JP2007267586A - 風力発電装置,風力発電システムおよび電力系統制御装置 - Google Patents
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Abstract
電力系統で主となる電源と、電力系統の電源が電力を供給する系統の負荷との間で、無効電力の過不足が起き、既設の電圧調整設備等の能力を超えた場合に、無効電力を調整することが出来なくなる点にある。
【解決手段】
本発明では電力系統の電圧調整装置から、電力系統に応じた無効電力指令を、前記電力系統と電気的に接続された風力発電装置に送信し、風力発電装置は無効電力指令を受け取るインターフェース手段を有する。さらに、風力発電装置は前記無効電力指令に、風力発電装置の出力電力に起因する電圧変動を抑制するための無効電力指令を加算した値に従って無効電力を出力する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の1実施例の装置構成を示す単線結線図である。
104−01の回転子巻線はコンバータ104−04と電気的に接続され、また、発電機104−01の固定子は遮断器104−06やトランス104−07などを介して電力系統に電気的に接続される。
Isに変換され、前記低電圧の信号VsおよびIsがコンバータ制御装置104−05に入力される。また、電磁接触器301と発電機104−01の固定子との間の電圧は、電圧センサPTgによりその値を低電圧の信号Vgに変換されコンバータ制御装置104−05に入力される。
Pulse_cnvを出力する。このとき、コンバータINV,CNVに入力されるパルス信号
Pulse_inv,Pulse_cnvは、電力系統で必要な無効電力を風力発電装置から出力し、かつ風力発電装置の出力無効電力の変動を抑制するように作成される。
(有効分電流指令値)Ipnstr を調整し、電流調整器1−ACRに出力する。ここで、直流電圧調整器DCAVRは例えば比例積分制御器により構成できる。
dqtrs は数4を用いてp軸電圧検出値(系統電圧ベクトルに一致する位相成分)Vpsとq軸電圧検出値(前記p軸電圧検出値Vpsと直交する成分)Vqsを演算し、それぞれを前記加算器401,402に出力する。
Vqnを入力し、数5および数6に示した変換式により電圧指令値Vun,Vvn,Vwnを演算し、PWM演算器PWMnに出力する。
Pulse_cnvを演算し、コンバータCNVに出力する。
ROTDETに入力される。回転位相検出器ROTDETは、位相信号のパルスPLrを計数して位相信号に換算するとともに、位相信号を一回転に一回のパルス(例えばABZ方式のエンコーダではZ相パルス)で零にリセットし、オーバーフローしない0〜360度の位相信号RTHを加算器403に出力する。
励磁位相演算器SLDETは、位相信号THとTHsを減算(THr=THs−TH)し、さらに発電機の極対数倍して発電機の回転子の電気角周波数の位相信号THrを出力する。
Ip0を出力する。ここでは、有効電力指令の例で説明するが、トルク指令の場合は、トルク指令に発電機の回転数を乗じて有効電力指令に変換して制御することが可能である。有効電力制御はトルク制御と異なり、回転数が変化してもその影響を受けずに出力電力を一定に制御できる。
APR,AQRは例えば比例積分器により構成できる。
02の出力する電圧指令値Vur,Vvr,Vwrを演算し、PWM演算器PWMrに出力する。
VLを検出し、電圧が低下した際には無効電力指令値を進み方向に、電圧が上昇した際には遅れ無効電力を出力するように無効電力指令値Qref を変化させ、系統電圧が所定の範囲内になるように無効電力指令値を作成する。
実施例1では、巻線型誘導発電機をコンバータによって系統に接続する風力発電装置について説明してきたが、誘導発電機や図6に示すような同期発電機を用いた場合にも適用できる。本実施例では発電機に同期発電機を用いた実施形態を説明する。
Pulse_invを演算し、前記コンバータINVに出力する。
102 送電線インピーダンス
103 負荷
104 風力発電装置
104−01 巻線形誘導発電機
104−02 羽
104−03 風車制御装置
104−04 コンバータ
104−05 コンバータ制御装置
104−06 遮断器
104−07 連系用トランス
105 系統電圧調整装置
Qref 無効電力指令値
Pref 有効電力指令値
Run 運転/停止指令値
Pitch* 羽角度指令
PTL 電圧検出器
VL 系統電圧検出値
Claims (14)
- 風を受けて回転する風車と、前記風車の回転により発電する発電機と、
前記発電機が発電した電力を変換する電力変換器とを備えた風力発電装置において、
前記風力発電装置は電力系統と電気的に接続され、
前記電力系統に備えられた電圧検出器により検出される電圧検出値から作成される第一の無効電力指令値を受け取るインターフェース装置と、
前記発電機の出力電力の変動による電圧変動を抑制する第二の無効電力指令値を作成する手段と、
前記第一の無効電力指令値と前記第二の無効電力指令値とを加算する無効電力指令値加算手段と、
該無効電力指令値加算手段の出力する第三の無効電力指令値に従って無効電力を出力する手段と、を備えることを特徴とする風力発電装置。 - 請求項1において、
複数の前記風力発電装置が、前記電力系統と電気的に接続されている場合において、
複数の前記風力発電装置のうち出力有効電力が小さい第1の風力発電装置は、出力有効電力が大きい第2の風力発電装置よりも大きい無効電力を出力することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項1において、
複数の前記風力発電装置が、前記電力系統と電気的に接続されている場合に、
複数の前記風力発電装置のうち出力有効電力が大きい第1の風力発電装置は、出力有効電力が小さい第2の風力発電装置よりも小さい無効電力を出力することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項1において、
前記インターフェース装置は前記電圧検出器の電圧検出値が所定値より高いときに遅れ無効電力指令値を受け取り、
前記電圧検出値が所定値より低いときには進み無効電力指令値を受け取り、
前記電圧検出値が所定範囲になるように無効電力を電力系統に出力することを特徴とする風力発電装置。 - 請求項1において、
有効電力と無効電力を独立に制御できる発電電力制御手段を備えることを特徴とする風力発電装置。 - 風を受けて回転する風車と、前記風車の回転により発電する発電機と、前記発電機が発電した電力を変換する電力変換器と、を備えた風力発電装置と電気的に接続された電力系統を制御する電力系統制御装置において、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器の電圧検出値より無効電力指令値を作成する無効電力指令値作成部と、
前記無効電力指令値を前記風力発電装置に伝送する伝送部と、を備え、
前記発電機の出力変動を抑制し、前記無効電力指令に応じた無効電力を前記風力発電機より電力系統に送電することを特徴とする電力系統制御装置。 - 請求項6において、
複数の前記風力発電装置が前記電力系統と電気的に接続されている場合に、
前記無効電力指令値作成部は、複数の前記風力発電装置のうち出力有効電力が小さい第1の風力発電装置に、出力有効電力が大きい第2の風力発電装置よりも大きな無効電力指令値を伝送する手段を備えることを特徴とする電力系統制御装置。 - 請求項6において、
複数の前記風力発電装置が前記電力系統と電気的に接続されている場合に、
前記無効電力指令値作成部は、複数の前記風力発電装置のうち出力有効電力が大きい第1の風力発電装置に、出力有効電力が小さい第2の風力発電装置よりも小さい無効電力指令値を伝送する手段を備えることを特徴とする電力系統制御装置。 - 請求項6において、
前記無効電力指令値作成部は前記電圧検出値が所定値より高いときに遅れ無効電力指令を作成し、
前記電圧検出値が所定値より低いときには進み無効電力指令を作成し、
前記電圧検出値が所定範囲になるように第一の無効電力指令値を変化させることを特徴とする電力系統制御装置。 - 風を受けて回転する風車と、前記風車の回転により発電する発電機と、前記発電機が発電した電力を変換する電力変換器と、を備えた風力発電装置と電力系統が電気的に接続された風力発電システムにおいて、
前記電力系統は該電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器の電圧検出値から第一の無効電力指令値を作成する無効電力指令値作成部と、
前記第一の無効電力指令値を前記風力発電装置に伝送する伝送部と、を備え、
前記風力発電装置は前記第一の無効電力指令値を受け取るインターフェース装置と、
前記発電機の出力電力の変動による電圧変動を抑制する第二の無効電力指令値を作成する手段と、
前記第一の無効電力指令値と前記第二の無効電力指令値とを加算する無効電力指令値加算手段と、
該無効電力指令値加算手段の出力する第三の無効電力指令値に従って無効電力を出力する手段と、を備えることを特徴とする風力発電システム。 - 請求項10において、
複数の前記風力発電装置が、前記電力系統と電気的に接続されている場合に、
複数の前記風力発電装置のうち出力有効電力が小さい第1の風力発電装置は、出力有効電力が大きい第2の風力発電装置よりも大きい無効電力を出力することを特徴とする風力発電システム。 - 請求項10において、
複数の前記風力発電装置が、前記電力系統と電気的に接続されている場合に、
複数の前記風力発電装置のうち出力有効電力が大きい第1の風力発電装置は、出力有効電力が小さい第2の風力発電装置よりも小さい無効電力を出力することを特徴とする風力発電システム。 - 請求項10において、
前記インターフェース装置は前記電圧検出器の電圧検出値が所定値より高いときに遅れ無効電力指令値を受け取り、
前記電圧検出値が所定値より低いときには進み無効電力指令値を受け取り、
前記電圧検出値が所定範囲になるように無効電力を電力系統に出力することを特徴とする風力発電システム。 - 請求項10において、
前記風力発電装置は有効電力と無効電力を独立に制御できる発電電力制御手段を備えることを特徴とする風力発電システム。
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