JP6990022B2 - Windmill control device - Google Patents

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Description

本発明は、風力発電用の風車制御装置に関するものである。 The present invention relates to a wind turbine control device for wind power generation.

特許文献１には、風力発電用の風車の過回転を防止することを目的とした技術が開示されている。特許文献１で開示されるトルク指令回路は、風力発電機の実回転数と定格回転数との偏差を積分して過速度積算量を出力する手段と、過速度積算量より過風速状態信号を出力する手段と、過風速状態信号と過速度積算量より風車回転数指令を出力する手段と、風車回転数指令と実回転数より回転数制御時トルク指令値を出力する手段とを備える。このトルク指令回路は、過風速状態信号がＯＮの時に回転数制御時トルク指令値により発電機のトルクを制御して風車の過速度を防止する。 Patent Document 1 discloses a technique for preventing over-rotation of a wind turbine for wind power generation. The torque command circuit disclosed in Patent Document 1 is a means for integrating the deviation between the actual rotation speed and the rated rotation speed of the wind generator and outputting the overspeed integrated amount, and the overspeed state signal from the overspeed integrated amount. It is provided with a means for outputting, a means for outputting a wind turbine rotation speed command from an overwind speed state signal and an overspeed integrated amount, and a means for outputting a torque command value at the time of rotation speed control from the wind turbine rotation speed command and the actual rotation speed. This torque command circuit controls the torque of the generator by the torque command value at the time of rotation speed control when the overwind speed state signal is ON, and prevents the overspeed of the wind turbine.

特許第４４０１１１７号公報Japanese Patent No. 4401117

特許文献１のトルク指令回路では、発電機の回転数と定格回転数との偏差積算値が一定値を超えると減速指令を出力するように制御を行う。このときの回転数減速量は、発電機回転数と定格回転数の偏差積算値を積算時間で割った値に基づいて定められる。つまり、この制御では、風速が大きい場合には短い積算時間で偏差積算値が一定値を超えるため、より大きな減速量となる。逆に、風速が定格風速を少し超える程度で継続する場合、小さな減速量となる。 In the torque command circuit of Patent Document 1, control is performed so that a deceleration command is output when the deviation integrated value between the rotation speed of the generator and the rated rotation speed exceeds a certain value. The rotation speed deceleration amount at this time is determined based on the value obtained by dividing the deviation integrated value of the generator rotation speed and the rated rotation speed by the integration time. That is, in this control, when the wind speed is high, the deviation integrated value exceeds a certain value in a short integrated time, so that the deceleration amount becomes larger. On the contrary, if the wind speed continues to slightly exceed the rated wind speed, the deceleration amount will be small.

しかし、特許文献１の制御では、風速の上昇が回転速度の上昇に反映された後で減速制御に移行するため、風速の変化から減速制御に移行するまでにタイムラグが生じやすい。このため、風速が急激に変化するような突風傾向にある場合、減速制御が間に合わずに過回転を招く虞がある。 However, in the control of Patent Document 1, since the increase in the wind speed is reflected in the increase in the rotation speed and then shifts to the deceleration control, a time lag is likely to occur from the change in the wind speed to the shift to the deceleration control. Therefore, when there is a tendency of a gust of wind such that the wind speed changes abruptly, the deceleration control may not be in time and over-rotation may occur.

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、風速が急に上昇する場合でも風速上昇に迅速に反応して風速に応じた回転抑制制御を行い得る風車制御装置を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a wind turbine control device capable of rapidly reacting to a sudden increase in wind speed and performing rotation suppression control according to the wind speed even when the wind speed suddenly increases. It is an issue to be solved.

本発明は、
風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、風速を計測する風速センサと、を備えた風力発電システムにおいて前記風車を制御する風車制御装置であって、
前記風車の回転を抑制する回転抑制部と、
前記風車の回転速度を検出する検出部と、
前記回転抑制部を所定の動作解除状態とする通常モードの制御と、前記回転抑制部を動作させつつ前記風車を回転させる回転抑制モードの制御とを少なくとも行う制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記通常モードの制御を行っているときに前記風速センサで計測される風速が所定値以上になった場合、少なくとも前記風速センサで計測される風速が上昇する風速上昇時に風速が大きいほど前記風車の回転速度を小さくする上昇対応制御を実行するように前記回転抑制モードの制御を行う。 The present invention
A wind turbine control device that controls the wind turbine in a wind power generation system including a generator that converts the rotational force of the wind turbine to generate electric power and a wind speed sensor that measures the wind speed.
A rotation suppressing unit that suppresses the rotation of the wind turbine,
A detection unit that detects the rotation speed of the wind turbine,
A control unit that at least controls a normal mode in which the rotation suppression unit is in a predetermined operation release state and a rotation suppression mode in which the wind turbine is rotated while operating the rotation suppression unit.
Have,
When the wind speed measured by the wind speed sensor becomes a predetermined value or more while controlling the normal mode, the control unit increases the wind speed at least when the wind speed measured by the wind speed sensor rises. The rotation suppression mode is controlled so as to execute the ascending response control in which the larger the value, the smaller the rotation speed of the wind turbine.

本発明に係る風車制御装置において、制御部は、通常モードの制御を行っているときに風速センサで計測される風速が所定値以上になった場合、少なくとも風速センサで計測される風速が上昇する風速上昇時に風速が大きいほど風車の回転速度を小さくする上昇対応制御を実行するように回転抑制モードの制御を行う。このように風速センサで計測される風速が所定値以上になった場合に回転抑制モードの制御を行うため、風速が急上昇して所定値以上となった場合、回転速度が大きく上昇する前に迅速に回転抑制動作が行われやすくなる。更に、回転抑制モードでは、風速上昇時に風速が大きいほど風車の回転速度を小さくするように上昇対応制御を実行するため、過回転が生じる可能性が大きくなる風速状況であるほどその状況を反映して回転抑制度合いを強めることができる。 In the wind turbine control device according to the present invention, when the wind speed measured by the wind speed sensor becomes a predetermined value or more while the control unit is performing control in the normal mode, at least the wind speed measured by the wind speed sensor increases. The rotation suppression mode is controlled so as to execute the ascending response control in which the rotation speed of the wind turbine is reduced as the wind speed is increased when the wind speed is increased. In this way, when the wind speed measured by the wind speed sensor exceeds a predetermined value, the rotation suppression mode is controlled. Therefore, when the wind speed suddenly rises and exceeds a predetermined value, it is swift before the rotation speed increases significantly. The rotation suppression operation is easily performed. Furthermore, in the rotation suppression mode, ascending response control is executed so that the larger the wind speed is, the smaller the rotation speed of the wind turbine is when the wind speed rises. The degree of rotation suppression can be strengthened.

実施例１の風車制御装置を備えた風力発電システムを概略的に示すブロック図である。It is a block diagram schematically showing the wind power generation system provided with the wind turbine control device of Example 1. FIG. 図１の風力発電システムの一部を具体化して示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a part of the wind power generation system of FIG. 1 concretely. 機械ブレーキ部の構成を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the mechanical brake part conceptually. 第１電気ブレーキ及びその周辺の回路構成を簡略的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the 1st electric brake and its surroundings simply. 実施例１の風車制御装置で実行される運転制御の流れを例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the flow of the operation control executed by the wind turbine control apparatus of Example 1. FIG. 実施例１の風車制御装置で用いられる対応データのデータ構成を概念的に説明する説明図である。It is explanatory drawing which conceptually explains the data structure of the correspondence data used in the wind turbine control apparatus of Example 1. FIG.

本発明における好ましい実施の形態を説明する。
本発明は、少なくとも所定値以上の風速範囲における複数段階の風速レベルと複数段階の回転速度レベルとを定めるとともに風速レベルが大きいほど回転速度レベルが小さくなるように風速レベルと回転速度レベルとを対応付けた対応データを記憶する記憶部を有していてもよい。制御部は、回転抑制モードの制御を行う場合、風速センサで計測される風速が上昇する風速上昇時には対応データにおいて風速センサで計測される風速レベルに対応付けられた回転速度レベル又は対応付けられた回転速度レベルから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車の回転速度を制御する上昇対応制御を実行し、風速センサで計測される風速が下降する風速下降時には対応データにおける複数段階の回転速度レベルに基づいて風車の回転速度を所定制限数以内の段階数ずつ大きくするように下降対応制御を実行してもよい。 A preferred embodiment of the present invention will be described.
The present invention defines a plurality of stages of wind speed level and a plurality of stages of rotation speed level in a wind speed range of at least a predetermined value, and corresponds to a wind speed level and a rotation speed level so that the larger the wind speed level, the smaller the rotation speed level. It may have a storage unit for storing the attached corresponding data. When the control unit controls the rotation suppression mode, the rotation speed level or associated with the wind speed level measured by the wind speed sensor in the corresponding data when the wind speed increases as the wind speed measured by the wind speed sensor increases. The ascending response control that controls the rotation speed of the wind turbine is executed so as to target the level shifted from the rotation speed level by a predetermined step, and the wind speed measured by the wind speed sensor decreases. The descent correspondence control may be executed so as to increase the rotation speed of the wind turbine by the number of steps within a predetermined limit number based on the level.

この風車制御装置は、制御部が回転抑制モードの制御を行う場合、風速センサで計測される風速が上昇する風速上昇時には対応データにおいて風速センサで計測される風速レベルに対応付けられた回転速度レベル又は対応付けられた回転速度レベルから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車の回転速度を制御する上昇対応制御を実行する。つまり、風速上昇時には風速に応じた回転速度に即座に切り替えることができるため、風速の急上昇に起因する過回転の発生を防ぎやすくなる。一方、回転抑制モードの制御を行う場合において風速センサで計測される風速が下降する風速下降時には、対応データにおける複数段階の回転速度レベルに基づいて風車の回転速度を所定制限数以内の段階数ずつ大きくするように下降対応制御を実行する。つまり、風速が低く安定している状況下で少しずつ回転速度を戻すことができる。例えば風速が一時的に急低下した後に急上昇するような事態が生じたとしても、風速の急低下時に回転数がそれほど増大しないため、その後に風速が急上昇しても風車の過回転は生じにくくなる。 In this wind turbine control device, when the control unit controls the rotation suppression mode, the wind speed measured by the wind speed sensor rises. When the wind speed rises, the rotation speed level associated with the wind speed level measured by the wind speed sensor in the corresponding data. Alternatively, ascending response control for controlling the rotation speed of the wind turbine is executed so as to target a level shifted by a predetermined step from the associated rotation speed level. That is, when the wind speed rises, the rotation speed can be immediately switched according to the wind speed, so that it becomes easy to prevent the occurrence of over-rotation due to the sudden rise in the wind speed. On the other hand, when the wind speed is decreasing when the wind speed measured by the wind speed sensor is decreasing when the rotation suppression mode is controlled, the rotation speed of the wind turbine is set by the number of stages within a predetermined limit based on the rotation speed levels of a plurality of stages in the corresponding data. The descending response control is executed so as to increase the size. That is, the rotation speed can be gradually returned under the condition that the wind speed is low and stable. For example, even if a situation occurs in which the wind speed suddenly drops and then suddenly rises, the number of revolutions does not increase so much when the wind speed suddenly drops, so even if the wind speed suddenly rises thereafter, over-rotation of the wind turbine is unlikely to occur. ..

制御部は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサで計測される風速が変化前の現在レベルよりも大きい新たな風速レベルに変化した場合、当該新たな風速レベルに対して対応データで対応付けられた回転速度レベル又は対応データで対応付けられた回転速度レベルから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車の回転速度を制御する上昇対応制御を実行してもよい。 When the wind speed measured by the wind speed sensor changes to a new wind speed level that is larger than the current level before the change while the rotation suppression mode control is being executed, the control unit responds to the new wind speed level with the corresponding data. Ascending response control that controls the rotation speed of the wind turbine may be executed so as to target a level shifted by a predetermined step from the rotation speed level attached or the rotation speed level associated with the corresponding data.

この風車制御装置は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサで計測される風速のレベルが１段階以上上昇した場合、風車の回転速度を、その上昇した風速レベルに応じて低い回転速度レベルに迅速に切り替えることができる。 When the level of the wind speed measured by the wind speed sensor increases by one step or more while the control of the rotation suppression mode is being executed, this wind turbine control device sets the rotation speed of the wind turbine to a low rotation speed level according to the increased wind speed level. Can be switched quickly to.

制御部は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサで計測される風速が変化前の現在レベルよりも小さい風速レベル以下で一定時間以上維持された場合、制御中の回転速度レベルよりも所定の制限段階数以内で大きい回転速度レベルを目標とするように風車の回転速度を制御する下降対応制御を実行してもよい。 When the wind speed measured by the wind speed sensor is maintained at a wind speed level lower than the current level before the change for a certain period of time or more during the execution of the rotation suppression mode control, the control unit determines the rotation speed level under control. A descent response control that controls the rotation speed of the wind turbine may be executed so as to target a large rotation speed level within the limited number of steps of.

この風車制御装置は、風速が１段階以上下降した状態が一定時間以上安定的に維持されていることを条件として回転速度のレベルを所定の制限段階数以内で上げるため、風速が急上昇する可能性が低い状態を確実に確認しながら慎重性を重視して回転レベルを段階的に上げることができる。 This wind turbine control device raises the level of the rotational speed within a predetermined limit number of steps on condition that the state where the wind speed has dropped by one step or more is stably maintained for a certain period of time or more, so that the wind speed may rise sharply. It is possible to raise the rotation level step by step with an emphasis on caution while surely confirming that the speed is low.

制御部は、回転抑制モードの制御の実行中に、所定値以上の風速範囲における複数段階の風速レベルにおいて最も小さい風速レベルに対して対応データで対応付けられた最高回転速度レベルを目標とするように風車の回転速度を制御していた場合、風速センサで計測される風速が所定値未満で所定時間以上維持されたことを条件として通常モードの制御に切り替えるように機能してもよい。 While executing the control of the rotation suppression mode, the control unit aims at the maximum rotation speed level associated with the corresponding data for the smallest wind speed level in the wind speed levels of multiple stages in the wind speed range of a predetermined value or more. When the rotation speed of the wind turbine is controlled, the control may be switched to the normal mode on condition that the wind speed measured by the wind speed sensor is less than a predetermined value and maintained for a predetermined time or longer.

この風車制御装置は、回転抑制モードの制御が実行された場合、最高回転速度レベルまで回転速度が下げられた上で風速が所定値未満で所定時間以上維持されないと通常モードの制御に切り替わらないため、風速が安定的に低い状況に限定して通常モードに切り替えることができる。 When the rotation suppression mode control is executed, this wind turbine control device does not switch to the normal mode control unless the rotation speed is reduced to the maximum rotation speed level and the wind speed is less than a predetermined value and maintained for a predetermined time or longer. , It is possible to switch to the normal mode only in the situation where the wind speed is stable and low.

＜実施例１＞
本発明を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
図１、図２には、実施例１に係る風車制御装置２を用いた風力発電システム１を示している。図１の風力発電システム１は、主として、風車１００、発電機３、風車制御装置２、バッテリ６０、回転速度センサ７、風速センサ９などを備えている。この風力発電システム１は、風車１００の回転時に発電機３で電力を発生させ、所望の出力に変換した上でバッテリ６０の充電や、外部出力端子６２からの出力を行う装置として構成されている。 <Example 1>
The first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a wind power generation system 1 using the wind turbine control device 2 according to the first embodiment. The wind power generation system 1 of FIG. 1 mainly includes a wind turbine 100, a generator 3, a wind turbine control device 2, a battery 60, a rotation speed sensor 7, a wind speed sensor 9, and the like. The wind power generation system 1 is configured as a device that generates electric power by the generator 3 when the wind turbine 100 rotates, converts it into a desired output, charges the battery 60, and outputs the output from the external output terminal 62. ..

図１、図２で示す風車１００は、例えば、垂直軸型風車として構成されており、鉛直方向に延びる回転軸の周囲に複数の直線翼を一体回転可能に連結させた直線翼垂直軸風車などによって構成されている。図３のように、風車１００は、所定方向（回転軸部１０２の軸方向である上下方向）に延びる複数の翼部１０４と棒状に構成されるとともに所定方向に延びる回転軸部１０２とを備え、複数の翼部１０４が回転軸部１０２の上端部付近に連結された形で複数の翼部１０４と回転軸部１０２とが一体的に構成されている。回転軸部１０２は、例えば鉛直上下方向に延びるように図示しない軸受によって回転可能に保持されている。図３の例では、回転軸部１０２の下端部側の部分が発電機３における図示しない回転子と一体化され、回転軸部１０２と回転子とが一体的に回転する構成をなす。また、回転軸部１０２の下端寄りの所定位置には円板状の被作用部１０６が回転軸部１０２の周囲に張り出す形で回転軸部１０２と一体的に構成されている。被作用部１０６は、回転軸部１０２の軸方向を厚さ方向とし、外縁部が回転軸部１０２の回転軸線を中心とした円形形状をなしている。なお、ここで示す例はあくまで一例であり、公知の様々な風車を用いることができる。 The wind turbine 100 shown in FIGS. 1 and 2 is configured as a vertical axis type wind turbine, for example, a straight wing vertical axis wind turbine in which a plurality of straight blades are integrally rotatably connected around a rotation axis extending in the vertical direction. It is composed of. As shown in FIG. 3, the wind turbine 100 includes a plurality of blade portions 104 extending in a predetermined direction (vertical direction which is the axial direction of the rotating shaft portion 102) and a rotating shaft portion 102 which is formed in a rod shape and extends in a predetermined direction. The plurality of wing portions 104 and the rotation shaft portion 102 are integrally configured so that the plurality of wing portions 104 are connected to the vicinity of the upper end portion of the rotation shaft portion 102. The rotary shaft portion 102 is rotatably held by, for example, a bearing (not shown) so as to extend in the vertical vertical direction. In the example of FIG. 3, a portion on the lower end side of the rotating shaft portion 102 is integrated with a rotor (not shown) in the generator 3, and the rotating shaft portion 102 and the rotor are integrally rotated. Further, a disk-shaped actuated portion 106 is integrally configured with the rotating shaft portion 102 so as to project around the rotating shaft portion 102 at a predetermined position near the lower end of the rotating shaft portion 102. The affected portion 106 has a circular shape centered on the rotation axis of the rotation shaft portion 102, with the axial direction of the rotation shaft portion 102 as the thickness direction and the outer edge portion having the rotation axis of the rotation shaft portion 102 as the center. The example shown here is just an example, and various known wind turbines can be used.

図１、図２で示す発電機３は、風車１００の回転力を変換して電力を生じさせる装置であり、例えば、三相交流発電機として構成され、風車１００の回転と連動して回転する回転子と、固定子巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃ（図４）が巻かれるとともに回転子に近接して配置される固定子とを備える。例えば、発電機３は、回転子が風車１００の回転軸に連結されて回転軸部１０２（図３）と一体的に回転する構成をなし、回転子の回転時には各相の導電路７４，７５，７６に三相交流が発生する構成をなす。 The generator 3 shown in FIGS. 1 and 2 is a device that converts the rotational force of the wind turbine 100 to generate electric power. For example, it is configured as a three-phase alternating current generator and rotates in conjunction with the rotation of the wind turbine 100. It includes a rotor and a stator on which stator windings 3A, 3B, 3C (FIG. 4) are wound and arranged in close proximity to the rotor. For example, the generator 3 has a configuration in which the rotor is connected to the rotating shaft of the wind turbine 100 and rotates integrally with the rotating shaft portion 102 (FIG. 3), and when the rotor rotates, the conduction paths 74 and 75 of each phase are formed. , 76 is configured to generate three-phase AC.

図１のように、風車制御装置２は、制御部１０、整流・昇圧部５０、回転抑制部２０、第２電気ブレーキ部３０、降圧部４０、検出部９１，９２、回転速度センサ７、風速センサ９、各配線部などによって構成され、発電機３からの出力電力を制御するとともに風車１００の回転を制御する装置として機能する。 As shown in FIG. 1, the wind turbine control device 2 includes a control unit 10, a rectifying / boosting unit 50, a rotation suppressing unit 20, a second electric brake unit 30, a step-down unit 40, detection units 91 and 92, a rotation speed sensor 7, and a wind speed. It is composed of a sensor 9, each wiring unit, and the like, and functions as a device that controls the output power from the generator 3 and controls the rotation of the windmill 100.

整流・昇圧部５０は、発電機３に発電動作を行わせる場合には昇圧チョッパ回路として作動し、発電機３を電動機として動作させる場合にはインバ－タとして作動する回路である。 The rectifying / boosting unit 50 is a circuit that operates as a boosting chopper circuit when the generator 3 is operated to generate power, and operates as an inverter when the generator 3 is operated as a motor.

図２のように、整流・昇圧部５０は、発電機３の各相の導電路７４，７５，７６にそれぞれ設けられたコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３、コイルＬ１に接続される一対のスイッチ素子Ｓａ１，Ｓｂ１、コイルＬ２に接続される一対のスイッチ素子Ｓａ２，Ｓｂ２、コイルＬ３に接続される一対の半導体スイッチ素子Ｓａ３，Ｓｂ３をそれぞれ備える。スイッチ素子Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓａ３，Ｓｂ３は、例えばＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子によって構成され、それぞれのゲートには、駆動部１４からの駆動信号が個別に入力される。 As shown in FIG. 2, the rectifying / boosting unit 50 is a pair of switch elements Sa1 connected to the coils L1, L2, L3 and the coil L1 provided in the conductive paths 74, 75, 76 of each phase of the generator 3, respectively. , Sb1, a pair of switch elements Sa2 and Sb2 connected to the coil L2, and a pair of semiconductor switch elements Sa3 and Sb3 connected to the coil L3, respectively. The switch elements Sa1, Sb1, Sa2, Sb2, Sa3, and Sb3 are composed of semiconductor switch elements such as IGBTs, and drive signals from the drive unit 14 are individually input to each gate.

このように構成される整流・昇圧部５０は、発電制御時には、発電機３で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力するように機能する。また、整流・昇圧部５０は、アシスト制御時には、供給される直流電力（例えば外部電源１３０から供給される直流電力）を三相交流に変換し、発電機３に三相交流電力を供給することで発電機３を電動機として回転駆動するように機能する。なお、アシスト制御時の供給電力は、バッテリ６０からの電力であってもよい。 The rectifying / boosting unit 50 configured in this way functions to convert the AC voltage generated by the generator 3 into a DC voltage and boost the input power to output it during power generation control. Further, the rectifying / boosting unit 50 converts the supplied DC power (for example, the DC power supplied from the external power supply 130) into a three-phase AC during the assist control, and supplies the three-phase AC power to the generator 3. The generator 3 functions as an electric power to be rotationally driven. The power supplied during the assist control may be the power from the battery 60.

回転抑制部２０は、風車１００の回転を抑制する抑制動作（回転速度を減速する減速動作）と、抑制動作の解除とを行う部分である。回転抑制部２０は、第１電気ブレーキ部２１と機械ブレーキ部２２とによって構成されている。 The rotation suppressing unit 20 is a part that suppresses the rotation of the wind turbine 100 (a deceleration operation that reduces the rotation speed) and releases the suppressing operation. The rotation suppression unit 20 is composed of a first electric brake unit 21 and a mechanical brake unit 22.

機械ブレーキ部２２は、第２ブレーキ部の一例に相当し、風車１００に対してブレーキ動作を行い得る装置である。図３にて概念的に示すように、機械ブレーキ部２２は、ブレーキ動作部２４と駆動回路２６とを備える。ブレーキ動作部２４は、例えば、逆作動型の空圧ブレーキとして構成され、風車１００の一部として構成された被作用部１０６に作用する一対の接触部材２４Ｂと、これら接触部材２４Ｂを駆動するアクチュエータ２４Ａとを備える。被作用部１０６は、例えば、風車１００の回転軸部１０２に一体的に組み付けられた円板状のディスクとして構成され、風車１００に設けられた複数の翼部１０４と一体的に回転する構成をなしている。機械ブレーキ部２２は、アクチュエータ２４Ａによって接触部材２４Ｂを被作用部１０６に接近させて接触させることでブレーキ力を生じさせる第２ブレーキ動作と、アクチュエータ２４Ａによって接触部材２４Ｂを被作用部１０６から離間させてブレーキ力を解除する動作（第２ブレーキ動作の解除）とを行う装置である。 The mechanical brake unit 22 corresponds to an example of the second brake unit, and is a device capable of performing a braking operation on the wind turbine 100. As conceptually shown in FIG. 3, the mechanical brake unit 22 includes a brake operation unit 24 and a drive circuit 26. The brake operating portion 24 is configured as, for example, a reverse-acting pneumatic brake, and has a pair of contact members 24B acting on the actuated portion 106 configured as a part of the wind turbine 100, and an actuator for driving these contact members 24B. It is equipped with 24A. The actuated portion 106 is configured as, for example, a disk-shaped disk integrally assembled to the rotating shaft portion 102 of the wind turbine 100, and is configured to rotate integrally with a plurality of blade portions 104 provided on the wind turbine 100. Nothing. The mechanical brake portion 22 has a second braking operation in which the contact member 24B is brought into contact with the acted portion 106 by the actuator 24A to generate a braking force, and the contact member 24B is separated from the actuated portion 106 by the actuator 24A. It is a device that performs an operation of releasing the braking force (release of the second braking operation).

駆動回路２６は、制御部１０から駆動指令が与えられた場合にアクチュエータ２４Ａを駆動し、一対の接触部材２４Ｂを互いに接近させて被作用部１０６を挟み込ませるようにアクチュエータ２４Ａを動作させる。このように接触部材２４Ｂが被作用部１０６に接触することで、これらの間で生じる摩擦力が風車１００の回転を減速させる力（ブレーキ力）となる。また、駆動回路２６は、制御部１０から停止指令が与えられた場合、アクチュエータ２４Ａに対し、一対の接触部材２４Ｂを退避位置（被作用部１０６に接触しない位置）で保持させる。上述した第２ブレーキ動作中に駆動回路２６に停止指令が与えられた場合、駆動回路２６は、被作用部１０６を挟み込んでいる一対の接触部材２４Ｂを互いに離間させて被作用部１０６から離すようにアクチュエータ２４Ａを動作させる。このようにアクチュエータ２４Ａによって一対の接触部材２４Ｂを被作用部１０６から離間させることで、接触部材２４Ｂが被作用部１０６に接触して生じていた摩擦力が発生しなくなり、風車１００に対するブレーキ力が解除される。 The drive circuit 26 drives the actuator 24A when a drive command is given from the control unit 10, and operates the actuator 24A so as to bring the pair of contact members 24B close to each other and sandwich the actuated portion 106. When the contact member 24B comes into contact with the actuated portion 106 in this way, the frictional force generated between them becomes a force (brake force) for decelerating the rotation of the wind turbine 100. Further, when a stop command is given from the control unit 10, the drive circuit 26 causes the actuator 24A to hold the pair of contact members 24B at a retracted position (a position that does not contact the acted portion 106). When a stop command is given to the drive circuit 26 during the second brake operation described above, the drive circuit 26 causes the pair of contact members 24B sandwiching the actuated portion 106 to be separated from each other and separated from the actuated portion 106. Operates the actuator 24A. By separating the pair of contact members 24B from the acted portion 106 by the actuator 24A in this way, the frictional force generated by the contact member 24B coming into contact with the acted portion 106 is no longer generated, and the braking force against the wind turbine 100 is reduced. It will be released.

第１電気ブレーキ部２１は、第１ブレーキ部の一例に相当し、発電機３に対する電気的な制御を行い得る回路として構成されている。第１電気ブレーキ部２１は、発電機３において風車１００の回転力に逆らう力を生じさせる第１ブレーキ動作と、この第１ブレーキ動作の解除とを行い得る回路であり、具体的には例えば図４のような回路として構成される。 The first electric brake unit 21 corresponds to an example of the first brake unit, and is configured as a circuit capable of electrically controlling the generator 3. The first electric brake unit 21 is a circuit capable of performing a first brake operation for generating a force against the rotational force of the wind turbine 100 in the generator 3 and releasing the first brake operation. Specifically, for example, FIG. It is configured as a circuit like 4.

図４の回路構成では、各巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃにそれぞれ接続された各相の導電路７４，７５，７６のそれぞれにおいて、整流・昇圧部５０側に続く経路から分岐する形で分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃがそれぞれ設けられている。そして、各分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃには、抵抗部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３がそれぞれ介在している。また、各分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、接続路２１Ｄによって互いに接続されている。分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでは、いずれかの分岐路から他の分岐路へと電流が流れる場合に抵抗にて電流が流れ、抵抗で電圧降下が発生するようになっている。また、分岐路２１Ｂ，２１Ｃには、それぞれを通電可能状態と通電遮断状態に切替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられ、このスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオンオフが制御部１０によって制御されるようになっている。制御部１０は、後述する第１ブレーキ動作を行う場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態にする制御を行い、第１ブレーキ動作を行わない場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフ状態にする制御を行う。スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態である場合、分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの相互で電流が流れ、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態である場合、分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにおいて分岐路間では電流が流れない。制御部１０がスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態にした場合、導電路７４，７５，７６を流れる電流が上昇するため、発電機３の回転子が回転する際の回転負荷を増大させることができ、その結果、発電機３の回転子と連動する風車１００の回転にブレーキをかけることができる。本構成では、完全に短絡するのではなく、抵抗部を介して導電路間を電気的に接続するため、短絡状態でブレーキを継続しすぎることに起因する過熱等を防ぐことができ、絶縁性能の維持等の面で有利である。また、回転速度によっては、短絡の場合よりも大きなトルクを発生させることができる。 In the circuit configuration of FIG. 4, in each of the conductive paths 74, 75, and 76 of each phase connected to the windings 3A, 3B, and 3C, the branch path 21A branches from the path continuing to the rectifying / boosting unit 50 side. , 21B, 21C are provided, respectively. The resistance portions R1, R2, and R3 are interposed in each of the branch paths 21A, 21B, and 21C, respectively. Further, the branch paths 21A, 21B, and 21C are connected to each other by the connection path 21D. In the branch paths 21A, 21B, and 21C, when a current flows from one of the branch paths to another branch path, a current flows through the resistance, and a voltage drop occurs at the resistance. Further, the branch paths 21B and 21C are provided with switches SW1 and SW2 for switching between the energization enable state and the energization cutoff state, respectively, and the on / off of the switches SW1 and SW2 is controlled by the control unit 10. The control unit 10 controls to turn on the switches SW1 and SW2 when the first brake operation described later is performed, and controls to turn off the switches SW1 and SW2 when the first brake operation is not performed. When the switches SW1 and SW2 are in the ON state, a current flows between the branch paths 21A, 21B and 21C, and when the switches SW1 and SW2 are in the OFF state, a current flows between the branch paths in the branch paths 21A, 21B and 21C. Not flowing. When the control unit 10 turns on the switches SW1 and SW2, the current flowing through the conductive paths 74, 75, and 76 increases, so that the rotational load when the rotor of the generator 3 rotates can be increased. As a result, the rotation of the wind turbine 100 interlocking with the rotor of the generator 3 can be braked. In this configuration, instead of completely short-circuiting, the conductive paths are electrically connected via a resistance section, so overheating caused by excessive braking in a short-circuited state can be prevented, and insulation performance can be prevented. It is advantageous in terms of maintenance and the like. Further, depending on the rotation speed, it is possible to generate a larger torque than in the case of a short circuit.

第２電気ブレーキ部３０は、整流・昇圧部５０から出力される出力電力の一部を消費するための部分である。この第２電気ブレーキ部３０は、抵抗３４、ダイオード３６、スイッチ素子３２などを備える。スイッチ素子３２は、例えばＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子によって構成され、駆動部１５からの制御信号によってオンオフが制御される。 The second electric brake unit 30 is a unit for consuming a part of the output power output from the rectifying / boosting unit 50. The second electric brake unit 30 includes a resistance 34, a diode 36, a switch element 32, and the like. The switch element 32 is composed of a semiconductor switch element such as an IGBT, and its on / off control is controlled by a control signal from the drive unit 15.

第２電気ブレーキ部３０は、導電路７１と導電路７２の間に抵抗３４及びスイッチ素子３２が直列に接続され、スイッチ素子３２のオン動作に応じて抵抗３４に電流を流し、整流・昇圧部５０から出力される電力の一部を消費させるように機能する。スイッチ素子３２のゲートには駆動部１５から出力されるＰＷＭ信号が入力され、第２電気ブレーキ部３０での消費電力量はＰＷＭ信号のデューティによって制御される。 In the second electric brake unit 30, a resistor 34 and a switch element 32 are connected in series between the conductive path 71 and the conductive path 72, and a current is passed through the resistor 34 according to the ON operation of the switch element 32 to rectify and boost the voltage. It functions to consume a part of the power output from 50. A PWM signal output from the drive unit 15 is input to the gate of the switch element 32, and the power consumption of the second electric brake unit 30 is controlled by the duty of the PWM signal.

コンデンサ５５は、導電路７１と導電路７２との間に接続されている。このコンデンサ５５は、降圧部４０に入力される入力電流を平滑化する機能を有する。 The capacitor 55 is connected between the conductive path 71 and the conductive path 72. The capacitor 55 has a function of smoothing the input current input to the step-down unit 40.

降圧部４０は、公知の降圧コンバータとして構成され、導電路７１の通電をオンオフするスイッチ素子４２と、ダイオード４４と、コイル４８と、コンデンサ４６とを備える。スイッチ素子４２は、例えばＭＯＳＦＥＴなどによって構成され、駆動部１６からのＰＷＭ信号に応じてオンオフする構成をなす。 The step-down unit 40 is configured as a known step-down converter, and includes a switch element 42 for turning on / off the energization of the conductive path 71, a diode 44, a coil 48, and a capacitor 46. The switch element 42 is composed of, for example, a MOSFET or the like, and is configured to be turned on and off in response to a PWM signal from the drive unit 16.

バッテリ６０は、例えば、公知の二次電池として構成されており、風力発電システム１を構成する様々な負荷を駆動するための電源として機能する。図示はしていないが、風力発電システム１には、バッテリ６０からの電力に基づいて複数の電源電圧を生成する電源回路が設けられており、例えば制御部１０には、電源回路で生成された電源電圧が印加される。バッテリ６０の正側の端子と出力側導電路８１との間には、スイッチ６１が設けられ、制御部１０によってスイッチ６１のオンオフが制御される。 The battery 60 is configured as, for example, a known secondary battery, and functions as a power source for driving various loads constituting the wind power generation system 1. Although not shown, the wind power generation system 1 is provided with a power supply circuit that generates a plurality of power supply voltages based on the power from the battery 60. For example, the control unit 10 is generated by the power supply circuit. The power supply voltage is applied. A switch 61 is provided between the positive terminal of the battery 60 and the conductive path 81 on the output side, and the control unit 10 controls the on / off of the switch 61.

回転速度センサ７は、風車１００の回転速度を検出する検出部の一例に相当する。この回転速度センサ７は、風車１００の回転軸部１０２の回転速度を検出し得るセンサであればよく、公知の様々な回転速度センサを用いることができる。制御部１０は、回転速度センサ７からの出力値を取得して風車１００の回転速度を把握する。 The rotation speed sensor 7 corresponds to an example of a detection unit that detects the rotation speed of the wind turbine 100. The rotation speed sensor 7 may be any sensor that can detect the rotation speed of the rotation shaft portion 102 of the wind turbine 100, and various known rotation speed sensors can be used. The control unit 10 acquires the output value from the rotation speed sensor 7 and grasps the rotation speed of the wind turbine 100.

風速センサ９は、公知の風速センサによって構成され、風車１００の近傍の風速を計測するように機能する。この風速センサ９は、風車１００の所定位置（例えば回転翼以外の部位）に取り付けられ、風速センサ９が取り付けられた位置の風速を示す値を出力する。制御部１０は、風速センサ９からの出力値（検出値）を取得して、風車付近の風速を把握する。 The wind speed sensor 9 is composed of a known wind speed sensor and functions to measure the wind speed in the vicinity of the wind turbine 100. The wind speed sensor 9 is attached to a predetermined position of the wind turbine 100 (for example, a portion other than the rotor blade), and outputs a value indicating the wind speed at the position where the wind speed sensor 9 is attached. The control unit 10 acquires an output value (detection value) from the wind speed sensor 9 and grasps the wind speed in the vicinity of the wind turbine.

制御部１０は、例えば、マイクロコンピュータなどからなる制御回路１２と、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる記憶部１８と、制御信号を出力する複数の駆動部１４，１５，１６などを備えている。制御部１０には、回転速度センサ７や風速センサ９からの出力値以外にも、様々な検出値が入力される。例えば、図１で示す検出部９１は、電流センサ及び電圧センサを備え、整流・昇圧部５０から出力される出力電流及び出力電圧が検出部９１によって検出され、制御部１０に入力される。検出部９２は、電流センサ及び電圧センサを備え、降圧部４０から出力される出力電流及び出力電圧が検出部９２によって検出され、制御部１０に入力される。 The control unit 10 includes, for example, a control circuit 12 composed of a microcomputer or the like, a storage unit 18 composed of a ROM, a RAM, or the like, and a plurality of drive units 14, 15, 16 and the like for outputting control signals. In addition to the output values from the rotation speed sensor 7 and the wind speed sensor 9, various detection values are input to the control unit 10. For example, the detection unit 91 shown in FIG. 1 includes a current sensor and a voltage sensor, and the output current and the output voltage output from the rectifying / boosting unit 50 are detected by the detection unit 91 and input to the control unit 10. The detection unit 92 includes a current sensor and a voltage sensor, and the output current and the output voltage output from the step-down unit 40 are detected by the detection unit 92 and input to the control unit 10.

風力発電システム１の出力端子６２は、例えば、蓄電池システム１２０の入力端子１２２に接続可能とされている。即ち、風力発電システム１で発生した電力が、出力端子６２を介して外部の蓄電池システム１２０に供給し得るように構成されている。なお、図１、図２の例では、風力発電システム１で生じた電力を蓄電池システム１２０に供給する例を示したが、系統連系のための構成を付加し、商用電源系統に接続してもよい。 The output terminal 62 of the wind power generation system 1 can be connected to, for example, the input terminal 122 of the storage battery system 120. That is, the electric power generated by the wind power generation system 1 is configured to be able to be supplied to the external storage battery system 120 via the output terminal 62. In the examples of FIGS. 1 and 2, the example of supplying the electric power generated by the wind power generation system 1 to the storage battery system 120 is shown, but a configuration for grid interconnection is added and the electric power is connected to the commercial power supply system. May be good.

このように構成される風力発電システム１は、風車１００が風力を受けて回転し且つ制御部１０が発電制御を実行しているときには、発電機３の発電によって得られた電力を変換して出力する。但し、風速センサ９によって検出される風速が所定閾値を超える場合には、後述する回転抑制モードの制御又は回転停止制御を行い、風車１００の回転を減速又は停止させる。 The wind power generation system 1 configured in this way converts and outputs the electric power obtained by the power generation of the generator 3 when the wind turbine 100 receives the wind power and rotates and the control unit 10 executes the power generation control. do. However, when the wind speed detected by the wind speed sensor 9 exceeds a predetermined threshold value, the rotation suppression mode or the rotation stop control described later is performed to decelerate or stop the rotation of the wind turbine 100.

ここで、風車制御装置２の動作について説明する。
風車制御装置２では、制御部１０が、図５のような流れで回転抑制部２０を所定の動作解除状態とする通常モードの制御と、回転抑制部２０を動作させつつ風車１００を回転させる回転抑制モードの制御と、風車１００を停止させる停止モードの制御とを行う。そして、制御部１０は、通常モードの制御を行っているときに風速センサ９で計測される風速が所定値（第１風速閾値Ｖｗ１）以上になった場合、風速センサ９で計測される風速が上昇する風速上昇時に風速が大きいほど風車１００の回転速度を小さくする上昇対応制御を実行するように回転抑制モードの制御を行うようになっている。 Here, the operation of the wind turbine control device 2 will be described.
In the wind turbine control device 2, the control unit 10 controls the normal mode in which the rotation suppression unit 20 is in a predetermined operation release state according to the flow as shown in FIG. 5, and the rotation that rotates the wind turbine 100 while operating the rotation suppression unit 20. The suppression mode is controlled and the stop mode for stopping the wind turbine 100 is controlled. Then, when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 becomes a predetermined value (first wind speed threshold Vw1) or more while controlling the normal mode, the control unit 10 determines the wind speed measured by the wind speed sensor 9. The rotation suppression mode is controlled so as to execute the ascending response control in which the rotation speed of the wind turbine 100 is reduced as the wind speed is increased when the ascending wind speed is increased.

制御部１０は、例えば、所定の運転開始条件を満たす場合（例えば、回転速度センサ７によって検出される風車１００の回転速度が所定の発電開始回転速度以上であり、後述する回転抑制モード及び回転停止モードでない場合）に図５で示す風車制御を開始する。制御部１０は、図５の制御を開始した場合、まず、ステップＳ１にて通常モードの制御を開始する。制御部１０は、通常モードの制御を開始した後、ステップＳ２において、風速センサ９で計測される風速が第１風速閾値（所定値）Ｖｗ１以上である条件、又は回転速度センサ７で検出される回転速度が第１回転速度閾値Ｖｒ１以上である条件を満たすか否かを判断する。制御部１０は、風速センサ９で計測される風速が第１風速閾値（所定値）Ｖｗ１未満となっており且つ回転速度センサ７で検出される回転速度が第１回転速度閾値Ｖｒ１未満となっている間は、ステップＳ２でＮｏとする判断を繰り返し、この期間は、通常モードでの発電制御を継続する。 When the control unit 10 satisfies a predetermined operation start condition (for example, the rotation speed of the windmill 100 detected by the rotation speed sensor 7 is equal to or higher than the predetermined power generation start rotation speed, the rotation suppression mode and rotation stop described later). (When not in the mode), the wind turbine control shown in FIG. 5 is started. When the control unit 10 starts the control of FIG. 5, first, the control unit 10 starts the control of the normal mode in step S1. After starting the control of the normal mode, the control unit 10 is detected in step S2 under the condition that the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is equal to or higher than the first wind speed threshold (predetermined value) Vw1 or by the rotation speed sensor 7. It is determined whether or not the condition that the rotation speed is equal to or higher than the first rotation speed threshold Vr1 is satisfied. In the control unit 10, the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is less than the first wind speed threshold (predetermined value) Vw1, and the rotation speed detected by the rotation speed sensor 7 is less than the first rotation speed threshold Vr1. During this period, the determination of No in step S2 is repeated, and the power generation control in the normal mode is continued during this period.

制御部１０は、通常モードの発電制御を行う場合、各スイッチ素子Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓａ３，Ｓｂ３に対し制御信号を出力し、整流・昇圧部５０を三相昇圧チョッパ回路として動作させる。 When performing power generation control in the normal mode, the control unit 10 outputs a control signal to each switch element Sa1, Sb1, Sa2, Sb2, Sa3, Sb3, and operates the rectification / booster unit 50 as a three-phase boost chopper circuit. ..

本構成では、例えば回転速度（回転数）と出力目標値（発電機回生出力）とが予め対応付けられており、このように回転速度と出力目標値とを対応付けた対応データが記憶部１８に記憶されている。このような対応データが存在するため、回転速度センサ７によって回転速度が定まれば対応データを参照してその回転速度（回転数）に対応付けられた出力目標値（発電機回生出力）を決めることができる。また、各回転速度に対応する各出力目標値は、各回転速度のときの最大電力値であり、回転速度（回転数）の三乗に比例するように設定されている。 In this configuration, for example, the rotation speed (rotation speed) and the output target value (generator regeneration output) are associated in advance, and the corresponding data in which the rotation speed and the output target value are associated in this way is stored in the storage unit 18. It is remembered in. Since such corresponding data exists, if the rotation speed is determined by the rotation speed sensor 7, the output target value (generator regeneration output) associated with the rotation speed (rotation speed) is determined by referring to the corresponding data. be able to. Further, each output target value corresponding to each rotation speed is a maximum power value at each rotation speed, and is set to be proportional to the cube of the rotation speed (rotation speed).

制御部１０は、整流・昇圧部５０を三相昇圧チョッパ回路として動作させる場合、回転速度センサ７で検出された風車１００の回転速度（回転数）と、記憶部１８に記憶された回転速度毎の出力目標値（各回転速度に対応する最大電力値）とに基づき、整流・昇圧部５０からの出力電力が、風車１００の回転速度（回転数）に対応する出力目標値（最大電力値）となるようにＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行う。具体的には、制御部１０は、検出部９１で検出される出力電流及び出力電圧によって決定する出力電力が目標値（最大電力値）となるように整流・昇圧部５０に与えるＰＷＭ信号のデューティを調整しながらフィードバック制御を繰り返す。 When the control unit 10 operates the rectifying / boosting unit 50 as a three-phase boosting chopper circuit, the rotation speed (rotational speed) of the windmill 100 detected by the rotation speed sensor 7 and each rotation speed stored in the storage unit 18 Based on the output target value (maximum power value corresponding to each rotation speed), the output power from the rectifying / boosting unit 50 is the output target value (maximum power value) corresponding to the rotation speed (rotation speed) of the wind turbine 100. MPPT (Maximum Power Point Tracking) control is performed so as to be. Specifically, the control unit 10 gives the PWM signal duty to the rectifying / boosting unit 50 so that the output power determined by the output current and the output voltage detected by the detection unit 91 becomes the target value (maximum power value). Repeat the feedback control while adjusting.

なお、このように通常モードの制御を実行しているときに所定の運転終了条件が成立した場合（例えば、風車の回転速度が所定の運転停止閾値未満となった場合）図５の制御を一旦終了し、その後に運転開始条件が成立するまで動作を停止してもよい。この場合、運転開始条件が成立した時に、再び図５の制御を実行すればよい。 When the predetermined operation end condition is satisfied while the control of the normal mode is executed in this way (for example, when the rotation speed of the wind turbine becomes less than the predetermined operation stop threshold value), the control of FIG. 5 is once performed. The operation may be stopped until the operation is completed and then the operation start condition is satisfied. In this case, the control shown in FIG. 5 may be executed again when the operation start condition is satisfied.

制御部１０は、通常モードの実行中にステップＳ２の判断を繰り返し、風速センサ９で計測される風速が第１風速閾値（所定値）Ｖｗ１以上となった場合、又は、回転速度センサ７で検出される回転速度が第１回転速度閾値Ｖｒ１以上となった場合（図５のステップＳ２でＹｅｓの場合）、ステップＳ３において回転抑制モードの制御に切り替える。 The control unit 10 repeats the determination in step S2 during the execution of the normal mode, and detects when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 becomes the first wind speed threshold (predetermined value) Vw1 or more, or is detected by the rotation speed sensor 7. When the rotation speed is equal to or higher than the first rotation speed threshold Vr1 (Yes in step S2 of FIG. 5), the control is switched to the rotation suppression mode in step S3.

制御部１０は、ステップＳ２からステップＳ３への以降によって回転抑制モードの制御に切り替えた場合、図６のようなテーブルデータに従って制御を行う。図６のテーブルデータは、第１風速閾値Ｖｗ１（所定値）以上且つ第２風速閾値Ｖｗ２未満の風速範囲における複数段階の風速レベルと複数段階の回転速度レベルとを定めるとともに風速レベルが大きいほど回転速度レベルが小さくなるように風速レベルと回転速度レベルとを対応付けた対応データである。このテーブルデータ（対応データ）は、記憶部１８に記憶されている。なお、図６のテーブルデータは、大きいテーブル番号ほど、対応付けられた風速レベル（風速範囲）が小さく且つ対応付けられた回転速度レベルが大きくなっている。 When the control unit 10 switches to the rotation suppression mode control from step S2 to step S3, the control unit 10 controls according to the table data as shown in FIG. The table data in FIG. 6 defines a multi-step wind speed level and a multi-step rotation speed level in a wind speed range equal to or higher than the first wind speed threshold Vw1 (predetermined value) and less than the second wind speed threshold Vw2, and the larger the wind speed level, the more the rotation. It is the corresponding data in which the wind speed level and the rotation speed level are associated so that the speed level becomes smaller. This table data (corresponding data) is stored in the storage unit 18. In the table data of FIG. 6, the larger the table number, the smaller the associated wind speed level (wind speed range) and the larger the associated rotation speed level.

なお、図６の例では、第１風速閾値Ｖｗ１が１１（ｍ／ｓ）であり、第２風速閾値Ｖｗ２が２２（ｍ／ｓ）である。例えば、テーブル番号６には、１１（ｍ／ｓ）以上１２（ｍ／ｓ）未満の風速レベル及び１８０（ｍｉｎ－１）の回転速度レベルが対応付けられ、テーブル番号５には、１２（ｍ／ｓ）以上１３（ｍ／ｓ）未満の風速レベル及び１７０（ｍｉｎ－１）の回転速度レベルが対応付けられ、テーブル番号４には、１３（ｍ／ｓ）以上１４（ｍ／ｓ）未満の風速レベル及び１６０（ｍｉｎ－１）の回転速度レベルが対応付けられ、テーブル番号３には、１４（ｍ／ｓ）以上１６（ｍ／ｓ）未満の風速レベル及び１５０（ｍｉｎ－１）の回転速度レベルが対応付けられ、テーブル番号２には、１６（ｍ／ｓ）以上１８（ｍ／ｓ）未満の風速レベル及び１４０（ｍｉｎ－１）の回転速度レベルが対応付けられ、テーブル番号１には、１８（ｍ／ｓ）以上２０（ｍ／ｓ）未満の風速レベル及び１２０（ｍｉｎ－１）の回転速度レベルが対応付けられ、テーブル番号０には、２０（ｍ／ｓ）以上２２（ｍ／ｓ）未満の風速レベル及び１００（ｍｉｎ－１）の回転速度レベルが対応付けられている。 In the example of FIG. 6, the first wind speed threshold value Vw1 is 11 (m / s), and the second wind speed threshold value Vw2 is 22 (m / s). For example, table number 6 is associated with a wind speed level of 11 (m / s) or more and less than 12 (m / s) and a rotation speed level of 180 (min -1 ), and table number 5 is associated with 12 (m). A wind speed level of / s) or more and less than 13 (m / s) and a rotation speed level of 170 (min -1 ) are associated with each other, and Table No. 4 has 13 (m / s) or more and less than 14 (m / s). The wind speed level and the rotation speed level of 160 (min -1 ) are associated with each other, and Table No. 3 shows the wind speed level of 14 (m / s) or more and less than 16 (m / s) and 150 (min -1 ). The rotation speed level is associated with the table number 2, and the wind speed level of 16 (m / s) or more and less than 18 (m / s) and the rotation speed level of 140 (min -1 ) are associated with the table number 1. Is associated with a wind speed level of 18 (m / s) or more and less than 20 (m / s) and a rotation speed level of 120 (min -1 ), and table number 0 is associated with 20 (m / s) or more and 22. A wind velocity level of less than (m / s) and a rotation velocity level of 100 (min -1 ) are associated.

図５のように、制御部１０は、回転抑制モードの制御を開始した後、風速が第２風速閾値Ｖｗ２以上となるか又は所定の復帰条件が成立するまで回転抑制モードの制御を継続する。一方、回転抑制モードの制御を行っているときに風速が第２風速閾値Ｖｗ２以上となった場合（ステップＳ４でＹｅｓの場合）にはステップＳ６に移行して停止モードの制御に切り替える。また、回転抑制モードの制御を行っているときに所定の復帰条件が成立した場合（ステップＳ５でＹｅｓの場合）にはステップＳ１に移行して通常モードの制御に切り替える。 As shown in FIG. 5, after starting the control of the rotation suppression mode, the control unit 10 continues the control of the rotation suppression mode until the wind speed becomes equal to or higher than the second wind speed threshold value Vw2 or a predetermined return condition is satisfied. On the other hand, when the wind speed becomes the second wind speed threshold value Vw2 or more (in the case of Yes in step S4) while the rotation suppression mode is being controlled, the process proceeds to step S6 and the control is switched to the stop mode. If a predetermined return condition is satisfied while controlling the rotation suppression mode (Yes in step S5), the process proceeds to step S1 and the control is switched to the normal mode.

制御部１０は、回転抑制モードの制御を行う場合、図６で示すテーブルデータに基づき、風速センサ９で計測される風速が上昇する風速上昇時には対応データにおいて風速センサ９で計測される風速レベルに対応付けられた回転速度レベル又は対応付けられた回転速度レベルから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車１００の回転速度を制御する上昇対応制御を実行し、風速センサ９で計測される風速が下降する風速下降時には対応データにおける複数段階の回転速度レベルに基づいて風車１００の回転速度を所定制限数以内の段階数ずつ大きくするように下降対応制御を実行する。なお、以下では、所定制限数が「２」である例について説明する。 When the control unit 10 controls the rotation suppression mode, the wind speed measured by the wind speed sensor 9 rises to the wind speed level measured by the wind speed sensor 9 in the corresponding data when the wind speed rises based on the table data shown in FIG. The ascending response control that controls the rotation speed of the wind turbine 100 so as to target the associated rotation speed level or the level shifted by a predetermined step from the associated rotation speed level is executed, and the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is executed. When the wind speed is descending, the descending correspondence control is executed so that the rotation speed of the wind turbine 100 is increased by the number of steps within a predetermined limit number based on the rotation speed levels of a plurality of steps in the corresponding data. In the following, an example in which the predetermined limit number is “2” will be described.

具体的には、ステップＳ２からステップＳ３に移行した直後（即ち、風速が第１風速閾値（所定値）Ｖｗ１以上又は風車１００の回転速度が第１回転速度閾値Ｖｒ１以上となった直後）には、番号が最も大きい最上位のテーブル番号が選択される。その後、制御部１０は、風速センサ９で計測される風速及び回転速度センサ７で検出される回転速度を監視し、風速センサ９で計測される風速が変化前の現在レベルよりも大きい新たな風速レベルに変化した場合、当該新たな風速レベルに対して対応データで対応付けられた回転速度レベルから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車の回転速度を制御する。 Specifically, immediately after the transition from step S2 to step S3 (that is, immediately after the wind speed becomes the first wind speed threshold (predetermined value) Vw1 or more or the rotation speed of the wind turbine 100 becomes the first rotation speed threshold Vr1 or more). , The highest table number with the highest number is selected. After that, the control unit 10 monitors the wind speed measured by the wind speed sensor 9 and the rotation speed detected by the rotation speed sensor 7, and the new wind speed measured by the wind speed sensor 9 is larger than the current level before the change. When the level changes, the rotation speed of the wind turbine is controlled so as to target the level shifted by a predetermined step from the rotation speed level associated with the corresponding data for the new wind speed level.

例えば、ステップＳ２からステップＳ３に移行した直後の風速が、１１（ｍ／ｓ）である場合、即ち、変化前の現在レベルがテーブル番号６（現テーブル番号）に対応する風速レベル（１１（ｍ／ｓ）～１２（ｍ／ｓ））である場合において、その後に、風速が１４（ｍ／ｓ）となることで、変化前の現在レベルよりも大きい新たな風速レベル（テーブル番号３に対応する風速レベル（１４（ｍ／ｓ）～１６（ｍ／ｓ））に変化した場合、この新たな風速レベル（１４（ｍ／ｓ）～１６（ｍ／ｓ））に対応するテーブル番号３（新テーブル番号）に対して図６で示す対応データで対応付けられた回転速度レベル（１５０ｍｉｎ－１）から１段階低くシフトした回転速度レベル（１４０ｍｉｎ－１）を目標とするように風車の回転速度を制御する。 For example, when the wind speed immediately after shifting from step S2 to step S3 is 11 (m / s), that is, the current level before the change corresponds to the table number 6 (current table number) (11 (m)). In the case of / s) to 12 (m / s)), the wind speed becomes 14 (m / s) after that, which corresponds to a new wind speed level (corresponding to table number 3) higher than the current level before the change. When the wind speed level changes from 14 (m / s) to 16 (m / s), the table number 3 corresponding to this new wind speed level (14 (m / s) to 16 (m / s)) ( The rotation speed of the wind turbine so as to target the rotation speed level (140 min -1 ) shifted one step lower than the rotation speed level (150 min -1 ) associated with the corresponding data shown in FIG. 6 with respect to the new table number). To control.

なお、ここで示す例はあくまで一例であり、回転抑制モードの実行中に、計測される風速のレベルが１段階以上大きくなるように切り替わった場合には、切り替わり後の風速レベルに対応付けられた回転速度よりも１段階低い回転速度に制御することになる。 Note that the example shown here is just an example, and when the measured wind speed level is switched so as to increase by one step or more during the rotation suppression mode, it is associated with the wind speed level after the switch. The rotation speed will be controlled to one step lower than the rotation speed.

一方で、制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサ９で計測される風速が変化前の現在レベルよりも小さい風速レベル以下で一定時間（例えば、５秒）以上維持された場合、制御中の回転速度レベルよりも所定の制限段階数以内で大きい回転速度レベルを目標とするように風車の回転速度を制御する下降対応制御を実行する。本構成では、所定の制限段階数が「２」であり、風速が大きく低下した状態が維持されても、回転速度のレベルが一度に２段階以上切り替わらないようになっている。 On the other hand, the control unit 10 was maintained for a certain period of time (for example, 5 seconds) or less at a wind speed level lower than the current level before the change in the wind speed measured by the wind speed sensor 9 during the execution of the rotation suppression mode control. In this case, the descent correspondence control for controlling the rotation speed of the wind turbine is executed so as to target the rotation speed level larger than the rotation speed level under control within a predetermined limit number of steps. In this configuration, the predetermined number of limiting steps is "2", and even if the state in which the wind speed is greatly reduced is maintained, the level of the rotation speed is not switched to two or more steps at a time.

例えば、ある時期の風速が１６ｍ／ｓであり、変化前の現在レベルがテーブル番号２（現テーブル番号）に対応する風速レベル（１６（ｍ／ｓ）～１８（ｍ／ｓ））であり、対応データにおいてこの風速レベルに対応する回転速度レベル（１４０ｍｉｎ－１）から１段階シフトさせた回転速度レベル（１２０ｍｉｎ－１）で制御されている場合において、その後に、風速が１２（ｍ／ｓ）となることで、変化前の現在レベルよりも小さい新たな風速レベル（テーブル番号５に対応する風速レベル（１２（ｍ／ｓ）～１３（ｍ／ｓ））に変化し、このような１段階以上のレベル低下が一定時間（例えば、５秒）以上維持された場合、この新たな風速レベル（１２（ｍ／ｓ）～１３（ｍ／ｓ））に対応するテーブル番号５に応じた回転速度に切り替えるのではなく、変化前の現在レベルのテーブル番号２（現テーブル番号）に対して１加算したテーブル番号３（新テーブル番号）に対して図６で示す対応データで対応付けられた回転速度レベル（１５０ｍｉｎ－１）を目標とするように風車の回転速度を制御する。つまり、目標回転速度を、変化前の回転速度レベルである（１２０ｍｉｎ－１）から制限段階数である「２段階」だけ増加させた（１５０ｍｉｎ－１）に切り替え、この新たな回転速度で風車１００を制御する。 For example, the wind speed at a certain time is 16 m / s, and the current level before the change is the wind speed level (16 (m / s) to 18 (m / s)) corresponding to the table number 2 (current table number). When the corresponding data is controlled by the rotation speed level (120min -1 ) shifted by one step from the rotation speed level (140min -1 ) corresponding to this wind speed level, the wind speed is subsequently 12 (m / s). As a result, the wind speed level changes to a new wind speed level (wind speed level corresponding to table number 5 (12 (m / s) to 13 (m / s)), which is smaller than the current level before the change. When the above level decrease is maintained for a certain period of time (for example, 5 seconds) or more, the rotation speed corresponding to the table number 5 corresponding to this new wind speed level (12 (m / s) to 13 (m / s)). Instead of switching to, the rotation speed associated with the corresponding data shown in FIG. 6 for the table number 3 (new table number) obtained by adding 1 to the table number 2 (current table number) of the current level before the change. The rotation speed of the wind turbine is controlled so as to target the level (150min -1 ). That is, the target rotation speed is set to "2 stages" which is the number of limiting stages from the rotation speed level before the change (120min -1 ). Switch to (150min -1 ), which is increased by the amount of wind speed, and control the wind turbine 100 at this new rotation speed.

また、制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に、所定値（第１風速閾値Ｖｗ１である１１（ｍ／ｓ））以上の風速範囲における複数段階の風速レベル（図６）において最も小さい風速レベル（即ち、最上位のテーブル番号６に対応する風速レベルである１１～１２（ｍ／ｓ））に対して対応データ（図６）で対応付けられた最高回転速度レベル（即ち、図６で示す１８０ｍｉｎ－１）を目標とするように風車１００の回転速度を制御していた場合、風速センサ９で計測される風速が上記所定値（第１風速閾値Ｖｗ１である１１（ｍ／ｓ））未満で所定時間（例えば、５秒）以上維持されたことを条件として通常モードの制御に切り替える。つまり、「回転抑制モードの制御の実行中に、最上位のテーブル番号６に対応する風速レベル（１１～１２（ｍ／ｓ））に対応する回転速度レベル（１８０ｍｉｎ－１）を目標とするように風車１００の回転速度を制御していた場合に、風速センサ９で計測される風速が上記所定値（第１風速閾値Ｖｗ１である１１（ｍ／ｓ））未満で所定時間（例えば、５秒）以上維持されたこと」が復帰条件であり、このような復帰条件が成立した場合、図５のステップＳ５においてＹｅｓとなり、ステップＳ１にて通常モードの制御を実行することになる。 Further, the control unit 10 has the highest wind speed level (FIG. 6) in a wind speed range of a predetermined value (11 (m / s) which is the first wind speed threshold Vw1) or more during the execution of the control of the rotation suppression mode. The maximum rotation speed level (ie, FIG. 6) associated with the corresponding data (FIG. 6) for a small wind speed level (ie, the wind speed level 11-12 (m / s) corresponding to the highest table number 6). When the rotation speed of the wind turbine 100 is controlled so as to target 180 min -1 ) shown in 6, the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is 11 (m / s) which is the above-mentioned predetermined value (first wind speed threshold Vw1). )) Switch to normal mode control on condition that it is maintained for a predetermined time (for example, 5 seconds) or more in less than). That is, "during the execution of the rotation suppression mode control, the target is the rotation speed level (180min -1 ) corresponding to the wind speed level (11 to 12 (m / s)) corresponding to the highest table number 6. When the rotation speed of the wind turbine 100 is controlled, the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is less than the above predetermined value (11 (m / s) which is the first wind speed threshold Vw1) for a predetermined time (for example, 5 seconds). ) The above is maintained ”is the return condition, and when such a return condition is satisfied, Yes in step S5 of FIG. 5, and control of the normal mode is executed in step S1.

また、制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に、風速センサ９で計測される風速が第２風速閾値Ｖｗ２以上となった場合（即ち、図５のステップＳ４でＹｅｓの場合）、ステップＳ６において停止モードの制御を実行する。停止モードの制御中は、例えば、風車１００の回転速度が０となるまで上述した第１電気ブレーキ部２１及び機械ブレーキ部２２を動作させて風車１００の回転を停止させる。そして、所定の解除条件が成立するまで風車１００を回転停止状態で維持する。解除条件は様々に設定することができ、例えば、「風速センサ９で計測される風速が、所定の解除判定閾値未満で一定時間以上維持されること」とすることができる。所定の解除判定閾値は、第２風速閾値Ｖｗ２であってもよく、第２風速閾値Ｖｗ２よりも小さい値であってもよい。図５の例では、停止モードを解除する場合、ステップＳ３以降の処理を実行することになる。 Further, when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 becomes equal to or higher than the second wind speed threshold value Vw2 (that is, when Yes in step S4 of FIG. 5), the control unit 10 determines that the rotation suppression mode is being controlled. Control of the stop mode is executed in step S6. During the control of the stop mode, for example, the first electric brake unit 21 and the mechanical brake unit 22 described above are operated until the rotation speed of the wind turbine 100 becomes 0 to stop the rotation of the wind turbine 100. Then, the wind turbine 100 is maintained in the rotation stopped state until the predetermined release condition is satisfied. The release conditions can be set in various ways, and for example, "the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is maintained below a predetermined release determination threshold value for a certain period of time or longer". The predetermined release determination threshold value may be a second wind speed threshold value Vw2 or a value smaller than the second wind speed threshold value Vw2. In the example of FIG. 5, when the stop mode is canceled, the processes after step S3 are executed.

次に、風車制御装置２の効果を例示する。
風車制御装置２において、制御部１０は、通常モードの制御を行っているときに風速センサ９で計測される風速が所定値Ｖｗ１以上になった場合、少なくとも風速センサ９で計測される風速が上昇する風速上昇時に風速が大きいほど風車１００の回転速度を小さくする上昇対応制御を実行するように回転抑制モードの制御を行う。このように風速センサ９で計測される風速が所定値Ｖｗ１以上になった場合に回転抑制モードの制御を行うため、風速が急上昇して所定値Ｖｗ１以上となった場合、回転速度が大きく上昇する前に迅速に回転抑制動作が行われやすくなる。更に、回転抑制モードでは、風速上昇時に風速が大きいほど風車１００の回転速度を小さくするように上昇対応制御を実行するため、過回転が生じる可能性が大きくなる風速状況であるほどその状況を反映して回転抑制度合いを強めることができる。 Next, the effect of the wind turbine control device 2 will be illustrated.
In the wind turbine control device 2, when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 becomes a predetermined value Vw1 or more while the control unit 10 is controlling the normal mode, at least the wind speed measured by the wind speed sensor 9 increases. The rotation suppression mode is controlled so as to execute the ascending response control in which the rotation speed of the wind turbine 100 is reduced as the wind speed is increased when the wind speed is increased. Since the rotation suppression mode is controlled when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 becomes a predetermined value Vw1 or more in this way, the rotation speed greatly increases when the wind speed suddenly rises to a predetermined value Vw1 or more. It becomes easier to perform the rotation suppression operation quickly before. Further, in the rotation suppression mode, ascending control is executed so that the rotation speed of the wind turbine 100 decreases as the wind speed increases when the wind speed increases. Therefore, the situation is reflected as the possibility of overrotation increases. The degree of rotation suppression can be strengthened.

風車制御装置２は、少なくとも所定値Ｖｗ１以上の風速範囲における複数段階の風速レベルと複数段階の回転速度レベルとを定めるとともに風速レベルが大きいほど回転速度レベルが小さくなるように風速レベルと回転速度レベルとを対応付けた対応データを記憶する記憶部１８を有する。制御部１０は、回転抑制モードの制御を行う場合、風速センサ９で計測される風速が上昇する風速上昇時には対応データにおいて風速センサ９で計測される風速レベルに対応付けられた回転速度レベルから所定段階（例えば、１段階）シフトしたレベルを目標とするように風車１００の回転速度を制御する上昇対応制御を実行し、風速センサ９で計測される風速が下降する風速下降時には対応データにおける複数段階の回転速度レベルに基づいて風車１００の回転速度を所定制限数以内の段階数ずつ大きくするように下降対応制御を実行する。 The wind turbine control device 2 determines a plurality of stages of wind speed level and a plurality of stages of rotation speed level in a wind speed range of at least a predetermined value Vw1 and a wind speed level and a rotation speed level so that the larger the wind speed level, the smaller the rotation speed level. It has a storage unit 18 that stores the corresponding data associated with the above. When controlling the rotation suppression mode, the control unit 10 determines from the rotation speed level associated with the wind speed level measured by the wind speed sensor 9 in the corresponding data when the wind speed increases as the wind speed measured by the wind speed sensor 9 increases. It executes ascending correspondence control that controls the rotation speed of the wind turbine 100 so as to target the level shifted by one step (for example, one step), and when the wind speed decreases as measured by the wind speed sensor 9, there are a plurality of steps in the corresponding data. The descent correspondence control is executed so as to increase the rotation speed of the wind turbine 100 by the number of steps within a predetermined limit number based on the rotation speed level of.

この風車制御装置２は、制御部１０が回転抑制モードの制御を行う場合、風速上昇時には対応データにおいて風速センサ９で計測される風速レベルに対応付けられた回転速度レベルから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車１００の回転速度を制御する上昇対応制御を実行するため、風速上昇時には風速に応じた回転速度に即座に切り替えることができる。よって、風速の急上昇に起因する過回転の発生を防ぎやすくなる。一方、風速下降時には、対応データにおける複数段階の回転速度レベルに基づいて風車１００の回転速度を所定制限数以内の段階数ずつ大きくするように下降対応制御を実行するため、風速が低く安定している状況下で少しずつ回転速度を戻すことができる。例えば風速が一時的に急低下した後に急上昇するような事態が生じたとしても、風速の急低下時に回転数がそれほど増大しないため、その後に風速が急上昇しても風車１００の過回転は生じにくくなる。 When the control unit 10 controls the rotation suppression mode, the wind turbine control device 2 sets a level shifted by a predetermined step from the rotation speed level associated with the wind speed level measured by the wind speed sensor 9 in the corresponding data when the wind speed rises. Since the ascending response control that controls the rotation speed of the wind turbine 100 as a target is executed, it is possible to immediately switch to the rotation speed according to the wind speed when the wind speed increases. Therefore, it becomes easy to prevent the occurrence of over-rotation due to the sudden rise in wind speed. On the other hand, when the wind speed drops, the wind speed is low and stable because the descent correspondence control is executed so that the rotation speed of the wind turbine 100 is increased by the number of steps within a predetermined limit number based on the rotation speed levels of a plurality of steps in the corresponding data. The rotation speed can be gradually returned under the circumstances. For example, even if a situation occurs in which the wind speed suddenly drops and then suddenly rises, the number of revolutions does not increase so much when the wind speed suddenly drops, so even if the wind speed suddenly rises thereafter, over-rotation of the wind turbine 100 is unlikely to occur. Become.

制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサ９で計測される風速が変化前の現在レベルよりも新たな風速レベルに変化した場合、当該新たな風速レベルに対して対応データで対応付けられた回転速度レベルから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車の回転速度を制御する。 When the wind speed measured by the wind speed sensor 9 changes to a new wind speed level from the current level before the change during the execution of the rotation suppression mode control, the control unit 10 uses the corresponding data for the new wind speed level. The rotation speed of the wind turbine is controlled so as to target a level shifted by a predetermined step from the associated rotation speed level.

この風車制御装置２は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサ９で計測される風速のレベルが１段階以上上昇した場合、風車１００の回転速度を、その上昇した風速レベルに応じて低い回転速度レベルに迅速に切り替えることができる。 When the level of the wind speed measured by the wind speed sensor 9 rises by one step or more during the execution of the control of the rotation suppression mode, the wind turbine control device 2 lowers the rotation speed of the wind turbine 100 according to the increased wind speed level. You can quickly switch to the rotation speed level.

制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサ９で計測される風速が変化前の現在レベルよりも小さい風速レベル以下で一定時間以上維持された場合、制御中の回転速度レベルよりも所定の制限段階数以内で大きい回転速度レベルを目標とするように風車の回転速度を制御する下降対応制御を実行する。 When the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is maintained at a wind speed level lower than the current level before the change for a certain period of time or more during the execution of the rotation suppression mode control, the control unit 10 is more than the rotation speed level under control. Also executes descent response control that controls the rotation speed of the wind turbine so as to target a large rotation speed level within a predetermined limit number of steps.

この風車制御装置２は、風速が１段階以上下降した状態が一定時間以上安定的に維持されていることを条件として回転速度のレベルを所定の制限段階数以内で上げるため、風速が急上昇する可能性が低い状態を確実に確認しながら慎重性を重視して回転レベルを段階的に上げることができる。 Since the wind turbine control device 2 raises the rotation speed level within a predetermined limit number of steps on condition that the state in which the wind speed has dropped by one step or more is stably maintained for a certain period of time or more, the wind speed can rise sharply. It is possible to raise the rotation level step by step with an emphasis on caution while surely confirming the state of low sex.

制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に、所定値以上の風速範囲における複数段階の風速レベルにおいて最も小さい風速レベルに対して対応データで対応付けられた最高回転速度レベルを目標とするように風車１００の回転速度を制御していた場合、風速センサ９で計測される風速が所定値未満で所定時間以上維持されたことを条件として通常モードの制御に切り替えるように機能する。 The control unit 10 targets the maximum rotation speed level associated with the corresponding data for the smallest wind speed level in the wind speed levels of a plurality of stages in the wind speed range of a predetermined value or more during the execution of the control of the rotation suppression mode. When the rotation speed of the wind turbine 100 is controlled as described above, the control functions to switch to the normal mode control on condition that the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is less than a predetermined value and is maintained for a predetermined time or longer.

この風車制御装置２は、回転抑制モードの制御が実行された場合、最高回転速度レベルまで回転速度が下げられた上で風速が所定値未満で所定時間以上維持されないと通常モードの制御に切り替わらないため、風速が安定的に低い状況に限定して通常モードに切り替えることができる。 When the rotation suppression mode control is executed, the wind turbine control device 2 does not switch to the normal mode control unless the rotation speed is reduced to the maximum rotation speed level and the wind speed is less than a predetermined value and is maintained for a predetermined time or longer. Therefore, it is possible to switch to the normal mode only in the situation where the wind speed is stable and low.

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１は、風車１００として垂直軸型風車を例示したが、水平軸型風車であってもよい。発電機３の回転子に対して直接又は間接的に駆動力を与え得る風車であれば、公知のあらゆる種類の風車に適用することができる。
（２）実施例１では、図３において機械ブレーキ部２２（第２ブレーキ部）の一例を示したが、第２ブレーキ部は、風車１００に対して機械的な接触によってブレーキ力を与え得る構成であればよく、回転体に対してブレーキ力を与える機能を備えた公知の様々な機械ブレーキを用いることができる。例えば、特開２０１１－２５６７２３号公報で開示されるような機械式ブレーキを用いてもよい。また、風車１００及びこれに連動する部材に対する機械ブレーキ部２２の接触部位は、実施例１の被作用部１０６の位置に限定されない。例えば、機械ブレーキ部２２の接触部材（アクチュエータによって駆動される部材）は、風車１００と連動する連動部材（例えば、歯車伝動などによって風車１００と連動する部材）を被作用部とし、この連動部材（被作用部）に接触部材を接触させつつブレーキ力を生じさせるように第２ブレーキ動作を行う構成であってもよい。
（３）実施例１では、図４において第１電気ブレーキ部２１（第１ブレーキ部）の一例を示したが、第１ブレーキ部は、電気的な制御によって発電機の回転にブレーキ力を生じさせ得る構成であれば、公知の様々な電気ブレーキを用いることができる。また、図４の例では、抵抗部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を用いたが、これらを省略して短絡させるようにしてもよい。
（４）実施例１では、回転抑制モード時において風速が１段階以上上昇した時に、上昇した風速に対応付けられた回転速度よりも１段階シフトした低いレベル（回転速度）を目標とするように目標回転速度を切り替えたが、この例に限定されず、回転抑制モード時において風速が１段階以上上昇した時に、上昇した風速に対応付けられた回転速度よりも２段階シフトした低いレベル（回転速度）を目標とするように目標回転速度を切り替えてもよく、上昇した風速に対応付けられた回転速度を目標とするように目標回転速度を切り替えてもよい。
（５）実施例１では、「所定制限数」「制限段階数」を２とし、風速が下降して安定しているときに回転速度レベルを２段階以内で段階的に下げる例を示した。必ず１段階ずつ下げるようにしてもよい。
（６）実施例１では、対応データの一例として、図６で概念的に示すようなテーブルデータを例示したが、図６は、対応データのあくまで一例である。テーブルデータを対応データとして採用する場合、図６のようなテーブル構成に限定されず、風速範囲をより細かく区分けして各風速範囲に回転速度を対応付けたテーブル構成であってもよく、風速範囲をより大まかに区分けしてもよい。或いは、図６のような対応データを用いず、風速レベルが大きいほど回転速度レベルが小さくなるように風速レベルと回転速度レベルとを対応付けた演算式などによって風速レベルに応じた回転速度を決定するようにしてもよい。 <Other Examples>
The present invention is not limited to the examples described in the above description and drawings, and for example, the following examples are also included in the technical scope of the present invention.
(1) Although the vertical axis type wind turbine is exemplified as the wind turbine 100 in the first embodiment, the horizontal axis type wind turbine may be used. Any type of wind turbine that can directly or indirectly apply a driving force to the rotor of the generator 3 can be applied to any known type of wind turbine.
(2) In the first embodiment, an example of the mechanical brake unit 22 (second brake unit) is shown in FIG. 3, but the second brake unit has a configuration in which a braking force can be applied to the wind turbine 100 by mechanical contact. Any known mechanical brake can be used, as long as it is sufficient, and various known mechanical brakes having a function of applying a braking force to the rotating body can be used. For example, a mechanical brake as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-256723 may be used. Further, the contact portion of the mechanical brake portion 22 with respect to the wind turbine 100 and the member interlocking with the wind turbine 100 is not limited to the position of the acted portion 106 of the first embodiment. For example, the contact member (member driven by the actuator) of the mechanical brake portion 22 has an interlocking member interlocking with the wind turbine 100 (for example, a member interlocking with the wind turbine 100 by gear transmission or the like) as an actuated portion, and the interlocking member (member). The second braking operation may be performed so as to generate a braking force while contacting the contact member with the actuated portion).
(3) In the first embodiment, an example of the first electric brake unit 21 (first brake unit) is shown in FIG. 4, but the first brake unit generates a braking force in the rotation of the generator by electrical control. Various known electric brakes can be used as long as they can be configured. Further, in the example of FIG. 4, the resistance portions R1, R2, and R3 are used, but these may be omitted and short-circuited.
(4) In the first embodiment, when the wind speed increases by one step or more in the rotation suppression mode, the target is a lower level (rotational speed) shifted by one step from the rotation speed associated with the increased wind speed. The target rotation speed was switched, but not limited to this example, when the wind speed increased by one step or more in the rotation suppression mode, the lower level (rotation speed) shifted by two steps from the rotation speed associated with the increased wind speed. ) May be switched to the target rotation speed, or the target rotation speed may be switched to target the rotation speed associated with the increased wind speed.
(5) In Example 1, the "predetermined number of limits" and "number of limiting steps" are set to 2, and an example is shown in which the rotation speed level is gradually lowered within 2 steps when the wind speed is lowered and stable. You may always lower it by one step.
(6) In Example 1, as an example of the corresponding data, the table data conceptually shown in FIG. 6 is illustrated, but FIG. 6 is just an example of the corresponding data. When the table data is adopted as the corresponding data, the table configuration is not limited to the one shown in FIG. 6, and the wind speed range may be divided into smaller parts and the rotation speed may be associated with each wind speed range. May be broadly divided. Alternatively, instead of using the corresponding data as shown in FIG. 6, the rotation speed according to the wind speed level is determined by a calculation formula that associates the wind speed level with the rotation speed level so that the rotation speed level becomes smaller as the wind speed level is larger. You may try to do it.

１…風力発電システム
２…風車制御装置
３…発電機
７…回転速度センサ（検出部）
９…風速センサ
１０…制御部
１８…記憶部
２０…回転抑制部
１００…風車 1 ... Wind power generation system 2 ... Wind turbine control device 3 ... Generator 7 ... Rotation speed sensor (detector)
9 ... Wind speed sensor 10 ... Control unit 18 ... Storage unit 20 ... Rotation suppression unit 100 ... Wind turbine

Claims (4)

風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、風速を計測する風速センサと、を備えた風力発電システムにおいて前記風車を制御する風車制御装置であって、
前記風車の回転を抑制する回転抑制部と、
前記風車の回転速度を検出する検出部と、
前記回転抑制部を所定の動作解除状態とする通常モードの制御と、前記回転抑制部を動作させつつ前記風車を回転させる回転抑制モードの制御とを少なくとも行う制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記通常モードの制御を行っているときに前記風速センサで計測される前記風速が所定値以上になった場合、少なくとも前記風速センサで計測される前記風速が上昇する風速上昇時に前記風速が大きいほど前記風車の回転速度を小さくする上昇対応制御を実行するように前記回転抑制モードの制御を行い、
更に、少なくとも前記所定値以上の風速範囲における複数段階の風速レベルと複数段階の回転速度レベルとを定めるとともに前記風速レベルが大きいほど前記回転速度レベルが小さくなるように前記風速レベルと前記回転速度レベルとを対応付けた対応データを記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記回転抑制モードの制御を行う場合、前記風速センサで計測される前記風速が上昇する風速上昇時には前記対応データにおいて前記風速センサで計測される前記風速に対応する前記風速レベルに対応付けられた前記回転速度レベル又は対応付けられた前記回転速度レベルから所定段階低くシフトしたレベルを目標とするように前記風車の回転速度を制御する前記上昇対応制御を実行し、前記風速センサで計測される前記風速が下降する風速下降時には前記対応データにおける複数段階の前記回転速度レベルに基づいて前記風車の回転速度を所定制限数以内の段階数ずつ大きくするように下降対応制御を実行する風車制御装置。 A wind turbine control device that controls the wind turbine in a wind power generation system including a generator that converts the rotational force of the wind turbine to generate electric power and a wind speed sensor that measures the wind speed.
A rotation suppressing unit that suppresses the rotation of the wind turbine,
A detection unit that detects the rotation speed of the wind turbine,
A control unit that at least controls a normal mode in which the rotation suppression unit is in a predetermined operation release state and a rotation suppression mode in which the wind turbine is rotated while operating the rotation suppression unit.
Have,
When the wind speed measured by the wind speed sensor becomes a predetermined value or more while the control of the normal mode is being performed, the control unit at least when the wind speed increases as the wind speed measured by the wind speed sensor rises. The rotation suppression mode is controlled so as to execute the ascending response control that reduces the rotation speed of the wind turbine as the wind speed increases.
Further, the wind speed level and the rotation speed level are defined so that the wind speed level in a plurality of stages and the rotation speed level in a plurality of stages in a wind speed range of at least the predetermined value are determined , and the rotation speed level becomes smaller as the wind speed level is larger. It has a storage unit that stores the corresponding data associated with
When the control unit controls the rotation suppression mode, the wind speed level measured by the wind speed sensor corresponds to the wind speed measured by the wind speed sensor in the corresponding data when the wind speed increases. The ascending response control that controls the rotation speed of the wind turbine is executed so as to target the associated rotation speed level or the level shifted by a predetermined step lower than the associated rotation speed level, and the wind speed sensor performs the ascending response control. When the measured wind speed is decreasing, the wind speed is controlled to increase the rotation speed of the wind speed by the number of steps within a predetermined limit based on the rotation speed levels of a plurality of stages in the corresponding data. Control device. 前記制御部は、前記回転抑制モードの制御の実行中に前記風速センサで計測される前記風速が変化前の現在レベルよりも大きい新たな前記風速レベルに変化した場合、新たな前記風速レベルに対して前記対応データで対応付けられた前記回転速度レベル又は前記対応データで対応付けられた前記回転速度レベルから所定段階低くシフトしたレベルを目標とするように前記風車の回転速度を制御する前記上昇対応制御を実行する請求項１に記載の風車制御装置。 When the wind speed measured by the wind speed sensor changes to a new wind speed level higher than the current level before the change during the execution of the control of the rotation suppression mode, the control unit changes to the new wind speed level. On the other hand, the increase that controls the rotation speed of the wind turbine so as to target the rotation speed level associated with the corresponding data or a level shifted by a predetermined step lower than the rotation speed level associated with the corresponding data. The wind turbine control device according to claim 1, which executes response control. 前記制御部は、前記回転抑制モードの制御の実行中に前記風速センサで計測される前記風速が変化前の現在レベルよりも小さい前記風速レベル以下で一定時間以上維持された場合、制御中の前記回転速度レベルよりも所定の制限段階数以内で大きい前記回転速度レベルを目標とするように前記風車の回転速度を制御する前記下降対応制御を実行する請求項１又は請求項２に記載の風車制御装置。 When the wind speed measured by the wind speed sensor is maintained at the wind speed level or less, which is smaller than the current level before the change, for a certain period of time or more during the execution of the control of the rotation suppression mode, the control unit is controlling the wind speed. The wind turbine control according to claim 1 or 2, wherein the downward response control for controlling the rotational speed of the wind turbine is controlled so as to target the rotational speed level that is larger than the rotational speed level within a predetermined limit number of steps. Device. 前記制御部は、前記回転抑制モードの制御の実行中に、前記所定値以上の前記風速範囲における複数段階の前記風速レベルにおいて最も小さい前記風速レベルに対して前記対応データで対応付けられた最高回転速度レベルを目標とするように前記風車の回転速度を制御していた場合、前記風速センサで計測される前記風速が前記所定値未満で所定時間以上維持されたことを条件として前記通常モードの制御に切り替える請求項３に記載の風車制御装置。 During the execution of the control of the rotation suppression mode, the control unit has the highest associated with the corresponding data with respect to the smallest wind speed level in the plurality of stages of the wind speed level in the wind speed range of the predetermined value or more. When the rotation speed of the wind turbine is controlled so as to target the rotation speed level, the normal mode is provided on the condition that the wind speed measured by the wind speed sensor is maintained below the predetermined value for a predetermined time or longer. The wind turbine control device according to claim 3, wherein the control is switched.
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