JP2012503136A - 風力発電機のピッチ制御装置及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、風力発電機のピッチ制御装置及びそのシステムを提供する。
【解決手段】本発明によるピッチ制御装置は、風力発電システムの動作による発電機測定信号と発電機基準信号との差に基づいて誤差信号を算出する発電機比較部と、誤差信号を用いて基準ピッチ値を算出する基準ピッチ値算出部と、風力発電システムの誤差値を用いて補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出部と、基準ピッチ値、補償ピッチ値を用いてピッチ値を算出するピッチ値算出部と、を含み、誤差値は、風力発電システムの電力変換部に含まれた直流キャパシタの誤差電圧値、風力発電システムの系統連係点の誤差電圧値、風力発電システムの回転子の誤差速度値、風力発電システムの系統連係点の誤差周波数値のうちのいずれか１つであることを特徴とする。

Description

本発明は、風力発電機のピッチ制御装置及びシステムに関し、より詳細には、系統低電圧発生時に補償ピッチ値を生成して風力発電機のピッチ値を制御する風力発電機のピッチ制御装置及びシステムに関する。

風力発電は、どこにでも散在している無公害、無制限の風を用いるため、環境に影響を及ぼすことがほとんどなく、国土を効率的に用いることができる。

また、風力発電は、大規模発電団地の場合には、発電単価も既存発電方式と競争可能な水準の新エネルギー発電技術である。

最近、エネルギー費用が上昇するにつれて、風力発電のように需用家地域に分散設置される分散電源の市場拡大が加速化しつつある。分散電源の場合、発電システムを効率的に運営するために分散電源をそれぞれ制御することが非常に重要である。

従来、風力発電システムに適用する電圧制御方法は、無効電力補償装置（ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｂａｎｋ）を用いた力率制御（Ｑｒｅｆ）に基づいている。

風力発電システムは、既存の商用電力系統に連係して電力を供給するが、この場合、系統連係の安定性及び効率性を実現することが非常に重要である。

しかし、従来の風力発電システムは、電力事故のとき、商用系統に連係して運転されていた、特に分散型電源を用いる発電機が同時に遮断されるが、この場合、系統の電圧や周波数の変動をもたらして電力系の安定度に深刻な問題をもたらす。

また、従来の風力発電システムの方法を用いると大容量の風力発電により系統安定化に好ましくない状況をもたらすことがあり、近年強化している分散電源を用いた発電システムの商用系統連係条件を保障し難くなる問題点があった。

本発明によるピッチ制御装置１０、補償ピッチ値算出部４０及び風力発電システムの関係を示す図面である。 本発明の一実施例によるピッチ制御装置１０を示す構成図である。 本発明の一実施例による補償ピッチ値算出部４０の構成図である。 本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０の構成図である。 本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０の構成図である。 本発明の一実施例による補償ピッチ値生成方法を示す流れ図である。 本発明の他の実施例による補償ピッチ値生成方法を示す流れ図である。 本発明の他の実施例による補償ピッチ値生成方法を示す流れ図である。 本発明の他の実施例によるピッチ制御装置１０、補償ピッチ値算出装置５０及び風力発電システムの関係を示す図面である。 本発明の他の実施例による風力発電システムの構成図である。 本発明の他の実施例によるピッチ制御システムを示す構成図である。 本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出装置５０のブロック図である。 本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出装置５０の構成図である。 本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出装置５０の補償ピッチ値の算出方法を説明するための流れ図である。

以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明によるピッチ制御装置１０、補償ピッチ値算出部４０及び風力発電システムの関係を示す図面である。

風力発電システムは、通常ピッチ値を制御するピッチ制御装置１０を備えている。ここで、ピッチ制御装置１０は、風力発電機の駆動速度、出力などの変動を感知し、変動量に応じてピッチ値を制御する。

本発明による補償ピッチ値算出部４０は、風力発電機の誤差値に相応する補償ピッチ値を生成してピッチ制御装置１０に伝達することにより、風力発電機のピッチ値を制御することができる。ここで、誤差値とは、基準値と測定値との差であって、系統連係点４の電圧、または、周波数、発電機１の回転子速度、直流キャパシタ３の電圧などの変動により生成される。

図１を参照すると、風力発電システムは、発電機１と、発電機１に接続され、発電機１で生産された電力を変換する電力変換部２と、系統連係点４とを含むことができる。ここで、電力変換部２は、直流キャパシタ３を含んでもよい。

本発明の一実施例による補償ピッチ値算出部４０は、風力発電システムの系統連係点４の周波数を測定し、測定周波数の変動による補償ピッチ値を算出してピッチ制御装置１０に伝達することにより、風力発電システムのピッチ値を制御することができる。系統連係点４の周波数は、系統低電圧発生時に定格周波数以上に誘導されることがある。

また、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０は、風力発電システムの直流キャパシタ３の電圧を測定し、測定電圧の変動による補償ピッチ値を算出してピッチ制御装置１０に伝達することにより、風力発電システムのピッチ値を制御することができる。直流キャパシタ３は、系統低電圧発生時に過電流が流入されて過電圧が発生することがある。

また、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０は、風力発電システムの系統連係点４で電圧を測定し、測定電圧の変動による補償ピッチ値を算出することにより、風力発電システムのピッチ値を制御することができる。系統連係点４の電圧は、系統低電圧発生時に定格電圧以上に誘導されることがある。

また、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０は、風力発電機の回転子速度を測定し、測定速度の変動による補償ピッチ値を算出して風力発電機のピッチ値を制御することができる。風力発電機の回転子は、系統低電圧時に速度が増加することがある。

すなわち、本発明による補償ピッチ値算出部４０は、系統低電圧により発生する風力発電システムの誤差値を用いて補償ピッチ値を生成することができる。

図２は、本発明の一実施例によるピッチ制御装置１０を示す構成図である。より詳細には、図２は、本発明の一実施例による補償ピッチ値算出部４０を含むピッチ制御装置１０を示す構成図である。ここで、本発明の実施例による補償ピッチ値算出部４０は、ピッチ制御装置１０内に含まれてもよく、ピッチ制御装置１０に接続されている外部装置で実現されてもよい。

また、本発明によるピッチ制御装置１０は、風のエネルギーから最大出力が得られるピッチ値を制御する装置である。本発明によるピッチ制御装置１０を含む発電システムは、風力発電システムに適用することが好ましいが、その他にもピッチ制御を必要とする発電システムに適用することができることは、当業者にとって自明なことである。

図２を参照すると、ピッチ制御装置１０は、基準ピッチ値算出部２０と、基準ピッチ値算出部２０に接続され、基準ピッチ値算出部２０で生成された基準ピッチ値により動作するピッチサーボ部３０とを含むことができる。

また、ピッチ制御装置１０は、図１で説明したように、補償ピッチ値算出部４０をさらに含むことができる。

以下では、ピッチ制御装置１０が補償ピッチ値算出部４０を含むと仮定して発明を説明する。

以下、図２に基づいてピッチ制御装置１０を詳細に説明する。
基準ピッチ値算出部入力（ｅ_ｘ＝Ｘ_ｒｅｆ−Ｘ）は、基準ピッチ値算出部２０に入力される誤差信号である。ここで、誤差信号は、発電機駆動速度差、発電機出力差などであって、使用者により予め設定されることができる。すなわち、Ｘは、発電機動作による測定信号であり、Ｘ_ｒｅＦは、指定された基準信号であってもよい。

発電機駆動速度は、発電機駆動軸の回転速度であってもよく、発電機の出力に比例するということは、当業者にとって自明なことである。

例えば、ピッチ制御機入力が発電機駆動速度差であると仮定すると、Ｘは、発電機駆動速度を測定した値であり、Ｘ_ｒｅＦは、使用者により予め設定された発電機速度の基準値である。そのため、発電機速度の誤差信号（ｅ_ｘ）は、発電機速度の測定値（Ｘ）と発電機速度の基準値（Ｘ_ｒｅｆ）とを用いて算出することが可能である。

次に、基準ピッチ値算出部２０は、入力された誤差信号（ｅ_ｘ＝Ｘ_ｒｅｆ−Ｘ）に相応する基準ピッチ値を算出する。ここで、基準ピッチ値算出部２０は、線形制御機で構成されてもよい。線形制御機は、比例制御機、比例微分制御機、比例積分制御機または、比例積分微分制御機を含むことができる。

例えば、基準ピッチ値算出部２０が比例積分制御機で構成された場合、次のような数式１により基準ピッチ値を算出することができる。

式中、Ｆは、比例積分制御機であると仮定する。ｔは、時間で、単位は、秒（ｓｅｃｏｎｄ）であり、制御機の比例値が１、積分値が５、単位は、ｄｅｇｒｅｅ／ｒｐｍであり、入力値である誤差速度が５ｒｐｍである場合、時間０．２秒での出力値である基準ピッチ値は、５ｄｅｇｒｅｅとなる。すなわち、次のように演算されることができる。

基準ピッチ値算出部２０は、誤差信号が入力されると該誤差信号に相応する値であって誤差信号を補償する値を算出するが、このように算出された値が基準ピッチ値となる。

ここで、基準ピッチ値は、予め設定された基準値（Ｘ_ｒｅｆ）と測定値（Ｘ）との差を補償するために基準ピッチ値算出部２０により算出されたピッチ値であって、ピッチサーボ部３０への入力値となる。

次に、ピッチサーボ部３０は、基準ピッチ値算出部２０から基準ピッチ値の入力を受け、補償ピッチ値算出部４０から補償ピッチ値の入力を受けてピッチ値を算出する。 ここで、ピッチ値は、フィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）でピッチサーボ部３０へ入力される。

例えば、ピッチサーボ部３０は、次の数式３によりピッチ値を算出することができる。

式中、Ｆは、ピッチサーボであって、１次システムであると仮定する。ｔは、時間（単位は、秒）であり、基準ピッチ値、補償ピッチ値及びフィードバックされたピッチ値の単位は、角度（ｄｅｇｒｅｅ）である。入力値として基準ピッチ値が２．２ｄｅｇｒｅｅ、補償ピッチ値が３ｄｅｇｒｅｅ、フィードバックされたピッチ値が４ｄｅｇｒｅｅ、システム定数が５、単位は、１／秒である場合、時間０．２秒であるときの出力値であるピッチ値は、０．９２ｄｅｇｒｅｅとなる。すなわち、次のように演算されることができる。

図３は、本発明の一実施例による補償ピッチ値算出部４０の構成図である。
図３を参照すると、補償ピッチ値算出部４０は、直流キャパシタ３で測定された測定電圧と予め設定された直流キャパシタ３基準電圧とを比較して誤差電圧を算出する電圧比較部４１と、補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出機４８とを含むことができる。

先ず、電圧比較部４１は、直流キャパシタ３で測定された測定電圧（Ｖ）と直流キャパシタ３の基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）とを比較して電圧差の誤差電圧（ｅ_Ｖ）を算出する。

ここで、基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）は、系統の安定的な運用や電力を安定的に供給するための電圧であって、測定電圧（Ｖ）に相応して運用者により予め設定されることができる。

次に、補償ピッチ値算出機４８は、電圧比較部４１から入力された誤差電圧（ｅ_Ｖ）に相応する補償ピッチ値を算出する。すなわち、補償ピッチ値算出機４８は、積分器を用いて最終的に誤差電圧値がゼロとなるようにする補償ピッチ値を算出する。

例えば、補償ピッチ値算出機４８は、次のように数式５により補償ピッチ値を算出することができる。

式中、Ｆは、比例積分制御機であると仮定する。ｔは、時間であって単位は、秒（ｓｅｃｏｎｄ）であり、制御機の比例値が１、積分値が５、単位は、ｄｅｇｒｅｅ／Ｖであり、入力値である誤差電圧が５Ｖである場合、時間０．２秒での出力値である補償ピッチ値は、５ｄｅｇｒｅｅとなる。すなわち、次のように演算されることができる。

すなわち、補償ピッチ値算出機４８における入力は、誤差電圧であり、出力は、補償ピッチ値となる。ここで、補償ピッチ値は、ピッチ制御装置１０のピッチサーボ部３０への入力値として用いられる。また、補償ピッチ値算出機４８としては、比例制御機、比例微分制御機、比例積分制御機または、比例積分微分制御機のうちのいずれか１つまたは、混用してもよく、線形制御を行う。

本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０は、補償有効電力を算出する補償有効電力算出機４６をさらに含むことができる。すなわち、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０は、系統連係点４で測定された測定電圧と予め設定された系統連係点の基準電圧とを比較して誤差電圧を算出する電圧比較部４１と、補償有効電力値を算出する補償有効電力算出機４６と、補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出機４８とを含むことができる。

ここで、補償有効電力算出機４６は、電圧比較部４１から入力された誤差電圧を用いて誤差電圧を補償する有効電力値を算出する。算出された有効電力値は、補償ピッチ値算出機４８に伝達される。

例えば、補償有効電力算出機４６は、次のように数式７により補償有効電力値を算出することができる。

式中、Ｆは、比例積分制御機であると仮定する。ｔは、時間であって単位は、秒（ｓｅｃｏｎｄ）である。制御機比例値が１、積分値が５、単位は、Ｗａｔｔ／Ｖであり、入力値である誤差電圧が０．５Ｖである場合、出力値である補償有効電力値は、０．５５ワット（ｗａｔｔ）となる。すなわち、次のように演算されることができる。

そして、補償ピッチ値算出機４８は、上記数式７により補償ピッチ値を算出することが可能である。

すなわち、補償ピッチ値算出機４８の入力値である補償有効電力が０．５５Ｗａｔｔである場合、出力値である補償ピッチ値は、１．１ｄｅｇｒｅｅとなる。ここで、制御機比例値が１、積分値が５、単位は、ｄｅｇｒｅｅ／Ｗａｔｔである。すなわち、次のように演算されることができる。

このように有効電力値を算出するのは、電圧と有効電力が密接な関係を有し、有効電力の変化により電圧が変化するからである。

すなわち、補償有効電力算出機４６は、誤差電圧に相応する値で誤差電圧を補償する補償有効電力値を算出する。

補償有効電力算出機４６及び補償ピッチ値算出機４８は、一つの制御機で実現されることができる。よって、一つで実現された制御機における入力は、誤差電圧であり、出力は、補償ピッチ値となることができる。

また、補償有効電力算出機４６及び補償ピッチ値算出機４８としては、比例制御機、比例微分制御機、比例積分制御機または、比例積分微分制御機のうちのいずれか１つまたは、混用してもよく、線形制御を行う。

図４は、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０の構成図である。
図４を参照すると、補償ピッチ値算出部４０は、系統連係点で測定された測定周波数と予め設定された系統連係点の基準周波数とを比較して誤差周波数を算出する周波数比較部４２と、誤差周波数限界を定める誤差周波数制限部４４と、補償有効電力値を算出する補償有効電力算出機４６と、補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出機４８とを含むことができる。

先ず、周波数比較部４２は、系統連係点で測定された測定周波数（ｆ）と系統連係点の基準周波数（ｆ_ｒｅｆ）とを比較して周波数差である誤差周波数（ｅ_ｆ）を算出する。

ここで、基準周波数（ｆ_ｒｅｆ）は、系統周波数の安定的な運用や電力を安定的に供給するための周波数であって、測定周波数（ｆ）に相応して運用者により予め設定されることができる。

次に、誤差周波数制限部４４は、使用者により予め設定された最大周波数（ｆ_ｍａｘ）及び最小周波数（ｆ_ｍｉｎ）を用いて誤差周波数限界を定める。

すなわち、誤差周波数制限部４４は、入力された誤差周波数のうち最大周波数（ｆ_ｍａｘ）及び最小周波数（ｆ_ｍｉｎ）の範囲内に含まれる許容誤差周波数のみを通過させる。

例えば、図４で、最小周波数（ｆ_ｍｉｎ）が０Ｈｚ、最大周波数（ｆ_ｍａｘ）が１Ｈｚである場合、誤差周波数（ｅ_ｆ）が２Ｈｚであれば、図４は、動作をしないので、補償ピッチ値は、０ｄｅｇｒｅｅとなる。誤差周波数（ｅ_ｆ）が０．５Ｈｚであれば、許容誤差周波数は、０．５Ｈｚとなる。

ここで、入力される誤差周波数限界を定める理由は、発電機のピッチ値が過度に変更されて発電機が停止してしまい電力系に大きな衝撃を与えることを防止し、ピッチ値が一度にあまりにも大きく変更されることを防止するためである。

次に、補償有効電力算出機４６は、誤差周波数制限部４４を通じて入力された許容誤差周波数を用いて誤差周波数を補償する有効電力値を算出する。

ここで、有効電力値を算出するのは、周波数と有効電力とは、密接な関係を有し、有効電力の変化により周波数が変化するからである。

すなわち、補償有効電力算出機４６は、許容誤差周波数に相応する値で誤差周波数を補償する補償有効電力値を算出する。

例えば、補償有効電力算出機４６は、次のような数式１０により補償有効電力値を算出することができる。

式中、Ｆは、比例積分制御機であると仮定する。ｔは、時間であって単位は、秒（ｓｅｃｏｎｄ）である。制御機比例値が１、積分値が５、単位は、Ｗａｔｔ／Ｈｚであり、 入力値の許容誤差周波数が０．５Ｈｚである場合、出力値である補償有効電力値は、０．５５ワットとなる。すなわち、次のように演算されることができる。

次に、補償ピッチ値算出機４８は、補償有効電力算出機４６から入力された補償有効電力値に相応する補償ピッチ値を算出する。すなわち、補償ピッチ値算出機４８は、積分器を用いて最終的に誤差周波数値がゼロとなるようにする補償ピッチ値を算出する。

例えば、補償ピッチ値算出機４８は、次のような数式１２により補償ピッチ値を算出することができる。

式中、Ｆは、比例積分制御機であると仮定する。ｔは、時間であって単位は、秒（ｓｅｃｏｎｄ）であり、制御機の比例値が１、積分値が５、単位は、ｄｅｇｒｅｅ／Ｗａｔｔであり、入力値の補償有効電力が０．５５ｗａｔｔである場合、出力値である補償ピッチ値は、１．１ｄｅｇｒｅｅとなる。すなわち、次のように演算されることができる。

図５は、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０の構成図である。
図５を参照すると、補償ピッチ値算出部４０は、発電機１の回転子で測定された測定速度と予め設定された発電機回転子の基準速度とを比較して誤差速度を算出する速度比較器４３と、補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出機４８とを含むことができる。

先ず、速度比較器４３は、直流発電機の回転子で測定された測定速度（Ｗ）と発電機回転子の基準速度（Ｗ_ｒｅｆ）とを比較して速度差である誤差速度（ｅ_Ｗ）を算出する。

ここで、基準速度（Ｗ_ｒｅｆ）は、系統の安定的な運用や電力を安定的に供給するための発電機回転子の速度であり、測定速度（Ｗ）に相応して運用者により予め設定されることができる。

次に、補償ピッチ値算出機４８は、速度比較器４３から入力された誤差速度（ｅ_Ｗ）に相応する補償ピッチ値を算出する。すなわち、補償ピッチ値算出機４８は、積分器を用いて最終的に誤差速度値がゼロとなるようにする補償ピッチ値を算出する。

例えば、補償ピッチ値算出機４８は、次のような数式１４により補償ピッチ値を算出することができる。

式中、Ｆは、比例積分制御機であると仮定する。ｔは、時間であって単位は、秒（ｓｅｃｏｎｄ）であり、制御機の比例値が１、積分値が５、単位は、ｄｅｇｒｅｅ／ｒｐｍであり、入力値である誤差速度が５ｒｐｍである場合、出力値である補償ピッチ値は、５ｄｅｇｒｅｅとなる。すなわち、次のように演算されることができる。

図６は、本発明の一実施例による補償ピッチ値生成方法を示す流れ図である。より詳細に、図６は、本発明の一実施例によるピッチ制御方法を行うための補償ピッチ値の生成方法を示す流れ図である。

以下では、図３を参照して説明した各構成の機能が本発明の実施例による補償ピッチ値算出部４０内で処理されるので、本発明の理解を容易にするために補償ピッチ値算出部４０を中心に説明する。

図６を参照すると、補償ピッチ値算出部４０は、直流キャパシタ３で電圧を測定する（Ｓ６１０）。また、補償ピッチ値算出部４０は、他の実施例で、系統連係点で電圧を測定することができる。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、直流キャパシタ３の測定電圧と基準電圧とを用いて誤差電圧を算出する（Ｓ６２０）。また、補償ピッチ値算出部４０は、系統連係点の測定電圧と基準電圧とを用いて誤差電圧を算出することができる。ここで、基準電圧は、測定電圧に相応して使用者により予め設定されることができる。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、誤差電圧を用いて誤差電圧に相応する補償ピッチ値を算出する（Ｓ６３０）。また、補償ピッチ値算出部４０は、他の実施例で、誤差電圧に相応する補償有効電力値を算出し、補償有効電力値を用いて補償有効電力値に相応する補償ピッチ値を算出することができる。

図７は、本発明の他の実施例による補償ピッチ値の生成方法を示す流れ図である。
以下では、図４を参照して説明した各構成の機能が本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０内で処理されるので、本発明の理解を容易にするために、補償ピッチ値算出部４０を中心に説明する。

図７を参照すると、補償ピッチ値算出部４０は、系統連係点で周波数を測定する（Ｓ７１０）。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、系統連係点の測定周波数と基準周波数とを用いて誤差周波数を算出する（Ｓ７２０）。ここで、基準周波数は、使用者により予め設定されることができる。また、誤差周波数は、基準周波数と測定周波数との差である。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、誤差周波数の許容限界点を定める（Ｓ７３０）。ここで、許容限界点を定めることは、予め設定された最大及び最小周波数を用いて誤差周波数のうち最大及び最小周波数の範囲内に含まれる許容誤差周波数のみを通過させることにより行われる。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、限界点が定められた許容誤差周波数に相応する補償有効電力値を算出する（Ｓ７４０）。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、補償有効電力値を用いて補償有効電力値に相応する補償ピッチ値を算出する（Ｓ７５０）。

図８は、本発明の他の実施例による補償ピッチ値の生成方法を示す流れ図である。
以下では、図５を参照して説明した各構成の機能が本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出部４０内で処理されるので、本発明の理解を容易にするために補償ピッチ値算出部４０を中心に説明する。

図８を参照すると、補償ピッチ値算出部４０は、発電機回転子で速度を測定する（Ｓ８１０）。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、発電機回転子の測定速度と基準速度とを用いて誤差速度を算出する（Ｓ８２０）。ここで、基準速度は、使用者により予め設定されることができる。

次いで、補償ピッチ値算出部４０は、誤差速度を用いて誤差速度に相応する補償ピッチ値を算出する（Ｓ８３０）。

図９は、本発明の他の実施例によるピッチ制御装置１０、補償ピッチ値算出装置５０及び風力発電システムの関係を示す図面である。より詳細には、図９は、複数の風力発電システムにおけるピッチ制御装置１０、補償ピッチ値算出装置５０及び風力発電システムの関係を示す図面である。

図９を参照すると、複数の風力発電システムは、複数のピッチ制御装置１０及び各ピッチ制御装置１０に補償ピッチ値を伝達する補償ピッチ値算出装置５０を含む。補償ピッチ値算出装置５０は、複数の風力発電システムの系統連係点４の周波数を測定し、測定周波数の変動による補償ピッチ値を算出してピッチ制御装置１０に伝達することにより、風力発電システムのピッチ値を制御することができる。系統連係点４の周波数は、系統低電圧発生時に定格周波数以上に誘導されることができる。

また、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出装置５０は、複数の風力発電システムの系統連係点４で電圧を測定し、測定電圧の変動による補償ピッチ値を算出することにより、風力発電システムのピッチ値を制御することができる。系統連係点４の電圧は、系統低電圧発生時に定格電圧以上に誘導されることができる。

すなわち、補償ピッチ値算出装置５０は、複数の風力発電システムの系統連係点４での誤差値を用いて補償ピッチ値を生成することができる。

以下の説明では、発明の理解と説明の便宜上、誤差値が系統連係点４の誤差周波数である場合を仮定して説明する。しかし、本発明は、これに限定されず、本発明による補償ピッチ値算出装置５０の誤差値が系統低電圧により発生する風力発電システムの誤差値であれば何ら制限なしで適用することができることは、自明なことである。ここで、風力発電システムの誤差値は、上述した系統連係点の誤差周波数または、誤差電圧であることができる。

図１０は、本発明の他の実施例による風力発電システムの構成図である。
図１０を参照すると、本発明による風力発電システムは、複数のピッチ制御装置１０と、複数の単位発電システム６０が接続される系統連係点４と、ピッチ制御装置１０ごとに接続され、系統連係点４の誤差周波数（ｅ_ｆ）を算出し、これを用いてピッチ制御装置１０に分配補償ピッチ値を入力する補償ピッチ値算出装置５０と、単位発電システム６０とを含むことができる。より詳細には、風力発電システムは、ｎ個（ｎは、自然数）の単位発電システム６０及びピッチ制御装置１０で構成されることができる。

以下、本発明による補償ピッチ値算出装置５０は、風力発電システムの補償ピッチ値算出装置として好ましいが、その他にもピッチ制御装置１０を用いた発電システムに適用できることは、当業者にとって自明なことである。

補償ピッチ値算出装置５０は、系統連係点４で誤差周波数を算出するための周波数比較部５２と、誤差周波数に相応する補償ピッチ値を算出するための補償ピッチ値算出部５４と、分配補償ピッチ値を算出してピッチ制御装置１０へ入力する分配補償ピッチ値算出部５５とを含むことができる。

本発明による補償ピッチ値算出装置５０は、後述する図１１乃至図１３で詳細に説明する。

単位発電システム６０は、ピッチ制御装置１０とともに運営される電力発生装置（図示せず）を含むことができる。ここで、電力発生装置は、発電機であってもよい。発電機は、かご形誘導発電機または、永久磁石発電機であってもよく、発電機として用いることができるものであれば適用できることは、当業者にとって自明なことである。

ピッチ制御装置１０は、風力発電機が風のエネルギーから最大出力が得られるピッチ値を制御する装置である。本発明によるピッチ制御装置１０を含む発電システムは、風力発電システムに適用することが好ましいが、その他にも自然力を用いる発電システムに適用できることは、当業者にとって自明なことである。

また、本発明によるピッチ制御システムは、補償ピッチ値算出装置５０を含んで実現されてもよく、ピッチ制御装置１０に接続される外部装置で実現されてもよいことは、当業者にとって自明なことである。

本発明によるピッチ制御装置１０は、後述する図１１で詳細に説明する。
系統連係点４は、実際に電力が使用者に供給されるために商用電力系網（図示せず）と発電システムとが接続する地点である。系統連係点４の周波数は、本発明による補償ピッチ値算出装置５０により生成される補償ピッチ値を用いて制御される。

図１１は、本発明の他の実施例によるピッチ制御システムを示す構成図である。より詳細に、図１１は、本実施例による補償ピッチ値算出装置５０及びピッチ制御装置１０を含むピッチ制御システムを示す構成図である。本発明によるピッチ制御システムは、複数のピッチ制御装置１０と１つの補償ピッチ値算出装置５０で構成されることが可能である。すなわち、本実施例による補償ピッチ値算出装置５０は、複数の単位発電システム６０のピッチ値を制御する複数のピッチ制御装置１０にそれぞれ補償ピッチ値を伝達することができる。

図１１を参照すると、ピッチ制御システムは、ピッチ制御装置１０及び補償ピッチ値算出装置５０を含むことができる。

ピッチ制御装置１０は、基準ピッチ値算出部２０と、基準ピッチ値算出部２０で生成された基準ピッチ値を用いてピッチ値を算出するピッチサーボ部３０とを含むことができる。

ピッチ制御システムは、図１０で説明した補償ピッチ値算出装置５０を含む。ここで、補償ピッチ値算出装置５０は、系統連係点４の誤差周波数信号に相応する補償ピッチ値をピッチサーボ部３０に出力する制御機を含むことができる。

補償ピッチ値算出装置５０は、後述する図１２及び図１３を参照して詳細に説明する。

以下、ピッチ制御装置１０の構成部については、図２で説明したので、その詳細な説明は、省略する。

図１２は、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出装置５０のブロック図であり、図１３は、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出装置５０の構成図である。

図１２及び図１３を参照すると、補償ピッチ値算出装置５０は、周波数比較部５２と、誤差周波数制限部５３と、補償ピッチ値算出部５４と、分配補償ピッチ値算出部５５と、補償ピッチ値比較部５６と、累積防止部５７と、を含むことができる。

周波数比較部５２は、系統連係点４で測定された測定周波数（ｆ_ｍ）と系統連係点４での基準周波数（ｆ_ｓ）との差に基づいて周波数差である誤差周波数（ｅ_ｆ）を算出する。ここで、基準周波数（ｆ_ｓ）は、電力を安定的に供給するための周波数であって運用者により予め設定されることができる。

周波数比較部５２は、誤差値に応じて変更され得る。例えば、誤差値が誤差電圧である場合、電圧比較部（図示せず）が適用されることができる。

次に、誤差周波数制限部５３は、使用者により予め設定された最大周波数（ｆ_ｍａｘ）及び最小周波数（ｆ_ｍｉｎ）を用いて誤差周波数限界を定める。

すなわち、誤差周波数制限部５３は、入力された誤差周波数のうち最大周波数（ｆ_ｍａｘ）及び最小周波数（ｆ_ｍｉｎ）の範囲内に含まれる許容誤差周波数のみを通過させる。

例えば、最小周波数（ｆ_ｍｉｎ）が０Ｈｚ、最大周波数（ｆ_ｍａｘ）が１Ｈｚで設定され、入力される誤差周波数（ｅ_ｆ）が２Ｈｚである場合、誤差周波数制限部５３は、誤差周波数（ｅ_ｆ）を通過させない。これにより、補償ピッチ値算出装置５０は、作動をしないので、補償ピッチ値は、０ｄｅｇｒｅｅとなる。また、誤差周波数（ｅ_ｆ）が０．５Ｈｚであれば許容誤差周波数は、０．５Ｈｚとなる。

入力される誤差周波数限界を定める理由は、発電システムのピッチ値が過度に変更されて発電システムが停止してしまい電力系統に大きい衝撃を与えることを防止し、ピッチ値が一度にあまりにも大きく変更されることを防止するためである。

誤差周波数制限部５３は、誤差値に応じて変更され得る。例えば、誤差値が誤差電圧である場合、誤差電圧制限部（図示せず）が適用されることができる。

補償ピッチ値算出部５４は、誤差周波数（ｅ_ｆ）に対して線形制御を行い、系統連係点の周波数制御のために必要とされる補償ピッチ値（Ｕ）を算出する。

分配補償ピッチ値算出部５５は、補償ピッチ値算出部５４により算出された補償ピッチ値（Ｕ）をｎ個（ｎは、自然数）に分配する補償ピッチ値分配器５５２と、それぞれの補償ピッチ値（Ｕ）の分配値とピッチ値変動限界値（Ｕ^ｍａｘ）とを比較して分配補償ピッチ値（Ｕ^ｓｅｔｊ、ｓ）を算出する分配補償ピッチ値算出機５５４とを含む。

補償ピッチ値比較部５６は、偏差信号（ｅ_ｓ）を算出し、累積防止部５７は、補償ピッチ値算出部５４の累積現象（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）を防止する。

以下、本発明による周波数を用いた補償ピッチ値算出装置５０は、図１３を参照してより詳細に説明する。

先ず、補償ピッチ値算出部５４は、出力値をフィードバックして制御する制御機である比例積分（ＰＩ）制御機、比例微分（ＰＤ）制御機または、比例積分微分（ＰＩＤ）制御機のうちのいずれか１つであってもよいが、好ましくは、図１３のように比例制御機（Ｐ）、定常状態応答を改善する積分制御機（Ｉ）及び応答速度を改善する微分制御機（Ｄ）の長所をすべて有する比例積分微分（ＰＩＤ）制御機で構成されることができる。

累積防止部５７は、分配補償ピッチ値算出部５５の補償ピッチ値比較部５６からフィードバックされる偏差信号（ｅ_ｓ）に基づいて補償ピッチ値算出部５４の累積現象を防止する。

累積防止部５７は、比例積分（ＰＩ）制御機または、比例積分微分（ＰＩＤ）制御機のような積分制御機（Ｉ）を含む制御機の動作時に入力端と出力端との差による累積現象を防止する。ここで、累積現象は、過渡応答特性と定常状態応答特性とを低下させて補償ピッチ値算出部５４の性能を低下させる。

したがって、本発明では、累積防止（ａｎｔｉ−ｗｉｎｄｕｐ）のための累積防止部５７をさらに構成して累積防止機能を付与することにより積分制御機を含む補償ピッチ値算出部５４の誤動作を防止することができる。

累積防止部５７は、補償ピッチ値算出部５４の出力が設定値変化量を超過しないようにする設定値制限方式、サンプリング瞬間ごとに制御信号の増分を計算して補償ピッチ値算出部５４の動作を制御する増分型アルゴリズム方式、または、補償ピッチ値算出部５４の出力と分配補償ピッチ値算出機５５４の出力との差をフィードバックして積分器を制御する追跡型方式のうちのいずれか１つを用いて補償ピッチ値算出部５４の累積現象を防止することができる。

以下では、累積防止部５７についてより詳細に説明する。
先ず、累積防止部５７は、偏差信号（ｅ_ｓ）に追跡時定数（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ：ｋｔ）を掛ける。ここで、偏差信号（ｅ_ｓ）は、補償ピッチ値分配器５５２により分配された補償ピッチ値（Ｕ）の和と分配補償ピッチ値算出機５５４の出力の和とを比較して算出される。累積防止部５７は、追跡時定数を掛けた偏差信号（ｅ_ｓ）を誤差周波数値に加えて補償ピッチ値算出部５４の積分制御機（Ｉ）に入力する。

したがって、累積防止部５７は、分配補償ピッチ値算出部５５の飽和がない場合の偏差信号（ｅ_ｓ）は、０であるので、分配補償ピッチ値算出部５５の飽和が発生しない範囲で正常な動作に全く影響を与えない。

これに対して、累積防止部５７は、分配補償ピッチ値算出部５５が飽和されると偏差信号（ｅ_ｓ≠０）が発生し、フィードバック経路により補償ピッチ値算出部５４の積分制御機（Ｉ）の入力を低下させて累積を防止することができる。

本発明による分配補償ピッチ値算出部５５は、補償ピッチ値分配器５５２と、分配補償ピッチ値算出機５５４と、補償ピッチ値比較部５６と、を含むことができる。

先ず、補償ピッチ値分配器５５２は、補償ピッチ値算出部５４の出力である補償ピッチ値（Ｕ）を分配して分配補償ピッチ値算出機５５４に供給する。ここで、分配補償ピッチ値算出機５５４は、複数のピッチ制御装置１０ごとに備えられたピッチサーボ部３０に制御信号を提供する。

次に、分配補償ピッチ値算出機５５４は、ピッチ値変動限界値（Ｕ^ｍａｘ）と補償ピッチ値分配器５５２から伝達される分配された補償ピッチ値（Ｕ）とを比較する過程を通じてそれぞれのピッチサーボ部３０に該当する分配補償ピッチ値

を算出する。分配補償ピッチ値算出機５５４は、算出された補償ピッチ値

を複数のピッチサーボ部３０ごとに制御信号として提供する。ここで、分配補償ピッチ値

は、系統連係点４の誤差周波数を補償する補償ピッチ値（Ｕ）を分配した値であって、各ピッチ制御装置１０に印加され、次の数式１９を用いて計算されることができる。

式中、上記

は、分配補償ピッチ値算出部５５によりｊ番目ピッチ制御装置１０に提供される制御信号としての補償ピッチ値であり、上記Ｐ_ｊ、ｃは、系統連係点４側で測定されたｊ番目単位発電システム６０の有効電力値であり、

上記

は、系統連係点４側で測定された１からｊ番目までの単位発電システム６０の有効電力値の和であり、上記Ｕ^ｍａｘは、ピッチ値変動限界値である。

上記数式１９において、ｍｉｎ｛ａ、ｂ｝は、ａとｂのうち小さい値をとることを意味し、下添え字ｊは、１，２、３．．．、ｎで、ピッチ制御装置１０の数を意味する自然数であり、上添え字ｍａｘは、最大値を意味する。

次に、補償ピッチ値比較部５６は、補償ピッチ値分配器５５２により分配された補償ピッチ値（Ｕ）の和と分配補償ピッチ値算出機５５４の出力である補償ピッチ値

の和とを比較して偏差信号（ｅ_ｓ）を算出し、累積防止部５７にフィードバックさせる。

上記のように構成された本発明による補償ピッチ値算出装置５０に対する補償ピッチ値算出方法は、図１４で詳細に説明する。

図１４は、本発明の他の実施例による補償ピッチ値算出装置５０の補償ピッチ値算出方法を説明するための流れ図である。

ステップＳ１４１０で、周波数比較部５２は、系統連係点４の周波数を測定して測定周波数（ｆ_ｍ）を得る。

ステップＳ１４２０で、周波数比較部５２は、測定された測定周波数（ｆ_ｍ）と系統連係点の基準周波数（ｆ_ｓ）との差に基づいて誤差周波数（ｅ_ｆ）を算出する。

ステップＳ１４３０で、補償ピッチ値算出部５４は、周波数比較部５２から算出された誤差周波数（ｅ_ｆ）を受信し、補償ピッチ値算出部５４内に備えられた制御機で線形制御を行い、補償ピッチ値（Ｕ）を算出する。すなわち、補償ピッチ値算出部５４は、誤差周波数（ｅ_ｆ）が比例制御機（Ｐ）に入力され、誤差周波数（ｅ_ｆ）に比例利得（ｋｐ）を掛ける過程を行う。また、補償ピッチ値算出部５４は、誤差周波数（ｅ_ｆ）が積分制御機（Ｉ）に入力され、誤差周波数（ｅ_ｆ）を積分し積分利得（ｋｉ）を掛ける過程を行う。

これと同時に、補償ピッチ値算出部５４は、系統連係点４で測定された測定周波数（ｆｍ）が微分制御機（Ｄ）に入力され、測定周波数（ｆ_ｍ）を微分し微分利得（ｋｄ）を掛ける過程を行う。

次いで、補償ピッチ値算出部５４は、比例制御機（Ｐ）、積分制御機（Ｉ）及び微分制御機（Ｄ）のそれぞれの出力値を合算して補償ピッチ値（Ｕ）を算出する。

ステップＳ１４４０で、分配補償ピッチ値算出部５５は、補償ピッチ値（Ｕ）とピッチ値変動限界値（Ｕ^ｍａｘ）とを用いて分配補償ピッチ値

を算出する。補償ピッチ値分配器５５２は、補償ピッチ値算出部５４で算出された補償ピッチ値（Ｕ）の入力を受けてｎ個（ｎは、自然数）に分配する。分配補償ピッチ値算出機５５４は、補償ピッチ値（Ｕ）の分配値の伝達を受けて複数のピッチ制御装置１０に制御信号として補償ピッチ値を印加する。ここで、分配補償ピッチ値算出機５５４は、ピッチ値変動限界値（Ｕ^ｍａｘ）と補償ピッチ値分配器５５２で分配されて伝達された分配補償ピッチ値とを用いて上述した数式１９を行い、複数のピッチサーボ部３０ごとに該当する分配補償ピッチ値

を算出する。

ステップＳ１４５０で、分配補償ピッチ値算出機５５４は、算出された分配補償ピッチ値

をピッチ制御装置１０に印加することにより、ピッチ制御装置１０を制御する。補償ピッチ値算出装置５０は、ピッチ制御装置１０を制御することにより、本発明による風力発電システムの駆動を安定かつ容易に制御することができる。

次いで、ステップＳ１４６０で、補償ピッチ値比較部５６は、分配補償ピッチ値

の和と補償ピッチ値分配器５５２を通じて分配された補償ピッチ値（Ｕ）の和との差に基づいて偏差信号（ｅ_ｓ）を算出する。

次いで、ステップＳ１４７０で累積防止部５７は、偏差信号（ｅ_ｓ）に追跡時定数を掛けて出力された値を誤差周波数（ｅ_ｆ）に加えて補償ピッチ値算出部５４の積分制御機（Ｉ）に入力する。

ここで、累積防止部５７は、フィードバック経路により積分制御機（Ｉ）入力を低下させて補償ピッチ値算出部５４の累積現象を防止することができる。

したがって、累積防止部５７は、分配補償ピッチ値算出部５５の飽和がない場合の偏差信号（ｅ_ｓ）は、０であるので、分配補償ピッチ値算出部５５の飽和が発生しない範囲で正常な動作に全く影響を与えない。

これに対して、累積防止部５７は、分配補償ピッチ値算出部５５が飽和されて偏差信号（ｅ_ｓ≠０）が発生すると、累積防止部５７の追跡時定数を通じるフィードバック経路により積分制御機（Ｉ）入力を低下させて累積を防止することができる。

以上では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。

本発明は、系統低電圧発生時に発電機に接続された電力変換部の直流キャパシタに定格電圧以上に誘導される過電圧を感知して風力発電機のピッチ値を制御することにより、風力発電機の系統低電圧の克服能力を向上させることができる効果がある。

また、本発明は、系統連係点で電圧または、周波数変動時に定格電圧または、定格周波数以上に誘導される電圧または、周波数を感知して風力発電機のピッチ値を制御することにより、系統連係点の電圧または、周波数を基準範囲内で持続的に維持できる効果がある。

また、本発明は、系統連係点の低電圧発生時に発電機回転子の変動速度を感知及び制御することにより、系統低電圧による発電機回転子の速度増加を防止できる効果がある。

また、本発明は、複数の風力発電機の系統連係点で電圧または、周波数変動時に定格電圧または、定格周波数以上に誘導される電圧または、周波数を感知して風力発電機のピッチ値を制御することにより、系統連係点の電圧または、周波数を基準範囲内で持続的に維持できる効果がある。

また、本発明は、複数の風力発電機のピッチ制御装置に補償ピッチ値算出装置を付加することにより、追加される装備や工程なしで信頼性がありかつ効率的な発電システムを実現して安定的な電力品質及び系統運営の信頼性を得ることができる効果がある。

１０ ピッチ制御装置、
２０ 基準ピッチ値算出部、
３０ ピッチサーボ部、
４０ 補償ピッチ値算出部、
５０ 補償ピッチ値算出装置。

Claims (22)

1. 風力発電システムのピッチ値を制御するピッチ制御装置であって、
   前記風力発電システムの動作による発電機測定信号と発電機基準信号との差に基づいて誤差信号を算出する発電機比較部と、
   前記誤差信号を用いて基準ピッチ値を算出する基準ピッチ値算出部と、
   前記風力発電システムの誤差値を用いて補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出部と、
   前記基準ピッチ値、前記補償ピッチ値を用いてピッチ値を算出するピッチ値算出部と、を含み、
   前記誤差値は、前記風力発電システムの電力変換部に含まれた直流キャパシタの誤差電圧値、前記風力発電システムの系統連係点の誤差電圧値、前記風力発電システムの回転子の誤差速度値及び前記風力発電システムの系統連係点の誤差周波数値のうちのいずれか１つである
   ことを特徴とするピッチ制御装置。
2. 前記発電機測定信号は、発電機駆動軸の回転速度または、発電機の出力に対する測定信号であり、前記発電機基準信号は、前記発電機測定信号に相応して予め設定された基準信号である
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ制御装置。
3. 前記誤差電圧値は、
   前記風力発電システムの電力変換部に含まれた直流キャパシタで測定された電圧と前記測定された電圧に相応して予め設定された基準電圧との差に基づいて算出されるか、前記風力発電システムの系統連係点で測定された電圧と前記測定された電圧に相応して予め設定された基準電圧との差に基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ制御装置。
4. 前記誤差周波数値は、
   前記風力発電システムの系統連係点で測定された測定周波数と前記測定周波数に相応して予め設定された基準周波数との差に基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ制御装置。
5. 前記誤差速度値は、
   前記風力発電システムの回転子で測定された測定速度と前記測定速度に相応して予め設定された基準速度との差に基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ制御装置。
6. 前記補償ピッチ値算出部は、
   前記誤差電圧値を用いて補償有効電力値を算出する補償有効電力算出機と、
   前記補償有効電力値を用いて補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出機とを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ制御装置。
7. 前記補償ピッチ値算出部は、
   前記誤差周波数値を用いて補償有効電力値を算出する補償有効電力算出機と、
   前記算出された補償有効電力値を用いて補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出機とを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ制御装置。
8. 前記補償ピッチ値算出部は、
   前記誤差速度値を用いて補償有効電力値を算出する補償有効電力算出機と、
   前記算出された補償有効電力値を用いて補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出機とを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のピッチ制御装置。
9. 前記補償ピッチ値算出部は、
   前記誤差電圧値を算出する比較器と、
   前記誤差電圧値が予め設定された電圧範囲を逸脱した場合に前記誤差電圧値を前記予め設定された電圧範囲の許容誤差電圧値に変更する誤差制限機とをさらに含む
   ことを特徴とする請求項６に記載のピッチ制御装置。
10. 前記補償ピッチ値算出部は、
    前記誤差周波数値を算出する比較器と、
    前記誤差周波数値が予め設定された周波数範囲を逸脱した場合に前記誤差周波数値を前記予め設定された周波数範囲の許容誤差周波数値に変更する誤差制限機をさらに含む
    ことを特徴とする請求項７に記載のピッチ制御装置。
11. 前記補償ピッチ値算出部は、
    前記誤差速度値を算出する比較器と、
    前記誤差速度値が予め設定された速度範囲を逸脱した場合に前記誤差速度値を前記予め設定された速度範囲の許容誤差速度値に変更する誤差制限機をさらに含む
    ことを特徴とする請求項８に記載のピッチ制御装置。
12. 複数の風力発電システムのピッチ値を制御するピッチ制御システムであって、
    前記風力発電システムの動作による発電機測定信号と発電機基準信号との差に基づいて誤差信号を算出する発電機比較部と、
    前記誤差信号を用いて基準ピッチ値を算出する基準ピッチ値算出部と、
    前記基準ピッチ値と補償ピッチ値算出装置から算出された分配補償ピッチ値とを用いてピッチ値を算出するピッチ値算出部を含む複数のピッチ制御装置と、
    前記複数の風力発電システムが接続される系統連係点で算出された誤差電圧値または、誤差周波数値を用いて前記分配補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出装置と、
    を含む
    ことを特徴とするピッチ制御システム。
13. 前記発電機測定信号は、発電機駆動軸の回転速度または、発電機の出力に対する測定信号であり、前記発電機基準信号は、前記発電機測定信号に相応して予め設定された基準信号である
    ことを特徴とする請求項１２に記載のピッチ制御システム。
14. 前記誤差電圧値は、
    前記風力発電システムの系統連係点で測定された電圧と前記測定された電圧に相応して予め設定された基準電圧との差に基づいて算出される
    ことを特徴とする請求項１２に記載のピッチ制御システム。
15. 前記誤差周波数値は、
    前記風力発電システムの系統連係点で測定された測定周波数と前記測定周波数に相応して予め設定された基準周波数との差に基づいて算出される
    ことを特徴とする請求項１２に記載のピッチ制御システム。
16. 前記補償ピッチ値算出装置は、
    前記誤差電圧値または、前記誤差周波数値を用いて補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値算出部と、
    前記補償ピッチ値と予め設定されたピッチ変動限界値とを用いて前記ピッチ制御装置に印加する複数の分配補償ピッチ値を算出する分配補償ピッチ値算出部とを含む
    ことを特徴とする請求項１２に記載のピッチ制御システム。
17. 前記分配補償ピッチ値算出部は、
    前記補償ピッチ値を分配して複数の第１分配補償ピッチ値を算出する補償ピッチ値分配器と、
    前記複数の第１分配補償ピッチ値と予め設定されたピッチ変動限界値とを用いて前記ピッチ制御装置に印加する複数の第２分配補償ピッチ値を算出する分配補償ピッチ値算出機とを含む
    ことを特徴とする請求項１６に記載のピッチ制御システム。
18. 前記分配補償ピッチ値算出部は、
    前記ピッチ変動限界値内に含まれる前記第１分配補償ピッチ値を通過させて前記第２分配補償ピッチ値を算出する
    ことを特徴とする請求項１７に記載のピッチ制御システム。
19. 前記補償ピッチ値算出装置は、
    前記誤差電圧値または、前記誤差周波数値を算出する比較部と、
    前記誤差電圧値または、前記誤差周波数値が予め設定された電圧または、周波数範囲を逸脱した場合に、前記誤差電圧値または、前記誤差周波数値を予め設定された電圧または、周波数範囲の許容誤差電圧値または、許容誤差周波数値に変更する誤差制限部とをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１６に記載のピッチ制御システム。
20. 前記補償ピッチ値算出装置は、
    第１分配補償ピッチ値の和と第２分配補償ピッチ値の和とを用いて偏差信号を算出する補償ピッチ値比較部と、
    前記偏差信号と前記誤差電圧値または、前記誤差周波数値とを用いて前記補償ピッチ値算出部の累積を防止する累積防止部とをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１６に記載のピッチ制御システム。
21. 前記累積防止部は、前記偏差信号に追跡時定数（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ：ｋｔ）を掛けた値を前記誤差電圧値または、前記誤差周波数値に加えて前記補償ピッチ値算出部に入力する
    ことを特徴とする請求項２０に記載のピッチ制御システム。
22. 風力発電システムは、ｊ（ｊは、自然数）個であり、ｊ個のピッチ制御装置が前記風力発電システムにそれぞれ接続され、前記第２分配補償ピッチ値は、下記の数式により算出される
    ことを特徴とする請求項１７に記載のピッチ制御システム。
    
    式中、前記
    
    は、補償ピッチ値算出装置の分配補償ピッチ値算出部によりｊ番目ピッチ制御装置に提供される制御信号である分配補償ピッチ値であり、
    前記Ｐ_ｊ、ｃは、ｊ番目単位風力発電機の有効電力値であり、
    前記
    
    は、１からｊ番目までの単位風力発電システムの有効電力値の和であり、前記Ｕ^ｍａｘは、ピッチ変動限界値である。
    前記数式中、ｍｉｎ｛ａ、ｂ｝は、ａとｂのうち小さい値をとることを意味し、下添え字ｊは、１，２，３．．．、ｎで、ピッチ制御装置の数を意味する自然数であり、上添え字ｍａｘは、最大値を意味する。