JP5198791B2 - Wind power generation system, control method therefor, and wind power plant using the same - Google Patents

Wind power generation system, control method therefor, and wind power plant using the same Download PDF

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Description

本発明は風力発電機に負荷または発電機を接続する風力発電システム及びその制御方法、及びこれを用いた風力発電所に関する。   The present invention relates to a wind power generation system in which a load or a generator is connected to a wind power generator, a control method thereof, and a wind power plant using the same.

近年、地球温暖化や化石燃料枯渇化問題から、風力発電が重要視されている。風力発電は風速が時々刻々と変化するので、風車の出力変動による電力変動が問題になる。特許文献1は風車軸に回転子が接続された同期発電機と二次電池を備えた風力発電装置を開示している。ここでは、同期発電機の可変周波数の発電電力は順変換器で直流電力に変換し、この直流電力を逆変換器で固定周波数の交流電力に変換する。また、順変換器と逆変換器の間に充放電可能な二次電池を直結し、系統へ出力する有効電力の変動を抑制するように二次電池を常時、充放電制御する。   In recent years, wind power generation has been regarded as important due to global warming and fossil fuel depletion problems. In wind power generation, the wind speed changes from moment to moment, so power fluctuation due to windmill output fluctuations becomes a problem. Patent document 1 is disclosing the wind power generator provided with the synchronous generator by which the rotor was connected to the windmill shaft, and the secondary battery. Here, the variable frequency generated power of the synchronous generator is converted to DC power by a forward converter, and this DC power is converted to AC power of a fixed frequency by an inverse converter. In addition, a secondary battery that can be charged and discharged is directly connected between the forward converter and the reverse converter, and the secondary battery is constantly charged and discharged so as to suppress fluctuations in the active power output to the system.

特開2003−333752号公報JP 2003-333752 A

上記従来技術においては、負荷に二次電池を用いているので、大容量の風力発電機の出力変動を抑制する場合には非常に大きな二次電池を必要とし、大きな設置スペースや非常に重量の大きな二次電池を設置する建築物を必要とする可能性がある。また、発電機の速度調節は発電機の発電電力の制御、蓄電池の充放電量の調節は所望の系統出力となるように制御しているので、必ずしも協調が取れるとは限らず、蓄電池の充放電を頻繁に行うことで損失が増大する可能性がある。   In the above prior art, since a secondary battery is used as a load, a very large secondary battery is required to suppress the output fluctuation of a large-capacity wind power generator, and a large installation space and a very heavy weight are required. There is a possibility of requiring a building to install a large secondary battery. In addition, the speed adjustment of the generator controls the generated power of the generator, and the adjustment of the charge / discharge amount of the storage battery is controlled so as to achieve a desired system output. Loss may increase due to frequent discharge.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、風力発電機の速度変化による慣性エネルギーと発電効率の良い回転速度範囲で風力発電機の速度を調節する負荷や発電機を強調させて運転することにより、風のエネルギーを有効に活用して発電電力の変動を抑制する風力発電システムとその制御方法、及びそれらを用いた風力発電所を提供することにある。   In view of the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is to emphasize the load and generator for adjusting the speed of the wind power generator within the range of inertial energy due to the speed change of the wind power generator and the rotational speed with good power generation efficiency. Thus, an object of the present invention is to provide a wind power generation system that effectively uses wind energy to suppress fluctuations in generated power, a control method thereof, and a wind power plant using the wind power generation system.

上記目的を達成するための本発明は、風車と、風力発電機と、風力発電機の交流出力を直流出力に変換する発電機側変換器と該直流出力を交流変換して風力発電機を制御する系統側変換器とを有する風力発電機駆動装置と、前記風力発電機に接続した負荷または発電機を備える風力発電システムにおいて、前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整する負荷制御装置と、前記風力発電機と前記負荷または発電機との総合出力を検出して前記風力発電機と負荷を合わせたシステムの交流出力が一定となるように制御する発電機側制御装置と、を設けたことを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention provides a wind turbine, a wind power generator, a generator-side converter that converts an alternating current output of the wind power generator into a direct current output, and controls the wind power generator by converting the direct current output to an alternating current. In a wind power generation system comprising a wind power generator drive device having a system-side converter and a load or a power generator connected to the wind power generator, a load input of the load is detected by detecting a rotation speed of the wind power generator Alternatively, a load control device that adjusts the generator output of the generator, and an AC output of a system that combines the wind generator and the load by detecting a total output of the wind generator and the load or the generator is constant. And a generator-side control device that controls to be

前記負荷制御装置は前記負荷をオンまたは発電機をオフする発電機回転速度レベルHと、前記負荷をオフまたは発電機をオンする前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを有し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷をオンまたは発電機をオフさせ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷をオフまたは発電機をオンする制御手段を設けたことを特徴とする。   The load control device has a generator rotational speed level H that turns on the load or turns off the generator, and a generator rotational speed level L that is lower than the level H that turns off the load or turns on the generator. Control means is provided for turning on the load or turning off the generator when the rotational speed of the generator is higher than level H, and turning off the load or turning on the generator when the rotational speed is lower than level L. .

また前記負荷制御装置は前記負荷の容量を増加または発電機の容量を減少する発電機回転速度レベルHと、前記負荷の容量を減少または発電機の容量を増加する前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを有し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷を増加または発電機の出力を低下させ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷を減少または発電機出力を増加させる制御手段を設けたことを特徴とする。   Further, the load control device increases a generator rotation speed level H that increases the load capacity or decreases the generator capacity, and a generator rotation speed lower than the level H that decreases the load capacity or increases the generator capacity. When the rotational speed of the wind power generator is higher than the level H, the load is increased or the output of the generator is decreased, and when the rotational speed is lower than the level L, the load is decreased or the generator output is decreased. A control means for increasing is provided.

前記負荷または発電機は複数の負荷または発電機を組み合わせて、その一部の負荷または発電機は風車の風速を検出して推定される発電電力に見合うように長い周期でオン/オフされ、他の一部の負荷または発電機は風力発電機の回転速度を検出して短い周期でオン/オフされることを特徴とする。   The load or generator is a combination of a plurality of loads or generators, and some of the loads or generators are turned on / off in a long cycle to match the generated power estimated by detecting the wind speed of the windmill. A part of the load or the generator is turned on / off in a short period by detecting the rotational speed of the wind power generator.

本発明は、風車と、風力発電機と、風力発電機を制御する風力発電機駆動装置と、前記風力発電機に接続した負荷または発電機を備える風力発電システムの制御方法において、前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整することを特徴とする。   The present invention provides a wind turbine, a wind power generator, a wind power generator driving device that controls the wind power generator, and a method for controlling a wind power generation system that includes a load or a power generator connected to the wind power generator. , And the load input of the load or the generator output of the generator is adjusted.

本発明は、複数の風力発電機に負荷または発電機を設け、複数の風力発電機の総合出力を負荷とする負荷装置を併設する風力発電所において、各風力発電機はその回転速度を検出してその負荷量または発電量を調節する制御手段と、各風力発電機の出力電力の和が所望の一定値になるように前記負荷装置の負荷を段階的に調整する制御装置を設け、前記一定値の出力電力を連系電力として電力系統に託送することを特徴とする。あるいは、前記風力発電機の回転速度を検出して負荷量または発電量を調節する一部の負荷または発電機を当該回転速度を検出する風力発電機の近傍に配置し、上記以外の負荷または発電機を一括して設置して電力系統への託送電力の変動を抑制することを特徴とする。   The present invention provides a wind power plant in which a load or a generator is provided in a plurality of wind power generators, and a load device that loads the total output of the plurality of wind power generators as a load, and each wind power generator detects its rotational speed. Control means for adjusting the load amount or power generation amount, and a control device for adjusting the load of the load device stepwise so that the sum of the output power of each wind power generator becomes a desired constant value. It is characterized in that the output power of the value is entrusted to the electric power system as interconnection power. Alternatively, a part of the load or generator that detects the rotation speed of the wind power generator and adjusts the load amount or the power generation amount is disposed in the vicinity of the wind power generator that detects the rotation speed, and the load or power generation other than the above The machine is installed in a lump to suppress fluctuations in the consignment power to the power system.

本発明によれば、時々刻々と変化する風速の中で、発電機回転速度が最大効率点付近を縫うように運転するので風力発電機の効率を向上できる効果がある。   According to the present invention, since the generator rotational speed is operated so as to sew near the maximum efficiency point in the wind speed that changes every moment, there is an effect that the efficiency of the wind power generator can be improved.

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は実施例1による風力発電システムの全体構成を示すブロック図である。二次励磁の場合の風力発電機制御で、1は風車、2は風車の軸に回転子22が接続された風力発電機(巻線型誘導発電機)、3は発電機駆動装置、31は系統側変換器、32は発電機側変換器、33は直流連結部(コンデンサ)、4は風力発電機制御装置、41は発電機側制御部、42は系統側制御部、5は電力系統、6は負荷(または発電機)である。7は発電機回転速度を検出する回転速度検出器、8は負荷のオンオフまたは出力段階制御を行う制御装置(負荷制御装置)、9はピッチ角制御装置である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall configuration of the wind power generation system according to the first embodiment. Wind generator control in the case of secondary excitation, 1 is a wind turbine, 2 is a wind generator with a rotor 22 connected to the shaft of the wind turbine (winding induction generator), 3 is a generator drive device, 31 is a system Side converter, 32 is a generator side converter, 33 is a DC coupling part (capacitor), 4 is a wind power generator control device, 41 is a generator side control part, 42 is a system side control part, 5 is a power system, 6 Is a load (or generator). Reference numeral 7 denotes a rotational speed detector that detects the rotational speed of the generator, 8 is a control device (load control device) that performs load on / off or output stage control, and 9 is a pitch angle control device.

本実施例の風力発電機2は巻線型誘導発電機で、固定子巻線は電力系統に接続され一定周波数の電圧が印加される。風力発電機2により発電される交流電力の一部P1は、固定子巻線を介して直接電力系統に出力される。一方、回転子巻線に接続した発電機側変換器32は可変周波数の交流を出力し、固定子側に印加される固定周波数と回転子側に印加される可変周波数の差に発電機の電機周波数が一致する回転速度で発電機2が回転する。従って、発電機側変換器32から出力する励磁周波数を調整することで発電機2の回転速度を調節することができる。   The wind power generator 2 of the present embodiment is a winding type induction generator, and the stator winding is connected to the power system and a voltage with a constant frequency is applied. A part P1 of AC power generated by the wind power generator 2 is directly output to the power system via the stator winding. On the other hand, the generator-side converter 32 connected to the rotor winding outputs an alternating current of a variable frequency, and the difference between the fixed frequency applied to the stator side and the variable frequency applied to the rotor side causes the generator electric machine. The generator 2 rotates at a rotation speed that matches the frequency. Therefore, the rotational speed of the generator 2 can be adjusted by adjusting the excitation frequency output from the generator side converter 32.

発電機2の回転速度が変化すると固定子側の電力P1と回転子側の電力P2の比率が変化し、同期速度より低回転速度では発電機側変換器32は直流直結部33から回転子巻線に固定子側から出力した電力の一部をP2として供給する。同期速度より高回転速度では発電機側変換器32は回転子巻線から得られる発電電力P2を直流連結部33に供給する。系統側変換器31は直流連結部33の直流電圧一定制御を行うことで、回転子側巻線に供給する電力変化により変化する直流連結部33の通過電力を調節してコンデンサ電圧をほぼ一定に保つ。   When the rotational speed of the generator 2 changes, the ratio between the stator-side power P1 and the rotor-side power P2 changes. At a rotational speed lower than the synchronous speed, the generator-side converter 32 is rotated from the DC direct coupling portion 33 to the rotor winding. A part of the power output from the stator side is supplied to the line as P2. At a rotational speed higher than the synchronous speed, the generator-side converter 32 supplies the generated power P <b> 2 obtained from the rotor windings to the DC coupling portion 33. The system-side converter 31 performs constant DC voltage control of the DC coupling unit 33, thereby adjusting the passing power of the DC coupling unit 33, which varies depending on the change in power supplied to the rotor side winding, so that the capacitor voltage becomes substantially constant. keep.

風力発電制御装置4は、前述の系統側変換器31を制御する系統側制御部42と発電機側変換器32を制御する発電機側制御部41から構成している。   The wind power generation control device 4 includes a system side control unit 42 that controls the system side converter 31 and a generator side control unit 41 that controls the generator side converter 32.

系統側制御部42は前述の直流連結部の直流電圧を一定に制御するために、直流連結部の電圧(Ed)と変換器出力電流(I0)を検出し、直流連結部の電圧を予め定められた一定値となるように制御量を決定し系統側変換器31に駆動信号を出力する。系統側変換器31はIGBTなどの半導体素子をブリッジ構成した交流直流変換器で構成することができ、この場合は駆動信号としてIGBTをオン/オフするパルス信号を出力する。系統側変換器の直流電圧を一定に制御する方式としては、3相の交流電流を系統電圧の位相に一致した位相の電流成分である有効電流成分とこれに直交する位相の電流成分である無効電流成分に変換して、直流電圧が所定値となるように有効電流成分を制御する方式などが知られている。公知の技術(特許文献1など)であり、詳細説明は省略する。   The system side control unit 42 detects the voltage (Ed) of the DC connection unit and the converter output current (I0) in order to control the DC voltage of the DC connection unit to be constant, and determines the voltage of the DC connection unit in advance. The control amount is determined so as to be the fixed value, and a drive signal is output to the system side converter 31. The system side converter 31 can be configured by an AC / DC converter in which semiconductor elements such as IGBTs are bridged, and in this case, a pulse signal for turning on / off the IGBT is output as a drive signal. As a method of controlling the DC voltage of the system-side converter to be constant, an effective current component that is a current component of a phase that matches a three-phase AC current with a phase of the system voltage and an invalid current component that is a phase component orthogonal to the effective current component There is known a method for controlling an effective current component so that a direct current voltage becomes a predetermined value by converting into a current component. This is a known technique (such as Patent Document 1), and detailed description thereof is omitted.

発電機側制御部41はシステム出力PSと回転子電流(I2)を検出し、風力発電機2の発電電力(P1+P2)と負荷6の電力(PL)を合わせたシステム出力(PS)が所定の値になるように制御量を決定し、発電機側変換器32に駆動信号を出力する。系統側変換器32はIGBTなどの半導体素子をブリッジ構成した交流直流変換器で構成することができ、この場合は駆動信号としてIGBTをオン/オフするパルス信号を出力する。発電機側変換器41で風力発電システムの電力を制御する方式は回転子電流を有効電流成分と無効電流成分の2軸の電流成分に変換し、回転子電流の有効電流成分を制御することでシステム有効電力を調整し、回転子電流の無効電流成分を制御することでシステム無効電力もしくは発電機端子電圧を調整する。この技術は公知であり例えば特開2005−198429号公報などに開示されているので詳細は省略する。   The generator-side control unit 41 detects the system output PS and the rotor current (I2), and the system output (PS) obtained by combining the generated power (P1 + P2) of the wind power generator 2 and the power (PL) of the load 6 is a predetermined value. A control amount is determined so as to be a value, and a drive signal is output to the generator-side converter 32. The system side converter 32 can be constituted by an AC / DC converter in which semiconductor elements such as IGBTs are bridged, and in this case, a pulse signal for turning on / off the IGBT is output as a drive signal. The method of controlling the power of the wind power generation system with the generator-side converter 41 is to convert the rotor current into two-axis current components of an effective current component and a reactive current component, and to control the effective current component of the rotor current. The system reactive power or the generator terminal voltage is adjusted by adjusting the system active power and controlling the reactive current component of the rotor current. Since this technique is publicly known and disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-198429, details are omitted.

本実施例においては、風力発電機だけではなく風力発電機の速度調節を行う負荷(または発電機)6の電力を合わせたトータルの電力を検出値として用いることで、システム電力PSの制御が可能である。   In this embodiment, the system power PS can be controlled by using the total power of the load (or generator) 6 that adjusts the speed of the wind generator as well as the wind generator as a detected value. It is.

負荷制御装置8は回転速度に基づいて負荷のオン/オフ制御または出力段階制御を行う。負荷制御装置8の制御信号によって負荷6が接続/切り離しされるので、風力発電機2は常に高効率の運転を維持する。本実施例のように構成したシステムでは風力発電機2の発電出力は発電機側変換器32により、システム出力PSと長い周期でオン/オフされる負荷の消費電力または発電機の発電電力の和がその時の風速における最大発電電力より少し小さな大きさになるようにシステム出力の目標値を定め、発電機側制御部41はシステム出力を制御する。風による風車への軸入力トルクがPS+PLで決まる電気出力より大きければ、風力発電機2が加速して回転速度が上昇する。風による風車への軸入力トルクがPS+PLで決まる電気出力より小さければ、風力発電機2が減速して回転速度が低下するので(損失は無視)、負荷量(または発電機投入量)の調節により風力発電機の回転速度を調整することができる。   The load control device 8 performs load on / off control or output stage control based on the rotation speed. Since the load 6 is connected / disconnected by the control signal of the load control device 8, the wind power generator 2 always maintains high-efficiency operation. In the system configured as in the present embodiment, the generator output of the wind power generator 2 is the sum of the system output PS and the power consumption of the load that is turned on / off in a long cycle or the sum of the power generated by the generator. The target value of the system output is determined so that the value is slightly smaller than the maximum generated power at the wind speed at that time, and the generator-side control unit 41 controls the system output. If the shaft input torque to the windmill by wind is larger than the electrical output determined by PS + PL, the wind power generator 2 is accelerated and the rotation speed is increased. If the shaft input torque to the windmill by the wind is smaller than the electrical output determined by PS + PL, the wind generator 2 will decelerate and the rotational speed will decrease (loss is ignored), so by adjusting the load amount (or generator input amount) The rotational speed of the wind power generator can be adjusted.

負荷としては、水素製造装置、製氷機、ヒータ、貯水槽循環ポンプ、発電機(小水力発電機、揚水発電)などを用いることができる。   As the load, a hydrogen production device, an ice maker, a heater, a water tank circulation pump, a generator (small hydroelectric generator, pumped-storage power generation), or the like can be used.

図2は風力発電機の動作特性図である。(a)は、風車入力Pが風速と回転速度に応じて変化し、各速度の最大値を通る曲線(破線)が最大入力Pmaxを示している。発電機出力は図2の最大効率点(破線)の近傍を通るように制御されるのが望ましい。図示のように、最大効率点近傍では回転速度が多少変化しても軸入力はほとんど低下しないことから、速度調節範囲を最大電力点近傍に設定することで発電効率をほぼ最大化できる。(b)は本発明の速度制御の概念を示す模試図で、(a)の曲線の一部を切り取り、縦軸を発電機の軸入力相当の発電出力に換算したものである。本発明では風車(発電機)の運転範囲を最大効率点近傍としている。すなわち、回転速度が上限値に至ると、負荷をオン(負荷が発電機の場合はオフ)して、PL+PSが風力発電機の入力より大きくなるようにして発電機2の回転速度を下げる。一方、回転速度が下限値に至ると、負荷をオフ(発電機の場合はオン)してPL+PSが風力発電機の入力より小さくなるようにして発電機2の回転速度を上げ、発電機(風車)2の運転範囲が常に発電機最大効率点の近傍を縫うように制御する。 FIG. 2 is an operational characteristic diagram of the wind power generator. (A), the windmill input P changes according to a wind speed and a rotational speed, and the curve (broken line) which passes through the maximum value of each speed has shown the maximum input Pmax . The generator output is preferably controlled so as to pass near the maximum efficiency point (broken line) in FIG. As shown in the figure, the shaft input hardly decreases even if the rotational speed changes slightly near the maximum efficiency point, so that the power generation efficiency can be substantially maximized by setting the speed adjustment range near the maximum power point. (B) is a schematic diagram showing the concept of speed control of the present invention, in which a part of the curve of (a) is cut out, and the vertical axis is converted into the power generation output corresponding to the shaft input of the generator. In the present invention, the operating range of the wind turbine (generator) is set near the maximum efficiency point. That is, when the rotational speed reaches the upper limit value, the load is turned on (off when the load is a generator), and the rotational speed of the generator 2 is lowered so that PL + PS becomes larger than the input of the wind power generator. On the other hand, when the rotational speed reaches the lower limit value, the load is turned off (on in the case of a generator) and the rotational speed of the generator 2 is increased so that PL + PS becomes smaller than the input of the wind power generator. 2) The operation range of 2 is controlled so that the vicinity of the maximum efficiency point of the generator is always sewn.

図示したように、負荷の調節で速度を制御する場合には、システム出力PSは風力発電システムから得られる出力より小さい点PS1に設定し、発電機の調節で速度を制御する場合は風力発電システムから得られる出力よりも大きな点PS2に設定すればよい。このように、風力発電機の効率が良い回転速度で運転し、かつ常時のピッチ制御は行わないので無駄にエネルギーを逃すことがない。このように制御した場合はシステム出力は入力に一致しないが、差分は加速中に発電機の回転速度変化として慣性エネルギーに蓄えられ、減速中に慣性エネルギーを電気出力として取り出しているので、発電電力が損失しているわけではない。前述の軸入力と発電出力の関係を満たすためにはPS+PLを運転する回転速度範囲で得られる入力トルクより低い値に設定しておけば、負荷(発電機)のオン/オフにより風力発電機回転速度を最大効率点近傍で変化させることができる。   As shown in the figure, when the speed is controlled by adjusting the load, the system output PS is set to a point PS1 smaller than the output obtained from the wind power generation system, and when the speed is controlled by adjusting the generator, the wind power generation system is set. May be set to a point PS2 that is larger than the output obtained from. In this way, the wind power generator is operated at an efficient rotation speed and the pitch control is not performed at all times, so that energy is not lost unnecessarily. When controlled in this way, the system output does not match the input, but the difference is stored in the inertial energy as a change in the rotational speed of the generator during acceleration, and the inertial energy is extracted as the electrical output during deceleration. Is not a loss. In order to satisfy the relationship between the shaft input and the power generation output described above, if the value is set lower than the input torque obtained in the rotational speed range where PS + PL is operated, the wind power generator can be rotated by turning on / off the load (generator). The speed can be changed near the maximum efficiency point.

図3は負荷とその制御ブロックを示す。ここでの負荷6は水素製造装置で、5つの電解槽62−1〜62−5を有している。整流回路63は風力発電機2の交流出力を整流し、チョッパ64に与える。チョッパ64は昇降圧チョッパで、電圧VCを一定にすることで全ての電解槽62の電圧が一定になる。電解槽62は入力直流電圧が一定の場合、一定の速さで水素を発生させ、入力電力が一定で動作するものである。制御装置8は風速uと回転速度ωを検出して、図2に基づいて発電出力を推定する出力推定装置から推定される出力推定値Pmax*と回転速度ωに基づいてスイッチ61をオン/オフし、電解槽62の使用個数を変え、負荷の消費電力を制御する。   FIG. 3 shows the load and its control block. The load 6 here is a hydrogen production apparatus, and has five electrolytic cells 62-1 to 62-5. The rectifier circuit 63 rectifies the AC output of the wind power generator 2 and supplies it to the chopper 64. The chopper 64 is a step-up / step-down chopper, and the voltage of all the electrolytic cells 62 becomes constant by making the voltage VC constant. When the input DC voltage is constant, the electrolytic cell 62 generates hydrogen at a constant speed and operates with a constant input power. The control device 8 detects the wind speed u and the rotational speed ω, and turns on / off the switch 61 based on the estimated output value Pmax * and the rotational speed ω estimated from the output estimation device that estimates the power generation output based on FIG. Then, the number of electrolytic cells 62 used is changed to control the power consumption of the load.

図4は電解槽切り替えのための制御ブロックの構成例である。制御装置8は、発電機出力Pに応じてスイッチ61を制御するブロック(A)と、回転速度に応じて電解槽62をオン/オフするブロック(B)を有している。   FIG. 4 is a configuration example of a control block for switching the electrolytic cell. The control device 8 has a block (A) for controlling the switch 61 according to the generator output P and a block (B) for turning on / off the electrolytic cell 62 according to the rotational speed.

図中600は積分器で例えば最小値0と最大値0.2でリミットされたものである。601は比較器で上側の入力が下側の入力より等しいか大きい場合に1を出力し、そうでない場合に0を出力する。61−1信号〜61−5信号はスイッチ61−1〜61−5をオン/オフするためのスイッチで1のときスイッチがオン、0のときスイッチがオフとなる。61−11〜61−15は62−1〜62−5の各電解槽をオンするための推定発電量レベルで、本実施例では一例として図示の数値(0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)を用いている。61−21〜61−25は推定出力レベルが所定値を越えたあとの継続時間(エネルギー量)を決めるパラメータで、本実施例では一例として図示のように0.1を用いている。61−16は風力発電機の回転速度レベルを決めるパラメータで本実施例では一例として1.0を用いており、61−26は回転速度による電解槽のオン/オフを行うためのヒステリシス幅を決めるパラメータで、本実施例では一例として0.1としている。   In the figure, reference numeral 600 denotes an integrator which is limited by a minimum value 0 and a maximum value 0.2, for example. Reference numeral 601 denotes a comparator that outputs 1 when the upper input is equal to or larger than the lower input, and outputs 0 when it is not. The 61-1 signal to 61-5 signal are switches for turning on / off the switches 61-1 to 61-5. When the switch is 1, the switch is turned on. When the switch is 0, the switch is turned off. 61-11 to 61-15 are estimated power generation levels for turning on the electrolytic cells 62-1 to 62-5. In this embodiment, numerical values (0.2, 0.4,. 6, 0.8, 1.0). 61-21 to 61-25 are parameters for determining the duration (energy amount) after the estimated output level exceeds a predetermined value. In this embodiment, 0.1 is used as an example as shown in the figure. 61-16 is a parameter for determining the rotational speed level of the wind power generator. In this embodiment, 1.0 is used as an example, and 61-26 is for determining a hysteresis width for turning on / off the electrolytic cell according to the rotational speed. The parameter is 0.1 as an example in this embodiment.

ブロック(A)で、スイッチ61−1をオン/オフする61−1信号は発電機出力Pが0.2puを超えているときONする。スイッチ61−2をオン/オフする61−2信号は発電機出力Pが0.4puを超えているときONする。スイッチ61−3をオン/オフする61−3信号は発電機出力Pが0.6puを超えているときONする。スイッチ61−4をオン/オフする61−4信号は発電機出力Pが0.8puを超えているときONする。スイッチ61−5をオン/オフする61−5信号は発電機出力Pが1.0pu(定格)を超えているときONする。   In block (A), the 61-1 signal for turning on / off the switch 61-1 is turned on when the generator output P exceeds 0.2 pu. The 61-2 signal for turning on / off the switch 61-2 is turned on when the generator output P exceeds 0.4 pu. The 61-3 signal for turning on / off the switch 61-3 is turned on when the generator output P exceeds 0.6 pu. The 61-4 signal for turning on / off the switch 61-4 is turned on when the generator output P exceeds 0.8 pu. The 61-5 signal for turning on / off the switch 61-5 is turned on when the generator output P exceeds 1.0 pu (rated).

これらのスイッチオン/オフ信号を作成する場合に、算出した出力Pmax*がある基準を超えて、例えば0.1pu×1秒分のエネルギーが出力されたら、電解槽をONする。電解槽ONまでのエネルギー量を変化させることで、切り替え過多を防止できる。   When creating these switch on / off signals, if the calculated output Pmax * exceeds a certain reference and, for example, energy of 0.1 pu × 1 second is output, the electrolytic cell is turned on. By changing the amount of energy up to the electrolytic cell ON, excessive switching can be prevented.

一方、ブロック(B)は発電機出力Pは適切な出力であるが、回転速度が1puより上昇したような場合に、5つ目の電解槽62−5をオンするための61−5信号を出力する。これによって、回転エネルギーとなって余ったエネルギーを負荷で消費させ、発電効率のよい運転を行うと共に、発電機の過回転を防止できる。ブロック(b)では回転速度ωを入力し、61−16に設定された1.0puを超える回転速度を所定時間積分し、所定値(61−26)との差分が制限範囲を超えたら1を出力しブロック(A)の出力が0の場合でも61−5信号を1として電解槽62−5をオンする。これにより、余ったエネルギーが追加の負荷(電解槽62−5)で消費される。なお、ブロック(B)の出力にリミッタをかけることで、ブロック(A)とブロック(B)双方から出力がある場合も61−5信号を1とすることができる。   On the other hand, in the block (B), the generator output P is an appropriate output, but when the rotation speed is higher than 1 pu, a 61-5 signal for turning on the fifth electrolytic cell 62-5 is output. Output. As a result, surplus energy that becomes rotational energy is consumed by the load, operation with high power generation efficiency is performed, and over-rotation of the generator can be prevented. In the block (b), the rotational speed ω is input, the rotational speed exceeding 1.0 pu set in 61-16 is integrated for a predetermined time, and 1 when the difference from the predetermined value (61-26) exceeds the limit range. Even when the output of the block (A) is 0, the 61-5 signal is set to 1 and the electrolytic cell 62-5 is turned on. Thereby, surplus energy is consumed by the additional load (electrolyzer 62-5). Note that by applying a limiter to the output of the block (B), the 61-5 signal can be set to 1 even when there is an output from both the block (A) and the block (B).

図2(a)に示すように、風速により最大効率が得られる回転速度が変化するが、ブロック(B)において61−16の値を風速に応じて可変にすることで、風速に応じた最適速度を選ぶことができる。   As shown in FIG. 2 (a), the rotational speed at which the maximum efficiency is obtained varies depending on the wind speed, but the value of 61-16 is made variable in the block (B) according to the wind speed, so that the optimum speed according to the wind speed is obtained. You can choose the speed.

図5は、図4ブロックBの他の実施例である。電解槽62−1〜62−5の少なくとも1つがオンしている状態で、回転速度が0.8pu〜1.2puとなるように負荷を制御する。回転速度の検出値ω(pu)が比較回路(1)で1.2以上か、あるいは比較回路(2)で0.8以下か判定される。1.2以上であれば比較回路の出力(1)と図4のブロックAの61−5信号(0/1)をANDし、両者が1であればAND出力が電解槽62−5をオンする。OR回路はAND出力が0でも、ブロックAによって61−5信号がオンであれば電解槽62−5をオンする。また、回転速度が1.2以上でも、61−5信号がオフであれば、ブロックAの61−4信号がオンであるかを確認し、オンであれば電解槽62−4をオンする。以下、同様にして他のスイッチについても行う。このように、回転速度が1.2pu以上であればオフ状態の電解槽をオンして負荷の消費電力を増加する。   FIG. 5 shows another embodiment of FIG. In a state where at least one of the electrolytic cells 62-1 to 62-5 is on, the load is controlled so that the rotation speed becomes 0.8 pu to 1.2 pu. It is determined whether the detected value ω (pu) of the rotational speed is 1.2 or more by the comparison circuit (1) or 0.8 or less by the comparison circuit (2). If the value is 1.2 or more, the output (1) of the comparison circuit and the 61-5 signal (0/1) of the block A in FIG. 4 are ANDed. If both are 1, the AND output turns on the electrolytic cell 62-5. To do. Even if the AND output is 0, the OR circuit turns on the electrolytic cell 62-5 if the 61-5 signal is turned on by the block A. Even if the rotational speed is 1.2 or more, if the 61-5 signal is off, it is confirmed whether the 61-4 signal of the block A is on. If it is on, the electrolytic cell 62-4 is turned on. Hereinafter, other switches are similarly performed. Thus, if the rotation speed is 1.2 pu or more, the electrolytic cell in the off state is turned on to increase the power consumption of the load.

一方、回転速度が0.8pu以下であれば、比較回路(2)の出力とブロックAによる61−5信号(1/0)をANDする。両者が1であればNOTを経て電解槽62−5をオフする。また、61−5信号がオフ、電解槽62−5がオフであれば、比較回路(2)の出力と61−4信号をANDし、その出力が1であればNOTを経て電解槽62−4をオフする。以下、他のスイッチについても同様に行う。このように、回転速度が0.8pu以下であればオン状態の電解槽をオフして負荷の消費電力を減少する。   On the other hand, if the rotation speed is 0.8 pu or less, the output of the comparison circuit (2) and the 61-5 signal (1/0) from the block A are ANDed. If both are 1, the electrolytic cell 62-5 is turned off through NOT. If the 61-5 signal is OFF and the electrolytic cell 62-5 is OFF, the output of the comparison circuit (2) and the 61-4 signal are ANDed. If the output is 1, the electrolytic cell 62- 4 is turned off. Hereinafter, the same operation is performed for the other switches. Thus, if the rotational speed is 0.8 pu or less, the electrolytic cell in the on state is turned off to reduce the power consumption of the load.

これによれば、回転速度が上限値に至ると、負荷をオン(発電機の場合はオフ)して風力発電機2の回転速度を下げ、一方、回転速度が下限値に至ると、負荷をオフ(発電機の場合はオン)して風力発電機2の回転速度を上げ、風力発電機(風車)2の運転範囲が常に発電機最大効率点の近傍を縫うようにして制御される。   According to this, when the rotational speed reaches the upper limit value, the load is turned on (off in the case of a generator) to lower the rotational speed of the wind power generator 2, while when the rotational speed reaches the lower limit value, the load is reduced. It is turned off (on in the case of a generator) to increase the rotational speed of the wind power generator 2, and the operating range of the wind power generator (windmill) 2 is controlled so as to always sew the vicinity of the maximum efficiency point of the generator.

本実施例では回転速度が0.8puと1.2puで負荷を切り替えて速度を調節する例について説明したが、図2に示すように風速が変化すると最大効率となる回転速度が変化するので、これらの数値を可変として、風速に応じて変化させることで、より効率的な運転とすることができる。   In the present embodiment, the example of adjusting the speed by switching the load at the rotation speeds of 0.8 pu and 1.2 pu has been described. However, as the wind speed changes as shown in FIG. By making these numerical values variable and changing them according to the wind speed, more efficient operation can be achieved.

ところで、風車がオーバースピードのときはピッチ角を変えて、過回転を防止する必要がある。図6は過回転防止のためのピッチ制御装置のブロック図を示す。ピッチ制御装置9は風車の角度を変えて、風のエネルギーを回転エネルギーに蓄積するか、風のエネルギーを逃がすものである。電解槽が5つ(全て)ONしているにもかかわらず、発電機1の回転速度が1.0puを超えて上昇するようであれば、ピッチ角を増やして風からのエネルギーを逃がし、過回転になることを防止する。また、回転速度が1.0puを超えている状態でも回転速度が下降しているときには、徐々にピッチをセロに戻して、風のエネルギーを徐々に捉え直すようにする。ホールド回路92は変化する勾配値をみる組み込み素子である。風車角コントローラ93はピッチ角制御装置9の出力によりピッチ角制御指令θを出力する。係数K1はピッチ角度を大きくする時の速さを決める係数,K2はピッチ角度を小さくする時の速さを決める係数である。900はピッチ動作開始回転速度を決める係数で本実施例では1.0としている。 By the way, when the windmill is overspeed, it is necessary to change the pitch angle to prevent over-rotation. FIG. 6 shows a block diagram of a pitch control device for preventing over-rotation. The pitch control device 9 changes the angle of the windmill and accumulates wind energy in rotational energy or releases wind energy. If the rotational speed of the generator 1 rises above 1.0 pu even though five (all) electrolyzers are ON, the pitch angle is increased to release the energy from the wind, Prevent rotation. Further, when the rotational speed is decreasing even when the rotational speed exceeds 1.0 pu, the pitch is gradually returned to zero to gradually recapture the wind energy. The hold circuit 92 is a built-in element that sees the changing slope value. The windmill angle controller 93 outputs a pitch angle control command θ * according to the output of the pitch angle control device 9. The coefficient K1 is a coefficient that determines the speed when the pitch angle is increased, and K2 is a coefficient that determines the speed when the pitch angle is decreased. 900 is a coefficient that determines the pitch operation start rotational speed, and is 1.0 in this embodiment.

図7は本実施例のシミュレーションの結果を示すグラフである。図7は低風速の場合のシミュレーションで、(a)は本システムと従来システムの負荷消費電力の比較図で、本システムは従来に比べて頻繁に負荷がオン/オフされていることが分かる。(b)は発電機回転速度の比較図で、本システムでは回転速度がほぼ運転範囲内で運転しているが(c)に示すピッチ角度はほとんど動作しておらず、発電機発電効率が向上する。これらのグラフから、従来は余剰電力時に逃していた風のエネルギーが有効利用されていることが分かる。   FIG. 7 is a graph showing the results of the simulation of this example. FIG. 7 is a simulation in the case of a low wind speed. FIG. 7A is a comparison diagram of load power consumption between the present system and the conventional system. It can be seen that the load is turned on / off more frequently than in the conventional system. (B) is a comparison chart of the generator rotation speed. In this system, the rotation speed is almost within the operating range, but the pitch angle shown in (c) is hardly operated, and the generator power generation efficiency is improved. To do. From these graphs, it can be seen that wind energy that has been missed at the time of surplus power is effectively utilized.

実施例1では負荷に水素製造装置を用いたがこれに限られるものではない。例えば、製氷機やヒータ、貯水槽循環ポンプなどでもよい。また、負荷とは反対動作になる発電機を接続しても良い。発電機の場合の負荷制御装置によるオン/オフ制御は、風力発電機2の回転速度が上限値に至ると、発電機をオフして供給電力を下げて発電機2の回転速度を下げ、一方、回転速度が下限値に至ると、発電機をオンして供給電力を増加して発電機2の回転速度を上げ、風力発電機(風車)2の運転範囲が常に発電機最大効率点の近傍を縫うように制御する。このように、風力発電機が常に効率の良い回転速度で運転される。   In the first embodiment, a hydrogen production apparatus is used as a load, but the present invention is not limited to this. For example, an ice making machine, a heater, a water tank circulation pump, or the like may be used. Moreover, you may connect the generator used as an operation | movement contrary to load. When the rotational speed of the wind power generator 2 reaches the upper limit value, the on / off control by the load control device in the case of the power generator turns off the power generator to lower the supplied power to lower the rotational speed of the power generator 2. When the rotation speed reaches the lower limit, the generator is turned on to increase the supply power to increase the rotation speed of the generator 2, and the operating range of the wind power generator (windmill) 2 is always near the maximum efficiency point of the generator Control to sew. In this way, the wind power generator is always operated at an efficient rotational speed.

ここまでに説明した実施例では電力系統に接続したシステムを例として説明したが、システム出力PS=0と制御することで、風力発電機の発電電力を全て負荷で消費させることにより、電力系統5に接続しない自立型のシステムとして構成することもできる。   In the embodiments described so far, the system connected to the power system has been described as an example. However, by controlling the system output PS = 0, the power generated by the wind power generator is completely consumed by the load, so that the power system 5 It can also be configured as a self-supporting system that is not connected to the.

また負荷量の調節に風力発電機の回転速度の変わりに同等な電気量として発電機側変換器が出力している可変周波数の交流の周波数即ちすべり周波数を用いることもできる。   In addition, a variable frequency alternating current frequency, that is, a slip frequency output from the generator-side converter as an electric quantity equivalent to a change in the rotational speed of the wind power generator can be used for adjusting the load amount.

図8は実施例2による風力発電システムの全体構成を示すブロック図である。本実施例では負荷を風力発電システムの直流部に直接接続しており、実施例1に示した水素製造装置などの直流負荷であれば、直流部の電圧を一定にすることで、一台あたりの負荷の消費電力を一定に保つことができる。図1と同等の要素には同一の符号を付してある。   FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of the wind power generation system according to the second embodiment. In this embodiment, the load is directly connected to the DC section of the wind power generation system. If the load is a DC load such as the hydrogen production apparatus shown in Embodiment 1, the voltage of the DC section is made constant, The power consumption of the load can be kept constant. Elements equivalent to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

風力発電機制御装置4は、風力発電機から得られる交流電力を直流電力に変換する発電機側変換器32と直流を交流系統の周波数に変換する系統側変換器31から構成した風力発電機の制御装置であり、発電機側変換器32を制御する発電機側制御部42'と系統側変換器31を制御する系統側制御部41'から構成される。   The wind power generator control device 4 is a wind power generator composed of a power generator side converter 32 that converts AC power obtained from a wind power generator into DC power, and a system side converter 31 that converts direct current into the frequency of the AC system. It is a control device, and includes a generator-side controller 42 ′ that controls the generator-side converter 32 and a system-side controller 41 ′ that controls the system-side converter 31.

発電機側制御部41'は発電機の出力電流Iと直流電圧Edを検出して直流電圧Edが一定になるように発電機側変換器32の駆動信号を出力する。系統側制御部42'は電力系統5に出力するシステム電力を検出し、これが所望の値になるように系統側変換器31の駆動信号を出力する。発電機側変換器32は可変周波数の交流電力を出力することで風力発電機を可変速度で運転することができる。   The generator-side controller 41 ′ detects the generator output current I and the DC voltage Ed, and outputs a drive signal for the generator-side converter 32 so that the DC voltage Ed becomes constant. The system side control unit 42 ′ detects the system power output to the power system 5, and outputs a drive signal for the system side converter 31 so that the system power becomes a desired value. The generator-side converter 32 can operate the wind power generator at a variable speed by outputting AC power having a variable frequency.

電力系統と風力発電機の間に直流を接続した電力変換器を接続して運転する風力発電システムの制御方法は三相交流電流を有効成分と無効成分の2軸の電流成分に変換して有効分で有効電力や直流電圧を制御し、無効分で無効電力や交流電圧を制御する技術及び発電機を可変速駆動する技術は公知であり、例えば特許文献1などに開示されているので詳細は省略する。   The control method of a wind power generation system that operates by connecting a power converter with a direct current connected between the power system and the wind power generator is effective by converting the three-phase AC current into two-axis current components, an active component and an ineffective component. The technology for controlling the active power and the DC voltage by the minute, the technology for controlling the reactive power and the AC voltage by the reactive component, and the technology for driving the generator at a variable speed are publicly known. Omitted.

系統側変換器31では前述のように電力系統に出力する有効電力を所定の値になるように制御することで本実施例を実現することもできるし、電力系統の交流電圧がほとんど変動しない場合には出力電流の有効成分を所定の値に制御する電流制御のみで構成することもできる。3相交流の場合は所定の出力電力Po、交流線間電圧実効値Vs、出力電流Ioをもちいて(1)式の関係で所望の有効電流値に変換すればよい。
=√3×Vs×I …(1)
このように構成した風力発電システムの制御装置では、系統側変換器31により電力系統に出力する電力が一定に制御され、発電機側変換器32により直流部の電圧が一定に制御される。直流回路から持ち出される電力は損失分を無視すると電力系統に出力される電力PSと負荷で消費される電力PEの和であるが、直流電圧Edを一定に制御することで、1台あたりの負荷で消費される電力は一定値となる。このため、PEは接続した負荷の数に比例した値となる。これに対して発電機側制御部41'では直流電圧を一定に制御しているため、直流部から持ち出される電力を補う電力を常に発電機から取り出すように発電機側変換器は動作する。従って風力発電機2の軸入力より直流部から持ち出される電力が大きければ風力発電機は減速し、風力発電機の軸入力より直流部から持ち出される電力が小さければ風力発電機は加速することになり、実施例1と同様に負荷の投入量を変化させることで風力発電機の回転速度を調節することが可能になる。
In the system side converter 31, the present embodiment can be realized by controlling the active power output to the power system to be a predetermined value as described above, and the AC voltage of the power system hardly fluctuates. Can be configured only by current control for controlling the effective component of the output current to a predetermined value. In the case of three-phase alternating current, a predetermined output power Po, an AC line voltage effective value Vs, and an output current Io may be used to convert to a desired effective current value according to the relationship of equation (1).
P 0 = √3 × Vs × I 0 (1)
In the control device for a wind power generation system configured as described above, the power output to the power system by the system-side converter 31 is controlled to be constant, and the voltage of the DC section is controlled to be constant by the generator-side converter 32. The power taken out from the DC circuit is the sum of the power PS output to the power system and the power PE consumed by the load if the loss is ignored, but by controlling the DC voltage Ed to be constant, the load per unit The electric power consumed in is a constant value. For this reason, PE becomes a value proportional to the number of connected loads. On the other hand, since the generator-side control unit 41 ′ controls the DC voltage to be constant, the generator-side converter operates so as to always take out the electric power supplementing the electric power taken out from the DC unit from the generator. Therefore, if the electric power taken out from the direct current section is larger than the axis input of the wind power generator 2, the wind power generator decelerates. As in the first embodiment, the rotational speed of the wind power generator can be adjusted by changing the input amount of the load.

ここまでに説明した実施例1、2では、電力系統に接続したシステムを例として説明したが、システム出力PS=0と制御することで、風力発電機の発電電力を全て負荷で消費させることになり、電力系統5に接続しない自立型のシステムとして構成することもできる。   In the first and second embodiments described so far, the system connected to the power system has been described as an example. However, by controlling the system output PS = 0, all the power generated by the wind power generator is consumed by the load. Thus, it can be configured as a self-supporting system that is not connected to the power system 5.

負荷6はたとえば水素製造装置で、複数の電解槽を有している。負荷6に直結部33から直流電力Pを供給し、その電力(または電圧)に応じてオン/オフする電解槽を決定する。負荷制御装置8は回転速度検出器8からの回転速度に基づいて、実施例1で説明したように、負荷のオン/オフ制御を行う。これにより、発電機2の回転速度が最大効率点を過ぎた上限値(例えば1.2pu)に達したなら、負荷を増やす(回転速度を下げる)ように制御し、一方、下限値(例えば、0.8pu)に達したなら、負荷を減らす(回転速度を上げる)ように制御する。 The load 6 is a hydrogen production apparatus, for example, and has a plurality of electrolytic cells. Direct current power PE is supplied to the load 6 from the direct connection portion 33, and an electrolytic cell to be turned on / off is determined according to the power (or voltage). The load control device 8 performs load on / off control based on the rotation speed from the rotation speed detector 8 as described in the first embodiment. As a result, when the rotational speed of the generator 2 reaches an upper limit value (for example, 1.2 pu) that has passed the maximum efficiency point, control is performed to increase the load (lower the rotational speed), while the lower limit value (for example, If it reaches 0.8 pu), control is performed to reduce the load (increase the rotational speed).

実施例2によっても、回転速度に応じて負荷をオン/オフ制御するので、風力発電機は最大効率点の近傍を縫うように制御できる。   Also according to the second embodiment, on / off control of the load is performed according to the rotation speed, so that the wind power generator can be controlled to sew the vicinity of the maximum efficiency point.

また負荷量の調節に風力発電機の回転速度の変わりに同等な電気量として発電機側変換器が出力している可変周波数の交流の周波数を用いることもできる。   Further, the variable frequency AC frequency output from the generator-side converter can be used as the equivalent amount of electricity instead of the rotational speed of the wind power generator for adjusting the load amount.

図9は実施例3による風力発電システムの構成を示すブロック図である。風力発電機100の制御装置WCntr-1は、風力発電機1と負荷装置(1)11、負荷装置(2)20の各々の電流の和と、それらの接続点Gの電圧を検出し、これからシステム電力Psysを求める。風力発電機100は制御装置WCntr-1により連系電力Pが一定になるように制御される。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a wind power generation system according to the third embodiment. The control device WCntr-1 of the wind power generator 100 detects the sum of the currents of the wind power generator 1, the load device (1) 11, and the load device (2) 20, and the voltage at their connection point G. Obtain system power Psys. The wind power generator 100 is controlled by the control device WCntr-1 so that the interconnection power P becomes constant.

負荷装置(1)11の制御装置Cntr-11aは、風力発電機1の回転速度ωを検出し、これが所定の回転速度Hより高い場合に負荷11aをオンし、所定の回転速度Lより低い場合に負荷11aをオフする。負荷11aはヒータやポンプ、製氷機、水素製造装置などのオンオフ可能な負荷を用いることもできるし、ヒートポンプや可変速度のポンプなど多段階に負荷電力を調整できる負荷を用いても良い。多段階に負荷電力を調節可能な負荷の場合は、オンの代わりに負荷増加、オフの変わりに負荷減少させればよい。   The control device Cntr-11a of the load device (1) 11 detects the rotational speed ω of the wind power generator 1, turns on the load 11a when it is higher than the predetermined rotational speed H, and is lower than the predetermined rotational speed L The load 11a is turned off. As the load 11a, a load that can be turned on / off such as a heater, a pump, an ice maker, or a hydrogen production apparatus can be used, or a load that can adjust load power in multiple stages, such as a heat pump or a variable speed pump, can be used. In the case of a load whose load power can be adjusted in multiple stages, the load may be increased instead of turned on and decreased instead of turned off.

また、オン/オフ可能なディーゼル発電機、小水力発電機、発電出力レベルを変更可能な燃料電池や揚水発電機などの発電機を用いることもできる。発電機を用いる場合は、風力発電機100の回転速度が所定の回転速度Hより高い場合に発電機をオフ(または出力低下)し、所定の回転速度Lより低い場合に発電機をオン(または出力増加)する。   It is also possible to use a generator such as a diesel generator that can be turned on / off, a small hydroelectric generator, a fuel cell that can change the power generation output level, and a pumped-storage generator. When a generator is used, the generator is turned off (or the output is reduced) when the rotational speed of the wind power generator 100 is higher than a predetermined rotational speed H, and the generator is turned on when the rotational speed is lower than a predetermined rotational speed L (or Output increase).

負荷装置20は負荷21a、22aの制御として、風速計で検出した平均風速が所定の値H1より強い場合に負荷21aをオンし、風速検出値が所定の値L1より弱い場合には負荷21aをオフする。ここで用いるH1はL1より大きく、風力発電機の風速と回転速度、発電出力の特性から得られる発電効率が高い風速領域を用いるように設定する。   As a control of the loads 21a and 22a, the load device 20 turns on the load 21a when the average wind speed detected by the anemometer is stronger than a predetermined value H1, and turns the load 21a when the detected wind speed is weaker than the predetermined value L1. Turn off. H1 used here is larger than L1, and is set to use a wind speed region where the power generation efficiency obtained from the wind speed and rotation speed of the wind power generator and the characteristics of the power generation output is high.

負荷装置20の負荷21bの制御として、風速計で検出した平均風速が所定値H2より強い場合に負荷21aをオンし、風速検出値が所定の値L2より弱い場合に負荷21aをオフする。ここで用いるH2はL2より大きく、風力発電機1の風速と回転速度、発電出力の特性から得られる発電効率が高い風速領域を用いるように設定する。   As control of the load 21b of the load device 20, the load 21a is turned on when the average wind speed detected by the anemometer is stronger than a predetermined value H2, and the load 21a is turned off when the wind speed detected value is weaker than the predetermined value L2. H2 used here is larger than L2, and is set to use a wind speed region where the power generation efficiency obtained from the wind speed and rotation speed of the wind power generator 1 and the characteristics of the power generation output is high.

さらに、所定値をH1>L1>H2>L2の関係に設定すれば、風速がL2より低い場合には全ての負荷22a、21aが停止し、風速がH1より高い場合には全ての負荷22a、21aが運転する。また、風速が次第に強くなっていく場合には、H2より風速が強くなれば負荷22aが運転し、さらにH1より強くなれば負荷22a、21aともに運転する。逆に風速が次第に弱くなっていく場合には、L1より風速が弱くなれば負荷21aが停止して負荷22aのみが運転し、さらにL2より弱くなれば負荷22aが停止し、全ての負荷が停止する。このように風速の強さに応じて運転する負荷の台数、即ち負荷の大きさを切り替えることができる。   Furthermore, if the predetermined value is set to a relationship of H1> L1> H2> L2, when the wind speed is lower than L2, all the loads 22a and 21a are stopped, and when the wind speed is higher than H1, all the loads 22a, 21a operates. When the wind speed is gradually increased, the load 22a is operated when the wind speed is higher than H2, and both the loads 22a and 21a are operated when the wind speed is further higher than H1. On the other hand, when the wind speed gradually decreases, if the wind speed becomes lower than L1, the load 21a stops and only the load 22a operates, and if it becomes lower than L2, the load 22a stops and all the loads stop. To do. Thus, the number of loads to be operated, that is, the magnitude of the load can be switched according to the strength of the wind speed.

このように運転される風力発電システムは、比較的長い時間の風速平均値(例えば5分から15分程度)で負荷装置20の運転台数を切り替える。これとともに、比較的短い時間で変化する風力発電機の回転速度に応じて負荷装置11の運転/停止を切り替える。従って、運転停止回数が寿命に影響するような負荷や発電機(例えば、水素製造装置や燃料電池など)で負荷20を構成し、運転停止や出力変化の寿命への影響が少ない負荷や発電機(例えばポンプや小水力発電機など)で負荷10を構成すれば、システムとしてのメンテナンスの削減と、システム寿命を長くするなどの効果がある。   The wind power generation system operated in this way switches the number of operating load devices 20 with a wind speed average value for a relatively long time (for example, about 5 to 15 minutes). At the same time, the operation / stop of the load device 11 is switched according to the rotational speed of the wind power generator that changes in a relatively short time. Therefore, the load 20 is composed of a load and a generator (for example, a hydrogen production apparatus, a fuel cell, etc.) whose number of operation stop affects the life, and the load or generator with a small influence on the life of the operation stop or output change is small. If the load 10 is configured with a pump (for example, a pump or a small hydroelectric generator), there are effects such as reduction of maintenance as a system and extension of the system life.

実施例3では負荷20の構成要素として負荷21a及び負荷22aの2つで構成したが、負荷の台数を増やし、切替レベルを増加することで負荷調整のレベルを増加することができる。   In the third embodiment, the load 20 includes two loads 21a and 22a. However, the load adjustment level can be increased by increasing the number of loads and increasing the switching level.

図10は実施例3の風力発電システムの制御手順を示すフロー図である。ステップ101〜104は負荷11aの制御手順を示す。ステップ101では風力発電機の回転速度が所定値Hより高いか判定し、高ければ負荷11aをオンする(ステップ102)。ステップ103では風力発電機の回転速度が所定値Lより低いか判定し、低ければ負荷11aをオフする。ステップ105〜108は負荷21aの手順を示し、ステップ105では風速測定値の時間平均が所定値H1より強いか判定し、強ければ負荷21aをオンする(ステップ106)。ステップ107では、風速測定値の時間平均が所定値L1より弱いか判定し、弱ければ負荷21aをオフする(ステップ108)。   FIG. 10 is a flowchart illustrating a control procedure of the wind power generation system according to the third embodiment. Steps 101 to 104 show the control procedure of the load 11a. In step 101, it is determined whether the rotational speed of the wind power generator is higher than a predetermined value H. If it is higher, the load 11a is turned on (step 102). In step 103, it is determined whether the rotational speed of the wind power generator is lower than a predetermined value L. If it is lower, the load 11a is turned off. Steps 105 to 108 show the procedure of the load 21a. In step 105, it is determined whether the time average of the measured wind speed is stronger than the predetermined value H1, and if it is strong, the load 21a is turned on (step 106). In step 107, it is determined whether the time average of the measured wind speed is weaker than the predetermined value L1, and if it is weak, the load 21a is turned off (step 108).

負荷22aの制御も、所定値H2、L2を用いて同様に行われる。さらに、H1>L1>H2>L2の関係に応じて、風速が次第に強くなっていく場合には、H2より風速が強くなれば負荷22aが運転し、さらにH1より強くなれば負荷22a、21aともに運転する。逆に風速が次第に弱くなっていく場合には、L1より風速が弱くなれば負荷21aが停止して負荷22aのみが運転し、さらにL2より弱くなれば負荷22aが停止するように制御する。   The control of the load 22a is similarly performed using the predetermined values H2 and L2. Further, when the wind speed gradually increases according to the relationship of H1> L1> H2> L2, the load 22a is operated when the wind speed is higher than H2, and both the loads 22a and 21a are both higher than H1. drive. On the other hand, when the wind speed gradually decreases, the load 21a is stopped and only the load 22a is operated when the wind speed is lower than L1, and the load 22a is stopped when the wind speed is further lower than L2.

図11は実施例4によるウインドファームの構成を示すブロック図である。負荷装置11を接続する風力発電機100と、負荷装置12を接続する風力発電機200と、負荷装置20が電線5に接続され、遮断器を介して電力系統に連系電力Pを託送している。   FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the wind farm according to the fourth embodiment. The wind power generator 100 that connects the load device 11, the wind power generator 200 that connects the load device 12, and the load device 20 are connected to the electric wire 5, and the grid power P is entrusted to the power system via the circuit breaker. Yes.

風力発電機100の制御装置(WCntr-11a)は発電機の出力電圧と電流から発電電力P1を検出し、これが予め設定された複数の値のひとつに一致するように風力発電機1の発電電力を制御する。これとともに、風力発電機100の回転速度ω1を負荷装置11に、発電出力P1を負荷装置20に出力する。   The control device (WCntr-11a) of the wind power generator 100 detects the generated power P1 from the output voltage and current of the generator, and the generated power of the wind power generator 1 so that it matches one of a plurality of preset values. To control. At the same time, the rotational speed ω 1 of the wind power generator 100 is output to the load device 11 and the power generation output P 1 is output to the load device 20.

風力発電機200の制御装置(WCntr-12a)は、発電機の出力電圧と電流から発電電力を検出し、これが予め設定された複数の値のひとつに一致するように風力発電機200の発電電力を制御する。これとともに風力発電機2の回転速度ω2を負荷装置12、発電出力P2を負荷装置20に出力する。   The control device (WCntr-12a) of the wind power generator 200 detects the generated power from the output voltage and current of the power generator, and the generated power of the wind power generator 200 so that it matches one of a plurality of preset values. To control. At the same time, the rotational speed ω 2 of the wind power generator 2 is output to the load device 12 and the power generation output P 2 is output to the load device 20.

負荷装置11の制御装置(Cntr-11a)は、回転速度ω1が予め設定された所定の回転速度レベルHを超えた場合に負荷11aをオンに、回転速度ω1が予め設定された所定の回転速度レベルLを下回った場合に負荷11aをオフにする。   The control device (Cntr-11a) of the load device 11 turns on the load 11a when the rotational speed ω1 exceeds a predetermined rotational speed level H set in advance, and the predetermined rotational speed with the rotational speed ω1 set in advance. When the level is lower than L, the load 11a is turned off.

負荷装置12の制御装置(Cntr-12a)は、回転速度ω2が予め設定された所定の回転速度レベルHを超えた場合に負荷12aをオンに、回転速度ω2が予め設定された所定の回転速度レベルLを下回った場合に負荷12aをオフにする。   The control device (Cntr-12a) of the load device 12 turns on the load 12a when the rotational speed ω2 exceeds a predetermined rotational speed level H set in advance, and the predetermined rotational speed with the rotational speed ω2 set in advance. When the level is lower than L, the load 12a is turned off.

負荷装置20は複数の負荷20a、20b、20cを有し、その総和が発電出力P1及び発電出力P2の合計より小さく、電力系統に出力される連系電力Pが所望の値になるように負荷の運転台数を切り替える。   The load device 20 has a plurality of loads 20a, 20b, and 20c, the sum of which is smaller than the sum of the power generation output P1 and the power generation output P2, and the load so that the interconnection power P output to the power system becomes a desired value. Switch the number of operating units.

制御装置(WCntr-11a)及び制御装置(WCntr-12a)は、あらかじめ設定した複数の発電電力のうち、風力発電機の特性と計測した風速において発電できる最大発電電力より小さい値を選定することで、負荷装置20が取りうる負荷の総和に見合った発電出力レベルを選定することができる。制御装置(WCntr-11a)及び制御装置(WCntr-12a)は、計測した風速に基づいて決定した回転速度レベルH、及び回転速度レベルLをCntr-11a及びCntr-12aに送ることで、風速に見合って発電効率の良い回転速度範囲で風力発電機1及び風力発電機2を制御するように負荷装置11及び負荷装置12を調節する。これによれば風力発電機で発電する発電電力をより多く得ることができる。   The control device (WCntr-11a) and the control device (WCntr-12a) select a value that is smaller than the maximum generated power that can be generated at the measured wind speed from the characteristics of the wind power generator among the preset generated power. The power generation output level that matches the total load that the load device 20 can take can be selected. The control device (WCntr-11a) and the control device (WCntr-12a) send the rotational speed level H and the rotational speed level L determined based on the measured wind speed to Cntr-11a and Cntr-12a, thereby adjusting the wind speed. The load device 11 and the load device 12 are adjusted so as to control the wind power generator 1 and the wind power generator 2 within a range of rotational speeds with good power generation efficiency. According to this, it is possible to obtain more generated power generated by the wind power generator.

このように、平均風速や風力発電機の発電出力に応じてオン/オフする負荷をまとめて負荷装置20として設置することで、複数の風力発電機の発電電力の総和が変化した場合にのみ、負荷の投入量を切り替えればよい。このため、負荷のオン/オフ回数を低減することができる。また風力発電機の近傍には、風力発電機の回転速度を検出してオン/オフする最小限の負荷のみ設置すれば良いので、風力発電機のタワーの内部などに設置が可能になり風力発電機近傍に大きな設置スペースを必要とせず、負荷装置20のための設置スペースを準備すれば足りる。   Thus, only when the sum of the generated power of a plurality of wind power generators is changed by collectively installing the load devices 20 that are turned on / off according to the average wind speed and the power generation output of the wind power generator, What is necessary is just to switch the input amount of load. For this reason, the load on / off frequency can be reduced. In addition, it is only necessary to install a minimum load that detects the rotation speed of the wind power generator and turns it on / off in the vicinity of the wind power generator, so that it can be installed inside the tower of the wind power generator. It is sufficient to prepare an installation space for the load device 20 without requiring a large installation space in the vicinity of the machine.

通信により負荷装置20と制御装置(WCntr-11a)(1)及び制御装置(WCntr-12a)(2)の間のデータの授受を行えば、両者は必ずしも近傍に設置する必要は無い。風力発電に適した風況の良い場所に風力発電機とこの回転速度を調節する小さな負荷または発電機を設置し、こことは離れた地点にある需要地近傍などの負荷や発電機を負荷装置20として用いることができる。   If data is exchanged between the load device 20 and the control device (WCntr-11a) (1) and the control device (WCntr-12a) (2) by communication, it is not always necessary to install them in the vicinity. Install a wind power generator and a small load or generator that adjusts the rotation speed in a place with good wind conditions suitable for wind power generation, and load the load and generator near the demand area etc. 20 can be used.

実施例4では負荷装置11、負荷装置12、負荷装置20としたが、これらはオン/オフあるいは発電出力レベルを変更可能な発電機を用いることもできる。この場合、制御装置(Cntr-11a)は回転速度ω1が予め設定された所定の回転速度レベルHを超えた場合に発電機をオフに(出力低下させ)する。また、回転速度ω1が予め設定された所定の回転速度レベルLを下回った場合に発電機をオンにする(出力増加させる)ことで同様の効果が得られる。   In the fourth embodiment, the load device 11, the load device 12, and the load device 20 are used. However, a generator capable of changing on / off or the power generation output level can be used. In this case, the control device (Cntr-11a) turns off the generator (lowers the output) when the rotational speed ω1 exceeds a predetermined rotational speed level H set in advance. Further, when the rotational speed ω1 falls below a predetermined rotational speed level L set in advance, the same effect can be obtained by turning on the generator (increasing the output).

実施例1による風力発電システムの全体構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wind power generation system according to Embodiment 1. FIG. 発電機の動作特性を示す特性図。The characteristic view which shows the operating characteristic of a generator. 負荷とその制御ブロックを示すブロック図。The block diagram which shows load and its control block. 電解槽切替制御を示すブロック図。The block diagram which shows electrolytic cell switching control. 回転速度に応じて電解槽をオン/オフするためのブロック図。The block diagram for turning on / off an electrolytic cell according to a rotational speed. ピッチ制御のための制御ブロック図。The control block diagram for pitch control. 実施例1の低風速におけるシミュレーション結果を示すグラフ。6 is a graph showing a simulation result at a low wind speed in Example 1. 実施例2による風力発電システムの全体構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure of the wind power generation system by Example 2. FIG. 実施例3による風力発電システムの全体構成を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing an overall configuration of a wind power generation system according to a third embodiment. 実施例3による風力発電システムの制御手順を示すフロー図。FIG. 9 is a flowchart showing a control procedure of the wind power generation system according to the third embodiment. 実施例4によるウインドファームを示すブロック図。FIG. 10 is a block diagram showing a wind farm according to a fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…風車、2…風力発電機、3…発電機駆動装置、31…系統側変換器、32…発電機側変換器、33…直流連結部(コンデンサ)、4…風力発電機制御装置、41、41’…発電機側制御部、42、42’…系統側制御部、5…電力系統、6…負荷(発電機)、7…回転速度検出器、8…負荷制御装置、9…ピッチ制御装置、11、12…負荷装置、20…負荷装置、61…スイッチ、62…電解槽、64…チョッパ、インバータ、5…昇降圧チョッパ、6…切替スイッチ、7…水素製造装置、9…電解槽切替制御回路、10…ピッチ制御回路、100、200…風力発電機。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Windmill, 2 ... Wind power generator, 3 ... Generator drive device, 31 ... System side converter, 32 ... Generator side converter, 33 ... DC connection part (capacitor), 4 ... Wind power generator control device, 41 , 41 '... generator side control unit, 42, 42' ... system side control unit, 5 ... power system, 6 ... load (generator), 7 ... rotational speed detector, 8 ... load control device, 9 ... pitch control Apparatus, 11, 12 ... Load apparatus, 20 ... Load apparatus, 61 ... Switch, 62 ... Electrolyzer, 64 ... Chopper, inverter, 5 ... Buck-boost chopper, 6 ... Changeover switch, 7 ... Hydrogen production apparatus, 9 ... Electrolyzer Switching control circuit, 10 ... pitch control circuit, 100, 200 ... wind power generator.

Claims (16)

風車と、風力発電機と、風力発電機の交流出力を直流出力に変換する発電機側変換器と該直流出力を交流変換して風力発電機を制御する系統側変換器とを有する風力発電機駆動装置と、前記風力発電機に接続した負荷または発電機を備える風力発電システムにおいて、
前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整する負荷制御装置と、
前記風力発電機と前記負荷または発電機との総合出力を検出して前記風力発電機と負荷を合わせたシステムの交流出力が一定となるように前記風力発電機駆動装置を制御する発電機側制御装置と、
を設けたことを特徴とする風力発電システム。
A wind turbine generator having a windmill, a wind power generator, a generator side converter that converts the AC output of the wind power generator into a DC output, and a system side converter that controls the wind power generator by converting the DC output into an alternating current In a wind power generation system comprising a drive device and a load or a generator connected to the wind power generator,
A load control device that detects a rotational speed of the wind power generator and adjusts a load input of the load or a power generator output of the power generator;
Generator-side control for controlling the wind power generator driving device so that the AC output of the system combining the wind power generator and the load is constant by detecting the total output of the wind power generator and the load or the power generator Equipment,
A wind power generation system characterized by the provision of
請求項1において、前記風力発電機駆動装置の少なくとも一方は直流出力の直流電圧が一定となるように制御する制御装置を設けたことを特徴とする風力発電システム。   2. The wind power generation system according to claim 1, wherein at least one of the wind power generator driving devices is provided with a control device for controlling the DC voltage of the DC output to be constant. 請求項1において、前記負荷制御装置は前記負荷をオンまたは発電機をオフする発電機回転速度レベルHと、前記負荷をオフまたは発電機をオンする前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを有し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷をオンまたは発電機をオフさせ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷をオフまたは発電機をオンする制御手段を設けたことを特徴とする風力発電システム。   2. The load control device according to claim 1, wherein the load control device sets a generator rotation speed level H for turning on the load or turning off the generator, and a generator rotation speed level L lower than the level H for turning off the load or turning on the generator. Control means for turning on the load or turning off the generator when the rotational speed of the wind power generator is higher than level H, and turning off the load or turning on the power generator when the rotational speed is lower than level L. Wind power generation system characterized by that. 請求項1において、前記負荷制御装置は前記負荷の容量を増加または発電機の容量を減少する発電機回転速度レベルHと、前記負荷の容量を減少または発電機の容量を増加する前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを有し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷を増加または発電機の出力を低下させ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷を減少または発電機出力を増加させる制御手段を設けたことを特徴とする風力発電システム。   3. The load control device according to claim 1, wherein the load control device increases a generator rotational speed level H that increases the capacity of the load or decreases the capacity of the generator, and the level H that decreases the capacity of the load or increases the capacity of the generator. Having a low generator rotational speed level L, increasing the load or decreasing the generator output when the rotational speed of the wind power generator is higher than level H, decreasing the load when the rotational speed is lower than level L, or A wind power generation system comprising a control means for increasing a generator output. 請求項1において、前記負荷または発電機は複数の負荷または発電機を組み合わせて、その一部の負荷または発電機は風速を検出して推定される発電電力に見合うように長い周期でオン/オフされ、他の一部の負荷または発電機は風力発電機の回転速度を検出して短い周期でオン/オフされることを特徴とする風力発電システム。   2. The load or generator according to claim 1, wherein a plurality of loads or generators are combined, and some of the loads or generators are turned on / off at a long cycle so as to match the generated power estimated by detecting the wind speed. And the other part of the load or the generator is turned on / off in a short cycle by detecting the rotational speed of the wind generator. 請求項5において、前記長い周期でオン/オフされる負荷または発電機は水素製造装置または燃料電池、前記短い周期でオン/オフされる負荷または発電機は製氷機、ヒートポンプ、ヒータまたはディーゼル発電機であることを特徴とする風力発電システム。   6. The load or generator that is turned on / off in a long cycle is a hydrogen production apparatus or a fuel cell, and the load or generator that is turned on / off in a short cycle is an ice maker, a heat pump, a heater, or a diesel generator. A wind power generation system characterized by 請求項1において、前記風力発電機の交流出力が定格値を超えないように前記風車の入力トルクを制御するピッチ角制御装置を設けたことを特徴とする風力発電システム。   2. The wind power generation system according to claim 1, further comprising a pitch angle control device that controls an input torque of the wind turbine so that an AC output of the wind power generator does not exceed a rated value. 風車と、風力発電機と、風力発電機の交流出力を直流出力に変換する発電機側変換器と該直流出力を交流変換して風力発電機を制御する系統側変換器とを有する風力発電機駆動装置と、前記風力発電機に接続した負荷または発電機を備える風力発電システムの制御方法において、
前記風力発電機と前記負荷または発電機との総合出力を検出して前記風力発電機と負荷を合わせたシステムの交流出力が一定となるように風力発電機駆動装置を制御し、
前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整することを特徴とする風力発電システムの制御方法。
A wind turbine generator having a windmill, a wind power generator, a generator side converter that converts the AC output of the wind power generator into a DC output, and a system side converter that controls the wind power generator by converting the DC output into an alternating current In a control method of a wind power generation system including a drive device and a load or a generator connected to the wind power generator,
Control the wind power generator drive device so that the AC output of the system combining the wind power generator and the load is constant by detecting the total output of the wind power generator and the load or the power generator,
A method for controlling a wind power generation system, comprising: detecting a rotational speed of the wind power generator and adjusting a load input of the load or a power generator output of the power generator.
請求項8において、前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整するために、前記負荷をオンまたは発電機をオフする発電機回転速度レベルHと、前記負荷をオフまたは発電機をオンする前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを設定し、前記風力発電機の回転速度をレベルHとレベルLの間に制御することを特徴とする風力発電システムの制御方法。 The generator rotation speed according to claim 8, wherein the rotation speed of the wind power generator is detected and the load input of the load or the generator output of the generator is adjusted to turn on the load or turn off the generator. A level H and a generator rotational speed level L lower than the level H for turning off the load or turning on the generator are set, and the rotational speed of the wind power generator is controlled between the level H and the level L. A method for controlling a wind power generation system. 請求項8において、前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整するために、前記負荷の容量を増加または発電機の容量を減少する発電機回転速度レベルHと、前記負荷の容量を減少または発電機の容量を増加する前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを設定し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷をオンまたは発電機をオフさせ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷をオフまたは発電機をオンすることを特徴とする風力発電システムの制御方法。 9. The capacity of the load is increased or the capacity of the generator is decreased in order to detect the rotational speed of the wind power generator and adjust the load input of the load or the generator output of the generator. When the generator rotational speed level H and the generator rotational speed level L lower than the level H for decreasing the load capacity or increasing the generator capacity are set and the rotational speed of the wind power generator is higher than the level H A method for controlling a wind power generation system, wherein the load is turned on or the generator is turned off and the load is turned off or the generator is turned on when the rotational speed is lower than the level L. 請求項8において、前記負荷または発電機は複数の負荷または発電機が組み合わされていて、
前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整するために、前記風力発電機の回転速度がレベルHを超えると一部の負荷をオンまたは一部の発電機をオフし、回転速度がレベルLを下回ると当該負荷をオフまたは当該発電機をオンし、
前記風速から求められるレベルH1と、レベルH1より低い風速から求められるレベルL1を設定し、前記一部を除く他の負荷または発電機は風速から求められる値が所定値H1より強い場合に当該負荷をオンまた当該発電機をオフし、風速から求められる値が所定値L1より弱い場合に当該負荷をオフまたは当該発電機をオンすることを特徴とする風力発電システムの制御方法。
In claim 8, the load or generator is a combination of a plurality of loads or generators,
In order to detect the rotational speed of the wind power generator and adjust the load input of the load or the power generator output of the power generator, when the rotational speed of the wind power generator exceeds level H, a part of the load is turned on. Or turn off some of the generators, turn off the load or turn on the generator when the rotational speed is below the level L,
A level H1 obtained from the wind speed and a level L1 obtained from a wind speed lower than the level H1 are set, and other loads or generators other than the part are concerned when the value obtained from the wind speed is stronger than a predetermined value H1. Or the generator is turned off, and the load is turned off or the generator is turned on when the value obtained from the wind speed is weaker than the predetermined value L1.
請求項11において、
前記他の一部の負荷は前記H1より低い所定値H2と、前記L1より低い所定値L2を設定すると共に所定値をH1>L1>H2>L2の関係に設定し、
前記平均風速がL2より低い場合には前記他の負荷の全てを停止し、前記平均風速がH1より高い場合には前記他の負荷の全てを運転し、また、風速が次第に強くなっていく場合に、H2より風速が強くなればある負荷のみ運転し、H1より風速が強くなれば前記他の負荷の全てを運転し、逆に風速が次第に弱くなっていく場合に、L1より風速が弱くなれば前記ある負荷を除く負荷を運転し、L2より風速が弱くなれば前記他の負荷の全てを停止することを特徴とする風力発電システムの制御方法。
In claim 11,
The other part of the load sets a predetermined value H2 lower than H1 and a predetermined value L2 lower than L1, and sets the predetermined value in a relationship of H1>L1>H2> L2.
When the average wind speed is lower than L2, all of the other loads are stopped, when the average wind speed is higher than H1, all of the other loads are operated, and the wind speed is gradually increased. On the other hand, when the wind speed is higher than H2, only a certain load is operated, and when the wind speed is higher than H1, all the other loads are operated. On the contrary, when the wind speed gradually decreases, the wind speed becomes lower than L1. A method for controlling a wind power generation system, wherein a load excluding the certain load is operated and all the other loads are stopped when the wind speed becomes lower than L2.
請求項8において、前記負荷または発電機は複数の負荷または発電機が組み合わされ、一部の負荷または発電機は風速に基づく調整により長い周期でオン/オフされ、他の一部の負荷または発電機は前記の回転数に基づく調整により短い周期でオン/オフされることを特徴とする風力発電システムの制御方法。 9. The load or generator according to claim 8, wherein a plurality of loads or generators are combined, and some of the loads or generators are turned on / off in a long cycle by adjustment based on wind speed, and some of the other loads or generators are generated. A wind power generation system control method, wherein the machine is turned on / off in a short cycle by the adjustment based on the rotation speed . 請求項13において、前記長い周期のオン/オフ条件は5〜15分の平均風速により決定することを特徴とする風力発電システムの制御方法。   14. The wind power generation system control method according to claim 13, wherein the on / off condition of the long cycle is determined by an average wind speed of 5 to 15 minutes. 複数の風力発電機に負荷または発電機を設け、複数の風力発電機の総合出力を負荷とする負荷装置を併設する風力発電所において、
各風力発電機はその回転速度を検出してその負荷量または発電量を調節する制御手段と、各風力発電機の出力電力の和が所望の一定値になるように前記負荷装置の負荷を段階的に調整する制御装置を設け、前記一定値の出力電力を連系電力として電力系統に託送することを特徴とする風力発電所。
In a wind power plant where loads or generators are installed on a plurality of wind power generators and a load device that loads the total output of the plurality of wind power generators is installed,
Each wind power generator detects the rotation speed and adjusts the load amount or the power generation amount, and steps the load of the load device so that the sum of the output power of each wind power generator becomes a desired constant value. A wind power plant characterized in that a control device that adjusts automatically is provided, and the output power of the constant value is entrusted to the power system as interconnection power.
複数の風力発電機に負荷または発電機を設け、複数の風力発電機の総合出力を負荷とする負荷装置を併設する風力発電所において、
前記風力発電機の回転速度を検出して負荷量または発電量を調節する一部の負荷または発電機を当該回転速度を検出する風力発電機の近傍に配置し、
上記以外の負荷または発電機を一括して設置して電力系統への託送電力の変動を抑制するとともに、各風力発電機の出力電力の和が所望の一定値になるように調整する制御装置を設けたことを特徴とする風力発電所。
In a wind power plant where loads or generators are installed on a plurality of wind power generators and a load device that loads the total output of the plurality of wind power generators is installed,
A load or generator that detects the rotation speed of the wind power generator and adjusts the load amount or the power generation amount is arranged in the vicinity of the wind power generator that detects the rotation speed,
A control device that collectively installs loads or generators other than the above to suppress fluctuations in the consignment power to the power system and adjusts the sum of the output power of each wind power generator to a desired constant value wind power plant, characterized in that it is provided.
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