JP2022108824A - Brake control device - Google Patents

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Abstract

To improve the power generation efficiency of a power generation system.SOLUTION: A first switch Sw1 and a first resistor R1 are connected to each other in series between a first power line Pu and a second power line Pv, A second switch Sw2 and a second resistor R2 are connected to each other in series between the second power line Pv and a third power line Pw. A third switch Sw3 and a third resistor R3 are connected to each other in series between the third power line Pw and the first power line Pu. When a condition indicating that an abnormality occurs in a power generation system is established, a control part 52 switches states of the first switch Sw1, the second switch Sw2 and the third switch Sw3 between non-conductive states and conductive states on the basis of a duty ratio corresponding to a rotational speed of a power generator 3. The duty ratio is low as the rotational speed of the power generator 3 is high.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、発電システムのブレーキ制御装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a brake control device for a power generation system.

従来、発電システムのブレーキ制御装置が知られている。たとえば、特開２００２－３３９８５６号公報（特許文献１）には、永久磁石型風力発電機の電気ブレーキ装置が開示されている。当該電気ブレーキ装置によれば、発電機の回転子磁極を構成する永久磁石を減磁させることなく、風車の停止状態を維持することができる。 Conventionally, a brake control device for a power generation system is known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-339856 (Patent Document 1) discloses an electric brake device for a permanent magnet wind power generator. According to the electric brake device, the stopped state of the wind turbine can be maintained without demagnetizing the permanent magnets that constitute the rotor magnetic poles of the generator.

特開２００２－３３９８５６号公報JP-A-2002-339856

風力発電を目的とする発電機として、コアレス発電機が知られている。コアレス発電機を短絡しても、コアレス発電機のトルクには飽和現象が生じない。そのため、コアレス発電機を短絡することにより、コアレス発電機の回転速度に比例してブレーキ力が高くなる。コアレス発電機のこのような特徴から、発電機を短絡することによって発電機にブレーキをかけるシステムにおいては、コアレス発電機が使用されていることが多い。しかし、コアレス発電機は、発電効率が悪いという欠点を有する。 A coreless generator is known as a generator for wind power generation. Even if the coreless generator is short-circuited, the torque of the coreless generator does not saturate. Therefore, by short-circuiting the coreless generator, the braking force increases in proportion to the rotational speed of the coreless generator. Due to these characteristics of coreless generators, coreless generators are often used in systems that brake the generator by short-circuiting the generator. However, the coreless generator has a drawback of poor power generation efficiency.

本開示は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発電システムの発電効率を改善することである。 The present disclosure has been made to solve the problems described above, and an object thereof is to improve the power generation efficiency of a power generation system.

本開示に係るブレーキ制御装置は、発電システムのブレーキ制御装置である。発電システムは、回転体と、発電機と、制御装置とを備える。発電機は、回転体によって回転され、三相の電力を第１電力線、第２電力線、および第３電力線にそれぞれ出力する。制御装置は、三相の電力を第１電力線、第２電力線、および第３電力線からそれぞれ受けて、回転体の回転速度を制御する。ブレーキ制御装置は、第１スイッチと、第２スイッチと、第３スイッチと、第１抵抗と、第２抵抗と、第３抵抗と、制御部とを含む。第１スイッチおよび第１抵抗は、第１電力線と第２電力線との間に直列に接続されている。第２スイッチおよび第２抵抗は、第２電力線と第３電力線との間に直列に接続されている。第３スイッチおよび第３抵抗は、第３電力線と第１電力線との間に直列に接続されている。制御部は、第１スイッチ、第２スイッチ、および第３スイッチの各々を制御する。発電システムに異常が発生したことを示すブレーキ条件が成立しない場合、制御部は、第１スイッチ、第２スイッチ、および第３スイッチの各々の状態を非導通状態に設定する。ブレーキ条件が成立する場合、制御部は、発電機の回転速度に応じたデューティ比に基づいて、第１スイッチ、第２スイッチ、および第３スイッチの各々の状態を非導通状態と導通状態との間で切り替える。発電機の回転速度が速いほど、当該デューティ比は小さい。 A brake control device according to the present disclosure is a brake control device for a power generation system. A power generation system includes a rotating body, a generator, and a control device. The generator is rotated by the rotating body and outputs three-phase power to the first power line, the second power line, and the third power line, respectively. The control device receives three-phase power from the first power line, the second power line, and the third power line, respectively, and controls the rotational speed of the rotating body. The brake control device includes a first switch, a second switch, a third switch, a first resistor, a second resistor, a third resistor, and a controller. A first switch and a first resistor are connected in series between the first power line and the second power line. A second switch and a second resistor are connected in series between the second power line and the third power line. A third switch and a third resistor are connected in series between the third power line and the first power line. The controller controls each of the first switch, the second switch, and the third switch. When the brake condition indicating that the power generation system has an abnormality is not established, the control unit sets the states of the first switch, the second switch, and the third switch to a non-conducting state. When the braking condition is established, the control unit changes the state of each of the first switch, the second switch, and the third switch between the non-conducting state and the conducting state based on the duty ratio corresponding to the rotational speed of the generator. switch between. The higher the rotation speed of the generator, the smaller the duty ratio.

本開示に係るブレーキ制御装置によれば、ブレーキ条件が成立する場合に制御部が発電機の回転速度に応じたデューティ比に基づいて第１スイッチ、第２スイッチ、および第３スイッチの各々の状態を非導通状態と導通状態との間で切り替え、発電機の回転速度が速いほど当該デューティ比が小さいことにより、発電システムの発電効率を改善することができる。 According to the brake control device according to the present disclosure, when the brake condition is satisfied, the controller controls the state of each of the first switch, the second switch, and the third switch based on the duty ratio corresponding to the rotation speed of the generator. is switched between a non-conducting state and a conducting state, and the duty ratio becomes smaller as the rotation speed of the generator increases, thereby improving the power generation efficiency of the power generation system.

実施の形態に係る、風力発電システムのブレーキ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram showing the configuration of a brake control device for a wind power generation system according to an embodiment; FIG. 図１の制御部によって行われるスイッチの切替処理の流れを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a flow of switch switching processing performed by the control unit of FIG. 1; 比較例に係る、風力発電システムのブレーキ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of a brake control device for a wind power generation system according to a comparative example; 図１のスイッチがデューティ制御された場合の発電機のトルク特性、図１のスイッチがデューティ制御されずに単に導通状態とされた場合の発電機のトルク特性、および図３のスイッチがデューティ制御されずに単に導通状態とされた場合の発電機のトルク特性を併せて示す図である。The torque characteristics of the generator when the switches in FIG. 1 are duty-controlled, the torque characteristics of the generator when the switches in FIG. FIG. 10 is a diagram also showing the torque characteristics of the generator when it is simply brought into a conductive state without being connected. 図１の発電機の回転速度とスイッチのデューティ比との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the generator in FIG. 1 and the duty ratio of the switch; マップとして予め定められた、図１の発電機の回転速度とスイッチのデューティ比との関係を示す図である。2 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the generator in FIG. 1 and the duty ratio of the switch, which is predetermined as a map; FIG.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

図１は、実施の形態に係る、風力発電システム１００のブレーキ制御装置５の構成を示す機能ブロック図である。風力発電システム１００は、水平軸型（プロペラ型）風力発電システムの一例である。図１に示されるように、風力発電システム１００は、風車１（回転体）と、発電機３と、制御装置４とを備える。 FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of a brake control device 5 of a wind power generation system 100 according to an embodiment. The wind power generation system 100 is an example of a horizontal axis type (propeller type) wind power generation system. As shown in FIG. 1 , the wind power generation system 100 includes a wind turbine 1 (rotating body), a power generator 3 and a control device 4 .

風車１は、主軸２を含む。発電機３は、永久磁石を使用した三相同期発電機を含む。発電機３は、主軸２にカップリング等で締結されている。風の運動エネルギーにより風車１が回転され、主軸２が発電機３を回転させる。 A wind turbine 1 includes a main shaft 2 . The generator 3 includes a three-phase synchronous generator using permanent magnets. The generator 3 is fastened to the main shaft 2 by a coupling or the like. Wind turbine 1 is rotated by wind kinetic energy, and main shaft 2 rotates generator 3 .

発電機３は、三相（Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相）の電力をそれぞれ電力線Ｐｕ（第１電力線）、電力線Ｐｖ（第２電力線）、および電力線Ｐｗ（第３電力線）にそれぞれ出力する。必要に応じて、主軸２と発電機３との間に増速機が設けられてもよい。 The generator 3 outputs three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) electric power to a power line Pu (first power line), a power line Pv (second power line), and a power line Pw (third power line), respectively. . A gearbox may be provided between the main shaft 2 and the generator 3 as required.

制御装置４は、三相の電力を電力線Ｐｕ～Ｐｗからそれぞれ受けて、風車１の回転速度を制御する。制御装置４は、電力変換部４１と、蓄電部４２とを含む。電力変換部４１は、電力線Ｐｕ～Ｐｗから受ける電力を変換する。電力変換部４１は、たとえば、インバータおよびＡＣ（Alternate Current）／ＤＣ（Direct Current）コンバータを含む。電力線Ｐｕ～Ｐｗから受ける電力を用いて、蓄電部４２が充電される。 The control device 4 receives three-phase electric power from the power lines Pu to Pw, respectively, and controls the rotation speed of the wind turbine 1 . Control device 4 includes a power conversion unit 41 and a power storage unit 42 . The power converter 41 converts power received from the power lines Pu to Pw. Power conversion unit 41 includes, for example, an inverter and an AC (Alternate Current)/DC (Direct Current) converter. Power storage unit 42 is charged using power received from power lines Pu to Pw.

発電機３に負荷を接続して電力を出力させると、風車１に発電機３からブレーキトルクが出力され、風車１の回転が制動される。負荷において消費される電力を増加させると風車１の回転速度は遅くなり、当該電力を減少させると風車１の回転速度は速くなる。風力発電システム１００においては、発電機３の負荷として制御装置４が接続されている。制御装置４は、風車１が受ける風の速度（風速）に応じて、発電機３のブレーキトルクを制御して、最適な回転速度で風車１を回転させる。 When a load is connected to the generator 3 to output electric power, a brake torque is output from the generator 3 to the wind turbine 1, and the rotation of the wind turbine 1 is braked. Increasing the power consumed in the load slows down the rotation speed of the wind turbine 1, and decreasing the power makes the rotation speed of the wind turbine 1 faster. A control device 4 is connected as a load of the generator 3 in the wind power generation system 100 . The control device 4 controls the brake torque of the generator 3 according to the speed of the wind (wind speed) that the wind turbine 1 receives, and rotates the wind turbine 1 at an optimum rotation speed.

ブレーキ制御装置５は、ブレーキ制御回路５１と、制御部５２と、検出部５３とを含む。ブレーキ制御回路５１は、スイッチＳｗ１（第１スイッチ）と、スイッチＳｗ２（第２スイッチ）と、スイッチＳｗ３（第３スイッチ）と、抵抗Ｒ１（第１抵抗）と、抵抗Ｒ２（第２抵抗）と、抵抗Ｒ３（第３抵抗）とを含む。スイッチＳｗ１および抵抗Ｒ１は、電力線ＰｕとＰｖとの間に直列に接続されている。スイッチＳｗ２および抵抗Ｒ２は、電力線ＰｖとＰｗとの間に直列に接続されている。スイッチＳｗ３および抵抗Ｒ３は、電力線ＰｗとＰｕとの間に直列に接続されている。 The brake control device 5 includes a brake control circuit 51 , a control section 52 and a detection section 53 . The brake control circuit 51 includes a switch Sw1 (first switch), a switch Sw2 (second switch), a switch Sw3 (third switch), a resistor R1 (first resistor), and a resistor R2 (second resistor). , and a resistor R3 (third resistor). Switch Sw1 and resistor R1 are connected in series between power lines Pu and Pv. Switch Sw2 and resistor R2 are connected in series between power lines Pv and Pw. Switch Sw3 and resistor R3 are connected in series between power lines Pw and Pu.

制御部５２は、ブレーキ制御回路５１を制御する。制御部５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含む。風力発電システム１００に異常が発生したことを示す条件（ブレーキ条件）が成立する場合、制御部５２は、風車１の回転速度に応じたデューティ比（単位時間に対する当該単位時間の間にスイッチが導通状態となる時間の比）に基づいて、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３の各々の状態を導通状態（ＯＮ）と非導通状態（ＯＦＦ）との間で選択的に切り替える制御（デューティ制御）を行う。制御部５２は、発電機３から出力される電力を抵抗Ｒ１～Ｒ３によって電力線Ｐｕ～Ｐｗの間で短絡することにより、発電機３に風車１へのブレーキトルクを発生させる。風力発電システム１００が正常である場合（ブレーキ条件が成立していない場合）、制御部５２は、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３を非導通状態に設定する。ブレーキ条件は、蓄電部４２の充電量が基準量より大きいという条件、風速が基準風速より速いという条件、風車１の回転速度が基準回転速度より速いという条件、発電機３から出力される電力が基準電力より大きいという条件、および発電機３から出力される電力の電圧が基準電圧より高いという条件の少なくとも１つを含む。基準量、基準風速、基準回転速度、基準電力、および基準電圧は、実機実験あるいはシミュレーションによって適宜決定することができる。 The controller 52 controls the brake control circuit 51 . Control unit 52 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory. When a condition (brake condition) indicating that an abnormality has occurred in the wind power generation system 100 is established, the control unit 52 sets the duty ratio according to the rotational speed of the wind turbine 1 Control (duty control) is performed to selectively switch the state of each of the switches Sw1 to Sw3 between a conducting state (ON) and a non-conducting state (OFF) based on the ratio of time to be in the state. The control unit 52 causes the generator 3 to generate braking torque to the wind turbine 1 by short-circuiting the electric power output from the generator 3 between the power lines Pu to Pw using the resistors R1 to R3. When the wind power generation system 100 is normal (when the braking condition is not satisfied), the control unit 52 sets the switches Sw1 to Sw3 to the non-conducting state. The braking conditions are a condition that the charge amount of the power storage unit 42 is greater than the reference amount, a condition that the wind speed is faster than the reference wind speed, a condition that the rotation speed of the windmill 1 is faster than the reference rotation speed, and a condition that the electric power output from the generator 3 is It includes at least one of the condition that the power is greater than the reference power and the condition that the voltage of the power output from the generator 3 is higher than the reference voltage. The reference quantity, reference wind speed, reference rotation speed, reference power, and reference voltage can be appropriately determined by actual machine experiments or simulations.

検出部５３は、蓄電部４２の充電量、風速、風車１の回転速度、発電機３から出力される電力、および発電機３から出力される電力の電圧を検出する。検出部５３は、各種のセンサを含む。検出部５３は、ブレーキ条件の成否をサンプリングタイム毎に制御部５２に出力する。 The detection unit 53 detects the amount of charge in the power storage unit 42 , the wind speed, the rotation speed of the wind turbine 1 , the power output from the generator 3 , and the voltage of the power output from the generator 3 . The detection unit 53 includes various sensors. The detection unit 53 outputs whether or not the braking condition is established to the control unit 52 at each sampling time.

図２は、図１の制御部５２によって行われるスイッチＳｗ１～Ｓｗ３の切替処理の流れを示すフローチャートである。図２に示される処理は、ブレーキ制御装置５を統合的に制御する不図示のメインルーチンによってサンプリングタイム毎に呼び出される。以下ではステップを単にＳと記載する。 FIG. 2 is a flow chart showing the switching process of the switches Sw1 to Sw3 performed by the control unit 52 of FIG. The processing shown in FIG. 2 is called at each sampling time by a main routine (not shown) that comprehensively controls the brake control device 5 . A step is simply denoted as S below.

図２に示されるように、制御部５２は、Ｓ１０１においてブレーキ条件が成立しているか否かを判定する。ブレーキ条件が成立している場合（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、制御部５２は、Ｓ１０２において、ブレーキ指令をブレーキ制御回路５１に出力し、一定時間の間、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３に対してデューティ制御を行って処理を終了する。ブレーキ条件が成立していない場合（Ｓ１０１においてＮＯ）、制御部５２は、Ｓ１０３において、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３の各々の状態を非導通状態に設定して処理を終了する。 As shown in FIG. 2, the controller 52 determines in S101 whether or not the braking conditions are satisfied. If the brake condition is satisfied (YES in S101), the control unit 52 outputs a brake command to the brake control circuit 51 in S102, and performs duty control on the switches Sw1 to Sw3 for a certain period of time. End the process. If the braking condition is not established (NO in S101), control unit 52 sets each of switches Sw1 to Sw3 to the non-conducting state in S103, and ends the process.

図３は、比較例に係る、風力発電システム１００のブレーキ制御装置５Ａの構成を併せて機能ブロック図である。ブレーキ制御装置５Ａの構成は、図１のブレーキ制御回路５１，制御部５２がブレーキ制御回路５１Ａ，制御部５２Ａにそれぞれ置き換えられた構成である。ブレーキ制御回路５１Ａは、図１のブレーキ制御回路５１から抵抗Ｒ１～Ｒ３が除かれた構成である。制御部５２Ａは、ブレーキ条件が成立する場合、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３に対してデューティ制御を行わずに、単にスイッチＳｗ１～Ｓｗ３を導通状態に切り替える。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。 FIG. 3 is a functional block diagram together with the configuration of a brake control device 5A of the wind power generation system 100 according to the comparative example. The configuration of the brake control device 5A is such that the brake control circuit 51 and the control section 52 of FIG. 1 are replaced with a brake control circuit 51A and a control section 52A, respectively. The brake control circuit 51A has a configuration in which the resistors R1 to R3 are removed from the brake control circuit 51 of FIG. When the brake condition is established, the control unit 52A simply switches the switches Sw1 to Sw3 to the conductive state without performing duty control on the switches Sw1 to Sw3. Since they are the same except for these, the description will not be repeated.

図４は、図１のスイッチＳｗ１～Ｓｗ３がデューティ制御された場合の発電機３の回転速度と発電機３から発生するブレーキトルクの関係（トルク特性）、図１のスイッチＳｗ１～Ｓｗ３がデューティ制御されずに単に導通状態とされた場合の発電機３のトルク特性、および図３のスイッチＳｗ１～Ｓｗ３がデューティ制御されずに単に導通状態とされた場合の発電機３のトルク特性を併せて示す図である。図４において、曲線ＴＣ１は図１のスイッチＳｗ１～Ｓｗ３がデューティ制御された場合の発電機３のトルク特性を表し、曲線ＴＣ１１は図１のスイッチＳｗ１～Ｓｗ３がデューティ制御されずに単に導通状態とされた場合の発電機３のトルク特性を表し、曲線ＴＣ１２は図３のスイッチＳｗ１～Ｓｗ３がデューティ制御されずに単に導通状態とされた場合の発電機３のトルク特性を表す。 FIG. 4 shows the relationship (torque characteristics) between the rotation speed of the generator 3 and the brake torque generated from the generator 3 when the switches Sw1 to Sw3 in FIG. 1 are duty-controlled. The torque characteristics of the generator 3 when the switches Sw1 to Sw3 in FIG. 3 are simply turned on without duty control are shown together. It is a diagram. In FIG. 4, the curve TC1 represents the torque characteristics of the generator 3 when the switches Sw1 to Sw3 in FIG. 1 are duty controlled, and the curve TC11 represents the switch Sw1 to Sw3 in FIG. A curve TC12 represents the torque characteristics of the generator 3 when the switches Sw1 to Sw3 in FIG. 3 are simply turned on without duty control.

図４に示されるように、発電機３のトルク特性は、電力線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの間の抵抗値によって異なる。図３の発電機３において電力線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの間の抵抗値は、主に発電機３の内部抵抗値である。図１の発電機３において電力線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの間の抵抗値は、主に発電機３の内部抵抗値および抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値である。電力線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの間に存在する抵抗値が大きくなるほど、ブレーキトルクが最大となる発電機３の回転速度は速くなるため、曲線ＴＣ１１においてブレーキトルクが最大となる回転速度は、曲線ＴＣ１２においてブレーキトルクが最大となる回転速度より速い。 As shown in FIG. 4, the torque characteristic of the generator 3 varies depending on the resistance values between the power lines Pu, Pv and Pw. In the generator 3 of FIG. 3 , the resistance value between the power lines Pu, Pv, and Pw is mainly the internal resistance value of the generator 3 . In the generator 3 of FIG. 1, the resistance values between the power lines Pu, Pv and Pw are mainly the internal resistance value of the generator 3 and the resistance values of the resistors R1, R2 and R3. As the resistance value existing between the power lines Pu, Pv, and Pw increases, the rotation speed of the generator 3 at which the brake torque is maximized increases. Faster than the rotational speed at which the brake torque is maximized.

そこで、ブレーキ制御装置５においては、ブレーキ条件が成立する場合、発電機３の回転速度が速いほど、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３の各々のデューティ比を低下させて、電力線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗの間の抵抗値の単位時間当たりの平均値を増加させる。その結果、曲線ＴＣ１に示されるように、ブレーキトルクの最大値を維持することができる回転速度の範囲を、曲線ＴＣ１１，ＴＣ１２に示されるトルク特性よりも広げることができる。 Therefore, in the brake control device 5, when the brake condition is established, the higher the rotation speed of the generator 3, the lower the duty ratio of each of the switches Sw1 to Sw3, thereby reducing the resistance between the power lines Pu, Pv, and Pw. Increases the average value per unit time. As a result, as indicated by curve TC1, the rotational speed range in which the maximum value of the brake torque can be maintained can be made wider than the torque characteristics indicated by curves TC11 and TC12.

図５は、図１の発電機３の回転速度とスイッチＳｗ１～Ｓｗ３のデューティ比との関係を示す図である。図５に示されるように、発電機３の回転速度が速いほど、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３のデューティ比は小さい。たとえば、ブレーキトルクは、通常、発電機３の回転速度が速い状況（たとえば４００ｍｉｎ－１）において必要になることが多い。そのため、発電機３の起動直後においてはデューティ比を小さくし、ブレーキトルクの発生後、発電機３の回転速度の低下に応じてデューティ比を大きくする必要がある。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the generator 3 in FIG. 1 and the duty ratios of the switches Sw1 to Sw3. As shown in FIG. 5, the higher the rotation speed of the generator 3, the smaller the duty ratios of the switches Sw1 to Sw3. For example, brake torque is often required in situations where the generator 3 rotates at high speeds (eg, 400 min −1 ). Therefore, it is necessary to reduce the duty ratio immediately after the generator 3 is started, and increase the duty ratio as the rotation speed of the generator 3 decreases after the brake torque is generated.

図５においては、スイッチＳｗ１～Ｓｗ３のデューティ比は、発電機３の回転速度毎に細かく制御されている。制御部５２によって実行されるソフトウェアの簡素化のために、発電機３の回転速度の範囲毎に、発電機３とデューティ比との関係が予めマップとして定められていてもよい。 In FIG. 5, the duty ratios of the switches Sw1 to Sw3 are finely controlled for each rotational speed of the generator 3. In FIG. For simplification of the software executed by the control unit 52 , the relationship between the generator 3 and the duty ratio may be determined in advance as a map for each rotation speed range of the generator 3 .

図６は、マップとして予め定められた、図１の発電機３の回転速度とスイッチＳｗ１～Ｓｗ３のデューティ比との関係を示す図である。図６において点線で示される曲線ＤＴ１は、図５に示される曲線と同じである。図６に示されるように、図１の風力発電システム１００における発電機３の回転速度とスイッチＳｗ１～Ｓｗ３のデューティ比との関係は、発電機３の回転速度が０ｍｉｎ－１以上Ｖｒ１未満の範囲Ｒｇ１、Ｖｒ１以上Ｖｒ２未満の範囲Ｒｇ２、およびＶｒ２以上の範囲Ｒｇ３の各々において、曲線ＤＴ１を近似する直線を表す線形関係のマップとして予め定められている。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the generator 3 in FIG. 1 and the duty ratios of the switches Sw1 to Sw3, which is predetermined as a map. A curve DT1 indicated by a dotted line in FIG. 6 is the same as the curve shown in FIG. As shown in FIG. 6, the relationship between the rotation speed of the generator 3 and the duty ratios of the switches Sw1 to Sw3 in the wind power generation system 100 of FIG. In each of Rg1, the range Rg2 of Vr1 or more and less than Vr2, and the range Rg3 of Vr2 or more, a linear relationship map representing a straight line approximating the curve DT1 is predetermined.

ブレーキ制御装置５によれば、発電機３としてコアレス発電機を用いる必要がないため、発電機３の発電効率を改善することができる。また、発電機３のコストを低減することができるとともに、発電機３を小型化することができる。さらに、発電機３の入手性を改善することができる。 According to the brake control device 5, since it is not necessary to use a coreless generator as the generator 3, the power generation efficiency of the generator 3 can be improved. Moreover, the cost of the generator 3 can be reduced, and the size of the generator 3 can be reduced. Furthermore, the availability of the generator 3 can be improved.

以上、実施の形態に係るブレーキ制御装置によれば、発電システムの発電効率を改善することができる。 As described above, according to the brake control device according to the embodiment, it is possible to improve the power generation efficiency of the power generation system.

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。本開示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。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents of the scope of the claims.

１ 風車、２ 主軸、３ 発電機、４ 制御装置、５，５Ａ ブレーキ制御装置、４１ 電力変換部、４２ 蓄電部、５１，５１Ａ ブレーキ制御回路、５２，５２Ａ 制御部、５３ 検出部、１００ 風力発電システム、Ｐｕ～Ｐｗ 電力線、Ｒ１～Ｒ３ 抵抗、Ｓｗ１～Ｓｗ３ スイッチ。 REFERENCE SIGNS LIST 1 wind turbine 2 main shaft 3 power generator 4 control device 5, 5A brake control device 41 power conversion unit 42 power storage unit 51, 51A brake control circuit 52, 52A control unit 53 detection unit 100 wind power generation system, Pu-Pw power lines, R1-R3 resistors, Sw1-Sw3 switches.

Claims (3)

発電システムのブレーキ制御装置であって、
前記発電システムは、
回転体と、
前記回転体によって回転され、三相の電力を第１電力線、第２電力線、および第３電力線にそれぞれ出力する発電機と、
前記三相の電力を前記第１電力線、前記第２電力線、および前記第３電力線からそれぞれ受けて、前記回転体の回転速度を制御する制御装置とを備え、
前記ブレーキ制御装置は、
前記第１電力線と前記第２電力線との間に直列に接続された第１スイッチおよび第１抵抗と、
前記第２電力線と前記第３電力線との間に直列に接続された第２スイッチおよび第２抵抗と、
前記第３電力線と前記第１電力線との間に直列に接続された第３スイッチおよび第３抵抗と、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、および前記第３スイッチの各々を制御する制御部とを含み、
前記発電システムに異常が発生したことを示すブレーキ条件が成立しない場合、前記制御部は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、および前記第３スイッチの各々の状態を非導通状態に設定し、
前記ブレーキ条件が成立する場合、前記制御部は、前記発電機の回転速度に応じたデューティ比に基づいて、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、および前記第３スイッチの各々の状態を非導通状態と導通状態との間で切り替え、
前記発電機の回転速度が速いほど、前記デューティ比は小さい、ブレーキ制御装置。 A brake control device for a power generation system,
The power generation system is
a rotating body;
a generator that is rotated by the rotating body and outputs three-phase power to a first power line, a second power line, and a third power line;
a control device that receives the three-phase electric power from the first power line, the second power line, and the third power line, respectively, and controls the rotation speed of the rotating body;
The brake control device
a first switch and a first resistor connected in series between the first power line and the second power line;
a second switch and a second resistor connected in series between the second power line and the third power line;
a third switch and a third resistor connected in series between the third power line and the first power line;
a control unit that controls each of the first switch, the second switch, and the third switch;
When a braking condition indicating that an abnormality has occurred in the power generation system is not established, the control unit sets the states of each of the first switch, the second switch, and the third switch to a non-conducting state,
When the brake condition is established, the control unit switches the states of the first switch, the second switch, and the third switch to a non-conducting state based on a duty ratio corresponding to the rotation speed of the generator. switching between a state and a conducting state;
The brake control device, wherein the higher the rotation speed of the generator, the smaller the duty ratio. 前記発電機の回転速度と前記デューティ比との関係は、予めマップとして定められている、請求項１に記載のブレーキ制御装置。 2. The brake control device according to claim 1, wherein the relationship between the rotation speed of said generator and said duty ratio is defined in advance as a map. 前記回転体は、風車を含み、
前記制御装置は、前記発電機から出力される電力が充電される蓄電部をさらに含み、
前記ブレーキ条件は、前記蓄電部の充電量が基準量より大きいという条件、前記風車が受ける風の速度が基準風速より速いという条件、前記風車の回転速度が基準回転速度より速いという条件、前記発電機から出力される電力が基準電力より大きいという条件、および前記発電機から出力される電力の電圧が基準電圧より高いという条件の少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載のブレーキ制御装置。 The rotating body includes a windmill,
The control device further includes a power storage unit charged with the power output from the generator,
The braking conditions include a condition that the charge amount of the power storage unit is greater than a reference amount, a condition that the speed of the wind received by the wind turbine is higher than the reference wind speed, a condition that the rotation speed of the wind turbine is higher than the reference rotation speed, and the power generation. 3. The brake control device according to claim 1, comprising at least one of a condition that the power output from the generator is greater than a reference power and a condition that the voltage of the power output from the generator is higher than a reference voltage. .
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