JP2019097367A - 水力発電システムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】事前測定を行うことなく適切な出力電力の制御が行え、かつ失速状態となっても、発電機の負荷を軽減または開放することで失速状態から正常な発電状態に復帰させ、大きな発電電力を得ることが可能となり、かつ電力制御のハンチングを防止することができるようにする。【解決手段】水車１、発電機３、および制御装置４を備える。制御装置４は、ＭＰＰＴ制御等で基本的な制御を行う。失速判定手段２２で水車１の失速判定を行い、失速時は、負荷軽減・開放手段２３により発電機３の負荷電力を軽減または開放する。失速判定においては、差電力が上昇したときに失速と判定する失速判定曲線ａと、差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線ｂとを設け、両曲線ａ，ｂ間はヒステリシス領域の失速境界領域Ｃとする。【選択図】図１

Description

この発明は、水力発電装置の失速状態を判定して正常状態に復帰させる機能を備えた
水力発電システムおよび制御方法に関する。

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。水力発電装置の主な構成要素として、水の流れを受け回転する水車、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を備える。
発電機より取り出す最適な電力は、流速により変化するため、前記制御装置は、流速、水車の回転速度、あるいは発電機の発電電圧を計測して、発電機より取り出す最適な電力を決定し、発電機の発電電力と最適値が一致するように制御する。

発電機より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制御する為には、事前に水路に水力発電機設置して流速、発電電力、発電特性を計測して最適値を設定し、制御マップ等によってテーブル特性を作成する必要がある。そのため、水力発電システムの稼働までに、計測作業などのコストアップの要因が生じる。

事前の計測、最適値の設定作業を無くす方法として、山登り方等によるＭＰＰＴ制御と呼ばれる最大電力点追従制御で水力発電を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。ＭＰＰＴ制御は、風力発電でも用いられている（例えば、特許文献２）。

特開２０１６−１８５００６号公報 特開２０１０−２００５３３号公報

水力発電制御装置にＭＰＰＴ制御を適用すると、水車の回転数が低下し発電電力も低下してしまう失速状態に陥ることが有り、ＭＰＰＴ制御を水力発電に適用することが困難となっている。
前記特許文献２では、風力発電におけるＭＰＰＴ制御ではあるが、失速に対処する制御が提案されている。すなわち、ＭＰＰＴ制御によって発電機の最適な動作点を探しにいく毎に、出力電圧の時間微分または出力電流の時間微分を算出して、前記動作点における出力電力と算出した出力電力の時間微分との関係が失速境界条件を満たすか否かによって失速を判定する。失速と判定されたときは、発電機の負荷を開放または軽減する。

しかし、発電機の負荷を開放または軽減することで、前記失速境界条件を満たさなくなったときに、負荷を元の値に戻すと、また直ぐに失速境界条件を満たすことになり、電力制限のハンチングが生じることがある。

この発明は、上記課題を解消するものであり、その目的は、事前測定を行うことなく適切な出力電力の制御が行え、かつ失速状態となっても、発電機の負荷を軽減または開放することで失速状態から正常な発電状態に復帰させ、大きな発電電力を得ることが可能となり、かつ電力制御のハンチングを防止することができる水力発電システムおよび制御方法を提供することである。

この発明の水力発電システムは、水力で回転する水車１と、この水車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機３と、この発電機３の負荷電力を調整して水車１の回転数を制御する制御装置４を備えた水力発電機システムであって、
前記制御装置４は、
前記発電機３の出力電力過去値および出力電力現在値を検出する電力過去現在値検出手段１６と、
検出された前記発電機３の出力電力過去値および出力電力現在値を記憶する電力過去現在値記憶手段１７と、
前記発電機３の回転数過去値および回転数現在値を検出する回転数過去現在値検出手段１８と、
検出された前記発電機３の回転数過去値および回転数現在値を記憶する回転数過去現在値記憶手段１９と、
前記発電機３の出力電力過去値と出力電力現在値の差電力を演算する差電力演算手段２０と、
前記発電機３の出力回転数過去値と出力回転数現在値の差回転数を演算する差回転数演算手段２１と、
前記差電力および差回転数より失速状態にあるか否かを判定する失速判定手段２２と、 前記失速判定手段２２にて失速と判定されたときに、前記発電機３の負荷電力を軽減または開放する負荷軽減・開放手段２３とを備え、
前記失速判定手段２２は、失速と判定する失速判定領域Ａと非失速と判定する非失速判定領域Ｂとが、前記差電力と差回転数の関係を示す判定曲線ａ，ｂによって区分され、かつ前記判定曲線ａ，ｂには差電力が上昇しときに失速と判定する失速判定曲線ａと差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線ｂとがあって、両曲線ａ，ｂ間がヒステリシス領域の失速境界領域Ｃとなる。

この構成によると、前記制御装置４は、基本的には発電電力等を監視し、定められた制御規則に従って出力電力を制御することで水車１の回転数を制御する。
この間、前記失速判定手段２２により、前記前記差電力および差回転数より失速状態にあるか否かを判定し、失速状態と判定されたときは、負荷軽減・開放手段２３により、前記発電機３の負荷電力を軽減または開放する。このように水車１の失速が生じると、負荷電力を軽減し、または開放するため、失速状態から正常な発電状態に復帰させることができ、大きな発電電力を得ることが可能となる。
失速の判定は、現在と過去の差電力および差回転数により行うため、適切な判定が行える。また、ヒステリシス領域の失速境界領域Ｃを設けたため、失速判定による電力制御のハンチングが防止される。
前記回転数は単位時間当たりの回転数であり、換言すれば回転速度である。

この発明の水力発電システムにおいて、前記制御装置４は、前記発電機３の出力変動対して最大電力動作点を追従制御するＭＰＰＴ制御手段６を備え、前記最大電力動作点を探しに行く毎に、前記失速判定手段２２による失速の判定、および前記負荷軽減・開放手段２３による処理を行うようにしてもよい。
最大電力動作点を追従制御するＭＰＰＴ制御によると、水車１が設置される現地での流速や水車回転数の事前計測作業を省略しても効率の良い発電が行える。しかし、水力発電システムにＭＰＰＴ制御を適用すると、その制御だけでは、水車１の回転数が低下し、発電電力も低下してしまう失速状態になり、正常状態に復帰させることができない場合がある。これにつき、この発明の水力発電システムによると、前記失速判定を行い、失速時は負荷電力を低減または停止させるため、失速状態の復帰が行えて、失速による発電電力低減を大きく生じさせることなく、ＭＰＰＴ制御による効率的な制御が行える。

この発明の水力発電システムの制御方法は、水力で回転する水車１と、この水車１の回転エネルギーを電気エネルギーに変える発電機３と、この発電機３の負荷電力を調整して水車１の回転数を制御する制御装置４とを備えた水力発電機システムに適用される水力発電機システムの制御方法であって、
前記制御装置４の制御サイクル毎に、
出力電力の過去値と現在値との差電力を求める差電力演算過程（Ｓ６）と、
前記発電機１の回転数値の過去値と現在値との差回転数を求める差回転数演算過程（Ｓ５）と、
前記差電力と差回転数との関係が、予め定められた失速境界条件を満たすか否かによって失速であるか否かを判定する失速判定過程（Ｓ６）と、
前記失速判定過程（Ｓ６）において失速であると判定した場合に、前記発電機（３）の負荷を軽減または開放する負荷軽減・開放過程（Ｓ７）とを含み、
前記失速境界条件として、失速と判定する失速判定領域Ａと非失速と判定する非失速判定領域Ｂとが、差電力と差回転数の関係を示す判定曲線ａ，ｂによって区分され、かつ前記判定曲線には差電力が上昇したときに失速と判定する失速判定曲線ａと差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線ｂとが定められていて、両曲線ａ，ｂ間はヒステリシス領域の失速境界領域Ｃとなる、
ことを特徴とする。

この制御方法によると、この発明の水力発電システムにつき前述したと同様に、失速状態が生じても正常な発電状態に復帰させることができ、大きな発電電力を得ることが可能となる。また、ヒステリシス領域の失速境界領域Ｃを設けるため、失速判定による電力制御のハンチングが防止される。

この発明方法において、前記制御装置４は、前記発電機３の出力変動に対して最大電力動作点を追従制御するＭＰＰＴ制御手段６を備え、前記追従制御で前記動作点を探しに行く毎に、前記差電力演算過程（Ｓ６）、前記差回転数演算過程（Ｓ５）、前記失速判定過程（Ｓ７）、および前記負荷軽減・開放過程（Ｓ８）を経るようにしてもよい。
ＭＰＰＴ制御によると、現地での流速や水車回転数の事前計測作業を省略しても効率の良い発電が行えるが、その制御だけでは、失速状態になった場合に正常状態に復帰させることができない場合がある。これにつき、この発明方法によると、前記失速判定を行い、失速的は負荷電力を低減または停止させるため、失速状態の復帰が行えて、失速による発電電力低減を大きく生じさせることなく、ＭＰＰＴ制御による効率的な制御が行える。

この発明の水力発電システムは、水力で回転する水車と、この水車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、この発電機の負荷電力を調整して水車の回転数を制御する制御装置を備えた水力発電機システムであって、前記制御装置は、前記発電機の出力電力過去値および出力電力現在値を検出する電力過去現在値検出手段と、検出された前記発電機の出力電力過去値および出力電力現在値を記憶する電力過去現在値記憶手段と、前記発電機の回転数過去値および回転数現在値を検出する回転数過去現在値検出手段と、
検出された前記発電機の回転数過去値および回転数現在値を記憶する回転数過去現在値記憶手段と、前記発電機の出力電力過去値と出力電力現在値の差電力を演算する差電力演算手段と、前記発電機の出力回転数過去値と出力回転数現在値の差回転数を演算する差回転数演算手段と、前記差電力および差回転数より失速状態にあるか否かを判定する失速判定手段と、前記失速判定手段にて失速と判定されたときに、前記発電機の負荷を軽減または開放する負荷軽減・開放手段とを備え、前記失速判定手段は、失速と判定する失速判定領域と非失速と判定する非失速判定領域とが、前記差電力と差回転数の関係を示す判定曲線によって区分され、かつ前記判定曲線には差電力が上昇したときに失速と判定する失速判定曲線と差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線とがあって、両曲線間がヒステリシス領域の失速境界領域となるため、事前測定を行うことなく適切な出力電力の制御が行え、かつ失速状態となっても、発電機の負荷を軽減または開放することで失速状態から正常な発電状態に復帰させ、大きな発電電力を得ることが可能となり、かつ電力制御のハンチングを防止することができる。

この発明の水力発電システムの制御方法は、水力で回転する水車と、この水車の回転エネルギーを電気エネルギーに変える発電機と、この発電機の負荷電力を調整して水車の回転数を制御する制御装置を備えた水力発電機システムに適用される水力発電機システムの制御方法であって、前記制御装置の制御サイクル毎に、出力電力の過去値と現在値との差電力を求める差電力演算過程と、前記発電機の回転数値の過去値と現在値との差回転数を求める差回転数演算過程と、前記差電力と差回転数との関係が、予め定められた失速境界条件を満たすか否かによって失速であるか否かを判定する失速判定過程と、前記失速判定過程において失速であると判定した場合に、前記発電機の負荷を軽減または開放する負荷軽減・開放過程とを含み、前記失速境界条件として、失速と判定する失速判定領域と非失速と判定する非失速判定領域とが、差電力と差回転数の関係を示す判定曲線によって区分され、かつ前記判定曲線には差電力が上昇したときに失速と判定する失速判定曲線と差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線とが定められていて、両曲線間はヒステリシス領域の失速境界領域とするため、事前測定を行うことなく適切な出力電力の制御が行え、かつ失速状態となっても、発電機の負荷を軽減または開放することで失速状態から正常な発電状態に復帰させ、大きな発電電力を得ることが可能となり、かつ電力制御のハンチングを防止することができる。

この発明の一実施形態に係る水力発電システムの概略を示す説明図である。 同水力発電システムの概念構成を示すブロック図である。 失速判定領域と非失速判定領域の参考例の説明図である。 同実施形態に設定される失速判定領域、非失速判定領域、および失速境界領域の説明図である。 同水力発電システムで行う制御方法の手順を示す流れ図である。 同水力発電システムで用いる水力発電機の他の例の概略説明図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この水力発電システムは、水平軸型（プロペラ型）水力発電機の例である。水路（図示せず）を流れる水の運動エネルギーにより水車１が回転し、水車１の主軸２が発電機３を回転させる。発電機３は、例えば永久磁石を使用した三相同期発電機であり、主軸２にカップリング（図示せず）等で連結されている。主軸２と発電機３の間に、図６の例のように増速機２５が設けられていてもよい。
発電機２に負荷を接続して出力をとると、水車１に発電機３からトルクがかかり、水車１の回転が制動される。負荷電力を重くすると水車３の回転速度は遅くなり、負荷電力を軽くすると水車３の回転速度は速くなる。
発電機３の負荷として、制御装置４を介して負荷回路が接続され、制御装置４は、流速に応じて発電機３のトルクを増減させ、水車が最適な回転数で回転するように制御している。制御装置４には、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等が使用される。負荷回路５は電気機器や負荷系統である。

図２は、制御装置４の具体例を示す。制御装置４は、発電機３の発電電力を負荷回路５に供給する主回路部６と、この主回路部６を制御する制御回路部７とを備え、この他に、発電電力を蓄えるバッテリー８を備えている。
主回路部６は、バッテリー８と発電３との間に、順に介在した整流器９、コンバータ１０、電流計１１、電圧計２４、およびスイッチング手段１２を有する。

整流器９は、発電機３の発電した三相交流の電力を直流に整流する機器であり、半導体スイッチング素子のハーフブリッジ回路で構成されている。
コンバータ１０は、例えば昇圧チョッパからなる。降圧チョッパとしてもよい。
スイッチング手段１２は、前記整流がなされた直流電力をオンオフしてバッテリー８に供給するか否かを切り換える手段である。スイッチング手段１２は、半導体スイッチング素子であっても、有接点スイッチであってもよい。スイッチング手段１２は、ゲート回路１５が出力する制御信号によってオンオフの切換が可能である。

バッテリー８と負荷回路５とは並列であり、発電機３の発電電力をバーテリー８へ充電しながら、負荷回路５に給電することができる。
前記主回路部６は、発電機３の出力側にバッテリー８と負荷回路５とを並列に接続しているため、出力電圧は略一定になる。したがって、スイッチング手段１２の開閉でコンバータ１０のデューティーを調整することによって、発電機３の出力電力を調整することができる。

制御回路部７は、この例ではＭＰＰＴ制御手段１３で基本的な制御を行い、水車１の失速に対する制御を失速対応制御手段１４で行う。ＭＰＰＴ制御手段１３および失速対応制御手段１４は、いずれも、ゲート回路１５の制御により前記スイッチング手段１２を開閉制御することで、出力電力を調整する。
なお、制御回路部７は、ＭＰＰＴ制御手段１３とは別の制御方法を採る基本制御手段で基本的な制御を行うようにしてもよい。

ＭＰＰＴ制御手段１３は、発電機３の出力電力の変動に対して、発電機３の動作点が常に制御上の最大出力動作点を追従するように変化させることで、発電機３から最大の出力を取り出す制御を行う手段である。前記最大出力動作点は、ＭＰＰＴ制御手段１３でサンプリング毎に得られる動作点のうち、電流計１１、電圧計２４、で検出される負荷回路５への出力最大となる動作点である。

失速対応制御手段１４は、電力過去現在値検出手段１６、電力過去現在値記憶手段１７、回転数過去現在値検出手段１８、回転数過去現在値記憶手段１９、差電力演算手段２０、差回転数演算手段２１、失速判定手段２２、および負荷軽減・開放手段２３を有する。
失速対応制御手段１４は、一連の失速判定の制御を繰り返して行う。この実施形態では、ＭＰＰＴ制御で前記動作点を探しに行く毎に、失速判定手段２２による失速の判定、および前記負荷軽減・開放手段２３による処理を行う。

電力過去現在値検出手段１６は、前記発電機３の出力電力過去値および出力電力現在値を検出する。出力電力現在値は、前記一連の失速判定の制御毎のサンプリング、この例では前記ＭＰＰＴ制御で動作点を探しに行く毎にサンプリングを行うときの今回サンプリング時の出力電力である。出力電力過去値は、例えば、今回の１回前のサンプリングにおける出力電力である。出力電力過去値は、最近の複数回のサンプリングの出力電力の平均値としてもよい。前記サンプリングされる出力電力は、例えば前記電流計１１で得られた電流に、電圧計２４で得られた電圧を掛けた値とされる。バッテリー８の電圧となる一定の電圧を掛けた値としてもよい。電力計（図示せず）を設けて検出してもよい、
電力過去現在値記憶手段１６は、検出された前記発電機３の出力電力過去値および出力電力現在値を記憶する手段である。

回転数過去現在値検出手段１８は、発電機３に備えられた回転検出器（図示せず）から、発電機３の回転数過去値および回転数現在値を検出する手段である。回転数過去値および回転数現在値は、出力電圧過去値、出力電圧現在値と同じく、前記サンプリングの前回および今回の回転数である。
回転数過去現在値記憶手段１９は、検出された前記発電機３の回転数過去値および回転数現在値を記憶する手段である。

差電力演算手段２０は、電力過去現在値記憶手段１９に記憶された発電機３の出力電力過去値と出力電力現在値の差電力ΔＰを演算する手段である。
差回転数演算手段１３は、回転数過去現在値記憶手段１９に記憶された発電機３の出力回転数過去値と出力回転数現在値の差回転数ΔＮを演算する手段である。

失速判定手段２２は、前記差電力ΔＰおよび差回転数ΔＮより定められた失速境界条件を満たすか否かによって、失速状態であるか否かを判定する手段である。
具体的には、図４に示すように、失速と判定する失速判定領域Ａと非失速と判定する非失速判定領域Ｂとが、差電力ΔＰと差回転数ΔＮの関係を示す判定曲線ａ，ｂによって区分されている。判定曲線ａ，ｂは、図３の例のような１本の判定曲線ｄとせずに、差電力ΔＰが上昇しときに失速と判定する失速判定曲線ａと差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線ｂとが定められ、両曲線ａ，ｂ間がヒステリシス領域の失速境界領域Ｃとなる。

負荷軽減・開放手段２３は、失速判定手段２２によって失速と判定されたときに、発電機３の負荷電力を軽減または開放する手段である。負荷軽減・開放手段２３は、具体的には、ゲート回路１５を介してスイッチング手段１２の開閉によりコンバータ１０のデューティーを低減し、またはスイッチング手段１２を開き続けることで、負荷電力の軽減または開放を行う。

図５と共に、上記構成の水力発電システムにおける失速対応制御の流れを説明する。同図は、図２の失速対応制御手段１４が行う制御の流れであり、同図の制御は、ＭＰＰＴ制御で動作点を探しに行く毎に繰り返される。
まず、回転数検出過程（Ｓ１）で発電機３の回転数過去値および回転数現在値の検出を行い、電力検出過程（Ｓ２）で発電機３の出力電力過去値および出力電力現在値の検出を行う。
これらの検出された回転数過去値（前回値Ｎ０）、回転数現在値（Ｎ１）、出力電力過去値（前回値Ｐ０）および出力電力現在値（Ｐ１）は、回転数記憶過程（Ｓ３）および電力記憶過程（Ｓ４）で回転数過去現在値記憶手段１９および電力過去現在値記憶手段１７に記憶される。記憶内容は、制御サイクル毎に更新される。

記憶された回転数過去値（前回値Ｎ０）と回転数現在値（Ｎ１）の差回転数ΔＮを、差回転数演算過程（Ｓ５）で演算し、記憶された出力電力過去値（前回値Ｐ０）と出力電力現在値（Ｐ１）との差電力ΔＰを、差電力演算過程（Ｓ６）で演算する。

失速判定過程（Ｓ７）では、演算された差回転数ΔＮと差電力Δが、予め定められた失速境界条件を満たすか否かによって失速であるか否かを、失速判定手段２２で判定する。 失速していない場合は、そのまま制御終了する。
失速と判定された場合は、負荷軽減・開放過程（Ｓ８）で、負荷軽減・開放手段２３によって、ゲート回路１５を介してスイッチング手段１２を開く時間を長くし、または開き続けさせることで、発電機３の負荷電力を低減しまたは開放する。

水力発電システムで制御装置４によってＭＰＰＴ制御で最大電力点を追従していると、水車１が失速状態に陥ることが有り、発電電力の大幅な低下を招くこととなる。
しかし、上記のように、失速状態を制御装置４にて判定し、負荷電力を低減または開放することで、正常な発電状態とすることが出来る。これにより、大きな発電電力を得ることが可能となる。

上記のように失速状態を判定する場合に、図３のように失速判定領域Ａと非失速と判定する非失速判定領域Ｂとが１本の判定曲線ｄで区分されていると、失速と判定して負荷電力を低減または開放し、非失速状態となった後、水流の流速等は大きな変化がないため、再び失速し、失速判定のハンチングを生じることがある。

しかし、この実施形態では、前記失速境界条件として、図４のように、失速と判定する失速判定領域Ａと非失速と判定する非失速判定領域Ｂとが、差電力と差回転数の関係を示す２本の判定曲線ａ，ｂによって区分されている。すなわち、前記判定曲線には差電力が上昇したときに失速と判定する失速判定曲線ａと差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線ｂとが定められていて、両曲線間はヒステリシス領域の失速境界領域Ｃとして定められている。
失速判定曲線ａで判定するか、復帰判定曲線ｂで判定するかは、前回の制御サイクルにおいて、非失速状態と失速状態のいずれであったかをフラグ等の記憶しておき、前回が非失速状態であったときは失速判定曲線ａを用いて判定し、前回が失速状態であったときは復帰判定曲線ｂを用いて判定する。
失速判定曲線ａを超えて一旦失速と判定された場合、前記負荷電力の低減または開放で前記失速判定曲線ａ以下となっても、失速判定状態を維持し、復帰判定曲線ｂよりも低下すると、非失速状態であると判定する。そのため、失速判定のハンチングが防止され、制御が安定する。

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
３…発電機
４…制御装置
５…負荷回路
６…主回路部
７…制御回路部
８…バッテリー
１３…ＭＰＰＴ制御手段
１４…失速対応制御手段
１６…電力過去現在値検出手段
１７…電力過去現在値記憶手段
１８…回転数過去現在値検出手段
１９…回転数過去現在値記憶手段
２０…差電力演算手段
２１…差回転数演算手段
２２…失速判定手段
２３…負荷軽減・開放手段

Claims (4)

1. 水力で回転する水車と、この水車の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、この発電機の負荷電力を調整して水車の回転数を制御する制御装置を備えた水力発電機システムであって、
   前記制御装置は、
   前記発電機の出力電力過去値および出力電力現在値を検出する電力過去現在値検出手段と、
   検出された前記発電機の出力電力過去値および出力電力現在値を記憶する電力過去現在値記憶手段と、
   前記発電機の回転数過去値および回転数現在値を検出する回転数過去現在値検出手段と、
   検出された前記発電機の回転数過去値および回転数現在値を記憶する回転数過去現在値記憶手段と、
   前記発電機の出力電力過去値と出力電力現在値の差電力を演算する差電力演算手段と、 前記発電機の出力回転数過去値と出力回転数現在値の差回転数を演算する差回転数演算手段と、
   前記差電力および差回転数より失速状態にあるか否かを判定する失速判定手段と、
   前記失速判定手段にて失速と判定されたときに、前記発電機の負荷を軽減または開放する負荷軽減・開放手段とを備え、
   前記失速判定手段は、失速と判定する失速判定領域と非失速と判定する非失速判定領域とが、前記差電力と差回転数の関係を示す判定曲線によって区分され、かつ前記判定曲線には差電力が上昇したときに失速と判定する失速判定曲線と差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線とがあって、両曲線間がヒステリシス領域の失速境界領域となる、
   水力発電システム。
2. 請求項１に記載の水力発電システムにおいて、制御装置は、前記発電機の出力変動対して最大電力動作点を追従制御するＭＰＰＴ制御手段を備え、前記最大電力動作点を探しに行く毎に、失速判定手段による失速の判定、および前記負荷軽減・開放手段による処理を行う水力発電システム。
3. 水力で回転する水車と、この水車の回転エネルギーを電気エネルギーに変える発電機と、この発電機の負荷電力を調整して水車の回転数を制御する制御装置を備えた水力発電機システムに適用される水力発電機システムの制御方法であって、
   前記制御装置の制御サイクル毎に、
   出力電力の過去値と現在値との差電力を求める差電力演算過程と、
   前記発電機の回転数値の過去値と現在値との差回転数を求める差回転数演算過程と、
   前記差電力と差回転数との関係が、予め定められた失速境界条件を満たすか否かによって失速であるか否かを判定する失速判定過程と、
   前記失速判定過程において失速であると判定した場合に、前記発電機の負荷を軽減または開放する負荷軽減・開放過程とを含み、
   前記失速境界条件として、失速と判定する失速判定領域と非失速と判定する非失速判定領域とが、差電力と差回転数の関係を示す判定曲線によって区分され、かつ前記判定曲線には差電力が上昇したときに失速と判定する失速判定曲線と差電力が低下したときに非失速と判定する復帰判定曲線とが定められていて、両曲線間はヒステリシス領域の失速境界領域とする、
   ことを特徴とする水発電システムの制御方法。
4. 請求項３に記載の水力発電システムの制御方法において、前記制御装置は、前記発電機の出力変動に対して最大電力動作点を追従制御するＭＰＰＴ制御手段を備え、前記追従制御で前記動作点を探しに行く毎に、前記差電力演算過程、前記差回転数演算過程、前記失速判定過程、および前記負荷軽減・開放過程を経る水発電システムの制御方法。

Images