JP2007089399A - Wind power apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は風力発電装置に関し、特に風車の回転速度を維持することで風車の連続運転を可能とする風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator, and more particularly to a wind turbine generator that enables continuous wind turbine operation by maintaining the rotational speed of the wind turbine.
従来技術の風力発電システムを説明する。風車は発電機に接続され、風のパワーによって風車が回転し、風車が発電機を駆動することで発電機が発電する。発電機として同期発電機を用いる場合は、発電機の固定子は順変換器に接続されて、発電機の出力する交流電力が変換器により直流電力に変換されて、さらに逆変換器により商用周波数の交流電力に変換されて電力系統に供給される。変換器は外部から与えられる電力指令に従って発電機の出力を制御する。このような構成の風力発電システムの一例が、特許文献1に記載されている。 A conventional wind power generation system will be described. The windmill is connected to a generator, the windmill is rotated by wind power, and the windmill drives the generator to generate power. When a synchronous generator is used as the generator, the generator stator is connected to the forward converter, the AC power output from the generator is converted to DC power by the converter, and further the commercial frequency by the inverter. Is converted to AC power and supplied to the power system. The converter controls the output of the generator according to a power command given from the outside. An example of such a wind power generation system is described in Patent Document 1.
風力発電システムは風速の変動に大きく影響されて風車の回転速度が変動する。風車の回転速度が運転範囲を逸脱する場合には通常は風車を保護するために運転を停止する。そこで、従来は風速が変動する場合には風速に応じて風車のブレードのピッチ角を制御したり、変換器へ与える電力指令を風速に応じて調整し、風車の回転速度変動を抑制している。 The wind power generation system is greatly influenced by fluctuations in wind speed, and the rotational speed of the windmill fluctuates. When the rotational speed of the windmill deviates from the operating range, the operation is usually stopped to protect the windmill. Therefore, conventionally, when the wind speed fluctuates, the pitch angle of the blade of the windmill is controlled according to the wind speed, or the power command given to the converter is adjusted according to the wind speed to suppress fluctuations in the rotational speed of the windmill. .
しかし、風速に応じて風車のブレードを駆動してピッチ角を制御することは機械的動作を含むために応答性が高くなく、風速に応じて変換器へ与える電力指令を調整する際も、通常は平均風速に基づいたパワーカーブにより決定するために、過渡的な風速の変化に追従することが困難である。このため、風速が急変する時に風車の回転速度が運転範囲を逸脱して風車が停止する場合があり、このような場合には再度風車を起動させる必要がある。 However, controlling the pitch angle by driving the blades of the wind turbine according to the wind speed is not highly responsive because it includes a mechanical operation, and even when adjusting the power command given to the converter according to the wind speed Is determined by a power curve based on the average wind speed, so it is difficult to follow a transient change in wind speed. For this reason, when the wind speed changes suddenly, the rotational speed of the windmill may deviate from the operating range and the windmill may stop. In such a case, it is necessary to start the windmill again.
しかしながら、風車発電量を増加させるためには、風速が急変する場合にもできるだけ風車が連続運転できることが望ましい。風車発電量が増加すれば風車発電コストを低減できるため、風車を連続運転して風車利用率を向上することが重要である。また、風車を連続運転できれば風車を系統に連系する開閉器等の動作回数が低減し、それらの機器の長寿命化も図れる。 However, in order to increase the wind turbine power generation amount, it is desirable that the wind turbine can be continuously operated as much as possible even when the wind speed changes suddenly. Since the wind turbine power generation cost can be reduced if the wind turbine power generation amount increases, it is important to continuously operate the wind turbine to improve the wind turbine utilization rate. In addition, if the windmill can be operated continuously, the number of operations of a switch or the like connecting the windmill to the system can be reduced, and the life of these devices can be extended.
本発明の目的は、風速が急変する場合にも、風車の回転速度を運転範囲内に制御し、風車の連続運転を行うことで風車利用率の向上を図る風力発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wind turbine generator that improves the wind turbine utilization rate by controlling the rotational speed of the wind turbine within the operation range and continuously operating the wind turbine even when the wind speed changes suddenly. .
本発明の風力発電装置は、風車の軸に接続した発電機と前記発電機に接続する変換器を備え、前記風車の回転速度が所定の領域にある場合には前記発電機から出力される電力を前記風車から前記変換器へ与えられる発電機出力に関する指令に追従するように制御し、前記風車の回転速度が所定の領域から外れる場合には前記発電機から出力される電力を前記風車から前記変換器へ与えられる発電機出力に関する指令に追従せずに制御する。 A wind turbine generator according to the present invention includes a generator connected to a shaft of a windmill and a converter connected to the generator, and the power output from the generator when the rotational speed of the windmill is in a predetermined region. Is controlled to follow a command relating to the generator output given from the windmill to the converter, and when the rotational speed of the windmill is out of a predetermined region, the power output from the generator is Control without following the command related to the generator output given to the converter.
本発明の風力発電装置は、前記風車の回転速度が所定の領域にある場合には前記発電機から出力される電力を前記風車から前記変換器へ与えられる発電機トルクに関する指令に前記風車の回転速度を乗じた値に追従するように制御し、前記風車の回転速度が所定の領域から外れる場合には前記発電機から出力される電力を前記風車から前記変換器へ与えられる発電機トルクに関する指令に前記風車の回転速度を乗じた値に追従せずに制御する。 In the wind turbine generator according to the present invention, when the rotational speed of the windmill is in a predetermined region, the rotation of the windmill is in response to a command relating to the generator torque that is supplied from the windmill to the converter. A command relating to the generator torque that is controlled to follow the value multiplied by the speed, and that outputs the electric power output from the generator to the converter when the rotational speed of the wind turbine deviates from a predetermined range. The control is performed without following a value obtained by multiplying the rotation speed of the wind turbine by the above.
本発明によれば、風車の回転速度が設定範囲内にある場合には外部から与えられる指令に従って風車の出力を制御することができ、風車の回転速度が設定範囲を逸脱した場合には風車の回転速度を設定範囲内で抑えるように速度制御を行うので、風速が変動した場合に風車の停止を避けることができる。 According to the present invention, when the rotational speed of the windmill is within the set range, it is possible to control the output of the windmill according to a command given from the outside, and when the rotational speed of the windmill deviates from the set range, Since the speed control is performed so as to suppress the rotation speed within the set range, it is possible to avoid stopping the windmill when the wind speed fluctuates.
以下、本発明の詳細を図面を用いて説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施例の全体構成を示す。図1に示す同期発電機2の回転子は風車1の軸に接続し、風車1が風速に応じた風のパワーで回転すると、同期発電機2は風車1の回転速度に応じた可変周波数の交流電力を発生する。同期発電機2の固定子には変換器3が接続し、同期発電機2が発生する可変周波数の交流電力を変換器3により直流電力に変換する。
変換器3は直流コンデンサ4を介し、変換器5に直流で接続しており、変換器5は変換器3から送られる直流電力を固定周波数の交流電力に変換する。変換器5は系統連系用変圧器6を介して電力系統に接続しており、固定周波数の交流電力を電力系統に供給する。
FIG. 1 shows the overall configuration of this embodiment. The rotor of the
The
同期発電機2と変換器3との間には電圧検出センサ7と電流検出センサ8が設置されており、電圧検出センサ7は同期発電機2の固定子の端子電圧を、電流検出センサ8は同期発電機2の固定子に流れる電流をそれぞれ検出する。検出した電圧値を3相/2相変換器9によってd軸成分V_dとq軸成分V_qとに変換し、検出した電流値を3相/2相変換器10によってd軸成分I_dとq軸成分I_qに変換する。なお、本実施例では、d軸成分は無効成分を、q軸成分は有効成分を表す。
A
速度検出器11は3相/2相変換器9,10が出力するV_d,V_q,I_d,I_qの信号に基づいて、風車1の回転速度ω及び同期発電機2の回転子位相θを検出する。
The
電力検出器12は3相/2相変換器9,10が出力するV_d,V_q,I_d,I_qの信号に基づいて、同期発電機2の出力する有効電力P及び無効電力Qを検出する。
The
速度制御器13は、予め定められたパワーカーブと風車で計測された風速とから求めた出力に応じて外部から同期発電機2へ与えられる有効電力指令P_c を、速度検出器11の検出する回転速度検出値ωに応じて修正し、同期発電機2へ修正した有効電力指令P_refを出力する。
The
無効電力指令演算器14は速度制御器13が出力する同期発電機2への有効電力指令
P_refから同期発電機2への無効電力指令Q_refを出力する。無効電力指令Q_
refは同期発電機2の力率を調整するために設定される。
The reactive
ref is set to adjust the power factor of the
有効電力制御器15の入力は速度制御器13の出力する有効電力指令P_ref と電力検出器12が出力する有効電力検出値Pとであり、有効電力制御器15の出力は変換器3への電流指令のq軸成分I_q_refとなる。有効電力制御器15は例えば比例積分制御系により構成され、有効電力指令P_ref と有効電力検出値Pの偏差が零になるように変換器3への電流指令I_q_refを決定する。
The input of the
無効電力制御器16の入力は無効電力指令演算器14の出力する無効電力指令Q_refと電力検出器12の検出する無効電力検出値Qであり、出力は変換器3への電流指令のd軸成分I_d_refとなる。無効電力制御器16は例えば比例積分制御系により構成され、無効電力指令Q_ref と無効電力検出値Qの偏差が零になるように変換器3への電流指令I_d_refを決定する。
The input of the
q軸電流制御器17の入力は3相/2相変換器10が出力する電流検出値のq軸成分
I_q と変換器3への電流指令のq軸成分I_q_refであり、出力は変換器3への出力電圧指令のq軸成分V_q_refとなる。q軸電流制御器17は例えば比例積分制御系により構成され、電流検出値I_q と電流指令I_q_refの偏差が零になるように変換器3への出力電圧指令V_q_refを決定する。
The inputs of the q-axis
d軸電流制御器18の入力は3相/2相変換器10が出力する電流検出値のd軸成分
I_d と変換器3への電流指令のd軸成分I_d_refであり、出力は変換器3への出力電圧指令のd軸成分V_d_refとなる。d軸電流制御器18は例えば比例積分制御系により構成され、電流検出値I_d と電流指令I_d_refの偏差が零になるように変換器3への出力電圧指令V_d_refを決定する。
The input of the d-axis
q軸電流制御器17及びd軸電流制御器18の出力する出力電圧指令のq軸成分V_q_ref及びd軸成分V_d_refは2相/3相変換器19により3相の出力電圧指令V_uvw_refに変換される。
The q-axis component V_q_ref and the d-axis component V_d_ref of the output voltage command output from the q-axis
パルス発生器20は2相/3相変換器19の出力する3相の出力電圧指令V_uvw_
refに基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)により変換器3へのゲートパルス信号を出力する。変換器3はゲートパルス信号を受け、IGBTやパワーMOSFET等の電力半導体スイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、変換器3は指令に応じた電圧を出力する。
The
Based on ref, a gate pulse signal to the
図2に速度制御器13の詳細な構成を示す。速度制御器13はリミッタ21と減算器
22と有効電力修正指令演算器23と変化率リミッタ24と加算器25とを備えている。リミッタ21の入力は速度検出器11の検出する回転速度検出値ωであり、リミッタ21の上限値及び下限値は風車1の回転速度の上限値ω_max及び下限値ω_minでそれぞれ与えられる。減算器22は回転速度検出値ωとリミッタ21の出力との差分を演算する。有効電力修正指令演算器23は減算器22の出力に基づいて、有効電力修正指令ΔP1を演算する。有効電力修正指令演算器23は例えば比例積分制御系で構成され、さらにその入力が零になった場合はその積分値をリセットし、その出力を零にする。変化率リミッタ24は定常的には有効電力修正指令演算器23の出力する有効電力修正指令ΔP1をそのまま出力するが、その出力の変化率をある一定範囲内に抑える機能を備え、その出力をΔP2とする。加算器25は変化率リミッタの出力ΔP2と外部から与えられる有効電力指令P_cとを加算し、同期発電機2への有効電力指令P_refを出力する。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the
次に、速度制御器13の動作を説明する。図3に速度制御器13の動作波形の例を示す。速度検出器11が検出する回転速度検出値ωがリミッタ21の上限値ω_max と下限値ω_min との間にある場合は減算器22の出力は零になるので、有効電力修正指令演算器23が出力する有効電力修正指令ΔP1はリセットされて零となり、変化率リミッタ24の出力ΔP2も定常的には零となる。従って、加算器25の出力P_ref は外部から与えられる有効電力指令P_c に一致する。すなわち、回転速度検出値ωが風車1の回転速度の上限値ω_maxと下限値ω_minの間にある場合は、速度制御器13は外部から与えられる有効電力指令P_cをそのまま同期発電機2への有効電力指令P_refとして出力する。
Next, the operation of the
一方、速度検出器11の検出する回転速度検出値ωがリミッタ21の上限値ω_maxよりも大きい場合は減算器22の出力は正となるので、有効電力修正指令演算器23の出力する有効電力修正指令ΔP1は増加し、変化率リミッタ24の出力ΔP2も増加する。従って、加算器25の出力P_refは外部から与えられる有効電力指令P_cよりも大きな値を出力する。すなわち、回転速度検出値ωが風車1の回転速度の上限値ω_max よりも大きい場合には、速度制御器13は同期発電機2への有効電力指令P_ref を増やす方向へ修正し、この修正は速度検出器11の検出する回転速度検出値ωがリミッタ21の上限値ω_max を下回るまで継続される。風から風車1のブレードへ与えられるパワーよりも同期発電機2の出力する有効電力が大きくなると、風車1の回転速度が減少するので、回転速度検出値ωが上限値ω_max よりも大きい場合には風車1の回転速度を減少させる方向へ修正が働くことになる。
On the other hand, when the rotational speed detection value ω detected by the
逆に、速度検出器11の検出する回転速度検出値ωがリミッタ21の下限値ω_minよりも小さい場合は減算器22の出力は負となるので、有効電力修正指令演算器23の出力する有効電力修正指令ΔP1は減少し、変化率リミッタ24の出力ΔP2も減少する。従って、加算器25の出力P_refは外部から与えられる有効電力指令P_cよりも小さな値を出力する。すなわち、回転速度検出値ωが風車1の回転速度の下限値ω_min よりも小さい場合には、速度制御器13は同期発電機2への有効電力指令P_ref を減らす方向へ修正し、この修正は速度検出器11の検出する回転速度検出値ωがリミッタ21の下限値ω_min を上回るまで継続される。風から風車1のブレードへ与えられるパワーよりも同期発電機2の出力する有効電力が小さくなると、風車1の回転速度が増加するので、回転速度検出値ωが下限値ω_min よりも小さい場合には風車1の回転速度を増加させる方向へこの修正が働くことになる。
On the contrary, when the rotational speed detection value ω detected by the
以上の速度制御器13の動作により、風車1の回転速度が設定範囲を逸脱した場合に風車1の回転速度を設定範囲内で抑えるように速度制御を行い、風車1の回転速度が設定範囲内の場合は外部から与えられる有効電力指令に従って有効電力制御する。本実施例に示すように、風速が急変する場合にも風車の連続運転が可能なので、風車利用率が向上して、風車発電量の増加が図れ、風車発電コストを低減できる。さらに風車を連続運転できるので風車を系統に連系する開閉器等の動作回数が低減し、それらの機器の寿命を長くできる。
By the operation of the
図4に二次励磁発電機を用いた本実施例の全体構成を示す。図4において、二次励磁発電機26の回転子が風車1の軸に接続し、風車1が風速に応じた風のパワーで回転すると、固定子が電力系統に接続した二次励磁発電機26が系統周波数に一致した交流電力を電力系統に供給する。二次励磁発電機26の回転子には変換器27が接続し、変換器27が二次励磁発電機26の回転子を交流励磁する。変換器27は直流コンデンサ28を介し、変換器29に直流で接続し、変換器29は変換器27に励磁電力を供給する。変換器29は系統連系用変圧器6を介して電力系統に接続される。
FIG. 4 shows the overall configuration of this embodiment using a secondary excitation generator. In FIG. 4, when the rotor of the
二次励磁発電機26と変換器27との間には電圧検出センサ30と電流検出センサ31とが設置されており、電圧検出センサ30は二次励磁発電機26の回転子の端子電圧を、電流検出センサ31は二次励磁発電機26の回転子に流れる電流をそれぞれ検出する。検出した電圧値は3相/2相変換器32によってd軸成分Vr_dとq軸成分Vr_qとに変換され、検出した電流値は3相/2相変換器33によってd軸成分Ir_d とq軸成分
Ir_qに変換される。
A
二次励磁発電機26と系統連系用変圧器6との間には電圧検出センサ35と電流検出センサ36が設置されており、電圧検出センサ35は系統電圧を、電流検出センサ36は電力系統へ流れる電流をそれぞれ検出する。検出した電圧値は3相/2相変換器37でd軸成分Vs_dとq軸成分Vs_qとに変換し、検出した電流値は3相/2相変換器38でd軸成分Is_dとq軸成分Is_qに変換する。
A
速度検出器34は3相/2相変換器32,33,37,38が出力するVr_d,Vr_q,Ir_d,Ir_q,Vs_d,Vs_q,Is_d,Is_qの信号に基づいて、風車1の回転速度ωと、二次励磁発電機26の回転子位相θrと、系統電圧位相θsとを検出する。
The
電力検出器12は3相/2相変換器37、38が出力するVs_d ,Vs_q,Is_d,Is_q の信号に基づいて、二次励磁発電機26が出力する有効電力Pと無効電力Qとを検出する。
The
速度制御器13は、予め定められたパワーカーブと風車で計測された風速とから求めた出力に応じて外部から二次励磁発電機26へ与えられる有効電力指令P_c を、速度検出器34の検出する回転速度検出値ωに応じて修正し、二次励磁発電機26へ修正した有効電力指令P_ref を出力する。ここで、速度制御器13は、実施例1と同様の構成である。
The
無効電力指令演算器14は、速度制御器13が出力する二次励磁発電機26への有効電力指令P_refから二次励磁発電機26への無効電力指令Q_refを出力する。無効電力指令Q_refは系統との連系点の力率を調整するために設定される。
The reactive
有効電力制御器15の入力は、速度制御器13の出力する有効電力指令P_ref と電力検出器12の検出する有効電力検出値Pであり、有効電力制御器15の出力が変換器
27への電流指令のq軸成分Ir_q_refになる。有効電力制御器15は例えば比例積分制御系により構成され、有効電力指令P_ref と有効電力検出値Pの偏差が零になるように変換器27への電流指令Ir_q_refを決定する。
The input of the
無効電力制御器16の入力は、無効電力指令演算器14が出力する無効電力指令Q_refと電力検出器12の検出する無効電力検出値Qであり、無効電力制御器16の出力が変換器27への電流指令のd軸成分Ir_d_refになる。無効電力制御器16は例えば比例積分制御系により構成され、無効電力指令Q_ref と無効電力検出値Qの偏差が零になるように変換器27への電流指令Ir_d_refを決定する。
The inputs of the
q軸電流制御器17の入力は、3相/2相変換器33が出力する電流検出値のq軸成分Ir_qと変換器27への電流指令のq軸成分Ir_q_ref であり、q軸電流制御器
17の出力が変換器27への出力電圧指令のq軸成分Vr_q_refになる。q軸電流制御器17は例えば比例積分制御系により構成され、電流検出値Ir_qと電流指令Ir_q_refの偏差が零になるように変換器27への出力電圧指令Vr_q_ref を決定する。
The inputs of the q-axis
d軸電流制御器18の入力は3相/2相変換器33が出力する電流検出値のd軸成分
Ir_dと変換器27への電流指令のd軸成分Ir_d_ref であり、d軸電流制御器
18の出力が変換器27への出力電圧指令のd軸成分Vr_d_refになる。d軸電流制御器18は例えば比例積分制御系により構成され、電流検出値Ir_dと電流指令Ir_d_refの偏差が零になるように変換器27への出力電圧指令Vr_d_ref を決定する。
The inputs of the d-axis
q軸電流制御器17とd軸電流制御器18が出力する出力電圧指令のq軸成分Vr_q_refとd軸成分Vr_d_ref とは2相/3相変換器19により3相の出力電圧指令
Vr_uvw_refに変換される。
The q-axis component Vr_q_ref and the d-axis component Vr_d_ref of the output voltage command output from the q-axis
パルス発生器20は2相/3相変換器19が出力する3相の出力電圧指令Vr_uvw_refに基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)により変換器27へのゲートパルス信号を出力する。変換器27はゲートパルス信号を受け、IGBT等の電力半導体スイッチング素子が高速にスイッチングを行うことで、変換器27は指令に応じた電圧を出力する。
The
本実施例でも、速度制御器13が実施例1と同様に動作するので、二次励磁発電機を用いた場合でも、風車1の回転速度が設定範囲を逸脱した場合には風車1の回転速度を設定範囲内で抑えるように速度制御を行い、風車1の回転速度が設定範囲内の場合は外部から与えられる有効電力指令に従って有効電力制御を行う。
Even in this embodiment, the
図5は本実施例の風力発電装置の全体構成を示す。本実施例は、同期発電機を用い、外部から与えられる指令が発電機へのトルク指令となる。図5に示すトルク検出器39は、3相/2相変換器9、10が出力するV_d,V_q,I_d,I_qの信号と、速度検出器11が検出した回転速度検出値ωとに基づいて、同期発電機2が出力するトルクTを検出する。
FIG. 5 shows the overall configuration of the wind turbine generator of this embodiment. In this embodiment, a synchronous generator is used, and a command given from the outside becomes a torque command to the generator. The
速度制御器40は外部から同期発電機2へ与えられるトルク指令T_c を速度検出器
11の検出した回転速度検出値ωに応じて修正し、同期発電機2へ修正したトルク指令
T_ref を出力する。速度制御器40は実施例1や実施例2で説明した速度制御器13と同様に構成できる。
The
トルク制御器41の入力は、速度制御器40が出力したトルク指令T_ref とトルク検出器39が検出したトルク検出値Tであり、トルク制御器41の出力が、変換器3への電流指令のq軸成分I_q_refとなる。トルク制御器41は、例えば比例積分制御系により構成され、トルク指令T_ref とトルク検出値Tとの偏差が零になるように変換器3への電流指令I_q_refを決定する。
The input of the
d軸電流指令演算器42の入力は、トルク制御器41が出力する電流指令のq軸成分
I_q_refであり、d軸電流指令演算器42の出力が変換器3への電流指令のd軸成分I_d_refとなる。電流指令のd軸成分I_d_refは同期発電機2の力率を調整するために設定される。
The input of the d-axis
本実施例の風力発電装置は、図5に示したその他の構成は図1と同様であり、外部から与えられる指令が発電機へのトルク指令の場合にも、風車1の回転速度が設定範囲を逸脱した場合に風車1の回転速度を設定範囲内に抑えるように速度制御を行い、風車1の回転速度が設定範囲内の場合は、外部から与えられるトルク指令に従ってトルク制御を行う。 The other configuration shown in FIG. 5 is the same as that of FIG. 1 in the wind turbine generator of this embodiment. Even when the command given from the outside is a torque command to the generator, the rotational speed of the wind turbine 1 is within the set range. If the rotational speed of the windmill 1 is within the set range, the speed control is performed according to the torque command given from the outside.
図6は本実施例の風力発電装置の全体構成を示す。本実施例は、二次励磁発電機を用い、外部から与えられる指令が発電機へのトルク指令となる。図6に示すトルク検出器39は3相/2相変換器37,38が出力するVs_d,Vs_q,Is_d,Is_qの信号と、速度検出器34が検出した回転速度検出値ωとに基づいて、二次励磁発電機26が出力するトルクTを検出する。
FIG. 6 shows the overall configuration of the wind turbine generator of this embodiment. In this embodiment, a secondary excitation generator is used, and a command given from the outside becomes a torque command to the generator. The
速度制御器40は外部から二次励磁発電機26へ与えられるトルク指令T_c を速度検出器34が検出した回転速度検出値ωに応じて修正し、二次励磁発電機26へ修正したトルク指令T_ref を出力する。速度制御器40は実施例1や実施例2で説明した速度制御器13と同様に構成できる。
The
トルク制御器41の入力は、速度制御器40が出力するトルク指令T_ref とトルク検出器39が検出するトルク検出値Tとであり、トルク制御器41の出力が変換器27への電流指令のq軸成分Ir_q_refとなる。トルク制御器41は、例えば比例積分制御系により構成され、トルク指令T_ref とトルク検出値Tの偏差が零になるように変換器27への電流指令Ir_q_refを決定する。
The input of the
d軸電流指令演算器42の入力は、トルク制御器41が出力する電流指令のq軸成分
Ir_q_refであり、d軸電流指令演算器42の出力が変換器27への電流指令のd軸成分Ir_d_refとなる。電流指令のd軸成分Ir_d_refは系統との連系点の力率を調整するために設定される。
The input of the d-axis
本実施例の風力発電装置は、図6に示したその他の構成は図4と同様なので、外部から与えられる指令が発電機へのトルク指令の場合にも、風車1の回転速度が設定範囲を逸脱した場合には、風車1の回転速度を設定範囲内に抑えるように速度制御を行い、風車1の回転速度が設定範囲内の場合は外部から与えられるトルク指令に従ってトルク制御を行う。 The other configuration shown in FIG. 6 is the same as that of FIG. 4 in the wind power generator of the present embodiment. Therefore, even when the command given from the outside is a torque command to the generator, the rotational speed of the windmill 1 falls within the set range. When deviating, speed control is performed so that the rotational speed of the windmill 1 is kept within the set range, and when the rotational speed of the windmill 1 is within the set range, torque control is performed according to a torque command given from the outside.
図7に、本実施例の風力発電装置の全体構成を示す。本実施例は二次励磁発電機を用い、外部から与えられる指令が発電機への有効電力指令の場合である。図7に示すように、電圧検出センサ43及び電流検出センサ44の配置が図4に示す実施例2と異なるが、これ以外は実施例2と同様である。図7に示す本実施例でも、風車1の回転速度が設定範囲を逸脱した場合には風車1の回転速度を設定範囲内で抑えるように速度制御を行い、風車1の回転速度が設定範囲内の場合は外部から与えられる有効電力指令に従って有効電力制御を行う。
In FIG. 7, the whole structure of the wind power generator of a present Example is shown. In this embodiment, a secondary excitation generator is used, and the command given from the outside is an active power command to the generator. As shown in FIG. 7, the arrangement of the
図8に、本実施例の風力発電装置の全体構成を示す。本実施例は二次励磁発電機を用い、外部から与えられる指令が発電機へのトルク指令の場合である。本実施例は図8に示すように、電圧検出センサ43と電流検出センサ44の配置が図6に示す実施例4と異なるが、これ以外は実施例4と同様である。図8に示す本実施例でも、風車1の回転速度が設定範囲を逸脱した場合に風車1の回転速度を設定範囲内で抑えるように速度制御を行い、風車1の回転速度が設定範囲内の場合は外部から与えられるトルク指令に従ってトルク制御を行う。
In FIG. 8, the whole structure of the wind power generator of a present Example is shown. In this embodiment, a secondary excitation generator is used, and a command given from the outside is a torque command to the generator. As shown in FIG. 8, the present embodiment is the same as the fourth embodiment except that the arrangement of the
1…風車、2…同期発電機、3,5,27,29…変換器、4,28…直流コンデンサ、6…系統連系用変圧器、7,30,35,43…電圧検出センサ、8,31,36,
44…電流検出センサ、9,10,32,33,37,38…3相/2相変換器、11,34,45…速度検出器、12,46…電力検出器、13,40…速度制御器、14…無効電力指令演算器、15…有効電力制御器、16…無効電力制御器、17…q軸電流制御器、18…d軸電流制御器、19…2相/3相変換器、20…パルス発生器、21…リミッタ、22…減算器、23…有効電力修正指令演算器、24…変化率リミッタ、25…加算器、26…二次励磁発電機、39,47…トルク検出器、41…トルク制御器、42…d軸電流指令演算器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Windmill, 2 ... Synchronous generator, 3, 5, 27, 29 ... Converter, 4, 28 ... DC capacitor, 6 ... Transformer for system connection, 7, 30, 35, 43 ... Voltage detection sensor, 8 , 31, 36,
44 ... Current detection sensor, 9, 10, 32, 33, 37, 38 ... 3-phase / 2-phase converter, 11, 34, 45 ... Speed detector, 12, 46 ... Power detector, 13, 40 ... Speed control , 14 ... reactive power command calculator, 15 ... active power controller, 16 ... reactive power controller, 17 ... q-axis current controller, 18 ... d-axis current controller, 19 ... 2-phase / 3-phase converter, DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の値より小さい時に、前記発電機の出力に関する指令を前記回転速度に応じて修正する第一の速度制御部を有することを特徴とする風力発電機。 In a wind turbine generator comprising a generator connected to the shaft of a windmill, a converter connected to the generator, and a control device for the converter,
The said control apparatus has a 1st speed control part which corrects the command regarding the output of the said generator according to the said rotational speed, when the rotational speed of the said windmill is smaller than predetermined value, The wind generator characterized by the above-mentioned .
前記第一の速度制御部は、前記風車の回転速度が所定の値よりも小さい時に、前記発電装置の出力に関する指令を減少させる修正手段を有することを特徴とする風力発電装置。 In claim 1,
The wind turbine generator according to claim 1, wherein the first speed control unit includes a correction unit that reduces a command related to an output of the power generator when a rotational speed of the windmill is smaller than a predetermined value.
前記第一の速度制御部は、前記風車の回転速度が所定の値より小さい時に、前記回転速度を増加させる運転モードを有することを特徴とする風力発電装置。 In claim 1,
The first speed control unit has an operation mode for increasing the rotation speed when the rotation speed of the windmill is smaller than a predetermined value.
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の範囲内である時に、予め定めたパワーカーブと前記風車で計測した風速とから求められた前記発電機の出力に関する指令に従って前記変換器を制御することを特徴とする風力発電装置。 2. The control device according to claim 1, wherein when the rotational speed of the windmill is within a predetermined range, the control device performs the conversion according to a command related to the output of the generator obtained from a predetermined power curve and a wind speed measured by the windmill. Wind power generator characterized by controlling the generator.
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の値より大きい時に、前記発電機の出力に関する指令を前記回転速度に応じて修正する第二の速度制御部を有することを特徴とする風力発電装置。 In claim 1,
The said control apparatus has a 2nd speed control part which corrects the command regarding the output of the said generator according to the said rotational speed, when the rotational speed of the said windmill is larger than predetermined value, The wind power generator characterized by the above-mentioned. .
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の値より小さい場合に、前記発電機のトルクに関する指令を前記回転速度に応じて修正する第一の速度制御部を有することを特徴とする風力発電機。 In a wind turbine generator comprising a generator connected to the shaft of a windmill, a converter connected to the generator, and a control device for the converter,
The control device has a first speed control unit that corrects a command related to the torque of the generator according to the rotation speed when the rotation speed of the windmill is smaller than a predetermined value. Machine.
前記第一の速度制御部は、前記風車の回転速度が所定の値よりも小さい場合に、前記発電装置のトルクに関する指令を減少させる修正手段を有することを特徴とする風力発電装置。 In claim 6,
Said 1st speed control part has a correction means to reduce the instruction | command regarding the torque of the said electric power generating apparatus, when the rotational speed of the said windmill is smaller than predetermined value, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記第一の速度制御部は、前記風車の回転速度が所定の値より小さい場合に、前記回転速度を増加させる運転モードを有することを特徴とする風力発電装置。 In claim 6,
The first speed control unit has an operation mode for increasing the rotation speed when the rotation speed of the windmill is smaller than a predetermined value.
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の範囲内である場合に、予め定めたパワーカーブと前記風車で計測した風速とから求められた前記発電機のトルクに関する指令に従って前記変換器を制御することを特徴とする風力発電装置。 In claim 6,
When the rotational speed of the windmill is within a predetermined range, the control device controls the converter according to a command related to the generator torque obtained from a predetermined power curve and a wind speed measured by the windmill. A wind power generator characterized by:
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の値より大きい場合に、前記発電機のトルクに関する指令を前記回転速度に応じて修正する第二の速度制御部を有することを特徴とする風力発電装置。 In claim 6,
The control device includes a second speed control unit that corrects a command related to the torque of the generator according to the rotation speed when the rotation speed of the windmill is larger than a predetermined value. apparatus.
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の値より小さい場合に、前記発電機の出力に関する指令を前記風車の回転速度に応じて設定する第一の指令設定部と、
前記風車の回転速度が所定の値より大きい場合に、前記発電機の出力に関する指令を前記回転数に応じて設定する第二の指令設定部と、を有することを特徴とする風力発電機。 In a variable speed drive wind power generator comprising a generator mechanically connected to the shaft of a windmill, a converter electrically connected to the generator, and a control device for controlling the operation of the converter,
The control device, when the rotational speed of the windmill is smaller than a predetermined value, a first command setting unit that sets a command related to the output of the generator according to the rotational speed of the windmill,
A wind power generator comprising: a second command setting unit configured to set a command related to the output of the generator according to the rotation speed when the rotational speed of the windmill is greater than a predetermined value.
前記第一の指令設定部は、前記発電装置の出力に関する指令を減少させる第一の修正手段を備え、
前記第二の指令設定部は、前記発電装置の出力に関する指令を増加させる第二の修正手段を備えることを特徴とする風力発電装置。 In claim 11,
The first command setting unit includes first correction means for reducing a command related to the output of the power generator,
Said 2nd command setting part is equipped with the 2nd correction means to increase the command regarding the output of the said power generator, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記第一の指令設定部は、前記回転速度を増加させる第一の運転モードを備え、
前記第二の指令設定部は、前記回転速度を減少させる第二の運転モードを備えることを特徴とする風力発電装置。 In claim 11,
The first command setting unit includes a first operation mode for increasing the rotation speed,
Said 2nd command setting part is equipped with the 2nd operation mode which decreases the said rotational speed, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
前記制御装置は、前記風車の回転速度が所定の値より小さい場合に、前記発電機のトルクに関する指令を前記風車の回転速度に応じて設定する第一の指令設定部と、
前記風車の回転速度が所定の値より大きい場合に、前記発電機のトルクに関する指令を前記回転数に応じて設定する第二の指令設定部と、を有することを特徴とする風力発電機。 In a variable speed drive wind power generator comprising a generator mechanically connected to the shaft of a windmill, a converter electrically connected to the generator, and a control device for controlling the operation of the converter,
The control device, when the rotational speed of the windmill is smaller than a predetermined value, a first command setting unit that sets a command related to the torque of the generator according to the rotational speed of the windmill,
A wind power generator comprising: a second command setting unit configured to set a command related to the torque of the generator according to the rotational speed when the rotational speed of the windmill is greater than a predetermined value.
前記第一の指令設定部は、前記発電装置のトルクに関する指令を減少させる第一の修正手段を備え、
前記第二の指令設定部は、前記発電装置のトルクに関する指令を増加させる第二の修正手段を備えることを特徴とする風力発電装置。 In claim 14,
The first command setting unit includes first correction means for reducing a command related to the torque of the power generation device,
Said 2nd command setting part is equipped with the 2nd correction means to increase the command regarding the torque of said power generator, A wind power generator characterized by things.
前記第一の指令設定部は、前記回転速度を増加させる第一の運転モードを備え、
前記第二の指令設定部は、前記回転速度を減少させる第二の運転モードを備えることを特徴とする風力発電装置。 In claim 14,
The first command setting unit includes a first operation mode for increasing the rotation speed,
Said 2nd command setting part is equipped with the 2nd operation mode which decreases the said rotational speed, The wind power generator characterized by the above-mentioned.
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