JP5036227B2 - 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ブレーキ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 brake 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、この風速が予め設定しているカットイン(始動)風速以上となったときに運転し、この風速が予め設定しているカットアウト(停止)風速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は、表示されたり、風速から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。又、台風あるいはこれに近い暴風に対する安全装置として、風車にブレーキが取り付けられている。このブレーキは、予め台風やこれに準ずる暴風に相当するブレーキ作動風速、あるいはブレーキ解除風速を設定しておき、実風速を風速計によって測定し、実際の風速が前記ブレーキ作動風速となったときブレーキを作動させ、解除風速になったとき解除するようになっている。 Generally, a wind power generation system measures a wind speed by using a wind speed sensor, and operates when the wind speed becomes equal to or higher than a preset cut-in (starting) wind speed. Stop) The system stops when the wind speed falls below. The wind speed measured by the anemometer is displayed or used for assuming the rotational speed of the windmill and the generator from the wind speed. Alternatively, these rotational speeds are assumed from the 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 obtained by manufacturing and measuring an actual machine. Further, a brake is attached to the windmill as a safety device against a typhoon or a storm close to the typhoon. For this brake, set the brake operating wind speed corresponding to a typhoon or a storm similar to this, or the brake releasing wind speed, measure the actual wind speed with an anemometer, and brake when the actual wind speed becomes the brake operating wind speed. Is activated, and is released when the release wind speed is reached.
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。
従来の風速センサを用いた風力発電システムでは、この風速センサが故障すると風速を検出できなくなりブレーキの作動解除ができなくなって安全上問題となり、台風あるいはこれに近い暴風に対する安全性に不安があった。 In a wind power generation system using a conventional wind speed sensor, if this wind speed sensor fails, the wind speed cannot be detected and the brake cannot be released, causing a safety problem. .
本発明の目的は、風速センサを必要としない風力発電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 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、該風車に取付けて安全装置となるブレーキと、前記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、ブレーキ作動風速及びブレーキ解除風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときに前記ブレーキを作動させて前記発電機の発電を停止させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときに前記ブレーキを解除させて前記発電機の発電運転を復帰させる風力発電制御システムである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a wind turbine that rotates by a driving force from a wind energy source, a brake that is attached to the wind turbine and serves as a safety device, and a generator that generates electric power based on the rotational force of the wind turbine. In a wind power generation control system configured with an inverter device that converts input generator power into direct current, outputs power to a grid interconnection device or a storage battery or a load, and controls power generation by controlling the rotational speed of the generator The inverter device includes a storage unit that stores an inverter frequency corresponding to a brake operating wind speed and an inverter frequency corresponding to a brake releasing wind speed corresponding to each of a brake operating wind speed and a brake releasing wind speed, and an inverter frequency detected from a generator voltage by a built-in inverter. the calling but by operating the brake when it is above the braking air velocity corresponding inverter frequency The power of the machine is stopped, which is the wind turbine control system by releasing the brake to restore the power generating operation of the generator when it is less than the brake release wind speed corresponding inverter frequency.
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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になるたびに前記ブレーキを作動させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になるたびに前記ブレーキを解除させて前記風車運転を停止又は始動させ、発電運転を繰り返す風力発電制御システムである。 Further, according to the present invention, the inverter device operates the brake every time the inverter frequency detected from the generator voltage by the inverter is equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the brake operating wind speed, and is equal to or lower than the inverter frequency corresponding to the brake releasing wind speed. The wind power generation control system repeats the power generation operation by releasing the brake and stopping or starting the wind turbine operation every time.
そして、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、該風車に取付けて安全装置となるブレーキと、前記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、ブレーキ作動風速及びブレーキ解除風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときに前記ブレーキを作動させて前記風車を停止させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときに前記ブレーキを解除させて前記風車の運転を復帰させる風力発電制御システムである。 The present invention also includes a windmill that is rotated by a driving force from a wind energy source, a brake that is attached to the windmill and serves as a safety device, a generator that generates electric power based on the rotational force of the windmill, and input generator power Is converted into direct current, power is output to a grid interconnection device or a storage battery or a load, and a wind power generation control system configured to control power generation by controlling the rotational speed of the generator, the inverter device is a storage unit for storing the braking wind speed corresponding inverter frequency and the brake release wind speed corresponding inverter frequencies corresponding respectively to the braking wind speed and brake release wind speed, inverter detected inverter frequency is the brake actuation wind corresponding from the generator voltage to internal to stop the wind turbine by operating the brake when it is above inverter frequency, before Is the wind power generation control system for the brake is released by returning the operation of the wind turbine when it is less than the brake release wind speed corresponding inverter frequency.
更に、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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になるたびに前記ブレーキを作動させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になるたびに前記ブレーキを解除させ、前記風車運転を停止又は始動させて前記風車を繰り返し運転する風力発電制御システムである。 Further, according to the present invention, the inverter device operates the brake every time the inverter frequency detected from the generator voltage by the inverter is equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the brake operating wind speed, and is equal to or lower than the inverter frequency corresponding to the brake releasing wind speed. This is a wind power generation control system that releases the brake and stops or starts the windmill operation every time the windmill is operated repeatedly.
また、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、該風車に取付けて安全装置となるブレーキと、前記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、ブレーキ作動風速、ブレーキ解除風速、及びこれらの風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときにブレーキ作動風速を表示し、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときにブレーキ解除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。 The present invention also includes a windmill that is rotated by a driving force from a wind energy source, a brake that is attached to the windmill and serves as a safety device, a generator that generates electric power based on the rotational force of the windmill, and input generator power Is converted into direct current, power is output to a grid interconnection device or a storage battery or a load, and a wind power generation control system configured to control power generation by controlling the rotational speed of the generator, the inverter device is The brake operation wind speed, the brake release wind speed, the storage section that stores the brake operation wind speed compatible inverter frequency and the inverter frequency corresponding to the brake release wind speed in association with each other, and the inverter frequency detected from the generator voltage by the built-in inverter There displays braking wind speed when it is above the braking air velocity corresponding inverter frequency, It is a wind power generation control system comprising a display unit for displaying the brake release wind speed when it is below the serial brake release wind speed corresponding inverter frequency.
そして、本発明は、安全装置となるブレーキを取付け、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インバータ装置において、ブレーキ作動風速及びブレーキ解除風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときに前記ブレーキを作動させて前記発電機の風力発電を停止させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときに前記ブレーキを解除させて前記発電機の風力発電運転を復帰させるインバータ装置である。 And this invention attaches | subjects the brake used as a safety device, converts the generator electric power input from the generator generated based on the rotational force of the windmill rotated by the driving force from a wind energy source into direct current, In an inverter device that outputs power to a device, a storage battery or a load, and controls wind power generation by controlling the rotational speed of the generator, the brake operating wind speed corresponding inverter frequency and the brake releasing wind speed corresponding to the brake operating wind speed and the brake releasing wind speed, respectively. a storage unit for storing a correspondence inverter frequency, the wind power of the generator by actuating the brake when built-in inverter is an inverter frequency detected from the generator voltage becomes higher the braking wind speed corresponding inverter frequency wherein when stopping, equal to or less than the brake release wind speed corresponding inverter frequency An inverter device for returning the wind power generating operation of the generator by releasing the rake.
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、しかも台風や暴風からの安全性がより向上する効果がある。 According to the present invention, since no wind speed sensor is used, the reliability can be improved, the price can be reduced, and the safety from typhoons and storms can be further improved.
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に備わる安全装置としてのブレーキとこれと一体となって回転する発電機とこの発電機の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で構成した風力発電制御制御システムにおいて、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、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ブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数以上になったときブレーキを作動させて風車を停止させ、予め設定しているブレーキ解除風速に対応したインバータ周波数以下になったときブレーキを解除させて風車の運転を復帰する。又、発電機電圧から得られたインバータ周波数を120f/Pの関係に基づいて変換し表示部にブレーキ作動周波数、ブレーキ作動回転数、ブレーキ解除周波数、及びブレーキ解除回転数を表示するようにする。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
The wind power generation control system of the present invention inputs a wind turbine rotating by a driving force from a wind energy source, a brake as a safety device provided therein, a generator rotating integrally therewith, and the power of the generator. In a wind power generation control system composed of a grid interconnection device or a storage battery or an inverter that outputs power to a load, the wind speed, the wind turbine, the generator speed, and the frequency detected by the inverter from the generator voltage Is stored in the storage unit, and when the inverter frequency obtained from the generator voltage is equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the preset brake operating wind speed, the brake is operated to stop the windmill and set in advance. When the inverter frequency corresponding to the brake release wind speed falls below the brake frequency, the brake is released and the windmill operation is resumed. Further, the inverter frequency obtained from the generator voltage is converted based on the relationship of 120 f / P, and the brake operation frequency, the brake operation rotation speed, the brake release frequency, and the brake release rotation speed are 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、本発明の実施例として風力発電制御制御システムの概略構成図を示す。2は風力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等を内蔵し、スイッチ15aを有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。又、風車2には安全装置としてのブレーキ16を備えており、制御装置15とブレーキ用ケーブル14aで接続している。
Embodiments of the wind power generation control system and the inverter device of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a wind power generation control system as an embodiment of the present invention. 2 is a wind turbine that uses wind power as an energy source, 3 is a generator that is integrated with the wind turbine 2 and is driven to generate power, 15 is a control device that includes the
図2に、本実施例の風力発電制御制御システムの説明図を示す。同図において、3は発電機、2は風力エネルギー源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はインバータ装置からなる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 is an explanatory diagram of the wind power generation control system of this embodiment. In the figure, 3 is a generator, 2 is a windmill for changing the energy from the
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、系統連系装置または蓄電池や負荷装置5へ出力される。
The
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出力を電力変換器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
電力変換器9と発電機3の間には電流測定器6を設けており、発電機3から流れてくる電流値Iを測定する。平滑コンデンサ10の直流出力部に電圧を測定する電圧測定器11を設けており、直流電圧VPNを測定する。CPU7内の周波数指令機能部は、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)、ブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数及びブレーキ解除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、ブレーキ作動風速とこれに対応したインバータ周波数、ブレーキ解除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、ブレーキ作動風速とこれに対応したインバータ周波数、ブレーキ解除風速とこれに対応したインバータ周波数等を設定する。これらは、風速でも回転数でも周波数でも良い。CPU7の内部処理でこれらが関連付けられている。又、18はブレーキ作動回路であり、I/O17を介してCPU7からのブレーキ作動、解除の処理が出力される。15は、図1で示した制御盤であり、以上説明した機器及びデバイスが内蔵されている。
A
本実施例における発電機出力電圧と、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図4に示す。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(実線)は発電運転時の出力電圧を示す。本図は、これらの対応関係を示しており、風速F2(m/s)の時にインバータが検出した周波数はf2(Hz)であり、この時の風車及び発電機の回転数はN2(min−1)で、発電機の無拘束運転時誘起電圧はV1(V)、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、発電機回転数は114.3rpm(120×40/42)である。 FIG. 4 shows an example of the relationship between the generator output voltage, the wind turbine wind speed, the inverter and generator operating frequency, and the generator rotational speed in this embodiment. 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 (solid line) indicates an output voltage during the power generation operation. This figure shows these correspondences, and the frequency detected by the inverter at the wind speed F2 (m / s) is f2 (Hz), and the rotation speed of the windmill and the generator at this time is N2 (min − 1 ) shows that the induced voltage at the time of unconstrained operation of the generator is V1 (V), and the output voltage while the generator is generating power 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 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 is 114.3 rpm (120 × 40/42).
又、ブレーキ作動風速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に、この時の誘起電圧Vonに対応している。同様に、ブレーキ解除風速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に、この時の出力電圧Voffに対応している。更に、風速F3以上がブレーキ作動領域であり、風速f3及び回転数N3が風速F3と対応している。ブレーキは設定値FBonで作動し、設定値FBoffで解除する。このブレーキ作動、解除の設定値を相違させているが、同一値であっても良い。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。 Further, the inverter frequency at the time of the brake operating wind speed Fon corresponds to fon, and the generator speed at this time corresponds to Non, and corresponds to the induced voltage Von at this time. Similarly, the inverter frequency at the time of brake release 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. Further, the wind speed F3 or higher is the brake operation region, and the wind speed f3 and the rotation speed N3 correspond to the wind speed F3. The brake operates at the set value FBon and is released at the set value FBoff. Although the brake activation and release setting values are different, they may be the same value. These are set in advance by setting means as set values and stored in the storage unit. These set values can be appropriately changed during operation or stop.
以上により、第1の実施例では、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ブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数以上になったときブレーキ作動風速を表示し、予め設定しているブレーキ解除風速に対応したインバータ周波数以下になったときブレーキ解除風速を表示部に表示するようにしたものである。第2の実施例として、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ブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数以上になったときブレーキを作動させて発電を停止させ、予め設定しているブレーキ解除風速に対応したインバータ周波数以下になったときブレーキを解除させて発電運転へ復帰するようにすることができる。第3の実施例として、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ブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数以上になったときブレーキを作動させて風車を停止させ、予め設定しているブレーキ解除風速に対応したインバータ周波数以下になったときブレーキを解除させて風車の運転を復帰するようにすることができる。これは、第2の実施例に対しブレーキにかかる負荷を軽減するようにしたものである。第4の実施例として、第2の実施例において、インバータ周波数が予め設定しているブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数以上になるたびにブレーキを作動させ、予め設定しているブレーキ解除風速に対応したインバータ周波数以下になるたびにブレーキを解除して風車運転を始動、停止させて風車を繰り返し運転するようにすることができる。第5の実施例として、第3の実施例において、インバータ周波数が予め設定しているブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数以上になるたびにブレーキを作動させ発電を停止させ、予め設定しているブレーキ解除風速に対応したインバータ周波数以下になるたびにブレーキを解除して風車運転を始動させ、発電停止と発電運転を繰り返し運転するようにすることができる。第6の実施例として、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ブレーキ作動風速に対応したインバータ周波数以上になったときブレーキ作動周波数を表示し、予め設定しているブレーキ解除風速に対応したインバータ周波数以下になったときブレーキ解除周波数を表示部に表示するようにすることができる。第7の実施例として、発電機電圧から得られたインバータ周波数をN=120f/Pの関係に基づいて変換し、表示部にブレーキ作動周波数、ブレーキ作動回転数、ブレーキ解除周波数、及びブレーキ解除回転数を表示するようにすることができる。第8の実施例として、これらの表示を、発電運転中と無拘束運転中と区別して表示するようにすることができる。 As described above, in the first embodiment, when the inverter frequency obtained from the generator voltage becomes equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the preset brake operating wind speed, the brake operating wind speed is displayed and preset. The brake release wind speed is displayed on the display unit when the inverter frequency corresponding to the brake release wind speed becomes lower than the inverter frequency. As a second embodiment, when the inverter frequency obtained from the generator voltage is equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the brake operating wind speed set in advance, the brake is operated to stop the power generation, and is set in advance. It is possible to release the brake and return to the power generation operation when the inverter frequency corresponding to the brake release wind speed is reached. As a third embodiment, when the inverter frequency obtained from the generator voltage is equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the brake operating wind speed set in advance, the brake is operated to stop the windmill and set in advance. When the inverter frequency corresponding to the brake release wind speed falls below the brake frequency, the brake can be released and the operation of the windmill can be resumed. This is to reduce the load applied to the brake in the second embodiment. As a fourth example, in the second example, the brake is operated every time the inverter frequency becomes equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the preset brake operating wind speed, and the preset brake release wind speed is supported. Every time the inverter frequency becomes lower than the inverter frequency, the brake can be released to start and stop the windmill operation, and the windmill can be operated repeatedly. As a fifth embodiment, in the third embodiment, the brake is activated to stop power generation every time the inverter frequency becomes equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the preset brake operating wind speed, and the preset brake is set. The brake is released each time the inverter frequency corresponding to the release wind speed is reached or less, the windmill operation is started, and the power generation stop and the power generation operation can be repeated. As a sixth embodiment, when the inverter frequency obtained from the generator voltage becomes equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the preset brake operating wind speed, the brake operating frequency is displayed and the preset brake release wind speed is displayed. The brake release frequency can be displayed on the display unit when the frequency is equal to or lower than the inverter frequency corresponding to. As a seventh embodiment, the inverter frequency obtained from the generator voltage is converted based on the relationship of N = 120 f / P, and the brake operation frequency, the brake operation rotation speed, the brake release frequency, and the brake release rotation are displayed on the display unit. Numbers can be displayed. As an eighth embodiment, these displays can be displayed separately from during a power generation operation and during an unconstrained operation.
実施例の風力発電ブレーキ制御システムの制御手順の一例について、図3を用いて説明する。当初は、ステップ313に示すように、ブレーキ作動処理を実行し、風車は停止状態となっている。なお、第2の実施例では、ここに発電停止処理を追加する。そうすれば発電も停止する。第3の実施例では、ブレーキ作動によりブレーキのみ停止している。 An example of a control procedure of the wind power brake control system of the embodiment will be described with reference to FIG. Initially, as shown in step 313, the brake operation process is executed, and the windmill is stopped. In the second embodiment, a power generation stop process is added here. This will stop power generation. In the third embodiment, only the brake is stopped by the brake operation.
次に、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、入であればステップ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判定する。判定結果がキー操作していなければステップ303の表示部処理へ進み、キー操作をしていればステップ302のパラメータ設定処理に進む。ステップ303の表示部処理では前述した風速、風車及び発電機の回転数、ブレーキ作動風速とこれに対応したインバータ周波数、ブレーキ解除風速とこれに対応したインバータ周波数等を表示し、ステップ302のパラメータ設定処理では前述したブレーキ作動風速とこれに対応したインバータ周波数、ブレーキ解除風速とこれに対応したインバータ周波数等を設定する。第1の実施例では風速を、第6の実施例では周波数を、第7の実施例では回転数を、第8の実施例ではこれらを発電運転中と無拘束運転中と区別して表示するようにしたものである。これらの処理の後、ステップ314へ進み、ブレーキ開放解除処理を実行する。即ち、CPU7よりI/O17を介して解除指令信号をブレーキ作動回路18に出力する。この結果、ケーブル14aを通じてブレーキ16を解除する。これにより、風力エネルギーを受けて風車2が回転する。この後、ステップ304へ進み、発電機3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を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、検出した周波数がブレーキ解除風速に対応した周波数に以上になっているか判定し、なっている場合はステップ306でブレーキ解除風速を表示してステップ307へ進み、ここで、電力変換機9をスイッチングして回生処理し、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での判定結果がブレーキ解除風速に対応した風速以下であれば、ステップ313に戻り、これ以降の処理を続ける。
Next, in step 300, the on / off state of the switch 15a provided in the
ステップ309に続いたステップ310では、現在の運転周波数がブレーキ作動風速に対応した周波数以下に低下しているか判定する。判定した結果、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。低下していればステップ311へ進み、ブレーキ作動風速を表示し、続いてステップ312で停止処理を実行し、ステップ313へ戻り、これ以降の処理を継続する。 In step 310 following step 309, it is determined whether or not the current operating frequency has fallen below the frequency corresponding to the brake operating wind speed. As a result of the determination, if not lowered, the process returns to step 308, and the subsequent voltage, current, frequency detection processing, and power generation operation processing are continued. If it has decreased, the process proceeds to step 311 to display the brake operating wind speed, then the stop process is executed in step 312, the process returns to step 313, and the subsequent processes are continued.
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.
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 系統連系装置または蓄電池や負荷装置
6 電流測定器
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
14 ケーブル
14a ブレーキ用ケーブル
15 制御装置
15a スイッチ
16 ブレーキ
17 I/O
18 ブレーキ作動回路
DESCRIPTION OF
8 PWM output (frequency generator)
9
DESCRIPTION OF
18 Brake operation circuit
Claims (6)
前記インバータ装置は、ブレーキ作動風速及びブレーキ解除風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときに前記ブレーキを作動させて前記発電機の発電を停止させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときに前記ブレーキを解除させて前記発電機の発電運転を復帰させ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 a driving force from a wind energy source, a brake that is attached to the windmill and serves as a safety device, 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 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 storage unit that stores an inverter frequency corresponding to a brake operating wind speed and an inverter frequency corresponding to a brake releasing wind speed respectively corresponding to a brake operating wind speed and a brake releasing wind speed, and the inverter frequency detected by the built-in inverter from the generator voltage is the braking is operated the brake when the wind speed reaches a corresponding inverter or frequency to stop power generation of the power generator, the generator by releasing the brake when it is less than the brake release wind speed corresponding inverter frequency Wind power generation control system characterized by resuming the power generation operation.
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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になるたびに前記ブレーキを作動させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になるたびに前記ブレーキを解除させて前記風車運転を停止又は始動させ、発電運転を繰り返す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,
The inverter device operates the brake each time the inverter frequency detected from the generator voltage by the inverter becomes equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the brake operating wind speed, and each time the inverter frequency becomes equal to or lower than the inverter frequency corresponding to the brake release wind speed. A wind power generation control system characterized in that the wind turbine operation is stopped or stopped and then the power generation operation is repeated.
前記インバータ装置は、ブレーキ作動風速及びブレーキ解除風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときに前記ブレーキを作動させて前記風車を停止させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときに前記ブレーキを解除させて前記風車の運転を復帰させ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 a driving force from a wind energy source, a brake that is attached to the windmill and serves as a safety device, 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 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 storage unit that stores an inverter frequency corresponding to a brake operating wind speed and an inverter frequency corresponding to a brake releasing wind speed respectively corresponding to a brake operating wind speed and a brake releasing wind speed, and the inverter frequency detected by the built-in inverter from the generator voltage is returning the operation of the wind turbine and the brake is operated is stopped the windmills, to release the brake when it is less than the brake release wind speed corresponding inverter frequency when it is above the braking air velocity corresponding inverter frequency A wind power generation control system characterized in that
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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になるたびに前記ブレーキを作動させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になるたびに前記ブレーキを解除させ、前記風車運転を停止又は始動させて前記風車を繰り返し運転することを特徴とする風力発電制御システム。 In the wind power generation control system according to claim 3,
The inverter device operates the brake each time the inverter frequency detected from the generator voltage by the inverter becomes equal to or higher than the inverter frequency corresponding to the brake operating wind speed, and each time the inverter frequency becomes equal to or lower than the inverter frequency corresponding to the brake release wind speed. A wind power generation control system, wherein the wind turbine operation is repeatedly performed by canceling, stopping or starting the wind turbine operation.
前記インバータ装置は、ブレーキ作動風速、ブレーキ解除風速、及びこれらの風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときにブレーキ作動風速を表示し、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときにブレーキ解除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。 A windmill that is rotated by a driving force from a wind energy source, a brake that is attached to the windmill and serves as a safety device, 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 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 brake operation wind speed, a brake release wind speed, a storage section that stores the brake operation wind speed corresponding inverter frequency and the brake release wind speed corresponding inverter frequency in association with each other, and a built-in inverter that generates a generator voltage. inverter frequency detected from displays a braking wind speed when it is above the braking air velocity corresponding inverter frequency, and a display unit for displaying the brake release wind speed when it is less than the brake release wind speed corresponding inverter frequency A wind power generation control system characterized by that.
ブレーキ作動風速及びブレーキ解除風速にそれぞれ対応するブレーキ作動風速対応インバータ周波数とブレーキ解除風速対応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ブレーキ作動風速対応インバータ周波数以上になったときに前記ブレーキを作動させて前記発電機の風力発電を停止させ、前記ブレーキ解除風速対応インバータ周波数以下になったときに前記ブレーキを解除させて前記発電機の風力発電運転を復帰させることを特徴とするインバータ装置。 Mounting the brake as a safety device, the generator power input from the power generator for generating power based on the rotational force of the wind turbine which is rotated by the driving force from the wind energy source into a DC, the grid interconnection device or accumulator and load Oite the inverter equipment which outputs the power to the wind power generation control by controlling the rotation speed of the generator,
A storage unit for the braking wind speed corresponding inverter frequency and the brake release wind speed corresponding inverter frequency remembers to respectively corresponding to the brake operating wind speed and brake release wind speed, the inverter frequency inverter detected from the generator voltage to built the brake actuation air velocity corresponds when it becomes more than the inverter frequency to actuate the brake to stop the wind power of the power generator, the generator of the wind power the by releasing the brake when it is less than the brake release wind speed corresponding inverter frequency inverter apparatus according to claim Rukoto to return the operation.
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