JP4804211B2 - DC output circuit of power generator for distributed power supply - Google Patents

DC output circuit of power generator for distributed power supply Download PDF

Info

Publication number
JP4804211B2
JP4804211B2 JP2006115127A JP2006115127A JP4804211B2 JP 4804211 B2 JP4804211 B2 JP 4804211B2 JP 2006115127 A JP2006115127 A JP 2006115127A JP 2006115127 A JP2006115127 A JP 2006115127A JP 4804211 B2 JP4804211 B2 JP 4804211B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
winding
capacitor
reactor
rectifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006115127A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007288954A (en
Inventor
勉 井坂
剛 塩田
啓太 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP2006115127A priority Critical patent/JP4804211B2/en
Publication of JP2007288954A publication Critical patent/JP2007288954A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4804211B2 publication Critical patent/JP4804211B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

本発明は、風車又は水車により駆動される永久磁石型発電機から、風速又は流速に関わらず、風又は水より得られる概略の最大出力を取り出す分散電源用発電装置の主回路に関し、特に、永久磁石型発電機よりPWMコンバータを用いずに定電圧充電を行う分散電源用発電装置の直流出力回路に関するものである。   The present invention relates to a main circuit of a power generator for a distributed power source that extracts an approximate maximum output obtained from wind or water from a permanent magnet generator driven by a wind turbine or water turbine, regardless of wind speed or flow velocity. The present invention relates to a DC output circuit of a power generator for a distributed power source that performs constant voltage charging without using a PWM converter from a magnet generator.

本出願人は先に、風車又は水車に接続された永久磁石型発電機より、PWMコンバータを用いずに交流を直流に変換して概略の最大出力を取り出すために、永久磁石型発電機の異なる誘起電圧を発生する複数の巻線の交流出力端子に各リアクトルを経て直列に各整流器を接続し、これらの整流器の直流出力を並列接続して外部に出力する分散電源用発電装置について提案している(例えば、特許文献1参照。)。   In order to obtain an approximate maximum output from a permanent magnet generator connected to a windmill or a water turbine without using a PWM converter, the present applicant firstly uses a different permanent magnet generator. Proposing a distributed power generator that connects rectifiers in series via each reactor to the AC output terminals of multiple windings that generate induced voltage, and outputs the rectifier's DC output in parallel. (For example, refer to Patent Document 1).

かかる先願技術を、図13の風車に接続された分散電源用発電装置を示す主回路結線図を参照して詳述する。
図13において、1は風車、2は先願技術の分散電源用発電装置、3は永久磁石型発電機、4、6は第1および第2のリアクトル、8、10は第1および第2の整流器、12は正側出力端子、13は負側出力端子、14はバッテリである。
図13においては、永久磁石型発電機3は、2種類の巻数を有し、各巻線が3相の場合を示している。
The prior application technique will be described in detail with reference to a main circuit connection diagram showing a power generator for a distributed power source connected to the wind turbine of FIG.
In FIG. 13, 1 is a windmill, 2 is a power generator for distributed power supply of the prior application, 3 is a permanent magnet generator, 4 and 6 are first and second reactors, and 8 and 10 are first and second reactors. A rectifier, 12 is a positive output terminal, 13 is a negative output terminal, and 14 is a battery.
FIG. 13 shows a case where the permanent magnet generator 3 has two types of windings and each winding has three phases.

図13において、永久磁石型発電機3の巻数が少ないために誘起電圧実効値の低い第1の巻線の交流出力端子W1は、第1のリアクトル4に接続され、さらに第1の整流器8に接続される。
巻数が多い第2の巻線の交流出力端子W2は、第2のリアクトル6に接続され、さらに第2の整流器10に接続される。
上記第1、第2の整流器8、10の各々の直流側は、正側出力端子12及び負側出力端子13に並列接続され、各巻線の合計出力がバッテリ14に充電される。
In FIG. 13, since the number of turns of the permanent magnet generator 3 is small, the AC output terminal W1 of the first winding having a low induced voltage effective value is connected to the first reactor 4, and further to the first rectifier 8. Connected.
The AC output terminal W2 of the second winding having a large number of turns is connected to the second reactor 6 and further connected to the second rectifier 10.
The direct current sides of the first and second rectifiers 8 and 10 are connected in parallel to the positive output terminal 12 and the negative output terminal 13, and the total output of each winding is charged in the battery 14.

このように構成される分散電源用発電装置2より、概略の風車最大出力を得る方法を以下に示す。
図10は、風速をパラメータとした時の、風車回転数対風車出力特性の概要を説明した図である。
風車は、風車の形状及び風速Uが決まると、風車回転数Nに対する風車出力Pが一義的に定まる。例えば、風速Ux及びUyに対する風車出力Pは、それぞれ図10のように示される。そして、種々の風速に対する風車出力Pのピークは、図10に示す最大出力曲線Ptのようになる。
すなわち、図10の風車回転数対風車出力特性において、風速がUxの時は、風速Uxの風車出力曲線と最大出力曲線との交点Sxに示すように、風車回転数Nxにおいて、風車最大出力Pxとなる。
又、風速がUyの時は、風車回転数Nyにおいて、風速Uyでの風車最大出力Pyとなる。
A method of obtaining a rough maximum wind turbine output from the power generator 2 for a distributed power source configured as described above will be described below.
FIG. 10 is a diagram for explaining the outline of the wind turbine rotation speed versus the wind turbine output characteristic when the wind speed is used as a parameter.
When the shape of the windmill and the wind speed U are determined, the windmill output P with respect to the windmill rotation speed N is uniquely determined. For example, the windmill output P with respect to the wind speeds Ux and Uy is shown as in FIG. And the peak of the windmill output P with respect to various wind speeds becomes like the maximum output curve Pt shown in FIG.
That is, when the wind speed is Ux in the wind turbine rotational speed vs. wind turbine output characteristic of FIG. 10, the wind turbine maximum output Px at the wind turbine rotational speed Nx as indicated by the intersection Sx of the wind turbine output curve of the wind speed Ux and the maximum output curve. It becomes.
When the wind speed is Uy, the windmill maximum output Py at the wind speed Uy is obtained at the windmill rotational speed Ny.

すなわち、図10の最大出力曲線の見方を変えると、風から最大出力を得るためには、風車回転数Nが決まると、その時の永久磁石型発電機3の出力Pを一義的に、最大出力曲線Pt上の値に定めれば良いことを表している。   That is, when the way of viewing the maximum output curve in FIG. 10 is changed, in order to obtain the maximum output from the wind, when the wind turbine rotation speed N is determined, the output P of the permanent magnet generator 3 at that time is uniquely determined as the maximum output. This indicates that the value may be determined on the curve Pt.

図11は、先願技術が対象とする分散電源用発電装置2の直流出力をバッテリ等の定電圧源に接続した場合の説明図であり、分散電源用発電装置2の永久磁石型発電機3の第1、第2の巻線の各出力は、各巻線の誘起電圧実効値の違い、及び各巻線内部インダクタンスと各出力端子に接続されるリアクトルによる電圧降下のために、図11の風車回転数対出力特性に示すP1、P2のようになる。   FIG. 11 is an explanatory diagram in the case where the DC output of the distributed power generator 2 targeted by the prior application technology is connected to a constant voltage source such as a battery, and the permanent magnet generator 3 of the distributed power generator 2. Each output of the first and second windings of FIG. 11 is caused by the difference in effective value of the induced voltage of each winding, and the voltage drop due to the internal inductance of each winding and the reactor connected to each output terminal. P1 and P2 shown in the number vs. output characteristics are obtained.

すなわち、風車回転数Nが低い場合には、永久磁石型発電機3内の第1および第2の巻線の発生電圧がバッテリ電圧Vbより低いために、バッテリ14には充電されない。
しかし、風車回転数Nが上昇して、N2付近になると、第2の巻線に電流が流れ始め、風車回転数Nの上昇と共に電流が上昇し、第2の巻線による出力はP2のようになる。
この時、風車回転数Nが上昇して誘起電圧が上昇しても、バッテッリ電圧は、ほぼ一定であるが、第2の巻線のインダクタンスおよび第2のリアクトル6によるインピーダンスが周波数に比例するために、出力P2は漸増するに留まる。
第1の巻線については、さらに回転数Nが上昇することにより出力が取れ始め、第1の巻線の内部インダクタンスおよび第1のリアクトル4が小さいために大きな出力が取れる。
That is, when the wind turbine rotation speed N is low, the voltage generated in the first and second windings in the permanent magnet generator 3 is lower than the battery voltage Vb, so the battery 14 is not charged.
However, when the wind turbine rotational speed N rises and becomes near N2, the current starts to flow through the second winding, and the current increases as the wind turbine rotational speed N increases, and the output from the second winding is P2. become.
At this time, even if the wind turbine rotation speed N increases and the induced voltage increases, the battery voltage is almost constant, but the inductance of the second winding and the impedance of the second reactor 6 are proportional to the frequency. At the same time, the output P2 only increases gradually.
With respect to the first winding, output begins to be obtained as the rotational speed N further increases, and a large output can be obtained because the internal inductance of the first winding and the first reactor 4 are small.

図12は、先願が対象とする分散電源用発電装置のバッテリ等の定電圧源への出力を示す図である。
永久磁石型発電機3内の第1、第2の巻線の出力P1、P2を加算して得られる合計出力は近似出力曲線Psとなる。
特開2004−64928(図1)
FIG. 12 is a diagram illustrating an output to a constant voltage source such as a battery of the distributed power generation device targeted by the prior application.
The total output obtained by adding the outputs P1 and P2 of the first and second windings in the permanent magnet generator 3 is an approximate output curve Ps.
JP 2004-64928 (FIG. 1)

しかしながら、以上のような分散電源用発電装置2の主回路より電力を得る時、永久磁石型発電機3の巻線による交流出力は遅れ電流であるために、永久磁石型発電機3のギャップ磁束を減磁させる方向であり、内部誘起電圧が減少して分散電源用発電装置2の出力が減少する要因となっている。
特に、巻数が多い第2の巻線は流れる電流は少ないが、巻数が多いために遅相分電流と巻数の積に比例する減磁作用の影響が大きくなり、巻数が少ない第1の巻線が大きな交流出力を出せない。
However, when the electric power is obtained from the main circuit of the distributed power generator 2 as described above, the AC output by the winding of the permanent magnet generator 3 is a delayed current, so that the gap magnetic flux of the permanent magnet generator 3 is This is a direction in which the internal induced voltage decreases and the output of the power generator 2 for the distributed power source decreases.
In particular, the second winding with a large number of turns has a small amount of current flowing. However, since the number of turns is large, the influence of the demagnetization action proportional to the product of the lag current and the number of turns becomes large, and the first winding with a small number of turns. Can not produce a large AC output.

この減磁作用による影響を、図12の従来の分散電源用発電装置2のバッテリ等の定電圧源への出力で見ると、風車回転数Nが大きい時に最大出力曲線Ptと近似出力曲線Psとの差である出力差Pzが大きくなってしまう。
この減磁作用を軽減させるためには、例えば、永久磁石型発電機3内の永久磁石の磁束方向の厚みを増加させなければならない。
When the influence of this demagnetizing action is seen in the output to a constant voltage source such as a battery of the conventional distributed power generator 2 in FIG. 12, when the wind turbine rotational speed N is large, the maximum output curve Pt and the approximate output curve Ps The output difference Pz that is the difference between the two becomes large.
In order to reduce this demagnetizing action, for example, the thickness of the permanent magnet in the permanent magnet generator 3 in the magnetic flux direction must be increased.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、主として、その目的とするところは、永久磁石型発電機3内の高価な永久磁石の量を減らして、永久磁石型発電機3の価格を減少させるとともに、風車回転数Nが大きい時にも最大出力曲線Ptと近似出力曲線Psをほぼ一致させることができる分散電源用発電装置の直流出力回路を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances. The main purpose of the present invention is to reduce the amount of expensive permanent magnets in the permanent magnet generator 3 and reduce the price of the permanent magnet generator 3. Another object of the present invention is to provide a DC output circuit of a power generator for a distributed power source that can reduce and substantially match the maximum output curve Pt and the approximate output curve Ps even when the wind turbine rotational speed N is large.

請求項1による発明は、
風車又は水車により駆動されて、異なる誘起電圧実効値を発生する複数の巻線により構成される永久磁石型発電機の巻線の交流出力を、個別の整流器により整流し、該個別の整流器の直流出力を並列に加算して外部に出力する分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記複数の巻線の中で低い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続し、前記複数の巻線の中で高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続するリアクトル直列整流回路とコンデンサを経て前記個別の整流器を接続するコンデンサ直列整流回路を並列に接続し、前記高い誘起電圧実効値を発生する巻線の内部インダクタンスによる誘導性インピーダンスと前記コンデンサによる容量性インピーダンスとの直列合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるようにすることを特徴としている分散電源用発電装置の直流出力回路である。
The invention according to claim 1
The AC output of the permanent magnet generator winding composed of a plurality of windings driven by a windmill or water turbine to generate different induced voltage effective values is rectified by an individual rectifier, and the direct current of the individual rectifier In a DC output circuit of a power generator for a distributed power source that adds outputs in parallel and outputs them to the outside, the individual AC output terminals of the windings that generate a low induced voltage effective value among the plurality of windings via a reactor And connecting the individual rectifier via a reactor to an AC output terminal of a winding that generates a high induced voltage effective value among the plurality of windings and the individual rectifier via a capacitor. Capacitor series rectifier circuit for connecting a rectifier is connected in parallel, the inductive impedance due to the internal inductance of the winding generating the high induced voltage effective value and the capacitor Series combined impedance of the capacitive impedance due is a direct current output circuit features and to have distributed power electric generation system that such a capacitive impedance in the rated rotational speed range of the permanent magnet generator.

請求項2による発明は、
前記請求項1による発明において、前記複数の巻線を2種類とすることを特徴としている分散電源用発電装置の直流出力回路である。
The invention according to claim 2
In the invention according to claim 1, there is provided a DC output circuit of a power generator for a distributed power source, wherein the plurality of windings are of two types.

請求項3による発明は、
前記請求項1による発明に記載の分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記複数の巻線を3種類とし、前記3種類の巻線の中で一番低い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子と前記個別の整流器との間に直列にリアクトルを接続し、前記3種類の巻線の中で2番目に高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続するリアクトル直列整流回路とコンデンサを経て前記個別の整流器を接続するコンデンサ直列整流回路を並列に接続し、前記3種類の巻線の中で一番高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子と前記個別の整流器との間に直列にリアクトルを接続し、前記3種類の巻線の中で2番目に高い誘起電圧実効値を発生する巻線の内部インダクタンスの誘導性インピーダンスと前記コンデンサによる容量性インピーダンスとの直列合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるようにすることを特徴としている分散電源用発電装置の直流出力回路である。
The invention according to claim 3
In the DC output circuit of the power generator for a distributed power source according to the first aspect of the present invention, there are three types of the plurality of windings, and the winding that generates the lowest induced voltage effective value among the three types of windings. A reactor is connected in series between the AC output terminal of the wire and the individual rectifier, and the reactor is connected to the AC output terminal of the winding that generates the second highest induced voltage effective value among the three types of windings. A reactor series rectifier circuit that connects the individual rectifiers and a capacitor series rectifier circuit that connects the individual rectifiers via a capacitor are connected in parallel, and the highest induced voltage effective value among the three types of windings is obtained. A reactor is connected in series between the AC output terminal of the generated winding and the individual rectifier, and the internal inductance of the winding generating the second highest induced voltage effective value among the three types of windings. Inductive in A DC output circuit for a power generator for a distributed power source, characterized in that a series combined impedance of an impedance and a capacitive impedance by the capacitor is a capacitive impedance within a rated rotational speed range of the permanent magnet generator It is.

請求項4による発明は、
風車又は水車により駆動される永久磁石型発電機の交流出力を個別の整流器により整流して外部に出力する分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記永久磁石型発電機の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続するリアクトル直列整流回路とコンデンサを経て前記個別の整流器を接続するコンデンサ直列整流回路を並列に接続し、前記永久磁石型発電機の内部インダクタンスと前記コンデンサとの直列合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるようにすることを特徴としている分散電源用発電装置の直流出力回路である。
The invention according to claim 4
In a DC output circuit of a distributed power generator that rectifies an AC output of a permanent magnet generator driven by a windmill or a water turbine by an individual rectifier and outputs it to the outside, a reactor is connected to an AC output terminal of the permanent magnet generator A reactor series rectifier circuit that connects the individual rectifiers via a capacitor and a capacitor series rectifier circuit that connects the individual rectifiers via a capacitor are connected in parallel to form a series combination of the internal inductance of the permanent magnet generator and the capacitor. The DC output circuit of the power generator for a distributed power source is characterized in that the impedance is a capacitive impedance within a rated rotational speed range of the permanent magnet generator.

永久磁石型発電機3内の高価な永久磁石の量を減らして、永久磁石型発電機3の価格を減少させるとともに、風車回転数Nが大きい時にも最大出力曲線Ptと近似出力曲線Psをほぼ一致させることができる分散電源用発電装置の直流出力回路を提供できる。また、風車回転数Nが小さい場合にもリアクトル直列整流回路により発電可能となるとともに、風車回転数Nが増大してくるとコンデンサによる増磁作用により、永久磁石型発電機3内の複数の巻線の巻数を減少させることができ、発電機を小型化できる。   The amount of expensive permanent magnets in the permanent magnet generator 3 is reduced to reduce the price of the permanent magnet generator 3, and the maximum output curve Pt and the approximate output curve Ps are almost equal even when the wind turbine rotational speed N is large. It is possible to provide a DC output circuit of a power generator for a distributed power source that can be matched. Further, even when the wind turbine rotational speed N is small, power can be generated by the reactor series rectifier circuit, and when the wind turbine rotational speed N increases, a plurality of windings in the permanent magnet generator 3 are generated by a magnetizing action by a capacitor. The number of turns of the wire can be reduced, and the generator can be downsized.

異なる誘起電圧実効値を発生する複数の巻線により構成される永久磁石型発電機の複数の交流出力を、個別の整流器により整流し、該個別の整流器の直流出力を加算して外部に出力する分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記複数の巻線の中で高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続するリアクトル直列整流回路を接続し、さらに前記巻線の高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にコンデンサを経て前記個別の整流器を接続するコンデンサ直列整流回路を接続し、前記永久磁石型発電機の高い誘起電圧実効値を発生する巻線の内部インダクタンスと直列に接続された前記コンデンサの合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるようにするものである。   A plurality of AC outputs of a permanent magnet generator composed of a plurality of windings that generate different induced voltage effective values are rectified by individual rectifiers, and the DC outputs of the individual rectifiers are added and output to the outside. In a DC output circuit of a power generator for a distributed power supply, a reactor series rectifier circuit that connects the individual rectifier via a reactor is connected to an AC output terminal of a winding that generates a high induced voltage effective value among the plurality of windings. And a capacitor series rectifier circuit that connects the individual rectifier via a capacitor to an AC output terminal of a winding that generates a high effective value of the induced voltage of the winding, and a high induced voltage of the permanent magnet generator The combined impedance of the capacitor connected in series with the internal inductance of the winding generating the effective value is within the rated rotational speed range of the permanent magnet generator. It is intended to be a sex impedance.

図1は、本発明の、風車又は水車より直流出力を得る分散電源用発電装置の直流出力回路を説明するための図である。
同図において、7はコンデンサ、11はコンデンサに接続される整流器であり、図13と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図1について、本発明における原理を説明した図5および図6を参照しつつ説明する。
FIG. 1 is a diagram for explaining a DC output circuit of a power generator for a distributed power source that obtains a DC output from a wind turbine or a water turbine according to the present invention.
In the figure, 7 is a capacitor, 11 is a rectifier connected to the capacitor, and the same numbers as those in FIG. 13 represent the same components.
Hereinafter, FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 5 and 6 illustrating the principle of the present invention.

巻数の多い第2の巻線の交流出力端子W2には、リアクトル6および第2の整流器10が直列に接続される。さらに第2の巻線の交流出力端子W2にコンデンサ7および第3の整流器11が直列に接続される。巻数の少ない第1の巻線の交流出力端子W1には、第1のリアクトル4が接続され、さらに第1の整流器8が直列に接続される。
第1の整流器8、第2の整流器10および第3の整流器11の出力は、並列に接続され、その合計直流出力がバッテリ14に充電される。
The reactor 6 and the second rectifier 10 are connected in series to the AC output terminal W2 of the second winding having a large number of turns. Furthermore, the capacitor 7 and the third rectifier 11 are connected in series to the AC output terminal W2 of the second winding. The first reactor 4 is connected to the AC output terminal W1 of the first winding having a small number of turns, and the first rectifier 8 is further connected in series.
The outputs of the first rectifier 8, the second rectifier 10 and the third rectifier 11 are connected in parallel, and the total DC output thereof is charged in the battery 14.

ここで、第2の巻線に接続されるリアクトル6は風車回転数Nが小さい時でも出力が取れるように設計される。さらに第2の巻線の内部インダクタンスによる誘導性インピーダンスと、直列に接続されたコンデンサ7による容量性インピーダンスとの合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機3の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるように、前記永久磁石型発電機3内の第2の巻線の内部インダクタンスに基づきコンデンサ7を設計する。
このように設計することにより、ある風車回転数以上になると第2の巻線には、バッテリ14への有効分電流と容量性インピーダンスによる進相分電流がベクトル的に加算された交流電流が流れる。
Here, the reactor 6 connected to the second winding is designed so that an output can be obtained even when the wind turbine rotational speed N is small. Furthermore, the combined impedance of the inductive impedance due to the internal inductance of the second winding and the capacitive impedance due to the capacitor 7 connected in series is the capacitive impedance within the rated rotational speed range of the permanent magnet generator 3. Thus, the capacitor 7 is designed based on the internal inductance of the second winding in the permanent magnet generator 3.
By designing in this way, when the rotational speed of the wind turbine exceeds a certain value, an AC current in which the effective current to the battery 14 and the phase-advanced current due to the capacitive impedance are added in vector flows through the second winding. .

本願が対象とする分散型電源用発電装置2の定圧電源への各巻線の出力について図5を参照にしつつ説明する。
風車回転数Nが低い場合には、第2の巻線の発生電圧が、バッテリ電圧Vbより低いために、バッテリ14には充電されない。しかし、風車回転数Nが上昇して、N2付近になると、リアクトル6および整流器10を通って電流が流れ始めて、リアクトル6を通って流れる直流出力はPとなる。この時、コンデンサ7のインピーダンスは大きいために、コンデンサ7を通って流れる直流出力Pは小さい。従って、風車回転数N2’付近までは、コンデンサ7およびリアクトル6を通って流れる第2の巻線の合計出力P2とリアクトル6を通って流れる直流出力Pとは、ほぼ等しくなる。
The output of each winding to the constant pressure power source of the distributed power generator 2 targeted by the present application will be described with reference to FIG.
When the wind turbine rotation speed N is low, the voltage generated in the second winding is lower than the battery voltage Vb, so the battery 14 is not charged. However, increased wind turbine's rotational speed N is equal to or near the N2, a current begins to flow through the reactor 6 and a rectifier 10, a DC output which flows through the reactor 6 becomes P L. At this time, since the impedance of the capacitor 7 large, the DC output P C flowing through the capacitor 7 is small. Therefore, until the wind turbine rotation speed N2 'vicinity, the DC output P L that flows through the total output P2 and the reactor 6 of the second winding which flows through the capacitor 7 and the reactor 6 is approximately equal.

風車回転数Nの増加により、永久磁石型発電機3の周波数および誘起電圧が増加するが、第2の巻線の内部インダクタンス及びリアクトル6により、インピーダンスが周波数に比例するために出力Pは漸増するに留まる。しかしながら、コンデンサ7は周波数に比例してインピーダンスが減少するために誘起電圧の増加と相まって出力Pが回転数の2乗に比例して増加する。すなわち、風車回転数N2’付近になるとコンデンサ7および整流器11を通って流れる電流がリアクトル6を通って流れる電流よりも大きくなる。そして、誘起電圧の上昇と相まって第2の巻線による交流出力電流は周波数の2乗に比例して増加する。 The increase of the wind turbine rotational speed N, the frequency and the induced voltage of the permanent magnet generator 3 is increased, the internal inductance and the reactor 6 of the second winding, the output P L in the impedance is proportional to the frequency increasing Stay on. However, the capacitor 7 increases together output P C increased by the induced voltage in order to reduce the impedance in proportion to the frequency is proportional to the square of the rotational speed. That is, the current flowing through the capacitor 7 and the rectifier 11 becomes larger than the current flowing through the reactor 6 near the wind turbine speed N2 ′. Then, the AC output current from the second winding increases in proportion to the square of the frequency in combination with the increase of the induced voltage.

また、風車回転数N2’以上になると第2の巻線のコンデンサ7によって進相分電流を流しているために、永久磁石型発電機3のギャップ磁束を増磁させる方向であり、第1の巻線および第2の巻線の内部誘起電圧が増加する。   Further, when the rotational speed of the wind turbine is N2 ′ or higher, the current corresponding to the phase advance is caused to flow by the capacitor 7 of the second winding, so that the gap magnetic flux of the permanent magnet generator 3 is increased. The internal induced voltage of the winding and the second winding increases.

風車回転数Nが上昇することにより、内部インダクタンス等が小さい第1の巻線は、大きな出力が取れ始める。
従って、分散電源用発電装置2の永久磁石型発電機3の第1、第2の巻線の各出力は、各巻線の誘起電圧実効値の違い、及び各巻線内部インダクタンスと各出力端子に接続されるリアクトルまたはコンデンサによる電圧降下のために、図5の風車回転数対出力特性に示すP1、P2のようになる。
As the wind turbine rotation speed N increases, the first winding having a small internal inductance or the like starts to obtain a large output.
Accordingly, the outputs of the first and second windings of the permanent magnet generator 3 of the power generator 2 for the distributed power source are connected to the difference in the effective value of the induced voltage of each winding, the internal inductance of each winding, and each output terminal. Due to the voltage drop caused by the reactor or the capacitor, P1 and P2 shown in the wind turbine rotation speed versus output characteristic of FIG. 5 are obtained.

図6は、本願が対象とする分散電源用発電装置2のバッテリ等の定電圧源への各巻線の合計出力を示す図である。
ここで、第2の巻線が進相分電流を流しているために、第1の巻線の内部誘起電圧が増加する。しかし、第1の巻線自身の遅相分電流による減磁作用により、第2の巻線の進相分電流による増磁作用は、第1の巻線電流の増加とともに抑制される。
しかしながら全体として、第2の巻線の進相分電流による増磁作用により、第1、第2の巻線の出力P1、P2を加算して得られる合計出力は、図12の従来の近似出力曲線Psよりも大きくなり、図6に示す近似出力曲線Psの如き出力が取れ、最大出力曲線Ptに類似した出力が取れる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the total output of each winding to a constant voltage source such as a battery of the power generator 2 for the distributed power source targeted by the present application.
Here, since the second winding passes a current corresponding to the phase advance, the internal induced voltage of the first winding increases. However, due to the demagnetizing action due to the slow phase current of the first winding itself, the magnetizing action due to the phase advance current of the second winding is suppressed as the first winding current increases.
However, as a whole, the total output obtained by adding the outputs P1 and P2 of the first and second windings by the magnetizing action by the phase advance current of the second winding is the conventional approximate output of FIG. The output becomes larger than the curve Ps, and an output like the approximate output curve Ps shown in FIG. 6 can be obtained, and an output similar to the maximum output curve Pt can be obtained.

図2に本発明の第2の実施例を示す。
図2は、永久磁石型発電機3内の巻線の種類が3種類で、巻数の1番多い巻線に本発明を適用した時の、分散電源用発電装置の直流出力回路を示す図である。
同図において、5はリアクトル、9は整流器であり、図1および図13と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図2について説明する。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a DC output circuit of a power generator for a distributed power source when the present invention is applied to a winding having three types of windings in the permanent magnet generator 3 and having the largest number of turns. is there.
In the same figure, 5 is a reactor, 9 is a rectifier, and the same number as FIG.1 and FIG.13 represents the same component.
Hereinafter, FIG. 2 will be described.

永久磁石型発電機3内の巻数の多い第3の巻線の交流出力端子W3には、第3のリアクトル6および第3の整流器9が直列に接続され、さらにコンデンサ7および第4の整流器11が直列に接続される。次に巻数の多い第2の巻線の交流出力端子W2には、第2のリアクトル5および第2の整流器9が直列に接続される。巻数の一番少ない第1の巻線の交流出力端子W1には、第1のリアクトル4および第1の整流器8が直列に接続される。
第1〜第4の整流器8〜整流器11の出力は、並列に接続され、その合計直流出力がバッテリ14に充電される。
A third reactor 6 and a third rectifier 9 are connected in series to the AC output terminal W3 of the third winding having a large number of turns in the permanent magnet generator 3. Further, the capacitor 7 and the fourth rectifier 11 are connected. Are connected in series. Next, the second reactor 5 and the second rectifier 9 are connected in series to the AC output terminal W2 of the second winding having the largest number of turns. The first reactor 4 and the first rectifier 8 are connected in series to the AC output terminal W1 of the first winding with the smallest number of turns.
The outputs of the first to fourth rectifiers 8 to 11 are connected in parallel, and the total DC output is charged to the battery 14.

ここで、第3の巻線に接続されるリアクトル6は風車回転数Nが低い時でも出力が取れるように設計される。さらに第3の巻線の内部インダクタンスによる誘導性インピーダンスと、直列に接続されたコンデンサ7による容量性インピーダンスとの合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機3の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるように、前記永久磁石型発電機3内の第3の巻線の内部インダクタンスに基づきコンデンサ7を設計する。
このように設計することにより、ある風車回転数以上になると、第3の巻線には、バッテリ14への有効分電流と容量性インピーダンスによる進相分電流がベクトル的に加算された交流電流が流れる。
Here, the reactor 6 connected to the third winding is designed so that an output can be obtained even when the wind turbine rotational speed N is low. Furthermore, the combined impedance of the inductive impedance due to the internal inductance of the third winding and the capacitive impedance due to the capacitor 7 connected in series is the capacitive impedance within the rated rotational speed range of the permanent magnet generator 3. Thus, the capacitor 7 is designed based on the internal inductance of the third winding in the permanent magnet generator 3.
By designing in this way, when the rotational speed of the wind turbine exceeds a certain value, the third winding has an alternating current obtained by adding an effective current to the battery 14 and a phase-advanced current due to capacitive impedance in vector form. Flowing.

風車回転数Nが低い場合、第3の巻線の発生電圧がバッテリ電圧Vbより低いため、バッテリ14は充電されない。しかし、風車回転数Nが上昇して、N3付近になると、リアクトル6および整流器10を通って電流が流れ始め、リアクトル6を通って流れる直流出力はPとなる。この時、コンデンサ7のインピーダンスが大きいために、コンデンサ7を通って流れる直流出力Pは小さい。従って、風車回転数N3’付近までは、コンデンサ7およびリアクトル6を通って流れる第3の巻線の合計出力P3とリアクトル6を通って流れる直流出力Pとは、ほぼ等しくなる。 When the wind turbine speed N is low, the voltage generated by the third winding is lower than the battery voltage Vb, so the battery 14 is not charged. However, increased wind turbine's rotational speed N is equal to or near N3, current starts to flow through the reactor 6 and a rectifier 10, a DC output which flows through the reactor 6 becomes P L. At this time, due to the large impedance of the capacitor 7, the DC output P C flowing through the capacitor 7 is small. Therefore, until the wind turbine rotation speed N3 'vicinity, the DC output P L that flows through the total output P3 and the reactor 6 of the third winding which flows through the capacitor 7 and the reactor 6 is approximately equal.

風車回転数Nの増加により、永久磁石型発電機3の周波数および誘起電圧が増加するが、第3の巻線の内部インダクタンス及びリアクトル6により、インピーダンスが周波数に比例するために出力Pは漸増するに留まる。しかしながら、コンデンサ7は周波数に比例してインピーダンスが減少するために誘起電圧の増加と相まって出力Pが回転数の2乗に比例して増加する。すなわち、風車回転数N3’付近になるとコンデンサ7および整流器11を通って流れる電流がリアクトル6を通って流れる電流よりも大きくなる。そして、誘起電圧の上昇と相まって第3の巻線による交流出力電流は周波数の2乗に比例して増加する。 The increase of the wind turbine rotational speed N, the frequency and the induced voltage of the permanent magnet generator 3 is increased, the internal inductance and the reactor 6 of the third winding, the output P L in the impedance is proportional to the frequency increasing Stay on. However, the capacitor 7 increases together output P C increased by the induced voltage in order to reduce the impedance in proportion to the frequency is proportional to the square of the rotational speed. That is, the current flowing through the capacitor 7 and the rectifier 11 becomes larger than the current flowing through the reactor 6 near the wind turbine speed N3 ′. Then, the AC output current from the third winding increases in proportion to the square of the frequency in combination with the increase of the induced voltage.

また、第3の巻線が進相分電流を含んでいるために、永久磁石型発電機3のギャップ磁束を増磁させる方向であり、第3の巻線に電流が流れると、第1〜第3の巻線の内部誘起電圧が増加する。
しかし第1および第2の巻線の遅相分電流による減磁作用により、第3の巻線の進相分電流による増磁作用は、第1および第2の巻線電流の増加とともに抑制される。
In addition, since the third winding includes a current corresponding to the phase advance, it is a direction to increase the gap magnetic flux of the permanent magnet generator 3, and when a current flows through the third winding, The internal induced voltage of the third winding increases.
However, due to the demagnetizing action of the first and second windings due to the slow-phase current, the magnetizing action due to the phase-advancing current of the third winding is suppressed as the first and second winding currents increase. The

図7は、本発明の第2の実施例における各巻線の出力であり、風車回転数Nが上昇すると各巻線の出力が増加しているが、特に、第3の巻線の出力は、風車回転数Nすなわち周波数の2乗にほぼ比例して増加している。
これら第1〜第3の巻線の出力P1〜P3を加算して得られる合計出力は、永久磁石型発電機3が3種類の巻線を持つために、図6に示す2巻線の場合の近似出力曲線Psよりも、より最大出力曲線Ptに近似する出力が取れる。
FIG. 7 shows the output of each winding in the second embodiment of the present invention. The output of each winding increases as the wind turbine rotational speed N increases. In particular, the output of the third winding The rotation speed N increases in proportion to the square of the frequency.
The total output obtained by adding the outputs P1 to P3 of the first to third windings is the case of two windings shown in FIG. 6 because the permanent magnet generator 3 has three types of windings. The output approximated to the maximum output curve Pt can be obtained more than the approximate output curve Ps.

図3に本発明の第3の実施例を示す。
図3は、永久磁石型発電機3内の巻線の種類が3種類の場合であり、さらに巻数が2番目に多い巻線の交流出力端子に本発明を適用した時の分散電源用発電装置の直流出力回路を示す図である。
同図において、7はコンデンサであり、11は整流器である。図2および図13と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図3について図8を参照しつつ説明する。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a case in which there are three types of windings in the permanent magnet generator 3, and a generator for a distributed power source when the present invention is applied to an AC output terminal of a winding having the second largest number of turns. It is a figure which shows the direct current | flow output circuit.
In the figure, 7 is a capacitor and 11 is a rectifier. 2 and 13 denote the same components.
Hereinafter, FIG. 3 will be described with reference to FIG.

巻数の一番多い第3の巻線の交流出力端子W3には、第3のリアクトル6が接続され、さらに第4の整流器10が直列に接続される。
次に巻数の多い第2の巻線の交流出力端子W2には、第2のリアクトル5および第2の整流器9が直列に接続され、さらにコンデンサ7および第3の整流器11が直列に接続される。
巻数の一番少ない第1の巻線の交流出力端子W1には、第1のリアクトル4が接続され、さらに第1の整流器8が直列に接続される。
第1〜第4の整流器8〜整流器11の出力は、並列に接続され、その合計直流出力がバッテリ14に充電される。
A third reactor 6 is connected to the AC output terminal W3 of the third winding having the largest number of turns, and a fourth rectifier 10 is further connected in series.
Next, the second reactor 5 and the second rectifier 9 are connected in series to the AC output terminal W2 of the second winding having the next largest number of turns, and further the capacitor 7 and the third rectifier 11 are connected in series. .
The first reactor 4 is connected to the AC output terminal W1 of the first winding with the smallest number of turns, and the first rectifier 8 is further connected in series.
The outputs of the first to fourth rectifiers 8 to 11 are connected in parallel, and the total DC output is charged to the battery 14.

ここで、第2の巻線に接続されるリアクトル5は風車回転数Nが小さい時でも出力が取れるように設計される。さらに、第2の巻線の内部インダクタンスによる誘導性インピーダンスと、直列に接続されたコンデンサ7による容量性インピーダンスとの合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機3の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるように、前記永久磁石型発電機3内の巻線の内部インダクタンスに基づきコンデンサ7を設計する。
このように設計することにより、ある風車回転数以上になると、第2の巻線には進相分電流が流れる。
Here, the reactor 5 connected to the second winding is designed so that an output can be obtained even when the wind turbine rotational speed N is small. Furthermore, the combined impedance of the inductive impedance due to the internal inductance of the second winding and the capacitive impedance due to the capacitor 7 connected in series is a capacitive impedance within the rated rotational speed range of the permanent magnet generator 3. The capacitor 7 is designed based on the internal inductance of the winding in the permanent magnet generator 3 so that
By designing in this way, when the rotational speed of the wind turbine is exceeded, a current corresponding to the leading phase flows through the second winding.

風車回転数Nが低い場合、各巻線の発生電圧がバッテリ電圧Vbより低いため、バッテリ14は充電されない。しかし、風車回転数Nが上昇して、N3付近になると、第3巻線に接続されるリアクトル6および整流器10を通って電流が流れ始め、リアクトル6を通って流れる直流出力はP3となる。この直流出力P3は、風車回転数の上昇とともに増加するが、第3の巻線の内部インダクタンスおよびリアクトル6により、インピーダンスが周波数に比例するため出力P3は漸増するに留まる。   When the wind turbine speed N is low, the voltage generated in each winding is lower than the battery voltage Vb, so the battery 14 is not charged. However, when the wind turbine rotation speed N increases and becomes near N3, current begins to flow through the reactor 6 and the rectifier 10 connected to the third winding, and the DC output flowing through the reactor 6 becomes P3. This DC output P3 increases as the wind turbine speed increases, but the output P3 only increases gradually because the impedance is proportional to the frequency due to the internal inductance of the third winding and the reactor 6.

さらに風車回転数が上昇し、風車回転数N2付近になると、リアクトル5および整流器9を通って電流が流れ始め、リアクトル5を通って流れる直流出力はPとなる。この時、コンデンサ7のインピーダンスが大きいために、コンデンサ7を通って流れる直流出力Pは小さい。従って、風車回転数N2’付近までは、コンデンサ7およびリアクトル5を通って流れる第2の巻線の合計出力P2とリアクトル5を通って流れる直流出力Pとは、ほぼ等しくなる。 Further wind turbine's rotational speed increases and becomes near the windmill rotation speed N2, current starts to flow through the reactor 5 and a rectifier 9, the DC output which flows through the reactor 5 becomes P L. At this time, due to the large impedance of the capacitor 7, the DC output P C flowing through the capacitor 7 is small. Therefore, until the wind turbine rotation speed N2 'vicinity, the DC output P L that flows through the total output P2 and the reactor 5 of the second winding which flows through the capacitor 7 and the reactor 5, is approximately equal.

風車回転数Nの増加により、永久磁石型発電機3の周波数および誘起電圧が増加するが、第2の巻線の内部インダクタンスおよびリアクトル5により、インピーダンスが周波数に比例するため出力Pは漸増する。しかしながら、コンデンサ7は周波数に比例してインピーダンスが減少するために誘起電圧の増加とともに出力Pが回転数の2乗に比例して増加する。よって、風車回転数N2’付近になるとコンデンサ7および整流器11を通って流れる電流がリアクトル5を通って流れる電流よりも大きくなる。そして、誘起電圧の上昇と相まって、第2の巻線の出力が風車回転数Nすなわち周波数の2乗に比例して増加している。
また、第2の巻線が進相分電流を流しているために、永久磁石型発電機3のギャップ磁束を増磁させる方向であり、風車回転数が上昇して、第2の巻線に電流が流れ始めると第1〜第3の巻線の内部誘起電圧が増加する。
さらに、風車回転数Nが上昇することにより、内部インダクタンス等が小さい第1の巻線は、大きな出力が取れ始める。
The increase of the wind turbine rotational speed N, the frequency and the induced voltage of the permanent magnet generator 3 is increased, the internal inductance and the reactor 5 of the second winding, the output P L the impedance is proportional to the frequency gradually increases . However, the capacitor 7 is output P C with increasing the induced voltage in order to reduce the impedance in proportion to the frequency increases in proportion to the square of the rotational speed. Therefore, the current flowing through the capacitor 7 and the rectifier 11 becomes larger than the current flowing through the reactor 5 near the wind turbine speed N2 ′. Then, coupled with the increase of the induced voltage, the output of the second winding increases in proportion to the wind turbine speed N, that is, the square of the frequency.
In addition, since the second winding is carrying a current corresponding to the phase advance, it is a direction to increase the gap magnetic flux of the permanent magnet generator 3, and the wind turbine rotation speed increases, When current starts to flow, the internal induced voltage of the first to third windings increases.
Further, as the wind turbine rotation speed N increases, the first winding having a small internal inductance or the like starts to obtain a large output.

図8は、本発明の第3の実施例における各巻線の出力であり、風車回転数Nが上昇すると各巻線の出力が増加しているが、特に、第2の巻線の出力は、風車回転数Nすなわち周波数の2条にほぼ比例して増加している。
これら第1〜第3の巻線の出力P1〜P3を加算して得られる合計出力は、永久磁石型発電機3が3種類の巻線を持つために、図6に示す近似出力曲線Psよりも、より最大出力曲線Ptに近似する出力が取れる。
しかし第1および第3の巻線の遅相分電流による減磁作用により、第2の巻線の進相分電流による増磁作用は、第1および第3の巻線電流の増加とともに抑制される。
FIG. 8 shows the output of each winding in the third embodiment of the present invention. The output of each winding increases as the wind turbine rotational speed N increases. In particular, the output of the second winding The number of rotations N, that is, the frequency increases almost in proportion to the two items.
The total output obtained by adding the outputs P1 to P3 of these first to third windings is based on the approximate output curve Ps shown in FIG. 6 because the permanent magnet generator 3 has three types of windings. Also, an output that approximates the maximum output curve Pt can be obtained.
However, due to the demagnetizing action of the first and third windings due to the slow phase current, the magnetizing action due to the fast current of the second winding is suppressed as the first and third winding currents increase. The

このように巻数が2番目に多い第2の巻線に直列にコンデンサ7を接続する時は、コンデンサ7に流れる電流が多く、しかも第2の巻線の内部インピーダンスが小さいために、コンデンサ7の容量が大きくなるように思われるが、進相電流を流す風車回転数Nの範囲が狭いために、定格回転数範囲内において容量性インピーダンスにするためのコンデンサ7の容量が、小さくても良いという利点がある。   When the capacitor 7 is connected in series to the second winding having the second largest number of turns as described above, a large amount of current flows through the capacitor 7 and the internal impedance of the second winding is small. Although the capacity seems to increase, since the range of the windmill speed N through which the phase advance current flows is narrow, the capacity of the capacitor 7 for making the capacitive impedance within the rated speed range may be small. There are advantages.

図4に本発明の第4の実施例を示す。
図4は、永久磁石型発電機3内の巻線の種類が1種類の場合に、本発明を適用した時の分散電源用発電装置の直流出力回路を示す図である。
同図において、図1および図13と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図4について説明する。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a DC output circuit of a power generator for a distributed power source when the present invention is applied when the number of windings in the permanent magnet generator 3 is one.
In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 13 denote the same components.
Hereinafter, FIG. 4 will be described.

第1の巻線の交流出力端子W1には、リアクトル4および第1の整流器8が直列に接続され、さらに前記第1の巻線の交流出力端子W1にコンデンサ7および第2の整流器11が直列に接続される。
ここで、第1の巻線に接続されるリアクトル4は風車回転数Nが小さい時でも出力が取れるように設計される。さらに第1の巻線の内部インダクタンスによる誘導性インピーダンスと直列に接続されるコンデンサ7による容量性インピーダンスとの直列合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機3の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるように、前記永久磁石型発電機3内の巻線の内部インダクタンスに基づきコンデンサ7を設計する。
A reactor 4 and a first rectifier 8 are connected in series to the AC output terminal W1 of the first winding, and a capacitor 7 and a second rectifier 11 are connected in series to the AC output terminal W1 of the first winding. Connected to.
Here, the reactor 4 connected to the first winding is designed so that an output can be obtained even when the wind turbine rotational speed N is small. Furthermore, the series combined impedance of the inductive impedance due to the internal inductance of the first winding and the capacitive impedance due to the capacitor 7 connected in series is the capacitive impedance within the rated rotational speed range of the permanent magnet generator 3. Thus, the capacitor 7 is designed based on the internal inductance of the winding in the permanent magnet generator 3.

このように設計することにより、風車回転数Nが上昇して、第1の巻線の誘起電圧がバッテリ電圧Vbより大きくなると、第1の巻線には進相分電流とバッテリ電圧Vbへの充電電流である有効分電流が流れる。
従って、第1の巻線に電流が流れ始めると、進相分電流により、第1の巻線の内部誘起電圧が増加する。
By designing in this way, when the wind turbine rotational speed N increases and the induced voltage of the first winding becomes larger than the battery voltage Vb, the first winding has a current to the phase advance and the battery voltage Vb. An effective current that is a charging current flows.
Therefore, when a current starts to flow through the first winding, the internal induced voltage of the first winding increases due to the phase advance current.

図9は、本発明の第4の実施例における第1の巻線の出力であり、風車回転数Nが上昇して、風車回転数NがN1付近になると、リアクトル4および整流器8を通って電流が流れ始め、リアクトル4を通って流れる直流出力はPとなる。この時、コンデンサ7のインピーダンスが大きいため、コンデンサ7を通って流れる直流出力Pは小さい。従って、風車回転数NがN1’付近までは、第1の巻線の合計出力P1とリアクトル4を通って流れる直流出力Pとは、ほぼ等しくなる。 FIG. 9 shows the output of the first winding in the fourth embodiment of the present invention. When the wind turbine rotational speed N rises and the wind turbine rotational speed N becomes near N1, it passes through the reactor 4 and the rectifier 8. current starts to flow, a DC output which flows through the reactor 4 becomes P L. At this time, due to the large impedance of the capacitor 7, the DC output P C flowing through the capacitor 7 is small. Thus, wind turbine speed N to the vicinity of the N1 'includes a DC output P L that flows through the total output P1 and the reactor 4 of the first winding is approximately equal.

風車回転数Nの増加により、永久磁石型発電機3の周波数および誘起電圧が増加するが、第1の巻線の内部インダクタンスおよびリアクトル4により、インピーダンスが周波数に比例するため出力Pは漸増する。しかしながら、コンデンサ7は周波数に比例してインピーダンスが減少するために誘起電圧の増加とともに出力Pが回転数の2乗に比例して増加する。すなわち風車回転数N1’付近になるとコンデンサ7および整流器11を通って流れる電流がリアクトル4を通って流れる電流よりも大きくなる。そして、誘起電圧の上昇と相まって、第1の巻線の出力が風車回転数Nすなわち周波数の2乗に比例して増加している。
この第1の巻線の直流出力P1は、図5の近似出力曲線Psよりは最大出力曲線Ptに近似していないが、永久磁石型発電機3のギャップ磁束が増磁するために、従来の整流器のみが接続される分散電源用発電装置の主回路よりも簡便な方法で、最大出力曲線Ptに近似する出力が取りだせる。
The increase of the wind turbine rotational speed N, the frequency and the induced voltage of the permanent magnet generator 3 is increased, the internal inductance and the reactor 4 of the first winding, the impedance gradually increases output P L proportional to the frequency . However, the capacitor 7 is output P C with increasing the induced voltage in order to reduce the impedance in proportion to the frequency increases in proportion to the square of the rotational speed. That is, the current flowing through the capacitor 7 and the rectifier 11 becomes larger than the current flowing through the reactor 4 near the windmill speed N1 ′. Then, coupled with the increase of the induced voltage, the output of the first winding increases in proportion to the wind turbine speed N, that is, the square of the frequency.
The DC output P1 of the first winding is not approximated to the maximum output curve Pt than the approximate output curve Ps of FIG. 5, but since the gap magnetic flux of the permanent magnet generator 3 is increased, An output approximate to the maximum output curve Pt can be obtained by a simpler method than the main circuit of the distributed power generation apparatus to which only the rectifier is connected.

本発明の分散電源用発電装置の直流出力回路によれば、風車回転数Nが大きい時にも最大出力曲線Ptと近似出力曲線Psをほぼ一致させることができると共に、永久磁石型発電機3内の高価な永久磁石の量を減らして、永久磁石型発電機3の価格を減少させることができる。   According to the DC output circuit of the distributed power generator of the present invention, the maximum output curve Pt and the approximate output curve Ps can be substantially matched even when the wind turbine rotational speed N is large, and the permanent magnet generator 3 It is possible to reduce the price of the permanent magnet generator 3 by reducing the amount of expensive permanent magnets.

また、コンデンサの接続により、巻数の多い巻線の増磁作用が存在するために、巻数の少ない巻線の巻数を減少させても、必要な誘起電圧が得られるようになるので、巻線および巻線スペースの減少により、永久磁石型発電機3の体格・重量を減少させることができる。従って、永久磁石型発電機が軽くなり、プロペラ型風車のナセル内に納める場合にもナセル全体が軽くなり、実用上おおいに有用である。   In addition, since there is a magnetizing action of the winding with a large number of turns due to the connection of the capacitor, the necessary induced voltage can be obtained even if the number of turns of the winding with a small number of turns is reduced. By reducing the winding space, the size and weight of the permanent magnet generator 3 can be reduced. Accordingly, the permanent magnet generator is lighter and the entire nacelle is lighter even when it is housed in the nacelle of the propeller type windmill, which is very useful in practice.

本発明の分散電源用発電装置の直流出力回路は、永久磁石型発電機の効率を一番高くしたい回転数の時に、各巻線の進み電流または遅れ電流が最適になるようにして、永久磁石型発電機の全銅損を最小にすることができる。   The DC output circuit of the power generator for a distributed power source according to the present invention has a permanent magnet type so that the leading current or the lagging current of each winding is optimized at the rotation speed at which the efficiency of the permanent magnet generator is to be maximized. The total copper loss of the generator can be minimized.

また、永久磁石型発電機3の内部インダクタンスとコンデンサ7が共振すると、インピーダンスが抵抗分のみとなって、大きな電流が流れる。従って、永久磁石型発電機3の定格回転数以上において、上記共振状態が起こるようにコンデンサ7の容量を決めれば、回転数の上昇とともに、徐々に作動する風車停止用の電気ブレーキにもなる。   Further, when the internal inductance of the permanent magnet generator 3 and the capacitor 7 resonate, the impedance becomes only the resistance and a large current flows. Therefore, if the capacity of the capacitor 7 is determined so that the resonance state occurs above the rated rotational speed of the permanent magnet generator 3, it can be an electric brake for stopping the windmill that gradually operates as the rotational speed increases.

本発明の分散電源用発電装置の直流出力回路は、風速計や高価なPWMコンバータが不要であり、さらに永久磁石型発電機内の永久磁石を減少させたために、安価に構成することができるとともに、前記PWMコンバータでは必要となる待機電力が不要になるので、年間を通した発電量を増加させる事ができ、実用上おおいに有用である。   The direct current output circuit of the power generator for a distributed power source according to the present invention does not require an anemometer or an expensive PWM converter, and further reduces the number of permanent magnets in the permanent magnet generator, so that it can be configured at low cost. The PWM converter eliminates the need for standby power, which can increase the amount of power generation throughout the year and is extremely useful in practice.

上記の実施例2および3の説明では、巻数の1番多い巻線か、または2番目に多い巻線にコンデンサ7を接続するとして説明してきたが、巻数が1番多い巻線と2番目に多い巻線の両方にコンデンサ7を接続しても良い。   In the above description of the second and third embodiments, it has been described that the capacitor 7 is connected to the winding having the largest number of turns or the second largest number of windings. The capacitor 7 may be connected to both windings.

上記は、風力により説明したが、例えば、水力のように水車の形状が定まれば、最大出力を取り出すときの回転数対出力特性が一義的に定まるような用途にも適用可能である。
また、上記の説明では、3相で説明してきたが、単相および他の相数でも適用可能である。
さらに、第1〜第4の実施例では、第1の巻線の交流出力端子W1に第1のリアクトル4を接続すると説明してきたが、必要な第1のリアクトル4のインダクタンス値が小さくなるように永久磁石型発電機3を設計して、第1のリアクトルを削除することが可能である。
The above has been described with reference to wind power. However, for example, if the shape of a water turbine is determined like hydraulic power, the present invention can also be applied to applications in which the rotational speed versus output characteristics when the maximum output is taken out are uniquely determined.
In the above description, the description has been made with three phases, but the present invention can also be applied to a single phase and other numbers of phases.
Furthermore, in the first to fourth embodiments, it has been described that the first reactor 4 is connected to the AC output terminal W1 of the first winding. However, the necessary inductance value of the first reactor 4 is reduced. It is possible to design the permanent magnet generator 3 and delete the first reactor.

本発明の、風車により駆動される分散電源用発電装置の直流出力回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the direct current | flow output circuit of the generator device for distributed power supplies driven by a windmill of this invention. 永久磁石型発電機内の巻線の種類が3種類で、巻数の1番多い巻線に本発明を適用した場合の第2の実施例を説明するための分散電源用発電装置の直流出力回路図であるDC output circuit diagram of a distributed power generator for explaining a second embodiment when the present invention is applied to a winding having three types of windings in the permanent magnet generator and having the largest number of turns. Is 永久磁石型発電機内の巻線の種類が3種類で、巻数の2番目に多い巻線に本発明を適用した場合の第3の実施例を説明するための分散電源用発電装置の直流出力回路図である。DC output circuit of a power generator for a distributed power source for explaining a third embodiment in which the present invention is applied to a winding having three types of windings in the permanent magnet generator and the second largest number of windings FIG. 永久磁石型発電機内の巻線の種類が1種類の場合に適用した、本発明の第4の実施例を説明するための分散電源用発電装置の直流出力回路図である。FIG. 10 is a DC output circuit diagram of a distributed power generator for explaining a fourth embodiment of the present invention, which is applied when the number of windings in a permanent magnet generator is one; 本発明の第1の実施例における各巻線の出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output of each coil | winding in the 1st Example of this invention. 本願が対象とする分散電源用発電装置のバッテリ等の定電圧源への出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output to constant voltage sources, such as a battery, of the generator device for distributed power supplies which this application makes object. 本発明の第2の実施例における各巻線の出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output of each coil | winding in the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例における各巻線の出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output of each coil | winding in the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例における各巻線の出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output of each coil | winding in the 4th Example of this invention. 風速をパラメータとした時の、風車回転数対風車出力特性の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of a windmill rotation speed versus windmill output characteristic when a wind speed is made into a parameter. 先願が対象とする分散電源用発電装置の各巻線の出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output of each coil | winding of the power generator for distributed power supplies which a prior application makes object. 先願が対象とする分散電源用発電装置のバッテリ等の定電圧源への出力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output to constant voltage sources, such as a battery, of the generator device for distributed power supplies which a prior application makes object. 先願の分散電源用発電装置の主回路図である。It is a main circuit diagram of the power generator for distributed power supplies of a prior application.

符号の説明Explanation of symbols

1 風車
2 分散電源用発電装置
3 永久磁石型発電機
4 第1のリアクトル
5 第2のリアクトル
6 第3のリアクトル
7 コンデンサ
8 第1の整流器
9 第2の整流器
10 第3の整流器
11 第4の整流器
12 正側出力端子
13 負側出力端子
14 バッテリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Windmill 2 Distributed power generator 3 Permanent magnet generator 4 1st reactor 5 2nd reactor 6 3rd reactor 7 Capacitor 8 1st rectifier 9 2nd rectifier 10 3rd rectifier 11 4th Rectifier 12 Positive output terminal 13 Negative output terminal 14 Battery

Claims (4)

風車又は水車により駆動されて、異なる誘起電圧実効値を発生する複数の巻線により構成される永久磁石型発電機の巻線の交流出力を、個別の整流器により整流し、該個別の整流器の直流出力を並列に加算して外部に出力する分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記複数の巻線の中で低い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続し、前記複数の巻線の中で高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続するリアクトル直列整流回路とコンデンサを経て前記個別の整流器を接続するコンデンサ直列整流回路を並列に接続し、前記高い誘起電圧実効値を発生する巻線の内部インダクタンスによる誘導性インピーダンスと前記コンデンサによる容量性インピーダンスとの直列合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるようにすることを特徴とする分散電源用発電装置の直流出力回路。 The AC output of the permanent magnet generator winding composed of a plurality of windings driven by a windmill or water turbine to generate different induced voltage effective values is rectified by an individual rectifier, and the direct current of the individual rectifier In a DC output circuit of a power generator for a distributed power source that adds outputs in parallel and outputs them to the outside, the individual AC output terminals of the windings that generate a low induced voltage effective value among the plurality of windings via a reactor And connecting the individual rectifier via a reactor to an AC output terminal of a winding that generates a high induced voltage effective value among the plurality of windings and the individual rectifier via a capacitor. Capacitor series rectifier circuit for connecting a rectifier is connected in parallel, the inductive impedance due to the internal inductance of the winding generating the high induced voltage effective value and the capacitor Series combined impedance of the capacitive impedance by the said permanent magnet generator DC output circuit of distributed power for power generation apparatus, which comprises such a capacitive impedance in the engine speed range rating. 前記請求項1記載の分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記複数の巻線を2種類とすることを特徴とする分散電源用発電装置の直流出力回路。 2. The DC output circuit for a distributed power generator according to claim 1, wherein the plurality of windings are of two types. 前記請求項1記載の分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記複数の巻線を3種類とし、前記3種類の巻線の中で一番低い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子と前記個別の整流器との間に直列にリアクトルを接続し、前記3種類の巻線の中で2番目に高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続するリアクトル直列整流回路とコンデンサを経て前記個別の整流器を接続するコンデンサ直列整流回路を並列に接続し、前記3種類の巻線の中で一番高い誘起電圧実効値を発生する巻線の交流出力端子と前記個別の整流器との間に直列にリアクトルを接続し、前記3種類の巻線の中で2番目に高い誘起電圧実効値を発生する巻線の内部インダクタンスの誘導性インピーダンスと前記コンデンサによる容量性インピーダンスとの直列合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるようにすることを特徴とする分散電源用発電装置の直流出力回路。 2. The DC output circuit of the power generator for a distributed power source according to claim 1, wherein the plurality of windings are of three types, and an AC of a winding that generates the lowest induced voltage effective value among the three types of windings. A reactor is connected in series between the output terminal and the individual rectifier, and the individual output through the reactor to the AC output terminal of the winding that generates the second highest induced voltage effective value among the three types of windings. A reactor series rectifier circuit that connects the rectifiers of this type and a capacitor series rectifier circuit that connects the individual rectifiers via a capacitor are connected in parallel, and the winding that generates the highest effective value of the induced voltage among the three types of windings. An inductive impedance of an internal inductance of a winding that connects a reactor in series between the AC output terminal of the wire and the individual rectifier and generates the second highest induced voltage effective value among the three types of windings When Serial series combined impedance of the capacitive impedance due to the capacitor, said permanent magnet generator DC output circuit of distributed power for power generation apparatus, which comprises such a capacitive impedance in the engine speed range rating. 風車又は水車により駆動される永久磁石型発電機の交流出力を個別の整流器により整流して外部に出力する分散電源用発電装置の直流出力回路において、前記永久磁石型発電機の交流出力端子にリアクトルを経て前記個別の整流器を接続するリアクトル直列整流回路とコンデンサを経て前記個別の整流器を接続するコンデンサ直列整流回路を並列に接続し、前記永久磁石型発電機の内部インダクタンスと前記コンデンサとの直列合成インピーダンスが、前記永久磁石型発電機の定格回転数範囲内において容量性インピーダンスとなるようにすることを特徴とする分散電源用発電装置の直流出力回路。 In a DC output circuit of a distributed power generator that rectifies an AC output of a permanent magnet generator driven by a windmill or a water turbine by an individual rectifier and outputs it to the outside, a reactor is connected to an AC output terminal of the permanent magnet generator A reactor series rectifier circuit that connects the individual rectifiers via a capacitor and a capacitor series rectifier circuit that connects the individual rectifiers via a capacitor are connected in parallel to form a series combination of the internal inductance of the permanent magnet generator and the capacitor. A DC output circuit of a power generator for a distributed power source, wherein the impedance is a capacitive impedance within a rated rotational speed range of the permanent magnet generator.
JP2006115127A 2006-04-19 2006-04-19 DC output circuit of power generator for distributed power supply Expired - Fee Related JP4804211B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006115127A JP4804211B2 (en) 2006-04-19 2006-04-19 DC output circuit of power generator for distributed power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006115127A JP4804211B2 (en) 2006-04-19 2006-04-19 DC output circuit of power generator for distributed power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007288954A JP2007288954A (en) 2007-11-01
JP4804211B2 true JP4804211B2 (en) 2011-11-02

Family

ID=38760217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006115127A Expired - Fee Related JP4804211B2 (en) 2006-04-19 2006-04-19 DC output circuit of power generator for distributed power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4804211B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012253924A (en) * 2011-06-03 2012-12-20 Toyo Electric Mfg Co Ltd Direct current output circuit of generator for distributed power source
JP5761711B2 (en) * 2011-07-13 2015-08-12 東洋電機製造株式会社 Rectifier circuit for power generator for distributed power supply
JP5761712B2 (en) * 2011-07-29 2015-08-12 東洋電機製造株式会社 Over-rotation prevention circuit for power generator for distributed power supply
JP2013046450A (en) * 2011-08-23 2013-03-04 Toyo Electric Mfg Co Ltd Overspeed prevention device of power generator for distributed power supply
JP2014011835A (en) * 2012-06-28 2014-01-20 Toyo Electric Mfg Co Ltd Rectifier circuit for power generation system for distributed power sources
KR102082349B1 (en) * 2017-05-11 2020-02-27 (주)가온이엔아이 Multi wind power generator and renewable energy system including the generator

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0632595B2 (en) * 1982-12-28 1994-04-27 富士電機株式会社 Output control method of induction generator
JPS6377400A (en) * 1986-09-19 1988-04-07 Tokyo Electric Power Co Inc:The Generating set
JP3896297B2 (en) * 2002-03-18 2007-03-22 株式会社東芝 Transformer and electric circuit
JP2004235273A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Kyocera Corp Method of manufacturing solar cell element
JP4245369B2 (en) * 2003-02-13 2009-03-25 東洋電機製造株式会社 Rectifier circuit for power generator for distributed power supply
JP2006067760A (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Tokyo Electric Power Co Inc:The Distributed power supply unit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007288954A (en) 2007-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4145317B2 (en) Main circuit of power generator for distributed power supply
JP4804211B2 (en) DC output circuit of power generator for distributed power supply
JP4641823B2 (en) Rectifier circuit for power generator for distributed power supply
JP4587655B2 (en) Power generator for distributed power supply
CN109302039B (en) Permanent magnetism assists Reluctance synchronous linear electric generator and its control method
US20120169138A1 (en) Non-moving part or static electric generator
JP5147339B2 (en) Power generator for distributed power supply
JP2004064928A (en) Small-sized wind power generator
JP2008187855A (en) Output circuit for distributed power supply generator
JP5761711B2 (en) Rectifier circuit for power generator for distributed power supply
JP4245369B2 (en) Rectifier circuit for power generator for distributed power supply
JP5300427B2 (en) Rectifier circuit for power generator for distributed power supply
JP4601348B2 (en) Power generator for distributed power supply
JP2014011835A (en) Rectifier circuit for power generation system for distributed power sources
JP3973535B2 (en) Power generator for distributed power supply
JP2011254603A (en) Rectification circuit of power generator for dispersed power
Sinnadurai et al. Modeling and design analysis of a three phase linear generator for sea waves energy conversion
JP2007110789A (en) Method of connecting generator with rectifier in power plant for distributed power source
JP2011004558A (en) Wind power generation apparatus
JP2010148201A (en) Main circuit of power generating device for distributed power supply
JP2005204426A (en) Distributed power supply generating set
JP2009303324A (en) Main circuit of wind energy conversion system
JP2009296782A (en) Main circuit of power generating device for distributed power supply
Amara et al. Hybrid excitation synchronous alternator connected to a diode rectifier with a resistive load
JP2005184961A (en) Main circuit of generator for distributed power source

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081106

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110809

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110809

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4804211

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140819

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees