JP2019163734A - アップウィンド型風車の運転装置及びその台風時の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アップウィンド型風車において、台風時であっても、ヨー制御を行い得るようにする。【解決手段】地上や海上等の設置面より鉛直に立設した支柱１上に水平旋回方向にナセル２を旋回自在に支持し、そのナセルに風力により回転する羽根３を備えたロータ４を有し、羽根の回転力によりロータを介して発電機を駆動するアップウィンド型風車Ａである。制御器は、通常時、旋回駆動機構５により、風向きに応じて羽根がその風向きに正対するようにナセルを旋回させるアクティブヨー運転を行う。外部から台風情報が入力されると、発電を中止するとともに、非常用発電設備（ＥＧＳ）を旋回駆動機構に接続して、そのＥＧＳの電力によって、アップウィンド状態からダウンウィンド状態に旋回する。その状態で、アクティブヨー運転を行う。このように、台風時において、ダウンウィンド状態にして別電源であるＥＧＳによってアクティブヨー運転を行うため、台風時の停電発生の有無に拘わらず、風車を安全に維持する。【選択図】図１

Description

この発明は、風力により、羽根（ブレード）を回転させ、その回転力で発電機を駆動するアップウィンド型風車の運転装置及びその台風時の運転方法に関する。

この種のアップウィンド型風力発電用風車は、図２に示すように、地上や海上等の設置面Ｇより鉛直に立設した支柱（タワー）１と、その支柱１上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセル２と、そのナセル２に風力により回転する羽根（ブレード）３を備えたロータ４とを有している。ナセル２は、ギアボックス、発電機、制御器、ピッチ駆動装置、ヨー駆動装置（旋回駆動機構）５等が格納されたり、付設されたりしている。

この風車Ａは、まず、微風であると、風力や風向きが安定せず、有効に発電できないため、一定の風力、例えば、３ｍ／秒（ｓ）以上にならないと、発電作用を行わないようになっている。その風速をカットイン風速Ｖ_ＩＮと言う。一方、台風や突風など強い風力、例えば、２５ｍ／秒以上になると、安全性を確保するため、発電作用を中止するようになっている。その風速をカットアウト風速Ｖ_ＯＵＴと言う。
つぎに、風車Ａの風（風力）Ｗに対する制御は、ヨー制御（方位制御）、ピッチ制御等によって行われる。そのヨー制御は、ヨー駆動装置５により、ナセル２を風向きに応じて旋回させ、羽根３を常時風の方向に向けて（正対させて）風力を効率よく羽根３に作用させるものである。
ピッチ制御は、ピッチ駆動装置により、羽根３の回転面（図５（ｃ）のｓ面参照）に対する羽根３の角度（ピッチ角α）を変化させて羽根３周囲の空気の流入角を変化させ、その流入角の変化により揚力を変化させるものである。

すなわち、ピッチ制御は、図５に示すように、風Ｗが羽根３に向かって吹いている場合において、羽根３の取り付け角度（ピッチ角α）を大きくすると（例えば、同図（ａ）の９０度のポジション）、揚力が減少し、逆に、ピッチ角αを小さくすると（例えば、同図（ｂ）の０度ポジション）、揚力が増加することに基づき、風速・発電機出力（回転数）を検知し、その検知値に基づき、ピッチ角を変化（同図（ｃ）のピッチ角αを変化させるピッチ角変更ポジション）させることで、揚力が一定になるようにコントロールし、風車の回転速度を制御して定格発電を行う。このとき、通常、羽根３のピッチ角αは、同図（ａ）の９０度のポジションから同（ｂ）の０度ポジションの範囲でのみ変化させる（変化させ得ない）。

この定格発電までは（定格風速前の風速域では）、周速比一定制御を行う。この周速比一定制御は風速Ｖに対する羽根３（ブレード）の先端の回転速度（周速）の比を一定にする制御であり、周速比をｍとすると、ブレード３の先端の速度はｍ×Ｖになり、一分間（６０秒）における羽根３先端の移動距離はｍ×Ｖ×６０となり、Ｄ＝羽根３の直径とすると、回転数ｎ(ｒｐｍ)は（（ｍ×Ｖ）／πＤ）×６０となる。
このため、周速比ｍによって風力係数Ｃ_Ｐは決定されることから、周速比ｍを一定にすると、風力係数Ｃ_Ｐが一定になり、発電量Ｐは（１／２）×ρ・Ｃ_Ｐ・Ｖ^３Ａ（ρ：空気密度、Ａ：ロータ面積πＤ^２／４）となる。
この関係から、風速Ｖの時のｎとＰの関係が計算でき、周速比一定制御では、回転数ｎと発電量Ｐの関係の制御カーブをあらかじめ求めておいて、回転数ｎの時に発電量Ｐを得ることができるようにセットし（設定し）、次のステップで回転数ｎが変化すれば、また、その変化した回転数ｎに対する発電量Ｐを求めて発電をする、ということを反復する制御を行う。このとき、通常、ピッチ角αは０度とする。

このように、ピッチ制御は、弱風時の効率向上、強風時の効率低下による出力制御を行い、特に、強風時にはピッチ角を風向に平行（図５（ａ）のブレードフェザー状態）にして、ロータ４を停止させ風圧を小さくする機能や、回転数制御による過回転防止等の安全・制動機能としても用いられる。

ところで、このプロペラ型風車は、図２、図４、図５に示す、風Ｗに対して、羽根３の後方にナセル２を備えたアップウィンド（ＵＰＷＩＮＤ）型Ａと、図７、図８に示す、羽根１３の前方にナセル１２を備えたダウンウィンド（ＤＯＷＮＷＩＮＤ）型Ｂがあり、両者Ａ、Ｂは、図４、図５と図８に示すように、ナセル２（１２）に対する羽根３（１３）の回転中心ｃが異なる。一般的に、羽根３の前方に障害物があると、その障害物によって風Ｗが遮られて、風が乱れるので、設計上の追加検討が必要となると言われている。このため、風の特性を比較的単純に扱える前者のアップウィンド型が主流である。なお、図７中、図１の各部材に対して同一部材は＋１０した符号を記載している。
何れの型の風車Ａ、Ｂであっても、台風等の強風時には、ピッチ角を約９０度として羽根３を風向に平行（ブレードフェザー状態）にして、ロータ４（１４）を停止させ風圧を小さくする。これにより、強風による高速回転による発電機等の故障を防止するようにしている。

このとき、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ナセル２の旋回摩擦トルクＴｆ、風による旋回トルクＴｗ＝Ｐｗ×ａ、ナセル２の風上への旋回必要トルクＴｒ１、ナセル２の風下への旋回必要トルクＴｒ２とすると、図６（ａ）に示すように、アップウィンド状態は、羽根３が風向き方向において、ナセル２の旋回中心ｏに対して前方に位置するため、支柱１に対して向かい風（風上）に位置する。このため、ヨー制御によって、アップウィンド状態における、羽根３の回転面を風向きに対して直交近く（ナセル２を風向き正対方向）にする際、その向かい風に抗してナセル２を旋回することとなってその旋回必要トルクＴｒ１＝（Ｔｗ＋Ｔｆ）となる。
一方、図６（ｂ）に示すように、ダウンウィンド状態においては、羽根３は、風向き方向において、ナセル２の旋回中心ｏに対して後方に位置するため、追い風（風下）に位置する。このため、ヨー制御によって、ダウンウィンド状態における、羽根３の回転面を風向きに対して直交近くにする際、その追い風に押されてナセル２を旋回させることとなってその旋回必要トルクＴｒ２＝（Ｔｆ−Ｔｗ）となる。すなわち、羽根３の回転面をダウンウィンド状態で風向きに対して直交近くにする方が旋回力が小さくてすむ（Ｔｒ１（＝Ｔｗ＋Ｔｆ）≫Ｔｒ２（＝Ｔｆ−Ｔｗ））。

アップウィンド型風車Ａにおいて、台風等の強風時、ダウンウィンド状態に切り換えて対応する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００７−１４６８５８号公報

上記公報に記載の技術は、アップウィンド型風車において、台風時、ダウンウィンド状態に変更した後、ヨー制御を停止し、ヨーブレーキを開放してナセル２（羽根３）を風向きに自然追従させる「パッシブヨー」状態とする。この作用により、強風による羽根３への変則的な過大荷重の作用を回避するとしている（特許文献１段落０００５）。
しかし、自然追従は慣性力の影響により、ナセル２が激しく左右に揺れる等の暴走する恐れがある。すなわち、パッシブヨー状態は、Ｔｆ＝０（ブレーキをかけない）、Ｔｒ２＝０（駆動装置を使わない）なので、風による旋回トルクＴｗだけで風下に旋回させる。このため、風にあおられて不安定になる場合もある。
また、台風等の強風時であっても、ヨー制御して、できる限りにおいて、羽根３に加わる変則的な過大荷重の作用を回避することが好ましい。
なお、上記公報には、羽根３の回転面を、アップウィンド状態に対し、ダウンウィンド状態で風向きに対して直交近くにする方が旋回力が小さくてすむ内容の記載はない。

この発明は、以上の実状の下、アップウィンド型風車において、台風時等であっても、ヨー制御をアクティブかつ容易に行い得るようにして、風車を安全に維持することを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、台風等の強風時、ダウンウィンド状態にして、ヨー駆動装置により積極的（アクティブ）にナセル２を風向きに応じて旋回させ、羽根が受ける揚力を極力少なくして風車を安全に維持するようにしたのである。
このようにすれば、上記のように、ダウンウィンド状態は、ヨー制御によって、ナセル（風車本体）を風向きに対して正対近くの角度にする際、図６（ｂ）に示すように、その追い風に押されてナセルを旋回することとなるため、アップウィンド状態で正対近くにする場合に比べれば、そのナセルの旋回も容易であり、旋回用（アクティブヨー制御用）駆動機（モータ）も小型化し得る。

この発明の具体的な風車の運転装置としては、地上や海上等の設置面より鉛直に立設した支柱と、その支柱上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセルと、そのナセルに風力により回転する羽根を備えたロータとを有し、前記羽根の回転力により前記ロータを介して発電機を駆動するように構成されたアップウィンド型風車であって、前記支柱とナセル間に設けられた旋回駆動機構と、その旋回駆動機構により、風向きに応じて羽根がその風向きに対するようにナセルを旋回させるアクティブヨー制御を行う制御器とを備え、その制御器は、外部から台風情報が入力可能であって、その台風情報が入力されると、発電を中止するとともに、旋回駆動機構によりアップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回させて、そのダウンウィンドの状態でアクティブヨー制御を行う構成を採用することができる。

また、この発明の具体的な風車の運転方法としては、地上や海上等の設置面より鉛直に立設した支柱と、その支柱上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセルと、そのナセルに風力により回転する羽根を備えたロータとを有し、前記羽根の回転力により前記ロータを介して発電機を駆動するように構成されたアップウィンド型風車の運転方法であって、台風情報が入力されていない場合、ヨー制御により、風向きに応じて前記羽根をその風向きに対するアクティブヨー運転を行い、台風情報が入力されると、発電を中止するとともに、前記ナセルを、アップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回制御させて、そのダウンウィンド状態で、前記アクティブヨー運転を行う構成を採用することができる。

これらの構成において、上記旋回駆動機構及びアクティブヨー制御用の電源は、商用電源である系統電源（系統電力）とすることができるが、別途に、非常用発電設備（ＥＧＳ）を付設すれば、台風時には、停電になることが多いため、その台風情報に基づき、旋回駆動機構及びアクティブヨー制御用電源をＥＧＳに切り換え、その電源によって、確実にヨー制御を行うようにすることができる。ＥＧＳには、ディーゼル等の内燃機関発電機が考えられ、その発電機は風車近くに設置の操作室内又は風車基部近くに設置する。
因みに、このＥＧＳはＵＰＳ（無停電電源装置）とは異なり、自ら発電を行うものであり、この種のプロペラ型風車においては、例えば、６時間連続してアクティブヨー制御できる機能（例えば、電力：１５ｋｗ以上の発電機）を有するとともに、風車の基本制御を７日間連続して行い得る機能を有する電源（発電）設備を言う。

このように、ＥＧＳでヨー制御を行えば、強風によって、外からの系統電源（商用電源）が無くなっても（停電しても）、そのヨー制御を行うことができる。このため、上記公報技術に比べれば、風向きの変化に応じて適切な制御ができるため、風車の安全維持性が高くなる（暴風での風車の倒壊を有効に防止できる）。
また、台風情報入力によって、その都度、ＥＧＳの起動操作がなされるため、ＥＧＳの点検にもなる。

なお、アップウィンド状態からダウンウィンド状態への旋回は系統電源、アクティブヨー制御は非常用発電設備によるものとすることもできる。その旋回は、通常、台風等の強風が吹いていない状態で行われるため、系統電源が無くなっている（停電となっている）可能性が極めて低いからである。一方、この発明において、ダウンウィンド状態におけるアクティブヨー制御は、台風等の強風時に行われるため、系統電源が無くなっている（停電している）場合が多いから、ＥＧＳでアクティブヨー制御を行うことが好ましい。

その運転装置及び運転方法において、上記発電中止以降の作用を、旋回限界風速になって初めて行うようにすることができる。その旋回限界風速は、旋回駆動機構（ヨー駆動装置（モータ））によって、アップウィンド状態からダウンウィンド状態に風車本体（ナセル）を旋回し得る風力限界値であり、風車の設計時に荷重計算結果を基に設定し、カットアウト風速以下であったり、その風速以上であったりする。旋回限界風速とカットアウト風速は、風車の構造や機能等によってどちらの風速が低いか分からないが、風車の構造設計において、その旋回限界風速やカットアウト風速はある程度設定可能であり、通常、旋回限界風速がカットアウト風速より高く、風車の構造設計により、旋回限界風速（Ｖ_ＴＬ）＞カットアウト風速（Ｖ_ＯＵＴ）とすることができる。
いずれにしても、低い方が旋回限界風速の時、発電停止後すぐにダウンウィンド状態に旋回するようにすることができる。一方、低い方がカットアウト風速の場合、カットアウト風速で発電を停止し、その後、旋回限界風速に至った時に、ダウンウィンド状態に旋回する。このため、この発明においては、風車本体（ナセル）のアップウィンド状態からダウンウィンド状態への旋回は、原則、旋回限界風速を基準とする。

また、その発電中止以降の作用を旋回限界風速になって初めて行う制御と、計測風速が前記旋回限界風速になっているか否かに関係なく、前記発電中止以降の作用を行う制御とを、選択的に行うようにし得る。このとき、後者の旋回限界風速になっているか否かに関係なく発電中止以降の作用を行う制御は、旋回限界風速以下の風速で、アップウィンド状態からダウンウィンド状態にするため、ナセルの旋回力も小さくてすむことから、ヨーモータ（旋回駆動機構用モータ）も小型のものを使用できる。

この発明は、以上のように構成し、ダウンウィンド状態において、アクティブヨー制御によって、ナセルを風向きに対して正対近くの角度にし、その追い風に押されてナセルを旋回するようにしたので、アップウィンド状態に比べれば、そのナセルを旋回するヨーモータも小型化し得る。
また、非常用発電設備を風車に付設すれば、台風情報に基づき、ヨー制御の電源を前記非常用発電設備に切り換え、その電源によって、台風時においても、アクティブヨー制御を行うことができるので、強風によって、外からの系統電源が無くなっても（停電しても）、その制御を行うことができる。このため、上記公報技術に比べれば、風車の安全維持性が高くなる。このとき、台風情報入力によって、その都度、非常用発電設備の起動操作がなされるため、その非常用発電設備の点検にもなる。

この発明に係るアップウィンド型風車の運転方法の一実施形態のフローチャート 同実施形態が採用された風車の概略正面図 同実施形態の管理態様概略であり、（ａ）は遠隔管理、（ｂ）は現地管理 同実施形態の作用を示し、（ａ）はアップウィンド状態、（ｂ）はダウンウィンド状態 アップウィンド型風車のピッチ制御説明図 風車をヨー制御によって旋回する作用説明図であり、（ａ）はアップウィンド状態、（ｂ）はダウンウィンド状態 ダウンウィンド型風車の概略部分正面図 同部分平面図

この発明に係る風車Ａも、従来と同様に、図２に示すように、地上の設置面（地盤Ｇ）より鉛直に立設した支柱１と、その支柱１上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセル２と、そのナセル２に風力により回転する羽根（ブレード）３を備えたロータ４とを備えている。ナセル３は、ギアボックス、発電機、制御器等が内蔵され、下部にヨー駆動装置（旋回駆動機構）５が付設されている。この風車Ａはアップウィンド型であって、風Ｗに対しては、通常、図２、図４（ａ）のようにナセル２の前方で風Ｗを羽根３が受けるように位置させて発電する。この風車Ａには、風向・風速（風力）計６、データ収集盤７、制御器やコントローラからなるＰＬＣ（シーケンサー）、操作パネル８等が付設されており、それらを相互に接続してそれらによって風車Ａを運転する。
その運転は、図３（ａ）に示す、遠隔地の集中管理事務所Ｈ_１としたり、同図（ｂ）に示す、現地管理事務所Ｈ_２としたりし得る。このとき、適宜な通信回線ａによってそれらを接続する。この場合、各家屋に操作用パソコン８ａ等が設置される。

この風車Ａの制御器には、風向・風速計６、停電検出器等によって従来と同様な情報を入力しており、その情報に基づいて羽根３の回転やその向きの制御を行って高効率の発電を行う。このとき、現実（今）の風力Ｖ、発電可能な風速（カットイン風速）Ｖ_ＩＮ、例えば３ｍ／秒、旋回限界風速Ｖ_ＴＬ、例えば５０ｍ／秒、カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴ、例えば２５ｍ／秒とする（旋回限界風速Ｖ_ＴＬ＞カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴ）。
この条件の下で、この風車Ａは、羽根３の回転面ｓが風向きに正対近く（例えば、約９０度）になるようにヨー制御され、その状態で、定格出力（定格発電）となるようにピッチ制御される。

そのヨー制御は、例えば、カットイン風速Ｖ_ＩＮ：３ｍ／秒で開始されて、羽根３の回転面ｓが風Ｗに正対するように行われる。この制御は、風向きと風車方向（ナセル２の向き）の差を計算し、その差計算は、１秒平均β_１、３０秒平均β_３０を計測し、β_１＞１５度、β_３０＞８．５度であれば、羽根３を動かして（ヨー制御して）風Ｗに正対させる。その動き（回転速度）は、例えば、約１度／秒（１周：３６０秒（６分））等である。

一方、ピッチ制御は、上記ヨー制御とともに行って定格出力の発電を行う。例えば、風力（風速）Ｖ（＝カットイン風速Ｖ_ＩＮ）：３ｍ／秒（ｓ）未満では、ピッチ角を約９０度にして発電作用を行わず（アイドリング運転）、風速Ｖ：３ｍ／秒（＝カットイン風速Ｖ_ＩＮ）以上になると、ピッチ角を零（０）度にして発電を開始する。その開始後、Ｖ：３〜１１．５ｍ／秒であると、ピッチ角は０度（図５（ｂ））に維持して周速比一定制御を行い、風速Ｖ：１１．５〜２５ｍ／秒では、ピッチ角を変化させて定格出力に抑制する（定格発電を行う）。定格出力にするためには、ロータ（発電機）の回転数に対する発電量によって判断する。その回転数が定格回転数（定格発電する回転数）より高くなれば、ピッチ角を増やし、一方、同低くなれば、ピッチ角を減らして定格出力がなされるようにする。
風速Ｖ＝２５ｍ／秒（＝カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴ）以上となれば、ピッチ角を約９０度（例えば、８８度）のブレードフェザー状態にして、羽根３が回転せず発電を行わないアイドリング運転状態とする。
以上の作用によって、この風車Ａによる発電はなされる。

このような運転を行う風車Ａにおいて、この発明の特徴は、制御器に、台風情報（外部情報）が入力可能となっており、この台風情報は、人が入力しても、気象情報をもとにして自動的に入力されるようにしても良い。その制御を、図１に示し、まず、台風情報の入力の処理に（Ｉ）、（ＩＩ）の２通りを有して、その（Ｉ）、（ＩＩ）を適宜に選択し得る。
（Ｉ）は、台風情報が、自動又は手動によって入力され、その入力がなされれば、風速Ｖ≦旋回限界風速Ｖ_ＴＬ、カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴであっても、発電を停止する。
（ＩＩ）は、台風情報が自動又は手動によって入力され、その入力時、風速Ｖ＝旋回限界風速Ｖ_ＴＬであれば、発電を停止する。すなわち、台風情報が入力されていても、風速Ｖ≧旋回限界風速Ｖ_ＴＬにならない限り、発電を停止しない。このとき、この実施形態においては、旋回限界風速Ｖ_ＴＬ＝５０ｍ／秒、カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴ＝２５ｍ／秒であるから、風速が旋回限界風速Ｖ_ＴＬになった時には、発電は停止している。このことから、この実施形態においては、図１の「発電中止」は「既に発電を中止している」場合も含む。

このように、（Ｉ）と（ＩＩ）に選択可能としたのは、（Ｉ）は台風情報が入力されれば、発電を止めて、その台風に対する準備作業を行って風車Ａを安全にする場合であり、（ＩＩ）は、台風情報が入っても、その時、台風が来ていないのである（近づいているだけである）から、発電を行い、カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴになって初めて発電を停止する場合であり、できるだけ、発電を長く行おうとするものである。
なお、台風情報を入力する場合、風車内にある制御器の操作パネルを直接に操作する方法と、直接に操作できない場合でも、図３（ａ）に示す集中管理事務所Ｈ_１又は同図（ｂ）に示す現地管理事務所Ｈ_２等から、遠隔操作で通信回線ａによってその制御器に台風情報を入力することとなる。

つぎに、台風情報（台風接近情報）が制御器に入力されると、（Ｉ）の設定をしている場合、Ｖ≦Ｖ_ＴＬ、Ｖ_ＯＵＴであっても、ピッチ制御によって羽根３のピッチ角を約９０度としてブレードフェザー状態にして、ロータ４の回転を停止させ、発電を停止する（ステップ１）。このとき、羽根３はピッチモータによってピッチ角度を固定されたり、油圧で固定されたりしており、羽根３はブレードフェザーの固定状態である。

発電中止とともに、非常用発電設備（ＥＧＳ）の故障の有無を調べる（ステップ２）。ＥＧＳが正常であれば（故障していなければ）、この風車Ａの電源をＥＧＳに切り換える（ステップ３）。
このＥＧＳにより、ヨー駆動装置（旋回駆動機構）５を作動させて、ナセル２を、図４（ａ）に示す、アップウィンド状態から約１８０度旋回させて、図４（ｂ）に示す、羽根３が風下に位置するダウンウィンド（ＤＯＮＷＩＮＤ）状態とする。
ダウンウィンド状態になれば、ＥＧＳからの電力によるアクティブヨー運転を行う（ステップ４）。この作用は、台風の通過中は勿論のこと、系統電力が無くなっても（停電しても）続けられる。
台風が通過すれば（ステップ５）、図２、図４（ａ）に示す、アップウィンド状態にした後（復帰後）、上記通常の発電状態に復旧する（ステップ６）。このとき、停電の場合は、一時、運転を停止し、停電が解消して系統電力復帰後に通常の運転に復帰する。
そのアップウィンド状態への復帰は、ＥＧＳと系統電力のどちらによっても良い。また、ＥＧＳから系統電力への切替は、台風通過後の適当な時に行えば良いが、系統電力が有るとき（正常なとき）又は前記復帰後に行う。

一方、（ＩＩ）の設定をしている場合は、台風情報（台風接近情報）が制御器に入力されていても、風Ｗの風力Ｖ＜旋回限界風速Ｖ_ＴＬである限り、上記発電作用を続行する。勿論、風速Ｖ＝カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴとなれば、発電は中止する。
台風が近くに来て、風速Ｖが旋回限界風速Ｖ_ＴＬとなれば、発電を中止し（ステップ１）、ＥＧＳの故障の有無を調べる（ステップ２）。ＥＧＳが正常であれば（故障していなければ）、この風車Ａの電源をＥＧＳに切り換える（ステッ３）。以下、（Ｉ）と同様に、ＥＧＳの電力により、ヨー駆動装置５を作動させて、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、羽根３をアップウィンド状態から約１８０度旋回させてダウンウィンド状態とする。ダウンウィンド状態になれば、ＥＧＳからの電力によるアクティブヨー運転を行う（ステップ４）。
台風が通過し、系統電力からの電力供給があって（停電しておれば復旧を待って）風Ｗの風力Ｖ≦Ｖ_ＴＬになれば（ステップ５）、アップウィンド状態にした後、上記通常の発電状態に復旧する（ステップ６）。
同様に、そのアップウィンド状態への復帰は、ＥＧＳと系統電力のどちらによっても良い。また、ＥＧＳから系統電力への切替は、台風通過後の適当な時に行えば良いが、系統電力からの電力供給があるとき（正常なとき）又は前記復帰後に行う。

（Ｉ）、（ＩＩ）の何れの場合においても、ＥＧＳが故障していると、発電を中止した後、外部からの系統電力（商用電力（電源））の供給の有無（停電の有無、ステップ７）を確認し、系統電力が供給されていれば（停電していなければ）、系統電力による風車Ａを制御するように切り換える（ステップ８）。この後、上記と同様に、羽根３をアップウィンド状態から約１８０度旋回させてダウンウィンド状態とする。ダウンウィンド状態になれば、系統電力からの電源によってヨー制御を行い（アクティブヨー運転を行い）、風力による、羽根３（風車Ａ自体）への影響を最小限に抑える（ステップ９）。
台風が通過し、系統電力からの電力供給があって（停電しておれば復旧を待って）風Ｗの風力Ｖ≦旋回限界風速Ｖ_ＴＬになれば（ステップ５）、アップウィンド状態にした後、上記通常の発電状態に復旧する（ステップ６）。

一方、ＥＧＳが故障で、台風の襲来により系統電力からの電力供給がなく停電になっておれば、ナセル２（羽根３）を風向きに自然追従させる「パッシブヨー」状態とする（ステップ１０）。このとき、ヨーブレーキはナセル２が激しく旋回しないように半ブレーキ状態等と所要のブレーキ力を付与するようにする（特許文献１図１４参照）。
なお、風速Ｖがカットアウト風速Ｖ_ＯＵＴ又は旋回限界風速Ｖ_ＴＬになった時点で、発電中止が行われると共に系統電力によるダウンウィンド状態への移行がなされており（ステップ８、９）、通常、台風の襲来により系統電力からの電力供給がなくなって停電になるのは、風速Ｖがカットアウト風速Ｖ_ＯＵＴ及び旋回限界風速Ｖ_ＴＬ以上のため、そのダウンウィンド状態において、パッシブヨー運転がなされる。

台風が通過し、停電が解消されて系統電力が復旧しており、風Ｗの風力Ｖ≦旋回限界風速Ｖ_ＴＬになれば、系統電力によってアップウィンド状態にした後、上記通常の発電状態に復旧する（ステップ５、６）。同時に、ＥＧＳの修理も行う。
また、系統電力が停電し続けておれば、上記パッシブヨー運転を続行する。系統電力が復旧し、風力Ｖ≦旋回限界風速Ｖ_ＴＬとなれば、系統電力によってアップウィンド状態にした後、上記通常の発電状態に復旧する（ステップ５、６）。同時に、ＥＧＳの修理も行う。

以上の実施形態の（Ｉ）制御においては、ＥＧＳの故障の有無を、定期点検時の検査以外に、台風情報（台風接近情報）の入力の都度に検知し得るため、ＥＧＳの不具合を早期に発見できる利点がある。また、台風の通過前の風力Ｖ≦旋回限界風速Ｖ_ＴＬでダウンウィンド状態にするため、そのダウンウィンド状態には必ず動かすことができる。
台風時のみに限らず、爆弾低気圧等の強風時においても、上記台風情報に代えて（又は加えて）その強風情報によって上記制御を行うこともできる。また、制御器に突風情報を入力させ、その突風情報によって、上記（Ｉ）、（ＩＩ）のステップ１、２・・の作用を行うこともできる。

また、実施形態においては、旋回限界風速Ｖ_ＴＬ＞カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴとしたため、カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴで発電を停止し、その後、旋回限界風速Ｖ_ＴＬに至った時に、ダウンウィンド状態に旋回している。なお、カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴ≧旋回限界風速Ｖ_ＴＬの場合は、発電の停止とダウンウィンド状態への旋回を相前後又は同時に行うこととなり、そのいずれの場合も、（Ｉ）、（ＩＩ）の制御において、ダウンウィンド状態への旋回前又は同時に、発電停止（ステップ１）がなされているため、ステップ２以降の作用に移行となり、各ステップは適宜に省略する。
旋回限界風速Ｖ_ＴＬ＞カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴの場合、台風情報が入力されれば、風速Ｖがカットアウト風速Ｖ_ＯＵＴになって発電を停止した時点でダウンウィンド状態に変更してアクティブヨー制御に移行することもできる。
因みに、ＥＧＳを設置して、図１等に記載した制御において、アップウィンド状態からダウンウィンド状態にすることなく、アップウィンド状態において、ダウンウィンド状態の変更を無くして、（Ｉ）、（ＩＩ）の各ステップを行うこともできる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ａ 風車
Ｖ 計測風速
Ｖ_ＩＮ カットイン風速
Ｖ_ＴＬ 旋回限界風速
Ｖ_ＯＵＴ カットアウト風速
Ｗ 風
１ 支柱
２ ナセル
３ 羽根（ブレード）
４ ロータ
５ ヨー駆動装置（旋回駆動機構、ヨーモータ）

この発明の具体的な風車の運転装置としては、地上や海上等の設置面より鉛直に立設した支柱と、その支柱上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセルと、そのナセルに風力により回転する羽根を備えたロータとを有し、前記羽根の回転力により前記ロータを介して発電機を駆動するように構成されたアップウィンド型風車であって、前記支柱とナセル間に設けられた旋回駆動機構と、その旋回駆動機構により、風向きに応じて羽根がその風向きに対するようにナセルを旋回させるアクティブヨー制御を行う制御器とを備え、その制御器は、外部から台風情報が入力可能であって、その台風情報が入力されると、発電を中止するとともに、旋回駆動機構によりアップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回させて、そのダウンウィンドの状態においてはでアクティブヨー制御を行う構成を採用することができる。

また、この発明の具体的な風車の運転方法としては、地上や海上等の設置面より鉛直に立設した支柱と、その支柱上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセルと、そのナセルに風力により回転する羽根を備えたロータとを有し、前記羽根の回転力により前記ロータを介して発電機を駆動するように構成されたアップウィンド型風車の運転方法であって、台風情報が入力されていない場合、ヨー制御により、風向きに応じて前記羽根をその風向きに対するアクティブヨー運転を行い、台風情報が入力されると、発電を中止するとともに、前記ナセルを、アップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回制御させて、そのダウンウィンド状態においては、前記アクティブヨー運転を行う構成を採用することができる。

一方、（ＩＩ）の設定をしている場合は、台風情報（台風接近情報）が制御器に入力されていても、風Ｗの風力Ｖ＜旋回限界風速Ｖ_ＴＬである限り、上記発電作用を続行する。勿論、風速Ｖ＝カットアウト風速Ｖ_ＯＵＴとなれば、発電は中止する。
台風が近くに来て、風速Ｖが旋回限界風速Ｖ_ＴＬとなれば、発電を中止し（ステップ１）、ＥＧＳの故障の有無を調べる（ステップ２）。ＥＧＳが正常であれば（故障していなければ）、この風車Ａの電源をＥＧＳに切り換える（ステップ３）。以下、（Ｉ）と同様に、ＥＧＳの電力により、ヨー駆動装置５を作動させて、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、羽根３をアップウィンド状態から約１８０度旋回させてダウンウィンド状態とする。ダウンウィンド状態になれば、ＥＧＳからの電力によるアクティブヨー運転を行う（ステップ４）。
台風が通過し、系統電力からの電力供給があって（停電しておれば復旧を待って）風Ｗの風力Ｖ≦Ｖ_ＴＬになれば（ステップ５）、アップウィンド状態にした後、上記通常の発電状態に復旧する（ステップ６）。
同様に、そのアップウィンド状態への復帰は、ＥＧＳと系統電力のどちらによっても良い。また、ＥＧＳから系統電力への切替は、台風通過後の適当な時に行えば良いが、系統電力からの電力供給があるとき（正常なとき）又は前記復帰後に行う。

Claims (8)

1. 地上（Ｇ）や海上等の設置面より鉛直に立設した支柱（１）と、その支柱（１）上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセル（２）と、そのナセル（２）に風力（Ｗ）により回転する羽根（３）を備えたロータ（４）とを有し、前記羽根（３）の回転力により前記ロータ（４）を介して発電機を駆動するように構成されたアップウィンド型風車（Ａ）であって、
   上記支柱（１）とナセル（２）間に設けられた旋回駆動機構（５）と、その旋回駆動機構（５）により、風向きに応じて上記羽根（３）がその風向きに対するように前記ナセル（２）を旋回させるアクティブヨー制御を行う制御器とを備え、
   上記制御器は、外部から台風情報が入力可能であって、その台風情報が入力されると、発電を中止するとともに、上記旋回駆動機構（５）によりアップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回させて、そのダウンウィンドの状態で上記アクティブヨー制御を行うことを特徴とするアップウィンド型風車の運転装置。
2. 非常用発電設備（ＥＧＳ）を備え、その非常用発電設備（ＥＧＳ）からの電源により、上記旋回駆動機構（５）によるアップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回させる作用を行うとともに、上記ダウンウィンドの状態でのアクティブヨー制御も行う請求項１に記載のアップウィンド型風車の運転装置。
3. 上記制御器は、上記発電中止以降の作用を、計測風速（Ｖ）がナセル（２）の旋回限界風速（Ｖ_ＴＬ）になって行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のアップウィンド型風車の運転装置。
4. 上記制御器は、上記台風情報が入力されると、上記発電中止以降の作用を、計測風速（Ｖ）が旋回限界風速（Ｖ_ＴＬ）になって行う制御と、計測風速（Ｖ）が前記旋回限界風速（Ｖ_ＴＬ）になっているか否かに関係なく、前記発電中止以降の作用を行う制御とを、選択的に行い得ることを特徴とする請求項１又は２に記載のアップウィンド型風車の運転装置。
5. 地上や海上等の設置面より鉛直に立設した支柱（１）と、その支柱（１）上に水平旋回方向に旋回自在に支持されたナセル（２）と、そのナセル（２）に風力により回転する羽根（３）を備えたロータ（４）とを有し、前記羽根（３）の回転力により前記ロータ（４）を介して発電機を駆動するように構成されたアップウィンド型風車（Ａ）の運転方法であって、
   台風情報が入力されていない場合、ヨー制御により、風向きに応じて上記羽根（３）をその風向きに対するアクティブヨー運転を行い、
   台風情報が入力されると、発電を中止するとともに、アップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回させて、そのダウンウィンドの状態で上記アクティブヨー制御を行うことを特徴とするアップウィンド型風車の運転方法。
6. 非常用発電設備（ＥＧＳ）からの電源により、上記旋回駆動機構（５）によるアップウィンドの状態からダウンウィンドの状態に対応する方位角度位置まで旋回させる作用を行うとともに、上記ダウンウィンドの状態でのアクティブヨー制御も行う請求項５に記載のアップウィンド型風車の運転方法。
7. 上記発電中止以降の作用を、計測風速（Ｖ）が旋回限界風速（Ｖ_ＴＬ）になって行うことを特徴とする請求項５又は６に記載のアップウィンド型風車の運転方法。
8. 上記台風情報が入力されると、上記発電中止以降の作用を、計測風速（Ｖ）が旋回限界風速（Ｖ_ＴＬ）になって行う制御と、計測風速（Ｖ）が旋回限界風速（Ｖ_ＴＬ）になっているか否かに関係なく、前記発電中止以降の作用を行う制御とを、選択的に行い得ることを特徴とする請求項５又は６に記載のアップウィンド型風車の運転方法。

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