JP2014176257A - Wind power generation system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generation system capable of increasing output capacity while suppressing voltage rise in each unit in the case of connecting a plurality of wind power generators in series.SOLUTION: A wind power generation system comprises: two sets of wind power generation unit groups U1, U2 composed of a plurality of wind power generation units 11 to 1n having a wind turbine 111 for generating rotation energy according to wind force, a wind power generator 121 for generating AC power according to the rotation energy generated in the wind turbine, and a converter 131 for converting the AC power generated in the wind power generator to DC power; two sets of conversion units 20a, 20b which are provided for the wind power generation unit groups respectively and include inverters for receiving the serial sum of DC power output by respective converters of the plurality of wind power generation units to convert the sum to AC power; and a synchronous phase modifier 50 which is positioned between the two sets of conversion units and shared by the two sets of conversion units.

Description

本発明は、風力を利用した風力発電システムに係り、特に複数の風力タービンを有する風力発電システムに関する。   The present invention relates to a wind power generation system using wind power, and more particularly to a wind power generation system having a plurality of wind turbines.

現在、地球温暖化問題の解決等に向けた様々な検討・努力がなされている。   Currently, various studies and efforts are being made to solve the global warming problem.

特に近年では、原子力発電を取り巻く様々な課題や、原油価格の急激な上昇などにより再生可能エネルギーの有効利用が急務となっている。   Particularly in recent years, effective utilization of renewable energy has become an urgent task due to various issues surrounding nuclear power generation and the rapid rise in crude oil prices.

ここで、風力発電は燃料が不要であることなどから、地球環境保全・改善のための有望・有力な手段の一つと考えられている。   Here, wind power generation is considered to be one of the promising and promising means for conservation and improvement of the global environment because it does not require fuel.

ところで、風力エネルギーの密度が低いことから、単機の風力発電機の出力容量は、火力発電所などの既存の発電システムと比べて相対的に小さいという難点がある。   By the way, since the density of wind energy is low, the output capacity of a single wind power generator is relatively small compared to existing power generation systems such as thermal power plants.

そのため、実用規模の風力発電所は一般に、複数台の風力発電機を相互接続したウインドファームにより構成される。   Therefore, a practical-scale wind power plant is generally constituted by a wind farm in which a plurality of wind power generators are interconnected.

風力発電機の相互接続の方法としては、個々の風力発電機の出力を整流してこれらを直列接続する方式が提案されている(例えば、特許文献1)。   As a method for interconnecting wind power generators, a method of rectifying the outputs of individual wind power generators and connecting them in series has been proposed (for example, Patent Document 1).

この方式は、従来の並列接続方式と比べてシステム構成が簡潔であるため、高い信頼性や低コスト化が期待できるだけでなく、高品質の電気出力が得られるなどの多くの利点を有している。   This system has many advantages such as high reliability and low cost as well as high quality electrical output because the system configuration is simpler than the conventional parallel connection system. Yes.

特開2010−71156号公報JP 2010-71156 A

ところで、直列接続方式を採用する風力発電システムでは、直列接続される風力発電機の台数に特に制限は無い。   By the way, in the wind power generation system which employs a series connection method, there is no particular limitation on the number of wind power generators connected in series.

しかしながら、台数の増加に伴い、システム各部の対地電圧が上昇することとなるので、絶縁に対する特別な配慮(例えば、システムの各部の絶縁性や耐圧性を高めるなどの配慮)が必要となり、コストが嵩むという課題がある。   However, as the number of units increases, the ground voltage of each part of the system increases, so special considerations for insulation (for example, considerations such as increasing the insulation and pressure resistance of each part of the system) are necessary, and the cost is reduced. There is a problem that it is bulky.

一方で、ウインドファームを構成する風車や風力発電機の台数が多くなると、それだけ出力容量を増加できると共に、出力変動の平準化が期待できるので、絶縁に特別な配慮をせずに出力容量の増大を可能とする相互接続方式の開発が望まれている。   On the other hand, as the number of wind turbines and wind power generators that make up the wind farm increases, the output capacity can be increased accordingly, and output fluctuations can be leveled, so the output capacity can be increased without special consideration for insulation. It is desired to develop an interconnection system that enables this.

本発明は、上述のような課題を解決すべくなされたものであり、複数台の風力発電機を直列接続する場合における各部の電圧上昇を抑制しつつ、出力容量を増加させることのできる風力発電システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of increasing the output capacity while suppressing an increase in voltage at each part when a plurality of wind power generators are connected in series. The purpose is to provide a system.

本発明の一態様によれば、風力に応じて回転エネルギーを発生させる風力タービン、該風力タービンで発生した回転エネルギーに応じて交流電力を発生させる風力発電機、該風力発電機で発生した交流電力を直流電力に変換するコンバータと、を有する風力発電ユニットが複数個で構成される風力発電ユニット群を2組有し、前記風力発電ユニット群毎に設けられ、前記複数の風力発電ユニットの前記コンバータがそれぞれ出力する直流電力の直列和を入力し、該直列和を交流電力に変換するインバータを有する2組の変換ユニットとを備え、前記2組の変換ユニットの間に、前記2組の変換ユニットで共用される同期調相機を有することを特徴とする風力発電システムが提供される。   According to one aspect of the present invention, a wind turbine that generates rotational energy in accordance with wind power, a wind power generator that generates AC power in response to rotational energy generated in the wind turbine, and AC power generated in the wind power generator A wind power generation unit group including a plurality of wind power generation units each having a wind power generation unit having a converter for converting the wind power generation unit into DC power, the converter of the plurality of wind power generation units provided for each wind power generation unit group And two sets of conversion units each having an inverter for converting a series sum of the DC powers output from each other into AC power, and the two conversion units between the two sets of conversion units. A wind power generation system characterized by having a synchronous phase adjuster shared by the company is provided.

本発明によれば、複数台の風力発電機を直列接続する場合における各部の電圧上昇を抑制しつつ、出力容量を増加させることのできる風力発電システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wind power generation system which can increase output capacity can be provided, suppressing the voltage rise of each part in the case of connecting a plurality of wind power generators in series.

本発明の実施の形態に係る風力発電システムの構成例(a)〜(c)を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example (a)-(c) of the wind power generation system which concerns on embodiment of this invention. 本実施の形態に係る風力発電システムにおけるインバータ出力電圧(制御進み角=20°、20°)の波形(a)〜(g)を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform (a)-(g) of the inverter output voltage (control advance angle = 20 degrees, 20 degrees) in the wind power generation system which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る風力発電システムにおけるインバータ出力電圧(制御進み角=50°、50°)の波形(a)〜(g)を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform (a)-(g) of the inverter output voltage (control advance angle = 50 degrees, 50 degrees) in the wind power generation system which concerns on this Embodiment. 比較例に係る風力発電システムの構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the wind power generation system which concerns on a comparative example. 比較例に係る風力発電システムにおけるインバータ出力電圧の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the inverter output voltage in the wind power generation system which concerns on a comparative example. 比較例に係る風力発電システムにおけるシステムの出力電圧の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the output voltage of the system in the wind power generation system which concerns on a comparative example. 比較例に係る風力発電システムにおけるインバータの出力電流の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the output current of the inverter in the wind power generation system which concerns on a comparative example. 比較例に係る風力発電システムにおける負荷電流の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the load current in the wind power generation system which concerns on a comparative example. 比較例に係る風力発電システムにおける電機子電流の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the armature current in the wind power generation system which concerns on a comparative example. 比較例に係る風力発電システムにおける実験条件の例を示す図表である。It is a graph which shows the example of the experimental conditions in the wind power generation system which concerns on a comparative example. 図10の実験条件に基づく実験結果を示す図表である。It is a graph which shows the experimental result based on the experimental condition of FIG. 基本構成に係る風力発電システムの構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structural example of the wind power generation system which concerns on a basic composition. 基本構成に係る風力発電システムの構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the wind power generation system which concerns on a basic composition.

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment as an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In addition, since description here is the best form by which this invention is implemented, this invention is not limited to the said form.

(基本構成に係る風力発電システム)
本実施の形態に係る風力発電システムについて説明する前に、図12および図13を参照して、基本構成に係る風力発電システムS20について説明する。
(Wind power generation system according to the basic configuration)
Before describing the wind power generation system according to the present embodiment, a wind power generation system S20 according to the basic configuration will be described with reference to FIGS.

基本構成に係る風力発電システムS20は、図12に示すように、風力に応じて回転エネルギーを発生させる風力タービン111〜11n(nは2以上の整数)、その風力タービン111〜11nで発生した回転エネルギーに応じて交流電力を発生させる風力発電機121〜12n、その風力発電機121〜12nで発生した交流電力を直流電力に変換するコンバータ131〜13nと、風力タービン111〜11nを回転させる風力の風速を測定する図示しない風速計をそれぞれ有する複数の風力発電ユニット11〜1nと、複数の風力発電ユニット11〜1nのコンバータ131〜13nがそれぞれ出力する直流電力の直列和を入力し、その直列和を交流電力に変換するインバータ21を有する変換ユニット20と、複数の風力発電ユニット11〜1nの風速計が測定する風速をそれぞれ監視し、風速に応じてコンバータ131〜13nそれぞれの出力電圧Vd1 〜Vdn 及びインバータの入力電圧をリアルタイムに制御する制御ユニット(図示せず)とを備える(n:2以上の整数)。   As shown in FIG. 12, the wind power generation system S20 according to the basic configuration includes wind turbines 111 to 11n (n is an integer of 2 or more) that generates rotational energy according to wind power, and rotations generated by the wind turbines 111 to 11n. Wind power generators 121 to 12n that generate AC power according to energy, converters 131 to 13n that convert AC power generated by the wind power generators 121 to 12n into DC power, and wind power that rotates the wind turbines 111 to 11n A plurality of wind power generation units 11 to 1n each having an anemometer (not shown) for measuring wind speed, and a series sum of DC power output from converters 131 to 13n of the plurality of wind power generation units 11 to 1n are input, and the series sum A conversion unit 20 having an inverter 21 that converts AC to AC power, and a plurality of wind power generation units A control unit (not shown) that monitors the wind speed measured by the anemometers 11 to 1n and controls the output voltages Vd1 to Vdn of the converters 131 to 13n and the input voltage of the inverter in real time according to the wind speed. Provide (n: integer of 2 or more).

図12に示した基本構成では、同期発電ユニット150をさらに備えている。   The basic configuration shown in FIG. 12 further includes a synchronous power generation unit 150.

この風力発電システムS20は、風力発電ユニット11〜1nの出力の直列和と同期発電ユニット150の出力とを合成した交流電力を出力できる。   This wind power generation system S20 can output AC power obtained by synthesizing the series sum of the outputs of the wind power generation units 11 to 1n and the output of the synchronous power generation unit 150.

風力タービン111〜11nは、風の持つ運動エネルギーを回転エネルギーに変換し、風力発電機121〜12nをそれぞれ駆動する。   The wind turbines 111 to 11n convert the kinetic energy of the wind into rotational energy and drive the wind power generators 121 to 12n, respectively.

具体的には、風力タービン111〜11nの回転軸に風力発電機121〜12nが機械的に接続され、風力発電機121〜12nは風力に応じた電力をコンバータ131〜13nに出力する。   Specifically, the wind power generators 121 to 12n are mechanically connected to the rotating shafts of the wind turbines 111 to 11n, and the wind power generators 121 to 12n output power corresponding to the wind power to the converters 131 to 13n.

風力発電機121〜12nには、永久磁石同期発電機(PMSG)や巻線界磁形同期発電機等の同期発電機が採用可能である。   As the wind power generators 121 to 12n, a synchronous generator such as a permanent magnet synchronous generator (PMSG) or a wound field synchronous generator can be employed.

例えば、PMSGは界磁励磁のための電源回路が不要であり、構造が簡単で保守が容易であるため好適である。   For example, PMSG is suitable because it does not require a power supply circuit for field excitation, has a simple structure, and is easy to maintain.

コンバータ131〜13nには、例えばサイリスタコンバータが採用可能である。但し、サイリスタコンバータ以外のコンバータであっても、外部からの信号によって出力電圧Vd1 〜Vdn を制御可能な、自己消弧型素子を用いた電流型コンバータであれば、コンバータ131〜13nに採用可能である。   As the converters 131 to 13n, for example, thyristor converters can be employed. However, even a converter other than a thyristor converter can be used in the converters 131 to 13n as long as it is a current type converter using a self-extinguishing element capable of controlling the output voltages Vd1 to Vdn by an external signal. is there.

ここで、出力電圧Vd1 〜Vdn を制御するためにコンバータ131〜13nの外部から調整可能なパラメータを、以下において「コンバータパラメータ」という。   Here, parameters that can be adjusted from the outside of the converters 131 to 13n in order to control the output voltages Vd1 to Vdn are referred to as “converter parameters” below.

コンバータ131〜13nにサイリスタコンバータを採用した場合は、コンバータ131〜13nの各制御角を調整することにより、出力電圧Vd1 〜Vdn が制御される。つまり、制御角がコンバータ131〜13nのコンバータパラメータである。   When thyristor converters are employed as the converters 131 to 13n, the output voltages Vd1 to Vdn are controlled by adjusting the control angles of the converters 131 to 13n. That is, the control angle is a converter parameter of the converters 131 to 13n.

コンバータ131〜13nに絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)や電界効果トランジスタ(FET)を用いた場合には、ゲート電圧を調整することにより、コンバータ131〜13nの出力が制御される。   When an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (FET) is used for the converters 131 to 13n, the output of the converters 131 to 13n is controlled by adjusting the gate voltage.

図12に示すように、風力発電ユニット11〜1nの出力端は直列接続される。そして、風力発電ユニット11〜1nがそれぞれ出力する直流電力の直列和が、直流送電線40を介して、変換ユニット20に送られる。   As shown in FIG. 12, the output terminals of the wind power generation units 11 to 1n are connected in series. Then, the series sum of the DC power output from the wind power generation units 11 to 1n is sent to the conversion unit 20 via the DC power transmission line 40.

ここで、風力発電ユニット11〜1nから変換ユニット20に送られる直流電流(以下において、「DCリンク電流」という)をIdとする。また、風力発電ユニット11〜1nの出力電圧和(以下において、「DCリンク電圧」という)Vdは、Vd=Vd1 +Vd2 +・・・+Vdn である。   Here, a direct current (hereinafter referred to as “DC link current”) sent from the wind power generation units 11 to 1n to the conversion unit 20 is defined as Id. Further, the output voltage sum (hereinafter referred to as “DC link voltage”) Vd of the wind power generation units 11 to 1n is Vd = Vd1 + Vd2 +... + Vdn.

変換ユニット20は、インバータ21が出力する交流電力を、図示を省略した電力系統又は負荷に供給する。   The conversion unit 20 supplies the AC power output from the inverter 21 to a power system or a load (not shown).

図12に示した変換ユニット20は、直流リアクトル22とインバータ21とを有する。   The conversion unit 20 illustrated in FIG. 12 includes a DC reactor 22 and an inverter 21.

直流リアクトル22は、風力発電ユニット11〜1nから送られた直流電流を平滑化するためのものである。   The direct current reactor 22 is for smoothing the direct current sent from the wind power generation units 11 to 1n.

インバータ21は、直流リアクトル22によって平滑化された直流電流を交流に変換する。   The inverter 21 converts the direct current smoothed by the direct current reactor 22 into alternating current.

インバータ21には、例えば他励式サイリスタインバータが採用可能である。但し、サイリスタインバータ以外のインバータであっても、外部からの信号によって入力電圧を制御可能な、自己消弧型素子を用いた電流型インバータであれば、インバータ21に採用可能である。   As the inverter 21, for example, a separately-excited thyristor inverter can be used. However, even an inverter other than a thyristor inverter can be used for the inverter 21 as long as it is a current type inverter using a self-extinguishing element capable of controlling the input voltage by an external signal.

インバータの入力電圧Edを制御するための、インバータ21の外部から調整可能なパラメータを、以下において「インバータパラメータ」という。インバータ21にサイリスタインバータを採用した場合は、制御進み角を調整することにより、インバータの入力電圧Edが制御される。つまり、制御進み角がインバータ21のインバータパラメータである。   A parameter that can be adjusted from the outside of the inverter 21 for controlling the input voltage Ed of the inverter is hereinafter referred to as an “inverter parameter”. When a thyristor inverter is adopted as the inverter 21, the input voltage Ed of the inverter is controlled by adjusting the control advance angle. That is, the control advance angle is an inverter parameter of the inverter 21.

図示しない制御ユニットは、風速計が測定する風速を監視する。そして、制御ユニットは、風速に応じて、コンバータ131〜13nの出力電圧Vd1 〜Vdn を調整するコンバータパラメータを変更するコンバータ出力制御信号をコンバータ131〜13nにそれぞれ出力する。   A control unit (not shown) monitors the wind speed measured by the anemometer. And a control unit outputs the converter output control signal which changes the converter parameter which adjusts the output voltage Vd1-Vdn of converters 131-13n to converters 131-13n according to a wind speed, respectively.

さらに、制御ユニットは、風速に応じて、インバータ21の入力電圧を調整するインバータパラメータを変更するインバータ制御信号をインバータ21に出力する。   Further, the control unit outputs an inverter control signal for changing an inverter parameter for adjusting the input voltage of the inverter 21 to the inverter 21 according to the wind speed.

次に、同期発電ユニット150について説明する。   Next, the synchronous power generation unit 150 will be described.

変換ユニット20の出力は、エネルギー源である風力によって変動する。例えば各設置場所の地形や季節風等の風力の変動要因が多いため、風速は不安定である。このため、風力変動に起因する変換ユニット20の出力変動を緩和するために、変換ユニット20の出力と他の発電システムの出力とを合成する、いわゆるハイブリッド風力発電システムが有効である。   The output of the conversion unit 20 varies depending on the wind power as an energy source. For example, the wind speed is unstable because there are many fluctuation factors of wind power such as topography and seasonal wind at each installation location. Therefore, a so-called hybrid wind power generation system that combines the output of the conversion unit 20 and the output of another power generation system is effective in order to reduce the output fluctuation of the conversion unit 20 caused by the wind power fluctuation.

図12に示した風力発電システムS20では、変換ユニット20の出力と同期発電ユニット150の出力とを合成した交流電力を出力し得る。   In the wind power generation system S20 illustrated in FIG. 12, AC power obtained by combining the output of the conversion unit 20 and the output of the synchronous power generation unit 150 can be output.

図12に示した同期発電ユニット150は、同期発電機(同期調相機)50、波形改善リアクトル52および図示しない原動機を有する。   The synchronous power generation unit 150 shown in FIG. 12 includes a synchronous generator (synchronous phase adjuster) 50, a waveform improving reactor 52, and a prime mover (not shown).

原動機は、例えば太陽エネルギー等の自然界に存在する様々なエネルギーを力学的エネルギーに変換して、同期発電機50を駆動する。   The prime mover drives the synchronous generator 50 by converting various kinds of energy existing in the natural world such as solar energy into mechanical energy.

原動機は、例えばガスタービンやガソリンエンジン等で構成することができる。   The prime mover can be composed of, for example, a gas turbine or a gasoline engine.

なお、負荷の変動等に起因して同期発電機50の出力が変動した場合にも同期発電機50の回転速度を一定に保つため、図示しないガバナ(調速機)で原動機の出力を制御するようにしても良い。   In addition, in order to keep the rotation speed of the synchronous generator 50 constant even when the output of the synchronous generator 50 fluctuates due to a load change or the like, the output of the prime mover is controlled by a governor (not shown). You may do it.

同期発電機50は、原動機により駆動され、交流電力を出力する。同期発電機50は、風力発電システムS20全体の出力を一定に維持するため、コンバータ131〜13nの出力で賄うことのできない不足分の電力(有効分)を供給する。   The synchronous generator 50 is driven by a prime mover and outputs AC power. The synchronous generator 50 supplies a shortage of electric power (effective amount) that cannot be covered by the outputs of the converters 131 to 13n in order to keep the output of the entire wind power generation system S20 constant.

つまり、変換ユニット20の出力する電力が、負荷が必要とする所定の電力に足りない場合に、同期発電機50は不足分の電力を負荷に供給する。   That is, when the power output from the conversion unit 20 is insufficient for the predetermined power required by the load, the synchronous generator 50 supplies the insufficient power to the load.

したがって、同期発電ユニット150を有する風力発電システムS20は、風力の変動に依存せずに、必要な所定の電力を負荷に供給できる。   Therefore, the wind power generation system S20 having the synchronous power generation unit 150 can supply necessary predetermined power to the load without depending on the fluctuation of the wind power.

また、同期発電機50は、サイリスタインバータが採用されたインバータ21に、転流に必要な無効電力を波形改善リアクトル52を介して供給する。   In addition, the synchronous generator 50 supplies reactive power necessary for commutation to the inverter 21 in which a thyristor inverter is adopted via a waveform improvement reactor 52.

インバータ21の制御進み角と電流重なり角とが等しくなった場合には、インバータ21において転流失敗が発生する。したがって、制御進み角は、電流重なり角よりも大きい状態で制御される必要がある。なお、同期発電機50がインバータ21の転流を制御するため、同期発電機50の回転速度に基づき、風力発電システムS20の出力周波数は決定される。   When the control advance angle of the inverter 21 and the current overlap angle become equal, a commutation failure occurs in the inverter 21. Therefore, the control advance angle needs to be controlled in a state larger than the current overlap angle. Since synchronous generator 50 controls commutation of inverter 21, the output frequency of wind power generation system S20 is determined based on the rotational speed of synchronous generator 50.

さらに、同期発電機50は、風力発電システムS20の負荷が必要とする無効電力を供給する。   Furthermore, the synchronous generator 50 supplies reactive power required by the load of the wind power generation system S20.

波形改善リアクトル52は、変換ユニット20が出力する交流電力と同期発電機50が出力する電力とを合成し、所定の電力を負荷に出力する。その際、波形改善リアクトル52は、出力電圧の高調波分を除去する。また、波形改善リアクトル52は、二つのリアクトルコイルの自己インダクタンスL1、L2と相互インダクタンスMの適切な選定により、同期発電機50の初期過渡インダクタンスを等価的に打ち消すことができる。このため、インバータ21の転流による出力電圧の波形陥没を防止できる。   The waveform improvement reactor 52 combines the AC power output from the conversion unit 20 and the power output from the synchronous generator 50, and outputs predetermined power to the load. At that time, the waveform improving reactor 52 removes the harmonic component of the output voltage. Moreover, the waveform improvement reactor 52 can cancel the initial transient inductance of the synchronous generator 50 equivalently by appropriately selecting the self-inductances L1 and L2 and the mutual inductance M of the two reactor coils. For this reason, the waveform depression of the output voltage due to the commutation of the inverter 21 can be prevented.

図12に示すように、変換ユニット20と同期発電機50の出力端との両方から電流が流入したときに、両方の電流により生じる磁束が加わり合うように、波形改善リアクトル52が、同一鉄心上に巻装され且つ直列に接続された二つのコイルから構成されるようにできる。   As shown in FIG. 12, when current flows from both the conversion unit 20 and the output end of the synchronous generator 50, the waveform improving reactor 52 is on the same iron core so that magnetic fluxes generated by both currents are added. And two coils connected in series.

あるいは、図13に示すように、波形改善リアクトル152は、図12に示す変換ユニット20と、風力発電システムS20の出力端との両方から電流が流入したときに、両方の電流より生じる磁束が打ち消し合うように、同一鉄心上に巻装され且つ直列に接続された二つのコイル152a、152bから構成されるようにしても良い。 Alternatively, as shown in FIG. 13, the waveform improving reactor 152 cancels out the magnetic flux generated by both currents when current flows from both the conversion unit 20 shown in FIG. 12 and the output end of the wind power generation system S20. It may be configured by two coils 152a and 152b wound on the same iron core and connected in series so as to match.

なお、波形改善リアクトル52は必ずしも必須の構成要件ではない。波形改善リアクトル52を設けない場合でも、風力発電システムS20を動作させることは可能である。但し、何らかのフィルタは必要であると考えられる。また、波形改善リアクトル52を採用する場合には、電流重なり角を所定の値以下に抑えるために、波形改善リアクトル52を構成する二つのリアクトルコイルの自己インダクタンスL1、L2、及び相互インダクタンスMは、適切に選定される必要がある。   The waveform improving reactor 52 is not necessarily an essential component. Even when the waveform improvement reactor 52 is not provided, the wind power generation system S20 can be operated. However, some sort of filter is considered necessary. Further, when the waveform improving reactor 52 is employed, the self-inductances L1 and L2 and the mutual inductance M of the two reactor coils constituting the waveform improving reactor 52 are as follows in order to suppress the current overlapping angle to a predetermined value or less. It needs to be selected appropriately.

上記のように、原動機の出力を制御することにより、風速の変動による風力発電機121〜12nの出力変動を補償できる。なお、原動機を駆動するためのエネルギー源はどのようなものでもよく、例えば太陽光等の再生可能エネルギーやバイオマス資源を利用することもできる。また、原動機を省略することも可能である。この場合、同期発電機50は同期調相機として動作し、風力発電システムS20の交流出力は風力発電による出力のみとなる。   As described above, by controlling the output of the prime mover, it is possible to compensate for the output fluctuation of the wind power generators 121 to 12n due to the fluctuation of the wind speed. In addition, what kind of energy source for driving a motor | power_engine may be used, for example, renewable energy and biomass resources, such as sunlight, can also be utilized. It is also possible to omit the prime mover. In this case, the synchronous generator 50 operates as a synchronous phase adjuster, and the AC output of the wind power generation system S20 is only the output by wind power generation.

なお、同期発電ユニット150は風力発電システムS20に必須の構成要素ではない。例えば、サイリスタインバータが採用されたインバータ21の転流に必要な無効電力を、風力発電システムS20の負荷側から供給してもよい。   The synchronous power generation unit 150 is not an essential component for the wind power generation system S20. For example, reactive power required for commutation of the inverter 21 in which a thyristor inverter is employed may be supplied from the load side of the wind power generation system S20.

図13は、図12に示す風力発電システムS20を簡略化して示す概略構成図である。   FIG. 13 is a schematic configuration diagram illustrating the wind power generation system S20 illustrated in FIG. 12 in a simplified manner.

図13において、図12に示す直列接続されるサイリスタ整流回路は、直列接続風車群(ユニット群)Uに包含されている。   In FIG. 13, the thyristor rectifier circuits connected in series shown in FIG. 12 are included in a series-connected wind turbine group (unit group) U.

このような基本構成に係る風力発電システムS20によれば、従来の並列接続方式と比べてシステム構成を簡潔にすることができ、高い信頼性や低コスト化が期待できるという利点がある。また、高品質の電気出力が得られるという利点も有している。   According to the wind power generation system S20 according to such a basic configuration, there is an advantage that the system configuration can be simplified compared to the conventional parallel connection method, and high reliability and cost reduction can be expected. It also has the advantage that high quality electrical output can be obtained.

しかしながら、基本構成に係る風力発電システムS20では、直列接続される風力発電機の台数に特に制限は無いが、台数の増加に伴い、システム各部の対地電圧が上昇することとなる。その対地電圧は、風力発電機の台数によっては、数万〜数十万Vにも達し、絶縁に対する特別な配慮が必要である。   However, in the wind power generation system S20 according to the basic configuration, the number of wind generators connected in series is not particularly limited, but the ground voltage of each part of the system increases as the number increases. The ground voltage reaches tens of thousands to hundreds of thousands of V depending on the number of wind power generators, and special consideration for insulation is required.

絶縁に対する特別な配慮とは、例えば、システムの各部の絶縁性や耐圧性を高めるなどの配慮であるが、これを実現するためには、多大の費用が必要であった。   Special considerations for insulation include, for example, considerations such as enhancing the insulation and pressure resistance of each part of the system, but enormous costs were required to achieve this.

一方で、ウインドファームを構成する風車や風力発電機の台数が多くなると、それだけ出力容量を増加できると共に、出力変動の平準化が期待できるので、上述のような絶縁に特別な配慮をせずに出力容量の増大を可能とする風力発電システムの開発が望まれていた。   On the other hand, as the number of windmills and wind power generators that make up the wind farm increases, the output capacity can be increased and the leveling of output fluctuations can be expected.Therefore, without special consideration for insulation as described above. Development of a wind power generation system capable of increasing the output capacity has been desired.

そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、本発明に係る風力発電システムを完成するに至った。   Therefore, as a result of earnest research, the present inventor has completed the wind power generation system according to the present invention.

(実施の形態に係る風力発電システム)
図1〜4を参照して、実施の形態に係る風力発電システムS1(S1aからS1c)について説明する。
(Wind power generation system according to the embodiment)
The wind power generation system S1 (S1a to S1c) according to the embodiment will be described with reference to FIGS.

図1(a)は、第1実施例に係る風力発電システムS1aの構成例を示す概略構成図である。   Fig.1 (a) is a schematic block diagram which shows the structural example of the wind power generation system S1a which concerns on 1st Example.

第1実施例に係る風力発電システムS1aは、複数の風力発電ユニットで構成される2組のユニット群U1,U2と、ユニット群U1,U2毎に設けられ、複数の風力発電ユニットのコンバータ(図12に示すサイリスタコンバータ131〜13nを参照)がそれぞれ出力する直流電力の直列和を入力し、該直列和を交流電力に変換するインバータ(サイリスタインバータ)21a、21bを有する2組の変換ユニット20a、20bとを備えている。   The wind power generation system S1a according to the first embodiment is provided with two sets of unit groups U1 and U2 each composed of a plurality of wind power generation units, and converters of the plurality of wind power generation units (see FIG. 2) (see thyristor converters 131 to 13n shown in FIG. 12), and two series of conversion units 20a having inverters (thyristor inverters) 21a and 21b for inputting the series sum of the DC power output from each of them and converting the series sum into AC power. 20b.

ユニット群U1側である上側出力側には、変圧器(トランス)500が接続されている。   A transformer (transformer) 500 is connected to the upper output side which is the unit group U1 side.

変圧器(トランス)500は、巻数比=1:1の理想変圧器とした。   The transformer (transformer) 500 was an ideal transformer having a turns ratio = 1: 1.

なお、初期過渡インダクタンスは1mHとし、波形改善リアクトルは、初期過渡インダクタンスを完全にキャンセルできる値の2倍とした。   The initial transient inductance was 1 mH, and the waveform improving reactor was twice the value that can completely cancel the initial transient inductance.

また、波形改善リアクトル52aは、コイル300aと300bを接続して構成され、波形改善リアクトル52bは、コイル300cと300dを接続して構成されている。   The waveform improving reactor 52a is configured by connecting the coils 300a and 300b, and the waveform improving reactor 52b is configured by connecting the coils 300c and 300d.

また、波形改善リアクトル52aと波形改善リアクトル52bの中間点201において1台の同期調相機50が接続されている。   One synchronous phase adjuster 50 is connected at an intermediate point 201 between the waveform improvement reactor 52a and the waveform improvement reactor 52b.

なお、図1に示す直列接続風車群(ユニット群)U1,U2の具体的な構成は、前述の図12に示す基本構成に係る風力発電システムS20の直列接続風車群(ユニット群)Uと同様である。   The specific configuration of the series-connected wind turbine group (unit group) U1, U2 shown in FIG. 1 is the same as that of the series-connected wind turbine group (unit group) U of the wind power generation system S20 according to the basic configuration shown in FIG. It is.

また、図1(b)は、第2実施例に係る風力発電システムS1bの構成例を示す概略構成図である。   Moreover, FIG.1 (b) is a schematic block diagram which shows the structural example of the wind power generation system S1b which concerns on 2nd Example.

第2実施例に係る風力発電システムS1bと、第1実施例に係る風力発電システムS1aとの相違点は、風力発電システムS1aにおける変圧器(トランス)500を省いている点である。このような構成においても波形改善リアクトル52aと波形改善リアクトル52bの中間点201において1台の同期調相機50を共用するように接続することができる。   The difference between the wind power generation system S1b according to the second embodiment and the wind power generation system S1a according to the first embodiment is that the transformer (transformer) 500 in the wind power generation system S1a is omitted. Even in such a configuration, one synchronous phase adjuster 50 can be connected to be shared at the intermediate point 201 between the waveform improving reactor 52a and the waveform improving reactor 52b.

また、図1(c)は、第3実施例に係る風力発電システムS1cの構成例を示す概略構成図である。   Moreover, FIG.1 (c) is a schematic block diagram which shows the structural example of the wind power generation system S1c which concerns on 3rd Example.

第3実施例に係る風力発電システムS1cと、第1実施例に係る風力発電システムS1aとの相違点は、風力発電システムS1aにおける変圧器(トランス)500を直列接続風車群(ユニット群)U2側にも設けた点である。このような構成においても波形改善リアクトル52aと波形改善リアクトル52bの中間点201において1台の同期調相機50を共用するように接続することができる。   The difference between the wind power generation system S1c according to the third embodiment and the wind power generation system S1a according to the first embodiment is that the transformer (transformer) 500 in the wind power generation system S1a is connected in series to the wind turbine group (unit group) U2 side. It is also a point provided. Even in such a configuration, one synchronous phase adjuster 50 can be connected to be shared at the intermediate point 201 between the waveform improving reactor 52a and the waveform improving reactor 52b.

図2および図3に、実施の形態に係る風力発電システムS1(S1aからS1c)のシミュレーション結果の例を示す。   2 and 3 show examples of simulation results of the wind power generation system S1 (S1a to S1c) according to the embodiment.

図2は制御進み角=20°、20°の場合、図3は制御進み角=50°、50°の場合をそれぞれ示す。   FIG. 2 shows the case where the control lead angle = 20 ° and 20 °, and FIG. 3 shows the case where the control lead angle = 50 ° and 50 °.

ここで、図2および図3の各図において、(a)は上側インバータ出力電圧、(b)は下側インバータ出力電圧、(c)は上側システム出力電圧、(d)は下側システム出力電圧、(e)はEd1(図1(a)参照)のインバータ入力側電圧、(f)はEd2(図1(a)参照)のインバータ入力側電圧、(g)はDCリンク電流をそれぞれ示す。   2 and 3, (a) is the upper inverter output voltage, (b) is the lower inverter output voltage, (c) is the upper system output voltage, and (d) is the lower system output voltage. (E) shows the inverter input side voltage of Ed1 (see FIG. 1 (a)), (f) shows the inverter input side voltage of Ed2 (see FIG. 1 (a)), and (g) shows the DC link current.

図2および図3の(c)および(d)の波形から分かるように、本実施の形態に係る風力発電システムS1によれば、歪みの無い完全な三相交流波形を得ることができ、そのまま負荷に接続することができる。   As can be seen from the waveforms of (c) and (d) of FIGS. 2 and 3, according to the wind power generation system S1 according to the present embodiment, a complete three-phase AC waveform without distortion can be obtained as it is. Can be connected to the load.

ここで、図13に示す基本構成に係る風力発電システムS20と、本実施の形態に係る風力発電システムS1とを対比すると、風力発電システムS20を単純に2つ設ける場合に比して、同期調相機50を一つに集約することができ、コストを低減することができる。   Here, when the wind power generation system S20 according to the basic configuration shown in FIG. 13 is compared with the wind power generation system S1 according to the present embodiment, the synchronous adjustment is performed as compared with the case where two wind power generation systems S20 are simply provided. The phase machine 50 can be integrated into one and the cost can be reduced.

また、風力発電機の台数を倍増させても同期調相機50を増加する必要がないので、比較的簡易な構成で風力発電システムの総出力を倍増することが可能となる。   Further, even if the number of wind power generators is doubled, it is not necessary to increase the number of synchronous phase adjusters 50. Therefore, the total output of the wind power generation system can be doubled with a relatively simple configuration.

なお、図1に示す同期調相機50は、サイリスタインバータ21a、21bのサイリスタを転流するために設置し、波形改善リアクトル52a、52bのパラメータは交流出力側の出力電圧ひずみを完全に打ち消すように選定する。   1 is installed to commutate the thyristors of the thyristor inverters 21a and 21b, and the parameters of the waveform improving reactors 52a and 52b completely cancel the output voltage distortion on the AC output side. Select.

また、同期調相機50を原動機で駆動して同期発電機として動作させた場合にはハイブリッドシステムを構成することができ、風速の変動による風力発電機の出力変動を原動機の出力を制御することにより補償することができる。   Further, when the synchronous phase adjuster 50 is driven by a prime mover and operated as a synchronous generator, a hybrid system can be configured, and by controlling the output of the prime mover, the output fluctuation of the wind power generator due to the fluctuation of the wind speed is controlled. Can be compensated.

以上述べたように、本実施の形態に係る風力発電システムS1によれば、次のような効果を得ることができる。   As described above, according to the wind power generation system S1 according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

1)電力変換器のスイッチング素子としてサイリスタを採用し、かつ平滑用大容量コンデンサを使用しないので、信頼性が向上し、保守が容易である。また、大容量化が容易である。   1) Since a thyristor is used as a switching element of a power converter and a large capacitor for smoothing is not used, reliability is improved and maintenance is easy. In addition, the capacity can be easily increased.

2)併設する同期調相機を原動機で駆動して同期発電機として使用すれば、所謂ハイブリッド風力発電システムを実現することができ、風車の出力変動の平準化が容易に達成できる。   2) If a synchronous phase adjuster provided together is driven by a prime mover and used as a synchronous generator, a so-called hybrid wind power generation system can be realized, and leveling of fluctuations in the output of the windmill can be easily achieved.

3)電圧形インバータで必要な高調波除去用のフィルタを用いることなく、原理的に出力電圧歪みを皆無にすることができるため、常に高品質の電力を得ることができる。   3) Since no output voltage distortion can be eliminated in principle without using a harmonic elimination filter necessary for a voltage source inverter, high-quality power can always be obtained.

4)電流形サイリスタインバータを採用しているため、IGBTや平滑用コンデンサ等を必要とする電圧形インバータと比較してコストを低廉化することができる。   4) Since a current source thyristor inverter is employed, the cost can be reduced compared to a voltage source inverter that requires an IGBT, a smoothing capacitor, or the like.

5)風力発電機群の直流出力をインバータに送電する手段として、長距離送電に有利な直流送電方式を使用することができるため、風車設置場所の選択における自由度が増す。   5) As a means for transmitting the direct current output of the wind power generator group to the inverter, a direct current power transmission system advantageous for long-distance power transmission can be used, so that the degree of freedom in selecting a wind turbine installation location is increased.

(比較例に係る風力発電システム)
図4〜11を参照して、比較例に係る風力発電システムS10について説明する。
(Wind power generation system according to comparative example)
A wind power generation system S10 according to a comparative example will be described with reference to FIGS.

図4は、比較例に係る風力発電システムS10の構成例を示す概略構成図である。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of the wind power generation system S10 according to the comparative example.

実施の形態に係る風力発電システムS10は、複数の風力発電ユニットで構成される2組のユニット群U1,U2と、ユニット群U1,U2毎に設けられ、複数の風力発電ユニットのコンバータ(図12に示すサイリスタコンバータ131〜13nを参照)がそれぞれ出力する直流電力の直列和を入力し、該直列和を交流電力に変換するインバータ(サイリスタインバータ)21a、21bを有する2組の変換ユニット20a、20bとを備え、2組のユニット群U1,U2は、各ユニット群U1,U2間と各変換ユニット20a、20bとの間の基準電位である中間点100a、100bを結ぶコモンラインCを介して接続されて構成される。   The wind power generation system S10 according to the embodiment is provided with two sets of unit groups U1 and U2 each including a plurality of wind power generation units, and converters of the plurality of wind power generation units (FIG. 12). 2), two series of conversion units 20a and 20b having inverters (thyristor inverters) 21a and 21b for inputting the series sum of the DC power output from each of the thyristor converters 131 to 13n and converting the series sum into AC power. The two sets of unit groups U1 and U2 are connected via a common line C connecting intermediate points 100a and 100b, which are reference potentials between the unit groups U1 and U2 and the conversion units 20a and 20b. Configured.

なお、図4に示す直列接続風車群(ユニット群)U1,U2の具体的な構成は、前述の図12に示す基本構成に係る風力発電システムS20の直列接続風車群(ユニット群)Uと同様である。   The specific configuration of the series-connected wind turbine group (unit group) U1 and U2 shown in FIG. 4 is the same as that of the series-connected wind turbine group (unit group) U of the wind power generation system S20 according to the basic configuration shown in FIG. It is.

また、波形改善リアクトル52aは、コイル300aと300bをノード200aで接続して構成され、波形改善リアクトル52bは、コイル300cと300dをノード200bで接続して構成されている。   The waveform improving reactor 52a is configured by connecting coils 300a and 300b at a node 200a, and the waveform improving reactor 52b is configured by connecting coils 300c and 300d at a node 200b.

また、波形改善リアクトル52aと波形改善リアクトル52bは、ノード200a、200bを介して接続され、その中間点201に同期調相機50が接続されている。   Moreover, the waveform improvement reactor 52a and the waveform improvement reactor 52b are connected via nodes 200a and 200b, and the synchronous phase adjuster 50 is connected to an intermediate point 201 thereof.

ここで、図13に示す基本構成に係る風力発電システムS20と、比較例に係る風力発電システムS10とを対比すると、風力発電システムS20を単純に2つ設ける場合に比して、同期調相機を一つに集約することができ、コストを低減することができる。   Here, when the wind power generation system S20 according to the basic configuration shown in FIG. 13 is compared with the wind power generation system S10 according to the comparative example, the synchronous phase adjuster is compared with the case where two wind power generation systems S20 are simply provided. It can be integrated into one, and the cost can be reduced.

また、比較例に係る風力発電システムS10によれば、2組のユニット群U1,U2は、各ユニット群U1,U2間と各変換ユニット20a、20bとの間の基準電位である中間点100a、100bを結ぶコモンラインCを介して接続されているので、各ユニット群U1,U2の直流出力電圧Vdl、Vd2が図12の直流電圧Vdと等しくなる場合を想定すると、各部の電圧上昇は風力発電システムS10と風力発電システムS20とも同一になる。   Moreover, according to the wind power generation system S10 according to the comparative example, the two sets of unit groups U1 and U2 are intermediate points 100a that are reference potentials between the unit groups U1 and U2 and the conversion units 20a and 20b. Since it is connected via the common line C connecting 100b, assuming that the DC output voltages Vdl and Vd2 of the unit groups U1 and U2 are equal to the DC voltage Vd of FIG. The system S10 and the wind power generation system S20 are the same.

即ち、図12に示す基本構成に係る風力発電システムS20よりも風力発電機の台数を倍増させた比較例に係る風力発電システムS10における直流出力電圧Vdl、Vd2は、図12あるいは図13に示す風力発電システムS20の直流電圧Vdと同程度であるため、絶縁レベルを変更する必要がない。   That is, the DC output voltages Vdl and Vd2 in the wind power generation system S10 according to the comparative example in which the number of wind power generators is doubled than the wind power generation system S20 according to the basic configuration shown in FIG. Since it is about the same as the DC voltage Vd of the power generation system S20, there is no need to change the insulation level.

そのため、システムの各部の絶縁性や耐圧性を高めるなどの特別な絶縁対策が不要となり、低コストで風力発電機の台数を倍増させることができ、出力容量を増加できると共に、出力変動の平準化を向上させることができる。   This eliminates the need for special insulation measures such as increasing the insulation and pressure resistance of each part of the system, doubling the number of wind power generators at low cost, increasing output capacity, and leveling output fluctuations. Can be improved.

さらに、風力発電機の台数を倍増させても同期調相機を増加する必要がないので、比較的簡易な構成で風力発電システムの総出力を倍増することが可能となる。   Furthermore, even if the number of wind power generators is doubled, it is not necessary to increase the number of synchronous phase adjusters, so that the total output of the wind power generation system can be doubled with a relatively simple configuration.

なお、図4に示す同期調相機50は、サイリスタインバータ21a、21bのサイリスタを転流するために設置し、波形改善リアクトル52a、52bのパラメータは交流出力側の出力電圧ひずみを完全に打ち消すように選定する。   4 is installed to commutate the thyristors of the thyristor inverters 21a and 21b, and the parameters of the waveform improving reactors 52a and 52b completely cancel out the output voltage distortion on the AC output side. Select.

また、同期調相機50を原動機で駆動して同期発電機として動作させた場合にはハイブリッドシステムを構成することができ、風速の変動による風力発電機の出力変動を原動機の出力を制御することにより補償することができる。   Further, when the synchronous phase adjuster 50 is driven by a prime mover and operated as a synchronous generator, a hybrid system can be configured, and by controlling the output of the prime mover, the output fluctuation of the wind power generator due to the fluctuation of the wind speed is controlled. Can be compensated.

ここで、図5は、比較例に係る風力発電システムS10におけるインバータ出力電圧の波形を示すグラフ、図6は、風力発電システムS10によって波形が改善された出力電圧波形の例を示すグラフである。   Here, FIG. 5 is a graph showing the waveform of the inverter output voltage in the wind power generation system S10 according to the comparative example, and FIG. 6 is a graph showing an example of the output voltage waveform whose waveform is improved by the wind power generation system S10.

また、図7は風力発電システムS10におけるインバータの出力電流の波形、図8は風力発電システムS10における負荷電流の波形、図9は風力発電システムS10における同期調相機50の電機子電流の波形をそれぞれ示す。   7 shows the waveform of the output current of the inverter in the wind power generation system S10, FIG. 8 shows the waveform of the load current in the wind power generation system S10, and FIG. 9 shows the waveform of the armature current of the synchronous phase adjuster 50 in the wind power generation system S10. Show.

図6等に示すように、風力発電システムS10によれば、出力電圧の歪みを抑制することができる。   As shown in FIG. 6 etc., according to the wind power generation system S10, distortion of the output voltage can be suppressed.

また、図10は風力発電システムS10における実験条件の例を示す図表、図11は、図10の実験条件に基づく実験結果を示す図表である。   FIG. 10 is a chart showing an example of experimental conditions in the wind power generation system S10, and FIG. 11 is a chart showing experimental results based on the experimental conditions of FIG.

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not limited to the disclosed technology. Should not be considered. That is, the technical scope of the present invention should not be construed restrictively based on the description in the above embodiment, but should be construed according to the description of the scope of claims. All modifications that fall within the scope of the claims and the equivalent technology are included.

S1、S10、S20…風力発電システム
C…コモンライン
U1,U2…ユニット群
11〜1n…風力発電ユニット
20(20a、20b)…変換ユニット
21…インバータ(サイリスタインバータ)
22…直流リアクトル
40…直流送電線
50…同期発電機(同期調相機)
52a、52b…波形改善リアクトル(コイル)
100a、100b…中間点
111〜11n…風力タービン
121〜12n…風力発電機
131〜13n…コンバータ(サイリスタコンバータ)
150…同期発電ユニット
152…波形改善リアクトル
200a、200b…ノード
201…中間点
300a〜300d…コイル
500…変圧器(トランス)
S1, S10, S20 ... wind power generation system C ... common line U1, U2 ... unit group 11-1n ... wind power generation unit 20 (20a, 20b) ... conversion unit 21 ... inverter (thyristor inverter)
22 ... DC reactor 40 ... DC transmission line 50 ... Synchronous generator (synchronous phase adjuster)
52a, 52b ... Waveform improving reactor (coil)
100a, 100b ... Intermediate point 111-11n ... Wind turbine 121-12n ... Wind generator 131-13n ... Converter (thyristor converter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 150 ... Synchronous power generation unit 152 ... Waveform improvement reactor 200a, 200b ... Node 201 ... Middle point 300a-300d ... Coil 500 ... Transformer (transformer)

Claims (3)

風力に応じて回転エネルギーを発生させる風力タービン、該風力タービンで発生した回転エネルギーに応じて交流電力を発生させる風力発電機、該風力発電機で発生した交流電力を直流電力に変換するコンバータと、を有する風力発電ユニットが複数個で構成される風力発電ユニット群を2組有し、
前記風力発電ユニット群毎に設けられ、前記複数の風力発電ユニットの前記コンバータがそれぞれ出力する直流電力の直列和を入力し、該直列和を交流電力に変換するインバータを有する2組の変換ユニットと
を備え、
前記2組の変換ユニットの間に、前記2組の変換ユニットで共用される同期調相機を有することを特徴とする風力発電システム。
A wind turbine that generates rotational energy according to wind power, a wind power generator that generates alternating current power according to rotational energy generated by the wind turbine, a converter that converts alternating current power generated by the wind power generator into direct current power, and Has two sets of wind power generation units composed of a plurality of wind power generation units having
Two sets of conversion units provided for each of the wind power generation unit groups, each having an inverter for inputting a series sum of DC power output from the converters of the plurality of wind power generation units, and converting the series sum into AC power; With
A wind power generation system comprising a synchronous phase adjuster shared by the two sets of conversion units between the two sets of conversion units.
前記同期調相機は、同期発電ユニットを有し、前記同期発電ユニットが出力する電力と前記インバータが出力する電力とが合成されることを特徴とする請求項1に記載の風力発電システム。   The wind power generation system according to claim 1, wherein the synchronous phase adjuster includes a synchronous power generation unit, and the power output from the synchronous power generation unit and the power output from the inverter are combined. 前記インバータがサイリスタインバータであって、前記同期発電ユニットが、前記インバータに転流に必要な無効電力を供給することを特徴とする請求項2に記載の風力発電システム。   The wind power generation system according to claim 2, wherein the inverter is a thyristor inverter, and the synchronous power generation unit supplies reactive power necessary for commutation to the inverter.
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