JP2015001212A - 風力発電機の出力制御装置及び出力制御方法、並びに風力発電システム - Google Patents
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Abstract
風力発電装置の定格風速を超える高風速域において、発電機固定子回転数が過大とならない範囲で、風力エネルギーを有効に電気エネルギーに変換することを可能にする。
【解決手段】
風力タービンのタービン翼ピッチ角を制御するタービン翼ピッチ角制御手段93が、風力タービンのタービン回転数S1と、出力電力に応じたタービン回転数目標値S92との偏差に基づいて、タービン翼ピッチ角を制御し、発電機の励磁電流を制御することにより発電機の出力電力を制御する発電機電力制御手段92が、タービン回転数S1と、制限値を有するタービン回転数目標値S92との偏差に基づいて励磁電流を制御し、さらに、タービン翼ピッチ角制御手段が設定するタービン翼ピッチ角S93を、風速に応じて変更するピッチ角補正手段94を備える。
【選択図】図2
Description
上述したように、本実施例においては、発電機回転子回転数信号と発電機出力から効率的な発電機回転子回転数として演算された回転子回転数参照信号との回転数偏差信号に基づき、発電機励磁電流を制御することにより発電機電力を制御する。この時、発電機の回転子回転数参照信号の最大値は、発電機回転子が過回転数とならないように予め設定された制限値となる。従って、発電機回転子の励磁電流制御に基づく電力制御により、発電機回転子の回転数が間接的に制御されることになる。また同時に、発電機回転子回転数信号と回転子回転数参照信号との回転数偏差信号に基づき、タービン翼ピッチ角制御信号を演算生成する。このタービン翼ピッチ角制御信号に対し、測定した風速信号に応じた発電機出力設定値変更信号を演算し、発電機出力信号との発電機出力偏差信号からタービン翼ピッチ角補償信号を生成する。この発電機出力設定値変更信号は、定格風速以上の風速に応じて発電機の定格出力設定値を一時的、あるいは一定比率で増加させた値とする。これらのタービン翼ピッチ角制御信号とタービン翼ピッチ角補償信号との加算信号によって、タービン翼ピッチ角を制御することにより、風速変化に対して発電機回転子が過回転数になることがないように回転数が制御される。
2 … タービン連結軸
3 … 交流発電機
4 … 回転子側電力変換器
5 … 系統側出電力変換器
9 … タービン発電機出力制御器
10 … 電力制御器
100 … 風速検出器
200 … 温度検出器
300 … タービン翼ピッチ角制御器
500 … 電力系統
S1 … タービン回転数信号
S4 … 発電機出力信号
S5 … タービントルク信号
S10…タービン翼ピッチ角要求信号
S100 … 風速信号
S200 … 温度信号
Claims (10)
- 発電機に連結した風力タービンのタービン翼ピッチ角を制御するタービン翼ピッチ角制御手段と、前記発電機の励磁電流を制御することにより前記発電機の出力電力を制御する発電機電力制御手段と、を備える風力発電機の出力制御装置において、
前記タービン翼ピッチ角制御手段は、前記風力タービンのタービン回転数と、前記出力電力に応じたタービン回転数目標値との偏差に基づいて、前記タービン翼ピッチ角を制御し、
前記発電機電力制御手段は、前記タービン回転数と、制限値を有する前記タービン回転数目標値との偏差に基づいて前記励磁電流を制御することにより前記出力電力を制御し、
前記タービン翼ピッチ角制御手段が設定する前記タービン翼ピッチ角を、風速に応じて変更するピッチ角補正手段を備えることを特徴とする風力発電機の出力制御装置。 - 請求項1に記載の風力発電機の制御装置において、
前記ピッチ角補正手段は、
前記出力電力と、予め設定される前記発電機の最大出力値との偏差に基づいて、前記タービン翼ピッチ角の補償角度を設定するタービン翼ピッチ角補償手段と、
風速に応じて、前記最大出力値を設定し、前記風速が定格風速を超えたら、前記最大出力値を前記発電機の定格出力よりも大きな値に変更する発電機出力設定値変更手段と、
を備えることを特徴とする風力発電機の出力制御装置。 - 請求項2に記載の風力発電機の出力制御装置において、前記発電機出力設定値変更手段は、前記風速と前記定格風速の偏差信号と、前記偏差信号の遅れ信号との差分信号と、前記定格出力と、に基づいて、前記最大出力値を設定することを特徴とする風力発電機の出力制御装置。
- 請求項3において、前記発電機出力設定値変更手段は、外気温が所定温度を超えたら、前記最大出力値を前記定格出力に設定することを特徴とする風力発電機の出力制御装置。
- 請求項1に記載の風力発電機の制御装置において、
前記ピッチ角補正手段は、
前記出力電力と、予め設定される前記発電機の出力値との偏差に基づいて、前記タービン翼ピッチ角の補償角度を設定するタービン翼ピッチ角補償手段と、
風速と定格風速との偏差に応じて、前記タービン翼ピッチ角のピッチ角変更値を設定するタービン翼ピッチ角変更手段と、
を備えることを特徴とする風力発電機の出力制御装置。 - 請求項5に記載の風力発電機の出力制御装置において、前記タービン翼ピッチ角変更手段は、前記風速と前記定格風速の偏差信号と、前記偏差信号の遅れ信号との差分信号に基づいて前記ピッチ角変更値を設定することを特徴とする風力発電機の出力制御装置。
- 請求項6に記載の風力発電機の出力制御装置において、前記タービン翼ピッチ角変更手段は、外気温が所定温度を超えたら、前記差分信号の出力を阻止することを特徴とする風力発電機の出力制御装置。
- 風力タービンと、
風力タービンに連結する発電機と、
前記発電機の励磁装置と、
前記風力タービンのタービン翼ピッチ角と前記発電機の励磁電流を制御する出力制御装置と、
を備える風力発電システムにおいて、
前記出力制御装置が、請求項1または請求項5に記載された風力発電機の出力制御装置であることを特徴とする風力発電システム。 - 請求項8に記載された風力発電システムにおいて、前記発電機の出力は電力系統に接続され、前記発電機の前記出力および前記電力系統に接続される蓄電システムを備えることを特徴とする風力発電システム。
- 発電機に連結した風力タービンのタービン翼ピッチ角を制御するとともに、前記発電機の励磁電流を制御することにより前記発電機の出力電力を制御する風力発電機の出力制御方法において、
前記風力タービンのタービン回転数と、前記出力電力に応じたタービン回転数目標値との偏差に基づいて、前記タービン翼ピッチ角を制御し、
前記タービン回転数と、制限値を有する前記タービン回転数目標値との偏差に基づいて前記励磁電流を制御することにより前記出力電力を制御し、
前記タービン翼ピッチ角を、風速に応じて変更することを特徴とする風力発電機の出力制御方法。
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JP2013127078A JP6117011B2 (ja) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 風力発電機の出力制御装置及び出力制御方法、並びに風力発電システム |
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