JP2013537789A - Renewable energy power generator and method of operating the same - Google Patents

Renewable energy power generator and method of operating the same Download PDF

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Abstract

【課題】周波数変換回路を用いずに同期発電機を電力系統に連系可能であり、必要に応じて低負荷運転時における効率向上および発電機故障による発電機会逸失の回避を実現しうる再生エネルギー型発電装置及びその運転方法を提供する。
【解決手段】 再生エネルギー型発電装置1は、ブレード4を介して受け取った再生エネルギーにより回転する回転シャフト8と、回転シャフト8により駆動されて圧油を生成する油圧ポンプ12と、前記圧油によって駆動される複数の油圧モータ14と、周波数変換回路を介さずに電力系統50に連系され、複数の油圧モータ14にそれぞれ連結される複数の同期発電機20とを備える。複数の油圧モータ14は、モータ制御部48によって押しのけ容積が互いに独立して調節される。各同期発電機20の電力系統50への併入前、各同期発電機20の端子電圧の周波数及び位相が電力系統50に同期するように、各油圧モータ14の押しのけ容積の指令値がシンクロナイザー120からモータ制御部48に与えられる。
【選択図】 図6
Regenerative energy that can connect a synchronous generator to a power system without using a frequency conversion circuit, and can improve efficiency during low-load operation and avoid loss of power generation opportunities due to a generator failure if necessary. Provided are a power generation apparatus and an operation method thereof.
A regenerative energy type power generating apparatus (1) includes a rotating shaft (8) that is rotated by regenerative energy received via a blade (4), a hydraulic pump (12) that is driven by the rotating shaft (8) to generate pressure oil, and the pressure oil. A plurality of hydraulic motors 14 k to be driven and a plurality of synchronous generators 20 k connected to the power system 50 without passing through the frequency conversion circuit and connected to the plurality of hydraulic motors 14 k , respectively. The displacement volumes of the plurality of hydraulic motors 14 k are adjusted independently of each other by the motor control unit 48. Previous the incorporation to the power grid 50 of each synchronous generator 20 k, so that the frequency and phase of the terminal voltage of each of the synchronous generator 20 k is synchronized to the power system 50, the command value of the displacement volume of the hydraulic motors 14 k Is supplied from the synchronizer 120 to the motor control unit 48.
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、油圧トランスミッションを介して、発電機に回転シャフトの回転を伝達して電力を生成し、この電力を電力系統に供給する再生エネルギー型発電装置及びその運転方法に関する。なお、再生エネルギー型発電装置は、風、潮流、海流、河流等の再生可能なエネルギーを利用した発電装置であり、例えば、風力発電装置、潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等を挙げることができる。   The present invention relates to a regenerative energy type power generating device that generates electric power by transmitting rotation of a rotating shaft to a generator via a hydraulic transmission and supplies the electric power to an electric power system and an operation method thereof. The renewable energy type power generation device is a power generation device using renewable energy such as wind, tidal current, ocean current, river flow, etc., and examples thereof include wind power generation device, tidal current power generation device, ocean current power generation device, river current power generation device and the like. be able to.

近年、地球環境の保全の観点から、風力を利用した風力発電装置や、潮流、海流又は河流を利用した発電装置を含む再生エネルギー型発電装置の普及が進んでいる。再生エネルギー型発電装置では、風、潮流、海流又は河流の運動エネルギーをロータの回転エネルギーに変換し、さらにロータの回転エネルギーを発電機によって電力に変換する。   In recent years, from the viewpoint of conservation of the global environment, wind power generators using wind power and renewable energy power generators including power generators using tidal currents, ocean currents, or river currents have been widely used. In the regenerative energy type power generation device, the kinetic energy of wind, tidal current, ocean current or river current is converted into the rotational energy of the rotor, and the rotational energy of the rotor is converted into electric power by the generator.

この種の再生エネルギー型発電装置では、通常、発電機は電力系統に連系される。発電機の種類や電力系統への連系の仕方は様々であるが、風力発電装置には例えば図13A及び図13Bのような方式を採用したものが知られている。
図13Aに示す方式の風力発電装置では、増速機500を介して、二次巻線誘導発電機520がロータ2に接続されている。二次巻線誘導発電機520は、その固定子巻線が電力系統50に直接接続され、その回転子巻線がAC−DC−ACコンバータ530を介して電力系統50に接続されている。AC−DC−ACコンバータ530は、発電機側インバータ532、DCバス534及び系統側インバータ536で構成されている。発電機側インバータ532は、回転子巻線の電流を制御して発電機トルクを調節することで、可変速運転を可能とする。一方、系統側インバータ536は、二次巻線誘導発電機520の回転子巻線から受け取った電力を電力系統50の周波数に適合した交流電力に変換する。
また図13Bに示す方式では、同期発電機540がロータ2に接続されている。同期発電機540は、AC−DC−ACリンク550を介して電力系統50に接続される。AC−DC−ACリンク550は、コンバータ552、DCバス554及びインバータ556により構成される。AC−DC−ACリンク550は、同期発電機540のトルクを調節することで可変速運転を可能にするとともに、同期発電機540で生成された電力を電力系統50の周波数に適合した交流電力に変換する役割を担う。
In this type of renewable energy power generator, the generator is usually linked to a power system. There are various types of generators and how to connect to the electric power system. For example, wind power generators using a method such as that shown in FIGS. 13A and 13B are known.
In the wind turbine generator of the type shown in FIG. 13A, the secondary winding induction generator 520 is connected to the rotor 2 via the speed increaser 500. The secondary winding induction generator 520 has a stator winding connected directly to the power system 50 and a rotor winding connected to the power system 50 via an AC-DC-AC converter 530. The AC-DC-AC converter 530 includes a generator-side inverter 532, a DC bus 534, and a system-side inverter 536. The generator-side inverter 532 enables variable speed operation by controlling the current of the rotor winding and adjusting the generator torque. On the other hand, the system-side inverter 536 converts the power received from the rotor winding of the secondary winding induction generator 520 into AC power adapted to the frequency of the power system 50.
In the method shown in FIG. 13B, the synchronous generator 540 is connected to the rotor 2. The synchronous generator 540 is connected to the power system 50 via the AC-DC-AC link 550. The AC-DC-AC link 550 includes a converter 552, a DC bus 554, and an inverter 556. The AC-DC-AC link 550 enables variable speed operation by adjusting the torque of the synchronous generator 540, and converts the electric power generated by the synchronous generator 540 into AC power adapted to the frequency of the power system 50. Take the role of converting.

また、図13Bに示す方式と類似のものとして、特許文献1には、増速機を介してロータに接続された同期発電機を、受動型整流器(passive rectifier)及びインバータを経て電力系統に連系するようにした風力発電装置が開示されている。
また、特許文献1には、ギア式の増速機に複数の同期発電機を接続し、受動型整流器及びインバータを介して各同期発電機を電力系統に連系することも記載されている。
Further, as similar to the method shown in FIG. 13B, Patent Document 1 discloses that a synchronous generator connected to a rotor via a speed increaser is connected to an electric power system via a passive rectifier and an inverter. There is disclosed a wind power generator adapted for use.
Patent Document 1 also describes that a plurality of synchronous generators are connected to a gear type gearbox and each synchronous generator is linked to a power system via a passive rectifier and an inverter.

ところで、最近になって注目を集めるようになったのが、油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを採用した再生エネルギー型発電装置である。
例えば、特許文献2には、ロータの回転により駆動される油圧ポンプと、発電機に接続された油圧モータとを組み合わせた油圧トランスミッションを用いた風力発電装置が記載されている。この風力発電装置の油圧トランスミッションでは、油圧ポンプ及び油圧モータは、高圧リザーバと低圧リザーバを介して互いに接続されている。これにより、ロータの回転エネルギーが、油圧トランスミッションを介して発電機に伝わるようになっている。なお、油圧ポンプは、複数組のピストン及びシリンダと、シリンダ内でピストンを周期的に摺動させるカムとで構成されている。
By the way, recently, a regenerative energy type power generation apparatus employing a hydraulic transmission in which a hydraulic pump and a hydraulic motor are combined has attracted attention.
For example, Patent Document 2 describes a wind power generator using a hydraulic transmission in which a hydraulic pump driven by rotation of a rotor and a hydraulic motor connected to a generator are combined. In the hydraulic transmission of this wind power generator, the hydraulic pump and the hydraulic motor are connected to each other via a high pressure reservoir and a low pressure reservoir. Thereby, the rotational energy of the rotor is transmitted to the generator via the hydraulic transmission. The hydraulic pump includes a plurality of sets of pistons and cylinders, and cams that periodically slide the pistons within the cylinders.

欧州特許出願公開第2273107号明細書European Patent Application No. 2273107 米国特許出願公開第2010/0032959号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0032959

上述のように、従来から、再生エネルギー型発電装置の発電機を電力系統に連系するための技術として、図13A及び図13Bのような方式や、特許文献1に記載された方式が確立されている。しかし、いずれの方式も高価な周波数変換回路を必要とする。
なお、周波数変換回路とは、図13Aに示すAC−DC−ACコンバータ530、図13Bに示すAC−DC−ACリンク550、特許文献1における受動型整流器及びインバータの組合せをいう。
As described above, conventionally, as a technique for linking a generator of a renewable energy power generation apparatus to a power system, a method as shown in FIGS. 13A and 13B or a method described in Patent Document 1 has been established. ing. However, both methods require expensive frequency conversion circuits.
Note that the frequency conversion circuit refers to a combination of the AC-DC-AC converter 530 illustrated in FIG. 13A, the AC-DC-AC link 550 illustrated in FIG. 13B, and the passive rectifier and the inverter disclosed in Patent Document 1.

そこで、本出願人は、特許文献2のように油圧ポンプ及び油圧モータを組み合わせた油圧トランスミッションを備えた再生エネルギー型発電装置において、周波数変換回路に頼らずに同期発電機を電力系統に連系する新たな方式の採用を検討している。
ところが、周波数変換回路を用いずに同期発電機を系統に連系するには、電力系統への併入前に、同期発電機の端子電圧の周波数及び位相を電力系統側に同期させる必要がある。これは、すべり(同期速度と発電機回転速度との差分の同期速度に対する比)が所定範囲内でありさえすれば電力系統に併入可能な誘導発電機とは異なり、同期発電機の場合には、発電機側と電力系統側との電圧瞬時値との差分が生じると電力系統側の電圧・周波数が変動してしまうため、電力系統への併入前に両者を一致させる必要があるからである。
特許文献1及び2には、再生エネルギー型発電装置の同期発電機を周波数変換回路に頼らずに電力系統に併入する際、同期発電機の端子電圧の周波数及び位相をどのようにして電力系統側に同期させるかが何ら記載されていない。
In view of this, the present applicant links the synchronous generator to the power system without relying on the frequency conversion circuit in the regenerative energy type power generation apparatus including the hydraulic transmission in which the hydraulic pump and the hydraulic motor are combined as in Patent Document 2. We are considering adopting a new method.
However, in order to link the synchronous generator to the system without using the frequency conversion circuit, it is necessary to synchronize the frequency and phase of the terminal voltage of the synchronous generator to the power system side before entering the power system. . This is different from the induction generator that can be incorporated into the power system as long as the slip (ratio of the difference between the synchronous speed and the generator rotational speed to the synchronous speed) is within a predetermined range. Because the voltage and frequency on the power system side will fluctuate if there is a difference between the instantaneous voltage value on the generator side and the power system side, it is necessary to match both before entering the power system It is.
Patent Documents 1 and 2 describe how to change the frequency and phase of the terminal voltage of the synchronous generator when the synchronous generator of the regenerative energy generator is inserted into the power system without relying on the frequency conversion circuit. There is no description on how to synchronize to the side.

また同期発電機を一個しか設けない場合、低負荷時における高効率を得にくいという発電機の特性が再生エネルギー型発電装置の低負荷運転時における効率向上の障壁になり得るだけでなく、発電機の故障時に再生エネルギー型発電装置の運転停止を余儀なくされる。
この点、特許文献1には、受動型整流器及びインバータを介して複数の同期発電機を電力系統に連系した風力発電装置が記載されているが、各同期発電機の電力系統への併入時にどのような制御を行うのか具体的な記載がない。特に、周波数変換回路を用いずに各同期発電機を電力系統に併入する手法について、特許文献1には開示も示唆もされていない。また、特許文献1に記載の風力発電装置では、増速機自体が大重量であり複雑な構造であることに加えて、増速機の出力を複数に分けて各同期発電機の回転軸に取り出すための歯車を設ける必要があり、重量及びコストがさらに嵩んでしまう。
In addition, when only one synchronous generator is provided, the characteristics of the generator, which makes it difficult to obtain high efficiency at low loads, can not only be a barrier to improving efficiency during low load operation of the renewable energy generator, but also the generator. In the event of a failure, the operation of the regenerative energy generator is forced to stop.
In this regard, Patent Document 1 describes a wind power generation apparatus in which a plurality of synchronous generators are connected to an electric power system via passive rectifiers and inverters. However, each synchronous generator is incorporated into the electric power system. There is no specific description of what kind of control is sometimes performed. In particular, Patent Document 1 does not disclose or suggest a method for inserting each synchronous generator into an electric power system without using a frequency conversion circuit. Further, in the wind turbine generator described in Patent Document 1, in addition to the gearbox itself having a heavy weight and a complicated structure, the output of the gearbox is divided into a plurality of parts and the rotation shaft of each synchronous generator is used. It is necessary to provide a gear for taking out, which further increases the weight and cost.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、周波数変換回路を用いずに同期発電機を電力系統に連系可能であり、必要に応じて低負荷運転時における効率向上および発電機故障による発電機会逸失の回避を行いうる再生エネルギー型発電装置及びその運転方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can synchronize a synchronous generator with an electric power system without using a frequency conversion circuit. An object of the present invention is to provide a regenerative energy type power generation apparatus capable of avoiding loss of power generation opportunities due to a failure and an operation method thereof.

本発明に係る再生エネルギー型発電装置は、再生エネルギーを利用して電力を生成する再生エネルギー型発電装置であって、ブレードと、前記ブレードを介して受け取った前記再生エネルギーにより回転する回転シャフトと、前記回転シャフトにより駆動されて圧油を生成する油圧ポンプと、前記圧油によって駆動される複数の油圧モータと、周波数変換回路を介さずに電力系統に連系され、前記複数の油圧モータにそれぞれ連結される複数の同期発電機と、前記複数の油圧モータの押しのけ容積を互いに独立して調節するモータ制御部と、各同期発電機の前記電力系統への併入前、各同期発電機の端子電圧の周波数及び位相が前記電力系統に同期するように、各油圧モータの前記押しのけ容積の指令値を前記モータ制御部に与えるシンクロナイザーとを備えることを特徴とする。   A renewable energy type power generation device according to the present invention is a renewable energy type power generation device that generates electric power by using renewable energy, a blade, a rotating shaft that rotates by the renewable energy received through the blade, A hydraulic pump that is driven by the rotating shaft to generate pressure oil, a plurality of hydraulic motors that are driven by the pressure oil, and a power system that does not go through a frequency conversion circuit, and each of the plurality of hydraulic motors A plurality of synchronous generators to be connected; a motor control unit that independently adjusts displacements of the plurality of hydraulic motors; and a terminal of each synchronous generator before the synchronous generators are incorporated into the power system. A sync that provides the motor controller with a command value for the displacement volume of each hydraulic motor so that the frequency and phase of the voltage are synchronized with the power system. Characterized in that it comprises a homogenizer.

この再生エネルギー型発電装置では、各同期発電機の併入前に、各同期発電機の端子電圧の周波数及び位相が電力系統に同期するように、シンクロナイザーからの油圧モータの押しのけ容積の指令値がモータ制御部に与えられる。そのため、各同期発電機と電力系統との間に周波数変換回路が介在していなくても、周波数変換回路に頼らずに、同期発電機を電力系統に併入可能な状態をシンクロナイザーにより作り出すことができる。
また、複数の油圧モータの押しのけ容積の調節は互いに独立して行うようにしたので、複数組の同期発電機及び油圧モータのうち運転に用いる組を任意に選択できる。そのため、必要に応じて、同期発電機及び油圧モータの一部の組のみを使って運転を行うことができる。例えば、低負荷運転時における再生エネルギー型発電装置の全体としての効率を向上させるために同期発電機及び油圧モータの運転に用いる組の数を減らしたり、同期発電機及び油圧モータの故障時における発電の機会逸失を回避するために故障していない同期発電機及び油圧モータの組を用いて発電を継続したりすることができる。
In this regenerative energy type power generator, the command value of the displacement volume of the hydraulic motor from the synchronizer is set so that the frequency and phase of the terminal voltage of each synchronous generator is synchronized with the power system before each synchronous generator is incorporated. Is given to the motor controller. Therefore, even if there is no frequency conversion circuit between each synchronous generator and the power system, a state where the synchronous generator can be inserted into the power system is created by the synchronizer without relying on the frequency conversion circuit. Can do.
Further, since the displacements of the plurality of hydraulic motors are adjusted independently of each other, a set used for operation can be arbitrarily selected from among a plurality of sets of synchronous generators and hydraulic motors. Therefore, operation can be performed using only a partial set of the synchronous generator and the hydraulic motor as necessary. For example, in order to improve the overall efficiency of the renewable energy type power generator during low-load operation, the number of sets used for the operation of the synchronous generator and the hydraulic motor is reduced, or the power generation when the synchronous generator and the hydraulic motor fail In order to avoid this lost opportunity, it is possible to continue power generation using a set of a synchronous generator and a hydraulic motor that have not failed.

上記再生エネルギー型発電装置において、前記モータ制御部は、各同期発電機の前記電力系統への併入後、各油圧モータの出力目標値に基づいて前記圧油の圧力が目標圧力に維持されるように該油圧モータの押しのけ容積を調節してもよい。
同期発電機が電力系統に併入されると、同期発電機の端子電圧の周波数及び位相を電力系統側に一致させようとする有効横流が同期発電機と電力系統との間で生じる。そのため、同期発電機を電力系統に併入した後は、同期発電機の端子電圧の周波数及び位相を電力系統に積極的に同期させるような制御は必須ではない。そこで、上述のように、同期発電機の電力系統への併入後、各油圧モータの出力目標値に基づいて油圧モータに供給される圧油の圧力が目標圧力に維持されるように該油圧モータの押しのけ容積を調節することで、再生エネルギー型発電装置の安定した運転を行うことができる。
In the regenerative energy generator, the motor control unit maintains the pressure of the pressure oil at a target pressure based on an output target value of each hydraulic motor after the synchronous generator is inserted into the power system. In this way, the displacement volume of the hydraulic motor may be adjusted.
When the synchronous generator is inserted into the power system, an effective cross current that tries to make the frequency and phase of the terminal voltage of the synchronous generator coincide with those of the power system is generated between the synchronous generator and the power system. For this reason, after the synchronous generator is inserted into the power system, it is not essential to actively synchronize the frequency and phase of the terminal voltage of the synchronous generator with the power system. Therefore, as described above, after the synchronous generator is incorporated into the power system, the hydraulic pressure supplied to the hydraulic motor is maintained at the target pressure based on the output target value of each hydraulic motor. By adjusting the displacement of the motor, the regenerative energy generator can be stably operated.

仮に2以上の同期発電機を同時に同期合わせしようとすれば、一の同期発電機の同期合わせのための油圧モータの押しのけ容積の変更が外乱となって、他の同期発電機の同期合わせを困難にする。
そのため、上記再生エネルギー型発電装置において、前記同期発電機および前記油圧モータは、それぞれ、N個(ただしNは2以上の整数)設けられている場合、前記N個の同期発電機は、前記再生エネルギーの流速の増加に応じて前記電力系統に順次併入され、前記モータ制御部は、各同期発電機の前記電力系統への併入前、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて各油圧モータの押しのけ容積を調節してもよい。なお、「再生エネルギーの流速」とは、例えば再生エネルギー型発電装置が風力発電装置の場合は風速を意味し、再生エネルギー型発電装置が潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の場合は水流の速度を意味する。
このように、再生エネルギーの流速増加に応じてN個の同期発電機を順次併入することとし、各同期発電機の併入前に各油圧モータの押しのけ容積を調節することで、端子電圧の周波数及び位相が電力系統に同期した状態を同期発電機一台ごとに容易に作り出すことができる。
If two or more synchronous generators are to be synchronized at the same time, the displacement of the hydraulic motor displacement for synchronization of one synchronous generator becomes a disturbance, making it difficult to synchronize other synchronous generators. To.
Therefore, in the renewable energy type power generator, when the synchronous generator and the hydraulic motor are respectively provided with N pieces (where N is an integer of 2 or more), the N synchronous generators are provided with the regeneration unit. The motor control unit sequentially inserts each synchronous generator into the power system in accordance with an increase in the flow rate of energy, and sets the hydraulic pressure based on the command value from the synchronizer before the synchronous generator is added to the power system. The displacement of the motor may be adjusted. The “renewable energy flow rate” means, for example, the wind speed when the renewable energy type power generation device is a wind power generation device, and when the renewable energy type power generation device is a tidal current power generation device, an ocean current power generation device, a river current power generation device, or the like. It means the speed of water flow.
In this way, N synchronous generators are sequentially inserted according to the increase in the flow rate of the regenerative energy, and the displacement volume of each hydraulic motor is adjusted before each synchronous generator is inserted, so that the terminal voltage can be reduced. A state where the frequency and phase are synchronized with the power system can be easily created for each synchronous generator.

再生エネルギーの流速の増加に応じてN個の同期発電機を順次併入する場合、前記モータ制御部は、前記N個のうちi番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機の前記電力系統への併入後、前記i番目の同期発電機の出力が該同期発電機の最低負荷よりも大きく該同期発電機の定格出力よりも小さい設定値に達するまで前記i番目の同期発電機に連結されたi番目の油圧モータの押しのけ容積を増大させた後、前記N個のうち(i+1)番目の同期発電機の前記電力系統への併入前に、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて前記(i+1)番目の同期発電機に連結された(i+1)番目の油圧モータの押しのけ容積を調節してもよい。
このように、i番目の同期発電機の併入後にその出力が最低負荷より大きい設定値まで増大するのを待ってから、(i+1)番目の同期発電機の併入の準備(同期合わせ)を行うことで、低負荷運転時における発電機使用数を減らして、低負荷運転時における再生エネルギー型発電装置の全体としての効率を向上させることができる。また、前記設定値を同期発電機の定格出力未満とすることで、定格出力と設定値との差分に応じたi番目の同期発電機の出力の上昇マージンが確保され、(i+1)番目の同期発電機の同期合わせ時における不安定な圧油エネルギーをi番目の油圧モータの押しのけ容積の制御(i番目の同期発電機の上昇マージン)により吸収できる。そのため、(i+1)番目の油圧モータは(i+1)番目の同期発電機の同期合わせに専念でき、(i+1)番目の同期発電機の同期合わせが容易になる。
When N synchronous generators are sequentially inserted in accordance with an increase in the flow rate of the regenerative energy, the motor control unit is ith of the N (where i is in the range of 1 to (N-1)). The output of the i-th synchronous generator is larger than the minimum load of the synchronous generator and smaller than the rated output of the synchronous generator. After the displacement volume of the i-th hydraulic motor connected to the i-th synchronous generator is increased until reaching, the (i + 1) -th synchronous generator out of the N pieces is inserted into the power system. The displacement volume of the (i + 1) th hydraulic motor connected to the (i + 1) th synchronous generator may be adjusted based on the command value from the synchronizer.
In this way, after the i-th synchronous generator is inserted, it waits for the output to increase to a set value larger than the minimum load, and then the preparation (synchronization) of the (i + 1) -th synchronous generator is performed. By doing so, it is possible to reduce the number of generators used during low-load operation and improve the overall efficiency of the renewable energy power generator during low-load operation. Further, by making the set value less than the rated output of the synchronous generator, an increase margin of the output of the i-th synchronous generator corresponding to the difference between the rated output and the set value is secured, and the (i + 1) -th synchronous generator is secured. Unstable pressure oil energy at the time of synchronization of the generator can be absorbed by controlling the displacement of the i-th hydraulic motor (rising margin of the i-th synchronous generator). Therefore, the (i + 1) th hydraulic motor can be dedicated to the synchronization of the (i + 1) th synchronous generator, and the synchronization of the (i + 1) th synchronous generator is facilitated.

なお、前記設定値は、前記i番目の同期発電機の定格出力の50%以上100%未満であってもよい。
本発明者らの知見によれば、一般的な同期発電機は定格出力の50%未満の低負荷条件下では効率低下が顕著になるから、前記設定値を定格出力の50%以上とすることで、低負荷運転時における再生エネルギー型発電装置の全体としての効率を効果的に向上させることができる。また、前記設定値を同期発電機の定格出力未満とすることで、上述した理由により、(i+1)番目の同期発電機の同期合わせが容易になる。
The set value may be not less than 50% and less than 100% of the rated output of the i-th synchronous generator.
According to the knowledge of the present inventors, the efficiency drop becomes significant under a low load condition of less than 50% of the rated output of a general synchronous generator. Therefore, the set value should be 50% or more of the rated output. Thus, the overall efficiency of the regenerative energy power generator during low-load operation can be effectively improved. Further, by setting the set value to be less than the rated output of the synchronous generator, for the reason described above, the synchronization of the (i + 1) th synchronous generator is facilitated.

あるいは、前記モータ制御部は、再生エネルギーの流速の増加に応じてN個の同期発電機を順次併入する場合、前記N個のうちi番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機の前記電力系統への併入後、1番目からi番目のi個の同期発電機の出力が最低負荷に維持されるように1番目からi番目の油圧モータの押しのけ容積をそれぞれ調節しながら、前記N個のうち(i+1)番目の同期発電機の前記電力系統への併入前に、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて前記(i+1)番目の同期発電機に連結された(i+1)番目の油圧モータの押しのけ容積を調節してもよい。
これにより、再生エネルギー型発電装置の発電開始点であるカットイン流速に近い極めて低負荷な運転領域を除いて、N組の同期発電機及び油圧モータを全て用いて運転が行われる。そのため、カットイン流速に近い極めて低負荷な運転領域を除いて、各組の同期発電機及び油圧モータを同様に扱うことができ、シンプルな運転制御が可能になる。また、各組の同期発電機及び油圧モータの使用頻度のバラツキも軽減できる。
Alternatively, when the motor control unit sequentially inserts N synchronous generators according to an increase in the flow rate of the regenerative energy, the i-th of the N (where i is in the range of 1 to (N-1)). 1st to i-th hydraulic motors so that the outputs of the 1st to i-th i.s. synchronous generators are maintained at the minimum load after the synchronous generator of any integer in FIG. The (i + 1) th of the N (i + 1) th synchronous generators are adjusted based on the command value from the synchronizer before entering the power system while adjusting the displacement of each of the N. The displacement volume of the (i + 1) th hydraulic motor connected to the synchronous generator may be adjusted.
As a result, operation is performed using all N sets of synchronous generators and hydraulic motors except for an extremely low load operation region close to the cut-in flow velocity that is the power generation start point of the renewable energy power generation device. Therefore, except for an extremely low load operation region close to the cut-in flow rate, each set of synchronous generators and hydraulic motors can be handled in the same manner, and simple operation control becomes possible. In addition, variations in the frequency of use of each set of synchronous generators and hydraulic motors can be reduced.

また、再生エネルギーの流速の増加に応じてN個の同期発電機を順次併入する場合、上記再生エネルギー型発電装置は、前記ブレードのピッチ角を調節するピッチ制御部と、前記油圧ポンプの押しのけ容積を調節するポンプ制御部とをさらに備え、前記N個のうち1番目の同期発電機の前記電力系統への併入前に、前記回転シャフトの回転数が目標回転数に維持されるように前記ブレードのピッチ角が前記ピッチ制御部によって調節され、前記圧油の圧力が目標圧力に維持されるように前記油圧ポンプの押しのけ容積が前記ポンプ制御部によって調節された状態で、前記モータ制御部が、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて前記1番目の同期発電機に連結された1番目の油圧モータの押しのけ容積を調節してもよい。
再生エネルギー型発電装置では、ブレードが受け取る再生エネルギーの量は刻々と変化するから、回転シャフトの回転数及び油圧モータに供給される圧油の圧力も変動し、1番目の同期発電機の同期合わせを行う際の外乱となり得る。そこで、上述のように、ブレードのピッチ角調節により回転シャフトの回転数を目標回転数に維持し、油圧ポンプの押しのけ容積調節により圧油の圧力を目標圧力に維持して、回転シャフトの回転数及び圧油の圧力を安定させることで、1番目の同期発電機の同期合わせが容易になる。
In addition, when N synchronous generators are sequentially inserted in accordance with an increase in the flow rate of the regenerative energy, the regenerative energy type power generator includes a pitch control unit that adjusts the pitch angle of the blade and a displacement of the hydraulic pump. A pump control unit for adjusting the volume, so that the rotational speed of the rotary shaft is maintained at the target rotational speed before the first synchronous generator among the N synchronous generators is incorporated into the power system. In a state where the displacement angle of the hydraulic pump is adjusted by the pump control unit so that the pitch angle of the blade is adjusted by the pitch control unit and the pressure of the pressure oil is maintained at a target pressure, the motor control unit However, the displacement volume of the first hydraulic motor connected to the first synchronous generator may be adjusted based on the command value from the synchronizer.
In the regenerative energy generator, since the amount of regenerative energy received by the blades changes every moment, the number of rotations of the rotating shaft and the pressure of the pressure oil supplied to the hydraulic motor also fluctuate, and the first synchronous generator synchronizes. Can be a disturbance when performing. Therefore, as described above, the rotational speed of the rotary shaft is maintained at the target rotational speed by adjusting the pitch angle of the blade, and the pressure of the hydraulic oil is maintained at the target pressure by adjusting the displacement of the hydraulic pump, so that the rotational speed of the rotary shaft is maintained. And by synchronizing the pressure oil pressure, the first synchronous generator can be easily synchronized.

また、再生エネルギーの流速の増加に応じてN個の同期発電機を順次併入する場合、前記同期発電機および前記油圧モータの各組の累積稼働時間、及び、各同期発電機と前記電力系統との接続状態を切り替える各遮断器の開閉回数の少なくとも一方に基づいて、前記同期発電機の併入順が決定されてもよい。
これにより、同期発電機及び油圧モータの各組の使用頻度を均等化して、一部の同期発電機及び油圧モータの極端な劣化を回避して再生エネルギー型発電装置全体としての信頼性を向上させることができる。
Further, when N synchronous generators are sequentially inserted in accordance with an increase in the flow rate of the regenerative energy, the cumulative operating time of each set of the synchronous generator and the hydraulic motor, and each synchronous generator and the power system The order in which the synchronous generators are inserted may be determined based on at least one of the number of times of opening and closing of each circuit breaker that switches the connection state between the synchronous generators.
As a result, the frequency of use of each set of the synchronous generator and the hydraulic motor is equalized to avoid the extreme deterioration of some of the synchronous generator and the hydraulic motor, thereby improving the reliability of the entire regenerative energy type generator. be able to.

また、再生エネルギーの流速の増加に応じてN個の同期発電機を順次併入する場合、上記再生エネルギー型発電装置は、前記油圧ポンプの押しのけ容積を調節するポンプ制御部をさらに備え、前記N個のうちi番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機の前記電力系統への併入後、前記i番目の同期発電機の出力が徐々に増加するように、前記ポンプ制御部による前記油圧ポンプの押しのけ容積の調節と、前記モータ制御部による前記i番目の同期発電機に連結されたi番目の油圧モータの押しのけ容積の調節とが行われてもよい。
このように、i番目の同期発電機の電力系統への併入後、i番目の同期発電機の出力を徐々に増加させることで、回転シャフトの回転数や油圧モータに供給される圧油の圧力の安定性を損なわずに、i番目の同期発電機の出力を上昇させることができる。
Further, when N synchronous generators are sequentially inserted according to an increase in the flow rate of the regenerative energy, the regenerative energy type power generator further includes a pump control unit that adjusts a displacement volume of the hydraulic pump, The output of the i-th synchronous generator gradually increases after the i-th synchronous generator (where i is an arbitrary integer in the range of 1 to (N-1)) is incorporated into the power system. The displacement of the hydraulic pump is adjusted by the pump controller, and the displacement of the i-th hydraulic motor connected to the i-th synchronous generator is adjusted by the motor controller. Also good.
In this way, after the i-th synchronous generator is incorporated into the power system, the output of the i-th synchronous generator is gradually increased, so that the rotational speed of the rotary shaft and the pressure oil supplied to the hydraulic motor can be reduced. The output of the i-th synchronous generator can be increased without impairing pressure stability.

また、再生エネルギーの流速の増加に応じてN個の同期発電機を順次併入する場合、前記再生エネルギー型発電装置の定格出力をPratedとしたとき、前記N個のうちM個(ただしMは1以上(N−1)以下の整数)の同期発電機の故障時にPrated×(N−M)/N以下の出力で発電を行ってもよい。
これにより、一部の同期発電機が故障しても、再生エネルギー型発電装置の部分負荷運転を継続することができ、発電機会逸失を回避できる。
Further, when N synchronous generators are sequentially inserted in accordance with an increase in the flow rate of the regenerative energy, when the rated output of the regenerative energy type power generator is set to P rated , M of the N (however, M May be generated at an output of P rated × (N−M) / N or less at the time of failure of the synchronous generator of 1 or more (N−1).
As a result, even if some of the synchronous generators fail, the partial load operation of the regenerative energy type power generation device can be continued, and lost generation opportunities can be avoided.

なお、前記再生エネルギーの流速が前記再生エネルギー型発電装置の発電開始点であるカットイン流速を下回った場合、前記電力系統に併入されている前記同期発電機を全て解列して、前記再生エネルギー型発電装置の発電を停止してもよい。   When the flow rate of the regenerative energy is lower than the cut-in flow rate that is the power generation start point of the regenerative energy type power generation device, all the synchronous generators that are incorporated in the power system are disconnected and the regeneration is performed. You may stop the electric power generation of an energy type electric power generating apparatus.

また、前記同期発電機が全て解列されている場合、前記再生エネルギー型発電装置の補機に供給するための電力を少なくとも一つの前記同期発電機で生成してもよい。   Further, when all the synchronous generators are disconnected, the power to be supplied to the auxiliary machine of the regenerative energy generator may be generated by at least one of the synchronous generators.

上記再生エネルギー型発電装置は、各油圧モータは、シリンダおよびピストンにより囲まれる複数の作動室と、各作動室への前記圧油の供給を行う複数の高圧弁と、各作動室からの前記圧油の排出を行う複数の低圧弁と、前記作動室、前記高圧弁及び前記低圧弁が収納されるケーシングとを含み、各油圧モータに対応して前記ケーシングの外部に設けられる始動弁をさらに備え、各油圧モータの始動時、前記モータ制御部は、前記始動弁及び前記低圧弁の開閉制御により前記圧油の供給及び排出が行われる前記作動室の数を調節して各油圧モータを弁切替え目標回転数まで加速し、前記高圧弁及び前記低圧弁の開閉制御により前記圧油の供給及び排出が行われる前記作動室の数を調節して各油圧モータを前記弁切替え目標回転数を超えてさらに加速してもよい。
作動室、高圧弁及び低圧弁を有する油圧モータには、油圧ポンプ及び油圧モータ間を繋ぐオイルライン(高圧油ライン又は低圧油ライン)と各作動室との圧力差を利用して開閉する或いは開閉を補助するように設計されたコンパクトな高圧弁が用いられることがある。この種の高圧弁は、油圧モータの回転軸に十分な慣性が生まれ、ピストンの往復運動によって作り出される上記圧力差を利用してはじめて開閉可能である。そのため、高圧弁とは別に始動弁をケーシングの外部に設け、油圧モータが弁切替え目標回転数に達するまでの加速時には始動弁及び低圧弁を用い、弁切替え目標回転数以降の加速時にはケーシングに内蔵された高圧弁及び低圧弁を用いることで、油圧モータの起動を確実に行うことができる。
In the regenerative energy type power generator, each hydraulic motor includes a plurality of working chambers surrounded by cylinders and pistons, a plurality of high-pressure valves for supplying the pressure oil to the working chambers, and the pressure from each working chamber. A plurality of low-pressure valves for discharging oil, and a casing in which the working chamber, the high-pressure valve and the low-pressure valve are housed, and further including a start valve provided outside the casing corresponding to each hydraulic motor When starting each hydraulic motor, the motor control unit switches each hydraulic motor by adjusting the number of working chambers in which the pressure oil is supplied and discharged by opening and closing control of the start valve and the low pressure valve. Accelerate to the target rotational speed, adjust the number of the working chambers where the pressure oil is supplied and discharged by the opening and closing control of the high pressure valve and the low pressure valve, each hydraulic motor exceeds the valve switching target rotational speed More Acceleration may be.
For hydraulic motors having working chambers, high-pressure valves and low-pressure valves, open or close using an oil line (high-pressure oil line or low-pressure oil line) connecting between the hydraulic pump and the hydraulic motor and each working chamber. A compact high pressure valve designed to assist is sometimes used. This type of high-pressure valve can be opened and closed only by using the pressure difference created by the reciprocating motion of the piston, with sufficient inertia generated in the rotating shaft of the hydraulic motor. For this reason, a start valve is provided outside the casing separately from the high pressure valve, and the starter valve and the low pressure valve are used for acceleration until the hydraulic motor reaches the target valve switching speed. By using the high-pressure valve and the low-pressure valve, the hydraulic motor can be reliably started.

なお、前記再生エネルギー型発電装置は、前記再生エネルギーとしての風から電力を生成する風力発電装置であってもよい。   The renewable energy type power generation device may be a wind power generation device that generates electric power from wind as the renewable energy.

本発明に係る再生エネルギー型発電装置の運転方法は、ブレードを介して受け取った再生エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトにより駆動されて圧油を生成する油圧ポンプと、前記圧油によって駆動される複数の油圧モータと、前記複数の油圧モータにそれぞれ連結される複数の同期発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の運転方法であって、各同期発電機の端子電圧の周波数及び位相が前記電力系統に同期するように、シンクロナイザーからの指令値に基づいて、前記複数の油圧モータの押しのけ容積を互いに独立して調節するステップと、前記押しのけ容積を調節するステップの後、周波数変換回路を介さずに前記複数の同期発電機を前記電力系統に併入するステップとを備えることを特徴とする。   A method for operating a regenerative energy generator according to the present invention includes a rotating shaft that is rotated by regenerative energy received via a blade, a hydraulic pump that is driven by the rotating shaft to generate pressure oil, and is driven by the pressure oil. And a plurality of synchronous generators coupled to the plurality of hydraulic motors, respectively, wherein the frequency and phase of the terminal voltage of each synchronous generator are After the step of adjusting the displacement of the plurality of hydraulic motors independently of each other based on the command value from the synchronizer so as to synchronize with the power system, and the step of adjusting the displacement, a frequency conversion circuit And a step of inserting the plurality of synchronous generators into the power system without interposing them.

上記再生エネルギー型発電装置の運転方法では、各同期発電機の併入前に、各同期発電機の端子電圧の周波数及び位相が電力系統に同期するように、シンクロナイザーからの指令値に基づいて油圧モータの押しのけ容積が調節される。そのため、各同期発電機と電力系統との間に周波数変換回路が介在していなくても、周波数変換回路に頼らずに、同期発電機を電力系統に併入可能な状態をシンクロナイザーにより作り出すことができる。
また、複数の油圧モータの押しのけ容積の調節は互いに独立して行うようにしたので、複数組の同期発電機及び油圧モータのうち運転に用いる組を任意に選択できる。そのため、必要に応じて、同期発電機及び油圧モータの一部の組のみを使って運転を行うことができる。例えば、低負荷運転時における再生エネルギー型発電装置の全体としての効率を向上させるために同期発電機及び油圧モータの運転に用いる組の数を減らしたり、同期発電機及び油圧モータの故障時における発電の機会逸失を回避するために故障していない同期発電機及び油圧モータの組を用いて発電を継続したりすることができる。
In the operation method of the regenerative energy type power generator described above, based on the command value from the synchronizer so that the frequency and phase of the terminal voltage of each synchronous generator are synchronized with the power system before the synchronous generator is inserted. The displacement of the hydraulic motor is adjusted. Therefore, even if there is no frequency conversion circuit between each synchronous generator and the power system, a state where the synchronous generator can be inserted into the power system is created by the synchronizer without relying on the frequency conversion circuit. Can do.
Further, since the displacements of the plurality of hydraulic motors are adjusted independently of each other, a set used for operation can be arbitrarily selected from among a plurality of sets of synchronous generators and hydraulic motors. Therefore, operation can be performed using only a partial set of the synchronous generator and the hydraulic motor as necessary. For example, in order to improve the overall efficiency of the renewable energy type power generator during low-load operation, the number of sets used for the operation of the synchronous generator and the hydraulic motor is reduced, or the power generation when the synchronous generator and the hydraulic motor fail In order to avoid this lost opportunity, it is possible to continue power generation using a set of a synchronous generator and a hydraulic motor that have not failed.

本発明によれば、シンクロナイザーからの指令値に基づく各油圧モータの押しのけ容積の調節によって、周波数変換回路に頼らずに同期発電機を電力系統に併入可能な状態を作り出すことができる。また、各同期発電機に連結された複数の油圧モータの押しのけ容積の調節は互いに独立して行うようにしたので、複数組の同期発電機及び油圧モータのうち運転に用いる組を任意に選択できる。そのため、必要に応じて、同期発電機及び油圧モータの一部の組のみを運転に用いることも可能である。   According to the present invention, by adjusting the displacement volume of each hydraulic motor based on the command value from the synchronizer, it is possible to create a state in which the synchronous generator can be inserted into the power system without depending on the frequency conversion circuit. In addition, since the displacement of the plurality of hydraulic motors connected to each synchronous generator is adjusted independently of each other, a set used for operation can be arbitrarily selected from among the plurality of sets of synchronous generators and hydraulic motors. . Therefore, only a partial set of the synchronous generator and the hydraulic motor can be used for operation as required.

風力発電装置の全体構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the whole structure of a wind power generator. 風力発電装置の油圧トランスミッションとトランスミッション制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydraulic transmission and transmission control part of a wind power generator. 油圧トランスミッションの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a hydraulic transmission. 油圧ポンプの具体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of a hydraulic pump. 油圧モータの具体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of a hydraulic motor. 同期発電機周辺の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a synchronous generator periphery. 同期発電機の併入前後における各種パラメータの経時変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a time-dependent change of various parameters before and behind insertion of a synchronous generator. 2台の同期発電機を電力系統に併入する手順の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the procedure which inserts two synchronous generators into an electric power grid | system. 2台の同期発電機を電力系統に併入する手順の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the procedure which inserts two synchronous generators into an electric power grid | system. トランスミッション制御部において油圧ポンプの押しのけ容積が決定される際のシグナルフローを示す図である。It is a figure which shows the signal flow at the time of the displacement volume of a hydraulic pump being determined in a transmission control part. ロータ回転数Wを横軸にとり、ロータトルクTを縦軸にとった座標系においてCp最大曲線を示したグラフである。The horizontal axis of the rotor rotational speed W r, is a graph showing the Cp maximum curve in the coordinate system on the vertical axis of the rotor torque T. トランスミッション制御部において油圧モータの押しのけ容積が決定される際のシグナルフローを示す図である。It is a figure which shows the signal flow at the time of the displacement volume of a hydraulic motor being determined in a transmission control part. 従来の風力発電装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conventional wind power generator.

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.

以下の実施形態では、再生エネルギー型発電装置の一例として風力発電装置について説明する。ただし、本発明は潮流発電装置、海流発電装置、河流発電装置等の他の再生エネルギー型発電装置にも適用できる。   In the following embodiments, a wind power generator will be described as an example of a renewable energy power generator. However, the present invention can also be applied to other renewable energy power generation devices such as tidal current power generation devices, ocean current power generation devices, and river current power generation devices.

[風力発電装置の装置構成]
図1は風力発電装置の全体構成の一例を示す図である。図2は風力発電装置の油圧トランスミッションとトランスミッション制御部の構成を示す図である。図3は油圧トランスミッションの構成を示す図である。図4は油圧ポンプの具体的な構成例を示す図である。図5は油圧モータの具体的な構成例を示す図である。
[Configuration of wind power generator]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of a wind turbine generator. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a hydraulic transmission and a transmission control unit of the wind turbine generator. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the hydraulic transmission. FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of the hydraulic pump. FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration example of the hydraulic motor.

図1に示すように、風力発電装置1は、主として、風を受けて回転するロータ2と、ロータ2の回転を増速する油圧トランスミッション10と、電力系統に連系された同期発電機20と、油圧トランスミッション10を制御するトランスミッション制御部40(図2参照)と、圧力計31及び回転数計32、36を含む各種計測器とを備える。
油圧トランスミッション10及び同期発電機20は、ナセル22又はこれを支持するタワー24の内部に収納されていてもよい。なお、図1には、タワー24が地上に立設された陸上風力発電装置を示したが、風力発電装置1は洋上を含む任意の場所に設置されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the wind power generator 1 mainly includes a rotor 2 that rotates by receiving wind, a hydraulic transmission 10 that accelerates the rotation of the rotor 2, and a synchronous generator 20 that is linked to an electric power system. A transmission control unit 40 (see FIG. 2) for controlling the hydraulic transmission 10 and various measuring instruments including a pressure gauge 31 and rotation speed meters 32 and 36 are provided.
The hydraulic transmission 10 and the synchronous generator 20 may be accommodated in the nacelle 22 or the tower 24 that supports the nacelle 22. Although FIG. 1 shows the onshore wind power generation apparatus in which the tower 24 is erected on the ground, the wind power generation apparatus 1 may be installed at any place including the ocean.

ロータ2は、ブレード4が取り付けられたハブ6に回転シャフト8が連結された構成を有する。すなわち、3枚のブレード4がハブ6を中心として放射状に延びており、それぞれのブレード4が、回転シャフト8に連結されたハブ6に取り付けられている。これにより、ブレード4が受けた風の力によってロータ2全体が回転し、回転シャフト8を介して油圧トランスミッション10に回転が入力される。なお、ブレード4には、アクチュエータ5(図2参照)が取り付けられている。アクチュエータ5は、ピッチ制御部7の制御下で作動し、ブレード4のピッチ角を変化させる。   The rotor 2 has a configuration in which a rotating shaft 8 is connected to a hub 6 to which blades 4 are attached. That is, three blades 4 extend radially around the hub 6, and each blade 4 is attached to the hub 6 connected to the rotary shaft 8. As a result, the entire rotor 2 is rotated by the wind force received by the blade 4, and rotation is input to the hydraulic transmission 10 via the rotating shaft 8. An actuator 5 (see FIG. 2) is attached to the blade 4. The actuator 5 operates under the control of the pitch controller 7 and changes the pitch angle of the blade 4.

油圧トランスミッション10は、図2及び3に示すように、回転シャフト8によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ12と、同期発電機20(ただしkは1〜Nの範囲における任意の整数)に接続される出力軸15を有する可変容量型の油圧モータ14と、油圧ポンプ12と油圧モータ14との間に設けられた高圧油ライン16及び低圧油ライン18を有する。なお、風力発電装置1では、油圧モータ14及び同期発電機20は、それぞれ、N個(ただしNは2以上の整数)設けられている。 2 and 3, the hydraulic transmission 10 includes a variable displacement hydraulic pump 12 driven by a rotating shaft 8 and a synchronous generator 20 k (where k is an arbitrary integer in the range of 1 to N). A variable displacement hydraulic motor 14 k having an output shaft 15 connected thereto, and a high-pressure oil line 16 and a low-pressure oil line 18 provided between the hydraulic pump 12 and the hydraulic motor 14 k are provided. In the wind turbine generator 1, the hydraulic motor 14 k and the synchronous generator 20 k, respectively, N in number (where N is an integer of 2 or more) is provided.

油圧ポンプ12の吐出側は、高圧油ライン16によって各油圧モータ14の吸込側に接続されており、油圧ポンプ12の吸込側は、低圧油ライン18によって各油圧モータ14の吐出側に接続されている。N個の油圧モータ14は、図3に示すように、互いに並列に高圧油ライン16及び低圧油ライン18に接続されている。油圧ポンプ12で生成された圧油(高圧油)は、高圧油ライン16を介して油圧モータ14に流入し、油圧モータ14を駆動する。油圧モータ14で仕事を行った作動油(低圧油)は、低圧油ライン18を介して油圧ポンプ12に流入して、油圧ポンプ12で昇圧された後、再び高圧油ライン16を介して油圧モータ14に流入する。 The discharge side of the hydraulic pump 12 is connected to the suction side of each hydraulic motor 14 k by a high-pressure oil line 16, and the suction side of the hydraulic pump 12 is connected to the discharge side of each hydraulic motor 14 k by a low-pressure oil line 18. Has been. As shown in FIG. 3, the N hydraulic motors 14 k are connected to the high-pressure oil line 16 and the low-pressure oil line 18 in parallel with each other. The pressure oil (high pressure oil) generated by the hydraulic pump 12 flows into the hydraulic motor 14 k via the high pressure oil line 16 and drives the hydraulic motor 14 k . The hydraulic oil (low pressure oil) that has been operated by the hydraulic motor 14 k flows into the hydraulic pump 12 via the low pressure oil line 18, is pressurized by the hydraulic pump 12, and then is hydraulically returned via the high pressure oil line 16. and it flows into the motor 14 k.

油圧ポンプ12及び油圧モータ14は、以下で説明するように、図4及び5で示すような具体的構成を有していてもよい。 The hydraulic pump 12 and the hydraulic motor 14 k may have specific configurations as shown in FIGS. 4 and 5 as described below.

油圧ポンプ12は、図4に示すように、シリンダ80及びピストン82により形成される複数の作動室(ワーキングチャンバ)83と、ピストン82に係合するカム曲面を有するリングカム84と、各作動室83に対して設けられる高圧弁86および低圧弁88とにより構成されてもよい。高圧弁86は、各作動室83と高圧油ライン16との間の高圧連通路87に設けられ、低圧弁88は、各作動室83と低圧油ライン18との間の低圧連通路89に設けられている。
油圧ポンプ12の運転時において、回転シャフト8とともにリングカム84が回転すると、カム曲線に合わせてピストン82が周期的に上下動し、ピストン82が下死点から上死点に向かうポンプ工程と、ピストン82が上死点から下死点に向かう吸入工程とが繰り返される。そのため、ピストン82とシリンダ80の内壁面によって形成される作動室83の容積は周期的に変化する。
油圧ポンプ12では、高圧弁86および低圧弁88の開閉制御によって、各作動室83をアクティブ状態又はアイドリング状態に切替えることができる。作動室83がアクティブ状態である場合、吸入工程において高圧弁86を閉じ低圧弁88を開くことで低圧油ライン18から作動室83内に作動油を流入させるとともに、ポンプ工程において高圧弁86を開き低圧弁88を閉じることで作動室83から高圧油ライン16に圧縮された作動油を送り出す。一方、作動室83がアイドリング状態である場合、吸入工程及びポンプ工程の両方において、高圧弁86が閉じて低圧弁88が開いた状態を維持して、作動室83と低圧油ライン18との間で作動油を往復させる(すなわち、高圧油ライン16には作動油を送り出さない)。したがって、アクティブ状態にある作動室83の個数の全作動室数に対する割合を変化させることで、油圧ポンプ12の全体としての押しのけ容積を調節することができる。油圧ポンプ12の全体としての押しのけ容積の調節は、後述のトランスミッション制御部40によって行われる。
As shown in FIG. 4, the hydraulic pump 12 includes a plurality of working chambers (working chambers) 83 formed by a cylinder 80 and a piston 82, a ring cam 84 having a cam curved surface that engages with the piston 82, and each working chamber 83. The high pressure valve 86 and the low pressure valve 88 may be provided. The high pressure valve 86 is provided in the high pressure communication path 87 between each working chamber 83 and the high pressure oil line 16, and the low pressure valve 88 is provided in the low pressure communication path 89 between each working chamber 83 and the low pressure oil line 18. It has been.
When the ring cam 84 rotates together with the rotary shaft 8 during operation of the hydraulic pump 12, the piston 82 periodically moves up and down in accordance with the cam curve, and the piston 82 moves from the bottom dead center to the top dead center. The inhalation process in which 82 is directed from the top dead center to the bottom dead center is repeated. Therefore, the volume of the working chamber 83 formed by the piston 82 and the inner wall surface of the cylinder 80 changes periodically.
In the hydraulic pump 12, each working chamber 83 can be switched to an active state or an idling state by opening / closing control of the high pressure valve 86 and the low pressure valve 88. When the working chamber 83 is in an active state, the high pressure valve 86 is closed in the suction process and the low pressure valve 88 is opened to allow the working oil to flow into the working chamber 83 from the low pressure oil line 18 and the high pressure valve 86 is opened in the pump process. By closing the low pressure valve 88, the hydraulic oil compressed from the working chamber 83 to the high pressure oil line 16 is sent out. On the other hand, when the working chamber 83 is in the idling state, the high pressure valve 86 is closed and the low pressure valve 88 is opened in both the suction process and the pump process, and the working chamber 83 and the low pressure oil line 18 are maintained. The hydraulic oil is reciprocated at (that is, the hydraulic oil is not sent to the high-pressure oil line 16). Therefore, the displacement volume of the hydraulic pump 12 as a whole can be adjusted by changing the ratio of the number of working chambers 83 in the active state to the total number of working chambers. Adjustment of the displacement of the hydraulic pump 12 as a whole is performed by a transmission control unit 40 described later.

油圧モータ14は、図5に示すように、シリンダ90及びピストン92により形成される複数の作動室93と、ピストン92に係合するカム曲面を有する偏心カム94と、各作動室93に対して設けられた高圧弁96および低圧弁98とにより構成されてもよい。高圧弁96は、各作動室93と高圧油ライン16との間の高圧連通路97に設けられ、低圧弁98は、各作動室93と低圧油ライン18との間の低圧連通路99に設けられている。
油圧モータ14の運転時において、油圧ポンプ12が作った高圧油ライン16と低圧油ライン18との差圧によって、ピストン92が周期的に上下動し、ピストン92が上死点から下死点に向かうモータ工程と、ピストン92が下死点から上死点に向かう排出工程とが繰り返される。油圧モータ14の運転中、ピストン92とシリンダ90の内壁面によって形成される作動室93の容積は周期的に変化する。
油圧モータ14は、高圧弁96および低圧弁98の開閉制御によって、各作動室93をアクティブ状態又はアイドリング状態に切替えることができる。作動室93がアクティブ状態である場合、モータ工程において高圧弁96を開き低圧弁98を閉じることで高圧油ライン16から作動室93内に作動油を流入させるとともに、排出工程において高圧弁96を閉じ低圧弁98を開くことで作動室93内で仕事をした作動油を低圧油ライン18に送り出す。一方、作動室93がアイドリング状態である場合、モータ工程及びポンプ工程の両方において、高圧弁96が閉じて低圧弁98が開いた状態を維持して、作動室93と低圧油ライン18との間で作動油を往復させる(すなわち、高圧油ライン16からの高圧油を作動室93に受け入れない)。これにより、油圧モータ14は、油圧ポンプ12と同様に、アクティブ状態にある作動室93の個数の全作動室数に対する割合を変化させることで、全体としての押しのけ容積を調節することができる。油圧モータ14の全体としての押しのけ容積の調節は、後述のトランスミッション制御部40によって行われる。
なお、作動室93、偏心カム94、高圧弁96及び低圧弁98はケーシング91に収納されている。また、ケーシング91の外部には、高圧弁96をバイパスして高圧油ライン16と作動室93とを繋ぐ流路上に始動弁17が設けられている。この始動弁17は、油圧モータ14の始動時に油圧モータ14を所定回転数まで加速するために、低圧弁98とともに用いられる。始動弁17は、各作動室93に対応して設けられてもよいし、一部の作動室93だけに対応して設けられてもよい。
As shown in FIG. 5, the hydraulic motor 14 k has a plurality of working chambers 93 formed by cylinders 90 and pistons 92, an eccentric cam 94 having a cam curved surface that engages with the pistons 92, and each working chamber 93. The high-pressure valve 96 and the low-pressure valve 98 provided may be provided. The high pressure valve 96 is provided in the high pressure communication passage 97 between each working chamber 93 and the high pressure oil line 16, and the low pressure valve 98 is provided in the low pressure communication passage 99 between each working chamber 93 and the low pressure oil line 18. It has been.
During operation of the hydraulic motor 14 k, the differential pressure between the high pressure oil line 16 and the low pressure oil line 18 to the hydraulic pump 12 is made, the piston 92 is periodically moved up and down, the bottom dead center piston 92 from the top dead center And the discharge process of the piston 92 from the bottom dead center to the top dead center are repeated. During operation of the hydraulic motor 14 k, the volume of the working chamber 93 formed by the inner wall surface of the piston 92 and the cylinder 90 changes periodically.
The hydraulic motor 14 k can switch each working chamber 93 to an active state or an idling state by opening / closing control of the high pressure valve 96 and the low pressure valve 98. When the working chamber 93 is in the active state, the high pressure valve 96 is opened in the motor process and the low pressure valve 98 is closed to allow the working oil to flow into the working chamber 93 from the high pressure oil line 16 and in the discharge process, the high pressure valve 96 is closed. By opening the low pressure valve 98, the working oil that has worked in the working chamber 93 is sent out to the low pressure oil line 18. On the other hand, when the working chamber 93 is in an idling state, the high pressure valve 96 is closed and the low pressure valve 98 is opened in both the motor process and the pump process, and the working chamber 93 and the low pressure oil line 18 are maintained. The hydraulic oil is reciprocated at (that is, the high pressure oil from the high pressure oil line 16 is not received in the working chamber 93). Thus, the hydraulic motor 14 k, like the hydraulic pump 12, by changing the percentage of total operating rooms of the number of working chambers 93 in the active state, it is possible to adjust the displacement volume as a whole. Regulation of the displacement volume of the whole of the hydraulic motor 14 k is performed by the transmission control unit 40 described later.
The working chamber 93, the eccentric cam 94, the high pressure valve 96 and the low pressure valve 98 are housed in the casing 91. A start valve 17 is provided outside the casing 91 on a flow path that bypasses the high-pressure valve 96 and connects the high-pressure oil line 16 and the working chamber 93. The starting valve 17, to accelerate the hydraulic motor 14 k at the time of starting of the hydraulic motor 14 k to a predetermined revolution speed, it is used together with the low-pressure valve 98. The start valve 17 may be provided corresponding to each working chamber 93 or may be provided corresponding to only a part of the working chambers 93.

また、図2に示すように、高圧油ライン16にはアキュムレータ64が接続されている。アキュムレータ64は、油圧モータ12で生成されるエネルギーと、全油圧モータ14で消費されるエネルギーとの差に起因する高圧油ライン16の作動油の圧力の変動を吸収することができる。よって、高圧油ライン16の圧力Pをアキュムレータ64により安定させることができ、同期発電機20の同期合わせ時における油圧モータ14の制御が容易になる。
また高圧油ライン16とアキュムレータ64との間には電磁弁66を設けてもよい。電磁弁66の開閉によって、アキュムレータ64は高圧油ライン16に連通したり、高圧油ライン16から切り離されたりする。なお、電磁弁66を設ける場合、同期発電機20の同期合わせ時に電磁弁66を開いて、アキュムレータ64を用いて高圧油ライン16の圧力Pを安定させてもよい。
Further, as shown in FIG. 2, an accumulator 64 is connected to the high pressure oil line 16. The accumulator 64 can absorb fluctuations in the pressure of the hydraulic oil in the high-pressure oil line 16 due to the difference between the energy generated by the hydraulic motor 12 and the energy consumed by all the hydraulic motors 14 k . Therefore, the pressure P s of the high pressure oil line 16 can be stabilized by the accumulator 64, the control of the hydraulic motor 14 k is facilitated when combined synchronization of the synchronous generator 20 k.
An electromagnetic valve 66 may be provided between the high pressure oil line 16 and the accumulator 64. By opening and closing the electromagnetic valve 66, the accumulator 64 communicates with the high pressure oil line 16 or is disconnected from the high pressure oil line 16. In the case of providing a solenoid valve 66, by opening the electromagnetic valve 66 during mating synchronization of the synchronous generator 20 k, it may stabilize the pressure P s of the high pressure oil line 16 with the accumulator 64.

高圧油ライン16と低圧油ライン18との間には、全ての油圧モータ14をバイパスするバイパス流路60が設けられている。そして、バイパス流路60には、高圧油ライン16の作動油の圧力を設定圧力以下に保持するリリーフ弁62が設けられている。これにより、高圧油ライン16内の圧力がリリーフ弁62の設定圧力まで上昇すれば、リリーフ弁62が自動的に開いて、バイパス流路60を介して低圧油ライン18に高圧油を逃すことができる。 Between the high-pressure oil line 16 and the low-pressure oil line 18, a bypass passage 60 that bypasses all the hydraulic motors 14 k is provided. The bypass passage 60 is provided with a relief valve 62 that keeps the pressure of the hydraulic oil in the high-pressure oil line 16 below a set pressure. As a result, when the pressure in the high pressure oil line 16 rises to the set pressure of the relief valve 62, the relief valve 62 automatically opens and the high pressure oil is allowed to escape to the low pressure oil line 18 via the bypass flow path 60. it can.

また、油圧トランスミッション10には、オイルタンク70、補充ライン72、ブーストポンプ74、オイルフィルタ76、返送ライン78、低圧リリーフ弁79が設けられている。
オイルタンク70は、補充用の作動油が貯留されている。補充ライン72は、オイルタンク70を低圧油ライン18に接続している。ブーストポンプ74は、補充ライン72に設けられ、オイルタンク70から低圧油ライン18に作動油を補充するようになっている。
返送ライン78は、オイルタンク70と低圧油ライン18との間に配置されている。低圧リリーフ弁79は、返送ライン78に設けられており、低圧油ライン18内の圧力を設定圧力と同じ又はそれ以下に保持するようになっている。これにより、ブーストポンプ74によって作動油が低圧油ライン18に供給されても、低圧油ライン18内の圧力が低圧リリーフ弁79の設定圧力に達すれば、低圧リリーフ弁79が自動的に開いて、返送ライン78を介してオイルタンク70に作動油を逃すことができる。
Further, the hydraulic transmission 10 is provided with an oil tank 70, a replenishment line 72, a boost pump 74, an oil filter 76, a return line 78, and a low pressure relief valve 79.
The oil tank 70 stores hydraulic oil for replenishment. The replenishment line 72 connects the oil tank 70 to the low pressure oil line 18. The boost pump 74 is provided in the replenishment line 72 to replenish hydraulic oil from the oil tank 70 to the low-pressure oil line 18.
The return line 78 is disposed between the oil tank 70 and the low pressure oil line 18. The low-pressure relief valve 79 is provided in the return line 78 and is configured to keep the pressure in the low-pressure oil line 18 equal to or lower than the set pressure. Thereby, even if the hydraulic oil is supplied to the low pressure oil line 18 by the boost pump 74, the low pressure relief valve 79 is automatically opened if the pressure in the low pressure oil line 18 reaches the set pressure of the low pressure relief valve 79. The hydraulic oil can be released to the oil tank 70 via the return line 78.

なお、風力発電装置1には、図2に示すように、回転数計32及び34と圧力計31とが設けられている。回転数計32及び34は、それぞれ、回転シャフト8の回転速度と油圧モータ14の出力軸15の回転速度を計測する。また圧力計31は、高圧油ライン16の作動油(高圧油)の圧力を計測する。さらに、ナセル22の外部に取り付けられて風速を計測する風速計33や、風力発電装置1の周囲の雰囲気温度を計測する温度センサ34が設けられていてもよい。これら各種計測器による計測結果は、トランスミッション制御部40に送られて、油圧ポンプ12及び油圧モータ14の制御に用いられてもよい。 As shown in FIG. 2, the wind turbine generator 1 is provided with revolution speed meters 32 and 34 and a pressure gauge 31. The tachometers 32 and 34 measure the rotation speed of the rotary shaft 8 and the rotation speed of the output shaft 15 of the hydraulic motor 14 k , respectively. The pressure gauge 31 measures the pressure of hydraulic oil (high pressure oil) in the high pressure oil line 16. Further, an anemometer 33 that is attached to the outside of the nacelle 22 and measures the wind speed, and a temperature sensor 34 that measures the ambient temperature around the wind turbine generator 1 may be provided. The measurement results obtained by these various measuring instruments may be sent to the transmission control unit 40 and used for controlling the hydraulic pump 12 and the hydraulic motor 14k .

油圧モータ14の出力軸15には同期発電機20が連結されている。同期発電機20は周波数変換回路(例えば、図13A及び図13Bの周波数変換回路530,550)を介さずに電力系統50に連系される。
なお、風力発電装置は一般的に出力変動が大きいため電力系統に多数連系すると電力系統の周波数の変動要因となるが、風力発電装置を可変速にて運転することで出力が平滑化され、電力系統に及ぼす影響を緩和することができる。そこで、風力発電装置1では、トランスミッション制御部40による油圧トランスミッション10の制御(通常制御モード)により、可変速運転を可能にしている。なお、トランスミッション制御部40の通常制御モードの詳細は後述する。
A synchronous generator 20 k is connected to the output shaft 15 of the hydraulic motor 14 k . The synchronous generator 20 k is linked to the power system 50 without passing through the frequency conversion circuit (for example, the frequency conversion circuits 530 and 550 in FIGS. 13A and 13B).
In addition, since the wind power generator generally has a large output fluctuation, it becomes a fluctuation factor of the frequency of the power system when connected to the power system in large numbers, but the output is smoothed by operating the wind power generator at a variable speed, The influence on the power system can be mitigated. Therefore, the wind power generator 1 enables variable speed operation by controlling the hydraulic transmission 10 by the transmission control unit 40 (normal control mode). Details of the normal control mode of the transmission control unit 40 will be described later.

図6は、同期発電機20周辺の構成例を示す図である。同図に示すように、同期発電機20は、油圧モータ14の出力軸15とともに回転する界磁巻線21と、遮断器122を介して電力系統50に接続される固定電機子(不図示)とを有する。界磁巻線21には、励磁機100から直流の界磁電流が供給されるようになっている。
なお、界磁巻線21に供給される界磁電流の大きさは、励磁機制御部110によって制御される。励磁機制御部110は、端子電圧検出器(計器用変圧器:Potential Transformer)59による同期発電機20の端子電圧の計測値に基づいて、該端子電圧が設定値となるように励磁機100を制御してもよい。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example around the synchronous generator 20 k . As shown in the figure, the synchronous generator 20 k includes a field winding 21 that rotates together with the output shaft 15 of the hydraulic motor 14 k , and a fixed armature (not connected) connected to the power system 50 via a circuit breaker 122. As shown). A DC field current is supplied from the exciter 100 to the field winding 21.
Note that the magnitude of the field current supplied to the field winding 21 is controlled by the exciter controller 110. The exciter controller 110 controls the exciter 100 based on the measured value of the terminal voltage of the synchronous generator 20 by the terminal voltage detector (potential transformer) 59 so that the terminal voltage becomes a set value. You may control.

励磁機100の具体的構成として、例えば、図6に示すような交流励磁機を採用してもよい。すなわち、励磁機100は、回転電機子(不図示)及び界磁巻線(固定子)102で構成された交流発電機であってもよい。
この場合、励磁機100は油圧モータ14の出力軸15に直結された交流励磁機であり、励磁機100の回転電機子から出力される交流電流を整流器(回転整流器)103によって直流に変換した後、これを界磁電流として同期発電機20の界磁巻線21に供給する。界磁巻線21と、励磁機100の電機子と、整流器103とが、油圧モータ14の出力軸15とともに回転する部分である。このように、交流励磁機100の回転電機子からの交流電流を整流器(回転整流器)103で整流して、回転子である界磁巻線21に供給することで、ブラシを省略することができ、ブラシの保守(定期的交換)が不要になる。風力発電装置は一般的に山岳地や洋上等の僻地に設置されることが多いため、ブラシの保守(定期的交換)が不要であることは、ランニングコストの低減に大きく寄与する。
As a specific configuration of the exciter 100, for example, an AC exciter as shown in FIG. 6 may be adopted. That is, the exciter 100 may be an AC generator configured with a rotating armature (not shown) and a field winding (stator) 102.
In this case, the exciter 100 is an AC exciter that is directly connected to the output shaft 15 of the hydraulic motor 14 k , and the AC current output from the rotating armature of the exciter 100 is converted to DC by the rectifier (rotary rectifier) 103. Thereafter, this is supplied as a field current to the field winding 21 of the synchronous generator 20 k . The field winding 21, the armature of the exciter 100, and the rectifier 103 are portions that rotate together with the output shaft 15 of the hydraulic motor 14k . As described above, the AC current from the rotary armature of the AC exciter 100 is rectified by the rectifier (rotary rectifier) 103 and supplied to the field winding 21 that is the rotor, so that the brush can be omitted. , Maintenance (periodic replacement) of the brush becomes unnecessary. Since wind power generators are generally installed in mountainous areas and offshore areas such as offshore, the need for brush maintenance (periodic replacement) greatly contributes to a reduction in running costs.

また、図6に示す例では、励磁機制御部110は、励磁機100の界磁巻線102に供給する界磁電流の大きさを変化させることで、同期発電機20の界磁巻線21に流れる界磁電流の大きさを調節するようになっている。
この場合、励磁機制御部110は、図6で示すように、比較回路113と、自動電圧調整器(AVR:Automatic Voltage Regulator)114と、サイリスタ116とで構成してもよい。比較回路113では、端子電圧検出器59による同期発電機20の端子電圧の計測値と、シンクロナイザー120から入力された設定値とを比較して、両者の偏差をAVR114に出力する。AVR114では、比較回路113から出力された上記偏差に基づいて、サイリスタ116にゲート信号を供給する。サイリスタ116は、励磁機100の界磁巻線102と、油圧モータ14の出力軸15に直結された永久磁石発電機(PMG:Permanent Magnetic Generator)106からなる副励磁機との間に設けられている。サイリスタ116は、永久磁石発電機(副励磁機)106を電源として用いて、励磁機100の界磁巻線(固定界磁)102を励磁する。
このように、油圧モータ14の出力軸15に直結され、同期発電機20と同軸上に設けられた永久磁石発電機106をサイリスタ116の電源として用いることで、同期発電機20の電力系統50への併入前であっても、外部電源を必要とせずに同期発電機20の励磁を行うことができる。このことは、一般的に外部電源を得にくい性質がある風力発電装置において非常に有利である。
In the example shown in FIG. 6, the exciter control unit 110 changes the field current supplied to the field winding 102 of the exciter 100 to change the field winding of the synchronous generator 20 k. The magnitude of the field current flowing through 21 is adjusted.
In this case, as shown in FIG. 6, the exciter control unit 110 may include a comparison circuit 113, an automatic voltage regulator (AVR) 114, and a thyristor 116. The comparison circuit 113 compares the measured value of the terminal voltage of the synchronous generator 20 k by the terminal voltage detector 59 with the set value input from the synchronizer 120, and outputs the deviation between them to the AVR 114. The AVR 114 supplies a gate signal to the thyristor 116 based on the deviation output from the comparison circuit 113. The thyristor 116 is provided between the field winding 102 of the exciter 100 and a sub exciter composed of a permanent magnet generator (PMG) 106 directly connected to the output shaft 15 of the hydraulic motor 14 k. ing. The thyristor 116 excites the field winding (fixed field) 102 of the exciter 100 using a permanent magnet generator (sub-exciter) 106 as a power source.
Thus, is directly connected to the output shaft 15 of the hydraulic motor 14 k, by using a permanent magnet generator 106 provided to the synchronous generator 20 k coaxially as a power source of the thyristor 116, the power of the synchronous generator 20 k even before the incorporation into the system 50, it is possible to perform excitation of the synchronous generator 20 k without the need for external power supply. This is very advantageous in a wind turbine generator that generally has a property that it is difficult to obtain an external power source.

[同期発電機の併入前後における制御]
風力発電装置1では、各同期発電機20の電力系統50への併入のためにシンクロナイザー120が用いられる。
シンクロナイザー120は、端子電圧検出器124による同期発電機20の端子電圧の計測結果と、系統電圧検出器126による電力系統50の電圧の計測結果とを受け取り、これらを各同期発電機20の同期合わせのために用いる。シンクロナイザー120は、同期発電機20の電力系統50への併入に際して、端子電圧検出器124で計測した同期発電機20の端子電圧と系統電圧検出器126で計測した電力系統50の電圧との周波数差及び位相差が所定範囲内に収まるような油圧モータ14の押しのけ容積の指令値をモータ制御部48に与える。シンクロナイザー120からの指令値に従ってモータ制御部48が油圧モータ14の押しのけ容積を調節することで、同期発電機20の端子電圧の周波数及び位相が電力系統50に同期される。この後、シンクロナイザー120からの信号に従って遮断器122が閉じられて、同期発電機20が電力系統50に併入される。
なお、同期発電機20の電力系統50への併入前、シンクロナイザー120から入力された設定値(電力系統50の電圧)と同期発電機20の端子電圧との差が所定範囲に収まるように、励磁機制御部110の制御が行われる。すなわち、比較回路113から出力された偏差に基づいて、AVR114がサイリスタ116にゲート信号を供給し、同期発電機20の界磁巻線21に流れる界磁電流の大きさが調節される。
[Control before and after synchronous generator]
In the wind turbine generator 1, a synchronizer 120 is used for inserting each synchronous generator 20 k into the power system 50.
The synchronizer 120 receives the measurement result of the terminal voltage of the synchronous generator 20 k by the terminal voltage detector 124 and the measurement result of the voltage of the power system 50 by the system voltage detector 126, and these are received by each synchronous generator 20 k. Used for synchronization. The synchronizer 120, when the synchronous generator 20 k is inserted into the power system 50, the terminal voltage of the synchronous generator 20 k measured by the terminal voltage detector 124 and the voltage of the power system 50 measured by the system voltage detector 126. A command value for the displacement volume of the hydraulic motor 14 k is provided to the motor control unit 48 so that the frequency difference and the phase difference between the motor and the motor 14 k fall within a predetermined range. The motor controller 48 adjusts the displacement of the hydraulic motor 14 k according to the command value from the synchronizer 120, so that the frequency and phase of the terminal voltage of the synchronous generator 20 k are synchronized with the power system 50. Thereafter, the circuit breaker 122 is closed according to the signal from the synchronizer 120, and the synchronous generator 20 k is inserted into the power system 50.
Note that, before the synchronous generator 20 k enters the power system 50, the difference between the set value (voltage of the power system 50) input from the synchronizer 120 and the terminal voltage of the synchronous generator 20 k falls within a predetermined range. As described above, the exciter control unit 110 is controlled. That is, based on the error output from the comparator circuit 113, AVR114 supplies a gate signal to the thyristor 116, the magnitude of the field current flowing through the field winding 21 of the synchronous generator 20 k is adjusted.

図7は、同期発電機20の併入前後における各種パラメータの経時変化の一例を示すグラフである。
時刻T以前は油圧モータ14及び同期発電機20は停止している。そのため、油圧モータ14の回転数はゼロであり、油圧モータ14のトルクはゼロであり、同期発電機20側と電力系統50側との位相差は180°〜−180°の間で大きく周期的に変化している。
FIG. 7 is a graph showing an example of changes over time in various parameters before and after the synchronous generator 20 k is inserted.
Prior to time T 0, the hydraulic motor 14 k and the synchronous generator 20 k are stopped. Therefore, the rotational speed of the hydraulic motor 14 k is zero, the torque of the hydraulic motor 14 k is zero, the phase difference between the synchronous generator 20 k side and the power grid 50 side between 180 ° ~-180 ° It changes greatly and periodically.

時刻Tにおいて油圧モータ14の起動を開始する。まず、t=T〜Tにおいて、モータ制御部48による制御下で回転数計36の計測値に基づいて始動弁17及び低圧弁98を開閉し、作動室93への圧油の供給及び排出を繰り返して、油圧モータ14の回転数を所定回転数wまで上昇させる。t=Tにおいて油圧モータ14の回転数がwに到達したら、高圧弁96及び低圧弁98を用いた油圧モータ14の加速に切り替える。そして、t=T〜Tにおいて、モータ制御部48による制御下で回転数計36の計測値に基づいて高圧弁96及び低圧弁98を開閉し、作動室93への圧油の供給及び排出を繰り返して、油圧モータ14の回転数を定格回転数wratedの手前の所定回転数wまで上昇させる。このとき、油圧モータ14を迅速に回転数wに到達させるため、全ての作動室93をアクティブ状態にして油圧モータ14の押しのけ容積を最大化してもよい。 It begins the starting of the hydraulic motor 14 k at time T 0. First, at t = T 0 to T 1 , the start valve 17 and the low pressure valve 98 are opened and closed based on the measured value of the revolution meter 36 under the control of the motor control unit 48, and supply of pressure oil to the working chamber 93 is performed. Repeat discharge, increases the rotational speed of the hydraulic motor 14 k to a predetermined rotational speed w 0. When the rotational speed of the hydraulic motor 14 k reaches w 0 at t = T 1 , switching to acceleration of the hydraulic motor 14 k using the high pressure valve 96 and the low pressure valve 98 is performed. Then, at t = T 1 to T 2 , the high-pressure valve 96 and the low-pressure valve 98 are opened and closed based on the measured value of the revolution meter 36 under the control of the motor control unit 48, and supply of pressure oil to the working chamber 93 and The discharge is repeated, and the rotational speed of the hydraulic motor 14 k is increased to a predetermined rotational speed w 1 before the rated rotational speed w rated . At this time, in order to quickly reach the rotational speed w 1 of the hydraulic motor 14 k , all the working chambers 93 may be activated to maximize the displacement volume of the hydraulic motor 14 k .

その後、時刻Tにおいて、同期発電機20の端子電圧の周波数を電力系統50に同期させるための油圧モータ14の制御を開始する。具体的には、シンクロナイザー120からの信号に従ってモータ制御部48が油圧モータ14の押しのけ容積(アクティブ状態の作動室93の数)を調節して、油圧モータ14の回転数を定格回転数wratedに近づける。ここで、定格回転数wratedは、同期発電機20の端子電圧の周波数が電力系統50と一致する油圧モータ14の回転数である。なお、この制御の開始前に、同期発電機20の励磁系を起動しておく。 Thereafter, at time T 2, it starts controlling the hydraulic motor 14 k for synchronizing the frequency of the terminal voltage of the synchronous generator 20 k to the power system 50. Specifically, the motor control unit 48 adjusts the displacement volume of the hydraulic motor 14 k (the number of the active chambers 93 in the active state) according to the signal from the synchronizer 120, and sets the rotation speed of the hydraulic motor 14 k to the rated rotation speed. w Move closer. Here, the rated rotational speed w rated is the rotational speed of the hydraulic motor 14 k at which the frequency of the terminal voltage of the synchronous generator 20 k matches that of the power system 50. Incidentally, before the start of this control, previously activated the excitation system of the synchronous generator 20 k.

そして、時刻Tにおいて、同期発電機20の端子電圧の位相を電力系統50に同期させるための油圧モータ14の制御に移行する。具体的には、シンクロナイザー120からの信号に従ってモータ制御部48が油圧モータ14の押しのけ容積(アクティブ状態の作動室93の数)を調節して、同期発電機20側と電力系統50側との位相差が所定範囲内に収まるようにする。時刻Tにおいて同期発電機20側と電力系統50側の位相差が所定範囲内に収まったら、他の条件が満たされるのを待って、時刻Tにおいてシンクロナイザー120からの信号によって遮断器122を閉じて同期発電機20を電力系統50に併入する。なお、ここでいう他の条件とは、同期発電機20の端子電圧と系統電圧との差が所定範囲内に収まることであり、かかる条件は励磁機制御部110による界磁巻線21に流れる界磁電流の制御により満たされる。
この後、油圧モータ14のトルクを徐々に増加させて、同期発電機20の出力を上昇させる。
Then, at time T 3 , the control shifts to the control of the hydraulic motor 14 k for synchronizing the phase of the terminal voltage of the synchronous generator 20 k with the power system 50. Specifically, the motor control unit 48 adjusts the displacement volume (the number of active chambers 93 in the active state) of the hydraulic motor 14 k in accordance with a signal from the synchronizer 120, and the synchronous generator 20 k side and the power system 50 side So that the phase difference between and falls within a predetermined range. When the phase difference of the synchronous generator 20 k side and the power grid 50 side within a predetermined range at time T 4, waiting for the other conditions are met, the circuit breaker by a signal from the synchronizer 120 at time T 5 122 is closed and the synchronous generator 20 k is inserted into the power system 50. Here, the other condition is that the difference between the terminal voltage of the synchronous generator 20 k and the system voltage is within a predetermined range. This condition is applied to the field winding 21 by the exciter control unit 110. It is satisfied by controlling the flowing field current.
Thereafter, gradually increasing the torque of the hydraulic motor 14 k, increases the output of the synchronous generator 20 k.

ところで、2以上の同期発電機20を同時に同期合わせしようとすれば、一の同期発電機の同期合わせのための油圧モータの押しのけ容積の変更が外乱となって、他の同期発電機の同期合わせを困難にする。
そこで、本実施形態では、風速の増加に応じて、N個の同期発電機20を電力系統50に順次併入し、各同期発電機20の電力系統50への併入タイミングを互いに異ならせる。これにより、端子電圧の周波数及び位相が電力系統に同期した状態を同期発電機20一台ごとに容易に作り出すことができる。
以降、i番目に併入される同期発電機20を同期発電機20と称する。
By the way, if two or more synchronous generators 20 k are simultaneously synchronized, the change in displacement of the hydraulic motor for synchronization of one synchronous generator becomes a disturbance, and the synchronization of other synchronous generators Make alignment difficult.
Thus, in the present embodiment, N synchronous generators 20 k are sequentially inserted into the power system 50 in accordance with the increase in wind speed, and the timings at which the synchronous generators 20 k are inserted into the power system 50 are different from each other. Make it. This makes it possible to frequency and phase of the terminal voltage is easily create for each synchronous generator 20 k single state in synchronism with the power system.
Hereinafter, the i-th synchronous generator 20 k is referred to as a synchronous generator 20 i .

なお、同期発電機20を順次投入する場合、同期発電機20及び油圧モータ14の各組の累積稼働時間や、各同期発電機20と電力系統50との間の各遮断器122の開閉回数などに基づいて、同期発電機20の併入順を決定してもよい。
これにより、同期発電機20及び油圧モータ14の各組の使用頻度を均等化して、一部の同期発電機20及び油圧モータ14の極端な劣化を回避して風力発電装置1全体としての信頼性を向上させることができる。
When the synchronous generator 20 i is sequentially turned on, the cumulative operating time of each set of the synchronous generator 20 i and the hydraulic motor 14 i and each circuit breaker 122 between each synchronous generator 20 i and the power system 50 are displayed. The order in which the synchronous generators 20 i are inserted may be determined based on the number of times of opening and closing.
As a result, the usage frequency of each set of the synchronous generator 20 i and the hydraulic motor 14 i is equalized, and extreme deterioration of a part of the synchronous generator 20 and the hydraulic motor 14 is avoided, so that the wind power generator 1 as a whole is achieved. Reliability can be improved.

例えば、i番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機20の電力系統50への併入後、i番目の同期発電機20の出力を設定値Xまで増大させてから、(i+1)番目の同期発電機20i+1の同期合わせを行ってもよい。すなわち、i番目の同期発電機20の電力系統50への併入後、モータ制御部48が油圧モータ14のトルクを増大させて同期発電機20の出力を設定値Xまで上昇させてから、シンクロナイザー120からの指令値に基づいて油圧モータ14i+1の押しのけ容積を調節してもよい。なお、設定値Xは、同期発電機20の最低負荷よりも大きく、同期発電機20の定格出力未満であり、例えば、同期発電機20の定格出力の50%以上100%未満であってもよい。
このように、i番目の同期発電機20の併入後にその出力が最低負荷より大きい設定値Xまで増大するのを待ってから、(i+1)番目の同期発電機20i+1の併入の準備を行うことで、低負荷運転時における発電機使用数を減らして、低負荷運転時における風力発電装置1全体としての効率を向上させることができる。また、前記設定値Xを同期発電機20の定格出力未満とすることで、定格出力と設定値Xとの差分に応じたi番目の同期発電機20の出力の上昇マージンが確保され、(i+1)番目の同期発電機20i+1の同期合わせ時に生じる過剰な圧油エネルギーをi番目の油圧モータ14の押しのけ容積の増大(i番目の同期発電機20の出力上昇)により吸収できる。そのため、(i+1)番目の油圧モータ14i+1は(i+1)番目の同期発電機20i+1の同期合わせに専念でき、(i+1)番目の同期発電機20i+1の同期合わせが容易になる。
For example, after the i-th (where i is an arbitrary integer in the range of 1 to (N-1)) synchronous generator 20 i is incorporated into the power system 50, the output of the i-th synchronous generator 20 i is set. After increasing to the value X, the (i + 1) -th synchronous generator 20 i + 1 may be synchronized. That is, after the i-th synchronous generator 20 i enters the power system 50, the motor control unit 48 increases the torque of the hydraulic motor 14 i to increase the output of the synchronous generator 20 i to the set value X. Therefore, the displacement volume of the hydraulic motor 14 i + 1 may be adjusted based on the command value from the synchronizer 120. The setting value X is greater than the minimum load of the synchronous generator 20 i, is less than the rated output of the synchronous generator 20 i, for example, there is less than 50% to 100% of the rated output of the synchronous generator 20 i May be.
In this way, after the i-th synchronous generator 20 i is inserted, after waiting for the output to increase to the set value X larger than the minimum load, the preparation for the (i + 1) -th synchronous generator 20 i + 1 is prepared. By performing this, it is possible to reduce the number of generators used during low-load operation and improve the efficiency of the wind power generator 1 as a whole during low-load operation. In addition, by less than the rated output of the synchronous generator 20 i the set value X, increase the margin of the output of the i-th synchronous generator 20 i corresponding to the difference between the set value X as the rated output is secured, Excess pressure oil energy generated during synchronization of the (i + 1) th synchronous generator 20 i + 1 can be absorbed by an increase in displacement volume of the i-th hydraulic motor 14 i (an increase in output of the i-th synchronous generator 20 i ). Therefore, the (i + 1) th of the hydraulic motor 14 i + 1 can concentrate on the VFO (i + 1) th synchronization generator 20 i + 1, to facilitate the synchronization adjustment is (i + 1) th synchronization generator 20 i + 1.

図8は、2台の同期発電機20を電力系統50に上記手順で併入する様子を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining a state in which two synchronous generators 20 k are inserted into the power system 50 in the above procedure.

まず、t=tにおいて風速計33にて計測した風速がカットイン風速を超えて起動条件が成立すると、ピッチ制御部7の制御下でアクチュエータ5がブレード4のピッチ角をファイン側に移行させて、油圧ポンプ12に入力される空力エネルギーを増加させる。このとき、油圧ポンプ12の押しのけ容積はポンプ制御部44によってゼロにしておく。これにより、油圧ポンプ12に付与される空力トルクに応じた角加速度にて回転シャフト8が加速される。 First, when the start condition is satisfied when the wind speed measured by the anemometer 33 exceeds the cut-in wind speed at t = t 0 , the actuator 5 shifts the pitch angle of the blade 4 to the fine side under the control of the pitch control unit 7. Thus, the aerodynamic energy input to the hydraulic pump 12 is increased. At this time, the displacement of the hydraulic pump 12 is set to zero by the pump control unit 44. As a result, the rotary shaft 8 is accelerated at an angular acceleration corresponding to the aerodynamic torque applied to the hydraulic pump 12.

t=tにおいて回転シャフト8の回転数が所定値(例えば定格回転数の40〜60%の範囲内の回転数)に達したら、ポンプ制御部44によって油圧ポンプ12の押しのけ容積を増大させて、高圧油ライン16への高圧油の吐出を開始して、油圧センサ31で測定される高圧油圧力Pを上昇させる。高圧油圧力Pが所定値に到達したら、ピッチ制御部7によるブレード4のピッチ角調節により回転シャフト8の回転数を目標回転数に維持するとともに、ポンプ制御部44による油圧ポンプ12の押しのけ容積の調節により高圧油圧力Pを目標圧力に維持する。回転シャフト8の回転数及び高圧油圧力Pが安定したら、1番目の油圧モータ14を起動して、油圧モータ14の回転数を定格回転数wratedに向けて上昇させる。なお、油圧モータ14を加速する際、上述のように、所定回転数wに達するまでは始動弁17及び低圧弁98を用い、所定回転数wに到達した後は高圧弁96及び低圧弁98を用いて、油圧モータ14の押しのけ容積を調節してもよい。油圧モータ14が所定回転数に到達したら、1番目の同期発電機20の励磁系を起動する。そして、シンクロナイザー120からの指令値に従ってモータ制御部48が油圧モータ14の押しのけ容積を調節して、同期発電機20側と電力系統50側との周波数差及び位相差を所定範囲内に収める。また、シンクロナイザー120からの制御信号に基づいて励磁機制御部110が界磁巻線21に流れる界磁電流を調節して、同期発電機20側と電力系統50側との電圧差を所定範囲内に収める。こうして同期発電機20側と電力系統50側との周波数差、位相差、及び電圧差が所定範囲内に収まった状態で、シンクロナイザー120は遮断器122に閉信号を送り、時刻tにおいて同期発電機20が電力系統50に併入される。 When the rotational speed of the rotary shaft 8 reaches a predetermined value (for example, the rotational speed within a range of 40 to 60% of the rated rotational speed) at t = t 1 , the displacement of the hydraulic pump 12 is increased by the pump control unit 44. , starting the discharge of the oil to the high pressure oil line 16, to increase the high-pressure oil pressure P s which is measured by the oil pressure sensor 31. When the high pressure oil pressure P s reaches the predetermined value, while maintaining the rotational speed of the rotary shaft 8 by the pitch angle adjustment of the blade 4 by the pitch control unit 7 to the target speed, displacement of the hydraulic pump 12 by the pump control unit 44 volume Is adjusted to maintain the high pressure oil pressure Ps at the target pressure. When the rotational speed and high oil pressure P s of the rotating shaft 8 is stabilized, by starting the first hydraulic motor 14 1, the rotational speed of the hydraulic motor 14 1 is raised toward the rated speed w rated. Note that when accelerating the hydraulic motor 14 1, as described above, until it reaches a predetermined rotational speed w 0 with priming valve 17 and the low-pressure valve 98, the high pressure valve 96 and a low pressure after reaching the predetermined rotational speed w 0 with valve 98, may be adjusted displacement of the hydraulic motor 14 1. When the hydraulic motor 14 1 reaches the predetermined rotational speed, starting the first synchronous generator 20 1 of excitation system. The motor control unit 48 to adjust the displacement volume of the hydraulic motor 14 1 in accordance with the command value from the synchronizer 120, the frequency difference and phase difference between the synchronous generator 20 1 side and the power grid 50 side within a predetermined range Fit. Further, by adjusting the field current exciter control unit 110 flows through the field winding 21 based on the control signal from the synchronizer 120, a predetermined voltage difference between the synchronous generator 20 1 side and the power grid 50 side Keep within range. Thus the frequency difference between the synchronous generator 20 1 side and the power grid 50 side, while the phase difference, and the voltage difference falls within the predetermined range, the synchronizer 120 sends a close signal to the circuit breaker 122, at time t 2 synchronous generator 20 1 is the incorporation into the power grid 50.

同期発電機20の併入後、ブレード4のピッチ制御、油圧ポンプ12及び油圧モータ14の制御を、後述する通常制御モードに移行させる。具体的には、ピッチ制御部7はブレード4のピッチ角をファイン側でほぼ固定する。また、図10を用いて後述するように、油圧ポンプ12のトルクが回転シャフト8の回転数に応じた値になるようにポンプ制御部44による油圧ポンプ12の押しのけ容積の調節を行う。さらに、図12を用いて後述するように、高圧油圧力Pが目標圧力に維持されるようにモータ制御部48による油圧モータ14の押しのけ容積の調節を行う。そして、油圧ポンプ12及び油圧モータ14の押しのけ容積を次第に大きくして、同期発電機20の出力を徐々に増加させる。 After the synchronous generator 20 1 the incorporation, pitch control of the blades 4, the control of the hydraulic pump 12 and the hydraulic motor 14 1 shifts to the normal control mode described later. Specifically, the pitch controller 7 substantially fixes the pitch angle of the blade 4 on the fine side. Further, as will be described later with reference to FIG. 10, the displacement of the hydraulic pump 12 by the pump control unit 44 is adjusted so that the torque of the hydraulic pump 12 becomes a value corresponding to the rotational speed of the rotary shaft 8. Furthermore, as will be described later with reference to FIG. 12, performs modulation of the displacement hydraulic motor 14 1 by the motor control unit 48 so that the high pressure oil pressure P s is maintained at the target pressure. Then, gradually increasing the displacement volume of the hydraulic pump 12 and the hydraulic motor 14 1, gradually increasing the output of the synchronous generator 20 1.

同期発電機20の出力が設定値Xに達するまで油圧モータ14の押しのけ容積を増大させたら、時刻tにおいて2番目の油圧モータ14を起動して、油圧モータ14の回転数を定格回転数wratedに向けて上昇させる。なお、油圧モータ14を加速する際、油圧モータ14と同様に、所定回転数wに達するまでは始動弁17及び低圧弁98を用い、所定回転数wに到達した後は高圧弁96及び低圧弁98を用いて、油圧モータ14の押しのけ容積を調節してもよい。油圧モータ14が所定回転数に到達したら、2番目の同期発電機20の励磁系を起動する。そして、シンクロナイザー120からの指令値に従ってモータ制御部48が油圧モータ14の押しのけ容積を調節して、同期発電機20側と電力系統50側との周波数差及び位相差を所定範囲内に収める。また、シンクロナイザー120からの制御信号に基づいて励磁機制御部110が界磁巻線21に流れる界磁電流を調節して、同期発電機20側と電力系統50側との電圧差を所定範囲内に収める。こうして同期発電機20側と電力系統50側との周波数差、位相差、及び電圧差が所定範囲内に収まった状態で、シンクロナイザー120は遮断器122に閉信号を送り、時刻tにおいて同期発電機20が電力系統50に併入される。 When increasing the displacement volume of the hydraulic motor 14 1 to the output of the synchronous generator 20 1 reaches the set value X, 2 th hydraulic motor 14 2 start at time t 3, the hydraulic motor 14 2 rpm Increase toward the rated speed w rated . Note that when accelerating the hydraulic motor 14 2, similarly to the hydraulic motor 14 1, until it reaches a predetermined rotational speed w 0 with priming valve 17 and the low-pressure valve 98, after reaching a predetermined rotational speed w 0 is the high pressure valve 96 and using a low-pressure valve 98 may be adjusted displacement of the hydraulic motor 14 2. When the hydraulic motor 14 2 reaches a predetermined rotational speed, starting the second synchronous generator 20 and second excitation system. The motor control unit 48 in accordance with the command value from the synchronizer 120 is to adjust the displacement volume of the hydraulic motor 14 2, the frequency difference and phase difference between the synchronous generator 20 2 side and the power grid 50 side within a predetermined range Fit. Further, by adjusting the field current exciter control unit 110 flows through the field winding 21 based on the control signal from the synchronizer 120, a predetermined voltage difference between the synchronous generator 20 2 side and the power grid 50 side Keep within range. Thus the frequency difference between the synchronous generator 20 2 side and the power grid 50 side, the phase difference, and in a state in which a voltage difference is within a predetermined range, synchronizer 120 sends a close signal to the circuit breaker 122, at time t 4 synchronous generator 20 2 is the incorporation to the power system 50.

同期発電機20の併入後、油圧モータ14の制御を通常制御モードに移行させる。具体的には、図12を用いて後述するように、高圧油圧力Pが目標圧力に維持されるようにモータ制御部48による油圧モータ14の押しのけ容積の調節を行う。そして、両方の同期発電機20及び20の出力を上昇させて、時刻tにおいて各同期発電機20,20の出力が定格出力に到達する。すなわち、時刻tにおいて風力発電装置1全体としての定格出力が得られる。 After the synchronous generator 20 2 the incorporation, to transfer control of the hydraulic motor 14 2 to the normal control mode. Specifically, as will be described later with reference to FIG. 12, performs modulation of the displacement hydraulic motor 14 2 by the motor control unit 48 so that the high pressure oil pressure P s is maintained at the target pressure. Then, by increasing both the synchronous generator 20 1 and 20 2 of the output, the synchronous generator 20 1 at time t 5, 20 second output reaches the rated output. In other words, the rated output of the entire wind turbine generator 1 is obtained at time t 5.

なお、風速が定格風速以下に減少した場合、油圧モータ14,14の押しのけ容積を次第に少なくして、同期発電機20,20の出力を徐々に減少させて最低負荷に達したら解列する。このとき、一方の同期発電機20の出力を定格出力に維持したまま他方の同期発電機20を解列してもよい。同期発電機20,20の解列順は、同期発電機20及び油圧モータ14の各組の累積稼働時間や、各遮断器122の開閉回数などに基づいて決定してもよい。
図8に示す例では、同期発電機20は定格出力に維持したまま同期発電機20の出力を最低負荷まで下げて、時刻tにおいて遮断器122を開いて同期発電機20を解列する。風速がさらに減少したら、油圧モータ14の押しのけ容積を次第に少なくして、同期発電機20の出力を徐々に減少させる。同期発電機20の出力が最低負荷まで下がったら、時刻tにおいて遮断器122を開いて同期発電機20を解列する。
If the wind speed decreases below the rated wind speed, the displacement of the hydraulic motors 14 1 , 14 2 is gradually reduced, and the output of the synchronous generators 20 1 , 20 2 is gradually reduced to reach the minimum load. Line up. At this time, the other synchronous generator 20 may be disconnected while maintaining the output of one synchronous generator 20 at the rated output. The order in which the synchronous generators 20 1 and 20 2 are disconnected may be determined based on the cumulative operating time of each set of the synchronous generator 20 i and the hydraulic motor 14 i , the number of times the circuit breakers 122 are opened and closed, and the like.
In the example shown in FIG. 8, the synchronous generator 20 1 is lowered output remains synchronous generator 20 2 and maintained at the rated output at least load, solutions of the alternator 20 2 opens the circuit breaker 122 at time t 6 Line up. When the wind speed is further reduced, by gradually reducing the displacement volume of the hydraulic motor 14 1, gradually reducing the output of the synchronous generator 20 1. After lowering the output of the synchronous generator 20 1 to the lowest load and disconnecting the synchronous generator 20 1 Open circuit breaker 122 at time t 7.

あるいは、i番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機20の電力系統50への併入後、1番目〜i番目の同期発電機20,…20の出力を最低負荷に維持しながら、(i+1)番目の同期発電機20i+1の同期合わせを行ってもよい。すなわち、i番目の同期発電機20の電力系統50への併入後、モータ制御部48がi個の油圧モータ14〜14の押しのけ容積を調節して同期発電機20〜20の出力を最低負荷に維持しながら、シンクロナイザー120からの指令値に基づいて油圧モータ14i+1の押しのけ容積を調節して、同期発電機20i+1の同期合わせを行ってもよい。
これにより、風力発電装置1の発電開始点であるカットイン風速に近い極めて低負荷な運転領域を除いて、N組の同期発電機20及び油圧モータ14を全て用いた運転が行われる。そのため、カットイン風速に近い極めて低負荷な運転領域を除いて、各組の同期発電機20及び油圧モータ14を同様に扱うことができ、シンプルな運転制御が可能になる。また、各組の同期発電機20及び油圧モータ14の使用頻度のバラツキも軽減できる。
Alternatively, after the i-th (where i is an arbitrary integer in the range of 1 to (N−1)) synchronous generator 20 i is incorporated into the power system 50, the first to i-th synchronous generators 20 1 , ... (i + 1) th synchronous generator 20 i + 1 may be synchronized while maintaining the output of 20 i at the minimum load. That is, after the i-th synchronous generator 20 i enters the power system 50, the motor control unit 48 adjusts the displacement volume of the i hydraulic motors 14 1 to 14 i to synchronize the generators 20 1 to 20 i. The synchronous generator 20 i + 1 may be synchronized by adjusting the displacement of the hydraulic motor 14 i + 1 on the basis of the command value from the synchronizer 120 while maintaining the output at the minimum load.
As a result, operation using all of the N sets of the synchronous generator 20 and the hydraulic motor 14 is performed except for an extremely low load operation region close to the cut-in wind speed that is the power generation start point of the wind turbine generator 1. Therefore, except for an extremely low load operation region close to the cut-in wind speed, each set of the synchronous generator 20 and the hydraulic motor 14 can be handled in the same manner, and simple operation control becomes possible. In addition, variations in the frequency of use of each set of the synchronous generator 20 and the hydraulic motor 14 can be reduced.

図9は、2台の同期発電機20を電力系統50に上記手順で併入する様子を説明するための図である。
なお、1番目の同期発電機20を電力系統50に併入するまでの手順(t=t10〜t12までの手順)は、図8におけるt=t〜tまでの手順と同様であるから、ここではその説明を省略する。
FIG. 9 is a diagram for explaining a state in which two synchronous generators 20 k are inserted into the power system 50 in the above procedure.
The procedure until the first synchronous generator 201 is inserted into the power system 50 (the procedure from t = t 10 to t 12 ) is the same as the procedure from t = t 0 to t 2 in FIG. Therefore, the description thereof is omitted here.

1番目の同期発電機20の併入後、油圧ポンプ12及び油圧モータ14の押しのけ容積が安定したら、同期発電機20の出力が最低負荷に維持された状態で、2番目の油圧モータ14を起動して、油圧モータ14の回転数を定格回転数wratedに向けて上昇させる。なお、油圧モータ14を加速する際、上述のように、所定回転数wに達するまでは始動弁17及び低圧弁98を用い、所定回転数wに到達した後は高圧弁96及び低圧弁98を用いて、油圧モータ14の押しのけ容積を調節してもよい。油圧モータ14が所定回転数に到達したら、2番目の同期発電機20の励磁系を起動する。そして、シンクロナイザー120からの指令値に従ってモータ制御部48が油圧モータ14の押しのけ容積を調節して、同期発電機20側と電力系統50側との周波数差及び位相差を所定範囲内に収める。また、シンクロナイザー120からの制御信号に基づいて励磁機制御部110が界磁巻線21に流れる界磁電流を調節して、同期発電機20側と電力系統50側との電圧差を所定範囲内に収める。こうして同期発電機20側と電力系統50側との周波数差、位相差、及び電圧差が所定範囲内に収まった状態で、シンクロナイザー120は遮断器122に閉信号を送り、時刻t13において同期発電機20が電力系統50に併入される。 After the first of the synchronous generator 20 1 the incorporation, if the displacement volume of the hydraulic pump 12 and the hydraulic motor 14 1 is stabilized, when the output of the synchronous generator 20 1 is maintained at the minimum load, the second hydraulic motor start 14 2, the rotational speed of the hydraulic motor 14 2 is increased towards the rated rotational speed w rated. Note that when accelerating the hydraulic motor 14 2, as described above, until it reaches a predetermined rotational speed w 0 with priming valve 17 and the low-pressure valve 98, the high pressure valve 96 and a low pressure after reaching the predetermined rotational speed w 0 with valve 98, may be adjusted displacement of the hydraulic motor 14 2. When the hydraulic motor 14 2 reaches a predetermined rotational speed, starting the second synchronous generator 20 and second excitation system. The motor control unit 48 in accordance with the command value from the synchronizer 120 is to adjust the displacement volume of the hydraulic motor 14 2, the frequency difference and phase difference between the synchronous generator 20 2 side and the power grid 50 side within a predetermined range Fit. Further, by adjusting the field current exciter control unit 110 flows through the field winding 21 based on the control signal from the synchronizer 120, a predetermined voltage difference between the synchronous generator 20 2 side and the power grid 50 side Keep within range. Thus the frequency difference between the synchronous generator 20 2 side and the power grid 50 side, while the phase difference, and the voltage difference falls within the predetermined range, the synchronizer 120 sends a close signal to the circuit breaker 122, at time t 13 synchronous generator 20 2 is the incorporation to the power system 50.

その後、両方の同期発電機20及び20を同負荷にて出力上昇させて、時刻t14において各同期発電機20,20の出力が定格出力に到達する。すなわち、時刻t14において風力発電装置1全体としての定格出力が得られる。 Thereafter, both the synchronous generator 20 1 and 20 2 by the output increased at the same load, each synchronous generator 20 1 at time t 14, 20 2 of the output reaches the rated output. In other words, the rated output of the entire wind turbine generator 1 is obtained at time t 14.

なお、風速が定格風速以下に減少した場合、油圧モータ14,14の押しのけ容積を次第に少なくして、同期発電機20,20の出力を徐々に減少させて最低負荷に達したら解列する。このとき、両方の同期発電機20,20の出力を最低負荷に向けて略同一レートにて同時に低下させてもよい。
図9に示す例では、油圧モータ14,14の押しのけ容積を略同一レートにて次第に少なくして、同期発電機20,20の出力を徐々に減少させる。そして、時刻t15において、先に出力が最低負荷まで下がった同期発電機20を解列する。また、時刻t16において、遅れて出力が最低負荷まで下がった同期発電機20を解列する。
If the wind speed decreases below the rated wind speed, the displacement of the hydraulic motors 14 1 , 14 2 is gradually reduced, and the output of the synchronous generators 20 1 , 20 2 is gradually reduced to reach the minimum load. Line up. At this time, the outputs of both the synchronous generators 20 1 and 20 2 may be simultaneously reduced at substantially the same rate toward the lowest load.
In the example shown in FIG. 9, the displacement volume of the hydraulic motors 14 1 and 14 2 is gradually reduced at substantially the same rate, and the outputs of the synchronous generators 20 1 and 20 2 are gradually reduced. Then, at time t 15, output first is paralleled the lowered synchronous generator 20 1 to the lowest load. At time t 16, delayed output is paralleled the lowered synchronous generator 20 2 to the lowest load.

なお、図8及び9を用いて説明した手順で同期発電機20を順次投入する場合、風速がカットイン風速を所定時間継続して下回った場合、電力系統50に併入されている同期発電機20を全て解列して、風力発電装置1による発電を停止してもよい。 In addition, when the synchronous generator 20 i is sequentially turned on in the procedure described with reference to FIGS. 8 and 9, when the wind speed is continuously lower than the cut-in wind speed for a predetermined time, the synchronous power generation incorporated in the power system 50 is performed. All the machines 20 may be disconnected and the power generation by the wind power generator 1 may be stopped.

また、風力発電装置1の定格出力をPratedとしたとき、N個の同期発電機20のうちM個(ただしMは1以上(N−1)以下の整数)の同期発電機20の故障時に、風力発電装置1はPrated×(N−M)/N以下の出力で発電を行ってもよい。これにより、一部の同期発電機20が故障しても、風力発電装置1の部分負荷運転を継続することができ、発電機会逸失を回避できる。
なお、同期発電機20の故障は例えば端子電圧検出器59等のモニタリング装置によって検知してもよい。故障が検知された同期発電機20に連結された油圧モータ14は、モータ制御部48によって押しのけ容積をゼロとして停止させ、残りの同期発電機20を電力系統50に連系させたまま運転を継続してもよい。
Further, when the rated output of the wind turbine generator 1 is set to “ Prated” , the M synchronous generators 20 out of the N synchronous generators 20 (where M is an integer of 1 to (N−1)) are in failure. The wind power generator 1 may generate power at an output of P rated × (N−M) / N or less. Thereby, even if some synchronous generators 20 break down, the partial load operation of the wind power generator 1 can be continued, and lost generation opportunities can be avoided.
The failure of the synchronous generator 20 may be detected by a monitoring device such as the terminal voltage detector 59, for example. The hydraulic motor 14 connected to the synchronous generator 20 in which the failure is detected is stopped by the motor control unit 48 with the displacement volume being zero, and the operation is continued while the remaining synchronous generator 20 is connected to the power system 50. May be.

さらに、同期発電機20が全て解列されている場合であっても、風力発電装置1の補機に供給するための電力を少なくとも一つの同期発電機20で生成してもよい。   Furthermore, even when all of the synchronous generators 20 are disconnected, the power to be supplied to the auxiliary machine of the wind power generator 1 may be generated by the at least one synchronous generator 20.

[トランスミッション制御部の通常制御モード]
上記構成の風力発電装置1は、同期発電機20の併入前後を除いた運転時には、以下で説明する通常制御モードで油圧トランスミッション10を制御する。
[Normal control mode of transmission control unit]
The wind turbine generator 1 having the above configuration controls the hydraulic transmission 10 in a normal control mode described below during operation except before and after the synchronous generator 20 k is inserted.

トランスミッション制御部40は、図2に示すように、理想トルク算出部41、トルク目標算出部42、ポンプ要求値算出部43、ポンプ制御部44、ポンプ目標出力算出部45、モータ目標出力算出部46、モータ要求値算出部47、モータ制御部48及び記憶部49を備える。
通常制御モードでは、トランスミッション制御部40は、油圧ポンプ12のトルクが回転シャフト8の回転数に応じた値になるように油圧ポンプ12の押しのけ容積をポンプ制御部44によって調節するとともに、油圧モータ14の出力目標値POWERに基づいて高圧油圧力Pが目標圧力に維持されるように油圧モータ14の押しのけ容積をモータ制御部48によって調節する。そのため、周波数変換回路を用いなくても、風速に対して回転シャフト8の回転数が可変である可変速運転が可能であり、出力平滑化及び発電効率向上を図ることができる。また、油圧モータ14の押しのけ容積の調節によって高圧油圧力Pが目標圧力に維持されるから、風力発電装置1の運転制御を安定して行うことができる。
As shown in FIG. 2, the transmission control unit 40 includes an ideal torque calculation unit 41, a torque target calculation unit 42, a pump request value calculation unit 43, a pump control unit 44, a pump target output calculation unit 45, and a motor target output calculation unit 46. The motor request value calculation unit 47, the motor control unit 48, and the storage unit 49 are provided.
In the normal control mode, the transmission control unit 40 adjusts the displacement volume of the hydraulic pump 12 by the pump control unit 44 so that the torque of the hydraulic pump 12 becomes a value corresponding to the number of rotations of the rotary shaft 8, and the hydraulic motor 14. k output target value based on pOWER M adjusted by a motor control unit 48 the displacement of the hydraulic motor 14 k as high oil pressure P s is maintained at the target pressure. Therefore, variable speed operation in which the rotation speed of the rotary shaft 8 is variable with respect to the wind speed is possible without using a frequency conversion circuit, and output smoothing and power generation efficiency can be improved. Further, since the high pressure oil pressure P s is maintained at the target pressure by adjusting the displacement volume of the hydraulic motor 14 k , the operation control of the wind turbine generator 1 can be performed stably.

以下、通常制御モードにおけるトランスミッション制御部40の各部の働きについて説明する。トランスミッション制御部40の役割は、油圧ポンプ12の制御と油圧モータ14の制御に大別されるから、ここでは、油圧ポンプ12の押しのけ容積を調節するための制御について詳述した後、油圧モータ14の押しのけ容積を調節するための制御について詳述する。 Hereinafter, the operation of each unit of the transmission control unit 40 in the normal control mode will be described. Since the role of the transmission control unit 40 is roughly divided into the control of the hydraulic pump 12 and the control of the hydraulic motor 14 k , the control for adjusting the displacement of the hydraulic pump 12 will be described in detail here, and then the hydraulic motor It will be described in detail a control for adjusting the displacement volume of 14 k.

図10は、トランスミッション制御部40において油圧ポンプ12の押しのけ容積が決定される際のシグナルフローを示す図である。同図に示すように、理想トルク算出部41は、回転数計32で検出された回転シャフト8の回転数Wを受け取って、この回転数Wから油圧ポンプ12の理想トルクTを決定する。例えば、理想トルク算出部41は、予め設定されたW−T関数(回転数Wと理想トルクTとの関数)を記憶部49(図2参照)から読み出し、該W−T関数を用いて回転数Wに対応する理想トルクTを求める。 FIG. 10 is a diagram illustrating a signal flow when the displacement volume of the hydraulic pump 12 is determined in the transmission control unit 40. As shown in the figure, the ideal torque calculator 41 receives the rotational speed W r of the rotary shaft 8 detected by the rotational speed meter 32, and determines the ideal torque T i of the hydraulic pump 12 from the rotational speed W r. To do. For example, the ideal torque calculation unit 41 reads a preset W r −T i function (a function of the rotational speed W r and the ideal torque T i ) from the storage unit 49 (see FIG. 2), and the W r −T An ideal torque T i corresponding to the rotational speed W r is obtained using the i function.

ここで、記憶部49に記憶されたW−T関数の一例について説明する。
図11は、ロータ回転数Wを横軸にとり、ロータトルクTを縦軸にとった座標系においてCp最大曲線を示したグラフである。Cp最大曲線300とは、パワー係数Cpが最大となるような座標(W,T)を結んだ曲線である。Cp最大曲線300は、種々の風速(例えば、風速V〜V)に関してパワー係数Cpが最大となるような座標Z〜Zを通る曲線である。
記憶部49に記憶されるW−T関数は、図11の太線で示すように、運転点a〜運転点bの範囲ではCp最大曲線300で規定され、運転点b〜運転点cの範囲ではロータ回転数が定格回転数Wratedで一定となる直線で規定される関数310であってもよい。なお、運転点aに対応する風速Vはカットイン風速であり、運転点cに対応する風速Vが定格出力に達する風速(定格風速)である。関数310により理想トルクTを決定するには、回転数計32で検出された回転シャフト8の回転数Wに対応するロータトルクT(すなわち理想トルクT)を関数310から求めればよい。
関数310を用いることで、カットイン風速V〜風速Vの風速域において、初期回転数Wから定格回転数Wratedの範囲で、油圧ポンプ12の回転数(ロータ回転数)Wを風速に応じて変化させて、パワー係数Cpが最大の条件で運転を行うことができる。すなわち、初期回転数Wから定格回転数Wratedの可変速範囲において、最大の効率が得られるような運転が可能となる。また、風速V〜定格風速Vの風速域では、油圧ポンプ12の回転数(ロータ回転数)Wが定格回転数Wratedに維持される。なお、定格風速V〜カットアウト風速の高風速域では、アクチュエータ(ピッチ駆動機構)5によってブレード4のピッチ角が調節されて定格出力に維持される。
Here, an example of a W r -T i function stored in the storage unit 49.
11, the horizontal axis of the rotor rotational speed W r, is a graph showing the Cp maximum curve in the coordinate system on the vertical axis of the rotor torque T. The Cp maximum curve 300 is a curve connecting coordinates (W r , T) that maximize the power coefficient Cp. The Cp maximum curve 300 is a curve that passes through the coordinates Z 1 to Z 5 such that the power coefficient Cp becomes maximum for various wind speeds (for example, wind speeds V 0 to V 5 ).
W r -T i functions stored in the storage unit 49, as shown by the bold line in FIG. 11, the range of operating points a~ operating point b is defined by Cp maximum curve 300, the operating point b~ operating point c In the range, the function 310 may be defined by a straight line in which the rotor rotational speed is constant at the rated rotational speed W rated . The wind speed V 0 corresponding to the operating point a is a cut-in wind speed, and the wind speed V 4 corresponding to the operating point c is a wind speed (rated wind speed) that reaches the rated output. In order to determine the ideal torque T i by the function 310, the rotor torque T (that is, the ideal torque T i ) corresponding to the rotation speed W r of the rotating shaft 8 detected by the rotation speed meter 32 may be obtained from the function 310.
By using the function 310, the wind speeds of cut-in wind speed V 0 ~ wind speed V 3, ranging from the initial rotational speed W 0 of the rated speed W rated, the rotation speed of the hydraulic pump 12 (the rotor rotational speed) W r The operation can be performed under the condition that the power coefficient Cp is maximized by changing according to the wind speed. That is, the initial rotational speed W 0 in the variable speed range of rated speed W rated, and can be operated as maximum efficiency is obtained. Further, in the wind speed region of the wind speed V 3 to the rated wind speed V 4 , the rotation speed (rotor rotation speed) W r of the hydraulic pump 12 is maintained at the rated rotation speed W rated . In the high wind speed range from the rated wind speed V 4 to the cut-out wind speed, the pitch angle of the blade 4 is adjusted by the actuator (pitch drive mechanism) 5 and maintained at the rated output.

このようにして得られた油圧ポンプ12の理想トルクTは、図10に示すように、トルク目標算出部42において修正され、油圧ポンプ12のトルク目標Tが求まる。
トルク目標算出部42は、理想トルクTにスケール係数Mを乗算して、調整理想トルクMTを算出する。スケール係数Mは0〜1の範囲内であればいずれの値であってもよく、好ましくは0.9〜1の範囲内の値である。スケール係数Mを乗算することで、油圧ポンプ12の実際のトルクは理想トルクTよりわずかに低くなり、突風時にはロータ2がより急速に加速することとなる。その結果、理想トルクTにスケール係数Mを乗算しない場合に比べて、より大きな出力を得ることができる。なお、スケール係数Mを用いると、ロータ2はより緩慢に減速するため、凪時においては最適な運転点から少し外れて運転することになってしまう。しかし、突風に対して追従させることにより得られる追加出力は、凪時の非最適運転による出力損失より大きい。
The ideal torque T i of the hydraulic pump 12 obtained in this way is corrected in the torque target calculation unit 42 as shown in FIG. 10, and the torque target T d of the hydraulic pump 12 is obtained.
The torque target calculation unit 42 multiplies the ideal torque T i by the scale factor M to calculate the adjusted ideal torque MT i . The scale factor M may be any value as long as it is within the range of 0 to 1, and is preferably within the range of 0.9 to 1. By multiplying by the scale factor M, the actual torque of the hydraulic pump 12 becomes slightly lower than the ideal torque T i , and the rotor 2 accelerates more rapidly during a gust of wind. As a result, a larger output can be obtained as compared with a case where the ideal torque T i is not multiplied by the scale factor M. Note that when the scale factor M is used, the rotor 2 decelerates more slowly, so that the engine is operated slightly off the optimum operating point during drought. However, the additional output obtained by following the gust is greater than the output loss due to non-optimal operation during drought.

また、トルク目標算出部42によって求まるトルク目標Tは、調整理想トルクMTとトルクフィードバックコントローラ201の出力値との差であってもよい。トルクフィードバックコントローラ201は、トルク目標の現在値及び加速トルクから空気力学的トルクの推定値Taeroを算出する。加速トルクは、ロータ2の角加速度aと、ロータ2の回転慣性モーメントJとを乗算することにより求められる。トルクフィードバックコントローラ201の出力値は、空気力学的トルクの推定値と調整理想トルクとの偏差Texcessである。この偏差にゲインGを乗算し、補正トルクTfeedbackを算出する。ゲインGは0以上のいずれの値であってもよい。ゲインGを0に設定すれば、トルクフィードバックコントローラ201は無効化される。 Further, the torque target T d obtained by the torque target calculation unit 42 may be a difference between the adjustment ideal torque MT i and the output value of the torque feedback controller 201. The torque feedback controller 201 calculates the estimated value Taero of the aerodynamic torque from the current value of the torque target and the acceleration torque. The acceleration torque is obtained by multiplying the angular acceleration a r of the rotor 2 and the rotational moment of inertia J of the rotor 2. The output value of the torque feedback controller 201 is a deviation T excess between the estimated value of the aerodynamic torque and the adjusted ideal torque. The deviation is multiplied by a gain G to calculate a correction torque T feedback . The gain G may be any value greater than or equal to zero. If the gain G is set to 0, the torque feedback controller 201 is invalidated.

トルクフィードバックコントローラ201は、加速時には調整理想トルクMTからトルクを減少させてトルク目標Tをわずかに減少させるとともに、減速時には調整理想トルクMTにトルクを追加してトルク目標Tをわずかに増大させることで、ロータ2の加速及び減速に応答する。これにより、調整理想トルクの制御のみの場合に比べて、風からの入力エネルギーの変化に応じて、回転シャフト8をより迅速に加速及び減速させることができる。よって、風から回収できるエネルギーの総量が増加することとなる。 Torque feedback controller 201 slightly with decreasing the torque target T d by reducing the torque from the adjustment ideal torque MT i during acceleration, when adding a torque to adjust the ideal torque MT i torque target T d slightly to deceleration By increasing, it responds to the acceleration and deceleration of the rotor 2. Thereby, the rotation shaft 8 can be accelerated and decelerated more quickly according to the change of the input energy from the wind, compared with the case of controlling only the adjustment ideal torque. Therefore, the total amount of energy that can be recovered from the wind increases.

トルク目標算出部42で求めたトルク目標Tはポンプ要求値算出部43に送られて、油圧ポンプ12の押しのけ容積の要求値Dの算出に用いられる。トルク目標算出部42では、高圧油ライン16の作動油の圧力Pで除算し、油圧ポンプ12の押しのけ容積の要求値Dを算出する。この要求値Dは、PID式コントローラであってもよく出力値がコントローラの要求値Dである圧力リミッタ202で補正してもよい。また、圧力リミッタ202は、高圧油ライン16の圧力を許容範囲内に維持する。つまり、ポンプが要求する作動油移動量を修正することで、風力発電装置の安全運転が可能な最大レベル未満に高圧油ライン16の圧力を維持する。リリーフ弁62を介してエネルギーを消散することが望まれるような運転モード(たとえば極度の突風時には風力発電装置が定格速度以上で動作するのを防止する目的)では、圧力リミットは無効としてもよい。あるいは、圧力リミット値は、用途によって異ならせてもよい。なお、ポンプ要求値算出部43において、高圧油ライン16の作動油の温度に基づいて、油圧ポンプ12の押しのけ容積の要求値Dを補正してもよい。 The torque target T d determined by the torque target calculation unit 42 is sent to the pump requirement value calculating section 43, is used to calculate a required value D P of displacement of the hydraulic pump 12. In target torque calculating section 42, divided by the pressure P s of the hydraulic oil in the high pressure oil line 16, to calculate a required value D p of displacement of the hydraulic pump 12. The demand value D p may output values be PID-type controller may be corrected by the pressure limiter 202 is a request value D p of the controller. The pressure limiter 202 maintains the pressure of the high pressure oil line 16 within an allowable range. That is, by correcting the amount of hydraulic oil movement required by the pump, the pressure of the high-pressure oil line 16 is maintained below the maximum level at which safe operation of the wind turbine generator is possible. In operating modes where it is desirable to dissipate energy through the relief valve 62 (for example, to prevent the wind turbine from operating above its rated speed during extreme gusts), the pressure limit may be disabled. Alternatively, the pressure limit value may vary depending on the application. Incidentally, in the pump requirement value calculating section 43, based on the temperature of the hydraulic fluid of the high pressure oil line 16, the demand value D P of displacement of the hydraulic pump 12 may be corrected.

なお、ポンプ要求値算出部43は、アジャスタ203によって、例えばウィンドファームのファーム制御装置や給電指令所等の外部指令所からの電力要求シグナルに応じて、油圧ポンプ12のトルク目標Tを補正してもよい。これにより、外部指令所からの要求に見合った発電量を得ることが可能となる。 The pump request value calculation unit 43 corrects the torque target Td of the hydraulic pump 12 by the adjuster 203 according to a power request signal from an external command station such as a wind farm farm control device or a power supply command station. May be. As a result, it is possible to obtain a power generation amount commensurate with a request from an external command station.

このようにして得られた押しのけ容積の要求値Dはポンプ制御部44に送られて、ポンプ制御部44によって油圧ポンプ12の押しのけ容積が要求値Dに調節される。例えば、ポンプ制御部44は、高圧弁86及び低圧弁88を開閉制御して、アクティブ状態の作動室83の個数の全作動室数に対する割合を変化させることで、油圧ポンプ12の押しのけ容積を要求値Dに調節してもよい。 Thus the demand value D P of the resulting displacement and sent to the pump control unit 44, displacement of the hydraulic pump 12 is adjusted to the required value D P by the pump control unit 44. For example, the pump control unit 44 requests the displacement volume of the hydraulic pump 12 by controlling the opening and closing of the high pressure valve 86 and the low pressure valve 88 to change the ratio of the number of active chambers 83 to the total number of working chambers. it may be adjusted to a value D P.

図12は、トランスミッション制御部40において油圧モータ14の押しのけ容積が決定される際のシグナルフローを示す図である。同図に示すように、ポンプ目標出力算出部45は、トルク目標算出部42で求めた油圧ポンプ12のトルク目標Tに、回転数計32で取得された回転シャフト8の回転数Wを乗算して、油圧ポンプ12の目標出力のベース値POWERを算出する。また、ポンプ目標出力算出部45は、ファーム制御装置や給電指令所等の外部指令所210からの電力要求シグナルSに応じて、アジャスタ212で出力補正値POWERを算出する。そして、先に求めた目標出力のベース値POWERに出力補正値POWERを加算して、油圧ポンプ12の目標出力POWERが決定される。 FIG. 12 is a diagram illustrating a signal flow when the displacement volume of the hydraulic motor 14 k is determined in the transmission control unit 40. As shown in the figure, the pump target output calculation unit 45 adds the rotational speed W r of the rotary shaft 8 acquired by the rotational speed meter 32 to the torque target T d of the hydraulic pump 12 obtained by the torque target calculation unit 42. The base value POWER 0 of the target output of the hydraulic pump 12 is calculated by multiplication. The pump target output calculating unit 45, in response to the power request signal S d from the external control center 210 etc. farm control system and dispatching center, to calculate the output correction value POWER C in adjuster 212. Then, the output correction value POWER C is added to the previously obtained target output base value POWER 0 to determine the target output POWER P of the hydraulic pump 12.

モータ目標出力算出部46は、一次ローパスフィルタ(伝達関数H(s)=1/(T・s+1))により油圧ポンプ12の目標出力POWERを処理し、油圧モータ14のモータ目標出力POWERを算出する。
次いで、モータ要求値算出部47は、モータ目標出力POWERを、油圧センサ31で測定された高圧油圧力P、及び、回転数計36で計測された油圧モータ14の回転数Wで除算して、油圧モータ14の押しのけ容積の名目要求値Dを求める。
The motor target output calculation unit 46 processes the target output POWER P of the hydraulic pump 12 using a primary low-pass filter (transfer function H (s) = 1 / (T · s + 1)), and the motor target output POWER M of the hydraulic motor 14 k. Is calculated.
Next, the motor request value calculation unit 47 calculates the motor target output POWER M by the high-pressure oil pressure P s measured by the hydraulic sensor 31 and the rotational speed W m of the hydraulic motor 14 k measured by the rotational speed meter 36. By dividing, the nominal required value D n of the displacement volume of the hydraulic motor 14 k is obtained .

また、モータ要求値算出部47では、モータ目標出力POWERから要求補正値Dを算出し、上述の名目要求値Dに加算することで油圧モータ14の押しのけ容積の要求値Dを求める。この要求補正値Dは、例えば、図12に示すように、高圧油ライン16の目標圧力Pと、圧力計31の計測値Pとの偏差に可変ゲインKを乗算する圧力フィードバックコントローラ220によって求めてもよい。 Further, in the motor required value calculating unit 47 calculates the required correction values D b from the motor target output POWER M, the required value D m of the displacement of the hydraulic motor 14 k by adding the nominal required value D n of the above Ask. This request correction value D b is, for example, as shown in FIG. 12, a pressure feedback controller for multiplying the target pressure P d of the high pressure oil line 16, a variable gain K P the deviation between the pressure gauge 31 of the measuring values P s You may obtain | require by 220.

なお、高圧油ライン16の目標圧力Pは、予め設定されたモータ目標出力と高圧油ライン16の目標圧力との関数230に、現在のモータ目標出力POWERを入力して求めてもよい。なお、関数230は、少なくとも一部が、モータ目標出力が増加するに従って、高圧油ライン16の目標圧力が単調増加するような曲線で規定される。そのため、モータ目標出力が大きい(すなわち、油圧ポンプ12の吐出量が多い)場合に比べて、モータ目標出力が小さい(すなわち、油圧ポンプ12の吐出量が少ない)場合における高圧油ライン16の目標圧力Pが小さな値に設定される。これにより、モータ目標出力が小さい場合における油圧ポンプ12の吐出量に対する作動油の内部漏れ量を減らして、作動油の内部漏れが油圧トランスミッション10の制御に及ぼす影響を抑制することができる。 The target pressure Pd of the high-pressure oil line 16 may be obtained by inputting the current motor target output POWER M to a function 230 of a preset motor target output and the target pressure of the high-pressure oil line 16. Note that the function 230 is at least partially defined by a curve such that the target pressure of the high pressure oil line 16 monotonously increases as the motor target output increases. Therefore, the target pressure of the high pressure oil line 16 when the motor target output is small (that is, the discharge amount of the hydraulic pump 12 is small) as compared with the case where the motor target output is large (that is, the discharge amount of the hydraulic pump 12 is large). P d is set to a small value. Thereby, the internal leakage amount of the hydraulic oil with respect to the discharge amount of the hydraulic pump 12 when the motor target output is small can be reduced, and the influence of the internal leakage of the hydraulic oil on the control of the hydraulic transmission 10 can be suppressed.

また、可変ゲインKは、関数232を用いて、高圧油ライン16の圧力の現在値(圧力計31の計測値)P、高圧油ライン16の圧力の許容範囲における最大値Pmax及び最小値Pminに応じて決定される。例えば、関数230は、圧力の現在値Pが許容範囲外(すなわち、P<Pmin又はP>Pmax)の場合には可変ゲインKを最大値Kmaxに設定し、圧力の現在値Pが許容範囲内(すなわち、Pmin≦P≦Pmax)の場合には最小値Pmin又は最大値Pmaxに近づくにつれて前記最大値Kmaxに向かって可変ゲインKを増加させてもよい。これにより、圧力Pが上記許容範囲から外れそうになった場合、あるいは圧力Pが上記許容範囲から外れた場合に、高圧油ライン16の圧力Pと目標圧力Pとの偏差に乗じる可変ゲインKを大きくして(又は最大値Kmaxに設定して)、高圧油ライン16の圧力Pを迅速に許容範囲内に収め、かつ、目標圧力Pに近づけることができる。 Further, the variable gain K P is obtained by using the function 232, the current value of the pressure of the high-pressure oil line 16 (measured value of the pressure gauge 31) P s , the maximum value P max in the allowable range of the pressure of the high-pressure oil line 16, It is determined according to the value P min . For example, the function 230 sets the variable gain K P to the maximum value K max when the current pressure value P s is outside the allowable range (ie, P s <P min or P s > P max ), When the current value P s is within the allowable range (that is, P min ≦ P s ≦ P max ), the variable gain K P is increased toward the maximum value K max as it approaches the minimum value P min or the maximum value P max. You may let them. Thus, when the case pressure P s is about to deviate from the allowable range, or the pressure P s is out of the allowable range, multiplied by the difference between the pressure P s and the target pressure P d of the high pressure oil line 16 The variable gain K P can be increased (or set to the maximum value K max ) to quickly bring the pressure P s of the high pressure oil line 16 within an allowable range and approach the target pressure P d .

なお、同期発電機20の端子電圧は、励磁機制御部110による励磁機100の制御によって一定に維持される。例えば、図6に示すように、比較回路113において、端子電圧検出器59による同期発電機20の端子電圧の計測値と、シンクロナイザー120から入力された設定値との偏差を求め、該偏差に基づいてAVR114からサイリスタ116のゲート信号を供給してもよい。これにより、同期発電機20の界磁巻線21に供給される界磁電流の大きさが調節され、同期発電機20の端子電圧が系統電圧に維持される。 Note that the terminal voltage of the synchronous generator 20 k is kept constant by controlling the exciter 100 by the exciter controller 110. For example, as shown in FIG. 6, in the comparison circuit 113, a deviation between a measured value of the terminal voltage of the synchronous generator 20 k by the terminal voltage detector 59 and a set value input from the synchronizer 120 is obtained. The gate signal of the thyristor 116 may be supplied from the AVR 114 based on the above. Thereby, the magnitude of the field current supplied to the field winding 21 of the synchronous generator 20 k is adjusted, and the terminal voltage of the synchronous generator 20 k is maintained at the system voltage.

以上説明したように、本実施形態では、各同期発電機20の併入前に、各同期発電機20の端子電圧の周波数及び位相が電力系統50に同期するように、シンクロナイザー120からの油圧モータ14の押しのけ容積の指令値がモータ制御部48に与えられる。そのため、各同期発電機20と電力系統50との間に周波数変換回路が介在していなくても、周波数変換回路に頼らずに、同期発電機20を電力系統50に併入可能な状態をシンクロナイザー120により作り出すことができる。
また、モータ制御部48による複数の油圧モータ14の押しのけ容積の調節は互いに独立して行うようにしたので、複数組の同期発電機20及び油圧モータ14のうち運転に用いる組を任意に選択できる。そのため、必要に応じて、同期発電機20及び油圧モータ14の一部の組のみを用いて運転を行うことができる。例えば、低負荷運転時における風力発電装置1全体としての効率を向上させるために同期発電機20及び油圧モータ14の運転に用いる組の数を減らしたり、同期発電機20及び油圧モータ14の故障時における発電の機会逸失を回避するために故障していない同期発電機20及び油圧モータ14の組を用いて発電を継続したりすることができる。
As described above, in the present embodiment, the synchronizer 120 is configured so that the frequency and phase of the terminal voltage of each synchronous generator 20 k are synchronized with the power system 50 before the synchronous generators 20 k are inserted. A command value for the displacement volume of the hydraulic motor 14 k is given to the motor control unit 48. Therefore, even if a frequency conversion circuit is not interposed between each synchronous generator 20 k and the power system 50, the synchronous generator 20 k can be inserted into the power system 50 without depending on the frequency conversion circuit. Can be produced by the synchronizer 120.
Further, since the displacement of the plurality of hydraulic motors 14 k by the motor control unit 48 is adjusted independently of each other, any combination of the plurality of sets of synchronous generators 20 k and hydraulic motors 14 k used for operation is arbitrarily selected. Can be selected. Therefore, operation can be performed using only a partial set of the synchronous generator 20 k and the hydraulic motor 14 k as necessary. For example, in order to improve the efficiency of the wind power generator 1 as a whole during low-load operation, the number of sets used for the operation of the synchronous generator 20 k and the hydraulic motor 14 k is reduced, or the synchronous generator 20 k and the hydraulic motor 14 are reduced. Power generation can be continued using a set of the synchronous generator 20 k and the hydraulic motor 14 k that are not in failure in order to avoid the lost opportunity of power generation at the time of failure of k .

また、風力発電装置1は、ロータ2から発電機20に動力を伝達するドライブトレインとして油圧トランスミッション10を採用したので、発電機軸(油圧モータ14の出力軸15)は回転シャフト8から切り離されている。そのため、回転シャフト8からの動力を複数に分けて発電機20に入力することが容易であり、複数の発電機20を設けた風力発電装置1をシンプルな構成で実現できる。
そして、複数の発電機20を設けることで、一台の発電機のみを用いた風力発電装置に比べて、発電機20の故障耐性及び発電機会を向上させるとともに、低負荷運転時における効率を向上させることができる。特に、図6に示す例のように励磁機100を備えた同期発電機20は、永久磁石式同期発電機に比べて低負荷時における効率が劣ることが知られているから、このような構成の同期発電機20を複数設けることで低負荷運転時における効率改善の大きな効果を享受できる。
Further, since the wind turbine generator 1 employs the hydraulic transmission 10 as a drive train that transmits power from the rotor 2 to the generator 20 k , the generator shaft (the output shaft 15 of the hydraulic motor 14 k ) is separated from the rotating shaft 8. ing. For this reason, it is easy to divide the power from the rotating shaft 8 into a plurality of generators 20 k and to input them to the generator 20 k, and the wind power generator 1 provided with the plurality of generators 20 k can be realized with a simple configuration.
Then, by providing a plurality of generators 20 k, as compared to a wind power generator using only a single generator, thereby improving the fault tolerance and power generation opportunities generator 20 k, efficiency at low load operation Can be improved. In particular, the synchronous generator 20 k including the exciter 100 as in the example shown in FIG. 6 is known to be inferior in efficiency at a low load as compared with the permanent magnet synchronous generator. By providing a plurality of synchronous generators 20 k having a configuration, it is possible to enjoy a great effect of efficiency improvement during low-load operation.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and deformation | transformation may be performed.

1 風力発電装置
2 ロータ
4 ブレード
5 アクチュエータ
6 ハブ
7 ピッチ制御部
8 回転シャフト
10 油圧トランスミッション
12 油圧ポンプ
14 油圧モータ
15 出力軸
16 高圧油ライン
17 始動弁
18 低圧油ライン
20 同期発電機
21 界磁巻線
22 ナセル
24 タワー
31 圧力計
32 回転数計
33 風速計
34 雰囲気温度センサ
36 回転数計
40 トランスミッション制御部
41 理想トルク算出部
42 トルク目標算出部
43 ポンプ要求値算出部
44 ポンプ制御部
45 ポンプ目標出力算出部
46 モータ目標出力算出部
47 モータ要求値算出部
48 モータ制御部
49 記憶部
50 電力系統
59 端子電圧検出器
60 バイパス流路
62 リリーフ弁
64 アキュムレータ
66 電磁弁
70 オイルタンク
72 補充ライン
74 ブーストポンプ
76 オイルフィルタ
78 返送ライン
79 低圧リリーフ弁
100 励磁機(交流励磁機)
102 界磁巻線
103 回転整流器
106 永久磁石発電機
110 励磁機制御部
113 比較回路
114 自動電圧調整器(AVR)
116 サイリスタ
120 シンクロナイザー
122 遮断器
124 端子電圧検出器
126 系統電圧検出器
201 トルクフィードバックコントローラ
202 圧力リミッタ
203 アジャスタ
210 外部指令所
212 アジャスタ
220 圧力フィードバックコントローラ
300 Cp最大曲線
310 W−T関数
500 増速機
520 二次巻線誘導発電機
530 AC−DC−ACコンバータ(周波数変換回路)
540 同期発電機
550 AC−DC−ACリンク(周波数変換回路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 Rotor 4 Blade 5 Actuator 6 Hub 7 Pitch control part 8 Rotating shaft 10 Hydraulic transmission 12 Hydraulic pump 14 Hydraulic motor 15 Output shaft 16 High pressure oil line 17 Start valve 18 Low pressure oil line 20 Synchronous generator 21 Field winding Line 22 Nacelle 24 Tower 31 Pressure gauge 32 Revolution meter 33 Anemometer 34 Atmospheric temperature sensor 36 Revolution meter 40 Transmission control unit 41 Ideal torque calculation unit 42 Torque target calculation unit 43 Pump requirement value calculation unit 44 Pump control unit 45 Pump target Output calculation unit 46 Motor target output calculation unit 47 Motor required value calculation unit 48 Motor control unit 49 Storage unit 50 Power system 59 Terminal voltage detector 60 Bypass flow path 62 Relief valve 64 Accumulator 66 Electromagnetic valve 70 Oil tank 72 Replenishment In 74 boost pump 76 Oil filter 78 return line 79 low-pressure relief valve 100 exciter (AC exciter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 Field winding 103 Rotary rectifier 106 Permanent magnet generator 110 Exciter control part 113 Comparison circuit 114 Automatic voltage regulator (AVR)
116 Thyristor 120 Synchronizer 122 Circuit breaker 124 Terminal voltage detector 126 System voltage detector 201 Torque feedback controller 202 Pressure limiter 203 Adjuster 210 External command center 212 Adjuster 220 Pressure feedback controller 300 Cp maximum curve 310 W r -T i function 500 Increase Speed machine 520 Secondary winding induction generator 530 AC-DC-AC converter (frequency conversion circuit)
540 Synchronous generator 550 AC-DC-AC link (frequency conversion circuit)

Claims (15)

再生エネルギーを利用して電力を生成する再生エネルギー型発電装置であって、
ブレードと、
前記ブレードを介して受け取った前記再生エネルギーにより回転する回転シャフトと、
前記回転シャフトにより駆動されて圧油を生成する油圧ポンプと、
前記圧油によって駆動される複数の油圧モータと、
周波数変換回路を介さずに電力系統に連系され、前記複数の油圧モータにそれぞれ連結される複数の同期発電機と、
前記複数の油圧モータの押しのけ容積を互いに独立して調節するモータ制御部と、
各同期発電機の前記電力系統への併入前、各同期発電機の端子電圧の周波数及び位相が前記電力系統に同期するように、各油圧モータの前記押しのけ容積の指令値を前記モータ制御部に与えるシンクロナイザーとを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
A regenerative energy generator that generates electric power using renewable energy,
The blade,
A rotating shaft that is rotated by the regenerative energy received via the blade;
A hydraulic pump that is driven by the rotating shaft to generate pressure oil;
A plurality of hydraulic motors driven by the pressure oil;
A plurality of synchronous generators connected to the power system without going through a frequency conversion circuit and respectively connected to the plurality of hydraulic motors;
A motor controller that adjusts the displacement of the plurality of hydraulic motors independently of each other;
Before inserting each synchronous generator into the electric power system, the motor control unit sets the command value of the displacement volume of each hydraulic motor so that the frequency and phase of the terminal voltage of each synchronous generator are synchronized with the electric power system. A regenerative energy type power generator comprising: a synchronizer for feeding to a power source.
前記モータ制御部は、各同期発電機の前記電力系統への併入後、各油圧モータの出力目標値に基づいて前記圧油の圧力が目標圧力に維持されるように該油圧モータの押しのけ容積を調節することを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。   The motor control unit is configured to displace the hydraulic motor so that the pressure of the hydraulic oil is maintained at a target pressure based on an output target value of each hydraulic motor after the synchronous generator is inserted into the power system. The regenerative energy type power generator according to claim 1, wherein 前記同期発電機および前記油圧モータは、それぞれ、N個(ただしNは2以上の整数)設けられており、
前記N個の同期発電機は、前記再生エネルギーの流速の増加に応じて前記電力系統に順次併入され、
前記モータ制御部は、各同期発電機の前記電力系統への併入前、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて各油圧モータの押しのけ容積を調節することを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。
Each of the synchronous generator and the hydraulic motor is provided with N pieces (where N is an integer of 2 or more),
The N synchronous generators are sequentially inserted into the power system according to an increase in the flow rate of the renewable energy,
The said motor control part adjusts the displacement volume of each hydraulic motor based on the said command value from the said synchronizer before joining to the said electric power grid | system of each synchronous generator. Renewable energy generator.
前記モータ制御部は、
前記N個のうちi番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機の前記電力系統への併入後、前記i番目の同期発電機の出力が該同期発電機の最低負荷よりも大きく該同期発電機の定格出力よりも小さい設定値に達するまで前記i番目の同期発電機に連結されたi番目の油圧モータの押しのけ容積を増大させた後、
前記N個のうち(i+1)番目の同期発電機の前記電力系統への併入前に、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて前記(i+1)番目の同期発電機に連結された(i+1)番目の油圧モータの押しのけ容積を調節することを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。
The motor controller is
After the i-th (N is an arbitrary integer in the range of 1 to (N-1)) synchronous generator of the N pieces, the output of the i-th synchronous generator is After increasing the displacement volume of the i-th hydraulic motor connected to the i-th synchronous generator until reaching a set value that is larger than the minimum load of the synchronous generator and smaller than the rated output of the synchronous generator,
Before the (i + 1) th synchronous generator among the N units is incorporated into the power system, the (i + 1) th synchronous generator is connected to the (i + 1) th synchronous generator based on the command value from the synchronizer (i + 1). The regenerative energy type power generator according to claim 3, wherein a displacement volume of the () th hydraulic motor is adjusted.
前記設定値は、前記i番目の同期発電機の定格出力の50%以上100%未満であることを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。   The regenerative energy generator according to claim 3, wherein the set value is 50% or more and less than 100% of a rated output of the i-th synchronous generator. 前記モータ制御部は、前記N個のうちi番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機の前記電力系統への併入後、1番目からi番目のi個の同期発電機の出力が最低負荷に維持されるように1番目からi番目の油圧モータの押しのけ容積をそれぞれ調節しながら、前記N個のうち(i+1)番目の同期発電機の前記電力系統への併入前に、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて前記(i+1)番目の同期発電機に連結された(i+1)番目の油圧モータの押しのけ容積を調節することを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。   The motor control unit is the first to i-th after the i-th (N is an arbitrary integer in the range of 1 to (N-1)) synchronous generator of the N power generators. The displacements of the first to i-th hydraulic motors are adjusted so that the outputs of the i-th synchronous generators are maintained at the minimum load, and the (i + 1) -th of the N synchronous generators Before displacement into the power system, the displacement of the (i + 1) th hydraulic motor connected to the (i + 1) th synchronous generator is adjusted based on the command value from the synchronizer. The regenerative energy type power generator according to claim 3. 前記ブレードのピッチ角を調節するピッチ制御部と、
前記油圧ポンプの押しのけ容積を調節するポンプ制御部とをさらに備え、
前記N個のうち1番目の同期発電機の前記電力系統への併入前に、前記回転シャフトの回転数が目標回転数に維持されるように前記ブレードのピッチ角が前記ピッチ制御部によって調節され、前記圧油の圧力が目標圧力に維持されるように前記油圧ポンプの押しのけ容積が前記ポンプ制御部によって調節された状態で、前記モータ制御部が、前記シンクロナイザーからの前記指令値に基づいて前記1番目の同期発電機に連結された1番目の油圧モータの押しのけ容積を調節ことを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。
A pitch controller for adjusting the pitch angle of the blade;
A pump control unit for adjusting a displacement volume of the hydraulic pump;
The pitch angle of the blade is adjusted by the pitch controller so that the rotational speed of the rotary shaft is maintained at a target rotational speed before the first of the N synchronous generators enters the power system. The displacement of the hydraulic pump is adjusted by the pump control unit so that the pressure oil pressure is maintained at a target pressure, and the motor control unit is based on the command value from the synchronizer. The regenerative energy generator according to claim 3, wherein the displacement of the first hydraulic motor connected to the first synchronous generator is adjusted.
前記同期発電機および前記油圧モータの各組の累積稼働時間、及び、各同期発電機と前記電力系統との接続状態を切り替える各遮断器の開閉回数の少なくとも一方に基づいて、前記同期発電機の併入順が決定されることを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。   Based on at least one of the cumulative operating time of each set of the synchronous generator and the hydraulic motor, and the number of switching times of each circuit breaker that switches the connection state between each synchronous generator and the power system, the synchronous generator The regenerative energy type power generator according to claim 3, wherein the order of insertion is determined. 前記油圧ポンプの押しのけ容積を調節するポンプ制御部をさらに備え、
前記N個のうちi番目(ただしiは1〜(N−1)の範囲における任意の整数)の同期発電機の前記電力系統への併入後、前記i番目の同期発電機の出力が徐々に増加するように、前記ポンプ制御部による前記油圧ポンプの押しのけ容積の調節と、前記モータ制御部による前記i番目の同期発電機に連結されたi番目の油圧モータの押しのけ容積の調節とが行われることを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。
A pump control unit for adjusting a displacement volume of the hydraulic pump;
After the i-th (N is an arbitrary integer in the range of 1 to (N-1)) synchronous generator of the N pieces, the output of the i-th synchronous generator gradually increases. The displacement of the hydraulic pump is adjusted by the pump controller, and the displacement of the i-th hydraulic motor connected to the i-th synchronous generator is adjusted by the motor controller. The regenerative energy type power generator according to claim 3.
前記再生エネルギー型発電装置の定格出力をPratedとしたとき、前記N個のうちM個(ただしMは1以上(N−1)以下の整数)の同期発電機の故障時にPrated×(N−M)/N以下の出力で発電を行うことを特徴とする請求項3に記載の再生エネルギー型発電装置。 When the rated output of the renewable energy power generating device and P rated, the N of the M (where M is one or more (N-1) an integer) of the P rated × when the synchronous generator failure (N The renewable energy type power generator according to claim 3, wherein power is generated at an output of -M) / N or less. 前記再生エネルギーの流速が前記再生エネルギー型発電装置の発電開始点であるカットイン流速を下回った場合、前記電力系統に併入されている前記同期発電機を全て解列して、前記再生エネルギー型発電装置の発電を停止することを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。   When the flow rate of the regenerative energy is lower than the cut-in flow rate that is the power generation start point of the regenerative energy type power generation device, all the synchronous generators that are incorporated in the power system are disconnected, and the regenerative energy type The regenerative energy power generator according to claim 1, wherein power generation of the power generator is stopped. 前記同期発電機が全て解列されている場合、前記再生エネルギー型発電装置の補機に供給するための電力を少なくとも一つの前記同期発電機で生成することを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。   2. The power generation apparatus according to claim 1, wherein when all of the synchronous generators are disconnected, the electric power to be supplied to an auxiliary machine of the renewable energy power generation apparatus is generated by at least one of the synchronous generators. Renewable energy generator. 各油圧モータは、シリンダおよびピストンにより囲まれる複数の作動室と、各作動室への前記圧油の供給を行う複数の高圧弁と、各作動室からの前記圧油の排出を行う複数の低圧弁と、前記作動室、前記高圧弁及び前記低圧弁が収納されるケーシングとを含み、
各油圧モータに対応して前記ケーシングの外部に設けられる始動弁をさらに備え、
各油圧モータの始動時、前記モータ制御部は、前記始動弁及び前記低圧弁の開閉制御により前記圧油の供給及び排出が行われる前記作動室の数を調節して各油圧モータを弁切替え目標回転数まで加速し、前記高圧弁及び前記低圧弁の開閉制御により前記圧油の供給及び排出が行われる前記作動室の数を調節して各油圧モータを前記弁切替え目標回転数を超えてさらに加速することを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。
Each hydraulic motor includes a plurality of working chambers surrounded by cylinders and pistons, a plurality of high pressure valves that supply the pressure oil to the working chambers, and a plurality of low pressures that discharge the pressure oil from the working chambers. A valve, and a casing in which the working chamber, the high-pressure valve, and the low-pressure valve are housed,
Further provided with a start valve provided outside the casing corresponding to each hydraulic motor,
When each hydraulic motor is started, the motor control unit adjusts the number of the working chambers in which the pressure oil is supplied and discharged by opening / closing control of the start valve and the low pressure valve, and sets each hydraulic motor to a valve switching target. Accelerate to the number of revolutions, adjust the number of working chambers to which the pressure oil is supplied and discharged by opening / closing control of the high-pressure valve and the low-pressure valve to further exceed each valve motor switching target revolution number The regenerative energy power generation device according to claim 1, which is accelerated.
前記再生エネルギー型発電装置が、前記再生エネルギーとしての風から電力を生成する風力発電装置であることを特徴とする請求項1に記載の再生エネルギー型発電装置。   The renewable energy type power generator according to claim 1, wherein the renewable energy type power generator is a wind power generator that generates electric power from wind as the renewable energy. ブレードを介して受け取った再生エネルギーによって回転する回転シャフトと、前記回転シャフトにより駆動されて圧油を生成する油圧ポンプと、前記圧油によって駆動される複数の油圧モータと、前記複数の油圧モータにそれぞれ連結される複数の同期発電機とを備える再生エネルギー型発電装置の運転方法であって、
各同期発電機の端子電圧の周波数及び位相が前記電力系統に同期するように、シンクロナイザーからの指令値に基づいて、前記複数の油圧モータの押しのけ容積を互いに独立して調節するステップと、
前記押しのけ容積を調節するステップの後、周波数変換回路を介さずに前記複数の同期発電機を前記電力系統に併入するステップとを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置の運転方法。
A rotating shaft that is rotated by regenerative energy received via a blade; a hydraulic pump that is driven by the rotating shaft to generate pressure oil; a plurality of hydraulic motors that are driven by the pressure oil; and the plurality of hydraulic motors A method for operating a regenerative energy type power generation device comprising a plurality of synchronous generators connected to each other,
Adjusting the displacement volumes of the plurality of hydraulic motors independently from each other based on a command value from the synchronizer so that the frequency and phase of the terminal voltage of each synchronous generator are synchronized with the power system;
After the step of adjusting the displacement volume, a step of inserting the plurality of synchronous generators into the power system without going through a frequency conversion circuit is provided.
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