(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法であって,
前記発電機駆動装置は、負荷周波数と負荷位相と負荷電圧とを有する交流電力ネットワークに電力を供給するための電気出力を有する発電機に連結された油圧モータを備え、
前記油圧モータは、加圧作動油の供給源に接続された油圧入力と、離散的な部分の受け取られる作動油を受け取って減圧するために容積を変化させる一つ以上の作動室と、を有し、
各作動室によって受け取る加圧作動油の体積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であり、
前記発電機駆動装置は、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る前記加圧作動油の体積を選択することで前記発電機を駆動するコントローラを備え、
前記発電機は、最初は前記電力ネットワークから電気的に遮断されており、
前記方法は、前記コントローラによって実行されるステップ、すなわち、
前記負荷周波数を表す負荷信号を受信し、
前記発電機の前記電気出力の周波数を前記負荷周波数と許容範囲内で整合させるように、作動室容積のサイクル毎に前記作動室によって受け取って減圧される加圧油の体積を制御し、
続いて、前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークに電気的に接続することで前記電力ネットワークに電力を供給するステップ、
を備え、
前記油圧モータは、前記油圧モータ又は前記発電機のシャフト回転数と前記負荷周波数との偏差が許容範囲に収まるように、前記偏差と前記加圧油の圧力とに基づき決定された押しのけ容積に制御されることを特徴とする発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項２】
前記コントローラは、前記加圧油の供給源から受け取った加圧油の瞬時圧力を示す圧力信号を受信し、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る加圧作動油の体積を選択する際に前記圧力信号を考慮する、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項３】
前記油圧モータは、前記偏差と前記加圧油の圧力に加えて、前記負荷位相と前記発電機の前記電気出力の位相との位相差に基づき決定された押しのけ容積に制御される請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項４】
前記方法は、前記電力ネットワークに電力を供給するべく前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークに電気的に接続する前に、最初に前記発電機の前記電気出力の周波数を前記負荷周波数と整合させて前記偏差を前記許容範囲内に収め、その後前記発電機の前記電気出力の位相も前記負荷位相と整合させるように、作動室容積のサイクル毎に前記作動室によって受け取って減圧される加圧油の体積を制御することを含む、請求項３に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項５】
前記発電機の前記電気出力は、接触器を介して前記電力ネットワークに電気的に接続され、
前記接触器は、最初は前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークから遮断するために開いており、
前記電力ネットワークに電力を供給するべく前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークに電気的に接続するステップは、前記接触器を閉じることを含む、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項６】
前記油圧モータは回転シャフトを備え、
作動室容積のサイクルは前記回転シャフトの角度と連動しており、
前記方法は、前記回転シャフトの回転速度を増加させるように、前記作動室によって受け取って減圧される加圧油の体積を制御することによって、前記発電機の前記電気出力の周波数を前記負荷周波数と一致させることを含む、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項７】
前記方法は、開始信号入力を介した開始信号の受信に応答して開始される、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項８】
前記負荷周波数又は前記負荷電圧に応答して前記発電機における１つ以上のフィールドコイルの両端の電位差を制御することを更に含む、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項９】
加圧作動油の前記供給源は、作動油貯蔵部、油圧ポンプ、油圧ラムのうち１つ以上である、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項１０】
前記方法は、
回転速度を、前記発電機の前記電気出力の周波数を前記負荷周波数と整合させるために要求される速度に収束するように、前記発電機の前記電気出力の周波数が前記許容範囲内で前記負荷周波数と整合したことが判明するまで、前記発電機の前記電気出力の周波数を整合させるために要求される前記速度を超えることなく増加させ、
その後、前記発電機の電気出力の位相を前記電力ネットワークと整合させるように前記回転速度を増加又は減少させることを含む、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項１１】
前記発電機駆動装置は、再生可能エネルギー型発電装置における油圧トランスミッションの一部であり、
前記発電装置は、再生可能エネルギー源からのエネルギーによって作動する作動エレメントを有し、
前記油圧トランスミッションは、前記作動エレメントに連結された回転シャフトを有し、前記作動エレメント及び回転シャフトを介して受けた再生可能エネルギーを作動油の加圧に利用して、前記加圧作動油を前記油圧ポンプの出力から前記油圧モータの入力まで延設された加圧油ラインに出力する、請求項１に記載の発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法。
【請求項１２】
再生可能エネルギー型発電装置の起動方法であって、前記発電装置は油圧トランスミッションと１つ以上のブレードを有するロータとを備え、
前記油圧トランスミッションは、
前記ロータに連結された回転シャフトを有し、前記ロータと回転シャフトとを介して受けた再生可能エネルギーを作動油の加圧に利用して、加圧作動油を加圧油ラインに出力する油圧ポンプと、
発電機駆動装置と、を備え、 
前記発電機駆動装置は、負荷周波数と負荷位相と負荷電圧とを有する交流電力ネットワークに電力を供給するための電気出力を有する発電機に連結された油圧モータを備え、
前記油圧モータは、前記加圧油ラインに接続された油圧入力と、離散的な部分の受け取られる作動油を受け取って減圧するために容積を変化させる一つ以上の作動室と、を有し、
各作動室によって受け取る加圧作動油の体積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であり、
前記発電機駆動装置は、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る加圧作動油の体積を選択することで前記発電機を駆動するコントローラを備え、
前記発電機は、最初は前記電力ネットワークから電気的に遮断されており、
前記発電装置を起動する方法は、前記油圧ポンプによって前記ロータからのエネルギーを受けて前記加圧油ラインの圧力を増加させ、その後請求項１に記載の方法によって前記発電機を前記電力ネットワークと同期させるステップを含む、再生可能エネルギー型発電装置の起動方法。
【請求項１３】
前記発電装置は、油圧トランスミッションと１つ以上のブレードとを備え、
前記コントローラは、前記加圧油の供給源から受け取った加圧油の瞬時圧力を示す圧力信号を受信し、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る加圧作動油の体積を選択する際に前記圧力信号を考慮する、請求項１２に記載の再生可能エネルギー型発電装置の起動方法。
【請求項１４】
前記起動処理の期間において、高圧ラインの圧力をある圧力範囲に維持するために前記油圧ポンプの流量を制御することを含む、請求項１２に記載の再生可能エネルギー型発電装置の起動方法。
【請求項１５】
前記油圧ポンプの流量は、前記高圧ラインの圧力を少なくとも閾値圧力まで増加させるよう制御され、その後、前記ロータのブレードを作動させるトルクを低減するために前記ブレードのピッチが変更される、請求項１４に記載の再生可能エネルギー型発電装置の起動方法。
【請求項１６】
前記高圧ラインの圧力が閾値を超えた後に限って、前記油圧モータが該モータの回転シャフトの回転速度を増加させ始めることによって前記発電機の電気出力の周波数を増加させる、請求項１２に記載の再生可能エネルギー型発電装置の起動方法。
【請求項１７】
負荷周波数と負荷位相と負荷電圧とを有する交流電力ネットワークに電力を供給するための電気出力を有する発電機に連結された油圧モータを備える発電機駆動装置であって、
前記油圧モータは、加圧作動油の供給源に接続された油圧入力と、離散的な部分の受け取られる作動油を受け取って減圧するために容積を変化させる一つ以上の作動室と、を有し、
各作動室によって受け取る加圧作動油の体積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であり、
前記発電機駆動装置は、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る加圧作動油の体積を選択することで前記発電機を駆動するコントローラを備え、
前記発電機駆動装置のコントローラは、前記発電機駆動装置に前記発電機の前記電気出力と前記電力ネットワークとを同期させ、前記発電機の前記電気出力を請求項１に記載の方法によって前記電力ネットワークに電気的に接続するように構成される（例えばプログラムされる）、発電機駆動装置。
【請求項１８】
コンピュータ上で実行されたときに該コンピュータを請求項１７に記載の発電機駆動装置の前記コントローラとして機能させるプログラムコードを記憶したコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
油圧トランスミッションと１つ以上のブレードを有するロータとを備える再生可能エネルギー型発電装置であって、
前記油圧トランスミッションは、
前記ロータに連結された回転可能なシャフトを有し、前記ロータと前記回転可能なシャフトとを介して受けた再生可能エネルギーを作動油の加圧に利用して、加圧作動油を加圧油ラインに出力する油圧ポンプと、
発電機駆動装置と、を備え、
前記発電機駆動装置は、負荷周波数と負荷位相と負荷電圧とを有する交流電力ネットワークに電力を供給するための電気出力を有する発電機に連結された油圧モータを備え、
前記油圧モータは、前記加圧油ラインに接続された油圧入力と、離散的な部分の受け取られる作動油を受け取って減圧するために容積を変化させる一つ以上の作動室と、を有し、
各作動室によって受け取る加圧作動油の体積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であり、
前記発電機駆動装置は、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る加圧作動油の体積を選択することで前記発電機を駆動するコントローラを備え、
前記発電装置は、請求項１２に記載の方法で起動されるようプログラムされている、再生可能エネルギー型発電装置。
【請求項２０】
前記発電装置は風力発電装置である、請求項１９に記載の再生可能エネルギー型発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力ネットワークに電力を供給するために発電機に連結された可変容量型の油圧モータを用いる発電機駆動装置に関する。本発明は、油圧トランスミッションを備えた風力発電装置や、再生可能エネルギー源から発電するための他方式のエネルギー発生装置を含む様々な用途において有用である。
【背景技術】
【０００２】
電力ネットワークに電力を提供するために、発電機が交流電力ネットワークに接続される前に、発電機からの電気出力が電力ネットワークと同じ周波数および位相を有するように発電機を同期させる必要がある。
【０００３】
同期手順の開始時において、発電機は、例えば、最初は開回路位置にある接触器を用いて電力ネットワークから遮断されている。発電機の周波数および位相が徐々に電力ネットワークと同期させられて、接触器が閉じられる。接触器は、例えば、発電機出力と電力ネットワークの周波数および位相が所定の許容範囲内で一致すると判定された場合に閉鎖する自動装置であってもよい。このプロセスは、相対的な周波数と位相差を解析するシンクロスコープのような装置を用いて監視することができる。
【０００４】
位相および周波数の差を判定して、位相および周波数が一致するように、発電機シャフトの回転速度が増加されるべきか減少されるべきかを適切に示す信号を発信する自動シンクロナイザーを用いて発電機を同期させることが知られている。しかしながら、このプロセスは概して遅く、しばしば何分も要する。
【０００５】
また、電力ネットワークの周波数よりも大きい周波数で発電機を稼働し、発電機の周波数と一致するまで発電機の回転数を落として周波数を徐々に下げることにより、発電機を同期させることも知られている。この場合も、この手順は、有効であるものの、特に電力需要の変化に迅速に対応することが望ましい再生可能エネルギー型の発電装置（例えば、風力発電装置）のような大型の機械で使用するための発電機の場合には、遅い場合がある。
【０００６】
従って、本発明は、発電機を交流電力ネットワークと迅速に同期させることが可能な発電機駆動装置を提供するという技術的課題を扱うこととする。
【０００７】
本発明の幾つかの実施形態は、それ自体油圧トランスミッション（特に、再生可能エネルギー型発電装置（例えば、風力発電装置）の一部であって、再生可能エネルギー源（例えば、風）によって駆動される油圧ポンプと該油圧ポンプから油圧モータに加圧油を供給する加圧油ラインとを含む油圧トランスミッション）の一部である油圧モータを用いた発電機駆動装置を同期させる方法に関する。そのような機器を起動させることは困難な場合がある。例えば、油圧モータを、延いては発電機を駆動するために、加圧油ライン内にある一定の圧力を発生させる必要がある。この場合、再生可能エネルギー源によって（例えば風力発電装置のブレードを介して）駆動されるポンプの作動を必要とする。しかしながら、油圧モータが作動し始めるとき、油圧モータに加圧油が押しのけられることによって、加圧油ラインの圧力は急速に落ちる場合がある。これによって、油圧モータの出力トルクを制御することが困難となり、失速（加圧油ラインの圧力が低くなりすぎた場合）、加圧油ラインの過度の圧力によって機器が損傷するリスク、機器が正確に機能することを困難にするフィードバックループの可能性、が生じ得る。
【０００８】
従って、本発明の幾つかの実施形態は、油圧トランスミッションを採用する発電装置（風力発電装置を含むがこれに限定されない）の起動における問題を扱う。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、
発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法であって,
前記発電機駆動装置は、負荷周波数と負荷位相と負荷電圧とを有する交流電力ネットワークに電力を供給するための電気出力を有する発電機に連結された油圧モータを備え、
前記油圧モータは、加圧作動油の供給源に接続された油圧入力と、離散的な部分の受け取られる作動油を受け取って減圧するために容積を変化させる一つ以上の作動室と、を有し、
各作動室によって受け取る加圧作動油の体積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であり、
前記発電機駆動装置は、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る前記加圧作動油の体積を選択することで前記発電機を駆動するコントローラを備え、
前記発電機は、最初は前記電力ネットワークから電気的に遮断されており、
前記方法は、前記コントローラによって実行されるステップ、すなわち、
前記負荷周波数を表す負荷信号を受信し、
前記発電機の前記電気出力の周波数を前記負荷周波数と許容範囲内で整合させるように、作動室容積のサイクル毎に前記作動室によって受け取って減圧される加圧油の体積を制御し、
続いて、前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークに電気的に接続することで前記電力ネットワークに電力を供給するステップ、
を備える、発電機駆動装置を交流電力ネットワークと同期させる方法が提供される。
【００１０】
各作動室によって受け取る加圧作動油の体積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であるため、油圧モータの流量と、それに伴い発電機に付加するトルクとを非常に速く変化させることが可能である。これにより、発電機の電気出力の周波数を電力ネットワークの周波数に速やかに整合させることが可能になる。
【００１１】
典型的には、油圧モータは回転（可能な）シャフトを備えており、作動室容積のサイクルは、回転シャフトの角度に連動している。典型的には、発電機は、ロータとステータとロータを駆動する発電機駆動シャフトとを有する。油圧モータの回転シャフトは、発電機駆動シャフトに連結されている。油圧モータシャフトと発電機シャフトが異なる（ただし連動した）回転数で回転するように、油圧モータシャフトは原則的には発電機シャフトとギアを介して連結されうる。しかし、油圧モータシャフトと発電機シャフトとは一体的に回転するようにギア比１で連結されていることが望ましい。
【００１２】
幾つかの実施形態では、発電機の電気出力の周波数を負荷周波数と整合させることは、作動室容積のサイクルの周波数を負荷周波数と同期させることを包含する。しかしながら、油圧モータの回転シャフトと発電機シャフトがギア比１で連結されている場合であっても、それらの回転数（周波数）が異なる状況もありうる。例えば、油圧モータがマルチローブリングカムを有する場合であり、この場合は油圧モータの回転シャフトの各回転において作動室容積の複数のサイクルが存在することを意味する。あるいは、発電機が2極発電機（該発電機は発電機シャフトの１回転当たり1つの電圧サイクルを有する）ではなく、代わりにより多数、例えば４、６又は８つの磁極を有する場合（この場合、それぞれ、発電機の回転シャフトの１回転当たり２、３又は４つの電圧サイクルが存在する）である。それゆえ、発電機からの電気出力の周波数に対する作動室容積のサイクルの周波数の比は、典型的には固定比である。
【００１３】
典型的には、油圧モータは、減圧された流体が通って押しのけられる流体排出口と、作動室と油圧入力と流体排出口との間の作動油の流量を調節する電子制御式のバルブと、を備え、コントローラは、作動室容積のサイクル毎に電子制御式弁を制御することにより、作動室容積のサイクル毎に作動室によって受け取る加圧作動油の正味の体積を選択する。電子制御式バルブは、通常、作動室容積のサイクルに対して位相関係をもって作動される。油圧モータは、典型的には、回転シャフトの角度位置を判定することで作動室容積のサイクルの位相を判定するシャフト位置センサを備える。このような機械は、欧州特許出願公開第０４９４２３６号及び欧州特許出願公開第１５３７３３３号から知られている。コントローラは分散されてもよい。例えば、所望の押しのけ容積を算出する１つ以上のモジュールと、その所望の押しのけ容積を得るためにバルブの作動を制御する１つ以上のモジュールと、を備えていてもよい。
【００１４】
電力ネットワークは、全国規模の電力ネットワークであってもよい。電力ネットワークは、ローカルの電力ネットワークであってもよい。電力ネットワークは、１つの建物に電力を供給してもよい。
【００１５】
コントローラは、典型的には、各作動室によって受け取る加圧油の体積を少なくとも2つの取り得る値から選択することができる。取り得る値は、典型的には、加圧作動油の正味押しのけ容積を受け取らないこと（アイドルサイクル）と、離散的な部分（a discrete portion）の加圧作動油を受け取ること（アクティブサイクル）とを含む。アイドルおよびアクティブサイクルは所望の正味押しのけ容積を満たすように散在していてもよい。幾つかの実施形態では、例えば、作動室容積のサイクルに対する電子制御式弁の作動位相を制御することにより、加圧作動油の離散的な部分（discrete portions）の体積はある体積範囲から選択することができる。
【００１６】
コントローラは、典型的には、加圧油の供給源から受け取る加圧油の瞬時圧力を示す圧力信号を受信し、作動室容積のサイクル毎に各作動室で受け取る加圧作動油の体積を選択する際にその圧力信号を考慮に入れる。
【００１７】
これは重要である。なぜなら、油圧モータによって発電機シャフトに付加するトルクが、受け取った加圧油の圧力の関数（典型的には圧力に比例）であるからであり、油圧モータによる作動油の流量が増加する際に、加圧油の供給源から受け取る加圧油の圧力が低下する場合があるからである。これは、油圧モータが油圧トランスミッションの一部であって加圧油の供給源が油圧ポンプと油圧ポンプの出力から油圧モータの入力まで延設された加圧油ラインとである場合に、特に急速となり得る。加圧油ラインがアキュムレータ又は他の可変容量式の加圧油貯蔵部と連通している場合であっても、加圧油ラインから作動油を取り去る動作は加圧油ラインの圧力を減少させることになる。
【００１８】
同期プロセスの全体にわたって瞬時圧力を考慮することにより、油圧モータの回転シャフトの回転速度をより注意深く制御することができ、同期手順は、そのようにしない場合と比較して迅速化することができる。
【００１９】
前記方法は、
前記負荷位相を表す位相信号を受信することと、
前記電力ネットワークに電力を供給するべく前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークに電気的に接続する前に、前記発電機の前記電気出力の位相を前記負荷位相と許容範囲内で整合させるように作動室容積のサイクルの位相を調整するために、作動室容積のサイクル毎に前記作動室によって受けて減圧される加圧油の体積を制御することと、
を含んでいてもよい。
【００２０】
この場合も、各作動室によって受け取る加圧作動油の体積、そして油圧モータの押しのけ容積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であるため、それゆえ発電機に付加するトルクを急速に変化させることができ、発電機の電気出力の位相を速やかに負荷位相に整合させることができる。
【００２１】
負荷信号と位相信号は、交流電気信号の周波数成分及び位相成分として受信されてもよい。前記方法は、負荷信号を提供するために、受信した交流電気信号の周波数を測定することと、位相信号を得るために、受信した交流電気信号の位相を（例えば、発電基準信号のような基準信号の位相、発電機の電気出力、又は油圧モータの回転シャフトの位相を表す信号と比較することによって）解析することとを含んでいてもよい。負荷位相を表す位相信号は、電力ネットワークの位相と発電機の電気出力の位相との差を表す信号であってもよい。
【００２２】
前記方法は、前記電力ネットワークに電力を供給するべく前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークに電気的に接続する前に、最初に前記発電機の前記電気出力の周波数を前記負荷周波数と整合させ、その後前記発電機の前記電気出力の位相も前記負荷位相と整合させるように、作動室容積のサイクル毎に前記作動室によって受け取って減圧される加圧油の体積を制御することを含んでいてもよい。
【００２３】
前記発電機の前記電気出力は、接触器を介して前記電力ネットワークに電気的に接続され、前記接触器は、最初は前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークから遮断するために開いており、前記電力ネットワークに電力を供給するべく前記発電機の前記電気出力を前記電力ネットワークに電気的に接続するステップは、前記接触器を閉じることを含んでいてもよい。
【００２４】
典型的には、接触器は、周波数と発電機の電気出力の位相の両方が電力ネットワークと許容範囲内で整合すると閉じられる。自動接触器コントローラは、発電機の出力及び電力ネットワークの両方の周波数及び位相を測定するよう設けられ、発電機の電気出力及び電力ネットワークの周波数及び位相が許容範囲内に入れば接触器を閉じてもよい。上記許容範囲は一般的に小さく、例えば、周波数の許容範囲は典型的には１％以下であり、位相の許容範囲は典型的には１５度以下である。
【００２５】
典型的には、油圧モータは回転シャフトを備え、作動室容積のサイクルは回転シャフトの角度と連動しており、前記方法は、回転シャフトの回転速度を増加させるように（また、例えば位相の整合動作中や同期後の通常動作中において要求される回転速度を減少させるように）、作動室によって受け取って減圧される加圧油の体積を制御することによって、発電機の電気出力の周波数を負荷周波数と整合させることを含む。
【００２６】
典型的には、前記方法は、
回転速度を、前記発電機の前記電気出力の周波数を前記負荷周波数と整合させるために要求される速度に収束するように、前記発電機の前記電気出力の周波数が前記許容範囲内で前記負荷周波数と整合したことが判明するまで、前記発電機の前記電気出力の周波数を整合させるために要求される前記速度を超えることなく増加させ、
その後、前記発電機の電気出力の位相を前記電力ネットワークと整合させるように前記回転速度を増加又は減少させることを含む。発電機の既知の同期方法と対比することができる。その既知の同期方法においては、発電機ロータの回転速度が発電機の電気出力の周波数を負荷周波数に一致させるための要求速度以上の速度に増加し、その後、要求速度へ収束するように徐々に減少する。
しかしながら、要求速度をオーバーシュートすることなく要求速度に収束するように回転速度を増加させることにより、同期プロセスを実質的に速くすることができる。回転シャフトの回転速度は、発電機の電気出力の位相を電力ネットワークに一致させるために、その後わずかに増減させられる。
【００２７】
典型的には、発電機は、同期プロセス全体を通して連続的に油圧モータによって駆動される。典型的には油圧モータの回転シャフトと発電機のシャフトは、同期プロセス全体を通して互いに固定された関係で回転する。これにより、既知の方法、すなわち、発電機の電気出力の周波数が負荷周波数を超えるように発電機シャフトが速度を速められ、発電機シャフトが切り離されることにより、発電機の電気出力の周波数を電力ネットワークの周波数に一致するまで徐々に減少させる方法よりも速やかな同期が可能となる。
【００２８】
前記方法は、開始信号入力を介した開始信号の受信に対して応答性良く起動される。
【００２９】
油圧モータは、開始信号を受信する前に、作動油の少量の正味押しのけ容積を伴って動作させてもよいし、作動油の正味押しのけ容積を伴わずに動作させてもよい。
【００３０】
前記方法は、発電機における１つ以上のフィールドコイルの両端の電位差を負荷周波数又は負荷電圧に応答して制御することを更に含んでもよい。典型的には、発電機の電気出力の電圧は、負荷電圧に整合する。これは、ステータコイルの電圧に影響するロータコイルの電圧を制御することにより実現できる。ステータコイルの電圧は、典型的には負荷電圧である。
【００３１】
典型的には、加圧作動油の供給源は、作動油貯蔵部、油圧ポンプ、油圧ラムのうち１つ以上に接続された加圧油ラインである。
【００３２】
前記発電機駆動装置は、再生可能エネルギー型発電装置における油圧トランスミッションの一部であり、前記発電装置は、再生可能エネルギー源からのエネルギーによって作動する作動エレメントを有し、前記油圧トランスミッションは、前記作動エレメントに連結された回転シャフトを有し、前記作動エレメント及び回転シャフトを介して受けた再生可能エネルギーを作動油の加圧に利用して、前記加圧作動油を前記油圧ポンプの出力から前記油圧モータの入力まで延設された加圧油ラインに出力する。これにより、油圧ポンプと加圧作動油ラインが加圧作動油の供給源として機能する。発電機の電気出力は負荷周波数と負荷位相と負荷電圧を含む交流電力ネットワークに接続されてもよい。
【００３３】
本発明の第２の態様は、上記発電装置を起動する方法である。上記発電装置を起動する方法は、油圧ポンプによりロータからエネルギーを受けて加圧油ラインの油圧を増加させ、その後発電機を電力ネットワークに同期させるステップを含む。
【００３４】
コントローラは、典型的には、加圧油の供給源から受け取った加圧油の瞬時圧力を示す圧力信号を受信し、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る加圧作動油の体積を選択する際に圧力信号を考慮する。
上述のように、これは、油圧トランスミッションを含む発電装置の起動のような状況において特に有用である。油圧モータが運転開始時に加圧油ラインから加圧油を取り去ると、それによって圧力が減少し、これは、モータが加圧作動油を一定の流量で受け取る場合にモータによって生成されるトルクが減少することを意味するからである。したがって、加圧油ラインの圧力変化に関わらず、モータは発電機を交流電力ネットワークと速やかに同期させることができる。
【００３５】
典型的には、上記発電装置の起動方法は、再生可能エネルギー源（例えば風や流水）からの受け取る動力を増大させるためにブレードのピッチを変更することを含む。典型的には、ブレードのピッチは、ロータ回転の安定した速度を維持するために例えばピッチコントローラによって調節される。典型的には、ロータ回転の速度は、同期の期間は実質的に一定に維持される。
【００３６】
起動手順の期間において高圧ラインの圧力をある圧力範囲に維持するために油圧ポンプの流量が制御される。典型的には、油圧ポンプの流量は高圧ラインの圧力を少なくとも閾値圧力に増加するよう制御され、その後ロータのブレードを作動させるトルクを低減するためにブレードのピッチが変更される。典型的には、高圧ラインの圧力が閾値を超えた後に限って、油圧モータが該モータの回転シャフトの回転速度を増加させ始めることによって発電機の電気出力の周波数を増加させる。
【００３７】
したがって、発電機駆動装置が発電機の出力の周波数（及び典型的には位相）を電力系統と同期する間、油圧ポンプの流量が調節され（例えば加圧油ラインの圧力を閾値以上に増加させ及び／又は加圧油ラインの圧力をある圧力範囲に維持し）、ブレードのピッチが調節される（例えば、油圧モータにエネルギーを供給し及び／又は高圧ラインの過度の圧力を回避するためにブレードのトルクを調節する）。
【００３８】
本発明は、コンピュータ上で実行されたときにコンピュータを本発明の第１の態様の発電機駆動装置のコントローラとして機能させるプログラムコードを記憶したコンピュータ可読媒体（光又は磁気ディスク、RAM、ROM、EPROM、EEPROM又は固体メモリのようなもの）についての第２の態様に及ぶ。
【００３９】
本発明の第３の態様において、負荷周波数と負荷位相と負荷電圧とを有する交流電力ネットワークに電力を供給するための電気出力を有する発電機に連結された油圧モータを備える発電機駆動装置が提供され、ここで油圧モータは、加圧作動油の供給源に接続された油圧入力と、離散的な部分の受け取られる作動油を受け取って減圧するために容積を変化させる一つ以上の作動室と、を有し、各作動室によって受け取る加圧作動油の体積は、作動室容積のサイクル毎に選択可能であり、前記発電機動装置は、作動室容積のサイクル毎に各作動室によって受け取る加圧作動油の体積を選択することで前記発電機を駆動するコントローラを備え、前記発電機駆動装置のコントローラは、前記発電機駆動装置に前記発電機の電気出力と前記電力ネットワークとを同期させ、前記発電機の電気出力を本発明の第１の態様の方法によって前記電力ネットワークに電気的に接続するように構成される。
【００４０】
本発明の第４の態様において、本発明の第３の態様に係る発電機駆動装置を含む再生可能エネルギー型の発電装置が提供される。
【００４１】
本発明の第１の態様に関連して上述した特徴は、本発明の第２、第３及び第４の態様についても任意に採用可能な特徴である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
本発明の例示的実施形態について以下の図面を参照して説明する。
【図１】本発明を実施する、電力ネットワークに接続された風力発電装置を示す図である。
【図２】図１の風力発電装置に使用するための油圧モータを示す図である。
【図３】本発明に係る同期手順のステップを示すフローチャートである。
【図４】図３の同期手順における油圧モータの作動室サイクルの周波数、モータ及び発電機のトルク、位相誤差、の変化を示す図である。
【図５】本発明に係る発電機駆動装置の制御装置の制御ロジックの概略図である。
【図６】風力発電装置の起動時における、風力タービンモータの回転速度、加圧油ラインの圧力、油圧モータにおける作動油の流量、の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、電力ネットワーク(101)に電力を提供するために風力発電装置(WTG、100)に使用される本発明の例示的な実施形態を示している。WTGは、タワー(105)に回転可能に取り付けられたナセル(103)を備え、３本のブレード(109)を支持し全体でローター(110)と称されるハブ(107)を搭載する。ナセルの外部に取り付けられた風速計(111)は、測定風速信号(113)をコントローラ(112)に提供する。ナセルにおけるロータ速度センサ(115)はロータ速度信号(117，回転シャフトの現在の回転速度を表す）をコントローラに提供する。例示的なシステムでは、風に対する各ブレードの迎え角は、ピッチ駆動信号とピッチ感知信号(121)とをコントローラと交換するピッチアクチュエータ(119)により変化させることができる。
【００４４】
ハブは、ロータの回転方向(127)に回転するロータシャフト(125)を介して、ポンプ(129)に直接接続されている。ポンプは、典型的には、可変容量型の油圧ポンプである。周期的に容積が変化する複数の作動室と、各作動室を実質的なポンピングが行われないアイドルサイクルとするか、離散的な部分の作動油が加圧されて加圧油ライン(133)に導入されるアクティブサイクルとするかを、作動室容積のサイクル毎に決定するために能動的に制御される電子弁と、を備える。したがって、加圧油ラインの圧力を好ましい範囲に維持するような他の制約を管理しながら、風からのエネルギーの受け取りを最適化するために、ポンプの押しのけ容積を連続的に変化させることができる。
【００４５】
加圧作動油の供給源として機能する加圧油ラインもまた、油圧モータ(131)に流体的に接続されている。低圧マニホールド(135)は、減圧した作動油を油圧モータからポンプへ戻す。したがって、ポンプ、油圧モータ、低圧マニホールド、加圧油ラインおよび関連する構成要素全体によって、油圧トランスミッション(136)を形成する。
【００４６】
油圧モータは、油圧モータの回転シャフト(208)に連結された発電機シャフト(159)を介して、同期発電機(157)（発電機）に接続されている。この例では、油圧モータの回転シャフトと発電機シャフトは、代替的なギア比は可能であるが1:1のギア比で連結されている。発電機(157)、油圧モータ(131)、発電機シャフト(159)及びと回転シャフト(208)は、コントローラ(112)と共に発電機駆動装置として機能する。
【００４７】
発電機は、接触器(161)を介して電力ネットワークに接続されており、接触器は、発電機及び接触器用コントローラ(163)から接触器制御信号(162)を受信し、発電機を電力ネットワークに接続するか電力ネットワークから遮断するかを選択的に操作可能である。コンタクタが発電機を電力ネットワークに接続すると、発電機は、発電効率を低下させる周波数変換回路を介在することなく電力ネットワークに接続される。
【００４８】
油圧ポンプおよびモータは、油圧ポンプと油圧モータの制御信号（例えば、電磁弁制御信号）を生成することによって油圧ポンプと油圧モータの押しのけ容積を調節するコントローラ(112)によって制御される。コントローラの機能の一部又は全部を電子回路として実現することは可能であるが、コントローラは、典型的には、記憶されたプログラムを実行するマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラである。コントローラは、複数のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラによって全体的な機能のサブセットを個別に実行する分散型の形態をとることができる。
【００４９】
チャージポンプ(137)は、低圧アキュムレータ(141)に接続された低圧マニホールド内にリザーバ(139)から流体を引き込む。低圧リリーフバルブ(143)は、作動油の温度に影響を与えるように作動可能な熱交換器(144)を介して低圧マニホールドからリザーバに流体を返す。熱交換器は、熱交換器制御ライン(146)を介してコントローラによって制御可能である。スムージングアキュムレータ(145)は、ポンプと油圧モータとの間の加圧油ラインに接続されている。第１高圧アキュムレータ(147)と第２高圧アキュムレータ(149)は、それぞれ第１仕切弁(148)と第２仕切弁(150)を介して加圧油ラインに接続されている。第１及び第２高圧アキュムレータは異なるプリチャージ圧を有していてもよい。第１及び第２仕切弁の状態は、それぞれ第１(151)及び第２(152)仕切弁信号を介してコントローラにより設定される。
【００５０】
加圧油ライン内の油圧は、圧力センサ(153)を用いて測定され、圧力センサは、油圧モータによって受ける作動油の圧力を決定可能とする加圧油ライン圧力信号(154)をコントローラに提供する。油圧モータによって発電機シャフトに付与されるトルクと、油圧モータによってロータブレードに付与されるトルクとは、何れも加圧油ラインの圧力に比例し、加圧油ラインの圧力は、ポンプ及びモータによる作動油の流量を決定する際にコントローラによって考慮される。高圧リリーフバルブ(155)は、加圧油ラインの過度の圧力を防止するために高圧および低圧マニホールドを接続する。
【００５１】
風力発電装置の通常運転中において、発電機及び接触器用コントローラは、供給電力センサ(168)及び発電機出力センサ(170)によってそれぞれ測定された、供給電力の瞬間電圧、電流及び周波数の測定値(167)並びに発電機の電気出力(169)を受信する。これらの測定値は、コントローラ(112)に伝達される。コントローラは、該コントローラからの発電機及び接触器制御信号(175)に応じて発電機界磁電流制御信号(165)を調整することにより発電機の出力を制御する。発電機及び接触器用コントローラは力率制御器(164)として機能するモジュールを含む。力率制御器は、例えば発電機の界磁電流を調整することにより、発電機からの出力の力率をネットワークの要求値に一致させる。
【００５２】
ポンプ及びモータは、それぞれのシャフトの瞬時角度位置及び回転速度並びに加圧油ラインの作動油の温度及び圧力をコントローラに伝達し、コントローラは、油圧モータ及び油圧ポンプの各作動室によって押しのけられる作動油の体積を作動室容積のサイクル毎に選択し、適切なポンプ駆動信号(171)とモータ駆動信号(173)を送信する。
【００５３】
図２は、油圧モータ(131)を示している。油圧モータは、電子整流油圧モータであり、シリンダ(204)の内面とピストン(206)とによって画定される容積を有する複数の作動室（202、ＡからＨの文字によってそれぞれ称される）を備え、ピストンは、回転シャフト(208)から偏心カム(209)を介して駆動されて作動室容積を周期的に変化させるようにシリンダ内を往復運動する。回転シャフトは、発電機シャフト(159)に強固に連結されて共に回転する。油圧モータは、軸方向に間隔を有し作動室に属する複数のバンクを備え、該バンクは同様に間隔を有する複数の偏心カムを介して同一のシャフトから駆動される。シャフト位置及び速度センサ(210)は、シャフトの瞬時角度位置及び回転速度を判定し、信号ライン（211、モータ駆動及びモータシャフト信号173の一部である）を介してコントローラ(112)に通知することにより、各作動室のサイクルの瞬時位相をコントローラが決定できるようにする。
【００５４】
作動室は、それぞれ低圧バルブ（LPVs）に関連付けられている。LPVsは、電子的に作動されるフェースシールポペットバルブ(214)であって、関連付けられた作動室に向かって内側に向いており、作動室から低圧管路(216)へ延設された経路を選択的に閉鎖するように作動可能である。低圧管路(216)は、流体の実質的な供給源又はシンクとして機能し、WTGの低圧マニホールド(135)に流体的に接続された低圧ポート(217)へ１つ又はいくつかの（あるいはここで示すように全ての）作動室を接続してもよい。LPVsは、作動室の圧力が低圧マニホールドの圧力以下である場合、すなわち吸入ストロークの期間において、作動室を低圧マニホールドと連通させるように受動的に開くノーマルオープンソレノイドクローズバルブであるが、LPV制御ライン（218、モータ駆動とモータシャフト信号173の一部である）を介したコントローラによる能動的な制御下では作動室と低圧マニホールドとの連通を遮断するように選択的に閉じることができる。
【００５５】
作動室は、圧力作動吐出バルブである高圧バルブ（HPVs） (220)にそれぞれ更に関連付けられている。HPVsは、作動室から外側に向かって開いており、作動室から高圧管路(222)へ延設された経路を開放するように作動可能である。高圧管路は、流体の実質的な供給源又はシンクとして機能し、加圧油ライン(133)に流体的に接続された高圧ポート（224、油圧モータの吸入口として機能する）へ１つ又はいくつかの（あるいはここで示すように全ての）作動室を接続してもよい。HPVsは、作動室の圧力が加圧油ラインの圧力を超えた場合に受動的に開くノーマルクローズ圧力オープンチェックバルブとして機能する。HPVsは、ノーマルクローズソレノイドオープンチェックバルブとしても機能し、この場合、関連付けられた作動室の圧力によってHPVが開いたら、HPV制御ライン（226、モータ駆動及びモータシャフト信号173の一部である)を介してコントローラによってそのHPVを選択的に開状態に維持してもよい。典型的には、HPVは、コントローラによって加圧油ラインの圧力に抗して動作可能ではない。HPVは、加圧油ラインに圧力があって作動室にない場合に、コントローラの制御下で更に開くことができ、又は部分的に（例えばこのタイプのバルブが国際公開第２００８／０２９０７３号
又は国際公開第２０１０／０２９３５８号に開示される方法によって動作すれば）開くことができる。
【００５６】
例えば欧州特許出願公開第０３６１９２７号、欧州特許出願公開第０４９４２３６号及び欧州特許出願公開第１５３７３３３号に記載されるような通常運転モードについて、その内容は以下の記述により組み入れられる。すなわち、コントローラは、１つ以上のLPVsを、関連付けられた作動室のサイクルにおいて最小容積の時点の直前に能動的に閉めることによって、低圧マニホールドへの流路を閉じ、その結果、作動室内の流体を収縮ストロークの残りによって圧縮し、圧油ラインからの流体の油圧モータによる正味の流量を選択する。関連付けられたHPVは、その両側の圧力が等しくなったときに開き、少量の流体がその該関連付けられたHPVを通って外側へ導かれる。コントローラは、その後、関連付けられたHPVを（通常、関連付けられた作動室容積のサイクルにおける最大容積付近まで）開いた状態に能動的に維持し、加圧油ラインからの流体の流入を許容して回転シャフトにトルクを付加する。任意に採用されるポンピングモードにおいて、コントローラは、１つ以上のLPVsを、典型的には関連付けられた作動室のサイクルにおける最大容積の時点付近で能動的に閉めることにより、低圧マニホールドへの流路を閉鎖し、それによって、続く収縮ストローク時に流体を関連付けられたHPVを通して外側へ導き（ただしHPVを能動的に開状態に維持する訳ではない）、油圧モータによる加圧油ラインへの流体の正味流量を選択する。コントローラは、流量を生成し又は選択された正味流量を満たすシャフトのトルク又は力を発生するために、LPVの閉鎖及びHPVの開放の数と順番を選択する。サイクル単位でLPVsを閉じるか開いた状態に維持するかを決定するだけでなく、コントローラは、作動室容積の変化について、HPVsを閉鎖する位相を正確に変化させることができ、これにより、高圧から低圧への及びその逆方向への流体の正味流量を選択することができる。
【００５７】
ポート(217、224)上の矢印は、このモータリングモードにおける流体の流れを示している。圧力リリーフバルブ(228)は、油圧モータを損傷しないよう保護することができる。
【００５８】
したがって、通常運転時において、WTGが効率的に風からエネルギーを受け取って発電機を用いて電力ネットワークにエネルギーを提供するように、コントローラは油圧モータ及び油圧ポンプの押しのけ容積を調節することができる。
【００５９】
（同期）
図３は、同期手順の主要ステップの概略図である。図４は、同期手順の期間における、油圧モータの作動室サイクルの周波数(500)、モータ及び発電機のトルク(502、504)及び位相誤差(506)の変化を示す。位相誤差とは、発電機出力と電力ネットワークの位相の間の瞬時位相差を意味する。図５は、同期手順の期間における油圧モータの押しのけ容積を制御するための制御回路の概略図である。
【００６０】
同期手順は、電力が発電機によって電力ネットワークに供給される前に実行される手順である。従って、手順の開始時において、発電機が電力ネットワークから電気的に遮断されるように接触器(161)は開放されている。油圧モータは完全に停止してもよい。あるいは、動作しているが比較的小さな押しのけ容積で動作していてもよい。
【００６１】
同期手順は、開始信号に応答して開始する(400)。その後、モータの押しのけ容積が増加し、それによって、回転可能なモータシャフトの回転速度と発電機シャフトの回転速度が増加する(402)。回転速度が増加するにつれて、発電機の電気出力の周波数が対応して増加する。図４を参照すると、このステップは、複数の段階を含む場合がある。例えば、モータは、(402a)で始まるように比較的ゆっくりと動作し、その後、回転可能なモータと発電機シャフトの加速度(402b)を増加させてもよい。その後、回転可能なモータと発電機シャフトにおける回転の加速度は、発電機の電気出力の周波数が電力ネットワークの周波数に近づくにつれて、オーバーシュートを回避するために減少する(402c)。
【００６２】
このとき及び手順の残りの部分にわたって、加圧油ラインの瞬時圧力が測定され、モータによる流体の流量を決定する際に考慮される。モータが発生すべき目標トルクが算出され、これは、流体の要求流量を決定するために瞬時圧力によって除される。これは、その後、要求される需要を満たすために作動室容積の複数のサイクルのどの程度の割合で離散的な部分の加圧油を受け取って減圧すべきかを、モータシャフトの回転速度を考慮に入れて決定するために用いることができる。このように、加圧油ラインの圧力の変動を排除しつつモータによる流量が算出される。これは、迅速な同期を容易にしつつ、発電機シャフトに加えられるトルクの制御精度を実質的に向上させることができる。
【００６３】
発電機の電気出力の周波数と電力ネットワークの周波数とが所定の許容範囲内で整合されると(404)、回転可能なモータシャフトの回転速度（及びそれにともなって発電機シャフトの回転速度）は、電力ネットワークに対する発電機の電気出力の位相を変化させるためにわずかに変更される(406)。位相が整合されると(408)、これが接触器コントローラによって検出され、その結果、接触器が閉じることで(410)、発電機の電気出力が電力ネットワークに直接電気的に接続される。好ましくは、損失を最小化するためには、発電機の電気出力と電力ネットワークとの間には電圧変換器が無い方がよい。発電機の電気出力が電力ネットワークに直接併入されると、発電機の出力電力と電力ネットワークに対する発電機の電気出力の位相とを調節するために、油圧モータによる作動油の押しのけ容積はまだ継続的に制御されているものの、電力ネットワークの周波数が発電機の周波数に効果的に影響する。したがって、接触器が閉じると、出力電力が上昇して(412)一定状態とすることができる(414)。
【００６４】
図５は、この同期機能を実現するための制御構成を示している。この機能は、電子回路、又はコンピュータプログラムを実行するコンピュータのいずれかによって、実現することができる。入力は、回転可能なモータシャフト（又は発電機シャフト（それら２つは連結されているため））上のシャフトエンコーダからのシャフト信号(300)と、負荷電圧と負荷位相と負荷周波数とを表す交流信号である電力ネットワークの瞬時電圧(302)と、先と同様に電圧と位相とを表す発電機出力の瞬時電圧(304)と、加圧油ラインの測定圧力(324)とである。
【００６５】
ネットワーク電圧及び発電機電圧の信号は、それぞれの位相同期回路(306, 308)によって処理され、回転シャフトの回転数は、微分器を用いてシャフトエンコーダ信号を微分することにより決定される。幾つかの実施形態では、シャフトエンコーダの出力は、発電機出力の実際の周波数の整数倍になり（例えば回転可能なモータシャフトの１回転当たりに作動室容積の２サイクルが存在する場合）、この場合、それは適切にスケーリングされる必要がある。
【００６６】
ネットワークの周波数は、比較器(312)を使用して回転シャフトの回転数（周波数）と比較される。周波数差が許容範囲（例えば、０．１ヘルツ）未満であると他の比較器(320)が判定するまでは、発電機出力とネットワークの相対位相は考慮されない。回転シャフトの回転数（周波数）とネットワークの周波数との差が比例積分器(322)に供給され、比例積分器は、油圧モータによって発電機シャフトに付加される目標を表す信号を出力する。乗算器(326)によって算出されたモータの瞬時押しのけ容積信号(328)は、このトルク値と比例し、加圧油ラインの現在圧力に反比例する。作動室容積のサイクル毎にモータの作動室によって受け取る作動油の量は、その後モータの瞬時押しのけ容積信号に基づいて選択され、その結果、油圧モータが周波数整合ステップ(402)を実行する。
【００６７】
ネットワークの周波数と回転の回転数とが所定の閾値内に整合されると、フリップフロップ(318)は、比例積分器に供給される信号に位相差信号を加算する。
位相差信号は、２つの位相同期回路によって出力されるネットワークの位相信号と発電機出力の位相信号とを比較器(310)を用いて比較し、積算器(316)を用いてスケールファクターｋをその差に積算することによって決定される。
【００６８】
したがって、比例積分器(322)は、ネットワークと発電機の出力との間の位相差に応答して、ネットワークの位相と発電機出力とが閾値の範囲内で整合するまで油圧モータの押しのけ容積を変更する。接触器コントローラは、通常、自動的に同期を検出し、接触器を閉じることにより発電機出力を電力ネットワークに併入する。その後、コントローラ(112)は、WTGの出力電力を上昇させるように油圧機械の押しのけ容積を増加させ、それによって電力ネットワークに電力を提供する。
【００６９】
（起動）
発電機は、風力発電装置の運転中に電力ネットワークに同期させてもよい。例えば、風力発電装置が１つ以上の発電機を有しており、その発電機は、必要のないときに発電機をオンに維持するというエネルギーの浪費を避けるために、定期的にオンとオフを切り替える。
【００７０】
しかしながら、同期化は、風力発電装置の起動時において重要である。図６は、起動シーケンスにおける発電機の出力電圧の周波数(600)と、タービンブレードの回転数(602)と、加圧油ラインの圧力(604)と、油圧モータによる作動油の流量(606)と、モータ及び発電機のシャフトの回転速度(608)とを示している。
【００７１】
タービンを起動するために、ブレーキが解除されてタービンブレードのピッチが変更されることによりロータが回転する(610)。油圧ポンプの押しのけ容積が増加し、それによって加圧油ラインの圧力が増加する。
【００７２】
加圧油ラインの圧力がポンプの設定値に到達すると(614)、その後、加圧油ラインの過度な圧力を回避するために油圧ポンプの押しのけ容積を減少させる。例えば、同期手順の期間において、ロータの回転速度を一定に維持するためにブレードのピッチが調節され、加圧油ラインの圧力を適切な範囲に維持するために油圧ポンプの押しのけ容積が調節される。
【００７３】
DDPは、DDMが同期されて電力系統へ電力が供給可能になるまで、タービン速度を調節するためには使用されない。したがって、起動シーケンスの間は、タービンブレードのピッチコントローラは、速度を安全な起動速度（例えば７ｒｐｍ）に制限するために速度コントローラとして機能する。この速度はタービンの通常の下限速度よりも大きい。
【００７４】
同期開始信号が生成され、油圧モータの押しのけ容積がその後増加し（ゼロから）、上述した同期手順が開始する(616)。モータによって付加されたトルクによって発電機が加速し、モータが加圧油ラインからの流れを吸入する。油圧ポンプの圧力コントローラは、上記加速の際に加圧油ラインの圧力をポンプの設定値に維持する。
【００７５】
油圧ポンプの最大出力トルクはトルク・速度曲線によって常に制限され、タービンが速度を落とした場合にはポンプの最大トルク及び流量が減少させられる。
【００７６】
モータが加速するにつれてモータの流量は増加する。モータによって受け取られて減圧される作動油の体積が油圧ポンプの出力を超えた場合（例えば弱風状況下）、システム圧力はポンプの設定圧力未満に減少し始める。この場合、システム圧力を維持するためにモータの押しのけ容積が減少させられる。さらに、高圧ラインの圧力が閾値（モータ設定値(622)として表示）を下回るのを回避するために、油圧モータの流量が調節される。圧力が低くなり過ぎた場合、モータの速度を上昇させ続けることができなくなり、高圧ラインの圧力に振動が生じることがある。したがって、油圧モータの流量も、同期の期間において、高圧ラインの圧力がモータの設定値を下回るのを回避するために制御されている。低圧力状況が生じた可能性が検出された場合、油圧モータによる流量を減少させることによって油圧モータから発電機に付与するトルクを減少させる。通常、それでも同期を完了することが可能であり、単に所要時間が長くなるだけである。
【００７７】
モータは、最初は速度制御モードで運転し、発電機が加速するにつれて押しのけ容積が減少させられる。
【００７８】
モータが同期速度に近づくと、モータは電力系統の位相と発電機ロータの位相とを整合させる位相制御モードへ移行する。
【００７９】
速度と位相誤差がともに許容範囲内になると、接触器が閉じられて発電機が電力系統に接続される。
【００８０】
同期が完了すると(620)、発電機が電力ネットワークに併入され、電力ネットワークに電力を供給し始める。タービンブレードの回転速度が増加し始め(622)、加圧油ラインの圧力が速やかに増加し、しばらくすると油圧モータの流量が増加し(624)、発電出力が上昇する。
【００８１】
高圧ラインは典型的にはアキュムレータと流体的に接続しており、それによって、高圧ラインの圧力の増加に伴ってアキュムレータ内の作動油の量が増加するため、多少の圧油を一時的に吸収することができる。
アキュムレータは、典型的にはプリチャージ圧を有していてもよく、加圧油ラインの圧力がプリチャージ圧を下回った場合には、システムは油圧的に硬くなり加圧油ラインの圧力は急速に低下する。
【００８２】
ここに開示した本発明の範囲内で更なる変更や調整を行ってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
100  風力発電装置
101  電力ネットワーク
103  ナセル
105  タワー
107  ハブ
109  ブレード
110  ロータ
111  風速計
112  コントローラ
113  測定風速信号
115  ロータ速度センサ
117  ロータ速度信号
119  ピッチアクチュエータ
121  ピッチ感知信号
125  ロータシャフト
127  ロータの回転方向
131  油圧モータ
133  圧油ライン
135  低圧マニホールド
136  油圧トランスミッション
137  チャージポンプ
139  リザーバ
141  低圧アキュムレータ
143  低圧リリーフバルブ
144  熱交換器
145  スムージングアキュムレータ
147  第１高圧アキュムレータ
148  第１仕切弁
149  第２高圧アキュムレータ
150  第２仕切弁
151  第１仕切弁信号
152  第２仕切弁信号
153  圧力センサ
154  加圧油ライン圧力信号
155  高圧リリーフバルブ
157  同期発電機
159  発電機シャフト
161  接触器
163  接触器コントローラ
167  供給電力の瞬間電圧、電流及び周波数の測定値
168  供給電力センサ
169  発電機の電気出力
170  発電機出力センサ
171  ポンプ駆動信号
173  モータ駆動信号
175  発電機及び接触器制御信号
202  作動室
204  シリンダ
206  ピストン
208  油圧モータの回転シャフト
209  偏心カム
210  シャフト位置及び速度センサ
211  信号ライン
214  フェースシールポペットバルブ
216  低圧管路
217  低圧ポート
218  低圧バルブ制御ライン
220  高圧バルブ
222  高圧管路
224  高圧ポート
226  高圧バルブ制御ライン
228  圧力リリーフバルブ
300  シャフト信号
302  ネットワークの瞬時電圧
304  発電機出力
306  位相同期回路
308  位相同期回路
310  比較器
312  比較器
314  微分器
316  積算器
320  比較器
324  加圧油ラインの測定圧力
326  乗算器
328  モータの瞬時押しのけ容積信号
400  同期手順の開始
402a,
402b, 402c     回転可能なモータシャフトの回転速度の増加
404  
発電機の電気出力の周波数と電力ネットワークの周波数との整合を判定
406  位相の変化
408  位相の整合を判定
410  接触器を閉鎖
412  出力電力を上昇
414  出力電力一定の状態
500  作動室サイクルの周波数
502  モータトルク
504  発電機トルク
506  位相誤差
600  発電機の出力電力
602  タービンブレードの回転数
604  加圧油ラインの圧力
606  油圧モータによる作動油の流量
608  モータ及び発電機のシャフトの回転速度
610  ブレードピッチの変更
614  ポンプの設定値
616  同期手順が開始
620  同期が完了
622  モータ設定値
624  油圧モータの流量が増加
【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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