JP2003239843A - 風車により駆動される発電機の最大出力制御方法 - Google Patents
風車により駆動される発電機の最大出力制御方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定した種々の風速より、最大出力となる風
車ピッチ角、風車回転数及び風車出力の３種類の要素を
制御する風車制御方法では、３種類の値を、所定値にす
るのに時間を要し、通常、一定とは限らない風速に対し
て、制御の応答性に問題があった。 【解決手段】 ピッチ角アクチュエータを有する風車に
より駆動される発電機にＰＷＭコンバータを接続し、風
車回転数に基づいた風車ピッチ角制御と、風車回転数に
基づいたＰＷＭコンバータのトルク制御により、最大電
力を取り出すための制御方法である。
車ピッチ角、風車回転数及び風車出力の３種類の要素を
制御する風車制御方法では、３種類の値を、所定値にす
るのに時間を要し、通常、一定とは限らない風速に対し
て、制御の応答性に問題があった。 【解決手段】 ピッチ角アクチュエータを有する風車に
より駆動される発電機にＰＷＭコンバータを接続し、風
車回転数に基づいた風車ピッチ角制御と、風車回転数に
基づいたＰＷＭコンバータのトルク制御により、最大電
力を取り出すための制御方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピッチ角アクチュ
エータを有する風車により駆動される発電機に接続され
るＰＷＭコンバータより、最大出力を取り出すための制
御方法に関するものであり、特に、風速が変化しても発
電機より、常に、応答性良く最大出力を取り出す事がで
きる、風車ピッチ角制御方法、及びＰＷＭコンバータの
制御方法に関するものである。
エータを有する風車により駆動される発電機に接続され
るＰＷＭコンバータより、最大出力を取り出すための制
御方法に関するものであり、特に、風速が変化しても発
電機より、常に、応答性良く最大出力を取り出す事がで
きる、風車ピッチ角制御方法、及びＰＷＭコンバータの
制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】風車をピッチ角制御し、この風車に接続
された発電機より、ＰＷＭコンバータを用いて交流を直
流に変換して、最大電力を取り出すための出力制御方法
については、公知である。以下に、従来の、ピッチ角制
御される風車により駆動される発電機より、最大出力を
取り出す制御方法を、図８の従来の風力発電装置接続図
を参照して詳述する。図８において、１１は風車、１２
は発電機、１３はピッチ角アクチュエータ、１４は回転
計、１５はＰＷＭコンバータ、１６は負荷、１７は出力
制御装置、１８は風速計である。
された発電機より、ＰＷＭコンバータを用いて交流を直
流に変換して、最大電力を取り出すための出力制御方法
については、公知である。以下に、従来の、ピッチ角制
御される風車により駆動される発電機より、最大出力を
取り出す制御方法を、図８の従来の風力発電装置接続図
を参照して詳述する。図８において、１１は風車、１２
は発電機、１３はピッチ角アクチュエータ、１４は回転
計、１５はＰＷＭコンバータ、１６は負荷、１７は出力
制御装置、１８は風速計である。
【０００３】風車１１により駆動される発電機１２の交
流側は、ＰＷＭコンバータ１５に接続され、風車１１に
より可変速に駆動される発電機１２の交流電力は、ＰＷ
Ｍコンバータ１５により直流電力に変換されて、負荷１
６に出力される。発電機１２に直結される回転計１４の
出力である風車回転数Ｎ、及び風速計１８の出力である
風速Ｕは出力制御装置１７に出力され、出力制御装置１
７は以下に示す方法により作成した、風車ピッチ角指令
θ*をピッチ角アクチュエータ１３に、風車回転数指令
Ｎ*及び出力指令Ｐ*をＰＷＭコンバータ１５に、それぞ
れ出力する。
流側は、ＰＷＭコンバータ１５に接続され、風車１１に
より可変速に駆動される発電機１２の交流電力は、ＰＷ
Ｍコンバータ１５により直流電力に変換されて、負荷１
６に出力される。発電機１２に直結される回転計１４の
出力である風車回転数Ｎ、及び風速計１８の出力である
風速Ｕは出力制御装置１７に出力され、出力制御装置１
７は以下に示す方法により作成した、風車ピッチ角指令
θ*をピッチ角アクチュエータ１３に、風車回転数指令
Ｎ*及び出力指令Ｐ*をＰＷＭコンバータ１５に、それぞ
れ出力する。
【０００４】図６は、ある形状の風車に対して、風速Ｕ
を変化させた時に、風車出力Ｐが最大となる風車ピッチ
角θの一例を示した風速対風車ピッチ角特性図である。
図６では、例えば、定格風速Ｕｒまでは、風速Ｕに対し
て、最大出力となるように変化させた、ほぼ一定の風車
ピッチ角θｒで風車を運転し、定格風速Ｕｒを超えると
風車ピッチ角θｒを増加させて、定格回転数Ｎｒに抑え
て風車を運転する事を表す。
を変化させた時に、風車出力Ｐが最大となる風車ピッチ
角θの一例を示した風速対風車ピッチ角特性図である。
図６では、例えば、定格風速Ｕｒまでは、風速Ｕに対し
て、最大出力となるように変化させた、ほぼ一定の風車
ピッチ角θｒで風車を運転し、定格風速Ｕｒを超えると
風車ピッチ角θｒを増加させて、定格回転数Ｎｒに抑え
て風車を運転する事を表す。
【０００５】図７は、風速をパラメータとした時の、風
車回転数対風車出力特性の概要を説明した図である。風
車は、風車の形状、風速Ｕ及び風車ピッチθが決まる
と、風車回転数Ｎに対する風車出力Ｐが一義的に定ま
り、種々の風速Ｕに対する風車出力Ｐのピークは、図７
の一点鎖線で示す最大出力曲線のようになる。すなわ
ち、図７の風車回転数対風車出力特性において、風速が
Ｕｘの時は、風速Ｕｘの風車出力曲線と最大出力曲線と
の交点Ｓｘに示すように、風車回転数Ｎｘにおいて、最
大出力Ｐｘとなる。又、風速がＵｙの時は、風車回転数
Ｎｙにおいて、風速Ｕｙでの風車最高出力Ｐｙとなる。
車回転数対風車出力特性の概要を説明した図である。風
車は、風車の形状、風速Ｕ及び風車ピッチθが決まる
と、風車回転数Ｎに対する風車出力Ｐが一義的に定ま
り、種々の風速Ｕに対する風車出力Ｐのピークは、図７
の一点鎖線で示す最大出力曲線のようになる。すなわ
ち、図７の風車回転数対風車出力特性において、風速が
Ｕｘの時は、風速Ｕｘの風車出力曲線と最大出力曲線と
の交点Ｓｘに示すように、風車回転数Ｎｘにおいて、最
大出力Ｐｘとなる。又、風速がＵｙの時は、風車回転数
Ｎｙにおいて、風速Ｕｙでの風車最高出力Ｐｙとなる。
【０００６】図６に示すような風速対風車ピッチ角特
性、及び図７に示すような風車回転数対風車出力特性を
有する風車から、種々の風速において、常に最大出力を
得る従来方法を、図８を参照しながら説明する。図８の
風速計１８より風速Ｕを、出力制御装置１７に出力し、
予め出力制御装置１７内に記憶している、図６に示すよ
うな風速対風車ピッチ角特性となるように、各風速時の
最大出力となる風車ピッチ角指令θ*をピッチ角アクチ
ュエータ１３に出力して、風車ピッチ角θを制御する。
さらに、風速Ｕを入力した出力制御装置１７は、予め出
力制御装置１７内に記憶している、図７に示すような最
大出力曲線に一致する、風車回転数Ｎ及び風車出力Ｐに
なるように、ＰＷＭコンバータより出力する可変周波数
電圧により発電機を、すなわち発電機に直結される風車
を制御していた。
性、及び図７に示すような風車回転数対風車出力特性を
有する風車から、種々の風速において、常に最大出力を
得る従来方法を、図８を参照しながら説明する。図８の
風速計１８より風速Ｕを、出力制御装置１７に出力し、
予め出力制御装置１７内に記憶している、図６に示すよ
うな風速対風車ピッチ角特性となるように、各風速時の
最大出力となる風車ピッチ角指令θ*をピッチ角アクチ
ュエータ１３に出力して、風車ピッチ角θを制御する。
さらに、風速Ｕを入力した出力制御装置１７は、予め出
力制御装置１７内に記憶している、図７に示すような最
大出力曲線に一致する、風車回転数Ｎ及び風車出力Ｐに
なるように、ＰＷＭコンバータより出力する可変周波数
電圧により発電機を、すなわち発電機に直結される風車
を制御していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、風車によ
り駆動される発電機に接続されたＰＷＭコンバ１５か
ら、種々の風速Ｕにおいて、常に最大出力を得るために
は、正確に風速Ｕを測定する事が必要である。しかし、
一般に、風車近傍に設置される風速計１８は、回転する
風車の影響で、正確な、風速を測定できないという問題
があった。又、種々の風速Ｕにおいて、最大出力となる
風車ピッチ角θ、風車回転数Ｎ及び風車出力Ｐの３種類
の要素を制御しなければならず、３種類の値を、所定値
にするのに時間を要し、通常、一定とは限らない風速に
対して、制御の応答性に問題があった。本発明は上記事
情に鑑みなされたものであって、主として、その目的と
するところは、風車ピッチ角制御及びＰＷＭコンバータ
制御を、風速に基づいた制御に変えて、風車回転数に基
づいた制御、すなわち風車回転数対風車ピッチ角特性、
及び風車回転数対トルク特性に基づいた制御を行い、風
速計を必要とせず、制御応答性の良い、風車により駆動
される発電機の最大出力制御方法を提供することであ
る。
り駆動される発電機に接続されたＰＷＭコンバ１５か
ら、種々の風速Ｕにおいて、常に最大出力を得るために
は、正確に風速Ｕを測定する事が必要である。しかし、
一般に、風車近傍に設置される風速計１８は、回転する
風車の影響で、正確な、風速を測定できないという問題
があった。又、種々の風速Ｕにおいて、最大出力となる
風車ピッチ角θ、風車回転数Ｎ及び風車出力Ｐの３種類
の要素を制御しなければならず、３種類の値を、所定値
にするのに時間を要し、通常、一定とは限らない風速に
対して、制御の応答性に問題があった。本発明は上記事
情に鑑みなされたものであって、主として、その目的と
するところは、風車ピッチ角制御及びＰＷＭコンバータ
制御を、風速に基づいた制御に変えて、風車回転数に基
づいた制御、すなわち風車回転数対風車ピッチ角特性、
及び風車回転数対トルク特性に基づいた制御を行い、風
速計を必要とせず、制御応答性の良い、風車により駆動
される発電機の最大出力制御方法を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図６及び図７の説明を要
約すると、風速に対して、風車が最大出力となる風車回
転数は、ほぼ図３の風速対風車回転数特性のようにな
る。ここで、図３では、低風速時は、風車により発電し
ても、電気回路の損失のために、出力できるほどの入力
がないので、風車は回転しない。中風速時は、風車が最
大出力となる回転数で回転させる。又、高風速時は、発
電し過ぎて電気回路を破損しないために、ほぼ定速で回
転させる事を表している。
約すると、風速に対して、風車が最大出力となる風車回
転数は、ほぼ図３の風速対風車回転数特性のようにな
る。ここで、図３では、低風速時は、風車により発電し
ても、電気回路の損失のために、出力できるほどの入力
がないので、風車は回転しない。中風速時は、風車が最
大出力となる回転数で回転させる。又、高風速時は、発
電し過ぎて電気回路を破損しないために、ほぼ定速で回
転させる事を表している。
【０００９】図４は、風速Ｕをパラメータとした時の、
風車回転数対風車トルク特性の概要を説明した図であ
る。この時、種々の風速Ｕにおいて、風車出力Ｐのピー
クを出力する時の風車トルクτは、図４の最大出力時ト
ルク曲線のようになる。すなわち、風速がＵｘの時は、
図４において、風速Ｕｘでの風車トルク特性と最大出力
時トルク曲線との交点Ｒｘより、風車回転数Ｎｘにおい
て、最大出力時トルクτｘとなる。又、風速がＵｙの時
は、風車回転数Ｎｙにおいて、最大出力時トルクτｙと
なる。
風車回転数対風車トルク特性の概要を説明した図であ
る。この時、種々の風速Ｕにおいて、風車出力Ｐのピー
クを出力する時の風車トルクτは、図４の最大出力時ト
ルク曲線のようになる。すなわち、風速がＵｘの時は、
図４において、風速Ｕｘでの風車トルク特性と最大出力
時トルク曲線との交点Ｒｘより、風車回転数Ｎｘにおい
て、最大出力時トルクτｘとなる。又、風速がＵｙの時
は、風車回転数Ｎｙにおいて、最大出力時トルクτｙと
なる。
【００１０】従って、本発明では、ある風車回転数Ｎに
対する風車ピッチ角指令θ*、及び風車トルク指令τ*を
一義的に定めて制御する事により、常に、風速Ｕに見合
った最高出力を取り出すものである。
対する風車ピッチ角指令θ*、及び風車トルク指令τ*を
一義的に定めて制御する事により、常に、風速Ｕに見合
った最高出力を取り出すものである。
【００１１】以下に、その指令を求める方法を示す。図
６より、ある形状の風車において、風速Ｕが決まると、
風車出力Ｐが最大となる風車ピッチ角θが決まる。この
時、図７に示すように、風車出力Ｐが最大となる風車回
転数Ｎが決まり、さらに、図４より最大出力時トルクが
決まる。従って、本発明では、慣性が大きいために、回
転数変動が少ない風車回転数Ｎを検出し、その風車回転
数Ｎより、風車ピッチ角指令θ*を生成してピッチ角ア
クチュエータを制御し、又、その風車回転数Ｎより、ト
ルク指令τ*を生成してＰＷＭコンバータを制御するも
のである。
６より、ある形状の風車において、風速Ｕが決まると、
風車出力Ｐが最大となる風車ピッチ角θが決まる。この
時、図７に示すように、風車出力Ｐが最大となる風車回
転数Ｎが決まり、さらに、図４より最大出力時トルクが
決まる。従って、本発明では、慣性が大きいために、回
転数変動が少ない風車回転数Ｎを検出し、その風車回転
数Ｎより、風車ピッチ角指令θ*を生成してピッチ角ア
クチュエータを制御し、又、その風車回転数Ｎより、ト
ルク指令τ*を生成してＰＷＭコンバータを制御するも
のである。
【００１２】本発明は上記原理に基づき、前述の課題を
解決するものであり、その目的を達成するための手段
は、 １）、請求項１において、風車により駆動される発電機
の制御方法において、その風車形状より一義的に定める
最大出力となる風車回転数対風車ピッチ角特性を求め、
この特性に基づいて、風車のピッチ角制御を行う事を特
徴とするものである。
解決するものであり、その目的を達成するための手段
は、 １）、請求項１において、風車により駆動される発電機
の制御方法において、その風車形状より一義的に定める
最大出力となる風車回転数対風車ピッチ角特性を求め、
この特性に基づいて、風車のピッチ角制御を行う事を特
徴とするものである。
【００１３】２）、請求項２において、請求項１記載の
風車により駆動される発電機の制御方法において、この
発電機の出力にＰＷＭコンバータを接続し、このＰＷＭ
コンバータにより、前記風車形状より一義的に定める最
大出力となる風車回転数対トルク特性を求め、この特性
に基づいて、発電機のトルク制御を行う事を特徴とする
ものである。
風車により駆動される発電機の制御方法において、この
発電機の出力にＰＷＭコンバータを接続し、このＰＷＭ
コンバータにより、前記風車形状より一義的に定める最
大出力となる風車回転数対トルク特性を求め、この特性
に基づいて、発電機のトルク制御を行う事を特徴とする
ものである。
【００１４】３）、請求項３において、請求項２記載の
風車により駆動される発電機の制御方法において、前記
風車回転数対トルク特性を定格風車回転数時のトルクを
起点として、風車回転数低減に対して2乗低減トルク特
性とする事を特徴とするものである。
風車により駆動される発電機の制御方法において、前記
風車回転数対トルク特性を定格風車回転数時のトルクを
起点として、風車回転数低減に対して2乗低減トルク特
性とする事を特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の、ピッチ角制御
される風車により駆動される発電機に、ＰＷＭコンバー
タを接続した風力発電装置接続図である。同図におい
て、１はトルク指令発生回路、２はピッチ角指令発生回
路であり、図８と同一番号は同一構成部品を表す。以
下、図１について説明する。
される風車により駆動される発電機に、ＰＷＭコンバー
タを接続した風力発電装置接続図である。同図におい
て、１はトルク指令発生回路、２はピッチ角指令発生回
路であり、図８と同一番号は同一構成部品を表す。以
下、図１について説明する。
【００１６】ピッチ角指令発生回路２は、回転計１４よ
り風車回転数Ｎを入力して、図２に示す風車回転数対風
車ピッチ角指令特性が如きピッチ角指令θ*を、ピッチ
角アクチュエータ１３に出力する。図２は、図６の風速
対風車ピッチ角特性、及び図３の風速対風車回転数特性
より求めた、風車回転数対風車ピッチ角指令特性を示し
た図である。風車回転数Ｎが定格風車回転数Ｎｒまで
は、ほぼ一定の風車ピッチ角θｒを風車ピッチ角指令θ
*とする。定格風車回転数Ｎｒ以上になると、風車ピッ
チ角指令θ*を急激に増加させる。この急激な増加は、
図３の説明で記述したように、風車回転数Ｎを定格風車
回転数Ｎｒ付近に抑制するためである。
り風車回転数Ｎを入力して、図２に示す風車回転数対風
車ピッチ角指令特性が如きピッチ角指令θ*を、ピッチ
角アクチュエータ１３に出力する。図２は、図６の風速
対風車ピッチ角特性、及び図３の風速対風車回転数特性
より求めた、風車回転数対風車ピッチ角指令特性を示し
た図である。風車回転数Ｎが定格風車回転数Ｎｒまで
は、ほぼ一定の風車ピッチ角θｒを風車ピッチ角指令θ
*とする。定格風車回転数Ｎｒ以上になると、風車ピッ
チ角指令θ*を急激に増加させる。この急激な増加は、
図３の説明で記述したように、風車回転数Ｎを定格風車
回転数Ｎｒ付近に抑制するためである。
【００１７】トルク指令発生回路１は、回転計１４より
風車回転数Ｎを入力して、図４に示す風車回転数に対す
る最大出力時トルク曲線が如きトルク指令τ*を、ＰＷ
Ｍコンバータ１５に出力する。このトルク指令τ*によ
り、風速が変動しても、風車から、常に最大出力が取り
出せる理由を、図５の風速変動時動作説明図を参照し
て、以下に詳述する。
風車回転数Ｎを入力して、図４に示す風車回転数に対す
る最大出力時トルク曲線が如きトルク指令τ*を、ＰＷ
Ｍコンバータ１５に出力する。このトルク指令τ*によ
り、風速が変動しても、風車から、常に最大出力が取り
出せる理由を、図５の風速変動時動作説明図を参照し
て、以下に詳述する。
【００１８】図５は風速変動時の風車回転数Ｎとトルク
τの動作を説明した図である。例えば、風速がＵ１の
時、最大出力時トルク曲線との交点Ｘ１が、風車回転数
Ｎとトルクτの動作点なので、風車回転数がＮ１、及び
トルクがτ１で、風車１１は最大出力運転されている。
この時、急に、風速がＵ２に下降すると、風速Ｕ２と風
車回転数Ｎ１との交点はＸ４なので、風から得られるト
ルクはτ４に減少するために、動作点は交点Ｘ１から、
交点Ｘ３へ最大出力時トルク曲線上を移動する。すなわ
ち、風車回転数Ｎは、Ｎ１からＮ２へ減少し、トルクτ
はτ４からτ３へ増加して、交点Ｘ３で最大出力運転さ
れる。
τの動作を説明した図である。例えば、風速がＵ１の
時、最大出力時トルク曲線との交点Ｘ１が、風車回転数
Ｎとトルクτの動作点なので、風車回転数がＮ１、及び
トルクがτ１で、風車１１は最大出力運転されている。
この時、急に、風速がＵ２に下降すると、風速Ｕ２と風
車回転数Ｎ１との交点はＸ４なので、風から得られるト
ルクはτ４に減少するために、動作点は交点Ｘ１から、
交点Ｘ３へ最大出力時トルク曲線上を移動する。すなわ
ち、風車回転数Ｎは、Ｎ１からＮ２へ減少し、トルクτ
はτ４からτ３へ増加して、交点Ｘ３で最大出力運転さ
れる。
【００１９】次に、例えば、風速がＵ３だと、最大出力
時トルク曲線との交点Ｘ５が、風車回転数Ｎとトルクτ
の動作点なので、風車回転数がＮ３、及びトルクがτ５
で、風車１１は最大出力運転されている。この時、急
に、風速がＵ２に上昇すると、風速Ｕ２と風車回転数Ｎ
３との交点はＸ２なので、風から得られるトルクはτ２
に増加するために、動作点は交点Ｘ５から、交点Ｘ３へ
最大出力時トルク曲線上を移動する。すなわち、風車回
転数Ｎは、Ｎ３からＮ２へ増加し、トルクτはτ５から
τ３へ増加して、交点Ｘ３で最大出力運転される。従っ
て、その間、風車ピッチ角θは、ほぼ一定であるが、風
速の変動に対して、常に、応答性良く最大電力を取り出
す事ができる。
時トルク曲線との交点Ｘ５が、風車回転数Ｎとトルクτ
の動作点なので、風車回転数がＮ３、及びトルクがτ５
で、風車１１は最大出力運転されている。この時、急
に、風速がＵ２に上昇すると、風速Ｕ２と風車回転数Ｎ
３との交点はＸ２なので、風から得られるトルクはτ２
に増加するために、動作点は交点Ｘ５から、交点Ｘ３へ
最大出力時トルク曲線上を移動する。すなわち、風車回
転数Ｎは、Ｎ３からＮ２へ増加し、トルクτはτ５から
τ３へ増加して、交点Ｘ３で最大出力運転される。従っ
て、その間、風車ピッチ角θは、ほぼ一定であるが、風
速の変動に対して、常に、応答性良く最大電力を取り出
す事ができる。
【００２０】上記の最大出力時トルクと、その時の風車
回転数Ｎの間の関係を表す最大出力時トルク曲線は、実
際に風車を回しての測定や、風洞実験等によって求めら
れ、風車の形状が決まると一義的に定める事ができる。
しかしながら、図７に示すように、風速Ｕと、風車が最
高出力する風車回転数及び風車最高出力との間には、概
略次のような関係がある。風車が、風速Ｕｘで最高出力
する風車回転数Ｎｘと、風速Ｕｙでの風車が最高出力す
る風車回転数Ｎｙの間には、風速Ｕに比例する関係があ
り、又、風速Ｕｘでの風車最高出力Ｐｘと、風速Ｕｙで
の風車最高出力Ｐｙの間には、風速Ｕの３乗に比例する
関係がある。従って、図４に示すように、風速Ｕｘでの
風車回転数Ｎｘにおける風車トルクτｘと、風速Ｕｙで
の風車回転数Ｎｙにおける風車トルクτｙの間には、風
速Ｕの２乗に比例する関係がある。
回転数Ｎの間の関係を表す最大出力時トルク曲線は、実
際に風車を回しての測定や、風洞実験等によって求めら
れ、風車の形状が決まると一義的に定める事ができる。
しかしながら、図７に示すように、風速Ｕと、風車が最
高出力する風車回転数及び風車最高出力との間には、概
略次のような関係がある。風車が、風速Ｕｘで最高出力
する風車回転数Ｎｘと、風速Ｕｙでの風車が最高出力す
る風車回転数Ｎｙの間には、風速Ｕに比例する関係があ
り、又、風速Ｕｘでの風車最高出力Ｐｘと、風速Ｕｙで
の風車最高出力Ｐｙの間には、風速Ｕの３乗に比例する
関係がある。従って、図４に示すように、風速Ｕｘでの
風車回転数Ｎｘにおける風車トルクτｘと、風速Ｕｙで
の風車回転数Ｎｙにおける風車トルクτｙの間には、風
速Ｕの２乗に比例する関係がある。
【００２１】この結果、最大出力時トルク曲線を、各風
速に対して求めるのでは無く、図３に示す定格風速Ｕｒ
における、定格風車回転数Ｎｒと、その時の定格風車ト
ルクを求めておき、その値を起点として、風車回転数が
下がる方向に２乗低減する最大出力時トルク曲線として
も十分に実用的である。
速に対して求めるのでは無く、図３に示す定格風速Ｕｒ
における、定格風車回転数Ｎｒと、その時の定格風車ト
ルクを求めておき、その値を起点として、風車回転数が
下がる方向に２乗低減する最大出力時トルク曲線として
も十分に実用的である。
【００２２】以上、本発明の実施例では、回転計１４よ
り風車回転数Ｎを検出する場合について説明したが、風
車発電機１２に接続されるＰＷＭコンバータ１５の電圧
・電流によるセンサーレス方式でも、風車回転数Ｎを検
出できるので、その値を用いても良い。さらに、発電機
は、同期発電機だけでなく、図７の風車回転数対風車出
力特性と、図４の風車回転数対風車トルク特性の最大出
力時トルク曲線との関係を把握すれば、誘導発電機を用
いても良い。又、ピッチ角制御をしない固定翼風車に対
しても、種々の風速における最大出力となる風車回転数
と風車トルクの関係を把握しておけば、風車回転数対風
車トルク特性だけでも、十分に実用的な最大出力制御を
行える。
り風車回転数Ｎを検出する場合について説明したが、風
車発電機１２に接続されるＰＷＭコンバータ１５の電圧
・電流によるセンサーレス方式でも、風車回転数Ｎを検
出できるので、その値を用いても良い。さらに、発電機
は、同期発電機だけでなく、図７の風車回転数対風車出
力特性と、図４の風車回転数対風車トルク特性の最大出
力時トルク曲線との関係を把握すれば、誘導発電機を用
いても良い。又、ピッチ角制御をしない固定翼風車に対
しても、種々の風速における最大出力となる風車回転数
と風車トルクの関係を把握しておけば、風車回転数対風
車トルク特性だけでも、十分に実用的な最大出力制御を
行える。
【００２３】
【発明の効果】以上、ピッチ角制御される風車により駆
動される発電機に接続されるＰＷＭコンバータを用い
て、風車回転数に基づいた風車ピッチ角制御及びトルク
制御により、最大出力を取り出すための制御方法につい
て説明した。この方法によれば、応答性良く、常に風速
に見あった最大出力を風車より出力できるので、実用上
おおいに有用である。
動される発電機に接続されるＰＷＭコンバータを用い
て、風車回転数に基づいた風車ピッチ角制御及びトルク
制御により、最大出力を取り出すための制御方法につい
て説明した。この方法によれば、応答性良く、常に風速
に見あった最大出力を風車より出力できるので、実用上
おおいに有用である。
【図１】本発明の、風力発電装置接続図を示すブロック
図である。
図である。
【図２】風車回転数対風車ピッチ角指令を説明する図で
ある。
ある。
【図3】風速に対する風車回転数を説明する図である。
【図４】風車回転数対風車トルク特性を示す図である。
【図５】風速変動時の風車回転数とトルクの動作を説明
した図である。
した図である。
【図６】風速対風車ピッチ角特性を示す図である。
【図７】風速をパラメータとした時の、風車回転数対風
車出力特性の概要を説明する図である。
車出力特性の概要を説明する図である。
【図８】従来の風力発電装置接続図を示すブロック図で
ある。
ある。
１ トルク指令発生回路
２ ピッチ角指令発生回路
１１ 風車
１２ 発電機
１３ ピッチ角アクチュエータ
１４ 回転計
１５ ＰＷＭコンバータ
１６ 負荷
１７ 出力制御装置
１８ 風速計
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3H078 AA02 AA26 BB01 BB04 BB11
CC01 CC22 CC52 CC63 CC73
5H590 AA02 AA21 CA14 CA21 CD01
CE02 EA13 EB14 EB20 EB21
EB29 FA01 FA08 FB02 FB05
FC12 GA06 GA10 HA06 HA11
HA27
Claims (3)
- 【請求項１】 風車により駆動される発電機において、
前記風車の形状より一義的に定める最大出力となる風車
回転数対風車ピッチ角特性を求め、該特性に基づいて、
風車のピッチ角制御を行う事を特徴とする風車により駆
動される発電機の最大出力制御方法。 - 【請求項２】 前記発電機の出力にＰＷＭコンバータを
接続し、該ＰＷＭコンバータにより、前記風車の形状よ
り一義的に定める最大出力となる風車回転数対トルク特
性を求め、該特性に基づいて、発電機のトルク制御を行
う請求項１記載の風車により駆動される発電機の最大出
力制御方法。 - 【請求項３】 前記風車回転数対トルク特性を定格風車
回転数時のトルクを起点として、風車回転数低減に対し
て2乗低減トルク特性とする請求項２記載の風車により
駆動される発電機の最大出力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042726A JP2003239843A (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 風車により駆動される発電機の最大出力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042726A JP2003239843A (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 風車により駆動される発電機の最大出力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003239843A true JP2003239843A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27782736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002042726A Pending JP2003239843A (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 風車により駆動される発電機の最大出力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003239843A (ja) |
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-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002042726A patent/JP2003239843A/ja active Pending
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