JP2003120505A - Wind power generation device - Google Patents

Wind power generation device

Info

Publication number
JP2003120505A
JP2003120505A JP2001316032A JP2001316032A JP2003120505A JP 2003120505 A JP2003120505 A JP 2003120505A JP 2001316032 A JP2001316032 A JP 2001316032A JP 2001316032 A JP2001316032 A JP 2001316032A JP 2003120505 A JP2003120505 A JP 2003120505A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generator
turbine
power
refrigerant
armature
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.)
Withdrawn
Application number
JP2001316032A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Arinaga
真司 有永
Hidehiko Idaka
英彦 伊高
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001316032A priority Critical patent/JP2003120505A/en
Publication of JP2003120505A publication Critical patent/JP2003120505A/en
Withdrawn legal-status Critical Current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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generation device capable of increasing overall efficiency thereof by driving a turbine with utilizing exhaust heat due to loss of a generator for recovering electric power from a small sized generator connected through a shaft. SOLUTION: This device is comprised of a windmill rotating with receiving wind power energy, a first generator connected to the windmill through a shaft, a closed cycle cooling device having a heat recovery part provided on an armature of the first generator and managing exhaust heat with coolant, a turbine built in the closed cycle cooling device, and a second generator connected to the turbine through a shaft, and provides output electric power from both of the first generator and the second generator. The turbine built in the closed cycle cooling device is driven by the coolant heated and gasified by the armature of the first generator. Output electric power of the first generator and the second generator is operated in coordination with each electric power system.

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】この発明は風力発電装置に関
し、特に発電機の損失による排熱を再利用する高効率風
力発電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind turbine generator, and more particularly to a high efficiency wind turbine generator that reuses exhaust heat due to loss of a generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の風力発電装置の構成を図3に示
す。この図において、発電機2として永久磁石式多極同
期発電機が使用される。磁極21は複数のブレード1で
構成した風車の回転軸に直結され、風車の回転によって
電機子22から交流電力を発生する。この交流電力の周
波数は、一般に電力系統の周波数よりも低いため、電力
変換部3のコンバータ31によっていったん所定電圧の
直流に変換した後、インバータ32において電力系統と
連系可能な電圧、周波数の交流電力に変換している。
2. Description of the Related Art The configuration of a conventional wind turbine generator is shown in FIG. In this figure, a permanent magnet type multi-pole synchronous generator is used as the generator 2. The magnetic pole 21 is directly connected to a rotating shaft of a wind turbine constituted by a plurality of blades 1, and AC power is generated from the armature 22 by the rotation of the wind turbine. Since the frequency of this alternating-current power is generally lower than the frequency of the power system, it is once converted into direct current of a predetermined voltage by the converter 31 of the power conversion unit 3, and then the alternating current of the voltage and frequency that can be interconnected with the power system in the inverter 32. Converting to electricity.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の方法で
は、発電機の損失による発熱に対して空冷あるいは水冷
による冷却を行い、熱は利用されずに空気中に排出して
いたため、装置の効率を高くすることができないという
課題があった。
However, in the above method, the heat generated by the loss of the generator is cooled by air cooling or water cooling, and the heat is discharged to the air without being used. There was a problem that it could not be raised.

【0004】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、発電機の損失による排熱を利用してタービンを駆
動し、このタービンに軸結合した小型の発電機から電力
として回収することで、装置の総合効率を高くすること
ができる風力発電装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made under such a background, and it is possible to drive the turbine by utilizing the exhaust heat due to the loss of the generator and to recover the electric power from the small generator axially coupled to the turbine. Therefore, an object of the present invention is to provide a wind turbine generator capable of increasing the overall efficiency of the device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、風力エネルギを受けて回転する風車と、該風車に軸
結合した第1の発電機と、該第1の発電機の電機子に熱
回収部を配設し、冷媒によって排熱を処理する閉サイク
ル冷却装置と、該閉サイクル冷却装置に組み込まれたタ
ービンと、該タービンに軸結合した第2の発電機とから
なり、前記第1の発電機および前記第2の発電機の双方
から出力電力を得ることを特徴とする風力発電装置を提
供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a wind turbine that rotates by receiving wind energy, a first generator axially coupled to the wind turbine, and an armature of the first generator. A closed-cycle cooling device that disposes a heat recovery unit with a refrigerant to treat exhaust heat, a turbine incorporated in the closed-cycle cooling device, and a second generator axially coupled to the turbine. There is provided a wind turbine generator characterized in that output power is obtained from both the first generator and the second generator.

【0006】この発明によれば、風車に軸結合して発電
する第1の発電機の損失による排熱を利用してタービン
を回転させ、このタービンに軸結合した第2の発電機か
ら発電電力として回収することができ、第1の発電機を
空冷あるいは水冷によって冷却する場合に比較して発電
機以降の効率を向上させることができる。
According to the present invention, the turbine is rotated by utilizing the exhaust heat due to the loss of the first generator that is axially coupled to the wind turbine to generate electric power, and the power is generated from the second generator axially coupled to the turbine. As a result, the efficiency after the generator can be improved as compared with the case where the first generator is cooled by air cooling or water cooling.

【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
風力発電装置において、前記閉サイクル冷却装置に組み
込まれたタービンは、前記第1の発電機の電機子で加熱
され、ガス化した前記冷媒によって駆動されることを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the wind turbine generator according to the first aspect, the turbine incorporated in the closed cycle cooling device is heated by the armature of the first generator and gasified. It is characterized in that it is driven by the refrigerant.

【0008】この発明によれば、冷媒による閉サイクル
冷却装置の熱回収部を第1の発電機の電機子の発熱部分
に配設し、加熱されガス化して高圧となった冷媒によっ
てタービンを回すことにより熱エネルギを回転エネルギ
に変換し、さらに第2の発電機によって電気エネルギに
変換することにより、装置の効率を向上させることがで
きる。
According to the present invention, the heat recovery section of the closed-cycle cooling device using the refrigerant is arranged in the heat-generating portion of the armature of the first generator, and the turbine is rotated by the heated and gasified high-pressure refrigerant. As a result, thermal energy is converted into rotational energy and further converted into electrical energy by the second generator, so that the efficiency of the device can be improved.

【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2記載の風力発電装置において、前記冷媒は、アンモニ
アを使用することを特徴とする。
According to a third aspect of the invention, in the wind turbine generator according to the first or second aspect, the refrigerant uses ammonia.

【0010】この発明によれば、冷媒としてアンモニア
を使用することにより発電機の動作時の温度で容易に気
化し、常温において比較的低圧で液化でき、排熱を利用
して効率よくタービンを駆動することができる。
According to the present invention, by using ammonia as the refrigerant, the gas can be easily vaporized at the temperature during the operation of the generator and can be liquefied at a relatively low pressure at room temperature, and the exhaust heat can be used to efficiently drive the turbine. can do.

【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1から3
のいずれか記載の風力発電装置において、前記第1の発
電機および前記第2の発電機の出力電力は、それぞれ電
力系統と連系運転を行うことを特徴とする。
The invention as defined in claim 4 is from claim 1 to claim 3.
In any one of the wind power generators described above, the output power of the first generator and the output power of the second generator are interconnected with an electric power system.

【0012】この発明によれば、第1の発電機による出
力電力を電力系統と連系可能な電圧、周波数の交流電力
に変換した電力と、この発電機の排熱によって発生した
第2の発電機の出力電力とを足し合わせて電力系統と連
系運転を行うことができる。
According to the present invention, the electric power obtained by converting the output electric power from the first generator into AC electric power having a voltage and frequency that can be connected to the electric power system and the second electric power generated by the exhaust heat of the electric generator. The output power of the machine can be added to operate the power system and interconnection.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図を参照しながら説明する。図1はこの発明の一
実施の形態による風力発電装置の構成を示すブロック図
である。この図では風車の機構部分、制御系統部分等は
図示を省略してある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention. In this figure, the mechanical part of the wind turbine, the control system part, etc. are omitted.

【0014】図1において、符号1は風車のブレードで
あり、複数枚のブレード1が回転軸1aに固定されて風
車を構成している。回転軸1aの内周には永久磁石式多
極同期発電機である第1の発電機2aの界磁を構成する
複数の磁極21aが取り付けられており、電機子22a
を励磁して交流電力を発生させる。交流電力は一般に連
系運転を行う電力系統4の周波数より低いので、電力変
換部3によって連系可能な周波数および電圧に変換して
電力系統4と連系運転を行う。電力変換部3は、発電し
た交流電力を所定電圧の直流電力に変換するコンバータ
31と、この直流電力を交流電力に逆変換するインバー
タ32とから構成される。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a blade of a wind turbine, and a plurality of blades 1 are fixed to a rotary shaft 1a to form a wind turbine. A plurality of magnetic poles 21a forming the field of the first generator 2a, which is a permanent magnet type multi-pole synchronous generator, is attached to the inner circumference of the rotating shaft 1a.
To generate AC power. Since the AC power is generally lower than the frequency of the power system 4 that performs the interconnected operation, the power conversion unit 3 converts the AC power into a frequency and a voltage that can be interconnected to perform the interconnected operation with the power system 4. The power conversion unit 3 includes a converter 31 that converts generated AC power into DC power having a predetermined voltage, and an inverter 32 that reversely converts the DC power into AC power.

【0015】主発電機である第1の発電機22aは、発
電による電機子巻線の銅損および磁気回路の鉄損によっ
て発熱するため、これを冷却する閉サイクル冷却装置5
を設ける。この閉サイクル冷却装置5は、冷媒を抽送す
るためのポンプ51、第1の発電機2aの電機子22a
の鉄心部分に配設され、冷媒によって熱を回収する熱回
収部52、熱回収部52で加熱されてガス化した冷媒に
よって駆動されるタービン53、および冷却部54から
構成され、それぞれ気密の金属チューブ50で接続され
て冷媒が拡散しないようになっている。
The first generator 22a, which is the main generator, generates heat due to the copper loss of the armature winding and the iron loss of the magnetic circuit due to the power generation, so the closed cycle cooling device 5 for cooling it is used.
To provide. The closed-cycle cooling device 5 includes a pump 51 for extracting a refrigerant and an armature 22a of the first generator 2a.
A heat recovery part 52 for recovering heat by a refrigerant, a turbine 53 driven by a gasified refrigerant heated by the heat recovery part 52, and a cooling part 54, each of which is an airtight metal It is connected by a tube 50 so that the refrigerant does not diffuse.

【0016】使用する冷媒としては発電機の動作時の温
度で気化することが必要であり、常温において比較的低
圧で液化できるものとしてアンモニアを選定する。その
他、冷媒の性質として臨界温度が高く、凝固点が低くて
化学的に安定であることも要求される。
As the refrigerant to be used, it is necessary to vaporize at the temperature at which the generator operates, and ammonia is selected as a refrigerant that can be liquefied at a relatively low pressure at room temperature. In addition, the properties of the refrigerant are required to be high in critical temperature, low in freezing point and chemically stable.

【0017】第1の発電機2aの排熱によって高温度と
なり気化した冷媒で駆動されるタービン53には、第2
の発電機6が軸結合され、電力系統4と連系可能な交流
電力を発生させ、電力系統4と連系させる。
The turbine 53 driven by the vaporized refrigerant, which has a high temperature due to the exhaust heat of the first generator 2a, has a second
The generator 6 is axially coupled to generate AC power that can be connected to the power system 4 and is connected to the power system 4.

【0018】次に図1の構成による風力発電装置の動作
について説明する。風力エネルギを受けて複数のブレー
ド1で構成された風車が回転し、回転軸1aの内周部に
配設した極数分の磁極21aによって構成された界磁の
回転によって電機子22aが励磁され、電機子22aの
巻線に交流電力を発生させる。ブレード1aの回転軸と
主発電機である第1の発電機2aとは直結されており、
ブレードの回転数は10〜40rpmと低回転であるた
め、第1の発電機1aが発生する交流電力の周波数は一
般的に系統周波数よりも低くなる。
Next, the operation of the wind turbine generator constructed as shown in FIG. 1 will be described. The wind turbine composed of a plurality of blades 1 is rotated by receiving wind energy, and the armature 22a is excited by the rotation of the field composed of the magnetic poles 21a corresponding to the number of poles arranged on the inner peripheral portion of the rotating shaft 1a. , AC power is generated in the winding of the armature 22a. The rotating shaft of the blade 1a and the first generator 2a, which is the main generator, are directly connected,
Since the rotation speed of the blade is as low as 10 to 40 rpm, the frequency of the AC power generated by the first generator 1a is generally lower than the system frequency.

【0019】従って、第1の発電機22aの出力電力
は、電力変換部3のコンバータ31において、いったん
所定電圧の直流電力に変換した後、インバータ32にお
いて所定周波数、所定電圧の交流電力に逆変換して電力
系統4と連系運転を行う。
Therefore, the output power of the first generator 22a is once converted into direct-current power having a predetermined voltage in the converter 31 of the power conversion section 3, and then converted into alternating-current power having a predetermined frequency and a predetermined voltage in the inverter 32. Then, the interconnection operation with the power system 4 is performed.

【0020】主発電機である第1の発電機22aの損失
による排熱を再利用するため、閉サイクル冷却装置5が
設けられている。この閉サイクル冷却装置5は、冷媒と
して使用するアンモニアを封入した金属チューブ50を
第1の発電機2aの電機子22aの鉄心部分に配設して
熱回収部52とし、ポンプ51によって熱回収部52に
送られた冷媒が加熱されて高熱となり気化して高圧とな
ったところにタービン53を置き、このタービン53を
駆動する。タービン53を駆動してエネルギを失った冷
媒は、冷却部54において冷却されて液化し、ポンプ5
1に戻る。
A closed cycle cooling device 5 is provided in order to reuse the exhaust heat due to the loss of the first generator 22a which is the main generator. In this closed-cycle cooling device 5, a metal tube 50 in which ammonia used as a refrigerant is sealed is arranged in the iron core part of the armature 22a of the first generator 2a to form a heat recovery part 52, and a heat recovery part 52 is provided by a pump 51. The turbine 53 is placed at a place where the refrigerant sent to 52 is heated to become high heat and vaporized to become high pressure, and the turbine 53 is driven. The refrigerant that has driven the turbine 53 and has lost energy is liquefied by being cooled in the cooling unit 54, and the pump 5
Return to 1.

【0021】第1の発電機22aの排熱によって駆動さ
れたタービン53には、第2の発電機6が軸結合されて
おり、この発電機6の交流出力電力は電力系統4と接続
して連系運転を行う。
The second generator 6 is axially coupled to the turbine 53 driven by the exhaust heat of the first generator 22a, and the AC output power of this generator 6 is connected to the power system 4. Perform interconnection operation.

【0022】例として、主発電機である第1の発電機2
2aの定格出力が1MWで、この発電機22aの効率を
95%とすると、50kWが熱損失となる。第2の発電
機6とタービン53を含んだ閉サイクル冷却装置5の効
率を20%とすると、第2の発電機6からは10kWを
出力でき、風力発電装置の効率を1%向上させることが
できる。
As an example, the first generator 2 which is the main generator
If the rated output of 2a is 1 MW and the efficiency of this generator 22a is 95%, 50 kW is a heat loss. If the efficiency of the closed cycle cooling device 5 including the second generator 6 and the turbine 53 is 20%, 10 kW can be output from the second generator 6 and the efficiency of the wind power generator can be improved by 1%. it can.

【0023】次に図2を参照してこの発明の他の実施の
形態について説明する。この実施の形態が上述の一実施
の形態と異なるのは、発電機の形状が一般的な発電機と
同様に固定子である電機子の内側に回転子である界磁が
位置している、いわゆるインナーローター型発電機とな
っている点である。なお、図2では、発電出力以降の構
成は図1と同一なので、図示を省略している。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the above-mentioned one embodiment in that the shape of the generator is the inside of the armature that is the stator, as in a general generator, and the field that is the rotor is located inside the armature. It is a so-called inner rotor type generator. Note that, in FIG. 2, the configuration after the power generation output is the same as that in FIG.

【0024】図2において、符号1は風車のブレードで
あり、複数枚のブレード1が回転軸1bに固定されて風
車を構成している。回転軸1bの外周には永久磁石型同
期発電機である第1の発電機2bの界磁を構成する複数
の磁極21bが取り付けられており、電機子22bを励
磁して交流電力を発生させる。
In FIG. 2, reference numeral 1 is a wind turbine blade, and a plurality of blades 1 are fixed to a rotating shaft 1b to form a wind turbine. A plurality of magnetic poles 21b constituting the field of the first generator 2b, which is a permanent magnet type synchronous generator, is attached to the outer periphery of the rotating shaft 1b, and excites the armature 22b to generate AC power.

【0025】主発電機である第1の発電機22bは、発
電による電機子巻線の銅損および磁気回路の鉄損によっ
て発熱するため、これを冷却する閉サイクル冷却装置5
を設ける。この閉サイクル冷却装置5は、冷媒を抽送す
るためのポンプ51、第1の発電機2bの電機子22b
の鉄心部分に配設され、冷媒によって熱を回収する熱回
収部52、熱回収部52で加熱されてガス化した冷媒に
よって駆動されるタービン53、および冷却部54から
構成され、それぞれ気密の金属チューブ50で接続され
て冷媒が拡散しないようになっている。
The first generator 22b, which is the main generator, generates heat due to the copper loss of the armature winding and the iron loss of the magnetic circuit due to power generation.
To provide. The closed-cycle cooling device 5 includes a pump 51 for extracting a refrigerant and an armature 22b of the first generator 2b.
A heat recovery part 52 for recovering heat by a refrigerant, a turbine 53 driven by a gasified refrigerant heated by the heat recovery part 52, and a cooling part 54, each of which is an airtight metal. It is connected by a tube 50 so that the refrigerant does not diffuse.

【0026】使用する冷媒としては発電機の動作時の温
度で気化することが必要であり、常温において比較的低
圧で液化できるものとしてアンモニアを選定する。その
他、冷媒の性質として臨界温度が高く、凝固点が低くて
化学的に安定であることも要求される。
As the refrigerant to be used, it is necessary to vaporize at the temperature at which the generator operates, and ammonia is selected as a refrigerant that can be liquefied at a relatively low pressure at room temperature. In addition, the properties of the refrigerant are required to be high in critical temperature, low in freezing point and chemically stable.

【0027】第1の発電機2bの排熱によって高温度と
なり気化した冷媒で駆動されるタービン53には、第2
の発電機6が軸結合され、電力系統4と連系可能な交流
電力を発生させる。
The turbine 53, which is driven by the vaporized refrigerant which has a high temperature due to the exhaust heat of the first generator 2b, has a second
The generator 6 is axially coupled to generate AC power that can be connected to the power system 4.

【0028】次に図2の構成による風力発電装置の動作
について説明する。風力エネルギを受けて複数のブレー
ド1で構成された風車が回転し、回転軸1bの外周部に
配設した極数分の磁極21bによって構成された界磁の
回転によって電機子22bが励磁され、電機子22bの
巻線に交流電力を発生させる。主発電機である第1の発
電機2bは、中心部に位置して回転する界磁部分の外側
に電機子22bが位置するインナーローター式の発電機
となっている。
Next, the operation of the wind turbine generator constructed as shown in FIG. 2 will be described. The wind turbine composed of the plurality of blades 1 rotates by receiving wind energy, and the armature 22b is excited by the rotation of the field composed of the magnetic poles 21b for the number of poles arranged on the outer peripheral portion of the rotating shaft 1b. AC power is generated in the winding of the armature 22b. The first generator 2b, which is the main generator, is an inner rotor type generator in which the armature 22b is located outside the rotating field portion located at the center.

【0029】第1の発電機22bの出力電力は、電力変
換部3のコンバータ31において、いったん所定電圧の
直流電力に変換した後、インバータ32において所定周
波数、所定電圧の交流電力に逆変換して電力系統4と連
系運転を行う。
The output power of the first generator 22b is once converted into DC power of a predetermined voltage in the converter 31 of the power conversion unit 3, and then converted back into AC power of a predetermined frequency and voltage in the inverter 32. Performs interconnection operation with the power system 4.

【0030】主発電機である第1の発電機22bの損失
による排熱を再利用するため、閉サイクル冷却装置5が
設けられている。この閉サイクル冷却装置5は、冷媒と
して使用するアンモニアを封入した金属チューブ50を
第1の発電機2bの電機子22bの鉄心部分に配設して
熱回収部52とし、ポンプ51によって熱回収部52に
送られた冷媒が加熱されて高熱となり気化して高圧とな
ったところにタービン53を置き、このタービン53を
駆動する。タービン53を駆動してエネルギを失った冷
媒は、冷却部54において冷却されて液化し、ポンプ5
1に戻る。
A closed cycle cooling device 5 is provided in order to reuse the exhaust heat due to the loss of the first generator 22b which is the main generator. In this closed-cycle cooling device 5, a metal tube 50 in which ammonia used as a refrigerant is sealed is arranged in the iron core portion of the armature 22b of the first generator 2b to form a heat recovery section 52, and a heat recovery section is provided by a pump 51. The turbine 53 is placed at a place where the refrigerant sent to 52 is heated to become high heat and vaporized to become high pressure, and the turbine 53 is driven. The refrigerant that has driven the turbine 53 and has lost energy is liquefied by being cooled in the cooling unit 54, and the pump 5
Return to 1.

【0031】第1の発電機22bの排熱によって駆動さ
れたタービン53には、第2の発電機6が軸結合されて
おり、この発電機6の交流出力電力は電力系統4と接続
して連系運転を行う。
The second generator 6 is axially coupled to the turbine 53 driven by the exhaust heat of the first generator 22b, and the AC output power of this generator 6 is connected to the power system 4. Perform interconnection operation.

【0032】以上、本発明の一実施の形態の動作を図面
を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施の形態に
限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計変更等があっても本発明に含まれる。
The operation of one embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the design is within the scope of the present invention. The present invention includes modifications and the like.

【0033】たとえば、閉サイクル冷却装置に使用する
冷媒はアンモニアに限られるものではなく、発電機の動
作温度で気化し、常温で液化が可能なもの(代替フロン
等)であれば、どんな冷媒であってもよい。
For example, the refrigerant used in the closed-cycle cooling device is not limited to ammonia, but any refrigerant can be used as long as it can be vaporized at the operating temperature of the generator and can be liquefied at room temperature (alternative CFC, etc.). It may be.

【0034】また、電力変換部のコンバータとインバー
タの接続点に蓄電池を配設して風況の変化にかかわら
ず、安定に電力を送出するようにしたものも本発明に含
まれる。
The present invention also includes a storage battery provided at the connection point between the converter and the inverter of the power conversion unit so that electric power can be stably transmitted regardless of changes in wind conditions.

【0035】また、風車と第1の発電機とを直結せず、
増速機を介して結合して発電機を高速回転させ、直接連
系可能な周波数の交流電力を得るものであってもよい。
Further, without directly connecting the wind turbine and the first generator,
It may be connected via a speed increaser to rotate the generator at a high speed to obtain AC power having a frequency that allows direct interconnection.

【0036】[0036]

【発明の効果】これまでに説明したように、本発明によ
れば以下に示す効果が得られる。請求項1の発明によれ
ば、風車に軸結合して発電する第1の発電機の損失によ
る排熱を利用してタービンを回転させ、このタービンに
軸結合した第2の発電機から発電電力として回収するこ
とができ、第1の発電機を空冷あるいは水冷によって冷
却する場合に比較して発電機以降の効率を向上させるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. According to the invention of claim 1, the turbine is rotated by utilizing the exhaust heat due to the loss of the first generator that is axially coupled to the wind turbine to generate electric power, and the power generated from the second generator axially coupled to the turbine is generated. As a result, the efficiency after the generator can be improved as compared with the case where the first generator is cooled by air cooling or water cooling.

【0037】請求項2の発明によれば、冷媒による閉サ
イクル冷却装置の熱回収部を第1の発電機の電機子の発
熱部分に配設し、加熱されガス化して高圧となった冷媒
によってタービンを回すことにより熱エネルギを回転エ
ネルギに変換し、さらに第2の発電機によって電気エネ
ルギに変換することにより、装置の効率を向上させるこ
とができる。
According to the second aspect of the present invention, the heat recovery section of the refrigerant closed cycle cooling device is arranged in the heat generating portion of the armature of the first generator, and is heated by gasification to become a high pressure refrigerant. The efficiency of the device can be improved by rotating the turbine to convert the thermal energy into rotational energy and further by converting it into electrical energy by the second generator.

【0038】請求項3の発明によれば、冷媒としてアン
モニアを使用することにより発電機の動作時の温度で容
易に気化し、常温において比較的低圧で液化でき、排熱
を利用して効率よくタービンを駆動することができる。
According to the third aspect of the invention, by using ammonia as the refrigerant, the gas can be easily vaporized at the temperature when the generator is operating, can be liquefied at a relatively low pressure at room temperature, and can efficiently utilize the exhaust heat. The turbine can be driven.

【0039】請求項4の発明によれば、第1の発電機に
よる出力電力を電力系統と連系可能な電圧、周波数の交
流電力に変換した電力と、この発電機の排熱によって発
生した第2の発電機の出力電力とを足し合わせて電力系
統と連系運転を行うことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the electric power obtained by converting the output electric power of the first generator into AC electric power having a voltage and frequency capable of being connected to the electric power system and the exhaust heat of the electric generator are used. The output power of the second generator can be added to perform the interconnected operation with the power system.

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

【図1】 本発明の一実施の形態による風力発電装置の
構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の他の実施の形態による風力発電装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.

【図3】 従来の技術による風力発電装置の構成を示す
ブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a conventional wind turbine generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ブレード 1a…回転軸 1b…回転軸 2…発電機 2a…第1の発電機 2b…第2の発電機 21…磁極 21a…磁極 21b…磁極 22…電機子 22a…電機子 22b…電機子 3…電力変換部 31…コンバータ 32…インバータ 4…電力系統 5…閉サイクル冷却装置 50…金属チューブ 51…ポンプ 52…熱回収部 53…タービン 54…冷却部 6…第2の発電機 1 ... Blade 1a ... Rotating axis 1b ... Rotating axis 2 ... Generator 2a ... the first generator 2b ... second generator 21 ... Magnetic pole 21a ... magnetic pole 21b ... Magnetic pole 22 ... Armature 22a ... Armature 22b ... Armature 3 ... Power converter 31 ... Converter 32 ... Inverter 4 ... Power system 5 ... Closed cycle cooling device 50 ... Metal tube 51 ... Pump 52 ... Heat recovery section 53 ... Turbine 54 ... Cooling unit 6 ... Second generator

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) H02K 9/18 H02K 9/18 Z Fターム(参考) 3G081 BA02 BB07 BC01 BD00 3H078 AA02 AA26 AA34 BB11 CC01 CC22 5H607 BB02 BB07 BB14 BB26 CC05 DD07 DD08 DD19 FF01 FF26 5H609 BB03 BB12 PP02 QQ23 RR37 RR44 RR62 RR69 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H02K 9/18 H02K 9/18 ZF term (reference) 3G081 BA02 BB07 BC01 BD00 3H078 AA02 AA26 AA34 BB11 CC01 CC22 5H607 BB02 BB07 BB14 BB26 CC05 DD07 DD08 DD19 FF01 FF26 5H609 BB03 BB12 PP02 QQ23 RR37 RR44 RR62 RR69

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 風力エネルギを受けて回転する風車と、 該風車に軸結合した第1の発電機と、 該第1の発電機の電機子に熱回収部を配設し、冷媒によ
って排熱を処理する閉サイクル冷却装置と、 該閉サイクル冷却装置に組み込まれたタービンと、 該タービンに軸結合した第2の発電機とからなり、前記
第1の発電機および前記第2の発電機の双方から出力電
力を得ることを特徴とする風力発電装置。
1. A wind turbine that receives wind energy to rotate, a first generator axially coupled to the wind turbine, and a heat recovery unit provided in an armature of the first generator, and the heat exhausted by a refrigerant. A closed-cycle cooling device for treating the gas, a turbine incorporated in the closed-cycle cooling device, and a second generator axially coupled to the turbine, and the first generator and the second generator A wind turbine generator characterized by obtaining output power from both sides.
【請求項2】 前記閉サイクル冷却装置に組み込まれた
タービンは、 前記第1の発電機の電機子で加熱され、ガス化した前記
冷媒によって駆動されることを特徴とする請求項1記載
の風力発電装置。
2. The wind turbine according to claim 1, wherein the turbine incorporated in the closed cycle cooling device is driven by the gasified refrigerant heated by the armature of the first generator. Power generator.
【請求項3】 前記冷媒は、アンモニアを使用すること
を特徴とする請求項1または2記載の風力発電装置。
3. The wind turbine generator according to claim 1, wherein ammonia is used as the refrigerant.
【請求項4】 前記第1の発電機および前記第2の発電
機の出力電力は、それぞれ電力系統と連系運転を行うこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれか記載の風力発
電装置。
4. The wind power generator according to claim 1, wherein the output power of the first generator and the output power of the second generator are interconnected with an electric power system. .
JP2001316032A 2001-10-12 2001-10-12 Wind power generation device Withdrawn JP2003120505A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001316032A JP2003120505A (en) 2001-10-12 2001-10-12 Wind power generation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001316032A JP2003120505A (en) 2001-10-12 2001-10-12 Wind power generation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003120505A true JP2003120505A (en) 2003-04-23

Family

ID=19134102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001316032A Withdrawn JP2003120505A (en) 2001-10-12 2001-10-12 Wind power generation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003120505A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009034609A1 (en) * 2009-07-27 2011-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Machine i.e. machine system, for use in power station for production of electricity, has energy recovery mechanism coupled with element of electrical machine, which is heated during operation of electrical machine
KR101030588B1 (en) 2008-12-17 2011-04-21 주식회사 효성 cooling system for generator
JP2012039816A (en) * 2010-08-10 2012-02-23 Ihi Corp Power generator and power generation system
JP2012112385A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 Siemens Ag Method and system for controlling electric device of wind turbine
JP2012197796A (en) * 2009-10-15 2012-10-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Electric power generation system
US9617980B2 (en) 2013-08-27 2017-04-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Wind power generating system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101030588B1 (en) 2008-12-17 2011-04-21 주식회사 효성 cooling system for generator
DE102009034609A1 (en) * 2009-07-27 2011-02-03 Siemens Aktiengesellschaft Machine i.e. machine system, for use in power station for production of electricity, has energy recovery mechanism coupled with element of electrical machine, which is heated during operation of electrical machine
JP2012197796A (en) * 2009-10-15 2012-10-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Electric power generation system
JP2012039816A (en) * 2010-08-10 2012-02-23 Ihi Corp Power generator and power generation system
JP2012112385A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 Siemens Ag Method and system for controlling electric device of wind turbine
KR101809514B1 (en) * 2010-11-26 2017-12-15 지멘스 악티엔게젤샤프트 Method and system for controlling an electric device of a wind turbine
US9617980B2 (en) 2013-08-27 2017-04-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Wind power generating system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1756052B (en) Electrical machine with double-sided stator
Muljadi et al. Cogging torque reduction in a permanent magnet wind turbine generator
CN202488301U (en) Double-air-gap mixed-excitation direct-driving switch magnetic-resistance wind-driven-generator and generator system thereof
Gao et al. HTS vernier machine for direct-drive wind power generation
Wang et al. Design, modeling, and control of a novel hybrid-excited flux-bidirectional-modulated generator-based wind power generation system
Wang et al. A new double-winding vernier permanent magnet wind power generator for hybrid AC/DC microgrid application
Li et al. Design and analysis of a stator HTS field-modulated machine for direct-drive applications
CN109639204A (en) Flywheel energy storage control system and control method based on ten two-phase permanent magnet synchronous motors
CN110971095A (en) Double-stator wind driven generator and power generation system
Zhang A brushless doubly fed machine with separated field and armature windings in dual stators
US20100102568A1 (en) Electric Power Generating System Using Permanent Magent Motors
Khan et al. Design of a PM wind generator, optimised for energy capture over a wide operating range
Fu et al. A unified theory of flux-modulated electric machines
JP2003120505A (en) Wind power generation device
CN110601479B (en) Double-rotor induction wind driven generator and working method thereof
Nataraj et al. Modeling and FEA analysis of axial flux PMG for low speed wind turbine applications
GB2447283A (en) Generator configuration for energy generation from natural fluid flow
Mirnikjoo et al. Design of an outer rotor flux switching permanent magnet generator for wind turbine
CN103775196B (en) A kind of turbocharging power generation device
CN213585463U (en) Three-machine excitation steam generator suitable for isolated network operation
Bumby et al. Axial flux, permanent magnet, generators for engine integration
RU2172550C2 (en) Multiphase power generator
Zhang et al. Performance analysis of doubly excited brushless generator with outer rotor for wind power application
Jia et al. Design and analysis of a novel vernier reluctance fully superconducting synchronous generator with LTS windings for wind power generation
Shan et al. Design and comparison of direct-drive stator-PM machines for electric power generation

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050104