JP2023013335A - Power generation control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電装置の駆動を制御する発電制御装置に関する。 The present invention relates to a power generation control device that controls driving of a power generation device.
発電装置の駆動を制御する発電制御装置が知られている。このような発電制御装置として、例えば、特許文献1には、負荷を変更する前の電力と、負荷を変更した後の電力とを比較した結果に基づいて、負荷を変更する発電制御装置が知られている。
A power generation control device that controls driving of a power generation device is known. As such a power generation control device, for example,
前記発電制御装置は、負荷変更部と、電力比較部と、負荷判断部とを有する。前記負荷変更部は、発電機が発電する電力に関する負荷を変更する。前記電力比較部は、前記負荷変更部により前記負荷を変更する前の電力と、前記負荷変更部により前記負荷を変更した後の電力とを比較する。前記負荷判断部は、前記電力比較部により比較した結果に基づいて、前記負荷変更部に前記負荷を変更させるか否かを判断する。 The power generation control device has a load changing section, a power comparing section, and a load determining section. The load changer changes the load associated with the power generated by the generator. The power comparison unit compares power before the load is changed by the load changer and power after the load is changed by the load changer. The load determination unit determines whether or not to cause the load change unit to change the load based on the result of comparison by the power comparison unit.
前記発電制御装置は、風力発電機の稼働中に、前記風力発電機が発電する電力に関する負荷を自動的に変更し、高い電力が得られる前記風力発電機の制御特性を検出する。これにより、風力発電機毎の専用の発電制御装置を設計することなく、前記発電制御装置により稼働中に検出された制御特性を示す特性曲線に従って高電力を取り出すことができる。 The power generation control device automatically changes the load associated with the power generated by the wind power generator while the wind power generator is in operation, and detects the control characteristics of the wind power generator with which high power can be obtained. As a result, high power can be extracted according to the characteristic curve indicating the control characteristics detected by the power generation control device during operation without designing a power generation control device dedicated to each wind power generator.
ところで、上述の特許文献1に開示されている構成では、風力発電機が発電する電力に関する負荷を変更して、前記風力発電機の制御特性を検出している。しかしながら、このような構成では、風力発電機が発電する電力に関する負荷が頻繁に変更されることになるため、電力供給が安定しないという問題が生じる可能性がある。
By the way, in the configuration disclosed in the above-mentioned
これに対し、安定して電力を供給しつつ、効率良く発電可能な発電特性を得ることができる発電制御装置が望まれている。 On the other hand, there is a demand for a power generation control device that can stably supply power and obtain power generation characteristics that enable efficient power generation.
本発明の目的は、安定して電力を供給しつつ、効率良く発電可能な発電特性を得ることができる発電制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power generation control device capable of stably supplying power and obtaining power generation characteristics that enable efficient power generation.
本発明の一実施形態に係る発電制御装置は、固有振動数を有するエネルギー波を利用して発電を行う発電装置の駆動を制御する発電制御装置である。前記発電制御装置は、前記発電装置の発電特性が変化したかどうかを検出する発電特性変化検出部と、前記発電特性変化検出部によって、前記発電装置の発電特性が変化したと検出された場合には、前記発電装置の発電特性を取得する発電特性取得部と、を備える(第1の構成)。 A power generation control device according to an embodiment of the present invention is a power generation control device that controls driving of a power generation device that generates power using an energy wave having a natural frequency. The power generation control device includes a power generation characteristic change detection unit that detects whether the power generation characteristics of the power generation device have changed, and when the power generation characteristic change detection unit detects that the power generation characteristics of the power generation device have changed includes a power generation characteristic acquisition unit that acquires the power generation characteristic of the power generation device (first configuration).
このように、固有振動数を有するエネルギー波を利用して発電を行う発電装置の場合、発電制御装置は、前記エネルギー波の固有振動数に合せて発電装置の発電機等を駆動させる。そのため、前記発電装置を駆動して電力を得る際には、発電制御装置は、前記エネルギー波の固有振動数に合せた前記発電装置の発電特性から、前記発電装置から出力可能な電力を把握する。 In this way, in the case of a power generator that generates power using an energy wave having a natural frequency, the power generation control device drives the generator or the like of the power generator in accordance with the natural frequency of the energy wave. Therefore, when the power generation device is driven to obtain power, the power generation control device grasps the power that can be output from the power generation device from the power generation characteristics of the power generation device that match the natural frequency of the energy wave. .
ところで、前記発電装置の経年変化によって、前記発電装置において、前記エネルギー波を発生する装置、及び、前記発電機等の少なくも一方の固有振動数が変化すると、前記発電装置の発電特性が変化して、前記発電装置から出力可能な電力も変化する。 By the way, if the natural frequency of at least one of the device that generates the energy wave and the generator changes due to aging of the power generation device, the power generation characteristics of the power generation device will change. As a result, the power that can be output from the power generator also changes.
これに対し、上述の構成のように、発電制御装置は、発電装置の発電特性が変化した場合には、前記発電装置の発電特性を取得することにより、上述のように経年変化等によって前記発電装置を構成する装置の固有振動数が変化して前記発電装置の発電特性が変化した場合でも、前記発電装置の変化した後の発電特性を把握して前記発電装置の駆動を制御することができる。 On the other hand, as in the above-described configuration, when the power generation characteristics of the power generation device change, the power generation control device obtains the power generation characteristics of the power generation device, thereby preventing the power generation from changing over time as described above. Even if the power generation characteristics of the power generation device change due to the change in the natural frequency of the device that constitutes the device, the power generation characteristics of the power generation device after the change can be grasped and the drive of the power generation device can be controlled. .
しかも、発電特性変化検出部によって前記発電装置の発電特性が変化したと検出された場合に、発電特性取得部は、前記発電装置の発電特性を取得するため、従来技術のように、前記発電装置の発電特性を頻繁に変更する必要がない。 Moreover, when the power generation characteristics change detection unit detects that the power generation characteristics of the power generation device have changed, the power generation characteristics acquisition unit acquires the power generation characteristics of the power generation device. There is no need to frequently change the power generation characteristics of
したがって、安定して電力を供給しつつ、効率良く発電可能な発電特性を得ることができる発電制御装置が得られる。 Therefore, it is possible to obtain a power generation control device that can stably supply power and obtain power generation characteristics that enable efficient power generation.
前記第1の構成において、前記発電装置は、前記エネルギー波によって生じる振動を利用して発電するリニア発電機を有する。前記発電特性変化検出部は、前記リニア発電機が動作しているときの振動周波数及び基準振動周波数に基づいて、前記発電装置の発電特性が変化したことを検出する(第2の構成)。 A said 1st structure WHEREIN: The said electric power generating apparatus has a linear generator which generates electric power using the vibration produced by the said energy wave. The power generation characteristic change detection unit detects that the power generation characteristic of the power generation device has changed based on the vibration frequency and the reference vibration frequency when the linear generator is operating (second configuration).
これにより、発電装置がリニア発電機を有する場合、発電特性変化検出部は、前記リニア発電機が動作しているときの振動周波数及び基準振動周波数に基づいて、前記発電装置の発電特性の変化を検出することができる。したがって、発電制御装置が、前記発電装置の発電特性の変化を容易に検出することができる。 Accordingly, when the power generation device has a linear generator, the power generation characteristic change detection unit detects changes in the power generation characteristics of the power generation device based on the vibration frequency and the reference vibration frequency when the linear power generator is operating. can be detected. Therefore, the power generation control device can easily detect changes in the power generation characteristics of the power generation device.
前記第2の構成において、前記発電特性変化検出部は、前記リニア発電機が動作しているときの前記振動周波数と前記基準振動周波数との差が閾値を超えた場合に、前記発電装置の発電特性が変化したことを検出する。前記閾値は、前記基準振動周波数と、前記リニア発電機の駆動を停止する駆動停止周波数とに基づいて、決定されている(第3の構成)。 In the second configuration, when the difference between the vibration frequency and the reference vibration frequency when the linear generator is operating exceeds a threshold, the power generation characteristic change detection unit detects the power generation of the power generation device. Detect when a property has changed. The threshold is determined based on the reference vibration frequency and a drive stop frequency for stopping the drive of the linear generator (third configuration).
これにより、リニア発電機の振動周波数が基準振動周波数と異なっていても、それらの差が閾値を越えるまでは、発電特性変化検出部は、発電装置の発電特性の変化を検出しない。よって、発電制御装置が、前記リニア発電機の振動周波数の変化によって、前記発電装置の発電特性を頻繁に取得するのを防止できる。 Thus, even if the vibration frequency of the linear generator is different from the reference vibration frequency, the power generation characteristic change detector does not detect the change in the power generation characteristic of the power generator until the difference between them exceeds the threshold value. Therefore, it is possible to prevent the power generation control device from frequently acquiring the power generation characteristics of the power generation device due to changes in the vibration frequency of the linear power generator.
しかも、前記閾値は、前記基準振動周波数と前記リニア発電機の駆動を停止する駆動停止周波数とに基づいて、決定される。よって、前記閾値を、前記リニア発電機の駆動が停止しない範囲で、且つ、外乱等も考慮して決定することができる。 Moreover, the threshold value is determined based on the reference vibration frequency and the drive stop frequency for stopping the drive of the linear generator. Therefore, the threshold value can be determined within a range in which the driving of the linear generator does not stop, and in consideration of disturbances and the like.
したがって、発電制御装置が、前記リニア発電機の駆動が停止しない範囲で、前記発電装置の発電特性を頻繁に取得するのを防止しつつ、外乱等も考慮して、前記発電装置の発電特性を取得することができる。 Therefore, the power generation control device prevents the power generation control device from frequently acquiring the power generation characteristics of the power generation device within a range in which the drive of the linear generator is not stopped, and also considers disturbances, etc., and determines the power generation characteristics of the power generation device. can be obtained.
前記第2または第3の構成において、前記発電特性取得部が前記発電装置の発電特性を取得した際に、前記リニア発電機が駆動しているときの振動周波数を前記基準振動周波数とする基準振動周波数更新部をさらに備える(第4の構成)。 In the second or third configuration, when the power generation characteristics acquisition unit acquires the power generation characteristics of the power generation device, the reference vibration is set to the vibration frequency when the linear generator is driven. A frequency updating unit is further provided (fourth configuration).
これにより、発電装置の発電特性が変化して発電特性取得部が変化後の発電特性を取得する際に、基準振動周波数を変えることができる。よって、前記発電装置の経年変化等に対応して、発電特性を取得する際の基準を変えることができる。したがって、発電制御装置が把握している前記発電装置の発電特性を、適切なタイミングで変更することができる。 Thereby, when the power generation characteristic of the power generation device changes and the power generation characteristic acquisition unit acquires the power generation characteristic after the change, the reference vibration frequency can be changed. Therefore, it is possible to change the criteria for acquiring the power generation characteristics in accordance with aging of the power generation device. Therefore, the power generation characteristics of the power generation device grasped by the power generation control device can be changed at appropriate timing.
前記第1から第4の構成のうちいずれか一つの構成において、前記エネルギー波は、熱音響現象によって得られる音波である(第5の構成)。 In any one of the first to fourth configurations, the energy wave is a sound wave obtained by a thermoacoustic phenomenon (fifth configuration).
これにより、音波を用いて発電を行う発電装置の発電特性が変化した場合に、発電制御装置は、前記発電装置の変化した後の発電特性を把握して前記発電装置の駆動を制御することができる。 As a result, when the power generation characteristics of the power generation device that generates power using sound waves change, the power generation control device can grasp the power generation characteristics of the power generation device after the change and control the driving of the power generation device. can.
本発明の一実施形態に係る発電制御装置によれば、発電装置の発電特性の変化を検出する発電特性変化検出部と、前記発電特性変化検出部によって、前記発電装置の発電特性が変化したと検出された場合には、前記発電装置の発電特性を取得する発電特性取得部と、を備える。これにより、安定して電力を供給しつつ、効率良く発電可能な発電特性を得ることができる発電制御装置が得られる。 According to the power generation control device according to one embodiment of the present invention, the power generation characteristic change detection section that detects a change in the power generation characteristic of the power generation device, and the power generation characteristic change detection section detect that the power generation characteristic of the power generation device has changed. and a power generation characteristic acquisition unit that acquires the power generation characteristic of the power generation device when the power generation characteristic is detected. As a result, it is possible to obtain a power generation control device capable of stably supplying power and obtaining power generation characteristics that enable efficient power generation.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated.
(発電装置)
図1は、本発明の実施形態に係る発電制御装置1を含む発電装置Sの概略構成を示すブロック図である。この発電装置Sは、熱音響現象を利用して得た振動によって、リニア発電機を駆動させることにより、電力を得る。具体的には、発電装置Sは、発電制御装置1と、音波変換部2と、振動変換部3と、リニア発電機4と、電力変換部5とを有する。
(power generator)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power generator S including a power
音波変換部2は、前記熱音響現象を利用して音波を生成する。前記熱音響現象は、細管の一方を所定温度以上まで加熱するとともに前記細管の他方を冷やすことによって、前記細管の中の気体が不安定になって振動を開始し、この振動がピストンの代わりとなって熱と仕事のエネルギー変換が行われることにより、生じる。前記熱音響現象を利用して音波を生成する原理は、一般的に知られている熱音響機関の原理と同様であるため、詳しい説明を省略する。
The
音波変換部2は、熱エネルギーを音響エネルギーに変換する装置である。音波変換部2は、特に図示しないが、複数の細管と、前記複数の細管を加熱する加熱部と、前記複数の細管を冷却する冷却部とを有する。音波変換部2の構成は、前記熱音響現象を実現可能な従来の構成と同様である。よって、音波変換部2の詳しい構成は、説明を省略する。
The
振動変換部3は、音波変換部2で生じた音波から、振動を生成する。振動変換部3は、前記音波によって振動する、図示しない振動駆動部を有する。前記振動駆動部は、前記音響エネルギーを受けて往復移動することにより振動する。
The
リニア発電機4は、振動変換部3で生じた振動を利用して、発電を行う。リニア発電機4は、特に図示しないが、例えば、磁石を有する可動子と、コイルを有する円筒状の固定子とを有する。前記可動子は、前記円筒状の固定子内に位置し、前記振動によって前記固定子内を軸線方向に往復移動する。これにより、前記可動子の磁石によって生じた磁界が前記固定子のコイルに対して移動するため、前記コイルに誘導電流が流れて、リニア発電機4から電力を出力する。
The
電力変換部5は、リニア発電機4によって発電された交流電力を、所定の電力に変換して、電力系統に出力する。詳しくは、電力変換部5は、リニア発電機4から出力された交流電力を直流電力に変換した後、前記直流電力を所定の交流電力に変換する。
The
図2は、電力変換部5の概略構成を示す回路図である。図2に示すように、電力変換部5は、直流変換部51と、平滑コンデンサ52と、交流変換部53とを有する。直流変換部51は、リニア発電機4から出力された交流電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ52は、直流変換部51から出力された直流電力を平滑化する。交流変換部53は、直流変換部51から出力された直流電力を交流電力に変換する。直流変換部51及び交流変換部53は、それぞれ、複数のスイッチング素子SWを有する。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the
本実施形態では、直流変換部51は、例えば、単相ブリッジ回路を構成する4つのスイッチング素子SWを有する。交流変換部53は、例えば、3相ブリッジ回路を構成する6つのスイッチング素子SWを有する。
In this embodiment, the
交流変換部53は、電力系統からの要求に応じて、直流変換部51から出力された直流電力を、前記要求された周波数及び電力の交流電力に変換して、出力する。
In response to a request from the power system, the
(発電制御装置)
次に、発電制御装置1の構成について、以下で説明する。
(Generation control device)
Next, the configuration of the power
発電制御装置1は、電力変換部5の駆動を制御する。具体的には、発電制御装置1は、電力系統からの要求に応じて、電力変換部5の直流変換部51及び交流変換部53の駆動をそれぞれ制御する。
The power
ところで、発電装置Sにおける音波変換部2、振動変換部3及びリニア発電機4の少なくとも一部は、経年変化により、特性が変化する。そのため、発電装置Sの発電特性は、徐々に変化する可能性がある。
By the way, the characteristics of at least part of the
図3は、リニア発電機4の可動子の移動速度と発電電力との関係が、温度によって変化する一例を示す図である。図3に示すように、リニア発電機4の可動子の移動速度に応じて、リニア発電機4の発電電力は変化する。そして、各温度において、リニア発電機4の発電電力が最大になるようなリニア発電機4の可動子の移動速度が存在する。このような最大電力点を結ぶことにより、図3に示すようなリニア発電機4の発電特性曲線が得られる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of how the relationship between the moving speed of the mover of the
図4は、所定温度でのリニア発電機4の可動子の移動速度と発電電力との関係の一例を示す図である。発電装置Sの稼働初期では、リニア発電機4の発電特性曲線は、実線に示すような初期発電特性曲線である。発電装置Sの経年変化により、前記所定温度でのリニア発電機4の可動子の移動速度と発電電力との関係が破線のように変化すると、リニア発電機4の発電機特性曲線も、破線に示すような変化後発電特性曲線に変化する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the moving speed of the mover of the
図4に示すように、リニア発電機4の可動子の速度V1のときに、リニア発電機4は、発電装置Sの稼働初期では電力P1まで発電可能であったのに対し、破線のように発電特性曲線が変化すると、リニア発電機4は、電力P2までしか発電できない。すなわち、発電装置Sの経年変化等によって、リニア発電機4の発電能力は低下している。
As shown in FIG. 4, when the movable element of the
発電制御装置1が、上述のようなリニア発電機4の発電能力の低下を認識せずに、図4に示す初期発電特性曲線の電力をリニア発電機4が出力可能であるとして、リニア発電機4の発電電力を電力変換すると、リニア発電機4に過剰な負荷をかける可能性がある。
The power
これに対し、本実施形態の発電制御装置1は、上述のようなリニア発電機4の発電特性曲線の変化を含む、発電装置Sの発電特性を把握する機能も有する。具体的には、発電制御装置1は、発電装置Sの発電特性の変化を検出し、発電特性が所定以上、変化した場合に、発電特性を取得する。また、発電制御装置1は、新たな発電特性を取得した際に、発電特性が変化したかどうかを判断する際に用いる基準振動周波数を更新する。
On the other hand, the power
詳しくは、発電制御装置1は、発電特性変化検出部11と、発電特性取得部12と、基準振動周波数更新部13とを有する。
Specifically, the power
発電特性変化検出部11は、発電装置Sの発電特性の変化を検出する。発電特性変化検出部11は、リニア発電機4の振動周波数を、基準振動周波数と比較することにより、発電特性の変化を検出する。具体的には、発電特性変化検出部11は、前記基準振動周波数に対する前記振動周波数の差が周波数閾値(閾値)よりも大きい場合に、発電装置Sの発電特性が変化したと検出する。すなわち、発電特性変化検出部11は、以下の式を満たす場合に、発電装置Sの発電特性が変化したと検出する。
Δfth<Δf=f-fr
The power generation characteristic
Δfth<Δf=f−fr
ここで、Δfthは、周波数閾値であり、Δfは、リニア発電機4の振動周波数fと基準振動周波数frとの差である。
Here, Δfth is the frequency threshold, and Δf is the difference between the vibration frequency f of the
周波数閾値Δfthは、基準振動周波数frと、リニア発電機4の駆動が停止する駆動停止周波数fcとに基づいて、決定される。具体的には、周波数閾値Δfthの下限値は、基準振動周波数frに対して、検出誤差や外乱等の影響を受けやすい範囲f1を考慮して決定される。また、周波数閾値Δfthの上限値は、リニア発電機4の駆動停止周波数fcに対して、検出誤差や外乱等によってリニア発電機4の駆動が停止する可能性のある範囲f2を考慮して決定される。周波数閾値Δfthは、例えば、以下の関係を満たすように設定される。
(fr+f1)<(Δf+fr)<(fc-f2)
The frequency threshold Δfth is determined based on the reference vibration frequency fr and the drive stop frequency fc at which the drive of the
(fr+f1)<(Δf+fr)<(fc−f2)
ここで、基準振動周波数frは、前記初期発電特性曲線を取得した際のリニア発電機4の振動周波数に設定される。前記振動周波数は、設計値等を含む理論値、または、発電装置Sの設置時における音響インピーダンス調整時の振動周波数等を含む実測値等である。
Here, the reference vibration frequency fr is set to the vibration frequency of the
発電特性取得部12は、発電特性変化検出部11によって発電装置Sの発電特性が変化したと検出された場合に、発電装置Sの発電特性を再取得する。具体的には、発電特性取得部12は、発電特性変化検出部11によって発電装置Sの発電特性が変化したと検出された場合に、リニア発電機4の発電特性曲線を再取得する。発電特性取得部12による発電特性曲線の再取得は、例えば、以下のように行われる。
The power generation
図5は、最大電力点を求める方法を模式的に示す図である。発電特性取得部12は、リニア発電機4の可動子の速度が一定の条件において、図5に示すように、リニア発電機4の出力電流を範囲Rで変化させることにより、リニア発電機4の最大電力点PAを検出する。このとき、発電特性取得部12は、例えば、電力変換部5の直流変換部51に入力される電流を前記出力電流として検出し、山登り法によって、リニア発電機4の出力電流を増減させる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a method of obtaining the maximum power point. The power generation
発電特性取得部12は、最大電力点PAを検出する際には、検出誤差や外乱による瞬時的な変動の影響を受けないように、移動平均を用いて最大電力点PAを求めたり、複数回の検出結果を用いて最大電力点PAを求めたりしてもよい。
When detecting the maximum power point PA, the power generation
なお、発電特性取得部12が、リニア発電機4の最大電力点PAを検出する方法は、上述以外の方法であってもよい。
The method of detecting the maximum power point PA of the
図6は、発電特性曲線を求める方法を模式的に示す図である。発電特性取得部12は、既知の発電特性曲線(図6の実線)に対して、上述のように検出された最大電力点PAを用いて、新たな発電特性曲線(図6の破線)を得る。発電特性取得部12は、例えば、リニア発電機4の可動子の移動速度がBのときに、既知の発電特性曲線から求められる電力Pと上述のように検出された最大電力点PAとの比を用いて、比例定数を求め、この比例定数によって前記既知の発電特性曲線を補正することにより、新たな発電特性曲線を得てもよい。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a method of obtaining a power generation characteristic curve. The power generation
なお、発電特性取得部12は、リニア発電機4の複数の運転状態における最大電力点を求めることにより、新たな発電特性曲線を得てもよい。
Note that the power generation
基準振動周波数更新部13は、発電特性変化検出部11が発電装置Sの発電特性の変化を検出した場合に、前記基準振動周波数を更新する。これにより、発電装置Sの発電特性が変化した際に、それ以降に発電装置Sの発電特性の変化を検出する際の基準を変えることができる。よって、発電装置Sの経年変化等に応じて、発電装置Sの発電特性を変えることができる。
The reference vibration
(発電特性の取得方法)
次に、上述の構成を有する発電制御装置1がリニア発電機4の発電特性を取得する動作を、図7を用いて説明する。図7は、発電制御装置1がリニア発電機4の発電特性を取得する動作を示すフローチャートである。
(How to acquire power generation characteristics)
Next, the operation of acquiring the power generation characteristics of the
図7に示すフローがスタートすると(START)、発電制御装置1は、まず、ステップS1において、電力系統から要求される電力に応じて発電装置Sを駆動制御する。この際、発電制御装置1は、図示しない記憶部に記憶されている発電特性曲線に応じて発電装置Sの発電電力が最適値になるように、発電装置Sを駆動する。
When the flow shown in FIG. 7 starts (START), first, in step S1, the power
続くステップS2では、発電制御装置1の発電特性変化検出部11が、リニア発電機4の振動周波数を取得する。発電特性変化検出部11は、リニア発電機4に設けられた図示しない位置センサ等によって、前記振動周波数を計測する。ステップS3では、発電特性変化検出部11は、リニア発電機4の振動周波数fと基準振動周波数frとの差Δfが周波数閾値(閾値)Δfthよりも大きいかどうかを判定する。
In subsequent step S<b>2 , the power generation characteristic
ステップS3において、発電特性変化検出部11がΔf>Δfthであると判定した場合(YESの場合)には、ステップS4に進んで、発電特性取得部12がリニア発電機4の発電特性曲線を取得する。一方、ステップS3において、発電特性変化検出部11がΔf>Δfthでないと判定した場合(NOの場合)には、ステップS2に戻ってリニア発電機4の振動周波数を再度取得する。
In step S3, when the power generation characteristic
ステップS4では、発電特性取得部12は、最大電力点を検出した後、既知の発電特性曲線に対して前記最大電力点を用いて、新たな発電特性曲線を得る。その後、ステップS5では、基準振動周波数更新部13は、リニア発電機4の振動周波数fを、新たな基準振動周波数frに更新する。
In step S4, after detecting the maximum power point, the power generation characteristic acquiring
その後、このフローを終了する(END)。 After that, this flow ends (END).
以上より、本実施形態の発電制御装置1は、固有振動数を有する音波を利用して発電を行う発電装置の駆動を制御する。発電制御装置1は、発電装置Sの発電特性が変化したかどうかを検出する発電特性変化検出部11と、発電特性変化検出部11によって、発電装置Sの発電特性が変化したと検出された場合には、発電装置Sの発電特性を取得する発電特性取得部12と、を備える。
As described above, the power
このように、固有振動数を有する音波を利用して発電を行う発電装置の場合、発電制御装置は、前記音波の固有振動数に合せて発電装置の発電機等を駆動させる。そのため、発電制御装置は、発電装置を駆動して電力を得る際には、前記音波の固有振動数に合せた発電装置Sの発電特性から、発電装置から出力可能な電力を把握する。 Thus, in the case of a power generator that generates power using a sound wave having a natural frequency, the power generation control device drives the generator or the like of the power generator in accordance with the natural frequency of the sound wave. Therefore, when the power generation control device drives the power generation device to obtain power, the power generation control device grasps the power that can be output from the power generation device from the power generation characteristics of the power generation device S that match the natural frequency of the sound wave.
ところで、発電装置Sの経年変化によって、発電装置Sにおいて、前記音波を発生する音波変換部2、振動変換部3及びリニア発電機4の少なくも一方の固有振動数が変化すると、発電装置Sの発電特性が変化して、発電装置Sから出力可能な電力も変化する。
By the way, if the natural frequency of at least one of the sound
これに対し、上述の構成のように、発電制御装置1は、発電装置Sの発電特性が変化した場合には、発電装置Sの発電特性を取得することにより、上述のように経年変化等によって発電装置Sを構成する装置の固有振動数が変化して発電装置Sの発電特性が変化した場合でも、発電装置Sの変化した後の発電特性を把握して発電装置Sの駆動を制御することができる。
On the other hand, as in the configuration described above, when the power generation characteristics of the power generation device S change, the power
しかも、発電特性変化検出部11によって発電装置Sの発電特性が変化したと検出された場合に、発電特性取得部12は、発電装置Sの発電特性を取得するため、従来技術のように、発電装置Sの発電特性を頻繁に変更する必要がない。
Moreover, when the power generation characteristic
したがって、安定して電力を供給しつつ、効率良く発電可能な発電特性を得ることができる発電制御装置1が得られる。
Therefore, it is possible to obtain the power
本実施形態では、発電装置Sは、前記音波によって生じる振動を利用して発電するリニア発電機4を有する。発電特性変化検出部11は、リニア発電機4が動作しているときの振動周波数f及び基準振動周波数frに基づいて、発電装置Sの発電特性が変化したことを検出する。
In this embodiment, the power generation device S has a
これにより、発電特性変化検出部11は、リニア発電機4が動作しているときの振動周波数f及び基準振動周波数frに基づいて、発電装置Sの発電特性の変化を検出することができる。したがって、発電制御装置1が、発電装置Sの発電特性の変化を容易に検出することができる。
Thereby, the power generation characteristic
本実施形態では、発電特性変化検出部11は、リニア発電機4が動作しているときの振動周波数fと基準振動周波数frとの差Δfが周波数閾値Δfthを超えた場合に、発電装置Sの発電特性が変化したことを検出する。周波数閾値Δfthは、基準振動周波数frと、リニア発電機4の駆動を停止する駆動停止周波数fcとに基づいて、決定されている。
In this embodiment, when the difference Δf between the vibration frequency f when the
これにより、リニア発電機4の振動周波数が基準振動周波数frと異なっていても、それらの差が周波数閾値Δfthを越えるまでは、発電特性変化検出部11は、発電装置Sの発電特性の変化を検出しない。よって、発電制御装置1が、リニア発電機4の振動周波数の変化によって、発電装置Sの発電特性を頻繁に取得するのを防止できる。
As a result, even if the vibration frequency of the
しかも、周波数閾値Δfthは、基準振動周波数frとリニア発電機4の駆動を停止する駆動停止周波数とに基づいて、決定される。よって、周波数閾値Δfthを、リニア発電機4の駆動が停止しない範囲で、且つ、外乱等も考慮して決定することができる。
Moreover, the frequency threshold Δfth is determined based on the reference vibration frequency fr and the drive stop frequency for stopping the driving of the
したがって、発電制御装置1が、リニア発電機4の駆動が停止しない範囲で、発電装置Sの発電特性を頻繁に取得するのを防止しつつ、外乱等も考慮して、発電装置Sの発電特性を取得することができる。
Therefore, while preventing the power
本実施形態では、発電制御装置1は、発電特性取得部12が発電装置Sの発電特性を取得した際に、リニア発電機4が駆動しているときの振動周波数fを基準振動周波数frとする基準振動周波数更新部13をさらに備える。
In the present embodiment, when the power generation
これにより、発電装置Sの発電特性が変化して発電特性取得部12が変化後の発電特性を取得する際に、基準振動周波数frを変えることができる。よって、発電装置Sの経年変化等に対応して、発電特性を取得する際の基準を変えることができる。したがって、発電制御装置1が把握している発電装置Sの発電特性を、適切なタイミングで変更することができる。
Thereby, when the power generation characteristic of the power generation device S changes and the power generation
(その他の実施形態)
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, without being limited to the above-described embodiment, it is possible to modify the above-described embodiment as appropriate without departing from the spirit thereof.
前記実施形態では、発電装置Sは、熱音響現象によって得られる音波を利用して、発電を行う。しかしながら、発電装置は、固有振動数を有するエネルギー波であれば、前記熱音響現象による音波以外のエネルギー波を利用して、発電を行ってもよい。 In the above embodiment, the power generator S generates power using sound waves obtained by thermoacoustic phenomena. However, the power generation device may generate power using an energy wave other than the sound wave caused by the thermoacoustic phenomenon as long as the energy wave has a natural frequency.
なお、発電装置が音波以外のエネルギー波を利用して発電を行う場合、前記発電装置は、音波変換部及び振動変換部ではなく、前記エネルギー波を発電機に伝達するための他の装置を有する。 When the power generating device generates power using energy waves other than sound waves, the power generating device has another device for transmitting the energy waves to the power generator instead of the sound wave conversion unit and the vibration conversion unit. .
前記実施形態では、発電装置Sは、リニア発電機4を有する。しかしながら、発電装置は、固有振動数を有するエネルギー波を利用して発電可能な発電機であれば、リニア発電機以外の発電機を有していてもよい。
In said embodiment, the generator set S has a
前記実施形態では、発電制御装置1の発電特性変化検出部11は、リニア発電機4の振動周波数の変化を用いて、リニア発電機4の発電特性を含む、発電装置の発電特性の変化を検出する。しかしながら、発電特性変化検出部は、熱音響現象によって得られる音波の周波数や、リニア発電機から出力される電流の周波数などを用いて、発電装置の発電特性の変化を検出してもよい。また、前記発電特性変化検出部は、発電特性曲線から得られる電力と、実際にリニア発電機が発電する電力とを比較して、その差が閾値を越えた場合に、発電装置の発電特性が変化したと検出してもよい。
In the above-described embodiment, the power generation characteristic
なお、前記発電特性変化検出部は、リニア発電機の振動周波数、音波の周波数、リニア発電機から出力される電流の周波数、及び、発電特性曲線から得られる電力と実際の発電電力との差などのうち、少なくとも一つによって、発電装置の発電特性の変化を検出してもよい。 The power generation characteristic change detection unit detects the vibration frequency of the linear generator, the sound wave frequency, the frequency of the current output from the linear generator, and the difference between the power obtained from the power generation characteristic curve and the actual generated power. At least one of them may detect a change in the power generation characteristics of the power generation device.
前記実施形態では、発電制御装置1は、基準振動周波数更新部13を有する。しかしながら、発電制御装置は、基準振動周波数更新部を有していなくてもよい。すなわち、発電制御装置は、基準振動周波数を更新しなくてもよい。例えば、初期の発電特性と変化後の発電特性との差が小さいため、基準振動周波数を更新しなくても発電装置の発電特性にほとんど影響がない場合、または、周波数閾値Δfthの設定幅が小さいため、基準振動周波数を更新すると、発電装置の発電制御が不安定になる可能性がある場合などには、上述のように基準振動周波数を更新しなくてもよい。
In the above embodiment, the power
本発明は、固有振動数を有するエネルギー波を利用して発電を行う発電装置の駆動を制御する発電制御装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a power generation control device that controls driving of a power generation device that generates power using energy waves having a natural frequency.
1 発電制御装置
2 音波変換部
3 振動変換部
4 リニア発電機
5 電力変換部
11 発電特性変化検出部
12 発電特性取得部
13 基準振動周波数更新部
51 直流変換部
52 平滑コンデンサ
53 交流変換部
SW スイッチング素子
S 発電装置
1 power
Claims (5)
前記発電装置の発電特性が変化したかどうかを検出する発電特性変化検出部と、
前記発電特性変化検出部によって、前記発電装置の発電特性が変化したと検出された場合には、前記発電装置の発電特性を取得する発電特性取得部と、
を備える、
発電制御装置。 A power generation control device that controls driving of a power generation device that generates power using an energy wave having a natural frequency,
a power generation characteristic change detection unit that detects whether the power generation characteristic of the power generation device has changed;
a power generation characteristic acquisition unit that acquires the power generation characteristics of the power generation device when the power generation characteristics change detection unit detects that the power generation characteristics of the power generation device have changed;
comprising
Power generation controller.
前記発電装置は、前記エネルギー波によって生じる振動を利用して発電するリニア発電機を有し、
前記発電特性変化検出部は、前記リニア発電機が駆動しているときの振動周波数及び基準振動周波数に基づいて、前記発電装置の発電特性が変化したことを検出する、
発電制御装置。 In the power generation control device according to claim 1,
The power generation device has a linear power generator that generates power using vibrations caused by the energy waves,
The power generation characteristic change detection unit detects that the power generation characteristic of the power generation device has changed based on the vibration frequency and the reference vibration frequency when the linear generator is driven.
Power generation controller.
前記発電特性変化検出部は、前記リニア発電機が駆動しているときの前記振動周波数と前記基準振動周波数との差が閾値を超えた場合に、前記発電装置の発電特性が変化したことを検出し、
前記閾値は、前記基準振動周波数と、前記リニア発電機の駆動を停止する駆動停止周波数とに基づいて、決定されている、
発電制御装置。 In the power generation control device according to claim 2,
The power generation characteristic change detection unit detects that the power generation characteristic of the power generation device has changed when a difference between the vibration frequency and the reference vibration frequency when the linear generator is driven exceeds a threshold. death,
The threshold is determined based on the reference vibration frequency and a drive stop frequency for stopping the drive of the linear generator.
Power generation controller.
前記発電特性取得部が前記発電装置の発電特性を取得した際に、前記リニア発電機が駆動しているときの前記振動周波数を前記基準振動周波数とする基準振動周波数更新部をさらに備える、
発電制御装置。 In the power generation control device according to claim 2 or 3,
further comprising a reference vibration frequency updating unit that sets the vibration frequency when the linear generator is driving as the reference vibration frequency when the power generation characteristic acquisition unit acquires the power generation characteristics of the power generation device,
Power generation controller.
前記エネルギー波は、熱音響現象によって得られる音波である、発電制御装置。 In the power generation control device according to any one of claims 1 to 4,
The power generation control device, wherein the energy wave is a sound wave obtained by a thermoacoustic phenomenon.
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