JP2018107980A - Power converter and wind power generation system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電力の電圧を昇圧する電力変換器、およびこれを用いた風力発電システムに関するものである。 The present invention relates to a power converter that boosts the voltage of DC power and a wind power generation system using the same.
近年、太陽光発電や風力発電をはじめする再生可能エネルギーの大量導入が期待されている。風力発電においては、複数の風力発電装置を備え、総発電電力が数100MWに達するような風力発電システム(ウインドファーム)の開発が検討されている。風力発電システムの総発電電力が大きいほど、その集電系統も大きくなる傾向にある。また、このような大規模風力発電システムは海岸や洋上に設置されることが多く、送電距離が長くなる傾向がある。そして、このような遠隔地に設置された大規模風力発電システムにおいては、集電系統、送電系統における送電損失が大きいという問題がある。 In recent years, mass introduction of renewable energy such as solar power generation and wind power generation is expected. In wind power generation, development of a wind power generation system (wind farm) that includes a plurality of wind power generation devices and has a total generated power reaching several hundred MW is under consideration. The larger the total generated power of the wind power generation system, the larger the current collection system. In addition, such a large-scale wind power generation system is often installed on the coast or on the ocean, and the transmission distance tends to be long. And in such a large-scale wind power generation system installed in a remote place, there exists a problem that the transmission loss in a current collection system and a power transmission system is large.
交流送電に比べて、直流送電は送電損失が小さいことが知られている。直流送電を風力発電システムの集電および送電系統に適用するためには、風車の回転エネルギーによって得られた交流電力を直流電力に変換し、さらに所定の電圧に昇圧する必要がある。 It is known that DC transmission has a smaller transmission loss than AC transmission. In order to apply direct current power transmission to a current collection and transmission system of a wind power generation system, it is necessary to convert alternating current power obtained by the rotational energy of the windmill into direct current power and further boost it to a predetermined voltage.
これに関する技術として、特許文献1では、複数ある変換器モジュールの入力端子が各々並列に接続され、出力端子各々が直列に接続された電力変換器の構成とその制御方法が記載されている。
As a technique related to this,
特許文献1に記載された電力変換器は、同文献の図2等から明らかなように、モノポーラ出力であり、出力先の送電ケーブルに異常が発生した場合やメンテナンス時に電力変換器を停止させなければならない。すなわち、このような場合には風力発電システムで発電された電力の全てを送電することができなくなるという問題がある。
The power converter described in
また、一般的に、電力変換器を構成する変換器モジュールは変圧器を搭載している。変圧器には油浸絶縁紙や高分子を用いた複合誘電体が用いられる。このような誘電体に直流電界が印加されると、その界面で空間電荷が蓄積する。空間電荷は局所的な電界の歪みを生むため、絶縁破壊の一因となる。 Moreover, generally the converter module which comprises a power converter carries the transformer. For the transformer, a composite dielectric using oil-impregnated insulating paper or polymer is used. When a DC electric field is applied to such a dielectric, space charges accumulate at the interface. The space charge causes local electric field distortion, which contributes to dielectric breakdown.
特許文献1に記載された電力変換器は、複数の変換器モジュールの出力端子を各々直列に接続することにより、高電圧出力を実現している。最上段の変換器モジュールに搭載された変圧器には長時間にわたって直流高電圧が印加されるため、上述の絶縁破壊が懸念され、機器の長期信頼性を保つことが難しいという問題がある。
The power converter described in
そこで本発明は、機器の長期信頼性を保ちつつ、出力先の送電ケーブルに異常が発生した場合やメンテナンス時にも出力を停止する必要がない電力変換器、およびこれを用いた風力発電システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a power converter that does not require the output to be stopped when an abnormality occurs in the output power transmission cable or during maintenance while maintaining the long-term reliability of the device, and a wind power generation system using the power converter The purpose is to do.
前記課題を解決するために、本発明の電力変換器は、複数の変換器モジュールの出力端子を直列接続した第一の変換器モジュール群と、複数の変換器モジュールの出力端子を直列接続した第二の変換器モジュール群と、複数の前記変換器モジュールを制御する中央制御装置と、複数の前記変換器モジュールの入力端子をそれぞれ並列に接続する並列接続部と、前記第一のモジュール群の出力端子の一端と接続した第一の出力端子と、前記第一のモジュール群の出力端子の他端と前記第二のモジュール群の出力端子の一端を接続した中性点端子と、前記第二のモジュール群の出力端子の他端と接続した第二の出力端子と、を備えた。 In order to solve the above problems, a power converter according to the present invention includes a first converter module group in which output terminals of a plurality of converter modules are connected in series, and a first converter module group in which output terminals of a plurality of converter modules are connected in series. Two converter module groups, a central control device that controls the plurality of converter modules, a parallel connection unit that connects in parallel the input terminals of the plurality of converter modules, and an output of the first module group A first output terminal connected to one end of the terminal; a neutral point terminal connecting the other end of the output terminal of the first module group; and an end of the output terminal of the second module group; And a second output terminal connected to the other end of the output terminal of the module group.
本発明によれば、出力先の送電ケーブルに異常が発生した場合やメンテナンス時にも停止する必要のない電力変換器を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a power converter that does not need to be stopped even when an abnormality occurs in an output destination power transmission cable or during maintenance.
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、実施例1に係る電力変換器11を示している。この電力変換器11は、複数の変換器モジュール10と、入力端子30と、出力端子31と、中央制御装置40を含む。入力端子30と変換器モジュール10の入力側の間には並列接続部20が設けられており、並列接続部20を介して、各々の変換器モジュール10の入力側が並列に接続されている。また、出力端子31と変換器モジュール10の出力側の間には直列接続部21が設けられており、直列接続部21を介して、各々の変換器モジュール10の出力側が直列に接続されている。
FIG. 1 shows a
複数の変換器モジュール10は、正側の変換器モジュール群33と、負側の変換器モジュール群34とに分類される。正側の変換器モジュール群33、負側の変換器モジュール群34は、例えば、それぞれn個の変換器モジュール10を含む。以下では、説明上の区別のため、正側の変換器モジュール群33を構成する各々の変換器モジュール10を、出力電圧が接地電圧に近い順に変換器モジュールP1、P2、・・・、Pnと呼称する。同様に、負側の変換器モジュール群34を構成する各々の変換器モジュール10を、出力電圧が接地電圧に近い順に変換器モジュールN1、N2、・・・、Nnと呼称する。
The plurality of
電力変換器11の出力端子31は、正電圧出力端子311、負電圧出力端子312、中性点電圧端子313とで構成される。正電圧出力端子311は、変換器モジュールPnの出力端子のうち電圧が高い側と接続される。負電圧出力端子312は、変換器モジュールNnの出力端子のうち電圧が低い側と接続される。中性点電圧端子313は、変換器モジュールP1の出力端子のうち電圧が低い側、および、変換器モジュールN1の出力端子のうち電圧が高い側と接続される。
The
中央制御装置40は、各々の変換器モジュール10内に搭載される、後述のモジュール制御装置41と有線または無線で接続され、電力変換器11の動作を制御するために必要な計算処理およびモジュール制御装置41とのデータ授受を実施する。
The
通常、中央制御装置40は、変換器モジュール10が入力電圧よりも高い電圧を出力するように、変換器モジュール10内のモジュール制御装置41に指令を与える。各々の変換器モジュール10の出力は、それぞれ直列に接続されているため、電力変換器11の出力電圧、すなわち出力端子31の正電圧出力端子311と負電圧出力端子312との間の電圧は、各々の変換器モジュール10の出力電圧の総和になる。
Normally, the
さらに、電力変換器11は中性点電圧端子313を備えており、これを接地電圧とすることで、電力変換器11は正電圧と負電圧の双極電圧を出力することが可能である。例えば、電力変換器11が10個の変換器モジュール10を有し、このうち5個が正側の変換器モジュール群33に属し、残る5個が負側の変換器モジュール群34に属するとする。すなわち、一方の変換器モジュール群に含まれる変換器の個数n=5であるとする。この場合、例えば、中央制御装置40が各々の変換器モジュール10にそれぞれ40kVを出力するよう指令すると、電力変換器11の出力電圧は、正電圧出力端子311と中性点電圧端子313間がプラス200kVとなり、負電圧出力端子312と中性点電圧端子313間がマイナス200kVになる。
Further, the
また、中央制御装置40が正側の変換器モジュール群33、負側の変換器モジュール群34のそれぞれに属する変換器モジュール10に異なる指令値を与えることにより、電力変換器11は、絶対値の異なる正負電圧を出力することもできる。例えば、n=5とし、中央制御装置40が、正側の変換器モジュール群33に属する変換器モジュール10に対しては40kV、負側の変換器モジュール群34に属する変換器モジュール10に対しては20kVを指令値して与えた場合、電力変換器11はプラス200kVとマイナス100kVを出力する。
Further, when the
さらに、中央制御装置40が、負側の変換器モジュール群34に属する変換器モジュール10に0Vを出力するように指令した場合には、電力変換器11の出力はプラス200kVのみとなり、マイナス側の出力は0Vであるので、マイナス側の出力を停止したとみなせる。
Further, when the
また、中央制御装置40が、すべての変換器モジュール10に0Vの指令値を与えた場合には、電力変換器11の出力はプラス側、マイナス側ともに0Vとなる。この場合、電力変換器11の出力は停止したとみなせる。
When the
このように本実施例の電力変換器11は双極電圧を出力し、しかもプラス側、マイナス側の出力を任意に制御できるので、出力端子31に接続される送電ケーブルの何れかに異常が発生した場合や、送電ケーブルの何れかをメンテナンスする時であっても、異常が発生した送電ケーブル、または、メンテナンス対象の送電ケーブルのみ送電を停止するとともに、それ以外の送電ケーブルを利用することで送電を継続できる冗長性を得ることができる。
As described above, the
なお、ケーブルコスト低減の観点から、中性点電圧端子313に接続される送電ケーブルは省略しても良い。この場合、中性点電圧端子313を適切に地中または海水と接触させることにより、地中または海水を帰路回路とする大地(海水)帰路方式とみなすことができる。
Note that the power transmission cable connected to the neutral
次に、図2を用いて、実施例1に係る変換器モジュール10の構成例を説明する。図1と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。変換器モジュール10は、第一の変換器ユニット12、第二の変換器ユニット13、変圧器14、モジュール制御装置41、入力部遮断装置51、出力部遮断装置52、モジュール短絡装置53とで構成される。第一の変換器ユニット12は、入力端子30間に印加された直流電圧を交流電圧に変換して出力するものである。また、変圧器14は、第一の変換器ユニット12が出力する交流電圧を、巻数比に応じて昇圧するものである。さらに、第二の変換器ユニット13は、変圧器14が昇圧した交流電圧を整流して直流電圧を出力するものである。
Next, a configuration example of the
ここで、変換器モジュール10内の各構成の接続を説明する。第一の変換器ユニット12の入力端子は、入力部遮断装置51を介して並列接続部20と接続される。第二の変換器ユニット13の出力端子は、出力部遮断装置52を介して直列接続部21と接続される。変圧器14の一次巻線は第一の変換器ユニット12の出力端子と接続され、二次巻線は第二の変換器ユニット13の入力端子と接続される。また、モジュール短絡装置53は、変換器モジュール10の出力端子間に接続される。
Here, the connection of each component in the
また、モジュール制御装置41は、変換器モジュール10の動作を制御するために必要な計算処理を実施するとともに、中央制御装置40、第一の変換器ユニット12、第二の変換器ユニット13とのデータ授受を実施する。第一の変換器ユニット12、第二の変換器ユニット13からモジュール制御装置41へ送られるデータは、例えば、電圧や電流の瞬時値である。モジュール制御装置41から第一の変換器ユニット12、第二の変換器ユニット13へ送られるデータは、例えば、半導体スイッチング素子を駆動するためのゲート信号である。さらに、モジュール制御装置41は、異常が発生したときなどに、入力部遮断装置51、出力部遮断装置52、モジュール短絡装置53に指令を送ることができる。入力部遮断装置51は、モジュール制御装置41の指令を受けて並列接続部20を接続したり切断したりする。出力部遮断装置52は、モジュール制御装置41の指令を受けて直列接続部21を接続したり切断したりする。モジュール短絡装置53は、モジュール制御装置41の指令を受けて変換器モジュール10の出力端子を開放したり短絡したりする。
In addition, the
図3は、図2の第一の変換器ユニット12、第二の変換器ユニット13の構成例を示している。ここに示すように、第一の変換器ユニット12は、4つのIGBT等の半導体スイッチング素子15と4つのダイオード16で構成されたブリッジ回路とコンデンサ17で構成される2レベルフルブリッジ型インバータ回路である。ここに含まれるブリッジ回路は、具体的には、直列接続した二つの半導体スイッチング素子15のそれぞれにダイオードを逆並列に接続した直列接続回路を、並列に設置し、両回路の出力端子を変圧器14の一次巻線の両端に接続したものである。このような構成とすることで、第一の変換器ユニット12を位相シフト方式で駆動することが可能となり、半導体スイッチング素子15のスイッチング損失を大幅に低減できる。
FIG. 3 shows a configuration example of the
一方、第二の変換器ユニット13は、例えば4つのダイオード16で構成されたブリッジ回路とコンデンサ17で構成される。このブリッジ回路は、具体的には、二つのダイオード16の直列接続回路を並列に設置し、両回路の入力端子を変圧器14の二次巻線の両端に接続したものである。ダイオード16は半導体スイッチング素子15に比べて低コストであり、また受動部品であることから駆動回路を不要とできるので、低コストで第二の変換器ユニット13を構成することができる。
On the other hand, the
また、図4は、図2の第二の変換器ユニット13の別の構成例を示している。なお、ここに示す第一の変換器ユニット12は図3と同等であるので重複説明は省略する。第二の変換器ユニット13は、例えば4つのIGBT等の半導体スイッチング素子15と4つのダイオード16で構成されたブリッジ回路とコンデンサ17で構成される2レベルフルブリッジ型コンバータ回路である。ここに含まれるブリッジ回路は、具体的には、直列接続した2つの半導体スイッチング素子15のそれぞれにダイオードを逆並列に接続した直列接続回路を、並列に設置し、両回路の入力端子を変圧器14の二次巻線の両端に接続したものである。このようにすることで、電力変換器11は双方向に電力を融通することが可能となる。また、第二の変換器ユニット13を同期整流方式で駆動することにより、図3で示した、4つのダイオードで構成されたブリッジ回路で整流する場合に比べて導通損失を低減できる。
FIG. 4 shows another configuration example of the
以上、本実施例の第一の変換器ユニット12と第二の変換器ユニット13の具体例を図3および図4に示したが、変換器ユニットの組み合わせはこれらに限定するものではない。例えば、3レベルハーフブリッジ型、3レベルフルブリッジ型のインバータ回路、コンバータ回路、整流回路の任意の組み合わせによっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
Specific examples of the
次に、図2の変圧器14に関して、空間電荷の発生を抑制し絶縁劣化を防ぐ方法を説明する。図1でも示したように、電力変換器11は、複数の変換器モジュール10の出力端子を直列接続することにより、高電圧出力を実現している。そのため、例えば最上段の変換器モジュール10である変換器モジュールPnに搭載された変圧器14の二次巻線には、変換器モジュールPn自身が出力する電圧に加えて、下段の複数の変換器モジュール10の出力電圧が重畳されている。ここで、空間電荷の発生量は、直流電圧の大きさとその印加時間との積に依存するため、各々の変圧器14の二次巻線の接地点からの電圧と、その発生時間との積(電圧時間積)がゼロ近傍で推移するように、各々の変換器モジュール10の構成を入れ替えることで、空間電荷の発生を抑制し絶縁劣化を防ぐことができる。
Next, with respect to the
この具体的な方法を、図5を用いて説明する。図5は、時間を横軸にとり、各々の変換器モジュール10に搭載されている変圧器14の二次巻線の接地点からの電圧とその発生時間との積(電圧時間積)を縦軸にとった関係図である。変換器モジュール10の電気的な接続を入れ替える前を第一の出力モード、入れ替えた後を第二の出力モードと呼称する。
This specific method will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the time on the horizontal axis, and the product of the voltage from the ground point of the secondary winding of the
第一の出力モードでは、正側の変換器モジュール群33に属する変換器モジュールP1〜Pnにおける各々の電圧時間積(実線)は、時間に比例して増加し、負側の変換器モジュール群34に属する変換器モジュールN1〜Nnにおける各々の電圧時間積(破線)は、時間に比例して減少する。一方、第二の出力モードでも、正側の変換器モジュール群33に属する変換器モジュールP1〜Pnにおける各々の電圧時間積(実線)が時間に比例して増加し、負側の変換器モジュール群34に属する変換器モジュールN1〜Nnにおける各々の電圧時間積(破線)が時間に比例して減少する点は第一の出力モードと共通するが、第二の出力モードの開始後に各々の電圧時間積がゼロに向かって変化している。
In the first output mode, each voltage time product (solid line) in the converter modules P1 to Pn belonging to the positive-side
出力モードの入替は、例えば、変換器モジュールPnの電圧時間積が閾値VTthに到達したタイミングで行われ、このタイミングで、変換器モジュール10の電気的接続の切り替えを実施し、正側の変換器モジュール群33と負側の変換器モジュール群34が置き換わる。
The switching of the output mode is performed, for example, at a timing when the voltage-time product of the converter module Pn reaches the threshold value VTth. At this timing, the electrical connection of the
変換器モジュール10の電気的接続の入替は、複数の変換器モジュール10のうち、絶対値が等しく正負が逆の変換器モジュール10同士を入れ替えることで行われる。すなわち、変換器モジュールP1とN1、変換器モジュールP2とN2とを相互に入れ替えるように接続を切り替える。これを一般化すると、変換器モジュールPnとNnを相互に入れ替えるように接続を切り替える。このようなモジュール入替を繰り返すことで、各々の変換器モジュール10の電圧時間積がゼロ近傍(−VTth〜+VTthの範囲)で推移するように調整されるので、空間電荷の発生を抑制することができる。また、変圧器14が油浸変圧器である場合には、油が流動することにより油及び絶縁物が帯電する現象が知られている。このような帯電状態が継続すると部分放電が発生し、変圧器の故障の一因となるが、図5のように制御することで、このような流動帯電現象も抑制できる。
Replacement of the electrical connection of the
図6は、図1の中央制御装置40が、図5の出力モード入替を判定する際に用いるフローチャートである。電力変換器11が起動すると、中央制御装置40は、変換器モジュール10の入替判定処理を開始し、先ず第一の出力モードを実行する(ステップS01)。次に、中央制御装置40は、異常発生などが原因の停止の要否を判定する(ステップS31)。電力変換器11の停止が必要と判断したらならば(Yes)、本入替判定処理のフローチャートを終了するとともに、電力変換器11を停止させる。一方、電力変換器11を停止する必要はないと判断したらならば(No)、ステップS10に移行する。
FIG. 6 is a flowchart used when the
ステップS10では、中央制御装置40は、変換器モジュールPnの電圧時間積を計算する。ステップS11では、中央制御装置40は、第一の閾値判定処理を実施し、変換器モジュールPnの電圧時間積が閾値VTthより大きくなったと判断したならば(Yes)、ステップS12で第二の出力モードに入替えた後、ステップS32に移行する。一方、電圧時間積が閾値VTth以下であると判断したならば(No)、第一の出力モードを継続する(ステップS13)とともにステップS31に戻る。
In step S10, the
ステップS12で第二の出力モードに入替えられたときは、ステップ32で停止の要否を判定する。なお、ステップS32はステップS31と同様であるので説明を省略する。異常が発生しなかったときは、中央制御装置40は、ステップS10と同様に変換器モジュールPnの電圧時間積を計算する(ステップS20)。ステップS21では、中央制御装置40は、第二の閾値判定処理を実施し、変換器モジュールNnの電圧時間積が閾値−VTthより小さくなったと判断したならば(Yes)、ステップS22で第一の出力モードに入替えた後、ステップS31に戻る。一方、電圧時間積が閾値−VTth以上であると判断したならば(No)、第二の出力モードを継続する(ステップS23)とともにステップS32に戻る。
When the second output mode is switched in step S12, it is determined in
なお、図6のフローチャートでは、ステップS01において、最初に第一の出力モードを実行したが、最初に第二の出力モードを実行しても良い。その場合、ステップS01以降のステップにおいて、第一、第二の出力モードは相互に入れ替える必要がある。また、ステップS10、S20では、変換器モジュールPnの電圧時間積を計算する例を説明したが、他の1つの変換器モジュール10の電圧時間積を計算しても良いし、複数の変換器モジュール10の電圧時間積を計算しても良い。また、電圧が既知である場合などは、出力時間のみを計算してもよい。その場合、ステップS10以降の閾値判定は電圧時間積ではなく出力時間に対して実行される。複数の変換器モジュール10の電圧時間積を計算する場合は、ステップS11、S12において、複数の閾値判定を実行しても良いし、複数の変換器モジュール10の電圧時間積を用いて計算された総合的な電圧時間積に対して、閾値判定を実行しても良い。
In the flowchart of FIG. 6, the first output mode is first executed in step S01, but the second output mode may be executed first. In that case, in the steps after step S01, the first and second output modes need to be interchanged. Moreover, although the example which calculates the voltage time product of the converter module Pn was demonstrated in step S10, S20, the voltage time product of the other one
次に、図7Aおよび図7Bを用いて、変換器モジュール10を入れ替える具体的構成を説明する。図7A、図7Bは、それぞれ第一の出力モード、第二の出力モードにおける電力変換器11内の複数の変換器モジュール10の構成を示している。上述した変換器モジュール10の入れ替えには、直列接続部21内部に設けられる複数の開閉装置22を用いる。各々の開閉装置22は、中央制御装置40からの指令を受けて、開閉装置22の両端子を開放・短絡する。これにより、正側の変換器モジュール群33と負側の変換器モジュール群34の出力端子と出力端子31を構成する正電圧出力端子311、負電圧出力端子312、中性点電圧端子313の接続を切り替えることができるようになっている。
Next, a specific configuration for replacing the
例えば、第一の出力モードでは、各々の開閉装置22が図7Aのように接続されることで、上段の変換器モジュール群が正電圧を出力する正側の変換器モジュール群33となり、下段の変換器モジュール群が負電圧を出力する負側の変換器モジュール群34となる。一方、第二の出力モードでは、各々の開閉装置22が図7Bのように接続されることで、上段の変換器モジュール群が負電圧を出力する負側の変換器モジュール群34となり、下段の変換器モジュール群が正電圧を出力する正側の変換器モジュール群33となる。
For example, in the first output mode, each switching
以上で説明したように、本実施例の電力変換器11では、図7A、図7Bに示す複数の開閉装置22を切り替えることで、各々の変換器モジュール10の位置を変更せずとも、正側のモジュール群33と負側のモジュール群34の電気的な接続を切替可能とし、しかもその切替は中央制御装置40を用いて自動化できる。これにより、上述した空間電荷発生の抑制、および、流動帯電現象の抑制を実現できる。
As described above, in the
さらに、図7A、図7Bに示したように、各々の変換器モジュール10の正側出力端子(+)を、隣接する変換器モジュール10の負側出力端子(−)の隣に配置したので、変換器モジュール群内の電気配線が直線的となり、配線構造を簡素化できる。
Furthermore, as shown in FIGS. 7A and 7B, the positive output terminal (+) of each
なお、図7A、図7Bは電気的な接続構造を示したものであり、実際の配線構成を示しているわけではない。実際には、配線を3次元的に構成することができる。例えば、図7A、図7Bでは、正電圧出力端子311、負電圧出力端子312が左側に、中性点電圧端子313が右側に配置されているが、三次元的な配線によれば、これらを一箇所にまとめることも可能である。このような配線は、電力変換器11を、風力発電装置のタワー内のような狭いスペースに収納する場合に有効である。
7A and 7B show an electrical connection structure and do not show an actual wiring configuration. Actually, the wiring can be configured three-dimensionally. For example, in FIG. 7A and FIG. 7B, the positive
次に、図8を用いて、実施例2の電力変換器11を説明する。なお、実施例1ですでに説明した部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, the
図2等で説明したように、実施例1では、変換器モジュール10内の変圧器14の二次側に一つの変換器ユニット(第二の変換器ユニット13)を設けたが、本実施例の変換器モジュール10では、変圧器14に代えて設けた多巻線変圧器18の二次側に複数の変換器ユニットを設けるとともに、それらを直列接続することで、各々の変換器モジュール10からより高い電圧を出力できるようにしたものである。以下、本実施例の変換器モジュール10の構成を詳細に説明する。
As described with reference to FIG. 2 and the like, in the first embodiment, one converter unit (second converter unit 13) is provided on the secondary side of the
上述のように、本実施例の多巻線変圧器18は、複数に分割された二次巻線を有するものであり、図8では、一例として2つに分割された二次巻線の例を示している。多巻線変圧器18の2つの二次巻線は、それぞれ、第二の変換器ユニット13、第三の変換器ユニット19が接続されている。第二の変換器ユニット13の出力端子、第三の変換器ユニット19の出力端子は、それぞれ出力部遮断装置52を介してそれぞれ電力変換器11の直列接続部21と接続されており、第二の変換器ユニット13の負側出力端子(−)と第三の変換器ユニット19の正側出力端子(+)を接続することで、第二の変換器ユニット13と第三の変換器ユニット19の直列回路を構成している。また、2つのモジュール短絡装置53は、それぞれ第二の変換器ユニット13、第三の変換器ユニット19の出力端子を短絡できるように接続されている。
As described above, the
このように、実施例2に係る変換器モジュール10は、多巻線変圧器18の二次巻線に複数の変換器ユニットを設けたので、実施例1の変換器モジュール10に比べて、高電圧を出力できる。あるいは、電力変換器11の出力電圧が実施例1と同等で良い場合は、実施例2は、実施例1に比べて少ない個数の変換器モジュール10で同等の電圧を出力することができ、電力変換器11のコスト低減、体積縮小に寄与する。このとき、第二の変換器ユニット13、第三の変換器ユニット19を構成する半導体スイッチング素子15、ダイオード16、コンデンサ17などに求められる耐圧性は小さくなるので、それぞれ安価な汎用製品を適用でき、コスト低減に寄与する。また、これらの部品に求められる耐圧によっては、複数の素子を直列に接続して耐圧性を向上させる場合がある。このような構成にすると、素子特性のばらつきを起因として信頼性の低下を招く。信頼性を向上させるためにさらなる部品や機能、制御手段を用いる場合もあるが、その場合は電力変換器11のコストが大きくなる。実施例2に係る多巻線変圧器18を用いれば、第二の変換器ユニット13、第三の変換器ユニット19において、素子を直列接続した部品を用いる必要はない。これにより変換器モジュール10、ひいては電力変換器11の信頼性が向上する。
As described above, the
多巻線変圧器18の存在により、変換器モジュール10は複数の出力端子を有するが、このような場合であっても、実施例1の図7A、図7Bで説明した変換器モジュール10を入れ替える方法を適用でき、同様の効果を得ることができる。具体的な方法は実施例1の説明から容易に類推できるので重複説明は省略する。
Due to the presence of the
なお、第一の変換器ユニット12が出力する交流電圧は、商用周波数以上の高周波、例えば1kHzとするのがよい。このようにすることで、多巻線変圧器18は高周波で励磁され、体積を小さくできる。さらに多巻線変圧器18の鉄心に薄帯状の磁性材料を複数枚巻回して構成される巻鉄心とすることで、高周波領域で顕著となる渦電流損の発生を抑制でき、多巻線変圧器18の体積を更に小さくできる。このような巻鉄心として、鉄を主成分とするアモルファス構造や微細な結晶構造を有する薄帯状合金が好適であるが、この限りではない。これらの施策は、電力変換器11を風力発電装置のタワー内のような狭いスペースに収納する場合に特に有効である。
Note that the AC voltage output from the
図9は、電力変換器11を適用した風力発電システム66の一形態を示している。ここでは、洋上プラットフォームに設置した大規模な風力発電システム66を例に説明を行うが、風力発電システム66は海岸などの陸地に設置したものであっても良い。図9に示すように、風力発電システム66は、複数の風力発電装置65、それらを制御するファーム制御装置68、百kV以上の高電圧に対応した送電ケーブルである高圧直流ケーブル72(HVDC)などで構成されている。また、風力発電装置65は、発電設備と電力変換設備に大別して把握することが可能である。このうち発電設備は、風車61、ギア62、交流電力を発電する発電機63などである。電力変換設備は、発電された交流電力を直流電力に変換するパワーコンディショナ64、電力変換器11などである。パワーコンディショナ64、電力変換器11は、タワー67内に収納される。このようにすることで、風力発電装置65の製造が容易になるほか、風力発電装置65の重心が低くなりタワー67の機械的強度に余裕を持たせることができる。
FIG. 9 shows an embodiment of a wind
電力変換器11は、実施例1または実施例2で説明したものであり、パワーコンディショナ64が出力する直流電力を昇圧し、正負の電圧および中性点電圧を出力する。複数の風力発電装置65は、高圧直流ケーブル72を介して、並列に接続される。このような構成とすることで、風力発電システム66は、複数の風力発電装置65の出力電力を集め、陸上へと送電することができる。さらに風力発電システム66は、各風力発電装置65や電力変換器11などを統括的に制御するファーム制御装置68を備えることで、発電量の向上、集電損失の低減といった効果や、風力発電装置65や電力変換器11の保護協調といった拡張機能を有することができる。
The
遠隔地となる陸上では、電力系統74と連系するための交直変換器73が設置されており、これにより風力発電システム66から送電された直流電圧を交流に変換して電力系統74に供給することができる。
On the remote land, an AC /
本実施例の電力変換器11を用いれば、高圧直流ケーブル72の何れかや交直変換器73の一部に異常が発生した場合や、メンテナンス時にも、正常に使用できる高圧直流ケーブル72を用いた送電を継続することができるため、出力を止める必要のない、風力発電システムを提供できる。
If the
また、洋上に設置される風力発電システムでは、送電ケーブルは海底に敷設されるため、交流で送電する場合にはケーブル寄生容量の充放電に伴う損失が発生する。電力変換器11を適用すれば、直流で送電することができるため、このような損失が発生することはなく、高効率である。
In addition, in a wind power generation system installed on the ocean, a power transmission cable is laid on the seabed. Therefore, when AC power is transmitted, loss due to charging and discharging of the cable parasitic capacitance occurs. If the
なお、複数の風力発電システム66を設置して風力発電システム群を構成することも可能である。そのような場合であっても本実施例の電力変換器11は好適である。また、本実施例では一例として、風力発電システム66が洋上に設置されることを想定したが、陸上に設置されても良い。風力発電システム66が陸上に設置される場合は、特に風力発電システム66が大規模である場合に、本実施例の電力変換器11は好適である。
It is also possible to configure a wind power generation system group by installing a plurality of wind
図10は、電力変換器11を適用した風力発電システム66の別の一形態を示している。すでに説明した部分には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施例の風力発電システム66は、複数の風力発電装置65、中圧直流ケーブル71(MVDC)、高圧直流ケーブル72、中圧直流−高圧直流変換器75などで構成されている。複数の風力発電装置65は、中圧直流ケーブル71を介して並列に接続されて、洋上プラットフォームに設置された中圧直流−高圧直流変換器75と接続される。
FIG. 10 shows another embodiment of the wind
中圧直流−高圧直流変換器75は、複数の風力発電装置65の出力電圧を更に昇圧し、高圧直流ケーブル72を介して陸上の交直変換器73と接続される。ここで中圧直流、高圧直流は、例えば、それぞれ数十kVから百kV、百kV以上である。
The medium-voltage DC-high-
このような構成とすることで、各風力発電装置に収納される電力変換器11は比較的低い絶縁性を有すればよいので、電力変換器11の小型化と低コスト化を見込むことができる。本実施例の電力変換器11を用いれば、中圧直流ケーブル71、高圧直流ケーブル72、中圧直流−高圧直流変換器75などに異常が発生した場合やメンテナンス時でも出力を止める必要のない、風力発電システムを提供できる。
By adopting such a configuration, the
次に図11を用いて実施例5の風力発電システム66を説明する。実施例5は、実施例3または実施例4の風力発電システム66が有するファーム制御装置68と中央制御装置40が共同して実行する変換器モジュール10の入替方法を説明するものであり、図6のフローチャート等で既に説明した点は説明を省略し、図6等との相違部を中心に説明を行う。
Next, the wind
図11のフローチャートに示すステップS11では、各々の電力変換器11の中央制御装置40は、第一の閾値判定処理を実施し、電圧時間積が閾値VTthより大きくなったと判断したならば(Yes)、風力発電システム66を統括するファーム制御装置68はステップS51の処理を行う。一方、ステップS11にて、電圧時間積が閾値VTth以下であると判断したならば(No)、中央制御装置40はステップS13の処理を行う。
In step S11 shown in the flowchart of FIG. 11, if the
ステップS51において、ファーム制御装置68は、第一の発電電力判定処理を実施し、風力発電システム66の総発電電力が所定値以下であると判断したならば(Yes)、中央制御装置40はステップS12の処理を行う。一方、ステップS51にて、総発電電力が所定値よりも大きいと判断したならば(No)、中央制御装置40はステップS13の処理を行う。
In step S51, if the
同様に、ステップS21では、中央制御装置40は、第二の閾値判定処理を実施し、電圧時間積が閾値−VTthより小さくなったと判断したならば(Yes)、ファーム制御装置68はステップS52の処理を行う。一方、ステップS21にて、電圧時間積が閾値−VTth以上であると判断したならば(No)、中央制御装置40はステップS23の処理を行う。
Similarly, in step S21, if the
ステップS52において、ファーム制御装置68は、ステップS51と同様にして第二の発電電力判定処理を実施し、風力発電システム66の総発電電力が所定値以下であると判断したならば(Yes)、中央制御装置40はステップS22の処理を行う。一方、ステップS52にて、総発電電力が所定値よりも大きいと判断したならば(No)、中央制御装置40はステップS23の処理を行う。
In step S52, the
このようにすることで風力発電システム66は総発電量の少ない期間でのみ変換器モジュール10の入替を実施し、総発電量の多い期間では変換器モジュール10の入替を禁止することができる。変換器モジュール10を入れ替えて電力変換器11の正負の出力を反転させるためには、各電力変換器11は出力を停止する必要がある。風力発電システム66の総発電量が多い期間に各電力変換器11の出力を停止すると、多くの発電機会を失うことになるが、実施例5によれば、発電機会の損失を最小限にとどめ、かつ電力変換器11の長期信頼性をも確保した風力発電システム66を提供できる。
In this way, the wind
なお、ステップS51、S52の第一、第二の発電電力判定処理において、総発電電力量や総発電電力の予測値、総発電電力量の予測値などを使用しても良い。これらの要素を複合的に用い判定することにより、風力発電システム66の発電機会の損失を小さくできる。
In the first and second generated power determination processes in steps S51 and S52, a total generated power amount, a predicted value of the total generated power, a predicted value of the total generated power amount, or the like may be used. By using these factors in combination, it is possible to reduce the loss of power generation opportunities of the wind
また、風力発電システム66が長期にわたって安定的に発電することが予想される場合などに、しばらくの間変換器モジュール10を入れ替えるタイミングを逸し、電圧時間積がゼロ近傍から大きく乖離する場合が想定される。このような場合には、第一、第二の閾値判定で用いる閾値や、第一、第二の発電電力判定で用いる閾値を適宜変更することにより対処できる。
Further, when the wind
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
例えば図3で示した半導体スイッチング素子15は、複数の半導体スイッチング素子を直列、並列に接続して構成した半導体スイッチング素子群を含む。その他の構成部品についても同様である。
For example, the
なお、各実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In each embodiment, control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
10:変換器モジュール
11:電力変換器
12:第一の変換器ユニット
13:第二の変換器ユニット
14:変圧器
15:半導体スイッチング素子
16:ダイオード
17:コンデンサ
18:多巻線変圧器
19:第三の変換器ユニット
20:並列接続部
21:直列接続部
22:開閉装置
30:入力端子
31:出力端子
311:正電圧出力端子
312:負電圧出力端子
313:中性点電圧端子
32:接地点
33:正側の変換器モジュール群
34:負側の変換器モジュール群
40:中央制御装置
41:モジュール制御装置
51:入力部遮断装置
52:出力部遮断装置
53:モジュール短絡装置
61:風車
62:ギア
63:発電機
64:パワーコンディショナ
65:風力発電装置
66:風力発電システム
67:タワー
68:ファーム制御装置
71:中圧直流ケーブル
72:高圧直流ケーブル
73:交直変換器
74:電力系統
75:中圧直流−高圧直流変換器
10: Converter module 11: Power converter 12: First converter unit 13: Second converter unit 14: Transformer 15: Semiconductor switching element 16: Diode 17: Capacitor 18: Multi-winding transformer 19: Third converter unit 20: parallel connection unit 21: series connection unit 22: switchgear 30: input terminal 31: output terminal 311: positive voltage output terminal 312: negative voltage output terminal 313: neutral point voltage terminal 32: contact Point 33: Positive converter module group 34: Negative converter module group 40: Central controller 41: Module controller 51: Input blocker 52: Output blocker 53: Module short circuit 61: Windmill 62 : Gear 63: Generator 64: Power conditioner 65: Wind power generator 66: Wind power generator system 67: Tower 68: Farm controller 71: Medium pressure Flow Cable 72: high-voltage direct current cable 73: AC-DC converter 74: power system 75: Medium 圧直 flow - high voltage direct current converter
Claims (13)
複数の変換器モジュールの出力端子を直列接続した第二の変換器モジュール群と、
複数の前記変換器モジュールを制御する中央制御装置と、
複数の前記変換器モジュールの入力端子をそれぞれ並列に接続する並列接続部と、
前記第一のモジュール群の出力端子の一端と接続した第一の出力端子と、
前記第一のモジュール群の出力端子の他端と前記第二のモジュール群の出力端子の一端を接続した中性点端子と、
前記第二のモジュール群の出力端子の他端と接続した第二の出力端子と、
を備えたことを特徴とする電力変換器。 A first converter module group in which output terminals of a plurality of converter modules are connected in series;
A second converter module group in which output terminals of a plurality of converter modules are connected in series;
A central controller for controlling a plurality of said converter modules;
A parallel connection part for connecting the input terminals of the plurality of converter modules in parallel;
A first output terminal connected to one end of the output terminal of the first module group;
A neutral point terminal connecting the other end of the output terminal of the first module group and one end of the output terminal of the second module group;
A second output terminal connected to the other end of the output terminal of the second module group;
A power converter comprising:
前記中央制御装置の指令により、
前記第一の出力端子と前記第二の出力端子の両方またはいずれかの出力を停止することを特徴とする電力変換器。 The power converter according to claim 1, wherein
By the command of the central controller,
The power converter characterized by stopping output of both or any one of the first output terminal and the second output terminal.
前記中央制御装置は、
前記第一の変換器モジュール群が正電圧を出力し、前記第二の変換器モジュール群が負電圧を出力する第一の出力モードと、
前記第一の変換器モジュール群が負電圧を出力し、前記第二の変換器モジュール群が正電圧を出力する第二の出力モードと、を切り替えることを特徴とする電力変換器。 The power converter according to claim 1 or 2,
The central controller is
A first output mode in which the first converter module group outputs a positive voltage and the second converter module group outputs a negative voltage;
The power converter, wherein the first converter module group outputs a negative voltage, and the second converter module group switches between a second output mode in which a positive voltage is output.
複数の前記変換器モジュールの出力端子は、それぞれ開閉装置を介して直列に接続されており、
前記第一の出力モードを実行するとき、複数の前記開閉装置を短絡または開放させて前記第一、第二の変換器モジュール群にそれぞれ正電圧、負電圧を出力させ、
前記第二の出力モードを実行するとき、複数の前記開閉装置を開放または短絡させて前記第一、第二の変換器モジュール群にそれぞれ負電圧、正電圧を出力させる
ことを特徴とする電力変換器。 The power converter according to claim 3, wherein
The output terminals of the plurality of converter modules are respectively connected in series via a switching device,
When executing the first output mode, the plurality of switchgears are short-circuited or opened to output positive voltage and negative voltage to the first and second converter module groups, respectively.
When executing the second output mode, the plurality of switchgears are opened or shorted to output negative voltage and positive voltage to the first and second converter module groups, respectively. vessel.
前記中央制御装置は、
前記変換器モジュールの出力電圧と出力時間との電圧時間積を逐次計算し、
前記電圧時間積が正符号の第一の閾値よりも大きくなった場合に、前記第一の出力モードから前記第二の出力モードへと切り替え、
前記電圧時間積が負符号の第二の閾値よりも小さくなった場合に、前記第二の出力モードから前記第一の出力モードへと切り替えることを特徴とする電力変換器。 The power converter according to claim 4, wherein
The central controller is
Sequentially calculating the voltage-time product of the output voltage and output time of the converter module;
When the voltage time product is greater than the positive first threshold, switching from the first output mode to the second output mode,
A power converter that switches from the second output mode to the first output mode when the voltage-time product becomes smaller than a second threshold with a negative sign.
前記変換器モジュールは、
直流電圧を交流電圧に変換するDC/AC変換手段と、
前記DC/AC変換手段の交流出力電圧を昇圧する変圧器と、
前記変圧器によって昇圧された交流出力電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換手段と、で構成されており、
前記変圧器は、油浸変圧器であることを特徴とする電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1 to 5,
The converter module is
DC / AC conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage;
A transformer for boosting the AC output voltage of the DC / AC conversion means;
AC / DC conversion means for converting the AC output voltage boosted by the transformer into a DC voltage, and
The power converter is an oil immersion transformer.
前記変換器モジュールは、
直流電圧を交流電圧に変換するDC/AC変換手段と、
前記DC/AC変換手段の交流出力電圧を昇圧する変圧器と、
前記変圧器によって昇圧された交流出力電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換手段と、で構成されており、
前記変圧器は、複数の二次巻線を備え、前記AC/DC変換手段は、前記二次巻線と同数設けられていることを特徴とする電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1 to 5,
The converter module is
DC / AC conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage;
A transformer for boosting the AC output voltage of the DC / AC conversion means;
AC / DC conversion means for converting the AC output voltage boosted by the transformer into a DC voltage, and
The transformer includes a plurality of secondary windings, and the AC / DC conversion means is provided in the same number as the secondary windings.
前記変換器モジュールは、
直流電圧を交流電圧に変換するDC/AC変換手段と、
前記DC/AC変換手段の交流出力電圧を昇圧する変圧器と、
前記変圧器によって昇圧された交流出力電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換手段と、で構成されており、
前記変圧器は、商用周波数以上の周波数で励磁され、
前記変圧器の鉄心は、薄帯状の磁性材料を複数枚巻回して構成される巻鉄心であって、
鉄を主成分とするアモルファス構造、または微細な結晶構造を有する薄帯状合金で構成されていることを特徴とする、電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1 to 5,
The converter module is
DC / AC conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage;
A transformer for boosting the AC output voltage of the DC / AC conversion means;
AC / DC conversion means for converting the AC output voltage boosted by the transformer into a DC voltage, and
The transformer is excited at a frequency higher than the commercial frequency,
The iron core of the transformer is a wound iron core configured by winding a plurality of thin strip-shaped magnetic materials,
A power converter comprising an amorphous structure containing iron as a main component or a ribbon-shaped alloy having a fine crystal structure.
前記変換器モジュールは、
直流電圧を交流電圧に変換するDC/AC変換手段と、
前記DC/AC変換手段の交流出力電圧を昇圧する変圧器と、
前記変圧器によって昇圧された交流出力電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換手段と、で構成されており、
前記DC/AC変換手段は、IGBT等のスイッチング素子とダイオードからなる2レベルフルブリッジ型インバータ回路、または、3レベルフルブリッジ型インバータ回路、または3レベルハーフブリッジ型インバータ回路、のいずれかで構成されていることを特徴とする。電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1 to 5,
The converter module is
DC / AC conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage;
A transformer for boosting the AC output voltage of the DC / AC conversion means;
AC / DC conversion means for converting the AC output voltage boosted by the transformer into a DC voltage, and
The DC / AC conversion means is composed of either a two-level full bridge inverter circuit comprising a switching element such as an IGBT and a diode, a three level full bridge inverter circuit, or a three level half bridge inverter circuit. It is characterized by. Power converter.
前記変換器モジュールは、
直流電圧を交流電圧に変換するDC/AC変換手段と、
前記DC/AC変換手段の交流出力電圧を昇圧する変圧器と、
前記変圧器によって昇圧された交流出力電圧を直流電圧に変換するAC/DC変換手段と、で構成されており、
前記AC/DC変換手段は、IGBT等のスイッチング素子とダイオードからなる2レベルフルブリッジ型コンバータ回路、または3レベルハーフブリッジ型コンバータ回路、または3レベルフルブリッジ型コンバータ回路、または、ダイオードからなる整流回路、のいずれかで構成されていることを特徴とする、電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1 to 5,
The converter module is
DC / AC conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage;
A transformer for boosting the AC output voltage of the DC / AC conversion means;
AC / DC conversion means for converting the AC output voltage boosted by the transformer into a DC voltage, and
The AC / DC conversion means is a two-level full bridge converter circuit comprising a switching element such as an IGBT and a diode, a three level half bridge converter circuit, a three level full bridge converter circuit, or a rectifier circuit comprising a diode. A power converter, comprising:
該複数の風力発電装置が並列に接続され、発電電力を遠隔地へ送電する高圧直流ケーブルと、
前記複数の風力発電装置を制御するファーム制御装置と、
を具備する風力発電システムであって、
前記風力発電装置の各々は、
風車の回転によって交流電力を発電する発電機と、
前記交流電力を直流電力に変換するパワーコンディショナと、
前記直流電力を昇圧する、請求項1から請求項10の何れか一項に記載の電力変換器と、
前記パワーコンディショナと前記電力変換器を収納したタワーと、
を具備することを特徴とする風力発電システム。 A plurality of wind power generators;
A plurality of wind power generators connected in parallel, and a high-voltage DC cable for transmitting generated power to a remote location;
A farm control device for controlling the plurality of wind turbine generators;
A wind power generation system comprising:
Each of the wind power generators
A generator that generates AC power by rotating a windmill;
A power conditioner that converts the AC power into DC power;
The power converter according to any one of claims 1 to 10, wherein the DC power is boosted.
A tower housing the power conditioner and the power converter;
A wind power generation system comprising:
該複数の風力発電装置が並列に接続され、発電電力を送電する中圧直流ケーブルと、
該中圧直流ケーブルから供給された電力を昇圧して出力する中圧直流−高圧直流変換器と、
該中圧直流−高圧直流変換器が出力した電力を遠隔地へ送電する高圧直流ケーブルと、
前記複数の風力発電装置および前記中圧直流−高圧直流変換器を制御するファーム制御装置と、
を具備する風力発電システムであって、
前記風力発電装置の各々は、
風車の回転によって交流電力を発電する発電機と、
前記交流電力を直流電力に変換するパワーコンディショナと、
前記直流電力を昇圧する、請求項1から請求項10の何れか一項に記載の電力変換器と、
前記パワーコンディショナと前記電力変換器を収納したタワーと、
を具備することを特徴とする風力発電システム。 A plurality of wind power generators;
A plurality of wind turbine generators connected in parallel, medium voltage DC cable for transmitting generated power;
A medium voltage DC-high voltage DC converter that boosts and outputs the power supplied from the medium voltage DC cable;
A high-voltage DC cable for transmitting the power output by the medium-voltage DC-high-voltage DC converter to a remote location;
A farm control device for controlling the plurality of wind power generators and the medium-voltage DC-high-voltage DC converter;
A wind power generation system comprising:
Each of the wind power generators
A generator that generates AC power by rotating a windmill;
A power conditioner that converts the AC power into DC power;
The power converter according to any one of claims 1 to 10, wherein the DC power is boosted.
A tower housing the power conditioner and the power converter;
A wind power generation system comprising:
該複数の風力発電装置の発電電力を遠隔地へ送電する高圧直流ケーブルと、
前記複数の風力発電装置を制御するファーム制御装置と、
を具備する風力発電システムであって、
前記風力発電装置の各々は、
風車の回転によって交流電力を発電する発電機と、
前記交流電力を直流電力に変換するパワーコンディショナと、
前記直流電力を昇圧する、請求項3から請求項5の何れか一項に記載の電力変換器と、
前記パワーコンディショナと前記電力変換器を収納したタワーと、
を具備しており、
前記ファーム制御装置は、
前記複数の風力発電装置の合計発電電力が所定値以下である場合に、
各電力変換器に対し、前記第一の出力モードと前記第二の出力モードの切り替えを許可することを特徴とする、風力発電システム。 A plurality of wind power generators;
A high-voltage DC cable for transmitting the power generated by the plurality of wind turbine generators to a remote location;
A farm control device for controlling the plurality of wind turbine generators;
A wind power generation system comprising:
Each of the wind power generators
A generator that generates AC power by rotating a windmill;
A power conditioner that converts the AC power into DC power;
The power converter according to any one of claims 3 to 5, wherein the DC power is boosted.
A tower housing the power conditioner and the power converter;
It has
The farm control device
When the total generated power of the plurality of wind turbine generators is a predetermined value or less,
A wind power generation system, wherein each power converter is allowed to switch between the first output mode and the second output mode.
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- 2016-12-28 JP JP2016254775A patent/JP2018107980A/en active Pending
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