(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の可変速の風力タービンと、
少なくとも不足周波数状態において前記風力タービンのそれぞれのものからの個別の電気出力を選択的に調節するべく構成された中央集中型のコントローラであって、少なくとも第１閾値との関係において電力系統周波数値を監視するべく構成されたモニタを含み、
前記第１閾値を下回る前記電力系統周波数値の逸脱が前記不足周波数状態を示すものと設定されており、かつ、前記不足周波数状態を相殺するべく選択された方向において基準電力レベルから最大電力レベルまで前記風力タービンの前記電気出力に対するステップ応答を実現するべく構成された制御ユニットを更に含んでいて、前記風力タービンの回転シャフトの運動エネルギーが、前記風力タービンの前記電気出力に対する前記ステップ応答を即時に実現するべく抽出されるように、前記ステップ応答が、基準電力レベルから最大電力レベルまでただ１つのステップ制御機能を介して実現される、コントローラと
を有することを特徴とするウィンドファーム。
【請求項２】
前記ステップ応答は、前記電力系統周波数値の逸脱の変化率、前記電力系統周波数値の逸脱の積、及び前記電力系統周波数値の逸脱の大きさのうちの、１つ以上のものとは無関係に、前記制御ユニットによって実行されることを特徴とする請求項１記載のウィンドファーム。
【請求項３】
前記制御ユニットは、オンオフ状態を切り換えるオンオフ方式を実行するべく構成されており、
前記制御ユニットは、オン状態のときには、前記不足周波数状態を相殺するべく前記ステップ応答を実現することを特徴とする請求項１記載のウィンドファーム。
【請求項４】
前記オン状態は、正常な周波数状態に対応した予め定義された周波数値に到達するべく維持されることを特徴とする請求項３記載のウィンドファーム。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記オフ状態のときには、正常な周波数状態に対応した風力タービン状態に戻るための方向において前記風力タービンの前記電気出力に対するステップ応答を実現することを特徴とする請求項３記載のウィンドファーム。
【請求項６】
前記コントローラは、過周波数状態において前記可変速風力タービンからの前記電気出力を調節するべく更に構成されており、かつ
前記モニタは、第２閾値との関係において電力系統周波数を監視するように構成されており、第２閾値を上回る電力系統周波数の逸脱は過周波数状態を示し、
前記制御ユニットは、前記過周波数状態を相殺するべく選択された方向において前記風力タービンの前記電気出力のステップ応答を実現するべく構成されており、
これにより、前記過周波数状態において生成される過剰な電気エネルギーを、前記過周波数状態における前記風力タービンの前記電気出力に対する前記実現されるステップ応答の観点において前記回転シャフトによる保存のために運動エネルギーに変換する
ことを特徴とする請求項１記載のウィンドファーム。
【請求項７】
前記過周波数状態における前記実現されるステップ応答は、前記第２閾値を上回る電力系統周波数値の逸脱の変化率、前記第２閾値を上回る電力系統周波数値の逸脱の積、及び前記第２閾値を上回る電力系統周波数値の逸脱の大きさのうちの、１つ以上のものとは無関係に、実行されることを特徴とする請求項６記載のウィンドファーム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記出力が前記不足周波数状態から正常な周波数状態に戻るのに伴って前記風力タービンの前記電気出力に対する前記ステップ応答をスムージングするべく構成されたドループ制御ユニットを、更に有することを特徴とする請求項１記載のウィンドファーム。
【請求項９】
可変速の風力タービンであって、
前記風力タービンに結合され、少なくとも不足周波数状態において前記風力タービンからの電気出力を調節するべく構成されたコントローラを含んでおり、
当該コントローラは、少なくとも第１閾値との関係において電力系統周波数値を監視するべく構成されたモニタを含んでいて、前記第１閾値を下回る電力系統周波数値の逸脱が前記不足周波数状態を示すものであるように設定されており、かつ、前記不足周波数状態を相殺するべく選択された方向において基準電力レベルから最大電力レベルまで前記風力タービンの前記電気出力に対するステップ応答を実現するべく構成された制御ユニットを更に含んでおり、
これにより、前記風力タービンの回転シャフトの運動エネルギーを、前記風力タービンの前記電気出力に対する前記ステップ応答を即時に実現するべく抽出するように、前記ステップ応答が、基準電力レベルから最大電力レベルまでただ１つのステップ制御機能を介して実現されること
を特徴とする風力タービン。
【請求項１０】
前記実現されるステップ応答は、前記電力系統周波数値の逸脱の変化率、前記電力系統周波数値の逸脱の積、及び前記電力系統周波数値の逸脱の大きさのうちの、１つ以上のものとは無関係に、前記制御ユニットによって実行されることを特徴とする請求項９記載の風力タービン。
【請求項１１】
前記制御ユニットは、オンオフ状態を切り換えるオンオフ制御方式を実行するべく構成されており、当該制御ユニットのオン状態は、前記不足周波数状態を相殺するべく前記ステップ応答を実現することを特徴とする請求項９記載の風力タービン。
【請求項１２】
前記オン状態は、正常な周波数状態に対応した予め定義された周波数値に到達するべく維持されることを特徴とする請求項１１記載の風力タービン。
【請求項１３】
前記制御ユニットのオフ状態は、正常な周波数状態に対応した風力タービン状態に戻るための方向において前記風力タービンの前記電気出力に対するステップ応答を実現することを特徴とする請求項１１記載の風力タービン。
【請求項１４】
前記コントローラは、過周波数状態において前記可変速風力タービンからの前記電気出力を調節するべく更に構成されており、前記モニタは、第２閾値との関係において電力系統周波数を監視するように構成されており、第２閾値を上回る電力系統周波数の逸脱は過周波数状態を示し、前記制御ユニットは、前記過周波数状態を相殺するべく選択された方向において前記風力タービンの前記電気出力のステップ応答を実現するべく構成されており、これにより、前記過周波数状態において生成される過剰な電気エネルギーは、前記過周波数状態における前記風力タービンの前記電気出力に対する前記実現されるステップ応答の観点において前記回転シャフトに蓄えるために運動エネルギーに変換されることを特徴とする請求項１１記載の風力タービン。
【請求項１５】
前記過周波数状態における前記実現されるステップ応答は、前記第２閾値を上回る電力系統周波数値の逸脱の変化率、前記第２閾値を上回る電力系統周波数値の逸脱の積、及び前記第２閾値を上回る電力系統周波数値の逸脱の大きさのうちの、１つ以上のものとは無関係に、前記制御ユニットによって実行されることを特徴とする請求項１４記載の風力タービン。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記出力が前記不足周波数状態から正常な周波数状態に戻るのに伴って前記風力タービンの前記電気出力の前記ステップ応答をスムージングするべく構成されたドループ制御ユニットを、更に有することを特徴とする請求項９記載の風力タービン。
【請求項１７】
可変速の風力タービンの制御方法であって、
少なくとも１つの閾値との関係において電力系統周波数値を監視するステップであって、前記少なくとも１つの閾値を下回る前記電力系統周波数値の逸脱が不足周波数状態を示しているステップと、
少なくとも前記不足周波数状態において前記風力タービンからの電気出力を調節するステップであって、前記不足周波数状態を相殺するべく選択された方向において前記風力タービンの前記電気出力に対するステップ応答を生成すべく構成されたステップと、
前記風力タービンの回転シャフトの運動エネルギーが、前記風力タービンの前記電気出力に対する前記ステップ応答を即時に実現するべく抽出されるように、前記ステップ応答が、基準電力レベルから最大電力レベルまでただ１つのステップ制御機能を介して実現される前記ステップ応答を実行するステップと、
を有することを特徴とする風力タービンの制御方法。
【請求項１８】
前記ステップ応答を、前記電力系統周波数値の逸脱の変化率、前記電力系統周波数値の逸脱の積、及び前記電力系統周波数値の逸脱の大きさのうちの、１つ以上のものとは無関係に、実現することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記風力タービンの前記出力の前記調節ステップは、オンオフ状態を切り換えるオンオフ制御方式に基づいて実行され、かつ、前記実現されるステップ応答は、前記制御方式のオン状態において実行されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
正常な周波数状態に対応した予め定義された周波数値に到達するべく前記オン状態を維持することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記オンオフ制御方式のオフ状態では、正常な周波数状態に対応した風力タービン状態に戻るための方向において前記風力タービンの前記電気出力に対するステップ応答を実現することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
過周波数状態において前記可変速風力タービンからの前記電気出力を調節するステップを更に有し、
前記調節ステップは、前記過周波数状態を相殺するべく選択された方向において前記風力タービンの前記電気出力のステップ応答を実現するように構成されており、これにより、前記過周波数状態において生成される過剰な電気エネルギーは、前記過周波数状態における前記風力タービンの前記電気出力に対する前記実現されるステップ応答の観点において前記回転シャフトに蓄えるために運動エネルギーに変換されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
前記過周波数状態における前記ステップ応答は、前記逸脱の変化率、前記逸脱の積分、前記逸脱の積分、及び前記逸脱の大きさのうちの、少なくとも１つのものを評価することなし実現されることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記出力が正常な周波数状態に戻るのに伴って、前記風力タービンの前記電気出力の前記ステップ応答をスムージングするステップを更に有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも不足周波数状態において可変速風力タービンからの電気出力を調節するべく構成されたバングバング型コントローラであって、
少なくとも第１閾値との関係において電力系統周波数値を監視するべく構成されたモニタであって、前記第１閾値を下回る前記電力系統周波数値の逸脱は、前記不足周波数状態を示しているモニタと、
前記不足周波数状態を相殺するべく選択された方向において前記風力タービンの前記電気出力に対するステップ応答を実現するべく構成された制御ユニットであって、前記実現されるステップ応答が、前記電力系統周波数値の逸脱の変化率、前記電力系統周波数値の逸脱の積、及び前記電力系統周波数値の逸脱の大きさのうちの、１つ以上のものとは無関係に、前記制御ユニットによって実行され、これにより、前記風力タービンの回転シャフトの運動エネルギーが、前記風力タービンの前記電気出力に対する前記ステップ応答を即時に実現するべく抽出されるように、前記ステップ応答が、基準電力レベルから最大電力レベルまでただ１つのステップ制御機能を介して実現される前記ステップ応答を実行する、制御ユニットと、
を有することを特徴とするバングバング型コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、風力タービンに関し、且つ、更に詳しくは、可変速風力タービンの周波数調節との関連における改善に有用な風力タービンコントローラ及び／又は制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電は、汚染を伴わず、且つ、従って、環境的にフレンドリーであると考えられている。この形態の発電は、風力、即ち、再生可能なエネルギー源を利用しているという点において、更に望ましいものである。電力システム事業者に共通した懸念として、二重供給型誘導発電機又はフルコンバータインターフェイスを有する発電機などの電子的インターフェイスを使用した風力タービンは、直接接続型の装置のように、異常周波数（例えば、不足周波数）状態を補正するべく反応しないという点が挙げられる。例えば、システム周波数が低下した際には、自動式の直接接続型装置は、シャフトの運動エネルギーの一部を補充用の電力に変換可能である。
【０００３】
直接接続型の発電機装置は、回転速度の変化に抗する電磁トルクを生成することによって周波数及び／又は電圧の調節に寄与し、且つ、このトルクは、慣性とシャフトの回転速度の変化率の積に比例している。この増分的トルク（並びに、増分的電力）は、一般に、システム周波数の変化に対する装置の「慣性応答」と呼ばれている。
【０００４】
電力網に対する電子的インターフェイスを具備した風力タービンは、本質的に、周波数の変化に対する感度が低く、且つ、応答するようにプログラムされていない限り、周波数の変化に対してなんの応答をも生成しない。１つの方法が、「Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒｅｄ  Ｉｎ  Ｔｈｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｉｎｅｒｔｉａ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｒｏｔｏｒ  Ｏｆ  Ａ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅ」という名称の２００３年３月２０日付で出願された特許文献１に記述されており、これは、動的な安定性及び周波数の制御のためにタービンの機械的慣性を使用するシステムについて記述している。このシステムは、固定された周波数の基準と周波数の微分係数（Δｆ／Δｔ）を使用し、システムの補充用のトルク及び電力出力を算出するとされている。制御システムにおける微分係数の項は、一般に、性能に影響を付与可能なノイズの影響を受ける。更には、固定された基準は、過大な補充のためのトルク又は電力の相互作用を伴うことなしに、タービンの制御が供給周波数の正常な変動に追従することが望ましいという問題に結び付く可能性がある。別の方法は、２００５年１１月２９日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｕｔｉｌｉｔｙ  Ａｎｄ  Ｗｉｎｄ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の特許文献２に記述されている。この特許文献２に記述されている方法は、内部基準フレームの厄介な演算と、内部基準フレームのための随伴する回転周波数ωiの判定と、を必要としており、且つ、更には、先程引用した特許文献１によって提案されているように、慣性応答の微分係数信号の使用の結果として生成されるノイズの影響を意図的に低減するべく、補充のための電力信号を内部基準フレーム及び計測周波数の関数として変更することをも必要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００３／０２３２２４Ａ１号パンフレット
【特許文献２】米国特許第７，３４５，３７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、上述の課題を克服すると共に風力タービンの周波数調節との関連における改善に有用な装置及び／又は制御方法を提供するというニーズが存在している。
【０００７】
以下、添付図面を参照し、本発明について説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の態様の利益を享受可能な発電システム（例えば、ウィンドファーム）の例示用の実施例の概略図である。
【図２】風力タービンにおいて発生可能な例示用の異常周波数状態のプロットである。
【図３】図２に示されている異常周波数状態を相殺するべく選択された個別の方向における風力タービンの電気出力の例示用の段階的応答のプロットである。
【図４】その他の既知の実装の動作性能との関係における本発明の態様によるバングバング型コントローラの例示用の動作性能の比較に有用なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の１つ又は複数の実施例に従って、異常周波数状態（例えば、不足周波数状態）における風力発電システムの動作性能の改善に有用な構造的構成及び／又は技法について記述する。以下の詳細な説明においては、これらの実施例を十分に理解することができるように、様々な特定の詳細事項について記述している。しかしながら、当業者であれば、本発明の実施例は、これらの特定の詳細事項を伴うことなしに実施可能であり、本発明は、示されている実施例に限定されるものではなく、且つ、本発明は、様々な代替実施例において実施可能であることを理解するであろう。その他の事例においては、不必要な且つ煩わしい説明を回避するべく、当業者に周知である方法、手順、及びコンポーネントについては、詳細な説明を省略している。
【００１０】
更には、様々な動作を、本発明の実施例を理解するのに有用な方式によって実行される複数の個別のステップとして説明する場合がある。但し、説明の順序は、その提示されている順序でそれらの動作の実行を必要とすることを意味するものと解釈するべきではなく、且つ、それらの動作は、順序依存性を有すると解釈するべきものでもない。更には、「一実施例において」という文言の使用の反復は、同一の実施例を参照している場合もあるが、必ずしも同一の実施例を参照しているというものでもない。最後に、本出願において使用されている「有する」、「含む」、「具備する」、及びこれらに類似した用語は、特記されていない限り、同義であるものと解釈されたい。
【００１１】
図１は、本発明の態様から利益を享受可能なウィンドファーム１０などの発電システムの例示用の実施例の概略図である。この例示用の実施例においては、ウィンドファーム１０は、例示用の相互接続構成において個別の発電機及び関連する電力変換電子回路に結合された３つの風力タービンシステム１２、１４、１６（以下、風力タービンと呼称する）を有する。風力タービンの数は、決して３つの風力タービンに限定されるものではないことを理解されたい。更には、本発明の態様は、図１に示されている特定の例示用の相互接続構成に限定されるものでもなく、これらの風力タービンには、その他の種類の相互接続構成も可能である。
【００１２】
それぞれの風力タービン１２、１４、１６は、個別の回転子２０、２２、２４を有し、これらの回転子は、回転する回転子２０、２２、２４のトルクを個別のギアボックス（ＧＢ）３１、３３、３５に伝達する回転子シャフト２６、２８、３０を有する。ギアボックス（ＧＢ）３１、３３、３５は、特定のギア比により、回転を回転子２０、２２、２４から出力シャフト３７、３８、３９に伝達するべく構成されている。
【００１３】
それぞれの出力シャフト３７、３８、３９は、それぞれ、出力シャフト３７、３８、３９の回転によって供給される機械的動力を電力に変換するＡＣ（交流）発電機（Ｇ）４０、４１、４２の個別の回転子に機械的に結合されている。発電機４０、４１、４２は、可変速発電機であり、即ち、個別の回転子の回転速度は、例えば、風力の状態に応じて、変化可能である。
【００１４】
例示用の代替実施例においては、発電機４０、４１、４２は、二重供給型非同期発電機であってもよく、或いは、フルコンバータに結合された直接駆動型発電機であってもよい。当業者には理解されるように、フルコンバージョン実装においては、発電機の固定子巻線（図示されてはいない）は、コンバータに直接的に供給可能である。二重供給実装においては、発電機の回転子巻線（図示されてはいない）は、コンバーターに結合され、且つ、発電機の固定子巻線（図示されてはいない）は、供給システムに直接的に結合される。
【００１５】
それぞれの風力タービンはノード４３に電気的に接続することにより、発電機４０、４１、４２によって供給される電力信号の可変周波数を固定された電力系統周波数（例えば、北米においては、６０Ｈｚであり、ヨーロッパにおいては、５０Ｈｚである）を充足するべく構成された電力出力に個別に変換する個別のパワーコンバータ電子回路４５、４６、４７を介して、出力を供給してもよい。発電機４０、４１、４２によって供給される電力信号の個々の周波数は、風力タービンの回転子２０、２２、２４の個々の回転周波数（例えば、１分間当たりの回転数ＲＰＭ）に応じて変化する。但し、発電機４０、４１、４２によって供給されるＡＣ電力を（個別の整流回路４８によって）ＤＣ電力にまず整流した後に、このＤＣ電力を（個別の変換回路４９によって）ＡＣ電力に再度変換することにより、個々の発電機の可変周波数を電力系統周波数に変換可能である。
【００１６】
ウィンドファーム１０は、中央集中型のコントローラ５０を更に有することが可能であり、このコントローラは、風力タービン１２、１４、１６のそれぞれのものに通信可能に結合されており、且つ、本発明の態様に従って風力タービンからの個々の出力を制御するべく構成されている。中央集中型コントローラ５０の場所は、ウィンドファーム内であってもよく、或いは、ウィンドファームから離れたところであってもよいことを理解されたい。更には、中央集中型コントローラ５０と風力タービン１２、１４、１６の間の結合接続は、例えば、有線又は無線通信リンクなどの任意の適切な通信リンクによって実現することも可能である。尚、本明細書において使用されているコントローラという用語は、当技術分野においてコントローラと呼称されている集積回路のみに限定されるものではなく、広範に、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、及びコントローラとして機能するべくプログラム可能なその他のタイプの装置を意味していることを理解されたい。
【００１７】
本発明の発明者らは、周波数値が閾値未満に降下したら即座に補充用電力の固定された増分を供給し、且つ、周波数が適切な予め定義された値に回復する時点までその補充用電力を継続的に供給するように可変速風力タービンを制御するべく構成された革新的なコントローラ及び／又は制御方法を提案する。このタイプの制御方式は、従来、「バングバング型（ｂａｎｇ−ｂａｎｇ）」又は「オンオフ型（ｏｎ−ｏｆｆ）」制御と呼ばれており、且つ、周波数を予め定義された値に可能な限り迅速に戻すように不足周波数状態において（実際的な現実世界における風力タービン実装の能力の範囲内において）補充用電力の最大量を供給するべく構成可能である。尚、「不足周波数（又は、過周波数）状態における段階的（ステップ）応答」という文言は、本開示においては、「バングバング型」及び／又は「オンオフ型」制御という従来の用語と相互交換可能に使用されている。この方式は、可変速風力タービンにおいては、電力は、（適用可能な電力曲線に基づいて予め定義されたマージン内において継続的に動作することによって）予備として保持することも可能であり、或いは、風力タービンの回転シャフト内に存在している運動エネルギーから一時的に抽出することも可能であるという点を認識している。抽出された運動エネルギーは、周波数が予め定義された値に戻ったら、返すことができる。バングバングの原理に関する概略的な背景情報を所望する読者は、「Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｈｅｏｒｙ，  Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」（Ｄｏｎａｌｄ  Ｅ．  Ｋｉｒｋ著、（著作権表示）１９７０）、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ  Ｉｎｃ．）という名称のテキストブックの「Ｔｈｅ  Ｆｏｒｍ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｍａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｏｒ  Ａ  ｃｌａｓｓ  ｏｆ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｂｌｅｍｓ」という名称の節（２４５〜２４７頁）を参照されたい。この内容は、本引用により、本明細書に包含される。
【００１８】
以下に詳述するように、コントローラ５０は、異常周波数（不足周波数又は過周波数）状態において風力タービン１２、１４、１６からの個別の電気出力を調節するべく構成可能である。例示用の一実施例においては、コントローラ５０は、少なくとも第１閾値との関係において電力系統周波数値を監視するべく構成されたモニタ５２を含む。例えば、第１閾値を上回る電力系統周波数値の逸脱は、不足周波数状態を通知可能である。コントローラは、不足周波数状態を相殺するべく選択された方向において風力タービンの電気出力に対するステップ応答を実現するべく構成された制御ユニット５４を更に含み、これにより、風力タービンの回転シャフト内に保存されている運動エネルギーが、風力タービンの電気出力に対するステップ応答を実現するべく抽出される。実現されるステップ応答は、有利には、逸脱の変化率、逸脱の積分、及び／又は逸脱の大きさのうちの少なくとも１つのものを評価することなしに、制御ユニット５４によって実行される。
【００１９】
図２は、風力タービン内において発生可能な例示用の異常周波数状態のプロットである。例えば、時間間隔Ｔ１は、例示用の不足周波数の周波数状態に対応している。即ち、周波数（ｆ）の値は、第１閾値（例えば、ｆTH1）を下回っている。図３に示されているように、時間間隔Ｔ１においては、制御ユニット５４は、不足周波数状態を相殺するべく選択された方向において風力タービンの電気出力に対するステップ応答（ＰΔ+）を実現するべく構成可能である。例えば、電気出力は、値ＰΔ+だけ増分され、これにより、風力タービンの回転シャフト内に保存されている運動エネルギーが、風力タービンの電気出力に対するステップ応答を実現するべく抽出される。例示用の一実施例においては、値ＰΔ+は、実際的な現実世界における風力タービン実装の制約の範囲内において風力タービンが提供可能な最大値に対応可能である。
【００２０】
同様に、時間間隔Ｔ２は、例示用の過周波数状態に対応している。即ち、周波数（ｆ）の値は、第２閾値（例えば、ｆTH2）を上回っている。図３に示されているように、時間間隔Ｔ２においては、制御ユニット５４は、過周波数状態を相殺するべく選択された方向において風力タービンの電気出力に対するステップ応答（ＰΔ-）を実現するべく構成可能である。例えば、電気出力は、値ＰΔ-だけ減分され、これにより、過周波数状態において生成される過剰な電気エネルギーが、回転シャフトによって保存されるように運動エネルギーに変換される。
【００２１】
図４は、その他の既知の実装との関係における本発明の態様によるバングバング型（オンオフ型）コントローラの例示用の動作性能の相対評価に有用なグラフである。図４のグラフは、電力システムの相対的に大きな電力生成コンポーネントが調速機制御装置の後続の動作によってトリップする例示用のシナリオにおけるシミュレーションに基づいたものである。プロット６０は、代表的な化石に基づいたシステム（非風力タービン）の例示用の性能を示しており、この場合に、応答は、基本的に、誘導発電機の慣性応答に基づいている。プロット６２は、周波数の変化率（即ち、Δｆ／Δｔ）に基づいたものなどの従来技術による制御方式によって実装された２０％の風力タービンを有するシステムの例示用の性能を示している。プロット６４は、本発明の態様による「バングバング型」制御方式によって実装された２０％の風力タービンを有するシステムの例示用の性能を示している。例えば、従来技術（例えば、Δｆ／Δｔに基づいた制御）と比べると、本発明の態様を実施した「バングバング型」制御は、相対的に小さな周波数降下と、適切な周波数値（この例においては、５９．４Ｈｚとして選択されている）への迅速な回復と、を結果的にもたらす。
【００２２】
動作の際に、「バングバング型」制御（段階的異常周波数応答）は、電力システムの観点において優れた特性を提供すると考えられることを理解されたい。例えば、「バングバング型」制御は、最小限の周波数低減と、適切な周波数値への周波数の最も迅速な復帰と、を結果的にもたらす。更には、「バングバング型」制御は、出力の相対的に単純な段階的変化しか必要としていないため、相対的に複雑ではない制御の実装に有用である。
【００２３】
コントローラ５０は、任意選択により、出力が不足周波数状態から正常状態に戻るのに伴って、風力タービンの電気出力の応答を（例えば、図４の領域６６にわたって）スムージングするべく構成された（破線によって示されたブロックによって表されている）ドループ制御ユニット５６を包含可能である。ドループ制御ユニット５６は、さもなければ相対的に唐突な電力出力の変化の際に発生可能な潜在的な発振を回避するべく、正常状態への電力レベルの相対的に漸進的な遷移が望ましいアプリケーションにおいて好適であろう。
【００２４】
動作の際には、本発明の態様は、風力タービンの周波数調節との関連における改善に有用な装置及び／又は制御方法を提供する。本発明の態様は、周波数要件に応じた最大補充用電力の変化に適応した２位置（「バングバング型」）離散制御によって充足可能である。
【００２５】
又、理解されるように、上述の技法は、コンピュータ又はプロセッサによって実装されるプロセス及びこれらのプロセスを実施する装置の形態をとることも可能である。又、本発明の態様は、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードドライブ、又は任意のその他のコンピュータ可読保存媒体などの実体のある媒体において実施された命令を含むコンピュータプログラムコードの形態において実施することも可能であり、このコンピュータプログラムコードがコンピュータ又はプロセッサ内に読み込まれて実行された際に、コンピュータは、本発明を実施する装置となる。上述の技法は、例えば、保存媒体内に保存されるか、コンピュータ又はプロセッサ内に読み込まれると共に／又はこれらによって実行されるか、或いは、電気配線又はケーブル布線上において、光ファイバを通じて、又は電磁放射を介して、などのなんらかの送信媒体上において送信されるコンピュータプログラムコード又は信号の形態において更に実施することも可能であり、このコンピュータプログラムがコンピュータ内に読み込まれて実行された際に、コンピュータは、本発明を実施する装置となる。汎用マイクロプロセッサ上において実行された際に、コンピュータプログラムコードの各セグメントは、特定の論理回路を生成するべくマイクロプロセッサを構成する。
【００２６】
以上、本発明の様々な実施例について図示及び説明したが、これらの実施例は、例示を目的として提供されたものに過ぎないことが明らかであろう。本発明を逸脱することなしに、多数の変形、変更、及び置換を実施可能である。従って、本発明は、添付の請求項の精神及び範囲によってのみ限定されるものと解釈されたい。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ウィンドファーム
１２、１４、１６  風力タービンシステム
２６、２８、３０  回転子シャフト
５０  中央集中型コントローラ
５２  モニタ
５４  制御ユニット
【図１】
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【図２−３】
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【図４】
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