WO2012002265A1 - 風車用ピッチ制御装置 - Google Patents

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WO2012002265A1
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normal
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power
pitch
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PCT/JP2011/064510
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日比野敏晴
児玉晴夫
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ナブテスコ株式会社
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention has a capacitor capable of applying electric power to an electric motor connected to a pitch driving device that changes a pitch angle of a wind turbine blade provided rotatably with respect to a main shaft portion of the wind turbine, and the capacitor
  • the present invention relates to a pitch control device for a wind turbine capable of controlling the pitch angle of the blade so as to change the wind pressure received by the blade in a direction to reduce the wind pressure.
  • a pitch control device for a windmill that controls a pitch angle of a blade that is rotatably provided with respect to a main shaft portion of the windmill.
  • a wind turbine pitch control device it has a battery as a capacitor capable of applying electric power to an electric motor connected to a pitch driving device that changes the pitch angle of the blade of the wind turbine.
  • a device that controls the pitch angle of the blade so as to change the wind pressure received by the blade is known (see Patent Document 1).
  • power control is a motor controller that controls the operation of the electric motor by controlling the supply of power to the electric motor connected to the pitch drive device.
  • the electric motor connected to the pitch driving device is driven by receiving supply of electric power from an external power source via the unit (221).
  • the external power source is provided as a regular power source that is a power source that supplies power during normal operation.
  • the power supply source to the electric motor connected to the pitch driving device is switched from the regular power source to the battery (220) by the power control unit.
  • the pitch angle of the blade is controlled so that the wind pressure applied to the blade is reduced (so that the blade is feathered). This aims at preventing damage to the windmill due to an abnormal increase in the rotational speed of the blade and the main shaft.
  • the present invention provides a wind turbine pitch control device capable of performing feathering and capable of continuing power generation even when the power supply capability of a regular power supply is lost. With the goal.
  • a wind turbine pitch control device is an electric motor coupled to a pitch driving device that changes the pitch angle of a wind turbine blade provided rotatably with respect to a main shaft portion of the wind turbine.
  • the present invention relates to a wind turbine pitch control device having a capacitor capable of applying electric power to a motor and capable of controlling the pitch angle of the blade so as to change the wind pressure received by the blade by the electric power of the capacitor.
  • the pitch control apparatus for windmills which concerns on 1st invention controls the electrical storage and discharge of the said condenser, and also the said control from the pitch controller which transmits the control signal for the pitch control which changes the pitch angle of the said blade
  • a motor controller that controls the electric motor based on a signal; and a capacitor operation monitoring unit that monitors an operation state of the capacitor.
  • the motor controller is connected to a normal power source that supplies power during normal operation. When the power supply capability of the utility power supply is lost, the electric motor is controlled based on the control signal by the power supplied from the battery, and the pitch control is continued, and the battery is operated. Based on the monitoring result of the monitoring unit, control is performed to change the pitch angle of the blade in a direction in which the wind pressure is reduced. And wherein the door.
  • the motor controller controls the electric motor with the power supplied from the capacitor based on the control signal from the pitch controller, and the pitch control is continued.
  • the pitch control apparatus for wind turbines of the present invention power generation can be continued even when the power supply capability of the regular power supply is lost.
  • feathering is performed to change the pitch angle in the direction in which the wind pressure received by the blade is reduced based on the monitoring result of the capacitor operation monitoring unit that monitors the operation state of the capacitor. It will be. This prevents the windmill from being damaged due to an abnormal increase in the rotational speed of the blade and the main shaft.
  • a wind turbine pitch control device is the wind turbine pitch control device according to the first aspect of the present invention, wherein a plurality of the motor controllers are provided so as to correspond to each of the plurality of blades provided in the wind turbine.
  • a normal controller that is another normal motor controller other than the abnormal controller that is the abnormal motor controller. The above pitch control is performed.
  • the pitch control of the blade corresponding to the abnormal controller is performed by a normal controller different from the abnormal controller. For this reason, in addition to when the power supply capability of the regular power supply is lost, power generation can be continued even when an abnormality occurs in any of the plurality of motor controllers.
  • a wind turbine pitch control device is the wind turbine pitch control device according to the first aspect of the present invention, wherein the electric motor is provided as an induction motor, connects the motor controller and the electric motor, and A normal drive line capable of supplying electric power to the electric motor, and a direct input power source provided as an AC power source different from the normal power source and the electric motor are connected directly or via the normal drive line; A direct drive line capable of driving the electric motor by supplying power from the direct input power source to the electric motor, and a state where the motor controller and the electric motor are connected to and disconnected from the normal drive line A normal drive switch that can be switched to any one of the following states, and the direct input power source and the power source provided in the direct drive line.
  • a direct drive switch that can be switched between a state in which the motor is connected and a state in which the motor is disconnected, and a pitch angle detector that detects the pitch angle of the blade.
  • the normal drive line and the normal drive switch provided in the normal drive line, the direct drive line connecting the AC direct input power source to the induction motor, and the direct drive switch provided in the direct drive line A pitch angle detector. For this reason, when the power supply capability of the normal power supply is lost, the wind pressure received by the blade is reduced by the power of the direct input power supply by connecting the direct drive switch after the normal drive switch is cut off. It is possible to perform feathering that changes the pitch angle. Based on the detection result of the pitch angle detector, the feathering operation for changing the pitch angle of the blade can be stopped at a predetermined position to complete the feathering. Therefore, since the feathering can be performed also with the power of the direct input power source, the feathering can be performed even when the capacity reduction of the battery or the abnormality of the battery occurs when the pitch control is performed with the power of the battery. .
  • a wind turbine pitch control device is the wind turbine pitch control device according to the third aspect of the present invention, wherein the motor controller, the pitch angle detector, and the like correspond to each of the plurality of blades provided in the wind turbine.
  • a plurality of each of the direct drive line, the direct drive switch, the normal drive line, and the normal drive switch are provided, and the plurality of direct drive lines are provided in common for the same direct input power source. Are connected via a common direct drive line, and the common direct drive line can be switched between a state in which the direct input power source and the plurality of direct drive lines are connected and a state in which they are disconnected.
  • a direct input power switch is provided.
  • a motor controller a pitch angle detector, a direct drive line, a direct drive switch, a normal drive line, and a normal drive switch are provided for each blade.
  • a plurality of direct drive lines are connected to the same direct input power source via a common direct drive line, and a direct input power switch is provided on the common direct drive line.
  • the direct drive switch is turned off, the normal drive switch corresponding to one blade is connected to the direct drive switch, and the normal drive switch corresponding to the other blade is cut off.
  • a circuit in which a direct drive switch corresponding to the blade is connected can be configured.
  • the electric motor for changing the pitch angle of the other blades can also be controlled by the motor controller corresponding to one blade.
  • the windmill pitch control device is the windmill pitch control device of the fourth aspect, wherein each of the plurality of normal drive lines is provided between the normal drive switch and the electric motor.
  • An independent drive switch that can be switched between a state in which the normal drive switch and the electric motor are connected and a state in which the electric motor is disconnected is provided, and the direct drive line is connected to the normal drive line.
  • the normal drive switch and the independent drive switch are connected, and each of the plurality of pitch angle detectors can transmit a detection result signal to any of the plurality of motor controllers.
  • the motor controller in which an abnormality has occurred
  • the independent driving switch corresponding to the normal controller and the independent driving switch corresponding to the abnormal controller are switched to perform the switching independently.
  • the detection result of the pitch angle detector corresponding to each blade is transmitted to any of the plurality of motor controllers, the direct drive line in each normal drive line, the normal drive switch, the electric motor, In between, an independent drive switch is provided.
  • a normal controller different from the abnormal controller performs blade pitch control corresponding to the normal controller and blade pitch control corresponding to the abnormal controller. However, it is performed independently by switching the independent drive switch.
  • the wind turbine pitch control device is the wind turbine pitch control device according to any one of the first to fifth aspects of the invention, wherein a plurality of the capacitors are provided corresponding to the plurality of motor controllers, and the common power source A plurality of service power lines connected to each of the motor controllers so as to supply the power from the motor controllers, and the service power lines are common to the same service power supply.
  • the common power supply line is connected to the common power supply line in either a state of connecting between the normal power supply and the plurality of common power supply lines or a state of blocking the common power supply line.
  • a switch for a regular power supply that can be switched is provided.
  • a power storage device and a normal power supply line for supplying power from the normal power supply are provided corresponding to each motor controller.
  • a plurality of normal power supply lines are connected to the same normal power supply via a common power supply line, and a common power supply switch is provided on the common power supply line. For this reason, after switching the common power supply switch to the shut-off state, each common power supply line and common power supply line are connected to each of the capacitors corresponding to one motor controller from the capacitors corresponding to the other motor controller (commonly). If the connection can be made without going through the common power line, power can be supplied only through both the common power lines.
  • a wind turbine pitch control device is the wind turbine pitch control device according to any one of the first to sixth aspects of the invention, wherein the capacitor operation monitoring unit detects the remaining amount of power in the capacitor. And when the motor controller continues the pitch control with the electric power supplied from the battery, and the remaining power detected by the battery remaining power detector falls below a predetermined value, the blade The pitch angle of the blade is controlled so as to change in a direction to reduce the received wind pressure.
  • the battery remaining amount detector is provided as the capacitor operation monitoring unit, and the power remaining detected by the battery remaining amount detector when the pitch control is continued with the power from the capacitor is less than or equal to a predetermined position. Then, feathering is performed. For this reason, it is possible to easily realize a configuration in which feathering is performed before the power of the battery is insufficient and feathering becomes impossible.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the windmill to which the pitch control apparatus for windmills which concerns on 1st Embodiment of this invention is applied. It is sectional drawing which expands and shows the attachment part of the braid
  • An embodiment of the present invention has a capacitor that can apply electric power to an electric motor connected to a pitch driving device that changes a pitch angle of a wind turbine blade that is rotatably provided to a main shaft portion of the wind turbine.
  • the present invention can be widely applied as a wind turbine pitch control device that can control the pitch angle of the blade so as to change the wind pressure received by the blade in a direction to reduce the wind pressure received by the power storage device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wind turbine 100 to which a wind turbine pitch control device 1 (hereinafter also simply referred to as “pitch control device 1”) according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • the windmill 100 includes a tower 101, a nacelle 102, a hub (main shaft portion) 103, blades 104, and the like.
  • the tower 101 is installed so as to extend vertically upward from the ground.
  • the nacelle 102 is rotatably arranged with respect to the tower 101, and is installed so as to turn in a horizontal plane by a yaw driving device (not shown). Inside the nacelle 102, a power transmission shaft, a generator and the like (not shown) are arranged.
  • the hub 103 constituting the main shaft portion in the present embodiment is connected to the power transmission shaft and is provided so as to be rotatable with respect to the nacelle 102.
  • a plurality of blades 104 (104a, 104b, 104c) are provided (three in this embodiment), and are attached to the hub 103 so as to extend radially at equal angles.
  • Each blade 104 (104a, 104b, 104c) includes a hollow cylindrical shaft portion 105a attached to the hub 103 and a wing portion 105b for receiving wind.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion where the blade 104 is attached to the hub 103, together with the pitch driving device 108 and the induction motor 11 which is a motor for driving the pitch driving device 108.
  • An opening is formed in a portion where the blade 104 is attached to the hub 103, and each blade 104 is disposed to face the opening at the end of the shaft portion 105a.
  • Each blade 104 is supported at the shaft portion 105 a with respect to the hub 104 via a bearing 106, and is provided so as to be rotatable with respect to the hub 103.
  • a ring gear 107 provided with inner teeth disposed on the inner peripheral side is provided at an end of the shaft portion 105a on the attachment side to the hub 103 (in FIG. 2, the ring gear 107 of the ring gear 107 is provided). The illustration of each tooth of the internal teeth is omitted).
  • the ring gear 107 is arranged so that its axis coincides with the axis of the shaft portion 105a, and is configured to mesh with an output pinion 109 of a pitch driving device 108 configured as a speed reducer.
  • each pitch driving device 108 is provided corresponding to each of the three blades 104 (104a, 104b, 104c), and the blade 104 in the hub 103 is attached via the bracket 110. Each is attached inside the opening.
  • the pitch driving device 108 is connected to the induction motor 11, decelerates the driving force input from the induction motor 11, outputs it to the pinion 109, and the blade 104 together with the ring gear 107 meshing with the pinion 109 on the axis. Rotate relative to the hub 103 as a center. Accordingly, each pitch driving device 108 is configured to change the pitch angle of each blade 104 (104a, 104b, 104c).
  • FIG. 3 is a block diagram showing the pitch control device 1.
  • the pitch control device 1 shown in FIG. 3 is disposed in the hub 103, for example.
  • the pitch control device 1 includes a plurality (three in this embodiment) of induction motors 11 (11a, 11b, 11c), a plurality (three in this embodiment) of batteries 12 (12a, 12b, 12c), and a plurality of. (Three in this embodiment) motor controllers 13 (13a, 13b, 13c), a plurality (three in this embodiment) encoders 14 (14a, 14b, 14c), a plurality (three in this embodiment) Battery remaining amount detector 15 (15a, 15b, 15c), and the like.
  • the pitch control device 1 includes a plurality of (three in the present embodiment) normal drive lines 16 (16a, 16b, 16c) as lines (wirings) and switches of the power supply system, A plurality of (three in this embodiment) direct drive lines 17 (17a, 17b, 17c), a plurality (three in this embodiment) normal drive switches 18 (18a, 18b, 18c), a plurality of ( In the present embodiment, three direct drive switches (19a, 19b, 19c), a common direct drive line 20, a direct input power switch 21, and a plurality (three in the present embodiment) of regular power supply lines 22 (22a, 22b, 22c), a common power line 23, a plurality (three in this embodiment) of independent drive switches 24 (24a, 24b, 24c), and the like.
  • the three induction motors 11 (11a, 11b, 11c) provided are respectively connected to the pitch driving devices 108 that change the pitch angles of the three blades 104 (104a, 104b, 104c).
  • the electric motor of this embodiment is comprised.
  • Each induction motor 11 is installed so as to output a driving force for changing the pitch angle of each blade 104.
  • the induction motor 11a is provided corresponding to the blade 104a
  • the induction motor 11b is provided corresponding to the blade 104b
  • the induction motor 11c is provided corresponding to the blade 104c.
  • Each of the three batteries 12 (12a, 12b, 12c) is provided so that electric power can be applied to each induction motor 11 (11a, 11b, 11c) via each motor controller 13 described later. That is, the battery 12a can be applied to the induction motor 11a, the battery 12b can be applied to the induction motor 11b, and the battery 12c can be applied to the induction motor 11c.
  • Each battery 12 (12a, 12b, 12c) is provided corresponding to each of a plurality of motor controllers 13 (13a, 13b, 13c).
  • Each battery 12 (12a, 12b, 12c) is supplied with electric power from the common power supply 111 by using a common power supply line 23, a common power supply line 22 (22a, 22b, 22c) and a motor controller 13 (13a, 13c). 13b, 13c) to supply electricity.
  • the battery 12 (12a, 12b, 12c) constitutes a battery in this embodiment.
  • this embodiment demonstrates taking the case where the battery 12 (12a, 12b, 12c) is provided as a capacitor
  • a capacitor or a capacitor such as EDLC (Electric double-layer capacitor, electric double layer capacitor or electric double layer capacitor) may be used as the capacitor.
  • FIG. 4 is a block diagram showing each motor controller 13 (13a, 13b, 13c) and a pitch controller 50 that is a host computer thereof.
  • the pitch controller 50 shown in FIG. 4 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory (not shown), and is configured to be able to communicate with each motor controller 13 (13a, 13b, 13c) via the communication line 51. Has been.
  • CPU Central Processing Unit
  • memory not shown
  • the pitch controller 50 then sets the target pitch angle of each blade 104 (104a, 104b, 104c) for proper rotation in accordance with the wind pressure received by the blade 104 based on the wind pressure detection result by a wind pressure sensor (not shown). To decide. Based on this target pitch angle, the pitch controller 50 sends a control signal for pitch control for changing the pitch angle of each blade 104 to each motor controller 13 (13a, 13b, 13c) via the communication line 51. Send.
  • Three motor controllers 13 (13a, 13b, 13c) shown in FIGS. 3 and 4 are provided as described above, corresponding to each induction motor 11 (that is, corresponding to each blade 104). )is set up. That is, the motor controller 13a is provided corresponding to the blade 104a and the induction motor 11a, the motor controller 13b is provided corresponding to the blade 104b and the induction motor 11b, and the motor controller 13c corresponds to the blade 104c and the induction motor 11c. Is provided.
  • Each motor controller 13 (13a, 13b, 13c) includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), an interface circuit, a power module unit that controls power supplied to each induction motor 11, a memory, and the like.
  • Each motor controller 13 is communicably connected to the pitch controller 50 via the communication line 51 and is also communicably connected to the induction motor 11 and the battery 12.
  • each motor controller 13 is connected to a regular power supply 111 that is an external power supply that supplies power during normal operation in which no power failure or equipment failure or abnormality occurs in the power supply system, and is supplied with power. It is configured as follows.
  • the power module unit converts the DC power supplied from the regular power supply 111 into AC power to control the power supplied to each induction motor 11 and the rotation of each induction motor 11. It is configured as an inverter circuit.
  • the regular power supply 111 is configured as, for example, a power supply system that supplies DC power in which power from an external AC power supply is rectified to DC by a rectifier (not shown).
  • the external AC power source that supplies power to the regular power source 111 via a rectifier may be, for example, a direct power source 112 described later, or an external AC power source that is configured independently of the direct power source 112. It may be a power source.
  • Each motor controller 13 is configured to control the storage of power from the regular power supply 111 to each battery 12 and the discharge of the power stored in each battery 12 to each induction motor 11. That is, the motor controller 13a controls the storage and discharge of the battery 12a, the motor controller 13b controls the storage and discharge of the battery 12b, and the motor controller 13c controls the storage and discharge of the battery 12c.
  • Each motor controller 13 receives the above-described control signal transmitted from the pitch controller 13 via the communication line 51, and controls the operation of each induction motor 11 based on this control signal. That is, based on the control signal from the pitch controller 13, the motor controller 13a controls the induction motor 11a, the motor controller 13b controls the induction motor 11b, and the motor controller 13c controls the induction motor 11c.
  • each motor controller 13 uses the electric power supplied from each battery 12 based on the control signal from the pitch controller 13 when the power supply capacity of the regular power supply 111 is lost due to a power failure or equipment failure. And the pitch control of each blade 104 is continued. Further, each motor controller 13 changes the pitch of each blade 104 so as to change the wind pressure received by each blade 104 by the power of each battery 12 based on the detection result of each battery remaining amount detector 15 described later. It is also configured to be able to control the corners. That is, each motor controller 13 is configured to be able to rotate each induction motor 11 such that feathering is performed to change the pitch angle in a direction in which the wind pressure received by each blade 104 is reduced by the power of each battery 12. ing.
  • each induction motor 11 is stopped at the predetermined rotation angle position (feather position) which will be in a feathering state. Become. Further, in a state where the feathering is performed (a state where each induction motor 11 is stopped at the feather position), the blades of each blade 104 with respect to the direction of the wind so that each blade 104 receives almost no wind pressure. The pitch angle of the blade 104 is fixed in a state where the blade surface of the portion 105b is parallel.
  • each motor controller 13 reception of control signals from the pitch controller 50 and transmission of command signals to each induction motor 11 and each battery 12 are performed through an interface circuit.
  • the memory in each motor controller 13 stores a program for performing processing as the motor controller 13 that controls the storage and discharge of each battery 12 and the operation of each induction motor 11, and is read out by the CPU. Executed.
  • each induction motor 11 that is, corresponding to each blade 14.
  • the rotation number of each induction motor 11 can be detected (the rotation angle and rotation speed of each induction motor 11 can also be detected). That is, the encoder 14a is provided to detect the rotational speed of the induction motor 11a for driving the blade 104a, and the encoder 14b is provided to detect the rotational speed of the induction motor 11b for driving the blade 104b. Is provided so as to detect the rotational speed of the induction motor 11c for driving the blade 104c.
  • each encoder 14 detects the pitch angle of each blade 104 (104a, 104b, 104c) based on the detection result of the number of rotations of each induction motor 11, and the pitch angle detection of this embodiment. Make up the vessel.
  • each induction motor 11 is at a predetermined rotational angle position (feather position) at which the feathering state is achieved based on the detection result of each encoder 14 as a pitch angle detector. Will be stopped.
  • the pitch angle detector is configured as the encoder 14, but this need not be the case.
  • the pitch angle detector may be configured as a limit switch that is arranged at the feather position and detects the pitch angle at the feather position.
  • the pitch angle detector is configured as a gear unit that detects the pitch angle at the feather position by engaging with a gear that is disposed in the vicinity of the shaft portion 105a of each blade 104 and formed on the shaft portion 105a. There may be.
  • each battery remaining amount detector 15 15a, 15b, 15c shown in FIG. 3 are provided and installed in each battery 12, respectively.
  • the battery remaining amount detector 15 is configured as a detector that detects the remaining amount of power in each battery 12. That is, the battery remaining amount detector 15a is installed in the battery 12a to detect the remaining amount, the battery remaining amount detector 15b is installed in the battery 12b to detect the remaining amount, and the battery remaining amount detector 15c is It is installed in 12c so as to detect the remaining amount.
  • each battery remaining amount detector 15 (15a, 15b, 15c) constitutes a capacitor operation monitoring unit of the present embodiment that monitors the operating state of each battery 12 by detecting the remaining amount of power of each battery 12. ing.
  • the remaining battery level detector 15 also constitutes a remaining battery level detector in this embodiment.
  • a capacitor remaining amount detector or a capacitor remaining amount detector is provided as the capacitor operation monitoring unit and the capacitor remaining amount detector.
  • the pitch control device 1 controls the feathering when the motor controller 13 continues the pitch control with the power supplied from each battery 12 when the power supply capability of the regular power supply 111 is lost. It is configured to be performed when the remaining power level detected by the remaining battery level detector 15 becomes a predetermined value or less. That is, this feathering control is performed by each motor controller 13 controlling each induction motor 11 based on the detection result of the battery remaining amount detector 15.
  • the normal drive line 16a is provided as a power supply line that connects the motor controller 13a and the induction motor 11a and can supply power to the induction motor 11a during normal operation.
  • the normal drive line 16b is provided as a power supply line that connects the motor controller 13b and the induction motor 11b and can supply power to the induction motor 11b during normal operation.
  • the normal drive line 16c is provided as a power supply line that connects the motor controller 13c and the induction motor 11c and can supply power to the induction motor 11c during normal operation.
  • the direct drive line 17a is a power source different from the normal power source 111 and connects the direct input power source 112 provided as an external AC power source and the induction motor 11a via the normal drive line 16a. It is provided as a power supply line that can supply AC power to the induction motor 11a to drive the induction motor 11a.
  • the direct drive line 17b connects the direct input power source 112 and the induction motor 11b via the normal drive line 16b, and supplies AC power from the direct input power source 112 to the induction motor 11b to drive the induction motor 11b.
  • the direct drive line 17c connects the direct input power source 112 and the induction motor 11c through the normal drive line 16c, and supplies AC power from the direct input power source 112 to the induction motor 11c to drive the induction motor 11c. It is provided as a supply line.
  • the normal drive switch 18a is provided as a switch that is provided on the normal drive line 16a and can be switched between a state in which the motor controller 13a and the induction motor 11a are connected and a state in which the motor controller 13a is disconnected.
  • the normal drive switch 18b is provided as a switch that is provided on the normal drive line 16b and can be switched between a state in which the motor controller 13b and the induction motor 11b are connected and a state in which the motor controller 13b is disconnected. Yes.
  • the normal drive switch 18c is provided as a switch that is provided on the normal drive line 16c and can be switched between a state in which the motor controller 13c and the induction motor 11c are connected and a state in which the motor controller 13c is disconnected. Yes.
  • these normal drive switches 18 (18a, 18b, 18c) are set to either a connected state or a cut-off state based on a command signal from any of the plurality of motor controllers 13 (13a, 13b, 13c), for example. It is configured to be switched.
  • Three direct drive switches 19 (19a, 19b, 19c) shown in FIG. 3 are provided as described above, corresponding to each direct drive line 17 (that is, corresponding to each blade 104). ) Is provided.
  • the direct drive switch 19a is provided on the direct drive line 17a as a switch that can be switched between a state in which the direct input power source 112 and the induction motor 11a are connected and a state in which the direct motor is disconnected. Yes.
  • the direct drive switch 19b is provided on the direct drive line 17b as a switch that can be switched between a state where the direct input power source 112 and the induction motor 11b are connected and a state where the direct motor is disconnected. Yes.
  • the direct drive switch 19c is provided on the direct drive line 17c as a switch that can be switched between a state in which the direct input power source 112 and the induction motor 11c are connected to each other and a state in which the direct motor is disconnected. Yes.
  • these direct drive switches 19 (19a, 19b, 19c) are set to either a connected state or a cut-off state based on a command signal from one of the plurality of motor controllers 13 (13a, 13b, 13c), for example. It is configured to be switched.
  • the common direct drive line 20 shown in FIG. 3 is provided as a power supply line for connecting the direct input power source 112 to a plurality of direct drive lines 17 (17a, 17b, 17c).
  • the plurality of direct drive lines 17 (17a, 17b, 17c) are configured to be connected to the same direct input power source 112 via the common direct drive line 20 provided in common.
  • the common direct drive line 20 is provided with a direct input power switch 21.
  • This direct input power switch 21 is configured as a switch that can be switched between a state in which the direct input power source 112 and each direct drive line 17 (17a, 17b, 17c) are connected and a state in which they are disconnected. Yes.
  • the direct power supply switch 21 is configured to be switched to either a connected state or a disconnected state based on at least one command signal of the plurality of motor controllers 13, for example.
  • Three common power supply lines 22 (22a, 22b, 22c) shown in FIG. 3 are provided as described above, so that power from the common power supply 111 is supplied to the plurality of motor controllers 13 (13a, 13b, 13c). It is provided as a power supply line connected to each motor controller 13. That is, the regular power supply line 22a is connected to the motor controller 13a and configured to supply power to the motor controller 13a.
  • the regular power supply line 22b is connected to the motor controller 13b and configured to supply power to the motor controller 13b.
  • the regular power supply line 22c is connected to the motor controller 13c so as to supply power to the motor controller 13c.
  • the common power supply 111 is provided as a power supply line for connecting the common power supply 111 to a plurality of common power supply lines 22 (22a, 22b, 22c).
  • the plurality of common power supply lines 22 are configured to be connected to the same common power supply 111 via the common power supply line 23 provided in common. .
  • the three independent drive switches 24 (24a, 24b, 24c) shown in FIG. 3 are provided as described above, and are provided in each of the plurality of normal drive lines 16 (16a, 16b, 16c).
  • the independent drive switch 24a is provided between the normal drive switch 18a and the induction motor 11a in the normal drive line 16a, and is connected to and disconnected from the normal drive switch 18a and the induction motor 11a. It is provided as a switch that can be switched to either state.
  • the direct drive line 17a is connected to the normal drive line 16a between the normal drive switch 18a and the independent drive switch 24a.
  • the independent drive switch 24b is provided between the normal drive switch 18b and the induction motor 11b in the normal drive line 16b, and cuts off the state where the normal drive switch 18b and the induction motor 11b are connected. It is provided as a switch that can be switched to one of the states.
  • the direct drive line 17b is connected to the normal drive line 16b between the normal drive switch 18b and the independent drive switch 24b.
  • the independent drive switch 24c is provided between the normal drive switch 18c and the induction motor 11c in the normal drive line 16c, and cuts off the state where the normal drive switch 18c and the induction motor 11c are connected. It is provided as a switch that can be switched to one of the states.
  • the direct drive line 17c is connected to the normal drive line 16c between the normal drive switch 18c and the independent drive switch 24c.
  • these independent drive switches 24 (24a, 24b, 24c) are either connected or disconnected based on a command signal from one of the plurality of motor controllers 13 (13a, 13b, 13c), for example. It is comprised so that it can switch to.
  • each motor controller 13 controls each induction motor 13 with electric power supplied from the regular power supply 111, and each pitch driving device 108 is driven.
  • the pitch control of the blades 104 is performed by the pitch control device 1 so that the pitch angle corresponds to the wind pressure received by the blades 104.
  • each motor controller 13 controls each induction motor 11 with the electric power supplied from each battery 12, and the pitch control is continued. For this reason, according to the pitch control apparatus 1, power generation can be continued even when the power supply capability of the regular power supply 111 is lost.
  • each motor controller 13 controls each induction motor 11 with the electric power supplied from each battery 12 based on the monitoring result of the battery remaining amount detector 15 which is a capacitor operation monitoring unit, and the wind pressure received by each blade 104. Feathering is performed to change the pitch angle in the direction in which the noise is reduced. Thereby, damage to the windmill 100 due to an abnormal increase in the rotational speed of the blade 104 and the hub 103 is prevented. Further, according to the pitch control device 1, since the battery remaining amount detector 15 detects that the remaining amount of power is below a predetermined position, the feathering is performed. Therefore, it is possible to easily realize a configuration in which the feathering is performed before it becomes impossible.
  • the pitch control device 1 the power detected by the battery remaining amount detector 15 when the loss of the power supply capability of the regular power supply 111 occurs and the pitch control is continued with the power from the battery 12.
  • feathering is performed by the power of the direct input power source 112. That is, when the battery 12 has a reduced capacity or an abnormality in the battery 12 that suddenly or suddenly falls below the power remaining state that can be feathered by the battery 12 power, the battery 12 power Instead, feathering is performed by the power of the direct input power source 112.
  • each normal drive switch 18 is switched to the cut-off state, and then the direct input power switch 21 and each direct drive switch 19 are switched to the connected state.
  • Each independent drive switch 24 is kept connected.
  • feathering is performed in which the pitch angle is changed in the direction in which the wind pressure received by each blade 104 is reduced by the power of the direct input power source 112. Then, based on the detection result of each encoder 14 that is a pitch angle detector, the feathering operation for changing the pitch angle of each blade 104 can be stopped at a predetermined position to complete the feathering. Therefore, according to the pitch control device 1, since the feathering can be performed also by the power of the direct input power source 112, when the capacity control of the battery 12 or the abnormality of the battery 12 occurs when the pitch control is performed by the power of the battery 12. Even if it is, feathering can be performed.
  • the pitch control device 1 when an abnormality occurs in any of the plurality of motor controllers 13, another normal motor controller 13 other than the abnormal controller that is the motor controller 13 in which the abnormality has occurred.
  • the pitch control of the blade 104 corresponding to the abnormal controller is performed by a certain normal controller. For example, when an abnormality occurs in the motor controller 13a (abnormal controller) during normal operation or when the pitch control is performed by the power of the battery 12, the blade 104a is operated by the motor controller 13b or the motor controller 13c which is a normal controller. Pitch control is performed.
  • the pitch control of the blade 104b or 104c is performed by one of the other two motor controllers 13 other than the motor controller 13b or 13c in which the abnormality has occurred.
  • the pitch control of the blades is performed by the remaining motor controllers (for example, 13c) which are normal controllers. Done.
  • the pitch control of the blade 104 corresponding to the abnormal controller is performed by the normal controller as described above, the pitch control of the blade 104 corresponding to the normal controller is also performed by the normal controller at the same time.
  • connection state of the normal drive switch 18b corresponding to the motor controller 13b and the blade 104b, which are normal controllers, is first maintained while the cutoff state of the direct input power switch 21 is maintained. Then, the direct drive switch 19b is switched to the connected state.
  • the normal drive switch 18a corresponding to the motor controller 13a and the blade 104a, which are abnormal controllers is switched to the cut-off state, and the direct drive switch 19a is switched to the connected state.
  • the connection state of the independent drive switches 24a and 24b is maintained.
  • the normal drive line 16b, the normal drive switch 18b and the independent drive switch 24a, the direct drive line 17b and the direct drive switch 19b, the common direct drive line 20, the direct drive line 17a and the direct drive switch 19a A circuit that supplies the power supplied to the motor controller 13b to both the induction motors 14a and 14b via the normal drive line 16a and the independent drive switch 24a can be configured.
  • the motor controller 14b which is a normal controller corresponding to one blade 104b can also control the induction motor 11a for changing the pitch angle of the other blade 104a corresponding to the motor controller 13a which is an abnormal controller. . Therefore, in the pitch control device 1 that can perform feathering with the power of the direct input power source 112 when the power supply capability of the regular power source 111 is lost, even if an abnormality occurs in any of the plurality of motor controllers 13, The normal motor controller 13 can continue the pitch control and continue the power generation.
  • the wind turbine pitch control device 1 that can perform feathering and can continue power generation even when the power supply capability of the regular power supply 111 is lost. Can be provided.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a wind turbine pitch control device 2 (hereinafter also simply referred to as “pitch control device 2”) according to the second embodiment.
  • the pitch control device 2 shown in FIG. 5 is applied to the windmill 100 as in the pitch control device 1 of the first embodiment.
  • the pitch control device 2 is configured in the same manner as in the first embodiment, and includes the same elements as the pitch control device 1.
  • the pitch control device 2 is different in that a common power switch 25 is further provided, and a point related to a configuration for transmitting a signal from the encoder 14 which is a pitch angle detector to the motor controller 13. This is different from the pitch control device 1 of the embodiment.
  • the same configurations as those in the first embodiment are omitted by giving the same reference numerals in the drawings or quoting the same reference numerals. The difference in configuration will be described.
  • the common power supply line 23 is provided with a normal power switch 25.
  • the normal power supply switch 25 is configured as a switch that can be switched between a state in which the normal power supply 111 and each of the normal power supply lines 22 (22a, 22b, 22c) are connected and a state in which they are shut off. Yes.
  • the normal power switch 25 is configured to be switched to either the connected state or the disconnected state based on at least one of the command signals of the plurality of motor controllers 13, for example.
  • each of the plurality of encoders (pitch angle detectors) 14 is connected to be able to transmit a detection result signal to any of the plurality of motor controllers 13.
  • the encoder 14a is connected to the motor controller 13a via the pitch angle detection signal line 26 so as to be able to transmit the detection result signal, and the encoder 14a sends the detection result signal to the motor controller 13b via the pitch angle detection signal line 27. It is connected so as to be able to transmit, and further connected to the motor controller 13c via the pitch angle detection signal line 28 so as to be able to transmit a detection result signal.
  • each of the encoders 14b and 14c can transmit a detection result signal to the motor controller 13a via the pitch angle detection signal line 26 (not shown).
  • the motor controller 13b Connected to the motor controller 13b via a pitch angle detection signal line 27 (not shown) so as to be able to transmit a detection result signal, and further connected to the motor controller via a pitch angle detection signal line 28 (not shown).
  • the signal of the detection result is connected to 13c so as to be able to transmit.
  • the pitch control device 2 operates in the same manner as the pitch control device 1 of the first embodiment during a normal operation in which no power failure or equipment failure or abnormality occurs in the regular power supply 111. That is, in this case, based on the control signal from the pitch controller 50, each motor controller 13 controls each induction motor 11 with the electric power supplied from the regular power supply 111, and the pitch control of each blade 104 is performed.
  • the pitch control device 2 is the same as the pitch control device 1 of the first embodiment. Operate. That is, in this case, based on the control signal from the pitch controller 50, each motor controller 13 controls each induction motor 11 with the electric power supplied from each battery 12, and pitch control is continued. Thus, power generation is continued even when the power supply capability of the regular power supply 111 is lost.
  • the pitch control device 2 when the loss of the power supply capability of the regular power supply 111 occurs and the pitch control is continued with the power from the battery 12, the remaining power level in any of the remaining battery level detectors 15. Is detected, the feathering is performed as in the first embodiment. For this reason, damage to the windmill 100 due to an abnormal increase in the rotational speed of the blade 104 and the hub 103 is prevented. Then, the feathering can be performed before the battery 12 is insufficient in power and cannot be feathered.
  • the pitch control device 2 the remaining power that can be feathered by the power of the battery 12 when the power supply capability of the utility power supply 111 is lost and the pitch control is continued with the power from the battery 12.
  • feathering is performed as in the first embodiment. That is, the predetermined switches (18, 19, 21) are switched as in the first embodiment, and feathering is performed not by the power of the battery 12 but by the power of the direct power supply 112. For this reason, feathering can be performed even when the capacity of the battery 12 is reduced or an abnormality occurs in the battery 12 when the pitch control is performed by the power of the battery 12.
  • feathering can be performed, and power generation can be continued even when the power supply capability of the regular power supply 111 is lost.
  • a control device 2 can be provided.
  • the common power supply line 23 is provided with a common power switch 25.
  • the battery (12a) corresponding to one of the motor controllers (13a, 13b, 13c) , 12b, or 12c) can be supplemented with the power of the battery 12 corresponding to the other motor controller 13 even when the remaining amount of power is low.
  • the normal power switch 25 is switched to the cut-off state based on a command signal from the motor controller 13a.
  • the normal power supply lines (22a, 22b, 22c) and the common power supply line 23 are connected from the battery (12b, 12c) corresponding to the motor controller (13b, 13c) to the battery 12a corresponding to the motor controller 13a. Power can be supplied through the network. That is, even when the remaining amount of power in the battery 12a corresponding to the motor controller 13a decreases, it can be supplemented with the power of the batteries (12b, 12c) corresponding to the other motor controllers (13b, 13c).
  • the remaining amount of power of the battery 12a corresponding to the motor controller 13a has been described as an example.
  • the remaining amount of power of the battery (12b, 12c) corresponding to the motor controller (13b, 13c) is small. It becomes the same when it becomes.
  • the pitch control device 2 even when the remaining amount of power of the battery 12 corresponding to any one of the motor controllers 13 is reduced, it can be supplemented with the power of the other battery 12. Independent pitch control can be maintained.
  • the pitch control device 2 includes an abnormality controller that is the motor controller 13 in which an abnormality has occurred when an abnormality occurs in any of the plurality of motor controllers 13.
  • the pitch control of each blade 104 is independently performed by a normal controller which is another normal motor controller 13. That is, in the pitch control device 2, the detection result of each encoder 14 corresponding to each blade 104 is transmitted to any of the plurality of motor controllers 13, and the direct drive line 17 and the normal drive in each normal drive line 16 are transmitted.
  • An independent drive switch 24 is provided between the switch 18 and the electric motor 11.
  • the normal controller When an abnormality occurs in any of the plurality of motor controllers 13, the normal controller performs the pitch control of the blade 104 corresponding to the normal controller and the pitch control of the blade 104 corresponding to the abnormal controller. This is performed independently by switching the independent drive switch 24 corresponding to the above and the independent drive switch 24 corresponding to the abnormal controller.
  • connection state of the normal drive switch 18b corresponding to the motor controller 13b and the blade 104b which are normal controllers, is first maintained while the cutoff state of the direct input power switch 21 is maintained. Then, the direct drive switch 19b is switched to the connected state.
  • the normal drive switch 18a corresponding to the motor controller 13a and the blade 104a which are abnormal controllers, is switched to the cut-off state, and the direct drive switch 19a is switched to the connected state. Based on a command signal from the motor controller 13b, the connection state and the cutoff state of the independent drive switches 24a and 24b are alternately switched.
  • the independent drive switch 24b is set to the disconnected state when the independent drive switch 24a is in the connected state, and the independent drive switch 24b is set to the connected state when the independent drive switch 24a is in the disconnected state.
  • the connection state and the cutoff state of the independent drive switches 24a and 24b are alternately switched.
  • electric power is alternately supplied to the induction motor 14a and the induction motor 14b based on the control of the motor controller 13b that receives the detection result signal of the encoder (14a, 14b), and each blade (104a, 104b).
  • the pitch control is alternately performed. That is, by the motor controller 13b, which is a normal controller, the pitch control of the blade 104b to which the motor controller 13b corresponds and the pitch control of the blade 104a to which the motor controller 13a, which is an abnormal controller, perform independent drive switches (24a, 24b). ) Is performed independently.
  • the pitch control of each blade 104 is performed independently in other cases as well, not limited to the case exemplified above.
  • the pitch control device 2 that can perform feathering with the power of the direct power source 112 when the power supply capability of the regular power source 111 is lost, an abnormality has occurred in any of the plurality of motor controllers 13. Even in this case, independent pitch control of each blade 104 can be continued by another normal motor controller 13, and power generation can be continued.
  • movement monitoring part demonstrated as an example the form comprised as an electrical storage device remaining amount detector installed in the electrical storage device, it does not need to be this way. That is, the storage device operation monitoring unit may be provided in a housing separate from the storage device, or may be configured to monitor an operation state other than the remaining power in the storage device. .
  • the embodiment in which the feathering control is performed based on the command signal from the motor controller has been described as an example, but this need not be the case.
  • a controller other than the motor controller may be further provided, and feathering control may be performed by this controller.
  • each capacitor may be installed separately from each motor controller, or may be configured as a single capacitor.
  • each direct drive line connects a direct power source and each electric motor via a normal drive line, but this need not be the case.
  • the direct drive line may directly connect the direct input power source and each electric motor.
  • the electric motor connected to the pitch driving device has been described as an example of an induction motor.
  • the electric motor may be configured as a brushed DC motor, a brushless motor, a synchronous motor, or the like.
  • the form of the power module unit in the normal power supply, the direct input power supply, and the motor controller is changed according to the form of the electric motor.
  • a DC motor is used as the electric motor, it is desirable to consider problems such as a decrease in maintainability of the electric motor itself, an increase in outer diameter, and a decrease in response performance.
  • a brushless motor is used as the electric motor, it is desirable to consider the problem that a drive controller is further required although the maintainability of the electric motor is good.
  • the present invention has a capacitor capable of applying electric power to an electric motor connected to a pitch driving device that changes a pitch angle of a wind turbine blade provided rotatably with respect to a main shaft portion of the wind turbine, and the capacitor This can be widely applied as a wind turbine pitch control device capable of controlling the pitch angle of the blade so as to change the wind pressure received by the blade in a direction to reduce the wind pressure.

Abstract

 フェザリングを行うことができるとともに、常用電源の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる風車用ピッチ制御装置を提供する。 モータコントローラ13は、蓄電器12の蓄電と放電とを制御するとともに、ブレード104のピッチ角を変更するピッチ制御のための制御信号を送信するピッチコントローラ50からの上記制御信号に基づいて電動モータ11を制御する。蓄電器作動監視部15は、蓄電器12の作動状態を監視する。モータコントローラ13は、常用電源111に接続されて電力を供給され、常用電源111の電力供給能力の喪失時には、蓄電器12から供給される電力によって、前記制御信号に基づいて電動モータ11を制御してピッチ制御を継続する。ブレード104のピッチ角を風圧が低減される方向に変更させる制御は、蓄電器作動監視部15の監視結果に基づいて行われる。

Description

風車用ピッチ制御装置
 本発明は、風車の主軸部に対して回転可能に設けられた風車のブレードのピッチ角の変更を行うピッチ駆動装置に連結された電動モータに対して電力を印加可能な蓄電器を有し、蓄電器の電力により、ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するようブレードのピッチ角を制御可能な風車用ピッチ制御装置に関する。
 風車においては、風車の主軸部に対して回転可能に設けられたブレードのピッチ角を制御する風車用ピッチ制御装置が設けられている。このような風車用ピッチ制御装置として、風車のブレードのピッチ角の変更を行うピッチ駆動装置に連結された電動モータに対して電力を印加可能な蓄電器としてのバッテリを有し、このバッテリの電力により、ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するようブレードのピッチ角を制御するものが知られている(特許文献1を参照)。この特許文献1に開示された風車用ピッチ制御装置では、通常運転時には、ピッチ駆動装置に連結された電動モータへの電力の供給を制御して電動モータの運転を制御するモータコントローラである電力制御部(221)を介して外部の電源から電力の供給を受けることによりピッチ駆動装置に連結された電動モータが駆動される。尚、この外部の電源は、通常運転時に電力を供給する電源である常用電源として設けられている。一方、停電発生時には、電力制御部によりピッチ駆動装置に連結された電動モータへの電力供給元が常用電源からバッテリ(220)に切り換えられる。そして、ブレードが受ける風圧が低減される方向に変更されるように(ブレードのフェザリングが行われるように)ブレードのピッチ角が制御される。これにより、ブレード及び主軸部の回転速度の異常な上昇による風車の破損を防止することを目的としている。
特開2003-222070号公報(第5頁、第3図)
 特許文献1に開示された風車用ピッチ制御装置においては、停電発生によって常用電源の電力供給能力の喪失が発生した場合にはバッテリから電力を供給することで、ブレードが受ける風圧が低減される方向にピッチ角を変更するフェザリングが行われるように構成されている。しかしながら、この風車用ピッチ制御装置は、常用電源の電力供給能力の喪失が発生したときには、上記のようにフェザリングが行われことになるため、ブレードのピッチ角を変更するピッチ制御を行うことができない。よって、この風車用ピッチ制御装置では、常用電源の電力供給能力の喪失時には、発電の際に必要となるピッチ制御を行うことができないため、発電を継続することができないという問題がある。
 本発明は、上記実情に鑑みることにより、フェザリングを行うことができるとともに、常用電源の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる、風車用ピッチ制御装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するための第1発明に係る風車用ピッチ制御装置は、風車の主軸部に対して回転可能に設けられた風車のブレードのピッチ角の変更を行うピッチ駆動装置に連結された電動モータに対して電力を印加可能な蓄電器を有し、前記蓄電器の電力により、前記ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するよう当該ブレードのピッチ角を制御可能な風車用ピッチ制御装置に関する。そして、第1発明に係る風車用ピッチ制御装置は、前記蓄電器の蓄電と放電とを制御するとともに、前記ブレードのピッチ角を変更するピッチ制御のための制御信号を送信するピッチコントローラからの前記制御信号に基づいて前記電動モータを制御するモータコントローラと、前記蓄電器の作動状態を監視する蓄電器作動監視部と、を備え、前記モータコントローラは、通常運転時に電力を供給する電源である常用電源に接続されて電力を供給され、前記常用電源の電力供給能力の喪失時には、前記蓄電器から供給される電力によって、前記制御信号に基づいて前記電動モータを制御して前記ピッチ制御を継続し、前記蓄電器作動監視部の監視結果に基づいて、前記ブレードのピッチ角を風圧が低減される方向に変更させる制御が行われることを特徴とする。
 この発明によると、常用電源の電力供給能力の喪失時には、ピッチコントローラからの制御信号に基づいて、モータコントローラが、蓄電器から供給される電力によって電動モータを制御し、ピッチ制御が継続される。このため、本発明の風車用ピッチ制御装置によると、常用電源の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる。そして、本発明の風車用ピッチ制御装置においては、蓄電器の作動状態を監視する蓄電器作動監視部の監視結果に基づいて、ブレードが受ける風圧が低減される方向にピッチ角を変更するフェザリングが行われることになる。これにより、ブレード及び主軸部の回転速度の異常な上昇による風車の破損が防止されることになる。
 従って、本発明によると、フェザリングを行うことができるとともに、常用電源の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる、風車用ピッチ制御装置を提供することができる。
 第2発明に係る風車用ピッチ制御装置は、第1発明の風車用ピッチ制御装置において、風車において複数設けられた前記ブレードのそれぞれに対応するように前記モータコントローラが複数設けられ、複数の前記モータコントローラのうちのいずれかに異常が発生したときに、異常が発生した前記モータコントローラである異常コントローラとは別の他の正常な前記モータコントローラである正常コントローラによって、前記異常コントローラが対応する前記ブレードの前記ピッチ制御が行われることを特徴とする。
 この発明によると、複数のモータコントローラのうちのいずれかに異常が発生したときに、その異常コントローラとは別の正常コントローラによって、異常コントローラが対応するブレードのピッチ制御が行われる。このため、常用電源の電力供給能力の喪失時に加え、複数のモータコントローラのいずれかに異常が発生した場合であっても発電を継続することができる。
 第3発明に係る風車用ピッチ制御装置は、第1発明の風車用ピッチ制御装置において、前記電動モータは、誘導モータとして設けられ、前記モータコントローラと前記電動モータとを接続し、通常運転時に当該電動モータに電力を供給可能な通常駆動ラインと、前記常用電源とは異なる電源であって交流電源として設けられた直入電源と前記電動モータとを直接に又は前記通常駆動ラインを介して接続し、前記直入電源からの電力を前記電動モータへ供給して当該電動モータを駆動可能な直接駆動ラインと、前記通常駆動ラインに設けられて前記モータコントローラと前記電動モータとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な通常駆動用スイッチと、前記直接駆動ラインに設けられて前記直入電源と前記電動モータとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な直接駆動用スイッチと、前記ブレードのピッチ角を検出するピッチ角検出器と、を更に備えていることを特徴とする。
 この発明によると、通常駆動ライン及びこの通常駆動ラインに設けられた通常駆動用スイッチと、誘導モータに交流の直入電源を接続する直接駆動ライン及びこの直接駆動ラインに設けられた直接駆動用スイッチと、ピッチ角検出器と、が備えられる。このため、常用電源の電力供給能力の喪失時には、通常駆動用スイッチを遮断状態にした後に直接駆動用スイッチを接続状態とすることで、直入電源の電力によって、ブレードが受ける風圧が低減される方向にピッチ角を変更するフェザリングを行うことができる。そして、ピッチ角検出器の検出結果に基づいて、ブレードのピッチ角を変更するフェザリング動作を所定の位置で停止させ、フェザリングを完了させることができる。よって、直入電源の電力によってもフェザリングできるため、蓄電器の電力によってピッチ制御が行われているときに蓄電器の能力低下や蓄電器の異常が発生した場合であっても、フェザリングを行うことができる。
 第4発明に係る風車用ピッチ制御装置は、第3発明の風車用ピッチ制御装置において、風車において複数設けられた前記ブレードのそれぞれに対応するように、前記モータコントローラ、前記ピッチ角検出器、前記直接駆動ライン、前記直接駆動用スイッチ、前記通常駆動ライン、及び前記通常駆動用スイッチのそれぞれが複数設けられ、複数の前記直接駆動ラインは、同一の前記直入電源に対して、共通して設けられた共通直接駆動ラインを介して接続され、前記共通直接駆動ラインには、前記直入電源と複数の前記直接駆動ラインとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な直入電源用スイッチが設けられていることを特徴とする。
 この発明によると、各ブレードに対応して、モータコントローラ、ピッチ角検出器、直接駆動ライン、直接駆動用スイッチ、通常駆動ライン、及び通常駆動用スイッチが設けられる。そして、複数の直接駆動ラインが同一の直入電源に対して共通直接駆動ラインを介して接続され、この共通直接駆動ラインに直入電源用スイッチが設けられる。このため、直入電源用スイッチを遮断状態とした上で、1つのブレードに対応する通常駆動用スイッチと直接駆動用スイッチとを接続状態とし、更に、他のブレードに対応する通常駆動用スイッチを遮断状態として同ブレードに対応する直接駆動用スイッチを接続状態とした回路を構成できる。これにより、1つのブレードに対応するモータコントローラによって、他のブレードのピッチ角を変更するための電動モータも制御することができる。このため、常用電源の電力供給能力の喪失時に直入電源の電力によってフェザリングを行うことができる風車用ピッチ制御装置において、複数のモータコントローラのいずれかに異常が発生した場合であっても他の正常なモータコントローラによってピッチ制御を継続して発電を継続することができる。
 第5発明に係る風車用ピッチ制御装置は、第4発明の風車用ピッチ制御装置において、複数の前記通常駆動ラインのそれぞれには、前記通常駆動用スイッチと前記電動モータとの間に設けられるとともに、前記通常駆動用スイッチと前記電動モータとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な独立駆動用スイッチが設けられ、前記直接駆動ラインは、前記通常駆動ラインに対して、前記通常駆動用スイッチと前記独立駆動用スイッチとの間において接続し、複数の前記ピッチ角検出器のそれぞれは、複数の前記モータコントローラのいずれに対しても検出結果の信号を送信可能に接続され、複数の前記モータコントローラのうちのいずれかに異常が発生したときに、異常が発生した前記モータコントローラである異常コントローラとは別の他の正常な前記モータコントローラである正常コントローラによって、前記正常コントローラが対応する前記ブレードの前記ピッチ制御と、前記異常コントローラが対応する前記ブレードの前記ピッチ制御とが、前記正常コントローラに対応する前記独立駆動用スイッチ及び前記異常コントローラに対応する前記独立駆動用スイッチが切り替えられることで、独立して行われることを特徴とする。
 この発明によると、各ブレードに対応するピッチ角検出器の検出結果が、複数のモータコントローラのいずれに対しても送信され、各通常駆動用ラインにおける直接駆動ライン及び通常駆動用スイッチと電動モータとの間には独立駆動用スイッチが設けられる。そして、複数のモータコントローラのうちのいずれかに異常が発生したときに、その異常コントローラとは別の正常コントローラによって、正常コントローラが対応するブレードのピッチ制御と異常コントローラが対応するブレードのピッチ制御とが、独立駆動用スイッチの切り替えが行われることで、独立して行われる。このため、常用電源の電力供給能力の喪失時に直入電源の電力によってフェザリングを行うことができる風車用ピッチ制御装置において、複数のモータコントローラのいずれかに異常が発生した場合であっても他の正常なモータコントローラによって各ブレードの独立したピッチ制御を継続でき、発電を継続することができる。
 第6発明に係る風車用ピッチ制御装置は、第1発明乃至第5発明のいずれかの風車用ピッチ制御装置において、前記蓄電器は、複数の前記モータコントローラに対応して複数設けられ、前記常用電源からの電力を複数の前記モータコントローラに供給するように当該モータコントローラのそれぞれに接続された常用電源ラインが複数設けられ、複数の前記常用電源ラインは、同一の前記常用電源に対して、共通して設けられた共通常用電源ラインを介して接続され、前記共通常用電源ラインには、前記常用電源と複数の前記常用電源ラインとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な常用電源用スイッチが設けられていることを特徴とする。
 この発明によると、各モータコントローラに対応して、蓄電器と、常用電源からの電力を供給する常用電源ラインとが設けられる。そして、複数の常用電源ラインが同一の常用電源に対して共通常用電源ラインを介して接続され、この共通常用電源ラインに常用電源用スイッチが設けられる。このため、常用電源用スイッチを遮断状態とした上で、1つのモータコントローラに対応する蓄電器から他のモータコントローラに対応する蓄電器に対して、各常用電源ライン及び共通常用電源ラインを介して(共通常用電源ラインを介さずに接続できる場合は両方の常用電源ラインのみを介して)、電力を供給することができる。よって、いずれかのモータコントローラに対応する蓄電器における電力残量が少なくなった場合であっても、そのモータコントローラとは異なる他のモータコントローラに対応する蓄電器の電力で補うことができる。また、いずれかのモータコントローラに対応する蓄電器の電力残量が少なくなった場合であっても、他の蓄電器の電力で補うことができるため、各ブレードの独立したピッチ制御を維持することができる。
 第7発明に係る風車用ピッチ制御装置は、第1発明乃至第6発明のいずれかの風車用ピッチ制御装置において、前記蓄電器作動監視部として、前記蓄電器における電力残量を検出する蓄電器残量検出器を備え、前記モータコントローラが前記蓄電器から供給される電力によって前記ピッチ制御を継続しているときに、前記蓄電器残量検出器で検出された電力残量が所定値以下となると、前記ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するよう当該ブレードのピッチ角を制御することを特徴とする。
 この発明によると、蓄電器作動監視部として蓄電器残量検出器が設けられ、蓄電器からの電力でピッチ制御が継続されているときに蓄電器残量検出器で検出された電力残量が所定位置以下となるとフェザリングが行われる。このため、蓄電器の電力が不足してフェザリングが不能となってしまう前にフェザリングが行われるようにする構成を容易に実現することができる。
 本発明によると、フェザリングを行うことができるとともに、常用電源の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる、風車用ピッチ制御装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る風車用ピッチ制御装置が適用される風車を示す斜視図である。 図1に示す風車におけるハブに対するブレードの取り付け部分を拡大して示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係る風車用ピッチ制御装置を示すブロック図である。 図3に示すピッチ制御装置におけるモータコントローラとその上位のピッチコントローラとを示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る風車用ピッチ制御装置を示すブロック図である。
 以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態は、風車の主軸部に対して回転可能に設けられた風車のブレードのピッチ角の変更を行うピッチ駆動装置に連結された電動モータに対して電力を印加可能な蓄電器を有し、蓄電器の電力により、ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するようブレードのピッチ角を制御可能な風車用ピッチ制御装置として、広く適用することができるものである。
(第1実施形態)
 図1は、本発明の第1実施形態に係る風車用ピッチ制御装置1(以下、単に「ピッチ制御装置1」ともいう)が適用される風車100を示す斜視図である。図1に示すように、風車100は、タワー101、ナセル102、ハブ(主軸部)103、ブレード104等を備えている。タワー101は、地上から鉛直上方に向かって延びるように設置されている。ナセル102は、タワー101に対して回転自在に配置され、図示しないヨー駆動装置によって水平面内で旋回するように設置されている。ナセル102の内部には、図示しない動力伝達軸や発電機等が配置されている。また、本実施形態における主軸部を構成するハブ103は、上記の動力伝達軸に連結され、ナセル102に対して回転可能に設けられている。そして、ブレード104(104a、104b、104c)は、複数(本実施形態では、3つ)設けられ、ハブ103に対して均等角度に放射状に延びるように取り付けられている。また、各ブレード104(104a、104b、104c)は、ハブ103に取り付けられる中空円筒状の軸部105aと、風を受けるための羽部105bとで構成されている。
 図2は、ハブ103に対するブレード104の取り付け部分を拡大して示す断面図をピッチ駆動装置108及びその駆動用のモータである誘導モータ11とともに示す図である。ハブ103におけるブレード104の取り付け部分には開口が形成されており、この開口に対して、各ブレード104が、その軸部105aの端部において対向するように配置されている。そして、各ブレード104は、その軸部105aにおいてハブ104に対して軸受106を介して支持されており、ハブ103に対して回転可能に設けられている。また、軸部105aのハブ103への取り付け側の端部には、内周側に配置される内歯が設けられたリングギア107が設けられている(尚、図2では、リングギア107の内歯の各歯の図示を省略している)。リングギア107は、その軸心が軸部105aの軸心と一致するように配置されており、減速機として構成されたピッチ駆動装置108の出力用のピニオン109が噛み合うように構成されている。
 また、ピッチ駆動装置108は、3つ設けられ、3枚のブレード104(104a、104b、104c)のそれぞれに対応して設置されており、ブラケット110を介して、ハブ103におけるブレード104が取り付けられる開口部分の内側にそれぞれ取り付けられている。そして、ピッチ駆動装置108は、誘導モータ11に連結され、誘導モータ11から入力された駆動力を減速してピニオン109に出力し、このピニオン109に噛み合うリングギア107とともにブレード104をその軸心を中心としてハブ103に対して回転させる。これにより、各ピッチ駆動装置108は、各ブレード104(104a、104b、104c)のピッチ角の変更を行うように構成されている。
 次に、本発明の第1実施形態に係るピッチ制御装置1について説明する。図3は、ピッチ制御装置1を示すブロック図である。図3に示すピッチ制御装置1は、例えば、ハブ103内に配置されている。そして、ピッチ制御装置1は、複数(本実施形態では3つ)の誘導モータ11(11a、11b、11c)、複数(本実施形態では3つ)のバッテリ12(12a、12b、12c)、複数の(本実施形態では3つ)のモータコントローラ13(13a、13b、13c)、複数の(本実施形態では3つ)のエンコーダ14(14a、14b、14c)、複数の(本実施形態では3つ)のバッテリ残量検出器15(15a、15b、15c)、等を備えて構成されている。また、ピッチ制御装置1は、上記の構成要素以外に、電力供給系統のライン(配線)及びスイッチとして、複数の(本実施形態では3つ)の通常駆動ライン16(16a、16b、16c)、複数の(本実施形態では3つ)の直接駆動ライン17(17a、17b、17c)、複数の(本実施形態では3つ)の通常駆動用スイッチ18(18a、18b、18c)、複数の(本実施形態では3つ)の直接駆動用スイッチ(19a、19b、19c)、共通直接駆動ライン20、直入電源用スイッチ21、複数の(本実施形態では3つ)の常用電源ライン22(22a、22b、22c)、共通常用電源ライン23、複数の(本実施形態では3つ)の独立駆動用スイッチ24(24a、24b、24c)、等を備えて構成されている。
 3つ設けられた誘導モータ11(11a、11b、11c)は、3枚のブレード104(104a、104b、104c)のそれぞれのピッチ角の変更を行う各ピッチ駆動装置108に対してそれぞれ連結される本実施形態の電動モータを構成している。そして、各誘導モータ11は、各ブレード104のピッチ角の変更のための駆動力を出力可能に設置されている。尚、誘導モータ11aはブレード104aに対応して設けられ、誘導モータ11bはブレード104bに対応して設けられ、誘導モータ11cはブレード104cに対応して設けられている。
 3つ設けられたバッテリ12(12a、12b、12c)のそれぞれは、後述する各モータコントローラ13を介して各誘導モータ11(11a、11b、11c)に対して電力を印加可能に設けられている。即ち、バッテリ12aは誘導モータ11aに対して、バッテリ12bは誘導モータ11bに対して、バッテリ12cは誘導モータ11cに対して、それぞれ電力を印加可能に構成されている。また、各バッテリ12(12a、12b、12c)は、複数のモータコントローラ13(13a、13b、13c)のそれぞれに対応して設けられている。そして、各バッテリ12(12a、12b、12c)は、常用電源111からの電力が、後述の共通常用電源ライン23、各常用電源ライン22(22a、22b、22c)及び各モータコントローラ13(13a、13b、13c)を介して供給されることで、蓄電が行われる。バッテリ12(12a、12b、12c)は、本実施形態における蓄電器を構成している。尚、本実施形態では、蓄電器としてバッテリ12(12a、12b、12c)が設けられている形態を例にとって説明するが、バッテリ以外の形態の蓄電器が設けられる形態であってもよい。例えば、蓄電器として、EDLC(Electric double-layer capacitor、電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタ)などのコンデンサ又はキャパシタが用いられる形態であってもよい。
 ここで、後述する各モータコントローラ13(13a、13b、13c)に対して制御信号を送信するピッチコントローラ50を説明する。図4は、各モータコントローラ13(13a、13b、13c)とその上位コンピュータであるピッチコントローラ50とを示すブロック図である。尚、図4では、ピッチ制御装置1について、モータコントローラ13及び誘導モータ11以外の構成要素の図示を省略している。図4に示すピッチコントローラ50は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やメモリ等を備えて構成されており、通信ライン51を介して各モータコントローラ13(13a、13b、13c)と通信可能に構成されている。そして、ピッチコントローラ50は、図示しない風圧センサでの風圧検知結果に基づいて、ブレード104が受ける風圧に応じて適正な回転が行われるための各ブレード104(104a、104b、104c)の目標ピッチ角を決定する。この目標ピッチ角に基づいて、ピッチコントローラ50は、各ブレード104のピッチ角を変更するピッチ制御のための制御信号を通信ライン51を介して各モータコントローラ13(13a、13b、13c)に対して送信する。
 図3及び図4に示すモータコントローラ13(13a、13b、13c)は、前述のように3つ設けられ、各誘導モータ11のそれぞれに対応して(即ち、各ブレード104のそれぞれに対応して)設置されている。即ち、モータコントローラ13aがブレード104a及び誘導モータ11aに対応して設けられ、モータコントローラ13bがブレード104b及び誘導モータ11bに対応して設けられ、モータコントローラ13cがブレード104c及び誘導モータ11cに対応して設けられている。各モータコントローラ13(13a、13b、13c)は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、インターフェイス回路、各誘導モータ11へ供給する電力を制御するパワーモジュール部、メモリ等を備えて構成されている。そして、各モータコントローラ13は、ピッチコントローラ50に対して通信ライン51を介して通信可能に接続されるとともに、誘導モータ11及びバッテリ12に対しても通信可能に接続されている。
 また、各モータコントローラ13は、停電或いは電力供給系統の設備故障や異常が発生していない状態である通常運転時に電力を供給する外部の電源である常用電源111に接続されて電力を供給されるように構成されている。そして、各モータコントローラ13においては、例えば、パワーモジュール部は、常用電源111から供給される直流電力を交流電力に変換して各誘導モータ11への供給電力及び各誘導モータ11の回転を制御するインバータ回路として構成されている。尚、本実施形態では、常用電源111は、例えば、外部の交流電源からの電力が図示しない整流器にて直流に整流された直流電力を供給する電力供給系統として構成されている。この常用電源111に対して整流器を介して電力を供給する外部の交流電源は、例えば、後述の直入電源112であってもよく、また、直入電源112とは独立して構成された外部の交流電源であってもよい。
 また、各モータコントローラ13は、常用電源111からの電力の各バッテリ12への蓄電と各バッテリ12に蓄電された電力の各誘導モータ11への放電とを制御するように構成されている。即ち、モータコントローラ13aはバッテリ12aの蓄電と放電とを制御し、モータコントローラ13bはバッテリ12bの蓄電と放電とを制御し、モータコントローラ13cは、バッテリ12cの蓄電と放電とを制御する。また、各モータコントローラ13は、ピッチコントローラ13から送信された前述の制御信号を通信ライン51を介して受信し、この制御信号に基づいて各誘導モータ11の運転を制御する。即ち、ピッチコントローラ13からの制御信号に基づいて、モータコントローラ13aは誘導モータ11aを制御し、モータコントローラ13bは誘導モータ11bを制御し、モータコントローラ13cは誘導モータ11cを制御する。
 そして、各モータコントローラ13は、停電や設備故障発生などによる常用電源111の電力供給能力の喪失時には、各バッテリ12から供給される電力によって、ピッチコントローラ13からの制御信号に基づいて各誘導モータ11を制御して各ブレード104のピッチ制御を継続するように構成されている。また、各モータコントローラ13は、後述する各バッテリ残量検出器15の検出結果に基づいて、各バッテリ12の電力により、各ブレード104が受ける風圧を低減する方向に変更するよう各ブレード104のピッチ角を制御可能にも構成されている。即ち、各モータコントローラ13は、各バッテリ12の電力によって、各ブレード104が受ける風圧が低減される方向にピッチ角を変更するフェザリングが行われるように、各誘導モータ11を回転可能に構成されている。尚、各モータコントローラ13の制御によって各誘導モータ11の上記回転動作が行われた場合、各誘導モータ11は、フェザリングの状態となる所定の回転角度位置(フェザ位置)で停止されることになる。また、このフェザリングが行われた状態(各誘導モータ11がフェザ位置で停止した状態)では、各ブレード104が風圧をほとんど受けることがないように、風の方向に対して各ブレード104の羽部105bの翼面が平行な状態でブレード104のピッチ角が固定されることになる。
 尚、各モータコントローラ13において、ピッチコントローラ50からの制御信号の受信や各誘導モータ11及び各バッテリ12への指令信号の送信は、インターフェイス回路を通じて行われる。また、各モータコントローラ13におけるメモリには、各バッテリ12の蓄電及び放電や各誘導モータ11の運転を制御するモータコントローラ13としての処理を行うためのプログラムが記憶されており、CPUにより読み出されて実行される。
 図3に示すエンコーダ14(14a、14b、14c)は、前述のように、3つ設けられ、各誘導モータ11のそれぞれに対応して(即ち、各ブレード14のそれぞれに対応して)設けられ、各誘導モータ11の回転数を検出可能に(各誘導モータ11の回転角度、回転速度も検出可能に)構成されている。即ち、エンコーダ14aがブレード104aの駆動用の誘導モータ11aの回転数を検出するように設けられ、エンコーダ14bがブレード104bの駆動用の誘導モータ11bの回転数を検出するように設けられ、エンコーダ14cがブレード104cの駆動用の誘導モータ11cの回転数を検出するように設けられている。
 また、各エンコーダ14(14a、14b、14c)は、各誘導モータ11の回転数の検出結果に基づいて各ブレード104(104a、104b、104c)のピッチ角を検出する本実施形態のピッチ角検出器を構成している。前述したフェザリングが行われる際には、ピッチ角検出器としての各エンコーダ14での検出結果に基づいて、各誘導モータ11は、フェザリングの状態となる所定の回転角度位置(フェザ位置)で停止されることになる。尚、本実施形態では、ピッチ角検出器がエンコーダ14として構成されている形態を例示しているが、この通りでなくてもよい。ピッチ角検出器は、例えば、フェザ位置に配置されてそのフェザ位置となるピッチ角を検出するリミットスイッチとして構成される形態であってもよい。また、ピッチ角検出器は、各ブレード104の軸部105aの近傍に配置されて軸部105aに形成されたギアと噛み合うことでフェザ位置となるピッチ角を検出するギアユニットとして構成される形態であってもよい。
 図3に示す各バッテリ残量検出器15(15a、15b、15c)は、前述のように、3つ設けられ、各バッテリ12のそれぞれに設置されている。このバッテリ残量検出器15は、各バッテリ12における電力残量を検出する検出器として構成されている。即ち、バッテリ残量検出器15aがバッテリ12aに設置されてその残量を検出し、バッテリ残量検出器15bがバッテリ12bに設置されてその残量を検出し、バッテリ残量検出器15cがバッテリ12cに設置されてその残量を検出するように設けられている。また、各バッテリ残量検出器15(15a、15b、15c)は、各バッテリ12の電力残量を検出することで各バッテリ12の作動状態を監視する本実施形態の蓄電器作動監視部を構成している。また、バッテリ残量検出器15(15a、15b、15c)は、本実施形態における蓄電器残量検出器も構成している。尚、蓄電器としてコンデンサ又はキャパシタが設けられる形態においては、蓄電器作動監視部及び蓄電器残量検出器として、コンデンサ残量検出器又はキャパシタ残量検出器が備えられることになる。
 また、ピッチ制御装置1においては、蓄電器作動監視部の監視結果に基づいて、即ち、バッテリ残量検出器15の検出結果に基づいて、ブレード104のピッチ角を風圧が低減される方向に変更させる制御が行われ、フェザリングが行われる。そして、ピッチ制御装置1は、このフェザリングの制御が、常用電源111の電力供給能力の喪失時に各モータコントローラ13が各バッテリ12から供給される電力によってピッチ制御を継続しているときに、いずれかのバッテリ残量検出器15で検出された電力残量が所定値以下となると行われるように構成されている。即ち、このフェザリングの制御は、バッテリ残量検出器15での検出結果に基づいて、各モータコントローラ13が各誘導モータ11を制御することで行われる。
 図3に示す通常駆動ライン16(16a、16b、16c)は、前述のように3つ設けられ、各誘導モータ11のそれぞれに対応して(即ち、各ブレード104のそれぞれに対応して)設けられている。そして、通常駆動ライン16aは、モータコントローラ13aと誘導モータ11aとを接続し、通常運転時に誘導モータ11aに電力を供給可能な電力供給ラインとして設けられている。また、通常駆動ライン16bは、モータコントローラ13bと誘導モータ11bとを接続し、通常運転時に誘導モータ11bに電力を供給可能な電力供給ラインとして設けられている。また、通常駆動ライン16cは、モータコントローラ13cと誘導モータ11cとを接続し、通常運転時に誘導モータ11cに電力を供給可能な電力供給ラインとして設けられている。
 図3に示す直接駆動ライン17(17a、17b、17c)は、前述のように3つ設けられ、各誘導モータ11のそれぞれに対応して(即ち、各ブレード104のそれぞれに対応して)設けられている。そして、直接駆動ライン17aは、常用電源111とは異なる電源であって外部の交流電源として設けられた直入電源112と誘導モータ11aとを通常駆動ライン16aを介して接続し、直入電源112からの交流電力を誘導モータ11aへ供給して誘導モータ11aを駆動可能な電力供給ラインとして設けられている。また、直接駆動ライン17bは、直入電源112と誘導モータ11bとを通常駆動ライン16bを介して接続し、直入電源112からの交流電力を誘導モータ11bへ供給して誘導モータ11bを駆動可能な電力供給ラインとして設けられている。また、直接駆動ライン17cは、直入電源112と誘導モータ11cとを通常駆動ライン16cを介して接続し、直入電源112からの交流電力を誘導モータ11cへ供給して誘導モータ11cを駆動可能な電力供給ラインとして設けられている。
 図3に示す通常駆動用スイッチ18(18a、18b、18c)は、前述のように3つ設けられ、各通常駆動ライン16のそれぞれに対応して(即ち、各ブレード104のそれぞれに対応して)設けられている。そして、通常駆動用スイッチ18aは、通常駆動ライン16aに設けられてモータコントローラ13aと誘導モータ11aとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。また、通常駆動用スイッチ18bは、通常駆動ライン16bに設けられてモータコントローラ13bと誘導モータ11bとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。また、通常駆動用スイッチ18cは、通常駆動ライン16cに設けられてモータコントローラ13cと誘導モータ11cとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。尚、これらの通常駆動スイッチ18(18a、18b、18c)は、例えば、複数のモータコントローラ13(13a、13b、13c)のいずれかからの指令信号に基づいて接続状態及び遮断状態のいずれかに切り替えられるように構成されている。
 図3に示す直接駆動用スイッチ19(19a、19b、19c)は、前述のように3つ設けられ、各直接駆動ライン17のそれぞれに対応して(即ち、各ブレード104のそれぞれに対応して)設けられている。そして、直接駆動用スイッチ19aは、直接駆動ライン17aに設けられて直入電源112と誘導モータ11aとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。また、直接駆動用スイッチ19bは、直接駆動ライン17bに設けられて直入電源112と誘導モータ11bとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。また、直接駆動用スイッチ19cは、直接駆動ライン17cに設けられて直入電源112と誘導モータ11cとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。尚、これらの直接駆動スイッチ19(19a、19b、19c)は、例えば、複数のモータコントローラ13(13a、13b、13c)のいずれかからの指令信号に基づいて接続状態及び遮断状態のいずれかに切り替えられるように構成されている。
 図3に示す共通直接駆動ライン20は、直入電源112を複数の直接駆動ライン17(17a、17b、17c)に接続する電力供給ラインとして設けられている。これにより、複数の直接駆動ライン17(17a、17b、17c)は、同一の直入電源112に対して、共通して設けられた共通直接駆動ライン20を介して接続されるように構成されている。そして、共通直接駆動ライン20には、直入電源用スイッチ21が設けられている。この直入電源用スイッチ21は、直入電源112と各直接駆動ライン17(17a、17b、17c)との間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして構成されている。尚、直入電源用スイッチ21は、例えば、複数のモータコントローラ13のうちの少なくともいずれかの指令信号に基づいて接続状態及び遮断状態のいずれかに切り替えられるように構成されている。
 図3に示す常用電源ライン22(22a、22b、22c)は、前述のように3つ設けられ、常用電源111からの電力を複数のモータコントローラ13(13a、13b、13c)に供給するように各モータコントローラ13のそれぞれに接続された電力供給ラインとして設けられている。即ち、常用電源ライン22aは、モータコントローラ13aに接続されてこのモータコントローラ13aに電力を供給するように構成されている。また、常用電源ライン22bは、モータコントローラ13bに接続されてこのモータコントローラ13bに電力を供給するように構成されている。また、常用電源ライン22cは、モータコントローラ13cに接続されてこのモータコントローラ13cに電力を供給するように構成されている。
 図3に示す共通常用電源ライン23は、常用電源111を複数の常用電源ライン22(22a、22b、22c)に接続する電力供給ラインとして設けられている。これにより、複数の常用電源ライン22(22a、22b、22c)は、同一の常用電源111に対して、共通して設けられた共通常用電源ライン23を介して接続されるように構成されている。
 図3に示す独立駆動用スイッチ24(24a、24b、24c)、は、前述のように3つ設けられ、複数の通常駆動ライン16(16a、16b、16c)のそれぞれに設けられている。独立駆動用スイッチ24aは、通常駆動ライン16aにおいて通常駆動用スイッチ18aと誘導モータ11aとの間に設けられるとともに、通常駆動用スイッチ18aと誘導モータ11aとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。そして、直接駆動ライン17aが、通常駆動ライン16aに対して、通常駆動用スイッチ18aと独立駆動用スイッチ24aとの間において接続している。また、独立駆動用スイッチ24bは、通常駆動ライン16bにおいて通常駆動用スイッチ18bと誘導モータ11bとの間に設けられるとともに、通常駆動用スイッチ18bと誘導モータ11bとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。そして、直接駆動ライン17bが、通常駆動ライン16bに対して、通常駆動用スイッチ18bと独立駆動用スイッチ24bとの間において接続している。また、独立駆動用スイッチ24cは、通常駆動ライン16cにおいて通常駆動用スイッチ18cと誘導モータ11cとの間に設けられるとともに、通常駆動用スイッチ18cと誘導モータ11cとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして設けられている。そして、直接駆動ライン17cが、通常駆動ライン16cに対して、通常駆動用スイッチ18cと独立駆動用スイッチ24cとの間において接続している。尚、これらの独立駆動用スイッチ24(24a、24b、24c)は、例えば、複数のモータコントローラ13(13a、13b、13c)のいずれかからの指令信号に基づいて接続状態及び遮断状態のいずれかに切り替えられるように構成されている。
 次に、上述したピッチ制御装置1の作動について説明する。常用電源111において停電或いは設備故障や異常が発生していない通常運転時においては、直入電源用スイッチ21が遮断され、各通常駆動用スイッチ18及び各独立駆動用スイッチ24が接続した状態となっている。そして、共通常用電源ライン23、各常用電源ライン22、各モータコントローラ13、及び各通常駆動ライン16を介して、常用電源111からの電力が各誘導モータ11に供給される。また、ピッチコントロー50からの制御信号に基づいて、各モータコントローラ13が、常用電源111から供給される電力によって各誘導モータ13を制御し、各ピッチ駆動装置108が駆動される。これにより、各ブレード104が受けている風圧に応じたピッチ角となるように、ピッチ制御装置1によって各ブレード104のピッチ制御が行われる。
 一方、常用電源111において停電或いは設備故障や異常が発生し、常用電源111の電力供給能力の喪失が発生したときには、各バッテリ12の電力が、各モータコントローラ13及び各通常駆動ライン16を介して、各誘導モータ11に供給される。そして、ピッチコントロー50からの制御信号に基づいて、各モータコントローラ13が、各バッテリ12から供給される電力によって各誘導モータ11を制御し、ピッチ制御が継続される。このため、ピッチ制御装置1によると、常用電源111の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる。
 そして、常用電源111の電力供給能力の喪失が発生してバッテリ12からの電力でピッチ制御が継続されているときにバッテリ残量検出器15のいずれかにおいて電力残量が所定位置以下となったことが検出されると、フェザリングが行われる。即ち、蓄電器作動監視部であるバッテリ残量検出器15の監視結果に基づいて、各モータコントローラ13が、各バッテリ12から供給される電力によって各誘導モータ11を制御し、各ブレード104が受ける風圧が低減される方向にピッチ角を変更するフェザリングが行われることになる。これにより、ブレード104及びハブ103の回転速度の異常な上昇による風車100の破損が防止されることになる。また、ピッチ制御装置1によると、バッテリ残量検出器15にて電力残量が所定位置以下となったことが検出されるとフェザリングが行われるため、バッテリ12の電力が不足してフェザリングが不能となってしまう前にフェザリングが行われるようにする構成を容易に実現することができる。
 また、ピッチ制御装置1においては、常用電源111の電力供給能力の喪失が発生してバッテリ12からの電力でピッチ制御が継続されているときに、バッテリ残量検出器15にて検出される電力残量が急激に或いは突発的に上記の所定値よりも更に少ない所定の下限値以下となったことが検出されると、直入電源112の電力によってフェザリングが行われる。即ち、バッテリ12の電力によってフェザリング可能な電力残量状態を急激に或いは突発的に下回る電力残量となるようなバッテリ12の能力低下やバッテリ12の異常が発生すると、バッテリ12の電力によってではなく、直入電源112の電力によってフェザリングが行われる。この場合、各モータコントローラ13からの指令信号に基づいて、各通常駆動用スイッチ18が遮断状態に切り替えられ、次いで、直入電源用スイッチ21及び各直接駆動用スイッチ19が接続状態に切り替えられる。尚、各独立駆動用スイッチ24は接続状態が維持される。
 上記により、直入電源112の電力によって、各ブレード104が受ける風圧が低減される方向にピッチ角が変更されるフェザリングが行われる。そして、ピッチ角検出器である各エンコーダ14の検出結果に基づいて、各ブレード104のピッチ角を変更するフェザリング動作を所定の位置で停止させ、フェザリングを完了させることができる。よって、ピッチ制御装置1によると、直入電源112の電力によってもフェザリングできるため、バッテリ12の電力によってピッチ制御が行われているときにバッテリ12の能力低下やバッテリ12の異常が発生した場合であっても、フェザリングを行うことができる。
 また、ピッチ制御装置1においては、複数のモータコントローラ13のうちのいずれかに異常が発生したときに、異常が発生したモータコントローラ13である異常コントローラとは別の他の正常なモータコントローラ13である正常コントローラによって、異常コントローラが対応するブレード104のピッチ制御が行われる。例えば、通常運転時において又はバッテリ12の電力によってピッチ制御が行われているときにおいて、モータコントローラ13a(異常コントローラ)に異常が発生した場合、正常コントローラであるモータコントローラ13b又はモータコントローラ13cによってブレード104aのピッチ制御が行われる。同様に、モータコントローラ13b又は13cに異常が発生した場合であればその異常が発生したモータコントローラ13b又は13c以外の他の2つのモータコントローラ13のいずれかによってブレード104b又は104cのピッチ制御が行われる。また、2つのモータコントローラ(例えば、13a、13b)に異常が発生した場合、正常コントローラである残りのモータコントローラ(例えば、13c)によってブレード(この例の場合は、104a、104b)のピッチ制御が行われる。尚、上記のように異常コントローラに対応するブレード104のピッチ制御が正常コントローラによって行われる場合、正常コントローラに対応するブレード104のピッチ制御も同時に正常コントローラによって行われる。
 ここで、ピッチ制御装置1において、上記のように異常コントローラに対応するブレード104のピッチ制御が正常コントローラによって行われる場合について、更に詳しく説明する。ここでは、モータコントローラ13aに異常が発生し、モータコントローラ13bによってブレード104aのピッチ制御が行われる場合を例にとって説明し、他の場合については、同様であるため、説明を省略する。
 上記の例の場合、まず、直入電源用スイッチ21の遮断状態が維持されたままで、正常コントローラであるモータコントローラ13b及びブレード104bに対応する通常駆動用スイッチ18bの接続状態が維持される。そして、直接駆動用スイッチ19bが接続状態に切り替えられる。一方、異常コントローラであるモータコントローラ13a及びブレード104aに対応する通常駆動用スイッチ18aが遮断状態に切り替えられ、直接駆動用スイッチ19aが接続状態に切り替えられる。尚、独立駆動用スイッチ24a及び24bの接続状態は維持されている。これにより、通常駆動ライン16b、通常駆動スイッチ18b及び独立駆動用スイッチ24aと、直接駆動ライン17b及び直接駆動用スイッチ19bと、共通直接駆動ライン20と、直接駆動ライン17a及び直接駆動用スイッチ19aと、通常駆動ライン16a及び独立駆動用スイッチ24aとを介して、モータコントローラ13bに供給された電力を誘導モータ14a及び14bの両方に供給する回路を構成することができる。
 上記により、1つのブレード104bに対応する正常コントローラであるモータコントローラ14bによって、異常コントローラであるモータコントローラ13aが対応する他のブレード104aのピッチ角を変更するための誘導モータ11aも制御することができる。よって、常用電源111の電力供給能力の喪失時に直入電源112の電力によってフェザリングを行うことができるピッチ制御装置1において、複数のモータコントローラ13のいずれかに異常が発生した場合であっても他の正常なモータコントローラ13によってピッチ制御を継続して発電を継続することができる。
 以上説明したように、本実施形態によると、フェザリングを行うことができるとともに、常用電源111の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる、風車用ピッチ制御装置1を提供することができる。
(第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。図5は、第2実施形態に係る風車用ピッチ制御装置2(以下、単に「ピッチ制御装置2」ともいう)を示すブロック図である。図5に示すピッチ制御装置2は、第1実施形態のピッチ制御装置1と同様に、風車100に対して適用される。そして、ピッチ制御装置2は、第1実施形態と同様に構成され、ピッチ制御装置1と同様の要素を備えて構成されている。但し、ピッチ制御装置2は、常用電源用スイッチ25が更に設けられている点と、ピッチ角検出器であるエンコーダ14からモータコントローラ13に対して信号を送信するための構成に関する点とにおいて、第1実施形態のピッチ制御装置1とは異なっている。尚、以下の説明においては、第1実施形態と同様の構成については、図面において同一の符号を付すことで、或いは同一の符号を引用することで、説明を省略し、第1実施形態とは構成の異なる点について説明する。
 図5に示すように、ピッチ制御装置2においては、共通常用電源ライン23には、常用電源用スイッチ25が設けられている。この常用電源用スイッチ25は、常用電源111と各常用電源ライン22(22a、22b、22c)との間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能なスイッチとして構成されている。尚、常用電源用スイッチ25は、例えば、複数のモータコントローラ13のうちの少なくともいずれかの指令信号に基づいて接続状態及び遮断状態のいずれかに切り替えられるように構成されている。
 また、図5に示すように、ピッチ制御装置2においては、複数のエンコーダ(ピッチ角検出器)14のそれぞれは、複数のモータコントローラ13のいずれに対しても検出結果の信号を送信可能に接続されている。即ち、エンコーダ14aは、ピッチ角検出信号ライン26を介してモータコントローラ13aに検出結果の信号を送信可能に接続されるとともに、ピッチ角検出信号ライン27を介してモータコントローラ13bに検出結果の信号を送信可能に接続され、更に、ピッチ角検出信号ライン28を介してモータコントローラ13cに検出結果の信号を送信可能に接続されている。尚、図5では図示を省略しているが、同様に、エンコーダ14b及び14cのそれぞれについても、ピッチ角検出信号ライン26(図示省略)を介してモータコントローラ13aに検出結果の信号を送信可能に接続されるとともに、ピッチ角検出信号ライン27(図示省略)を介してモータコントローラ13bに検出結果の信号を送信可能に接続され、更に、ピッチ角検出信号ライン28(図示省略)を介してモータコントローラ13cに検出結果の信号を送信可能に接続されている。
 次に、上述したピッチ制御装置2の作動について説明する。ピッチ制御装置2は、常用電源111において停電或いは設備故障や異常が発生していない通常運転時においては、第1実施形態のピッチ制御装置1と同様に作動する。即ち、この場合、ピッチコントロー50からの制御信号に基づいて、各モータコントローラ13が、常用電源111から供給される電力によって各誘導モータ11を制御し、各ブレード104のピッチ制御が行われる。
 そして、常用電源111において停電或いは設備故障や異常が発生し、常用電源111の電力供給能力の喪失が発生したときにおいても、ピッチ制御装置2は、第1実施形態のピッチ制御装置1と同様に作動する。即ち、この場合、ピッチコントロー50からの制御信号に基づいて、各モータコントローラ13が、各バッテリ12から供給される電力によって各誘導モータ11を制御し、ピッチ制御が継続される。これにより、常用電源111の電力供給能力の喪失時であっても発電が継続される。
 また、ピッチ制御装置2においては、常用電源111の電力供給能力の喪失が発生してバッテリ12からの電力でピッチ制御が継続されているときにバッテリ残量検出器15のいずれかにおいて電力残量が所定位置以下となったことが検出されると、第1実施形態と同様に、フェザリングが行われる。このため、ブレード104及びハブ103の回転速度の異常な上昇による風車100の破損が防止されることになる。そして、バッテリ12の電力が不足してフェザリングが不能となってしまう前にフェザリングを行うことができる。
 また、ピッチ制御装置2においては、常用電源111の電力供給能力の喪失が発生してバッテリ12からの電力でピッチ制御が継続されているときに、バッテリ12の電力によってフェザリング可能な電力残量状態を急激に或いは突発的に下回る電力残量となるようなバッテリ12の能力低下やバッテリ12の異常が発生すると、第1実施形態と同様に、フェザリングが行われる。即ち、第1実施形態と同様に所定のスイッチ(18、19、21)が切り替えられ、バッテリ12の電力によってではなく、直入電源112の電力によってフェザリングが行われる。このため、バッテリ12の電力によってピッチ制御が行われているときにバッテリ12の能力低下やバッテリ12の異常が発生した場合であっても、フェザリングを行うことができる。
 従って、本実施形態によると、第1実施形態と同様に、フェザリングを行うことができるとともに、常用電源111の電力供給能力の喪失時であっても発電を継続することができる、風車用ピッチ制御装置2を提供することができる。
 一方、ピッチ制御装置2では、第1実施形態のピッチ制御装置1と異なり、共通常用電源ライン23に常用電源用スイッチ25が設けられる。このため、常用電源111の電力供給能力の喪失が発生してバッテリ12からの電力でピッチ制御が継続されているときに、モータコントローラ(13a、13b、13c)のいずれかに対応するバッテリ(12a、12b、12cのいずれか)における電力残量が少なくなった場合であっても、他のモータコントローラ13に対応するバッテリ12の電力で補うことができる。
 例えば、モータコントローラ13aに対応するバッテリ12aの電力残量が少なくなった場合であれば、モータコントローラ13aからの指令信号に基づいて、常用電源用スイッチ25が遮断状態に切り替えられる。これにより、モータコントローラ(13b、13c)に対応するバッテリ(12b、12c)からモータコントローラ13aに対応するバッテリ12aに対して、各常用電源ライン(22a、22b、22c)及び共通常用電源ライン23を介して、電力を供給することができる。即ち、モータコントローラ13aに対応するバッテリ12aにおける電力残量が少なくなった場合であっても、他のモータコントローラ(13b、13c)に対応するバッテリ(12b、12c)の電力で補うことができる。
 上記においては、モータコントローラ13aに対応するバッテリ12aの電力残量が少なくなった場合を例にとって説明したが、モータコントローラ(13b、13c)に対応するバッテリ(12b、12c)の電力残量が少なくなった場合も同様となる。また、ピッチ制御装置2によると、いずれかのモータコントローラ13に対応するバッテリ12の電力残量が少なくなった場合であっても、他のバッテリ12の電力で補うことができるため、各ブレード104の独立したピッチ制御を維持することができる。
 また、ピッチ制御装置2では、第1実施形態のピッチ制御装置1と異なり、複数のモータコントローラ13のうちのいずれかに異常が発生したときに、異常が発生したモータコントローラ13である異常コントローラとは別の他の正常なモータコントローラ13である正常コントローラによって、各ブレード104のピッチ制御が独立して行われる。即ち、ピッチ制御装置2では、各ブレード104に対応する各エンコーダ14の検出結果が、複数のモータコントローラ13のいずれに対しても送信され、各通常駆動用ライン16における直接駆動ライン17及び通常駆動用スイッチ18と電動モータ11との間には独立駆動用スイッチ24が設けられている。そして、複数のモータコントローラ13のうちのいずれかに異常が発生したときに、正常コントローラによって、正常コントローラが対応するブレード104のピッチ制御と異常コントローラが対応するブレード104のピッチ制御とが、正常コントローラに対応する独立駆動用スイッチ24及び異常コントローラに対応する独立駆動用スイッチ24が切り替えられることで、独立して行われる。
 上記の形態の具体例について、通常運転時において又はバッテリ12の電力によってピッチ制御が行われているときにおいて、モータコントローラ13aに異常が発生し、モータコントローラ13bによってブレード104aのピッチ制御が行われる場合を例にとって説明する。
 上記の例の場合、まず、直入電源用スイッチ21の遮断状態が維持されたままで、正常コントローラであるモータコントローラ13b及びブレード104bに対応する通常駆動用スイッチ18bの接続状態が維持される。そして、直接駆動用スイッチ19bが接続状態に切り替えられる。一方、異常コントローラであるモータコントローラ13a及びブレード104aに対応する通常駆動用スイッチ18aが遮断状態に切り替えられ、直接駆動用スイッチ19aが接続状態に切り替えられる。そして、モータコントローラ13bからの指令信号に基づいて、独立駆動用スイッチ24a及び24bの接続状態及び遮断状態が交互に切り替えられる。即ち、独立駆動用スイッチ24aが接続状態のときに独立駆動用スイッチ24bが遮断状態に設定され、独立駆動用スイッチ24aが遮断状態のときに独立駆動用スイッチ24bが接続状態に設定されるように、独立駆動用スイッチ24a及び24bの接続状態及び遮断状態が交互に切り替えられる。
 上記により、エンコーダ(14a、14b)の検出結果の信号を受信するモータコントローラ13bの制御に基づいて、誘導モータ14a及び誘導モータ14bに対して電力が交互に供給され、各ブレード(104a、104b)のピッチ制御が交互に行われる。即ち、正常コントローラであるモータコントローラ13bによって、このモータコントローラ13bが対応するブレード104bのピッチ制御と異常コントローラであるモータコントローラ13aが対応するブレード104aのピッチ制御とが、独立駆動用スイッチ(24a、24b)の切り替えが行われることで、独立して行われる。尚、上記で例示した場合に限らず、他の場合についても同様に、各ブレード104のピッチ制御が独立して行われることになる。従って、本実施形態によると、常用電源111の電力供給能力の喪失時に直入電源112の電力によってフェザリングを行うことができるピッチ制御装置2において、複数のモータコントローラ13のいずれかに異常が発生した場合であっても他の正常なモータコントローラ13によって各ブレード104の独立したピッチ制御を継続でき、発電を継続することができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施することができる。
(1)第1及び第2実施形態では、蓄電器作動監視部が蓄電器に設置された蓄電器残量検出器として構成された形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、蓄電器作動監視部は、蓄電器とは別個の筐体に設けられるものであってもよく、また、蓄電器における電力残量以外の作動状態を監視するように構成される形態であってもよい。また、本実施形態では、モータコントローラからの指令信号に基づいてフェザリングの制御が行われる形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、モータコントローラ以外のコントローラが更に備えられて、このコントローラによってフェザリングの制御が行われる形態であってもよい。
(2)第1及び第2実施形態では、各モータコントローラに対応して蓄電器がそれぞれ設けられる形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。各蓄電器が各モータコントローラとは別個に設置される形態であってもよく、また、1つにまとめられた蓄電器として構成される形態であってもよい。
(3)第1及び第2実施形態では、各直接駆動ラインが直入電源と各電動モータとを通常駆動ラインを介して接続する形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、各直接駆動ラインが直入電源と各電動モータとを直接に接続する形態であってもよい。
(4)第1及び第2実施形態では、ピッチ駆動装置に連結される電動モータが誘導モータとして構成された形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、電動モータが、ブラシ付直流モータ、ブラシレスモータ、同期モータ、等として構成される形態であってもよい。この場合、常用電源、直入電源、モータコントローラにおけるパワーモジュール部の形態は、電動モータの形態に応じて変更されることになる。尚、上記電動モータとして直流モータが用いられる場合は、電動モータ自体のメンテナンス性の低下や外径の大型化、応答性能の低下といった問題が考慮されることが望ましい。また、上記電動モータとしてブラシレスモータが用いられる場合は、電動モータのメンテナンス性は良好であるものの、駆動用のコントローラが更に必要となってしまうという問題が考慮されることが望ましい。
 本発明は、風車の主軸部に対して回転可能に設けられた風車のブレードのピッチ角の変更を行うピッチ駆動装置に連結された電動モータに対して電力を印加可能な蓄電器を有し、蓄電器の電力により、ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するようブレードのピッチ角を制御可能な風車用ピッチ制御装置として、広く適用することができるものである。
1              風車用ピッチ制御装置
11、11a、11b、11c 誘導モータ(電動モータ)
12、12a、12b、12c バッテリ(蓄電器)
13、13a、13b、13c モータコントローラ
15、15a、15b、15c バッテリ残量検出器(蓄電器作動監視部、蓄電器残量検出器)
100            風車
103            ハブ(主軸部)
104            ブレード
108            ピッチ駆動装置

Claims (7)

  1.  風車の主軸部に対して回転可能に設けられた風車のブレードのピッチ角の変更を行うピッチ駆動装置に連結された電動モータに対して電力を印加可能な蓄電器を有し、前記蓄電器の電力により、前記ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するよう当該ブレードのピッチ角を制御可能な風車用ピッチ制御装置であって、
     前記蓄電器の蓄電と放電とを制御するとともに、前記ブレードのピッチ角を変更するピッチ制御のための制御信号を送信するピッチコントローラからの前記制御信号に基づいて前記電動モータを制御するモータコントローラと、
     前記蓄電器の作動状態を監視する蓄電器作動監視部と、
     を備え、
     前記モータコントローラは、通常運転時に電力を供給する電源である常用電源に接続されて電力を供給され、前記常用電源の電力供給能力の喪失時には、前記蓄電器から供給される電力によって、前記制御信号に基づいて前記電動モータを制御して前記ピッチ制御を継続し、
     前記蓄電器作動監視部の監視結果に基づいて、前記ブレードのピッチ角を風圧が低減される方向に変更させる制御が行われることを特徴とする、風車用ピッチ制御装置。
  2.  請求項1に記載の風車用ピッチ制御装置であって、
     風車において複数設けられた前記ブレードのそれぞれに対応するように前記モータコントローラが複数設けられ、
     複数の前記モータコントローラのうちのいずれかに異常が発生したときに、異常が発生した前記モータコントローラである異常コントローラとは別の他の正常な前記モータコントローラである正常コントローラによって、前記異常コントローラが対応する前記ブレードの前記ピッチ制御が行われることを特徴とする、風車用ピッチ制御装置。
  3.  請求項1に記載のピッチ制御装置であって、
     前記電動モータは、誘導モータとして設けられ、
     前記モータコントローラと前記電動モータとを接続し、通常運転時に当該電動モータに電力を供給可能な通常駆動ラインと、
     前記常用電源とは異なる電源であって交流電源として設けられた直入電源と前記電動モータとを直接に又は前記通常駆動ラインを介して接続し、前記直入電源からの電力を前記電動モータへ供給して当該電動モータを駆動可能な直接駆動ラインと、
     前記通常駆動ラインに設けられて前記モータコントローラと前記電動モータとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な通常駆動用スイッチと、
     前記直接駆動ラインに設けられて前記直入電源と前記電動モータとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な直接駆動用スイッチと、
     前記ブレードのピッチ角を検出するピッチ角検出器と、
     を更に備えていることを特徴とする、風車用ピッチ制御装置。
  4.  請求項3に記載のピッチ制御装置であって、
     風車において複数設けられた前記ブレードのそれぞれに対応するように、前記モータコントローラ、前記ピッチ角検出器、前記直接駆動ライン、前記直接駆動用スイッチ、前記通常駆動ライン、及び前記通常駆動用スイッチのそれぞれが複数設けられ、
     複数の前記直接駆動ラインは、同一の前記直入電源に対して、共通して設けられた共通直接駆動ラインを介して接続され、
     前記共通直接駆動ラインには、前記直入電源と複数の前記直接駆動ラインとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な直入電源用スイッチが設けられていることを特徴とする、風車用ピッチ制御装置。
  5.  請求項4に記載の風車用ピッチ制御装置であって、
     複数の前記通常駆動ラインのそれぞれには、前記通常駆動用スイッチと前記電動モータとの間に設けられるとともに、前記通常駆動用スイッチと前記電動モータとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な独立駆動用スイッチが設けられ、
     前記直接駆動ラインは、前記通常駆動ラインに対して、前記通常駆動用スイッチと前記独立駆動用スイッチとの間において接続し、
     複数の前記ピッチ角検出器のそれぞれは、複数の前記モータコントローラのいずれに対しても検出結果の信号を送信可能に接続され、
     複数の前記モータコントローラのうちのいずれかに異常が発生したときに、異常が発生した前記モータコントローラである異常コントローラとは別の他の正常な前記モータコントローラである正常コントローラによって、前記正常コントローラが対応する前記ブレードの前記ピッチ制御と、前記異常コントローラが対応する前記ブレードの前記ピッチ制御とが、前記正常コントローラに対応する前記独立駆動用スイッチ及び前記異常コントローラに対応する前記独立駆動用スイッチが切り替えられることで、独立して行われることを特徴とする、風車用ピッチ制御装置。
  6.  請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の風車用ピッチ制御装置であって、
     前記蓄電器は、複数の前記モータコントローラに対応して複数設けられ、
     前記常用電源からの電力を複数の前記モータコントローラに供給するように当該モータコントローラのそれぞれに接続された常用電源ラインが複数設けられ、
     複数の前記常用電源ラインは、同一の前記常用電源に対して、共通して設けられた共通常用電源ラインを介して接続され、
     前記共通常用電源ラインには、前記常用電源と複数の前記常用電源ラインとの間を接続する状態と遮断する状態とのいずれかの状態に切り替え可能な常用電源用スイッチが設けられていることを特徴とする、風車用ピッチ制御装置。
  7.  請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の風車用ピッチ制御装置であって、
     前記蓄電器作動監視部として、前記蓄電器における電力残量を検出する蓄電器残量検出器を備え、
     前記モータコントローラが前記蓄電器から供給される電力によって前記ピッチ制御を継続しているときに、前記蓄電器残量検出器で検出された電力残量が所定値以下となると、前記ブレードが受ける風圧を低減する方向に変更するよう当該ブレードのピッチ角を制御することを特徴とする、風車用ピッチ制御装置。
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