JP2007071196A

JP2007071196A - 風力発電制御装置

Info

Publication number: JP2007071196A
Application number: JP2005296900A
Authority: JP
Inventors: Akizo Fukui; 明三福井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】翼の強度許容限度内で安全で最大電力を得るよう翼角度を破壊、発電機事故の回避角度に迅速に制御その時点の最大電力と安全運転の必要がある。
【解決手段】制御し易い誘導型発電機で、風速対応一定の回転力を得るには油圧ポンプを自己駆動、風車回転に応じた変動油圧を利用、設定シリンダ−で発条圧と変動油圧の差を検出操作ピストンに作用、作動ピストンの動作方向を操作、風車ハブ内装置に作用、外周に配置した翼の角度を調整、風力対応最大電力を得るようにする、電力の調整は風速対応のみなので発生電圧で調整、発電機発生電圧値、電流値を検知変換信号にして変換値、発電計算値、発電運転条件をパラメ−タ−修正、信号出力、変換器で調整モ−タ−を駆動、設定シリンダ−の発条圧を設定変更、翼ピツチ角を再調整、風速対応の最大電力を得るよう自己調整、解決手段は風力発電制御装置、電力調整装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は風車による自己駆動の油圧装置で風車を適正回転に維持維持するため、作動油の流路、方向を操作して風車翼ピツチを制御、適正回転を得て、その時点の最大電力と安全運転する分野。

大電力をセンサ−レスで得るため誘導発電機の一次電圧、電流ベクトルを検出パラメタ−して推定１次電流ベクトルを変数にする連立方程式により推定１次電流ベクトルと推定２次磁束ベクトルに基づいて誘導発電機推定回転数を推定し、推定回転数により誘導発電機の回転数を制御する、制御出力値は、風速対応で定まる、速度センサ−レスで変化する風車回転数と発電機の関係を適正化して最大電力を得る方式。

特開２００２−２７６５３３号公報

地球環境負荷軽減、温暖化と共に巨大台風が予想され構造物も大規模となり建設費も巨額になる現在、事故防止と地球環境維持のため、センサ−レスと構造簡単を理想とし翼車を強風、たえず変化する風に対し、翼の強度許容限度内で安全で最大電力を得るよう翼角度を破壊事故の回避角度に迅速に制御、その時点の最大電力と安全運転する必要がある。

風を翼に受けて風速対応の回転力に変換、自己駆動油圧ポンプを介し、風力に応じて油圧装置を作動させて風車ハブ外周の翼ピツチ角度を操作、その時点の回転を維持する、電力の調整は発電機の１次側の電圧値と電流値を検出その値を変換器でデ−タ−に変換、発電計算デ−タ−、発電機運転諸条件をパラメ−タ−修正、修正値信号を変換器に作用して駆動モ−タ−を制御、設定シリンダ−の発条の圧縮度を変更して作動油圧とのバランス差で操作シリンダ−のピストンに作動、作動油非作動油の流路の方向を操作して作動シリンダ−のピストンに作用して風車ハブ内の装置に作用、外周に配置した翼の角度を調整、その時点の風力発電の安全運転と最大電力を得るように適正運転する。

センサ−の数少なく自己駆動の油圧装置で風速対応の可変ピツチ翼制御です、負荷の変動で電力の調整も発電機出口の電圧、電流検知値を変換器で変換発電デ−タ−、発電計算デ−タ−、発電条件デ−タ−をパラメ−タ−演算、結果を信号として出力、変換器で修正値信号を変換、駆動電源を操作して調整モ−タ−を駆動、油圧装置に作動、設定シリンダ−の発条の圧縮度を変更して作動油圧とのバランス差で操作シリンダ−に作用、作動油非作動油の流路、方向を操作して作動シリンダ−に作用、制御軸を介し風車ハブ外周配置の翼ピツチ角を調整、風力発電の安全運転と其の時点の風力で最大電力を迅速に発電して適正な調整運転できる。

利用可能な変化する風速域で其の時点の最大電力を効率良く取得するため、風車バブ外周に配置する翼角度を最適条件に設定、其の為油圧制御装置を用い、其の時点の風速に対応した最大電力を取得できるようにする風力発電制御装置である。

構造簡単な誘導型発電機で回転のみを制御、図１、図２、図３、図４及び図５に於いて、変化する風速を一定の回転力を翼で得るには油圧ポンプ（１）を自己駆動、風車回転に応じポンプ油圧に変動が発生、変動油圧を利用、油圧設定シリンダ−（５）で発条（１３）圧と変動油圧の平衡が崩れると設定ピストン（６）がピストンロツド（４）を介し操作シリンダ−（２）の操作ピストン（１５）に作用、作動油流路（１４）（７）と非作動油（７）（３）の流路、方向を操作して作動シリンダ−（１０）の作動ピストン（８）を指定方向に駆動作動シリンダ−（１０）の作動ピストンロツド（９）に接続の制御軸が風車ハブ（風車中心部）内の装置に作用、外周に配置した翼の角度を調整する。

風速に応じた最大電力を得るよう油圧制御装置（図１）で適宜設定変更する、電力（電力＝電圧×電流×力率）の調整は発電機１次側の電圧値、電流値を検出して変換器で変換値、発電計算値、発電機運転諸条件をパラメ−タ−修正して電力調整値を変換器で調整信号に変え設定シリンダ−（５）の発条（１３）の圧縮度調整モ−タ−（１２）駆動、風速に対応した発電機の回転を調整、電圧をフイ−ドバツクする、動作順序は前述の動作と同一である。

設定ピストン（６）がピストンロツド（４）を介し操作シリンダ−（２）の操作ピストン（１５）に作用、作動油路（１４）（７）と非作動油（７）（３）流路、方向を操作して作動シリンダ−（１０）の作動ピストン（８）の作動ピストンロツド（９）を駆動、制御軸を介し風車ハブ内装置（風車中心部）に作用、ハブ外周配置の翼ピツチ角を調整、風速に対応した最大電力を得るよう適宜自己調整する、周波数は回転一定なため考慮せず、この実施例は風力油圧制御装置、電力調整装置のみである、図面中Ａ：正面側、Ｆ：背面側である。

メカトロニツク併用のため構造簡単、摩擦部が少ない、制御し易い、可変翼ピツチ調整、各種機関の調速機として使途可能。

油圧制御装置拡大側断面図である。発条圧と操作油圧が平衡状態の操作シリンダ−を図示、拡大横断面図である。風速大で風車翼角度減少時の操作シリンダ−を図示、拡大横断面図である。風速小で風車翼角度増大時の操作シリンダ−を図示、拡大横断面図である。実施例のメカトロ制御フロ−チ−ヤトである。

符号の説明

１油圧ポンプ
２操作シリンダ−
３還流非作動油管路
４ピストンロツド
５設定シリンダ−
６設定ピストン
７操作管路
８作動ピストン
９作動ピストンロツド
１０作動シリンダ−
１１空気孔
１２調整モ−タ−
１３発条
１４油管路
１５操作ピストン

Claims

油圧制御装置は油圧ポンプ、設定シリンダ−、操作シリンダ−、作動シリンダ−の４部らなり油圧ポンプは風速対応の回転で油圧を発生、設定シリンダ−は設定発条圧と油圧のバランスで差が出来ると操作シリンダ−に働き作動油の流路方向と非作動油流路方向を操作決定し、作動シリンダ−のピストンを駆動、ピストンロツドは制御軸を介し風車ハブ内の装置を駆動、ハブ外周に配置の翼角度調整を特徴とする自己制御可変ピツチ風力発電制御装置。
風速対応で発電機出口電圧値、電流値を検出、信号値に変換、発電計算値、発電機運転諸条件をパラメ−タ−修正、＋−値あれば制御信号として変換器で設定シリンダ−の発条圧調整モ−タ−を駆動、発条圧を修正して風速対応の電力を得る、調整動作は電力調整と同一である、電力の調整は発電機出口電圧値、電流値を検出、信号値に変換、発電計算値、発電機運転諸条件をパラメ−タ−修正、＋−値あれば制御信号として変換器で設定シリンダ−の発条圧調整モ−タ−を駆動、発条圧を修正して設定シリンダ−の設定ピストンが操作シリンダ−の操作ピストンに働き作動油の流路方向と非作動油流路方向を操作決定して作動シリンダ−のピストンを駆動、ピストンロツドは制御軸を介し風車ハブ内の装置を駆動、ハブ外周に配置の翼角度調整、電圧をフイ−ドバツクすることを特徴とする自己制御可変翼ピツチ風力発電制御装置。