JP2000345952A - 風力多極発電機及び風力発電方法 - Google Patents
風力多極発電機及び風力発電方法Info
- Publication number
- JP2000345952A JP2000345952A JP11158547A JP15854799A JP2000345952A JP 2000345952 A JP2000345952 A JP 2000345952A JP 11158547 A JP11158547 A JP 11158547A JP 15854799 A JP15854799 A JP 15854799A JP 2000345952 A JP2000345952 A JP 2000345952A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- generator
- wind
- power
- output
- variable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/10—Purpose of the control system
- F05B2270/1016—Purpose of the control system in variable speed operation
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】回転子側の電力ロスがなくなり、且つ、回転子
側の重量が減少して発電効率が高くなり、多極発電機の
有効性が活用されること。 【解決手段】風車１に軸結合される多極発電機２が出力
する交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ−ＤＣ変
換器１１として、可変速インバータにが用いられる。多
極発電機２は回転子２２側に永久磁石２３が用いられ
る。一定磁束密度ベクトルの磁石を用いるが、可変速イ
ンバータにより出力電力を制御することができる。制御
装置４が設けられ、風車１は可変ピッチ機構３を備え
る。多極発電機２は回転数検出器を備え、回転数検出器
が出力する回転数が制御装置４に入力され、回転数に基
づいて可変速インバータ１１の出力電力を制御しつつピ
ッチ角度を制御する。オーバースピードを回避しつつ、
高効率の変換を行う。
側の重量が減少して発電効率が高くなり、多極発電機の
有効性が活用されること。 【解決手段】風車１に軸結合される多極発電機２が出力
する交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ−ＤＣ変
換器１１として、可変速インバータにが用いられる。多
極発電機２は回転子２２側に永久磁石２３が用いられ
る。一定磁束密度ベクトルの磁石を用いるが、可変速イ
ンバータにより出力電力を制御することができる。制御
装置４が設けられ、風車１は可変ピッチ機構３を備え
る。多極発電機２は回転数検出器を備え、回転数検出器
が出力する回転数が制御装置４に入力され、回転数に基
づいて可変速インバータ１１の出力電力を制御しつつピ
ッチ角度を制御する。オーバースピードを回避しつつ、
高効率の変換を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力多極発電機及
び風力発電方法に関する。
び風力発電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】風力は、エネルギー源として有望であ
る。風力発電機は、減速機が用いられないことが好まし
い。減速機を使用しない風力発電装置として、多極発電
機が用いられている。そのような公知の風力多極発電機
は、図５に示されるように、多極同期発電機１０１が用
いられ、その回転子１０２の側に励磁機１０３と電圧調
整装置１０４が設けられている。多極同期発電機１０１
により発電された交流電力は、ＡＣ−ＤＣ変換器１０５
により一旦直流電力に変換され、更に、ＤＣ−ＡＣ変換
器１０６により系統側１０７に送られる。このような一
般的な方式の風力多極発電機は、回転子の中に励磁機１
０３、コイル（図示されず）が備わっていて、その構成
が複雑であり、重量が大きくなって、コストが多くかか
っている。
る。風力発電機は、減速機が用いられないことが好まし
い。減速機を使用しない風力発電装置として、多極発電
機が用いられている。そのような公知の風力多極発電機
は、図５に示されるように、多極同期発電機１０１が用
いられ、その回転子１０２の側に励磁機１０３と電圧調
整装置１０４が設けられている。多極同期発電機１０１
により発電された交流電力は、ＡＣ−ＤＣ変換器１０５
により一旦直流電力に変換され、更に、ＤＣ−ＡＣ変換
器１０６により系統側１０７に送られる。このような一
般的な方式の風力多極発電機は、回転子の中に励磁機１
０３、コイル（図示されず）が備わっていて、その構成
が複雑であり、重量が大きくなって、コストが多くかか
っている。
【０００３】風力発電は、風力が弱い間にも有効に風力
を電力に変換することができるようにロスを最小限に抑
えることが重要である。回転子側の重量が減少し、且
つ、回転子に励磁機とコイルがなく従ってそこに電気が
流れず、回転子内の電力ロスがなくて発電効率が高くな
り、更には、回転子側の構成が簡素であってコストが低
くなり、多極発電機の有効性を活用することができるこ
とが望まれる。
を電力に変換することができるようにロスを最小限に抑
えることが重要である。回転子側の重量が減少し、且
つ、回転子に励磁機とコイルがなく従ってそこに電気が
流れず、回転子内の電力ロスがなくて発電効率が高くな
り、更には、回転子側の構成が簡素であってコストが低
くなり、多極発電機の有効性を活用することができるこ
とが望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、回転
子側の重量が減少し、且つ、回転子に励磁機とコイルが
なく従ってそこに電気が流れず、回転子内の電力ロスが
なく発電効率が高くなって、多極発電機の有効性を活用
することができる風力多極発電機及び風力発電方法を提
供することにある。本発明の他の課題は、回転子側の重
量が減少して発電効率が高くなり、更には、回転子側の
構成が簡素であってコストが低くなって多極発電機の有
効性を活用することができる風力多極発電機及び風力発
電方法を提供することにある。
子側の重量が減少し、且つ、回転子に励磁機とコイルが
なく従ってそこに電気が流れず、回転子内の電力ロスが
なく発電効率が高くなって、多極発電機の有効性を活用
することができる風力多極発電機及び風力発電方法を提
供することにある。本発明の他の課題は、回転子側の重
量が減少して発電効率が高くなり、更には、回転子側の
構成が簡素であってコストが低くなって多極発電機の有
効性を活用することができる風力多極発電機及び風力発
電方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号
等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応
の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも１
つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にして
いるが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技
術的事項に限定されることを示すためのものではない。
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号
等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応
の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも１
つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にして
いるが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技
術的事項に限定されることを示すためのものではない。
【０００６】本発明による風力多極発電機は、風車
（１）と、風車（１）に軸結合される多極発電機（２）
と、多極発電機（２）が出力する交流電力を直流電力に
変換するためのＡＣ−ＤＣ変換器（１１）とからなり、
多極発電機（２）は回転子（２２）側に永久磁石（２
３）が用いられ、ＡＣ−ＤＣ変換器（１１）は可変速イ
ンバータである。一定磁束密度ベクトルの永久磁石を用
いており、励磁子による出力電力の制御は行われない
が、可変速インバータにより出力電力を制御することが
できる。回転子側に永久磁石が用いられ、従って、回転
子側には励磁機、コイルがなく、従ってそこに電気が流
れず、回転子内の電力ロスがなくて発電効率が高くなり
回転子側の電力ロスがなく、且つ、回転子が軽量化され
ている。
（１）と、風車（１）に軸結合される多極発電機（２）
と、多極発電機（２）が出力する交流電力を直流電力に
変換するためのＡＣ−ＤＣ変換器（１１）とからなり、
多極発電機（２）は回転子（２２）側に永久磁石（２
３）が用いられ、ＡＣ−ＤＣ変換器（１１）は可変速イ
ンバータである。一定磁束密度ベクトルの永久磁石を用
いており、励磁子による出力電力の制御は行われない
が、可変速インバータにより出力電力を制御することが
できる。回転子側に永久磁石が用いられ、従って、回転
子側には励磁機、コイルがなく、従ってそこに電気が流
れず、回転子内の電力ロスがなくて発電効率が高くなり
回転子側の電力ロスがなく、且つ、回転子が軽量化され
ている。
【０００７】更に、制御装置（４）が設けられている。
風車（１）は可変ピッチ機構（３）を備え、多極発電機
（２）は回転数検出器を備え、回転数検出器が出力する
回転数が制御装置（４）に入力され、制御装置（４）は
回転数に基づいて可変速インバータ（１１）の出力電力
を制御し、制御装置（４）は回転数に基づいて可変ピッ
チ機構（３）を制御して風車（１）のピッチ角度を制御
する。可変ピッチ制御により、オーバースピードを回避
することができる。
風車（１）は可変ピッチ機構（３）を備え、多極発電機
（２）は回転数検出器を備え、回転数検出器が出力する
回転数が制御装置（４）に入力され、制御装置（４）は
回転数に基づいて可変速インバータ（１１）の出力電力
を制御し、制御装置（４）は回転数に基づいて可変ピッ
チ機構（３）を制御して風車（１）のピッチ角度を制御
する。可変ピッチ制御により、オーバースピードを回避
することができる。
【０００８】更に、風速計（７）と制御装置（４）とが
ともに設けられている。風車（１）は可変ピッチ機構
（３）を備え、多極発電機（２）は回転数検出器を備
え、回転数検出器が出力する回転数と風速計（７）が出
力する風速が制御装置（４）に入力され、制御装置
（４）は回転数と風速に基づいて可変速インバータ（１
１）の出力電力を制御し、制御装置（４）は回転数と風
速に基づいて可変ピッチ機構（３）を制御して風車
（１）のピッチ角度を制御する。風速と回転数との両パ
ラメータを用いて制御することにより、オーバースピー
ドを回避しながら、軽量化された回転子による動力伝達
効率の向上に加えて電力変換効率を高めることができ
る。
ともに設けられている。風車（１）は可変ピッチ機構
（３）を備え、多極発電機（２）は回転数検出器を備
え、回転数検出器が出力する回転数と風速計（７）が出
力する風速が制御装置（４）に入力され、制御装置
（４）は回転数と風速に基づいて可変速インバータ（１
１）の出力電力を制御し、制御装置（４）は回転数と風
速に基づいて可変ピッチ機構（３）を制御して風車
（１）のピッチ角度を制御する。風速と回転数との両パ
ラメータを用いて制御することにより、オーバースピー
ドを回避しながら、軽量化された回転子による動力伝達
効率の向上に加えて電力変換効率を高めることができ
る。
【０００９】多極発電機（２）は、回転子（２２）と、
固定子（２１）とを備え、回転子（２２）は多数の永久
磁石（２３）からなり、永久磁石（２３）はその内部に
円周方向に向かう磁束密度ベクトル（２４）を生成し、
固定子（２１）はコイル（３１）から形成される出力子
（２８）からなり、コイル（３１）の同心線は半径方向
に向いている。
固定子（２１）とを備え、回転子（２２）は多数の永久
磁石（２３）からなり、永久磁石（２３）はその内部に
円周方向に向かう磁束密度ベクトル（２４）を生成し、
固定子（２１）はコイル（３１）から形成される出力子
（２８）からなり、コイル（３１）の同心線は半径方向
に向いている。
【００１０】本発明による風力発電方法は、風車（１）
と、風車（１）に軸結合される多極発電機（２）と、多
極（同期）発電機（２）が出力する交流電力を直流電力
に変換するためのＡＣ−ＤＣ変換器（１１）とからな
り、多極発電機（２）は回転子側に永久磁石（２３）が
用いられ、ＡＣ−ＤＣ変換器（１１）は可変速インバー
タである風力多極発電機を用いて出力電力を制御するた
めの風力発電方法であり、多極発電機（２）の回転数に
基づいて可変速インバータ（１１）の出力電力を制御す
ること、多極発電機（２）の出力を可変速インバータ
（１１）で制御することとからなる。可変速インバータ
により出力電力を制御して、風力の変動に対応した可変
速制御を行って、電力変換効率を高くすることができ
る。
と、風車（１）に軸結合される多極発電機（２）と、多
極（同期）発電機（２）が出力する交流電力を直流電力
に変換するためのＡＣ−ＤＣ変換器（１１）とからな
り、多極発電機（２）は回転子側に永久磁石（２３）が
用いられ、ＡＣ−ＤＣ変換器（１１）は可変速インバー
タである風力多極発電機を用いて出力電力を制御するた
めの風力発電方法であり、多極発電機（２）の回転数に
基づいて可変速インバータ（１１）の出力電力を制御す
ること、多極発電機（２）の出力を可変速インバータ
（１１）で制御することとからなる。可変速インバータ
により出力電力を制御して、風力の変動に対応した可変
速制御を行って、電力変換効率を高くすることができ
る。
【００１１】更に、平均風速が定格以上になれば出力電
力が定格電力になるように可変速インバータ（１１）を
制御すること、平均風速が定格以下になればその時の風
速から得られるはずの出力電力になるように可変速イン
バータ（１１）を制御することとからなる。風力の大小
に対して、適正な出力制御を行うことができる。
力が定格電力になるように可変速インバータ（１１）を
制御すること、平均風速が定格以下になればその時の風
速から得られるはずの出力電力になるように可変速イン
バータ（１１）を制御することとからなる。風力の大小
に対して、適正な出力制御を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
風力多極発電機の実施の形態は、可変ピッチ回転翼とと
もに同期発電機が設けられている。その可変ピッチ回転
翼（可変ピッチ風車）１は、図１に示されるように、多
極同期発電機２に軸結合している。多極数は、好ましく
は数十である。
風力多極発電機の実施の形態は、可変ピッチ回転翼とと
もに同期発電機が設けられている。その可変ピッチ回転
翼（可変ピッチ風車）１は、図１に示されるように、多
極同期発電機２に軸結合している。多極数は、好ましく
は数十である。
【００１３】可変ピッチ回転翼１には、公知慣用のピッ
チ角制御機構３が附属している。多極同期発電機２に付
随する検出器（図示せず）は、制御装置４に接続してい
る。その検出器は、回転数を検出して回転数信号５を出
力する。回転数信号５は、制御装置４に入力される。
チ角制御機構３が附属している。多極同期発電機２に付
随する検出器（図示せず）は、制御装置４に接続してい
る。その検出器は、回転数を検出して回転数信号５を出
力する。回転数信号５は、制御装置４に入力される。
【００１４】可変ピッチ回転翼１と同体に運動するよう
に、又は、可変ピッチ回転翼１の近辺に風速計７が設け
られている。風速計７は、風速信号８を出力する。風速
信号８は、制御装置４に入力される。制御装置４は、回
転数信号５の値と風速信号８の値とに基づいて、ピッチ
角指令信号６を生成する。ピッチ角指令信号６は、ピッ
チ角制御機構３に入力される。
に、又は、可変ピッチ回転翼１の近辺に風速計７が設け
られている。風速計７は、風速信号８を出力する。風速
信号８は、制御装置４に入力される。制御装置４は、回
転数信号５の値と風速信号８の値とに基づいて、ピッチ
角指令信号６を生成する。ピッチ角指令信号６は、ピッ
チ角制御機構３に入力される。
【００１５】多極同期発電機２が出力する発電機電圧９
は、ＡＣ−ＤＣ変換器１１に入力される。制御装置４が
出力する電力指令信号１２は、ＡＣ−ＤＣ変換器１１に
入力される。ＡＣ−ＤＣ変換器１１が生成する直流電圧
１３は、ＤＣ−ＡＣ変換器１４に入力される。ＤＣ−Ａ
Ｃ変換器１４が出力する交流電力１５は、系統側１６に
送電される。系統側１６は、フィルタ１７、トランスか
らなる電気回路によりアナログ交流に変換される。
は、ＡＣ−ＤＣ変換器１１に入力される。制御装置４が
出力する電力指令信号１２は、ＡＣ−ＤＣ変換器１１に
入力される。ＡＣ−ＤＣ変換器１１が生成する直流電圧
１３は、ＤＣ−ＡＣ変換器１４に入力される。ＤＣ−Ａ
Ｃ変換器１４が出力する交流電力１５は、系統側１６に
送電される。系統側１６は、フィルタ１７、トランスか
らなる電気回路によりアナログ交流に変換される。
【００１６】風速計７で検知された風速信号８は、制御
装置４で演算されて平均風速が定格以上になれば、定格
電力に対応する電力指令信号１２を電力指令値としてＡ
Ｃ−ＤＣ変換器１１に指示する。ＡＣ−ＤＣ変換器１１
は、ベクトル制御法により、出力電力が一定になるよう
に周波数と電流を制御する。この制御により多極同期発
電機２の回転数が変化して可変速運転が行われて、発電
機から一定の電力が取り出される。
装置４で演算されて平均風速が定格以上になれば、定格
電力に対応する電力指令信号１２を電力指令値としてＡ
Ｃ−ＤＣ変換器１１に指示する。ＡＣ−ＤＣ変換器１１
は、ベクトル制御法により、出力電力が一定になるよう
に周波数と電流を制御する。この制御により多極同期発
電機２の回転数が変化して可変速運転が行われて、発電
機から一定の電力が取り出される。
【００１７】その制御中の多極同期発電機２の回転数が
規定値以上になれば、多極同期発電機２から回転数信号
５を受ける制御装置４は、回転数信号５に基づいてピッ
チ角指令信号６を算出する。ピッチ角指令信号６に基づ
いて、ピッチ角制御機構３が動作する。ピッチ角が変動
した可変ピッチ回転翼１は、その時の風力エネルギーの
うちの過剰分である一部を取り込まないように逃がすこ
とができる。平均風速が定格以下になれば、その時の風
速から得られるはずの電力を計算する制御装置４は、そ
の電力に対応する電力指令信号１２を電力指令値として
ＡＣ−ＤＣ変換器１１に指示する。
規定値以上になれば、多極同期発電機２から回転数信号
５を受ける制御装置４は、回転数信号５に基づいてピッ
チ角指令信号６を算出する。ピッチ角指令信号６に基づ
いて、ピッチ角制御機構３が動作する。ピッチ角が変動
した可変ピッチ回転翼１は、その時の風力エネルギーの
うちの過剰分である一部を取り込まないように逃がすこ
とができる。平均風速が定格以下になれば、その時の風
速から得られるはずの電力を計算する制御装置４は、そ
の電力に対応する電力指令信号１２を電力指令値として
ＡＣ−ＤＣ変換器１１に指示する。
【００１８】ＡＣ−ＤＣ変換器１１は、ベクトル制御法
により、出力電力が一定になるように周波数と電流を制
御する。この制御により多極同期発電機２の回転数が変
化して可変速運転が行われて、発電機から一定の電力が
取り出される。この場合は、可変ピッチ回転翼１のピッ
チ角は一定にすることができる。直流電圧１３は、ＤＣ
−ＡＣ変換器１４により一定に制御される。
により、出力電力が一定になるように周波数と電流を制
御する。この制御により多極同期発電機２の回転数が変
化して可変速運転が行われて、発電機から一定の電力が
取り出される。この場合は、可変ピッチ回転翼１のピッ
チ角は一定にすることができる。直流電圧１３は、ＤＣ
−ＡＣ変換器１４により一定に制御される。
【００１９】図２は、多極同期発電機２の発電機構の詳
細を示している。多極同期発電機２の回転機構は、固定
子２１と回転子２２とから形成されている。多数の磁界
生成子２３が、回転子２２の外周域の同一円周上に等角
度間隔で配置されている。各磁界生成子２３は、励磁子
ではなく、永久磁石である。
細を示している。多極同期発電機２の回転機構は、固定
子２１と回転子２２とから形成されている。多数の磁界
生成子２３が、回転子２２の外周域の同一円周上に等角
度間隔で配置されている。各磁界生成子２３は、励磁子
ではなく、永久磁石である。
【００２０】各磁界生成子２３が生成している磁束密度
ベクトル２４，２５は、概ね円周方向に向いている。隣
り合う磁界生成子２３の磁束密度ベクトル２４，２５は
互いに反対方向に向き、隣り合う２つの磁界生成子２３
は、放射半径方向に大きい遠心・向心磁束密度ベクトル
２６，２７を生成する。固定子２１は、磁界生成子２３
の数と同数の出力子２８を備えている。
ベクトル２４，２５は、概ね円周方向に向いている。隣
り合う磁界生成子２３の磁束密度ベクトル２４，２５は
互いに反対方向に向き、隣り合う２つの磁界生成子２３
は、放射半径方向に大きい遠心・向心磁束密度ベクトル
２６，２７を生成する。固定子２１は、磁界生成子２３
の数と同数の出力子２８を備えている。
【００２１】出力子２８は、コア２９とコイル３１とか
ら形成されている。コイル３１はコア２９を巻回してい
る。コイル３１の同心線は、半径方向に向き、磁束密度
ベクトル２４，２５に概ね直交し、遠心・向心磁束密度
ベクトル２６，２７とそれぞれに概ね同じ遠心・向心方
向に向いている。隣り合う２つの出力子２８は、互いに
逆方向の起電力を生成する。
ら形成されている。コイル３１はコア２９を巻回してい
る。コイル３１の同心線は、半径方向に向き、磁束密度
ベクトル２４，２５に概ね直交し、遠心・向心磁束密度
ベクトル２６，２７とそれぞれに概ね同じ遠心・向心方
向に向いている。隣り合う２つの出力子２８は、互いに
逆方向の起電力を生成する。
【００２２】励磁子、電圧調整装置を備えない回転子２
２は、その構成が簡素であり、その全体の重量減を結果
する。本発明による発電機部分には、永久磁石が用いら
れる。一般的に知られる多極発電機には、励磁機と電圧
調整装置が必要であるが、永久磁石が用いられる多極発
電機は、その永久磁石の磁力が一定であるので、回転数
と出力電圧を制御することができない。
２は、その構成が簡素であり、その全体の重量減を結果
する。本発明による発電機部分には、永久磁石が用いら
れる。一般的に知られる多極発電機には、励磁機と電圧
調整装置が必要であるが、永久磁石が用いられる多極発
電機は、その永久磁石の磁力が一定であるので、回転数
と出力電圧を制御することができない。
【００２３】本発明は、ＡＣ−ＤＣ変換器１１として可
変速インバータを用い、その可変速インバータを制御装
置４により制御することにより、多極同期発電機２のそ
の出力電圧とその回転数の可変速制御を行うことができ
る。その制御方式は、ベクトル制御のような一般的に知
られている可変速制御方式が適用され得る。ＤＣ部の電
圧は、系統側のＤＣ−ＡＣ変換器１４により一定に制御
される。
変速インバータを用い、その可変速インバータを制御装
置４により制御することにより、多極同期発電機２のそ
の出力電圧とその回転数の可変速制御を行うことができ
る。その制御方式は、ベクトル制御のような一般的に知
られている可変速制御方式が適用され得る。ＤＣ部の電
圧は、系統側のＤＣ−ＡＣ変換器１４により一定に制御
される。
【００２４】可変ピッチ回転翼１の回転数は、数十ＲＰ
Ｍ程度であるが、一般的な発電機の回転数は数百ＲＰＭ
から数千ＲＰＭの間にある。このような回転数を数十Ｒ
ＰＭ程度に下げるためには、減速機（又は増速機）が必
要である。多極同期発電機２の多極数を増加させること
によりそのような減速機を省略することができ、減速機
の存在によるエネルギー伝達効率の低下を回避すること
ができる。このような多極発電機の使用は、既述の通
り、風力発電では慣用技術である。更には、風力発電機
の出力電力は風速変化に対応して変化するので、制御装
置４を用いて可変速制御を行う点も、風力発電では慣用
技術である。
Ｍ程度であるが、一般的な発電機の回転数は数百ＲＰＭ
から数千ＲＰＭの間にある。このような回転数を数十Ｒ
ＰＭ程度に下げるためには、減速機（又は増速機）が必
要である。多極同期発電機２の多極数を増加させること
によりそのような減速機を省略することができ、減速機
の存在によるエネルギー伝達効率の低下を回避すること
ができる。このような多極発電機の使用は、既述の通
り、風力発電では慣用技術である。更には、風力発電機
の出力電力は風速変化に対応して変化するので、制御装
置４を用いて可変速制御を行う点も、風力発電では慣用
技術である。
【００２５】このような慣用技術を用いて形成する風力
多極発電機は、永久磁石を用いて構造の簡素化を行い、
回転子側には励磁機、コイルがなく、従ってそこに電気
が流れず、回転子内の電力ロスがなくて発電効率が高く
なり回転子側の電力ロスがなく、更に、インバータの使
用により回転数・出力の可変速制御を行うことができ
る。
多極発電機は、永久磁石を用いて構造の簡素化を行い、
回転子側には励磁機、コイルがなく、従ってそこに電気
が流れず、回転子内の電力ロスがなくて発電効率が高く
なり回転子側の電力ロスがなく、更に、インバータの使
用により回転数・出力の可変速制御を行うことができ
る。
【００２６】図３は、制御装置４による可変速制御の動
作フローを示している。制御装置４は、平均風速が定格
以上になれば定格電力（図４に示されるＰ１）に対応す
る電力指令信号１２を出力し、平均風速が定格以下にな
ればその時の風速から得られるはずの電力（図４に示さ
れるＰ２）に対応する電力指令信号１２を出力するため
の設定器３２を備えている。インバータ１１の電力制御
により、結果的に多極発電機２の回転数が変化し、その
電力制御状態３４にあれば、ピッチが指令ピッチ角まで
自然に変化することになる。
作フローを示している。制御装置４は、平均風速が定格
以上になれば定格電力（図４に示されるＰ１）に対応す
る電力指令信号１２を出力し、平均風速が定格以下にな
ればその時の風速から得られるはずの電力（図４に示さ
れるＰ２）に対応する電力指令信号１２を出力するため
の設定器３２を備えている。インバータ１１の電力制御
により、結果的に多極発電機２の回転数が変化し、その
電力制御状態３４にあれば、ピッチが指令ピッチ角まで
自然に変化することになる。
【００２７】
【発明の効果】本発明による風力多極発電機及び風力発
電方法は、永久磁石を用いて回転子の構造を簡素化する
が、インバータの使用により、出力電力を制御して電力
変換効率を高くすることができる。
電方法は、永久磁石を用いて回転子の構造を簡素化する
が、インバータの使用により、出力電力を制御して電力
変換効率を高くすることができる。
【図１】図１は、本発明による風力多極発電機の実施の
形態を示す機器構成の回路図である。
形態を示す機器構成の回路図である。
【図２】図２は、多極発電機の詳細を示す断面図であ
る。
る。
【図３】図３は、制御装置の動作を示す動作フロー図で
ある。
ある。
【図４】図４は、風速と電力の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図５】図５は、公知装置を示す機器構成の回路図であ
る。
る。
１…風車（可変ピッチ回転翼） ２…多極発電機 ３…可変ピッチ機構 ４…制御装置 ７…風速計 １１…ＡＣ−ＤＣ変換器 ２１…固定子 ２２…回転子 ２３…永久磁石 ２４…磁束密度ベクトル ２８…出力子 ３１…コイル
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB07 BB11 BB18 CC03 CC04 CC54 CC63 CC72 5H590 AA02 CA14 CB10 CC02 CC18 CD01 CD03 CE01 EB04 EB20 FA01 FA08 FB07 FC27 GA04 GA09 GA10 HA11 JA19
Claims (6)
- 【請求項１】風車と、 前記風車に軸結合される多極発電機と、 前記多極発電機が出力する交流電力を直流電力に変換す
るためのＡＣ−ＤＣ変換器とからなり、 前記多極発電機は回転子側に永久磁石が用いられ、 前記ＡＣ−ＤＣ変換器は可変速インバータである風力多
極発電機。 - 【請求項２】請求項１において、更に、 制御装置からなり、 前記風車は可変ピッチ機構を備え、 前記多極発電機は回転数検出器を備え、 前記回転数検出器が出力する回転数が前記制御装置に入
力され、 前記制御装置は前記回転数に基づいて前記可変速インバ
ータの出力電力を制御し、 前記制御装置は前記回転数に基づいて前記可変ピッチ機
構を制御して前記風車のピッチ角度を制御する風力多極
発電機。 - 【請求項３】請求項１において、更に、 風速計と、 制御装置とからなり、 前記風車は可変ピッチ機構を備え、 前記多極発電機は回転数検出器を備え、 前記回転数検出器が出力する回転数と前記風速計が出力
する風速が前記制御装置に入力され、 前記制御装置は前記回転数と前記風速に基づいて前記可
変速インバータの出力電力を制御し、 前記制御装置は前記回転数と前記風速に基づいて前記可
変ピッチ機構を制御して前記風車のピッチ角度を制御す
る風力多極発電機。 - 【請求項４】請求項１において、 前記多極発電機は、 回転子と、 固定子とを備え、 前記回転子は多数の永久磁石からなり、 前記永久磁石はその内部に円周方向に向かう磁束密度ベ
クトルを生成し、 前記固定子はコイルから形成される出力子からなり、 前記コイルの同心線は半径方向に向いている風力多極発
電機。 - 【請求項５】風車と、 前記風車に軸結合される多極発電機と、 前記多極発電機が出力する交流電力を直流電力に変換す
るためのＡＣ−ＤＣ変換器とからなり、 前記多極発電機は回転子側に永久磁石が用いられ、 前記ＡＣ−ＤＣ変換器は可変速インバータである風力多
極発電機を用いて出力電力を制御するための風力発電方
法であり、 前記多極発電機の回転数に基づいて前記可変速インバー
タの出力電力を制御すること、 前記多極発電機の出力を前記可変速インバータで制御す
ることとからなる風力発電方法。 - 【請求項６】請求項５において、更に、 平均風速が定格以上になれば出力電力が定格電力になる
ように前記可変速インバータを制御すること、 平均風速が定格以下になればその時の風速から得られる
はずの出力電力になるよいうに前記可変速インバータを
制御することとからなる風力発電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11158547A JP2000345952A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 風力多極発電機及び風力発電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11158547A JP2000345952A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 風力多極発電機及び風力発電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000345952A true JP2000345952A (ja) | 2000-12-12 |
Family
ID=15674103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11158547A Pending JP2000345952A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 風力多極発電機及び風力発電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000345952A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003120504A (ja) * | 2001-10-16 | 2003-04-23 | Hitachi Ltd | 風力発電装置 |
| US6611437B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-08-26 | Hitachi, Ltd. | Power generation apparatus using permanent-magnet generator |
| US6768277B2 (en) | 2001-07-26 | 2004-07-27 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine system and method for controlling the same |
| KR20070078461A (ko) * | 2006-01-27 | 2007-08-01 | 주식회사 효성 | 풍력발전기의 슬립링 |
| CN100449228C (zh) * | 2004-04-27 | 2009-01-07 | 松下电器产业株式会社 | 热泵装置 |
| US7489047B2 (en) * | 2003-10-02 | 2009-02-10 | Toyo Electric Mfg. Co., Ltd. | Electric power generating apparatus for decentralized power supply |
| JP2009055781A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-03-12 | Mitsubishi Electric Corp | モータ駆動制御装置並びに空気調和機、換気扇及びヒートポンプタイプの給湯機 |
| JP2015001212A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社日立製作所 | 風力発電機の出力制御装置及び出力制御方法、並びに風力発電システム |
-
1999
- 1999-06-04 JP JP11158547A patent/JP2000345952A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6611437B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-08-26 | Hitachi, Ltd. | Power generation apparatus using permanent-magnet generator |
| US6611438B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-08-26 | Hitachi, Ltd. | Power generation apparatus using permanent-magnet generator |
| US6731522B2 (en) | 2001-06-29 | 2004-05-04 | Hitachi, Ltd. | Power generation apparatus using permanent-magnet generator |
| US6768277B2 (en) | 2001-07-26 | 2004-07-27 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine system and method for controlling the same |
| JP2003120504A (ja) * | 2001-10-16 | 2003-04-23 | Hitachi Ltd | 風力発電装置 |
| US7489047B2 (en) * | 2003-10-02 | 2009-02-10 | Toyo Electric Mfg. Co., Ltd. | Electric power generating apparatus for decentralized power supply |
| CN100449228C (zh) * | 2004-04-27 | 2009-01-07 | 松下电器产业株式会社 | 热泵装置 |
| KR20070078461A (ko) * | 2006-01-27 | 2007-08-01 | 주식회사 효성 | 풍력발전기의 슬립링 |
| JP2009055781A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-03-12 | Mitsubishi Electric Corp | モータ駆動制御装置並びに空気調和機、換気扇及びヒートポンプタイプの給湯機 |
| JP2012016274A (ja) * | 2007-08-02 | 2012-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | モータ駆動制御装置並びに空気調和機、換気扇及びヒートポンプタイプの給湯機 |
| JP2014018070A (ja) * | 2007-08-02 | 2014-01-30 | Mitsubishi Electric Corp | モータ駆動制御装置並びに空気調和機、換気扇及びヒートポンプタイプの給湯機 |
| JP2015001212A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社日立製作所 | 風力発電機の出力制御装置及び出力制御方法、並びに風力発電システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4003414B2 (ja) | 永久磁石式発電機を用いた発電装置 | |
| JP6008473B2 (ja) | 発電機およびその製造方法 | |
| US8039982B2 (en) | Method for operating a wind turbine, coil arrangement for an electric machine, and controller for a wind turbine | |
| Mueller | Design and performance of a 20 kW, 100 rpm, switched reluctance generator for a direct drive wind energy converter | |
| JP3840416B2 (ja) | タービン発電装置 | |
| Beik et al. | High-voltage hybrid generator and conversion system for wind turbine applications | |
| Lee et al. | Design and analysis of a cost-effective magnetless multiphase flux-reversal DC-field machine for wind power generation | |
| JP2005143293A (ja) | 風力発電所で用いられる同期発電機および風力発電所 | |
| JP3813874B2 (ja) | 同期発電機 | |
| CN109639204A (zh) | 基于十二相永磁同步电机的飞轮储能控制系统及控制方法 | |
| CN100574089C (zh) | 用于产生预定电网频率的电流的发电机组和方法 | |
| Saeed et al. | Design and analysis of dual rotor multi-tooth flux switching machine for wind power generation | |
| JP2000345952A (ja) | 風力多極発電機及び風力発電方法 | |
| JP3884260B2 (ja) | 風力発電装置 | |
| US8198743B2 (en) | Multi-stage controlled frequency generator for direct-drive wind power | |
| JP2011019374A (ja) | 風力発電装置における過回転防止装置 | |
| US12095406B2 (en) | Wind turbine electrical power generating system and method | |
| JP2002233193A (ja) | 風力発電装置 | |
| TWI463068B (zh) | 直驅式風力／潮汐同步發電系統 | |
| JP3398416B2 (ja) | 周波数変換装置 | |
| JP2011062029A (ja) | 発電機 | |
| Fnaiech et al. | Synchronous and induction wind power generators as renewable power energy sources | |
| Karegar et al. | New structure for high speed and variable speed wind turbine based switched reluctance generator | |
| JP2002345297A (ja) | 風力発電用同期発電機装置及びその運転方法 | |
| Wang et al. | Design and performance of large scale direct-driven permanent magnet wind generators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20031215 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051201 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060130 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061017 |