JP2004190496A - 自家用風力発電設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】起動時の電圧変動を低減する。
【解決手段】風速を測定する風速計15を設け、測定風速に従って誘導発電機4の発電モードを変化させる。この誘導発電機4の始動電流を始動電流制限装置8により制限し、誘導発電機4の出力の力率を力率調整コンデンサ9により調整する。モード判定手段19は誘導発電機4の電圧又は電流から誘導発電機4が電動機モードか発電機モードかを判定し、無効電力調整装置12は電動機モードの際に誘導電動機4の無効電力を調整する。
【選択図】 図1
【解決手段】風速を測定する風速計15を設け、測定風速に従って誘導発電機4の発電モードを変化させる。この誘導発電機4の始動電流を始動電流制限装置8により制限し、誘導発電機4の出力の力率を力率調整コンデンサ9により調整する。モード判定手段19は誘導発電機4の電圧又は電流から誘導発電機4が電動機モードか発電機モードかを判定し、無効電力調整装置12は電動機モードの際に誘導電動機4の無効電力を調整する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自家用風力発電設備に関し、特にその起動時の電圧変動を低減することに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、風力発電設備は、事業用(売電)を目的としているため、電力会社からの指示がない限り、静止形無効電力調整装置(以下、SVC装置という。)等の起動時の電圧変動低減装置を設ける例は少ない。ところで、近年、自己消費を目的とした自家用風力発電設備の計画が増大しているが、一般に普及している誘導発電機タイプの風車においては、その起動時の電圧低下が系統連系される負荷に悪影響を及ぼす。この起動時の電圧低下に対しては、風車に内蔵される始動電流制限装置(以下、ソフトスタート装置という。)だけでは、対策として不十分であることが明確になっている(非特許文献1)。又、非特許文献1等には、力率改善コンデンサやSVC装置により無効電力を制御し、電圧変動を抑制することも開示されている。このような構成の自家用風力発電設備の概略構成を図3に示す。
【0003】
図3において、風車1は本体1aの上部に頭部1bが回転自在に設けられ、頭部1bにはブレード2が回転自在に設けられ、ブレード2にはギア3を介して誘導発電機4が連結されている。ギア3及び誘導発電機4も頭部1bに内蔵されている。本体1a内においては、誘導発電機4にスイッチ5を介して、トライアック6とスイッチ7との並列回路からなるソフトスタート装置8が接続され、さらにソフトスタート装置8の出力側にはスイッチとコンデンサからなる力率調整コンデンサ9が接続される。
【0004】
又、ソフトスタート装置8の出力側には連系変圧器(6600V/690V変換)10が接続され、連系変圧器10の出力側には連系変圧器(6600V/440V変換)11を介してサイリスタの逆並列回路とコンデンサからなるSVC装置12が接続される。又、連系変圧器10の出力側には連系変圧器(6600V/200V変換)13及び連系変圧器(6600V/100V変換)14が接続されている。
【0005】
上記構成において、風速が所定値以上になると、誘導発電機4を起動する。この時、誘導発電機4には大きな突入電流が発生するので、この突入電流をソフトスタート装置8により抑制する。又、このソフトスタート時には大きな無効電力が発生するので、この無効電力を低減するために、力率調整コンデンサ9により力率を改善し、またSVC装置12により無効電力を低減する。
【0006】
【非特許文献1】
甲斐隆章、外3名、「急速な導入拡大で注目される大形風力発電への取り組み」、明電時報、株式会社明電舎、平成13年8月10日、通巻279号、2001、No.4、p.10−13
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の自家用風力発電設備においては、ソフトスタート装置8により起動時の突入電流を抑制し、力率調整コンデンサ9及びSVC装置12により力率を改善して無効電力を抑制し、起動時の電圧低下(フリッカ)を抑制しているが、SVC装置12には100ms程度の制御遅れがあり、このため力率調整コンデンサ9に悪影響があり、逆に一時的に電圧変動が大きくなることがあった。
【0008】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、起動時の電圧変動を抑制することができる自家用風力発電設備を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る自家用風力発電設備は、風速を測定する風速測定手段と、風車のブレードの回転に伴って回転し、測定風速に従って運転状態を変化させる誘導発電機と、誘導発電機の始動電流を制限する始動電流制限手段と、誘導発電機の出力の力率を調整する力率調整コンデンサと、誘導発電機の電圧又は電流から誘導発電機が電動機モードであるか発電機モードであるかを判定するモード判定手段と、誘導発電機が電動機モードの際に誘導発電機の出力が接続され、該出力の無効電力を調整する無効電力調整手段とを備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図1はこの発明の実施形態による自家用風力発電設備の概略構成を示し、図2はその制御部の機能ブロック図を示す。図において、風車1の頭部1bには風速計15が設けられ、ソフトスタート装置8の出力側と連系変圧器10との間には誘導発電機4の出力電圧を測定する変圧器16及び誘導発電機4の出力電流を測定する変流器17が設けられ、変圧器16及び変流器17の出力は風速計15の測定信号と共に制御部18に入力され、制御部18からは制御信号がSVC装置12及び誘導発電機4に出力される。その他の構成は従来と同様である。
【0011】
次に、上記構成の動作を説明する。まず、風速がカットイン風速である例えば3m/s未満の場合には、ブレード2は回転するが、誘導発電機4は発電しないというスタンバイ状態となる。ここで、風速が3m/s以上になると、風速計15からの測定信号は制御部18に入力され、制御部18からの制御信号を受けて、誘導発電機4は例えば6極で定格出力200KWの低出力モードとされ、SVC装置12も制御信号を受けてコンデンサ容量を250KVAとされ、誘導発電機4は発電を開始する。又、風速が例えば7m/s以上になると、制御部18からの制御信号により、誘導発電機4は例えば4極で750KWの高出力モードとなり、SVC装置12も制御信号を受けてコンデンサ容量を500KVAとされる。この発電出力はソフトスタート装置8により始動電流を抑制され、力率調整コンデンサ9により力率を改善され、また起動時の電動機モード(すべりs>0)においては制御部18からの制御信号を受けてSVC装置12は連系変圧器10,11を介してソフトスタート装置8の出力側に接続され、無効電力を調整する。しかし、誘導発電機4が発電機モード(s<0)になると、制御部18からの制御信号によりSVC装置12は系統から切り離され、誘導発電機4の出力制御は主に力率調整コンデンサ9により行われる。
【0012】
誘導発電機4のモード判定は制御部18内のモード判定手段19により行われ、モード判定手段19は変圧器16及び変流器17の出力を受け、誘導発電機4の電圧、電流を検出し、その位相からすべりsを判定する。この電圧、電流の位相は電動機モードの時と発電機モードの時とでは180度異なるからである。なお、電圧、電流のうち、どちらか一方が判ればよい。
【0013】
上記実施形態においては、発電開始及び運転状態の切換を測定風速に基づいて行うとともに、SVC装置12を発電機モードでは運転しないので、SVC装置12を的確なタイミングにより制御することができ、制御遅れが生じず、力率調整コンデンサ9の制御に悪影響を与えず、系統連系ガイドラインに沿った電圧変動内に制御することができる。このため、連系変圧器13からは202V±20Vの出力が得られ、連系変圧器14からは101V±6Vの出力が得られる。
【0014】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、測定風速に基づいて誘導発電機の運転状態を変化させるとともに、SVC装置を発電機モードでは運転しないので、SVC装置を的確なタイミングで制御することができ、制御遅れが生じず、力率調整コンデンサの制御に悪影響が生じず、起動時の電圧変動を抑制することができ、系統連系された負荷に悪影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による自家用風力発電設備の概略構成図である。
【図2】この発明による自家用風力発電設備の制御部の機能ブロック図である。
【図3】従来の自家用風力発電設備の概略構成図である。
【符号の説明】
1…風車
2…ブレード
4…誘導発電機
8…始動電流制限装置(ソフトスタート装置)
9…力率調整コンデンサ
12…静止形無効電力調整装置(SVC装置)
15…風速計
16…変圧器
17…変流器
18…制御部
19…モード判定手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、自家用風力発電設備に関し、特にその起動時の電圧変動を低減することに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、風力発電設備は、事業用(売電)を目的としているため、電力会社からの指示がない限り、静止形無効電力調整装置(以下、SVC装置という。)等の起動時の電圧変動低減装置を設ける例は少ない。ところで、近年、自己消費を目的とした自家用風力発電設備の計画が増大しているが、一般に普及している誘導発電機タイプの風車においては、その起動時の電圧低下が系統連系される負荷に悪影響を及ぼす。この起動時の電圧低下に対しては、風車に内蔵される始動電流制限装置(以下、ソフトスタート装置という。)だけでは、対策として不十分であることが明確になっている(非特許文献1)。又、非特許文献1等には、力率改善コンデンサやSVC装置により無効電力を制御し、電圧変動を抑制することも開示されている。このような構成の自家用風力発電設備の概略構成を図3に示す。
【0003】
図3において、風車1は本体1aの上部に頭部1bが回転自在に設けられ、頭部1bにはブレード2が回転自在に設けられ、ブレード2にはギア3を介して誘導発電機4が連結されている。ギア3及び誘導発電機4も頭部1bに内蔵されている。本体1a内においては、誘導発電機4にスイッチ5を介して、トライアック6とスイッチ7との並列回路からなるソフトスタート装置8が接続され、さらにソフトスタート装置8の出力側にはスイッチとコンデンサからなる力率調整コンデンサ9が接続される。
【0004】
又、ソフトスタート装置8の出力側には連系変圧器(6600V/690V変換)10が接続され、連系変圧器10の出力側には連系変圧器(6600V/440V変換)11を介してサイリスタの逆並列回路とコンデンサからなるSVC装置12が接続される。又、連系変圧器10の出力側には連系変圧器(6600V/200V変換)13及び連系変圧器(6600V/100V変換)14が接続されている。
【0005】
上記構成において、風速が所定値以上になると、誘導発電機4を起動する。この時、誘導発電機4には大きな突入電流が発生するので、この突入電流をソフトスタート装置8により抑制する。又、このソフトスタート時には大きな無効電力が発生するので、この無効電力を低減するために、力率調整コンデンサ9により力率を改善し、またSVC装置12により無効電力を低減する。
【0006】
【非特許文献1】
甲斐隆章、外3名、「急速な導入拡大で注目される大形風力発電への取り組み」、明電時報、株式会社明電舎、平成13年8月10日、通巻279号、2001、No.4、p.10−13
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の自家用風力発電設備においては、ソフトスタート装置8により起動時の突入電流を抑制し、力率調整コンデンサ9及びSVC装置12により力率を改善して無効電力を抑制し、起動時の電圧低下(フリッカ)を抑制しているが、SVC装置12には100ms程度の制御遅れがあり、このため力率調整コンデンサ9に悪影響があり、逆に一時的に電圧変動が大きくなることがあった。
【0008】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、起動時の電圧変動を抑制することができる自家用風力発電設備を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る自家用風力発電設備は、風速を測定する風速測定手段と、風車のブレードの回転に伴って回転し、測定風速に従って運転状態を変化させる誘導発電機と、誘導発電機の始動電流を制限する始動電流制限手段と、誘導発電機の出力の力率を調整する力率調整コンデンサと、誘導発電機の電圧又は電流から誘導発電機が電動機モードであるか発電機モードであるかを判定するモード判定手段と、誘導発電機が電動機モードの際に誘導発電機の出力が接続され、該出力の無効電力を調整する無効電力調整手段とを備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図1はこの発明の実施形態による自家用風力発電設備の概略構成を示し、図2はその制御部の機能ブロック図を示す。図において、風車1の頭部1bには風速計15が設けられ、ソフトスタート装置8の出力側と連系変圧器10との間には誘導発電機4の出力電圧を測定する変圧器16及び誘導発電機4の出力電流を測定する変流器17が設けられ、変圧器16及び変流器17の出力は風速計15の測定信号と共に制御部18に入力され、制御部18からは制御信号がSVC装置12及び誘導発電機4に出力される。その他の構成は従来と同様である。
【0011】
次に、上記構成の動作を説明する。まず、風速がカットイン風速である例えば3m/s未満の場合には、ブレード2は回転するが、誘導発電機4は発電しないというスタンバイ状態となる。ここで、風速が3m/s以上になると、風速計15からの測定信号は制御部18に入力され、制御部18からの制御信号を受けて、誘導発電機4は例えば6極で定格出力200KWの低出力モードとされ、SVC装置12も制御信号を受けてコンデンサ容量を250KVAとされ、誘導発電機4は発電を開始する。又、風速が例えば7m/s以上になると、制御部18からの制御信号により、誘導発電機4は例えば4極で750KWの高出力モードとなり、SVC装置12も制御信号を受けてコンデンサ容量を500KVAとされる。この発電出力はソフトスタート装置8により始動電流を抑制され、力率調整コンデンサ9により力率を改善され、また起動時の電動機モード(すべりs>0)においては制御部18からの制御信号を受けてSVC装置12は連系変圧器10,11を介してソフトスタート装置8の出力側に接続され、無効電力を調整する。しかし、誘導発電機4が発電機モード(s<0)になると、制御部18からの制御信号によりSVC装置12は系統から切り離され、誘導発電機4の出力制御は主に力率調整コンデンサ9により行われる。
【0012】
誘導発電機4のモード判定は制御部18内のモード判定手段19により行われ、モード判定手段19は変圧器16及び変流器17の出力を受け、誘導発電機4の電圧、電流を検出し、その位相からすべりsを判定する。この電圧、電流の位相は電動機モードの時と発電機モードの時とでは180度異なるからである。なお、電圧、電流のうち、どちらか一方が判ればよい。
【0013】
上記実施形態においては、発電開始及び運転状態の切換を測定風速に基づいて行うとともに、SVC装置12を発電機モードでは運転しないので、SVC装置12を的確なタイミングにより制御することができ、制御遅れが生じず、力率調整コンデンサ9の制御に悪影響を与えず、系統連系ガイドラインに沿った電圧変動内に制御することができる。このため、連系変圧器13からは202V±20Vの出力が得られ、連系変圧器14からは101V±6Vの出力が得られる。
【0014】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、測定風速に基づいて誘導発電機の運転状態を変化させるとともに、SVC装置を発電機モードでは運転しないので、SVC装置を的確なタイミングで制御することができ、制御遅れが生じず、力率調整コンデンサの制御に悪影響が生じず、起動時の電圧変動を抑制することができ、系統連系された負荷に悪影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による自家用風力発電設備の概略構成図である。
【図2】この発明による自家用風力発電設備の制御部の機能ブロック図である。
【図3】従来の自家用風力発電設備の概略構成図である。
【符号の説明】
1…風車
2…ブレード
4…誘導発電機
8…始動電流制限装置(ソフトスタート装置)
9…力率調整コンデンサ
12…静止形無効電力調整装置(SVC装置)
15…風速計
16…変圧器
17…変流器
18…制御部
19…モード判定手段
Claims (1)
- 風速を測定する風速測定手段と、風車のブレードの回転に伴って回転し、測定風速に従って運転状態を変化させる誘導発電機と、誘導発電機の始動電流を制限する始動電流制限手段と、誘導発電機の出力の力率を調整する力率調整コンデンサと、誘導発電機の電圧又は電流から誘導発電機が電動機モードであるか発電機モードであるかを判定するモード判定手段と、誘導発電機が電動機モードの際に誘導発電機の出力が接続され、該出力の無効電力を調整する無効電力調整手段とを備えたことを特徴とする自家用風力発電設備。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002355651A JP2004190496A (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 自家用風力発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002355651A JP2004190496A (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 自家用風力発電設備 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004190496A true JP2004190496A (ja) | 2004-07-08 |
Family
ID=32756283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002355651A Pending JP2004190496A (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 自家用風力発電設備 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004190496A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1559910A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-03 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Horizontal axis wind turbine and method for controlling horizontal axis wind turbine |
-
2002
- 2002-12-06 JP JP2002355651A patent/JP2004190496A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1559910A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-03 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Horizontal axis wind turbine and method for controlling horizontal axis wind turbine |
US7244100B2 (en) | 2004-01-29 | 2007-07-17 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Horizontal axis wind turbine and method for controlling horizontal axis wind turbine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A977 | Report on retrieval |
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