JP5656977B2 - エネルギー抽出装置、エネルギー抽出装置群および運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、再生可能エネルギー源からエネルギーを抽出するためのエネルギー抽出装置（例えば風車）の技術分野に関し、また、ウィンドファームのようなエネルギー抽出装置群に関する。本発明に係るエネルギー抽出装置は、回転シャフトによって駆動される油圧ポンプと発電機のような負荷を駆動する油圧モータとを有する油圧トランスミッションを備える。

風からエネルギーを抽出する風力発電装置（ＷＴＧ）であるエネルギー抽出装置を参照して、本発明に関する背景技術について説明する。しかし、同様な基本的性質は、他の再生可能エネルギー源からエネルギーを抽出するための他のタイプのエネルギー抽出装置にも当てはまる。

再生可能エネルギー源からエネルギーを抽出するためのエネルギー抽出装置は、典型的には、それが抽出するパワーの量を最適化するように構成されている。しかし、エネルギー抽出装置の最適な運転を支配するファクターが他にも数多く存在する。

例えば、電力系統は、連続的且つ比較的平滑な電力供給を受けることを要求する。風車群（ＷＴＧ群）の場合、各風車の出力ではなく、風車群の出力の総和が平滑になっていれば足りる。電気的蓄積手段又は他の蓄積手段を用いて、風車群の出力を平滑化することが知られているが、この手法は高価である。電力系統に伝達される電力量に影響を与えるために、例えば、ブレードのピッチ角を変更したり、風車の機械的な“回転蓄積（ｓｐｉｎｉｎｇ ｒｅｓｅｒｖｅ）”により短時間の出力上昇を図ったりすることで、風車が受け取るパワーを変化させることも知られている。

しかしながら、出力の平滑化を促進したり、風車群の出力の総和を最適化したりする風車の制御方法として知られているものは、例えば、回転速度を可変（その結果、風車ブレードに作用するトルクも可変となる）にしたり、ブレードのピッチ角を変化させたりすることで、風車が受け取るパワーを調節することを含む。これは、少なくとも時として、風車が受け取ることができる最大パワー量よりもかなり小さなパワーまで、風車が受け取るパワーを必然的に減少させることになる。そのため、発電効率について妥協することになる。

したがって、本発明のいくつかの実施形態は、エネルギー取り込み量の妥協の程度を最小化しながら、風車群や他のエネルギー抽出装置の出力の平滑化を図るといった技術的問題に取り組むものである。

電力系統に供給される電力を発電機により生成する風車や他のエネルギー抽出装置の場合、出力のかなりの量が、電力系統への伝達過程ではなく、発電機の運転に付随して失われる。典型的な発電機では、その回転速度や界磁電流によらず、いわゆる“巻線損失”によってかなりの量のパワーが消費される。このロスはかなりの量であるため、風車に二つの発電機を設け、出力が最大能力の５０％を下回ったときに定期的に一方の発電機を停止させることが知られている。

定期的に発電機を停止させることで、全体としての効率が向上する。しかしながら、この手法は、出力の段階的な変化につながる。そのため、本発明のいくつかの実施形態では、高効率でエネルギーを抽出し続けながら、一以上のエネルギー出力装置から電力系統への出力を平滑化するという技術的問題に取り組むものである。いくつかの実施形態では、巻線損失を最小化するために発電機が定期的に停止しても平滑な出力が得られる。

さらに、再生可能エネルギー源からのエネルギー流量は典型的には変動エネルギー流量である。風車は、風速及び風向が変動することを前提として、風からエネルギーを最適に抽出することを可能にするために経時的に変化させることが好ましい、制御可能な多くのパラメータを有する。例えば、回転速度（これがトルクを決定する）を制御してもよいし、多くの風車ではピッチ角が可変である。理想的には、これらの制御可能なパラメータは、風速が変動して風からのエネルギー流量が変動するにつれて、連続的に変化させる。しかし、典型的な風車は孤立状態で運転されており、孤立した風車が将来の風速を予測することは困難である。そのため、孤立状態の風車が抽出するパワー量と、風速変動を予め完全に知ることができていたならば抽出できたはずのパワー量との間には常に差が生じる。したがって、本発明に係るいくつかの実施形態は、各エネルギー抽出装置による変動エネルギー流量からの出力取り込みの効率を最適化するといった技術的問題に取り組むものである。本発明に係るいくつかの実施形態は、所定の設置場所に位置する複数のエネルギー抽出装置による出力取り込みの効率を最適化するといった技術的問題に取り組むものである。

本発明の第１の態様によれば、コントローラおよび油圧回路を備え、再生可能エネルギー源よりのエネルギー流からエネルギーを抽出するエネルギー抽出装置であって、
前記油圧回路は、
再生可能エネルギー源によって駆動される回転シャフトにより駆動される少なくとも一つの油圧ポンプと、
負荷を駆動する少なくとも一つの油圧モータと、
前記少なくとも一つの油圧モータから前記少なくとも一つの油圧ポンプに作動流体を送る低圧マニホールドと、
前記少なくとも一つの油圧ポンプから前記少なくとも一つの油圧モータに流体を送る高圧マニホールドとを備え、
前記油圧ポンプと前記油圧モータは、それぞれ、周期的に体積が変化する複数の作動室と、各作動室と前記高圧マニホールド及び前記低圧マニホールドとの間における作動流体の正味の移動量を調節するための複数のバルブとを有し、各作動室に関連する少なくとも一つのバルブは電気的に制御されるバルブであり、前記電気的に制御されるバルブは、コントローラによって、作動室体積の各サイクルにおいて各作動室によって移動せしめられる作動流体の体積を選択し、それによって前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを調節するように動作可能であり、
前記エネルギー抽出装置の出力を平滑化させるための制御信号を受け取るための入力インターフェースを備えることを特徴とし、
前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートが、前記入力インターフェースを介して受け取った前記制御信号に応答するように、前記コントローラが前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを選択するよう動作可能であり、
前記コントローラは、少なくとも前記エネルギー抽出装置と他のエネルギー抽出装置とを含むエネルギー抽出設備の装置コーディネータから前記制御信号を受け取り、少なくとも一つの運転モードにおいて、受け取った制御信号によって目標圧力が決まったらすぐに、前記高圧マニホールドの圧力が前記目標圧力に近づくように前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを決定するように構成され、
前記装置コーディネータは、前記エネルギー抽出設備に含まれるエネルギー抽出装置の各々と通信し、１以上の前記エネルギー抽出装置で構成されるグループごとに前記制御信号を送るように動作可能であることを特徴とするエネルギー抽出装置が提供される。

前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを互いに相対的に可変にして、少なくともある期間、前記少なくとも一つのポンプによって高圧マニホールドに移動せしめられる作動流体のトータル量が、前記少なくとも一つのモータによって高圧マニホールドから移動せしめられる作動流体のトータル量と異なるようにすることで、少なくともある程度、（油圧モータを介した）出力が入力から切り離される。したがって、本発明の第１の態様に係る個別のエネルギー抽出装置は、少なくともある程度、入力について妥協せず（そして典型的にはパワー入力を変えることなく）、出力を変化させることが可能なように外部から制御可能である。これは、本発明の第１の態様に係る複数のエネルギー抽出装置のそれぞれが、それらの出力総和を平滑化する、又は、その他の目的とする効果を実現するために協調して制御される場合に特に有効である。同様に、本発明の第１の態様に係る複数のエネルギー抽出装置のそれぞれが、再生可能エネルギー源からのエネルギー流速度の予想される将来の変動により良く準備できるようになる。例えば、（油圧ポンプによる作動流体の移動レートを変化させることで）風車の回転速度を変化させることができたり、（トルクは、前記少なくとも一つの油圧ポンプによって前記少なくとも一つの油圧モータよりも多くの作動流体が移動せしめられると増加する、高圧マニホールドにおける作動流体の圧力の関数であるので）風車のトルクを変化させることができる。

前記入力インターフェースによって受け取られた前記制御信号は、前記コントローラの一以上の運転モードを変更するための指示と、コントローラによって考慮されるパラメータとの少なくとも一方を含んでいてもよい。

好ましくは、前記高圧マニホールドは、少なくとも一つの作動流体貯蔵器に連通している。これにより、前記油圧ポンプが前記少なくとも一つの油圧モータよりも多くの作動流体を移動させるとき、作動流体は前記作動流体貯蔵器に蓄積される。前記少なくとも一つの油圧モータが前記少なくとも一つの油圧ポンプよりも多くの作動流体を移動させるとき、作動流体は前記作動流体貯蔵器から前記高圧マニホールドに流入する。したがって、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動量を制御することで、コントローラは、装置コーディネータから受け取った制御信号を考慮して、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器への作動流体の流入レート又は前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器からの作動流体の流出レートを決定することができる。これにより、エネルギー抽出装置を同一設備内の他のエネルギー抽出装置と協調して制御することが可能になる。そうはいうものの、高圧マニホールドと連通する少なくとも一つの作動流体貯蔵器がない場合であっても、典型的には、限られた期間において、前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータとは互いに異なる量の作動流体を移動させる限られた能力は有するであろう。高圧マニホールドは（中断可能であってもよいが）連続的に前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に連通していてもよく、例えば、高圧マニホールドは、一以上のバルブを介して前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に連通していてもよい。

典型的には、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器は、その作動流体収容体積が前記作動流体貯蔵器に蓄積された作動流体の容積とともに変化する少なくとも一つの加圧可能容器を備える。したがって、一以上の前記加圧可能な作動流体貯蔵容器内の圧力は、典型的には、作動流体貯蔵容器に蓄積された作動流体の量の関数である。この関数は、典型的には、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に蓄積される作動流体の量が増加するにつれて上昇する圧力に対する単調関数である。このことは、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器内の圧力、および、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器と連通する高圧マニホールド内の圧力の変化を許容する。前記加圧可能容器は、一方の側が加圧された窒素又はその他の気体、長いラバー、リジッドなホース又は流体容積で満たされた、気体がチャージされる空油圧式アキュムレータ（ｇａｓ−ｃｈａｒｇｅｄ ｏｌｅｏ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）であってもよい。あるいは、前記加圧可能容器は、作動流体を蓄積した量の増加につれて内部の作動流体の圧力が上昇する、加圧された作動流体を蓄積するのに適した他の装置であってもよい。

前記加圧可能容器は、少なくとも一つの弾性変形可能領域を備えた液体保持面を有していてもよい。例えば、前記加圧可能容器は、弾力的なガス保持チャンバを備えていてもよい。典型的には、作動流体貯蔵器内の作動流体は、前記高圧マニホールド内の作動流体と流体的につながっている。これによって、高圧マニホールド及び作動流体貯蔵器内における液体の圧力は、典型的には、略同一となる。

コントローラは、高圧マニホールドの圧力を調節するために、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを制御するようになっていてもよい。例えば、コントローラは、高圧マニホールド内の圧力をある範囲内に維持するために、あるいは、高圧マニホールド内の圧力が目標値に近づくように、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータを制御してもよい。コントローラは、制御信号に応じて、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータを制御して高圧マニホールド内の圧力を調節する方法を変化させてもよい。例えば、制御信号に応じて、コントローラは、目標圧力又は目標圧力範囲を上昇させたり、減少させたり、変化させたりしてもよい。こうして、制御信号の少なくとも一部は、エネルギー抽出装置の高圧マニホールドにおける目標圧力レベル又は目標圧力範囲と関連していてもよい。制御信号の少なくとも一部は、高圧マニホールド内の圧力を調節するために、前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを制御するとき、コントローラの一以上の運転モードを変更するための指示であってもよいし、コントローラによって考慮されるパラメータであってもよい。コントローラは、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを決定する際、高圧マニホールドにおける現在の圧力を考慮に入れた圧力制御アルゴリズムを実行してもよい。圧力制御アルゴリズムは、制御信号に応答して変更されてもよい。

前記エネルギー抽出装置は、出力インターフェースをさらに備え、使用中において、前記作動流体容器内における油圧油の体積に関連したチャージ状態信号が前記出力インターフェースを介して出力されるようになっていてもよい。これにより、エネルギー抽出装置は、装置コーディネータに伝えられることができるチャージ状態信号を生成し、そのエネルギー抽出装置及び設備内の他のエネルギー抽出装置を強調して制御して前記設備の一以上のパラメータ（エネルギー変換効率や出力の平滑性）を全体として最適化するようにしてもよい。

前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器内における作動油の体積に関連した前記チャージ状態信号は、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器内における前記作動油の体積の増大に従って増加する任意のパラメータの計測値であってもよい。例えば、チャージ状態信号は、前記高圧マニホールドにおける圧力、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器における圧力、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に蓄積された作動流体量、及び、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器の満たされていない容量の一つ以上の代表であってもよい。

エネルギー抽出装置は、前記油圧ポンプを介して前記エネルギー抽出装置が受け取るパワーに関するパワー吸収信号を使用中に出力する出力インターフェース（前記出力インターフェースであってもよい）を備えていてもよい。

パワー吸収信号は、典型的には、ある期間について平均化されていてもよいが、瞬時的なパワー吸収に関連するものである。パワー吸収信号は、パワー吸収に関する任意の信号であってもよく、例えば、タービンブレードの角速度（回転シャフトがタービンに連結された風力発電装置のような装置の場合）、風速又は水流速度（それぞれ、風力発電装置又は水流から電力を生成するタービン発電機の場合）、ブレードのピッチ角、回転シャフトのトルク、前記ポンプによる流体の移動量などの代表信号であってもよい。幾つかの場合（例えば、パワー吸収信号がポンプの流体押しのけ容積の代表信号である場合）、パワー吸収信号は、チャージ状態信号から独立したものではない。この場合、装置コーディネータによって、パワー吸収信号及びチャージ状態信号から装置が受け取るパワーを決定可能である。

少なくとも第１運転モードにおいて、コントローラは、前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートから独立して変化させることで、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる相対的な作動流体の移動レートを決定するようにしてもよい。

エネルギー抽出装置は、典型的には、例えば通常運転モードにおいて回転シャフトを介してトルクを制御することで、前記エネルギー抽出装置が受け取るパワーを最適化するために前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートを選択する。この最適化は、瞬時的な最適エネルギー効率又はある期間（例えば予想される突風の期間）における最適エネルギー効率のために行ってもよい。したがって、前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートから独立して決定することで、再生可能エネルギー源からのエネルギー抽出について妥協することなく、エネルギー抽出装置の出力を変化させることができる。

前記負荷は電力生成装置（例えば発電機）であり、コントローラは、前記少なくとも一つの油圧ポンプによって再生可能エネルギー流から継続的にエネルギーを受け取りながら、制御信号に応答して、前記少なくとも一つの油圧モータを休止状態（作動流体の正味の移動レートが比較的低く、例えばゼロである状態）に移行させて電力生成装置による発電を中断するように電気的制御バルブを調整するように構成してもよい。

発電機のような電力生成装置は、スループットが低い条件下では、かなりのパワーを消費し得る。そのため、エネルギー抽出装置は、ある期間、パワーの受け取りを継続し、作動流体の差引き量を作動流体貯蔵器に蓄えながら発電機を用いた発電を中断（例えば発電機をシャットダウン）し、その後、発電機又は他の装置のスイッチをオンにし、当該発電機又は他の装置をもう一度駆動してもよい。

少なくとも一つの（第１の）運転モードにおいて、押しのけ容積が低い又はゼロである休止状態という一つ目の状態と、連続的な時点において作動流体の正味の移動レートが略同一である活動状態という二つ目の状態（活動状態という二つ目の状態では、作動流体の正味の移動レートは比較的長い期間に亘って変化してもよい）とで交互に前記少なくとも一つの油圧モータを運転するようにしてもよい。前記油圧モータによる作動流体の正味の移動レートは、典型的には、持続可能な最大限の出力を油圧モータが負荷に提供できるように選択される。

第２運転モードにおいて、前記コントローラは、受け取った制御信号に応答して、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートを変化させることで、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを決定するようにしてもよい。このことによって、回転シャフトに及ぼされるトルク（そして、回転シャフトに連結されるタービンブレードのトルク）が出力とは無関係に調節可能になる。

高圧マニホールドが少なくとも一つの作動流体貯蔵器と連通する実施形態においては、エネルギー抽出装置は、初期設定では第１運転モードで運転されるが、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器がほぼ満たされたことを検出したことに応答して第２運転モードで運転されるようにしてもよい。

エネルギー抽出装置は、前記高圧マニホールドの圧力が閾値を超えたとき、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器がほぼ満たされたと決定してもよい。

前記コントローラは、少なくとも一つの運転モードにおいて、受け取った制御信号によって目標圧力が決まったらすぐに、前記高圧マニホールドの圧力が前記目標圧力に近づくように前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを決定するようにしてもよい。

前記エネルギー抽出装置は、風力発電装置であってもよい。タービンブレードは、回転シャフトに連結されていてもよい。しかしながら、前記エネルギー抽出装置は、再生可能エネルギー源からのエネルギー流からエネルギーを抽出するための他のタイプのエネルギー抽出装置であってもよく、例えば、潮流タービン発電装置のような液体の流れからエネルギーを抽出するためのタービンであってもよい。

本発明の第２の態様によれば、前記第１の態様に係る複数の前記エネルギー抽出装置と、装置コーディネータとを備える設備であって、前記装置コーディネータは、前記複数のエネルギー抽出装置と通信し、一以上の前記エネルギー抽出装置で構成されるグループごとに前記制御信号を送るように動作可能であることを特徴とする設備が提供される。

このようにして、装置コーディネータは、一以上の前記エネルギー抽出装置で構成されるグループごとに制御を行ってもよい。この制御は、例えば、よりスムーズな出力を生成する、要求に応じて電力系統への追加的な出力の一時的な供給を可能とするために所定量のエネルギー（一以上の前記作動流体貯蔵器内の加圧された作動流体としてのエネルギー）を蓄積する、又は、全体出力の平滑化のニーズのような追加的な制約下で複数の前記エネルギー抽出装置の出力抽出量を全体として最適化するために行ってもよい。

前記複数のエネルギー抽出装置の前記入力インターフェース及び前記出力インターフェースは、前記装置コーディネータと通信し、前記装置コーディネータに情報を提供し、前記装置コーディネータから制御信号を受け取り、設備内における複数のエネルギー抽出装置の協調制御を可能にし、前記設備の一以上のパラメータを全体として最適化するようにしてもよい。

複数の装置コーディネータを設けてもよいが、典型的には、一つの装置コーディネータが各設備に対して設けられるであろう。一以上の前記エネルギー抽出装置で構成されるグループは、互いに協調して制御されてもよい。装置コーディネータは分散配置されていてもよく、例えば、一つの設備内における幾つかの又は全てのエネルギー抽出装置に亘って分散配置されていてもよい。しかし、一つの設備が、当該設備内における一部のエネルギー抽出装置を調整する装置コーディネータを複数備えていてもよい。

典型的には、前記負荷は複数の発電機を備えており、そのうちの幾つか又は全部が共用電源出力（例えば電力系統）に接続されている。そして、装置コーディネータが一以上の前記エネルギー抽出装置のグループごとに制御信号を伝えて、前記共用電源出力への出力を平滑化する。

エネルギー抽出装置からの出力の変動は多くの要因によって引き起こされる。例えば、個々のエネルギー抽出装置は、互いに異なる量のエネルギーを受け取るかもしれない。（いわゆる巻線損失が大きくなるかもしれないとき、発電機をその最大出力に対する低い割合で稼働することを最小限に止める、又は、無くすために）前記負荷が休止状態と活動状態との間で切り替えられる発電機である場合、装置コーディネータは、例えば、第２のエネルギー抽出装置の発電機が休止状態に切替えられたとき、第１のエネルギー伝達装置の発電機が活動状態に切り替わるように、出力を平滑にする目的で休止状態と活動状態との間における発電機の切替えを制御するために選択された制御信号を伝達してもよい。エネルギー抽出装置のうち幾つか又は全部が、それぞれが対応する発電機を駆動する複数の油圧モータと、ある状況下では一つの個別のエネルギー抽出装置に複数の発電機の一部を活動状態から休止状態への（又はその逆）切替えを行わせる制御信号を伝達する装置コーディネータとを有していてもよい。

典型的には、前記複数のエネルギー抽出装置のそれぞれの前記高圧マニホールドは、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器のそれぞれに連通している。前記設備は、この特徴によらずに、一以上のエネルギー抽出装置をさらに備えていてもよい。

好ましくは、装置コーディネータは、少なくともいくつかの状況下で、一つ以上の前記エネルギー抽出装置で構成される第１グループ及び第２グループに異なる制御信号を送り、前記エネルギー抽出装置の両方のグループが前記再生可能エネルギー源からのエネルギー抽出を行う間、前記第１グループには該第１グループの前記作動流体貯蔵器を前記第２グループよりも高い最大容量に対する割合まで満たすように動作可能である。これによって、複数のエネルギー抽出装置は、それぞれが、前記設備におけるエネルギー抽出装置の全体としての一以上の性能面での特徴（例えば、出力、出力の平滑性、又は典型的には両者の組み合わせ）を最適化するように協調して制御されることができる。

このことが有利になる状況は多数ある。例えば、突風から回収されたエネルギーを蓄えることができるように、突風に先立って、一以上のエネルギー抽出装置の第２のグループに蓄積された作動流体の量を消耗することが好ましいかもしれない。また、このことは、他のエネルギー抽出装置が前記負荷への出力に比べて多くのエネルギーを回転シャフトから受け取るのに対し、出力を連続的に提供可能なエネルギー抽出装置をいくつか確保することで、前記共用電源出力への出力を平滑化可能にするために行ってもよい。

一以上のエネルギー抽出装置のグループと言うとき、我々は、グループ（例えば第１グループ及び／又は第２グループ）が単一のエネルギー抽出装置からなる可能性をも含めている。異なる制御信号が伝達される、一以上のエネルギー抽出装置からなる２つ以上のグループが存在してもよい。制御信号は、例えば、一以上のエネルギー抽出装置のグループに伝達される制御信号は、グループ全体に伝達される、あるいは、別個の信号としてグループ内の各エネルギー抽出装置に伝達されることが可能である。

制御信号の少なくとも一部がエネルギー抽出装置の高圧マニホールドにおける目標圧力レベル又は目標圧力範囲と関連している実施形態では、前記方法は、前記高圧マニホールド内の異なる目標圧力レベル又は目標圧力範囲を示す制御信号を、一以上のエネルギー抽出装置の異なるグループに送ることを含んでいてもよい。

制御信号の少なくとも一部がコントローラの一以上の運転モードを変更するための指示であってもよいし、コントローラによって考慮されるパラメータである実施形態では、前記高圧マニホールドの圧力を調節するために前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを制御するとき、前記方法は、一以上のエネルギー抽出装置の異なるグループのコントローラが異なる運転モードで作動したり、前記パラメータの異なる値を考慮したりするように、一以上のエネルギー抽出装置の異なるグループに異なる制御信号を伝達することを含んでいてもよい。

前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを決定する際に、前記高圧マニホールドの現在の圧力を考慮した圧力制御アルゴリズムがコントローラによって実行される実施形態では、前記方法は、一以上のエネルギー抽出装置の異なるグループにおいて異なる態様で圧力制御アルゴリズムが変更されるように、一以上のエネルギー抽出装置の異なるグループに異なる制御信号を伝達することを含んでいてもよい。

前記装置コーディネータは、一以上のエネルギー抽出装置のグループが受け取る前記エネルギー流からのエネルギー量の一時的な変動を予測し（例えば、ウィンドタービンファームの場合、一以上の風車を通り過ぎる突風を予測し）、一以上のエネルギー抽出装置の前記グループへの前記制御信号を変化させて、一以上のエネルギー抽出装置の前記グループに、受け取られる前記エネルギー量の予測された一時的な前記変動（少なくともそのピーク）に先立って、前記作動流体貯蔵器の前記作動流体の蓄積量を減少させるように動作可能であるようにしてもよい。

個別のエネルギー抽出装置は、典型的には、略定常状態のエネルギー流からエネルギーを効率的に受け取るために、作動流体貯蔵器に作動流体の最適な量を蓄積するであろう。その最適条件は、前記高圧マニホールドの目標圧力をもたらす、蓄積された作動流体の体積によって決定してもよい。このことは、油圧ポンプで生成されるトルク（当該トルクはエネルギーの取り込み効率に影響する）に影響するから、重要である。典型的には、目標圧力は、少なくともエネルギー抽出装置の操作圧力範囲の大部分にわたって、エネルギー流の速度が上昇するに従って目標圧力は増加する。しかしながら、このことによって、例えば、作動流体貯蔵器が最大容量に近づき又は到達し、この最大容量を超えることがないようにパワーの受取り効率を低減せざるを得ないといった理由により、受け取られるエネルギー量が一時的に変動したとき、エネルギー抽出装置が最適効率にてエネルギー流から全てのエネルギーを受け取ることができなくなるかもしれない。受け取られるエネルギー量の一時的な変動を予測して適切な制御信号を送ることによって、各エネルギー抽出装置の前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に蓄えられた作動流体量を前記一時的な変動に先立って減少させることができ、これによってより多くのエネルギーを受け取ることができるようになり、全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。

前記エネルギー抽出装置のグループはそれぞれ少なくとも一つの運転モードを有しており、この運転モードでは、前記エネルギー抽出装置のグループの合計出力を平滑化する目的で、前記油圧モータが、押しのけ容積が低い又はゼロである休止状態という一つ目の状態と、連続的な時点において作動流体の正味の移動レートが略同一である活動状態という二つ目の状態とで交互に運転され、前記装置コーディネータが前記一つ目の状態（休止状態）と前記二つ目の状態（活動状態）との間で前記油圧モータを切替えるように制御するための制御信号を生成するように動作可能である。そのため、前記制御信号の少なくとも一部は、油圧モータが一つ目の状態（休止状態）から二つ目の状態（活動状態）（又はその逆）に切替えられるべきであることを示す信号であってもよい。少なくとも幾つかの状況下では、トータルの出力が限られた数値範囲の出力のみに限定されないように、前記一つ目の状態（休止状態）の押しのけ容積と前記二つ目の状態（活動状態）の押しのけ容積との間の押しのけ容積にて前記少なくとも一つの油圧モータが運転される少なくとも一つの他のエネルギー抽出装置が存在してもよいが、大部分のエネルギー抽出装置の発電機は、エネルギー効率を最大化するために、各モードで運転されるものが少なくとも一つあるように、前記一つ目の状態（休止状態）又は前記二つ目の状態（活動状態）のいずれかにより運転される。

本発明の第３の態様によれば、コントローラおよび油圧回路を備え、再生可能エネルギー源よりのエネルギー流からエネルギーを抽出するエネルギー抽出装置の制御方法であって、
前記油圧回路は、
再生可能エネルギー源によって駆動される回転シャフトにより駆動される少なくとも一つの油圧ポンプと、
負荷を駆動する少なくとも一つの油圧モータと、
前記少なくとも一つの油圧モータから前記少なくとも一つの油圧ポンプに作動流体を送る低圧マニホールドと、
前記少なくとも一つの油圧ポンプから前記少なくとも一つの油圧モータに流体を送る高圧マニホールドとを備え、
前記油圧ポンプと前記油圧モータは、それぞれ、周期的に体積が変化する複数の作動室と、各作動室と前記高圧マニホールド及び前記低圧マニホールドとの間における作動流体の正味の移動量を調節するための複数のバルブとを有し、各作動室に関連する少なくとも一つのバルブは電気的に制御されるバルブであり、前記電気的に制御されるバルブは、コントローラによって、作動室体積の各サイクルにおいて各作動室によって移動せしめられる作動流体の体積を選択し、それによって前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを調節するように動作可能であり、
制御信号を受け取り、該制御信号に応答して、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを選択することを特徴とするエネルギー抽出装置の制御方法が提供される。

典型的には、高圧マニホールドは作動流体貯蔵器に連通している。

コントローラは、高圧マニホールドにおける圧力を調節するために、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを制御するようになっていてもよい。例えば、コントローラは、高圧マニホールドの圧力が範囲内に維持されるように、あるいは、高圧マニホールドの圧力が目標値に近づくように、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータを制御してもよい。コントローラは、前記制御信号に応答して、前記高圧マニホールドの圧力を調整するために前記少なくとも一つとの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータを制御する態様を変更してもよい。例えば、コントローラは、前記制御信号に応答して、目標圧力又は目標圧力範囲を増加させたり、減少させたり、変化させてもよい。こうして、制御信号の少なくとも一部は、エネルギー抽出装置の高圧マニホールドにおける目標圧力レベル又は目標圧力範囲と関連していてもよい。制御信号の少なくとも一部は、高圧マニホールド内の圧力を調節するために、前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを制御するとき、コントローラの一以上の運転モードを変更するための指示であってもよいし、コントローラによって考慮されるパラメータであってもよい。コントローラは、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを決定する際、高圧マニホールドにおける現在の圧力を考慮に入れた圧力制御アルゴリズムを実行してもよい。圧力制御アルゴリズムは、制御信号に応答して変更されてもよい。

前記エネルギー抽出装置の制御方法は、前記作動流体容器内における油圧油の体積に関連したチャージ状態信号を出力することをさらに備えていてもよい。チャージ状態信号は、エネルギー抽出装置又はそれらのグループを調整する装置コーディネータに伝えられてもよい。チャージ状態信号は、例えば、前記高圧マニホールドにおける圧力、前記作動流体貯蔵器における圧力、前記作動流体貯蔵器に蓄積された作動流体量、及び、前記作動流体貯蔵器の満たされていない容量の一つ以上の代表であってもよい。

前記エネルギー抽出装置の制御方法は、前記少なくとも一つの油圧ポンプのうち一以上を介して前記エネルギー抽出装置が受け取るパワーに関するパワー吸収信号を使用中に出力することをさらに備えていてもよい。

少なくとも運転モードにおいて、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートは、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートの変化とは独立して、前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを変化させることで決定されるようにしてもよい。

前記負荷は電力生成装置（例えば発電機）であり、前記少なくとも一つの油圧ポンプには再生可能エネルギー源からのエネルギーの受け取りを継続させながら、休止状態（作動流体の正味の移動レートが比較的低く、例えばゼロである状態）と活動状態との間で油圧モータを切替えるようにしてもよい。こうして、エネルギー抽出装置によるエネルギーの受け取りは継続しながら、選択された期間において、発電装置を低効率で運転することに起因するエネルギー損失（例えば、発電機の“巻線損失”に起因するエネルギー損失）を回避又は最小化するために油圧モータが休止状態に切替えられてもよい。前記制御方法は、前記制御信号の受領に応答して、一以上の油圧モータを前記休止状態から前記活動状態（又はその逆）に切替えることを備えていてもよい。

コントローラは、幾つかの状況に限っては、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートを変化させることで、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを決定するようにしてもよい。

高圧マニホールドが作動流体貯蔵器と連通する実施形態においては、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートは、初期設定では、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートとは独立して、前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを変化させることで決定されてもよいが、前記作動流体貯蔵器に蓄積された作動流体の体積が閾値を超えたとき、前記作動流体貯蔵器に蓄積された作動流体の量を減らすように前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートを変化させる。

少なくとも一つの運転モードにおいて、受け取った制御信号によって目標圧力が決まったらすぐに、前記高圧マニホールドの圧力が前記目標圧力に近づくように前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを決定するようにしてもよい。

本発明は、第４の態様において、本発明の上記第１の態様にしたがって複数のエネルギー抽出装置を制御する方法にも及ぶ。この方法は、装置コーディネータから一以上の前記エネルギー抽出装置の個別のグループに前記制御信号を伝えることを備えていてもよい。

複数のエネルギー抽出装置のそれぞれの高圧マニホールドが作動流体貯蔵器に連通しており、前記方法は、前記作動流体容器内における油圧油の体積に関連したチャージ状態信号を前記複数のエネルギー抽出装置から前記装置コーディネータに伝えることを備えていてもよい。

前記方法は、エネルギー抽出装置によるパワー吸収に関連するパワー吸収信号を装置コーディネータに伝えることをさらに備え、このことを、一以上のエネルギー抽出装置の複数のグループに伝えられる制御信号を決定する際に考慮するようにしてもよい。

前記方法は、各エネルギー抽出装置から装置コーディネータに計測データに関する追加的なデータを送り、一以上のエネルギー抽出装置で構成される複数のグループに送られる制御信号を決定する際にこのデータを考慮するようにしてもよい。（必要に応じて、）計測データは、例えば、風速、水流の速度、又は波の高さの計測値であってもよい。

前記方法は、将来のエネルギー流の変動の予測または出力要求に関するデータを装置コーディネータから一以上のエネルギー抽出装置の個別のグループに送り、各エネルギー抽出装置は、それが受け取ったデータを、油圧モータによる作動流体の移動レート、油圧ポンプ及び油圧モータによる作動流体の相対的な移動レート、高圧マニホールド内の圧力の目標値及び／又は前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に貯蔵される作動流体の目標体積を制御する際に考慮するようにしてもよい。

前記負荷が共用電源出力に接続された発電機である実施形態では、前記方法は、一以上のエネルギー抽出装置の個別のグループに制御信号を送って、前記共用電源出力に供給される出力を平滑化してもよい。一以上のエネルギー抽出装置の負荷がパワー生成装置（例えば発電機）である実施形態では、前記方法は、前記エネルギー抽出装置に制御信号を伝えて当該エネルギー抽出装置の油圧モータを休止状態（作動流体の正味の移動レートが比較的低く、例えばゼロである状態）と活動状態との間で切替えるとともに、前記制御信号を送るタイミングは前記共用電源出力に供給される出力が平滑化されるように選択してもよい。

前記方法は、出力に関するデマンドデータを受け取り、一以上のエネルギー抽出装置の個別のグループに制御信号を伝えて、前記デマンドデータによって表される要求を満たすようにしてもよい。
各エネルギー抽出装置の高圧マニホールドが作動流体貯蔵器に連通している実施形態においては、前記方法は、一以上のエネルギー抽出装置で構成される第１のグループ及び第２のグループに異なる制御信号を伝えて、少なくとも幾つかの状況下では、前記エネルギー抽出装置の両方のグループが前記再生可能エネルギー源からのエネルギー抽出を行いながら、前記第１グループには該第１グループの前記作動流体貯蔵器を前記第２グループよりも高い最大容量に対する割合まで満たさせるようにしてもよい。前記制御信号は、例えば、モータを休止状態から活動状態に切り替えて該モータによって駆動される発電機を起動したり（又はその逆で発電機を停止したり）するための指示を含んでいてもよい。

各エネルギー抽出装置の高圧マニホールドが作動流体貯蔵器に連通している実施形態において、前記方法は、一以上のエネルギー抽出装置で構成されるグループがエネルギー流から受け取るであろうエネルギー量の一時的な変化を予測し、一以上のエネルギー抽出装置のグループに、受け取られるエネルギー量の予測された一時的な変化（少なくともそのピーク）に先立って、作動流体貯蔵器における作動流体の蓄積量を減少させるように一以上のエネルギー抽出装置の前記グループへの制御信号を選択してもよい。

本発明の任意の態様に関連して述べた随意的な特徴は、本発明の複数の態様のいずれかの随意的な特徴である。

本発明に係る例示的な実施形態は次の図を用いて説明される。
図１は、電力ネットワークに接続され、本発明を実施するための風力発電装置を示している。 図２は、図１に示す風力発電装置に用いられる油圧モータを示している。 図３は、図１に示す風力発電装置に用いられる油圧ポンプの断面を示している。 図４Ａは、本発明を実施するためのアルゴリズムの一つの時間ステップにおける計算ステップを示している。 図４Ｂは、本発明を実施するためのアルゴリズムの一つの時間ステップにおける計算ステップを示している。 図５は、本発明を実施するためのコントローラにおけるシグナルフローの概略を示している。 図６は、いくつかの代替的な目標圧力関数を示している。 図７は、本発明を利用したウィンドファームを示している。 図８は、突風がウィンドファームを通る抜ける際の、図７に示すウィンドファームの出力を平滑化するための本発明の運用を示している。 図９は、起動・停止を繰り返すモードで発電機が運転される際の、図７に示すウィンドファームの出力を平滑化するための本発明の運用を示している。

図１は、電力ネットワーク１０１に接続され、エネルギー抽出装置として機能する風力発電装置（ＷＴＧ）１００としての本発明の例示的な実施形態を示している。ＷＴＧは、タワー１０５に旋回自在に搭載されたナセル１０３を備え、ナセル１０３には３本のブレード１０９を支持するハブ１０７が搭載されている。ハブ１０７とブレード１０９は、併せてロータ１１０として知られる。ナセル外部に取り付けられた風速計１１１は、コントローラ１１２に風速計測値信号１１３を供給する。ナセルにおけるロータ速度計１１５は、回転シャフトの現在の回転速度を代表するロータ速度信号１１７をコントローラに供給する。例示的なシステムでは、ピッチアクチュエータ１１９により風に対する各ブレードの迎え角が調節可能になっている。ピッチアクチュエータ１１９は、ピッチ駆動信号及びピッチ検知信号１２１をコントローラとの間で受け渡しする。本発明は、ピッチアクチュエータを備えないＷＴＧにも適用可能である。

ハブは、回転シャフトとして働き、ロータ回転方向１２７に回転するロータシャフト１２５によりポンプ１２９に直結されている。ポンプは、好ましくは図３を参照して説明されるタイプのものであってもよく、好ましくは図２を参照して説明されるタイプのものである油圧モータ１３１に流体的に接続されている。ポンプと油圧モータとの間の流体接続は、ポンプ及びモータの高圧ポートと低圧ポートとにそれぞれ接続される高圧マニホールド１３３及び低圧マニホールド１３５を介して行われる。この流体接続は、流れを規制するバルブが介在していないという意味において直接的なものである。ポンプ及び油圧モータは、好ましくは、一方が他方に直接的に搭載され、高圧マニホールド及び低圧マニホールドがポンプ及び油圧モータ間においてそれらの内部に形成される。チャージポンプ１３７は、低圧アキュムレータ１４１が接続された低圧マニホールドにリザーバ１３９から流体を連続的に引き込む。低圧リリーフ弁１４３は、熱交換器１４４を介して低圧マニホールドからリザーバに流体を戻す。熱交換器１４４は、作動流体の温度に影響するように機能し、熱交換制御ライン１４６を介してコントローラにより制御可能である。高圧マニホールド、低圧マニホールド、ポンプ、モータ及びリザーバが油圧回路を形成する。平滑アキュムレータ１４５は、ポンプと油圧モータとの間の高圧マニホールドに接続されている。第１高圧アキュムレータ１４７及び第２高圧アキュムレータ１４９（いずれも作動流体の貯蔵容器として機能する）が、それぞれ、第１分離バルブ１４８及び第２分離バルブ１５０を介して高圧マニホールドに接続されている。第１高圧アキュムレータ及び第２高圧アキュムレータは互いに異なる圧力（プリチャージ圧力）が予め付与されていてもよく、さらに広いプレチャージ圧力帯を備えた複数の高圧マニホールドがさらに追加的に設けられていてもよい。第１分離バルブ及び第２分離バルブの状態は、それぞれ、第１分離バルブ信号１５１と第２分離バルブ信号１５２によりコントローラによって設定される。高圧マニホールドの流体圧力は圧力センサ１５３により計測され、圧力センサ１５３は高圧マニホールド圧力信号１５４をコントローラに与える。圧力センサは、選択的に流体温度をも計測し、コントローラに流体温度信号を与えてもよい。高圧リリーフ弁１５５は、高圧マニホールドと低圧マニホールドを接続する。

油圧モータは、発電機シャフト１５９により、負荷として機能する発電機１５７に接続される。発電機は、コンタクタ１６１を介して電力ネットワークに接続される。コンタクタ１６１は、発電機・コンタクタのコントローラ１６３からコンタクタ制御信号１６２を受け取って、選択的に、発電機を電力ネットワークに接続し、あるいは、発電機を電力ネットワークから切り離す。発電機・コンタクタのコントローラは、電力供給センサ１６８及び発電機出力センサ１７０によってそれぞれ計測された電力供給信号１６７及び発電機出力信号１６９から電圧、電流及び周波数の計測結果を取得し、それらをコントローラ１１２に送り、コントローラからの発電機・コンタクタ制御信号１７５に基づいて界磁電圧発電機制御信号１６５を調節することで発電機の出力を制御する。

ポンプ及び油圧モータは、瞬時的な角度位置とそれぞれの回転シャフトのスピードと、作動油の温度及び圧力をコントローラに報告する。コントローラは、ポンプ駆動信号及びポンプシャフト信号１７１とモータ駆動信号及びモータシャフト信号１７３により、ポンプ及びモータのバルブの状態を設定する。コントローラは、不図示のファームコントローラとの間で、調整信号（コーディネート信号）１７７を受け取ったり、モニタリング信号１７９を送ったりする。モニタリング信号は、典型的には、高圧マニホールドの圧力Ｐｓ、アキュムレータの圧力Ｐａｃｃ、ロータ速度ｗｒを含む。もちろん、モニタリング信号は、ＷＴＧの状態及び機能を監視するのに有用な任意の値をさらに含んでいてもよい。コントローラは、パワー増幅器１８０を用いて、ピッチ駆動信号、分離バルブ信号、ポンプ駆動信号及びモータ駆動信号を増幅する。

図２は、複数の作動室２０２（それぞれ符号Ａ〜Ｈを付している）を備えた電気的に整流された油圧ポンプ／モータとしての油圧モータ１３１を示している。作動室２０２は、シリンダ２０４とピストン２０６の内表面によって画定される容積を有する。ピストン２０６は、回転シャフト２０８からの駆動力で偏心カム２０９によって駆動され、作動室の容積が周期的に変化するようにシリンダ内を往復運動する。回転シャフトは、発電機シャフト１５９にしっかりと固定されてともに回転するようになっている。油圧モータは、軸方向に間隔をおいて位置する作動室の複数のバンクを備えていてもよい。これらバンクは、同様に間隔をおいて設けられた複数の偏芯カムによって同一のシャフトからの駆動力で駆動される。シャフト位置・速度センサ２１０は、シャフトの瞬時的な角度位置及び回転速度を検出し、これらを信号ライン２１１（モータ駆動・モータシャフト信号１７３の一部）を介してコントローラ１１２に通知する。これにより、コントローラは、各作動室のサイクルの瞬時的な位相を求めることができる。コントローラは、典型的には、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラであり、使用される保存されたプログラムを実行する。コントローラは、コントローラの全体の機能の一部をそれぞれ実行する複数のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラであってもよく、これらは分散されていてもよい。

作動室は、それぞれ、電気的に駆動されるフェイスシーリング式のポペットバルブ２１４である低圧バルブ（ＬＰＶ）と関連付けられている。ポペットバルブ２１４は、それが関連付けられた作動室に向かって内側に面しており、作動室から低圧流路２１６に延びるチャンネルを選択的に閉じるように作動可能である。低圧流路２１６は、概して、流体のソース又はシンクとして機能し、一つ又はいくつか（あるいは本図に示すように全て）の作動室を低圧ポート２１７に接続するものであってもよい。低圧ポート２１７は、ＷＴＧの低圧マニホールド１３５に流体的に接続される。ＬＰＶは、作動室内の圧力が低圧マニホールド内の圧力以下になったとき（すなわち吸入ストロークの間）に受動的に開いて、作動室を流体的に低圧マニホールドに接続するが、ＬＰＶ制御ライン２１８（モータ駆動・モータシャフト信号１７３の一部）を介してコントローラによる積極的な制御下で選択的に閉じられ、作動室を低圧マニホールドから切り離すノーマルオープンソレノイドクローズドの弁である。あるいは、ノーマルクローズドでありソレノイドオープンの弁のように、電気的に制御可能な代替的な弁を用いてもよい。

作動室は、それぞれ、圧力によって駆動される送り出し弁である高圧バルブ（ＨＰＶ）２２０にも関連付けられている。ＨＰＶは、作動室から外側に向かって開き、作動室から高圧流路２２２に延びるチャンネルを閉じるように動作可能である。高圧流路２２２は、流体のソース又はシンクとして機能し、一つ又はいくつか（あるいは本図に示すように全て）の作動室を高圧ポート２２４に接続するものであってもよい。高圧ポート２２４は、油圧モータの入口として機能し、高圧マニホールド１３３に流体的に接続される。ＨＰＶは、作動室内の圧力が高圧マニホールド内の圧力を超えたときに受動的に開く、ノーマルクローズドであり圧力で開くチェック弁として機能する。ＨＰＶは、コントローラによるＨＰＶ制御ライン２２６を介した制御によって、ＨＰＶが関連する作動室内の圧力によって一旦開いたら、その開かれた状態が選択的に維持されるようになっていてもよいノーマルクローズドでありソレノイドオープンのチェック弁としても機能する。ＨＰＶ制御ライン２２６は、モータ駆動・モータシャフト信号１７３の一部である。典型的には、ＨＰＶは、高圧マニホールドにおける圧力に抗してコントローラによって開けないようになっている。ＨＰＶは、さらに、高圧マニホールドに圧力が立っており、作動室には圧力が立っていないときにコントローラによる制御下で開かれる、あるいは部分的に開かれるようになっていてもよい。例えば、バルブがこのようなタイプであれば、バルブは、国際公開第２００８／０２９０７３号又は国際公開第２０１０／０２９３５８号に開示された方法に従って作動させる。

例えば欧州特許出願公開第０３６１９２７号明細書、欧州特許出願公開第０４９４２３６号明細書及び欧州特許出願公開第１５３７３３３号明細書（これらの文献に記載された内容は本明細書に援用される）に記載された動作の通常モードにおいて、コントローラは、関連する作動室のサイクルにおける最小容積点の直前で一以上のＬＰＶを積極的に閉めて低圧マニホールドへの流路を閉じて（これにより残りの収縮ストロークによって作動室内の流体が圧縮される）、油圧モータによる高圧マニホールドからの流体の正味の移動レートを選択する。関連するＨＰＶはその両側の圧力が等しくなると開き、少量の流体がこの関連するＨＰＶを介して導かれる。そして、コントローラは、典型的には関連する作動室のサイクルにおける最大容積近傍まで、この関連するＨＰＶが開いた状態を積極的に維持し、高圧マニホールドからの流体の流れを許容するとともに、回転シャフトにトルクを付与する。オプションとしてのポンプモードでは、コントローラは、典型的には関連する作動室のサイクルにおける最大容積点近傍で一以上のＬＰＶを積極的に閉めて低圧マニホールドへの流路を閉じて（これによりその後に続く収縮ストロークにおいて関連するＨＰＶを介して流体を排出する）ことで、油圧モータによる高圧マニホールドへの流体の正味の移動レートを選択する（ただしＨＰＶが開いた状態を積極的には維持しない）。コントローラは、ＬＰＶ閉動作とＨＰＶ開動作の回数及び順序を選択して、正味の流体移動レートの選択値を実現するために、流体の流れを生成したり、シャフトトルク又はパワーを生成したりする。サイクル毎にＬＰＶを閉じるのか開いた状態を維持するのかを決定するとともに、コントローラは、作動室の容積を変化させて高圧マニホールドから低圧マニホールドへ（あるいはその逆）の流体の正味の移動レートを選択することに関し、ＨＰＶの閉動作の位相を精密に変化させるように動作可能である。

ポート２１７，２２４における矢印はモータリングモードにおける流体の流れ方向を示している。ポンプモードでは、流体の流れ方向は逆になる。圧力リリーフ弁２８は油圧モータを損傷から保護するようになっていてもよい。

図３は、電気的に整流されるバルブを備えたポンプ１２９の部分３０１を概略的に示している。ポンプは、放射状に配列された類似の多数の作動室３０３を備える。図３における部分には、作動室３０３のうち３個のみを示している。各作動室は、シリンダ３０５とピストン３０６の内表面によって画定される容積を有する。ピストン３０６は、ローラ３０８を介してリングカム３０７により駆動され、作動室の容積が周期的に変化するようにシリンダ内を往復する。リンクガムは、ロータシャフト１２５に強固に接続されるシャフト３２２上に搭載された別個の複数のセグメントにより構成されてもよい。放射状に配列された複数の作動室からなるバンクがシャフトに沿って軸方向に一つ以上設けられてもよい。リングカム周囲の圧力よりも高い低圧マニホールド内の流体の圧力（したがって作動室内の流体圧力）によって、あるいは不図示のスプリングによって、ローラはリングカムに接触せしめられる。シャフト位置・速度センサ３０９は、瞬時的なシャフトの角度位置及び回転速度を検出し、電気接続３１１を介してコントローラ１１２に報告する。電気接続３１１は、ポンプ駆動・ポンプシャフト信号１７１の一部である。このようにして、コントローラは、各作動室のサイクルの瞬時的な位相を求めることができる。コントローラは、典型的には、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラであり、使用される保存されたプログラムを実行する。コントローラは、コントローラの全体の機能の一部をそれぞれ実行する複数のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラであってもよく、これらは分散されていてもよい。

各作動室は、電気的に駆動されるフェイスシーリング式のポペットバルブ３１３である低圧バルブ（ＬＰＶ）を備えており、ポペットバルブ３１３は、作動室に向かって内側に面しており、作動室から低圧流路３１４に延びるチャンネルを選択的に閉じるように作動可能である。低圧流路３１４は、概して（ポンピングモードでは）、流体のソース（モータリングモードの場合にはシンク）として機能する。低圧流路は低圧マニホールド１３５に流体的に接続されている。ＬＰＶは、作動室内の圧力が低圧マニホールド内の圧力よりも小さくとき（すなわち吸入ストロークの間）に受動的に開いて、作動室を流体的に低圧マニホールドに接続するが、電気的ＬＰＶ制御信号３１５（ポンプ駆動・ポンプシャフト信号１７１の一部）を介してコントローラによる積極的な制御下で選択的に閉じられ、作動室を低圧マニホールドから切り離すノーマルオープンソレノイドクローズドの弁である。ノーマルクローズドでありソレノイドオープンの弁のように、電気的に制御可能な代替的な弁を用いてもよい。

作動室は、さらに、圧力によって駆動される送り出し弁である高圧バルブ（ＨＰＶ）を備える。ＨＰＶは、作動室から外側に向かって面し、作動室から高圧流路３１９に延びるチャンネルを閉じるように動作可能である。高圧流路３１９は、流体のソース又はシンクとして機能し、高圧マニホールド１３３に流体的に接続される。ＨＰＶは、作動室内の圧力が高圧マニホールド内の圧力を超えたときに受動的に開く、ノーマルクローズドであり圧力で開くチェック弁として機能する。ＨＰＶは、コントローラによるＨＰＶ制御信号３２１を介した制御によって、作動室内の圧力により、ＨＰＶが一旦開いたら、その開かれた状態が選択的に維持されるようになっていてもよいノーマルクローズドでありソレノイドオープンのチェック弁としても機能する。ＨＰＶは、高圧マニホールドに圧力が立っており、作動室には圧力が立っていないときにコントローラによる制御下で開かれる、あるいは部分的に開かれるようになっていてもよい。

公知文献（例えば欧州特許出願公開第０３６１９２７号明細書、欧州特許出願公開第０４９４２３６号明細書及び欧州特許出願公開第１５３７３３３号明細書）に記載された動作の通常モードにおいて、コントローラは、典型的には関連する作動室のサイクルにおける最小容積点近傍で一以上のＬＰＶを積極的に閉めて低圧マニホールドへの流路を閉じて（これによりそれ以降の収縮ストロークによって作動室内の流体が関連するＨＰＶを介して排出される）、油圧ポンプによる高圧マニホールドへの流体の正味の移動レートを選択する。コントローラは、ＬＰＶ閉動作の回数及び順序を選択して、正味の流体移動レートの選択値を実現するために、流体の流れを生成したり、シャフトトルク又はパワーを生成したりする。サイクル毎にＬＰＶを閉じるのか開いた状態を維持するのかを決定するとともに、コントローラは、作動室の容積を変化させて低圧マニホールドから高圧マニホールドへの流体の正味の移動レートを選択することに関し、ＨＰＶの閉動作の位相を精密に変化させるように動作可能である。

図４は、コントローラ１１２内で実行されて本発明を実施する制御アルゴリズム４００の動作のタイムステップを示す。

まず図４Ａを参照して、ステップＳ１において、ロータスピードＷｒをロータスピード信号１１７から計算する。あるいは、ロータシャフトによってポンプとロータは直結されているので、ポンプの回転速度を計測してもよい。トルク目標値Ｔｄがロータスピードから計算される（ステップＳ２）。

次に、ステップＳ２の詳細を示す図４Ｂを参照して、ステップＳ２ａにおいて、図６を用いて詳述する現在のロータスピードＷｒの関数から空力的理想ロータトルクＴｉを見出す。ステップＳ２ｂでは、典型的には０．９〜１であるが、風の状態及びブレードの空力的な経時変化に応じて使用中に可変であってもよい理想トルクスケール係数ＭによりＴｉはスケール（増減）され、調整信号１７７によってＷＴＧに通知されてもよい。Ｍ＜１であれば、平均的な風速に応じた理想値よりも少量のトルクがポンプによって生成され、これにより平均的な風速に応じた理想値よりも若干速くポンプが駆動される。こうして、ＷＴＧは、突風時にはより効率的な条件で運転されるが、（Ｍ＝１の場合に比べて）凪の間は空力的に低効率な条件で運転される。突風時における利用可能なパワーは凪時のそれよりもはるかに大きいから、捕捉率はより変動しやすいが、ＷＴＧは全体としてより多くのエネルギーを捕捉する。

前記アルゴリズムによれば、風速の急激な変動にぴったりとロータを追従させて、突風や凪の期間であっても風から最大のパワーを抽出するために、ポンプによってロータに付与されるトルクを調節することができる。ステップＳ２ｃでは、スピードＷｒの変化レートからロータの加速度ａｒが決定される。ステップＳ２ｄでは、前回のタイムステップにおいてポンプによりロータに付与されたトルクＴｄ（ｐｒｅｖ）と、ロータ、ポンプ及びロータシャフトの合計慣性Ｊｒｏｔｏｒ＋ｐｕｍｐを加速する正味のトルクとの合計として、空力トルクＴａｅｒｏ（現時点において実際に風からロータに付与されるトルク量）が求められる。なお、トルクＴｄ（ｐｒｅｖ）は、ポンプにおける流体移動レートの正味のレートの選択値及び高圧マニホールドにおける圧力の計測結果から得られる。ステップＳ２ｅでは、前記アルゴリズムは、ポンプトルクを超えた過剰トルクＴｅｘｃｅｓｓを演算する。過剰トルクＴｅｘｃｅｓｓは、正の値であればロータ、ロータシャフト及びポンプが加速されることが予期されるし、負の値であればロータ、ロータシャフト及びポンプが減速されることが予期される。ステップＳ２ｆでは、フィードフォワードゲインＧをＴｅｘｃｅｓｓに乗算してＴｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄを計算する。（風速への追従性をより一層向上させるために、例えばリードコントローラやラグコントローラのような、より複雑なフィードフォワード関数を用いることも可能である。）ステップＳ２ｇでは、最大パワーを捕捉するための理想トルクＴｉにＴｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄを加算して、ロータスピード及び風速が最適周速比に合致したときに最大パワーを抽出しながら、風速に正確にロータスピードを追従させるためにポンプによってロータに付与されるべきトルク要求値Ｔｄが求められる。

図４Ａに戻って、ステップＳ３では、（ＨＰ圧力信号１５４からの）高圧マニホールドの圧力計測値によってＴｄを除算してポンプ要求値Ｄｐｕｍｐを計算する。ポンプ要求値は、ポンプにおける流体移動の正味のレートの選択値であり、コントロールアルゴリズムのアウトプット４０２である。アウトプット４０２は、上述した方法によりポンプのＬＰＶ（場合によってはＬＰＶに加えてＨＰＶも）を選択的に動作させるためにコントローラによって用いられる。

ステップＳ４では、コントローラは、変動エネルギー量におけるパワーＰｏｗｅｒｒｏｔｏｒを計算する。この計算は、例えば、既知であるポンプの回転速度、ポンプにおける流体の正味の移動レートの選択値および高圧マニホールドの圧力を用いて油圧パワーの出力を計算したり、既知であるロータの回転速度及び推定された空力トルクＴａｅｒｏを用いて機械的なパワーの出力を計算したりするなどといった種々の方法によって行うことができる。

変動エネルギー流量におけるパワーの計算値は、ステップＳ５において、後述のように調整信号１７７によってファームコントローラから通知されるパワースループット補正量Ｐｏｗｅｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ４０５を加算することで修正される。

Ｐｏｗｅｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ及びＰｏｗｅｒｒｏｔｏｒの合計に対して一次ローパスフィルタなどの平滑化モジュールを実行して、変動エネルギー流量の平滑化されたバージョンであるＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒがステップＳ６において計算される。設計者は、ＷＴＧ及び条件に見合うような平滑化アルゴリズムを選択してもよい。平滑化されたバージョンの出力は、油圧モータによって押しのけられる作動流体の正味レートの計算の基礎を形成し、高圧マニホールド内の圧力に与える前記レートの影響によらず（言い換えると、それとは独立して）選択される。

ステップＳ７において、ヘッドルームトルクＴｈが計算される。ヘッドルームトルクは、予期せぬ突風発生時や風速増加時に適切にロータスピードを制御するためにポンプがロータシャフトに対して“急遽（ａｔ ｓｈｏｒｔ ｎｏｔｉｃｅ）”付与しなければならない最小限のトルクを規定する。（ヘッドルームトルクは、ポンプの回転速度の関数であり、その性質については図６を用いて後で詳述する。）

ロータトルクは、ポンプ１回転当たりの流体の移動レートの選択値（これには作動室の数と容積によって固定される設計上の上限がある）と高圧マニホールドの圧力との積である。そのため、トルクヘッドルームの要件は、Ｐｍｉｎへの下限値を与える。圧力の許容範囲の下限値を規定する高圧マニホールドの最小圧力ＰｍｉｎはＴｈから計算される（ステップＳ８）。さらに、平滑化アキュムレータ（あるいは第１アキュムレータ及び第２アキュムレータ）の最小プリチャージ圧力Ｐａｃｃ，ｍｉｎは、それを下回ると所望の運転を実現するための高圧マニホールドにおけるコンプライアンスが十分に得られなくなるような下限値を追加的にＰｍｉｎに与える。Ｐｍｉｎ及び許容される圧力範囲は、上記２つの下限値よりも大きくなくてはならない。

高圧マニホールドの最小圧力Ｐｍｉｎ、高圧マニホールドの設計上の最大圧力Ｐｍａｘ（これは許容される圧力範囲の上限値として機能する）、及び、変動エネルギー流量又はその平滑化されたものがステップＳ９において用いられ、図７を用いて述べられる関数に基づいて圧力制御ゲインＫｐが計算される。

ステップ１０では、図８を用いて述べられる関数に基づいて、ＷＴＧの最適動作点、ＷＴＧの動作範囲リミット又は最小圧力要求の一つ以上から暫定目標圧力ＰＩが計算される。後で詳述するように、ウィンドファームからの調整信号１７７に基づいて、ＰＩを調整することで目標圧力Ｐｄが計算される。

前記アルゴリズムは、モータにおける正味の流体移動レート（モータ要求値）の名目値Ｄｎを計算する（ステップＳ１１）。名目モータ要求値は、モータスピード信号２１１、ＨＰ圧力信号１５４及びＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒから計算される（Ｄｎ＝Ｐｏｗｅｒｍｏｔｏｒ／Ｗｍｏｔｏｒ／Ｐｓ）。

ステップＳ１２において、前記アルゴリズムは、圧力計測値と圧力目標値Ｐｄとの偏差に圧力制御ゲインＫｐを乗算してモータ要求補正値Ｄｂを算出する。

前記アルゴリズムの最後のステップであるステップＳ１３では、名目モータ要求値Ｄｎに要求補正値Ｄｂを加算することで、モータにおける正味の流体移動レート（モータ要求値）Ｄｍｏｔｏｒが算出される。モータ要求値はコントロールアルゴリズムのアウトプット４０４であり、このアウトプット４０４は上述した方法によりモータのバルブを選択的に動作させるといったコントローラによる制御に用いられる。

前記アルゴリズムは、使用中は繰り返し実行される。

図１に示すＷＴＧが突風に見舞われたときにＷＴＧを制御する際の本発明の作用の一例について説明する。

ＷＴＧが突風による影響を受ける前、ロータは空力的に最適なスピード近傍で回転している。（例えばＭが０．９７の場合、ロータは、空力的に最適なスピードよりも若干だけ高速で回転しているから、すでに回転速度が少し高まっており、これによって迫り来る突風（又は他の突風）をより効率的に捕捉する。）高圧マニホールドの圧力Ｐｓは、安定したウィンドパワー及び他の条件を参照して決定される最適圧力目標値Ｐｄ（これは目標圧力として機能する。）と等しい。

ＷＴＧが突風を受けると、突風がハブに与えるトルクが、前回のタイムステップにおけるポンプによって与えられるトルクＴｄよりも大きくなるためにロータが加速する。コントローラは、ステップＳ２ｃにてこのロータの加速度ａｒを算出し、この加速度ａｒから風による空力トルクＴａｅｒｏをステップＳ２ｄにおいて推定する。ステップＳ２ｅ，Ｓ２ｆ及びＳ２ｇによって、コントローラは、ポンプトルクの要求値Ｔｄを算出する。ゲインＧが例えばおよそ０．３であれば、ＭＴｉからのＴｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄの減算により、ポンプ要求値Ｔｄは減少する。Ｄｐｕｍｐが減少し（ステップＳ３）、このことは、突風がない場合に比べて、ポンプによって押しのけられる流体が減少し、付与されるトルクが減少することを意味する。このため、Ｇ＝０の場合に比べてより速くロータは加速され、これによって、突風からの最大のパワーを抽出するために周速を風速に迅速に対応せしめる。

コントローラは、理想ロータトルクＭＴｉ（又は推定された空力トルクＴａｅｒｏ）及び現在のロータスピードから変動エネルギー流量Ｐｏｗｅｒｒｏｔｏｒを算出し（ステップＳ４）、これにパワースループット予測値Ｐｏｗｅｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎの形で追加的な情報を加算する（ステップＳ５）。ステップＳ６に関して既に説明したように、この加算の計算結果をローパスフィルタによりフィルタリングすることで、Ｐｏｗｅｒｍｏｔｏｒが算出される。ローパスフィルタは、従来のＷＴＧとは対照的に、風のパワーの上昇及びポンプ出力の減少にもかかわらず、突風がＷＴＧに作用した直後はモータ出力（発電機の出力）が突風直前と略同じであることを意味する。

高圧マニホールドへの流体の移動が少なくなると、第１アキュムレータ及び第２アキュムレータから流体が取り出されて、モータの駆動を助ける。流体が取り出されるときに高圧マニホールドの圧力Ｐｓが低下すると、次のタイムステップにおいて、Ｐｓが最適圧力Ｐｄを下回るので、所望のポンプトルク要求値Ｔｄを維持するためにＤｐｕｍｐが上昇する。スムーズに変化するポンプトルク要求値は、ブレードの寿命を延ばし、あるいはブレードをより安価なものとすることができる。

短時間で、ロータスピードは風速に合致するように増加している。ポンプ要求値Ｔｄは今や理想トルクＭＴｉに合致しており、ポンプは突風の全出力を抽出する。ローパスフィルタによってＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒの増加はより遅くなるので、過剰な流体がポンプによって送られて第１アキュムレータ及び第２アキュムレータに蓄積され、圧力Ｐｓを上昇せしめる。典型的には、Ｐｓは最適圧力Ｐｄを超えて上昇する。したがって、Ｐｓは実質的にこの第１圧力範囲には制限されない。

突風が衰退すると、逆のプロセスが起こる。コントローラは、ロータの減速を検知し、新たな風速に合致させるべくロータが減速されるようにポンプトルクを増大させる。この過程において、付加的なエネルギーがアキュムレータに蓄積され、圧力Ｐｓはさらに上昇する。コントローラのローパスフィルタは、突風が衰退した後にＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒをゆっくりと減少させる。アキュムレータから流体が取り出され、最適圧力Ｐｄに向けて圧力Ｐｓが戻っていく。ＰｓとＰｄの間に差分が残っていれば、圧力コントローラ５２９がモータ要求値Ｄｍｏｔｏｒを少しだけ上下に調節して、それらを最終的に収束させる。

突風がＷＴＧに当たるとき、圧力許容範囲の下限値Ｐｍｉｎに隣接する下側第２範囲に圧力Ｐｓが入るように圧力Ｐｓを大きく下げてもよい。この場合、圧力フィードバック制御ゲインＫｐは上昇し、圧力フィードバックコントローラ５２９はより大きな補正値Ｄｂを出力して、モータ要求値Ｄｍｏｔｏｒを減少させてＰｓがＰｍｉｎに到達するのを回避する。発電機の電気的出力は減少するが、風車の損傷は回避される。

突風がＷＴＧに当たった後、又は、突風が通り過ぎるとき、圧力許容範囲の上限値Ｐｍａｘ近傍の上側第２範囲に圧力Ｐｓが入るように圧力Ｐｓを大きく上げてもよい。この場合、圧力フィードバック制御ゲインＫｐは上昇し、圧力フィードバックコントローラ５２９はより大きな補正値Ｄｂを出力して、モータ要求値Ｄｍｏｔｏｒを増大させてＰｓがＰｍａｘに到達するのを回避する。発電機の電気的出力は増大するが、風車の損傷は回避される。

このようにして、従来のＷＴＧよりもはるかに平滑な発電量が得られる。アキュムレータは、ＷＴＧの出力を、ブレードへの瞬時的な入力を時間的に平均化したものとすることができる。

ローパスフィルタの時定数は、油圧アキュムレータ及びポンプのサイズや、ＷＴＧの据え付け場所における風況に関係している。時定数は、好ましくは、例えば、突風時又は凪時の９０％又は通常時の少なくとも９５％による第１範囲を超えないように十分長く選択される。変動エネルギー流量の特性として機能する変化する風況に応じて、使用中にローパスフィルタの挙動は調整されてもよい。突風又は凪の予期されるエネルギーが増えた場合（例えば、高風速において、あるいは、突風条件に関連した方向から風が来たとき）、油圧モータがより迅速に突風に応答して、高圧マニホールドの圧力が上昇しすぎないように、ローパスフィルタの作用は軽減される。コントローラは、第１範囲内に圧力を維持しながら発電機出力の変動を最も抑えられるような最適なフィルタパラメータを学習するアルゴリズムを備えていてもよい。コントローラは、突風時又は凪時の９０％又は通常時の少なくとも９５％による第１範囲を超えないように十分長い、最適フィルタパラメータの組合せを決定してもよい。

図５は、本発明の実施する際のシグナルフローの概略を示すものであり、図４のフロー図の実行に相当するものである。ロータスピードの計測値１１７を用いて、図６を参照して定義される関数６００に基づいて、理想トルクＴｉが算出される。理想トルクに理想トルクスケール係数Ｍが乗算され、調整理想トルクＭＴｉが得られる。理想トルクスケール係数Ｍは、ゼロから１の間の任意の値であってもよく、典型的には０．９〜１である。ポンプトルクの僅かな減少によって、突風時により迅速にロータが加速されるようになり、その結果、ポンプトルクが理想トルク関数６００からスケールされない場合に比べてより多くのパワーを捕捉できるようになる。また、スケール係数によって、ロータがより遅く減速されるようになり、その結果、凪時には最適な運転点から外れることになるものの、突風に追従することで得られる追加的なパワーは凪時における非最適な運転に起因するパワーの損失よりもはるかに大きい。

トルク目標値Ｔｄは、調整理想トルクとトルクフィードバックコントローラ５０７の出力との偏差である。トルクフィードバックコントローラは、現在のトルク目標値と、ロータの角加速度ａｒにエネルギー抽出装置の回転モーメントの慣性Ｊを乗算して得られる加速トルクとの和である推定空力トルクＴａｅｒｏを算出する。トルクフィードバックコントローラの出力は推定空力トルクと調整理想トルクとの偏差Ｔｅｘｃｅｓｓであり、この偏差にはフィードバックゲインＧが乗算されて、フィードバックトルクＴｆｅｅｄｂａｃｋが得られる。フィードバックゲインはゼロ以上の任意の値であってもよく、フィードバックゲインがゼロの場合にはトルクフィードバックコントローラは無効になる。トルクフィードバックコントローラ５０７は、エネルギー抽出装置の加速又は減速に応答する。エネルギー抽出装置の加速の場合には、トルクフィードバックコントローラ５０７は、調整理想トルクＭＴｉからトルクを減らすことでトルク目標値Ｔｄを僅かに減少させる。エネルギー抽出装置の減速の場合には、トルクフィードバックコントローラ５０７は、調整理想トルクにトルクを追加することでトルク目標値Ｔｄを僅かに増大させる。これにより、ロータは、調整理想トルクによる制御のみの場合に比べて、エネルギーの入力変動に応じてより迅速に加速又は減速することが可能になる。したがって、トータルとしてのエネルギー捕捉量を増大させることができる。

概算ポンプ要求値５１７は、昇圧された作動油の圧力Ｐｓ（１５４）によってトルク目標値を除算することで算出される。概算ポンプ要求値は、ＰＩＤ式コントローラであってもよく出力値がコントローラから出力されるポンプ要求値Ｄｐｕｍｐ（４０２）である圧力リミッタ５１８で補正してもよい。また、圧力リミッタは、ポンプに要求される流体移動量を修正することで、圧力を許容範囲内（すなわちＷＴＧの安全運転が可能な最大レベル未満）に維持するように働く。高圧リリーフ弁１５５を介してエネルギーを消散することが望まれるような運転モード（たとえば極度の突風時においてＷＴＧが定格速度以上で動作するのを防止する目的）では、圧力リミットは無効としてもよい。あるいは、圧力リミットは、使用中に可変としてもよい。

コントローラは、ロータ速度Ｗｒと調整理想トルクＭＴｉの積から変動エネルギー流量Ｐｏｗｅｒｒｏｔｏｒを算出する。（あるいは、変動エネルギー流量Ｐｏｗｅｒｒｏｔｏｒは、ポンプの回転速度、ポンプによる正味の流体移動レート（ポンプの正味の押しのけ容積）の選択値、高圧マニホールドの圧力といった、コントローラにとって利用可能である圧油情報から算出されてもよい。）変動エネルギー流量は、ファームコントローラからの信号を解釈して調整信号１７７を介して伝達される、パワースループット調整器５２２からの補正値Ｐｏｗｅｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎに加算される。

１次ローパスフィルタである平滑化モジュール５２５は、Ｐｏｗｅｒｒｏｔｏｒを平滑化して、モータスループットパワーＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒを得る。Ｐｏｗｅｒｍｏｔｏｒは油圧モータの回転数の計測値Ｗｍｏｔｏｒと昇圧された作動流体の圧力Ｐｓとで除算され、名目モータ要求値Ｄｎが得られる。

モータスループットパワーは、圧力フィードバックコントローラ５２９のために圧力目標値Ｐｄを与える目標圧力関数８０２，８１２，８２０を知らせる。圧力フィードバックコントローラ５２９は、比例ゲインＫｐを用いてモータ要求補正値Ｄｂを算出する。Ｋｐは、図７を用いて詳述するゲインスケジュール関数７００に従って、（高圧マニホールドの最大圧力Ｐｍａｘと最小圧力Ｐｍｉｎで規定される）許容圧力範囲内かつ上記第１範囲及び第２範囲内における現在の圧力Ｐｓの値に基づいて算出される。最小圧力は、ロータ速度の関数５３４であるヘッドルームトルクＴｈを最大ポンプ要求値Ｄｍａｘにより除算して算出される。ヘッドルームトルク関数は、図６を用いて詳述される。出力される油圧モータ要求値５４０は、名目モータ要求値Ｄｎとモータ要求補正値Ｄｂとの和である。

以上では、圧力フィードバックコントローラ５２９のための比例コントローラと、平滑化モジュール５２５のための１次ローパスフィルタとを用いて、本発明について説明した。代替的な実施形態を用いることも可能である。例えば、圧力フィードバックコントローラは低い積分ゲインを有する比例積分コントローラ（ＰＩ制御器）を用いることができ、平滑化モジュール及び名目モータ要求値Ｄｎはともに取り除いてもよい。比例積分コントローラは、一般的に出力の入力への追従を促進するためのいくつかのコントローラの候補の中から選択される。これとは対照的に、我々は、驚くべきことに、積分ゲインを十分に小さくすれば、コントローラは、平滑化されたモータ要求補正値Ｄｂが生成されるように変動エネルギー流量を平滑化するように働き、これによりローパスフィルタが不要になることを見出した（平滑化モジュールの機能は圧力フィードバックコントローラによって果たされる）。

図６は、ＷＴＧによって実施されうる複数のタイプの目標圧力関数の例を示している。目標圧力関数は、圧力フィードバックコントローラ５２９のための目標圧力５２８を規定する。目標圧力関数は、変動エネルギー流量Ｐｏｗｅｒｒｏｔｏｒ又はそれにローパスフィルタを施したものＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒ（８０４）の関数であり、この後説明するように広範囲な変数を用いて決定される関数の形状を有する。

一点鎖線８０２は、第１目標圧力関数を示している。第１目標圧力関数では、ゼロパワーから第１パワー８０６に亘る第１領域（Ｉ）における目標圧力が、一定の最小圧力Ｐａｃｃ，ｍｉｎ８０４と等しいか、これよりもわずかに大きい。また第１目標圧力関数では、第４パワー８１０から最大定格パワーＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒ，ｍａｘに至るまでの第５領域（Ｖ）における目標圧力が、一定の最大圧力Ｐｍａｘ８０８に等しい。また、第１目標圧力関数は、目標圧力が第１領域と第５領域との間において、目標圧力がＰｏｗｅｒｍｏｔｏｒとともに線形的に増加する。

最小プリチャージ圧力Ｐａｃｃ，ｍｉｎは、これを下回ると高圧マニホールドに流体的に接続されたコンプライアンスが不十分になってしまうような下限値である（すなわち、第１アキュムレータ又は第２アキュムレータの平滑化のプリチャージ圧力よりも低い）。最大圧力Ｐｍａｘは、部品の寿命及び高圧リリーフ弁１５５の設定を考慮した、昇圧された作動油の許容される最大の運転圧力に関するものである。このように、目標圧力は、変動エネルギー流量、油圧ポンプ及び油圧モータ並びにアキュムレータの特性に応じたものになる。

第１目標圧力関数によって、高出力条件（すなわち第５領域Ｖ）においてポンプがロータに最大トルクを付与するのに十分な圧力を保証することができるといった利得が得られる。また第１目標圧力関数によって、ロータの運動エネルギーが低い第１領域（Ｉ）では、許容される圧力の最小値Ｐｍｉｎよりもなお大きい圧力でありながら、ポンプの作動室個別の立ち上げによって吸収される相対的なエネルギーがブレード又はＷＴＧの他の部分に過剰なトルクを付与するには不足であるといえる程度に十分に低い圧力に維持されるといった利得が得られる。

第２目標圧力関数は、実線８１２で示されている。この関数は、領域Ｉ及びＶにおいて第１目標圧力関数に類似するが、さらに、第２パワー８１４から第３パワー８１６に亘って目標圧力を最適圧力Ｐｏｐｔとする第３領域（III）と、第１パワーから第２パワーに至るまでの第２領域（II）と、第３パワーから第４パワーに至るまでの第４領域（IV）とを備える。第２領域と第４領域は、それらが隣接する領域との間における目標圧力の変化を平滑化するものである。

最適圧力Ｐｏｐｔは、ポンプ及びモータ（さらには他の全ての油圧機器も）がともに最適な油圧効率で運転される圧力である。Ｐｏｐｔは、実験、シミュレーション又は計算、あるいはこれらの組み合わせによって求めてもよい。ポンプ及び／又はモータは、設計者によって選択されるＰｏｐｔにおいて効率的に運転されるように設計されていてもよい。目標圧力は、変動エネルギー流量、油圧モータ及び油圧ポンプの特性に応じたものになる。

第２目標圧力関数によって、ＷＴＧトランスミッションの最適圧力における運転が可能となり、これによってＷＴＧトランスミッションのエネルギー生産性が最大化されるといった利得が得られる。

第３目標圧力関数は、点線８２０によって示している。この関数は、ＷＴＧの運転パワースループットレベルの大部分にわたって、最大ではなく、最小システム圧力に近い目標圧力を規定する。第３目標圧力関数の利点は、アキュムレータが概してチャージ状態が低いため、突風からエネルギーを受け容れることができる容量を最大化できること、また、高圧というよりは流体の流量を多くしたＷＴＧの運転が可能になることにある。なお、流体の流量が多いＷＴＧの運転は、振動及び／又はノイズを減らしたり、ＷＴＧの寿命を延ばしたりできる点で望ましい。

こうして、ＷＴＧは効率的に運転され、変動する風の状態に連続的に適応してもよい。しかし、ＷＴＧへの入力はＰｄを動的に変化させるのに使用され得るから、発電を最適化するため又は他の目的のために修正可能である。例えば、一適用例では、対象とするＷＴＧよりも風上の他のＷＴＧ、又は、風上に位置する風速計によって、突風又は凪の発生を予め警告する形式の風速データを取得してもよい。ＷＴＧは、スムージング関数に従って、同時に又は先行してそのパワースループットを増大又は減少させ、予めの警告が無い場合に比べて、より平滑な出力を実現してもよい。さらに他の例では、コントロールセンターが、電力ネットワーク１０１の過渡的な要求を満たすためにＷＴＧの出力を一時的に増大又は減少させる要求調整信号を提供してもよい。ＷＴＧは、高圧マニホールド１３３又はアキュムレータ１４７，１４９の圧力をコントロールセンターに伝え、コントロールセンターが本発明に従って運転されるＷＴＧの数を調整する。この有利な特徴によって、出力の予期可能性をより高めるとともに、要求に応じて電力ネットワークに追加的なエネルギーを提供したり、逆に提供しなかったりすることができる。したがって、そうでない場合に比べて、エネルギーに対する対価をより多く得ることができる。

このようにして、ファームコントローラは調整信号１７７を用いて同一ファーム内におけるＷＴＧに対して電気的出力の増大又は減少の指令を送り、それらＷＴＧの出力を調節して、そのファームからの電気的出力を一定に維持するようになっている。調整信号には、個別のＷＴＧが目標圧力の具体値Ｐｄを持つべきであること、又は、個別のＷＴＧが高圧マニホールドの圧力を増大又は減少させるべきであることを示す信号が含まれていてもよい。これら圧力は高圧アキュムレータに蓄積される作動流体の量の単調関数であるから、これらの信号によってＷＴＧアキュムレータのチャージ状態を間接的に制御可能であってもよい。実際、いくつかの実施形態では、調整信号は、目標とするチャージ状態又は目標とする圧力を示す信号を備えていてもよい。調整信号は、油圧ポンプにおける正味の流体移動レート又は油圧モータにおける正味の流体移動レート、あるいは、油圧ポンプと油圧モータの正味の流体移動レートの差を変化させるための指示であってもよい。調整信号には、発電機のシャットダウン又は電源オフ、あるいは、運転モードの開始又は終了に関する指示が含まれていてもよい。多くの別のタイプの調整信号を採用可能であることは、当業者は理解するであろう。

図７は、４つのＷＴＧ１１０Ａ〜１１０Ｄ（以降、単にＡ〜Ｄと称する。）を備えたウィンドファームを示すものである。ＷＴＧは、典型的には使用中の保存されたプログラムを実行するマイクロプロセッサであるファームコントローラ６０１との間で、モニタリング信号１７７Ａ〜１７７Ｄを送り、調整信号１７９Ａ〜１７９Ｄを受け取る。ファームコントローラの機能は、ＷＴＧのうちの一つの内部で実行されてもよいし、図に示すように全てのＷＴＧから離れて実行されてもよい。風は風向６１０からウィンドファームに吹き付けており、（以下の例においては）ＷＴＧ１１０Ａは、その風下側のＷＴＧ１１０Ｂよりも少し前に風の強さ（又は風向）の変化を経験する。同様に、ＷＴＧ１１０Ｃは、ＷＴＧ１１０Ｄよりも少し前に風の強さ（又は風向）の変化を経験する。

図８は、風車Ａに突風が吹きつけたとき（ただし、突風は風車Ｂに到達していない）の、ＷＴＧＡ及びＢの運転の時系列７００を示すものである。水平方向の軸７０１は時間を表している。軸７０２、７０４及び７０６は、それぞれ、出力Ａ，Ｂとそれらの合計Ｔとを表している。風（ロータ）からの入力は、点線７０８，７１０及び７１２で示している。油圧モータから発電機への出力は、実線７１４，７１６及び７１８で示している。軸７２０及び７２２は、それぞれ、実線７２４及び７２６を用いて風車Ａ及びＢに関する高圧マニホールドの圧力Ｐｓを示している。

時刻ｔ１までは、風車Ａ及びＢは、多かれ少なかれ一定の風況のおおよそ安定した状態にある。それらの圧力は、本明細書で既に説明した方法を用いて各ＷＴＧのコントローラによって計算される目標値に収束している。時刻ｔ１において、風車Ａに突風が吹きつけると、入力７０８が上昇する。風車Ａの出力は、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間にゆっくりと立ち上がるが、風車Ｂの出力は変化しない。時刻ｔ２において、風車Ａは、モニタリング信号１７７Ａを用いて、高圧マニホールドの圧力７２４が固定又は可変の圧力閾値７３０に到達したことをファームコントローラ６０１に伝える。圧力閾値７３０は、最大許容圧力に近い値である。ファームコントローラは、調整信号１７９Ｂを用いて、風車Ｂの出力を下げるための調整指示を発する。同時に、ファームコントローラは、調整信号１７９Ａを介して、風車Ａの出力を上昇させる（あるいは、風車Ａにその出力増大の権限を与える）ための調整指示をさらに発する。これにより、時刻ｔ２以降、風車Ａの出力７１４は急激に増大して圧力７２４は最大値付近で安定する一方、風車Ｂの圧力７２６の上昇とともに合計出力７１８がスムーズに上昇する。時刻ｔ３において、二つの風車の出力がそれぞれの入力に合致し、両者の圧力が安定になり、ウィンドファームの全体としての出力７１８は増加している。時刻ｔ４において、突風が止んで、風車Ａの出力７１４は今やその入力を超過しており、その圧力７２４は低下しており、合計出力７１８も低下している。時刻ｔ５において、風車Ａは、その圧力が固定又は可変の第２の閾値を下回っていることをファームコントローラに伝え、ファームコントローラは、風車Ｂがその入力を超えるようにその出力を増やしてもよいことを風車Ｂに伝える。これにより、圧力７２６は、突風の到来前とほぼ同じ圧力目標値に戻る。

代替的な実施形態では、時刻ｔ２において、風車Ａは、モニタリング信号１７７Ａを用いて、高圧マニホールド内の圧力を第１範囲内に収めるように調節する必要性に起因する許容レートを風車Ａの出力増大量が超えていることをファームコントローラ６０１に伝えてもよい。そして、ファームコントローラは、調整信号１７９Ｂを用いて、同じ過剰量だけ風車Ｂの出力を減少させてもよい。

代替的な実施形態では、ファームコントローラ６０１は、全ＷＴＧのポンプ及びモータの相対的な出力を制御して、全ＷＴＧの合計出力を平滑化してもよい。個別のＷＴＧは異なる量のエネルギーを受け取るかもしれないから、このことは、（油圧モータの流体移動レートを変化させることで）個別のＷＴＧに異なる量の電力を生成するように、あるいは、要求に従ってそれらが蓄えるエネルギー量を一時的に増やしたり減らしたりするように、個別のＷＴＧに要求するであろう。いくつかの状況では、ＷＴＧの小集団は、ある期間、他のＷＴＧに対して相対的に出力を下げたり上げたりするように指示を受けてもよい。例えば、強い突風が予想される場合（例えば、全体的な風況が強い風が吹くものであったり、又は、差し迫った突風がセンサにより検知された場合）、突風に先んじて、幾つかの又は全てのＷＴＧのチャージ状態及び高圧マニホールドの圧力をそれらの通常状態よりも減少させて、ＷＴＧが可能な限り多くのエネルギーを吸収できるようにしてもよい。そして、突風がそれら風車に当たるとき、それらは、出力を維持又は少しだけ上昇させ、突風の一部又は全てをアキュムレータに蓄積してもよい。風上側の風車のみチャージ状を突風に先行して減少させ、それらの風車に突風が当たった後、他の風車のチャージ状態を減少させることも可能である。

ＷＴＧ内の発電機は、典型的には、いわゆる“巻線損失及び風損”に起因する相当量のパワーを消費する。このパワー損失は、実質的に発電量とは無関係であり、著しい非効率性につながりかねない重要な要素を含んでいる。しかしながら、このパワーロスは、各発電機を定期的に停止させることで減らすことができる。これは、流体アキュムレータを備えたＷＴＧにおいて実践的である。なぜなら、発電機を駆動する油圧モータの押しのけ容積をゼロまで減少しながら、油圧ポンプによって押しのけられた作動流体を流体アキュムレータに蓄積することが可能であるためである。同様に、油圧モータによって、発電を最も効率的に行えるような速度（多くは、発電機がその最大定格出力にて駆動される速度）で発電機を駆動して、電力系統に送られるエネルギーの割合としてのエネルギーロスを最小化してもよい。したがって、オフと固定出力との間で発電機を切り替えることが、発電機が最も効率的であるといったことがあり得る。一つのＷＴＧに複数の発電機が設けられている場合、いつでも、いくつかの発電機をオフにしてもよい。しかしながら、このことはエネルギー的に効率が良いものの、得られる出力が段階的になってしまうという実際上の問題が起きてしまう。いくつかの実施形態では、ファームコントローラは、電力系統へのＷＴＧ群の出力総和を平滑化する目的で、各ＷＴＧ内の複数の発電機の起動及び停止を調整する。このことを容易にするため、調整信号は、発電機のオン／オフを切り替えるための指示を含んでいてもよい。

図９は、風況が弱く、発電機及び油圧モータにおける摩擦及び電気的なロスが風から利用可能なエネルギーに比較して相対的に大きい場合の風車Ａ及びＢの運転の時系列８００を示すものである。この条件では、各風車のロータが風況に合致した略一定のスピードで連続的に回転する一方で油圧モータ及び発電機が定期的に停止する、いわゆる起動／停止モードにてＷＴＧを運転することが望しい。水平方向の軸８０１は時間を表している。軸８０２，８０４及び８０６は、それぞれ、出力Ａ，Ｂとそれらの合計Ｔとを表している。風（ロータ）からの入力は、点線８０８，８１０及び８１２で示している。油圧モータから発電機への出力は、細い実線８１４，８１６及び８１８で示している。軸８２０及び８２２は、それぞれ、太い実線８２４及び８２６を用いて風車Ａ及びＢに関する高圧マニホールドの圧力Ｐｓを示している。

時刻ｔ１１までは、風車Ａの発電機はオンになっておりコンタクタ１６１を介して電力系統に接続される油圧モータによって駆動される。一方、風車Ｂの発電機はオフになっており動いていない（この状態は、その高圧バルブを閉めてコンタクタ１６１を開いて、界磁電流を除去して、随意的に低圧バルブを閉めることで実現される）。風車Ａの発電機は風から入ってくるエネルギー８０８に比べてはるかに高い出力レート８２４で駆動され、アキュムレータ１４７，１４９からの流体が油圧モータに流れ込むのでその高圧マニホールドの圧力Ｐｓ８２４が低下する。油圧ポンプからの流体がアキュムレータに流れ込むので、逆に、風車Ｂの圧力８２６は増加する。

時刻ｔ１１において、風車Ｂはモニタリング信号１７７Ｂを用いて、そのアキュムレータが上限圧力閾値８３０に間もなく到達することをファームコントローラに伝える。ファームコントローラは、調整信号１７７Ｂを用いて、風車Ｂの油圧モータの高圧バルブ及び低圧バルブを風車コントローラ１１２に操作させて発電機を回転させ、その少し後に、発電機と電力系統とが十分に同位相になっており電圧が略同一であることが電力供給センサ１６８と発電機出力センサ１７０から分かったときに発電機・コンタクタコントローラ１６３の制御下でコンタクタ１６１を閉じる。同時に、ファームコントローラは、調整信号１７７Ａを用いて、風車Ａの油圧モータの高圧バルブ及び低圧バルブの操作を風車コントローラ１１２に中止させ、同時に風車Ａのコンタクタ１６１を開かせる。ロータトルクを上述のように調節しながら、ロータ及びポンプが低圧マニホールドから高圧マニホールドに流体を移動させ続けるので、風車Ａの圧力は、今や上昇している。風車Ｂの圧力は、高圧マニホールドから低圧マニホールドへの流体の移動レートが大きい（すなわち、ファームコントローラから命じられた出力が風からの入力よりも大きい）ことに起因して、低下する。圧力上昇又は圧力低下は、非定常的な風からの入力パワーに起因して、あるいは、非定常的な出力要求値に起因して、非定常的であってもよい。

時刻ｔ１２において、風車Ａは、モニタリング信号１７７Ａを用いて、その高圧マニホールドが間もなく圧力上限閾値８０３に到達することをファームコントローラに伝える。ファームコントローラは、調整信号１７７Ａを用いて、風車Ａの油圧モータをランプアップさせて高い出力レートを生成する。ファームコントローラは、関連する発電機を回転させて、その少し後にコンタクタ１６１を閉じる。同時に、ファームコントローラは、調整信号１７７Ｂを用いて、風車Ｂの油圧モータをランプダウンして、そのコンタクタを開いて発電機を停止させる。風車Ｂの圧力は今や上昇しており、その一方で風車Ａの圧力は低下している。

このようなサイクルは、永久に繰り返されることが可能である。風車は、それらが低い圧力閾値に到達しようとしていることをファームコントローラに伝え、これによって発電状態から非発電状態への移行を開始してもよい。

パワー吸収量のレートと各風車の高圧マニホールドの圧力８０８，８１０に関するモニタリング信号１７７Ａ〜１７７Ｄからの情報、および、風車特性に関する情報により、ファームコントローラは、調整信号１７９Ａ〜１７９Ｄを有利に用いて、各風車の出力レート８１５，８１６と、その風車のオンになっている期間とオフになっている期間の長さとを調節し、一つの風車から次の風車へのスムーズ且つ普段の出力移行を実現してもよい。油圧モータ及び発電機が低出力（これは非効率的である）で回転する時間が短くなるので、各風車が独立してその出力を計画し調節する場合に比べて出力はより一貫したものになり、発電機を連続的に回転させる場合に比べてウィンドファーム６００により生成される電力量は多くなる。これらの利点は、風車の任意の数によって実現される。複数の風車の油圧モータが同時に運転されるように風車に指令を送ってもよいようにすることができる。

特に有利な実施形態では、発電機を停止させ、発電機の運動エネルギーをアキュムレータに捕捉するとき、コンタクタ１６１を開いた後、油圧モータはポンピング操作に切替えられ、オフ期間ごとの初期に急激な圧力上昇８３４が起きる。欧州特許出願公開第０４９４２３６号明細書及び欧州特許出願公開第１５３７３３３号明細書に記載された油圧モータは、バルブタイミングを適切に選択するだけで、モータリングサイクル又はポンピングサイクルを実行するように運転可能である。このようにして捕捉されたエネルギーは、その後に続く発電機のリスタートのために用いることができ、発電機及び油圧モータを急激に加速させることができる。これによって、オン期間ごとの初期において急激な圧力低下８３６が起きる。さらに、殆んど遅れなく発電機を起動するための油圧モータの能力は、圧力過剰又は圧力不足のリスクを減少させながら、変動する風況においても、圧力の最大範囲を利用可能であることを意味する。これにより、起動・停止を少なくすることができ、電気的部品の摩耗及び亀裂を減らし、効率をさらに向上させることができる。驚くべきことに、発電機の運動エネルギーを回復させることで、摩擦によって自然と発電機を停止させる場合に比べて低風速域におけるエネルギー出力が約１０％増大する。

いくつかの実施形態では、ファームコントローラ６０１は特定の目標圧力関数を変更したり、手動入力、度量衡データ、又は一つ以上の風車のモニタリング信号１７７Ａ〜１７７Ｄに応じて調整信号１７７を介して使用中に伝えられる目標圧力それ自体を変化させたりしてもよい。例えば、風速が安定している場合、ファームコントローラは、典型的には油圧の効率化を目的として目標圧力が最適化されるように、全ＷＴＧについて図６の第２目標圧力関数８１２を選択する。風が強いとき、コントローラは、第１グループのＷＴＧ（おそらくは、一つ以上のＷＴＧを含む）について第３目標圧力関数８２０を選択するが、第１グループのＷＴＧを含まない第２グループのＷＴＧについて第２目標圧力関数８１２を維持して、それらが最適な油圧効率で運転されるようにしてもよい。このように第３圧力関数を選択することで、第１グループのＷＴＧがその出力をそれほど上昇させることなく、第１グループのＷＴＧのアキュムレータが、それらに吹き付ける突風のエネルギーを吸収する。さらに、突風が第２グループに吹き付けるとき（第２グループのＷＴＧの高くて不活性な圧力がそれらの出力を上昇させて、高圧マニホールドの圧力が第１範囲内に収まるように該圧力を調節する）、ファームコントローラは、一つ以上の第１グループのＷＴＧの出力を低くして、ウィンドファームの出力を略一定に維持するために、調整信号１７９を用いることができる。第１グループの低くて不活性な圧力は、出力が下がっても第１グループの入力パワー吸収率を維持することができる。

もちろん、風車コントローラ又はファームコントローラは、目標圧力関数を任意に混合して、任意の条件及び場所に応じて最適化された無数のバリエーションを生成してもよい。

各ＷＴＧが複数の発電機をおそらく駆動する複数の油圧モータを備えている場合、各ＷＴＧにおける一つ以上の発電機（ただし全部の発電機ではない）が現在の風況における平均的な電気的出力を十分に生成できるキャパシティを全体として持つ風速期間において、ファームコントローラ６０１は、調整信号１７７Ａ〜１７７Ｄを用いて、油圧モータ及び発電機の全数よりも少ない数にて運転を開始し、これによって幾つかの油圧モータ及び／又は発電機を使わずに残してもよいようにすることも可能である。さらに、ファームコントローラ６０１は、電力系統への力率補正又は“プライマリリザーブ”（すなわちスタンバイ電源）の提供を発電機に行わせるために、調整信号１７７Ａ〜１７７Ｄを用いて、使用していない油圧モータ及び／又は発電機を起動し、あるいは、そのような発電機の界磁を調節してもよいようにすることも可能である。好ましくは、使用されていない油圧モータは、高圧マニホールドと低圧マニホールドとの間で流体の正味の移動がない又は実質的にないアイドルモードで操作される。アイドルモードは、少なくとも作動室の体積のサイクル全体にわたって全ての低圧バルブ及び高圧バルブが閉じたまま維持され、高圧マニホールド及び低圧マニホールドの両方から作動室を孤立させて、それによって、作動室体積の各サイクルにおいて作動室内に真空（あるいは部分的な真空）を形成するキャビテーションアイドルモードを備えていてもよい。このようなモードは、本明細書に援用される国際公開第２００７／０８８３８０号に記載されている。

本発明の範囲を逸脱しないさらなる改良及び変更は、本技術分野の知識が豊富な者に理解可能であろう。

Claims (19)

1. コントローラおよび油圧回路を備え、再生可能エネルギー源よりのエネルギー流からエネルギーを抽出するエネルギー抽出装置であって、
   前記油圧回路は、
   再生可能エネルギー源によって駆動される回転シャフトにより駆動される少なくとも一つの油圧ポンプと、
   負荷を駆動する少なくとも一つの油圧モータと、
   前記少なくとも一つの油圧モータから前記少なくとも一つの油圧ポンプに作動流体を送る低圧マニホールドと、
   前記少なくとも一つの油圧ポンプから前記少なくとも一つの油圧モータに流体を送る高圧マニホールドとを備え、
   前記油圧ポンプと前記油圧モータは、それぞれ、周期的に体積が変化する複数の作動室と、各作動室と前記高圧マニホールド及び前記低圧マニホールドとの間における作動流体の正味の移動量を調節するための複数のバルブとを有し、各作動室に関連する少なくとも一つのバルブは電気的に制御されるバルブであり、前記電気的に制御されるバルブは、コントローラによって、作動室体積の各サイクルにおいて各作動室によって移動せしめられる作動流体の体積を選択し、それによって前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを調節するように動作可能であり、
   前記エネルギー抽出装置の出力を平滑化させるための制御信号を受け取るための入力インターフェースを備えることを特徴とし、
   前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートが、前記入力インターフェースを介して受け取った前記制御信号に応答するように、前記コントローラが前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを選択するよう動作可能であり、
   前記コントローラは、少なくとも前記エネルギー抽出装置と他のエネルギー抽出装置とを含むエネルギー抽出設備の装置コーディネータから前記制御信号を受け取り、少なくとも一つの運転モードにおいて、受け取った制御信号によって目標圧力が決まったらすぐに、前記高圧マニホールドの圧力が前記目標圧力に近づくように前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを決定するように構成され、
   前記装置コーディネータは、前記エネルギー抽出設備に含まれるエネルギー抽出装置の各々と通信し、１以上の前記エネルギー抽出装置で構成されるグループごとに前記制御信号を送るように動作可能であることを特徴とするエネルギー抽出装置。
2. 前記入力インターフェースによって受け取られた前記制御信号は、前記コントローラの一以上の運転モードを変更するための指示と、コントローラによって考慮されるパラメータとの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー抽出装置。
3. 少なくとも一つの作動流体貯蔵器をさらに備え、
   前記高圧マニホールドが、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に連通していることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー抽出装置。
4. 前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器は、加圧された油圧油の蓄積に適した少なくとも一つの加圧可能容器を備え、
   前記油圧油の圧力は、前記加圧可能容器による前記油圧油の蓄積量の増大に従って増加することを特徴とする請求項３に記載のエネルギー抽出装置。
5. コントローラおよび油圧回路を備え、再生可能エネルギー源よりのエネルギー流からエネルギーを抽出するエネルギー抽出装置であって、
   前記油圧回路は、
   再生可能エネルギー源によって駆動される回転シャフトにより駆動される少なくとも一つの油圧ポンプと、
   負荷を駆動する少なくとも一つの油圧モータと、
   前記少なくとも一つの油圧モータから前記少なくとも一つの油圧ポンプに作動流体を送る低圧マニホールドと、
   前記少なくとも一つの油圧ポンプから前記少なくとも一つの油圧モータに流体を送る高圧マニホールドとを備え、
   前記油圧ポンプと前記油圧モータは、それぞれ、周期的に体積が変化する複数の作動室と、各作動室と前記高圧マニホールド及び前記低圧マニホールドとの間における作動流体の正味の移動量を調節するための複数のバルブとを有し、各作動室に関連する少なくとも一つのバルブは電気的に制御されるバルブであり、前記電気的に制御されるバルブは、コントローラによって、作動室体積の各サイクルにおいて各作動室によって移動せしめられる作動流体の体積を選択し、それによって前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを調節するように動作可能であり、
   前記エネルギー抽出装置の出力を平滑化させるための制御信号を受け取るための入力インターフェースと、少なくとも一つの作動流体貯蔵器と、出力インターフェースとを備えることを特徴とし、
   前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートが、前記入力インターフェースを介して受け取った前記制御信号に応答するように、前記コントローラが前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを選択するよう動作可能であり、
   前記高圧マニホールドが、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に連通しており、
   使用中において、前記作動流体貯蔵器内における油圧油の体積に関連したチャージ状態信号が前記出力インターフェースを介して出力されることを特徴とするエネルギー抽出装置。
6. 前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器内における前記油圧油の体積に関連した前記チャージ状態信号は、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器内における前記油圧油の体積の増大に従って増加するパラメータの計測値であることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー抽出装置。
7. 前記チャージ状態信号は、前記高圧マニホールドにおける圧力、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器における圧力、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に蓄積された作動流体量、及び、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器の満たされていない容量の一つ以上の代表であることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー抽出装置。
8. 使用中において、前記少なくとも一つの油圧ポンプの一つ以上を介して前記エネルギー抽出装置によって受け取られるパワーに関連するパワー吸収信号を出力する出力インターフェースをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー抽出装置。
9. 前記入力インターフェース及び前記出力インターフェースと通信される前記パワー吸収信号は、タービンブレードの角速度、風速又は水流速度、ブレードのピッチ角、回転シャフトのトルク又は前記ポンプによる流体の移動量の代表信号であることを特徴とする請求項８に記載のエネルギー抽出装置。
10. コントローラおよび油圧回路を備え、再生可能エネルギー源よりのエネルギー流からエネルギーを抽出するエネルギー抽出装置であって、
    前記油圧回路は、
    再生可能エネルギー源によって駆動される回転シャフトにより駆動される少なくとも一つの油圧ポンプと、
    負荷を駆動する少なくとも一つの油圧モータと、
    前記少なくとも一つの油圧モータから前記少なくとも一つの油圧ポンプに作動流体を送る低圧マニホールドと、
    前記少なくとも一つの油圧ポンプから前記少なくとも一つの油圧モータに流体を送る高圧マニホールドとを備え、
    前記油圧ポンプと前記油圧モータは、それぞれ、周期的に体積が変化する複数の作動室と、各作動室と前記高圧マニホールド及び前記低圧マニホールドとの間における作動流体の正味の移動量を調節するための複数のバルブとを有し、各作動室に関連する少なくとも一つのバルブは電気的に制御されるバルブであり、前記電気的に制御されるバルブは、コントローラによって、作動室体積の各サイクルにおいて各作動室によって移動せしめられる作動流体の体積を選択し、それによって前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを調節するように動作可能であり、
    前記エネルギー抽出装置の出力を平滑化させるための制御信号を受け取るための入力インターフェースと、少なくとも一つの作動流体貯蔵器と、を備えることを特徴とし、
    前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートが、前記入力インターフェースを介して受け取った前記制御信号に応答するように、前記コントローラが前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを選択するよう動作可能であり、
    前記高圧マニホールドが、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器に連通しており、
    前記少なくとも一つの油圧モータを、休止状態という一つ目の状態と活動状態という二つ目の状態で交互に運転する第１運転モードと、
    前記コントローラが、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートを変化させることで、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを決定する第２運転モードとを有し、
    前記少なくとも一つの油圧ポンプは、初期設定では前記第１運転モードで稼働されるが、前記少なくとも一つの作動流体貯蔵器がほぼ満たされたことを検出したことに応答して前記第２運転モードで稼働されることを特徴とするエネルギー抽出装置。
11. 前記高圧マニホールドの圧力が閾値を超えたとき、前記油圧液貯蔵器がほぼ満たされることを特徴とする請求項１０に記載のエネルギー抽出装置。
12. 前記エネルギー抽出装置は風力発電装置であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー抽出装置。
13. 請求項１に記載の複数の前記エネルギー抽出装置と、
    装置コーディネータとを備える設備であって、
    前記装置コーディネータは、前記複数のエネルギー抽出装置と通信し、一以上の前記エネルギー抽出装置で構成されるグループごとに前記制御信号を送るように動作可能であることを特徴とする設備。
14. 前記複数のエネルギー抽出装置の前記入力インターフェース及び前記出力インターフェースは、前記装置コーディネータと通信可能に構成され、前記装置コーディネータは、前記出力インターフェースから受け取った各々の前記エネルギー抽出装置の情報に基づき前記制御信号を前記入力インターフェースを介して各々の前記エネルギー抽出装置に送ることで、設備内における複数のエネルギー抽出装置の協調制御を可能にすることを特徴とする請求項１３に記載の設備。
15. 前記装置コーディネータは、よりスムーズな出力を生成する、要求に応じて電力系統への追加的な出力の一時的な供給を可能とするために所定量のエネルギーを蓄積する、又は、追加的な制約下で複数の前記エネルギー抽出装置の全体としての出力抽出量を平滑化するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の設備。
16. 複数のエネルギー抽出装置と、
    装置コーディネータと、を備える設備であって、
    前記装置コーディネータは、前記複数のエネルギー抽出装置と通信し、一以上の前記エネルギー抽出装置で構成されるグループごとに前記制御信号を送るように動作可能であり、
    前記エネルギー抽出装置は、
    コントローラおよび油圧回路を備え、再生可能エネルギー源よりのエネルギー流からエネルギーを抽出するエネルギー抽出装置であって、
    前記油圧回路は、
    再生可能エネルギー源によって駆動される回転シャフトにより駆動される少なくとも一つの油圧ポンプと、
    負荷を駆動する少なくとも一つの油圧モータと、
    前記少なくとも一つの油圧モータから前記少なくとも一つの油圧ポンプに作動流体を送る低圧マニホールドと、
    前記少なくとも一つの油圧ポンプから前記少なくとも一つの油圧モータに流体を送る高圧マニホールドとを備え、
    前記油圧ポンプと前記油圧モータは、それぞれ、周期的に体積が変化する複数の作動室と、各作動室と前記高圧マニホールド及び前記低圧マニホールドとの間における作動流体の正味の移動量を調節するための複数のバルブとを有し、各作動室に関連する少なくとも一つのバルブは電気的に制御されるバルブであり、前記電気的に制御されるバルブは、コントローラによって、作動室体積の各サイクルにおいて各作動室によって移動せしめられる作動流体の体積を選択し、それによって前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを調節するように動作可能であり、
    前記エネルギー抽出装置の出力を平滑化させるための制御信号を受け取るための入力インターフェースを備えることを特徴とし、
    前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートが、前記入力インターフェースを介して受け取った前記制御信号に応答するように、前記コントローラが前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを選択するよう動作可能であり、
    前記複数のエネルギー抽出装置のそれぞれの前記高圧マニホールドは、少なくとも一つの作動流体貯蔵器のそれぞれに連通しており、
    前記装置コーディネータは、少なくともいくつかの状況下で、一つ以上の前記エネルギー抽出装置で構成される第１グループ及び第２グループに異なる制御信号を送り、前記エネルギー抽出装置の両方のグループが前記再生可能エネルギー源からのエネルギー抽出を行う間、前記第１グループが該第１グループの前記作動流体貯蔵器を前記第２グループよりも高い最大容量に対する割合まで満たすように動作可能であることを特徴とする設備。
17. 前記装置コーディネータは、一以上のエネルギー抽出装置のグループが受け取る前記エネルギー流からのエネルギー量の一時的な変動を予測し、一以上のエネルギー抽出装置の前記グループへの前記制御信号を変化させて、一以上のエネルギー抽出装置の前記グループに、受け取られる前記エネルギー量の予測された一時的な前記変動に先立って、前記作動流体貯蔵器の前記作動流体の蓄積量を減少させるように動作可能であることを特徴とする請求項１６に記載の設備。
18. コントローラおよび油圧回路を備え、再生可能エネルギー源よりのエネルギー流からエネルギーを抽出するエネルギー抽出装置の制御方法であって、
    前記油圧回路は、
    再生可能エネルギー源によって駆動される回転シャフトにより駆動される少なくとも一つの油圧ポンプと、
    負荷を駆動する少なくとも一つの油圧モータと、
    前記少なくとも一つの油圧モータから前記少なくとも一つの油圧ポンプに作動流体を送る低圧マニホールドと、
    前記少なくとも一つの油圧ポンプから前記少なくとも一つの油圧モータに流体を送る高圧マニホールドとを備え、
    前記油圧ポンプと前記油圧モータは、それぞれ、周期的に体積が変化する複数の作動室と、各作動室と前記高圧マニホールド及び前記低圧マニホールドとの間における作動流体の正味の移動量を調節するための複数のバルブとを有し、各作動室に関連する少なくとも一つのバルブは電気的に制御されるバルブであり、前記電気的に制御されるバルブは、コントローラによって、作動室体積の各サイクルにおいて各作動室によって移動せしめられる作動流体の体積を選択し、それによって前記少なくとも一つの油圧ポンプと前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の正味の移動レートを調節するように動作可能であり、
    前記高圧マニホールドと連通する少なくとも一つの作動流体貯蔵器を備え、
    前記エネルギー抽出装置の出力を平滑化させるための制御信号を受け取り、該制御信号に応答して、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートを選択し、
    使用中において、前記作動流体貯蔵器内における油圧油の体積に関連したチャージ状態信号を出力することを特徴とするエネルギー抽出装置の制御方法。
19. 少なくとも運転モードにおいて、前記少なくとも一つの油圧ポンプ及び前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の相対的な移動レートは、前記少なくとも一つの油圧ポンプによる作動流体の移動レートの変化とは独立して、前記少なくとも一つの油圧モータによる作動流体の移動レートを変化させることで決定されることを特徴とする請求項１８に記載のエネルギー抽出装置の制御方法。

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