JP2002101559A - 風力発電機用の系統連係装置 - Google Patents

風力発電機用の系統連係装置

Info

Publication number
JP2002101559A
JP2002101559A JP2000291933A JP2000291933A JP2002101559A JP 2002101559 A JP2002101559 A JP 2002101559A JP 2000291933 A JP2000291933 A JP 2000291933A JP 2000291933 A JP2000291933 A JP 2000291933A JP 2002101559 A JP2002101559 A JP 2002101559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
voltage
capacitor
power
wind power
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
Application number
JP2000291933A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Nakamura
猛 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NAKATAKE KK
Original Assignee
NAKATAKE KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NAKATAKE KK filed Critical NAKATAKE KK
Priority to JP2000291933A priority Critical patent/JP2002101559A/ja
Publication of JP2002101559A publication Critical patent/JP2002101559A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風力発電機Gを商用電力系統PLに連係させ
て安定に売電する。 【解決手段】 風力発電機Gに接続する整流ユニット1
1、電圧制御ユニット12、昇圧ユニット13、連係ユ
ニット14と、電圧制御ユニット12の出力側に接続す
るキャパシタCとを設ける。電圧制御ユニット12は、
キャパシタCの使用電圧に合わせて出力電圧を一定に制
御し、キャパシタCは、風力発電機Gの発電電力Pg の
変動により充放電し、昇圧ユニット13、連係ユニット
14を介して売電電力Pb を商用電力系統PLに送出す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、風力発電機を商
用電力系統に連係させ、発電された電力を安定に売電す
ることができる風力発電機用の系統連係装置に関する。
【0002】
【従来の技術】環境問題の観点から、大気汚染を生じる
おそれがない風力発電装置が注目されている。
【0003】このものは、風力によって発電する風力発
電機にバッテリを組み合わせて構成されており、風力発
電機によりバッテリを充電し、バッテリにより負荷に給
電することができる。すなわち、風力発電機は、風力が
ランダムに変化することにより発電電力が大きく乱高下
しがちであるが、バッテリに一旦充電して負荷に給電す
ることにより、商用電力系統と連係しない小規模な独立
電源として、負荷を安定に作動させることができる。ま
た、風力発電機は、強風時においてプロペラを機械的ま
たは電気的に制動させてプロペラを保護するとともに、
バッテリの過充電を防止することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、風力発電機は、風力により発電電力がランダム
に乱高下するため、電圧変動、周波数変動、電圧波形等
の電力品質を商用電力系統の要求水準に維持することが
難しく、商用電力系統に連係させて売電することが困難
であるという問題があった。
【0005】そこで、この発明の目的は、かかる従来技
術の問題に鑑み、風力発電機に整流ユニット、電圧制御
ユニット、昇圧ユニット、連係ユニットを接続し、電圧
制御ユニットの出力側にキャパシタを設けることによっ
て、風力発電機を商用電力系統に連係して安定に売電す
ることができる風力発電機用の系統連係装置を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの発明の構成は、風力発電機に接続する整流ユニ
ット、電圧制御ユニット、昇圧ユニット、連係ユニット
と、電圧制御ユニットの出力側に接続するキャパシタと
を備えてなり、電圧制御ユニットは、キャパシタの使用
電圧に合わせて出力電圧を一定に制御し、連係ユニット
は、電圧、周波数、電圧波形を整合させて昇圧ユニット
からの電力を商用電力系統に送出することをその要旨と
する。
【0007】なお、整流ユニットは、電圧制御ユニット
の許容入力電圧の範囲内に出力電圧を制限することがで
きる。
【0008】また、電圧制御ユニットは、キャパシタの
最大充電電流以下に出力電流を制限することができ、連
係ユニットは、昇圧ユニットの入力電流をキャパシタの
最大放電電流以下に制限することができる。
【0009】さらに、キャパシタは、電気二重層形であ
ってもよい。
【0010】
【作用】かかる発明の構成によるときは、電圧制御ユニ
ットは、風力発電機の発電電力の乱高下により整流ユニ
ットの出力電圧が大きく変動しても、出力電圧をキャパ
シタの使用電圧に合わせて一定に制御し、キャパシタを
保護することができる。なお、整流ユニットは、内蔵の
抵抗により強風時における風力発電機の過大な発電電力
を消費させ、プロペラに対するブレーキとして作用させ
てプロペラを保護することができる。
【0011】一方、キャパシタは、電圧制御ユニットか
らの電力によって充電するとともに余剰電力を昇圧ユニ
ットに送出し、電圧制御ユニットからの電力供給が中断
すると、放電電力を昇圧ユニットに送出することがで
き、連係ユニットは、昇圧ユニットからの電力の電圧、
周波数、電圧波形を商用電力系統に整合させて高品質の
売電電力を商用電力系統に送出することができる。な
お、キャパシタは、バッテリに比して、内部抵抗が低
く、化学反応を伴わないので、急速充放電が可能であ
り、風力発電機の発電電力を有効に利用して売電効率を
向上させることができる。
【0012】整流ユニットは、風力発電機の発電電力が
乱高下して風力発電機の出力電圧が変動しても、電圧制
御ユニットの許容入力電圧の範囲内に出力電圧を制限す
ることにより、電圧制御ユニットを保護するとともに、
風力発電機の発電電力が一定レベル以上にある限り、電
圧制御ユニットの出力電圧の制御特性を良好に維持し、
風力発電機の発電電力を一定電圧にしてキャパシタに供
給することができる。
【0013】電圧制御ユニットは、出力電流をキャパシ
タの最大充電電流以下に制限し、キャパシタの損傷を有
効に防止することができる。
【0014】連係ユニットは、昇圧ユニットの入力電流
をキャパシタの最大放電電流以下の適切な値に制限する
ことにより、風力発電機の発電電力が中断したときのキ
ャパシタの放電時間を長くすることができる。
【0015】電気二重層形のキャパシタは、単位体積当
りの容量を大きくすることができ、必要容量を実現する
ための設置スペースを最小にすることができる。なお、
電気二重層形のキャパシタは、充放電回数による寿命が
半永久的であり、メインテナンスフリーであるからラン
ニングコストを低く抑えることができる上、たとえば−
20℃前後になる寒冷地においても支障なく使用するこ
とができ、不用意に短絡しても破損することがない。た
だし、電気二重層形のキャパシタとは、正負の電極に活
性炭を使用し、電解液として希硫酸溶液などの水溶液や
有機溶液を使用し、固体、液体のような異なる二相の接
触面に電荷を蓄える電気二重層の原理を利用するキャパ
シタである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を以って発明の実施の
形態を説明する。
【0017】風力発電機用の系統連係装置は、風力発電
機Gに接続する整流ユニット11、電圧制御ユニット1
2、昇圧ユニット13、連係ユニット14と、電圧制御
ユニット12の出力側に接続するキャパシタCとを備え
てなる(図1)。
【0018】風力発電機Gは、交流発電機であり、プロ
ペラG1 に連結されている。風力発電機Gには、整流ユ
ニット11を介して電圧制御ユニット12が接続されて
おり、電圧制御ユニット12の出力は、キャパシタC、
昇圧ユニット13に分岐接続されている。整流ユニット
11は、プロペラG1 、風力発電機Gのブレーキ用の抵
抗を内蔵し、風力発電機Gからの過大な発電電力Pg の
一部を抵抗に消費させてプロペラG1 を制動することが
できる。また、電圧制御ユニット12は、電圧制御形の
DC/DCコンバータを備え、許容入力電圧の範囲内に
おいて整流ユニット11の出力電圧が変動しても、キャ
パシタCの使用電圧に合わせて出力電圧を一定に制御す
るとともに、キャパシタCの最大充電電流以下に出力電
流を制限することができる。なお、キャパシタCは、電
気二重層形である。
【0019】昇圧ユニット13の出力は、連係ユニット
14を介して商用電力系統PLに接続されている。な
お、昇圧ユニット13は、DC/DCコンバータであ
り、連係ユニット14は、たとえば太陽電池による発電
電力を商用電力系統PLに売電する太陽光発電用のイン
バータである。連係ユニット14は、昇圧ユニット13
の入力電流をキャパシタCの最大放電電流以下の適切な
値に制限するとともに、売電電力Pb の電圧、周波数、
電圧波形を商用電力系統PLの要求水準に適合させるこ
とができる。
【0020】かかる系統連係装置は、風力発電機Gの発
電電力Pg が時間の経過とともにたとえば図2のように
変化するとき、次のようにして作動する。なお、図2の
横軸は、時刻tを示し、Pn は、発電電力Pg を有効に
利用することができる最低レベルである。
【0021】風力発電機Gの発電電力Pg が十分大き
く、Pg ≧Pn のとき(図2の時刻t<t1 、以下、単
に(t<t1 )のように記す)、整流ユニット11は、
電圧制御ユニット12の許容入力電圧の範囲内に出力電
圧を制限しながら、風力発電機Gからの発電電力Pg を
直流電力Pd として電圧制御ユニット12に出力する。
そこで、電圧制御ユニット12は、キャパシタCの使用
電圧に合わせて出力電圧を一定に制御するとともに、キ
ャパシタCの最大充電電流以下に出力電流を制限しなが
ら、整流ユニット11からの直流電力Pd を電力Pe と
して出力する。したがって、キャパシタCは、電圧制御
ユニット12からの電力Pe の一部の充電電力P1 によ
り充電され、昇圧ユニット13は、キャパシタCからの
余剰電力Po =Pe −P1 を入力して、電力Pa として
連係ユニット14に出力する。また、連係ユニット14
は、電力Pa =Po を売電電力Pb として商用電力系統
PLに送出することができる。なお、連係ユニット14
は、売電電力Pb の電圧、周波数、電圧波形を商用電力
系統PLの要求水準に整合させる。
【0022】風力発電機Gの発電電力Pg <Pn にな
り、整流ユニット11の出力電圧が低下すると、電圧制
御ユニット12からの電力Pe が中断する(t≧t1
)。すなわち、電圧制御ユニット12は、整流ユニッ
ト11の出力電圧が許容入力電圧の範囲内にあるとき、
キャパシタCの使用電圧に合わせて出力電圧を一定に維
持し、整流ユニット11の出力電圧が許容入力電圧の範
囲外に低下すると、その作動を停止する。
【0023】そこで、キャパシタCは、余剰電力Po =
−P1 <0となって放電する。一方、このときの昇圧ユ
ニット13は、キャパシタCの最大放電電流以下に入力
電流を制限しながらキャパシタCからの余剰電力Po 、
すなわちキャパシタCの放電電力を電力Pa として継続
して出力し、連係ユニット14による商用電力系統PL
への売電を継続する。
【0024】風力発電機Gの発電電力Pg ≧Pn に回復
すると(t≧t2 )、整流ユニット11の出力電圧も回
復し、キャパシタCの充電が再開されるとともに、昇圧
ユニット13、連係ユニット14を介して商用電力系統
PLに売電電力Pb =Pa =Po を送出することができ
る。
【0025】一方、風力発電機Gの発電電力Pg <Pn
となってキャパシタCが長時間に亘って放電し(t≧t
3 )、キャパシタCの電圧が一定レベル以下に低下する
と(t≧t4 )、昇圧ユニット13は、連係ユニット1
4への電力Pa の送出を中断し、連係ユニット14によ
る商用電力系統PLへの売電を中止する。このときのキ
ャパシタCは、放電を中止して待機状態となる(t4 ≦
t<t5 )。
【0026】昇圧ユニット13は、風力発電機Gの発電
電力Pg ≧Pn に回復してキャパシタCが急速充電され
ると(t≧t5 )、連係ユニット14への電力Pa の送
出を再開する。以下同様にして、昇圧ユニット13は、
キャパシタCの電圧が一定レベル以下に低下する都度、
電力Pa の送出を中断して売電を中止し、そうでない限
り、連係ユニット14による売電を継続することができ
る。なお、連係ユニット14は、昇圧ユニット13が作
動しているときの売電電力Pb =Pa を一定レベルに維
持するものとする。
【0027】以上の説明において、各風力発電機Gごと
に設置する整流ユニット11、11…を介して複数の風
力発電機G、G…を並列接続し、大規模な風力発電シス
テムを構築することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、風力発電機に接続する整流ユニット、電圧制御ユニ
ット、昇圧ユニット、連係ユニットと、電圧制御ユニッ
トの出力側に接続するキャパシタとを設けることによっ
て、連係ユニットは、整流ユニット、電圧制御ユニッ
ト、キャパシタ、昇圧ユニットを介して適切に調整され
た電力を、電圧、周波数、電圧波形を整合させて商用電
力系統に送出することができるから、風力発電機を商用
電力系統に連係して安定に売電することができるという
優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 全体ブロック系統図
【図2】 動作説明線図
【符号の説明】
G…風力発電機 C…キャパシタ PL…商用電力系統 Pa …電力 11…整流ユニット 12…電圧制御ユニット 13…昇圧ユニット 14…連係ユニット

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風力発電機に接続する整流ユニット、電
    圧制御ユニット、昇圧ユニット、連係ユニットと、前記
    電圧制御ユニットの出力側に接続するキャパシタとを備
    えてなり、前記電圧制御ユニットは、前記キャパシタの
    使用電圧に合わせて出力電圧を一定に制御し、前記連係
    ユニットは、電圧、周波数、電圧波形を整合させて前記
    昇圧ユニットからの電力を商用電力系統に送出すること
    を特徴とする風力発電機用の系統連係装置。
  2. 【請求項2】 前記整流ユニットは、前記電圧制御ユニ
    ットの許容入力電圧の範囲内に出力電圧を制限すること
    を特徴とする請求項1記載の風力発電機用の系統連係装
    置。
  3. 【請求項3】 前記電圧制御ユニットは、前記キャパシ
    タの最大充電電流以下に出力電流を制限することを特徴
    とする請求項1または請求項2記載の風力発電機用の系
    統連係装置。
  4. 【請求項4】 前記連係ユニットは、前記昇圧ユニット
    の入力電流を前記キャパシタの最大放電電流以下に制限
    することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
    か記載の風力発電機用の系統連係装置。
  5. 【請求項5】 前記キャパシタは、電気二重層形である
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか記
    載の風力発電機用の系統連係装置。
JP2000291933A 2000-09-26 2000-09-26 風力発電機用の系統連係装置 Pending JP2002101559A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000291933A JP2002101559A (ja) 2000-09-26 2000-09-26 風力発電機用の系統連係装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000291933A JP2002101559A (ja) 2000-09-26 2000-09-26 風力発電機用の系統連係装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002101559A true JP2002101559A (ja) 2002-04-05

Family

ID=18774943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000291933A Pending JP2002101559A (ja) 2000-09-26 2000-09-26 風力発電機用の系統連係装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002101559A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7525208B2 (en) 2003-09-23 2009-04-28 Aloys Wobben Method for operating a wind turbine during a disturbance in the grid
JP2009168033A (ja) * 2002-10-09 2009-07-30 Access Business Group Internatl Llc 水力発電システムおよび水力発電システムにより電力を発生する方法
JP4543123B1 (ja) * 2009-11-25 2010-09-15 インテグラン株式会社 発電制御装置およびその最適制御方法
US8188609B2 (en) 2003-10-09 2012-05-29 Access Business Group International Llc Miniature hydro-power generation system power management
KR101186182B1 (ko) * 2012-06-12 2012-10-02 (주)스페이스원 풍력 또는 태양광 발전에서의 pwm 컨트롤러 및 그 제어 방법
KR101187311B1 (ko) 2012-06-12 2012-10-02 (주)스페이스원 계통 연계형 인버터에서 전력손실을 최소화하기 위한 슬립 장치
KR20160071616A (ko) * 2014-12-12 2016-06-22 조정숙 입사 태양광의 광량변이에 의한 고정된 입력허용 충전 전류의 고정 보상기능을 가지는 태양광 충전기 및 이의 제어방법
US9920746B2 (en) 2012-07-13 2018-03-20 Wobben Properties Gmbh Method for controlling an electric generator

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168033A (ja) * 2002-10-09 2009-07-30 Access Business Group Internatl Llc 水力発電システムおよび水力発電システムにより電力を発生する方法
US7525208B2 (en) 2003-09-23 2009-04-28 Aloys Wobben Method for operating a wind turbine during a disturbance in the grid
US8188609B2 (en) 2003-10-09 2012-05-29 Access Business Group International Llc Miniature hydro-power generation system power management
US8426992B2 (en) 2003-10-09 2013-04-23 Access Business Group International Llc Self-powered miniature liquid treatment system with configurable hydropower generator
JP4543123B1 (ja) * 2009-11-25 2010-09-15 インテグラン株式会社 発電制御装置およびその最適制御方法
JP2011114908A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Integuran Kk 発電制御装置およびその最適制御方法
KR101186182B1 (ko) * 2012-06-12 2012-10-02 (주)스페이스원 풍력 또는 태양광 발전에서의 pwm 컨트롤러 및 그 제어 방법
KR101187311B1 (ko) 2012-06-12 2012-10-02 (주)스페이스원 계통 연계형 인버터에서 전력손실을 최소화하기 위한 슬립 장치
US9920746B2 (en) 2012-07-13 2018-03-20 Wobben Properties Gmbh Method for controlling an electric generator
KR20160071616A (ko) * 2014-12-12 2016-06-22 조정숙 입사 태양광의 광량변이에 의한 고정된 입력허용 충전 전류의 고정 보상기능을 가지는 태양광 충전기 및 이의 제어방법
KR101660230B1 (ko) 2014-12-12 2016-09-27 조정숙 입사 태양광의 광량변이에 의한 고정된 입력허용 충전 전류의 고정 보상기능을 가지는 태양광 충전기 및 이의 제어방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2003218669B2 (en) Separate network and method for operating a separate network
US7456519B2 (en) Power conversion system
US10749352B2 (en) Hybrid charging/discharging solar energy storage apparatus
CA2421785C (en) Island network and method for operation of an island network
US8350411B2 (en) Modular system for unattended energy generation and storage
US20120286569A1 (en) Circuit system for a vehicle electrical system
JPS62200668A (ja) 蓄電装置
CN101714785B (zh) 包括超级电容器的供电系统的电压调节方法
WO2015108111A1 (ja) ハイブリッド蓄電池、ならびにそれを利用するハイブリッド蓄電装置、発蓄電ユニット、電力網システムおよび走行体
KR20150011301A (ko) 선박용 전력관리장치
JP2002345161A (ja) 複数電圧出力型車両用電源装置およびその制御方法
JP2014003771A (ja) 電源装置
JP2002325368A (ja) バッテリの充電装置
JP7408016B2 (ja) 電池化成装置、電池化成装置の制御方法及び制御システム
JP2002101559A (ja) 風力発電機用の系統連係装置
US6320278B1 (en) Power supply circuit
WO2006136100A1 (en) Power supplying device and power supplying method
CN201594767U (zh) 包括超级电容器的电动汽车供电系统
JP2001177995A (ja) ハイブリッド電源システム
CN217882946U (zh) 一种并联型直流电源
Serpi et al. A Multi-Stage Energy Management System for Multi-Source Hybrid Electric Vehicles
JP2003092831A (ja) 電力供給システムおよびその運転方法
CN218335344U (zh) 一种风光储柴供电系统
JP3688744B2 (ja) 太陽光発電装置
JP6752467B1 (ja) 直流電源供給装置