JP2017053304A - 風力発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、このようにすると、強風時に効率よく発電することができなくなる。
(1)複数のブレードを備えるロータを有する風車と、前記ロータの主軸に接続されている主発電機と、前記主軸に接続され、発電機に切替えることができるモータと、前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、前記モータを発電機に電気的に切替える切替手段と、前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに前記モータを始動させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させて、前記モータを停止させ、前記風速検知手段が前記ロータの定格平均風速を検知するか、前記回転速度検知手段がロータの定格回転数を検知したとき、前記切替手段が前記モータを補助発電機に切替えるとともに、前記主軸に接続して発電するように制御し、かつ前記風速検知手段が再度予め定めた平均風速を検知したときに、前記切替手段により前記補助発電機をモータに切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の速度に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させるように繰返し制御するようにする。
すなわち、ブレード8の弦長は、ブレード8の回転半径の20%〜50%とされ、翼面積は大きく設定されている。
なお、主発電機3を、第1蓄電池10や直流負荷電源系統に直接電力を供給しうる直流発電機としてもよい。
なお、風速計24による平均風速の検知時間は、低風速下で発電量が大きく変動しないように、例えば10秒以下の間隔で行うのが好ましい。
回転速度検出センサ25には、例えば磁気回転速度検出センサ、超音波回転速度検出センサ、ロータリエンコーダ等の非接触型センサが用いられる。
まず、ロータ2が回転しているときの平均風速を、風速計27により測定し(S1)、制御手段4の中央処理装置23の演算処理結果に基づいて、平均風速判定部28が、予め定めた平均風速である2m/s以上か否かを判定する(S2)。なお、平均風速が2m/s未満の場合には、電磁クラッチ12はオフとなっている。
この発電時に、ロータ2の回転エネルギが電気エネルギに変換されることにより、ロータ2に回生ブレーキが作用して減速される。
また、ディスクブレーキ装置29を作動させても、なおロータ2の過回転を防止することができないときや、風力発電装置に異常事態が発生した場合等には、手動ブレーキ装置35を操作してロータ2を強制的に停止させうるので、ロータ2のブレード8が破損したりするのを未然に防止することができる。
前記実施形態では、平均風速が2m/s以上となったことを検知したとき、モータを始動させてロータ2の回転を加速するようにしたが、平均風速が2m/sのときの縦主軸5の平均回動数を検知するか、または平均風速が2m/sのときのロータ2の周速を検知したときに、モータを始動させてロータ2を加速させるようにしてもよい。
すなわち、ブレード8の回転半径が前記実施形態の1mより小さい場合には、、ロータ2の回転トルクが小さくなって、発電負荷により失速し易くなるので、平均風速を2m/s以上に設定し、ロータ2の回転速度が高いときに、モータに切替えて始動させるようにすればよい。
なお、駆動軸15と減速機13の出力軸16との動力伝達を断続する電磁クラッチ12等のクラッチ機構は省略することもある。
2 ロータ
3 主発電機
4 制御手段
5 縦主軸
6 支持枠体
6A 軸受
7A、7B アーム
8 揚力型ブレード
8A 主部
8B 内向き傾斜部
9 コントローラ
10 第1蓄電池
11 伝動手段
11A 従動傘歯車
11B 駆動傘歯車
12 電磁クラッチ
13 減速機
14 モータ兼補助発電機
15 駆動軸
16 出力軸
17 切替スイッチ
17A モータ側接点
17B 充電側接点
18 第2蓄電池
19 コントローラ
20 クラッチ切替判定部
21 給電器
22 モータ・補助発電機切替判定部
23 中央処理装置
24 歯車
25 回転速度検出センサ
26 風車周速判定部
27 風速計
28 平均風速判定部
29 太陽光発電パネル
C 翼厚中心線
G 基礎
K 歯車ケース
O 回転軌跡
Claims (2)
- 複数のブレードを備えるロータを有する風車と、
前記ロータの主軸に接続されている主発電機と、
前記主軸に接続され、発電機に切替えることができるモータと、
前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、
前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、
前記モータを発電機に電気的に切替える切替手段と、
前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに前記モータを始動させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させて、前記モータを停止させ、前記風速検知手段が前記ロータの定格平均風速を検知するか、前記回転速度検知手段がロータの定格回転数を検知したとき、前記切替手段が前記モータを補助発電機に切り替えるとともに、前記主軸に接続して発電するように制御し、かつ前記風速検知手段が再度予め定めた平均風速を検知したときに、前記切替手段により前記補助発電機をモータに切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の速度に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させるように繰り返し制御するようになっていることを特徴とする風力発電装置。 - 前記風車は、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードからなるロータを有する縦軸風車または横軸風車であることを特徴とする請求項1に記載の風力発電装置。
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