圧力がリリーフ弁の設定圧力に達したときに、アキュムレータバルブを閉じることで、低風速時における風のエネルギーをアキュムレータ内の圧力として最大限に蓄えることができる。
【００２１】
また、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速以上であるとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助するようにしてもよい。
あるいは、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速以上であるとき、前記第１圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも高い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助するようにしてもよい。
【００２２】
これにより、低風速時に蓄えたアキュムレータ内の圧力を活用して、より多くの電力を発生させることができ、運転効率を向上させることができる。
【００２３】
上記風力発電システムは、前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をフェザーとし、前記ロータの負荷に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、前記電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減するとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持して前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧するようにしてもよい。
あるいは、上記風力発電システムは、前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をフェザーとし、前記ロータの負荷に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、前記電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減するとともに、前記第１圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計で検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧するようにしてもよい。
【００２４】
このように、電力系統の電圧低下時に、ピッチ角をフェザーにするとともに、ロータの負荷に応じて油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減することで、電力系統から解列せずに運転を継続することができる。すなわち、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
ここで、電力系統の電圧が所定電圧以下に低下した後、油圧ポンプの押しのけ容積を急に低減すると、ピッチ角の調節が追いつかず、油圧ポンプを駆動させるのに必要なトルクに対してロータが風から受ける力が過剰になり、ロータの回転数が急激に上昇してしまう。一方、電力系統の電圧が低下した後、発電機の負荷が急激に下がるため、油圧モータの押しのけ容積を瞬時に低減しなければ、油圧モータの回転数が過剰になってしまう。このため、電力系統の電圧が低下した後、油圧ポンプに比べて油圧モータの押しのけ容積を迅速に低減する必要があり、油圧ポンプの吐出量が一時的に油圧モータの吐出量を上回ることになるから、高圧油流路の圧力が上昇してしまい、油圧トランスミッションが機能不全となる可能性がある。もちろん、高圧油流路から低圧油流路に過剰な圧力を逃すリリーフ弁が設けられていれば、高圧油流路の圧力が所定値を超えることはないが、リリーフ弁の通過時に発生する摩擦熱により作動油の温度が上昇してしまい、電力系統の電圧復旧時に通常運転に迅速に復帰することが難しい。
そこで、電力系統の電圧が所定電圧以下に低下したとき、アキュムレータ内の圧力が高圧油流路内の圧力よりも低い場合にアキュムレータバルブを開くことで、高圧油流路の圧力が過剰となったり、リリーフ弁作動によって作動油の温度が上昇したりすることを抑制できる。
【００２５】
また、前記電力系統の電圧がゼロになったときに、前記ピッチ駆動機構に電力を供給する無停電電源装置をさらに備えることが好ましい。
さらに、前記電力系統の電圧がゼロになったときに、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータに電力を供給する無停電電源装置をさらに備えることが好ましい。
【００２６】
これにより、電力系統の電圧がゼロになっても、ピッチ駆動機構並びに／又は油圧ポンプ及び油圧モータを稼動させて、風力発電システムを系統電圧低下時ライドスルー運転状態や停止状態に移行させることができる。
【００２７】
また、前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧を開始したと判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をファインとし、パワー係数が最大となるように前記油圧ポンプの押しのけ容積を設定するとともに、前記発電機によって発電される電力が増えるように前記油圧モータの押しのけ容積を増加させることが好ましい。
【００２８】
このように、電力系統の電圧が復旧を開始したとき、ピッチ角をファインとし、パワー係数が最大となるように油圧ポンプの押しのけ容積を設定するとともに、発電機によって発電される電力が増えるように油圧モータの押しのけ容積を増加させることで、効率的な運転に迅速に復帰できる。
なお、このとき、アキュムレータ内の圧力が高圧油流路内の圧力よりも高い場合にアキュムレータバルブを開いて、アキュムレータ内の作動油の圧力により油圧モータの回転を補助してもよい。
【００２９】
また、上記風力発電装置は、作動油が貯留され、前記低圧油流路に接続されたオイルタンクと、前記アキュムレータバルブと前記アキュムレータとの間に設けられ、前記低圧油流路又は前記オイルタンクに接続されたアキュムレータ圧力逃しラインと、前記アキュムレータ圧力逃しラインに設けられたアキュムレータ圧力逃がし弁とをさらに備え、前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧したと判定されたとき、前記アキュムレータ圧力逃がし弁を開いて前記アキュムレータ内の圧力を前記低圧油流路又は前記オイルタンクに逃すようにしてもよい。
【００３０】
このように、電力系統の電圧が復旧したとき、アキュムレータ圧力逃がし弁を開くことで、アキュムレータ圧力逃しラインを介してアキュムレータ内の圧力が低圧油流路又はオイルタンクに逃げて、アキュムレータ内の圧力が低減されるので、電力系統の電圧低下の再発に備えることができる。
【００３１】
また上記風力発電システムにおいて、前記制御ユニットは、所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助するようにしてもよい。
あるいは、前記制御ユニットは、所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記第１圧力計により検出された前記アキュムレータの圧力が前記第２圧力計により検出された前記高圧油流路の作動油の圧力と等しくなるまで、前記アキュムレータバルブを開いたままの状態を維持してもよい。
【００３２】
突風が吹くと、ロータの回転数が上昇し、油圧ポンプの吐出量が増大するから、高圧油流路内の圧力は上昇する。そこで、突風が吹いたとき、アキュムレータ内の圧力が高圧油流路内の圧力よりも低い場合にアキュムレータバルブを開くことで、高圧油流路内の圧力をアキュムレータで吸収することができる。また、突風の風速が閾値以下となって弱まったとき、アキュムレータバルブを開いた状態を維持することで、アキュムレータ内の圧力を解放できる。このようにして、突風が風力発電システムに与える影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００３３】
なお、突風の風速の前記閾値は、３秒以上の計測期間における平均風速として６０ｍ／ｓであってもよい。
【００３４】
また、上記風力発電システムは、作動油が貯留され、前記低圧油流路に接続されたオイルタンクと、前記アキュムレータバルブと前記アキュムレータとの間に設けられ、前記低圧油流路又は前記オイルタンクに接続されたアキュムレータ圧力逃しラインと、前記アキュムレータ圧力逃しラインに設けられたアキュムレータ圧力逃がし弁とをさらに備え、前記制御ユニットは、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記アキュムレータ圧力逃がし弁を開いて前記アキュムレータ内の圧力を前記低圧油流路又は前記オイルタンクに逃すようにしてもよい。
【００３５】
このように、突風の風速が閾値以下になったとき、アキュムレータ圧力逃がし弁を開くことで、アキュムレータ圧力逃しラインを介してアキュムレータ内の圧力が低圧油流路又はオイルタンクに逃げて、アキュムレータ内の圧力が低減されるので、突風の再発に備えることができる。
【００３６】
また上記風力発電システムは、作動油が貯留されたオイルタンクと、前記油圧タンクから前記低圧油流路に作動油を補充するブーストポンプとをさらに備えることが好ましい。
【００３７】
これにより、作動油の漏洩が油圧トランスミッションの内部で生じても、ブーストポンプによってオイルタンクから低圧油流路に作動油が補充されるので、油圧トランスミッション内を循環する作動油の量を維持できる。
【００３８】
この場合、風力発電システムは、前記低圧油流路の作動油を前記オイルタンクに戻す返送ラインと、前記返送ラインに設けられ、前記低圧油流路の作動油の圧力を設定圧力近傍に保持する低圧リリーフ弁とをさらに備えることが好ましい。
【００３９】
これにより、ブーストポンプによって作動油が低圧油流路に供給されても、低圧油流路内の圧力が低圧リリーフ弁の設定圧力に達すれば、低圧リリーフ弁が自動的に開き、返送ラインを介してオイルタンクに作動油が返送されるので、油圧トランスミッション内を循環する作動油の量を適切に維持できる。
【００４０】
本発明に係る風力発電システムの運転制御方法は、ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータととを有する風力発電システムの運転制御方法であって、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うステップを備えることを特徴とする。
【００４１】
この風力発電システムの運転制御方法によれば、風速および電力系統の状態の少なくとも一方に基づいてアキュムレータバルブの開閉制御を行うようにしたので、風速低下時および突風発生時における運転効率及び安定性を改善するとともに、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、アキュムレータバルブを介して高圧油流路にアキュムレータを接続し、風速および電力系統の状態の少なくとも一方、並びに、アキュムレータ内の圧力および高圧油流路内の圧力に基づいてアキュムレータバルブの開閉制御を行うようにしたので、風速低下時および突風発生時における運転効率及び安定性を改善するとともに、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】風力発電システムの構成例を示す図である。
【図２】ピッチ駆動機構の構成を示す図である。
【図３】油圧トランスミッションの構成を示す図である。
【図４】風力発電システムのシステム構成図である。
【図５】低風速時にアキュムレータへの蓄圧を行う運転制御を示すフローチャートである。
【図６】アキュムレータの圧力を解放する運転制御を示すフローチャートである。
【図７】系統電圧低下時における運転制御を示すフローチャートである。
【図８】突風発生時における運転制御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】
【００４４】
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、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り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。
【００４５】
まず、本実施形態に係る風力発電システムの全体構成について説明する。図１は、風力発電システムの構成例を示す図である。なお、ここでは、風力発電システムの一例としていわゆる３枚プロペラ型のものを説明するが、本実施形態は、この例に限定されず、種々の形式の風力発電システムに適用できる。
【００４６】
図１に示すように、風力発電システム１は、主として、風を受けて回転するロータ２と、ロータ２の回転を増速する油圧トランスミッション１０と、電力を発生させる発電機２０と、ナセル２２と、ナセル２２を支持するタワー２４と、風力発電システム１の各部を制御する制御ユニット３０とを備える。
【００４７】
ロータ２は、ブレード４が取り付けられたハブ６にメインシャフト８が連結された構成を有する。すなわち、３枚のブレード４がハブ６を中心として放射状に延びており、それぞれのブレード４が、メインシャフト８と連結されたハブ６に取り付けられている。これにより、ブレード４が受けた風の力によってロータ２全体が回転し、メインシャフト８を介して油圧トランスミッション１０に回転が入力される。
【００４８】
油圧トランスミッション１０は、メインシャフト８に従動して駆動する容量可変型の油圧ポンプ１２と、発電機２０に接続された容量可変型の油圧モータ１４と、油圧ポンプ１２と油圧モータ１４との間に設けられた高圧油流路１６及び低圧油流路１８を有する。油圧トランスミッション１０の詳細な構成は、後述する。
【００４９】
発電機２０は、油圧トランスミッション１０の油圧モータ１４に接続されており、公知の同期発電機又は誘導発電機を用いることができる。発電機２０は、油圧モータ１４から略一定の回転数のトルクが入力され、略一定の周波数の交流電力を発生するようになっている。なお、発電機２０は後述の電力系統５０に連系されており、発電機２０により発生した電力は電力系統５０に送られるようになっている。
【００５０】
ナセル２２は、ロータ２のハブ６を回転自在に支持するとともに、その内部に油圧トランスミッション１０や発電機２０等の各種機器を収納している。なお、ナセル２２をタワー２４に回転自在に支持し、ヨーモータ（不図示）を用いて、風向きに応じてナセル２２を旋回させるようにしてもよい。
【００５１】
タワー２４は、基礎２６から上方に延びる柱状であり、例えば、一本の柱状部材で構成してもよいし、複数のユニットを上下方向に連結して柱状に構成してもよい。タワー２４が複数のユニットから構成されている場合には、最上部に設けられたユニットの上にナセル２２が設置される。
【００５２】
制御ユニット３０は、油圧ポンプ１２の押しのけ容積を調節するポンプ制御部３２と、油圧モータ１４の押しのけ容積を調節するモータ制御部３４と、ブレード４のピッチ角を調節するピッチ制御部３６と、後述のアキュムレータバルブの開閉制御を行うＡＣＣバルブ制御部３８とを備える。制御ユニット３０の各制御部の詳細は、後述する。
【００５３】
また、ハブ６内には、ブレード４のピッチ角を変化させるピッチ駆動機構が収納されている。図２は、ブレード４のピッチ角を変化させるピッチ駆動機構の構成を示す図である。同図に示すように、ピッチ駆動機構４０は、油圧シリンダ４２、サーボバルブ４４、油圧源４６及びアキュムレータ４８とにより構成される。サーボバルブ４４は、ピッチ制御部３６による制御下で、ブレード４のピッチ角が所望の値となるように、油圧源４６により生成された高圧油およびアキュムレータ４８に蓄えられた高圧油の油圧シリンダ４２への供給量を調節する。
【００５４】
また、ピッチ制御部３６は、通常時に電力系統５０から電力の供給を受けるが電力系統５０の電圧がゼロになったとき、無停電電源装置５２から電力の供給を受けるようになっている。なお、電力系統５０の状態は、系統状態判定手段５４によって監視されている。系統状態判定手段５４は、電力系統５０の電圧を計測する電圧センサを用いることが好ましいが、電圧センサに替えて、力率計又は無効電力計を用いて間接的に電力系統５０の状態を判定してもよい。
【００５５】
次に、油圧トランスミッション１０の具体的な構成について説明する。図３は、油圧トランスミッション１０の構成を示す図である。
【００５６】
油圧トランスミッション１０は、上述のように、油圧ポンプ１２、油圧モータ１４、高圧油流路１６および低圧油流路１８を有する。油圧ポンプ１２の吐出側は、高圧油流路１６によって油圧モータ１４の吸込側に接続されており、油圧ポンプ１２の吸込側は、低圧油流路１８によって油圧モータ１４の吐出側に接続されている。
なお、図３には、１個の油圧モータ１４のみを含む油圧トランスミッション１０を示したが、複数の油圧モータ１４を設けて、それぞれの油圧モータ１４を油圧ポンプ１２と高圧油流路１６及び低圧油流路１８で接続してもよい。この場合、油圧ポンプ１２の吐出側に一端が接続された高圧油流路１６は、途中で分岐して各油圧モータ１４の吸込側に接続され、各油圧モータ１４の吐出側に一端が接続された複数の低圧油流路１８が途中で一本にまとまって、油圧ポンプ１２の吸込側に接続される。
【００５７】
高圧油流路１６には、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を介してアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）が接続されている。アキュムレータ６０は、例えば、変形可能な袋（ブラダ）により気体と作動油とが隔てられたブラダ式又はピストン式のものを用いることができる。アキュムレータ６０では、蓄圧時に、高圧の作動油がアキュムレータ６０内に流入し、ブラダが変形又はピストンが押されて気体が圧縮される。一方、圧力解放時には、圧縮された気体が膨張して又は外部から高圧気体を追加してブラダ又はピストンを押し、作動油がアキュムレータ６０から押し出される。
なお、アキュムレータ６０及びアキュムレータバルブ６２は、少なくとも一組設ければよいが、図３に示すように複数組のアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）及びアキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）を設ければ、後述するように、目的に応じてアキュムレータ６０を使い分けることができる。
また、少なくとも一つのアキュムレータ６０の気体部分は気体の初期封入時において作動油部分より大容積であり、各アキュムレータ６０の初期封入気体圧力は互いに異なっていてもよい。なお、アキュムレータバルブ６２を介して瞬時に作動油がアキュムレータ６０内に流入し、アキュムレータ６０内の圧力が時間的遅れなく高圧油流路１６内の圧力に追従して変化し、アキュムレータバルブ６２が開いた状態では、アキュムレータ６０内の圧力が高圧油流路１６内の圧力と常に等しくなっていてもよい。
【００５８】
アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）とアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）との間には第１圧力計Ｐ１が設けられており、高圧油流路１６には第２圧力計Ｐ２が設けられている。第１圧力計Ｐ１は、アキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）内の作動油の圧力を計測する。一方、第２圧力計Ｐ２は、高圧油流路１６内の作動油の圧力を計測する。
【００５９】
第１圧力計Ｐ１及び第２圧力計Ｐ２の検出結果は、ＡＣＣバルブ制御部３８に送られ、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）の開閉制御に用いられる。ＡＣＣバルブ制御部３８は、第１圧力計Ｐ１及び第２圧力計Ｐ２の検出結果に加えて、風速や系統状態判定手段５４の判定結果も踏まえて、アキュムレータバルブ６２の開閉制御を行う。すなわち、ＡＣＣバルブ制御部３８は、風速と系統状態判定手段５４により判定された電力系統５０の状態との少なくとも一方、並びに、第１圧力計Ｐ１により検出されたアキュムレータ６０内の圧力および第２圧力計Ｐ２により検出された高圧油流路１６内の圧力に基づいて、アキュムレータバルブ６２の開閉制御を行う。
【００６０】
また、アキュムレータ６０とは別に、高圧油流路１６及び低圧油流路１８には脈動防止用アキュムレータ６４が設けられている。これにより、高圧油流路１６及び低圧油流路１８の圧力変動（脈動）が抑制される。なお、低圧油流路１８には、作動油中の不純物を除去するオイルフィルタ６６と、作動油を冷却するオイルクーラ６８が設けられている。
【００６１】
高圧油流路１６と低圧油流路１８との間には、油圧モータ１４をバイパスするバイパス流路７０が設けられている。そして、バイパス流路７０には、高圧油流路１６の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁７２が設けられている。これにより、高圧油流路１６内の圧力がリリーフ弁７２の設定圧力まで上昇すれば、リリーフ弁７２が自動的に開いて、バイパス流路７０を介して低圧油流路１８に高圧油を逃すことができる。
【００６２】
また、油圧トランスミッション１０には、オイルタンク８０、補充ライン８２、ブーストポンプ８４、オイルフィルタ８６、返送ライン８８、低圧リリーフ弁８９が設けられている。
【００６３】
オイルタンク８０は、補充用の作動油が貯留されている。補充ライン８２は、オイルタンク８０を低圧油流路１８に接続している。ブーストポンプ８４は、補充ライン８２に設けられ、オイルタンク８０から低圧油流路１８に作動油を補充するようになっている。このとき、低圧油流路１８に供給される作動油は、補充ライン８２に設けられたオイルフィルタ８６によって不純物が除去される。
これにより、作動油の漏洩が油圧トランスミッション１０の内部で生じても、ブーストポンプ８４によってオイルタンク８０から低圧油流路１８に作動油が補充されるので、油圧トランスミッション１０内を循環する作動油の量を維持できる。
【００６４】
返送ライン８８は、オイルタンク８０と低圧油流路１８との間に配置されている。低圧リリーフ弁８９は、返送ライン８８に設けられており、低圧油流路１８内の圧力を設定圧力近傍に保持するようになっている。
これにより、ブーストポンプ８４によって作動油が低圧油流路１８に供給されても、低圧油流路１８内の圧力が低圧リリーフ弁８９の設定圧力に達すれば、低圧リリーフ弁８９が自動的に開いて、返送ライン８８を介してオイルタンク８０に作動油を逃すことができる。よって、油圧トランスミッション１０内を循環する作動油の量を適切に維持できる。
【００６５】
また、アキュムレータバルブ６２（６２Ａ，６２Ｂ）とアキュムレータ６０（６０Ａ，６０Ｂ）との間には、アキュムレータ圧力逃がしライン６１が設けられている。このアキュムレータ圧力逃がしライン６１は、アキュムレータ圧力逃がし弁６３が設けられるとともに、オイルタンク８０に接続されている。そして、制御ユニット３０による開閉制御によってアキュムレータ圧力逃がし弁６３が開かれると、アキュムレータ６０がオイルタンク８０に連通し、アキュムレータ６０内の圧力がオイルタンク８０側に逃げるようになっている。
なお、図３には、アキュムレータ圧力逃がしライン６１がオイルタンク８０に接続される例を示したが、アキュムレータ圧力逃がしライン６１は低圧油流路１８に接続してもよい。
【００６６】
なお、油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４は、押しのけ容積が調節可能な可変容量型であるため、稼動時に電力を供給する必要がある。そこで、風力発電システム１では、通常時は電力系統５０からポンプ制御部３２及びモータ制御部３４（油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４の押しのけ容積調整に電磁弁が用いられる場合には、当該電磁弁にも）に電力を供給し、電力系統５０の電圧がゼロになったときは、無停電電源装置５２からポンプ制御部３２及びモータ制御部３４（油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４の押しのけ容積調整用の電磁弁）に電力を供給するようになっている。
【００６７】
油圧トランスミッション１０では、メインシャフト８の回転に伴って油圧ポンプ１２が駆動されると、高圧油流路１６と低圧油流路１８との間に差圧が発生し、この差圧によって油圧モータ１４が駆動される。このとき、油圧ポンプ１２の押しのけ容積は、パワー係数が最大になるように、ポンプ制御部３２によって調節される。一方、油圧モータ１４の押しのけ容積は、メインシャフト８の回転数及び油圧ポンプ１２の押しのけ容積に応じて、油圧モータ１４の回転数が一定になるようにモータ制御部３４によって調節される。
【００６８】
上記構成を有する風力発電システム１は、上述のとおり、制御ユニット３０によって各部が制御される。図４は、風力発電システム１のシステム構成図である。同図に示すように、制御ユニット３０には、風速取得手段５６により取得される風速Ｖ、系統状態判定手段５４により判定される電力系統５０の状態Ｓ、第１圧力計Ｐ１により計測されるアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣ、第２圧力計Ｐ２により計測される高圧油流路１６内の圧力ＰＨが送られる。そして、制御ユニット３０の各制御部（３２，３４，３６，３８）は、風速Ｖ、状態Ｓ、圧力ＰＡＣＣ、圧力ＰＨ等に基づいて、油圧ポンプ１２、油圧モータ１４、ピッチ駆動機構４０（具体的にはサーボバルブ４４）及びアキュムレータバルブ６２を制御する。
なお、風速取得手段５６は風速Ｖを計測又は推定可能なものであれば特に限定されず、例えばナセル２２に取り付けた風速計であってもよいし、メインシャフト８の回転数を計測する回転計と、該回転計の検出結果から風速Ｖを推定する演算機との組み合わせであってもよい。
【００６９】
次に、制御ユニット３０による風力発電システム１の運転制御について詳述する。以下、風速Ｖがカットイン風速を下回る低風速時の制御、電力系統５０の電圧が低下した場合の制御、突風発生時の制御について順に説明した後、これら３種類の制御を効率的に行うための運転制御方法について説明する。
【００７０】
［低風速時の運転制御］
図５は、低風速時にアキュムレータ６０への蓄圧を行う運転制御を示すフローチャートである。図６は、アキュムレータ６０の圧力を解放する運転制御を示すフローチャートである。
【００７１】
図５に示すように、最初に、風速取得手段５６により風速Ｖを取得して（ステップＳ２）、この風速Ｖとカットイン風速Ｖｃとを比較する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ４において、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃを下回ると判断されると、ステップＳ６に進み、モータ制御部３４によって油圧モータ１４の押しのけ容積を略ゼロとして発電機２０による発電を停止する。一方、ステップＳ４において、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上であると判断されると、ステップＳ２に戻って再び風速Ｖを取得する。
なお、カットイン風速Ｖｃとは、発電機２０による発電を開始する風速をいう。
【００７２】
ステップＳ６で油圧モータ１４の押しのけ容積を略ゼロとした後、第１圧力計Ｐ１によりアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣを計測し、第２圧力計Ｐ２により高圧油流路１６内の圧力ＰＨを計測する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ１０に進み、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣと高圧油流路１６内の圧力ＰＨとを比較する。
【００７３】
ステップＳ１０において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低いと判断されると、ステップＳ１２に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が開かれる。一方、ステップＳ１０において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨ以上であると判断されると、ステップＳ２に戻って、風速取得手段５６により風速Ｖが再び取得される。
【００７４】
ステップＳ１２においてアキュムレータバルブ６２を開いた後、第１圧力計Ｐ１によってアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣを計測し（ステップＳ１３）、この圧力ＰＡＣＣが閾値に達したかを判断する（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１４においてアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが閾値に達したと判断されると、ステップＳ１６に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が閉じられる。一方、ステップＳ１４において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが閾値未満であると判断されると、ステップＳ１２に戻って、アキュムレータバルブ６２が開いた状態が維持される。
なお、ステップＳ１４において圧力ＰＡＣＣとの比較する閾値として、バイパス流路７０に設けたリリーフ弁７２の設定圧力よりも少しだけ（例えば５ｂａｒ）低い圧力を用いてもよい。
【００７５】
このように、カットイン風速Ｖｃを下回る低風速時にアキュムレータバルブ６２を開いてアキュムレータ６０に蓄圧した後、次に述べるようにして、風速がカットイン風速Ｖｃ以上に戻ったときにアキュムレータ６０内の圧力を解放し、油圧モータ１４の回転を補助してもよい。
【００７６】
図６に示すように、まず、風速取得手段５６により風速Ｖを取得し（ステップＳ１７）、この風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上の状態に戻ったか判定する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１８において、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上に戻ったと判断されると、モータ制御部３４によって油圧モータ１４の押しのけ容積を増大して、発電機２０による発電を再開する（ステップＳ２０）。一方、ステップＳ１８において、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃを依然として下回っていると判断されると、ステップＳ１７に戻って再び風速Ｖを取得する。
【００７７】
ステップＳ２０において油圧モータ１４の押しのけ容積を増大した後、圧力計Ｐ１及びＰ２によってアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣと高圧油流路１６内の圧力ＰＨとを計測し（ステップＳ２２）、計測された圧力ＰＡＣＣと圧力ＰＨとを比較する（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ２４において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも高いと判断されると、ステップＳ２６に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が開かれる。一方、ステップＳ２４において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨ以下であると判断されると、ステップＳ１７に戻って再び風速Ｖを取得する。
【００７８】
このように、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上になったときにアキュムレータバルブ６２を開くことで、低風速時に蓄えたアキュムレータ６０内の圧力を活用して、より多くの電力を発生させることができ、運転効率を向上させることができる。
【００７９】
なお、ここでは、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃを下回る低風速時に蓄圧したアキュムレータ６０を用いて、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上に戻ったときに油圧モータ１４の回転を補助する例について説明したが、低風速時に蓄圧されたアキュムレータ６０の圧力を他の状況で活用してもよい。例えば、メンテナンス後に風力発電システム１の運転を再開する際、予め低風速時に蓄圧しておいたアキュムレータ６０を用いて、油圧モータ１４の回転を補助するようにしてもよい。
また、図５及び６を用いて、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃを下回ったときにアキュムレータ６０に蓄圧した後、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上に戻ったときにアキュムレータ６０を用いて油圧モータ１４の回転を補助する例を示したが、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃを下回ったときに既にアキュムレータ６０の圧力ＰＡＣＣが十分に高いことがある。この場合、図５に示したアキュムレータ６０への蓄圧を行わずに、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上に戻るのを待って、図６に示した手順でアキュムレータ６０の圧力を解放し、油圧モータ１４の回転を補助してもよい。
【００８０】
また、図５には、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合（ステップＳ１０のＹＥＳ判定）に、アキュムレータバルブ６２を開いて、アキュムレータ６０への蓄圧を行う例を示したが、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣと、アキュムレータ６０内の圧力閾値Ｐｔｈとの比較結果に基づいてアキュムレータバルブ６２の開閉制御を行ってもよい。この圧力閾値Ｐｔｈは、高圧油流路１６内の作動油の設定圧力と同じ値を用いてもよいし、高圧油流路１６内の作動油の設定圧力よりも低い値であってもよい。
さらに、図５におけるステップＳ８〜Ｓ１０を省略し、ステップＳ６において油圧モータ１４の押しのけ容積を小さく（略ゼロに近いながら幾分押しのけ容積を残す）した後、アキュムレータバルブ６２を開き（ステップＳ１２）、アキュムレータ６０への蓄圧を行ってもよい。なお、最初からアキュムレータバルブ６２が開いた状態であれば、ステップＳ１２をも省略することができる。
【００８１】
また、図５には、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合（ステップＳ１０のＹＥＳ判定）にアキュムレータバルブ６２を開く例を示したが、アキュムレータバルブ６２が常に開いた状態を維持してもよい。すなわち、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃを下回るとき、油圧モータ１４の押しのけ容積を略ゼロとするとともに、アキュムレータバルブ６２が開いた状態を維持し、油圧ポンプ１２から吐出される作動油の圧力をアキュムレータ６０に蓄圧してもよい。
また、図６には、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも高い場合（ステップＳ２４のＹＥＳ判定）にアキュムレータバルブ６２を開く例を示したが、アキュムレータバルブ６２が常に開いた状態を維持してよい。すなわち、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃ以上であるとき、アキュムレータバルブ６２が開いた状態を維持し、アキュムレータ６０内の作動油の圧力によって油圧モータ１４の回転を補助するようにしてもよい。
【００８２】
［系統電圧低下時の制御］
図７は、系統電圧低下時における運転制御を示すフローチャートである。同図に示すように、最初に、系統状態判定手段５４によって電力系統５０の電圧が所定電圧以下に低下しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ３０において電力系統５０の電圧が所定電圧以下に低下していると判定されると、ステップＳ３２に進み、ピッチ制御部３６によってピッチ駆動機構４０（具体的にはサーボバルブ４４）を制御して油圧シリンダ４２に供給する高圧油の量を調節し、ブレード４のピッチ角をフェザーにする。一方、ステップＳ３０において、電力系統５０の電圧が予定電圧よりも高い、すなわち電力系統５０の状態が正常であると判定されると、引き続き、系統状態判定手段５４による電力系統５０の監視を継続する。
なお、「所定電圧」は、系統連系規定（グリッドコード）で定められる低電圧をいうが、実質一時的にゼロ電圧となる場合も含む。また、ピッチ角を「フェザーにする」とは、風を受け流す（ブレード４に作用する風がメインシャフト８に対してトルクを与えない）ようにブレード４のピッチ角を変えることをいう。
【００８３】
ステップＳ３２においてブレード４のピッチ角をフェザーにした後、ステップＳ３４に進み、ポンプ制御部３２及びモータ制御部３４によって、電力系統５０に発電機２０を同期させた状態を維持するのに必要な量まで油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４の押しのけ容積を低減する（ステップＳ３４）。
ここで、「押しのけ容積」とは、容量式ポンプ又はモータが１回転当たりに押しのける幾何学的体積である（ＪＩＳ  Ｂ０１４２）。具体的には、油圧ポンプ１２の押しのけ容積とは、メインシャフト８が１回転する間に、油圧ポンプ１２から高圧油流路１６に吐出される作動油の体積を意味し、油圧モータ１４の押しのけ容積とは、油圧モータ１４の出力軸が１回転する間に、油圧モータ１４から低圧油流路１８に吐出される作動油の体積を意味する。
【００８４】
この後、第１圧力計Ｐ１によりアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣを計測し、第２圧力計Ｐ２により高圧油流路１６内の圧力ＰＨを計測する（ステップＳ３６）。そして、ステップＳ３８に進み、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣと高圧油流路１６内の圧力ＰＨとを比較する。ステップＳ３８において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低いと判断されると、ステップＳ４０に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が開かれる。一方、ステップＳ３８において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨ以上であると判断されると、ステップＳ４０を飛ばして、後述のステップＳ４２に進む。
このように、ステップＳ３０で電力系統５０の電圧低下が生じたと判定された後、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで（ステップＳ４０）、高圧油流路１６の圧力がアキュムレータ６０に吸収され、高圧油流路１６の圧力が過剰となったり、リリーフ弁７２の作動によって作動油の温度が上昇したりすることを抑制できる。
【００８５】
ステップＳ４０においてアキュムレータバルブ６２を開いた後、系統状態判定手段５４によって電力系統５０の電圧が所定電圧よりも高い状態への復帰を開始したか（すなわち、電力系統５０の電圧が復旧を開始したか）否かを判定する（ステップＳ４２）。
同様に、ステップＳ３８においてアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨ以上であると判断された場合にも、電力系統５０の電圧が復旧を開始したか否かを判定する（ステップＳ４２）。
【００８６】
ステップＳ４２において電力系統５０が復旧を開始したと判定されると、次に述べる通常運転モードへの復旧動作を行う（ステップＳ４４〜Ｓ５２）。
【００８７】
まず、ステップＳ４４において、ピッチ制御部３６によってピッチ駆動機構４０（具体的にはサーボバルブ４４）を制御して油圧シリンダ４２に供給する高圧油の量を調節し、ブレード４のピッチ角をファインにする。なお、ピッチ角を「ファイン」にするとは、ブレード４が受ける風によりメインシャフト８にトルクが付与されるようにピッチ角を変化させることをいう。
続いて、ポンプ制御部３２及びモータ制御部３４によって、パワー係数が最大となるように油圧ポンプ１２の押しのけ容積を設定するとともに、発電機２０によって発電される電力が増えるように油圧モータ１４の押しのけ容積を増加させる（ステップＳ４６）。
この後、第１圧力計Ｐ１によりアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣを計測し、第２圧力計Ｐ２により高圧油流路１６内の圧力ＰＨを計測する（ステップＳ４８）。そして、ステップＳ５０に進み、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣと高圧油流路１６内の圧力ＰＨとを比較する。ステップＳ５０において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも高いと判断されると、ステップＳ５２に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が開かれる。一方、ステップＳ５０において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨ以下であると判断された場合、ステップＳ５２は行わない。
このように、ステップＳ４２で電力系統５０の電圧が復旧したと判定された後、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも高い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで（ステップＳ５２）、アキュムレータ６０内の作動油の圧力により油圧モータ１４の回転を補助することができる。
【００８８】
なお、図７には示していないが、ステップ５２でアキュムレータバルブ６２を開いた後、電力系統５０の電圧低下の再発に備えて、アキュムレータ６０内の圧力を低減する操作を行ってもよい。
例えば、アキュムレータバルブ６２を閉じた状態でアキュムレータ圧力逃がし弁６３を開いて、アキュムレータ圧力逃がしライン６１を介してアキュムレータ６０内の圧力をオイルタンク８０（アキュムレータ圧力逃がしライン６１が低圧油流路１８に接続されている場合には低圧油流路１８）に逃がすことで、アキュムレータ６０内の圧力を低減してもよい。あるいは、アキュムレータバルブ６２を閉じた状態で、ブラダ式の又はピストン式のアキュムレータ６０内の気体の圧力を低くして、アキュムレータ６０内の作動油の圧力を低減してもよい。
【００８９】
一方、ステップＳ４２において電力系統５０が復旧しておらず、依然として電力系統５０の電圧が所定電圧以下に低下していると判定されると、ステップＳ５４に進み、電力系統５０の電圧低下の開始から所定時間経過したかを判断する。そして、ステップＳ５４において電力系統５０の電圧低下が所定時間以上続いていると判定されると、次に述べる停止モードへと移行する（ステップＳ５６〜Ｓ６２）。一方、ステップＳ５４において電力系統５０の電圧低下の開始から所定時間経過していないと判定されると、ステップＳ４２に戻って、系統状態判定手段５４によって電力系統５０が復旧したかを再び判定する。
なお、「所定時間」とは、系統連系規定（グリッドコード）で定められる時間をいう。
【００９０】
停止モードへの移行は、ステップＳ５６〜Ｓ６２に示す手順で行う。まず、ポンプ制御部３２及びモータ制御部３４によって、油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４の押しのけ容積を（略ゼロまで）減少させる（ステップＳ５６）。
そして、第１圧力計Ｐ１によりアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣを計測し、第２圧力計Ｐ２により高圧油流路１６内の圧力ＰＨを計測する（ステップＳ５８）。この後、ステップＳ６０に進み、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣと高圧油流路１６内の圧力ＰＨとを比較する。ステップＳ６０において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低いと判断されると、ステップＳ６２に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が開かれる。一方、ステップＳ６０において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨ以上であると判断されると、ステップＳ４２に戻り、電力系統５０の電圧が所定電圧よりも高い状態に戻ったか否かが再び判断される。
このように、ステップ５４で電力系統５０の電圧が所定電圧以下に低下した状態が所定時間継続していると判定された後、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで（ステップＳ６２）、高圧油流路１６内の圧力がアキュムレータ６０に吸収され、高圧油流路１６の圧力が過剰になったり、リリーフ弁７２の作動によって作動油の温度が上昇したりすることを抑制できる。
そして、ステップＳ６２においてアキュムレータバルブ６２を開いた後、ステップＳ４２に戻って、系統状態判定手段５４によって電力系統５０が復旧したかを再び判定する。この後、電力系統５０が復旧していれば、ステップＳ４４〜Ｓ５２の通常運転モードへの復旧動作を行う。電力系統５０が復旧していなければ、ステップＳ５６〜Ｓ６２によって、風力発電システム１を停止した状態で待機する。
【００９１】
このように、電力系統５０の電圧低下時に、ブレード４のピッチ角をフェザーにするとともに、電力系統５０に発電機２０を同期させた状態を維持するのに必要な量まで油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４の押しのけ容積を低減することで、電力系統５０から解列せずに運転を継続することができる。すなわち、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
また、電力系統５０の電圧が低下したとき、アキュムレータ６０内のＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで、高圧油流路１６の圧力が過剰となったり、リリーフ弁７２の作動による作動油の温度が上昇することを抑制できる。
【００９２】
また、電力系統５０の電圧が低下した状態が所定時間継続しているとき、油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４の押しのけ容積を略ゼロとして、風力発電システム１の運転を停止させるのであるが、この際、アキュムレータ６０内のＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで、高圧油流路１６の圧力が過剰となったり、リリーフ弁７２の作動により作動油の温度が上昇することを抑制できる。
【００９３】
さらに、電力系統５０が復旧したとき、ブレード４のピッチ角をファインとし、パワー係数が最大かつ発電機２０の回転数が一定となるように油圧ポンプ１２及び油圧モータ１４の押しのけ容積を設定することで、効率的な運転に迅速に復帰できる。このとき、アキュムレータ６０内のＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも高い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで、アキュムレータ６０内の作動油の圧力により油圧モータ１４の回転を補助することができる。
【００９４】
なお、図７には、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合（ステップＳ３８のＹＥＳ判定）にステップＳ４０においてアキュムレータバルブ６２を開く例を示したが、アキュムレータバルブ６２が常に開いた状態を維持してもよい。すなわち、電力系統５０の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、ピッチ駆動機構４０によりブレード４のピッチ角をフェザーとし、ロータ２の負荷に応じて油圧ポンプ１２の押しのけ容積を変更し、電力系統５０に発電機２０を同期させた状態を維持するのに必要な量まで油圧モータ１４の押しのけ容積を低減するとともに、アキュムレータバルブ６２が開いた状態を維持して油圧ポンプ１２から吐出される作動油の圧力をアキュムレータ６０に蓄圧してもよい。
【００９５】
［突風発生時の制御］
図８は、突風発生時における運転制御を示すフローチャートである。同図に示すように、最初に、風速取得手段５６により風速Ｖを取得して（ステップＳ７０）、この風速Ｖが閾値Ｖｔｈを上回っているか（すなわち、突風が吹いているか）を判定する（ステップＳ７２）。ステップＳ７２において、風速Ｖが閾値Ｖｔｈを上回ると判定されると、ステップＳ７４に進み、第１圧力計Ｐ１によりアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣを計測し、第２圧力計Ｐ２により高圧油流路１６内の圧力ＰＨを計測する。一方、ステップＳ７２において風速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下であると判定されると、ステップＳ７０に戻り、再び風速Ｖが取得される。
なお、閾値Ｖｔｈは、例えば、３秒以上の計測期間における平均風速として６０ｍ／ｓであってもよい。
【００９６】
ステップＳ７４においてアキュムレータ内の圧力ＰＡＣＣと高圧油流路１６内の圧力ＰＨとを計測した後、ステップＳ７６に進み、圧力ＰＡＣＣと圧力ＰＨとを比較する。ステップＳ７６において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低いと判断されると、ステップＳ７８に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が開かれる。
このように、突風が吹いたとき（風速Ｖ＞閾値Ｖｔｈのとき）、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで、高圧油流路１６内の圧力をアキュムレータ６０で吸収することができる。
一方、ステップＳ７６において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨ以上であると判断されると、ステップＳ７０に戻って、風速取得手段５６により風速Ｖが再び取得される。
【００９７】
ステップＳ７８においてアキュムレータバルブ６２を開いた後、風速取得手段５６により風速Ｖを取得して（ステップＳ８０）、この風速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下に低下したか否かを判定する（ステップＳ８２）。ステップＳ８２において、風速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下に低下したと判定されると、ステップＳ８４に進み、アキュムレータバルブ６２を開いた状態を維持する。一方、ステップＳ８２において風速Ｖが依然として閾値Ｖｔｈより大きいと判断されると、ステップＳ８０に戻り、風速Ｖが再び取得される。
【００９８】
ステップＳ８４においてアキュムレータバルブ６２を開いた状態を維持した後、第１圧力計Ｐ１によりアキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣを計測し、第２圧力計Ｐ２により高圧油流路１６内の圧力ＰＨを計測する（ステップＳ８６）。そして、ステップＳ８８において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨに等しくなったか否かを判定する。
【００９９】
ステップＳ８８において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨに等しくなったと判定されると、ステップＳ９０に進み、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２が閉じられる。一方、ステップＳ８８において、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨと異なると判定されると、ステップＳ８４に戻って、アキュムレータバルブ６２を開いた状態を維持する。
【０１００】
このように、突風が吹いたとき（風速Ｖ＞閾値Ｖｔｈのとき）、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合にアキュムレータバルブ６２を開くことで、高圧油流路１６内の圧力をアキュムレータ６０で吸収することができる。また、突風の風速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下となって弱まったとき、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨと等しくなるまで、アキュムレータバルブ６２を開いた状態を維持することで、アキュムレータ６０内の圧力を解放できる。このようにして、突風が風力発電システム１に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。
【０１０１】
なお、図８には、風速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下となって弱まったとき、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨと等しくなるまで、アキュムレータバルブ６２を開いた状態を維持する例を示したが（ステップＳ８４〜Ｓ８８）、アキュムレータバルブ６２を介して瞬時に作動油がアキュムレータ６０内に流入し、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが時間的遅れなく高圧油流路１６内の圧力ＰＨに追従して変化する場合には、ステップＳ８４〜Ｓ８８を省略してもよい。
【０１０２】
また、図８には、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣが高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合（ステップＳ７６のＹＥＳ判定）にアキュムレータバルブ６２を開く例を示したが、アキュムレータバルブ６２が常に開いた状態を維持してもよい。すなわち、所定の閾値Ｖｔｈを超える風速Ｖを有する突風が吹いたとき、アキュムレータバルブ６２が開いた状態を維持し、油圧ポンプ１２から吐出される作動油の圧力をアキュムレータ６０に蓄圧し、突風の風速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下になったとき、アキュムレータバルブ６２が開いた状態を維持し、アキュムレータ６０内の作動油の圧力によって油圧モータ１４の回転を補助してもよい。
【０１０３】
［３種類の制御を効率的に行うための運転制御方法］
次に、上記３種類の制御を効率的に行うための運転制御方法について説明する。この運転制御方法は、２個のアキュムレータ６０Ａ及び６０Ｂ（図３参照）を制御目的に応じて使い分けるとともに、各制御を効率的に行うための準備として、アキュムレータ６０Ａ及び６０Ｂの圧力調整を事前に行っておくものである。ここでは、アキュムレータ６０Ａを低風速時の制御に用い、アキュムレータ６０Ｂを系統電圧低下時の制御および突風発生時の制御に用いる例について説明する。
以下、低風速時の制御に用いるアキュムレータ６０Ａを「第１アキュムレータ６０Ａ」、系統電圧低下時の制御および突風発生時の制御に用いるアキュムレータ６０Ｂを「第２アキュムレータ６０Ｂ」という。また、アキュムレータ６０Ａに対応して設けられるアキュムレータバルブ６２Ａを「第１アキュムレータバルブ６２Ａ」、アキュムレータ６０Ｂに対応して設けられるアキュムレータバルブ６２Ｂを「第２アキュムレータバルブ６２Ｂ」という。
【０１０４】
まず、圧力計Ｐ１及びＰ２を用いて、第１アキュムレータ６０Ａ内の圧力ＰＡＣＣ１と、第２アキュムレータ６０Ｂ内の圧力ＰＡＣＣ２と、高圧油流路１６内の圧力ＰＨとを計測する。
【０１０５】
そして、第１アキュムレータ６０Ａ内の圧力ＰＡＣＣ１が高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも低い場合、第１アキュムレータバルブ６２Ａを開いて、第１アキュムレータ６０Ａに蓄圧する。なお、第１アキュムレータ６０Ａへの蓄圧は、風力発電システム１の発電効率に影響を及ぼすことがないように、発電機２０による発電を行わないカットイン風速以下の低風速時や、ピッチ角の調節により風を逃して出力を一定に抑える定格運転時に行うことが好ましい。
これにより、第１アキュムレータ６０Ａ内の圧力ＰＡＣＣ１は、常に比較的高い値に保持される。
【０１０６】
一方、第２アキュムレータ６０Ｂ内の圧力ＰＡＣＣ２が高圧油流路１６内の圧力ＰＨよりも高い場合、第２アキュムレータバルブ６２Ｂを開いて、第２アキュムレータ６０Ｂの圧力を解放する。
これにより、第２アキュムレータ６０Ｂ内の圧力ＰＡＣＣ２は、常に比較的低い値に保持される。
【０１０７】
このように、低風速時の制御に用いる第１アキュムレータ６０Ａの圧力ＰＡＣＣ１を常に比較的高い値に保持しておけば、風速Ｖがカットイン風速Ｖｃを下回った後カットイン風速Ｖｃ以上に戻った際に、第１アキュムレータ６０Ａを用いて油圧モータ１４の回転を効率的に補助できる。
また、系統電圧低下時の制御および突風発生時の制御に用いる第２アキュムレータ６０Ｂの圧力ＰＡＣＣ２を常に比較的低い値に保持しておけば、電力系統５０の電圧が低下した際、あるいは、風速Ｖが閾値Ｖｔｈを超えた際に、第２アキュムレータ６０Ｂを用いて高圧油流路１６内の圧力を効率的に吸収できる。
【０１０８】
なお、ここでは、第１アキュムレータ６０Ａおよび第２アキュムレータ６０Ｂの役割分担（前者が低風速時の制御用、後者が系統電圧低下時および突風発生時の制御用）を予め決めておく例について説明したが、第１アキュムレータ６０Ａ及び第２アキュムレータ６０Ｂの役割分担は状況に応じて適宜変更してもよい。
例えば、定期的に、第１アキュムレータ６０Ａ内の圧力ＰＡＣＣ１と、第２アキュムレータ６０Ｂ内の圧力ＰＡＣＣ２とを計測しておき、圧力が高いほうのアキュムレータを低風速時の制御用とし、圧力が低いほうのアキュムレータを系統電圧低下時および突風発生時の制御用としてもよい。
【０１０９】
以上説明したように、上述の実施形態では、制御ユニット３０のＡＣＣバルブ制御部３８は、風速と系統状態判定手段５４により判定された電力系統５０の状態との少なくとも一方、並びに、第１圧力計Ｐ１により検出されたアキュムレータ６０内の圧力および第２圧力計Ｐ２により検出された高圧油流路１６内の圧力に基づいて、アキュムレータバルブ６２の開閉制御を行う。
よって、風速低下時および突風発生時における運転効率及び安定性を改善するとともに、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
【０１１０】
以上、本発明の一例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。
【０１１１】
例えば、上述の実施形態では、ＡＣＣバルブ制御部３８によってアキュムレータバルブ６２の開閉状態のみを制御する例について説明したが、アキュムレータ６０内の圧力ＰＡＣＣと高圧油流路１６の圧力ＰＨとの差圧に応じて、アキュムレータバルブ６２の開度を調節するようにしてもよい。例えば、圧力ＰＡＣＣと圧力ＰＨとの差圧が大きい場合には、アキュムレータバルブ６２を徐々に開く（すなわち、アキュムレータバルブ６２の開度を徐々に大きくする）ことで、アキュムレータバルブ６２を開くことによる高圧油流路１６の圧力変動を抑えることができる。一方、圧力ＰＡＣＣと圧力ＰＨとの差圧が小さい場合には、アキュムレータバルブ６２を迅速に開く（すなわち、アキュムレータバルブ６２の開度を迅速に大きくする）ことで、状況の変化に即座に対応して適切な制御を行うことができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１            風力発電装置
２            ロータ
４            ブレード
６            ハブ
８            メインシャフト
１０          油圧トランスミッション
１２          油圧ポンプ
１４          油圧モータ
１６          高圧油流路
１８          低圧油流路
２０          発電機
２２          ナセル
２４          タワー
２６          基礎
３０          制御ユニット
３２          ポンプ制御部
３４          モータ制御部
３６          ピッチ制御部
３８          ＡＣＣバルブ制御部
４０          ピッチ駆動機構
４２          油圧シリンダ
４４          サーボバルブ
４６          油圧源
４８          アキュムレータ
５０          電力系統
５２          無停電電源装置
５４          系統状態判定手段
６０Ａ        第１アキュムレータ
６０Ｂ        第２アキュムレータ
６１          アキュムレータ圧力逃がしライン
６２Ａ        第１アキュムレータバルブ
６２Ｂ        第２アキュムレータバルブ
６３          アキュムレータ圧力逃がし弁
６４          脈動防止用アキュムレータ
６６          オイルフィルタ
６８          オイルクーラ
７０          バイパス流路
７２          リリーフ弁
８０          オイルタンク
８２          補充ライン
８４          ブーストポンプ
８６          オイルフィルタ
８８          返送ライン
８９          低圧リリーフ弁
【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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