JP2012010486A - Power generation system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation system that is capable of efficiently generating power as a whole even in the case where a drive input to a generator varies.SOLUTION: There is provided a power generation system in which a rotation shaft 12 of a permanent magnet synchronous generator 11 and a rotation shaft 14 of a winding synchronous generator 13 are coaxially connected. The permanent magnet synchronous generator 11 has a first armature 16 that is fixed and provided with a first armature winding 15 and a first rotor 17 that can rotate around the rotation shaft 12 in the first armature 16. The winding-type synchronous generator 13 has a second armature 19 that is fixed and provided with a second armature winding 18, a second rotor 20 that can rotate around the rotation shaft 14 in the second armature, and a field winding 21. Alternating current generated at the first armature winding 15 is converted into direct current by a converter and provided for the field winding 21.

Description

この発明は、発電システムに係り、特に、たとえば風車発電システムなどのように駆動力が変動する場合にも効率よく発電できるように二つの形式の発電機を組み合わせた発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a power generation system in which two types of generators are combined so that power can be generated efficiently even when the driving force fluctuates, such as a wind turbine power generation system.

従来の風車発電システムなどにおいて、誘導発電機や永久磁石型同期発電機を用いることが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。なお、永久磁石型同期発電機としては表面磁石型や埋め込み磁石型などのものが広く知られている。   In a conventional wind turbine power generation system or the like, it is known to use an induction generator or a permanent magnet type synchronous generator (see Patent Document 1 and Patent Document 2). As permanent magnet type synchronous generators, those of surface magnet type and embedded magnet type are widely known.

特開平５−１５１９８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-15198 特開２００２−３４３００号公報JP 2002-34300 A

従来の永久磁石型同期発電機では、出力相当の容量をもつ体格の発電機が必要であり、容量を超える入力があった場合は停止せざるを得ない。また、永久磁石型同期発電機は、界磁に高価な永久磁石を数多く用いているために高価である。さらに、界磁（永久磁石）の起磁力が一定であるため、力率を発電機側で制御することができない。   A conventional permanent magnet type synchronous generator requires a power generator with a capacity corresponding to the output, and must be stopped when there is an input exceeding the capacity. Further, the permanent magnet type synchronous generator is expensive because many expensive permanent magnets are used for the field. Furthermore, since the magnetomotive force of the field (permanent magnet) is constant, the power factor cannot be controlled on the generator side.

一方、励磁巻線を持つ交流発電機では、励磁巻線に電流を流すための電源が必要である。   On the other hand, in an AC generator having an excitation winding, a power source is required for flowing current through the excitation winding.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、発電機への駆動入力が変動する場合にも全体で効率よく発電できる発電システムを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this situation, Comprising: It aims at providing the electric power generation system which can generate | occur | produce efficiently efficiently also when the drive input to a generator fluctuates.

この発明は上記目的を達成するものであって、固定されて第１の電機子巻線を備えた第１の電機子と、この第１の電機子に対向して第１の回転軸の周りに回転可能で複数の永久磁石を備えた第１の回転子と、を有する永久磁石型同期発電機と、固定されて第２の電機子巻線を備えた第２の電機子と、前記第１の回転軸に機械的に連結された第２の回転軸の周りに前記第２の電機子内で回転可能な第２の回転子と、を有して、前記第２の電機子または第２の回転子に取り付けられた界磁巻線を備えた巻線型交流発電機と、を有する発電システムである。   The present invention achieves the above-described object, and includes a first armature that is fixed and includes a first armature winding, and is arranged around a first rotating shaft so as to face the first armature. A permanent magnet type synchronous generator having a first rotor having a plurality of permanent magnets, a second armature fixed and having a second armature winding, and A second rotor that is rotatable in the second armature around a second rotation shaft that is mechanically coupled to the first rotation shaft, and the second armature or second And a winding type AC generator having a field winding attached to the two rotors.

本発明によれば、発電機への駆動入力が変動する場合にも、発電システム全体で効率よく発電することができる。   According to the present invention, even when the drive input to the generator fluctuates, the entire power generation system can efficiently generate power.

本発明に係る発電システムの第１の実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a first embodiment of a power generation system according to the present invention. 本発明に係る発電システムの第２の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 2nd Embodiment of the electric power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る発電システムの第３の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 3rd Embodiment of the electric power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る発電システムの第４の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 4th Embodiment of the electric power generation system which concerns on this invention. 本発明に係る発電システムの第５の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 5th Embodiment of the electric power generation system which concerns on this invention.

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る発電システムの実施形態について説明する。   Embodiments of a power generation system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る発電システムを示すブロック図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a power generation system according to the first embodiment.

永久磁石型同期発電機１１の回転軸（第１の回転軸）１２と、巻線型交流発電機の一種である巻線型同期発電機１３の回転軸（第２の回転軸）１４とが同軸上で直結されている。これらの回転軸１２、１４には、たとえば風車などの駆動入力装置５０が機械的に結合されている。   A rotating shaft (first rotating shaft) 12 of the permanent magnet type synchronous generator 11 and a rotating shaft (second rotating shaft) 14 of a wound synchronous generator 13 which is a kind of wound AC generator are coaxial. It is directly connected by. A drive input device 50 such as a windmill is mechanically coupled to the rotary shafts 12 and 14.

永久磁石型同期発電機１１としては、表面磁石型や埋め込み磁石型などのいずれでもよい。また、巻線型同期発電機１３としては、たとえばリラクタンス発電機でもよい。   The permanent magnet type synchronous generator 11 may be either a surface magnet type or an embedded magnet type. Moreover, as the winding synchronous generator 13, for example, a reluctance generator may be used.

永久磁石型同期発電機１１の固定子側には、第１の電機子巻線１５が巻かれた第１の電機子１６が配置されている。永久磁石型同期発電機１１の回転子（第１の回転子）１７は、永久磁石（図示せず）が取り付けられていて、回転軸１２とともに回転可能に支持されている。   A first armature 16 around which a first armature winding 15 is wound is disposed on the stator side of the permanent magnet type synchronous generator 11. A permanent magnet (not shown) is attached to the rotor (first rotor) 17 of the permanent magnet type synchronous generator 11 and is supported so as to be rotatable together with the rotary shaft 12.

巻線型同期発電機１３の固定子側には、第２の電機子巻線１８が巻かれた第２の電機子１９が配置されている。巻線型同期発電機１３の回転子（第２の回転子）２０は第２の電機子１９内で回転軸１４とともに回転可能に支持されている。第２の回転子２０には界磁巻線２１が巻かれている。なお、界磁巻線２１は固定子側に巻かれていてもよい。   A second armature 19 around which a second armature winding 18 is wound is disposed on the stator side of the wound synchronous generator 13. A rotor (second rotor) 20 of the wound synchronous generator 13 is supported in a second armature 19 so as to be rotatable together with the rotary shaft 14. A field winding 21 is wound around the second rotor 20. The field winding 21 may be wound on the stator side.

永久磁石型同期発電機１１の第１の電機子巻線１５からは三相交流（ＡＣ）が出力され、その出力側は第１のコンバータ２２および第２のコンバータ２３に並列に入力されて、それらにより交流から直流（ＤＣ）に変換されるように接続されている。第１のコンバータ２２の出力側は第１のインバータ２４に入力されて、直流から三相交流に変換（逆変換）されるように接続されている。   Three-phase alternating current (AC) is output from the first armature winding 15 of the permanent magnet synchronous generator 11, and the output side is input in parallel to the first converter 22 and the second converter 23, They are connected so as to be converted from alternating current to direct current (DC). The output side of the first converter 22 is input to the first inverter 24 and connected so as to be converted from DC to three-phase AC (reverse conversion).

第２のコンバータ２３の出力側は巻線型同期発電機１３の界磁巻線２１に接続されている。   The output side of the second converter 23 is connected to the field winding 21 of the wound synchronous generator 13.

巻線型同期発電機１３の第２の電機子巻線１８からは三相交流が出力されるので、その出力側は第３のコンバータ２５に入力されて交流から直流に変換されるように接続されている。第３のコンバータ２５の出力側は第２のインバータ２６に入力されて、直流から三相交流に変換（逆変換）されるように接続されている。   Since the three-phase alternating current is output from the second armature winding 18 of the wound synchronous generator 13, the output side is input to the third converter 25 and connected so as to be converted from alternating current to direct current. ing. The output side of the third converter 25 is input to the second inverter 26 and connected so as to be converted from DC to three-phase AC (inverse conversion).

次に、この実施形態の動作について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

駆動入力装置５０による駆動入力が十分に大きいときは、永久磁石型同期発電機１１によって発電された第１の電機子巻線１５からの三相交流の一部（大部分）は、第１のコンバータ２２によって直流に変換され、さらに、第１のインバータ２４によって三相交流に変換される。   When the drive input by the drive input device 50 is sufficiently large, a part (most part) of the three-phase alternating current from the first armature winding 15 generated by the permanent magnet type synchronous generator 11 is the first It is converted into direct current by the converter 22 and further converted into three-phase alternating current by the first inverter 24.

さらに、第１の電機子巻線１５からの三相交流の一部は、第２のコンバータ２３によって直流に変換され、巻線型同期発電機１３の界磁巻線２１に供給される。これにより、巻線型同期発電機１３でも発電され、交流出力が第２の電機子巻線１８から第３のコンバータ２５に入力されて直流に変換され、さらに、第２のインバータ２６によって三相交流に変換される。   Further, a part of the three-phase alternating current from the first armature winding 15 is converted into direct current by the second converter 23 and supplied to the field winding 21 of the winding synchronous generator 13. As a result, power is also generated by the winding synchronous generator 13, and the AC output is input from the second armature winding 18 to the third converter 25 and converted to DC, and further, a three-phase AC is output by the second inverter 26. Is converted to

このように、駆動入力装置５０による駆動入力が十分に大きいときは、永久磁石型同期発電機１１と巻線型同期発電機１３の両方で発電されるので大きな交流電力出力を得ることができる。   As described above, when the drive input by the drive input device 50 is sufficiently large, since both the permanent magnet type synchronous generator 11 and the winding type synchronous generator 13 generate electric power, a large AC power output can be obtained.

また、このとき、第２のコンバータ２３を制御して界磁巻線２１に流れる電流を調整することにより、巻線型同期発電機１３の出力を変化させることができる。またこの場合、力率を制御することができる。   At this time, the output of the winding synchronous generator 13 can be changed by controlling the second converter 23 to adjust the current flowing in the field winding 21. In this case, the power factor can be controlled.

一方、駆動入力装置５０による駆動入力が小さいときは、永久磁石型同期発電機１１による発電は行なわれるが、第２のコンバータ２３からの直流出力が小さいことから、巻線型同期発電機１３での発電は行なわれず、巻線型同期発電機１３はフライホイールとして作用する。   On the other hand, when the drive input by the drive input device 50 is small, power generation by the permanent magnet type synchronous generator 11 is performed. However, since the DC output from the second converter 23 is small, the winding type synchronous generator 13 Power generation is not performed, and the wound synchronous generator 13 functions as a flywheel.

たとえば、第２のコンバータ２３に、自動電圧調整機能を持たせて、永久磁石型同期発電機１１の第１の電機子巻線１５から得られる三相電流出力が低下して第２のコンバータ２３の直流出力電圧が所定値未満になるときに第２のコンバータ２３の直流出力を停止させるようにしてもよい。   For example, the second converter 23 is provided with an automatic voltage adjustment function so that the three-phase current output obtained from the first armature winding 15 of the permanent magnet type synchronous generator 11 is reduced and the second converter 23 is reduced. The DC output of the second converter 23 may be stopped when the DC output voltage becomes less than a predetermined value.

以上説明したように、この実施形態によれば、駆動入力装置５０による駆動入力が大幅に変動する場合においても、高価な永久磁石を用いた永久磁石型同期発電機１１を常に有効に活用して発電を継続し、発電システム全体の効率的な活用が可能である。   As described above, according to this embodiment, even when the drive input by the drive input device 50 fluctuates significantly, the permanent magnet type synchronous generator 11 using an expensive permanent magnet is always effectively used. Power generation can be continued and efficient use of the entire power generation system is possible.

［第２の実施形態］
図２は第２の実施形態に係る発電システムを示すブロック図である。ここで、第１の実施形態と同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。この第２の実施形態は、第１の実施形態（図１）における第１のコンバータ２２と第３のコンバータ２５を第４のコンバータ６１で置き換え、第１のインバータ２４と第２のインバータ２６を第３のインバータ６２で置き換えたものである。第４のコンバータ６１は２種類の交流入力を受け入れて一つの直流に変換するものである。 [Second Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram showing a power generation system according to the second embodiment. Here, the same or similar parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the second embodiment, the first converter 22 and the third converter 25 in the first embodiment (FIG. 1) are replaced with a fourth converter 61, and the first inverter 24 and the second inverter 26 are replaced. This is replaced with the third inverter 62. The fourth converter 61 receives two types of AC input and converts them into one DC.

この実施形態によれば、第１の実施形態に比べてコンバータおよびインバータの個数をそれぞれ１個ずつ減らすことができ、機器のコンパクト化とコストダウンを図ることができる。   According to this embodiment, the number of converters and inverters can be reduced by one each compared with the first embodiment, and the device can be made compact and the cost can be reduced.

［第３の実施形態］
図３は第３の実施形態に係る発電システムを示すブロック図である。ここで、第１の実施形態と同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。この第３の実施形態は、第１の実施形態（図１）における第１のコンバータ２２と第２のコンバータ２３を第５のコンバータ６３で置き換えたものである。第５のコンバータ６３は一つの交流入力を受け入れて２種類の直流に変換するものである。 [Third Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing a power generation system according to the third embodiment. Here, the same or similar parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the third embodiment, the first converter 22 and the second converter 23 in the first embodiment (FIG. 1) are replaced with a fifth converter 63. The fifth converter 63 receives one AC input and converts it into two types of DC.

この実施形態によれば、第１の実施形態に比べてコンバータの個数を減らすことができ、機器のコンパクト化とコストダウンを図ることができる。   According to this embodiment, the number of converters can be reduced as compared with the first embodiment, and the device can be made compact and the cost can be reduced.

［第４の実施形態］
図４は第４の実施形態に係る発電システムを示すブロック図である。ここで、第１の実施形態と同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。この第４の実施形態は、第１の実施形態（図１）における巻線型同期発電機１３を、他の巻線型交流発電機である巻線型誘導発電機７０で置き換え、第２のコンバータ２３を周波数変換器７１で置き換え、さらに、第１の回転軸１２と第２の回転軸１４の間に歯車７２を介在させたものである。歯車７２は、第１の回転軸１２の回転数が第２の回転軸１４の回転数よりも小さくなるように設定されている。なお、この実施形態では、「第２のコンバータ」は存在しない。 [Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram showing a power generation system according to the fourth embodiment. Here, the same or similar parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the fourth embodiment, the winding synchronous generator 13 in the first embodiment (FIG. 1) is replaced with a winding induction generator 70 which is another winding AC generator, and the second converter 23 is replaced. It is replaced with a frequency converter 71 and a gear 72 is interposed between the first rotating shaft 12 and the second rotating shaft 14. The gear 72 is set so that the rotation speed of the first rotation shaft 12 is smaller than the rotation speed of the second rotation shaft 14. In this embodiment, there is no “second converter”.

周波数変換器７１は、交流を直流に変換し、さらにその直流を交流に変換するものであって、元の交流と異なる周波数の交流を得ることができるものである。   The frequency converter 71 converts alternating current into direct current, further converts the direct current into alternating current, and can obtain alternating current with a frequency different from the original alternating current.

永久磁石型同期発電機１１の第１の電機子巻線１５からは三相交流が出力され、その出力は第１のコンバータ２２および周波数変換器７１入力される。第１のコンバータ２２の出力は第１のインバータ２４に入力されて、直流から三相交流に変換（逆変換）される。   Three-phase alternating current is output from the first armature winding 15 of the permanent magnet type synchronous generator 11, and the output is input to the first converter 22 and the frequency converter 71. The output of the first converter 22 is input to the first inverter 24 and converted from DC to three-phase AC (inverse conversion).

周波数変換器７１の出力は巻線型誘導発電機７０の界磁巻線２１に入力される。   The output of the frequency converter 71 is input to the field winding 21 of the winding induction generator 70.

巻線型誘導発電機７０の第２の電機子巻線１８からは三相交流が出力され、その出力は第３のコンバータ２５に入力されて交流から直流に変換される。第３のコンバータ２５の出力は第２のインバータ２６に入力されて、直流から三相交流に変換（逆変換）される。   Three-phase alternating current is output from the second armature winding 18 of the winding induction generator 70, and the output is input to the third converter 25 and converted from alternating current to direct current. The output of the third converter 25 is input to the second inverter 26 and converted (reversely converted) from direct current to three-phase alternating current.

駆動入力装置５０による駆動入力が十分に大きいときは、永久磁石型同期発電機１１によって発電された第１の電機子巻線１５からの三相交流の一部（大部分）は、第１のコンバータ２２によって直流に変換され、さらに、第１のインバータ２４によって三相交流に変換される。   When the drive input by the drive input device 50 is sufficiently large, a part (most part) of the three-phase alternating current from the first armature winding 15 generated by the permanent magnet type synchronous generator 11 is the first It is converted into direct current by the converter 22 and further converted into three-phase alternating current by the first inverter 24.

さらに、第１の電機子巻線１５からの三相交流の一部は、周波数変換器７１によって周波数変換され、巻線型誘導発電機７０の界磁巻線２１に供給される。これにより、巻線型誘導発電機７０でも発電され、交流出力が第２の電機子巻線１８から第３のコンバータ２５に入力されて直流に変換され、さらに、第２のインバータ２６によって三相交流に変換される。   Further, a part of the three-phase alternating current from the first armature winding 15 is frequency-converted by the frequency converter 71 and supplied to the field winding 21 of the winding induction generator 70. As a result, electric power is also generated by the winding induction generator 70, and the AC output is input from the second armature winding 18 to the third converter 25 and converted to DC, and further, the second inverter 26 generates a three-phase AC. Is converted to

このように、駆動入力装置５０による駆動入力が十分に大きいときは、永久磁石型同期発電機１１と巻線型誘導発電機７０の両方で発電されるので大きな交流電力出力を得ることができる。   As described above, when the drive input by the drive input device 50 is sufficiently large, since the power is generated by both the permanent magnet type synchronous generator 11 and the winding type induction generator 70, a large AC power output can be obtained.

また、このとき、周波数変換器７１を制御して界磁巻線２１に流れる電流を調整することにより、巻線型誘導発電機７０の出力を変化させることができる。   At this time, the output of the winding induction generator 70 can be changed by controlling the frequency converter 71 to adjust the current flowing in the field winding 21.

一方、駆動入力装置５０による駆動入力が小さいときは、永久磁石型同期発電機１１による発電は行なわれるが、周波数変換器７１からの直流出力が小さいことから、巻線型誘導発電機７０での発電は行なわれず、巻線型誘導発電機７０はフライホイールとして作用する。   On the other hand, when the drive input by the drive input device 50 is small, power generation by the permanent magnet type synchronous generator 11 is performed, but since the DC output from the frequency converter 71 is small, power generation by the winding induction generator 70 is performed. The winding induction generator 70 acts as a flywheel.

なお、通常の設計では、永久磁石型同期発電機１１よりも巻線型誘導発電機７０の回転数を高くした方が効率よく運転できるので、これらの回転軸１２、１４を、歯車７２を介して接続し、異なる回転数で運転できるようにすることが好ましい。   In the normal design, the rotating induction motor 70 can be operated more efficiently than the permanent magnet synchronous generator 11, so that the rotary shafts 12 and 14 are connected via the gear 72. It is preferable to connect them so that they can be operated at different rotational speeds.

以上説明したように、この実施形態によれば上述の他の実施形態と同様に、駆動入力装置５０による駆動入力が大幅に変動する場合においても、高価な永久磁石を用いた永久磁石型同期発電機１１を常に有効に活用して発電を継続し、発電システム全体の効率的な活用が可能である。   As described above, according to this embodiment, as in the other embodiments described above, even when the drive input by the drive input device 50 fluctuates significantly, permanent magnet type synchronous power generation using an expensive permanent magnet It is possible to efficiently utilize the entire power generation system by continuously utilizing the machine 11 and continuously generating power.

［第５の実施形態］
図５は第５の実施形態に係る発電システムを示すブロック図である。ここで、第４の実施形態と同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。この第５の実施形態は、第４の実施形態（図４）における第１のコンバータ２２と第３のコンバータ２５を第４のコンバータ６１で置き換え、第１のインバータ２４と第２のインバータ２６を第３のインバータ６２で置き換えたものである。このような置き換えは、第１の実施形態と第２の実施形態の関係と同様である。 [Fifth Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram showing a power generation system according to the fifth embodiment. Here, the same or similar parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the fifth embodiment, the first converter 22 and the third converter 25 in the fourth embodiment (FIG. 4) are replaced with a fourth converter 61, and the first inverter 24 and the second inverter 26 are replaced. This is replaced with the third inverter 62. Such replacement is the same as the relationship between the first embodiment and the second embodiment.

この実施形態によれば、第４の実施形態に比べてコンバータおよびインバータの個数をそれぞれ１個ずつ減らすことができ、機器のコンパクト化とコストダウンを図ることができる。   According to this embodiment, the number of converters and inverters can be reduced by one each compared to the fourth embodiment, and the device can be made compact and the cost can be reduced.

［他の実施形態］
以上説明した実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。 [Other Embodiments]
The embodiments described above are merely examples, and the present invention is not limited to these.

たとえば、第２の実施形態（図２）の二つのコンバータ２３、６１をさらに一つのコンバータで置き換えることも可能である。それにより、さらにコンバータの個数を減らすことができ、機器のコンパクト化とコストダウンを図ることができる。   For example, the two converters 23 and 61 in the second embodiment (FIG. 2) can be further replaced with one converter. Thereby, the number of converters can be further reduced, and the device can be made compact and the cost can be reduced.

また、上記各実施形態において、駆動入力装置５０は、風車に限らず、回転駆動力を生じる他の動力機械であってもよい。   In each of the above embodiments, the drive input device 50 is not limited to a windmill, and may be another power machine that generates a rotational driving force.

また、第４および第５の実施形態では、歯車７２を介して二つの回転軸１２、１４を機械的に連結するものであるが、二つの回転軸１２、１４の回転数を合致させることができる場合は、歯車を用いずに、フランジなどによって二つの回転軸１２、１４を互いに固定してもよい。逆に、第１ないし第３の実施形態で、歯車７２を介して二つの回転軸１２、１４を機械的に連結するものとしてもよい。   In the fourth and fifth embodiments, the two rotary shafts 12 and 14 are mechanically connected via the gear 72, but the rotational speeds of the two rotary shafts 12 and 14 can be matched. If possible, the two rotating shafts 12 and 14 may be fixed to each other by a flange or the like without using a gear. Conversely, in the first to third embodiments, the two rotary shafts 12 and 14 may be mechanically connected via the gear 72.

また、上記各実施形態では、固定子が外側にあり、回転子が内側にあるものとしたが、逆の配置もありうる。   In each of the above embodiments, the stator is on the outside and the rotor is on the inside. However, the arrangement may be reversed.

さらに、上記説明の中で、三相交流として説明したものは、単相交流に置き換えることも可能である。   Furthermore, what was described as a three-phase alternating current in the above description can be replaced with a single-phase alternating current.

１１ 永久磁石型同期発電機
１２ 第１の回転軸
１３ 巻線型同期発電機
１４ 第２の回転軸
１５ 第１の電機子巻線
１６ 第１の電機子
１７ 第１の回転子
１８ 第２の電機子巻線
１９ 第２の電機子
２０ 第２の回転子
２１ 界磁巻線
２２ 第１のコンバータ
２３ 第２のコンバータ
２４ 第１のインバータ
２５ 第３のコンバータ
２６ 第２のインバータ
５０ 駆動入力装置
６１ 第４のコンバータ
６２ 第３のインバータ
６３ 第５のコンバータ
７０ 巻線型誘導発電機
７１ 周波数変換器
７２ 歯車 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Permanent magnet type synchronous generator 12 1st rotating shaft 13 Winding type synchronous generator 14 2nd rotating shaft 15 1st armature winding 16 1st armature 17 1st rotor 18 2nd electric machine Child winding 19 Second armature 20 Second rotor 21 Field winding 22 First converter 23 Second converter 24 First inverter 25 Third converter 26 Second inverter 50 Drive input device 61 Fourth converter 62 Third inverter 63 Fifth converter 70 Winding induction generator 71 Frequency converter 72 Gear

Claims (11)

固定されて第１の電機子巻線を備えた第１の電機子と、この第１の電機子に対向して第１の回転軸の周りに回転可能で複数の永久磁石を備えた第１の回転子と、を有する永久磁石型同期発電機と、
固定されて第２の電機子巻線を備えた第２の電機子と、前記第１の回転軸に機械的に連結された第２の回転軸の周りに前記第２の電機子内で回転可能な第２の回転子と、を有して、前記第２の電機子または第２の回転子に取り付けられた界磁巻線を備えた巻線型交流発電機と、
を有する発電システム。 A first armature that is fixed and includes a first armature winding, and a first armature that includes a plurality of permanent magnets that are rotatable about a first rotation axis so as to face the first armature. A permanent magnet type synchronous generator having a rotor of
A second armature fixed and provided with a second armature winding, and rotated within the second armature about a second rotation axis mechanically coupled to the first rotation axis A second rotor capable, and a wound AC generator comprising a field winding attached to the second armature or the second rotor;
Power generation system. 前記巻線型交流発電機は巻線型同期発電機であることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1, wherein the wound AC generator is a wound synchronous generator. 前記巻線型同期発電機はリラクタンス発電機であることを特徴とする請求項２に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 2, wherein the winding synchronous generator is a reluctance generator. 前記永久磁石型同期発電機は、前記第１の回転子が回転することによって前記第１の電機子巻線に交流が発生するように構成され、
前記巻線型同期発電機は、前記第２の回転子が回転することによって前記第２の電機子巻線に交流が発生するように構成され、
当該発電システムは、
前記第１の電機子巻線に発生した交流を直流に変換する第１のコンバータ手段と、
前記第１の電機子巻線に発生した交流を直流に変換して前記界磁巻線に供給する第２のコンバータ手段と、
前記第２の電機子巻線に発生した交流を直流に変換する第３のコンバータ手段と、
前記第１のコンバータ手段から出力された直流を交流に変換する第１のインバータ手段と、
前記第３のコンバータ手段から出力された直流を交流に変換する第２のインバータ手段と、
を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発電システム。 The permanent magnet type synchronous generator is configured such that an alternating current is generated in the first armature winding as the first rotor rotates.
The winding synchronous generator is configured such that an alternating current is generated in the second armature winding by the rotation of the second rotor.
The power generation system
First converter means for converting alternating current generated in the first armature winding into direct current;
Second converter means for converting alternating current generated in the first armature winding into direct current and supplying the converted field winding to the field winding;
Third converter means for converting alternating current generated in the second armature winding into direct current;
First inverter means for converting direct current output from the first converter means into alternating current;
Second inverter means for converting direct current output from the third converter means into alternating current;
The power generation system according to claim 2, wherein the power generation system includes: 前記第１、第２および第３のコンバータ手段のうちの少なくとも二つが一つのコンバータによって実現されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の発電システム。   5. The power generation system according to claim 4, wherein at least two of the first, second and third converter means are configured to be realized by a single converter. 前記第１および第２のインバータ手段が一つのインバータによって実現されるように構成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 4 or 5, wherein the first and second inverter means are configured to be realized by one inverter. 前記第２のコンバータ手段は自動電圧調整手段を含むこと、を特徴とする請求項４または請求項５に記載の発電システム。   6. The power generation system according to claim 4, wherein the second converter means includes an automatic voltage adjusting means. 前記巻線型交流発電機は巻線型誘導発電機であることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 1, wherein the wound AC generator is a wound induction generator. 前記永久磁石型同期発電機は、前記第１の回転子が回転することによって前記第１の電機子巻線に交流が発生するように構成され、
前記巻線型誘導発電機は、前記第２の回転子が回転することによって前記第２の電機子巻線に交流が発生するように構成され、
当該発電システムは、
前記第１の電機子巻線に発生した交流を直流に変換する第１のコンバータ手段と、
前記第１の電機子巻線に発生した交流の周波数を変換して前記界磁巻線に交流を供給する周波数変換手段と、
前記第２の電機子巻線に発生した交流を直流に変換する第３のコンバータ手段と、
前記第１のコンバータ手段から出力された直流を交流に変換する第１のインバータ手段と、
前記第３のコンバータ手段から出力された直流を交流に変換する第２のインバータ手段と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の発電システム。 The permanent magnet type synchronous generator is configured such that an alternating current is generated in the first armature winding as the first rotor rotates.
The winding induction generator is configured such that an alternating current is generated in the second armature winding by rotating the second rotor.
The power generation system
First converter means for converting alternating current generated in the first armature winding into direct current;
Frequency conversion means for converting the frequency of alternating current generated in the first armature winding and supplying alternating current to the field winding;
Third converter means for converting alternating current generated in the second armature winding into direct current;
First inverter means for converting direct current output from the first converter means into alternating current;
Second inverter means for converting direct current output from the third converter means into alternating current;
The power generation system according to claim 8, comprising: 前記第１および第３のコンバータ手段が一つのコンバータによって実現されるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 9, wherein the first and third converter means are configured to be realized by a single converter. 前記第１および第２のインバータ手段が一つのインバータによって実現されるように構成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の発電システム。   The power generation system according to claim 9 or 10, wherein the first and second inverter means are configured to be realized by a single inverter.
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