JP6854662B2

JP6854662B2 - 風車発電装置

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Publication number: JP6854662B2
Application number: JP2017025553A
Authority: JP
Inventors: 房二堀部
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2021-04-07
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Description

本発明は、風力発電装置に関するものである。

特許文献１で開示される風力発電装置は、垂直方向に支持されている中空回転軸と、複数枚の垂直翼と、垂直翼を回転軸に固定する複数段の水平翼と、回転軸を上端から複数個に分割し、分割された複数個の回転軸の肉厚を上方から下方になるのに従い大きく構成し、複数段の水平翼は肉厚の異なる回転軸に固着されている。この風力発電装置は、２つのブレーキを同時に作動させないようにして、羽根車の急停止による損傷等を抑えている。具体的には、分割構成された複数個の回転軸の肉厚を上方から下方になるのに従い大きくして軸固有振動周波数を加振周波数より高くして周波数差を大きくしている。

特開２００６−４６２２７号公報

しかし、特許文献１の技術では、軸の肉厚を均一にすることができないため、製造する手間がかかる。また、軸の強度を上げるため、軸の肉厚を所定の厚みより厚くする必要がある。つまり、軸の肉厚は所定の厚みより薄くすることができないため、設計の自由度に制約がある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、風車が共振することを容易に回避することができる風力発電装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の第１発明の風力発電装置は、
風車と、
前記風車の回転数を検出する検知部と、
前記風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、
前記風車の回転数が徐々に大きくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を小さくする第１出力減少制御を行う制御部と、
前記発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力する整流・昇圧部と、
を備え、
前記第１出力減少制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記整流・昇圧部から電力を出力する電力出力状態から電力を出力しない非電力出力状態にする。

本発明の第２発明の風力発電装置は、
風車と、
前記風車の回転数を検出する検知部と、
前記風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、
前記風車の回転数が徐々に小さくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を大きくする第３出力増加制御を行う制御部と、
前記発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力する整流・昇圧部と、
を備え、
前記第３出力増加制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記整流・昇圧部から電力を出力しない非電力出力状態から電力を出力する電力出力状態にする。

本発明の第３発明の風力発電装置は、
風車と、
前記風車の回転数を検出する検知部と、
前記風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、
前記風車の回転数が徐々に大きくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を小さくする第１出力減少制御、及び前記風車の回転数が徐々に小さくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を大きくする第３出力増加制御を行う制御部と、
前記発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力する整流・昇圧部と、
を備え、
前記第１出力減少制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記整流・昇圧部から電力を出力する電力出力状態から電力を出力しない非電力出力状態にし、
前記第３出力増加制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記非電力出力状態から前記電力出力状態にする。

第１発明の風力発電装置は、風車の回転数が徐々に大きくなり、共振区間に入ると、発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を小さくする。これにより、第１発明の風力発電装置は、発電機に対する負荷が小さくなるため、風車が回転し易くなる。これにより、第１発明の風力発電装置は風車の回転数をより短時間で共振区間の回転数の最大値より大きくすることができる。

また、第２発明の風力発電装置は、風車の回転数が徐々に小さくなり、共振区間に入ると、発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を大きくする。これにより、第２発明の風力発電装置は、発電機に対する負荷が大きくなるため、風車が回転し難くなる。これにより、第２発明の風力発電装置は風車の回転数をより短時間で共振区間の回転数の最小値より小さくすることができる。

また、第３発明の風力発電装置は、風車の回転数が徐々に大きくなり、共振区間に入ると、発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を小さくする。これにより、第３発明の風力発電装置は、発電機に対する負荷が小さくなるため、風車が回転し易くなる。これにより、第３発明の風力発電装置は風車の回転数をより短時間で共振区間の回転数の最大値より大きくすることができる。
また、第３発明の風力発電装置は、風車の回転数が徐々に小さくなり、共振区間に入ると、発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を大きくする。これにより、第３発明の風力発電装置は、発電機に対する負荷が大きくなるため、風車が回転し難くなる。これにより、第３発明の風力発電装置は風車の回転数をより短時間で共振区間の回転数の最小値より小さくすることができる。つまり、第３発明の風力発電装置は、風車の回転数が大きくなる場合と、小さくなる場合とにおいて、風車の回転数が共振区間の回転数になる状態をより短時間にすることができる。

したがって、本発明の第１発明、第２発明、及び第３発明の風力発電装置は風車が共振することを容易に回避することができる。

実施例１の風力発電装置を概略的に示すブロック図である。図１の風力発電装置の一部を具体化して示す回路図である。機械ブレーキ部の構成を概念的に示す説明図である。第１電気ブレーキ及びその周辺の回路構成を簡略的に示す回路図である。実施例１の風力発電装置の風車制御装置で実行される運転制御の流れを例示するフローチャートである。風車の回転数と整流・昇圧部で設定される目標値との関係を示すグラフであって、実線が、風車の回転数が大きくなる場合における風車の回転数と整流・昇圧部から出力する出力電力の目標値との関係を示し、点線が、発電機で生じた電力に基づいて、最も効率良く整流・昇圧部から出力電力を出力する場合における風車の回転数と整流・昇圧部から出力する出力電力の目標値との関係を示す。風車の回転数と整流・昇圧部で設定される目標値との関係を示すグラフであって、実線が、風車の回転数が小さくなる場合における風車の回転数と整流・昇圧部から出力する出力電力の目標値との関係を示し、点線が、発電機で生じた電力に基づいて、最も効率良く整流・昇圧部から出力電力を出力する場合における風車の回転数と整流・昇圧部から出力する出力電力の目標値との関係を示す。風車の回転数、風車の回転数が大きくなる場合の整流・昇圧部から出力する出力電力の目標値、及び風車の回転数が小さくなる場合の整流・昇圧部から出力する出力電力の目標値との関係を示す表である。実施例１の風力発電装置の風車制御装置で用いられるデータの構成を示す表であって、（Ａ）は風速が大きくなる場合に用いるデータの構成を示し、（Ｂ）は風速が小さくなる場合に用いるデータの構成を示す。

本発明における好ましい実施の形態を説明する。

第１発明の風力発電装置の制御部は、風車の回転数が共振区間に入る前に、出力電力の目標値を大きくする第１出力増加制御を行い得る。この場合、第１発明の風力発電装置は、例えば、風速が大きくなる状態において、出力電力の目標値を大きくすると、発電機で生じた電力に基づいた出力電力が大きくなる。すると、発電機に対する負荷が大きくなるため風車が回転し難くなる。つまり、第１発明の風力発電装置は、風車の回転数が共振区間に入る大きさの風速であっても風車の回転数が共振区間の回転数になり難い。

第１発明の風力発電装置の制御部は、風車の回転数が共振区間より大きくなると、出力電力の目標値を最も効率の良い目標値に徐々に近づける第２出力増加制御を行い得る。この場合、出力電力の目標値を最も効率の良い目標値に急激に近づける場合に比べて、第１発明の風力発電装置は共振区間より大きくなった風車の回転数が再び共振区間の回転数になり難い。

第２発明の風力発電装置の制御部は、風車の回転数が共振区間に入る前に、出力電力の目標値を小さくする第２出力減少制御を行い得る。この場合、第２発明の風力発電装置は、例えば、風速が小さくなる状態において、出力電力の目標値を小さくすると、発電機で生じた電力に基づいた出力電力が小さくなる。すると、発電機に対する負荷が小さくなるため風車が回転し易くなる。つまり、第２発明の風力発電装置は、風速が小さくても風車の回転数が小さくなり難く、風車の回転数が共振区間の回転数になり難い。

第２発明の風力発電装置の制御部は、風車の回転数が共振区間より小さくなると、出力電力の目標値を最も効率の良い目標値に徐々に近づける第３出力減少制御を行い得る。この場合、出力電力の目標値を最も効率の良い目標値に急激に近づける場合に比べて、第２発明の風力発電装置は共振区間より小さくなった風車の回転数が再び共振区間の回転数になり難い。

＜実施例１＞
本発明を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
図１、図２には、実施例１に係る風車制御装置２を用いた風力発電装置１を示している。図１の風力発電装置１は、主として、風車１００、発電機３、風車制御装置２、バッテリ６０、検知部である回転数センサ７、風速センサ９などを備えている。この風力発電装置１は、風車１００の回転時に発電機３で電力を発生させ、所望の出力に変換した上でバッテリ６０の充電や、出力端子６２からの出力を行う装置として構成されている。

図１、図２で示す風車１００は、例えば、垂直軸型風車として構成されており、鉛直方向に延びる回転軸の周囲に複数の直線翼を一体回転可能に連結させた直線翼垂直軸風車などによって構成されている。図３のように、風車１００は、所定方向（回転軸部１０２の軸方向である上下方向）に延びる複数の翼部１０４と棒状に構成されると共に所定方向に延びる回転軸部１０２とを備え、複数の翼部１０４が回転軸部１０２の上端部付近に連結された形で複数の翼部１０４と回転軸部１０２とが一体的に構成されている。回転軸部１０２は、例えば鉛直上下方向に延びるように図示しない軸受によって回転可能に保持されている。図３の例では、回転軸部１０２の下端部側の部分が発電機３における図示しない回転子と一体化され、回転軸部１０２と回転子とが一体的に回転する構成をなす。また、回転軸部１０２の下端寄りの所定位置には円板状の被作用部１０６が回転軸部１０２の周囲に張り出す形で回転軸部１０２と一体的に構成されている。被作用部１０６は、回転軸部１０２の軸方向を厚さ方向とし、外縁部が回転軸部１０２の回転軸線を中心とした円形形状をなしている。なお、ここで示す例はあくまで一例であり、公知の様々な風車を用いることができる。また、風車１００は固有振動数を有しており、風車１００の回転数が固有振動数と同じになるか、又は固有回転数に近づくと風車１００が共振する。本実施例における風車１００の固有振動数は１５５（ｍｉｎ^-1）である。

図１、図２で示す発電機３は、風車１００の回転力を変換して電力を生じさせる装置であり、例えば、三相交流発電機として構成され、風車１００の回転と連動して回転する回転子と、固定子巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃ（図４）が巻かれると共に回転子に近接して配置される固定子とを備える。例えば、発電機３は、回転子が風車１００の回転軸に連結されて回転軸部１０２（図３）と一体的に回転する構成をなし、回転子の回転時には各相の導電路７４，７５，７６に三相交流が発生する構成をなす。

図１のように、風車制御装置２は、制御部１０、整流・昇圧部５０、回転抑制部２０、第２電気ブレーキ部３０、降圧部４０、検出部９１，９２、回転数センサ７、風速センサ９、各配線部などによって構成され、発電機３からの出力電力を制御すると共に風車１００の回転を制御する装置として機能する。

整流・昇圧部５０は、発電機３に発電動作を行わせる場合には昇圧チョッパ回路として作動し、発電機３を電動機として動作させる場合にはインバ−タとして作動する回路である。

図２のように、整流・昇圧部５０は、発電機３の各相の導電路７４，７５，７６にそれぞれ設けられたコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３、コイルＬ１に接続される一対のスイッチ素子Ｓａ１，Ｓｂ１、コイルＬ２に接続される一対のスイッチ素子Ｓａ２，Ｓｂ２、コイルＬ３に接続される一対の半導体スイッチ素子Ｓａ３，Ｓｂ３をそれぞれ備える。スイッチ素子Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓａ３，Ｓｂ３は、例えばＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子によって構成され、それぞれのゲートには、駆動部１４からの駆動信号が個別に入力される。

このように構成される整流・昇圧部５０は、発電制御時には、発電機３で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力するように機能する。また、整流・昇圧部５０は、アシスト制御時には、供給される直流電力（例えば外部電源１３０から供給される直流電力）を三相交流に変換し、発電機３に三相交流電力を供給することで発電機３を電動機として回転駆動するように機能する。なお、アシスト制御時の供給電力は、バッテリ６０からの電力であってもよい。

回転抑制部２０は、風車１００の回転を抑制する抑制動作（回転数を減速する減速動作）と、抑制動作の解除とを行う部分である。回転抑制部２０は、第１電気ブレーキ部２１と機械ブレーキ部２２とによって構成されている。

機械ブレーキ部２２は、風車１００に対してブレーキ動作を行い得る装置である。図３にて概念的に示すように、機械ブレーキ部２２は、ブレーキ動作部２４と駆動回路２６とを備える。ブレーキ動作部２４は、例えば、逆作動型の空圧ブレーキとして構成され、風車１００の一部として構成された被作用部１０６に作用する一対の接触部材２４Ｂと、これら接触部材２４Ｂを駆動するアクチュエータ２４Ａとを備える。被作用部１０６は、例えば、風車１００の回転軸部１０２に一体的に組み付けられた円板状のディスクとして構成され、風車１００に設けられた複数の翼部１０４と一体的に回転する構成をなしている。機械ブレーキ部２２は、アクチュエータ２４Ａによって接触部材２４Ｂを被作用部１０６に接近させて接触させることでブレーキ力を生じさせる第２ブレーキ動作と、アクチュエータ２４Ａによって接触部材２４Ｂを被作用部１０６から離間させてブレーキ力を解除する動作（第２ブレーキ動作の解除）とを行う装置である。

駆動回路２６は、制御部１０から駆動指令が与えられた場合にアクチュエータ２４Ａを駆動し、一対の接触部材２４Ｂを互いに接近させて被作用部１０６を挟み込ませるようにアクチュエータ２４Ａを動作させる。このように接触部材２４Ｂが被作用部１０６に接触することで、これらの間で生じる摩擦力が風車１００の回転を減速させる力（ブレーキ力）となる。また、駆動回路２６は、制御部１０から停止指令が与えられた場合、アクチュエータ２４Ａに対し、一対の接触部材２４Ｂを退避位置（被作用部１０６に接触しない位置）で保持させる。上述した第２ブレーキ動作中に駆動回路２６に停止指令が与えられた場合、駆動回路２６は、被作用部１０６を挟み込んでいる一対の接触部材２４Ｂを互いに離間させて被作用部１０６から離すようにアクチュエータ２４Ａを動作させる。このようにアクチュエータ２４Ａによって一対の接触部材２４Ｂを被作用部１０６から離間させることで、接触部材２４Ｂが被作用部１０６に接触して生じていた摩擦力が発生しなくなり、風車１００に対するブレーキ力が解除される。

第１電気ブレーキ部２１は、発電機３に対する電気的な制御を行い得る回路として構成されている。第１電気ブレーキ部２１は、発電機３において風車１００の回転力に逆らう力を生じさせる第１ブレーキ動作と、この第１ブレーキ動作の解除とを行い得る回路であり、具体的には例えば図４のような回路として構成される。

図４の回路構成では、各固定子巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃにそれぞれ接続された各相の導電路７４，７５，７６のそれぞれにおいて、整流・昇圧部５０側に続く経路から分岐する形で分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃがそれぞれ設けられている。そして、各分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃには、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３がそれぞれ介在している。また、各分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、接続路２１Ｄによって互いに接続されている。分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでは、いずれかの分岐路から他の分岐路へと電流が流れる場合に抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３に電流が流れ、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３で電圧降下が発生するようになっている。また、分岐路２１Ｂ，２１Ｃには、それぞれを通電可能状態と通電遮断状態に切替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられ、このスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオンオフが制御部１０によって制御されるようになっている。制御部１０は、後述する第１ブレーキ動作を行う場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態にする制御を行い、第１ブレーキ動作を行わない場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフ状態にする制御を行う。スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態である場合、分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの相互で電流が流れ、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態である場合、分岐路２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにおいて分岐路間では電流が流れない。制御部１０がスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態にした場合、導電路７４，７５，７６を流れる電流の大きさが大きくなるため、発電機３の回転子が回転する際の回転負荷を増大させることができ、その結果、発電機３の回転子と連動する風車１００の回転にブレーキをかけることができる。本実施例では、完全に短絡するのではなく、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３を介して導電路間を電気的に接続するため、短絡状態でブレーキを継続しすぎることに起因する過熱等を防ぐことができ、絶縁性能の維持等の面で有利である。また、回転数によっては、短絡の場合よりも大きなトルクを発生させることができる。

第２電気ブレーキ部３０は、整流・昇圧部５０から出力される出力電力の一部を消費するための部分である。この第２電気ブレーキ部３０は、抵抗部３４、ダイオード３６、スイッチ素子３２などを備える。スイッチ素子３２は、例えばＩＧＢＴなどの半導体スイッチ素子によって構成され、駆動部１５からの制御信号によってオンオフが制御される。

第２電気ブレーキ部３０は、導電路７１と導電路７２の間に抵抗部３４及びスイッチ素子３２が直列に接続され、スイッチ素子３２のオン動作に応じて抵抗部３４に電流を流し、整流・昇圧部５０から出力される電力の一部を消費させるように機能する。スイッチ素子３２のゲートには駆動部１５から出力されるＰＷＭ信号が入力され、第２電気ブレーキ部３０での消費電力量はＰＷＭ信号のデューティによって制御される。

コンデンサ５５は、導電路７１と導電路７２との間に接続されている。このコンデンサ５５は、降圧部４０に入力される入力電流を平滑化する機能を有する。

降圧部４０は、公知の降圧コンバータとして構成され、導電路７１の通電をオンオフするスイッチ素子４２と、ダイオード４４と、コイル４８と、コンデンサ４６とを備える。スイッチ素子４２は、例えばＭＯＳＦＥＴなどによって構成され、駆動部１６からのＰＷＭ信号に応じてオンオフする構成をなす。

バッテリ６０は、例えば、公知の二次電池として構成されており、風力発電装置１を構成する様々な負荷を駆動するための電源として機能する。図示はしていないが、風力発電装置１には、バッテリ６０からの電力に基づいて複数の電源電圧を生成する電源回路が設けられており、例えば制御部１０には、電源回路で生成された電源電圧が印加される。バッテリ６０の正側の端子と出力側導電路８１との間には、スイッチ６１が設けられ、制御部１０によってスイッチ６１のオンオフが制御される。

回転数センサ７は、風車１００の回転数を検出する。この回転数センサ７は、風車１００の回転軸部１０２の回転数を検出し得るセンサであればよく、公知の様々な回転数センサを用いることができる。制御部１０は、回転数センサ７からの出力値を取得して風車１００の回転数を把握する。

風速センサ９は、公知の風速センサによって構成され、風車１００の近傍の風速を計測するように機能する。この風速センサ９は、風車１００の所定位置（例えば回転翼以外の部位）に取り付けられ、風速センサ９が取り付けられた位置の風速を示す値を出力する。制御部１０は、風速センサ９からの出力値（検出値）を取得して、風車付近の風速を把握する。

制御部１０は、例えば、マイクロコンピュータなどからなる制御回路１２と、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる記憶部１８と、制御信号を出力する複数の駆動部１４，１５，１６などを備えている。制御部１０には、回転数センサ７や風速センサ９からの出力値以外にも、様々な検出値が入力される。例えば、図１で示す検出部９１は、電流センサ及び電圧センサを備え、整流・昇圧部５０から出力される出力電流及び出力電圧が検出部９１によって検出され、制御部１０に入力される。検出部９２は、電流センサ及び電圧センサを備え、降圧部４０から出力される出力電流及び出力電圧が検出部９２によって検出され、制御部１０に入力される。

風力発電装置１の出力端子６２は、例えば、蓄電池システム１２０の入力端子１２２に接続可能とされている。すなわち、風力発電装置１で発生した電力が、出力端子６２を介して外部の蓄電池システム１２０に供給し得るように構成されている。なお、図１、図２の例では、風力発電装置１で生じた電力を蓄電池システム１２０に供給する例を示したが、系統連系のための構成を付加し、商用電源系統に接続してもよい。

こうして構成される風力発電装置１は、風車１００が風力を受けて回転し、且つ制御部１０が発電制御を実行しているときには、発電機３の発電によって得られた電力を変換して出力する。但し、風速センサ９によって検出される風速が所定閾値を超える場合には、後述する回転抑制モードの制御又は回転停止制御を行い、風車１００の回転を減速又は停止させる。

制御部１０及び整流・昇圧部５０は、発電機３で発生する交流電力を直流電力に変換し、出力電力の大きさを最も効率の良い大きさに追従させるＭＰＰＴ制御を行うように機能する。具体的には、制御部１０及び整流・昇圧部５０は、回転数センサ７で検出された回転数が少なくとも１１７（ｍｉｎ^-1）から１６７（ｍｉｎ^-1）までの領域を除き、最も効率の良い大きさの出力電力を出力するように調整する。

次に、風車制御装置２の動作について説明する。
風車制御装置２では、制御部１０が、図５のような流れで回転抑制部２０を所定の動作解除状態とする通常モードの制御と、回転抑制部２０を動作させつつ風車１００を回転させる回転抑制モードの制御と、風車１００を停止させる回転停止モードの制御とを行う。そして、制御部１０は、通常モードの制御を行っているときに風速センサ９で計測される風速が所定値（第１風速閾値Ｖｗ１）以上になった場合、風速センサ９で計測される風速が上昇する風速上昇時に風速が大きいほど風車１００の回転数を小さくする上昇対応制御を実行するように回転抑制モードの制御を行うようになっている。

制御部１０は、例えば、所定の運転開始条件を満たす場合（例えば、回転数センサ７によって検出される風車１００の回転数が所定の発電開始回転数以上であり、後述する回転抑制モード及び回転停止モードでない場合）に図５で示す風車制御を開始する。制御部１０は、図５の制御を開始した場合、まず、ステップＳ１にて通常モードの制御を開始する。制御部１０は、通常モードの制御を開始した後、ステップＳ２において、風速センサ９で計測される風速が第１風速閾値（所定値）Ｖｗ１以上である条件、又は回転数センサ７で検出される回転数が第１回転数閾値Ｖｒ１以上である条件を満たすか否かを判断する。制御部１０は、風速センサ９で計測される風速が第１風速閾値（所定値）Ｖｗ１未満となっており且つ回転数センサ７で検出される回転数が第１回転数閾値Ｖｒ１未満となっている間は、ステップＳ２でＮｏとする判断を繰り返し、この期間は、通常モードの制御を実行して発電制御を継続する。

制御部１０は、通常モードの制御を実行して発電制御を行う場合、各スイッチ素子Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓａ３，Ｓｂ３に対し制御信号を出力し、整流・昇圧部５０を三相昇圧チョッパ回路として動作させる。

制御部１０の記憶部１８には、図６、７に示すように、風車１００の回転数が大きくなる場合と、風車１００の回転数が小さくなる場合とのそれぞれにおける回転数と出力電力の目標値とが対応付けられて記憶されている。点線Ｎは、風車１００が任意の回転数で回転することによって発電機３で生じた電力に基づいて、最も効率良く整流・昇圧部５０から出力することができる出力電力の目標値の大きさを示す。また、点線Ｎは回転数が所定の範囲において、出力電力の目標値の大きさが回転数の三乗に比例するように設定されている。ここで、出力電力の目標値とは、発電機３で生じた電力に基づいて整流・昇圧部５０から出力される出力電力の大きさの目標となる値である。以降、目標値ともいう。

具体的には、風車１００の回転数が大きくなる場合、制御部１０は図６に示す実線Ｕに基づいて、回転数センサ７から取得した回転数Ｒに対応付けられた目標値（以降、目標値Ｕ１ともいう）を決定する。具体的には、目標値Ｕ１は、回転数Ｒの大きさが５０（ｍｉｎ^-1）から１１７（ｍｉｎ^-1）までの区間、及び１６７（ｍｉｎ^-1）から２５０（ｍｉｎ^-1）までの区間において点線Ｎと同じである。また、目標値Ｕ１は回転数Ｒの大きさが１１７（ｍｉｎ^-1）より大きくなると点線Ｎの目標値に比べて大きくなり、回転数Ｒの大きさが１２５（ｍｉｎ^-1）のとき８００（Ｗ）になる。そして、目標値Ｕ１は回転数Ｒの大きさが１２５（ｍｉｎ^-1）より大きくなると急激に小さくなり、１２６（ｍｉｎ^-1）のとき０（Ｗ）になる。そして、目標値Ｕ１は回転数Ｒの大きさが１２６（ｍｉｎ^-1）から１５５（ｍｉｎ^-1）までの区間が０（Ｗ）である。そして、目標値Ｕ１は回転数Ｒの大きさが１５５（ｍｉｎ^-1）より大きくなると徐々に大きくなり、１６７（ｍｉｎ^-1）のとき点線Ｎの目標値と同じになる。つまり、目標値Ｕ１は、点線Ｎの目標値に対して、１１７（ｍｉｎ^-1）からおよそ１２５（ｍｉｎ^-1）までの区間が大きく、およそ１２５（ｍｉｎ^-1）から１６７（ｍｉｎ^-1）までの区間が小さい。

また、風車１００の回転数が小さくなる場合、制御部１０は図７に示す実線Ｄに基づいて、回転数センサ７から取得した回転数Ｒに対応付けられた目標値（以降、目標値Ｄ１ともいう）を決定する。具体的には、目標値Ｄ１は、回転数Ｒの大きさが５０（ｍｉｎ^-1）から１１７（ｍｉｎ^-1）までの区間、及び１６７（ｍｉｎ^-1）から２５０（ｍｉｎ^-1）までの区間において点線Ｎと同じである。また、目標値Ｄ１は回転数Ｒの大きさが１１７（ｍｉｎ^-1）より大きくなると点線Ｎの目標値に比べて大きくなり、回転数Ｒの大きさが１２５（ｍｉｎ^-1）のとき８００（Ｗ）になる。そして、目標値Ｄ１は回転数Ｒの大きさが１２５（ｍｉｎ^-1）から１２６（ｍｉｎ^-1）までの区間が８００（Ｗ）である。そして、目標値Ｄ１は回転数Ｒの大きさが１２６（ｍｉｎ^-1）から徐々に小さくなり、１５５（ｍｉｎ^-1）のとき０（Ｗ）になる。そして、目標値Ｄ１は回転数Ｒの大きさが１５５（ｍｉｎ^-1）より大きくなると徐々に大きくなり、１６７（ｍｉｎ^-1）のとき点線Ｎの目標値と同じになる。つまり、目標値Ｄ１は、点線Ｎの目標値に対して、１１７（ｍｉｎ^-1）からおよそ１３５（ｍｉｎ^-1）までの区間が大きく、およそ１３５（ｍｉｎ^-1）から１６７（ｍｉｎ^-1）までの区間が小さい。

こうして対応付けられた回転数Ｒ、目標値Ｕ１、及び目標値Ｄ１は、図８に示すテーブルデータとして互いに対応付けられて制御部１０の記憶部１８に記憶されている。具体的には、テーブルデータは、テーブル番号、回転数Ｒ、目標値Ｕ１、及び目標値Ｄ１が対応付けられている。

また、テーブルデータのテーブル番号５と６との間には共振区間Ｒ１、Ｒ２が設けられている。具体的には、共振区間Ｒ１は、回転数Ｒが１２６（ｍｉｎ^-1）であり、目標値Ｕ１が０（Ｗ）であり、目標値Ｄ１が８００（Ｗ）である。また、共振区間Ｒ２は、回転数Ｒが１５５（ｍｉｎ^-1）であり、目標値Ｕ１及び目標値Ｄ１が０（Ｗ）である。共振区間Ｒ２の回転数Ｒ（１５５（ｍｉｎ^-1））は風車１００の固有振動数と同じである。共振区間Ｒ１からＲ２までの回転数Ｒ（１２６（ｍｉｎ^-1）から１５５（ｍｉｎ^-1））で風車１００が回転すると風車１００が共振する。制御部１０は、このテーブルデータに基づいて、風車１００の回転数が大きくなる場合、及び風車１００の回転数が小さくなる場合のそれぞれにおいて、回転数センサ７から取得した回転数Ｒに対応付けられた目標値Ｕ１又は目標値Ｄ１を決定することができる。なお、テーブルデータの回転数Ｒ、目標値Ｕ１、及び目標値Ｄ１は、例えば、記憶部１８を書き換え処理することによって変更することができる。これにより、風力発電装置１の仕様に合わせて回転数Ｒ、目標値Ｕ１、及び目標値Ｄ１を容易に変更することができる。

制御部１０は、整流・昇圧部５０を三相昇圧チョッパ回路として動作させる場合、回転数センサ７から取得した風車１００の回転数と、記憶部１８に記憶された図８に示すテーブルデータとに基づき、整流・昇圧部５０からの出力電力が、風車１００の回転数に対応する目標値の大きさになるようにＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行う。具体的には、制御部１０は、検出部９１で検出される出力電流及び出力電圧によって決定する出力電力が、目標値Ｕ１又は目標値Ｄ１の大きさになるように整流・昇圧部５０に与えるＰＷＭ信号のデューティを調整しながらフィードバック制御を繰り返す。これにより、整流・昇圧部５０から出力された出力電力は、風車１００の回転数毎に定まる。

なお、通常モードの制御を実行しているときに所定の運転終了条件が成立した場合（例えば、風車１００の回転数が所定の運転停止閾値未満となった場合）図５の制御を一旦終了し、その後に運転開始条件が成立するまで動作を停止してもよい。この場合、運転開始条件が成立した時に、再び図５の制御を実行すればよい。

次に、通常モードにおいて、風車１００の回転数が大きくなる場合について説明する。
風車１００が風を受けて回転を開始すると、発電機３が駆動されて発電機３で電力が生じる。そして、風車１００の回転数が所定の運転停止閾値である５０（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、制御部１０が発電制御を開始して、テーブルデータの目標値Ｕ１に応じた出力電力が整流・昇圧部５０から出力される。

次に、制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１に入る前に、目標値Ｕ１を大きくする第１出力増加制御を行う。具体的には、図６に示すように、風車１００の回転数が１１７（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が８００（Ｗ）に向けて徐々に大きくなる。このときの目標値Ｕ１は点線Ｎの目標値より大きい。つまり、風車１００の回転数が１１７（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、最も効率良く整流・昇圧部５０から出力することができる出力電力の目標値である点線Ｎより大きい目標値Ｕ１になるように、整流・昇圧部５０から出力電力が出力されることになる。例えば、整流・昇圧部５０から出力される出力電流が大きくなると、導電路７４，７５，７６のそれぞれから整流・昇圧部５０に向かって流れる電流も大きくなる。すると、これに対応して導電路７４，７５，７６のそれぞれから発電機３の固定子巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃに向かって流れる電流も大きくなる。つまり、導電路７４，７５，７６のそれぞれから発電機３の固定子巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃに向かって流れる電流に基づく電磁誘導の規模が大きくなるため、発電機３が回転する際の抵抗力が大きくなる。すなわち、任意の回転数において点線Ｎの目標値より大きい目標値Ｕ１になるように整流・昇圧部５０から出力電力を出力すると、発電機３に対する電気的負荷を大きくすることになる。これにより、発電機３の回転が妨げられ、風車１００の回転数が大きくなることが抑えられる。

次に、制御部１０は風車１００の回転数が徐々に大きくなり、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１に入ると、発電機３で生じた電力に基づいた出力電力の目標値（目標値Ｕ１）を小さくする第１出力減少制御を行う。具体的には、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が８００（Ｗ）になり、風車１００の回転数が１２５（ｍｉｎ^-1）を超えて１２６（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が０（Ｗ）に向けて急激に小さくなる。このときの目標値Ｕ１は点線Ｎの目標値より小さい。つまり、風車１００の回転数が１２６（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、整流・昇圧部５０から出力電力を出力しない。これにより、導電路７４，７５，７６のそれぞれから整流・昇圧部５０に向かって流れる電流が小さくなるため、導電路７４，７５，７６のそれぞれから発電機３の固定子巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃに向かって流れる電流も小さくなる。つまり、導電路７４，７５，７６のそれぞれから発電機３の固定子巻線３Ａ，３Ｂ，３Ｃに向かって流れる電流に基づく電磁誘導の規模が小さくなるため、発電機３が回転する際の抵抗力が小さくなる。すなわち、任意の回転数において点線Ｎの目標値より小さい目標値Ｕ１になるように整流・昇圧部５０から出力電力を出力すると、発電機３に対する電気的負荷を小さくすることになる。これにより、発電機３の回転が妨げられなくなる。すると、第１出力増加制御において回転数が大きくなることが抑えられていた風車１００の回転数は急激に大きくなる。これにより、この風力発電装置１は風車１００の回転数がより短時間で共振区間Ｒ２の回転数より大きくなる。

次に、制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ２より大きくなると、目標値Ｕ１を点線Ｎの目標値に徐々に近づける第２出力増加制御を行う。具体的には、風車１００の回転数が共振区間Ｒ２である１５５（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、整流・昇圧部５０から出力電力が出力される。そして、風車１００の回転数が大きくなるに従い整流・昇圧部５０から出力される出力電力が徐々に大きくなる。そして、風車１００の回転数が１６７（ｍｉｎ^-1）になると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力の大きさが点線Ｎの目標値になる。そして、風車１００の回転数が１６７（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、点線Ｎの目標値に従い整流・昇圧部５０から出力電力が出力される。

次に、通常モードにおいて、風車１００の回転数が小さくなる場合について説明する。
風車１００の回転数が１６７（ｍｉｎ^-1）より大きい回転数で回転して、点線Ｎの目標値に従い整流・昇圧部５０から出力電力が出力されている状態から、風車１００が受けていた風の速さ（風速）が小さくなり、風車１００の回転数が小さくなると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力の大きさも点線Ｎの目標値に従い小さくなる。制御部１０は、テーブルデータの目標値Ｄ１に基づいて整流・昇圧部５０から出力される出力電力の大きさを制御する。

次に、制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ２に入る前に、目標値Ｄ１を小さくする第２出力減少制御を行う。具体的には、図７に示すように、風車１００の回転数が１６７（ｍｉｎ^-1）より小さくなると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が０（Ｗ）に向けて徐々に小さくなる。このときの目標値Ｄ１は点線Ｎの目標値より小さい。つまり、風車１００の回転数が１６７（ｍｉｎ^-1）より小さくなると、発電機３に対する電気的負荷が小さくなる。これにより、発電機３の回転が妨げられなくなる。すると、風車１００の回転数は急激に小さくなることなく、緩やかに小さくなる。

次に、制御部１０は、風車１００の回転数が徐々に小さくなり、風車１００の回転数が共振区間Ｒ２に入ると、発電機３で生じた電力に基づいた目標値Ｄ１を大きくする第３出力増加制御を行う。具体的には、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が０（Ｗ）になり、風車１００の回転数が１５５（ｍｉｎ^-1）より小さくなると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が８００（Ｗ）に向けて徐々に大きくなる。つまり、風車１００の回転数が１５５（ｍｉｎ^-1）より小さくなると、発電機３に対する電気的負荷が徐々に大きくなる。これにより、発電機３が回転する際の抵抗力が大きくなり、発電機３の回転が妨げられ、第２出力減少制御において緩やかに小さくなっていた風車１００の回転数が急激に小さくなる。これにより、この風力発電装置１は風車１００の回転数がより短時間で共振区間Ｒ１の回転数より小さくなる。

次に、制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１より小さくなると、目標値Ｄ１を点線Ｎの目標値に徐々に近づける第３出力減少制御を行う。具体的には、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１である１２６（ｍｉｎ^-1）より小さくなり、整流・昇圧部５０から出力される出力電力の大きさが８００（Ｗ）になる。そして、風車１００の回転数が１２５（ｍｉｎ^-1）より小さくなり、さらに風車１００の回転数が小さくなるに従い整流・昇圧部５０から出力される出力電力が徐々に小さくなる。そして、風車１００の回転数が１１７（ｍｉｎ^-1）になると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力の大きさが点線Ｎの目標値になる。そして、風車１００の回転数が１１７（ｍｉｎ^-1）より小さくなると、点線Ｎの目標値に従い整流・昇圧部５０から出力電力が出力される。こうして、制御部１０において通常モードが実行される。

制御部１０は、上記の通常モードの実行中に図５におけるステップＳ２の判断を繰り返し、風速センサ９で計測される風速が第１風速閾値（所定値）Ｖｗ１以上となった場合、又は、回転数センサ７で検出される回転数が第１回転数閾値Ｖｒ１以上となった場合（図５のステップＳ２でＹｅｓの場合）、ステップＳ３において回転抑制モードの制御に切り替える。

制御部１０は、ステップＳ２からステップＳ３に移行して、回転抑制モードの制御に切り替えた場合、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すテーブルデータに従い制御を行う。図９（Ａ）、（Ｂ）のテーブルデータは、第１風速閾値Ｖｗ１（所定値）以上且つ第２風速閾値Ｖｗ２未満の風速範囲における複数段階の風速Ｗと複数段階の回転数Ｒd、及び回転数Ｒuとを定めると共に風速Ｗが大きいほど回転数Ｒd、及び回転数Ｒuが小さくなるように対応付けられている。ここで、第１風速閾値Ｖｗ１は１１（ｍ／ｓ）であり、第２風速閾値Ｖｗ２は２２（ｍ／ｓ）である。このテーブルデータは、記憶部１８に記憶されている。なお、図９（Ａ）、（Ｂ）のテーブルデータは、大きいテーブル番号ほど、対応付けられた風速Ｗ（風速範囲）が小さく且つ対応付けられた回転数Ｒd、及び回転数Ｒuが大きくなっている。

図９（Ａ）のテーブルデータは、例えば、テーブル番号５には、１１（ｍ／ｓ）以上１２（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１７０（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒdが対応付けられ、テーブル番号４には、１２（ｍ／ｓ）以上１３（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１６０（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒdが対応付けられ、テーブル番号３には、１３（ｍ／ｓ）以上１４（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１５５（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒdが対応付けられ、テーブル番号２には、１４（ｍ／ｓ）以上１４．０１（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１２５（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒdが対応付けられ、テーブル番号１には、１４．０１（ｍ／ｓ）以上１６（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１２０（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒdが対応付けられ、テーブル番号０には、１６（ｍ／ｓ）以上の風速Ｗ及び１００（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒdが対応付けられている。

また、図９（Ｂ）のテーブルデータは、例えば、テーブル番号６には、１１（ｍ／ｓ）以上１２（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１８０（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒuが対応付けられ、テーブル番号５には、１２（ｍ／ｓ）以上１３（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１７０（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒuが対応付けられ、テーブル番号４には、１３（ｍ／ｓ）以上１４（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１６０（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒuが対応付けられ、テーブル番号３には、１４（ｍ／ｓ）以上１４．０１（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１５５（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒuが対応付けられ、テーブル番号２には、１４．０１（ｍ／ｓ）以上１６（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１２５（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒuが対応付けられ、テーブル番号１には、１６（ｍ／ｓ）以上１８（ｍ／ｓ）未満の風速Ｗ及び１２０（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒuが対応付けられ、テーブル番号０には、１８（ｍ／ｓ）以上の風速Ｗ及び１００（ｍｉｎ^-1）の回転数Ｒuが対応付けられている。

制御部１０は、図５のステップＳ３における回転抑制モードの制御を開始した後、風速が第２風速閾値Ｖｗ２以上となるか又は所定の復帰条件が成立するまで回転抑制モードの制御を継続する。一方、回転抑制モードの制御を行っているときに風速が第２風速閾値Ｖｗ２以上となった場合（ステップＳ４でＹｅｓの場合）にはステップＳ６に移行して回転停止モードの制御に切り替える。また、回転抑制モードの制御を行っているときに所定の復帰条件が成立した場合（ステップＳ５でＹｅｓの場合）にはステップＳ１に移行して通常モードの制御に切り替える。

制御部１０は、回転抑制モードの制御を行う場合、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すテーブルデータに基づいて上昇対応制御又は下降対応制御を実行する。具体的には、上昇対応制御は、風速センサ９で計測される風速が上昇する際に図９（Ａ）に示すテーブルデータにおける風速Ｗに対応付けられた回転数Ｒd、又は対応付けられた回転数Ｒdから所定段階シフトしたレベルを目標とするように風車１００の回転数を制御する。下降対応制御は、風速センサ９で計測される風速が下降する際に図９（Ｂ）に示すテーブルデータにおける複数段階の回転数Ｒuに基づいて風車１００の回転数を所定の制限段階数以内の段階数ずつ大きくするように制御する。なお、以下では、所定の制限段階数が「２」である例について説明する。

具体的には、図５において、ステップＳ２からステップＳ３に移行した直後（すなわち、風速が第１風速閾値Ｖｗ１以上又は風車１００の回転数が第１回転数閾値Ｖｒ１以上となった直後）、図９（Ａ）に示すテーブルデータにおいてテーブル番号が最も大きい最上位のテーブルが選択される。その後、制御部１０は、風速センサ９で計測される風速及び回転数センサ７で検出される回転数を監視し、風速センサ９で計測される風速が変化前の現在の大きさよりも大きい新たな風速に変化した場合、この新たな風速に対してテーブルデータで対応付けられた回転数Ｒdから所定段階シフトした回転数Ｒdを目標とするように風車１００の回転数を制御する。

例えば、ステップＳ２からステップＳ３に移行した直後の風速が、１１（ｍ／ｓ）である場合（すなわち、変化前の現在の風速の大きさがテーブル番号５（現テーブル番号）に対応する風速（１１（ｍ／ｓ）以上１２（ｍ／ｓ）未満）である場合）、その後に、風速が１４（ｍ／ｓ）となることで、変化前の現在レベルよりも大きい新たな風速（テーブル番号２に対応する風速（１４（ｍ／ｓ）以上１４．０１（ｍ／ｓ）未満））に変化した場合、この新たな風速（１４（ｍ／ｓ）以上１４．０１（ｍ／ｓ）未満）に対応するテーブル番号２（新テーブル番号）に対して図９（Ａ）に示すテーブルデータで対応付けられた回転数Ｒd（１２５（ｍｉｎ^-1））から１段階小さいテーブル番号（テーブル番号１）の回転数Ｒd（１２０（ｍｉｎ^-1））を目標とするように風車１００の回転数を制御する。ここで、テーブル番号３及び２のそれぞれの回転数Ｒdが、（１５５（ｍｉｎ^-1））、及び（１２５（ｍｉｎ^-1））である。このため、回転抑制モードにおいて風速が上昇する場合、風車１００の回転数を短時間で風車１００が共振する回転数より小さくすることができる。

なお、ここで示す例はあくまで一例であり、回転抑制モードの実行中に、計測される風速の大きさが１段階以上大きくなるように切り替わった場合には、切り替わり後の風速に対応付けられた回転数Ｒdよりも１段階小さいテーブル番号の回転数Ｒdに制御することになる。

一方で、制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に風速センサ９で計測される風速が変化前の現在の大きさよりも小さい風速以下で一定時間（例えば、５秒）以上維持された場合、図９（Ｂ）に示すテーブルデータにおいて制御中の回転数Ｒuよりも所定の制限段階数以内で大きい回転数Ｒuを目標とするように風車１００の回転数を制御する下降対応制御を実行する。本実施例では、所定の制限段階数が「２」であり、風速が大きく低下した状態が維持されても、回転数の大きさが一度に２段階以上切り替わらないようになっている。

例えば、ある時期の風速が１５ｍ／ｓである場合、すなわち、変化前の現在の風速の大きさがテーブル番号２（現テーブル番号）に対応する風速（１４．０１（ｍ／ｓ）以上１６（ｍ／ｓ）未満）である場合において、図９（Ｂ）に示すテーブルデータにおいてこの風速Ｗに対応する回転数（１２５（ｍｉｎ^-1））から１段階小さいテーブル番号の回転数（１２０（ｍｉｎ^-1））で制御されている場合、その後、風速が１１（ｍ／ｓ）となったとき、上昇対応制御のように、直に新たな風速（１１（ｍ／ｓ）以上１２（ｍ／ｓ）未満）に対応するテーブル番号６に応じた回転数Ｒuにはしない。
具体的には、風速が１段階以上小さくなる状態が一定時間（例えば、５秒）以上維持されると、図９（Ｂ）に示すテーブルデータにおいて、変化前の現在のテーブル番号２（現テーブル番号）に対して１段階大きいテーブル番号３（新テーブル番号）の回転数Ｒu（１５５（ｍｉｎ^-1））を目標とするように風車１００の回転数を制御する。つまり、新たな回転数Ｒuを、変化前の回転数Ｒuである１２０（ｍｉｎ^-1）から所定の制限段階数である「２段階」だけ増加させた１５５（ｍｉｎ^-1）にして、この新たな回転数Ｒuを目標とするように風車１００の回転数を制御する。ここで、テーブル番号３及び２のそれぞれの回転数Ｒuが、（１５５（ｍｉｎ^-1））、及び（１２５（ｍｉｎ^-1））である。このため、回転抑制モードにおいて風速が小さくなる場合、風車１００の回転数を風車１００が共振する回転数になる状態をより短時間にすることができる。

また、制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に、図９（Ｂ）において最も小さい風速（１１（ｍ／ｓ）以上１２（ｍ／ｓ）未満）に対応付けられた回転数（１８０（ｍｉｎ^-1））を目標とするように風車１００の回転数を制御していた場合、風速センサ９で計測される風速が上記所定値（第１風速閾値Ｖｗ１である１１（ｍ／ｓ））未満で所定時間（例えば、５秒）以上維持されたことを条件として通常モードの制御に切り替える。つまり、「回転抑制モードの制御の実行中に、最上位のテーブル番号６に対応する風速（１１（ｍ／ｓ）以上１２（ｍ／ｓ）未満）に対応する回転数（１８０ｍｉｎ^-1）を目標とするように風車１００の回転数を制御していた場合に、風速センサ９で計測される風速が上記所定値（第１風速閾値Ｖｗ１である１１（ｍ／ｓ））未満で所定時間（例えば、５秒）以上維持されたこと」が復帰条件であり、このような復帰条件が成立した場合、図５におけるステップＳ５においてＹｅｓとなり、ステップＳ１にて通常モードの制御を実行する。

また、制御部１０は、回転抑制モードの制御の実行中に、風速センサ９で計測される風速が第２風速閾値Ｖｗ２（２２（ｍ／ｓ））以上となった場合（すなわち、図５におけるステップＳ４でＹｅｓの場合）、ステップＳ６において回転停止モードの制御を実行する。回転停止モードの制御中は、例えば、風車１００の回転数が０となるまで上述した第１電気ブレーキ部２１及び機械ブレーキ部２２を動作させて風車１００の回転を停止させる。そして、所定の解除条件が成立するまで風車１００を回転停止状態で維持する。解除条件は様々に設定することができ、例えば、「風速センサ９で計測される風速が、所定の解除判定閾値未満で一定時間以上維持されること」とすることができる。所定の解除判定閾値は、第２風速閾値Ｖｗ２であってもよく、第２風速閾値Ｖｗ２よりも小さい値であってもよい。図５の例では、回転停止モードを解除する場合、ステップＳ３以降の処理を実行することになる。

このように、この風力発電装置１は、風車１００の回転数が徐々に大きくなり、共振区間Ｒ１に入ると、発電機３で生じた電力に基づいた出力電力の目標値（目標値Ｕ１）を小さくする。これにより、この風力発電装置１は、発電機３に対する電気的負荷が小さくなるため、風車１００が回転し易くなる。これにより、この風力発電装置１は風車１００の回転数をより短時間で共振区間Ｒ２の回転数より大きくすることができる。

また、この風力発電装置１は、風車１００の回転数が徐々に小さくなり、共振区間Ｒ２に入ると、発電機３で生じた電力に基づいた出力電力の目標値（目標値Ｄ１）を大きくする。これにより、この風力発電装置１は、発電機３に対する電気的負荷が大きくなるため、風車１００が回転し難くなる。これにより、この風力発電装置１は風車１００の回転数をより短時間で共振区間Ｒ１の回転数より小さくすることができる。

また、この風力発電装置１は、風車１００の回転数が徐々に大きくなり、共振区間Ｒ１に入ると、発電機３で生じた電力に基づいた出力電力の目標値（目標値Ｕ１）を小さくする。これにより、この風力発電装置１は、発電機３に対する電気的負荷が小さくなるため、風車１００が回転し易くなる。これにより、この風力発電装置１は風車１００の回転数をより短時間で共振区間Ｒ２の回転数より大きくすることができる。
また、この風力発電装置１は、風車１００の回転数が徐々に小さくなり、共振区間Ｒ２に入ると、発電機３で生じた電力に基づいた出力電力の目標値（目標値Ｄ１）を大きくする。これにより、この風力発電装置１は、発電機３に対する電気的負荷が大きくなるため、風車１００が回転し難くなる。これにより、この風力発電装置１は風車１００の回転数をより短時間で共振区間Ｒ１の回転数より小さくすることができる。つまり、この風力発電装置１は、風車１００の回転数が大きくなる場合と、小さくなる場合とにおいて、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１からＲ２の回転数になる状態をより短時間にすることができる。

したがって、本発明の風力発電装置１は風車１００が共振することを容易に回避することができる。

また、この風力発電装置１の制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１に入る前に、目標値Ｕ１を大きくする第１出力増加制御を行う。このため、この風力発電装置１は、風速が大きくなる状態において、目標値Ｕ１を大きくすると、発電機３で生じた電力に基づいた出力電力が大きくなる。すると、発電機３に対する電気的負荷が大きくなるため風車１００が回転し難くなる。つまり、この風力発電装置１は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１からＲ２に入る大きさの風速であっても風車１００の回転数が共振区間Ｒ１からＲ２の回転数になり難い。

また、この風力発電装置１の制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ２より大きくなると、目標値Ｕ１を点線Ｎの目標値に徐々に近づける第２出力増加制御を行う。このため、目標値Ｕ１を点線Ｎの目標値に急激に近づける場合に比べて、この風力発電装置１は共振区間Ｒ２より大きくなった風車１００の回転数が再び共振区間Ｒ１からＲ２の回転数になり難い。

また、この風力発電装置１の制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ２に入る前に、目標値Ｄ１を小さくする第２出力減少制御を行う。このため、この風力発電装置１は、風速が小さくなる状態において、目標値Ｄ１を小さくすると、発電機３で生じた電力に基づいた出力電力が小さくなる。すると、発電機３に対する電気的負荷が小さくなるため風車１００が回転し易くなる。つまり、この風力発電装置は、風速が小さくても風車１００の回転数が小さくなり難く、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１からＲ２の回転数になり難い。

また、この風力発電装置１の制御部１０は、風車１００の回転数が共振区間Ｒ１より小さくなると、目標値Ｄ１を点線Ｎの目標値に徐々に近づける第３出力減少制御を行う。このため、目標値Ｄ１を点線Ｎの目標値に急激に近づける場合に比べて、この風力発電装置１は共振区間Ｒ１より小さくなった風車１００の回転数が再び共振区間Ｒ１からＲ２の回転数になり難い。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１では、風車１００として垂直軸型風車を例示したが、水平軸型風車であってもよい。発電機３の回転子に対して直接又は間接的に駆動力を与え得る風車であれば、公知のあらゆる種類の風車に適用することができる。
（２）実施例１では、ＭＰＰＴ制御を、整流・昇圧部５０を制御部１０によって制御する構成を例示したが、発電機３のＭＰＰＴ制御を行い得る回路構成であれば、図１、図２以外の構成を採用してもよい。
（３）実施例１では、第３出力増加制御において、風車１００の回転数が１５５（ｍｉｎ^-1）より小さくなると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が８００（Ｗ）に向けて徐々に大きくしているが、風車１００の回転数が１５５（ｍｉｎ^-1）より小さくなると、整流・昇圧部５０から出力される出力電力が８００（Ｗ）に向けて急激に大きくしてもよい。
（４）実施例１では、第１出力減少制御において、風車１００の回転数が１２６（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、整流・昇圧部５０から出力電力を出力しないが、風車１００の回転数が１２６（ｍｉｎ^-1）より大きくなると、発電機３をアシスト制御して、発電機３を電動機として駆動してもよい。

３…発電機
７…回転数センサ（検知部）
１０…制御部
１００…風車
Ｎ…曲線（最も効率の良い目標値）
Ｒ１，Ｒ２…共振区間
Ｕ１，Ｄ１…出力電力の目標値

Claims

風車と、
前記風車の回転数を検出する検知部と、
前記風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、
前記風車の回転数が徐々に大きくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を小さくする第１出力減少制御を行う制御部と、
前記発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力する整流・昇圧部と、
を備え、
前記第１出力減少制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記整流・昇圧部から電力を出力する電力出力状態から電力を出力しない非電力出力状態にすることを特徴とする風力発電装置。
前記制御部は、前記風車の回転数が前記共振区間に入る前に、前記出力電力の目標値を大きくする第１出力増加制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
前記制御部は、前記風車の回転数が前記共振区間より大きくなると、前記出力電力の目標値を最も効率の良い目標値に徐々に近づける第２出力増加制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の風力発電装置。
風車と、
前記風車の回転数を検出する検知部と、
前記風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、
前記風車の回転数が徐々に小さくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を大きくする第３出力増加制御を行う制御部と、
前記発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力する整流・昇圧部と、
を備え、
前記第３出力増加制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記整流・昇圧部から電力を出力しない非電力出力状態から電力を出力する電力出力状態にすることを特徴とする風力発電装置。
前記制御部は、前記風車の回転数が前記共振区間に入る前に、前記出力電力の目標値を小さくする第２出力減少制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の風力発電装置。
前記制御部は、前記風車の回転数が前記共振区間より小さくなると、前記出力電力の目標値を最も効率の良い目標値に徐々に近づける第３出力減少制御を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の風力発電装置。
風車と、
前記風車の回転数を検出する検知部と、
前記風車の回転力を変換して電力を生じさせる発電機と、
前記風車の回転数が徐々に大きくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を小さくする第１出力減少制御、及び前記風車の回転数が徐々に小さくなり、前記風車の回転数が共振区間に入ると、前記発電機で生じた電力に基づいた出力電力の目標値を大きくする第３出力増加制御を行う制御部と、
前記発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力する整流・昇圧部と、
を備え、
前記第１出力減少制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記整流・昇圧部から電力を出力する電力出力状態から電力を出力しない非電力出力状態にし、
前記第３出力増加制御において、前記制御部は、前記整流・昇圧部に対し制御信号を出力し、前記整流・昇圧部から出力される出力電力の大きさを制御し、前記非電力出力状態から前記電力出力状態にすることを特徴とする風力発電装置。