(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力エネルギーにより電力を生成するための風力発電装置であって、
少なくとも一本のブレードを含む風車ロータと、
前記ブレードのピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部と、
前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、
前記発電機の系統に対する連系状態を切り替えるための遮断器と、
前記風力発電装置を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、
前記発電機の併入前に、前記風車ロータの回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにて前記ピッチ駆動部を制御するピッチ制御部と、
少なくとも、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間がΔＴ１以上継続するという第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定する併入条件判定部と、
前記併入条件判定部によって前記併入判定条件が満たされたと判定されたとき、前記発電機を前記系統に併入するよう前記遮断器に併入指令を与えるように構成された併入指令生成部と、
を含むことを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記併入判定条件は、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中において、前記風車ロータの前記回転数と前記目標回転数との偏差が許容範囲以内に収まる期間がΔＴ２以上継続するという第２条件をさらに含む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】
前記コントローラは、複数種の前記併入判定ピッチ角の中から前記併入判定条件に用いる前記併入判定ピッチ角を選択するように構成されたピッチ角選択部をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記ピッチ角選択部は、前記遮断器の累積開閉回数に基づいて前記併入判定ピッチ角を選択するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角を平滑化して平滑化ピッチ角を得るための平滑処理部をさらに含み、
前記併入条件判定部は、前記第１条件が満たされたか否かの判断において、前記平滑化ピッチ角と前記併入判定ピッチ角とを比較するように構成された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風力発電装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記発電機が併入される併入予定回転数よりも大きい閾値を前記回転数が超えたとき、前記風力発電装置を停止モードに移行させる停止指令を生成するための停止指令生成部をさらに含む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風力発電装置。
【請求項７】
前記ピッチ制御部は、前記発電機の併入後における前記ピッチ角のファイン側に向かう変化速度を上限値以下に制限するためのピッチレートリミッタを有す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風力発電装置。
【請求項８】
前記併入指令生成部からの前記併入指令を受けたとき、前記発電機側の電圧、位相および周波数と、前記系統側の電圧、位相および周波数との差が同期可能範囲内に収まったか否かを判定するように構成された同期判定部と、
前記遮断器は、前記同期判定部により前記差が前記同期可能範囲内に収まったと判定されたときに閉じられるように構成された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風力発電装置。
【請求項９】
前記ピッチ制御部は、前記回転数が解列回転数以下まで低下して前記発電機が解列したとき、前記ピッチ角をフェザー側に変化させて、前記ピッチ角を待機ピッチ角にて維持するように前記ピッチ駆動部を制御するように構成されたことを請求項１乃至８の何れか一項に記載の風力発電装置。
【請求項１０】
少なくとも一本のブレードを含む風車ロータと、前記ブレードのピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部と、前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、前記発電機の系統に対する連系状態を切り替えるための遮断器と、を備えた風力発電装置の併入方法であって、
前記発電機の併入前に、前記風車ロータの回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにて前記ピッチ駆動部を制御するピッチ制御ステップと、
少なくとも、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間がΔＴ１以上継続するという第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定する併入条件判定ステップと、
前記併入条件判定ステップにおいて前記併入判定条件が満たされたと判定されたとき、前記発電機を前記系統に併入するよう前記遮断器に併入指令を与える併入指令生成ステップと、
を含むことを特徴とする風力発電装置の併入方法。
【請求項１１】
前記併入判定条件は、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中において、前記風車ロータの前記回転数と前記目標回転数との偏差が許容範囲以内に収まる期間がΔＴ２以上継続するという第２条件をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の風力発電装置の併入方法。
【請求項１２】
複数種の前記併入判定ピッチ角の中から前記併入判定条件に用いる前記併入判定ピッチ角を選択するピッチ角選択ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の風力発電装置の併入方法。
【請求項１３】
前記ピッチ角選択ステップは、前記遮断器の累積開閉回数に基づいて前記併入判定ピッチ角を選択することを特徴とする請求項１２に記載の風力発電装置の併入方法。
【請求項１４】
前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角を平滑化して平滑化ピッチ角を得るための平滑処理ステップをさらに含み、
前記併入条件判定ステップは、前記第１条件が満たされたか否かの判断において、前記平滑化ピッチ角と前記併入判定ピッチ角とを比較することを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の風力発電装置の併入方法。
【請求項１５】
前記ピッチ制御ステップでは、前記発電機の併入後における前記ピッチ角のファイン側に向かう変化速度を上限値以下に制限することを特徴とする請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の風力発電装置の併入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、風力発電装置および風力発電装置の併入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全の観点から風力発電装置の利用が推進されており、風力発電装置を電力系統に安定的に連系させる技術が求められている。
【０００３】
一般的に、風力発電装置の電力系統への併入に際しては、まず風力発電装置の上部（例えばナセル上）に設置された風速計によって風車ロータの周囲風速を計測し、所定時間の平均風速がカットイン風速を超えたらブレードのピッチ角をフェザー側からファイン側へ変化させて風車ロータの回転を開始させ、風力発電装置を起動する。そして、風車ロータの回転数（又は発電機回転数）が併入回転数に達したら、風力発電装置を電力系統に併入するようになっている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ブレードのピッチ角をフェザー側からファイン側へ一定レートで変化させ、発電機回転数が併入回転数を超えた場合にはピッチ角を調整することによって発電機回転数を併入回転数に合わせる方法が記載されている。また、特許文献２には、電力系統への併入前に、ブレードのピッチ角をフェザー側からファイン側へ段階的に変化させて、風車ロータの回転数を上昇させる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０１９４５７４号明細書
【特許文献２】特許第５０７９０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、風力発電装置の併入においては、電力系統に悪影響を及ぼさないように、風車ロータの回転数（又は発電機回転数）を併入に適した回転数（併入回転数）に制御した上で発電機を電力系統に併入するようになっている。そして、併入後は、発電機を解列すべき回転数（解列回転数）以上に発電機回転数を維持し、風力発電装置の連系状態を安定的に継続することが望まれている。
【０００７】
しかしながら、風車ロータの回転数が併入条件を満たしていても、風力発電装置を円滑に併入できない場合がある。例えば、発電機回転数は併入回転数に達しているものの風速が比較的低い場合、発電機を併入した直後に発電機回転数が解列回転数以下まで低下し、すぐに解列してしまうことがある。さらに、発電機の解列後に発電機回転数が再び併入回転数に達したら再度併入することになるが、低風速状態が続いた場合、併入と解列を繰り返してしまう可能性がある。その結果、発電機の併入を制御する遮断器の開閉回数が増加し、遮断器の寿命低下を招いてしまう。
【０００８】
この点、特許文献１及び２では、発電機を併入回転数まで適切に上げる方法については記載されているが、併入直後の解列又は解列と併入の繰り返しの発生を回避するための具体的な対策は記載されていない。
【０００９】
また、従来は風速計で計測された風速に基づいて風車ロータの起動の可否を判断していたが、この場合、風車ロータ全体として受ける風力エネルギーを正確に把握することは難しかった。風速計によって風速を点で捉えた場合、ウィンドシア（鉛直方向の風速分布）が大きい状態では同時刻でも風速計の位置によって風速が大幅に異なり、風力発電装置の適切な起動や併入が困難となる。例えば、風速計で計測された風速に基づいて十分な風速が得られると判断して風力発電装置を起動しても、実際には風車ロータ全体としての風力エネルギーが不足しており併入後にすぐに解列してしまうことがある。このようなケースでも遮断器の開閉回数を無駄に増やすこととなり、遮断器の寿命低下に繋がる。
【００１０】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、上述の事情に鑑み、風力発電装置の併入時に併入と解列が繰り返されることを回避でき、円滑に電力系統に併入し得る風力発電装置および風力発電装置の併入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】
【００１１】
（１）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る風力発電装置は、
風力エネルギーにより電力を生成するための風力発電装置であって、
少なくとも一本のブレードを含む風車ロータと、
前記ブレードのピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部と、
前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、
前記発電機の系統に対する連系状態を切り替えるための遮断器と、
前記風力発電装置を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、
前記発電機の併入前に、前記風車ロータの回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにて前記ピッチ駆動部を制御するピッチ制御部と、
少なくとも、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間がΔＴ１以上継続するという第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定する併入条件判定部と、
前記併入条件判定部によって前記併入判定条件が満たされたと判定されたとき、前記発電機を前記系統に併入するよう前記遮断器に併入指令を与えるように構成された併入指令生成部と、
を含む。
なお、風車ロータの回転数と発電機回転数は一定比率で対応しているため、実際の制御においては風車ロータの回転数として、発電機回転数を用いてもよい。
【００１２】
上記（１）の構成では、ピッチ制御部において、発電機の併入前に、風車ロータの回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにてピッチ駆動部を制御するようになっている。
これにより、風車ロータの回転数が過度にオーバーシュートすることを回避し、風車ロータの回転数を発電機の併入に適した目標回転数に迅速に調整できる。さらに、回転数上昇過程で併入する場合に比べて、一定回転数に制御された状態での併入は比較的容易であり、併入失敗のリスクを低減できる。
【００１３】
また、上記（１）の構成では、併入条件判定部において、少なくとも第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定し、併入判定条件が満たされたとき、併入指令生成部で遮断器に併入指令を与えて発電機を系統に併入するようになっている。ここで、前記第１条件とは、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部の制御中におけるピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間がΔＴ１以上継続するという条件である。
上述したように、一定回転数制御モードにおいては、風車ロータの回転数を目標回転数に維持するようにピッチ角が調整されるため、このときのピッチ角は風速に対して相関を有する（風速とピッチ角との間には相関関係がある）。なお、ここで言う風速とは、風速計で計測された『点』の風速ではなく、風車ロータ全体の『面』で受けた風速、すなわち、風車ロータ全面で受ける風力エネルギーのことである。この相関関係を利用して、発電機の併入に際し十分な風速が風車ロータのロータ面全面で得られているか否かをピッチ角により判断することができる。例えば、ピッチ角が併入判定ピッチ角よりも一定時間以上フェザー側であるということは、風車ロータで十分な風力エネルギーを受けていると判断できる。これにより、併入直後における発電機の解列や解列と併入の繰り返しを防ぐことができ、遮断器の開閉回数を抑制して遮断器の寿命低下を防げるとともに、風力発電装置の系統への連系状態を安定的に維持することができる。
【００１４】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記併入判定条件は、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中において、前記風車ロータの前記回転数と前記目標回転数との偏差が許容範囲以内に収まる期間がΔＴ２以上継続するという第２条件をさらに含む。
【００１５】
上記（２）の構成によれば、風車ロータの回転数が目標回転数又は目標回転数に近い回転数に保たれている状態で発電機を併入することができるので、発電機の併入失敗のリスクをより確実に低減できる。例えば、遮断器の制御を行う制御装置（例えばコンバータ制御装置）が電圧、周波数及び振幅の同期を取った上で併入動作を実行する場合、風力発電装置の併入時に高風速で回転数の上昇レートが大きいと、電圧、周波数及び振幅の同期を取ることが困難となり、併入完了に時間を要して併入失敗となることがある。この点、上記（２）の構成では、風車ロータの回転数が目標回転数又は目標回転数に近い回転数に保たれているので、制御装置は容易に併入動作を実行することができる。
【００１６】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記コントローラは、複数種の前記併入判定ピッチ角の中から前記併入判定条件に用いる前記併入判定ピッチ角を選択するように構成されたピッチ角選択部をさらに含む。
【００１７】
上記（３）の構成によれば、遮断器の状態（例えば開閉回数等）などに応じて併入判定ピッチ角を適宜選択することで、遮断器の不要な開閉を削減することができる。
また、複数種の併入判定ピッチ角の中から併入判定条件に用いる併入判定ピッチ角を、経験に応じて適宜変更することにより、風力発電装置の周囲環境に対応したより適切な併入判定条件を設定することができる。
【００１８】
（４）一実施形態では、上記（３）の構成において、
前記ピッチ角選択部は、前記遮断器の累積開閉回数に基づいて前記併入判定ピッチ角を選択する。
【００１９】
上記（４）の構成によれば、遮断器の不要な開閉をより効果的に削減することができる。
例えば、遮断器の累積開閉回数が寿命に近い回数である場合、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりフェザー側の併入判定ピッチ角を選択すれば、確実に遮断器の累積開閉回数を低減できるため、遮断器の寿命を延ばすことができる。一方、遮断器の累積開閉回数が少なく、且つ、電力生成を優先させる場合には、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりファイン側の併入判定ピッチ角を選択してもよい。
【００２０】
（５）他の実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記コントローラは、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角を平滑化して平滑化ピッチ角を得るための平滑処理部をさらに含み、
前記併入条件判定部は、前記第１条件が満たされたか否かの判断において、前記平滑化ピッチ角と前記併入判定ピッチ角とを比較するように構成されている。
【００２１】
上記（５）の構成では、第１条件が満たされたか否かの判断において、ピッチ角を平滑化した平滑化ピッチ角と併入判定ピッチ角とを比較するようになっている。これにより、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部の制御中においてピッチ角が変動する場合であっても、適切に併入条件を判定することができる。
【００２２】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記コントローラは、前記発電機が併入される併入予定回転数よりも大きい閾値を前記回転数が超えたとき、前記風力発電装置を停止モードに移行させる停止指令を生成するための停止指令生成部をさらに含む。
【００２３】
風車ロータの回転数が、併入予定回転数よりも大きい値に設定された閾値を超えたとき、風力発電装置に異常が発生して発電機の併入が円滑に行われなかった可能性が考えられる。
そこで、上記（６）の構成によれば、発電機回転数が過度に大きくなったとき、風力発電装置を停止モードに移行させることによって、風力発電装置が異常状態のまま系統に併入されることを阻止できる。なお、風力発電装置に異常が発生していない場合には、例えばメンテナンス後に運転を再開するようにすれば、風力発電装置の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記ピッチ制御部は、前記発電機の併入後における前記ピッチ角のファイン側に向かう変化速度を上限値以下に制限するためのピッチレートリミッタを有する。
【００２５】
上記（７）の構成によれば、発電機の併入後、高風速下においても発電機が過回転となることを防止し、風力発電装置の円滑な電力供給を可能とする。
【００２６】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記併入指令生成部からの前記併入指令を受けたとき、前記発電機側の電圧、位相および周波数と、前記系統側の電圧、位相および周波数との差が同期可能範囲内に収まったか否かを判定するように構成された同期判定部と、
前記遮断器は、前記同期判定部により前記差が前記同期可能範囲内に収まったと判定されたときに閉じられるように構成される。
【００２７】
上記（８）の構成によれば、発電機側の電圧、位相および周波数が適正な値のときに発電機を併入するようにしたので、発電機の併入によって系統側へ悪影響を及ぼすことを防止でき、風力発電装置の円滑な連系が可能となる。
【００２８】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、
前記ピッチ制御部は、前記回転数が解列回転数以下まで低下して前記発電機が解列したとき、前記ピッチ角をフェザー側に変化させて、前記ピッチ角を待機ピッチ角にて維持するように前記ピッチ駆動部を制御するように構成される。
【００２９】
上記（９）の構成によれば、風速が低下して発電機が解列した状態であっても、風車ロータの回転を停止せず、ピッチ角を待機ピッチ角に維持して風車ロータの回転を維持する。これにより、風速が大きくなって再度併入動作を実行する場合に、風車ロータを停止状態から回転させる場合に比べて慣性力が残っているため、目標回転数に上昇させるまでの時間を短縮できる。
【００３０】
（１０）本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る風力発電装置の併入方法は、
少なくとも一本のブレードを含む風車ロータと、前記ブレードのピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部と、前記風車ロータの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、前記発電機の系統に対する連系状態を切り替えるための遮断器と、を備えた風力発電装置の併入方法であって、
前記発電機の併入前に、前記風車ロータの回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにて前記ピッチ駆動部を制御するピッチ制御ステップと、
少なくとも、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間がΔＴ１以上継続するという第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定する併入条件判定ステップと、
前記併入条件判定ステップにおいて前記併入判定条件が満たされたと判定されたとき、前記発電機を前記系統に併入するよう前記遮断器に併入指令を与える併入指令生成ステップと、
を含む。
【００３１】
上記（１０）の方法では、ピッチ制御ステップにおいて、発電機の併入前に、風車ロータの回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにてピッチ駆動部を制御する。
これにより、風車ロータの回転数が過度にオーバーシュートすることを回避し、風車ロータの回転数を発電機の併入に適した目標回転数に迅速に調整できる。さらに、回転数上昇過程で併入する場合に比べて、一定回転数に制御された状態での併入は比較的容易であり、併入失敗のリスクを低減できる。
【００３２】
また、上記（１０）の方法では、併入条件判定ステップにおいて、少なくとも第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定し、併入判定条件が満たされたとき、併入指令生成ステップで遮断器に併入指令を与えて発電機を系統に併入するようになっている。
この方法によれば、発電機の併入に際し十分な風速が風車ロータのロータ面全面で得られているか否かをピッチ角により判断することができる。これにより、併入直後における発電機の解列や解列と併入の繰り返しを防ぐことができ、遮断器の開閉回数を抑制して遮断器の寿命低下を防げるとともに、風力発電装置の系統への連系状態を安定的に維持することができる。
【００３３】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の方法において、
前記併入判定条件は、前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中において、前記風車ロータの前記回転数と前記目標回転数との偏差が許容範囲以内に収まる期間がΔＴ２以上継続するという第２条件をさらに含む。
【００３４】
上記（１１）の方法によれば、風車ロータの回転数が目標回転数又は目標回転数に近い回転数に保たれている状態で発電機を併入することができるので、発電機の併入失敗のリスクをより確実に低減できる。
【００３５】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の方法において、
複数種の前記併入判定ピッチ角の中から前記併入判定条件に用いる前記併入判定ピッチ角を選択するピッチ角選択ステップをさらに含む。
【００３６】
上記（１２）の方法によれば、遮断器の状態（例えば開閉回数等）などに応じて併入判定ピッチ角を適宜選択することで、遮断器の不要な開閉を削減することができる。
また、複数種の併入判定ピッチ角の中から併入判定条件に用いる併入判定ピッチ角を、経験に応じて適宜変更することにより、風力発電装置の周囲環境に対応したより適切な併入判定条件を設定することができる。
【００３７】
（１３）一実施形態では、上記（１２）の方法において、
前記ピッチ角選択ステップは、前記遮断器の累積開閉回数に基づいて前記併入判定ピッチ角を選択する。
【００３８】
上記（１３）の方法によれば、遮断器の不要な開閉をより効果的に削減することができる。例えば、遮断器の累積開閉回数が寿命に近い回数である場合、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりフェザー側の併入判定ピッチ角を選択すれば、確実に遮断器の累積開閉回数を低減できるため、遮断器の寿命を延ばすことができる。一方、遮断器の累積開閉回数が少なく、且つ、電力生成を優先させる場合には、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりファイン側の併入判定ピッチ角を選択してもよい。
【００３９】
（１４）一実施形態では、上記（１０）乃至（１３）の何れかの方法において、
前記一定回転数制御モードによる前記ピッチ駆動部の制御中における前記ピッチ角を平滑化して平滑化ピッチ角を得るための平滑処理ステップをさらに含み、
前記併入条件判定ステップは、前記第１条件が満たされたか否かの判断において、前記平滑化ピッチ角と前記併入判定ピッチ角とを比較する。
【００４０】
上記（１４）の方法によれば、発電機の併入後、高風速下においても発電機が過回転となることを防止し、風力発電装置の円滑な電力供給を可能とする。
【００４１】
（１５）前記ピッチ制御ステップでは、前記発電機の併入後における前記ピッチ角のファイン側に向かう変化速度を上限値以下に制限する。
【００４２】
上記（１５）の方法によれば、発電機の併入後、高風速下においても発電機が過回転となることを防止し、風力発電装置の円滑な電力供給を可能とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、併入直後における発電機の解列や解列と併入の繰り返しを防ぐことができ、遮断器の開閉回数を抑制して遮断器の寿命低下を防げるとともに、風力発電装置の系統への連系状態を安定的に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施形態に係る風力発電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態に係る風力発電装置の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】一実施形態に係る風力発電装置の各パラメータの時系列変化を示すタイムチャートである。
【図４】一定回転数制御モードにおける風速とピッチ角の関係を示すグラフである。
【図５】一実施形態に係る風力発電装置の併入方法を概略的に示すフローチャートである。
【図６】一実施形態に係る風力発電装置の併入方法の具体例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、添付図面に従って本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り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。
【００４６】
最初に、図１乃至図３を例示しながら、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１の全体構成について説明する。なお、図１は、一実施形態に係る風力発電装置１の概略構成を示すブロック図である。図２は、一実施形態に係る風力発電装置１の具体的構成を示すブロック図である。図３は、一実施形態に係る風力発電装置１の各パラメータの時系列変化を示すタイムチャートである。
【００４７】
図１及び図２に示すように、幾つかの実施形態にかかる風力発電装置１は、風力エネルギーにより電力を生成するように構成されている。より具体的には、風力発電装置１は、分散型電源の一つとして、系統（電力系統）１００に連系可能に構成されている。なお、風力発電装置１は、洋上風力発電装置であってもよいし、陸上風力発電装置であってもよい。
【００４８】
幾つかの実施形態において、風力発電装置１は、風車ロータ２と、ピッチ駆動部２０と、発電機７と、遮断器１０と、コントローラ３０と、を備えている。
また、風力発電装置１は、風車ロータ２のブレード３のピッチ角を検出するためのピッチ角センサ２２、風車ロータ２近傍の風速を計測するための風速計２６、および、風車ロータ２の回転数（ロータ回転数）を検出するための回転数センサ２４又は発電機７の回転数（発電機回転数）を検出するための回転数センサ２５、の少なくとも一つを、適宜含んでいてもよい。なお、ロータ回転数と発電機回転数とは一定比率で対応しているため、制御で用いられる回転数としては何れを用いてもよいが、以下の実施形態では主にロータ回転数を用いて制御を行う場合について説明する。但し、実際の制御においてはロータ回転数として、発電機回転数を用いてもよい。
【００４９】
風車ロータ２は、少なくとも一本のブレード３を含む。なお、風車ロータ２とは、ブレード３が風を受けることによって、ブレード３と共に一体的に回転する部位を含んでもよい。例えば、風車ロータ２は、ハブ４に対して放射状に取付けられた複数のブレード３を含み、ブレード３が風を受けることでブレード３及びハブ４が一体的に回転するように構成される。なお、風車ロータ２は、ブレード３及びハブ４に加えて、ハブ４に接続された主軸５をさらに含んでもよい。
【００５０】
ピッチ駆動部２０は、ブレード３のピッチ角を変化させるように構成される。具体的には、ピッチ駆動部２０は、後述するピッチ制御部３１のピッチ指令に基づいて、ブレード３のピッチ角を変化させるためのピッチアクチュエータである。例えば、ピッチ駆動部２０は、油圧シリンダや空気圧シリンダ等の機械的なアクチュエータであってもよいし、サーボモータ等の電気的なアクチュエータであってもよい。
また、ピッチ駆動部２０はハブ４内に配置されていてもよい。風車ロータ２が複数のブレード３を有する場合、複数のブレード３のそれぞれにピッチ駆動部２０が設けられていてもよい。
【００５１】
発電機７は、風車ロータ２の回転エネルギーによって駆動されるように構成される。発電機７は、誘導発電機であってもよいし、同期発電機であってもよい。図２に例示される実施形態では、発電機７は二次巻線誘導発電機である。二次巻線誘導発電機７は、その固定子巻線が系統１００に直接的に接続され、その回転子巻線が電力変換装置（例えばＡＣ−ＤＣ−ＡＣコンバータ）１２を介して系統１００に接続される。電力変換装置１２は、回転子巻線の電流を制御して発電機トルクを調節することで、可変速運転を可能とするとともに、二次巻線誘導発電機７の回転子巻線から受け取った電力で系統１００の周波数に適合した交流電力に変換する。
【００５２】
図１及び図２に示されるように、風車ロータ２と発電機７との間には、ドライブトレイン６が設けられていてもよい。ドライブトレイン６は、例えば、ギア式ドライブトレインであってもよいし、油圧ポンプと油圧モータが油圧ラインで接続された油圧トランスミッションであってもよい。あるいは、風車ロータ２と発電機７とが直結された構成であってもよい。
【００５３】
遮断器１０は、発電機７の系統１００に対する連系状態を切り替えるように構成される。この遮断器１０は、コントローラ３０によって開閉制御されるようになっている。
図２に例示される実施形態では、二次巻線誘導発電機７の固定子巻線に接続されるライン１１ａに、固定子遮断器１０ａが設けられている。また、二次巻線誘導発電機７の回転子巻線に接続され、電力変換装置１２よりも系統１００側のライン１１ｂに、回転子遮断器１０ｂが設けられている。これが後述するコンバータ制御装置４２によって開閉制御されるようになっている。
【００５４】
なお、図２に示す実施形態では、発電機７と系統１００との間には、発電機７で発電されて電力変換装置１２で交流電力に変換された交流電圧を変圧するための電力変圧器１４と、平常時の負荷電流を開閉するための電源開閉器盤１６と、が設けられている。
【００５５】
コントローラ３０は、風力発電装置１の制御を行うように構成されている。
一実施形態において、コントローラ３０は、ピッチ制御部３１と、併入条件判定部３４と、併入指令生成部３５と、を含む。
なお、図１に概略的に示す図において、コントローラ３０は、ピッチ制御部３１や併入条件判定部３４や併入指令生成部３５等の複数の機能を含んで物理的に一体に構成されているように記載されているが、コントローラ３０は、物理的に離れて配置される複数の装置によって構成されてもよい。例えば図２に示す実施形態では、コントローラ３０（図１参照）は、ＷＴＣコントローラ４０、ピッチコントローラ４１、及びコンバータ制御装置４２を含んでいる。この場合、ＷＴＣコントローラ４０及びコンバータ制御装置４２はナセル内に設置され、ピッチコントローラ４１はハブ４内に設置されてもよい。
【００５６】
ピッチ制御部３１は、発電機７の併入前に、風車ロータ２の回転数（ロータ回転数）を目標回転数に維持する一定回転数制御モード５０（図３参照）にてピッチ駆動部２０を制御するように構成される。すなわち、無負荷状態での一定回転数制御モードでは、風車ロータが目標回転数を維持するように、風速に応じてブレード３のピッチ角を変化させるようになっている。
一実施形態では、ピッチ制御部３１は、上記一定回転数制御モードと、ピッチスケジュール制御モードと、を含む複数のモードから選択されたモードに従って、ピッチ駆動部２０を制御するように構成される。ここで、ピッチスケジュールモードは、例えば、予め設定された少なくとも一つのピッチレートで、フェザー側からファイン側へ向けてピッチ角を変化させるモードである。なお、図２に例示される実施形態では、ピッチ制御部３１（図１参照）は、ピッチコントローラ４１に含まれていてもよい。
【００５７】
併入条件判定部３４は、少なくとも第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定するように構成される。ここで、第１条件とは、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部２０の制御中におけるピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間がΔＴ１以上継続するという条件である。なお、ΔＴ１は、１０秒以上５０秒以内であってもよい。あるいは、ΔＴ１は、２０秒以上４０秒以内であってもよい。また、ΔＴ１は、変更可能であってもよく、経験や風速状況等に応じて適宜設定してもよい。
【００５８】
併入指令生成部３５は、併入条件判定部３４によって併入判定条件が満たされたと判定されたとき、発電機７を系統１００に併入するよう遮断器１０に併入指令を与えるように構成される。
なお、図２に例示される実施形態において、併入条件判定部３４及び併入指令生成部３５（図１参照）は、ＷＴＣコントローラ４０に含まれていてもよい。
【００５９】
上記構成では、ピッチ制御部３１において、発電機７の併入前に、風車ロータ２の回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにてピッチ駆動部２０を制御するようになっている。
これにより、風車ロータ２の回転数が過度にオーバーシュートすることを回避し、風車ロータ２の回転数を発電機７の併入に適した目標回転数に迅速に調整できる。さらに、回転数上昇過程で併入する場合に比べて、一定回転数に制御された状態での併入は比較的容易であり、併入失敗のリスクを低減できる。
【００６０】
また、上記構成では、併入条件判定部３４において、少なくとも第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定し、併入判定条件が満たされたとき、併入指令生成部３５で遮断器１０に併入指令を与えて発電機７を系統１００に併入するようになっている。
上述したように、一定回転数制御モードにおいては、風車ロータ２の回転数を目標回転数に維持するようにピッチ角が調整されるため、このときのピッチ角は風速に対して相関を有する（風速とピッチ角との間には相関関係がある）。なお、ここで言う風速とは、風速計で計測された『点』の風速ではなく、風車ロータ全体の『面』で受けた風速、すなわち、風車ロータ全面で受ける風力エネルギーのことである。
【００６１】
図４は、一定回転数制御モードにおける風速とピッチ角の関係を示すグラフである。同図に例示するように、一定回転数制御モードにおいては、ロータ回転数が一定値となるように風速に応じてピッチ角を変化させるため、ピッチ角と風速とは比例的な関係を有する。
この相関関係を利用して、図１及び図２に示す発電機７の併入に際し十分な風速が風車ロータ２のロータ面全面で得られているか否かをピッチ角により判断することができる。言い換えれば、一定回転数制御モードにおけるピッチ角を、風車ロータ２のロータ面全面で受ける風力エネルギーを把握するための概念的な風速計として用いている。例えば、ピッチ角が併入判定ピッチ角よりも一定時間以上フェザー側であるということは、風車ロータ２で十分な風力エネルギーを受けていると判断できる。これにより、併入直後における発電機７の解列や解列と併入の繰り返しを防ぐことができ、遮断器１０の開閉回数を抑制して遮断器１０の寿命低下を防げるとともに、風力発電装置１の系統１００への連系状態を安定的に維持することができる。
【００６２】
また、併入判定条件は、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部２０の制御中において、風車ロータ２の回転数と目標回転数との偏差が許容範囲以内に収まる期間がΔＴ２以上継続するという第２条件をさらに含んでもよい。なお、ΔＴ２は、１０秒以上５０秒以内であってもよい。あるいは、ΔＴ２は、２０秒以上４０秒以内であってもよい。また、ΔＴ２は、変更可能であってもよく、経験や風速状況等に応じて適宜設定してもよい。
【００６３】
上記構成によれば、風車ロータ２の回転数が目標回転数又は目標回転数に近い回転数に保たれている状態で発電機７を併入することができるので、発電機７の併入失敗のリスクをより確実に低減できる。例えば、遮断器１０の制御を行う制御装置（例えばコンバータ制御装置４２）が電圧、周波数及び振幅の同期を取った上で併入動作を実行する場合、風力発電装置１の併入時に高風速で回転数の上昇レートが大きいと、電圧、周波数及び振幅の同期を取ることが困難となり、併入完了に時間を要して併入失敗警報が発信されてしまうことがある。この点、上記構成では、風車ロータ２の回転数が目標回転数又は目標回転数に近い回転数に保たれているので、コンバータ制御装置４２は容易に併入動作を実行することができる。
【００６４】
幾つかの実施形態では、上記構成を備える風力発電装置１において、コントローラ３０が、平滑処理部３２、ピッチ角選択部３３、同期判定部３６、または、停止指令生成部３７の少なくとも一つを、適宜含んでいてもよい。
【００６５】
ピッチ角選択部３３は、複数種の併入判定ピッチ角の中から併入判定条件に用いる併入判定ピッチ角を選択するように構成される。
上記構成によれば、遮断器１０の状態（例えば開閉回数等）などに応じて併入判定ピッチ角を適宜選択することで、遮断器１０の不要な開閉を削減することができる。
また、複数種の併入判定ピッチ角の中から併入判定条件に用いる併入判定ピッチ角を、経験に応じて適宜変更することにより、風力発電装置１の周囲環境に対応したより適切な併入判定条件を設定することができる。
【００６６】
この場合、ピッチ角選択部３３は、遮断器１０の累積開閉回数に基づいて併入判定ピッチ角を選択するようにしてもよい。
上記構成によれば、遮断器１０の不要な開閉をより効果的に削減することができる。例えば、遮断器１０の累積開閉回数が寿命に近い回数である場合、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりフェザー側の併入判定ピッチ角を選択すれば、確実に遮断器１０の累積開閉回数を低減できるため、遮断器１０の寿命を延ばすことができる。一方、遮断器１０の累積開閉回数が少なく、且つ、電力生成を優先させる場合には、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりファイン側の併入判定ピッチ角を選択してもよい。
【００６７】
平滑処理部３２は、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部２０の制御中におけるピッチ角を平滑化して平滑化ピッチ角を得るように構成される。例えば、平滑処理部３２は一次遅れローパスフィルタを含み、ピッチ角センサ２２で得られた所定時間のピッチ角データに対して一次遅れローパスフィルタ処理を施すことによって、平滑化ピッチ角を得るようになっている。
この場合、上述した併入条件判定部３４では、前記第１条件が満たされたか否かの判断において、平滑化ピッチ角と併入判定ピッチ角とを比較するように構成される。
【００６８】
上記構成では、第１条件が満たされたか否かの判断において、ピッチ角を平滑化した平滑化ピッチ角と併入判定ピッチ角とを比較するようになっている。これにより、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部の制御中においてピッチ角が変動する場合であっても、適切に併入条件を判定することができる。
【００６９】
停止指令生成部３７は、発電機７が併入される併入予定回転数よりも大きい閾値を回転数が超えたとき、風力発電装置１を停止モードに移行させる停止指令を生成するように構成される。ここで、風力発電装置１の停止モードとは、例えば風車ロータ２を停止し、風力発電装置１をメンテナンス可能な状態とするモードである。なお、図２に例示する実施形態では、停止指令生成部３７（図１参照）は、ＷＴＣコントローラ４０に含まれていてもよい。なお、ＷＴＣコントローラ４０は、別に設けられタッチパネル等の入出力部４４とデータの送受信が可能に構成されていてもよい。また、風力発電装置１から離れた遠隔地に設けられた遠隔監視装置４５とデータの送受信が可能に構成されていてもよい。
【００７０】
風車ロータ２の回転数が、併入予定回転数よりも大きい値に設定された閾値を超えたとき、風力発電装置１に異常が発生して発電機７の併入が円滑に行われなかった可能性が考えられる。
そこで、上記の構成によれば、ロータ回転数が過度に大きくなったとき、風力発電装置１を停止モードに移行させることによって、風力発電装置１が異常状態のまま系統１００に併入されることを阻止できる。なお、風力発電装置１に異常が発生していない場合には、例えばメンテナンス後に運転を再開するようにすれば、風力発電装置１の信頼性を向上させることができる。
【００７１】
一実施形態において、ピッチ制御部３１は、発電機７の併入後におけるピッチ角のファイン側に向かう変化速度を上限値以下に制限するためのピッチレートリミッタを有する。
上記構成によれば、発電機７の併入後、高風速下においても発電機７が過回転となることを防止し、風力発電装置１の円滑な電力供給を可能とする。
【００７２】
同期判定部３６は、併入指令生成部３５からの併入指令を受けたとき、発電機７側の電圧、位相および周波数と、系統１００側の電圧、位相および周波数との差が同期可能範囲内に収まったか否かを判定するように構成される。なお、図２に例示する実施形態では、同期判定部３６は（図１参照）は、ＷＴＣコントローラ４０に含まれていてもよい。
この場合、遮断器１０は、同期判定部３６により前記差が同期可能範囲内に収まったと判定されたときに閉じられるように構成される。
上記構成によれば、発電機７側の電圧、位相および周波数が適正な値のときに発電機７を併入するようにしたので、発電機７の併入によって系統１００側へ悪影響を及ぼすことを防止でき、風力発電装置１の円滑な連系が可能となる。
【００７３】
一実施形態では、ピッチ制御部３１は、風車ロータ２の回転数が解列回転数以下まで低下して発電機７が解列したとき、ピッチ角をフェザー側に変化させて、ピッチ角を待機ピッチ角にて維持するようにピッチ駆動部２０を制御するように構成される。
【００７４】
上記構成によれば、風速が低下して発電機７が解列した状態であっても、風車ロータ２の回転を停止せず、ピッチ角を待機ピッチ角に維持して風車ロータ２の回転を維持する。これにより、風速が大きくなって再度併入動作を実行する場合に、風車ロータ２を停止状態から回転させる場合に比べて慣性力が残っているため、目標回転数に上昇させるまでの時間を短縮できる。
【００７５】
次に、図５及び図６を参照して、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１の併入方法について説明する。図５は、一実施形態に係る風力発電装置の併入方法を概略的に示すフローチャートである。図６は、一実施形態に係る風力発電装置の併入方法の具体例を示すフローチャートである。なお、ここでは、適宜、図１に示した符号を用いて説明する。
【００７６】
上述したように、風力発電装置１は、少なくとも一本のブレード３を含む風車ロータ２と、ブレード３のピッチ角を変化させるためのピッチ駆動部２０と、風車ロータ２の回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機７と、発電機７の系統１００に対する連系状態を切り替えるための遮断器１０と、を備えている。
【００７７】
幾つかの実施形態に係る風力発電装置１の併入方法は、ピッチ制御ステップＳ２と、併入条件判定ステップＳ５と、併入指令生成ステップＳ６と、を含む。
この風力発電装置１の併入方法は、起動ステップＳ１、平滑処理ステップＳ４、ピッチ角選択ステップＳ３又は同期判定ステップＳ７の少なくとも一つをさらに含んでいてもよい。
【００７８】
起動ステップＳ１は、風速計２６で計測された風速の所定時間の平均値（平均風速）が、予め設定した起動風速よりも大きくなったら風力発電装置１を起動する。
ピッチ制御ステップＳ２は、発電機７の併入前に、風車ロータ２の回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにてピッチ駆動部２０を制御する。
併入条件判定ステップＳ５は、少なくとも、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部２０の制御中におけるピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間がΔＴ１以上継続するという第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否か（Ｓ５−１）を判定する。これに加えて、併入条件判定ステップＳ５は、風車ロータ２の回転数と目標回転数との偏差が許容範囲以内に収まる期間がΔＴ２以上継続するという第２条件を更に含む併入判定条件が満たされたか否か（Ｓ５−２）を判定するようにしてもよい。
併入指令生成ステップＳ６は、併入条件判定ステップＳ５において併入判定条件が満たされたと判定されたとき、発電機７を系統１００に併入するよう遮断器１０に併入指令を与える。
【００７９】
上記方法では、ピッチ制御ステップＳ２において、発電機７の併入前に、風車ロータ２の回転数を目標回転数に維持する一定回転数制御モードにてピッチ駆動部を制御する。
これにより、風車ロータ２の回転数が過度にオーバーシュートすることを回避し、風車ロータ２の回転数を発電機７の併入に適した目標回転数に迅速に調整できる。さらに、回転数上昇過程で併入する場合に比べて、一定回転数に制御された状態での併入は比較的容易であり、併入失敗のリスクを低減できる。
また、上記方法では、併入条件判定ステップＳ５において、少なくとも第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定し、併入判定条件が満たされたとき、併入指令生成ステップＳ６で遮断器１０に併入指令を与えて発電機７を系統１００に併入するようになっている。
この方法によれば、発電機７の併入に際し十分な風速が風車ロータ２のロータ面全面で得られているか否かをピッチ角により判断することができる。これにより、併入直後における発電機７の解列や解列と併入の繰り返しを防ぐことができ、遮断器１０の開閉回数を抑制して遮断器１０の寿命低下を防げるとともに、風力発電装置１の系統１００への連系状態を安定的に維持することができる。
【００８０】
ピッチ角選択ステップＳ３は、複数種の併入判定ピッチ角の中から併入判定条件に用いる併入判定ピッチ角を選択する。
このように、遮断器１０の状態（例えば開閉回数等）などに応じて併入判定ピッチ角を適宜選択することで、遮断器の不要な開閉を削減することができる。
また、複数種の併入判定ピッチ角の中から併入判定条件に用いる併入判定ピッチ角を、経験に応じて適宜変更することにより、風力発電装置１の周囲環境に対応したより適切な併入判定条件を設定することができる。
【００８１】
この場合、ピッチ角選択ステップＳ３は、遮断器１０の累積開閉回数に基づいて併入判定ピッチ角を選択するようにしてもよい。
これにより、遮断器１０の不要な開閉をより効果的に削減することができる。例えば、遮断器１０の累積開閉回数が寿命に近い回数である場合、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりフェザー側の併入判定ピッチ角を選択すれば、確実に遮断器１０の累積開閉回数を低減できるため、遮断器１０の寿命を延ばすことができる。一方、遮断器１０の累積開閉回数が少なく、且つ、電力生成を優先させる場合には、複数種の併入判定ピッチ角の中からよりファイン側の併入判定ピッチ角を選択してもよい。
【００８２】
平滑処理ステップＳ４は、一定回転数制御モードによるピッチ駆動部２０の制御中におけるピッチ角を平滑化して平滑化ピッチ角を得る。
この場合、併入条件判定ステップＳ５は、第１条件が満たされたか否かの判断において、平滑化ピッチ角と併入判定ピッチ角とを比較する。
これにより、発電機７の併入後、高風速下においても発電機７が過回転となることを防止し、風力発電装置１の円滑な電力供給を可能とする。
【００８３】
ピッチ制御ステップＳ２では、発電機７の併入後におけるピッチ角のファイン側に向かう変化速度を上限値以下に制限してもよい。
これにより、発電機７の併入後、高風速下においても発電機が過回転となることを防止し、風力発電装置１の円滑な電力供給を可能とする。
【００８４】
図６を参照して、一実施形態に係る風力発電装置１の併入方法について具体的に説明する。なお、以下では、適宜図１乃至図３を参照して説明する。
【００８５】
まず、風速計２６で計測された風速の所定時間の平均値（平均風速）が、予め設定した起動風速よりも大きくなったら風力発電装置１を起動し、ピッチ制御を開始する。すなわち、図３において待機ステートから起動ステートに移行する。この際、図３に示す実施形態では、ピッチスケジュール制御モード（ａ）に沿ってピッチ駆動部２０を制御するようにしている。具体的には、一定のピッチレートによってピッチ角をフェザー側からファイン側に変化させていく。
【００８６】
ピッチ角が待機ピッチ角まで達したら、ピッチ角を維持してロータ回転数が第１設定値（ピッチ待機回転数）まで上昇しているか否かを判定する。このとき、ピッチ角を一定に維持してからの時間を測っておき、この時間が予め設定された一定時間を経過したら起動失敗と判断し、待機ステートに戻る。
一定時間内にロータ回転数が第１設定値まで上昇したら、一定のピッチレートでピッチ角を中間ピッチ角まで変化させる（ピッチスケジュール制御モード（ａ））。なお、中間ピッチ角は、待機ピッチ角よりも大きい。
【００８７】
ピッチ角が中間ピッチ角まで達したら、ロータ回転数が第２設定値まで上昇しているか否かを判定する。第２設定値は、第１設定値よりも大きい回転数である。
そして、ロータ回転数が第２設定値以上である場合、一定のピッチレートでピッチ角をファインピッチ角まで変化させる（ピッチスケジュール制御モード（ａ））。
なお、ピッチ角が中間ピッチ角まで達したとき、ロータ回転数が第１判定値よりも小さい場合、ブレード３のピッチ角を待機ピッチ角まで戻してもよい。第１判定値は、第１設定値よりも小さい回転数である。
【００８８】
ピッチ角がファインピッチ角まで達したら、ロータ回転数が第３設定値まで上昇しているか否かを判定する。第３設定値は、第２設定値よりも大きい回転数である。
そして、ロータ回転数が第３設定値以上である場合、一定回転数制御モード（ｂ）に沿ってピッチ角を調整する。
【００８９】
一定回転数制御モード（ｂ）におけるピッチ角が併入判定ピッチ角よりもフェザー側である期間Ｔが、予め設定された期間ΔＴ１以上継続するという第１条件を含む併入判定条件が満たされたか否かを判定し、併入判定条件が満たされた場合には、併入指令を生成して発電機７を系統１００に併入する。
【００９０】
以上説明したように、併入直後における発電機７の解列や解列と併入の繰り返しを防ぐことができ、遮断器１０の開閉回数を抑制して遮断器１０の寿命低下を防げるとともに、風力発電装置１の系統１００への連系状態を安定的に維持することができる。
【００９１】
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。例えば、上述した実施形態のうち複数を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１      風力発電装置
２      風車ロータ
３      ブレード
４      ハブ
５      主軸
６      ドライブトレイン
７      発電機
１０    遮断器
１０ａ  固定子遮断器
１０ｂ  回転子遮断器
２０    ピッチ駆動部
２２    ピッチ角センサ
２４    回転数センサ
２５    回転数センサ
２６    風速計
３０    コントローラ
３１    ピッチ制御部
３２    平滑処理部
３３    ピッチ角選択部
３４    併入条件判定部
３５    併入指令生成部
３６    同期判定部
３７    停止指令生成部
４０    ＷＴＣコントローラ
４１    ピッチコントローラ
４２    コンバータ制御装置
５０    一定回転数制御モード
１００  系統
【図１】
0006358993.tif 000002
【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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