(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧モータの高負荷時における回転シャフトへの入力エネルギーの急増に起因した高圧油ラインの圧油の圧力上昇を防止可能な油圧トランスミッション及び再生エネルギー型発電装置、並びにそれらの運転方法を提供する。【解決手段】油圧トランスミッション６は、回転シャフト５に入力される機械的エネルギーによって駆動される可変容量型の油圧ポンプ１０と、油圧ポンプからの圧油によって駆動される可変容量型の油圧モータ２０と、油圧ポンプおよび油圧モータの押しのけ容積をそれぞれ制御するコントローラ５０とを備え、コントローラは、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、圧力を目標値に調節するために油圧モータの押しのけ容積を制御し、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達したとき、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させるように構成する。【選択図】図１
2015137747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動されるように構成された可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、
前記油圧ポンプおよび前記油圧モータの押しのけ容積をそれぞれ制御するためのコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させるように構成されたことを特徴とする油圧トランスミッション。
【請求項２】
前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、前記圧油の圧力を前記目標値に調節するための機器を前記油圧モータから前記油圧ポンプに切り替えて、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の油圧トランスミッション。
【請求項３】
前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、前記油圧モータの押しのけ容積を最大値に固定するように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧トランスミッション。
【請求項４】
前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値よりも低い第２閾値を下回ったとき、前記圧油の圧力を前記目標値に調節するための機器を前記油圧ポンプから前記油圧モータに切り替えて、前記油圧モータの押しのけ容積の制御を再開するように構成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の油圧トランスミッション。
【請求項５】
前記コントローラは、前記圧油の圧力が前記第１閾値以上のとき、前記回転シャフトの回転数と前記油圧ポンプのトルクとの規定の相関関係に基づいて決定される前記油圧ポンプの押しのけ容積に対してリミット処理を施し、前記油圧ポンプの押しのけ容積を上限値以下に制限するように構成され、
前記リミット処理による前記上限値は、前記第１閾値以上での前記圧油の圧力範囲において、前記圧油の圧力の上昇とともに前記上限値が減少して最終的にはゼロに到達する関数によって規定されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項６】
前記コントローラは、前記圧油の圧力に応じて変化するゲインを用いて前記油圧モータの押しのけ容積の制御指令を決定するように構成されるとともに、前記圧油の圧力が前記第１閾値以上に達したとき、前記圧油の圧力の増加に伴い前記油圧ポンプの押しのけ容積を前記上限値以下に制限し、且つ、前記圧油の圧力が前記第１閾値未満のときよりも大きい前記ゲインを用いて前記油圧モータの押しのけ容積の制御指令を決定するように構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項７】
前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値未満のとき、前記回転シャフトの回転数と前記油圧ポンプのトルクとの規定の相関関係に従って、前記油圧ポンプのトルクを目標値に調節するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するように構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項８】
前記第１閾値は、前記油圧モータの最大押しのけ容積の８０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項９】
前記第１閾値は、前記圧油の圧力の定格の１００％以上１２０％以下であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項１０】
前記第１閾値と前記第２閾値との差は、前記油圧モータの最大押しのけ容積の２％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の油圧トランスミッション。
【請求項１１】
少なくとも一本のブレードと、
前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転するように構成された回転シャフトと、
前記回転シャフトによって駆動されるように構成された可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、
前記油圧ポンプおよび前記油圧モータの押しのけ容積をそれぞれ制御するためのコントローラと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記コントローラは、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させるように構成されたことを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、前記油圧モータの押しのけ容積を最大値に固定するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一本のブレードが再生エネルギー源としての風から受け取った風力エネルギーを利用して前記発電機にて電力を生成する風力発電装置であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の再生エネルギー型発電装置。
【請求項１４】
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、を備えた油圧トランスミッションの運転方法であって、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることを特徴とする油圧トランスミッションの運転方法。
【請求項１５】
少なくとも一本のブレードと、前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、前記油圧モータによって駆動される発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置の運転方法であって、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることを特徴とする再生エネルギー型発電装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、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及びこれを備えた再生エネルギー型発電装置、並びにそれらの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ポンプ及び油圧モータを備えた油圧トランスミッションが知られている。一般的な油圧トランスミッションでは、油圧ポンプにおいて、回転シャフト（入力軸）の機械的な回転エネルギーを圧油の流体エネルギーに変換し、油圧モータにおいて、圧油の流体エネルギーを回転シャフト（出力軸）の機械的な回転エネルギーに変換するようになっている。
【０００３】
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、油圧ポンプ及び油圧モータの間に設けられた圧油流路（高圧油ライン及び低圧油ライン）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。この油圧トランスミッションでは、ロータの回転数に応じて定まる目標トルクを実現するために油圧ポンプの押しのけ容積が制御されるとともに、油圧ポンプと油圧モータ間の高圧油ラインの圧油の圧力を目標値に近づけるために油圧モータの押しのけ容積が制御されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際特許公開第２０１２／０７３５０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の油圧トランスミッションでは、油圧モータの高負荷時、回転シャフトへの入力エネルギーの急増によって高圧油ラインの圧油の圧力上昇（例えば風力発電装置ではガスト）が発生した場合、油圧モータによる圧力調整が難しいので、高圧油ラインの圧油が過大に高圧となってしまう可能性がある。その場合、例えば、風力発電装置に用いられる油圧トランスミッションではピッチ制御によって油圧トランスミッションへ入力されるエネルギーを低減することも考えられるが、ピッチ制御は時間がかかるため、高圧の状態がしばらく続いてしまう。
ここで、高圧油ラインにおける圧油の圧力上昇は油圧トランスミッションに強度的な破損や圧油の漏れといった問題を招くおそれがあるため、高圧油ラインにおける圧油の圧力上昇を防止するための何らかの対策が必要である。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑み、油圧モータの高負荷時における回転シャフトへの入力エネルギーの急増に起因した高圧油ラインの圧油の圧力上昇を防止可能な油圧トランスミッション及び再生エネルギー型発電装置、並びにそれらの運転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】
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧トランスミッションは、
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動されるように構成された可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、
前記油圧ポンプおよび前記油圧モータの押しのけ容積をそれぞれ制御するためのコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させるように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満の場合、油圧モータによる押しのけ容積の増大代が十分に残されているか、あるいは、高圧油ラインにおける圧油の圧力上昇がある程度許容されるような状況である。そのため、上記油圧トランスミッションでは、このような場合には、高圧油ラインにおける圧油の圧力を目標値に調節するために油圧モータの押しのけ容積を制御して高圧油ラインにおける圧油の圧力を調節するようになっている。これにより、油圧モータの押しのけ容積制御によって、高圧油ラインにおける圧油の圧力を適切に制御できる。
一方、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達すると、油圧モータによる押しのけ容積の増大代が十分に残されていないか、あるいは、高圧油ラインにおける圧油の圧力上昇が殆ど許容できない状況である。そのため、上記油圧トランスミッションでは、このような場合には、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることによって、回転シャフトに入力される機械的エネルギーの急増に伴う高圧油ラインの圧油の圧力を低下させ、圧力の急上昇を防止するようにしている。すなわち、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達する場合（例えば、油圧モータの高負荷時）においては、油圧モータの押しのけ容積の制御による高圧油ラインの圧力低減効果が十分でないことがあり得るので、高圧油ラインの圧油の圧力が許容値を超えてしまうおそれがある。そこで、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることによって油圧ポンプに入力されるエネルギーを絞り、高圧油ラインの圧油の圧力の急上昇を防止するようにしている。これにより、油圧ポンプへの入力エネルギーの変動要因がある場合であっても、高圧油ラインの圧油の圧力を適正な範囲内に維持できる。
【０００９】
幾つかの実施形態において、前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、前記圧油の圧力を前記目標値に調節するための機器を前記油圧モータから前記油圧ポンプに切り替えて、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するように構成される。
このように、油圧モータの押しのけ容積が第１閾値以上に達したとき（即ち、油圧モータの高負荷時）、油圧モータの押しのけ容積制御による高圧油ラインの圧油の圧力制御から油圧ポンプの押しのけ容積制御による高圧油ラインの圧油の圧力制御に切り替えることで、油圧ポンプへ過大なエネルギーが入力される場合であっても、高圧油ラインの圧油を目標圧力に近づけるように高精度で調節できる。
【００１０】
一実施形態において、前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、前記油圧モータの押しのけ容積を最大値に固定するように構成される。
このように、油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、油圧モータの押しのけ容積を最大値に固定することで、油圧モータにより高圧油ラインの圧油の圧力上昇を極力緩和したうえで、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることで、高圧油ラインの圧油の圧力上昇を確実に防止できる。
【００１１】
一実施形態において、前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値よりも低い第２閾値を下回ったとき、前記圧油の圧力を前記目標値に調節するための機器を前記油圧ポンプから前記油圧モータに切り替えて、前記油圧モータの押しのけ容積の制御を再開するように構成される。
このように、油圧モータの制御から油圧ポンプへの制御への切り替え点と、油圧ポンプの制御から油圧モータへの制御への切り替え点と、を異ならせることで、切替点付近における制御の安定性を確保できる。
【００１２】
一実施形態において、前記コントローラは、前記圧油の圧力が前記第１閾値以上のとき、前記回転シャフトの回転数と前記油圧ポンプのトルクとの規定の相関関係に基づいて決定される前記油圧ポンプの押しのけ容積に対してリミット処理を施し、前記油圧ポンプの押しのけ容積を上限値以下に制限するように構成され、
前記リミット処理による前記上限値は、前記第１閾値以上での前記圧油の圧力範囲において、前記圧油の圧力の上昇とともに前記上限値が減少して最終的にはゼロに到達する関数によって規定される。
このように、高圧油ラインの圧油の圧力が第１閾値以上のとき、回転シャフトの回転数と油圧ポンプのトルクとの規定の相関関係に基づいて決定される油圧ポンプの押しのけ容積に対してリミット処理を施すようにしたので、油圧ポンプの押しのけ容積は上限値以下に制限される。この際、リミット処理による油圧ポンプの押しのけ容積の上限値は、高圧油ラインの圧油の圧力の上昇とともに上限値が減少して最終的にはゼロに到達する関数によって規定されるので、高圧油ラインの圧油の圧力上昇に応じた適切な上限値を設けることができる。よって、油圧ポンプへ過大なエネルギーが入力される場合であっても、高圧油ラインの圧油の急上昇を防止することができる。
【００１３】
幾つかの実施形態において、前記コントローラは、前記圧油の圧力に応じて変化するゲインを用いて前記油圧モータの押しのけ容積の制御指令を決定するように構成されるとともに、前記圧油の圧力が前記第１閾値以上に達したとき、前記圧油の圧力の増加に伴い前記油圧ポンプの押しのけ容積を前記上限値以下に制限し、且つ、前記圧油の圧力が前記第１閾値未満のときよりも大きい前記ゲインを用いて前記油圧モータの押しのけ容積の制御指令を決定するように構成されている。
これにより、高圧油ラインの圧油の圧力が第１閾値以上に達したとき、該圧力が第１閾値未満のときよりも大きいゲインを用いることによって油圧モータの押しのけ容積の圧力偏差（高圧油ラインの圧油の圧力と目標圧力との偏差）に対する感度が向上し、高圧油ラインの圧油の圧力を第１閾値未満へ迅速に復帰させることができる。
【００１４】
幾つかの実施形態において、前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値未満のとき、前記回転シャフトの回転数と前記油圧ポンプのトルクとの規定の相関関係に従って、前記油圧ポンプのトルクを目標値に調節するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するように構成される。
これにより、回転シャフトの回転数と油圧ポンプのトルクとの規定の相関関係に従って、油圧ポンプの回転数に応じた目標値に油圧ポンプのトルクを調節することができる。
【００１５】
一実施形態において、前記第１閾値は、前記油圧モータの定格出力の８０％以上１００％以下である。
【００１６】
他の実施形態において、前記第１閾値は、前記圧油の圧力の定格の１００％以上１２０％以下である。
【００１７】
幾つかの実施形態において、前記第１閾値と前記第２閾値との差は、前記油圧モータの定格出力の２％以上４０％以下である。
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る再生エネルギー型発電装置は、
少なくとも一本のブレードと、
前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転するように構成された回転シャフトと、
前記回転シャフトによって駆動されるように構成された可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって駆動されるように構成された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、
前記油圧ポンプおよび前記油圧モータの押しのけ容積をそれぞれ制御するためのコントローラと、
前記油圧モータによって駆動されるように構成された発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記コントローラは、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させるように構成されたことを特徴とする。
【００１９】
上記再生エネルギー型発電装置では、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、高圧油ラインにおける圧油の圧力を目標値に調節するために油圧モータの押しのけ容積を制御して高圧油ラインにおける圧油の圧力を制御するようになっている。これにより、油圧モータの押しのけ容積制御によって、高圧油ラインにおける圧油の圧力を適切に制御できる。
一方、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達したとき、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることによって油圧ポンプに入力されるエネルギーを絞り、高圧油ラインの圧油の圧力の急上昇を防止するようにしている。これにより、油圧ポンプへの入力エネルギーの変動要因がある場合であっても、高圧油ラインの圧油の圧力を適正な範囲内に維持できる。
【００２０】
一実施形態において、前記コントローラは、前記油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、前記油圧モータの押しのけ容積を最大値に固定するように構成される。
このように、油圧モータの押しのけ容積が前記第１閾値以上に達したとき、油圧モータの押しのけ容積を最大値に固定することで、油圧モータにより高圧油ラインの圧油の圧力上昇を極力緩和したうえで、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることで、高圧油ラインの圧油の圧力上昇を確実に防止できる。
【００２１】
一実施形態において、前記少なくとも一本のブレードが再生エネルギー源としての風から受け取った風力エネルギーを利用して前記発電機にて電力を生成する風力発電装置である。
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧トランスミッションの運転方法は、
回転シャフトに入力される機械的エネルギーによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、を備えた油圧トランスミッションの運転方法であって、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることを特徴とする。
【００２３】
上記油圧トランスミッションの運転方法によれば、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のときは、油圧モータの押しのけ容積制御によって、高圧油ラインにおける圧油の圧力を適切に制御できる。
一方、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達したときは、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させて油圧ポンプに入力されるエネルギーを絞り、高圧油ラインの圧油の圧力の急上昇を防止することによって、油圧ポンプへの入力エネルギーの変動要因がある場合であっても、高圧油ラインの圧油の圧力を適正な範囲内に維持できる。
【００２４】
本発明の少なくとも一実施形態に係る再生エネルギー型発電装置の運転方法は、
少なくとも一本のブレードと、前記少なくとも一本のブレードで受けた再生可能エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって駆動される可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプから前記油圧モータに前記圧油を導くための高圧油ラインと、前記油圧モータによって駆動される発電機と、を備える再生エネルギー型発電装置の運転方法であって、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、前記高圧油ラインにおける前記圧油の圧力を目標値に調節するために前記油圧モータの押しのけ容積を制御し、
前記油圧モータの押しのけ容積又は前記圧油の圧力の少なくとも一方が前記第１閾値以上に達したとき、前記回転シャフトに入力される前記機械的エネルギーの急増に伴う前記圧油の圧力急上昇を防止するために前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させることを特徴とする。
【００２５】
上記再生エネルギー型発電装置の運転方法によれば、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のときは、油圧モータの押しのけ容積制御によって、高圧油ラインにおける圧油の圧力を適切に制御できる。
一方、油圧モータの押しのけ容積又は圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達したときは、油圧ポンプの押しのけ容積を減少させて油圧ポンプに入力されるエネルギーを絞り、高圧油ラインの圧油の圧力の急上昇を防止することによって、油圧ポンプへの入力エネルギーの変動要因がある場合であっても、高圧油ラインの圧油の圧力を適正な範囲内に維持できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、油圧モータの高負荷時における回転シャフトへの入力エネルギーの急増に起因した高圧油ラインの圧油の圧力上昇を防止可能であり、油圧ポンプへの入力エネルギーの変動要因がある場合であっても、高圧油ラインの圧油の圧力を適正な範囲内に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係る油圧トランスミッションを備えた風力発電装置の全体構成を示す図である。
【図２】油圧ポンプの具体的な構成例を示す図である。
【図３】油圧モータの具体的な構成例を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るコントローラの各部の制御を説明するための図である。
【図５】第１実施形態におけるモータ制御部にて油圧モータの押しのけ容積率が決定される際のシグナルフローを示す図である。
【図６】第１実施形態におけるポンプ制御部にて油圧ポンプの押しのけ容積率が決定される際のシグナルフローを示す図である。
【図７】ロータ回転数ωＲを横軸にとり、油圧ポンプのトルクτを縦軸にとった座標系における最適曲線を示したグラフである。
【図８】比較例における風力発電装置の各種パラメータの経時変化の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態における風力発電装置の各種パラメータの経時変化の一例を示す図である。
【図１０】第２実施形態におけるポンプ制御部にて油圧ポンプの押しのけ容積率が決定される際のシグナルフローを示す図である。
【図１１】第２実施形態におけるモータ制御部にて油圧モータの押しのけ容積率が決定される際のシグナルフローを示す図である。
【図１２】リミット処理に用いられるポンプ押しのけ容積率の上限値を示す図である。
【図１３】可変ゲインの関数の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、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。
【００２９】
以下の実施形態では、油圧トランスミッションの適用先として、再生エネルギー型発電装置である風力発電装置を例示して説明する。ただし、本発明は潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。
【００３０】
［風力発電装置の装置構成］
図１は一実施形態に係る油圧トランスミッションを備えた風力発電装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、風力発電装置１は、ブレード２及びハブ３を含むロータ４と、ロータ４とともに回転する回転シャフト５と、ロータ４の回転を増速する油圧トランスミッション６と、油圧トランスミッション６を介してロータ４の回転エネルギーが入力される発電機８とを備えている。
【００３１】
ロータ４は、少なくとも一本のブレード２がハブ３に取り付けられた構成を有しており、ブレード２が風を受けることによって、該ブレード２がハブ３とともに回転するようになっている。ハブ３には回転シャフト５が連結されている。そして、ブレード２が受けた風の力によってロータ４全体が回転し、回転シャフト５を介して油圧トランスミッション６に回転が入力される。なお、ブレード２にはアクチュエータ（不図示）が取り付けられており、このアクチュエータは、ピッチ制御部５１の制御下で作動し、ブレード２のピッチ角を変化させる。
【００３２】
油圧トランスミッション６は、回転シャフト５に入力される機械的な回転エネルギーによって駆動されるように構成された可変容量型の油圧ポンプ１０と、発電機８に接続された可変容量型の油圧モータ２０と、油圧ポンプ１０と油圧モータ２０との間に設けられた高圧油ライン３０及び低圧油ライン３１とを含んでいる。油圧モータ２０の出力軸７には、電力系統９に連系された発電機８が連結されている。そして、油圧トランスミッション６の油圧ポンプ１０に入力された回転は、油圧トランスミッション６で増速された後、発電機８に入力される。
【００３３】
油圧ポンプ１０の吐出側は、高圧油ライン３０によって油圧モータ２０の吸込側に接続されており、油圧ポンプ１０の吸込側は、低圧油ライン３１によって油圧モータ２０の吐出側に接続されている。油圧ポンプ１０から吐出された圧油（高圧油）は、高圧油ライン３０を介して油圧モータ２０に流入し、油圧モータ２０を駆動する。油圧モータ２０で仕事を行った圧油（低圧油）は、低圧油ライン３１を介して油圧ポンプ１０に流入して、油圧ポンプ１０で昇圧された後、再び高圧油ライン３０を介して油圧モータ２０に流入する。
なお、図１には、油圧モータ２０を１個だけ含む油圧トランスミッション６を示したが、複数の油圧モータ２０を設けて、それぞれの油圧モータ２０を油圧ポンプ１０に接続してもよい。
【００３４】
ここで、一例として、油圧ポンプ１０と油圧モータ２０の具体的な構成例について説明する。図２は油圧ポンプの具体的な構成を示す図で、図３は油圧モータの具体的な構成を示す図である。
【００３５】
図２に示す油圧ポンプ１０は、シリンダ１１及びピストン１２により形成される複数の作動室１３と、ピストン１２に係合するカム曲面を有するカム１４と、各作動室１３に対して設けられる高圧弁１５および低圧弁１６とを有している。
高圧弁１５は、各作動室１３と高圧油ライン３０との間の高圧連通路１７に設けられ、低圧弁１６は、各作動室１３と低圧油ライン３１との間の低圧連通路１８に設けられている。
この油圧ポンプ１０では、回転シャフト５とともにカム１４が回転すると、カム曲線に合わせてピストン１２が周期的に上下動し、ピストン１２が下死点から上死点に向かうポンプ工程と、ピストン１２が上死点から下死点に向かう吸入工程とが繰り返される。そのため、ピストン１２とシリンダ１１の内壁面によって形成される作動室１３の容積は周期的に変化する。
油圧ポンプ１０では、高圧弁１５および低圧弁１６の開閉制御によって、各作動室１３をアクティブ状態又はノンアクティブ状態に切替えることができる。作動室１３がアクティブ状態である場合、吸入工程において高圧弁１５を閉じ低圧弁１６を開くことで低圧油ライン３１から作動室１３内に圧油を流入させるとともに、ポンプ工程において高圧弁１５を開き低圧弁１６を閉じることで作動室１３から高圧油ライン３０に圧縮された圧油を送り出す。一方、作動室１３がノンアクティブ状態である場合、吸入工程及びポンプ工程の両方において、高圧弁１５が閉じて低圧弁１６が開いた状態を維持して、作動室１３と低圧油ライン３１との間で圧油を往復させる（すなわち、高圧油ライン３０には圧油を送り出さない）。したがって、アクティブ状態にある作動室１３の個数の全作動室数に対する割合を変化させることで、油圧ポンプ１０の全体としての押しのけ容積を調節することができる。油圧ポンプ１０の全体としての押しのけ容積の調節は、後述のポンプ制御部５２によって行われる。
【００３６】
図３に示す油圧モータ２０は、シリンダ２１及びピストン２２により形成される複数の作動室２３と、ピストン２２に係合するカム曲面を有するカム２４と、各作動室２３に対して設けられた高圧弁２５および低圧弁２６とにより構成される。
高圧弁２５は、各作動室２３と高圧油ライン３０との間の高圧連通路２７に設けられ、低圧弁２６は、各作動室２３と低圧油ライン３１との間の低圧連通路２８に設けられている。
この油圧モータ２０では、油圧ポンプ１０がつくった高圧油ライン３０と低圧油ライン３１との差圧によって、ピストン２２が周期的に上下動し、ピストン２２が上死点から下死点に向かうモータ工程と、ピストン２２が下死点から上死点に向かう排出工程とが繰り返される。油圧モータ２０の運転中、ピストン２２とシリンダ２１の内壁面によって形成される作動室２３の容積は周期的に変化する。
油圧モータ２０では、高圧弁２５および低圧弁２６の開閉制御によって、各作動室２３をアクティブ状態又はノンアクティブ状態に切替えることができる。作動室２３がアクティブ状態である場合、モータ工程において高圧弁２５を開き低圧弁２６を閉じることで高圧油ライン３０から作動室２３内に圧油を流入させるとともに、排出工程において高圧弁２５を閉じ低圧弁２６を開くことで作動室２３内で仕事をした圧油を低圧油ライン３１に送り出す。一方、作動室２３がノンアクティブ状態である場合、モータ工程及びポンプ工程の両方において、高圧弁２５が閉じて低圧弁２６が開いた状態を維持して、作動室２３と低圧油ライン３１との間で圧油を往復させる（すなわち、高圧油ライン３０からの高圧油を作動室２３に受け入れない）。これにより、油圧モータ２０は、油圧ポンプ１０と同様に、アクティブ状態にある作動室２３の個数の全作動室数に対する割合を変化させることで、全体としての押しのけ容積を調節することができる。油圧モータ２０の全体としての押しのけ容積の調節は、後述のモータ制御部５３によって行われる。
【００３７】
なお、油圧ポンプ１０及び油圧モータ２０は、上記したようなピストン式に限定されるものではなく、他にもベーン式等のように、可変容量型の油圧機構であればいずれの形式であってもよい。また、ピストン式としては、アキシアルピストンポンプ・モータ、ラジアルピストンポンプ・モータ、レシプロピストンポンプ・モータ等を用いることができる。
【００３８】
図１に戻り、高圧油ライン３０には、脈動防止又は蓄圧を目的としてアキュムレータ３２が接続されていてもよい。例えば、脈動防止用のアキュムレータ３２は、高圧油ライン３０の圧油の圧力の変動を吸収することができる。よって、高圧油ライン３０の圧力をアキュムレータ３２により安定させることができる。同様に、低圧油ライン３１には脈動防止用のアキュムレータ３３が接続されていてもよい。
また、高圧油ライン３０と低圧油ライン３１との間には、油圧モータ２０をバイパスするバイパス流路３４が設けられていてもよい。この場合、バイパス流路３４には、高圧油ライン３０の圧油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁３５が設けられる。これにより、高圧油ライン３０内の圧油の圧力がリリーフ弁３５の設定圧力まで上昇したとき、リリーフ弁３５が自動的に開くことによって、バイパス流路３４を介して高圧油ライン３０の圧油を低圧油ライン３１へ逃すことができる。ただし、リリーフ弁３５の作動時には、風力発電装置１の運転を停止する必要があるため、風力発電装置１の運転を継続的に行う観点から、後述する圧力制御を行うことが望ましい。
さらに、油圧トランスミッション６は、圧油中の不純物を除去するためのオイルフィルタ、圧油を貯留するためのオイルタンク、圧油を冷却するためのオイルクーラ等の各種の機器を適宜備えていてもよい。
【００３９】
風力発電装置１は、各種の計測機器を備えている。例えば、各種計測器として、回転シャフト５の回転数であるロータ回転数（油圧ポンプ１０の回転数）を計測するための回転数計４１と、高圧油ライン３０の圧油の圧力を計測するための圧力計４２と、油圧モータ２０の回転数を計測するための回転数計４３とが設けられている。さらにまた、図示は省略するが、各種計測器として、風速を計測するための風速計や発電機８の出力を計測するための出力計等が設けられている。これらの計測機器による計測値は、コントローラ５０に送られて、ブレード２のピッチ制御、油圧ポンプ１０のポンプ押しのけ容積制御、あるいは油圧モータ２０のモータ押しのけ容積制御等に用いられる。
【００４０】
次に、コントローラ５０の構成について説明する。
幾つかの実施形態において、コントローラ５０は、主として、油圧ポンプ１０および油圧モータ２０の押しのけ容積をそれぞれ制御するように構成されている。このコントローラ５０は、油圧モータ２０の押しのけ容積又は高圧油ライン３０の圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満のとき、高圧油ライン３０の圧油の圧力（以下、高圧油圧力と称する）を目標値に調節するために油圧モータ２０の押しのけ容積を制御する。一方、コントローラ５０は、油圧モータ２０の押しのけ容積又は高圧油圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達したとき、回転シャフト５に入力される機械的エネルギーの急増に伴う高圧油圧力の急上昇を防止するために油圧ポンプ１０の押しのけ容積を減少させる。
【００４１】
一実施形態において、コントローラ５０は、ピッチ制御部５１と、ポンプ制御部５２と、モータ制御部５３と、記憶部５４とを含んでいる。
ピッチ制御部５１は、ブレード２のピッチ角を制御するための制御指令を演算し、この制御指令を、ブレード２のピッチ角を変化させるためのアクチュエータに出力する。
ポンプ制御部５２は、油圧ポンプ１０の押しのけ容積を制御するための制御指令を演算し、この制御指令を油圧ポンプ１０に出力する。例えば、図２に示す油圧ポンプ１０を備える風力発電装置１においては、油圧ポンプ１０の全体としての押しのけ容積を制御するために、高圧弁１５及び低圧弁１６の開閉を制御することによって、アクティブ状態にある作動室１３の個数の全作動室数に対する割合、すなわち押しのけ容積率を制御するようになっている。そのため、油圧ポンプ１０では、押しのけ容積率を含む制御指令を演算し、この制御指令を高圧弁１５及び低圧弁１６に出力することによって油圧ポンプ１０の全体としての押しのけ容積を制御するようになっている。
モータ制御部５３は、油圧モータ２０の押しのけ容積を制御するための制御指令を演算し、この制御指令を油圧モータ２０に出力する。例えば、図３に示す油圧モータ２０を備える風力発電装置１においては、油圧モータ２０の全体としての押しのけ容積を制御するために、高圧弁２５及び低圧弁２６の開閉を制御することによって、アクティブ状態にある作動室２３の個数の全作動室数に対する割合、すなわち押しのけ容積率を制御するようになっている。そのため、油圧モータ２０では、押しのけ容積率を含む制御指令を演算し、この制御指令を高圧弁２５及び低圧弁２６に出力することによって油圧モータ２０の全体としての押しのけ容積を制御するようになっている。
記憶部５４には、例えば、ロータ回転数と油圧ポンプのトルクの規定の相関関係（図７参照）や可変ゲインの関数（図１３参照）等が記憶されていてもよい。
【００４２】
上記コントローラ５０では、モータ制御部５３において、油圧モータ２０の押しのけ容積又は高圧油圧力の少なくとも一方が第１閾値未満の場合、油圧モータ２０による押しのけ容積の増大代が十分に残されているか、あるいは、高圧油の圧力上昇がある程度許容されるような状況である。そのため、上記コントローラ５０では、このような場合には、高圧油圧力を目標値に調節するために油圧モータ２０の押しのけ容積を制御して高圧油圧力を調節するようになっている。これにより、油圧モータ２０の押しのけ容積制御によって、高圧油圧力を適切に制御できる。
一方、油圧モータ２０の押しのけ容積又は高圧油圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達すると、油圧モータ２０による押しのけ容積の増大代が十分に残されていないか、あるいは、高圧油の圧力上昇が殆ど許容できない状況である。そのため、上記油圧トランスミッションでは、このような場合には、油圧ポンプ１０の押しのけ容積を減少させることによって、回転シャフト５に入力される機械的エネルギーの急増に伴う高圧油圧力の大幅な増加防ぎ、該圧力の急上昇を防止するようにしている。すなわち、油圧モータ２０の押しのけ容積又は高圧油圧力の少なくとも一方が第１閾値以上に達する場合（例えば、油圧モータ２０の高負荷時）においては、油圧モータ２０の押しのけ容積の制御による高圧油圧力の低減効果が十分でないことがあり得るので、高圧油圧力が許容値を超えてしまうおそれがある。そこで、油圧ポンプ１０の押しのけ容積を減少させることによって油圧ポンプ１０に入力されるエネルギーを絞り、高圧油圧力の急上昇を防止するようにしている。これにより、油圧ポンプ１０への入力エネルギーの変動要因がある場合であっても、高圧油圧力を適正な範囲内に維持できる。
【００４３】
以下、コントローラ５０による具体的な制御について詳細に説明する。
なお、以下の各実施形態において、油圧モータ２０の押しのけ容積又は高圧油ライン３０の圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値未満である通常制御モードにおいては、同一の制御を行うようになっている。一方、油圧モータ２０の押しのけ容積又は高圧油ライン３０の圧油の圧力の少なくとも一方が第１閾値以上である高負荷制御モードにおいては、第１実施形態と第２実施形態とで異なる制御を行うようになっている。すなわち、高負荷制御モードにおいて、第１実施形態では油圧ポンプ１０の押しのけ制御によって高圧油圧力の低下制御を行い、第２実施形態では油圧ポンプ１０にフィルタ処理を施すことにより高圧油圧力の低下制御を行う。
【００４４】
［第１実施形態に係るコントローラ制御］
図４は第１実施形態に係るコントローラの各部の制御を説明するための図である。なお、風力発電装置１の各部品については、図１に示した符号を適宜用いて説明する。
上記構成の風力発電装置１において、図４に示すように、コントローラ５０は、ブレード２のピッチ角を制御するためのピッチ制御部５１と、油圧ポンプ１０の押しのけ容積率を制御するためのポンプ制御部５２と、油圧モータ２０の押しのけ容積率を制御するためのモータ制御部５３と、含んでいる。なお、以下の実施形態では、押しのけ容積を示す制御パラメータとして押しのけ容積率を用いて説明する。この「押しのけ容積率」とは、例えば図２に示す油圧ポンプ１０又は図３に示す油圧モータ２０において、アクティブ状態にある作動室の個数の全作動室数に対する割合であり、押しのけ容積を無次元化した値と同義である。
【００４５】
発電機８の電力系統９への併入後におけるコントローラ５０による制御は、油圧モータ２０のモータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１未満である第１制御モードと、油圧モータ２０のモータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上である第２制御モードとを含む。
【００４６】
モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１未満である第１制御モードのときは、上述したように、モータ押しのけ容積ＭＦｄの増大代が十分に残されている状況である。そのため、第１制御モードは、例えば通常運転時において動作し、モータ押しのけ容積ＭＦｄを制御することによって高圧油圧力Ｐａを調節するようになっている。
具体的に、ピッチ制御部５１は、主として、ブレード２がファイン状態となるようにピッチ角θを最大に固定するための制御指令を算出し、ブレード２のアクチュエータへ出力する。ポンプ制御部５２は、主として、ロータ回転数ωＲの制御を目的としたポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令を算出し、油圧ポンプ１０へ出力する。モータ制御部５３は、主として、高圧油圧力Ｐａの制御を目的としたモータ押しのけ容積率ＭＦｄの制御指令を算出し、油圧モータ２０へ出力する。
【００４７】
一方、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上である第２制御モードのときは、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの増大代が十分に残されていない状況である。そのため、第２制御モードは、例えば油圧モータ２０の高負荷時において動作し、高圧油圧力Ｐａを目標値に調節するための機器を油圧モータ２０から油圧ポンプ１０に切り替えて、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄを減少させることによって、回転シャフト５に入力される機械的エネルギーの急増に伴う高圧油圧力Ｐａを低下させ、圧力の急上昇を防止するようにしている。
具体的に、モータ制御部５３は、主として、モータ押しのけ容積率ＰＦｄが最大押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘ１となるような制御指令を算出し、油圧モータ２０へ出力する。ポンプ制御部５２は、主として、高圧油圧力Ｐａの制御を目的としたポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令を算出し、油圧ポンプ１０へ出力する。なお、ポンプ制御部５２は、第１制御モードから第２制御モードへの切り替え条件として、発電機８を電力系統９から解列した場合にも第１制御モードから第２制御モードへの切り替えを行うようにしてもよい。ピッチ制御部５１は、主として、ロータ回転数ωＲの制御を目的としたピッチ角θの制御指令を算出し、ブレード２のアクチュエータへ出力する。その際、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの減少に起因して、油圧ポンプ１０のトルクが落ちるので、ロータ４に作用する空力トルクが過剰になり、油圧ポンプ１０の回転数（ロータ回転数ωＲ）が上昇してしまう。そこで、第２制御モードでは、油圧ポンプ１０によるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御で高圧値圧力Ｐａを制御するとともに、ピッチ制御部５１によるピッチ角θの制御によって空力トルクを加減してロータ回転数制御ωＲのを行う。なお、ピッチ制御部５１は、第１制御モードから第２制御モードへの切り替え条件として、発電機８を電力系統９から解列した場合にも第１制御モードから第２制御モードへの切り替えを行うようにしてもよい。また、本実施形態に係る第１制御モード及び第２制御モードの切り替え制御は、特に風力発電装置１の起動時に好適に用いることができる。
【００４８】
一実施形態において、第２制御モードから第１制御モードへの復帰条件として、モータ制御部５３は、ピッチ角θが最大ピッチ角θｍａｘ１を超えたときに、第２制御モードから第１制御モードへ復帰するようにしてもよい。また、ポンプ制御部５２及びピッチ制御部５１は、発電機８の併入中で、且つ、ピッチ角θが最大ピッチ角θｍａｘ１を超えたときに、第２制御モードから第１制御モードへ復帰するようにしてもよい。
【００４９】
また、図４では、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの第１閾値が、最大押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘ１と同一である場合について例示しているが、第１閾値は最大押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘ１未満であってもよい。一実施形態において、第１閾値率は、油圧モータ２０の最大押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘ１の８０％以上１００％以下の範囲内で設定される。
さらに、一実施形態において、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値よりも低い第２閾値を下回ったとき、高圧油圧力Ｐａを目標値に調節するための機器を油圧ポンプ１０から油圧モータ２０に切り替えて、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの制御を再開するようにしてもよい。この場合、第１閾値と第２閾値との差は、油圧モータ２０の定格出力の２％以上４０％以下であってもよい。
このように、油圧モータ２０の制御から油圧ポンプ１０への制御への切り替え点と、油圧ポンプ１０の制御から油圧モータ２０への制御への切り替え点と、を異ならせることで、切替点付近における制御の安定性を確保できる。
【００５０】
以下、第１実施形態に係るコントローラ５０の各部の働きについて説明する。コントローラ５０の役割は、主として油圧ポンプ１０の制御と油圧モータ２０の制御に大別されるから、ここでは、油圧モータ２０の押しのけ容積を調節するための制御について詳述した後、油圧ポンプ１０の押しのけ容積を調節するための制御について詳述する。
【００５１】
（油圧モータ制御）
図５は第１実施形態におけるモータ制御部５３にてモータ押しのけ容積率ＭＦｄが決定される際のシグナルフローを示す図である。
同図に示すように、モータ制御部５３は、通常運転時における第１制御モードと、モータ高負荷時における第２制御モードとを切り替えるための判断器６２を有している。判断器６２は、モータ押しのけ容積率ＭＦｄと、第１閾値ＭＦｄｍａｘ１との比較によって制御モードを選択するように構成されている。具体的に判断器６２は、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１未満の場合は第１制御モードを選択し、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上の場合は第２制御モードを選択する。
【００５２】
モータ制御部５３における第１制御モードでは、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＭＦｄ１で補正することによって、油圧モータ２０に出力される制御指令としてのモータ押しのけ容積率ＭＦｄを算出するようになっている。
【００５３】
ここで、一実施形態におけるモータ押しのけ容積率ＭＦｄの制御指令の算出手順（第１制御モード）について、具体的に説明する。
油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０は、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令に基づいて設定されてもよい。
例えば、油圧トランスミッション６が、図２に示したピストン式の油圧ポンプ１０、及び、図３に示したピストン式の油圧モータ２０を有する場合、以下のようにして油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０が算出できる。
【００５４】
一般に、油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰは下記式（１）で表され、油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭは下記式（２）で表される。
ＰｏｗｅｒＰ＝Ｐａ×ｖｐ×ｎＰ×ＰＦｄ×ＮＰ      …（１）
ＰｏｗｅｒＭ＝Ｐａ×ｖＭ×ｎＭ×ＭＦｄ×ＮＭ      …（２）
ここで、Ｐａは高圧油圧力で、ｖＰは油圧ポンプ１０の各シリンダ１１の容積で、ｎＰは油圧ポンプ１０の全シリンダ数で、ＮＰはポンプ回転数（ロータ回転数ωＲ）である。また、ｖＭは油圧モータ２０の各シリンダ２１の容積で、ｎＭは油圧モータ２０の全シリンダ数で、ＮＭはモータ回転数である。ポンプ出力ＰｏｗｅｒＰとモータ出力ＰｏｗｅｒＭは概ね一致するから、油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰと油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭとが等しいと仮定すると、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を算出するための下記式（３）が得られる。
ＭＦｄ０＝（ｖＰ・ｎＰ・ＮＭ・ＰＦｄ）／（ｖＭ・ｎＭ・ＮＭ）
＝（ＤＰｍａｘ／ＤＭｍａｘ）・（ＮＰ／ＮＭ）・ＰＦｄ                …（３）
ただし、ＤＰｍａｘは油圧ポンプ１０の全シリンダ容積（油圧ポンプ１０の最大押しのけ容積）で、ＤＭｍａｘは油圧モータ２０の全シリンダ容積（油圧モータ２０の最大押しのけ容積）である。また、ｖＰ・ｎＰ＝ＤＰｍａｘであり、ｖＭ・ｎＭ＝ＤＭｍａｘである。
上記式（３）を用いて、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を求めることができる。
なお、上述の例では、油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰと油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭとが等しいという仮定の下で上記式（３）を導出したが、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの変動成分を除去するため、上記式（３）の右辺にローパスフィルタ処理を施したものを油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０としてもよい。
【００５５】
また、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＭＦｄ１は、高圧油の目標圧力Ｐｔｇｔと、圧力計４２で計測された高圧油圧力Ｐａとの偏差に可変ゲインＫＰを乗算する圧力フィードバックコントローラ６０によって求めてもよい。
【００５６】
そして、減算器６１にて、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０から補正量ＭＦｄ１を減算することによって、油圧モータ２０に出力される制御指令としてのモータ押しのけ容積率ＭＦｄを算出する。
【００５７】
一実施形態において、モータ制御部５３における第２制御モードでは、油圧モータ２０に出力される制御指令としてのモータ押しのけ容積率ＭＦｄは、最大モータ押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘとする。
このように、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上に達したとき、モータ押しのけ容積率ＭＦｄを最大押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘ１に固定することで、油圧モータ２０により高圧油圧力Ｐａの上昇を極力緩和したうえで、油圧ポンプ１０の押しのけ容積ＰＦｄを減少させ、高圧油圧力Ｐａの上昇を確実に防止できる
【００５８】
（油圧ポンプ制御）
図６は第１実施形態におけるポンプ制御部５２にてポンプ押しのけ容積率ＰＦｄが決定される際のシグナルフローを示す図である。
同図に示すように、ポンプ制御部５２は、通常運転時における第１制御モードと、モータ高負荷時における第２制御モードとを切り替えるための判断器６８を有している。判断器６８は、上述した油圧モータ２０の制御と同様に、モータ押しのけ容積率ＭＦｄと、第１閾値ＭＦｄｍａｘ１との比較によって制御モードを選択するように構成されている。具体的に判断器６８は、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１未満の場合は第１制御モードを選択し、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上の場合は第２制御モードを選択する。
【００５９】
ポンプ制御部５２における第１制御モードでは、油圧ポンプ１０に出力される制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは、ロータ回転数ωＲに基づいて算出される。
【００６０】
ここで、一実施形態におけるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令の算出手順（第１制御モード）について、具体的に説明する。
例えば、図７に示すロータ回転数ωＲと油圧ポンプ１０のトルクτとの規定の相関関係（τ−ω最適曲線）６５に基づいて、回転数計４１で計測されたロータ回転数ωＲから油圧ポンプ１０のトルクＴｄを求める。τ−ω最適曲線６５は、ロータ回転数ωＲと油圧ポンプ１０のトルクＴｄ（τ）との最適な相関関係を示す関数であってもよい。
ポンプ押しのけ容積ＤＰは、油圧ポンプ１０のトルクＴｄと高圧油圧力Ｐａとを掛け合わたものであるから、上記相関関係から得られた油圧ポンプ１０のトルクＴｄを高圧油圧力Ｐａで除算することによってポンプ押しのけ容積ＤＰが算出できる。さらに、このポンプ押しのけ容積ＤＰを油圧ポンプ１０の最大押しのけ容積ＤＰｍａｘで除算することによって、油圧ポンプ１０への制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄが算出される。
【００６１】
ポンプ制御部５２における第２制御モードでは、油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０を、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＰＦｄ１で補正することによって、油圧ポンプ１０に出力される制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄを算出するようになっている。
【００６２】
ここで、一実施形態におけるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令の算出手順（第２制御モード）について、具体的に説明する。
油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０は、油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０の制御指令に基づいて設定されてもよい。
例えば、油圧トランスミッション６が、図２に示したピストン式の油圧ポンプ１０、及び、図３に示したピストン式の油圧モータ２０を有する場合、以下のようにして油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０を算出できる。
【００６３】
上記式（１）で表される油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰと、上記式（２）で表される油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭとが等しいと仮定すると、油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０を算出するための下記式（４）が得られる。
ＰＦｄ０＝（ｖＰ・ｎＰ・ＮＭ・ＰＦｄ）／（ｖＭ・ｎＭ・ＮＭ）
＝（ＤＭｍａｘ／ＤＰｍａｘ）・（ＮＭ／ＮＰ）・ＭＦｄ                …（３）
ただし、ＤＰｍａｘは油圧ポンプ１０の全シリンダ容積（油圧ポンプ１０の最大押しのけ容積）で、ＤＭｍａｘは油圧モータ２０の全シリンダ容積（油圧モータ２０の最大押しのけ容積）である。また、ｖＰ・ｎＰ＝ＤＰｍａｘであり、ｖＭ・ｎＭ＝ＤＭｍａｘである。
上記式（４）を用いて、油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０を求めることができる。
なお、上述の例では、油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰと油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭとが等しいという仮定の下で上記式（４）を導出したが、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの変動成分を除去するため、上記式（４）の右辺にローパスフィルタ処理を施したものを油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０としてもよい。
【００６４】
また、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＰＦｄ１は、高圧油ライン１６の圧油の目標圧力Ｐｔｇｔと、圧力計４２で計測される高圧油圧力Ｐａとの偏差に可変ゲインＫＰを乗算する圧力フィードバックコントローラ６６によって求めてもよい。
【００６５】
そして、減算器６７にて、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０から補正量ＭＦｄ１を減算することによって、油圧モータ２０に出力される制御指令としてのモータ押しのけ容積率ＭＦｄを算出する。
【００６６】
このように、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上に達したとき、油圧モータ２０の押しのけ容積制御による高圧油圧力Ｐａの調節からポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御による高圧油圧力Ｐａの制御に切り替えることで、油圧ポンプ１０へ過大なエネルギーが入力される場合であっても、高圧油圧力Ｐａを目標圧力Ｐｔａｔに近づけるように高精度で調節できる。
【００６７】
以下、図８及び図９を参照しながら、比較例に係る制御と第１実施形態に係る制御とを比較して、風力発電装置１の各種パラメータの変化について説明する。ここで、図８は第１実施形態における風力発電装置の各種パラメータの経時変化の一例を示す図である。図９は比較例における風力発電装置の各種パラメータの経時変化の一例を示す図である。なお、図８及び図９では、風速が定格以上である場合について例示して説明する。
【００６８】
図８に示す比較例における制御では、発電機８の併入後、ピッチ角度θは、風力エネルギーを最大限取り込むためにプログラム制御によって最大値まで増加された後、最大値に固定される。また、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは、ロータ回転数ωＲの制御を目的とした制御指令が与えられ、ロータ回転数ωＲを目標値に近づけるように時々刻々と変化する。そして、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄが最大値となったとき、その最大値に固定される。さらに、モータ押しのけ容積率ＭＦｄは、高圧油圧力Ｐａの制御を目的とした制御指令が与えられ、高圧油圧力Ｐａを目標値に近づけるように時々刻々と変化する。このモータ押しのけ容積率ＭＦｄは、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄが最大値になっても高圧油圧力Ｐａを調節するために制御し続けられる。ただし、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの高負荷領域においては、その増大代が十分に残されていないため、高圧油圧力Ｐａは許容値付近で変化し続け、許容値を超えてしまうおそれもある。その場合、リリーフ弁３５を開いて高圧油ライン３０の高圧油を低圧油ライン３１に逃がす必要があり、風力発電装置１を停止しなければならない。
【００６９】
これに対して、図９に示す第１実施形態における制御では、発電機８の併入後、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１未満である第１制御モードにおいて、ピッチ角度θは、風力エネルギーを最大限取り込むためにプログラム制御によって最大値まで増加された後、最大値に固定される。また、第１制御モードにおいて、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは、ロータ回転数ωＲの制御を目的とした制御指令が与えられ、ロータ回転数ωＲを目標値に近づけるように時々刻々と変化する。さらに、第１制御モードにおいて、モータ押しのけ容積率ＭＦｄは、高圧油圧力Ｐａの制御を目的とした制御指令が与えられ、高圧油圧力Ｐａを目標値に近づけるように時々刻々と変化する。そして、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上となったら第２制御モードに切り替えられる。第２制御モードにおいて、モータ押しのけ容積率ＭＦｄは、その増大代が十分に残されていないから、油圧モータ２０の最大押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘ１に固定される。また、第２制御モードにおいて、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは、高圧油圧力Ｐａの制御を目的とした制御指令が与えられ、高圧油圧力Ｐａを目標値に近づけるように時々刻々と変化する。さらに、ピッチ角度θは、ロータ回転数ωＲの制御を目的とした制御指令が与えられ、ロータ回転数ωＲを目標値に近づけるように時々刻々と変化する。このように、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの高負荷領域においては、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御によって高圧油圧力Ｐａを調節するようにしているので、高圧油圧力Ｐａを許容値以下に抑えることができ、風力発電装置１の安定運転が可能となる。
【００７０】
［第２実施形態に係るコントローラ制御］
次に、第２実施形態に係るコントローラ制御について説明する。
図１０は第２実施形態におけるポンプ制御部５２にてポンプ押しのけ容積率が決定される際のシグナルフローを示す図である。図１１は第２実施形態におけるモータ制御部５３にてモータ押しのけ容積率が決定される際のシグナルフローを示す図である。なお、以下の第２実施形態において、風力発電装置１の各部位は、図１に示した符号を用いて適宜説明する。
【００７１】
（油圧ポンプの制御）
図１０に示すように、ポンプ制御部５２では、油圧ポンプ１０に出力される制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは、ロータ回転数ωＲに基づいて算出される。
ここで、一実施形態におけるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令の算出手順について、具体的に説明する。
例えば、上述した図７に示すロータ回転数ωＲと油圧ポンプ１０のトルクτとの規定の相関関係６５に基づいて、回転数計４１で計測された回転数ωＲから油圧ポンプ１０のトルクＴｄを求める。油圧ポンプ１０のポンプ押しのけ容積ＤＰは、油圧ポンプ１０のトルクＴｄと高圧油圧力Ｐａとを掛け合わたものであるから、上記相関関係から得られた油圧ポンプ１０のトルクＴｄを高圧油圧力Ｐａで除算することによってポンプ押しのけ容積ＤＰが算出できる。さらに、このポンプ押しのけ容積ＤＰを油圧ポンプ１０の最大押しのけ容積ＤＰｍａｘで除算することによって、油圧ポンプ１０への制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄが算出される。
【００７２】
このポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは、リミッタ７１を介して油圧ポンプ１２へ出力される。リミッタ７１では、高圧油圧力Ｐａが第１閾値Ｐａｍａｘ以上のとき、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄに対してリミット処理を施し、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄを上限値以下に制限するように構成される。第１閾値Ｐａｍａｘは、高圧油圧力Ｐａの定格の１００％以上１２０％以下であってもよい。
図１２はリミット処理に用いられるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの上限値を示す図である。同図に示すように、リミット処理に用いられるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの上限値は、第１閾値Ｐａｍａｘ以上での高圧油の圧力範囲において、高圧油圧力Ｐａの上昇とともにポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの上限値が減少して最終的にはゼロに到達する関数によって規定される。
【００７３】
このように、高圧油圧力Ｐａが第１閾値Ｐａｍａｘ以上のとき、ロータ回転数ωＲと油圧ポンプ１０のトルクＴｄとの規定の相関関係に基づいて決定されるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄに対してリミット処理を施すようにしたので、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは上限値以下に制限される。この際、リミット処理によるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの上限値は、高圧油圧力Ｐａの上昇とともにポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの上限値が減少して最終的にはゼロに到達する関数によって規定されるので、高圧油圧力Ｐａの上昇に応じた適切なポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの上限値を設けることができる。よって、油圧ポンプ１０へ過大なエネルギーが入力される場合であっても、高圧油圧力Ｐａの急上昇を防止することができる。
【００７４】
（油圧モータの制御）
図１１に示すように、モータ制御部５３では、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＭＦｄ１で補正することによって、油圧モータ２０に出力される制御指令としてのモータ押しのけ容積率ＭＦｄを算出するようになっている。
【００７５】
ここで、一実施形態におけるモータ押しのけ容積率ＭＦｄの制御指令の算出手順について、具体的に説明する。
油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０は、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令に基づいて設定されてもよい。
例えば、油圧トランスミッション６が、図２に示したピストン式の油圧ポンプ１０、及び、図３に示したピストン式の油圧モータ２０を有する場合、以下のようにして油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を算出できる。
【００７６】
上記式（１）で表される油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰと、上記式（２）で表される油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭとが等しいと仮定すると、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を算出するための上記式（３）が得られ、これにより油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を求めることができる。
【００７７】
また、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＭＦｄ１は、高圧油ライン１６の圧油の目標圧力Ｐｔｇｔと、圧力計４２で計測されたＰａとの偏差に可変ゲインＫＰを乗算する圧力フィードバックコントローラ７５によって求めてもよい。
そして、減算器７７にて、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０から補正量ＭＦｄ１を減算することによって、油圧モータ２０に出力される制御指令としてのモータ押しのけ容積率ＭＦｄを算出する。
【００７８】
一実施形態において、圧力フィードバックコントローラ７５では、高圧油圧力Ｐａに応じて変化する可変ゲインＫＰを用いて油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０を決定するように構成されてもよい。
同図に示すように、可変ゲインＫＰは、高圧油圧力Ｐａが第１閾値Ｐａｍａｘ以上に達したとき、高圧油圧力Ｐａの増加に伴いポンプ押しのけ容積率ＰＦｄを上限値以下に制限し、且つ、高圧油圧力Ｐａが第１閾値Ｐａｍａｘ未満のときよりも大きいゲインを用いてモータ押しのけ容積率ＭＦｄの制御指令を決定するように構成されている。
これにより、高圧油圧力Ｐａが第１閾値Ｐａｍａｘ以上に達したとき、高圧油圧力Ｐａが第１閾値Ｐａｍａｘ未満のときよりも大きい可変ゲインＫＰを用いることによって油圧モータ２０の押しのけ容積の圧力偏差（高圧油圧力Ｐａと圧力目標値Ｐｔｇｔとの偏差）に対する感度が向上し、高圧油圧力Ｐａを第１閾値Ｐａｍａｘ未満へ迅速に復帰させることができる。
【００７９】
図１２は、可変ゲインＫＰの関数の具体例を示す図である。
一実施形態において、可変ゲインＫｐは、高圧油圧力Ｐａがその許容範囲の最小値Ｐａｍｉｎ以下あるいは該許容範囲の最大値（第１閾値）Ｐａｍａｘ以上である場合には最大値Ｋｍａｘに設定される。一方、高圧油圧力Ｐｓがその許容範囲の最小値Ｐａｍｉｎよりも大きく該許容範囲の最大値Ｐａｍａｘよりも小さい場合には、許容範囲の最小値Ｐａｍｉｎ又は最大値Ｐａｍａｘに近づくにつれて最大値Ｋｍａｘに向かって増加するように設定されている。これにより、高圧油圧力Ｐａが上記許容範囲から外れそうになった場合、あるいは高圧油圧力Ｐａが上記許容範囲から外れた場合に、高圧油圧力Ｐａと圧力目標値Ｐｔｇｔとの偏差に乗じる可変ゲインＫＰを大きくして（又は最大値Ｋｍａｘに設定して）、高圧油圧力Ｐａを迅速に許容範囲内に収め、かつ、圧力目標値Ｐｔｇｔに近づけることができる。
【００８０】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、油圧モータ２０の押しのけ容積ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１未満のときは、油圧モータ２０の押しのけ容積制御によって、高圧油圧力Ｐａを適切に制御できる。
一方、油圧モータ２０の押しのけ容積ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上に達したときは、油圧ポンプ１０の押しのけ容積ＰＦｄを減少させて油圧ポンプ１０に入力されるエネルギーを絞り、高圧油圧力Ｐａの急上昇を防止することによって、油圧ポンプ１０への入力エネルギーの変動要因がある場合であっても、高圧油圧力Ｐａを適正な範囲内に維持できる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態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。
【００８２】
例えば、上述の実施形態で説明した油圧トランスミッションは、再生エネルギー型発電装置に適用される場合について例示したが、油圧トランスミッションの適用先はこれに限定されるものではなく、例えば、海流発電制御・船舶プロペラ制御機械、土木機械、建設機械等の他の装置にも適用可能である。ここで、再生エネルギー型発電装置とは、風、潮流、海流、河流等の再生可能なエネルギーを利用した発電装置であり、例えば、風力発電装置、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１              風力発電装置
２              ブレード
３              ハブ
４              ロータ
５              回転シャフト
６              油圧トランスミッション
７              出力軸
８              発電機
９              電力系統
１０            油圧ポンプ
１１，２１      シリンダ
１２，２２      ピストン
１３，２３      作動室
１４，２４      カム
１５，２５      高圧弁
１６，２６      低圧弁
１７，２７      高圧連通路
１８，２８      低圧連通路
２０            油圧モータ
３０            高圧ライン
３１            低圧ライン
３２，３３      アキュムレータ
３４            バイパス流路
３５            リリーフ弁
４１，４３      回転数計
４２            圧力計
５０            コントローラ
５１            ピッチ制御部
５２            ポンプ制御部
５３            モータ制御部
５４            記憶部
６１，６６，７５    フィードバックコントローラ
６１，６７，７７    減算器
６２，６８          判断器
６５            τ−ω曲線
７１            フィルタ
【図１】
2015137747.tif 000003
【図２】
2015137747.tif 000004
【図３】
2015137747.tif 000005
【図４】
2015137747.tif 000006
【図５】
2015137747.tif 000007
【図６】
2015137747.tif 000008
【図７】
2015137747.tif 000009
【図８】
2015137747.tif 000010
【図９】
2015137747.tif 000011
【図１０】
2015137747.tif 000012
【図１１】
2015137747.tif 000013
【図１２】
2015137747.tif 000014
【図１３】
2015137747.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月18日(2014.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
一方、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが第１閾値ＭＦｄｍａｘ１以上である第２制御モードのときは、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの増大代が十分に残されていない状況である。そのため、第２制御モードは、例えば油圧モータ２０の高負荷時において動作し、高圧油圧力Ｐａを目標値に調節するための機器を油圧モータ２０から油圧ポンプ１０に切り替えて、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄを減少させることによって、回転シャフト５に入力される機械的エネルギーの急増に伴う高圧油圧力Ｐａを低下させ、圧力の急上昇を防止するようにしている。
具体的に、モータ制御部５３は、主として、モータ押しのけ容積率ＭＦｄが最大押しのけ容積率ＭＦｄｍａｘ１となるような制御指令を算出し、油圧モータ２０へ出力する。ポンプ制御部５２は、主として、高圧油圧力Ｐａの制御を目的としたポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令を算出し、油圧ポンプ１０へ出力する。なお、ポンプ制御部５２は、第１制御モードから第２制御モードへの切り替え条件として、発電機８を電力系統９から解列した場合にも第１制御モードから第２制御モードへの切り替えを行うようにしてもよい。ピッチ制御部５１は、主として、ロータ回転数ωＲの制御を目的としたピッチ角θの制御指令を算出し、ブレード２のアクチュエータへ出力する。その際、ポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの減少に起因して、油圧ポンプ１０のトルクが落ちるので、ロータ４に作用する空力トルクが過剰になり、油圧ポンプ１０の回転数（ロータ回転数ωＲ）が上昇してしまう。そこで、第２制御モードでは、油圧ポンプ１０によるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御で高圧値圧力Ｐａを制御するとともに、ピッチ制御部５１によるピッチ角θの制御によって空力トルクを加減してロータ回転数制御ωＲのを行う。なお、ピッチ制御部５１は、第１制御モードから第２制御モードへの切り替え条件として、発電機８を電力系統９から解列した場合にも第１制御モードから第２制御モードへの切り替えを行うようにしてもよい。また、本実施形態に係る第１制御モード及び第２制御モードの切り替え制御は、特に風力発電装置１の起動時に好適に用いることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
ここで、一実施形態におけるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令の算出手順（第１制御モード）について、具体的に説明する。
例えば、図７に示すロータ回転数ωＲと油圧ポンプ１０のトルクτとの規定の相関関係（τ−ω最適曲線）６５に基づいて、回転数計４１で計測されたロータ回転数ωＲから油圧ポンプ１０のトルクＴｄを求める。τ−ω最適曲線６５は、ロータ回転数ωＲと油圧ポンプ１０のトルクＴｄ（τ）との最適な相関関係を示す関数であってもよい。
油圧ポンプ１０のトルクＴｄは、ポンプ押しのけ容積ＤＰと高圧油圧力Ｐａとを掛け合わたものであるから、上記相関関係から得られた油圧ポンプ１０のトルクＴｄを高圧油圧力Ｐａで除算することによってポンプ押しのけ容積ＤＰが算出できる。さらに、このポンプ押しのけ容積ＤＰを油圧ポンプ１０の最大押しのけ容積ＤＰｍａｘで除算することによって、油圧ポンプ１０への制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄが算出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
上記式（１）で表される油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰと、上記式（２）で表される油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭとが等しいと仮定すると、油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０を算出するための下記式（４）が得られる。
ＰＦｄ０＝（ｖＰ・ｎＰ・ＮＭ・ＭＦｄ）／（ｖＭ・ｎＭ・ＮＭ）
＝（ＤＭｍａｘ／ＤＰｍａｘ）・（ＮＭ／ＮＰ）・ＭＦｄ                …（４）
ただし、ＤＰｍａｘは油圧ポンプ１０の全シリンダ容積（油圧ポンプ１０の最大押しのけ容積）で、ＤＭｍａｘは油圧モータ２０の全シリンダ容積（油圧モータ２０の最大押しのけ容積）である。また、ｖＰ・ｎＰ＝ＤＰｍａｘであり、ｖＭ・ｎＭ＝ＤＭｍａｘである。
上記式（４）を用いて、油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０を求めることができる。
なお、上述の例では、油圧ポンプ１０の出力ＰｏｗｅｒＰと油圧モータ２０の出力ＰｏｗｅｒＭとが等しいという仮定の下で上記式（４）を導出したが、モータ押しのけ容積率ＭＦｄの変動成分を除去するため、上記式（４）の右辺にローパスフィルタ処理を施したものを油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０としてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
また、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＰＦｄ１は、高圧油ライン３０の圧油の目標圧力Ｐｔｇｔと、圧力計４２で計測される高圧油圧力Ｐａとの偏差に可変ゲインＫＰを乗算する圧力フィードバックコントローラ６６によって求めてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
そして、減算器６７にて、油圧ポンプ１０の基準押しのけ容積率ＰＦｄ０から補正量ＰＦｄ１を減算することによって、油圧ポンプ１０に出力される制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄを算出する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
以下、図８及び図９を参照しながら、比較例に係る制御と第１実施形態に係る制御とを比較して、風力発電装置１の各種パラメータの変化について説明する。ここで、図８は比較例における風力発電装置の各種パラメータの経時変化の一例を示す図である。図９は第１実施形態における風力発電装置の各種パラメータの経時変化の一例を示す図である。なお、図８及び図９では、風速が定格以上である場合について例示して説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
（油圧ポンプの制御）
図１０に示すように、ポンプ制御部５２では、油圧ポンプ１０に出力される制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄは、ロータ回転数ωＲに基づいて算出される。
ここで、一実施形態におけるポンプ押しのけ容積率ＰＦｄの制御指令の算出手順について、具体的に説明する。
例えば、上述した図７に示すロータ回転数ωＲと油圧ポンプ１０のトルクτとの規定の相関関係６５に基づいて、回転数計４１で計測された回転数ωＲから油圧ポンプ１０のトルクＴｄを求める。  油圧ポンプ１０のトルクＴｄは、油圧ポンプ１０のポンプ押しのけ容積ＤＰと高圧油圧力Ｐａとを掛け合わたものであるから、上記相関関係から得られた油圧ポンプ１０のトルクＴｄを高圧油圧力Ｐａで除算することによってポンプ押しのけ容積ＤＰが算出できる。さらに、このポンプ押しのけ容積ＤＰを油圧ポンプ１０の最大押しのけ容積ＤＰｍａｘで除算することによって、油圧ポンプ１０への制御指令としてのポンプ押しのけ容積率ＰＦｄが算出される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
また、高圧油圧力Ｐａに基づいて設定される補正量ＭＦｄ１は、高圧油ライン３０の圧油の目標圧力Ｐｔｇｔと、圧力計４２で計測されたＰａとの偏差に可変ゲインＫＰを乗算する圧力フィードバックコントローラ７５によって求めてもよい。
そして、減算器７７にて、油圧モータ２０の基準押しのけ容積率ＭＦｄ０から補正量ＭＦｄ１を減算することによって、油圧モータ２０に出力される制御指令としてのモータ押しのけ容積率ＭＦｄを算出する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
図１３は、可変ゲインＫＰの関数の具体例を示す図である。
一実施形態において、可変ゲインＫｐは、高圧油圧力Ｐａがその許容範囲の最小値Ｐａｍｉｎ以下あるいは該許容範囲の最大値（第１閾値）Ｐａｍａｘ以上である場合には最大値Ｋｍａｘに設定される。一方、高圧油圧力Ｐｓがその許容範囲の最小値Ｐａｍｉｎよりも大きく該許容範囲の最大値Ｐａｍａｘよりも小さい場合には、許容範囲の最小値Ｐａｍｉｎ又は最大値Ｐａｍａｘに近づくにつれて最大値Ｋｍａｘに向かって増加するように設定されている。これにより、高圧油圧力Ｐａが上記許容範囲から外れそうになった場合、あるいは高圧油圧力Ｐａが上記許容範囲から外れた場合に、高圧油圧力Ｐａと圧力目標値Ｐｔｇｔとの偏差に乗じる可変ゲインＫＰを大きくして（又は最大値Ｋｍａｘに設定して）、高圧油圧力Ｐａを迅速に許容範囲内に収め、かつ、圧力目標値Ｐｔｇｔに近づけることができる。