JP4920315B2 - Wind power generation control system and inverter device - Google Patents

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Description

本発明は、風力発電制御システム及びインバータ装置に関し、特に風速センサを不要とする風力発電システムの制御システムに関する。   The present invention relates to a wind power generation control system and an inverter device, and more particularly to a control system for a wind power generation system that does not require a wind speed sensor.

一般に風力発電システムは、風速センサを用いて風速を測定し、風速の測定値が予め設定しているカットイン風速（始動）以上となったときに運転を開始し、風速の測定値が予め設定しているカットアウト風速（停止）以下になったときに停止するシステムとなっている。風速計にて測定された風速の測定値は、表示されたり、風車及び発電機の回転数を想定する等に利用されている。あるいは、風速の測定値からこれらの回転数を想定し、さらにこの発電機の回転数に基づいて発電量も予測している。これらの関係は予め設計値として求めたり、実機を製作し測定して求めている。   In general, a wind power generation system measures the wind speed using a wind speed sensor, starts operation when the measured value of the wind speed exceeds a preset cut-in wind speed (start), and the measured value of the wind speed is preset. It is a system that stops when the cutout wind speed (stop) is below. The measured value of the wind speed measured by the anemometer is displayed or used for assuming the rotation speed of the windmill and the generator. Alternatively, these rotational speeds are assumed from the measured wind speed, and the power generation amount is also predicted based on the rotational speed of the generator. These relationships are obtained in advance as design values, or are obtained by manufacturing and measuring actual machines.

従って、風速センサを有する風力発電システムでは、この風速センサ単体の信頼性がシステム全体の信頼性を支配している。この風速センサは、台風又はこれに近い高風速で破損したり、経年劣化等で風速を検出できなくなる等の事例がある。
特開２００３−７０２９６号公報 Therefore, in a wind power generation system having a wind speed sensor, the reliability of the wind speed sensor alone dominates the reliability of the entire system. There are cases in which this wind speed sensor is damaged by a typhoon or a high wind speed close thereto, or the wind speed cannot be detected due to deterioration over time.
JP 2003-70296 A

従来の風速センサを用いた風力発電システムでは、この風速センサが風速を検出できないと発電運転ができないばかりではなく、風速表示ができず、風速が分かればこれから風車の回転数や発電機の回転数を想定することができるが、これが出来ないという課題があった。   In a conventional wind power generation system using a wind speed sensor, if the wind speed sensor cannot detect the wind speed, not only cannot the power generation operation be performed, but also the wind speed cannot be displayed. However, there was a problem that this was not possible.

本発明の目的は、風速センサを必要としない風力発電制御システム及びインバータ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a wind power generation control system and an inverter device that do not require a wind speed sensor.

上記目的を達成する為に、本発明は、風力エネルギー源からの駆動力によって回転する風車と、該風車の回転力を基に発電する発電機と、入力した発電機電力を直流に変換し、系統連系装置又は蓄電池や負荷に電力を出力し、前記発電機の回転速度を制御して発電制御するインバータ装置を内蔵した制御装置とで構成した風力発電制御システムにおいて、前記発電機の回転速度は、前記インバータ装置内の周波数指令機能部により決定され、決定された回転速度に基づいて制御され、前記インバータ装置は、制御手順（プログラム）、カットイン風速に対応したインバータ周波数及びカットアウト風速に対応したインバータ周波数等のパラメータを記憶する記憶部と、前記カットイン風速とこれに対応したインバータ周波数及びカットアウト風速とこれに対応したインバータ周波数等を設定する設定部とを備え、前記制御装置に内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときに発電制御を開始し、インバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときに発電制御を停止する風力発電制御システムである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention converts a windmill that rotates by a driving force from a wind energy source, a generator that generates electric power based on the rotational force of the windmill, and converts the input generator power into direct current, In a wind power generation control system comprising a grid interconnection device or a control device incorporating an inverter device that outputs electric power to a storage battery or a load and controls the rotational speed of the generator to control power generation, the rotational speed of the generator Is determined by the frequency command function unit in the inverter device, and is controlled based on the determined rotational speed. The inverter device is controlled by the control procedure (program), the inverter frequency corresponding to the cut-in wind speed , and the cut-out wind speed . a storage unit for storing parameters such as the corresponding inverter frequency, the cut-in wind speed and inverter frequency and the cut-out corresponding thereto Fast and a setting unit that sets the inverter frequency or the like corresponding thereto, the above cut-in wind speed corresponding inverter frequency inverter frequency inverter built detects from the generator voltage to the control device is stored in the storage unit It is a wind power generation control system that starts power generation control when it becomes, and stops power generation control when the inverter frequency becomes equal to or lower than the cutout wind speed corresponding inverter frequency stored in the storage unit .

また、本発明は、前記インバータ装置は、前記インバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が前記記憶部に記憶される前記カットイン風速対応インバータ周波数以上になるたびに発電制御を開始し、また前記記憶部に記憶される前記カットアウト風速対応インバータ周波数以下になるたびに発電制御を停止し、発電運転及び発電停止を繰り返す風力発電制御システムである。 Further, the present invention, the inverter device, the inverter starts power generation control each time the inverter frequency detected from the generator voltage becomes higher the cut-in wind speed corresponding inverter frequency stored in the storage unit, also the A wind power generation control system that stops power generation control every time the frequency becomes equal to or less than the cut-out wind speed-compatible inverter frequency stored in a storage unit, and repeats power generation operation and power generation stop.

そして、本発明は、請求項１記載の風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、カットイン風速、カットアウト風速、及びこれらの風速にそれぞれ対応するインバータ周波数を関連付けて記憶する記憶部と、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が、前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときにカットイン風速を表示し、インバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときにカットアウト風速を表示する表示部とを備える風力発電制御システムである。 In the wind power generation control system according to claim 1, the inverter device includes a storage unit that stores a cut-in wind speed, a cut-out wind speed, and an inverter frequency corresponding to each of these wind speeds, and a built-in storage unit. cut the inverter to the inverter frequency detected from the generator voltage, the display the cut-in wind speed when it is above the cut-in wind speed corresponding inverter frequency stored in the storage unit, the inverter frequency is stored in the storage unit It is a wind power generation control system provided with the display part which displays a cutout wind speed when it becomes below the inverter frequency corresponding to an out wind speed.

更に、本発明は、請求項１記載の風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、風速、及び該風速に対応するインバータ周波数を関連付けて記憶する記憶部と、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数を、前記風速と該風速に対応する前記記憶部に記憶されたインバータ周波数との関連付けを基に変換した風速を表示する表示部とを備える風力発電制御システムである。 Furthermore, the present invention provides the wind power generation control system according to claim 1 , wherein the inverter device stores a wind speed and an inverter frequency corresponding to the wind speed in association with each other, and a built-in inverter detects from the generator voltage. And a display unit that displays a wind speed obtained by converting the inverter frequency based on the association between the wind speed and the inverter frequency stored in the storage unit corresponding to the wind speed.

また、本発明は、風力発電制御システムであり、風力エネルギー源からの駆動力によって回転する風車と、該風車の回転力を基に発電する発電機と、入力した発電機電力を直流に変換し、系統連系装置又は蓄電池や負荷に電力を出力し、前記発電機の回転速度を制御して発電制御するインバータ装置とで構成した風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、カットイン風速及びカットアウト風速にそれぞれ対応するインバータ周波数、及び始動時と停止時の風車回転数又は発電機回転数を関連付けて記憶する記憶部と、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときに始動時の風車回転数又は発電機回転数を表示し、インバータ周波数が前記記憶部に記憶される前記カットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときに停止時の風車回転数又は発電機回転数を表示する表示部とを備える風力発電制御システムである。 The present invention is also a wind power generation control system, a windmill rotating by a driving force from a wind energy source, a generator that generates electric power based on the rotational force of the windmill, and the input generator power is converted into direct current. In a wind power generation control system configured with a grid interconnection device or an inverter device that outputs electric power to a storage battery or a load and controls the rotational speed of the generator to control power generation, the inverter device includes a cut-in wind speed and a cut The storage unit stores the inverter frequency corresponding to the out wind speed and the wind turbine rotation speed or generator rotation speed associated with starting and stopping, and the inverter frequency detected from the generator voltage by the built-in inverter in the storage unit. display wind turbine rotor speed or generator speed during start-up when it is more than stored as the cut-in wind speed corresponding inverter frequency, the inverter Wavenumber is wind power generation control system comprising a display unit for displaying the wind turbine rotational speed or the generator speed at stop when it is below the cut-out wind speed corresponding inverter frequency stored in the storage unit.

そして、本発明は、請求項１記載の風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数を、Ｎ（ｒｐｍ）＝１２０ｆ（Ｈｚ）／Ｐ（ただし、Ｎは風車回転数又は発電機回転数、ｆはインバータ周波数、Ｐは発電機極数）の関係式を基に算出した風車回転数又は発電機回転数を表示する表示部を備える風力発電制御システムである。 And this invention is a wind power generation control system of Claim 1, The said inverter apparatus WHEREIN: The inverter frequency which the built-in inverter detected from the generator voltage is N (rpm) = 120f (Hz) / P (however, N is a wind turbine rotation speed or generator rotation speed, f is an inverter frequency, P is a generator pole number), and a wind power generation control system including a display unit that displays a wind turbine rotation speed or a generator rotation speed calculated based on a relational expression It is.

更に、本発明は、風力エネルギー源からの駆動力によって回転する風車の回転力を基に発電する発電機から入力した発電機電力を直流に変換し、系統連系装置又は蓄電池や負荷に電力を出力し、前記発電機の回転速度を制御して風力発電制御する請求項１記載の風力発電制御システムに用いるインバータ装置において、カットイン風速及びカットアウト風速にそれぞれ対応するインバータ周波数を記憶する記憶部を備え、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が、前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときに風力発電制御を開始し、前記記憶部に記憶されるカットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときに風力発電制御を停止するインバータ装置である。 Furthermore, the present invention converts generator power input from a generator that generates electricity based on the rotational force of a windmill that is rotated by a driving force from a wind energy source into direct current, and supplies power to a grid interconnection device, a storage battery, or a load. The inverter unit used in the wind power generation control system according to claim 1 for outputting and controlling the rotational speed of the generator to control the wind power generation, and storing the inverter frequency corresponding to each of the cut-in wind speed and the cut-out wind speed. When the inverter frequency detected from the generator voltage by the built-in inverter becomes equal to or higher than the cut-in wind speed compatible inverter frequency stored in the storage unit , wind power generation control is started and stored in the storage unit This is an inverter device that stops wind power generation control when the frequency becomes equal to or lower than the cut-out wind speed compatible inverter frequency.

本発明によれば、風速センサを使用しないので、信頼性を向上させることができ、かつ、低価格化が実現できる効果がある。   According to the present invention, since a wind speed sensor is not used, there is an effect that reliability can be improved and cost reduction can be realized.

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の風力発電制御システムは、風速センサを用いず風力エネルギー源からの駆動力によって回転する風車と、これと一体となって回転駆動される発電機と、この発電機の回転によって得られた電力を入力して直流に変換し、系統連系装置又は蓄電池や負荷に電力を出力するインバータと、記憶部と、表示部とで構成する。予め、風速と風車及び発電機回転数とインバータがこの発電機電圧から検出した周波数とを関連付けて記憶部に記憶しておく。これらの関連は設計値又は、より精度を要する場合には実験値を用いる。そして、発電機電圧から得られたインバータ周波数が予め設定しているカットイン風速に対応したインバータ周波数以上になったとき始動し、予め設定しているカットアウト風速に対応したインバータ周波数以下になったとき停止して発電運転する。又、風速、風車及び発電機回転数、カットイン及びカットアウト風速、及び始動、停止風車及び発電機回転数を表示部に適宜表示する。 The best mode for carrying out the present invention will be described.
The wind power generation control system of the present invention was obtained by rotating a windmill that rotates by a driving force from a wind energy source without using a wind speed sensor, a generator that is rotated integrally with the windmill, and rotation of the generator. It is composed of an inverter that inputs power and converts it to direct current and outputs power to a grid interconnection device or a storage battery or a load, a storage unit, and a display unit. In advance, the wind speed, the wind turbine and the generator rotational speed, and the frequency detected by the inverter from the generator voltage are associated with each other and stored in the storage unit. These relations use design values or experimental values when higher accuracy is required. And when the inverter frequency obtained from the generator voltage becomes equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the preset cut-in wind speed, the inverter frequency is equal to or lower than the inverter frequency corresponding to the preset cut-out wind speed. Stop and start generating electricity. Further, the wind speed, the windmill and the generator rotational speed, the cut-in and cutout wind speed, and the start and stop windmills and the generator rotational speed are appropriately displayed on the display unit.

以下、本発明の風力発電制御システム及びインバータ装置の実施例について、図１〜図４を用いて説明する。図１に、本実施例として風力発電制御システムの概略構成図を示す。２は風力１をエネルギー源とする風車、３は風車２と一体でこれによって駆動され発電する発電機、１５は図２に示すインバータ４等を内蔵する制御装置であり、ケーブル１４により発電機３と接続する。   Embodiments of the wind power generation control system and the inverter device of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1, the schematic block diagram of a wind power generation control system is shown as a present Example. Reference numeral 2 denotes a wind turbine that uses wind power 1 as an energy source, 3 denotes a generator that is integrally driven by the wind turbine 2 and generates electric power, and 15 is a control device that incorporates the inverter 4 and the like shown in FIG. Connect with.

図２に、本実施例の風力発電制御システムのブロック図を示す。同図において３は発電機、２は、風力１からのエネルギーを回転運動へ変える為の風車であり、４はインバータ装置であり発電制御装置である。この発電機３の回転速度を制御することにより、回生度合いの強弱を制御して発電力を調整するものである。   FIG. 2 shows a block diagram of the wind power generation control system of this embodiment. In the same figure, 3 is a generator, 2 is a windmill for changing the energy from the wind power 1 into a rotational motion, 4 is an inverter apparatus and a power generation control apparatus. By controlling the rotational speed of the generator 3, the power generation is adjusted by controlling the degree of regeneration.

インバータ装置４内の電力変換器９は、直流出力を得るために、発電機３からの交流出力を直流に変換して平滑コンデンサ１０に与える還流ダイオードと、平滑コンデンサ１０の直流電圧を交流に変換して発電機３の電機子に与え、発電機３を駆動するための回転磁界を発生させる半導体スイッチで構成されるモジュールである。発生した電力は、電力変換器９により直流出力に変換された後、平滑コンデンサ１０により平滑され、系統連系装置、蓄電池や負荷等５へ出力される。   The power converter 9 in the inverter device 4 converts the alternating current output from the generator 3 into direct current and gives it to the smoothing capacitor 10 to obtain direct current output, and converts the direct current voltage of the smoothing capacitor 10 into alternating current. This is a module composed of a semiconductor switch that generates a rotating magnetic field that is applied to the armature of the generator 3 to drive the generator 3. The generated power is converted into a DC output by the power converter 9, smoothed by the smoothing capacitor 10, and output to the grid interconnection device, storage battery, load, etc. 5.

発電機３の回転速度（ｆ＊）は、ＣＰＵ７内の周波数指令機能部（図示せず）により決定される。決定された回転速度ｆ＊に基づいて、周波数生成器８がＰＷＭ波形を電力変換器９の半導体スイッチに出力して発電機３の回転速度をｆ＊に制御する。   The rotational speed (f *) of the generator 3 is determined by a frequency command function unit (not shown) in the CPU 7. Based on the determined rotation speed f *, the frequency generator 8 outputs a PWM waveform to the semiconductor switch of the power converter 9 to control the rotation speed of the generator 3 to f *.

電力変換器９と発電機３の間には電流測定器６を設けて、発電機３から流れてくる電流値Ｉを測定する。直流部に平滑コンデンサ１０の電圧を測定する電圧測定器１１を設けて、直流電圧Ｖｐｎを測定する。周波数指令機能部は、該電流値Ｉを基に指令周波数ｆ＊を決定する。又、ＣＰＵ７の周辺には、これらの制御手順（プログラム）、カットイン風速に対応したインバータ周波数及びカットアウト風速に対応したインバータ周波数等のパラメータを記憶する記憶部１２と、表示部１３ａと設定部１３ｂから成るデジタルオペレータ１３を備える。表示部１３ａでは、風速、風車及び発電機の回転数、カットイン風速とこれに対応したインバータ周波数、カットアウト風速とこれに対応したインバータ周波数等を表示する。設定部１３ｂではカットイン風速とこれに対応したインバータ周波数、カットアウト風速とこれに対応したインバータ周波数等を設定する。   A current measuring device 6 is provided between the power converter 9 and the generator 3 to measure the current value I flowing from the generator 3. A voltage measuring device 11 that measures the voltage of the smoothing capacitor 10 is provided in the DC portion, and the DC voltage Vpn is measured. The frequency command function unit determines the command frequency f * based on the current value I. Further, in the periphery of the CPU 7, a storage unit 12 for storing parameters such as these control procedures (programs), an inverter frequency corresponding to the cut-in wind speed and an inverter frequency corresponding to the cut-out wind speed, a display unit 13a, and a setting unit The digital operator 13 which consists of 13b is provided. The display unit 13a displays the wind speed, the rotational speed of the wind turbine and the generator, the cut-in wind speed and the corresponding inverter frequency, the cut-out wind speed and the corresponding inverter frequency, and the like. The setting unit 13b sets the cut-in wind speed and the corresponding inverter frequency, the cut-out wind speed and the corresponding inverter frequency, and the like.

図３に本実施例の風力発電制御制御システム制御装置の制御手順を示すフローチャート図を示す。ステップ３００において、制御装置１５に備わるスイッチ１５ａの入、切状態を判定する。判定結果が入状態であればステップ３０１に進む。ここで、デジタルオペレータ１３のキー操作が有るかを判定する。判定結果がキー操作無しであればステップ３０３の表示処理へすすみ、キー操作有りであれば、ステップ３０２のパラメータ設定処理に進む。表示処理（ステップ３０３）では、前述した風速、風車及び発電機の回転数、カットイン風速とこれに対応したインバータ周波数、カットアウト風速とこれに対応したインバータ周波数等を表示し、パラメータ設定処理（ステップ３０２）では、前述したカットイン風速とこれに対応したインバータ周波数、カットアウト風速とこれに対応したインバータ周波数等を設定する。これらの処理の後、ステップ３０４へ進み、発電機の周波数検出処理を実行する。図２において、この状態では電力変換機９はスイッチングしていないので、発電機３（例えば、永久磁石発電機）の誘起電圧は、前記電力変換機９の還流ダイオード９ａ通して平滑コンデンサ１０にチャージする。このときの誘起電圧から電流、周波数測定器６を介してＣＰＵ７に取り込み、周波数を拾い込んで周波数を検出する。これは記憶部１２に保存される。この処理が済むと、ステップ３０５へ進む。ここで、検出した周波数がカットイン風速に対応した周波数以上になっているか判定し、対応周波数以上になっている場合はステップ３０６でカットイン風速を表示してステップ３０７へ進み、ここで、電力変換機９をスイッチングし回生処理し、ステップ３０８で電圧、電流、周波数を検出する。続いてステップ３０９で、これらの電圧、電流、周波数に基づいて発電運転処理する。前述したステップ３０５での判定結果がカットイン風速に対応した風速以下であれば、ステップ３００に戻りこれ以降の処理を続ける。   The flowchart figure which shows the control procedure of the wind power generation control system control apparatus of a present Example in FIG. 3 is shown. In step 300, the on / off state of the switch 15a provided in the control device 15 is determined. If the determination result is on, the process proceeds to step 301. Here, it is determined whether there is a key operation of the digital operator 13. If the determination result is that there is no key operation, the process proceeds to the display process of step 303, and if the key operation is performed, the process proceeds to the parameter setting process of step 302. In the display process (step 303), the wind speed, the rotational speed of the wind turbine and the generator, the cut-in wind speed and the corresponding inverter frequency, the cut-out wind speed and the corresponding inverter frequency, etc. are displayed, and the parameter setting process ( In step 302), the aforementioned cut-in wind speed and the corresponding inverter frequency, the cut-out wind speed and the corresponding inverter frequency, etc. are set. After these processes, the process proceeds to step 304 to execute the generator frequency detection process. In FIG. 2, since the power converter 9 is not switched in this state, the induced voltage of the generator 3 (for example, a permanent magnet generator) is charged to the smoothing capacitor 10 through the freewheeling diode 9a of the power converter 9. To do. At this time, the induced voltage is taken into the CPU 7 via the current / frequency measuring device 6 and the frequency is picked up to detect the frequency. This is stored in the storage unit 12. When this processing is completed, the process proceeds to step 305. Here, it is determined whether the detected frequency is equal to or higher than the frequency corresponding to the cut-in wind speed. If the detected frequency is equal to or higher than the corresponding frequency, the cut-in wind speed is displayed in step 306 and the process proceeds to step 307. The converter 9 is switched and regenerated, and voltage, current, and frequency are detected at step 308. Subsequently, in step 309, a power generation operation process is performed based on these voltages, currents, and frequencies. If the determination result in step 305 is equal to or lower than the wind speed corresponding to the cut-in wind speed, the process returns to step 300 and the subsequent processing is continued.

ステップ３１０では、現在の運転周波数がカットオフ風速に対応した周波数以下に低下したか判定する。判定した結果、対応周波数以下に低下していなければステップ３０８に戻り、これ以降の電圧、電流、周波数検出処理、発電運転処理を継続する。対応周波数以下に低下していればステップ３１１へ進み、カットアウト風速を表示し、続いてステップ３１２で停止処理を実行し、ステップ３００へ戻り、これ以降の処理を継続する。   In step 310, it is determined whether or not the current operating frequency has fallen below the frequency corresponding to the cutoff wind speed. As a result of the determination, if the frequency does not fall below the corresponding frequency, the process returns to step 308, and the subsequent voltage, current, frequency detection processing, and power generation operation processing are continued. If the frequency falls below the corresponding frequency, the process proceeds to step 311 to display the cut-out wind speed, then the stop process is executed in step 312, the process returns to step 300, and the subsequent processes are continued.

図４に発電機出力電圧と、風車風速、インバータ及び発電機運転周波数、発電機回転数の関係の一例を示す図を示す。同図において、縦軸に発電機出力電圧を、横軸に風車風速、インバータ及び発電機運転周波数、発電機回転数を示す。直線（破線）Ａは誘起電圧（無拘束運転、発電運転していない状態）を、直線Ｂは発電運転時の出力電圧を示す。図４はこれらの対応関係を示しており、風速Ｆ２の時にインバータが検出した周波数はｆ２、この時の風車及び発電機の回転数はＮ２で、発電機の無拘束運転時誘起電圧はＶ１、発電機が発電中の出力電圧はＶ２であることを示している。又、発電機回転数をＮ（ｒｐｍ）、発電機極数をＰ、インバータ周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、Ｎ＝１２０ｆ／Ｐの関係がある。従って、前述の風速Ｆ２では、発電機回転数Ｎはこの関係で算出される。例えば、風速１０ｍ／ｓ、極数Ｐが４２、周波数ｆが４０Ｈｚであれば、発電機回転数Ｎは１１４．３ｒｐｍ（１２０×４０／４２）である。   FIG. 4 shows an example of the relationship between the generator output voltage, wind turbine wind speed, inverter and generator operating frequency, and generator rotational speed. In the figure, the vertical axis represents the generator output voltage, and the horizontal axis represents the wind turbine wind speed, inverter and generator operating frequency, and generator rotational speed. A straight line (broken line) A indicates an induced voltage (a state in which no restraint operation or power generation operation is performed), and a straight line B indicates an output voltage during the power generation operation. FIG. 4 shows these correspondences. The frequency detected by the inverter at the wind speed F2 is f2, the rotation speed of the windmill and the generator at this time is N2, and the induced voltage at the time of the unconstrained operation of the generator is V1. It shows that the output voltage during power generation by the generator is V2. Further, when the generator rotational speed is N (rpm), the generator pole number is P, and the inverter frequency is f (Hz), there is a relationship of N = 120 f / P. Therefore, at the above-described wind speed F2, the generator rotational speed N is calculated in this relationship. For example, if the wind speed is 10 m / s, the pole number P is 42, and the frequency f is 40 Hz, the generator rotational speed N is 114.3 rpm (120 × 40/42).

又、カットイン風速Ｆｏｎの時のインバータ周波数はｆｏｎに対応しており、この時の発電機回転数はＮｏｎ、この時の誘起電圧Ｖｏｎに対応している。同様にカットオフ風速Ｆｏｆｆの時のインバータ周波数はｆｏｆｆに対応しており、この時の発電機回転数はＮｏｆｆ、この時の出力電圧Ｖｏｆｆに対応している。これらは設定値として予め、設定手段にて設定され、記憶部に保存している。これらの設定値は、運転中あるいは停止中に適宜設定変更することができる。尚、ここで言うカットインは始動、カットアウトは停止という意味で使用している。   Further, the inverter frequency at the cut-in wind speed Fon corresponds to fon, the generator rotation speed at this time corresponds to Non, and the induced voltage Von at this time corresponds. Similarly, the inverter frequency at the cutoff wind speed Foff corresponds to foff, and the generator speed at this time corresponds to Noff, and corresponds to the output voltage Voff at this time. These are set as setting values in advance by setting means and stored in the storage unit. These set values can be appropriately changed during operation or stop. Here, the cut-in is used to mean start-up and cut-out to stop.

本実施例の風力発電制御システムは、インバータ装置が発電機電圧から検出したインバータ周波数を用いて発電機を制御する際に、そのインバータ周波数を使用して風速等を算出するものであり、風速センサを不要とすることができ、低価格化が実現できる。   The wind power generation control system of the present embodiment calculates the wind speed and the like using the inverter frequency when the inverter device controls the generator using the inverter frequency detected from the generator voltage, and the wind speed sensor Can be eliminated, and the price can be reduced.

実施例の風力発電制御システムの概略構成である。It is a schematic structure of the wind power generation control system of an Example. 実施例の風力発電制御システムのブロック図である。It is a block diagram of the wind power generation control system of an Example. 実施例の風力発電制御システムにおける制御手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the control procedure in the wind power generation control system of an Example. 実施例における発電機出力電圧、風車風速、インバータ及び発電機運転周波数、発電機回転数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the generator output voltage in an Example, a windmill wind speed, an inverter, a generator operating frequency, and a generator rotation speed.

符号の説明Explanation of symbols

１ 風力エネルギー源
２ 風車
３ 発電機
４ インバータ装置
５ 系統連系装置、蓄電池等負荷
６ 電流、周波数測定器
７ ＣＰＵ
８ ＰＷＭ出力、周波数生成器
９ 電力変換器
１０ 平滑コンデンサ（直流出力部）
１１ 電圧測定器
１２ 記憶部
１３ デジタルオペレータ
１３ａ 表示部
１３ｂ 設定部
１５ 制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind energy source 2 Windmill 3 Generator 4 Inverter device 5 System interconnection device, load, such as storage battery 6 Current, frequency measuring device 7 CPU
8 PWM output, frequency generator 9 Power converter 10 Smoothing capacitor (DC output unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Voltage measuring device 12 Memory | storage part 13 Digital operator 13a Display part 13b Setting part 15 Control apparatus

Claims (7)

風力エネルギー源からの駆動力によって回転する風車と、該風車の回転力を基に発電する発電機と、入力した発電機電力を直流に変換し、系統連系装置又は蓄電池や負荷に電力を出力し、前記発電機の回転速度を制御して発電制御するインバータ装置を内蔵した制御装置とで構成した風力発電制御システムにおいて、
前記発電機の回転速度は、前記インバータ装置内の周波数指令機能部により決定され、決定された回転速度に基づいて制御され、
前記インバータ装置は、制御手順（プログラム）、カットイン風速に対応したインバータ周波数及びカットアウト風速に対応したインバータ周波数等のパラメータを記憶する記憶部と、前記カットイン風速とこれに対応したインバータ周波数及びカットアウト風速とこれに対応したインバータ周波数等を設定する設定部とを備え、
前記制御装置に内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときに発電制御を開始し、インバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときに発電制御を停止することを特徴とする風力発電制御システム。 A windmill that is rotated by the driving force from the wind energy source, a generator that generates power based on the rotational force of the windmill, and the input generator power is converted to direct current, and power is output to the grid interconnection device, storage battery, or load. In a wind power generation control system configured with a control device incorporating an inverter device for controlling power generation by controlling the rotational speed of the generator,
The rotational speed of the generator is determined by a frequency command function unit in the inverter device, and is controlled based on the determined rotational speed,
The inverter device includes a control unit (program), a storage unit that stores parameters such as an inverter frequency corresponding to a cut-in wind speed and an inverter frequency corresponding to a cut-out wind speed , the cut-in wind speed , an inverter frequency corresponding to the cut-in wind speed, It has a setting unit that sets the cut-out wind speed and the inverter frequency corresponding to this ,
When the inverter frequency detected from the generator voltage by the inverter built in the control device is equal to or higher than the cut-in wind speed compatible inverter frequency stored in the storage unit , power generation control is started, and the inverter frequency is stored in the storage unit. The wind power generation control system is characterized in that the power generation control is stopped when the frequency becomes equal to or lower than the cutout wind speed compatible inverter frequency. 請求項１記載の風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、前記インバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が前記記憶部に記憶される前記カットイン風速対応インバータ周波数以上になるたびに発電制御を開始し、また前記記憶部に記憶される前記カットアウト風速対応インバータ周波数以下になるたびに発電制御を停止し、発電運転及び発電停止を繰り返すことを特徴とする風力発電制御システム。 2. The wind power generation control system according to claim 1, wherein the inverter device performs power generation control each time an inverter frequency detected by the inverter from a generator voltage becomes equal to or higher than the cut-in wind speed compatible inverter frequency stored in the storage unit. A wind power generation control system that starts and stops power generation control every time the frequency becomes equal to or lower than the cut-out wind speed corresponding inverter frequency stored in the storage unit, and repeats power generation operation and power generation stop. 請求項１記載の風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、カットイン風速、カットアウト風速、及びこれらの風速にそれぞれ対応するインバータ周波数を関連付けて記憶する記憶部と、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が、前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときにカットイン風速を表示し、インバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときにカットアウト風速を表示する表示部とを備えることを特徴とする風力発電制御システム。 2. The wind power generation control system according to claim 1, wherein the inverter device includes a storage unit that stores a cut-in wind speed, a cut-out wind speed, and inverter frequencies respectively corresponding to these wind speeds, and a built-in inverter that generates a generator voltage. inverter frequency detected from and display the cut-in wind speed when it is above the cut-in wind speed corresponding inverter frequency stored in the storage unit, below the cut-out wind speed corresponding inverter frequency inverter frequency is stored in the storage unit A wind power generation control system comprising: a display unit that displays a cut-out wind speed when 請求項１記載の風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、風速、及び該風速に対応するインバータ周波数を関連付けて記憶する記憶部と、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数を、前記風速と該風速に対応する前記記憶部に記憶されたインバータ周波数との関連付けを基に変換した風速を表示する表示部とを備えることを特徴とする風力発電制御システム。 The wind power generation control system according to claim 1 , wherein the inverter device stores a wind speed and an inverter frequency corresponding to the wind speed in association with each other, and an inverter frequency detected by a built-in inverter from a generator voltage. A wind power generation control system comprising: a display unit that displays a wind speed converted based on an association between a wind speed and an inverter frequency stored in the storage unit corresponding to the wind speed. 風力発電制御システムであり、風力エネルギー源からの駆動力によって回転する風車と、該風車の回転力を基に発電する発電機と、入力した発電機電力を直流に変換し、系統連系装置又は蓄電池や負荷に電力を出力し、前記発電機の回転速度を制御して発電制御するインバータ装置とで構成した風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、カットイン風速及びカットアウト風速にそれぞれ対応するインバータ周波数、及び始動時と停止時の風車回転数又は発電機回転数を関連付けて記憶する記憶部と、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときに始動時の風車回転数又は発電機回転数を表示し、インバータ周波数が前記記憶部に記憶される前記カットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときに停止時の風車回転数又は発電機回転数を表示する表示部とを備えることを特徴とする風力発電制御システム。 A wind power generation control system, which is a wind turbine that is rotated by a driving force from a wind energy source, a generator that generates electric power based on the rotational force of the wind turbine, and an input generator power that is converted into direct current, In a wind power generation control system configured with an inverter device that outputs electric power to a storage battery or a load and controls power generation by controlling the rotational speed of the generator, the inverter device corresponds to a cut-in wind speed and a cut-out wind speed, respectively. A storage unit for storing the inverter frequency and the wind turbine rotation speed or generator rotation speed at the start and stop in association with each other, and a cut-in wind speed at which the inverter frequency detected by the built-in inverter from the generator voltage is stored in the storage unit. display wind turbine rotor speed or generator speed during start-up when it is more than the corresponding inverter frequency, the inverter frequency is the storage Wind power generation control system comprising: a display unit for displaying the wind turbine rotational speed or the generator speed at stop when it is below the cut-out wind speed corresponding inverter frequency to be stored in. 請求項１記載の風力発電制御システムにおいて、前記インバータ装置は、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数を、Ｎ（ｒｐｍ）＝１２０ｆ（Ｈｚ）／Ｐ（ただし、Ｎは風車回転数又は発電機回転数、ｆはインバータ周波数、Ｐは発電機極数）の関係式を基に算出した風車回転数又は発電機回転数を表示する表示部を備えることを特徴とする風力発電制御システム。 2. The wind power generation control system according to claim 1, wherein the inverter device has an inverter frequency detected by a built-in inverter from a generator voltage, N (rpm) = 120 f (Hz) / P (where N is a wind turbine speed or A wind power generation control system comprising a display unit that displays a wind turbine rotation speed or a generator rotation speed calculated based on a relational expression of a generator rotation speed, f is an inverter frequency, and P is a generator pole number). 風力エネルギー源からの駆動力によって回転する風車の回転力を基に発電する発電機から入力した発電機電力を直流に変換し、系統連系装置又は蓄電池や負荷に電力を出力し、前記発電機の回転速度を制御して風力発電制御する請求項１記載の風力発電制御システムに用いるインバータ装置において、カットイン風速及びカットアウト風速にそれぞれ対応するインバータ周波数を記憶する記憶部を備え、内蔵するインバータが発電機電圧から検出したインバータ周波数が、前記記憶部に記憶されるカットイン風速対応インバータ周波数以上になったときに風力発電制御を開始し、前記記憶部に記憶されるカットアウト風速対応インバータ周波数以下になったときに風力発電制御を停止することを特徴とするインバータ装置。 The generator power input from the generator that generates power based on the rotational force of the windmill rotating by the driving force from the wind energy source is converted into direct current, and the power is output to the grid interconnection device or the storage battery or load. An inverter device used in a wind power generation control system according to claim 1 for controlling wind power generation by controlling the rotational speed of the inverter, comprising a storage unit for storing inverter frequencies respectively corresponding to a cut-in wind speed and a cut-out wind speed, and a built-in inverter When the inverter frequency detected from the generator voltage becomes equal to or higher than the cut-in wind speed compatible inverter frequency stored in the storage unit , the wind power generation control is started, and the cutout wind speed compatible inverter frequency stored in the storage unit An inverter device characterized in that wind power generation control is stopped when:
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