JP5383715B2 - 風力発電システム及びその運転制御方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献1〜3には、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現するための構成が開示されておらず、油圧トランスミッションを採用した風力発電装置において系統電圧低下時ライドスルー機能を如何にして実現するかが問題となっていた。
よって、風速および電力系統の状態の少なくとも一方に基づいてアキュムレータバルブの開閉制御を行うことで、風速低下時および突風発生時における運転効率及び安定性を改善するとともに、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
なお、上記風力発電システムは、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計とをさらに備え、制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方、並びに、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力および前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行ってもよい。
あるいは、上記風力発電システムにおいて、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が予め設定された閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じてもよい。
なお、上記風力発電システムは、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計とをさらに備え、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じるようにしてもよい。
あるいは、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速以上であるとき、前記第1圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも高い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助するようにしてもよい。
あるいは、上記風力発電システムは、前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をフェザーとし、前記ロータの負荷に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、前記電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減するとともに、前記第1圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計で検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧するようにしてもよい。
ここで、電力系統の電圧が所定電圧以下に低下した後、油圧ポンプの押しのけ容積を急に低減すると、ピッチ角の調節が追いつかず、油圧ポンプを駆動させるのに必要なトルクに対してロータが風から受ける力が過剰になり、ロータの回転数が急激に上昇してしまう。一方、電力系統の電圧が低下した後、発電機の負荷が急激に下がるため、油圧モータの押しのけ容積を瞬時に低減しなければ、油圧モータの回転数が過剰になってしまう。このため、電力系統の電圧が低下した後、油圧ポンプに比べて油圧モータの押しのけ容積を迅速に低減する必要があり、油圧ポンプの吐出量が一時的に油圧モータの吐出量を上回ることになるから、高圧油流路の圧力が上昇してしまい、油圧トランスミッションが機能不全となる可能性がある。もちろん、高圧油流路から低圧油流路に過剰な圧力を逃すリリーフ弁が設けられていれば、高圧油流路の圧力が所定値を超えることはないが、リリーフ弁の通過時に発生する摩擦熱により作動油の温度が上昇してしまい、電力系統の電圧復旧時に通常運転に迅速に復帰することが難しい。
そこで、電力系統の電圧が所定電圧以下に低下したとき、アキュムレータ内の圧力が高圧油流路内の圧力よりも低い場合にアキュムレータバルブを開くことで、高圧油流路の圧力が過剰となったり、リリーフ弁作動によって作動油の温度が上昇したりすることを抑制できる。
さらに、前記電力系統の電圧がゼロになったときに、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータに電力を供給する無停電電源装置をさらに備えることが好ましい。
なお、このとき、アキュムレータ内の圧力が高圧油流路内の圧力よりも高い場合にアキュムレータバルブを開いて、アキュムレータ内の作動油の圧力により油圧モータの回転を補助してもよい。
あるいは、前記制御ユニットは、所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータの圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路の作動油の圧力と等しくなるまで、前記アキュムレータバルブを開いたままの状態を維持してもよい。
なお、図3には、1個の油圧モータ14のみを含む油圧トランスミッション10を示したが、複数の油圧モータ14を設けて、それぞれの油圧モータ14を油圧ポンプ12と高圧油流路16及び低圧油流路18で接続してもよい。この場合、油圧ポンプ12の吐出側に一端が接続された高圧油流路16は、途中で分岐して各油圧モータ14の吸込側に接続され、各油圧モータ14の吐出側に一端が接続された複数の低圧油流路18が途中で一本にまとまって、油圧ポンプ12の吸込側に接続される。
なお、アキュムレータ60及びアキュムレータバルブ62は、少なくとも一組設ければよいが、図3に示すように複数組のアキュムレータ60(60A,60B)及びアキュムレータバルブ62(62A,62B)を設ければ、後述するように、目的に応じてアキュムレータ60を使い分けることができる。
また、少なくとも一つのアキュムレータ60の気体部分は気体の初期封入時において作動油部分より大容積であり、各アキュムレータ60の初期封入気体圧力は互いに異なっていてもよい。なお、アキュムレータバルブ62を介して瞬時に作動油がアキュムレータ60内に流入し、アキュムレータ60内の圧力が時間的遅れなく高圧油流路16内の圧力に追従して変化し、アキュムレータバルブ62が開いた状態では、アキュムレータ60内の圧力が高圧油流路16内の圧力と常に等しくなっていてもよい。
これにより、作動油の漏洩が油圧トランスミッション10の内部で生じても、ブーストポンプ84によってオイルタンク80から低圧油流路18に作動油が補充されるので、油圧トランスミッション10内を循環する作動油の量を維持できる。
これにより、ブーストポンプ84によって作動油が低圧油流路18に供給されても、低圧油流路18内の圧力が低圧リリーフ弁89の設定圧力に達すれば、低圧リリーフ弁89が自動的に開いて、返送ライン88を介してオイルタンク80に作動油を逃すことができる。よって、油圧トランスミッション10内を循環する作動油の量を適切に維持できる。
なお、図3には、アキュムレータ圧力逃がしライン61がオイルタンク80に接続される例を示したが、アキュムレータ圧力逃がしライン61は低圧油流路18に接続してもよい。
なお、風速取得手段56は風速Vを計測又は推定可能なものであれば特に限定されず、例えばナセル22に取り付けた風速計であってもよいし、メインシャフト8の回転数を計測する回転計と、該回転計の検出結果から風速Vを推定する演算機との組み合わせであってもよい。
図5は、低風速時にアキュムレータ60への蓄圧を行う運転制御を示すフローチャートである。図6は、アキュムレータ60の圧力を解放する運転制御を示すフローチャートである。
なお、カットイン風速Vcとは、発電機20による発電を開始する風速をいう。
なお、ステップS14において圧力PACCとの比較する閾値として、バイパス流路70に設けたリリーフ弁72の設定圧力よりも少しだけ(例えば5bar)低い圧力を用いてもよい。
また、図5及び6を用いて、風速Vがカットイン風速Vcを下回ったときにアキュムレータ60に蓄圧した後、風速Vがカットイン風速Vc以上に戻ったときにアキュムレータ60を用いて油圧モータ14の回転を補助する例を示したが、風速Vがカットイン風速Vcを下回ったときに既にアキュムレータ60の圧力PACCが十分に高いことがある。この場合、図5に示したアキュムレータ60への蓄圧を行わずに、風速Vがカットイン風速Vc以上に戻るのを待って、図6に示した手順でアキュムレータ60の圧力を解放し、油圧モータ14の回転を補助してもよい。
さらに、図5におけるステップS8〜S10を省略し、ステップS6において油圧モータ14の押しのけ容積を小さく(略ゼロに近いながら幾分押しのけ容積を残す)した後、アキュムレータバルブ62を開き(ステップS12)、アキュムレータ60への蓄圧を行ってもよい。なお、最初からアキュムレータバルブ62が開いた状態であれば、ステップS12をも省略することができる。
また、図6には、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも高い場合(ステップS24のYES判定)にアキュムレータバルブ62を開く例を示したが、アキュムレータバルブ62が常に開いた状態を維持してよい。すなわち、風速Vがカットイン風速Vc以上であるとき、アキュムレータバルブ62が開いた状態を維持し、アキュムレータ60内の作動油の圧力によって油圧モータ14の回転を補助するようにしてもよい。
図7は、系統電圧低下時における運転制御を示すフローチャートである。同図に示すように、最初に、系統状態判定手段54によって電力系統50の電圧が所定電圧以下に低下しているか否かを判定する(ステップS30)。そして、ステップS30において電力系統50の電圧が所定電圧以下に低下していると判定されると、ステップS32に進み、ピッチ制御部36によってピッチ駆動機構40(具体的にはサーボバルブ44)を制御して油圧シリンダ42に供給する高圧油の量を調節し、ブレード4のピッチ角をフェザーにする。一方、ステップS30において、電力系統50の電圧が予定電圧よりも高い、すなわち電力系統50の状態が正常であると判定されると、引き続き、系統状態判定手段54による電力系統50の監視を継続する。
なお、「所定電圧」は、系統連系規定(グリッドコード)で定められる低電圧をいうが、実質一時的にゼロ電圧となる場合も含む。また、ピッチ角を「フェザーにする」とは、風を受け流す(ブレード4に作用する風がメインシャフト8に対してトルクを与えない)ようにブレード4のピッチ角を変えることをいう。
ここで、「押しのけ容積」とは、容量式ポンプ又はモータが1回転当たりに押しのける幾何学的体積である(JIS B0142)。具体的には、油圧ポンプ12の押しのけ容積とは、メインシャフト8が1回転する間に、油圧ポンプ12から高圧油流路16に吐出される作動油の体積を意味し、油圧モータ14の押しのけ容積とは、油圧モータ14の出力軸が1回転する間に、油圧モータ14から低圧油流路18に吐出される作動油の体積を意味する。
このように、ステップS30で電力系統50の電圧低下が生じたと判定された後、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも低い場合にアキュムレータバルブ62を開くことで(ステップS40)、高圧油流路16の圧力がアキュムレータ60に吸収され、高圧油流路16の圧力が過剰となったり、リリーフ弁72の作動によって作動油の温度が上昇したりすることを抑制できる。
同様に、ステップS38においてアキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PH以上であると判断された場合にも、電力系統50の電圧が復旧を開始したか否かを判定する(ステップS42)。
続いて、ポンプ制御部32及びモータ制御部34によって、パワー係数が最大となるように油圧ポンプ12の押しのけ容積を設定するとともに、発電機20によって発電される電力が増えるように油圧モータ14の押しのけ容積を増加させる(ステップS46)。
この後、第1圧力計P1によりアキュムレータ60内の圧力PACCを計測し、第2圧力計P2により高圧油流路16内の圧力PHを計測する(ステップS48)。そして、ステップS50に進み、アキュムレータ60内の圧力PACCと高圧油流路16内の圧力PHとを比較する。ステップS50において、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも高いと判断されると、ステップS52に進み、ACCバルブ制御部38によってアキュムレータバルブ62が開かれる。一方、ステップS50において、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PH以下であると判断された場合、ステップS52は行わない。
このように、ステップS42で電力系統50の電圧が復旧したと判定された後、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも高い場合にアキュムレータバルブ62を開くことで(ステップS52)、アキュムレータ60内の作動油の圧力により油圧モータ14の回転を補助することができる。
例えば、アキュムレータバルブ62を閉じた状態でアキュムレータ圧力逃がし弁63を開いて、アキュムレータ圧力逃がしライン61を介してアキュムレータ60内の圧力をオイルタンク80(アキュムレータ圧力逃がしライン61が低圧油流路18に接続されている場合には低圧油流路18)に逃がすことで、アキュムレータ60内の圧力を低減してもよい。あるいは、アキュムレータバルブ62を閉じた状態で、ブラダ式の又はピストン式のアキュムレータ60内の気体の圧力を低くして、アキュムレータ60内の作動油の圧力を低減してもよい。
なお、「所定時間」とは、系統連系規定(グリッドコード)で定められる時間をいう。
そして、第1圧力計P1によりアキュムレータ60内の圧力PACCを計測し、第2圧力計P2により高圧油流路16内の圧力PHを計測する(ステップS58)。この後、ステップS60に進み、アキュムレータ60内の圧力PACCと高圧油流路16内の圧力PHとを比較する。ステップS60において、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも低いと判断されると、ステップS62に進み、ACCバルブ制御部38によってアキュムレータバルブ62が開かれる。一方、ステップS60において、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PH以上であると判断されると、ステップS42に戻り、電力系統50の電圧が所定電圧よりも高い状態に戻ったか否かが再び判断される。
このように、ステップ54で電力系統50の電圧が所定電圧以下に低下した状態が所定時間継続していると判定された後、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも低い場合にアキュムレータバルブ62を開くことで(ステップS62)、高圧油流路16内の圧力がアキュムレータ60に吸収され、高圧油流路16の圧力が過剰になったり、リリーフ弁72の作動によって作動油の温度が上昇したりすることを抑制できる。
そして、ステップS62においてアキュムレータバルブ62を開いた後、ステップS42に戻って、系統状態判定手段54によって電力系統50が復旧したかを再び判定する。この後、電力系統50が復旧していれば、ステップS44〜S52の通常運転モードへの復旧動作を行う。電力系統50が復旧していなければ、ステップS56〜S62によって、風力発電システム1を停止した状態で待機する。
また、電力系統50の電圧が低下したとき、アキュムレータ60内のPACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも低い場合にアキュムレータバルブ62を開くことで、高圧油流路16の圧力が過剰となったり、リリーフ弁72の作動による作動油の温度が上昇することを抑制できる。
図8は、突風発生時における運転制御を示すフローチャートである。同図に示すように、最初に、風速取得手段56により風速Vを取得して(ステップS70)、この風速Vが閾値Vthを上回っているか(すなわち、突風が吹いているか)を判定する(ステップS72)。ステップS72において、風速Vが閾値Vthを上回ると判定されると、ステップS74に進み、第1圧力計P1によりアキュムレータ60内の圧力PACCを計測し、第2圧力計P2により高圧油流路16内の圧力PHを計測する。一方、ステップS72において風速Vが閾値Vth以下であると判定されると、ステップS70に戻り、再び風速Vが取得される。
なお、閾値Vthは、例えば、3秒以上の計測期間における平均風速として60m/sであってもよい。
このように、突風が吹いたとき(風速V>閾値Vthのとき)、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PHよりも低い場合にアキュムレータバルブ62を開くことで、高圧油流路16内の圧力をアキュムレータ60で吸収することができる。
一方、ステップS76において、アキュムレータ60内の圧力PACCが高圧油流路16内の圧力PH以上であると判断されると、ステップS70に戻って、風速取得手段56により風速Vが再び取得される。
次に、上記3種類の制御を効率的に行うための運転制御方法について説明する。この運転制御方法は、2個のアキュムレータ60A及び60B(図3参照)を制御目的に応じて使い分けるとともに、各制御を効率的に行うための準備として、アキュムレータ60A及び60Bの圧力調整を事前に行っておくものである。ここでは、アキュムレータ60Aを低風速時の制御に用い、アキュムレータ60Bを系統電圧低下時の制御および突風発生時の制御に用いる例について説明する。
以下、低風速時の制御に用いるアキュムレータ60Aを「第1アキュムレータ60A」、系統電圧低下時の制御および突風発生時の制御に用いるアキュムレータ60Bを「第2アキュムレータ60B」という。また、アキュムレータ60Aに対応して設けられるアキュムレータバルブ62Aを「第1アキュムレータバルブ62A」、アキュムレータ60Bに対応して設けられるアキュムレータバルブ62Bを「第2アキュムレータバルブ62B」という。
これにより、第1アキュムレータ60A内の圧力PACC1は、常に比較的高い値に保持される。
これにより、第2アキュムレータ60B内の圧力PACC2は、常に比較的低い値に保持される。
また、系統電圧低下時の制御および突風発生時の制御に用いる第2アキュムレータ60Bの圧力PACC2を常に比較的低い値に保持しておけば、電力系統50の電圧が低下した際、あるいは、風速Vが閾値Vthを超えた際に、第2アキュムレータ60Bを用いて高圧油流路16内の圧力を効率的に吸収できる。
例えば、定期的に、第1アキュムレータ60A内の圧力PACC1と、第2アキュムレータ60B内の圧力PACC2とを計測しておき、圧力が高いほうのアキュムレータを低風速時の制御用とし、圧力が低いほうのアキュムレータを系統電圧低下時および突風発生時の制御用としてもよい。
よって、風速低下時および突風発生時における運転効率及び安定性を改善するとともに、系統電圧低下時ライドスルー機能を実現することができる。
2 ロータ
4 ブレード
6 ハブ
8 メインシャフト
10 油圧トランスミッション
12 油圧ポンプ
14 油圧モータ
16 高圧油流路
18 低圧油流路
20 発電機
22 ナセル
24 タワー
26 基礎
30 制御ユニット
32 ポンプ制御部
34 モータ制御部
36 ピッチ制御部
38 ACCバルブ制御部
40 ピッチ駆動機構
42 油圧シリンダ
44 サーボバルブ
46 油圧源
48 アキュムレータ
50 電力系統
52 無停電電源装置
54 系統状態判定手段
60A 第1アキュムレータ
60B 第2アキュムレータ
61 アキュムレータ圧力逃がしライン
62A 第1アキュムレータバルブ
62B 第2アキュムレータバルブ
63 アキュムレータ圧力逃がし弁
64 脈動防止用アキュムレータ
66 オイルフィルタ
68 オイルクーラ
70 バイパス流路
72 リリーフ弁
80 オイルタンク
82 補充ライン
84 ブーストポンプ
86 オイルフィルタ
88 返送ライン
89 低圧リリーフ弁
Claims (22)
- ハブと、
前記ハブに連結されたメインシャフトと、
電力系統に連系された発電機と、
前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、
前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、
前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、
アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、
前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計と、
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記アキュムレータバルブを制御する制御ユニットと、
電力系統の状態を判定する電力系統判定手段と、を備え、
前記制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うようにし、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする風力発電システム。 - 前記高圧油流路及び前記低圧油流路の間に設けられ、前記油圧モータをバイパスするバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記高圧油流路の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁とをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の風力発電システム。 - 前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速以上であるとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助することを特徴とする請求項1又は2に記載の風力発電システム。
- ハブと、
前記ハブに連結されたメインシャフトと、
電力系統に連系された発電機と、
前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、
前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、
前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、
アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、
前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計と、
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記アキュムレータバルブを制御する制御ユニットと、
電力系統の状態を判定する電力系統判定手段と、を備え、
前記制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うようにし、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が予め設定された閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じることを特徴とする風力発電システム。 - 前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速以上であるとき、前記第1圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも高い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の風力発電システム。
- 前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をフェザーとし、前記ロータの負荷に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、前記電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減するとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持して前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の風力発電システム。 - 前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧を開始したと判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をファインとし、パワー係数が最大となるように前記油圧ポンプの押しのけ容積を設定するとともに、前記発電機によって発電される電力が増えるように前記油圧モータの押しのけ容積を増加させることを特徴とする請求項6に記載の風力発電システム。
- 前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が所定電圧以下に低下し、系統連係規定に定められた状態が継続していると判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をフェザーとし、前記ロータの負荷に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を変更し、前記電力系統に前記発電機を同期させた状態を維持するのに必要な量まで前記油圧モータの押しのけ容積を低減するとともに、前記第1圧力計で検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計で検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の風力発電システム。 - 前記ハブに取り付けられたブレードのピッチ角を調節するピッチ駆動機構をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧を開始したと判定されたとき、前記ピッチ駆動機構により前記ブレードのピッチ角をファインとし、パワー係数が最大となるように前記油圧ポンプの押しのけ容積を設定するとともに、前記発電機によって発電される電力が増えるように前記油圧モータの押しのけ容積を増加することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の風力発電システム。 - 前記電力系統の電圧がゼロになったときに、前記ピッチ駆動機構に電力を供給する無停電電源装置をさらに備えることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の風力発電システム。
- 前記電力系統の電圧がゼロになったときに、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータに電力を供給する無停電電源装置をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の風力発電システム。
- 作動油が貯留され、前記低圧油流路に接続されたオイルタンクと、
前記アキュムレータバルブと前記アキュムレータとの間に設けられ、前記低圧油流路又は前記オイルタンクに接続されたアキュムレータ圧力逃しラインと、
前記アキュムレータ圧力逃しラインに設けられたアキュムレータ圧力逃がし弁とをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記系統状態判定手段により前記電力系統の電圧が復旧したと判定されたとき、前記アキュムレータ圧力逃がし弁を開いて前記アキュムレータ内の圧力を前記低圧油流路又は前記オイルタンクに逃すことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の風力発電システム。 - 前記制御ユニットは、
所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、
前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記アキュムレータ内の作動油の圧力によって前記油圧モータの回転を補助することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の風力発電システム。 - 前記閾値は、3秒以上の計測期間における平均風速として60m/sであることを特徴とする請求項13に記載の風力発電システム。
- ハブと、
前記ハブに連結されたメインシャフトと、
電力系統に連系された発電機と、
前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、
前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、
前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、
前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、
アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、
前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計と、
前記油圧ポンプ、前記油圧モータおよび前記アキュムレータバルブを制御する制御ユニットと、
電力系統の状態を判定する電力系統判定手段と、を備え、
前記制御ユニットは、風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行うようにし、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータの圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路の作動油の圧力と等しくなるまで、前記アキュムレータバルブを開いたままの状態を維持することを特徴とする風力発電システム。 - 前記閾値は、3秒以上の計測期間における平均風速として60m/sであることを特徴とする請求項15に記載の風力発電システム。
- 作動油が貯留され、前記低圧油流路に接続されたオイルタンクと、
前記アキュムレータバルブと前記アキュムレータとの間に設けられ、前記低圧油流路又は前記オイルタンクに接続されたアキュムレータ圧力逃しラインと、
前記アキュムレータ圧力逃しラインに設けられたアキュムレータ圧力逃がし弁とをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記アキュムレータ圧力逃がし弁を開いて前記アキュムレータ内の圧力を前記低圧油流路又は前記オイルタンクに逃すことを特徴とする請求項15又は16に記載の風力発電システム。 - 作動油が貯留されたオイルタンクと、
前記油圧タンクから前記低圧油流路に作動油を補充するブーストポンプとをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の風力発電システム。 - 前記低圧油流路の作動油を前記オイルタンクに戻す返送ラインと、
前記返送ラインに設けられ、前記低圧油流路の作動油の圧力を設定圧力近傍に保持する低圧リリーフ弁とをさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の風力発電システム。 - ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計と、電力系統の状態を判定する電力系統判定手段とを有する風力発電システムの運転制御方法であって、
風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行う制御ステップを備え、
前記制御ステップでは、前記制御ユニットは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブが開いた状態を維持し、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧することを特徴とする風力発電システムの運転制御方法。 - ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計と、電力系統の状態を判定する電力系統判定手段とを有する風力発電システムの運転制御方法であって、
風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行う制御ステップを備え、
前記制御ステップでは、前記風速がカットイン風速を下回るとき、前記油圧モータの押しのけ容積を略ゼロにするとともに、前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が予め設定された閾値に達したときに前記アキュムレータバルブを閉じることを特徴とする風力発電システムの運転制御方法。 - ハブと、前記ハブに連結されたメインシャフトと、電力系統に連系された発電機と、前記メインシャフトに従動して駆動する可変容量型の油圧ポンプと、前記発電機に接続された可変容量型の油圧モータと、前記油圧ポンプの吐出側および前記油圧モータの吸込側の間に介在された高圧油流路と、前記油圧ポンプの吸込側および前記油圧モータの吐出側の間に介在された低圧油流路と、アキュムレータバルブを介して前記高圧油流路に接続されたアキュムレータと、前記アキュムレータ内の圧力を検出する第1圧力計と、前記高圧油流路内の圧力を検出する第2圧力計と、電力系統の状態を判定する電力系統判定手段とを有する風力発電システムの運転制御方法であって、
風速と電力系統の状態との少なくとも一方に基づいて、前記アキュムレータバルブの開閉制御を行う制御ステップを備え、
前記制御ステップでは、所定の閾値を超える風速を有する突風が吹いたとき、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータ内の圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路内の圧力よりも低い場合に前記アキュムレータバルブを開いて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を前記アキュムレータに蓄圧し、前記突風の風速が前記閾値以下になったとき、前記第1圧力計により検出された前記アキュムレータの圧力が前記第2圧力計により検出された前記高圧油流路の作動油の圧力と等しくなるまで、前記アキュムレータバルブを開いたままの状態を維持することを特徴とする風力発電システムの運転制御方法。
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