JP2000102294A - 中小型風力発電装置 - Google Patents
中小型風力発電装置Info
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- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
(57)【要約】
【課題】 風車で駆動される誘導発電機の発電出力を整
流器で整流し、この整流器の出力でバッテリを充電する
ことで発電電力を得る中小型発電装置では、風速の変化
によって発電効率が悪い。また、発電機電圧がバッテリ
電圧より低い風速領域では発電エネルギーを回収できな
い。 【解決手段】 発電機２の出力を変圧比を変えて整流器
３に供給する変圧比可変の変圧器６を設け、強風速時に
変圧器の出力を下げる変圧比に制御し、低風速時に該変
圧器の出力を上げる変圧比に制御する。風速状態の変化
による発電機電圧の変化に応じて、バッテリ４を異なる
電圧を持つ複数のバッテリ構成にしてそれを切換えるこ
と、整流器の出力をＤＣ／ＤＣコンバータで昇降圧制御
してバッテリを充電することも含む。
流器で整流し、この整流器の出力でバッテリを充電する
ことで発電電力を得る中小型発電装置では、風速の変化
によって発電効率が悪い。また、発電機電圧がバッテリ
電圧より低い風速領域では発電エネルギーを回収できな
い。 【解決手段】 発電機２の出力を変圧比を変えて整流器
３に供給する変圧比可変の変圧器６を設け、強風速時に
変圧器の出力を下げる変圧比に制御し、低風速時に該変
圧器の出力を上げる変圧比に制御する。風速状態の変化
による発電機電圧の変化に応じて、バッテリ４を異なる
電圧を持つ複数のバッテリ構成にしてそれを切換えるこ
と、整流器の出力をＤＣ／ＤＣコンバータで昇降圧制御
してバッテリを充電することも含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力エネルギーを
電気エネルギーに変換する風力発電装置に係り、特に広
い風速範囲で発電効率を高めた中小型風力発電装置に関
する。
電気エネルギーに変換する風力発電装置に係り、特に広
い風速範囲で発電効率を高めた中小型風力発電装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】風力発電装置のうち、商用電力系統に連
系して使用される大型風力発電装置では、風車で駆動さ
れる誘導発電機を開閉器を介して電力系統に直結し、ロ
ータの回転数が商用周波数よりも低いときは誘導発電機
を電力系統から切り離しておき、ロータの回転数が商用
周波数に対する同期速度に上昇したときに誘導発電機を
電力系統に連系すると共にロータの回転数が同期速度に
なるよう同期運転制御がなされる。
系して使用される大型風力発電装置では、風車で駆動さ
れる誘導発電機を開閉器を介して電力系統に直結し、ロ
ータの回転数が商用周波数よりも低いときは誘導発電機
を電力系統から切り離しておき、ロータの回転数が商用
周波数に対する同期速度に上昇したときに誘導発電機を
電力系統に連系すると共にロータの回転数が同期速度に
なるよう同期運転制御がなされる。
【０００３】このような大型風力発電装置では、風速の
変化に拘わらずロータの回転数を同期速度に維持するた
めの可変ピッチ風車など複雑で大掛かりな機械装置と複
雑な制御装置を必要とするし、同期制御を維持できない
低風速時に電力系統から切り離すことになって発電効率
や稼働率が低下するという不具合がある。このため、低
出力型誘導発電機を補機として設け、低風速時に主機か
ら補機に切換えるものもあるが、装置が一層複雑にな
る。
変化に拘わらずロータの回転数を同期速度に維持するた
めの可変ピッチ風車など複雑で大掛かりな機械装置と複
雑な制御装置を必要とするし、同期制御を維持できない
低風速時に電力系統から切り離すことになって発電効率
や稼働率が低下するという不具合がある。このため、低
出力型誘導発電機を補機として設け、低風速時に主機か
ら補機に切換えるものもあるが、装置が一層複雑にな
る。
【０００４】この点、中小型風力発電装置は、固定ピッ
チ風車を使用することで機械装置の簡単化を図り、同期
速度を維持できない低風速時にも発電電力を有効に取り
出せるよう、さらに直流エネルギー源として利用できる
よう、発電機の交流出力を一旦直流に変換することで風
力エネルギーをバッテリに蓄え、さらには直流をインバ
ータで交流に逆変換するようにしている。
チ風車を使用することで機械装置の簡単化を図り、同期
速度を維持できない低風速時にも発電電力を有効に取り
出せるよう、さらに直流エネルギー源として利用できる
よう、発電機の交流出力を一旦直流に変換することで風
力エネルギーをバッテリに蓄え、さらには直流をインバ
ータで交流に逆変換するようにしている。
【０００５】図５は、従来の中小型風力発電装置の主回
路構成を示す。固定ピッチ風車１を誘導発電機２にカッ
プリングで直結し、発電機２の交流出力を整流器３で整
流し、この整流出力でバッテリ４を充電し、バッテリ４
を直流電源として利用可能にする。さらに、バッテリ４
の直流電力をインバータ５によって周波数及び電圧を制
御した交流電力に逆変換し、インバータ５の交流出力は
独立した電源として、又は電力系統に連系させる電源と
して利用する。
路構成を示す。固定ピッチ風車１を誘導発電機２にカッ
プリングで直結し、発電機２の交流出力を整流器３で整
流し、この整流出力でバッテリ４を充電し、バッテリ４
を直流電源として利用可能にする。さらに、バッテリ４
の直流電力をインバータ５によって周波数及び電圧を制
御した交流電力に逆変換し、インバータ５の交流出力は
独立した電源として、又は電力系統に連系させる電源と
して利用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】（第１の課題）風力発
電装置は、設計計画時点で設置地点の風況を調査し、設
置地点の平均風速によって強風地域と低風地域に区別
し、風況に合ったピッチや径を持つ風車と発電機を持つ
強風速用又は低風速用のものが設計される。
電装置は、設計計画時点で設置地点の風況を調査し、設
置地点の平均風速によって強風地域と低風地域に区別
し、風況に合ったピッチや径を持つ風車と発電機を持つ
強風速用又は低風速用のものが設計される。
【０００７】強風速用は、平均して風車の回転数すなわ
ち発電機回転数が高く、高い回転数にも発電機出力電圧
が高くならないよう出力電圧／回転数の比が低く抑えら
れる。逆に、低風速用は、低風速で発電機回転数が低い
ときにも電圧が速く高目になるよう、出力電圧／回転数
の比が高くとられる。
ち発電機回転数が高く、高い回転数にも発電機出力電圧
が高くならないよう出力電圧／回転数の比が低く抑えら
れる。逆に、低風速用は、低風速で発電機回転数が低い
ときにも電圧が速く高目になるよう、出力電圧／回転数
の比が高くとられる。
【０００８】図６は、風速と発電機出力の関係を示す。
この関係から、強風速用風力発電装置では年間平均風速
が５〜１０ｍ／ｓ程度の地域（北欧等）に適用して風力
エネルギーを有効に利用できる。一方、低風速用風力発
電装置では３〜７ｍ／ｓ程度の地域（日本等）に適用し
て風力エネルギーを有効に利用できる。
この関係から、強風速用風力発電装置では年間平均風速
が５〜１０ｍ／ｓ程度の地域（北欧等）に適用して風力
エネルギーを有効に利用できる。一方、低風速用風力発
電装置では３〜７ｍ／ｓ程度の地域（日本等）に適用し
て風力エネルギーを有効に利用できる。
【０００９】したがって、日本では一般に低風速用のも
のが採用されるが、同じ設置地点でも夏場は低風速、冬
場は強風速になる傾向があり、冬場には風力エネルギー
が高いにも拘わらずエネルギーを有効に回収できず、発
電効率が低下する。
のが採用されるが、同じ設置地点でも夏場は低風速、冬
場は強風速になる傾向があり、冬場には風力エネルギー
が高いにも拘わらずエネルギーを有効に回収できず、発
電効率が低下する。
【００１０】この対策として、発電機本体の巻線にタッ
プを設け、タップ切換えで低風速用と強風速用に切換る
ことが考えられるが、この切換にはスリップリングや出
力線数の倍増や整流器側への引き回しなど大掛かりな装
置になる。
プを設け、タップ切換えで低風速用と強風速用に切換る
ことが考えられるが、この切換にはスリップリングや出
力線数の倍増や整流器側への引き回しなど大掛かりな装
置になる。
【００１１】また、季節に応じて低風速用と強風速用に
交換することが考えられるが、その保守・交換が大掛か
りになるし、同じ季節でも天候や日時によって低風速の
時期と強風速の時期が入り交じり、常に高い発電効率が
得られるとは限らない。
交換することが考えられるが、その保守・交換が大掛か
りになるし、同じ季節でも天候や日時によって低風速の
時期と強風速の時期が入り交じり、常に高い発電効率が
得られるとは限らない。
【００１２】本発明の目的は、発電機の巻線タップ切換
えや装置交換を不要にしながら、低風速から強風速まで
の広い風速範囲で発電効率を高めることができる中小型
風力発電装置を提供することにある。
えや装置交換を不要にしながら、低風速から強風速まで
の広い風速範囲で発電効率を高めることができる中小型
風力発電装置を提供することにある。
【００１３】（第２の課題）中小型風力発電装置は、そ
の風速と発電機電圧の関係が図７に示すような特性にな
るよう設計される。この図で、電圧ＶBは、風力発電装
置のバッテリ電圧を示し、強風速用及び低風速用に拘わ
らず、発電機電圧がこの電圧ＶBを越えた風速領域（斜
線部分）でのみ発電機出力でバッテリを充電できる。
の風速と発電機電圧の関係が図７に示すような特性にな
るよう設計される。この図で、電圧ＶBは、風力発電装
置のバッテリ電圧を示し、強風速用及び低風速用に拘わ
らず、発電機電圧がこの電圧ＶBを越えた風速領域（斜
線部分）でのみ発電機出力でバッテリを充電できる。
【００１４】すなわち、発電機電圧を整流した整流器３
の出力電圧がバッテリ４の電圧より高ければ発電エネル
ギーをバッテリへの充電電流として取り出すことができ
るが、発電機電圧がバッテリ電圧より低いときはバッテ
リへの充電電流が零となり、発電エネルギーを有効利用
できないことになる。
の出力電圧がバッテリ４の電圧より高ければ発電エネル
ギーをバッテリへの充電電流として取り出すことができ
るが、発電機電圧がバッテリ電圧より低いときはバッテ
リへの充電電流が零となり、発電エネルギーを有効利用
できないことになる。
【００１５】本発明の目的は、発電機電圧がバッテリ電
圧より低い風速領域でも発電エネルギーを有効に回収で
きる中小型風力発電装置を提供することにある。
圧より低い風速領域でも発電エネルギーを有効に回収で
きる中小型風力発電装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、風速状態の変化による発電機電圧の変化に
応じて、発電機出力を変圧比を制御した変圧器で取り出
すこと、又はバッテリを異なる電圧を持つ複数のバッテ
リ構成にしてそれを切換えること、又は整流器の出力を
ＤＣ／ＤＣコンバータで昇降圧制御してバッテリを充電
するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
決するため、風速状態の変化による発電機電圧の変化に
応じて、発電機出力を変圧比を制御した変圧器で取り出
すこと、又はバッテリを異なる電圧を持つ複数のバッテ
リ構成にしてそれを切換えること、又は整流器の出力を
ＤＣ／ＤＣコンバータで昇降圧制御してバッテリを充電
するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１７】（第１の発明）風車で駆動される誘導発電
機の発電出力を整流器で整流し、この整流器の出力でバ
ッテリを充電することで発電電力を得る中小型風力発電
装置において、前記発電機の出力を変圧比を変えて前記
整流器に供給する変圧比可変の変圧器を設け、強風速時
に前記変圧器の出力を下げる変圧比に制御し、低風速時
に該変圧器の出力を上げる変圧比に制御する制御回路を
設けたことを特徴とする。
機の発電出力を整流器で整流し、この整流器の出力でバ
ッテリを充電することで発電電力を得る中小型風力発電
装置において、前記発電機の出力を変圧比を変えて前記
整流器に供給する変圧比可変の変圧器を設け、強風速時
に前記変圧器の出力を下げる変圧比に制御し、低風速時
に該変圧器の出力を上げる変圧比に制御する制御回路を
設けたことを特徴とする。
【００１８】また、前記制御回路は、強風速時に前記変
圧器の出力を下げかつ発電機の最大出力点に近づけた変
圧比に制御し、低風速時に該変圧器の出力を上げかつ発
電機の最大出力点に近づけた変圧比に制御することを特
徴とする。
圧器の出力を下げかつ発電機の最大出力点に近づけた変
圧比に制御し、低風速時に該変圧器の出力を上げかつ発
電機の最大出力点に近づけた変圧比に制御することを特
徴とする。
【００１９】（第２の発明）風車で駆動される誘導発電
機の発電出力を整流器で整流し、この整流器の出力でバ
ッテリを充電することで発電電力を得る中小型風力発電
装置において、前記バッテリは、異なる電圧を持つ複数
のバッテリを設け、前記整流器からの出力で１つのバッ
テリを充電できる構成とし、強風速時に前記バッテリの
うちの高い電圧のバッテリの充電に切換え、低風速時に
低い電圧のバッテリの充電に切換える制御回路を設けた
ことを特徴とする。
機の発電出力を整流器で整流し、この整流器の出力でバ
ッテリを充電することで発電電力を得る中小型風力発電
装置において、前記バッテリは、異なる電圧を持つ複数
のバッテリを設け、前記整流器からの出力で１つのバッ
テリを充電できる構成とし、強風速時に前記バッテリの
うちの高い電圧のバッテリの充電に切換え、低風速時に
低い電圧のバッテリの充電に切換える制御回路を設けた
ことを特徴とする。
【００２０】（第３の発明）風車で駆動される誘導発電
機の発電出力を整流器で整流し、この整流器の出力でバ
ッテリを充電することで発電電力を得る中小型風力発電
装置において、前記整流器の出力を昇降圧して前記バッ
テリに供給する直流−直流コンバータを設け、強風速時
に前記コンバータの出力を下げる昇降圧比に制御し、低
風速時に該コンバータの出力を上げる昇降圧比に制御す
る制御回路を設けたことを特徴とする。
機の発電出力を整流器で整流し、この整流器の出力でバ
ッテリを充電することで発電電力を得る中小型風力発電
装置において、前記整流器の出力を昇降圧して前記バッ
テリに供給する直流−直流コンバータを設け、強風速時
に前記コンバータの出力を下げる昇降圧比に制御し、低
風速時に該コンバータの出力を上げる昇降圧比に制御す
る制御回路を設けたことを特徴とする。
【００２１】また、前記制御回路は、強風速時に前記コ
ンバータの出力を下げかつ発電機の最大出力点に近づけ
た昇降圧比に制御し、低風速時に該コンバータの出力を
上げかつ発電機の最大出力点に近づけた昇降圧比に制御
することを特徴とする。
ンバータの出力を下げかつ発電機の最大出力点に近づけ
た昇降圧比に制御し、低風速時に該コンバータの出力を
上げかつ発電機の最大出力点に近づけた昇降圧比に制御
することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の実施形態を示す装置構成図である。同図が図５と異
なる部分は、発電機２と整流器３の間に変圧比可変の変
圧器６を設けた点にある。
明の実施形態を示す装置構成図である。同図が図５と異
なる部分は、発電機２と整流器３の間に変圧比可変の変
圧器６を設けた点にある。
【００２３】この変圧器６は、図示では発電機２を入力
側とするタップ付き単巻変圧器ＴＲと、そのタップ位置
を切り換えて整流器３の入力とする電磁接触器ＭＣL，
ＭＣHとを設け、電磁接触器の一方を投入することで整
流器３へ変圧比を切り換えた出力を得る。
側とするタップ付き単巻変圧器ＴＲと、そのタップ位置
を切り換えて整流器３の入力とする電磁接触器ＭＣL，
ＭＣHとを設け、電磁接触器の一方を投入することで整
流器３へ変圧比を切り換えた出力を得る。
【００２４】電磁接触器ＭＣLは、低風速のため発電機
２の電圧が低い場合に投入され、発電機２の電圧に対し
て変圧比を高くして整流器３への入力を高める。電磁接
触器ＭＣHは、強風速のため発電機２の電圧が高い場合
に投入され、発電機２の電圧に対して変圧比を低くして
整流器３への入力を下げる。
２の電圧が低い場合に投入され、発電機２の電圧に対し
て変圧比を高くして整流器３への入力を高める。電磁接
触器ＭＣHは、強風速のため発電機２の電圧が高い場合
に投入され、発電機２の電圧に対して変圧比を低くして
整流器３への入力を下げる。
【００２５】この切換制御には、例えば、発電機２の出
力電圧が比較器に設定するしきい値を越えたか否かで低
風速状態又は強風速状態を検出し、比較器の出力で一方
の電磁接触器ＭＣL又はＭＣHを投入する制御回路で実現
される。また、風速を直接に検出することでもよい。
力電圧が比較器に設定するしきい値を越えたか否かで低
風速状態又は強風速状態を検出し、比較器の出力で一方
の電磁接触器ＭＣL又はＭＣHを投入する制御回路で実現
される。また、風速を直接に検出することでもよい。
【００２６】本実施形態によれば、低風速状態にあって
発電機２の出力電圧が低い場合には変圧器６に高い変圧
比で高い電圧を得、整流器３にバッテリ４の電圧よりも
高い出力電圧を得ることで充電すること、すなわち低風
速時には充電電流が小さくなるが発電エネルギーを有効
に回収できる。
発電機２の出力電圧が低い場合には変圧器６に高い変圧
比で高い電圧を得、整流器３にバッテリ４の電圧よりも
高い出力電圧を得ることで充電すること、すなわち低風
速時には充電電流が小さくなるが発電エネルギーを有効
に回収できる。
【００２７】逆に、強風速状態にあって発電機２の出力
電圧が高い場合には変圧器６に低い変圧比で低い電圧を
得、整流器３にバッテリ４の電圧よりも高い出力電圧を
得ることで充電すること、すなわち強風速時には充電電
流を大きくして発電エネルギーを有効に回収できる。
電圧が高い場合には変圧器６に低い変圧比で低い電圧を
得、整流器３にバッテリ４の電圧よりも高い出力電圧を
得ることで充電すること、すなわち強風速時には充電電
流を大きくして発電エネルギーを有効に回収できる。
【００２８】したがって、低風速時又は強風速時に応じ
て変圧器６の変圧比を切換えるのみで低風速から強風速
までの広い風速範囲で発電エネルギーを有効に回収で
き、発電効率を高めることができる。
て変圧器６の変圧比を切換えるのみで低風速から強風速
までの広い風速範囲で発電エネルギーを有効に回収で
き、発電効率を高めることができる。
【００２９】なお、変圧器６は、単巻変圧器を使用する
場合を示すが、一般のタップ付き変圧器に置換して同等
の作用効果を得ることができるし、３段階以上の変圧比
切換えを行う構成、さらには電動式のスライダックなど
無段階で変圧比を制御できる構成にして発電効率を一層
高めることができる。
場合を示すが、一般のタップ付き変圧器に置換して同等
の作用効果を得ることができるし、３段階以上の変圧比
切換えを行う構成、さらには電動式のスライダックなど
無段階で変圧比を制御できる構成にして発電効率を一層
高めることができる。
【００３０】（第２の実施形態）図２は、本発明の実施
形態を示す装置構成図である。同図が図５と異なる部分
は、バッテリ４に代えて、電圧切換機能付きバッテリ４
Ａを設けた点にある。
形態を示す装置構成図である。同図が図５と異なる部分
は、バッテリ４に代えて、電圧切換機能付きバッテリ４
Ａを設けた点にある。
【００３１】バッテリ４Ａは、バッテリをバッテリＢ1
とバッテリＢ2の直列回路（又は中間タップを持つバッ
テリ）で構成し、直列接続端子（又はタップ）と整流器
３の直流出力端の間に電磁接触器ＭＣL，ＭＣHを設けた
ものである。
とバッテリＢ2の直列回路（又は中間タップを持つバッ
テリ）で構成し、直列接続端子（又はタップ）と整流器
３の直流出力端の間に電磁接触器ＭＣL，ＭＣHを設けた
ものである。
【００３２】電磁接触器ＭＣLは、低風速のため発電機
２の電圧が低い場合に投入され、発電機２の電圧に対し
て低い電圧になるバッテリＢ1への充電電流路を形成す
る。電磁接触器ＭＣHは、強風速のため発電機２の電圧
が高い場合に投入され、発電機２の電圧に対して高い電
圧になるバッテリＢ1とＢ2の直列回路への充電電流路を
形成する。
２の電圧が低い場合に投入され、発電機２の電圧に対し
て低い電圧になるバッテリＢ1への充電電流路を形成す
る。電磁接触器ＭＣHは、強風速のため発電機２の電圧
が高い場合に投入され、発電機２の電圧に対して高い電
圧になるバッテリＢ1とＢ2の直列回路への充電電流路を
形成する。
【００３３】この切換制御には、第１の実施形態の場合
と同様に、発電機２の出力電圧の大小の検出や風速の検
出によって一方の電磁接触器ＭＣL又はＭＣHを投入する
制御回路で実現される。
と同様に、発電機２の出力電圧の大小の検出や風速の検
出によって一方の電磁接触器ＭＣL又はＭＣHを投入する
制御回路で実現される。
【００３４】本実施形態によれば、低風速状態にあって
発電機２の出力電圧が低い場合には電磁接触器ＭＣLを
投入し、バッテリＢ1のみを充電をすること、すなわち
低風速時にはバッテリＢ1の充電で発電エネルギーを有
効に回収できる。
発電機２の出力電圧が低い場合には電磁接触器ＭＣLを
投入し、バッテリＢ1のみを充電をすること、すなわち
低風速時にはバッテリＢ1の充電で発電エネルギーを有
効に回収できる。
【００３５】逆に、強風速状態にあって発電機２の出力
電圧が高い場合には電磁接触器ＭＣHを投入し、バッテ
リＢ1，Ｂ2の両方を充電すること、すなわち強風速時に
はバッテリＢ1，Ｂ2の両方の充電で発電エネルギーを有
効に回収できる。
電圧が高い場合には電磁接触器ＭＣHを投入し、バッテ
リＢ1，Ｂ2の両方を充電すること、すなわち強風速時に
はバッテリＢ1，Ｂ2の両方の充電で発電エネルギーを有
効に回収できる。
【００３６】したがって、低風速時又は強風速時に応じ
て電圧切換機能付きバッテリ４Ａのバッテリ電圧を切換
えるのみで低風速から強風速までの広い風速範囲で発電
エネルギーを有効に回収でき、発電効率を高めることが
できる。
て電圧切換機能付きバッテリ４Ａのバッテリ電圧を切換
えるのみで低風速から強風速までの広い風速範囲で発電
エネルギーを有効に回収でき、発電効率を高めることが
できる。
【００３７】なお、バッテリＢ2は、低風速状態が長い
期間にわたって続く場合に自然放電で枯れる恐れがある
ため、その補充電を行うのが好ましい。この補充電に
は、例えば、インバータ５の出力から絶縁変圧器と整流
器を使ってバッテリＢ2を定期的に充電を行う回路を設
けることで実現できる。
期間にわたって続く場合に自然放電で枯れる恐れがある
ため、その補充電を行うのが好ましい。この補充電に
は、例えば、インバータ５の出力から絶縁変圧器と整流
器を使ってバッテリＢ2を定期的に充電を行う回路を設
けることで実現できる。
【００３８】また、本実施形態では、２つのバッテリＢ
1，Ｂ2の直列接続で２段階の電圧切換えとするが、これ
を３段階以上の電圧切換機能付きバッテリとすることが
できる。また、電圧の異なる複数のバッテリを並列に設
け、その何れかを整流器の出力で充電する構成でもよ
い。
1，Ｂ2の直列接続で２段階の電圧切換えとするが、これ
を３段階以上の電圧切換機能付きバッテリとすることが
できる。また、電圧の異なる複数のバッテリを並列に設
け、その何れかを整流器の出力で充電する構成でもよ
い。
【００３９】（第３の実施形態）図３は、本発明の実施
形態を示す装置構成図である。同図が図５と異なる部分
は、整流器３とバッテリ４との間に昇降圧比を可変にし
た直流−直流コンバータ７を設けた点にある。
形態を示す装置構成図である。同図が図５と異なる部分
は、整流器３とバッテリ４との間に昇降圧比を可変にし
た直流−直流コンバータ７を設けた点にある。
【００４０】このコンバータ７は、例えば、直流昇圧チ
ョッパ又は直流降圧チョッパにされ、直流入力電圧と出
力電圧との比を可変にするもので、低風速時に整流器３
からの直流入力電圧が低い場合には電圧を高めてバッテ
リ４を低い電流で充電する。また、強風速時に整流器３
からの直流入力電圧が高い場合には電圧を下げてバッテ
リ４を高い電流で充電する。なお、コンバータ７の昇降
圧比制御には、例えば、発電機２の出力電圧の大小に応
じて制御する制御回路で実現される。
ョッパ又は直流降圧チョッパにされ、直流入力電圧と出
力電圧との比を可変にするもので、低風速時に整流器３
からの直流入力電圧が低い場合には電圧を高めてバッテ
リ４を低い電流で充電する。また、強風速時に整流器３
からの直流入力電圧が高い場合には電圧を下げてバッテ
リ４を高い電流で充電する。なお、コンバータ７の昇降
圧比制御には、例えば、発電機２の出力電圧の大小に応
じて制御する制御回路で実現される。
【００４１】本実施形態によれば、低風速状態にあって
発電機２の出力電圧が低い場合にはコンバータ７の昇降
圧比制御でバッテリ４の電圧よりも高い出力電圧を得る
ことでバッテリ４を充電すること、すなわち低風速時に
は充電電流が小さくなるが発電エネルギーを有効に回収
できる。
発電機２の出力電圧が低い場合にはコンバータ７の昇降
圧比制御でバッテリ４の電圧よりも高い出力電圧を得る
ことでバッテリ４を充電すること、すなわち低風速時に
は充電電流が小さくなるが発電エネルギーを有効に回収
できる。
【００４２】逆に、強風速状態にあって発電機２の出力
電圧が高い場合にはコンバータ７の昇降圧比制御でバッ
テリ４の電圧よりも高い出力電圧を得ることでバッテリ
４を充電すること、すなわち強風速時には充電電流を大
きくして発電エネルギーを有効に回収できる。
電圧が高い場合にはコンバータ７の昇降圧比制御でバッ
テリ４の電圧よりも高い出力電圧を得ることでバッテリ
４を充電すること、すなわち強風速時には充電電流を大
きくして発電エネルギーを有効に回収できる。
【００４３】したがって、低風速時又は強風速時に応じ
てコンバータ７の昇降圧比を変えるのみで低風速から強
風速までの広い風速範囲で発電エネルギーを有効に回収
でき、発電効率を高めることができる。
てコンバータ７の昇降圧比を変えるのみで低風速から強
風速までの広い風速範囲で発電エネルギーを有効に回収
でき、発電効率を高めることができる。
【００４４】また、本実施形態では、コンバータ７の昇
降圧比の自動制御により、発電機の最大出力制御が可能
となる。図４は、発電機２の電流−電圧特性を示し、風
速の大小に応じて最大出力点はＰ1〜ＰNのように決ま
る。この最大出力点Ｐ1〜ＰNに近づくようコンバータ７
の昇降圧を自動制御することで発電機２の発電効率を高
めることができる。
降圧比の自動制御により、発電機の最大出力制御が可能
となる。図４は、発電機２の電流−電圧特性を示し、風
速の大小に応じて最大出力点はＰ1〜ＰNのように決ま
る。この最大出力点Ｐ1〜ＰNに近づくようコンバータ７
の昇降圧を自動制御することで発電機２の発電効率を高
めることができる。
【００４５】この発電機を最大出力点に近づけた制御を
することは、前記の第１の実施形態における変圧器６の
変圧比を多段階又は無段階にする場合にも応用できる。
することは、前記の第１の実施形態における変圧器６の
変圧比を多段階又は無段階にする場合にも応用できる。
【００４６】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、風速状
態の変化による発電機電圧の変化に応じて、発電機出力
を変圧比を制御した変圧器で取り出すこと、又はバッテ
リを異なる電圧を持つ複数のバッテリ構成にしてそれを
切換えること、又は整流器の出力をＤＣ／ＤＣコンバー
タで昇降圧制御してバッテリを充電するようにしたた
め、従来装置での発電機の巻線タップ切換えや装置交換
を不要にしながら、季節や設置地域の風況に拘わらず低
風速から強風速までの広い風速範囲で発電効率を高める
ことができる。また、発電機電圧がバッテリ電圧より低
い風速領域でも発電エネルギーを有効に回収できる。
態の変化による発電機電圧の変化に応じて、発電機出力
を変圧比を制御した変圧器で取り出すこと、又はバッテ
リを異なる電圧を持つ複数のバッテリ構成にしてそれを
切換えること、又は整流器の出力をＤＣ／ＤＣコンバー
タで昇降圧制御してバッテリを充電するようにしたた
め、従来装置での発電機の巻線タップ切換えや装置交換
を不要にしながら、季節や設置地域の風況に拘わらず低
風速から強風速までの広い風速範囲で発電効率を高める
ことができる。また、発電機電圧がバッテリ電圧より低
い風速領域でも発電エネルギーを有効に回収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す装置構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す装置構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す装置構成図。
【図４】発電機の電流−電圧特性。
【図５】従来の中小型風力発電装置。
【図６】中小型風力発電装置の風速と出力の関係。
【図７】中小型風力発電装置の風速と発電機電圧の関
係。
係。
１…風車 ２…発電機 ３…整流器 ４…バッテリ ５…インバータ ６…変圧比可変の変圧器 ７…直流−直流コンバータ
Claims (5)
- 【請求項１】 風車で駆動される誘導発電機の発電出力
を整流器で整流し、この整流器の出力でバッテリを充電
することで発電電力を得る中小型風力発電装置におい
て、 前記発電機の出力を変圧比を変えて前記整流器に供給す
る変圧比可変の変圧器を設け、 強風速時に前記変圧器の出力を下げる変圧比に制御し、
低風速時に該変圧器の出力を上げる変圧比に制御する制
御回路を設けたことを特徴とする中小型風力発電装置。 - 【請求項２】 前記制御回路は、強風速時に前記変圧器
の出力を下げかつ発電機の最大出力点に近づけた変圧比
に制御し、低風速時に該変圧器の出力を上げかつ発電機
の最大出力点に近づけた変圧比に制御することを特徴と
する請求項１に記載の中小型風力発電装置。 - 【請求項３】 風車で駆動される誘導発電機の発電出力
を整流器で整流し、この整流器の出力でバッテリを充電
することで発電電力を得る中小型風力発電装置におい
て、 前記バッテリは、異なる電圧を持つ複数のバッテリを設
け、前記整流器からの出力で１つのバッテリを充電でき
る構成とし、 強風速時に前記バッテリのうちの高い電圧のバッテリの
充電に切換え、低風速時に低い電圧のバッテリの充電に
切換える制御回路を設けたことを特徴とする中小型風力
発電装置。 - 【請求項４】 風車で駆動される誘導発電機の発電出力
を整流器で整流し、この整流器の出力でバッテリを充電
することで発電電力を得る中小型風力発電装置におい
て、 前記整流器の出力を昇降圧して前記バッテリに供給する
直流−直流コンバータを設け、 強風速時に前記コンバータの出力を下げる昇降圧比に制
御し、低風速時に該コンバータの出力を上げる昇降圧比
に制御する制御回路を設けたことを特徴とする中小型風
力発電装置。 - 【請求項５】 前記制御回路は、強風速時に前記コンバ
ータの出力を下げかつ発電機の最大出力点に近づけた昇
降圧比に制御し、低風速時に該コンバータの出力を上げ
かつ発電機の最大出力点に近づけた昇降圧比に制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の中小型風力発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10268834A JP2000102294A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 中小型風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10268834A JP2000102294A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 中小型風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000102294A true JP2000102294A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17463921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10268834A Pending JP2000102294A (ja) | 1998-09-24 | 1998-09-24 | 中小型風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000102294A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002252998A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Honma Kogyo Kk | 風力発電装置 |
| JP2005130652A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Shinko Electric Co Ltd | 電源装置およびそれを備えた風力発電装置 |
| JP2007043824A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Shinko Electric Co Ltd | 発電装置 |
| JP2007104786A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 風力発電装置 |
| JP2007195315A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Fukuoka Institute Of Technology | 風力発電システムの運転制御方法及びその装置 |
| JP2008128003A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Shinko Electric Co Ltd | 発電装置 |
| JP2008191780A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Matsunaga Seisakusho:Kk | 自然エネルギーによって発電された電力の変換装置 |
| WO2013186884A1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | パナソニック株式会社 | 給電制御装置 |
| KR20160089140A (ko) | 2015-01-19 | 2016-07-27 | 두산중공업 주식회사 | 풍력 발전기 |
| JP2017520703A (ja) * | 2013-11-15 | 2017-07-27 | ユニヴァーシティ オブ ワシントン | 換気排気のためのエネルギー回収システム、ならびに関連する装置及び方法 |
| CN110067703A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-07-30 | 华北电力大学 | 蜗杆式同步变桨风电机组及控制方法 |
| KR20200015699A (ko) * | 2017-06-08 | 2020-02-12 | 엠에이치아이 베스타스 오프쇼어 윈드 에이／에스 | 전력 저장 유닛을 사용하여 그리드 손실 동안 풍력 터빈을 작동하는 방법 |
-
1998
- 1998-09-24 JP JP10268834A patent/JP2000102294A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP7153676B2 (ja) | 2017-06-08 | 2022-10-14 | ヴェスタス ウィンド システムズ エー／エス | 蓄電ユニットを使用するグリッド損失中の風力タービンの動作 |
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| CN110067703A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-07-30 | 华北电力大学 | 蜗杆式同步变桨风电机组及控制方法 |
| CN110067703B (zh) * | 2019-05-28 | 2023-12-29 | 华北电力大学 | 蜗杆式同步变桨风电机组及控制方法 |
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