JP2008011607A - 可変速風力発電システム - Google Patents

可変速風力発電システム Download PDF

Info

Publication number
JP2008011607A
JP2008011607A JP2006177489A JP2006177489A JP2008011607A JP 2008011607 A JP2008011607 A JP 2008011607A JP 2006177489 A JP2006177489 A JP 2006177489A JP 2006177489 A JP2006177489 A JP 2006177489A JP 2008011607 A JP2008011607 A JP 2008011607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
command value
power generation
speed
generator
wind
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006177489A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoo Futami
Masaya Ichinose
Kazuhiro Imaie
Shinya Ohara
Tadashi Sodeyama
雅哉 一瀬
基生 二見
和宏 今家
伸也 大原
正 袖山
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, 株式会社日立製作所 filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2006177489A priority Critical patent/JP2008011607A/ja
Publication of JP2008011607A publication Critical patent/JP2008011607A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/007Control circuits for doubly fed generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors
    • F03D7/02Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors
    • F03D7/02Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0272Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor by measures acting on the electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors
    • F03D7/02Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04Automatic control; Regulation
    • F03D7/042Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/309Rate of change of parameters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32Wind speeds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/327Rotor or generator speeds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/328Blade pitch angle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
    • Y02E10/723
    • Y02E10/725

Abstract

【課題】本発明で解決しようとする問題点は、風力発電システムの発電電力は風により変動するため、電力系統の電圧変動の問題が発生するおそれがある点にある。また、無効電力量を任意に出力できない問題がある。
【解決手段】発電システムに有効電力指令値に従い動作するように有効電力制御系を用いることとした。また、無効電力指令値により無効電力を有効電力とは独立に出力できるようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、発電機の回転数を可変とした風力発電システムに関する。

風力発電装置は、風のエネルギーを翼で受け、回転エネルギーに変換して発電機の回転子に回転トルクを発生させる。このとき回転子(または固定子、またはそれら両方)に磁界を発生させることで風により発生したトルクから電力を取り出す。この取り出した電力は、電線を介して電力系統や負荷に供給する。

風力発電システムは風のエネルギーを用いているため、その発電電力は変動し、接続する電力系統の電圧を変動させる問題がある。

風力発電システムの発電制御にトルク制御を用い、電圧変動対策としては力率制御を行う風力発電システムが知られている。

特許第3435474号

風力発電システムの発電電力は風により変動するため、電力系統の電圧変動を起こすおそれがあるという問題が発生する。

前記特許文献1では、発電システムにトルク制御を行っており、回転数変化にともない発電する有効電力が変化する。

また、力率制御では、発電電力が小さいときには無効電力の出力は小さくなり、電圧変動を抑制するために十分な無効電力量の出力が得られないおそれがある。

上記課題を達成するために、本発明は少なくとも1枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
前記発電電力指令手段は、現在の風速から翼角度を決定し、該決定した翼角度に応じて発電電力指令値を決定する手段と、
前記発電機制御手段は前記発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とするものである。

また、上記課題を達成するために、本発明は少なくとも1枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、を備える可変速風力発電システムにおいて、
風車状態量により発電電力指令信号を発生する発電電力指令手段と、
前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御器手段と、
前記発電電力指令手段は、風速から発電電力指令値および回転数指令値を求める手段と、
回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて翼角度指令値を変更する手段と、
発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とするものである。

また、上記課題を達成するために、本発明は少なくとも1枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを含む電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
前記発電電力指令手段は、風速から翼角度指令値および回転数指令値を求める手段と、
回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて前記発電電力指令値を変化させる手段と、
前記発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とするものである。

また、上記課題を達成するために、本発明は少なくとも1枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを含む電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
無効電力指令値により無効電力を有効電力とは独立に出力できるようにしたものである。

本発明の可変速風力発電システムによれば、系統に出力する発電電力の変動を、従来のトルク制御方式に比べ小さくできるため、系統の電圧変動に与える影響を小さくできる。

また、本発明の可変速風力発電システムによれば、無効電力制御手段を備えることで発電有効電力量とは独立して無効電力量を決定でき、発電電力が小さいときにも大きな無効電力を出力でき、系統条件に応じた無効電力出力を実現出来る。

発電電力を有効電力制御により出力する制御装置を風力発電システムに備える方法で実現した。

系統で必要な無効電力を補うという目的を、無効電力指令を受けて無効電力を制御する制御装置を風力発電システムに備える方法で実現した。

図1は、本発明の一実施例の装置構成を示す単線結線図である。まず、電力を送るための電力系統の構成について説明する。電力系統の発電設備101は容量が大きい場合、単に電源と考えることが出来る。電力系統の発電設備101からの電力は、送電線を用いて、家庭やビル,工場などに送られる。

風力発電装置104は、電力系統との連係用のトランス104−07を介して前記送電線に接続される。

風力発電装置104は主に、巻線型誘導タイプの発電機104−01,翼104−02,風車制御装置104−03,コンバータ(励磁装置)104−04,コンバータ制御装置104−05から構成される。

翼104−02は、発電機104−01の回転子に(ギアなどで)機械的に接続されており、発電機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や連係用のトランス104−07などを介して電力系統に電気的に接続される(詳細構成は図2で説明する)。

風車制御装置104−03は、風速検出値Uや無効電力指令値Qrefや回転数検出値を入力する。また、風車制御装置104−03は、翼104−02にピッチ角指令値
Pchrefを出力して翼角度を制御したり、有効電力指令値Prefの演算およびコンバータ制御装置104−05に有効電力指令値Prefを出力したり、また無効電力指令値Qrefの受信、受信した無効電力指令値Qrefをコンバータ制御装置104−05に伝送する機能を持つ。

前記無効電力指令値Qrefや、前記有効電力指令値Prefなどの各種指令値は、コンバータ制御装置104−05に送られる。

コンバータ制御装置104−05は、指令値に従いコンバータ104−04を制御し、発電機104−01の電力や、系統に出力する電力(有効電力,無効電力)を制御する。

次に、図2を用いて、風力発電装置104について詳しく説明する。図2は発電機104−01に交流励磁型同期発電機を用いた構成を示す。

発電機104−01の固定子側の3相出力は、外部信号sg1によって開閉可能な例えば電磁接触器301の二次側に接続される。また電磁接触器301の一次側は、電磁接触器302の一次側に接続される。電磁接触器302の二次側は、コンデンサCn,リアクトルLnで構成される交流フィルタ回路を介して、コンバータCNVに接続される。

コンバータCNVの直流回路303はコンバータINVの直流回路部に接続され、前記コンバータINVの交流出力は、リアクトルLr,コンデンサCrで構成される交流フィルタ回路を介して発電機104−01の回転子巻線に電気的に接続される。また、電磁接触器301の一次側は、遮断器104−06やトランス104−07を介して電力系統
101にも接続される。

前記遮断器104−06は、風力発電装置104を系統から電気的に切り離すための機能を具備する。

発電機側コンバータINVおよび系統側コンバータCNVは、例えば能動スイッチとして半導体のスイッチング素子(サイリスタ,GTO,IGBT,MOS,SiCなど)を用いて構成しており、それぞれ、交流を直流に変換または直流を交流に変換する機能を備える。

また、前記系統側コンバータCNVの交流出力端子に設置される、リアクトルLnやコンデンサCnで構成された交流フィルタ回路は、高調波電流,高調波電圧を減衰させる機能を持つ。

発電機104−01の回転子には、ギアなどを介して風力発電用の翼が接続されており、風の力を受けて回転する。また、回転子には、回転速度を検出する、例えばエンコーダで構成される速度検出器が接続されており、速度検出値ωをコンバータ制御装置104−05および風車制御装置104−03に出力する。

また、回転子に接続された翼104−02はピッチ角度指令値Pchrefに従って翼の角度を変更する。風の入射方向を0度と定義すると翼角度が大きくなると風を受ける面積が増すことになる。

次に、発電電力を制御するための配線および装置について説明する。遮断器104−
06の二次側の三相電圧および三相電流は、それぞれ電圧センサPTs,電流センサCTsによりその値を低電圧の電圧検出信号Vs,低電圧の電流検出信号Isに変換され、前記低電圧の信号VsおよびIsは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の二次側(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電圧信号Vgに変換されコンバータ制御装置104−05に入力される。

コンバータINVおよびコンバータCNVの直流回路303に接続されたコンデンサ
Cdの電圧は、電圧センサにより低電圧の直流電圧信号Edcに変換され、直流電圧信号Edcはコンバータ制御装置104−05に入力される。

また、コンバータINVの出力電流Ir(発電機104−01の二次側電流)は電流センサCTrにより検出され、また、コンバータCNVの出力電流Inは電流センサCTnにより検出され、電流検出値Irおよび電流検出値Inはコンバータ制御装置104−
05に伝送される。

風車コントローラ104−03は、制御装置104−05に、有効電力指令値Pref,無効電力指令値Qrefなどの各種指令値を送ったり、風速Uや回転数ωを入力して有効電力指令値Prefを計算したり、無効電力指令値Qrefを伝送したり、ピッチ角
(翼の角度)指令値Pchrefを演算して、翼104−02に伝送するなどの機能を備える。

コンバータ制御装置104−05は、電磁接触器301,302を、それぞれ信号Sg1,Sg2で制御する。また、コンバータ制御装置104−05は、半導体スイッチング素子で構成されるコンバータINV、コンバータCNVのそれぞれを駆動制御するパルス信号Pulse_inv,Pulse_cnvを出力する。

運転指令により電磁接触器302のオン信号が信号Sg2により指令され、電磁接触器302がオンすると、コンバータCNVはパルス信号Pulse_cnvにより運転を開始し、平滑コンデンサCdの直流電圧Edcを一定に制御する。

次に、図3を用いてコンバータ制御装置104−05の機能について説明する。

まず、コンバータCNVの制御について詳細に説明する。コンバータCNVが運転を開始する前に電磁接触器302の投入指令Sg2が出力され、コンバータCNVは系統に接続される。

前記交流電圧検出値Vsは、位相検出器THDETと3相2相変換器32trsに入力される。前記位相検出器THDETは、系統の電圧に追従する位相信号THsを、例えば位相同期ループ(PLL:Phase Locked Loop )方式で演算し、前記位相信号THs
(THs:系統U相電圧を正弦波としたときの位相信号)を3相2相座標変換器32dqtrs−01,32dqtrs−02,回転座標変換器dqtrsおよび励磁位相演算器SLDETおよび2相3相座標変換器dq23trs−01に出力する。直流電圧指令値Erefと前記直流電圧検出値Edcは直流電圧調整器DCAVR(たとえば比例積分制御器により構成)に入力される。前記直流電圧調整器DCAVRは入力された指令値Erefと検出値Edcの偏差が零になるように出力のp軸電流指令値(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。

3相2相座標変換器32dqtrs−01は入力された電流Inから数1および数2に示した変換式を用いて、p軸電流検出値Ipn(有効分電流)とq軸電流検出値Iqn
(無効分電流)を演算し、p軸電流検出値Ipnを電流調整器1−ACRに、q軸電流検出値Iqnを電流調整器2−ACRに出力する。

ここで、添え字u,v,wは相を表し、例えば、InのU相電流はInuと表記する。以降電圧なども同様である。

前記電流調整器1−ACRは、前記p軸電流指令値Ipnstrと前記p軸電流検出値Ipnの偏差を零にするように出力のp軸電圧指令値Vpn0を調整し、加算器401に出力する。同様に、前記電流調整器2−ACRは、q軸電流指令値(=0)と前記q軸電流検出値Iqnの偏差を零にするように出力のq軸電圧指令値Vqn0を調整し、加算器402に出力する。ここで前記電流調整器(1−ACR,2−ACR)はたとえば比例積分制御器により構成できる。

前記3相2相変換器32trsは入力された電圧Vsから数3に示した変換式を用いて、α成分Vsαとβ成分Vsβを演算し、さらに数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。

前記加算器401は、前記p軸電圧指令値Vpn0と前記p軸電圧検出値Vpsを加算して2相3相座標変換器dq23trs−01に出力する。同様に前記加算器402は、前記q軸電圧指令値Vqn0と前記q軸電圧検出値Vqsを加算して2相3相座標変換器dq23trs−01に出力する。

前記2相3相座標変換器dq23trs−01は、前記位相信号THsと、前記各加算器の結果Vpn,Vqnを入力し、数5および数6に示した変換式により前記コンバータCNVの出力する電圧指令値Vun,Vvn,Vwnを演算し、PWM演算器PWMnに出力する。

前記PWM演算器PWMnは、入力された電圧指令Vun,Vvn,Vwnからパルス幅変調方式により前記電力変換器CNVを構成するn個の半導体素子をオン・オフするパルス信号Pulse_cnvを演算し、前記コンバータCNVに出力する。

次に、コンバータINVの制御について説明する。

発電機104−01の回転数ωは、回転位相検出器ROTDETに入力される。回転位相検出器ROTDETは、回転数ωを位相信号に換算し、位相信号RTHを加算器403に出力する。

位相信号RTHと同期制御器SYNCの出力位相信号LTHは加算器403で加算されて位相信号THとなり、位相信号THは前記位相信号THsとともに励磁位相演算器
SLDETに入力される。

前記励磁位相演算器SLDETは、前記位相信号THとTHsを減算し、さらに発電機の極対数k倍して発電機の回転子の電気角周波数の位相信号THr(=k(THs−TH))を3相2相座標変換器32dqtrs−03と2相3相座標変換器dq23trs−02に出力する。

電力演算器PQCALは、システム電流Isを前記数1および数2に示す変換行列により変換し、得られたp軸電流Ips(系統電圧のU相ベクトルと同じ向き)と、系統電圧のU相ベクトルと直行するq軸電流Iqsと、前記p軸電圧検出値Vpsと、q軸電圧検出値Vqsとを入力し、数7により、システムの有効電力Psと無効電力Qsを演算する。

〔数7〕
Ps=3(Vps×Ips+Vqs×Iqs)/2
Qs=3(−Vps×Iqs+Vqs×Ips)/2

有効電力調整器APRは、有効電力Psと風力発電装置の有効電力指令値Prefを入力し、前記有効電力指令値Prefと前記有効電力検出値Psの偏差を零にするように出力の有効分電流指令値Ip0を出力する。

また、無効電力調整器AQRは、無効電力Qsと無効電力指令値Qrefを入力し、前記電力指令値Qrefと前記無効電力検出値Qsの偏差を零にするように出力の励磁電流指令値Iq0を出力する。ここで前記有効電力調整器APR,無効電力調整器AQRはたとえば比例積分器により構成できる。

前記有効電力調整器の出力する電流指令値Ip0および無効電力調整器の出力する電流指令値Iq0は切り替え器SWに入力される。

切り替え器SWは前記有効電力調整器APRおよび無効電力調整器AQRの出力である電流指令値(Ip0およびIq0)を使用するか、または、有効分電流指令値に零を、励磁電流指令値に電圧調整器AVRの出力Iq1を使用するかを決定する。ここで、切り替え器SWは電磁接触器301が投入される前(すなわち発電機104−01の固定子電圧Vgを系統電圧Vsに同期させる電圧同期運転時)には、後者(有効分電流指令値に零、励磁電流指令値に電圧調整器の出力)を使用し、電磁接触器301を投入してからは前者(各電力調整器の出力)を選択する。

同期制御器SYNCは、前記系統電圧検出値Vsの瞬時ベクトルの振幅値にフィルタを用いて求めた振幅指令値Vsrefを計算し、また前記発電機固定子電圧検出値Vgからも同様に瞬時ベクトルの振幅値にフィルタを用いて求めた振幅検出値Vgpkを計算する。同期制御器SYNCは、振幅指令値Vsrefと、発電機の電圧振幅Vgpkが同期しているか判定する機能と、さらに系統電圧と固定子電圧の位相が異なる場合は、それを補正するための位相補正信号LTHを出力する機能と、系統電圧と固定子電圧の位相が所定の範囲に入り、同期しているかを判定する機能を備え、遮断器の動作信号Sg1と制御切替信号Sg0を出力する機能を備える。

ここで、電圧調整器AVRについて説明する。前記電圧調整器AVRは、発電機固定子電圧Vgの振幅値Vgpkをフィードバック値とし、また、系統電圧Vsの振幅値にフィルタを通した前記振幅指令値Vsrefを指令値として入力し、前記発電機Vgの振幅値と前記指令値の偏差を零にするような励磁電流指令値Iq1を前記切り替え器SWに出力する。ここで前記電圧調整器AVRはたとえば比例積分制御器により構成できる。この電圧調整器AVRは、電磁接触器301が開状態で動作させ、系統電圧の振幅値に発電機
104−01の固定子電圧の振幅値を一致させるために、コンバータINVから発電機
104−01の二次側に流す励磁電流指令値Iqr_rを調整する。

このように、同期制御器SYNCと電圧調整器AVRと切り替え器SWが動作することで、発電機104−01が系統に接続する前に、固定子電圧Vgを系統電圧と同期させることが出来、また、系統に接続された後は、速やかに電力制御に制御を切り替えることが可能になる。

電流指令値に従って発電機回転子の電流を制御する電流制御の構成について説明する。3相2相座標変換器32dqtrs−03は入力された電流Irおよびロータの位相THrから数8および数9に示した変換式を用いて、q軸電流検出値Iqr(励磁電流成分)とp軸電流検出値Ipr(有効分電流成分)を演算し、q軸電流検出値Iqrを電流調整器4−ACRに、p軸電流検出値Iprを電流調整器3−ACRに出力する。

前記電流調整器4−ACRは、前記q軸電流指令値Iq1またはIq0と前記q軸電流検出値Iqrの偏差を零にするように出力のq軸電圧指令値Vqrを調整する。同様に、前記電流調整器3−ACRは、前記p軸電流指令値Ip1(=0)またはIp0と前記p軸電流検出値Iprの偏差を零にするように出力のp軸電圧指令値Vprを調整する。ここで前記電流調整器はたとえば比例積分器により構成できる。

前記p軸電圧指令値Vprと前記q軸電圧検出値Vqrは2相3相座標変換器dq23trs−02に入力され、前記2相3相座標変換器dq23trs−02は、前記位相信号THrと、前記各入力値から、数9および数10に示した変換式により前記変換器dq23trs −
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。

前記PWM演算器PWMrは、入力された電圧指令Vur,Vvr,Vwrからパルス幅変調方式により前記コンバータINVを構成するm個の半導体素子をオン・オフするパルス信号Pulse_invを演算し、前記コンバータINVに出力する。

このように構成されたコンバータCNVの動作を簡単に説明する。コンバータ制御装置は、系統電圧Vsの位相を検出し、検出した電圧位相と同相の電流指令値を制御することでコンバータCNVと系統との間で有効電力をやり取りし、直流電圧を制御する。発電機側コンバータINVが直流回路部303の電力を使用すると平滑コンデンサCdのエネルギーを消費することになり、例えば直流電圧Edが低下すれば、系統側コンバータCNVの直流電圧制御は交流電力を使用して平滑コンデンサCdを充電して直流電圧Edcを一定に保つように動作し、逆にコンバータINVが直流電力を充電して直流電圧Edcが上昇する場合にはコンバータCNVの直流電圧制御は直流電力を交流電力に変換して放電し、直流電圧Edcを一定に保つように動作することになる。

次に、図4から図6を用いて、風車制御装置104−03について説明する。図4において風車制御装置104−03は、風速Uを入力し、風速の平均値Uavを一次遅れフィルタLPFなどを用いて検出する。検出した平均風速Uavは、ピッチ角指令演算器
PCHCALに入力される。

ピッチ角指令演算器PCHCALでは、例えば平均風速Uavとピッチ角のテーブルを用いてピッチ角指令値Pchrefを計算する。ピッチ角指令値Pchrefは、翼104−02と、電力指令演算器PREFCALに送られる。

図5は、回転数に対する風車の出力特性を示す。風速が風速1,風速2,風速3と変化すると、あるピッチ角に対して発電機の出力特性はピークを持つ上に凸の曲線を描く。例えば、風速が高い状態である風速3のとき、電力指令値がP3を設定すると、運転点は凸の曲線の右側の傾きとの交点Aに収束する。

そして、風の状態が変化して風速3が風速3b、又は風速3cの状態に変化したとしてもこれらの出力特性のグラフが電力指令値P3との交点で運転されるようになり、従来のトルク一定制御方式と比較すると、速度は変動してしまうが、一定の電力指令値P3に追従して運転されるようになる。

また、低風速時は、ピッチ角は最大の風を受けられるように固定値に制御しており、電力指令値を変化させることで風車の出力特性で定まる運転点での速度で発電運転がなされ、強風時は出力電力を最大値固定とするために電力指令値をその風の状態で発電出来る最大値に固定し、ピッチ角を変更して出力特性の曲線を変更して回転速度を所定の回転数になるように制御することが可能になる。

このため、電力指令演算器PREFCALは、例えば、各ピッチ角における図5の特性曲線を内部参照テーブルとして持ち、ピッチ角指令値Pchrefと平均風速Uavと回転数ωから有効電力指令値Prefを求める機能を備えている。

また、例えば風速が風速3から風速2に減少すると、発電電力のほうが発電機の出力特性よりも上になるため速度が減少していき、やがて停止してしまう。このような速度の急激な減少に対しては、電力指令値を急減させる制御が必要になる。このため、速度の変化率(減速率)dω/dtが所定値を越えたときに電力指令値を減少させる機能も電力指令演算器PREFCALに持たせる。

図14に有効電力指令値Prefを減少させる機能の回路例を示す。

回転数ωは微分器142により変化率が求められ、この変化率Paが比較器146に入力される。比較器146にはメモリ等の記憶手段144から所定の値Aが入力される。比較器146からは変化率Pa>所定値Aの時に出力値“1”が出力され、それ以外の場合は“0”が出力される。そして、この出力値が増幅器148で例えば係数0.5 を掛けて増幅される。この増幅器からの出力値は有効電力指令値Prefに対して掛け算器で掛け算され、その結果、例えば有効電力指令値Prefが“100”の値であったものが、電力指令値Pref′として“50”の値として出力されるようになる。

したがって、電力指令演算器PREFCALは、速度の変化率dω/dtが所定値を越えたときに電力指令値を減少させる機能と、平均風速から定まるピッチ角指令値と回転数ωにより定まる電力指令値を演算する機能の両方を持つ。

次に、図5を用いて、出力電力の変動について説明する。平均風速が風速3で安定しており、その近傍で変動する場合、ある短い時間で見ると、電力制御を用いた場合、回転数変化に対して、出力電力が変動することなく一定に制御される。これに対して、数12からも明らかなように、トルク制御では回転数の変化に対して、出力電力の変動が大きくなることがわかる。

〔数12〕
(電力)=(回転角速度)×(トルク)

風速の変化に対して、トルク制御では出力電力が調整される。例えば、風速微小低下時に速度が低下してくると、電力が絞られるので速度低下も抑制される。これに対して、電力制御では、例えば風速の微小低下時に速度が低下しても電力指令値を絞るまでは電力を出力し続けるため速度低下がトルク制御に比べ大きくなるが、出力電力の変動は抑制され、電力系統の周波数に与える影響は、トルク制御方式に比べると小さくなる。

このように、平均風速の近傍で風速が小さく変動する場合、電力制御は速度変化幅が大きいが発電電力の変動は小さく、トルク制御は発電電力の変動は大きいが速度変動は小さくなる特徴を持つことがわかる。

以上のように、風速Uからピッチ角指令値Pchrefを演算し、ピッチ角指令値と回転数ωと風速Uavを用いて電力制御の有効電力指令値Prefを変更することで、可変速風力発電システムの安定な運転が実現できる。

また、電力制御を用いることで、風速変動による出力変動が小さく抑えられ系統に与える影響が小さいシステムが得られる。

また、無効電力指令値Qrefにより系統に出力する無効電力を制御する機能を持ち、発電システムから無効電力を供給することで、系統電圧を調整できるとともに、同期調相機や電力用コンデンサなどの設置を削減できる。

次に、図6から図8を用いて他の実施例について説明する。実施例1と同様な機能を持つものは同一符号、または同一部分を表しているので説明を省略する。本実施例では、実施例1の有効電力指令Prefの作成方法が異なる。

図6は、風車が風からエネルギーを取り出すときの効率を示しており、横軸が翼(先端)の周速Vpl[m/s]と風速U[m/s]の比(周速比λ=Vpl/U)、縦軸が効率を示す。図から明らかなように効率が最も良い周速比λが存在する。前記ピッチ角のテーブルは、例えば図7の特性から、効率の良い周速比となる回転数が得られるピッチ角を各風速値からあらかじめ求めておき、図15のグラフ特性に示されるような風速に対するピッチ角指令値のテーブルを作成しておくことで実現できる。

図7を用いて、風車制御装置104−03について説明する。風車制御装置104−
03は、風速Uを入力し、風速の平均値Uavを一次遅れフィルタLPFなどを用いて検出する。

ピッチ角指令演算器PCHCALは図15のグラフ特性に示したように風速の平均値
Uavからピッチ角指令値Pchrefを求める。

そして、速度指令演算器SCALは、風速の平均値Uavを用いて図16のグラフ特性に示されるテーブルデータのように効率の良い周速比λに、風速
Uavを乗じることで周速を求め、周速と翼の直径から回転数指令値ωrefを算出する。

求めた回転数指令値ωrefは、検出された回転数ωとの差を減算器404にて計算し、求めた差(ωref―ω)は速度調整器ASR1に入力される。速度調整器ASR1は差を零とするように有効電力指令値Prefを調整し、コンバータ制御装置104−05へ伝送する。ここで、速度調整器ASR1は、例えば比例積分器などで構成される。また、前述の実施例で示したように、風速の急な減少に対しては、電力指令値を急減させる制御が必要になるので、このための機能も速度制御器ASR1は備える。

図8は、このときの各部の値の時間変化の様子を示す。ピッチ角指令に対し、速度制御が速く動作するので、風速Uの変化に対してピッチ角指令値Pchrefよりも有効電力指令値Prefが変化して周速比を一定に保つように動作する。

以上のように、風速Uからピッチ角指令値Pchrefと回転数指令値ωrefを演算し、ピッチ角指令値にあった速度となるように電力制御の有効電力指令値Prefを変更することで、可変速風力発電システムの安定な運転が実現できる。

また、周速比が翼効率の高い点となる回転数で運転できるので、高効率な運転が実現できる。

次に図9および図10を用いて他の実施例について説明する。図9は、図7で示した風車制御装置の他の実施例を示しており、実施例1と同様な機能を持つものは同一符号、または同一部分を表しているので説明を省略する。

図9を用いて、風車制御装置104−03について説明する。風車制御装置104−
03は、風速Uを入力し、風速の平均値Uavを一次遅れフィルタLPFなどを用いて検出する。検出した平均風速Uavは、速度指令演算器SCALおよび電力指令演算器
PREFCALに入力される。

電力指令演算器PREFCALでは、例えば平均風速Uavと出力電力のテーブルを用いて有効電力指令値Prefが計算される。前述の図5の実施例に示したように、風車が効率の良い周速比となるときの電力指令値のテーブルをあらかじめ求めておき、風速に対する電力指令値のテーブルを作成しておくことで電力指令演算器PREFCALは実現できる。また、電力指令演算器には、前述の実施例で示したように風速が急減したときに電力指令値を急減させる機能を持たせ、ピッチ角が調整中には電力指令値を小さくしておく機能を持たせることで、過渡時にも安定な運転が実現できる。

また、速度指令演算器SCALは、前述の実施例のように効率の良い周速比に風速を乗じることで周速を求め、翼の直径から回転数指令値ωrefを演算する。

求めた回転数指令値ωrefは、検出された回転数ωとの差を減算器にて計算し、求めた差(ωref―ω)は速度調整器ASR2に入力される。速度調整器ASR2は差を零とするようにピッチ角指令値Pchrefを調整し、翼104−02へ伝送する。ここで、速度調整器ASR2は、例えば比例積分器などで構成される。

このとき、有効電力指令値Prefが最大値が先に所定値に変更され、その後ピッチ角制御によるピッチ角が遅れて所定値に変更されるような場合、翼から得られる入力エネルギーよりも発電電力が大きくなるので速度が低下してしまう。これを回避するため、ピッチ角が所定値に達するまでの時間は電力指令値を小さめに設定しておくか、ピッチ角が所定値に達して回転数が目標値に達するまでローパスフィルタLPF等を用いて電力指令値を小さめに設定しておくと過渡的に安定な動作が実現できる。

図10は、このときの各部の値の時間変化の様子を示す。有効電力指令Prefの変更速度に対し、ピッチ角変更による速度制御を速く動作させるので、風速Uの変化に対して有効電力指令値Prefよりもピッチ角指令値Pchrefが大きく変化して周速比を一定に保つように動作する。

以上のように、風速Uから有効電力指令値Prefと回転数指令値ωrefを演算し、有効電力指令値Prefにあった速度となるようにピッチ角指令値Pchrefを変更することで、可変速風力発電システムの安定な運転が実現できる。

また、電力制御を用いることで、風速変動による出力変動が小さく抑えられるので、系統の周波数に与える影響が小さいシステムが得られる。

次に図9および図10を用いて他の実施例について説明する。図9は、図7で示した風車制御装置の他の実施例を示しており、実施例1と同様な機能を持つものは同一符号、または同一部分を表しているので説明を省略する。
図17は電力指令値Prefを回転数ωの状態に応じ切り替える機能を備えた風車制御装置104−03を示したものである。
電力指令演算器PREFCALからは有効電力指令値Prefが電力指令切替器172に入力されており、かつ、回転数ωを入力した速度調整器ASR1からも有効電力指令値Prefが電力指令切替器172に入力されている。
そして、電力指令切替器172は入力される回転数ωがωmin<回転数ω<ωmaxの範囲に有る時は電力指令演算器PREFCALからの有効電力指令値Prefが電力指令切替器172より出力される。そして、回転数ωがωmin<回転数ω<ωmaxの範囲に無い時は速度調整器ASR1からの有効電力指令値Prefが電力指令切替器172より出力されるようになっている。
この実施例の構成によれば、入力される回転数ωが所定の回転数の範囲、即ち電力優先制御に適した回転数の範囲(ωmin<回転数ω<ωmax)に有る時は、システムは電力優先制御で制御されるようになり、外部から入力される電力出力要求に対して安定して応答出来るようになる。そして、この範囲から外れている時は、システムは回転数優先制御で制御されるようになるので、効率的で安定した回転状態に移行するようになる。

実施例1では、巻線型誘導発電機をコンバータを使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、図11および図12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、発電機に例えば永久磁石を用いた同期発電機604−01を用い、発電機から取り出す電力をコンバータ604−04によりAC−DC−AC変換して電力系統101に出力する。

図12を用いて制御装置604−05の機能について説明する。

なお、実施例1と同じ制御機能を持つものは同様な符号にて表している。

まず、コンバータCNVの制御について説明する。

前記制御装置104−05の系統側コンバータCNVの制御との違いは、無効電流調整器2−ACRに入力される指令値が、制御装置604−05では無効電力調整器AQR2の出力電流指令値Iqnstr(無効電流指令値)となっている点である。

系統電圧Vsと出力電流Inから、電力演算器PQCAL2出力の有効電力と無効電力Qnが計算できる。無効電力Qnは、無効電力調整器AQR2にフィードバック値として入力され、無効電力指令値Qrefに一致するように無効電流Iqnを変更する。

次に、図13を用いてコンバータINVの制御について説明する。

同期発電機604−01の回転数ωは、回転位相検出器ROTDETに入力される。図3で示した制御装置104−05との大きな違いは、同期発電機604−01の位相検出方法で、回転位相RTHがそのまま位相信号となる点である。

電力演算器PQCALは、発電機Irを前記数1および数2に示す変換行列により変換し、得られたp軸電流Ipr(発電機電圧のU相ベクトルと同じ向き)と、系統電圧の
U相ベクトルと直行するq軸電流Iqrと、発電機電圧Vrを数3および数4と同じ変換式に用いて得られるd軸電圧Vdrとq軸電圧Vqrとを入力し、数7の式と同様に、発電機の有効電力Prと無効電力Qrを演算する。

有効電力調整器APRは、有効電力Psと風力発電装置の出力の有効電力指令値Prefを入力し、前記有効電力指令値Prefと前記電力検出値Prの偏差を零にするように出力の有効分電流指令値Ip0を出力する。

また、無効電力調整器AQRは、発電機の力率を調整するために用いられる。力率1に保つためには指令値は零が入力される。無効電力Qrと風力発電装置の無効電力零を入力し、制御するため励磁電流指令値Iq0を出力する。

3相2相座標変換器32dqtrs−03は入力された電流Irおよびロータの位相
RTHから数8および数9に示した変換式を用いて、p軸電流検出値Ipr(有効分電流成分)とq軸電流検出値Iqr(励磁電流成分)を演算し、p軸電流検出値Iprを電流調整器3−ACRに、q軸電流検出値Iqrを電流調整器4−ACRに出力する。

前記電流調整器4−ACRは、前記q軸電流指令値Iq0と前記q軸電流検出値Iqrの偏差を零にするように出力のq軸電圧指令値Vqrを調整する。

また、前記電流調整器3−ACRは、前記p軸電流指令値Ip0と前記q軸電流検出値Iprの偏差を零にするように出力のp軸電圧指令値Vprを調整する。

前記p軸電圧指令値Vprと前記q軸電圧指令値Vqrは2相3相座標変換器dq23trs−02に入力され、前記2相3相座標変換器dq23trs−02は、前記位相信号THrと、前記各入力値から、数9および数10に示した変換式により前記変換器dq23trs−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。

前記PWM演算器PWMrは、入力された電圧指令Vur,Vvr,Vwrからパルス幅変調方式により前記コンバータINVを構成するm個の半導体素子をオン・オフするパルス信号Pulse_invを演算し、コンバータINVに出力する。

本実施例の風車制御装置に実施例1または実施例2で示した風車制御装置を適用することで、実施例1または実施例2と同様な効果を得ることができる。

本発明は入力が大きく変動する風力発電の分野において、発電機の回転数を可変とした風力発電システムを提供することが出来る。

電力系統および風力発電装置の回路構成を示した説明図。 風力発電装置の構成を示した説明図である。 コンバータ制御の構成を示した説明図である。 風車制御の構成を示した説明図である。 回転速度に対する発電機出力特性の説明図である。 風車の効率を示した説明図。 風車制御の他の実施例による構成を示した説明図である。 図8に示す風車制御によるシステムの動作説明図。 風車制御の他の実施例による構成を示した説明図である。 図9に示す風車制御によるシステムの動作説明図。 他の実施例による風力発電装置の構成を示した説明図である。 風力発電装置の構成を示した説明図である。 コンバータ制御の構成を示した説明図である。 電力指令値を減少させる回路の説明図である。 風速に対するピッチ角指令値の説明グラフである。 周速比,風速に対する回転数指令値の説明グラフである。 風車制御の他の実施例による構成を示した説明図である。

符号の説明

101…電力系統、104…風力発電装置、104−01…発電機、104−02…翼、104−03…風車制御装置、104−04…コンバータ、104−05…制御装置、104−06…遮断器、104−07…トランス、Qref…無効電力指令値、Pref…有効電力指令値、Run…運転/停止指令値、Pchref…ピッチ角指令値、PTL…電圧検出器、VL…系統電圧検出値、APR…有効電力調整器、AQR,AQR2…無効電力調整器、604−01…同期発電機。

Claims (15)

  1. 少なくとも1枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
    該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
    該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
    翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
    を備える可変速風力発電システムにおいて、
    前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
    前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
    前記発電電力指令手段は、現在の風速から翼角度を決定し、該決定した翼角度に応じて発電電力指令値を決定する手段と、
    前記発電機制御手段は前記発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  2. 請求項1に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    風速が低い領域では、前記発電電力指令手段は前記翼角度指令値を固定値とし、
    風速が速い領域では、発電電力指令手段は発電電力指令値を最大出力値に固定する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  3. 請求項1乃至2に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    風速の急減を検知する検出手段を備え、
    風速が急減したときに発電電力指令手段は発電電力指令値を減少する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  4. 請求項1乃至3に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    発電運転可能な速度範囲を超えないように前記発電電力指令値を変更する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  5. 請求項1乃至4に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    風速の平均値と翼の回転数との比を所定値に制御するための手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  6. 少なくとも1枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
    該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
    該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
    翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、を備える可変速風力発電システムにおいて、
    風車状態量により発電電力指令信号を発生する発電電力指令手段と、
    前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御器手段と、
    前記発電電力指令手段は、風速から発電電力指令値および回転数指令値を求める手段と、
    回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて翼角度指令値を変更する手段と、
    発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  7. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    前記発電電力指令手段は、前記回転数偏差が所定の値より小さくなってから、前記発電電力指令値を風速から求めた発電電力指令値まで増加させる手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  8. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    発電運転可能な速度範囲を超えないように前記発電電力指令値を変更する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  9. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    前記回転数指令値を発電運転可能な速度範囲内に制限する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  10. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、前記発電電力指令値に基づいて、風速の平均値と前記翼の回転数との比を所定値に制御するための手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  11. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    前記翼角度指令値に基づいて、風速の平均値と翼の回転数との比を所定値に制御するための手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  12. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    システム外部からの無効電力指令値に応じて、系統に出力する無効電力を調整する無効電力制御系を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
  13. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    発電機に交流励磁型同期発電機を用いることを特徴とする可変速風力発電システム。
  14. 請求項6に記載の可変速風力発電システムにおいて、
    発電機に同期発電機を用いることを特徴とする可変速風力発電システム。
  15. 少なくとも1枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
    該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
    該発電機の電力を制御するための能動スイッチを含む電力変換器と、
    翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
    を備える可変速風力発電システムにおいて、
    前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
    能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
    前記発電電力指令手段は、風速から翼角度指令値および回転数指令値を求める手段と、
    回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて前記発電電力指令値を変化させる手段と、
    前記発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。


JP2006177489A 2006-06-28 2006-06-28 可変速風力発電システム Pending JP2008011607A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006177489A JP2008011607A (ja) 2006-06-28 2006-06-28 可変速風力発電システム

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006177489A JP2008011607A (ja) 2006-06-28 2006-06-28 可変速風力発電システム
CN 200710126241 CN101098120B (zh) 2006-06-28 2007-06-26 可变速风力发电系统
DE200710029655 DE102007029655A1 (de) 2006-06-28 2007-06-27 Windenergie-Generatorvorrichtung
US11/769,753 US7659637B2 (en) 2006-06-28 2007-06-28 Variable speed wind power generation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008011607A true JP2008011607A (ja) 2008-01-17

Family

ID=38859576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006177489A Pending JP2008011607A (ja) 2006-06-28 2006-06-28 可変速風力発電システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7659637B2 (ja)
JP (1) JP2008011607A (ja)
CN (1) CN101098120B (ja)
DE (1) DE102007029655A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009303355A (ja) * 2008-06-12 2009-12-24 Hitachi Ltd 風力発電装置および風力発電装置群
US7642666B2 (en) * 2006-11-02 2010-01-05 Hitachi, Ltd. Wind power generation apparatus, wind power generation system and power system control apparatus
WO2010018631A1 (ja) * 2008-08-14 2010-02-18 三菱重工業株式会社 風力発電装置
WO2011087067A1 (ja) * 2010-01-18 2011-07-21 三菱重工業株式会社 可変速発電装置及びその制御方法
JP2013501484A (ja) * 2009-07-06 2013-01-10 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 周波数に応じた風力タービンの出力制御
US8355824B2 (en) 2009-05-20 2013-01-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator and method of controlling the same
WO2014125592A1 (ja) * 2013-02-14 2014-08-21 三菱重工業株式会社 ウィンドファーム並びにその運転方法及び制御装置
JP2014212693A (ja) * 2009-08-19 2014-11-13 アロイス・ヴォベン 充電装置
WO2014181454A1 (ja) 2013-05-10 2014-11-13 株式会社 日立製作所 回転電機システムまたは風力発電システム

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4269941B2 (ja) * 2004-01-08 2009-05-27 株式会社日立製作所 風力発電装置およびその制御方法
DE102004013131A1 (de) * 2004-03-17 2005-10-06 Siemens Ag Windkraftanlage
JP3918837B2 (ja) 2004-08-06 2007-05-23 株式会社日立製作所 風力発電装置
JP4575272B2 (ja) 2005-10-27 2010-11-04 株式会社日立製作所 分散型電源システム及び系統安定化方法
US7847526B2 (en) * 2007-09-28 2010-12-07 General Electric Company System and method for controlling torque ripples in synchronous machines
US8098054B2 (en) * 2007-10-10 2012-01-17 John Alexander Verschuur Optimal load controller method and device
US8311679B2 (en) * 2008-04-21 2012-11-13 Paluszek Michael A Matrix converters for wind energy conversion systems
DE102008028568A1 (de) * 2008-06-16 2009-12-31 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage
JP4698718B2 (ja) * 2008-09-30 2011-06-08 株式会社日立製作所 風力発電装置群の制御装置及び制御方法
WO2010057737A2 (en) * 2008-11-18 2010-05-27 Vestas Wind Systems A/S A method for controlling operation of a wind turbine
US20100327599A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Vestas Wind Systems A/S Wind power plant predictive protection circuit
CN101854064B (zh) * 2010-04-23 2012-05-23 哈尔滨工业大学(威海) 双馈感应风力发电系统基于能量的机网侧联合控制算法
US8720109B2 (en) 2011-01-25 2014-05-13 Technologies Holdings Corp. Portable heating system for pest control
EP2565442A1 (en) * 2011-09-05 2013-03-06 Siemens Aktiengesellschaft System and method for operating a wind turbine using adaptive reference variables
JP5852441B2 (ja) * 2011-12-29 2016-02-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 風力発電システム
DK2636893T3 (en) 2012-03-07 2016-11-28 Siemens Ag A method for controlling the operation of a wind turbine
CN103378783A (zh) * 2012-04-16 2013-10-30 台达电子企业管理(上海)有限公司 一种励磁控制电路、控制方法及其电励磁风电系统
ITTO20130187A1 (it) * 2013-03-08 2014-09-09 Avio Spa Aerogeneratore, e relativo metodo di controllo
DE102013204600A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Senvion Se Windkraftanlage mit Frequenzmessung
DK3011668T3 (en) * 2013-08-19 2017-06-26 Siemens Ag Control procedure for self-commutored conformer to control the power exchange
DK3076542T3 (da) * 2015-04-02 2019-09-02 Siemens Gamesa Renewable Energy As Støjregulering for en vindmølle
WO2017025131A1 (de) * 2015-08-11 2017-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur regelung eines selbstgeführten umrichters, selbstgeführter umrichter sowie anordnung zur übertragung elektrischer leistung
US10075114B2 (en) * 2016-03-03 2018-09-11 General Electric Company System and method for controlling DC link voltage of a power converter
JP2018007458A (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 株式会社日立製作所 風力発電設備とその運転方法およびウィンドファーム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5698400A (en) * 1979-12-29 1981-08-07 Mitsubishi Electric Corp Controlling device of wind power generation
JPS56150999A (en) * 1980-04-24 1981-11-21 Toshiba Corp Wind-power generating set
JP2002339855A (ja) * 2001-05-16 2002-11-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変速風力発電システム、及び、可変速風力発電方法
JP2003120504A (ja) * 2001-10-16 2003-04-23 Hitachi Ltd 風力発電装置
JP2005224079A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Toshiba Corp 風力発電装置
JP2006050835A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Hitachi Ltd 風力発電装置
WO2006024350A1 (de) * 2004-08-27 2006-03-09 SEG SCHALTANLAGEN- ELEKTRONIK- GERÄTE GmbH & CO. KG Leistungsregelung für drehfeldmaschinen

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435646A (en) * 1982-02-24 1984-03-06 North Wind Power Company, Inc. Wind turbine rotor control system
US4584486A (en) * 1984-04-09 1986-04-22 The Boeing Company Blade pitch control of a wind turbine
US5083039B1 (en) * 1991-02-01 1999-11-16 Zond Energy Systems Inc Variable speed wind turbine
JP3788925B2 (ja) * 2001-10-16 2006-06-21 株式会社日立製作所 永久磁石型同期発電機を用いた風力発電装置とその始動方法
EP1467094B2 (en) 2003-04-08 2017-03-01 GE Energy Power Conversion GmbH A wind turbine for producing electrical power and a method of operating the same
JP4007268B2 (ja) * 2003-07-22 2007-11-14 株式会社日立製作所 風力発電装置
JP4561518B2 (ja) * 2005-07-27 2010-10-13 株式会社日立製作所 交流励磁同期発電機を用いた発電装置とその制御方法。
US7642666B2 (en) * 2006-11-02 2010-01-05 Hitachi, Ltd. Wind power generation apparatus, wind power generation system and power system control apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5698400A (en) * 1979-12-29 1981-08-07 Mitsubishi Electric Corp Controlling device of wind power generation
JPS56150999A (en) * 1980-04-24 1981-11-21 Toshiba Corp Wind-power generating set
JP2002339855A (ja) * 2001-05-16 2002-11-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変速風力発電システム、及び、可変速風力発電方法
JP2003120504A (ja) * 2001-10-16 2003-04-23 Hitachi Ltd 風力発電装置
JP2005224079A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Toshiba Corp 風力発電装置
JP2006050835A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Hitachi Ltd 風力発電装置
WO2006024350A1 (de) * 2004-08-27 2006-03-09 SEG SCHALTANLAGEN- ELEKTRONIK- GERÄTE GmbH & CO. KG Leistungsregelung für drehfeldmaschinen

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7642666B2 (en) * 2006-11-02 2010-01-05 Hitachi, Ltd. Wind power generation apparatus, wind power generation system and power system control apparatus
JP4604111B2 (ja) * 2008-06-12 2010-12-22 株式会社日立製作所 風力発電装置および風力発電装置群
JP2009303355A (ja) * 2008-06-12 2009-12-24 Hitachi Ltd 風力発電装置および風力発電装置群
WO2010018631A1 (ja) * 2008-08-14 2010-02-18 三菱重工業株式会社 風力発電装置
KR101039544B1 (ko) 2008-08-14 2011-06-09 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 풍력 발전 장치
JP4865861B2 (ja) * 2008-08-14 2012-02-01 三菱重工業株式会社 風力発電装置
US8355824B2 (en) 2009-05-20 2013-01-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator and method of controlling the same
JP5156029B2 (ja) * 2009-05-20 2013-03-06 三菱重工業株式会社 風力発電装置及びその制御方法
JP2013501484A (ja) * 2009-07-06 2013-01-10 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 周波数に応じた風力タービンの出力制御
JP2014212693A (ja) * 2009-08-19 2014-11-13 アロイス・ヴォベン 充電装置
US8053917B2 (en) 2010-01-18 2011-11-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Variable-speed power generator and method of controlling the same
JP2011147311A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 可変速発電装置及びその制御方法
WO2011087067A1 (ja) * 2010-01-18 2011-07-21 三菱重工業株式会社 可変速発電装置及びその制御方法
WO2014125592A1 (ja) * 2013-02-14 2014-08-21 三菱重工業株式会社 ウィンドファーム並びにその運転方法及び制御装置
WO2014181454A1 (ja) 2013-05-10 2014-11-13 株式会社 日立製作所 回転電機システムまたは風力発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20080001411A1 (en) 2008-01-03
CN101098120B (zh) 2010-11-03
DE102007029655A1 (de) 2008-01-31
CN101098120A (zh) 2008-01-02
US7659637B2 (en) 2010-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10598701B2 (en) Method for operating a power generation system
US10418925B2 (en) Wind turbine providing grid support
Nian et al. Direct power control of doubly fed induction generator under distorted grid voltage
US8350397B2 (en) Current source converter-based wind energy system
EP2451073B1 (en) Variable-speed power generation device and control method therefor
Song et al. Implementation and control of grid connected AC-DC-AC power converter for variable speed wind energy conversion system
CN102064563B (zh) 用于在风力涡轮机中产生功率的方法及设备
AU2007257597B2 (en) Variable speed wind turbine having an exciter machine and a power converter not connected to the grid
US7145262B2 (en) Wind turbine generator system
US6853094B2 (en) Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control
EP2400655B1 (en) Power conversion system and method for a rotary power generation system
US4400659A (en) Methods and apparatus for maximizing and stabilizing electric power derived from wind driven source
US7485980B2 (en) Power converter for doubly-fed power generator system
DK2221936T3 (en) System and method for controlling a grid connected energy generating system
US8248039B2 (en) Control system for an electrical generator and method for controlling an electrical generator
Thongam et al. Wind speed sensorless maximum power point tracking control of variable speed wind energy conversion systems
JP4845904B2 (ja) 風力発電システム
US8466573B2 (en) Wind turbine generator system
EP2324567B1 (en) Direct power control with component separation
EP1804372B1 (en) Electric power converting device and power converting method for controlling doubly-fed induction generator
Fernández et al. Operating capability as a PQ/PV node of a direct-drive wind turbine based on a permanent magnet synchronous generator
Abo-Khalil Synchronization of DFIG output voltage to utility grid in wind power system
EP1125060B1 (de) Steuerlogik für eine windenergieanlage
US8264094B2 (en) High voltage direct current link transmission system for variable speed wind turbine
Muller et al. Doubly fed induction generator systems for wind turbines

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080925

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110426

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110829

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120131