(57)【要約】【課題】水平軸風車において、暴風時に過大な負荷がかかるのを防止する。【解決手段】水平軸風車の制御装置は、複数のブレードを有するロータの回転によって発電を行う水平軸風車の制御装置において、ブレードのピッチを制御する制御部を有し、制御部は、風車に対する風速が所定の風速を超えた場合、ブレードのピッチ角度を、風車停止状態に保持する風車停止モードを有し、風車停止モードにおいて、ブレードのいすれかでピッチ角度が保持角度から外れた場合、該ブレードと異なる他のブレードのピッチを、保持角度から外れたブレードの回転力によるロータ回転方向とは逆方向の回転力が生じるように他のブレードのピッチ角度を保持角度とは異なる角度に調整する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブレードを有するロータの回転によって発電を行う水平軸風車の制御装置において、
ブレードのピッチを制御する制御部を有し、
前記制御部は、風車に対する風速が所定の風速を超えた場合、ブレードのピッチ角度を、風車停止状態に保持する風車停止モードを有し、
前記風車停止モードにおいて、ブレードのいずれかで前記ピッチ角度が保持角度から外れた場合、該ブレードと異なる他のブレードのピッチを、保持角度から外れたブレードの回転力によるロータ回転方向とは逆方向の回転力が生じるように前記他のブレードのピッチ角度を保持角度とは異なる角度に調整することを特徴とする水平軸風車の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記風車停止モードでは、前記ロータ回転停止、または遊転状態にすることを特徴とする請求項１記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、風車停止モードでは、前記ブレードのピッチ角度を前記ブレードが風を受け流す角度に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、風向計および風速計の測定結果を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、保持角度から外れた角度に応じた目標角度に基づいて前記他のブレードのピッチ角度を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、ピッチ角度を調整する前記他のブレードとして、保持角度から外れたブレード以外の一部または全部のブレードを対象とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項７】
前記ピッチ角度を調整する前記他のブレードが複数である場合、前記制御部は、前記他のブレードのピッチ角度を同一のピッチ角度またはそれぞれ個別のピッチ角度に調整することを特徴とする請求項６記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記他のブレードのピッチ角度を調整する際に、各ブレードのピッチ角度の設定により、ブレードが設置されているナセルのヨー角度を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、ピッチ角度の調整に際し、保持角度から外れたブレードのロータ回転方向前方に位置するブレードのピッチ角度を、保持角度から外れたブレードの外れ角度と同じ角度量で逆方向にずらす調整を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、角度の調整に際し、保持角度から外れたブレードのロータ回転方向後方に位置するブレードのピッチ角度を、保持角度から外れたブレードの外れ角度よりも小さい角度量で逆方向にずらす調整を行うことを特徴とする請求項９記載の水平軸風車の制御装置。
【請求項１１】
複数のブレードを有するロータがナセルに回転可能に設置された水平軸風車において、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水平軸風車の制御装置と、
前記制御装置の制御部によって制御され、各ブレードのピッチ角度を個別に調整するピッチ角度駆動部と、
前記制御部によって制御され、前記ブレードを所定のピッチ角度に保持するブレーキと、を備えることを特徴とする水平軸風車。
【請求項１２】
複数のブレードを有するロータの回転によって発電を行う水平軸風車の制御を行う制御部で実行される制御プログラムであって、
前記制御プログラムは、風車に対する風速が所定の風速を超えた場合、ブレードのピッチ角度を風車停止状態に保持する風車停止モードに移行し、
前記風車停止モードにおいて、ブレードのいずれかで前記ピッチ角度が保持角度から外れた場合、該ブレードと異なる他のブレードのピッチを、保持角度から外れたブレードのの回転力によるロータ回転方向とは逆方向に回転力が生じるように前記他のブレードのピッチ角度を保持角度とは異なる角度に調整することを特徴とする水平軸風車の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のブレードを有するロータの回転によって発電を行う水平軸風車の制御装置、水平軸風車、水平軸風車の制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブレードピッチ角制御機構を有する商用大型水平軸風車などの水平軸風車では、ブレードのピッチ角度を調整して風速に応じて出力を制御している。また、風向きに応じて、ブレードが設けられているナセルの角度を変更するヨー制御も行われている。
例えば、特許文献１では、風車翼の荷重を測定し、それに基づいてヨー制御モータを省略することによってナセル内における消費電力の低減ならびにナセルの小型化を可能としている。
【０００３】
また、特許文献２では、現状の風向とヨー角度から、設定するブレードピッチ角度を算定し、ヨートルクを発生させてヨー旋回させることにより、ヨー制御を行うモータを省略するものとしている。
【０００４】
さらに、設計風速を超える暴風が風車に流入する場合に、風車に過度な負荷が発生しないようにブレードピッチ制御やヨー制御を行うものが知られている。例えば、特許文献３〜５では、所定値を超える風速時に全てのブレードをフェザーと反転フェザーに保持して風車を停止する風車が示されており、これによりブレードが風下に靡く待機形態により暴風時設計荷重を低減することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８６１５６号公報
【特許文献２】国際公開２０１１／０９２８１０号公報
【特許文献３】特開２００７−０６４０６２号公報
【特許文献４】特開２００７−０１６６２８号公報
【特許文献５】特開２００６−３３６５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
商用大型風力発電機などの水平軸風車においては、上記のように風車運転範囲を超過する強風時は、運転を停止するように設計されており、運転範囲を超過する強風（通常、平均風速２５ｍ／ｓ）から設計極値風速（例えば、平均風速５０ｍ／ｓ、瞬間風速７０ｍ／ｓ）あるいはそれを超過する風速下においては、風車のブレード取り付け角であるピッチ角を、風を受け流す角度（例えば９０度）に維持し、風車ロータが回転しない、あるいはわずかに回転する遊転状態の姿勢を基にして強度設計がなされている。
【０００７】
なお、ピッチ角を制御する機構は、モータや油圧等によるアクチュエータにより駆動しブレーキにより保持されるのが一般的である。しかし、設計極値風速を超過するような風速が発生した場合、ピッチ角を保持するブレーキ能力を超過する可能性があり、超過した場合、ピッチ角が保持角度から外れて風外力によりブレードが回転させられることとなる。ピッチ角が保持されなくなるような意図しない回転はロータの回転数増加を招くとともに、通常３本あるブレードが異なる角度に設定されることで各ブレードに異なる荷重が発生する。こうした不均一荷重は、風車タワーと上部ナセルおよびロータ部の間の旋回部（ヨー機構）に過大なトルクを与え、損傷を招くおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、設計極値風速を超える風速下においても、ロータの回転上昇を抑制することで、風車各部に作用する荷重を小さく維持できる風車を提供することを目的の一つとしている。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の水平軸風車の制御装置のうち、第１の形態は、複数のブレードを有するロータの回転によって発電を行う水平軸風車の制御装置において、
ブレードのピッチを制御する制御部を有し、
前記制御部は、風車に対する風速が所定の風速を超えた場合、ブレードのピッチ角度を、風車停止状態に保持する風車停止モードを有し、
前記風車停止モードにおいて、ブレードのいずれかで前記ピッチ角度が保持角度から外れた場合、該ブレードと異なる他のブレードのピッチを、保持角度から外れたブレードの回転力によるロータ回転方向とは逆方向の回転力が生じるように前記他のブレードのピッチ角度を保持角度とは異なる角度に調整することを特徴とする。
【００１０】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、前記風車停止モードでは、前記ロータを回転停止、または遊転状態にすることを特徴とする。
【００１１】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、風車停止モードでは、前記ブレードのピッチ角度を前記ブレードが風を受け流す角度に制御することを特徴とする。
【００１２】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、風向計および風速計の測定結果を取得することを特徴とする。
【００１３】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、保持角度から外れた角度に応じた目標角度に基づいて前記他のブレードのピッチ角度を調整することを特徴とする。
【００１４】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、ピッチ角度を調整する前記他のブレードとして、保持角度から外れたブレード以外の一部または全部のブレードを対象とすることを特徴とする。
【００１５】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記ピッチ角度を調整する前記他のブレードが複数である場合、前記制御部は、前記他のブレードのピッチ角度を同一のピッチ角度またはそれぞれ個別のピッチ角度に調整することを特徴とする。
【００１６】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、前記他のブレードのピッチ角度を調整する際に、各ブレードのピッチ角度の設定により、ブレードが設置されているナセルのヨー角度を制御することを特徴とする。
【００１７】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、ピッチ角度の調整に際し、保持角度から外れたブレードのロータ回転方向前方に位置するブレードのピッチ角度を、保持角度から外れたブレードの外れ角度と同じ角度量で逆方向にずらす調整を行うことを特徴とする。
【００１８】
他の形態の水平軸風車の制御装置の発明は、前記形態の発明において、前記制御部は、角度の調整に際し、保持角度から外れたブレードのロータ回転方向後方に位置するブレードのピッチ角度を、保持角度から外れたブレードの外れ角度よりも小さい角度量で逆方向にずらす調整を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の水平軸風車のうち、第１の形態は、複数のブレードを有するロータがナセルに回転可能に設置された水平軸風車において、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水平軸風車の制御装置と、
前記制御装置の制御部によって制御され、各ブレードのピッチ角度を個別に調整するピッチ角度駆動部と、
前記制御部によって制御され、前記ブレードを所定のピッチ角度に保持するブレーキと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の水平軸風車の制御プログラムのうち、第１の形態は、複数のブレードを有するロータの回転によって発電を行う水平軸風車の制御を行う制御部で実行される制御プログラムであって、
前記制御プログラムは、風車に対する風速が所定の風速を超えた場合、ブレードのピッチ角度を風車停止状態に保持する風車停止モードに移行し、
前記風車停止モードにおいて、ブレードのいずれかで前記ピッチ角度が保持角度から外れた場合、該ブレードと異なる他のブレードのピッチを、保持角度から外れたブレードの回転力によるロータ回転方向とは逆方向に回転力が生じるように前記他のブレードのピッチ角度を保持角度とは異なる角度に調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、暴風時に風車の健全性を維持するピッチ角度が風によってまわされた状態が発生した場合においても、他のブレードのピッチ角度を制御することにより、ロータの回転数を抑制する効果が得られ、設計風速を超過し、ピッチ保持力が不足する非常に高い風速域においても、風車の安全性を保持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態の風車の概略を示す図である。
【図２】同じく、ブレードのピッチ機構を示す図である。
【図３】同じく、制御部のブロック図である。
【図４】同じく、風車停止状態における手順を示すフローチャートである。
【図５】同じく、暴風監視条件下における制御手順を示すフローチャートである。
【図６】暴風時のピッチ角度調整制御の有無によるシミュレーション結果を示す図である。
【図７】暴風時の回転角度設定例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
風車１は、タワー２上にナセル３が水平方向のヨー旋回が可能に取り付けられており、ナセル３に設けられた横軸（図示しない）にロータ４が回転可能に取り付けられている。ロータ４には、放射状に３つのブレード５Ａ、５Ｂ、５Ｃが等角度間隔度で取り付けられており、ピッチ方向の回転が可能になっている。なお、この実施形態では、３つのブレードを有するものとして説明するが、本発明としては、その数は複数であればよく、特定の数に限定されるものではない。風車１は、本発明の水平軸風車に相当する。
また、風車１は、制御部６０による制御が行われる。制御部６０では、ブレードのピッチ制御やヨー制御、発電制御などを行う。制御部６０の詳細は後述する。
なお、本発明では、水平軸風車に係わるものであるが、軸自体が水平であるものに限定されるものではなく、垂直軸風車に対する対比の用語として水平軸風車が示されているものである。したがって、軸が水平でなく、水平方向に対し傾斜した軸を有する風車も本発明の範囲に含まれるものである。例えば、水平方向に対し、５度や、１０度、さらに４５度までの傾斜角度を有する軸を有する風車も本発明に含まれる。
【００２４】
図２は、ブレードのピッチ機構１０を示す図であり、この図では、ブレード５Ａのピッチ機構について説明する。なお、他のブレード５Ｂ、５Ｃにおいても、同様のピッチ機構を有しており、ここでは記載を省略する。
ブレード５Ａの根元側には、ロータ４に取り付けられるロータ取付部１１を有し、該ロータ取付部１１の内周側にブレードが回転可能に取り付けられている。ブレードの根元内周面には内面側に歯面を有するリング内歯ギア１２が設けられており、リング内歯ギア１２に噛み合ってリング内歯ギア１２側を回転させる駆動ギア１３が配置されている。駆動ギア１３には、回転駆動モータ１４が連結されており、回転駆動モータ１４によって駆動ギア１３を所定量で回転させることで、ブレード５Ａを所定のピッチ角に回転させることができる。回転駆動モータ１４には、保持ブレーキ１５が設けられており、保持ブレーキ１５は、駆動ギア１３の所定の回転位置、すなわちブレード５Ａの所定のピッチ角度を保持することができる。
【００２５】
また、リング内歯ギア１２の内面側には、角度検出器１６が配置されており、リング内歯ギア１２の回転位置を検出する。角度検出器１６の検出結果は制御部６０に送信される。制御部６０では、角度検出器１６の検出結果によってブレード５Ａのピッチ角度を把握することができる。制御部６０は、回転駆動モータ１４を制御して、ブレードのピッチ角度を制御する。また、ピッチ角度を保持する必要がある場合は、制御部６０は、保持ブレーキ１５を動作させてブレードのピッチ角度を保持する。
風車に設置されたブレードは、それぞれ独立に回転駆動モータと保持ブレーキにより、ピッチ角度を任意に設定できる。通常３枚のブレードは、すべての時間、同じピッチ角度に制御されている。
【００２６】
図３は、制御装置６の制御ブロックを示す図である。
制御装置６では、制御部６０を有している。制御部６０は、図示しないＣＰＵを有し、その他に、プログラムや動作パラメータなどを記憶した記憶部を有している。制御部６０は、風車を制御する制御プログラムが動作する。制御プログラムは、本発明の水平軸風車の制御プログラムに相当する。
【００２７】
制御部６０には、基準角度設定部６１が制御可能に接続されている。基準角度設定部６１は、所定の風速以上で風車を停止状態にする際のブレードピッチ角の基準角度を設定する。停止状態は、ロータを完全に停止するか、わずかに回転する遊転状態を示している。どの程度の回転を遊転状態とするかは適宜設定することができる。暴風に伴う風車停止時は、ピッチ角として通常９０度（風を受け流す角度）を基準角度とし、保持ブレーキによりブレードのピッチ角が保持される。基準角度設定部６１の構成は特に限定されるものではなく、操作部を介して設定を行うものであってもよく、また、機械設定によって予め設定されているものであってもよい。ピッチ角度は角度検出器で検出されており、検出結果が制御部６０に送信される。
【００２８】
制御部６０には、異常時角度目標値６２が入力可能になっている。異常時角度目標値は、適宜の記憶部などに格納しておき、必要に応じて呼び出して制御部６０で入手することができる。異常時角度目標値は、保持角度から外れた場合に、一義的に決定される数値としてもよく、また、保持角度から外れた外れ角度に応じて目標値が定められるものであってもよい。
【００２９】
制御部６０には、風速・風向入力部６３が制御可能に接続されている。風速・風向入力部６３には、外部から風速の測定結果や風向の測定結果が入力される。制御部６０では、風速・風向入力部６３からの風速および風向の測定結果を受けてヨー制御やブレードのピッチ制御を行う。制御信号は、制御部６０から、回転駆動モータ１４や、保持ブレーキ１５の動作制御、ヨー旋回を行う駆動部の制御などに用いられる。
制御装置６は、風車１のナセルに設置することができ、また、風車１の管理棟などに設置されて、各種の制御対象とケーブルやネットワークによって接続することができる。ネットワークで接続する場合には、風車１の設置箇所とは離れた遠隔地に制御装置を設置するようにしてもよい。
【００３０】
図４は、風車停止状態における制御手順を示すフローチャートである。手順は、制御部の制御によって実行される。
風速が増大する場合や、停電する場合、風車はフリーヨー状態となり、ロータ回転面は風下に向いて風に追従するフリーヨーモードとなる。ここで風速が暴風領域に入る場合に本装置を適用する。
【００３１】
先ず、風車停止状態のモード開始がなされ（ステップｓ１）、フリーヨー移行条件を満たすかが判定される（ステップｓ２）。
フリーヨー移行条件は、風速が増大する場合や、停電する場合である。この際の風速は、本発明における所定の風速である。所定の風速は適宜の設定が可能であり、瞬間風速や平均風速などを用いることができ、その値が特定のものに限定されるものではない。風車の強度などを考慮して定めるものでもよく、また、一般的に用いられる数値などを用いるものであってもよい。例えば、運転範囲を超過する強風（通常、平均風速２５ｍ／ｓ）から設計極値風速（例えば、平均風速５０ｍ／ｓ、瞬間風速７０ｍ／ｓ）あるいはそれを超過する風速を所定の風速とすることができる。
【００３２】
フリーヨー移行条件を満たしていなければ（ステップｓ２、Ｎｏ）、ステップｓ１に戻り、移行条件を満たすのを待機する。
フリーヨー移行条件を満たしていれば（ステップｓ２、Ｙｅｓ）、フリーヨーモード状態に移行する（ステップｓ３）。
フリーヨーモードでは、通常ヨー制御は実施しない。さらに、ブレードのピッチ制御によりブレードがフェザリング位置になるようにピッチ角度を９０度に設定し、保持ブレーキにより保持状態にする。
【００３３】
次に、フリーヨー継続条件を満たすかを判定する（ステップｓ４）。フリーヨー継続条件を満たすかは、フリーヨー移行条件を満たすかの判定基準と同じものを用いることができる。ただし、本発明としては、フリーヨー継続条件を満たすかの判定基準を、フリーヨー移行条件を満たすかの判定基準とは異なるものとしてもよい。
フリーヨー継続条件を満たさない場合（ステップｓ４、Ｎｏ）、ステップｓ１に移行してフリーヨー移行条件を満たすのを待機する。
【００３４】
フリーヨー継続条件を満たす場合（ステップｓ４、Ｙｅｓ）、暴風監視条件を満たすかを判定する（ステップｓ５）。暴風監視条件は、保持したピッチ角度がずれたかによって判定することができる。
暴風監視条件を満たさない場合（ステップｓ５、Ｎｏ）、ステップｓ３に移行してフリーヨーモード状態を維持する。
暴風監視条件を満たす場合（ステップｓ５、Ｙｅｓ）、当該制御有効状態にする。すなわち、保持角度からずれたブレードに対し、他のブレードにおいて保持角度から外れたブレードの回転力によるロータ回転方向とは逆方向の回転力が生じるように、他のブレードのピッチ角度を調整する。
なお、保持角度から外れたブレードの回転方向は、実際に回転をする場合の他、回転が予測される場合の方向であってもよい。
【００３５】
次に、図３における当該制御有効状態の手順を図５のフローチャートに基づいて説明する。以下の手順は制御部の制御によって実行される。
各ブレードでは、角度検出器による角度検出が行われている。ここで、各ブレードにおいて、第１角度検出器、第２角度検出器、第３角度検出器による検出が行われるものとする。
それぞれの角度検出器による検出結果と、ステップｓ１０で得られる暴風時基準角度とが比較され、角度異常が生じているかを判定する（ステップｓ１３、ｓ１４、ｓ１５）。暴風時基準角度は、予め設定されて、記憶部などに格納され、必要に応じて呼び出される。
なお、角度異常であるかは、保持角度との所定のずれ角度を以て角度異常とすることができる。所定のずれ角度は適宜設定することができる。
角度異常があるかの判定では、角度異常がなければそのままの状態で待機する。
【００３６】
いずれかのブレードで角度異常があると、状態評価部において状態評価がなされる（ステップｓ１６）。状態評価部は制御部の一部機能によって実行することができる。
状態評価部に対しては、風速、風向等の風車状態が取得されて（ステップｓ１１）、状態評価部に送られる。また、異常状態に対応する角度目標値が取得されて（ステップｓ１２）、状態評価部に送られる。風速、風向等の風車状態は、各種の検知部などによって取得することができる。角度目標値は予め設定されて記憶部などに格納され、必要に応じて読み出すことができる。
【００３７】
状態評価部では、風速、風向等の風車状態と角度目標値によって角度異常に対する角度指令値を算出し（ステップｓ１７）、角度異常が生じたブレード以外の他のブレードにおける駆動装置に駆動指令を与える。ここでは、各ブレードに対応する、第１駆動装置の駆動（ステップｓ１８）、第２駆動装置の駆動（ステップｓ１９）、第３駆動装置の駆動（ステップｓ２０）のいずれかに対してピッチ角度が目標値となるように回転指示を行ってピッチ角度を調整する。
【００３８】
なお、角度異常が生じたブレード以外で制御対象とする他のブレードは、残りのブレードの全てを対象としてもよく、また、一部のブレードを対象としてピッチ角度調整を行うようにしてもよい。
複数のブレードをピッチ角度調整の対象とする場合は、調整対象とするブレードにおいて、すべてにおいて同じピッチ角度に調整してもよく、また、ブレード毎で異なるピッチ角度に調整するようにしてもよい。
ブレード毎に異なるピッチ角度に調整することで、風向とナセル方位の偏差であるヨー偏差を発生することが可能となる。暴風時には、風車のヨー制御を行い、風向きに追従させることで、風車荷重を小さく維持できるが、主に台風通過時は、停電も同時に発生することが多い。一般の大型風車はピッチ角度を駆動するバッテリ等の予備電源を有するが、ヨー機構については、予備電源を有するものは少ない。台風通過の停電時において、風車のヨー制御が使用できない状況においても、本発明を利用することにより、風車姿勢を制御することが可能であり、荷重抑制に伴う健全性増加が可能である。
【００３９】
図５のフローチャートでは、各ブレードの角度は独立に測定され、暴風に伴う風車停止時は通常９０度（風を受け流す角度）に設定され、ブレーキにより保持されている。風によりピッチ角度が回転させられた場合は、角度検出器により検出される。本実施形態においては、この際に、異常が発生した軸と角度ズレ量を取得し、異常が発生した軸と異なる軸に対して、あらかじめ設定した角度を設定するものである。
【００４０】
この実施形態では、最初の１つのピッチ角が風によって回されたことを検出し、残りの軸のピッチ角を調整することでロータの回転数上昇を抑制することができる。
本実施形態においては、あるひとつのブレード軸が風によりまわされた場合に、その回転と角度を検出し、あらかじめ定めた設定値に基づき、残りの軸を（主に）逆方向に回すことで、ロータの回転を抑制するものである。さらに、あるひとつの第１ブレード軸が風によりまわされた場合、ロータの回転数が増加し、第１ブレード軸に作用する荷重はピッチ角度をさらに増加させる方向に作用すると考えられるが、そのとき残りの２軸はピッチ角度を減少させる方向（第１ブレード軸の回転方向と逆方向）に作用するため、容易に駆動することが可能である。
当該機構により、設計風速を超過した風速においても、風車の健全性を維持することができる。
【００４１】
一般に、ピッチ駆動力はブレーキ保持力よりも小さくなる。設計極値風速を超過する風によってピッチ角が回転させられる場合、回転させられた角度を戻すための十分な駆動力が無いことが多い。さらに、回転させられたことにより、空力状態が変化するため、付随して発生する荷重はピッチ角度をさらに大きくする方向に作用する場合もあるため、当該ブレード軸を駆動することは難しいといえる。また、暴風により回転させられたブレードピッチ軸は、故障が発生している可能性もある。このことから、回転させられたブレードではないブレードに制御を行うことで、風車を制御できることは冗長性の観点から効果的である。
【実施例１】
【００４２】
次に、制御シミュレーション結果の一例を示す。本シミュレーションは、風車動解析ソフトＦＡＳＴを使用して解析した結果である。
なお、ＦＡＳＴは、アメリカＮＡＳＡ  Ａｍｅｓ研究所により開発された風車荷重および挙動を解析する専用ソフトであり、空力、構造の連成解析を行って、各部の荷重を解析するとともに、風車制御を模擬することで実際の風車挙動を評価することが可能である。ここでは、特定の風速、ピッチ角度の挙動を条件として付与し、ロータ回転数や、ナセル方位（ヨー角度）の変化を模擬している。なお、以下では、各ブレードを第１軸、第２軸、第３軸として区別している。
【００４３】
本シミュレーション例においては、暴風時に第３軸のピッチ角度が風によって回転させられることを想定しており、ピッチの回転を検出後、本制御を行う場合は、図６（ａ）に示すように、第２軸のピッチ角度を意図的（第３軸と逆方向）に回転させる。本制御を行うことにより、制御を行わない場合と比較してロータ回転数の増加が抑制されることが確認できる。このとき、ヨー角度についても振動的になることなく、抑制ができていることが確認できる。
【００４４】
なお、この例では、第１軸についてはピッチ角度調整を行わないものとしたが、第１軸においても第２軸と同様の角度でピッチ角度を調整してもよく、また、第２軸の角度調整とは異なる角度に調整するものとしてもよい。
図６（ｂ）では、本制御を行わなかった場合のシミュレーション例を示している。
暴風時に第３軸のピッチ角度が風によって回転させられると、ロータの回転数が増加していることが分かる。
【００４５】
次に、回転角度設定の一例を図７に示す。図７は、特定の軸（ここでは第３軸がまわされた例を示す。）が風により回転させられた場合、残りの２つの軸を動作させた場合に、風車回転数が急激に増加する領域、不安定な挙動に陥る領域、安定して抑制できる領域（設定領域）を示している。本例では、第３軸が９０度（フェザリング位置）から１２０度まで風によってまわされた状態を例示している。特定の軸（第３軸）が風によってまわされた場合、残りの２つの軸をそのまま維持した場合（状態１に相当）、回転数が増加あるいは不安定状態となるが、他の軸（第２軸および第１軸）を意図的に制御して、例えば状態２の位置に設定することで、回転数を抑制し、重大損傷を生じないように風車の保護を図ることができる。駆動する角度の設定方法は、回転させられたブレード軸の回転角度と同程度の角度をロータ回転方向に対して前方に位置する軸（第２軸）に設定することが望ましい。また、さらにロータ回転方向に対して後方に位置する軸（第１軸）に対し、わずかに角度を設定することで、安定した挙動を得ることができる。なお、状態２’の位置に示すように，前方に位置する軸（第２軸）のみを制御することでも同様の効果が得られる。
【００４６】
以上、本発明について上記実施形態および実施例について説明したが、本発明の範囲が実施形態および実施例で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは、前記実施形態に対する適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１    風車
２    タワー
３    ナセル
４    ロータ
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  ブレード
６    制御装置
１０    ピッチ機構
１１    ロータ取付部
１２    リング内歯ギア
１３    駆動ギア
１４    回転駆動モータ
１５    保持ブレーキ
１６    角度検出器
６０    制御部
６１    基準角度設定部
６２    異常時角度目標値
６３    風速・風向入力部
【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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