JP2018025185A - 水力発電装置および発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】水車に絡まる紐状のゴミを除去する。
【解決手段】制御装置は、予め定められた条件が成立するか否かを判定するステップ(S100)と、予め定められた条件が成立すると判定される場合(S100にてYES)、カウンタをクリアするステップ(S102)と、逆回転制御を実行するステップ(S104)と、正回転制御を実行するステップ(S106)と、カウンタをインクリメントするステップ(S108)と、カウント値が上限値に到達したか否かを判定するステップ(S110)とを含む、制御処理を実行する。
【選択図】図4
【解決手段】制御装置は、予め定められた条件が成立するか否かを判定するステップ(S100)と、予め定められた条件が成立すると判定される場合(S100にてYES)、カウンタをクリアするステップ(S102)と、逆回転制御を実行するステップ(S104)と、正回転制御を実行するステップ(S106)と、カウンタをインクリメントするステップ(S108)と、カウント値が上限値に到達したか否かを判定するステップ(S110)とを含む、制御処理を実行する。
【選択図】図4
Description
本発明は、水力発電装置および発電システムに関し、特に小型の水力発電装置において水車に絡むゴミを除去する技術に関する。
水力発電装置は流水が持つ運動エネルギーを発電に利用するシステムである。水力発電装置は、主な構成として、水の流れを受け回転する水車と、水車と連結され、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、発電機の出力および水車を制御する制御装置とを含む。発電機から取り出す最適な電力は流速により変化するため、制御装置は、流速あるいは水車の回転速度あるいは発電機発電電圧を計測し、発電機から取り出す最適な電力を決定し、発電機の電力量と最適値が一致するように発電機を制御する。
上流より水力発電装置に漂着するゴミや水草は、水車に絡まり発電量の低下の要因となる。このため、水力発電では、ゴミ対策が重要である。たとえば、水車の上流にゴミを除去する装置を設置することが好ましい。
特開2013−189837号公報(特許文献1)および特開2014−202093号公報(特許文献2)には、水力発電のゴミ対策についての技術が開示されている。
特開2013−189837号公報(特許文献1)は、水車設置場所より上流の水路に異物を除去する除塵設備を設置する例を開示している。しかしながら、小型で水路に手軽に設置可能な水力発電装置では、このような大掛かりな除塵設備はコストアップの要因となるので使用することは難しい。このため、このような水力発電装置には、たとえば、くし型のフィルタなど簡易的な除塵機を設置することが考えられる。
水力発電装置において、簡易的な除塵機を設置した場合、多少のゴミや水草が水車に流れ込む場合がある。水車に流れ着いたゴミは、そのまま素通りするものもあれば、水車の水車翼(羽根)に引っかかるものもある。水車翼に引っかかったゴミは、羽根が流水を横切るため水車翼に押し付けられた状態となり、流速の変化が少ないため外れなくなる。水車に付着したゴミや水草が増えると発電力の低下を引き起こす。したがって、簡易的な除塵機は完全なゴミ対策とはならず、水車に付着したゴミの定期的な除去作業が必要となる。
一方、特開2014−202093号公報(特許文献2)では、発電機をモータとして機能させ、異物を破砕する破砕羽として水車羽を使用しゴミを粉砕して除去する方法が提案されている。
しかしながら、紐状のゴミが水車に絡まるような場合には、特許文献2に開示された破砕羽を用いても水車からゴミを除去することができない場合がある。
この発明は、上記の課題を解決するものであって、その目的は、水車に絡まる紐状のゴミを除去する水力発電装置および発電システムを提供することである。
この発明のある局面に係る水力発電装置は、水流を受けることによって第1方向に回転する水車と、水車に連結される発電機と、発電機を制御する制御装置とを備える。制御装置は、第1方向と逆方向である第2方向のトルクを水車に作用させて水車を第2方向に回転させる逆回転制御と、水車の回転方向を第1方向に戻す正回転制御とを実行する。
このようにすると、水車に紐状のゴミが絡んでいたとしても、逆回転制御と、正回転制御とを実行することによって紐状のゴミを水車から浮き上がらせることができるため、水車に絡まる紐状のゴミを除去することができる。
好ましくは、発電機は、回転電機である。制御装置は、制御部と、制御部からの制御指令に応じて回転電機との間で電力を授受するインバータとを含む。
このようにすると、インバータを用いて逆回転制御と正回転制御とを実行することができる。そのため、水車に絡まる紐状のゴミを除去することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、逆回転制御と正回転制御とを交互に複数回実行する。逆回転制御および正回転制御における水車の駆動時間は、直前に実行される逆回転制御および正回転制御における駆動時間とそれぞれ異なる。
このようにすると、逆回転制御と正回転制御とが実行される毎に駆動時間が異なるため、水車に絡む紐状のゴミを浮き上がらせやすくすることができる。
さらに好ましくは、制御装置は、逆回転制御と正回転制御とを交互に複数回実行する。逆回転制御および正回転制御における水車に作用する駆動トルクは、直前に実行される逆回転制御および正回転制御における駆動トルクとそれぞれ異なる。
このようにすると、逆回転制御と正回転制御とが実行される毎に駆動トルクが異なるため、水車に絡む紐状のゴミを浮き上がらせやすくすることができる。
さらに好ましくは、制御装置は、逆回転制御と正回転制御とを交互に複数回実行する。逆回転制御および正回転制御における水車の駆動態様は、直前に実行される逆回転制御および正回転制御における駆動態様とそれぞれ同じである。駆動態様は、水車の駆動時間と水車に作用する駆動トルクとのうちの少なくともいずれかを含む。
このようにすると、逆回転制御と正回転制御とを同じ駆動時間または同じ駆動トルクで実行することができる。そのため、水車に絡まる紐状のゴミを除去することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、予め定められた条件が成立した場合に、逆回転制御と正回転制御とを実行する。予め定められた条件は、発電機による発電量がしきい値よりも小さいという条件と、水車の回転速度がしきい値よりも小さいという条件と、発電機による発電電圧がしきい値よりも低下したという条件と、前回の実行時点から予め定められた期間が経過したという条件とのうちの少なくともいずれかの条件を含む。
このようにすると、水車に紐状のゴミが絡んでいる可能性のある条件が成立したときに逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミを水車から浮き上がらして除去することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、水力発電装置の発電電力の流速に対応する電力からの低下量が第1の値である場合には、逆回転制御と正回転制御とを交互に第1回数実行する。制御装置は、発電電力の低下量が第1の値よりも大きい第2の値である場合には、逆回転制御と正回転制御とを交互に第1回数よりも多い第2回数実行する。
このようにすると、紐状のゴミを水車から浮き上がらして除去することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、逆回転制御と正回転制御とのうちの少なくともいずれかを実行する場合に、水車の回転速度が第1制御パターンを示すように発電機を制御する。制御装置は、発電電力の回復が不十分であるときには、水車の回転速度が、第1制御パターンよりも回転速度の変化率が大きい第2制御パターンを示すように発電機を制御する。
さらに好ましくは、制御装置は、逆回転制御と正回転制御とのうちの少なくともいずれかを実行する場合に、水車の回転速度が第1制御パターンを示すように発電機を制御する。制御装置は、発電電力の回復が不十分であるときには、水車の回転速度が、第1制御パターンよりも回転速度の変化率が大きい第2制御パターンを示すように発電機を制御する。
このようにすると、発電機の負荷を軽減しつつ、発電電力の回復が不十分であるときには、確実に紐状のゴミを水車から浮き上がらして除去することができる。
さらに好ましくは、水車は、水平軸型のプロペラ式回転翼を有する。
このようにすると、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミをプロペラ式回転翼を有する水車から浮き上がらして除去することができる。
このようにすると、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミをプロペラ式回転翼を有する水車から浮き上がらして除去することができる。
さらに好ましくは、水車は、垂直軸型の回転翼を有する。
このようにすると、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミを垂直軸型の回転翼を有する水車から浮き上がらして除去することができる。
このようにすると、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミを垂直軸型の回転翼を有する水車から浮き上がらして除去することができる。
さらに好ましくは、流水が持つ運動エネルギーを電力に変換する海流発電または潮力発電を行なう発電システムに、上述した水力発電装置を用いる。
このようにすると、ゴミによる発電量の低下を防ぐことが可能となる。
この発明によると、水車に絡まる紐状のゴミを除去する水力発電装置および発電システムを提供することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
<水力発電装置の構成>
図1は、本実施の形態(実施の形態1)に係る水力発電装置100の構成を示す正面図である。図2は、本実施の形態に係る水力発電装置100の構成を示す側面図である。
<水力発電装置の構成>
図1は、本実施の形態(実施の形態1)に係る水力発電装置100の構成を示す正面図である。図2は、本実施の形態に係る水力発電装置100の構成を示す側面図である。
図1および図2に示す水力発電装置100は、水流が持つ運動エネルギーを発電に利用し、既存の農業用水、水道用水、あるいは、工業用水などを流通する水路に設置可能な小型かつ軽量な水力発電システムである。
図1および図2に示すように、水力発電装置100は、水車1と、増速機2と、発電機3と、支持部40とを含む。
水車1は、水平方向の軸を回転中心とするプロペラ型の回転翼を有する。水車1は、水路内において水流の力を受けて回転する。
増速機2は、水車1に接続されている。増速機2は、水車1の回転速度を所定のギヤ比で増速するとともに、水平軸の回転を鉛直軸の回転に変換して発電機3に伝達する。
発電機3は、たとえば、3相同期発電機である。発電機3は、増速機2を介して水車1に連結される。発電機3は、ロータとステータ(いずれも図示せず)とを含む。発電機3は、水車1の回転によりロータが回転させられることによって交流電力を発電電力として発生させる。発電機3の発電電力は、制御装置4(図3参照)によって制御される。また、発電機3は、後述するインバータ4a(図3参照)からの電力の供給を受けて電動機としても動作可能な回転電機である。
支持部40は、水車1と増速機2と発電機3とを支持する。支持部40は、2本の梁40a,40bと、架台40cと、支柱40dと、ベース板40eとを含む。
2本の梁40a,40bは、互いに平行な位置関係になるように配置される。2本の梁40a,40bの中央部において、2本の梁40a,40bの両方の上部に載置されるように架台40cが設けられる。2本の支柱40dは、架台40cの一方端部と他方端部とにそれぞれ配置されている。2本の支柱40dの上部を繋ぐようにベース板40eが配置されている。
発電機3は、架台40cとベース板40eとの間に配置され、ベース板40eに固定される。架台40cの下側には、架台40cの位置に対する水車1および増速機2の位置を固定する支柱が設けられる。支柱内部には、増速機2と発電機3とを接続する回転軸が収納される。2本の梁40a,40bが水路の幅方向に沿って水路の側壁上方に配置される場合、水車1は、支持部40によって水路内の所定位置に固定される。
<水力発電装置の制御構成について>
図3は、水力発電装置100の制御構成を示すブロック図である。図3に示すように、水力発電装置100は、水車1、増速機2および発電機3に加えて制御装置4および回転速度センサ6をさらに備える。
図3は、水力発電装置100の制御構成を示すブロック図である。図3に示すように、水力発電装置100は、水車1、増速機2および発電機3に加えて制御装置4および回転速度センサ6をさらに備える。
回転速度センサ6は、水車1の回転速度(正回転しているか逆回転しているかの情報を含む)を検出する。回転速度センサ6は、検出した水車1の回転速度を示す信号を制御装置4に送信する。
制御装置4は、回転速度センサ6等の各種センサの検出結果に基づいて発電機3によって発電される電力を制御したり、発電機3を電動機として動作させたりする。
制御装置4は、たとえば、図示しない電圧センサ等を用いて発電機3の発電電圧を計測する。制御装置4は、発電機3から取り出す電力が最大となる最適な電流値を決定する。制御装置4は、発電機3の電流値が最適値と一致するように、水力発電装置100を制御する。制御装置4は、たとえば、発電機3の電流値が最適値になるように水車1の回転速度を制御してもよい。
本実施の形態において、制御装置4は、インバータ4aと、電力変換装置4bと、CPU(Central Processing Unit)(図示せず)等によって構成される制御部4cとを含む。
インバータ4aは、発電機3に接続され、発電機3において生じる3相の交流電力を直流電力に変換する。また、インバータ4aは、図示しないバッテリ等の電力供給源から供給される直流電力を交流電力に変換して、変換した電力を発電機3に供給する。インバータ4aは、制御部4cからの駆動指令に応じて動作する。
電力変換装置4bは、インバータ4aに接続され、インバータ4aにおいて変換された直流電力を所定の電力(所定電圧の交流電力や所定電圧の直流電力)に変換し、変換した電力を水力発電装置100の外部に出力する。電力変換装置4bは、制御部4cからの駆動指令に応じて動作する。なお、電力変換装置4bは、発電機3を電動機として動作させる場合に、バッテリ等の電力供給源に代えてインバータ4aに直流電力を供給するようにしてもよい。
以上のような構成を有する水力発電装置100において、水車に漂着するゴミや水草は、水車に絡まり発電量の低下の要因となる。このため、上述したような小型の水力発電装置に対しては、くし型のフィルタなどの簡易的な除塵機を設置することが考えられる。しかしながら、簡易的な除塵機では、全てのゴミや水草を除去することができないため、水車には多少のゴミや水草が流れ込む場合がある。水車に流れ着いたゴミは、そのまま素通りするものもあれば、水車の水車翼(羽根)に引っかかるものもある。水車翼に引っかかったゴミが、羽根が流水を横切るため水車翼に押し付けられた状態となると、特に流速の変化が少ない状況下で水車翼から外れにくくなる。特に、紐状のゴミが水車に絡まるような場合には、水車からゴミを容易に除去することができない場合がある。そのため、水車に付着したゴミの定期的な除去作業が必要となる。
そこで、本実施の形態において、制御装置4は、水流を受けることによって第1方向に回転中の水車1に、第1方向と逆方向である第2方向のトルク(以下、逆転トルクと記載する)を作用させて水車1を第2方向に回転させる逆回転制御と、水車1の回転方向を第1方向に戻す正回転制御とを実行するものとする。
このようにすると、水車1に紐状のゴミが絡んでいたとしても、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミを水車から浮かすことができるため、水車1に絡まる紐状のゴミを除去することができる。
以下、図4、図5および図6を参照して、本実施の形態に係る水力発電装置100の制御装置4で実行される制御処理について説明する。
図4は、水力発電装置100の制御装置4において実行される、ゴミを除去するための制御処理を示すフローチャートである。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、制御部4cは、予め定められた条件が成立するか否かを判定する。予め定められた条件は、ゴミを除去するための制御処理の実行開始条件であって、たとえば、発電機3による発電量がしきい値よりも低下したという条件と、水車1の回転速度がしきい値よりも低下したという条件と、発電機3による発電電圧がしきい値よりも低下したという条件と、前回のゴミを除去するための制御処理の実行時点から予め定められた期間が経過したという条件とのうちの少なくともいずれかの条件を含む。予め定められた期間は、たとえば、1時間であってもよいし、水路を流れる草の量や発電機3と機械体の寿命等に基づいて、所定の頻度で行なわれるように設定されてもよい。なお、各種しきい値は、たとえば、直前の所定の発電期間における平均値に基づいて設定されればよい。予め定められた条件が成立したと判定される場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。
S102にて、制御部4cは、後述する逆回転制御および正回転制御が実行される毎にカウント値が増加されるカウンタをクリアする。具体的には、制御部4cは、カウント値を初期値(たとえば、ゼロ)にリセットする。
S104にて、制御部4cは、逆回転制御を実行する。逆回転制御の詳細な制御内容については図5を用いて説明する。S106にて、制御部4cは、正回転制御を実行する。正回転制御の詳細な制御内容については、図6を用いて説明する。S108にて、制御部4cは、カウンタをインクリメントする。具体的には、制御部4cは、カウンタのカウント値を所定値(たとえば、1)だけ増加させる。
S110にて、制御部4cは、カウント値が上限値に到達したか否かを判定する。上限値は、後述する逆回転制御および正回転制御の両制御を実行する回数の上限値であって、たとえば、予め定められた値が設定される。カウント値が上限値に到達したと判定される場合(S110にてYES)、この処理は終了する。
なお、予め定められた条件が成立しないと判定される場合(S100にてNO)、処理はS100に戻される。また、カウント値が上限値に到達していないと判定される場合(S110にてNO)、処理はS104に移される。
図5は、本実施の形態に係る水力発電装置100の制御装置4において実行される、逆回転制御の処理を示すフローチャートである。
S200にて、制御部4cは、逆転トルクが水車1に作用するようにインバータ4aを制御する。制御部4cは、たとえば、予め定められた大きさの逆転トルクが発生するようにインバータ4aを制御する。予め定められた大きさの逆転トルクは、逆転トルクの発生に対して水車1の回転速度が収束したときに、水車1の回転速度が予め定められた回転速度以上で逆回転するように設定される。なお、制御部4cは、水車1の回転速度の低下量が所定値になる逆転トルクが発生するようにインバータ4aを制御してもよい。
S202にて、制御部4cは、タイムアウト時間を決定する。制御部4cは、予め定められた値をタイムアウト時間として決定してもよいし、あるいは、水車1の回転速度等に基づいて設定される値をタイムアウト時間として決定してもよい。
S204にて、制御部4cは、現在の水車1の回転速度を取得する。制御部4cは、回転速度センサ6を用いて現在の水車1の回転速度を取得する。
S206にて、制御部4cは、回転速度センサ6の検出結果に基づいて水車1が予め定められた回転速度以上で逆回転しているか否かを判定する。制御部4cは、たとえば、予め定められた回転速度以上で逆回転していると判定される場合(S206にてYES)、この処理は終了する。
なお、予め定められた回転速度以上で逆回転していないと判定される場合(S206にてNO)、処理はS208に移される。S208にて、制御部4cは、タイムアウトであるか否かを判定する。具体的には、制御部4cは、逆回転制御の実行時間がタイムアウト時間を経過したか否かを判定する。タイマアウトであると判定される場合(S208にてYES)、この処理は終了する。なお、タイムアウトでないと判定される場合(S208にてNO)、処理はS204に移される。
図6は、本実施の形態に係る水力発電装置100の制御装置4において実行される、正回転制御の処理を示すフローチャートである。
S300にて、制御部4cは、発電機3から水車1に作用するトルクがゼロになるようにインバータ4aを制御する。制御部4cは、たとえば、インバータ4aから発電機3への電力供給が停止するようにインバータ4aを制御する。
S302にて、制御部4cは、タイムアウト時間を決定する。タイムアウト時間は、上述の逆回転制御において決定されるタイムアウト時間と同じ時間が決定されてもよいし、逆回転制御において決定されるタイムアウト時間と異なる時間が決定されてもよい。
S304にて、制御部4cは、現在の水車1の回転速度を取得する。S306にて、制御部4cは、回転速度センサ6の検出結果に基づいて予め定められた回転速度以上で正回転しているか否かを判定する。予め定められた回転速度は、たとえば、水車1の逆回転により浮き上がったゴミが除去されやすい回転速度である。予め定められた回転速度以上で正回転していると判定される場合(S306にてYES)、この処理は終了する。
なお、予め定められた回転速度以上で正回転していないと判定される場合(S306にてNO)、処理はS308に移される。S308にて、制御部4cは、タイムアウトであるか否かを判定する。具体的には、制御部4cは、正回転制御の実行時間がタイムアウト時間を経過したか否かを判定する。タイムアウトであると判定される場合(S308にてYES)、この処理は終了する。なお、タイムアウトでないと判定される場合(S308にてNO)、処理はS304に移される。
以上のような構成およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る水力発電装置100の制御装置4の動作について図7、図8、図9および図10を参照しつつ説明する。
たとえば、水車1が水流を受けて回転するとともに発電が行なわれている場合を想定する。また、このとき、水車1に紐状のゴミが付着している場合を想定する。
図7は、水車1に紐状のゴミ20が付着した状態を示す図である。図7に示すように、水車1に含まれる複数の翼のうちの一つには、紐状のゴミ20が付着している。図7の紙面手前から紙面奥側に水が流れているものとする。そのため、水車1は、水流を受けることによって翼に紐状のゴミ20が付着した状態で図7の矢印の方向に回転している。
図8は、正回転時におけるゴミ20が付着した状態の水車1の翼10の断面図である。図8において、水は、流水方向Aを示す矢印(紙面下方向)に沿って流れている。水車1の翼10は、流水方向Aとは垂直方向の翼回転方向Bを示す矢印(紙面右方向)に向かって進行する。
このとき、水車1の翼10は、水流を横切る。そのため、水車1の翼10の前縁部10aの面に圧力が発生する。発生した圧力によって紐状のゴミ20は、水車1の翼10の前縁部10aに押し付けられる。水車1の翼10の回転速度が水流の流速に対して十分に大きければ、紐状のゴミ20は翼回転方向Bとは逆方向にたなびく。このようにして水車1に付着する紐状のゴミ20が増加すると、水車1の回転速度や発電機3による発電量や発電電圧が低下する場合がある。
たとえば、発電量がしきい値よりも小さくなる場合には、予め定められた条件が成立したと判定され(S100にてYES)、カウンタがクリアされるとともに(S102)、逆回転制御が実行される(S104)。逆回転制御が開始されると、発電機3から水車1に対して逆転トルクが作用するようにインバータ4aが制御されるとともに(S200)、タイムアウト時間が決定される(S202)。水車1に対する逆転トルクの作用により、水車1の回転速度が低下していく。
水車1がほぼ回転停止状態になると、水車1の翼10の進行が停止するため、図9に示すように、翼10に付着している紐状のゴミ20は、水流の力によって流水方向Aと同じ方向にたなびくこととなる。逆転トルクが水車1が水流によって回転する回転トルクよりも大きいと、水車1は、その後に逆回転を開始する。
図10は、逆回転時におけるゴミ20が付着した状態の水車1の翼10の断面図である。図10において、水は、流水方向Aを示す矢印(紙面下方向)に沿って流れている。水車1の翼10は、流水方向Aとは垂直方向の翼逆回転方向Cを示す矢印(紙面左方向)に向かって進行する。
このとき、水車1の翼10は、水流を横切る。そのため、水車1の翼10の後縁部10bの面に圧力が発生する。発生した圧力によって紐状のゴミ20は、水車1の翼10の後縁部10bに押し付けられる。水車1の翼10の回転速度が水流の流速に対して十分に大きければ、紐状のゴミ20は翼逆回転方向Cとは逆方向にたなびく。
現在の水車1の回転速度が取得され(S204)、水車1が予め定められた回転数以上で逆回転しているか否かが判定される(S206)。水車1が予め定められた回転数以上で逆回転していると判定された場合に(S206にてYES)、逆回転制御が終了する。
逆回転制御が終了した後に、正回転制御が実行される(S106)。正回転制御が実行されると、発電機3から水車1に作用するトルクがゼロになるようにインバータ4aが制御されるとともに(S300)、タイムアウト時間が決定される(S302)。そして、現在の水車1の回転速度が取得され(S304)、水車1が予め定められた回転数以上で正回転しているか否かが判定される(S306)。水車1が予め定められた回転数以上で正回転していると判定された場合(S306にてYES)、正回転制御が終了し、カウンタがインクリメントされる。
逆回転制御と正回転制御とは、カウンタのカウント値が上限値に到達するまで(S110にてNO)、交互に複数回実行される。そして、カウンタのカウント値が上限値に到達すると(S110にてYES)、ゴミを除去する制御処理が終了する。
逆回転制御と正回転制御とが交互に実行されることにより、水車1が正回転方向に回転している場合には、図8に示したように、水車1の翼10の後縁部10bでは、紐状のゴミ20が浮き上がった状態になる。この状態から水車1を逆回転方向に回転するように変化させると、水車1の翼10の前縁部10aでは圧力が減少し、後縁部10bでは圧力が上昇する。このとき、翼10の表面に沿って水流が形成されると、ゴミ20が翼10に圧力によって押し付けられる前にゴミ20が翼10から浮き上がって下流側に流される。
以上のようにして、本実施の形態に係る水力発電装置100によると、水車1に紐状のゴミが絡んでいたとしても、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミを水車1から浮き上がらせることができるため、水車に絡まる紐状のゴミを除去することができる。したがって、水車に絡まる紐状のゴミを除去する水力発電装置および発電システムを提供することができる。
また、水車1を正回転させる制御と水車1の回転を停止する制御とを繰り返す場合と比較すると、逆回転制御を実行することにより、翼10の前縁部10aにおいてゴミ20を浮き上がらせる効果を、水車1の回転を停止させる場合よりも大きくすることができる。そのため、正回転制御と逆回転制御とを交互に複数回実行する方がより大きなゴミ除去効果を得ることができる。
以下、変形例について説明する。
上述した実施の形態において、逆回転制御および正回転制御は、カウンタのカウント値が上限値に到達するまで繰り返し実行されるものとして説明したが、逆回転制御および正回転制御は、前回実行された逆回転制御および正回転制御における発電機3の駆動時間をそれぞれ異なるようにしてもよいし、それぞれ同じになるようにしてもよい。あるいは、逆回転制御および正回転制御は、前回実行された逆回転制御および正回転制御における発電機3の駆動トルクをそれぞれ異なるようにしてもよいし、それぞれ同じになるようにしてもよい。このようにすると、毎回異なる実行態様で逆回転制御と正回転制御とが交互に実行されることになる。そのため、ゴミ20が付着する翼10の前縁部10aおよび後縁部10bにおける圧力を変化させることができるため、ゴミ20を浮き上がらせやすくすることができる。
上述した実施の形態において、逆回転制御および正回転制御は、カウンタのカウント値が上限値に到達するまで繰り返し実行されるものとして説明したが、逆回転制御および正回転制御は、前回実行された逆回転制御および正回転制御における発電機3の駆動時間をそれぞれ異なるようにしてもよいし、それぞれ同じになるようにしてもよい。あるいは、逆回転制御および正回転制御は、前回実行された逆回転制御および正回転制御における発電機3の駆動トルクをそれぞれ異なるようにしてもよいし、それぞれ同じになるようにしてもよい。このようにすると、毎回異なる実行態様で逆回転制御と正回転制御とが交互に実行されることになる。そのため、ゴミ20が付着する翼10の前縁部10aおよび後縁部10bにおける圧力を変化させることができるため、ゴミ20を浮き上がらせやすくすることができる。
上述した実施の形態において、インバータを用いて発電機3を駆動して水車1に逆転トルクを作用させるものとして説明したが、発電機3を駆動することに特に限定されるものではない。たとえば、水車1の翼のピッチを変化させることによって水流を受けるときの水車1の回転方向を逆転させるようにしてもよいし、発電機3とは別に水車1に逆転トルクを作用する電動機を設けるようにしてもよい。
上述の実施の形態においては、図1および図2に示した水平軸型のプロペラ式回転翼を有する水車によって流水を受けて発電を行なう発電装置を例に挙げて説明したが、このような構成を有する水車に限定されるものではない。たとえば、垂直軸型の回転翼を有する水車によって流水を受けて発電を行なう発電装置にも適用が可能である。
図11は、変形例に係る水力発電装置の概略形状を示す正面図である。本変形例に係る水力発電装置は、水車1Aと、発電機3とを含む。水車1Aは、垂直軸型の回転翼を有し、水流により回転する。発電機3は水車1Aの回転軸と連結されている。水車1Aが回転すると発電機3の回転軸も回転する。
図4〜図6に示した制御装置およびフローチャートについては、図11に示した水車1Aについても同様に組み合わせて用いることができる。図4〜図6に示した制御装置およびフローチャートについては、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
垂直軸型の水車1Aは、図11に示すように、直線翼式であり翼の上下の先端を回転軸に向けて曲げた構成を例示したが、とくにこれに限定されるものではない。たとえば、ダリウス式、ジャイロミル式、サボニウス式、クロスフロー式、パドル式、S型ロータ式等の他の形式であっても良い。
本変形例に係る水力発電装置でも、水車1Aに紐状のゴミが絡んでいたとしても、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって紐状のゴミを除去することができる。
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
好ましくは、図1および2に示すように、水車1は、水平軸型のプロペラ式回転翼を有する。
好ましくは、図1および2に示すように、水車1は、水平軸型のプロペラ式回転翼を有する。
好ましくは、図11に示すように、水車1Aは、垂直軸型の回転翼を有する。
好ましくは、流水が持つ運動エネルギーを電力に変換する海流発電または潮力発電または波力発電を行なう発電システムに、上記いずれかの水力発電装置を用いることによって、ゴミによる発電量の低下を防ぐことが可能となる。
好ましくは、流水が持つ運動エネルギーを電力に変換する海流発電または潮力発電または波力発電を行なう発電システムに、上記いずれかの水力発電装置を用いることによって、ゴミによる発電量の低下を防ぐことが可能となる。
[実施の形態2]
実施の形態1では、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって水車1に付着したゴミを除去(除塵)するようにした。これに対して、実施の形態2では、発電量低下量に応じた回数だけ逆回転制御と正回転制御とを実行する。なお、実施の形態2の水力発電装置および発電システムの構成は、図1〜3に示した実施の形態1の水力発電装置の構成や変形例として説明した図11に示す水力発電装置の構成や実施の形態1で説明した発電システムの構成と同様である。そのため、水力発電装置の構成についての詳細な説明は繰り返さない。
実施の形態1では、逆回転制御と正回転制御とを実行することによって水車1に付着したゴミを除去(除塵)するようにした。これに対して、実施の形態2では、発電量低下量に応じた回数だけ逆回転制御と正回転制御とを実行する。なお、実施の形態2の水力発電装置および発電システムの構成は、図1〜3に示した実施の形態1の水力発電装置の構成や変形例として説明した図11に示す水力発電装置の構成や実施の形態1で説明した発電システムの構成と同様である。そのため、水力発電装置の構成についての詳細な説明は繰り返さない。
図12は、実施の形態2の水力発電装置において制御部4cが実行する制御を説明するためのフローチャートである。
図12を参照して、まずS100において、制御部4cは、予め定められた条件が成立するか否かを判定する。予め定められた条件は、実施の形態1で説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
S100において、予め定められた条件が成立したと判断された場合(S100にてYES)、制御部4cは、S101〜S110の制御を除塵制御として実行する。なお、図12のS102、S104、S106、108およびS110は、図4のS102、S104、S106、S108およびS110とそれぞれ同じ処理を示す。そのため、それらの処理についてその詳細な説明は繰り返さない。
実施の形態2の除塵制御では、実施の形態1と同様に、制御部4cは、逆回転制御と正回転制御とを実行するが、発電電力の回復を図りつつ、モータとしても使用する発電機3とギヤなどの機械体の寿命をなるべく伸ばすために、逆回転制御と正回転制御との実行回数(除塵制御の実行回数)をゴミの付着状況に応じて変更する。なお、除塵制御の実行回数は、実施の形態1のカウンタの上限値に相当する。ゴミの付着量は、発電電力の低下量と相関があるので、S101では、制御部4cは、発電電力の低下量に対応するカウンタ上限値を設定する。制御部4cは、たとえば、インバータ4bに設けられる電圧センサあるいは電流センサ(図示せず)から取得される電圧および電流を用いて発電電力を取得する。制御部4cは、予め定められた最大発電電力から取得した発電電力を減算することによって発電電力の低下量を取得する。
以下に、発電量の低下量と除塵制御の実行回数とをどのように対応させるかについて説明する。図13は、除塵制御前の発電電力と、除塵制御後に回復した発電電力との関係を示す図である。
図13に示すように、除塵制御前発電電力が最大発電電力に対して0〜30%である間は、除塵制御を行なっても発電電力を十分に回復することができない。これに対して、除塵制御前発電電力が最大発電電力に対して40%である場合は、除塵制御を実行すると、発電電力は、最大発電電力の60%まで回復する。
さらに、除塵制御前発電電力が最大発電電力に対して50%である場合に除塵制御を実行すると、発電電力は、最大発電電力の90%程度まで回復する。また、除塵制御前発電電力が最大発電電力の60%以上の状態で除塵制御を実行すると、発電電力は、ほぼ100%まで回復する。
除塵制御において、水車1に絡んでいるゴミの量が多いほど、ゴミを除去し難くなる。これは、ゴミが水車1に複雑に絡んでいるため、および、ゴミが多いほど水車1の回転速度が低いので回転方向を変えた際のゴミの慣性力が十分に得られず、ゴミが浮き上がらないためであると考えられる。
以上の結果より、除塵制御は、発電電力が最大発電電力の50%になるまで低下する前に行なうことが効果的であることが分かる。したがって、上述の予め定められた条件は、発電電力が最大発電電力の50%、好ましくは60%になるまでに成立するように条件のしきい値を定めることが望ましい。
図14は、除塵制御の実行回数の検討を行なうためのグラフである。図14において、縦軸は最大発電電力に対する除塵制御後発電電力の割合(%)を示し、横軸は、除塵制御の実行回数を示し、最大発電電力に対する除塵制御前発電電力の割合(%)が、20%、30%、40%、50%、70%、90%の6通りのデータがプロットされている。
図14では、除塵制御前発電電力が最大発電電力の20%である場合および最大発電電力の30%である場合には、除塵制御を何回実行しても発電電力は増加しておらず、ゴミが除去されないことが分かる。除塵制御前発電電力が最大発電電力の40%である場合には、除塵制御を実行すると発電電力は多少回復するが、発電電力は最大発電電力の60%以上には増加しない。
除塵制御前発電電力が最大発電電力の50%である場合には、除塵制御を実行すると4回までは発電電力は増加回復するが、5回以上実行しても発電電力は最大発電電力の90%以上には増加しない。
除塵制御前発電電力が最大発電電力の70%である場合には、除塵制御を実行すると3回目までは発電電力は増加回復し、3回目で発電電力は、最大発電電力のほぼ100%となる。除塵制御前発電電力が90%である場合には、除塵制御を実行すると2回目までは発電電力は増加回復し、2回目で発電電力は、最大発電電力のほぼ100%となる。
除塵制御は、実行回数が多いと発電機3と機械体に負荷がかかり、発電機3の寿命が短くなるので、水力発電装置のように長期に連続して使用される設備では、発電電力の回復と発電機3と機械体の寿命維持の兼ね合いから適切な実行頻度とすることが望まれる。そこで、実施の形態2では、発電電力の低下量によって除塵制御の実行頻度を変更することとした。
図15は、除塵制御前発電電力と、除塵制御の実行回数との関係を示した図である。図13で説明したように、有効に電力を回復させるために、除塵制御前発電電力が最大発電電力の50%以上である段階で除塵制御を実行する。この場合、図14の関係を考慮し、除塵制御の実行時に除塵制御前発電電力が最大発電電力の90%である場合には、除塵制御の実行回数を3回とし、除塵制御前発電電力が最大発電電力の70%である場合には、除塵制御の実行回数を4回とし、除塵制御前発電電力が最大発電電力の50%である場合には、除塵制御の実行回数を6回とする。このように、除塵制御前発電電力が低下するほど、除塵制御の実行回数を多くする。
図12に戻って、S101において、制御部4cは、図15に示す関係に示す除塵制御の実行回数に基づいて、発電電力の低下量に対応する数値にカウンタ上限値を決定する。続いて、S102において、制御部4cは、内蔵するカウンタをクリアする。S104において、制御部4cは、逆回転制御を実行する。その後S105において、制御部4cは、逆回転制御の実行中において設定時間(たとえば、1〜10秒)が経過するまで待つ。
次に、S106において、制御部4cは、正回転制御を実行する。その後S107において、制御部4cは、正回転制御の実行中において設定時間(たとえば、1〜10秒)が経過するまで待つ。
続いてS108において、制御部4cは、カウンタをインクリメントし、S110において、カウンタのカウント値が上限値(除塵制御の設定回数)に達したか否かを判断する。S108において、カウント値がまだ上限値に達していなければ、制御部4cは処理をS110に戻し、再び逆回転制御を実行する。
一方、S110において、カウント値が上限値に達した場合には、制御部4cは、処理を終了する。
上述したフローチャートに従って処理が進められることによって、制御部4cは、発電電力の低下量に応じて除塵制御を複数回実行する(すなわち、逆回転制御と正回転制御とを交互に複数回実行する)。
図16は、除塵制御を複数回実行した場合の回転速度の変化を示した波形図である。図16の縦軸は、水車1の回転速度を示す。図16の横軸は、時間を示す。たとえば、発電電力が最大発電電力の90%である場合を想定する。図16に示すように、予め定められた条件が成立した場合には(S100にてYES)、発電低下量に対応したカウンタ上限値として3が設定される(S101)。カウンタがクリアされると(S102)、時刻t1〜t2までの間に逆回転制御が実行される(S104)。そして、時刻t2〜t3までの間に待機した後(S105)、時刻t3〜t4までの間に正回転制御が実行される(S106)。水車1の回転速度が変化させられるので、水車1に付着した異物を逆回転時に浮き上がらせ、正回転時に力を加え、水流の力で下流に流すことにより、異物を取り除くことができる。したがって、異物が原因で低下した発電量を回復する効果がある。
そして、時刻t4〜t5までの間に待機した後(S107)、カウンタがインクリメントされる(S108)。このような除塵制御が時刻t5〜t6の間と、時刻t6〜t7の間とにも実行され、合計3回行なわれる。除塵制御が1回実行されるごとに水車1に付着していたゴミが一定量除去されるため、水車1の回転抵抗が一定量だけ小さくなる。その結果、水車1の回転速度は、除塵制御前のN1から除塵制御が1回実行される毎に一定量だけ増加していく。
なお、実施の形態2では、S105の設定時間、S107の設定時間は、カウンタの上限値まで繰り返す間、固定値を採用しているが、設定時間を変化させてもよい。
以上のようにして、実施の形態2に係る水力発電装置100によると、制御部4cは、発電電力の低下量が第1の値である場合には(たとえば、発電電力が最大発電電力の90%である場合には)、逆回転制御と正回転制御とを交互に第1回数(たとえば、3回)実行する。制御装置は、発電電力の低下量が第1の値よりも大きい第2の値である場合には(たとえば、発電電力が最大発電電力の70%である場合には)、逆回転制御と正回転制御とを交互に第1回数よりも多い第2回数(たとえば、4回)実行する。
このようにすると、紐状のゴミを水車1から浮き上がらして除去することができる。したがって、水車に絡まる紐状のゴミを除去する水力発電装置および発電システムを提供することができる。
[実施の形態3]
実施の形態2では、除塵制御の実行回数を、発電電力の低下量に対応して定めることによって、ゴミ除去を効果的に行ないつつ、発電機3の負荷を軽減し、発電機3と機械体の寿命を延長するようにした。これに対して、実施の形態3では、逆回転あるいは正回転させる制御パターンを変化させる。なお、実施の形態2の水力発電装置および発電システムの構成は、図1〜3に示した実施の形態1の水力発電装置の構成や変形例として説明した図11に示す水力発電装置の構成や実施の形態1で説明した発電システムの構成と同様である。そのため、水力発電装置の構成についての詳細な説明は繰り返さない。
実施の形態2では、除塵制御の実行回数を、発電電力の低下量に対応して定めることによって、ゴミ除去を効果的に行ないつつ、発電機3の負荷を軽減し、発電機3と機械体の寿命を延長するようにした。これに対して、実施の形態3では、逆回転あるいは正回転させる制御パターンを変化させる。なお、実施の形態2の水力発電装置および発電システムの構成は、図1〜3に示した実施の形態1の水力発電装置の構成や変形例として説明した図11に示す水力発電装置の構成や実施の形態1で説明した発電システムの構成と同様である。そのため、水力発電装置の構成についての詳細な説明は繰り返さない。
図17は、実施の形態3の水力発電装置において制御部4cが実行する制御を説明するためのフローチャートである。
図17を参照して、まずS200において、制御部4cは、予め定められた条件が成立したか否かを判断する。予め定められた条件は、実施の形態1で説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
S200において、予め定められた条件が成立したと判断された場合(S200にてYES)、制御部4cは、S202、S204およびS206に示される除塵制御を実行する。
S202において、制御部4cは、所定のパターンで回転速度を変化させる第1制御パターンで逆回転制御と正回転制御とを実行する。第1制御パターンとしては、たとえば、発電機3の負荷が比較的小さい制御パターンが設定される。その後S204において、制御部4cは、発電電力が十分に回復したか否かを判断する。制御部4cは、たとえば、発電電力が判定値まで回復した(すなわち、判定値を超えている)と判断される場合に発電電力が十分に回復したと判断する。発電電力が十分に回復していない(すなわち、判定値未満である)と判断される場合には(S204にてNO)、S206に処理が進められる。S206において、制御部4cは、第2制御パターンで逆回転制御と正回転制御とを実行し、その後処理を終了する。第2制御パターンは、第1制御パターンよりも発電機3の負荷が大きい制御パターンである。一方、予め定められた条件が成立しないと判断される場合や(S200にてNO)、発電電力が判定値まで回復したと判断される場合には(S204にてYES)、その後処理が終了される。
図18は、第1制御パターンの第1例を示した波形図である。図19は、第1制御パターンの第2例を示した波形図である。図20は、第1制御パターンの第3例を示した波形図である。図21は、第2制御パターンの例を示した波形図である。図18〜図21のいずれのグラフも縦軸は、回転速度を示し、横軸は、時間を示す。
図21に示す第2制御パターンの波形は、逆回転制御および正回転制御の双方において発電機3に大きなトルクを発生させて水車1の回転方向を短時間で切り換えるものである。これに対して、図18〜図20に示す波形では、図21よりも逆回転制御および正回転制御の双方においてゆっくりトルクを作用させて水車1の回転方向を切り換えるものである。
図21に示す第2制御パターンのように時刻t41〜t42あるいは時刻t43〜t44における発電機3に作用するトルクを大きくした方が、また、水車1の回転速度を短時間で逆方向に回転させる方が、水車1とゴミの速度差が大きくなり、より確実にゴミを除去することができる。さらに除塵制御の回数も多いほうが、より多くのゴミを除去することができる。しかし、常時図21の波形に従って繰り返し水車1の回転速度が変化するように発電機3を制御する場合には、発電機3と機械体の負荷が大きくなり、発電機3と機械体の寿命が短縮される。そのため、発電機3も耐久性が高く大型のものを使用する必要があり、発電機3の製造コストが増加する場合がある。また、除塵制御の実行中は発電を停止する期間が生じるため、除塵制御を実行しない場合と比較して発電電力が減少する。
そのため、まず、制御部4cは、発電機3に対して負荷が軽い第1制御パターンを適用して除塵制御を実行し、それでも発電電力が回復しない場合には、第2制御パターンを適用して除塵制御を実行する。第1制御パターンには、種々の例が考えられるので、図18〜図20を図示して説明する。
図18に示した例では、時刻t11〜t12の回転速度の変化が図21の時刻t41〜t42の回転速度の変化よりも緩やかであり、時刻t13〜t14の回転速度の変化が図21の時刻t43〜t44の回転速度の変化よりも緩やかである。そのため、図18に示した第1制御パターンで制御される場合の発電機3の負荷は、図21に示した第2制御パターンで制御される場合の発電機3の負荷よりも小さくなる。なお、逆回転制御と正回転制御とが実行されることによって水車1に付着していたゴミが一定量除去されるため、水車1の回転抵抗が一定量だけ小さくなる。その結果、水車1の回転速度は、逆回転制御および正回転制御の実行前のN1から一定量だけ増加してN3となる。なお、逆回転制御および正回転制御の実行後の水車1の回転速度が、逆回転制御および正回転制御の実行前と比較して増加する変化は、図19〜図21についても同様に発生する。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
図19に示した例では、時刻t21〜t22の回転速度の変化が図21の時刻t41〜t42の回転速度の変化よりも緩やかであり、時刻t22〜t23の回転速度の変化が時刻t43〜t44の回転速度の変化よりも緩やかである。また、逆回転制御後の時刻t22においてすぐに正回転制御を実行しているので、図18に示した例と比較して、発電を停止する期間を短くすることができるため、発電量の低下も少なくすることができる。
図20に示した例では、時刻t31〜t32の期間において階段状に回転速度をN1からN2まで低下させている。そのため、時刻t31〜t32の回転速度の変化が図21の時刻t41〜t42の回転速度の変化よりもゆっくりとなっている。さらに、時刻t33〜t34の期間において階段状に回転速度N2からN3まで増加させている。そのため、時刻t33〜t34の回転速度の変化が図21の時刻t41〜t42の回転速度の変化よりもゆっくりとなっている。このような制御は、水車1の慣性力が大きく、逆回転制御や正回転制御によって速やかに回転速度を変化させることがむずかしく、かつ、発電機3の制御を連続的に行なうことが難しい場合に有効である。このように、逆回転制御や正回転制御においてトルクを作用させる時間を短くして回転速度の変化を段階的に行なうことにより、除塵制御における発電機3と機械体に対する負荷を低減し、機械部品の破損を防ぐことができる。
以上のようにして、実施の形態3に係る水力発電装置100によると、制御部4cは、逆回転制御と正回転制御とを実行する場合に、水車1の回転速度が第1制御パターンで変化するように発電機3を制御する。制御部4cは、発電電力の回復が不十分であるときには、水車1の回転速度が、第1制御パターンよりも回転速度の変化率が大きい第2制御パターンで変化するように発電機3を制御する。
このようにすると、発電機の負荷を軽減しつつ、発電電力の回復が不十分であるときには、確実に紐状のゴミを水車から浮き上がらして除去することができる。したがって、水車に絡まる紐状のゴミを除去する水力発電装置および発電システムを提供することができる。
なお、実施の形態3においては、第1制御パターンにおける逆回転制御および正回転制御の両方が、第2制御パターンよりも回転速度がゆっくり変化するように設定されたものとして説明したが、たとえば、第1制御パターンにおける逆回転制御および正回転制御のうちの一方が、第2制御パターンよりも回転速度がゆっくり変化するように設定されてもよい。このようにしても、発電機3と機械体の負荷を低減することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 水車、2 増速機、3 発電機、4 制御装置、4a インバータ、4b 電力変換装置、4c 制御部、6 回転速度センサ、10 翼、20 ゴミ、40 支持部、40a,40b 梁、40c 架台、40d 支柱、40e ベース板、100 水力発電装置。
Claims (11)
- 水流を受けることによって第1方向に回転する水車と、
前記水車に連結される発電機と、
前記発電機を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第1方向と逆方向である第2方向のトルクを前記水車に作用させて前記水車を前記第2方向に回転させる逆回転制御と、前記水車の回転方向を前記第1方向に戻す正回転制御とを実行する、水力発電装置。 - 前記発電機は、回転電機であって、
前記制御装置は、制御部と、前記制御部からの制御指令に応じて前記回転電機との間で電力を授受するインバータとを含む、請求項1に記載の水力発電装置。 - 前記制御装置は、前記逆回転制御と前記正回転制御とを交互に複数回実行し、
前記逆回転制御および前記正回転制御における前記水車の駆動時間は、直前に実行される前記逆回転制御および前記正回転制御における前記駆動時間とそれぞれ異なる、請求項1または2に記載の水力発電装置。 - 前記制御装置は、前記逆回転制御と前記正回転制御とを交互に複数回実行し、
前記逆回転制御および前記正回転制御における前記水車に作用する駆動トルクは、直前に実行される前記逆回転制御および前記正回転制御における前記駆動トルクとそれぞれ異なる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水力発電装置。 - 前記制御装置は、前記逆回転制御と前記正回転制御とを交互に複数回実行し、
前記逆回転制御および前記正回転制御における前記水車の駆動態様は、直前に実行される前記逆回転制御および前記正回転制御における前記駆動態様とそれぞれ同じであって、
前記駆動態様は、前記水車の駆動時間と前記水車に作用する駆動トルクとのうちの少なくともいずれかを含む、請求項1または2に記載の水力発電装置。 - 前記制御装置は、予め定められた条件が成立した場合に、前記逆回転制御と前記正回転制御とを実行し、
前記予め定められた条件は、前記発電機による発電量がしきい値よりも小さいという条件と、前記水車の回転速度がしきい値よりも小さいという条件と、前記発電機による発電電圧がしきい値よりも低下したという条件と、前回の実行時点から予め定められた期間が経過したという条件とのうちの少なくともいずれかの条件を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水力発電装置。 - 前記制御装置は、前記水力発電装置の発電電力の流速に対応する電力からの低下量が第1の値である場合には、前記逆回転制御と前記正回転制御とを交互に第1回数実行し、前記発電電力の低下量が前記第1の値よりも大きい第2の値である場合には、前記逆回転制御と前記正回転制御とを交互に前記第1回数よりも多い第2回数実行する、請求項1に記載の水力発電装置。
- 前記制御装置は、前記逆回転制御と前記正回転制御とのうちの少なくともいずれかを実行する場合に、前記水車の回転速度が第1制御パターンを示すように前記発電機を制御し、発電電力の回復が不十分であるときには、前記水車の回転速度が、前記第1制御パターンよりも前記回転速度の変化率が大きい第2制御パターンを示すように前記発電機を制御する、請求項1に記載の水力発電装置。
- 前記水車は、水平軸型のプロペラ式回転翼を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の水力発電装置。
- 前記水車は、垂直軸型の回転翼を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の水力発電装置。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の前記水力発電装置を用いて、流水が持つ運動エネルギーを電力に変換する海流発電または潮力発電を行なう発電システム。
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