(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを発電機で電力に変換する風力発電装置であって、
前記風車ブレードから前記発電機へのトルクの伝達の経路上に設けられ、入力シャフトの回転の形でトルクが入力される増速機と、
前記増速機の姿勢を制御可能なアクチュエータと、
前記風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの大きさに関連する情報に基づいて、前記入力シャフトの回転の向きにしたがって前記増速機が傾くよう前記アクチュエータを制御する制御部と、を備えることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記アクチュエータを含む前記増速機の支持機構に設けられた加速度計または変位計の計測値に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記制御部は、本風力発電装置の周囲に設けられた風速計によって測定された風速に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
一端が前記増速機に取り付けられ、他端が前記アクチュエータに取り付けられたアームをさらに備え、
前記アクチュエータは、前記入力シャフトに沿って離間した少なくとも２箇所で前記アームを支持することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの大きさに関連する情報がしきい値を超えると、前記入力シャフトの回転の向きにしたがって前記増速機が傾くよう前記アクチュエータを制御し、
前記アクチュエータは、前記制御部が前記アクチュエータを制御しない場合、前記入力シャフトの周りでの前記増速機の回転に対する緩衝作用を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記入力シャフトに対して実質的に対称となる２箇所に設けられた第１リニアアクチュエータと第２リニアアクチュエータとを含み、
前記制御部は、前記第１リニアアクチュエータと前記第２リニアアクチュエータとを互いに逆向きに駆動することにより、前記増速機を傾かせることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の風力発電装置。
【請求項７】
風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを電力に変換し、入力シャフトの回転の形でトルクが入力される発電機と、
前記発電機の姿勢を制御可能なアクチュエータと、
前記風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの大きさに関連する情報に基づいて、前記入力シャフトの回転の向きにしたがって前記発電機が傾くよう前記アクチュエータを制御する制御部と、を備えることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを発電機で電力に変換する風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりを受け、環境に優しいクリーンなエネルギへの需要が高まっている。そのようなクリーン・エネルギを代表するもののひとつに風力発電がある。風力発電では、風の力をトルクに変換し、そのトルクを使用して発電するので、環境への負荷が少ない（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
風力発電装置は一般に自然環境下に設置され、基本的には不規則な風エネルギを動力として稼動するので、風力発電装置の構成要素には比較的大きく変動するトルクがかかる。このようなトルクの変動は風力発電装置の構成要素の寿命を縮めうる。
そこで従来では、例えば風車ブレードの角度を変えるピッチ制御によって衝撃の軽減が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５４６９４８号公報
【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、ピッチ制御では風車ブレードを動かす速度に制限があり、急激な風速の変化に対応することは難しい。また、風車ブレードの回転による空力的なトルク変動の軽減は困難である。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの変動による構成要素への機械的負荷を低減できる風力発電装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は風力発電装置に関する。この風力発電装置は、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを発電機で電力に変換する風力発電装置であって、風車ブレードから発電機へのトルクの伝達の経路上に設けられ、入力シャフトの回転の形でトルクが入力される増速機と、増速機の姿勢を制御可能なアクチュエータと、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの大きさに関連する情報に基づいて、入力シャフトの回転の向きにしたがって増速機が傾くようアクチュエータを制御する制御部と、を備える。
【０００８】
この態様によると、増速機の構成要素に作用するトルクの変動を低減できる。
【０００９】
本発明の別の態様もまた、風力発電装置である。この装置は、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを電力に変換し、入力シャフトの回転の形でトルクが入力される発電機と、発電機の姿勢を制御可能なアクチュエータと、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの大きさに関連する情報に基づいて、入力シャフトの回転の向きにしたがって発電機が傾くようアクチュエータを制御する制御部と、を備える。
【００１０】
この態様によると、発電機の構成要素に作用するトルクの変動を低減できる。
【００１１】
なお、以上の要素の任意の組み合わせや、本発明の要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの変動による、風力発電装置の構成要素への機械的負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る風力発電装置の側面図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、風車ブレードが風を受けることにより構成要素に生じる風力トルクの変動を示す図である。
【図３】実施の形態に係る風力発電装置のナセルの内部を示す模式図である。
【図４】実施の形態に係る風力発電装置の増速機の正面図である。
【図５】図４に示される増速機の右側の支持機構の斜視図である。
【図６】図４に示される増速機の右側の支持機構の側面図である。
【図７】図４の制御部の機能および構成を示すブロック図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る風力発電装置の増速機の模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１５】
図１は、実施の形態に係る風力発電装置１の側面図である。風力発電装置１は、基礎６上に立設される支柱２と、支柱２の上端に設置されるナセル３と、該ナセル３に対して回転自在に組付けられたロータヘッド４と、を備える。ロータヘッド４には、複数枚（例えば、３枚）の風車ブレード（風車翼とも称される）５が取り付けられている。
【００１６】
図２（ａ）、（ｂ）は、風車ブレード５が風を受けることにより構成要素に生じる風力トルクの変動を示す図である。図２（ａ）は風力トルクの周波数スペクトルであり、図２（ｂ）は風力トルクの時系列データである。本発明者は、図２（ａ）、（ｂ）に代表されるトルクのデータを解析することにより、軽減すべきトルクの変動には大きくは以下の２種類があることに想到した。
【００１７】
（１）風車ブレード５の回転による定常的すなわち周波数が略一定な変動
例えば図２（ａ）の周波数スペクトルでは、風車ブレード５の定格回転数に対応する１次成分３０、３次成分３２、６次成分３４にピークが見られる。なお、２次成分や４次成分にピークが見られないのは、風車ブレード５が略３回対称である（すなわち、１２０度回転させると自らと重なる）ことから理解される。
【００１８】
（２）突風等による突発的な変動
例えば図２（ｂ）の時系列データでは、上記の１次成分３０や３次成分３２や６次成分３４に対応する細かいトルク変動の他に、より長いタイムスパンのトルク変動が見られる。特に図２（ｂ）の破線で囲まれる部分３６、３８、４０では、約１０秒から約２０秒程度の立ち上がり時間でトルクが増加している。
【００１９】
本実施の形態に係る風力発電装置１では、上記２種類のトルク変動による増速機の構成要素への機械的負荷を効果的に低減すべく、以下の３つのアプローチが採用される。
【００２０】
（甲）増速機を支えるトルクアームにアクチュエータを導入し、風力トルクに応じてアクチュエータをアクティブに制御する。このアプローチによると、主に突風等による突発的なトルク変動による機械的負荷が低減される。
【００２１】
（乙）定常変動用および突発変動用の２種類のトルク変動低減手段を導入する。このアプローチによると、軽減すべきトルクの変動には上記の２種類があるという本発明者の認識に基づき、よりきめ細やかなトルク変動低減制御が可能となる。必要なときに必要な制御を行うという思想である。
【００２２】
（丙）既知の回転数での風車ブレード５の回転と系とが共振しないように、トルクアームを支持する弾性体の剛性を決定する。例えば、増速機やナセルを含む系の固有振動数が風車ブレード５の回転数に対応する周波数スペクトルのピークから外れるように、トルクアームを支持する弾性体の剛性を決定する。図２（ａ）の例では、系の固有振動数４２が１次成分３０と３次成分３２との間となるよう、または、系の固有振動数４４が３次成分３２と６次成分３４との間となるよう、弾性体の剛性を決定する。回転数が可変の風力発電装置の場合は、弾性体の剛性を可変に構成してもよい。このアプローチによると、主に風車ブレード５の回転による定常的なトルク変動による機械的負荷が低減される。
【００２３】
図３は、ナセル３の内部を示す模式図である。風力発電装置１は、風車ブレード５が風７を受けることにより生じる風力トルクＱｆを発電機２０で電力に変換する。増速機１０は、風車ブレード５から発電機２０へのトルクの伝達の経路上に設けられる。ロータヘッド４と増速機１０とは入力シャフト１２によって機械的に接続されており、入力トルクＱｉｎ（＝風力トルクＱｆ）は入力シャフト１２の回転の形で増速機１０に入力される。
【００２４】
増速機１０と発電機２０とは出力シャフト１４によって機械的に接続されている。増速機１０は出力シャフト１４を、入力シャフト１２を介して入力される入力トルクＱｉｎよりも低い出力トルクＱｏｕｔおよび入力シャフト１２の回転数よりも高い回転数で、回転させる。
発電機２０は、出力シャフト１４の回転を使用して発電する。
【００２５】
入力トルクＱｉｎと出力トルクＱｏｕｔとの差分（Ｑｉｎ−Ｑｏｕｔ）は、増速機１０の本体を入力シャフト１２の周りで回転させようとする本体トルクＱｂを発生させる。したがって、風力発電装置１は、増速機１０をナセル３に対して機械的に支持する支持機構１００を有し、この支持機構１００は本体トルクＱｂに耐える、すなわちナセル３からの反力を増速機１０に伝達する。
【００２６】
支持機構１００は、増速機１０を入力シャフト１２側から見たときに増速機１０の左右にそれぞれ取り付けられている第１アーム１１０および第２アーム１１２と、第１アーム１１０とナセル３との間に直列に設けられた第１ブッシュ１０２および第１アクチュエータ１０４と、第２アーム１１２とナセル３との間に直列に設けられた第２ブッシュ１０６および第２アクチュエータ１０８と、を含む。
【００２７】
第１ブッシュ１０２、第２ブッシュ１０６はいずれも衝撃吸収のためにゴムなどの比較的剛性の低い材料により形成される。ブッシュの剛性は、風力トルクＱｆの周波数スペクトルにおいて、系の固有振動数が、風車ブレード５の回転数に対応するピークから外れるように、決定される。
【００２８】
第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は協働して入力シャフト１２に対する増速機１０の姿勢を制御可能に構成される。
風力発電装置１に設けられた制御部１１４は、風力トルクＱｆの大きさに関連する情報に基づいて、入力シャフト１２の回転の向きにしたがって増速機１０が傾くよう第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８を制御する。第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８はいずれも、油圧シリンダ、空気シリンダなどのリニアアクチュエータであってもよい。
【００２９】
図４は、増速機１０の正面図である。図５は、図４に示される増速機１０の右側の支持機構の斜視図である。図６は、図４に示される増速機１０の右側の支持機構の側面図である。
【００３０】
第１アーム１１０には第１加速度計１２０が取り付けられ、第２アーム１１２には第２加速度計１２２が取り付けられている。第１加速度計１２０、第２加速度計１２２はそれぞれ第１アーム１１０、第２アーム１１２の加速度を測定する。これらの加速度計で測定される加速度は、第１アクチュエータ１０４や第２アクチュエータ１０８からの寄与分を除けば、測定時の風力トルクＱｆの大きさを反映した値となる。すなわち、基本的には風力トルクＱｆが大きくなると測定される加速度も大きくなり、風力トルクＱｆが小さくなると測定される加速度も小さくなる。
【００３１】
増速機１０の右側の支持機構について、第１アーム１１０の一端は増速機１０本体に取り付けられ、他端には入力シャフト１２に沿った方向（以下、主軸方向と称す）に沿って離間した２つの矩形のリング部１１０ａ、１１０ｂが設けられている。矩形のリング状の部材である第１ブッシュ保持部１１６の内周面１１６ａ側には、２つの矩形のリング部１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの底辺部分１１０ａａ、１１０ｂａが挿通される。
【００３２】
第１ブッシュ保持部１１６の内周面１１６ａ側において、各底辺部分１１０ａａ、１１０ｂａは、上下２つの第１ブッシュ１０２によって挟まれている。２つの第１ブッシュ１０２は第１ブッシュ保持部１１６の内周面１１６ａに取り付けられている。第１ブッシュ保持部１１６は合計４つの第１ブッシュ１０２を保持する。増速機１０の左側の支持機構についても同様に、合計４つの第２ブッシュ１０６を保持する第２ブッシュ保持部１１８が設けられる。
【００３３】
第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は入力シャフト１２に対して実質的に対称となるよう配置されている。第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、制御部１１４による制御の結果、互いに逆向きに駆動される。すなわち、第１アクチュエータ１０４が第１ブッシュ保持部１１６を鉛直上向きに動かすとき、第２アクチュエータ１０８は第２ブッシュ保持部１１８を鉛直下向きに動かす。この場合、増速機１０は正面から見て入力シャフト１２の周りで反時計回りに傾く。
【００３４】
増速機１０がどちら周りに傾くかは入力シャフト１２の回転の向きにしたがう。すなわち、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、入力シャフト１２が正面から見て時計回り（反時計回り）に回転する場合は増速機１０を時計回り（反時計回り）に傾かせる。
【００３５】
図５および図６を参照すると、第１アクチュエータ１０４は第１前方アクチュエータ１０４ａと第１後方アクチュエータ１０４ｂとを含み、主軸方向に沿って離間した２箇所で第１ブッシュ保持部１１６を支持する。第１前方アクチュエータ１０４ａは増速機１０の正面側で第１ブッシュ保持部１１６をナセル３に対して支持し、第１後方アクチュエータ１０４ｂは増速機１０の背面側で第１ブッシュ保持部１１６をナセル３に対して支持する。第１ブッシュ保持部および第１ブッシュを第１アームの一部と見ると、第１アームの他端は第１アクチュエータ１０４に取り付けられ、第１アクチュエータ１０４は入力シャフト１２に沿って離間した２箇所で第１アームを支持していると言える。第２アクチュエータ１０８も同様の構成を有する。
【００３６】
図７は、制御部１１４の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、マイコンやコンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
【００３７】
制御部１１４は、測定結果取得部１３０と、風速取得部１３２と、モード選択部１３４と、傾斜駆動部１３６と、を含む。
測定結果取得部１３０は、第１加速度計１２０および第２加速度計１２２から加速度の測定結果を取得する。
風速取得部１３２は、風力発電装置１の周囲にメッシュ状に配置された風速計によって測定された風速を取得する。
【００３８】
モード選択部１３４は、測定結果取得部１３０によって取得された加速度の測定結果および風速取得部１３２によって取得された風速のうちの少なくともひとつに基づいて、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８の制御モードを選択する。制御モードは、風力トルクＱｆの突発的な増加に対応する突発トルク用制御モードと、定常運転時の定常トルク用制御モードと、を含む。
【００３９】
特にモード選択部１３４は、測定された加速度から、第１アクチュエータ１０４や第２アクチュエータ１０８による寄与分を除去する。モード選択部１３４は、そのように処理された加速度の大きさと、所定の加速度しきい値と、を比較する。モード選択部１３４は、前者が後者より大きい場合は突発トルク用制御モードを選択し、そうでない場合は定常トルク用制御モードを選択する。この比較の際、モード選択部１３４は測定された風速に基づく補正を行ってもよい。加速度しきい値は風力トルクＱｆのトルクしきい値Ｑｔｈに対応し、アクチュエータによる寄与分が除去された加速度の大きさが加速度しきい値よりも大きい場合は、風力トルクＱｆの大きさがトルクしきい値Ｑｔｈを超える場合に対応する。
【００４０】
傾斜駆動部１３６は、モード選択部１３４において突発トルク用制御モードが選択された場合、第１加速度計１２０および第２加速度計１２２によって測定された加速度の向きから入力シャフト１２の回転の向きを特定する。傾斜駆動部１３６は、特定された回転の向きにしたがうよう（「入力シャフト１２の回転の向きと同一方向に増速機１０が傾くように」、あるいは「トルクが低減される方向に」と言い換えることもできる）、第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８それぞれの駆動の向きを決定する。例えば、特定された入力シャフト１２の回転の向きが増速機１０の正面から見て時計回り（反時計回り）の場合、第１アクチュエータ１０４の駆動の向きを鉛直下向き（鉛直上向き）、第２アクチュエータ１０８の駆動の向きを鉛直上向き（鉛直下向き）、に決定する。傾斜駆動部１３６は、各アクチュエータを決定された向きに所定の速さで駆動する。第１アクチュエータ１０４の駆動の速さは第２アクチュエータ１０８の駆動の速さと同等に設定される。
なお、風車ブレード５の回転の向きが決まっている場合、傾斜駆動部１３６は回転の向きを都度特定する必要はない。この場合、傾斜駆動部１３６はそのように決まっている回転の向きにしたがうよう、第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８それぞれの駆動の向きを決定してもよい。
【００４１】
各アクチュエータには伸縮量の限界値に基づく伸縮量の上限値が設定されている。傾斜駆動部１３６は、第１アクチュエータ１０４の伸縮量および第２アクチュエータ１０８の伸縮量のうちの少なくとも一方が対応する上限値に達すると、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を、そのときの伸縮量が維持されるよう制御する。
【００４２】
傾斜駆動部１３６は、モード選択部１３４において定常トルク用制御モードが選択された場合、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を制御しない。すなわち傾斜駆動部１３６は第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を無制御状態とする。この無制御状態では、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、入力シャフト１２の周りでの増速機１０の本体の回転に対する緩衝作用を有する。例えば、油圧シリンダや空気シリンダは制御されていない状態では外力に対して弾性的に応答する。第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８はこのようなシリンダの弾性を使用して緩衝作用を実現してもよい。
【００４３】
また、突発トルク用制御モードから定常トルク用制御モードに切り替わると、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は平衡位置すなわち伸縮量がゼロの位置に戻ろうとする。
【００４４】
以上のように構成された風力発電装置１の動作について説明する。
図８（ａ）、（ｂ）は、増速機１０の模式的な正面図である。図８（ａ）は定常トルク用制御モードすなわち風力トルクＱｆ＜トルクしきい値Ｑｔｈのときの増速機１０の状態を示し、図８（ｂ）は突発トルク用制御モードすなわち風力トルクＱｆ≧トルクしきい値Ｑｔｈのときの増速機１０の状態を示す。
【００４５】
定常トルク用制御モードでは第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８はそれぞれ無制御状態にあり、平衡位置で第１アーム１１０および第２アーム１１２を支持する。第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８の緩衝作用により、本体トルクＱｂの変動は和らげられる。言い換えると、無制御状態の第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８は、本体トルクＱｂに対するローパスフィルタとして作用する。
【００４６】
突発トルク用制御モードでは、入力シャフト１２の回転の向きにしたがって増速機１０が傾くよう、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８が駆動される。図８（ｂ）の例では入力シャフト１２は時計回りにに回転しているので、第１アクチュエータ１０４は所定の速さで縮み第２アクチュエータ１０８は同じ速さで伸びる。その結果、増速機１０は入力シャフト１２を中心として時計回りに傾く。
【００４７】
本実施の形態に係る風力発電装置１によると、風力トルクＱｆが大きくなると入力シャフト１２の回転の向きにしたがって増速機１０が傾く。これにより、風力トルクＱｆの増大による増速機１０の動力伝達系に作用するトルクの増大を抑えることができる。その結果、増速機１０の寿命を延ばすことができる。
【００４８】
一般的に、風力発電装置の風車ブレードには、「風速や風向が変化する風」が瞬間的に強くかかることがある。例えば、強い突風が風車ブレードにかかると、増速機の各要素には瞬間的に強い加速トルクがかかる。しかしながら、増速機の先には高速で回転する発電機が負荷として連結されているため、増速機の各要素は、慣性によりこの加速トルクに瞬時に追随して回転速度を増大させることができない。結果として、加速トルクの立ち上りが急峻の場合は、各要素にこの急峻に立ち上がる加速トルクが、（恰も静止している各要素に対してかかるように）瞬間的にそっくりかかってしまうことになる。
【００４９】
そこで、本実施の形態に係る風力発電装置１は、第１加速度計１２０、第２加速度計１２２の測定結果に基づいて、突発トルク用制御モードおよび定常トルク用制御モードのうちから使用すべき制御モードを選択する。上記のような加速トルクの立ち上がりが発生すると、風力発電装置１は突発トルク用制御モードを選択する。突発トルク用制御モードでは入力シャフト１２の回転の向きに合わせて増速機１０本体が傾く。したがって、そのように増速機１０本体が傾いた分だけ増速機１０の各要素にかかる加速トルクを低減できる。
【００５０】
また、本実施の形態に係る風力発電装置１では、風力発電装置１の周囲に設けられた風速計によって測定された風速に基づいて第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８が制御される。したがって、より正確なアクチュエータの制御が可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態に係る風力発電装置１では、各アクチュエータは入力シャフト１２に沿って離間した２箇所で対応するブッシュ保持部を支持する。したがって、入力シャフト１２の曲げ、特に入力シャフト１２を鉛直面に沿って揺動させようとする外力に対する耐性が向上する。
【００５２】
また、本実施の形態に係る風力発電装置１では、突発トルク用制御モードにおいて伸びまたは縮んだアクチュエータは、定常トルク用制御モードにおいて元の平衡位置に戻ろうとする。したがって、アクチュエータの伸縮量には限界があるという状況において、より効率的に突発的なトルクの変動を抑えることができる。
【００５３】
また、本実施の形態に係る風力発電装置１では、アクチュエータとブッシュとは直列に配置される。したがって、ブッシュの剛性の最適化による定常的なトルク変動の抑制およびアクチュエータを使用したアクティブ制御による突発的なトルク変動の抑制の両方を実現できる。
【００５４】
以上、実施の形態に係る風力発電装置１の構成および動作について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５５】
実施の形態では、傾斜駆動部１３６は、モード選択部１３４において定常トルク用制御モードが選択された場合、第１アクチュエータ１０４および第２アクチュエータ１０８を制御しない場合について説明したが、これに限られない。例えば、傾斜駆動部は、モード選択部１３４において定常トルク用制御モードが選択された場合でも、入力シャフト１２の回転の向きにしたがって増速機１０が傾くよう第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８を制御してもよい。この場合、傾斜駆動部１３６は、突発トルク用制御モードにおいてアクチュエータを駆動する速さよりも小さな速さでアクチュエータを駆動してもよい。すなわち、モードの違いはアクチュエータを駆動する速さの違いであってもよい。
【００５６】
実施の形態では、増速機１０の支持機構１００にアクチュエータを導入する場合について説明したが、これに限られない。例えば、いわゆるギアレスの風力発電装置の場合、ロータヘッドと発電機とが入力シャフトで直結される。このような風力発電装置にも本実施の形態の技術的思想を適用できる。この場合、風力発電装置は、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクを電力に変換し、入力シャフトの回転の形でトルクが入力される発電機と、入力シャフトに対する発電機の姿勢を制御可能なアクチュエータと、風車ブレードが風を受けることにより生じるトルクの大きさに関連する情報に基づいて、入力シャフトの回転の向きにしたがって発電機が傾くようアクチュエータを制御する制御部と、を備える。本変形例によると、風力トルクＱｆの増大による発電機の動力伝達系に作用するトルクの増大を抑えることができる。その結果、発電機の寿命を延ばすことができる。
【００５７】
実施の形態では、各アクチュエータは主軸方向に沿って離間した２箇所で対応するブッシュ保持部を支持する場合について説明したが、これに限られず、１箇所でもよいし、アクチュエータは主軸方向に沿って離間した３箇所以上で対応するブッシュ保持部を支持してもよい。
【００５８】
実施の形態では、第１加速度計１２０、第２加速度計１２２を使用して加速度を測定する場合について説明したが、これに限られず、風力トルクＱｆの大きさに関連する情報を測定すればよい。例えば、加速度計の代わりに変位計を設けてもよく、またはロードセルなどの荷重センサを設けてもよい。あるいはまた、入力シャフト１２に例えば摩擦型のトルク計を取り付けてもよい。このトルク計により測定される入力トルクＱｉｎは風力トルクＱｆそのものまたは風力トルクＱｆとの関連性が比較的高い量である。
【００５９】
実施の形態では、モード選択部１３４は、測定された風速を加速度比較の際の補正のために使用する場合について説明したが、これに限られない。例えば、モード選択部は、測定された風速から風力トルクＱｆを予測してもよい。モード選択部は、予測された風力トルクＱｆとトルクしきい値Ｑｔｈとを比較し、前者が後者より大きい場合は突発トルク用制御モードを選択し、そうでない場合は定常トルク用制御モードを選択してもよい。
【００６０】
実施の形態では、制御部１１４は加速度の大きさと加速度しきい値との大小関係に基づいて第１アクチュエータ１０４、第２アクチュエータ１０８を制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、制御部は風力トルクＱｆの大きさに応じてアクチュエータの伸縮量や駆動の速さを決めてもよい。
【００６１】
実施の形態では、アクチュエータとブッシュとを直列に配置する場合について説明したが、これに限られず、例えばブッシュを設けなくてもよい。
【００６２】
実施の形態では、第１アーム１１０に第１加速度計１２０が取り付けられ、第２アーム１１２に第２加速度計１２２が取り付けられている場合について説明したが、これに限られず、加速度計は支持機構の任意の箇所に取り付けられてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  風力発電装置、  ２  支柱、  ３  ナセル、  ４  ロータヘッド、  ５  風車ブレード、  ６  基礎、  １０  増速機、  １２  入力シャフト、  ２０  発電機、  １００  支持機構、  １０２  第１ブッシュ、  １０４  第１アクチュエータ、  １０６  第２ブッシュ、  １０８  第２アクチュエータ、  １１０  第１アーム、  １１２  第２アーム、  １１４  制御部。
【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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【図８】
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