JP2017110609A - Assist control device for wind power generation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電用のアシスト制御装置に関するものである。 The present invention relates to an assist control device for wind power generation.
特許文献1には、風力発電装置における風車の起動アシスト制御装置が開示されている。この起動アシスト制御装置は、風車の停止状態からの起動性の向上を目的としたものであり、起動アシスト制御手段14と起動アシスト用電流供給系統22とを備える。起動アシスト制御手段14は、風車が一定時間以上非回転状態にあるときに起動アシスト用電流供給系統22をオンとし、風車が風力により一定回転数以上で回転したときに起動アシスト用電流供給系統22をオフにする制御を行う。起動アシスト制御手段14によって起動アシスト用電流供給系統22がオン状態に切り替えられると、起動アシスト用電流供給系統22は、発電機2で発生するコギングトルクを打消すように磁気トルクを発生させる。
Patent Document 1 discloses a windmill start assist control device in a wind turbine generator. This start assist control device is intended to improve startability from a windmill stop state, and includes start assist control means 14 and a start assist current supply system 22. The start assist control means 14 turns on the start assist current supply system 22 when the windmill is in a non-rotating state for a certain time or more, and when the windmill rotates at a certain rotation speed or more by wind power, the start assist current supply system 22. Control to turn off. When the activation assist current supply system 22 is switched to the ON state by the activation assist control means 14, the activation assist current supply system 22 generates a magnetic torque so as to cancel the cogging torque generated in the
しかし、特許文献1で開示される起動アシスト制御装置は、風車が完全に停止しているときのみアシストを開始する装置であるため、風速が上昇しても、風車の回転数Nが発電開始回転数N2に到達するまでに時間がかかるという問題がある。しかも、風車が完全に停止しているときのみアシストを行う構成であるため、全てのアシスト開始時に大きな磁気トルクが必要となり、アシストする時間も長くなるため、消費電力が増大する懸念がある。 However, since the start assist control device disclosed in Patent Document 1 is a device that starts assist only when the windmill is completely stopped, even if the wind speed increases, the rotational speed N of the windmill is the power generation start rotation. There is a problem that it takes time to reach the number N2. In addition, since the assist is performed only when the windmill is completely stopped, a large magnetic torque is required at the start of all assists, and the assisting time becomes longer, which may increase power consumption.
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、アシスト動作時に、より早期に回転数を上昇させることができ、且つアシスト動作時の消費電力を抑制し得る風力発電用のアシスト制御装置を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of increasing the number of revolutions earlier during the assist operation, and capable of suppressing the power consumption during the assist operation. Providing is an issue to be solved.
本発明は、風車の回転時に発電する発電機と、
前記風車の回転数を検出する回転数検出部と、
前記回転数検出部によって検出された回転数が0よりも大きい所定の基準値を超えた状態から前記基準値以下に変化した場合に、蓄電部又は外部電源からの電力を用いて前記発電機を電動機として駆動して前記風車に回転力を与えるアシスト制御を行う制御部と、
を有する。
The present invention comprises a generator for generating electricity when a windmill rotates,
A rotational speed detector for detecting the rotational speed of the windmill;
When the rotational speed detected by the rotational speed detection unit changes from a state exceeding a predetermined reference value greater than 0 to the reference value or less, the power generator is used to use the power from the power storage unit or an external power source. A control unit that performs assist control to drive the motor as a motor and apply rotational force to the windmill;
Have
本発明に係るアシスト制御装置は、風車の回転が完全に停止する前に発電機を電動機として駆動し、風車に回転力を与えることができる。この構成によれば、風車の回転力が完全に失われた状態でアシスト制御を行う構成と比較して、より短い時間に所望の回転数まで上昇させやすくなり、発電効率をより高めることができる。更に、風車の回転力が完全に失われた状態でアシスト制御を行う構成と比較して、風車を回転させるために必要な駆動トルクがより抑えられ、アシスト制御時の消費電力をより低減することができる。 The assist control device according to the present invention can drive the generator as an electric motor before the rotation of the windmill is completely stopped, and can apply a rotational force to the windmill. According to this configuration, compared to a configuration in which the assist control is performed in a state where the rotational force of the windmill is completely lost, it is easy to increase the rotational speed to a desired rotational speed in a shorter time, and the power generation efficiency can be further increased. . Furthermore, compared to a configuration in which the assist control is performed in a state where the rotational force of the windmill is completely lost, the driving torque necessary for rotating the windmill is further suppressed, and the power consumption during the assist control is further reduced. Can do.
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
本発明において、制御部は、アシスト制御の開始後に回転数検出部で検出される回転数が基準値よりも大きい所定の目標値に達した場合にアシスト制御を停止させる構成であってもよい。
A preferred embodiment of the present invention will be described.
In the present invention, the control unit may be configured to stop the assist control when the rotation number detected by the rotation number detection unit after the start of the assist control reaches a predetermined target value larger than a reference value.
この構成によれば、風車の回転数が低下した場合、回転が完全に停止する前にアシスト制御によって回転数を目標値まで確実に高めることができる。 According to this structure, when the rotation speed of a windmill falls, rotation speed can be reliably raised to target value by assist control, before rotation stops completely.
本発明において、制御部は、所定の開始時期から一定時間経過しても回転数検出部によって検出される回転数が発電制御の開始条件である発電開始回転数に達しない場合、所定の解除条件が成立するまでアシスト制御を行わない状態を維持する構成であってもよい。 In the present invention, the control unit determines a predetermined release condition when the rotation speed detected by the rotation speed detection unit does not reach the power generation start rotation speed that is the start condition of the power generation control even after a predetermined time has elapsed from the predetermined start time. It may be configured to maintain a state where the assist control is not performed until the above is established.
この構成によれば、発電制御が開始されないままアシスト制御が多数回繰り返され、アシスト制御に起因する電力消費が増大してしまうことを抑えることができる。 According to this configuration, it is possible to suppress an increase in power consumption caused by the assist control by repeating the assist control many times without starting the power generation control.
本発明において、制御部は、アシスト制御を所定の複数回行っても回転数検出部によって検出される回転数が発電制御の開始条件である発電開始回転数に達しない場合、所定の解除条件が成立するまでアシスト制御を行わない状態を維持する構成であってもよい。 In the present invention, the controller cancels the predetermined release condition when the rotational speed detected by the rotational speed detector does not reach the power generation start rotational speed that is the power generation control start condition even if the assist control is performed a plurality of times. The configuration may be such that the assist control is not performed until it is established.
この構成によれば、発電制御が開始されないままアシスト制御が多数回繰り返され、アシスト制御に起因する電力消費が増大してしまうことを抑えることができる。 According to this configuration, it is possible to suppress an increase in power consumption caused by the assist control by repeating the assist control many times without starting the power generation control.
本発明は、風速を検出する風速検出部を備えていてもよい。そして、制御部は、風速検出部によって検出される風速が0よりも大きい所定値以上となった場合にアシスト制御を行わない状態を解除する構成であってもよい。 The present invention may include a wind speed detection unit that detects a wind speed. And a structure which cancels | releases the state which does not perform assist control may be sufficient as a control part, when the wind speed detected by a wind speed detection part becomes more than predetermined value larger than 0.
この構成によれば、発電開始回転数に達する可能性が低くなった時期にアシスト制御を行わない状態(終了状態)に切り替えて電力消費を抑えた後、風速が所定値まで増大して発電開始回転数に達する可能性が高まった時期に、その終了状態を解除することができる。このような制御により、発電効率をより一層高めることができる。 According to this configuration, after switching to a state where the assist control is not performed (end state) and suppressing power consumption at a time when the possibility of reaching the power generation start rotational speed is low, the wind speed increases to a predetermined value and power generation starts. The end state can be canceled at a time when the possibility of reaching the rotational speed has increased. Such control can further increase power generation efficiency.
本発明において、制御部は、蓄電部からの電力を用いてアシスト制御を行う構成であってもよい。そして、蓄電部の蓄電残量が規定の残量を下回っている場合に、アシスト制御を中止する構成であってもよい。 In the present invention, the control unit may be configured to perform assist control using electric power from the power storage unit. And the structure which stops assist control may be sufficient when the electrical storage residual amount of an electrical storage part is less than the regulation residual amount.
この構成によれば、蓄電部の蓄電残量が低下状態にあるときにアシスト制御に起因する蓄電部の電力消費を抑えることができる。これにより、例えば、蓄電部の蓄電残量が低下状態にあるときに蓄電部の充電を優先させたり、或いは、蓄電部による供給電力をアシスト制御以外に優先的に用いたりすることが可能となる。 According to this configuration, the power consumption of the power storage unit due to the assist control can be suppressed when the remaining power storage amount of the power storage unit is in a lowered state. As a result, for example, it is possible to prioritize charging of the power storage unit when the remaining amount of power stored in the power storage unit is in a reduced state, or to preferentially use the power supplied by the power storage unit other than assist control. .
<実施例1>
本発明を具体化した実施例1について、図面を参照しつつ説明する。
図1には、実施例1に係るアシスト制御装置2を用いた風力発電装置1を示している。図1の風力発電装置1は、主として、風車100、発電機3、整流・昇圧部20、電気ブレーキ部30、降圧部40、バッテリ60などを備えている。この風力発電装置1は、風車100の回転時に発電機3で電力を発生させ、所望の出力に変換した上でバッテリ60の充電や、外部出力端子62からの出力を行う装置として構成されている。そして、アシスト制御装置2は、発電機3、回転数センサ7、風速センサ9、制御部10などによって構成され、風力発電装置1で行う発電動作やアシスト動作を制御する装置として構成されている。
<Example 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a wind turbine generator 1 using an
図2のように、風車100は、例えば、?垂直軸型風車として構成されており、鉛直方向に延びる回転軸の周囲に複数の直線翼を一体回転可能に連結させた直線翼垂直軸風車などによって構成されている。なお、ここで示す例はあくまで一例であり、公知の様々な風車を用いることができる。
As shown in FIG. 2, the
発電機3は、例えば、三相交流発電機として構成され、風車100の回転と連動して回転する回転子と、固定子巻線が巻かれるとともに回転子に近接して配置される固定子とを備える。例えば、発電機3は、回転子が風車100の回転軸に連結されて回転軸と一体的に回転する構成をなし、回転子の回転時には各相の導電路74,75,76に三相交流が発生する構成をなす。
The
整流・昇圧部20は、発電機3に発電動作を行わせる場合には昇圧チョッパ回路として作動し、発電機3を電動機として動作させる場合にはインバ−タとして作動する回路である。
The rectifier /
図2のように、整流・昇圧部20は、発電機3の各相の導電路74,75,76にそれぞれ設けられたコイルL1,L2,L3、コイルL1に接続される一対のスイッチ素子Sa1,Sb1、コイルL2に接続される一対のスイッチ素子Sa2,Sb2、コイルL3に接続される一対の半導体スイッチ素子Sa3,Sb3をそれぞれ備える。スイッチ素子Sa1,Sb1,Sa2,Sb2,Sa3,Sb3は、例えばIGBTなどの半導体スイッチ素子によって構成され、それぞれのゲートには、駆動部14からの駆動信号が個別に入力される。
As shown in FIG. 2, the rectifying /
このように構成される整流・昇圧部20は、発電制御時には、発電機3で発生する交流電圧を直流電圧に変換し且つ入力電力を昇圧して出力するように機能する。また、整流・昇圧部20は、アシスト制御時には、供給される直流電力(例えば外部電源130から供給される直流電力)を三相交流に変換し、発電機3に三相交流電力を供給することで発電機3を電動機として回転駆動するように機能する。なお、アシスト制御時の供給電力は、バッテリ60からの電力であってもよい。
The rectifying /
電気ブレーキ部30は、整流・昇圧部20から出力される出力電力の一部を消費するための部分である。この電気ブレーキ部30は、抵抗34、ダイオード36、スイッチ素子32などを備える。スイッチ素子32は、例えばIGBTなどの半導体スイッチ素子によって構成され、駆動部15からの制御信号によってオンオフが制御される。電気ブレーキ部30は、導電路71と導電路72の間に抵抗34及びスイッチ素子32が直列に接続され、スイッチ素子32のオン動作に応じて抵抗34に電流を流し、整流・昇圧部20から出力される電力の一部を消費させるように機能する。スイッチ素子32のゲートには駆動部15から出力されるPWM信号が入力され、電気ブレーキ部30での消費電力量はPWM信号のデューティによって制御される。
The
コンデンサ50は、導電路71と導電路72との間に接続されている。このコンデンサ50は、降圧部40に入力される入力電流を平滑化する機能を有する。
The
降圧部40は、公知の降圧コンバータとして構成され、導電路71の通電をオンオフするスイッチ素子42と、コイル48と、コンデンサ46とを備える。スイッチ素子42は、例えばMOSFETなどによって構成され、駆動部16からのPWM信号に応じてオンオフする構成をなす。
The step-down
バッテリ60は、例えば、公知の二次電池として構成されており、風力発電装置1を構成する様々な負荷を駆動するための電源として機能する。図示はしていないが、風力発電装置1には、バッテリ60からの電力に基づいて複数の電源電圧を生成する電源回路が設けられており、例えば制御部10には、電源回路で生成された電源電圧が印加される。バッテリ60の正側の端子と出力側導電路81との間には、スイッチ61が設けられ、制御部10によってスイッチ61のオンオフが制御される。
The
回転数センサ7は、風車100の回転数を検出する回転数検出部の一例に相当する。この回転数センサ7は、風車100の回転軸の回転数(回転速度)を検出し得るセンサであればよく、公知の様々な回転数センサを用いることができる。制御部10は、回転数センサ7からの出力値を取得して風車100の回転数を把握する。
The
風速センサ9は、公知の風速センサによって構成されている。この風速センサ9は、風車100の所定位置(例えば回転翼以外の部位)に取り付けられ、風速センサ9が取り付けられた位置の風速を示す値を出力する。制御部10は、風速センサ9からの出力値(検出値)を取得して、風車付近の風速を把握する。
The
制御部10は、例えば、マイクロコンピュータなどからなる制御回路12と、ROM、RAMなどからなる記憶部18と、制御信号を出力する複数の駆動部14,15,16などを備えている。制御部10には、回転数センサ7や風速センサ9からの出力値以外にも、様々な検出値が入力される。例えば、図1で示す検出部91は、電流センサ及び電圧センサを備え、整流・昇圧部20から出力される出力電流及び出力電圧が検出部91によって検出され、制御部10に入力される。検出部92は、電流センサ及び電圧センサを備え、降圧部40から出力される出力電流及び出力電圧が検出部92によって検出され、制御部10に入力される。
The
風力発電装置1の出力端子62は、例えば、蓄電池システム120の入力端子に接続可能とされている。蓄電池システム120は、入力端子122から電力を取り込み、出力電力を最大電力に追従させるMPPT制御を行う制御回路と、この制御回路からの出力電力によって充電を行う蓄電池とを備える。
The
このように構成される風力発電装置1は、風車100が風力を受けて回転し且つ制御部10が発電制御を実行しているときには、発電機3の発電によって得られた電力を変換して出力する。一方、風車100の回転数が低下した所定の場合には、制御部10がアシスト制御を実行し、発電機3を電動機として駆動する。このアシスト制御時には、制御部10は発電制御を停止する。制御部10による具体的な制御については後述する。
The wind turbine generator 1 configured as described above converts and outputs the electric power obtained by the power generation of the
次に、風力発電装置1で行われる切替制御ついて説明する。
制御部10は、電源電圧が入力されて動作開始状態となった場合に、図3で示す切替制御を実行する。図3で示す切替制御は、風車100の回転をアシストするアシスト制御の実行と停止を切り替える制御である。
Next, switching control performed in the wind power generator 1 will be described.
The
制御部10は、図3で示す切替制御の開始後、まず、アシスト開始条件が成立しているか否かを判断する(S1)。具体的には、風速センサ9で検出される風速が所定風速値(アシスト開始風速)以上であるか否かを判断し、風速センサ9で検出される風速が所定風速値以上であれば、S1にてYesと判断する。なお、風速センサ9で検出される風速が所定風速値未満である間は、S1にてNoの判断が繰り返され、この間は待機状態となる。
After starting the switching control shown in FIG. 3, the
制御部10は、S1にてYesと判断する場合、アシスト制御を開始する(S2)。S2にてアシスト制御を開始する場合、制御部10は、外部からの直流電力(例えば、外部電源130からの直流電力)を用いて発電機3を電動機として駆動し、風車100に回転力を与える制御(アシスト制御)を行う。
The
整流・昇圧部20は、上述したように周知のインバータ回路となっており、制御部10は、発電機3を電動機として運転する場合、各スイッチ素子Sa1,Sb1,Sa2,Sb2,Sa3,Sb3のゲートをスイッチング制御することで、整流・昇圧部20をインバータ回路として動作させ、外部電源130から供給される直流電力を三相交流に変換し、発電機3に三相交流電力を供給する。このように発電機3に三相交流電力を供給することで発電機3の回転子を回転駆動する。このような発電機3の回転駆動により風車100に回転力が与えられると、風車100の回転速度(回転数)は徐々に上昇する。
The rectifier /
制御部10は、S2で実行されるアシスト制御(風車100の回転駆動)を、風車100の回転数が目標値(目標回転数)以上となるまで継続し、風車100の回転数が目標値(目標回転数)以上となるまではS3でNoの判断を繰り返す。S2にてアシスト制御を開始した後、風車100の回転数が目標値(目標回転数N2)以上となった場合、制御部10は、S3にてYesと判断し、アシスト制御を停止させる(S4)。なお、図3の切替制御で使用される風車100の回転数は、図1等で示す回転数センサ7の検出値によって特定される風車100の回転数である。
The
S4でアシスト制御を停止した後、制御部10は、風車100の回転数が下限回転数N1以下になったか否かを判断する。下限回転数N1は、基準値の一例に相当し、0よりも大きい値であって且つ目標回転数N2よりも小さい値となっている。制御部10は、風車100の回転数が下限回転数N1を超えている場合、S5にてNoと判断し、風車100の回転数が下限回転数N1以下である場合には、S5にてYesと判断する。
After stopping the assist control in S4, the
制御部10は、S5でNoと判断した場合、風車100の回転数が発電開始回転数N3以上であるか否かを判断する(S6)。風車100の回転数が発電開始回転数N3以上である場合には、制御部10は、発電制御を開始する(S7)。
When it is determined No in S5, the
制御部10は、S6でYesと判断した場合、発電制御を開始し、発電機3を「発電機」として動作させるとともに、発生した電力を変換して出力する(S7)。制御部10は、発電制御を行う場合、各スイッチ素子Sa1,Sb1,Sa2,Sb2,Sa3,Sb3に対し制御信号を出力し、整流・昇圧部20を三相昇圧チョッパ回路として動作させる。制御部10は、整流・昇圧部20を三相昇圧チョッパ回路として動作させる場合、整流・昇圧部20からの出力電力が、風車100の回転数に対応して定まる最大電力となるようにMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行う。更に、制御部10は、電気ブレーキ部30及び降圧部40を動作させ、整流・昇圧部20でのMPPT制御によって出力される直流電力を太陽電池の特性を模した所定の特性で出力する。降圧部40から出力される電力は、出力端子62から出力することもでき、バッテリ60の充電に用いることもできる。
When it is determined Yes in S6, the
制御部10は、S7で開始した発電制御を、所定の終了条件の成立時に停止させる。例えば、風車100の回転数が発電開始回転数N3未満になった場合に発電制御を停止させてもよく、この場合、発電制御の停止後、S5の判断処理に戻るようにすればよい。
The
制御部10は、S5でYesと判断した場合、上述したアシスト制御を再開する(S8)。制御部10は、S8でアシスト制御を実行する時も、外部からの直流電力(例えば、外部電源130からの直流電力)を用いて発電機3を電動機として駆動し、風車100に回転力を与える制御を行う。制御部10は、S8で再開したアシスト制御(風車100の回転駆動)を、風車100の回転数が目標値(目標回転数N2)以上となるまで継続し、S8の処理の開始以降、風車100の回転数が目標値(目標回転数N2)以上となるまではS9でNoの判断を繰り返す。制御部10は、S8にてアシスト制御を再開した後、風車100の回転数が目標値(目標回転数N2)以上となった場合にS9にてYesと判断し、アシスト制御を停止する(S10)。
If the
制御部10は、S10でアシスト制御を停止した後、風車100の回転数が上述した下限回転数N1(基準値)以下になったか否かを判断する(S11)。そして、風車100の回転数が下限回転数N1を超えている場合には、S11にてNoと判断し、この場合、S6の判断処理に戻る。一方、風車100の回転数が下限回転数N1以下である場合には、S11にてYesと判断する。
After stopping the assist control in S10, the
S11にてYesに進む場合、風車100の回転数が上述した下限回転数(基準値)以下になった連続回数を参照し、その連続回数が閾値Nに達したか否かを判断する。本構成では、例えばS5及びS11でYesと判断される回数をカウントしており、このカウント値は、S6でYesと判断する場合(即ち、発電制御が開始される場合)又は、S1でYesに進む場合(即ち、アシスト終了状態が解除される場合)にリセットされるようになっている。上記カウント値は、S4でのアシスト制御の停止後、発電制御が行われずにアシスト制御が繰り返された連続回数に1を加えた値であり、制御部10は、このカウント値(連続回数)が閾値Nに達した場合、S12にてYesと判断し、アシスト制御を終了状態とする(S14)。つまり、下限回転数以下になることで実行されるアシスト制御を所定の複数回(N−1回)行っても回転数センサ7によって検出される回転数が発電制御の開始条件である発電開始回転数N3に達しない場合に、S14にてアシスト制御を終了状態としているのである。また、上記カウント値(連続回数)が閾値Nに達していない場合でも、1分間の平均風速が閾値風速V以下である場合には、S13でYesと判断し、アシスト制御を終了状態とする(S14)。本構成では、所定のサンプリング間隔で風速を検出しており、1分間の平均風速(一分間の間に所定のサンプリング間隔で得られた風速値の平均値)を所定の短時間毎に常時算出している。そして、S13での1分間の平均風速とは、回転数が下限回転数以下であり、それが所定回数に達したことを検知したタイミングから1分間溯った期間(即ち、1分間溯った時点からその検知タイミングまでの1分間)の平均風速である。
When the process proceeds to Yes in S11, it is determined whether or not the continuous number of times has reached the threshold value N with reference to the continuous number of times that the rotational speed of the
「アシスト制御の終了状態」とは、所定の解除条件が成立するまで風車100のアシスト制御を行わない状態であり、具体的には、S1でYesと判断されるまで(即ち、風速センサ9で検出される風速が所定風速値(アシスト開始風速)以上となるまで)、風車100のアシスト制御を行わない状態を維持する。
The “assist control end state” is a state in which the assist control of the
制御部10は、S12において上記カウント値(連続回数)が閾値Nに達していないと判断し、S13において1分間の平均風速が閾値風速V以下ではないと判断した場合には、S8に戻ってアシスト制御を再開し、S8以降の処理を再び行う。
If the
図4は、図3のような切替制御を行った場合の風車の回転数の変化を例示している。例えば、電源投入後、時間t1で、風速が所定値(アシスト開始風速)以上となった場合、風車100の回転数はS2(図3)のアシスト制御によって目標回転数N2まで高められる。そして、目標回転数N2に達した時間t2でアシスト制御が停止する。時間t2の後、風車100の回転数が下限回転数N1を超え続けたまま発電開始回転数N3に達した場合には、達した時間t3からS7(図3)の発電制御が実行される。発電開始回転数N3に達した時間t3の後、風車100の回転数が下限回転数N1以下となった場合には、下限回転数N1以下となった時間t4からS8(図3)のアシスト制御が再開され、そのアシスト制御によって目標回転数N2まで高められる。また、図示はしていないが、初回のアシスト制御の実行後、発電制御が行われずにアシスト制御が所定回数繰り返された場合、「アシスト制御の終了状態」となる。
FIG. 4 illustrates the change in the rotational speed of the windmill when the switching control as shown in FIG. 3 is performed. For example, when the wind speed becomes equal to or higher than a predetermined value (assist start wind speed) at time t1 after the power is turned on, the rotational speed of the
以上のように、本構成のアシスト制御装置2は、回転数センサ7(回転数検出部)によって検出された回転数が0よりも大きい所定の基準値(下限回転数N1)を超えた状態から基準値以下に変化した場合に、制御部10が、外部電源又は蓄電部からの電力を用いて発電機3を電動機として駆動し、風車100に回転力を与えるようにアシスト制御を行う(S8)。つまり、アシスト制御装置2は、風車100の回転が完全に停止する前に発電機3を電動機として駆動し、風車100に回転力を与えることができるようになっている。
As described above, the
この構成によれば、風車100の回転力が完全に失われた状態でアシスト制御を行う構成と比較して、より短い時間で所望の回転数まで上昇させやすくなり、発電効率をより高めることができる。更に、風車100の回転力が完全に失われた状態でアシスト制御を行う構成と比較して、風車100を回転させるために必要な駆動トルクがより抑えられ、アシスト制御時の消費電力をより低減することができる。
According to this configuration, compared to the configuration in which the assist control is performed in a state where the rotational force of the
そして、制御部10は、S8でアシスト制御を開始した後に回転数センサ7(回転数検出部)で検出される回転数が基準値(下限回転数N1)よりも大きい所定の目標値(目標回転数N2)に達した場合、S10でアシスト制御を停止させる。この構成によれば、風車100の回転数が低下した場合、回転が完全に停止する前にアシスト制御によって回転数を目標値まで確実に高めることができる。
Then, the
更に、制御部10は、アシスト制御を所定の複数回行っても回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が発電制御の開始条件である発電開始回転数N3に達しない場合、所定の解除条件が成立するまでアシスト制御を行わない状態を維持する。この構成によれば、発電制御が開始されないままアシスト制御が多数回繰り返されてしまうことで電力消費が増大してしまうことを抑えることができる。
Further, when the
また、アシスト制御装置2は、風速を検出する風速センサ9(風速検出部)を備えている。そして、制御部10は、図3のS14にてアシスト制御の終了状態(アシスト制御を行わない状態)とした後、風速センサ9によって検出される風速が0よりも大きい所定値(アシスト開始風速)以上となった場合にアシスト制御の終了状態を解除する構成となっている。この構成によれば、発電開始回転数N3に達する可能性が低くなった時期にアシスト制御を行わない状態(終了状態)に切り替えて電力消費を抑えた後、風速が所定値まで増大して発電開始回転数N3に達する可能性が高まった時期に、その終了状態を解除することができる。このような制御により、発電効率をより一層高めることができる。
The
<他の実施例>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施例1は、風車100として垂直軸型風車を例示したが、水平軸型風車であってもよい。発電機3の回転子に対して直接又は間接的に駆動力を与え得る風車であれば、公知のあらゆる種類の風車に適用することができる。
(2)実施例1の図3の切替制御の一部を変更して、又は図3の切替制御に加えて、「アシスト制御を行わない状態」にするための別の条件を設定してもよい。具体的には、制御部10は、所定の開始時期から一定時間経過しても回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が発電制御の開始条件である発電開始回転数N3に達しない場合、所定の解除条件が成立するまで「アシスト制御を行わない状態」を維持する構成であってもよい。具体的には、例えば図3の切替制御に処理を追加し、直近のアシスト制御の開始時点から一定時間経過しても回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が発電開始回転数N3に達しない場合に、S14に進むようにしてもよい。例えば、図4の例において、時間t6にてアシスト制御を開始した後、その開始時点t6から一定時間Ta経過しても、回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が発電開始回転数N3に達しない場合、一定時間Ta経過した時点t8で、アシスト制御を終了状態としてもよい。或いは、図3の切替制御に処理を追加し、直近のアシスト制御の停止時点から一定時間経過しても回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が発電開始回転数N3に達しない場合に、S14に進むようにしてもよい。若しくは、回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が最後に発電開始回転数N3を下回った時点から一定時間経過しても回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が発電開始回転数N3に達しない場合に、S14に進むようにしてもよい。
この構成によれば、発電制御が開始されないままアシスト制御が多数回繰り返され、アシスト制御に起因する電力消費が増大してしまうことを抑えることができる。
(3)いずれの実施例の構成も、制御部10がバッテリ60(蓄電部)からの電力を用いてアシスト制御を行うようにすることができる。この場合、バッテリ60(蓄電部)の蓄電残量(電池に残されているエネルギー容量)を公知の電池残量センサによって検出する構成とし、制御部10は、バッテリ60(蓄電部)の蓄電残量が規定の残量を下回っている場合、アシスト制御を中止するようにしてもよい。例えば、バッテリ60(蓄電部)の蓄電残量が規定の残量以上の場合には、上述したいずれかの実施例と同様の切替制御を行い、バッテリ60(蓄電部)の蓄電残量が規定の残量を下回っている場合には、切替制御を行わず、回転数センサ7(回転数検出部)によって検出される回転数が発電開始回転数N3に達している場合にS7(図3)と同様の発電制御を行い、達していない場合にはこの発電制御を行わないようにすればよい。
この構成によれば、バッテリ60(蓄電部)の蓄電残量が低下状態にあるときにアシスト制御に起因するバッテリ60の電力消費を抑えることができる。これにより、例えば、バッテリ60の蓄電残量が低下状態にあるときにアシスト制御に起因するバッテリ60の放電を抑制し、充電を優先することが可能となる。また、バッテリ60による供給電力をアシスト制御以外に優先的に用いることが可能となる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) Although the vertical axis type windmill was illustrated as the
(2) Even if a part of the switching control of FIG. 3 of the first embodiment is changed or in addition to the switching control of FIG. Good. Specifically, the
According to this configuration, it is possible to suppress an increase in power consumption caused by the assist control by repeating the assist control many times without starting the power generation control.
(3) In any of the configurations of the embodiments, the
According to this configuration, it is possible to suppress power consumption of the
1…風力発電装置
2…アシスト制御装置
3…発電機
7…回転数センサ(回転数検出部)
9…風速センサ(風速検出部)
10…制御部
100…風車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
9 ... Wind speed sensor (wind speed detector)
10.
Claims (6)
前記風車の回転数を検出する回転数検出部と、
前記回転数検出部によって検出された回転数が0よりも大きい所定の基準値を超えた状態から前記基準値以下に変化した場合に、蓄電部又は外部電源からの電力を用いて前記発電機を電動機として駆動して前記風車に回転力を与えるアシスト制御を行う制御部と、
を有する風力発電用のアシスト制御装置。 A generator that generates electricity when the windmill rotates,
A rotational speed detector for detecting the rotational speed of the windmill;
When the rotational speed detected by the rotational speed detection unit changes from a state exceeding a predetermined reference value greater than 0 to the reference value or less, the power generator is used to use the power from the power storage unit or an external power source. A control unit that performs assist control to drive the motor as a motor and apply rotational force to the windmill;
Assist control device for wind power generation.
前記制御部は、前記風速検出部によって検出される風速が0よりも大きい所定値以上となった場合に前記アシスト制御を行わない状態を解除する請求項3又は請求項4に記載の風力発電用のアシスト制御装置。 It has a wind speed detector that detects the wind speed,
The said control part cancels | releases the state which does not perform the said assist control, when the wind speed detected by the said wind speed detection part becomes more than predetermined value larger than 0, The wind power generation of Claim 3 or 4 Assist control device.
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