WO2018150623A1 - 風力発電装置 - Google Patents

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WO2018150623A1
WO2018150623A1 PCT/JP2017/035870 JP2017035870W WO2018150623A1 WO 2018150623 A1 WO2018150623 A1 WO 2018150623A1 JP 2017035870 W JP2017035870 W JP 2017035870W WO 2018150623 A1 WO2018150623 A1 WO 2018150623A1
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windmill
rotational speed
generator
output
target value
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PCT/JP2017/035870
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English (en)
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Inventor
房二 堀部
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株式会社Ｌｉｘｉｌ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind power generator.
  • a wind turbine generator disclosed in Patent Document 1 includes a hollow rotating shaft supported in a vertical direction, a plurality of vertical blades, a plurality of horizontal blades that fix the vertical blades to the rotating shaft, and a rotating shaft at the upper end.
  • the two brakes are not operated at the same time, so that damage caused by the sudden stop of the impeller is suppressed. More specifically, the thickness of the plurality of divided rotary shafts is increased from the upper side to the lower side so that the shaft natural vibration frequency is higher than the excitation frequency to increase the frequency difference.
  • the thickness of the shaft cannot be made uniform, so that it takes time to manufacture. Further, in order to increase the strength of the shaft, it is necessary to make the thickness of the shaft thicker than a predetermined thickness. That is, since the thickness of the shaft cannot be made thinner than a predetermined thickness, there is a restriction on the degree of freedom in design.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object to be solved is to provide a wind turbine generator that can easily avoid resonance of a windmill.
  • the wind power generator of the first invention of the present invention is With a windmill, A detector for detecting the rotational speed of the windmill; A generator for generating electric power by converting the rotational force of the windmill; When the rotational speed of the windmill gradually increases and the rotational speed of the windmill enters a resonance section, a control unit that performs first output reduction control that decreases the target value of output power based on the power generated by the generator And.
  • the wind power generator of the second invention of the present invention is With a windmill, A detector for detecting the rotational speed of the windmill; A generator for generating electric power by converting the rotational force of the windmill; When the rotation speed of the windmill gradually decreases and the rotation speed of the windmill enters a resonance section, a control unit that performs third output increase control that increases a target value of output power based on the power generated by the generator And.
  • the wind power generator of the third invention of the present invention is With a windmill, A detector for detecting the rotational speed of the windmill; A generator for generating electric power by converting the rotational force of the windmill; A first output reduction control for reducing a target value of output power based on the electric power generated by the generator when the rotational speed of the windmill gradually increases and the rotational speed of the windmill enters a resonance section; and the windmill A control unit that performs third output increase control for increasing a target value of output power based on the power generated in the generator when the rotation speed of the wind turbine gradually decreases and the rotation speed of the wind turbine enters a resonance interval; I have.
  • the wind turbine generator according to the first aspect of the invention reduces the target value of the output power based on the power generated by the generator when the rotational speed of the wind turbine gradually increases and enters the resonance section. Thereby, since the load with respect to a generator becomes small, the windmill of the 1st invention becomes easy to rotate. Thereby, the wind power generator of the 1st invention can make the rotation speed of a windmill larger than the maximum value of the rotation speed of a resonance section in a shorter time.
  • the wind turbine generator according to the second aspect of the invention increases the target value of the output power based on the power generated by the generator when the rotational speed of the windmill gradually decreases and enters the resonance section.
  • the wind power generator of the 2nd invention can make the rotation speed of a windmill smaller than the minimum value of the rotation speed of a resonance section in a short time.
  • the wind power generator of 3rd invention makes small the target value of the output electric power based on the electric power which generate
  • the wind power generator of 3rd invention makes the target value of the output electric power based on the electric power which generate
  • the wind power generator of the 3rd invention can make the rotation speed of a windmill smaller than the minimum value of the rotation speed of a resonance section in a shorter time. That is, the wind turbine generator according to the third aspect of the invention can make the state where the rotational speed of the windmill becomes the rotational speed of the resonance section shorter when the rotational speed of the windmill becomes larger and smaller.
  • the wind power generators of the first invention, the second invention, and the third invention of the present invention can easily avoid the resonance of the windmill.
  • FIG. 2 is a circuit diagram specifically illustrating a part of the wind turbine generator of FIG. 1. It is explanatory drawing which shows notionally the structure of a mechanical brake part. It is a circuit diagram which shows the 1st electric brake and its peripheral circuit structure simply.
  • 3 is a flowchart illustrating the flow of operation control executed by the wind turbine controller of the wind turbine generator according to the first embodiment.
  • the control unit of the wind turbine generator according to the first aspect of the invention can perform the first output increase control for increasing the target value of the output power before the rotational speed of the windmill enters the resonance section.
  • the wind power generator of the first invention for example, when the target value of the output power is increased in a state where the wind speed is increased, the output power based on the power generated by the generator is increased. Then, since the load with respect to a generator becomes large, it becomes difficult for a windmill to rotate. That is, in the wind power generator according to the first aspect of the invention, even if the rotational speed of the windmill is a wind speed that is large enough to enter the resonance section, the rotational speed of the windmill is unlikely to be the rotational speed of the resonance section.
  • the control unit of the wind turbine generator according to the first aspect of the invention can perform the second output increase control that gradually brings the target value of the output power closer to the most efficient target value when the rotational speed of the windmill becomes larger than the resonance interval.
  • the wind turbine generator according to the first aspect of the invention has the rotational speed of the wind turbine that is larger than the resonant section again becomes the rotational speed of the resonant section. It ’s hard to be.
  • the control unit of the wind turbine generator according to the second aspect of the invention can perform the second output reduction control for reducing the target value of the output power before the rotational speed of the windmill enters the resonance section.
  • the wind power generator according to the second invention for example, when the target value of the output power is reduced in a state where the wind speed is reduced, the output power based on the power generated by the generator is reduced. Then, since the load with respect to a generator becomes small, it becomes easy to rotate a windmill. That is, in the wind turbine generator according to the second aspect of the invention, even if the wind speed is low, the rotational speed of the windmill is difficult to decrease, and the rotational speed of the windmill is unlikely to become the rotational speed of the resonance section.
  • the control unit of the wind turbine generator according to the second aspect of the invention can perform third output reduction control that gradually brings the target value of the output power closer to the most efficient target value when the rotational speed of the windmill becomes smaller than the resonance interval.
  • the wind turbine generator according to the second aspect of the invention has the rotational speed of the wind turbine that is smaller than the resonant section again becomes the rotational speed of the resonant section. It ’s hard to be.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the wind power generator 1 of FIG. 1 mainly includes a windmill 100, a generator 3, a windmill controller 2, a battery 60, a rotation speed sensor 7 that is a detection unit, a wind speed sensor 9, and the like.
  • the wind turbine generator 1 is configured as a device that generates power by the generator 3 when the windmill 100 rotates and converts the power into a desired output, and then charges the battery 60 and outputs from the output terminal 62.
  • the windmill 100 shown in FIGS. 1 and 2 is configured as a vertical axis type windmill, for example, and a straight blade vertical axis windmill in which a plurality of straight blades are connected so as to be integrally rotatable around a rotating shaft extending in the vertical direction. It is constituted by.
  • the wind turbine 100 includes a plurality of blade portions 104 extending in a predetermined direction (vertical direction that is the axial direction of the rotation shaft portion 102), and a rotation shaft portion 102 configured in a rod shape and extending in a predetermined direction.
  • the plurality of blade portions 104 and the rotation shaft portion 102 are integrally configured in such a manner that the plurality of blade portions 104 are connected in the vicinity of the upper end portion of the rotation shaft portion 102.
  • the rotating shaft portion 102 is rotatably held by a bearing (not shown) so as to extend in the vertical vertical direction, for example.
  • a portion on the lower end side of the rotating shaft portion 102 is integrated with a rotor (not shown) in the generator 3 so that the rotating shaft portion 102 and the rotor rotate integrally.
  • a disk-like actuated portion 106 is integrally formed with the rotating shaft portion 102 so as to project around the rotating shaft portion 102 at a predetermined position near the lower end of the rotating shaft portion 102.
  • the actuated portion 106 has a circular shape with the axial direction of the rotation shaft portion 102 as the thickness direction and the outer edge portion centered on the rotation axis of the rotation shaft portion 102.
  • the example shown here is an example to the last, and well-known various windmills can be used.
  • the windmill 100 has a natural frequency, and the windmill 100 resonates when the rotational speed of the windmill 100 becomes equal to or close to the natural frequency.
  • the natural frequency of the wind turbine 100 in this embodiment is 155 (min ⁇ 1 ).
  • the generator 3 shown in FIGS. 1 and 2 is a device that generates electric power by converting the rotational force of the windmill 100.
  • the generator 3 is configured as a three-phase AC generator and rotates in conjunction with the rotation of the windmill 100.
  • the rotor includes a stator and stator windings 3A, 3B, and 3C (FIG. 4) wound thereon and a stator disposed close to the rotor.
  • the generator 3 is configured such that the rotor is connected to the rotating shaft of the windmill 100 and rotates integrally with the rotating shaft portion 102 (FIG. 3), and the conductive paths 74 and 75 of each phase are rotated when the rotor is rotated. 76, three-phase alternating current is generated.
  • the windmill control device 2 includes a control unit 10, a rectification / boost unit 50, a rotation suppression unit 20, a second electric brake unit 30, a step-down unit 40, detection units 91 and 92, a rotation speed sensor 7, a wind speed. It is comprised by the sensor 9, each wiring part, etc., and functions as an apparatus which controls the rotation of the windmill 100 while controlling the output electric power from the generator 3.
  • FIG. 10 the control unit 10
  • a rectification / boost unit 50 the windmill control device 2
  • a rotation suppression unit 20 As shown in FIG. 1, the windmill control device 2 includes a control unit 10, a rectification / boost unit 50, a rotation suppression unit 20, a second electric brake unit 30, a step-down unit 40, detection units 91 and 92, a rotation speed sensor 7, a wind speed. It is comprised by the sensor 9, each wiring part, etc., and functions as an apparatus which controls the rotation of the windmill 100 while controlling the output electric power from the generator 3.
  • FIG. 10 the control unit 10
  • the rectifier / boost unit 50 operates as a boost chopper circuit when the generator 3 performs a power generation operation, and operates as an inverter when the generator 3 operates as an electric motor. It is.
  • the rectifying / boosting unit 50 includes a pair of coils L1, L2, L3 and a pair of coils L1 provided in the conductive paths 74, 75, 76 of the phases of the generator 3, respectively.
  • Switch elements Sa1 and Sb1 a pair of switch elements Sa2 and Sb2 connected to the coil L2, and a pair of semiconductor switch elements Sa3 and Sb3 connected to the coil L3, respectively.
  • the switch elements Sa1, Sb1, Sa2, Sb2, Sa3, Sb3 are configured by semiconductor switch elements such as IGBTs, for example, and drive signals from the drive unit 14 are individually input to the respective gates.
  • the rectifying / boosting unit 50 configured in this manner functions to convert an AC voltage generated in the generator 3 into a DC voltage and boost and output the input power during power generation control. Further, the rectifier / boost unit 50 converts the supplied DC power (for example, DC power supplied from the external power supply 130) into three-phase AC during assist control, and supplies the generator 3 with the three-phase AC power. By supplying, it functions to rotate the generator 3 as an electric motor. Note that the power supplied during assist control may be power from the battery 60.
  • Rotation suppression unit 20 is a part that performs a suppression operation (deceleration operation that decelerates the number of revolutions) that suppresses rotation of windmill 100 and cancels the suppression operation.
  • the rotation suppression unit 20 includes a first electric brake unit 21 and a mechanical brake unit 22.
  • the mechanical brake unit 22 is a device that can perform a braking operation on the windmill 100.
  • the mechanical brake unit 22 includes a brake operation unit 24 and a drive circuit 26.
  • the brake operation unit 24 is configured as, for example, a reverse-acting pneumatic brake, and a pair of contact members 24B that act on the operated portion 106 that is configured as a part of the windmill 100, and an actuator that drives the contact members 24B. (Actuator) 24A.
  • the actuated portion 106 is configured, for example, as a disk-shaped disk integrally assembled with the rotating shaft portion 102 of the windmill 100, and rotates integrally with the plurality of wing portions 104 provided in the windmill 100. It is configured to do.
  • the mechanical brake unit 22 moves the contact member 24B away from the actuated part 106 by the actuator 24A and the second brake operation in which the contact member 24B is brought close to and brought into contact with the actuated part 106 by the actuator 24A.
  • the device that performs the operation of releasing the brake force release of the second brake operation).
  • the drive circuit 26 drives the actuator 24A when a drive command is given from the control unit 10, and operates the actuator 24A so that the pair of contact members 24B come close to each other and the operated part 106 is sandwiched therebetween.
  • the frictional force generated therebetween becomes a force (braking force) that decelerates the rotation of the windmill 100.
  • the drive circuit 26 causes the actuator 24 ⁇ / b> A to hold the pair of contact members 24 ⁇ / b> B in a retracted position (a position that does not contact the operated part 106).
  • the drive circuit 26 When a stop command is given to the drive circuit 26 during the second brake operation described above, the drive circuit 26 separates the pair of contact members 24B sandwiching the operated part 106 from the operated part 106 so as to be separated from each other.
  • the actuator 24A is operated.
  • the frictional force generated by the contact member 24B coming into contact with the actuated portion 106 is not generated, and the braking force on the windmill 100 is reduced. Canceled.
  • the first electric brake unit 21 is configured as a circuit that can perform electrical control on the generator 3.
  • the first electric brake unit 21 is a circuit that can perform a first brake operation that generates a force against the rotational force of the windmill 100 in the generator 3 and a release of the first brake operation.
  • 4 is configured as a circuit as shown in FIG.
  • each of the conductive paths 74, 75, 76 of each phase connected to the stator windings 3 ⁇ / b> A, 3 ⁇ / b> B, 3 ⁇ / b> C is branched from the path continuing to the rectifying / boosting unit 50 side.
  • Branch paths 21A, 21B, and 21C are provided, respectively.
  • resistance part R11, R12, R13 is interposing each branch path 21A, 21B, 21C, respectively.
  • the branch paths 21A, 21B, and 21C are connected to each other by a connection path 21D.
  • the switches 21B and 21C are provided with switches SW1 and SW2 for switching between an energized state and an energized state, respectively, so that the on / off of the switches SW1 and SW2 is controlled by the control unit 10. It has become.
  • the control unit 10 performs control to turn on the switches SW1 and SW2 when performing a first brake operation described later, and performs control to turn off the switches SW1 and SW2 when not performing the first brake operation.
  • the second electric brake unit 30 is a part for consuming a part of the output power output from the rectifying / boosting unit 50.
  • the second electric brake unit 30 includes a resistance unit 34, a diode 36, a switch element 32, and the like.
  • the switch element 32 is configured by a semiconductor switch element such as an IGBT, and is turned on / off by a control signal from the drive unit 15.
  • the resistor unit 34 and the switch element 32 are connected in series between the conductive path 71 and the conductive path 72, and a current flows through the resistor unit 34 according to the ON operation of the switch element 32, thereby It functions to consume part of the power output from the booster 50.
  • the PWM signal output from the drive unit 15 is input to the gate of the switch element 32, and the power consumption in the second electric brake unit 30 is controlled by the duty of the PWM signal.
  • the capacitor 55 is connected between the conductive path 71 and the conductive path 72.
  • the capacitor 55 has a function of smoothing the input current input to the step-down unit 40.
  • the step-down unit 40 is configured as a known step-down converter (converter), and includes a switch element 42 that turns on and off the conduction path 71, a diode 44, a coil 48, and a capacitor 46.
  • the switch element 42 is configured by a MOSFET or the like, for example, and is configured to be turned on / off according to the PWM signal from the drive unit 16.
  • the battery 60 is configured as, for example, a known secondary battery, and functions as a power source for driving various loads constituting the wind power generator 1.
  • the wind turbine generator 1 is provided with a power supply circuit that generates a plurality of power supply voltages based on the power from the battery 60.
  • the control unit 10 is generated by the power supply circuit.
  • a power supply voltage is applied.
  • a switch 61 is provided between the positive terminal of the battery 60 and the output-side conductive path 81, and on / off of the switch 61 is controlled by the control unit 10.
  • the rotation speed sensor 7 detects the rotation speed of the windmill 100.
  • the rotational speed sensor 7 may be any sensor that can detect the rotational speed of the rotating shaft portion 102 of the windmill 100, and various known rotational speed sensors can be used.
  • the control unit 10 acquires the output value from the rotational speed sensor 7 and grasps the rotational speed of the windmill 100.
  • the wind speed sensor 9 is configured by a known wind speed sensor and functions to measure the wind speed in the vicinity of the wind turbine 100.
  • the wind speed sensor 9 is attached to a predetermined position (for example, a part other than the rotor blades) of the windmill 100, and outputs a value indicating the wind speed at the position where the wind speed sensor 9 is attached.
  • the control unit 10 acquires an output value (detected value) from the wind speed sensor 9 and grasps the wind speed near the windmill.
  • the control unit 10 includes, for example, a control circuit 12 composed of a microcomputer, a storage unit 18 composed of ROM, RAM, etc., and a plurality of drive units 14, 15, 16 that output control signals. .
  • various detection values are input to the control unit 10.
  • the detection unit 91 illustrated in FIG. 1 includes a current sensor and a voltage sensor, and an output current and an output voltage output from the rectification / boost unit 50 are detected by the detection unit 91 and input to the control unit 10.
  • the detection unit 92 includes a current sensor and a voltage sensor, and the output current and output voltage output from the step-down unit 40 are detected by the detection unit 92 and input to the control unit 10.
  • the output terminal 62 of the wind power generator 1 can be connected to an input terminal 122 of a storage battery system 120, for example. That is, the power generated by the wind power generator 1 can be supplied to the external storage battery system 120 via the output terminal 62.
  • FIGS. 1 and 2 an example in which the electric power generated by the wind power generator 1 is supplied to the storage battery system 120 is shown. However, a configuration for grid connection is added and connected to a commercial power supply system. Also good.
  • the wind turbine generator 1 configured in this way converts and outputs the electric power obtained by the power generation of the generator 3 when the windmill 100 rotates by receiving wind power and the control unit 10 is performing power generation control. .
  • the rotation suppression mode (mode) control or rotation stop control described later is performed to reduce or stop the rotation of the windmill 100.
  • the control unit 10 and the rectifier / boost unit 50 function to perform MPPT control that converts AC power generated by the generator 3 into DC power and causes the output power to follow the most efficient level.
  • the control unit 10 and the rectifying / boosting unit 50 are the most efficient except for the region where the rotational speed detected by the rotational speed sensor 7 is at least 117 (min ⁇ 1 ) to 167 (min ⁇ 1 ). Adjust to output a good amount of output power.
  • the control unit 10 controls the normal mode in which the rotation suppression unit 20 is in a predetermined operation release state with the flow illustrated in FIG. 5 and the rotation that rotates the windmill 100 while operating the rotation suppression unit 20.
  • the control of the suppression mode and the control of the rotation stop mode for stopping the windmill 100 are performed.
  • the control unit 10 determines that the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is The control in the rotation suppression mode is performed so that the associating control is executed to decrease the rotational speed of the windmill 100 as the wind speed increases at the time of rising wind speed.
  • the control unit 10 when the predetermined operation start condition is satisfied (for example, the rotational speed of the windmill 100 detected by the rotational speed sensor 7 is equal to or higher than the predetermined power generation start rotational speed, the control unit 10 performs a rotation suppression mode and a rotation stop described later.
  • the mode is not set, the wind turbine control shown in FIG. 5 is started.
  • the control unit 10 first starts the normal mode control at step S1. After starting the control in the normal mode, the control unit 10 detects in step S2 the condition that the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is equal to or higher than the first wind speed threshold value (predetermined value) Vw1, or the rotation speed sensor 7.
  • step S2 it is determined whether or not a condition that the rotational speed is equal to or higher than the first rotational speed threshold value Vr1 is satisfied.
  • the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is less than the first wind speed threshold value (predetermined value) Vw1, and the rotation speed detected by the rotation speed sensor 7 is less than the first rotation speed threshold value Vr1.
  • the determination of No in step S2 is repeated, and during this period, the control in the normal mode is executed and the power generation control is continued.
  • control unit 10 When the control unit 10 executes the control in the normal mode and performs the power generation control, the control unit 10 outputs a control signal to each switch element Sa1, Sb1, Sa2, Sb2, Sa3, Sb3, and the rectification / boost unit 50 is three-phase boosted. Operate as a chopper circuit.
  • the storage unit 18 of the control unit 10 has a target rotational speed and output power when the rotational speed of the windmill 100 increases and when the rotational speed of the windmill 100 decreases. Values are stored in association with each other.
  • the dotted line N indicates the size of the target value of the output power that can be output from the rectifier / boost unit 50 most efficiently based on the power generated by the generator 3 when the windmill 100 rotates at an arbitrary number of revolutions. Show.
  • the dotted line N is set so that the target value of the output power is proportional to the cube of the rotational speed when the rotational speed is in a predetermined range.
  • the target value of the output power is a target value of the magnitude of the output power output from the rectifying / boosting unit 50 based on the power generated in the generator 3.
  • it is also referred to as a target value.
  • the control unit 10 sets a target value (hereinafter referred to as target) associated with the rotational speed R acquired from the rotational speed sensor 7 based on the solid line U shown in FIG. Value U1).
  • target value U1 is an interval in which the magnitude of the rotation speed R is 50 (min ⁇ 1 ) to 117 (min ⁇ 1 ), and 167 (min ⁇ 1 ) to 250 (min ⁇ 1 ). The same as the dotted line N in the section.
  • the target value U1 becomes larger than the target value indicated by the dotted line N when the magnitude of the rotational speed R is larger than 117 (min ⁇ 1 ), and is 800 (when the rotational speed R is 125 (min ⁇ 1 ). W). Then, the target value U1 decreases rapidly when the rotational speed R is larger than 125 (min ⁇ 1 ), and becomes 0 (W) when it is 126 (min ⁇ 1 ). The target value U1 is 0 (W) in a section where the magnitude of the rotational speed R is from 126 (min ⁇ 1 ) to 155 (min ⁇ 1 ).
  • the target value U1 gradually increases when the rotational speed R is greater than 155 (min ⁇ 1 ), and is the same as the target value of the dotted line N at 167 (min ⁇ 1 ). That is, the target value U1 has a larger section from 117 (min ⁇ 1 ) to approximately 125 (min ⁇ 1 ) with respect to the target value of the dotted line N, and is approximately 125 (min ⁇ 1 ) to 167 (min ⁇ 1 ). The interval to is small.
  • the control unit 10 makes a target value (hereinafter referred to as a target value D1) associated with the rotational speed R acquired from the rotational speed sensor 7 based on the solid line D shown in FIG. Say).
  • the target value D1 is an interval in which the magnitude of the rotation speed R is 50 (min ⁇ 1 ) to 117 (min ⁇ 1 ), and 167 (min ⁇ 1 ) to 250 (min ⁇ 1 ). The same as the dotted line N in the section.
  • the target value D1 is larger than the target value indicated by the dotted line N when the magnitude of the rotational speed R is greater than 117 (min ⁇ 1 ), and is 800 (when the magnitude of the rotational speed R is 125 (min ⁇ 1 ). W).
  • the target value D1 is 800 (W) in a section where the magnitude of the rotational speed R is from 125 (min ⁇ 1 ) to 126 (min ⁇ 1 ).
  • the target value D1 gradually decreases from 126 (min ⁇ 1 ) when the rotational speed R is 155 (min ⁇ 1 ), and becomes 0 (W).
  • the target value D1 gradually increases as the rotational speed R becomes larger than 155 (min ⁇ 1 ), and becomes the same as the target value of the dotted line N at 167 (min ⁇ 1 ). That is, the target value D1 has a larger section from 117 (min ⁇ 1 ) to approximately 135 (min ⁇ 1 ) with respect to the target value of the dotted line N, and is approximately 135 (min ⁇ 1 ) to 167 (min ⁇ 1 ). The interval to is small.
  • the rotation speed R, the target value U1, and the target value D1 thus associated are stored in the storage unit 18 of the control unit 10 in association with each other as table data (table data) shown in FIG. Specifically, the table data is associated with a table number, a rotation speed R, a target value U1, and a target value D1.
  • resonance sections R1 and R2 are provided between the table numbers 5 and 6 of the table data.
  • the rotation speed R is 126 (min ⁇ 1 )
  • the target value U1 is 0 (W)
  • the target value D1 is 800 (W).
  • the rotation speed R is 155 (min ⁇ 1 )
  • the target value U1 and the target value D1 are 0 (W).
  • the rotational speed R (155 (min ⁇ 1 )) of the resonance section R2 is the same as the natural frequency of the wind turbine 100.
  • the controller 10 is associated with the rotational speed R acquired from the rotational speed sensor 7 when the rotational speed of the windmill 100 increases and when the rotational speed of the windmill 100 decreases.
  • the target value U1 or the target value D1 can be determined.
  • the rotation speed R, the target value U1, and the target value D1 of the table data can be changed by rewriting the storage unit 18, for example. Thereby, according to the specification of the wind power generator 1, the rotation speed R, the target value U1, and the target value D1 can be changed easily.
  • the control unit 10 When the control unit 10 operates the rectifying / boosting unit 50 as a three-phase boosting chopper circuit, the control unit 10 uses the rotational speed of the windmill 100 acquired from the rotational speed sensor 7 and the table data shown in FIG. 8 stored in the storage unit 18. Based on this, MPPT (Maximum power Point Tracking) control is performed so that the output power from the rectifier / boost unit 50 becomes a target value corresponding to the rotational speed of the wind turbine 100. Specifically, the control unit 10 gives the output power determined by the output current and output voltage detected by the detection unit 91 to the rectifying / boosting unit 50 so that the output power is equal to the target value U1 or the target value D1. The feedback control is repeated while adjusting the duty of the PWM signal. As a result, the output power output from the rectifying / boosting unit 50 is determined for each rotation speed of the wind turbine 100.
  • MPPT Maximum power Point Tracking
  • the control of FIG. 5 is temporarily ended. Thereafter, the operation may be stopped until the operation start condition is satisfied. In this case, the control shown in FIG. 5 may be executed again when the operation start condition is satisfied.
  • the control unit 10 performs first output increase control for increasing the target value U1 before the rotational speed of the windmill 100 enters the resonance section R1.
  • the output power output from the rectification / boost unit 50 gradually increases toward 800 (W).
  • the target value U1 at this time is larger than the target value of the dotted line N. That is, when the rotational speed of the windmill 100 becomes larger than 117 (min ⁇ 1 ), the target value U1 is larger than the dotted line N that is the target value of the output power that can be output from the rectifying / boosting unit 50 most efficiently.
  • the output power is output from the rectifying / boosting unit 50.
  • the current flowing from the conductive paths 74, 75, 76 toward the rectifying / boosting unit 50 increases.
  • the current flowing from each of the conductive paths 74, 75, 76 toward the stator windings 3A, 3B, 3C of the generator 3 also increases. That is, since the scale of electromagnetic induction based on the current flowing from each of the conductive paths 74, 75, and 76 toward the stator windings 3A, 3B, and 3C of the generator 3 is increased, the resistance when the generator 3 is rotated is increased. Strength increases.
  • the output power is output from the rectifying / boosting unit 50 so that the target value U1 is larger than the target value of the dotted line N at an arbitrary number of revolutions, the electrical load on the generator 3 is increased. Thereby, rotation of the generator 3 is prevented and it is suppressed that the rotation speed of the windmill 100 becomes large.
  • the control unit 10 outputs a target value (target value U1) of output power based on the power generated in the generator 3.
  • the first output reduction control is performed so as to reduce. Specifically, when the output power output from the rectification / boost unit 50 is 800 (W) and the rotational speed of the wind turbine 100 exceeds 125 (min ⁇ 1 ) and exceeds 126 (min ⁇ 1 ), the rectification is performed. The output power output from the booster 50 decreases rapidly toward 0 (W). The target value U1 at this time is smaller than the target value of the dotted line N.
  • the output power is not output from the rectifying / boosting unit 50.
  • the current flowing from each of the conductive paths 74, 75, 76 toward the rectifying / boosting unit 50 is reduced, so that the stator windings 3 ⁇ / b> A, 3 ⁇ / b> B,
  • the current flowing toward 3C is also reduced. That is, since the scale of electromagnetic induction based on the current flowing from each of the conductive paths 74, 75, 76 toward the stator windings 3A, 3B, 3C of the generator 3 is reduced, the resistance when the generator 3 rotates is reduced. The power is reduced.
  • the control unit 10 performs second output increase control that gradually brings the target value U1 closer to the target value indicated by the dotted line N.
  • the rotational speed of the windmill 100 becomes larger than 155 (min ⁇ 1 ), which is the resonance section R2, output power is output from the rectification / boost unit 50.
  • the output power output from the rectifying / boosting unit 50 gradually increases as the rotational speed of the windmill 100 increases.
  • the rotational speed of the wind turbine 100 reaches 167 (min ⁇ 1 )
  • the magnitude of the output power output from the rectifying / boosting unit 50 becomes the target value indicated by the dotted line N.
  • output power is output from the rectifying / boosting unit 50 according to the target value indicated by the dotted line N.
  • the wind turbine 100 received from the state where the rotational speed of the windmill 100 is rotated at a rotational speed greater than 167 (min ⁇ 1 ) and the output power is output from the rectifying / boosting unit 50 according to the target value of the dotted line N.
  • the control unit 10 controls the magnitude of the output power output from the rectifying / boosting unit 50 based on the target value D1 of the table data.
  • the control unit 10 performs second output reduction control for reducing the target value D1 before the rotational speed of the windmill 100 enters the resonance section R2.
  • the output power output from the rectification / boost unit 50 gradually decreases toward 0 (W).
  • the target value D1 at this time is smaller than the target value of the dotted line N. That is, when the rotational speed of the windmill 100 becomes smaller than 167 (min ⁇ 1 ), the electrical load on the generator 3 becomes smaller. Thereby, rotation of the generator 3 is not prevented. Then, the rotation speed of the windmill 100 does not decrease rapidly but decreases gradually.
  • the control unit 10 increases the target value D1 based on the electric power generated in the generator 3. Performs output increase control. Specifically, when the output power output from the rectifying / boosting unit 50 becomes 0 (W) and the rotational speed of the windmill 100 becomes smaller than 155 (min ⁇ 1 ), the output output from the rectifying / boosting unit 50. The electric power gradually increases toward 800 (W). That is, when the rotational speed of the windmill 100 becomes smaller than 155 (min ⁇ 1 ), the electrical load on the generator 3 gradually increases.
  • the resistance force when the generator 3 rotates increases, the rotation of the generator 3 is impeded, and the rotational speed of the windmill 100 that has been gradually decreased in the second output reduction control is rapidly decreased.
  • the rotational speed of the windmill 100 becomes shorter than the rotational speed of the resonance section R1 in a shorter time.
  • the control unit 10 performs third output reduction control that gradually brings the target value D1 closer to the target value indicated by the dotted line N.
  • the rotational speed of the windmill 100 is smaller than 126 (min ⁇ 1 ), which is the resonance section R1
  • the magnitude of the output power output from the rectifying / boosting unit 50 is 800 (W).
  • the output power output from the rectifying / boosting unit 50 gradually decreases.
  • the control unit 10 repeats the determination in step S2 in FIG. 5 during the execution of the normal mode, and when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 becomes equal to or higher than the first wind speed threshold value (predetermined value) Vw1, or the rotation When the rotation speed detected by the number sensor 7 is equal to or higher than the first rotation speed threshold value Vr1 (Yes in step S2 in FIG. 5), the control is switched to the rotation suppression mode control in step S3.
  • the control unit 10 shifts from step S2 to step S3 and switches to control in the rotation suppression mode, the control unit 10 performs control according to the table data shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B).
  • the table data of FIGS. 9A and 9B includes a plurality of stages of wind speeds W, a plurality of stages of rotation speeds Rd, and rotations in a wind speed range that is greater than or equal to the first wind speed threshold Vw1 (predetermined value) and less than the second wind speed threshold Vw2.
  • the number Ru is determined, and the rotational speed Rd and the rotational speed Ru are associated with each other so that the wind speed W increases.
  • the first wind speed threshold value Vw1 is 11 (m / s)
  • the second wind speed threshold value Vw2 is 22 (m / s).
  • This table data is stored in the storage unit 18.
  • the larger the table number the smaller the associated wind speed W (wind speed range) and the greater the associated rotational speed Rd and rotational speed Ru. Yes.
  • the table number 5 is associated with the wind speed W of 11 (m / s) or more and less than 12 (m / s) and the rotational speed Rd of 170 (min ⁇ 1 ).
  • the table number 4 is associated with the wind speed W of 12 (m / s) or more and less than 13 (m / s) and the rotational speed Rd of 160 (min ⁇ 1 ), and the table number 3 is 13 (m / s).
  • the table number 2 is 14 (m / s) or more and 14.01 (m / s). less than the rotational speed Rd is associated wind speed W and 125 (min -1), the table number 1, 14.01 (m / s) or 16 (m / s) than wind speed W and 120 (min - 1 ) is associated with the rotational speed Rd, and the table number 0 includes a wind speed W of 16 (m / s) or more and A rotational speed Rd of 100 (min ⁇ 1 ) is associated.
  • table number 6 corresponds to a wind speed W of 11 (m / s) or more and less than 12 (m / s) and a rotational speed Ru of 180 (min ⁇ 1 ).
  • Table number 5 is associated with a wind speed W of 12 (m / s) or more and less than 13 (m / s) and a rotational speed Ru of 170 (min ⁇ 1 ).
  • m / s) and a wind speed W of less than 14 (m / s) and a rotational speed Ru of 160 (min ⁇ 1 ) are associated with each other, and the table number 3 includes 14 (m / s) or more and 14.01 (m / s).
  • the table number 2 is associated with the rotational speed Ru of 155 (min ⁇ 1 ), and the table number 2 includes wind speeds W and 125 (from 14.01 (m / s) to less than 16 (m / s).
  • min ⁇ 1 ) is associated with the number of revolutions Ru, and the table number 1 includes 16 (m / s) or more and 18 ( The wind speed W less than m / s) and the rotation speed Ru of 120 (min ⁇ 1 ) are associated with each other, and the wind speed W of 18 (m / s) or more and the rotation speed of 100 (min ⁇ 1 ) are associated with the table number 0.
  • Ru is associated.
  • step S3 of FIG. 5 After starting the rotation suppression mode control in step S3 of FIG. 5, the control unit 10 continues the rotation suppression mode control until the wind speed becomes equal to or higher than the second wind speed threshold Vw2 or a predetermined return condition is satisfied.
  • the process proceeds to step S6 to switch to the rotation stop mode control.
  • step S1 when a predetermined return condition is satisfied when the rotation suppression mode control is performed (Yes in step S5), the process proceeds to step S1 to switch to the normal mode control.
  • the control unit 10 executes the ascending response control or the descending response control based on the table data illustrated in FIGS.
  • the associating control is the rotation speed Rd associated with the wind speed W in the table data shown in FIG. 9A or the associated rotation when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 increases.
  • the number of revolutions of the wind turbine 100 is controlled so as to target a level shifted from the number Rd by a predetermined step.
  • the descent response control when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is lowered, the rotation speed of the windmill 100 is set within a predetermined limit number of stages based on a plurality of rotation speeds Ru in the table data shown in FIG. Control to increase the number of steps.
  • the predetermined number of limit steps is “2” will be described.
  • step S2 to step S3 that is, immediately after the wind speed is equal to or higher than the first wind speed threshold Vw1 or the rotational speed of the windmill 100 is equal to or higher than the first rotational speed threshold Vr1
  • the control unit 10 monitors the wind speed measured by the wind speed sensor 9 and the rotation speed detected by the rotation speed sensor 7, and a new wind speed measured by the wind speed sensor 9 is larger than the current magnitude before the change.
  • the rotational speed of the wind turbine 100 is controlled so that the rotational speed Rd shifted by a predetermined step from the rotational speed Rd associated with the new wind speed in the table data is targeted.
  • step S2 to step S3 when the wind speed immediately after the transition from step S2 to step S3 is 11 (m / s) (that is, the wind speed before the change corresponds to the table speed 5 (current table number)) 11 (m / s) or more and less than 12 (m / s)), and then the wind speed becomes 14 (m / s), so that a new wind speed (table number) higher than the current level before the change. 2 (14 (m / s) to less than 14.01 (m / s))), the new wind speed (14 (m / s) to less than 14.01 (m / s) ) Corresponding to the table number 2 (new table number) corresponding to the table number shown in FIG.
  • the table number (table number 1) which is one step lower than the rotation speed Rd (125 (min ⁇ 1 )) associated with the table data shown in FIG. ) Rotation speed Rd (120 (min -1 )) )
  • the rotation speeds Rd of the table numbers 3 and 2 are (155 (min ⁇ 1 )) and (125 (min ⁇ 1 )), respectively. For this reason, when a wind speed rises in rotation suppression mode, the rotation speed of the windmill 100 can be made smaller than the rotation speed with which the windmill 100 resonates in a short time.
  • the example shown here is only an example, and when the magnitude of the measured wind speed is switched to increase by one or more levels during the execution of the rotation suppression mode, it is associated with the wind speed after switching.
  • the rotational speed Rd is controlled so that the table number is one step smaller than the rotational speed Rd.
  • the control unit 10 maintains the wind speed measured by the wind speed sensor 9 below the current speed before the change for a certain time (for example, 5 seconds) or less.
  • a certain time for example, 5 seconds
  • the descent response control for controlling the rotational speed of the windmill 100 so as to target the rotational speed Ru that is larger than the rotational speed Ru being controlled within a predetermined limit stage number is executed.
  • the predetermined limit number of steps is “2”, and even if the state in which the wind speed is greatly reduced is maintained, the number of rotations is not switched more than two steps at a time.
  • the rotation speed Ru is not set according to the table number 6 corresponding to less than s).
  • the current table number 2 current table
  • the rotational speed of the wind turbine 100 is controlled so as to target the rotational speed Ru (155 (min -1 )) of the table number 3 (new table number) that is one step larger than the number). That is, the new number of revolutions Ru is set to 155 (min ⁇ 1 ), which is increased from 120 (min ⁇ 1 ), which is the number of revolutions Ru before the change, by “2 steps”, which is a predetermined limit number of steps.
  • the rotational speed of the wind turbine 100 is controlled so as to target the correct rotational speed Ru.
  • the rotational speeds Ru of the table numbers 3 and 2 are (155 (min ⁇ 1 )) and (125 (min ⁇ 1 )), respectively. For this reason, when a wind speed becomes small in rotation suppression mode, the state which makes the rotation speed of the windmill 100 become the rotation speed which the windmill 100 resonates can be made shorter.
  • the control unit 10 rotates at the rotation speed associated with the lowest wind speed (11 (m / s) or more and less than 12 (m / s)) in FIG.
  • the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is 11 (m / s) which is the predetermined value (first wind speed threshold Vw1). )) Is switched to the normal mode control on condition that it is maintained for a predetermined time (for example, 5 seconds) or less.
  • the rotational speed (180 min ⁇ 1 ) corresponding to the wind speed (11 (m / s) or more and less than 12 (m / s)) corresponding to the highest table number 6 is set.
  • the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is less than the predetermined value (11 (m / s) which is the first wind speed threshold value Vw1) for a predetermined time ( “For example, 5 seconds) or more” is a return condition, and when such a return condition is satisfied, Yes in step S5 in FIG. 5 and control in the normal mode is executed in step S1.
  • control unit 10 performs the control in the rotation suppression mode when the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is equal to or higher than the second wind speed threshold value Vw2 (22 (m / s)) (that is, in FIG. 5).
  • the rotation stop mode control is executed in step S6.
  • the control of the rotation stop mode for example, the rotation of the windmill 100 is stopped by operating the first electric brake unit 21 and the mechanical brake unit 22 described above until the rotation speed of the windmill 100 becomes zero. And the windmill 100 is maintained in a rotation stop state until a predetermined release condition is satisfied.
  • the release condition can be set in various ways, for example, “the wind speed measured by the wind speed sensor 9 is maintained below a predetermined release determination threshold value for a predetermined time or more”.
  • the predetermined release determination threshold may be the second wind speed threshold Vw2, or may be a value smaller than the second wind speed threshold Vw2.
  • the processes after step S3 are executed.
  • the target value (target value U ⁇ b> 1) of the output power based on the power generated in the generator 3 is obtained. Make it smaller. Thereby, in this wind power generator 1, since the electric load with respect to the generator 3 becomes small, the windmill 100 becomes easy to rotate. Thereby, this wind power generator 1 can make the rotation speed of the windmill 100 larger than the rotation speed of the resonance section R2 in a shorter time.
  • the wind turbine generator 1 increases the target value (target value D1) of the output power based on the power generated in the generator 3 when the rotational speed of the windmill 100 gradually decreases and enters the resonance section R2. .
  • target value D1 target value of the output power based on the power generated in the generator 3 when the rotational speed of the windmill 100 gradually decreases and enters the resonance section R2.
  • the wind turbine generator 1 decreases the target value (target value U1) of the output power based on the power generated in the generator 3. .
  • target value U1 the target value of the output power based on the power generated in the generator 3.
  • this wind power generator 1 since the electric load with respect to the generator 3 becomes large, the windmill 100 becomes difficult to rotate. Thereby, this wind power generator 1 can make the rotation speed of the windmill 100 smaller than the rotation speed of the resonance section R1 in a shorter time. That is, the wind turbine generator 1 makes the state where the rotational speed of the windmill 100 becomes the rotational speed of the resonance section R1 to R2 shorter when the rotational speed of the windmill 100 becomes larger and smaller. Can do.
  • the wind power generator 1 of the present invention can easily avoid the wind turbine 100 from resonating.
  • control unit 10 of the wind turbine generator 1 performs the first output increase control for increasing the target value U1 before the rotational speed of the windmill 100 enters the resonance section R1. For this reason, in this wind power generator 1, when the target value U1 is increased in a state where the wind speed is increased, the output power based on the power generated by the generator 3 is increased. Then, since the electrical load with respect to the generator 3 becomes large, the windmill 100 becomes difficult to rotate. That is, in the wind turbine generator 1, even if the rotational speed of the windmill 100 is a wind speed that is large enough to enter the resonance section R1 to R2, the rotational speed of the windmill 100 is unlikely to be the rotational speed of the resonance sections R1 to R2.
  • control unit 10 of the wind turbine generator 1 performs the second output increase control that gradually brings the target value U1 closer to the target value of the dotted line N when the rotational speed of the windmill 100 becomes larger than the resonance section R2. For this reason, compared with the case where the target value U1 is abruptly brought close to the target value indicated by the dotted line N, in the wind turbine generator 1, the rotational speed of the windmill 100 that is larger than the resonance section R2 is changed again to the rotational speed of the resonance sections R1 to R2. It ’s hard to be.
  • control unit 10 of the wind turbine generator 1 performs the second output reduction control for reducing the target value D1 before the rotational speed of the windmill 100 enters the resonance section R2. For this reason, in this wind power generator 1, when the target value D1 is decreased in a state where the wind speed is decreased, the output power based on the power generated by the generator 3 is decreased. Then, since the electric load with respect to the generator 3 becomes small, the windmill 100 becomes easy to rotate. That is, in this wind turbine generator, even if the wind speed is low, the rotational speed of the windmill 100 is difficult to decrease, and the rotational speed of the windmill 100 is unlikely to become the rotational speed of the resonance sections R1 to R2.
  • control unit 10 of the wind turbine generator 1 performs the third output reduction control in which the target value D1 gradually approaches the target value indicated by the dotted line N when the rotational speed of the windmill 100 becomes smaller than the resonance section R1. For this reason, compared with the case where the target value D1 is brought closer to the target value indicated by the dotted line N, the wind turbine generator 1 has the rotational speed of the windmill 100 that is smaller than the resonance section R1 again changed to the rotation speed of the resonance sections R1 to R2. It ’s hard to be.
  • the present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings.
  • the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
  • the vertical axis type windmill is illustrated as the windmill 100, but a horizontal axis type windmill may be used. Any wind turbine that can directly or indirectly give a driving force to the rotor of the generator 3 can be applied to any known wind turbine.
  • the MPPT control is exemplified by the configuration in which the rectifier / boost unit 50 is controlled by the control unit 10, but any circuit configuration capable of performing the MPPT control of the generator 3 will be described with reference to FIGS. Other configurations may be adopted.
  • the generator 3 in the first output reduction control, when the rotational speed of the windmill 100 becomes larger than 126 (min ⁇ 1 ), the output power is not output from the rectifying / boosting unit 50, but the rotational speed of the windmill 100 is If it becomes larger than 126 (min ⁇ 1 ), the generator 3 may be assisted and driven as an electric motor.

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Abstract

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。　風力発電装置（１）は風車（１００）と、風車（１００）の回転数を検出する回転数センサ（７）と、風車（１００）の回転力を変換して電力を生じさせる発電機（３）と、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（Ｕ１）を小さくする第１出力減少制御を行う制御部（１０）とを備えている。

Description

風力発電装置
　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（ｂｒａｋｅ）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を備えている。
　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を備えている。
　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を備えている。
　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（ｂｌｏｃｋ）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（ｆｌｏｗｃｈａｒｔ）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（ｇｒａｐｈ）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（ｄａｔａ）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（ｂａｔｔｅｒｙ）６０、検知部である回転数センサ（ｓｅｎｓｏｒ）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（ｃｈｏｐｐｅｒ）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（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）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（ｃｏｉｌ）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、コイルＬ１に接続される一対のスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）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（ｇａｔｅ）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（ａｓｓｉｓｔ）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（ａｃｔｕａｔｏｒ）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（ｄｉｓｋ）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（ｏｎ　ｏｆｆ）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（ｔｏｒｑｕｅ）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（ｄｉｏｄｅ）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（ｄｕｔｙ）によって制御される。
　コンデンサ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）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（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）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（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）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（ｓｙｓｔｅｍ）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（ｍｏｄｅ）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（ｓｔｅｐ）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（ｔａｂｌｅ　ｄａｔａ）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（ｆｅｅｄｂａｃｋ）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（ｓｈｉｆｔ）したレベル（ｌｅｖｅｌ）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 (7)

  1. 　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、
    　を備えていることを特徴とする風力発電装置。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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、
    　を備えていることを特徴とする風力発電装置。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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、
    　を備えていることを特徴とする風力発電装置。
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