JP2000116194A - Dc link type wind power generator - Google Patents

Dc link type wind power generator

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JP2000116194A
JP2000116194A JP10294515A JP29451598A JP2000116194A JP 2000116194 A JP2000116194 A JP 2000116194A JP 10294515 A JP10294515 A JP 10294515A JP 29451598 A JP29451598 A JP 29451598A JP 2000116194 A JP2000116194 A JP 2000116194A
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power
link
generator
wind power
control mechanism
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JP10294515A
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Yasuhiko Fujiwara
靖彦 藤原
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC link type wind power generator capable of upsizing while restraining a cost increase in a DC link control mechanism. SOLUTION: This wind power generator is provided with a generator 11 having the first winding 15 conducting the power generation of main power Pm, and the second winding 16 conducting the power generation of correcting power Pa, wherein the second winding 16 includes a DC link control mechanism 14 which controls so that the correcting power Pa may be at a reverse phase to that of an outputted variation Pv included in the main power Pm and so that a variable absolute value may include a roughly equal reverse outputted variation Pr and which adds it to the main power Pm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置に係
わり、特に風の変動などによる出力の変動を極小に抑え
るDCリンク方式を採用したDCリンク式風力発電装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind power generator, and more particularly to a DC link wind power generator employing a DC link system for minimizing output fluctuations due to wind fluctuations.

【0002】[0002]

【従来の技術】風力発電装置は、環境汚染物質の排出の
ないクリーンな発電システムであり、風という無尽蔵な
エネルギーを利用できるなど様々な利点を有している。
しかるに、風は常に変化し、その風向や風速は絶えず変
動するため、安定した発電出力を得るための制御方式を
必要としている。その制御方式のひとつとして、例えば
DCリンク方式がある。従来のこの種のDCリンク方式
を用いたDCリンク式風力発電装置について、図面を参
照しながら以下に説明する。図3に示す従来のDCリン
ク式風力発電装置には、風力Wを受けて回転するブレー
ド1と、該ブレード1に連結されて発電を行う発電機2
と、コンバータ3及びインバータ4を備えたDCリンク
制御機構5とが備えられている。また、DCリンク制御
機構5には、必要に応じて図示されない蓄電池が設けら
れた構成となっている。
2. Description of the Related Art A wind power generator is a clean power generation system that does not emit environmental pollutants, and has various advantages such as the inexhaustible energy of wind.
However, since the wind constantly changes, and the wind direction and the wind speed constantly fluctuate, a control method for obtaining a stable power generation output is required. One of the control methods is, for example, a DC link method. A conventional DC link wind power generator using this type of DC link system will be described below with reference to the drawings. A conventional DC link wind power generator shown in FIG. 3 includes a blade 1 that rotates by receiving a wind W, and a generator 2 that is connected to the blade 1 and generates electric power.
And a DC link control mechanism 5 including a converter 3 and an inverter 4. The DC link control mechanism 5 is provided with a storage battery (not shown) as necessary.

【0003】このDCリンク式風力発電装置は、以下の
ように動作する。まず、風力Wを受けてブレード1は回
転し、この回転駆動力をもとに発電機2はAC電力P1
の発電を行う。このAC電力P1は、コンバータ3によ
ってDC電力P2へと変換された後、さらにインバータ
4によってAC電力P3に変換されてから電力系統PL
へと供給される。このとき、発電機2によって発電され
たAC電力P1が過多の場合には、一旦、DCリンク制
御機構5内の前記蓄電池に貯蔵され、その後、交流に変
換されて電力系統PLへと供給される。
[0003] This DC link type wind power generator operates as follows. First, the blade 1 rotates in response to the wind W, and the generator 2 generates AC power P1 based on the rotational driving force.
To generate electricity. This AC power P1 is converted to DC power P2 by converter 3 and then further converted to AC power P3 by inverter 4, and then converted to power system PL.
Supplied to. At this time, if the AC power P1 generated by the generator 2 is excessive, the AC power P1 is temporarily stored in the storage battery in the DC link control mechanism 5, and then converted to AC and supplied to the power system PL. .

【0004】このDCリンク式風力発電装置で用いられ
ているDCリンク方式の制御技術について、以下に説明
する。図4において、風力発電機側に設けられた風速計
6からの風速信号S1によって出力指令制御器7は、発
電機2のトルク制御信号S2を出し、トルク制御器8が
コンバータ3に対して一定トルクを保つように、コンバ
ータ3より出力されるすべり信号等S3を使ってトルク
制御器8より出力される駆動周波数を制御する。すなわ
ち、駆動トルクが大きすぎる場合には、駆動周波数を上
昇させ、大きくなっているすべり信号等S3をトルク制
御信号S2に追従させてブレード1の回転数を上げる。
トルク制御器8は、予定のすべり信号等S3が得られな
い場合に適宜修正制御を行う。一方、インバータ4は、
電圧制御器9によって制御され、電力系統PLへの出力
電圧Vが一定になるように運用される。また、一時的に
前記蓄電池に電力を蓄えることによって、風力W等の変
動による電力系統PLへの出力変動が少なくなるように
制御している。
[0004] A DC link control technique used in this DC link wind power generator will be described below. In FIG. 4, the output command controller 7 outputs a torque control signal S2 of the generator 2 by a wind speed signal S1 from an anemometer 6 provided on the wind generator side, and the torque controller 8 The drive frequency output from the torque controller 8 is controlled using the slip signal S3 output from the converter 3 so as to maintain the torque. That is, when the driving torque is too large, the driving frequency is increased, and the rotation signal of the blade 1 is increased by causing the increased slip signal S3 to follow the torque control signal S2.
The torque controller 8 appropriately performs correction control when a predetermined slip signal or the like S3 cannot be obtained. On the other hand, the inverter 4
The operation is controlled by the voltage controller 9 so that the output voltage V to the power system PL becomes constant. In addition, by temporarily storing power in the storage battery, control is performed such that output fluctuations to the power system PL due to fluctuations in wind power W or the like are reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記説明の
DCリンク式風力発電装置は、下記のような問題を有し
ている。すなわち、DCリンク制御機構5の主構成要素
であるコンバータ3及びインバータ4は容量の増加に伴
い非常に高価となり、風力発電装置の大型化を考えた場
合、その発電容量の増加はこれらの急激なコストアップ
を招く。特に風力発電では出力変動をも考慮して容量を
定めなければならない関係上、装置の大型化が困難とな
っているという問題である。
However, the DC link type wind power generator described above has the following problems. That is, the converter 3 and the inverter 4, which are the main components of the DC link control mechanism 5, become very expensive as the capacity increases, and when the size of the wind power generator is considered, the increase in the power generation capacity is abrupt. This leads to higher costs. In particular, in the case of wind power generation, there is a problem that it is difficult to increase the size of the apparatus because the capacity must be determined in consideration of output fluctuation.

【0006】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
であって、以下の目的を達成しようとするものである。
すなわち、DCリンク制御機構のコストを抑えながらも
大型化を可能とするDCリンク式風力発電装置の提供を
目的とする。
[0006] The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
That is, an object of the present invention is to provide a DC link type wind power generation device capable of increasing the size while suppressing the cost of the DC link control mechanism.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のDCリンク式風
力発電装置の制御方法は、上記課題を解決するために以
下の手段を採用した。すなわち、請求項1記載のDCリ
ンク式風力発電装置は、風力を受けて回転するブレード
と、該ブレードに連結されて発電を行う発電機と、DC
リンク制御機構とを有してなるDCリンク式風力発電装
置において、前記発電機には、主電力の発電を行う第1
の巻線と、補正電力の発電を行う第2の巻線とが備えら
れ、前記第2の巻線に、前記DCリンク制御機構が接続
されていることを特徴とする。上記請求項1記載のDC
リンク式風力発電装置によれば、DCリンク制御機構の
主構成要素であるコンバータ及びインバータは、発電機
で発電される総電力を受ける必要がなく、変動出力を制
御するのに要する分だけの電力容量、すなわち補正電力
のみを受けられる電力容量を備えていれば良いので、コ
スト上昇を抑えながら発電容量の増加が可能となる。
The DC link type wind power generator control method of the present invention employs the following means to solve the above-mentioned problems. That is, a DC link type wind power generator according to claim 1 includes a blade that rotates by receiving wind power, a generator connected to the blade to generate power,
A DC link wind power generator having a link control mechanism, wherein the generator includes a first power generator for generating main power.
And a second winding for generating corrected electric power, and the DC link control mechanism is connected to the second winding. The DC according to claim 1,
According to the link-type wind power generator, the converter and the inverter, which are the main components of the DC link control mechanism, do not need to receive the total power generated by the generator, but only the power required to control the fluctuating output. It is only necessary to have a capacity, that is, a power capacity capable of receiving only the correction power, so that it is possible to increase the power generation capacity while suppressing an increase in cost.

【0008】また、請求項2記載のDCリンク式風力発
電装置は、前記DCリンク制御機構が、前記補正電力
に、前記主電力に含まれる出力変動とは逆位相かつ変動
絶対値が略等しい逆出力変動を含むように制御し、これ
を前記主電力に加えることを特徴とする。上記請求項2
記載のDCリンク式風力発電装置によれば、発電機によ
って発電された主電力と補正電力の内、補正電力には、
主電力が有する出力変動とは逆位相かつ変動絶対値が略
等しい逆出力変動が含まれるように制御される。そし
て、この逆出力変動を含む補正電力を主電力に加えるこ
とで、主電力の出力変動と補正電力の逆出力変動とが合
致して変動のない均一な出力電力が得られる。
According to a second aspect of the present invention, in the DC link type wind power generator, the DC link control mechanism is configured so that the correction power has a phase opposite to the output fluctuation included in the main power and a fluctuation absolute value substantially equal to the output fluctuation. It is characterized in that control is performed so as to include output fluctuation, and this is added to the main power. Claim 2
According to the described DC link wind power generator, of the main power and the corrected power generated by the generator, the corrected power includes:
Control is performed so as to include a reverse output fluctuation having a phase opposite to that of the output fluctuation of the main power and having substantially the same fluctuation absolute value. Then, by adding the corrected power including the reverse output fluctuation to the main power, the output fluctuation of the main power matches the reverse output fluctuation of the corrected power, and uniform output power without fluctuation can be obtained.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるDCリンク
式風力発電装置の一実施形態を、図面を参照しながら説
明する。図1に示すDCリンク式風力発電装置には、風
力Wを受けて回転するブレード10と、該ブレード10
に連結されて発電を行う発電機11と、コンバータ12
及びインバータ13を備えたDCリンク制御機構14と
が備えられている。また、DCリンク制御機構14に
は、必要に応じて図示されない蓄電池が設けられた構成
となっている。さらに、発電機11には、第1の巻線1
5と第2の巻線16とが備えられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a DC link wind power generator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. A DC link type wind power generator shown in FIG.
A generator 11 connected to the generator for generating power, and a converter 12
And a DC link control mechanism 14 having an inverter 13. Further, the DC link control mechanism 14 is provided with a storage battery (not shown) as necessary. Furthermore, the generator 11 has a first winding 1
5 and a second winding 16 are provided.

【0010】上記構成を有するDCリンク式風力発電装
置による発電方法について、以下に説明する。まず、風
力Wを受けてブレード10は回転し、この回転駆動力を
もとに、第1の巻線15は主電力Pmを発電し、第2の
コイル16は補正電力Paを発電する。このときの主電
力Pmは、風力Wの変動に伴い、図2に示すような出力
変動Pvを含む変動状態にある。そこで、DCリンク制
御機構14により、補正電力Paを、主電力Pmに含ま
れる出力変動Pvとは逆位相かつ変動絶対値が略等しい
逆出力変動Prを含む補正電力Pa’となるように制御
し、この補正電力Pa’を主電力Pmに加える。する
と、主電力Pmの出力変動Pvと補正電力Pa’の逆出
力変動Prとが合致して変動のない均一な出力電力Pが
得られる。
[0010] A power generation method using the DC link wind power generator having the above configuration will be described below. First, the blade 10 rotates in response to the wind W, and based on the rotational driving force, the first winding 15 generates the main power Pm, and the second coil 16 generates the correction power Pa. At this time, the main power Pm is in a fluctuation state including the output fluctuation Pv as shown in FIG. Therefore, the DC link control mechanism 14 controls the correction power Pa so as to be the correction power Pa ′ including the reverse output fluctuation Pr having a phase opposite to the output fluctuation Pv included in the main power Pm and having substantially the same fluctuation absolute value. The correction power Pa 'is added to the main power Pm. Then, the output fluctuation Pv of the main power Pm and the reverse output fluctuation Pr of the corrected power Pa 'match, and a uniform output power P without fluctuation is obtained.

【0011】以上に説明したように、本発明のDCリン
ク式風力発電装置によれば、第2の巻線16にDCリン
ク制御機構14を接続する構成としたことで、主電力P
mの出力変動Pvに補正電力Pa’の逆出力変動Prを
合致させて変動のない均一な出力電力Pを得ることが可
能となる。このとき、DCリンク制御機構14の主構成
要素であるコンバータ12及びインバータ13は、発電
機11で発電される総電力を受ける必要がなく、変動出
力を制御するのに要する分だけの電力容量、すなわち補
正電力Paのみを受けられる電力容量を備えていれば良
い。したがって、このDCリンク式風力発電装置の大型
化にあたり、コンバータ12及びインバータ13の電力
容量を小さく抑えられるので、DCリンク制御機構14
のコストを抑えながらも大型化できるDCリンク式風力
発電装置の提供が可能となる。
As described above, according to the DC link type wind power generator of the present invention, the DC power supply mechanism is connected to the second winding 16 so that the main power P
By making the reverse output fluctuation Pr of the correction power Pa 'coincide with the output fluctuation Pv of m, it is possible to obtain a uniform output power P without fluctuation. At this time, the converter 12 and the inverter 13, which are the main components of the DC link control mechanism 14, do not need to receive the total power generated by the generator 11, and have only the power capacity required to control the variable output, That is, it is only necessary to have a power capacity capable of receiving only the correction power Pa. Therefore, when the size of the DC link wind power generator is increased, the power capacity of the converter 12 and the inverter 13 can be suppressed to a small value.
It is possible to provide a DC link type wind power generation device that can be increased in size while suppressing costs.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明によれば、第2の巻線にDCリン
ク制御機構を接続した構成とすることで、主電力の出力
変動に補正電力の逆出力変動を合致させて変動のない均
一な出力電力を得ることが可能となる。このとき、DC
リンク制御機構の主構成要素であるコンバータ及びイン
バータは、発電機で発電される総電力を受ける必要がな
く、変動出力を制御するのに要する分だけの電力容量、
すなわち補正電力のみを受けられる電力容量を備えてい
れば良い。したがって、このDCリンク式風力発電装置
の大型化にあたり、コンバータ及びインバータの電力容
量を小さく抑えられるので、DCリンク制御機構のコス
トを抑えながらも大型化できるDCリンク式風力発電装
置の提供が可能となる。
According to the present invention, a DC link control mechanism is connected to the second winding, so that the output fluctuation of the main power is matched with the reverse output fluctuation of the corrected power, so that the fluctuation is uniform without fluctuation. It is possible to obtain a high output power. At this time, DC
The converter and the inverter, which are the main components of the link control mechanism, do not need to receive the total power generated by the generator, and have the power capacity required to control the fluctuating output,
That is, it is only necessary to have a power capacity capable of receiving only the correction power. Therefore, when the size of the DC link wind power generator is increased, the power capacity of the converter and the inverter can be suppressed to be small, so that it is possible to provide a DC link wind power generator that can be increased in size while suppressing the cost of the DC link control mechanism. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態を示す図であって、DC
リンク式風力発電装置の概略説明図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, wherein DC
It is a schematic explanatory view of a link type wind power generator.

【図2】 同DCリンク式風力発電装置における出力電
力の時間履歴を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a time history of output power in the DC link wind power generator.

【図3】 従来のDCリンク式風力発電装置を示す図で
あって、概略説明図である。
FIG. 3 is a diagram showing a conventional DC link type wind power generator, and is a schematic explanatory diagram.

【図4】 同DCリンク式風力発電装置に備えられてい
る従来のDCリンク制御機構を示す概略説明図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a conventional DC link control mechanism provided in the DC link wind power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・ブレード 11・・・発電機 14・・・DCリンク制御機構 15・・・第1の巻線 16・・・第2の巻線 Pa、Pa’・・・補正電力 Pm・・・主電力 Pr・・・逆出力変動 Pv・・・出力変動 W・・・風力 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Blade 11 ... Generator 14 ... DC link control mechanism 15 ... 1st winding 16 ... 2nd winding Pa, Pa '... Correction power Pm ... Main power Pr ・ ・ ・ Reverse output fluctuation Pv ・ ・ ・ Output fluctuation W ・ ・ ・ Wind power

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02P 9/30 H02P 9/30 H Fターム(参考) 3H078 AA02 AA26 BB06 BB21 CC22 CC56 CC73 5H590 AA04 CA14 CC24 CC34 CD01 CD03 CE01 CE05 DD43 EA07 EB02 EB14 EB21 FA05 FA08 FC27 GA02 GA06 HA02 5H607 AA00 BB02 BB06 CC05 DD01 DD19 FF26 5H621 AA03 GA01 HH07 JK14 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02P 9/30 H02P 9/30 HF term (Reference) 3H078 AA02 AA26 BB06 BB21 CC22 CC56 CC73 5H590 AA04 CA14 CC24 CC34 CD01 CD03 CE01 CE05 DD43 EA07 EB02 EB14 EB21 FA05 FA08 FC27 GA02 GA06 HA02 5H607 AA00 BB02 BB06 CC05 DD01 DD19 FF26 5H621 AA03 GA01 HH07 JK14

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 風力を受けて回転するブレードと、該ブ
レードに連結されて発電を行う発電機と、DCリンク制
御機構とを有してなるDCリンク式風力発電装置におい
て、 前記発電機には、主電力の発電を行う第1の巻線と、補
正電力の発電を行う第2の巻線とが備えられ、 前記第2の巻線に、前記DCリンク制御機構が接続され
ていることを特徴とするDCリンク式風力発電装置。
1. A DC-link wind power generator comprising: a blade that rotates in response to wind power; a generator connected to the blade to generate power; and a DC link control mechanism. A first winding for generating main power and a second winding for generating corrected power, wherein the DC link control mechanism is connected to the second winding. Characteristic DC link wind power generator.
【請求項2】 前記DCリンク制御機構は、前記補正電
力に、前記主電力に含まれる出力変動とは逆位相かつ変
動絶対値が略等しい逆出力変動を含むように制御し、こ
れを前記主電力に加える請求項1に記載のDCリンク式
風力発電装置。
2. The DC link control mechanism controls the correction power to include a reverse output fluctuation having a phase opposite to an output fluctuation included in the main power and having a fluctuation absolute value substantially equal to the main power. The DC link wind power generator according to claim 1, which is added to electric power.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004507199A (en) * 2000-08-14 2004-03-04 アロイス・ヴォベン Wind power equipment
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