JP5360050B2 - 風車の回転検知管理装置及び風力発電システム - Google Patents
風車の回転検知管理装置及び風力発電システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5360050B2 JP5360050B2 JP2010503925A JP2010503925A JP5360050B2 JP 5360050 B2 JP5360050 B2 JP 5360050B2 JP 2010503925 A JP2010503925 A JP 2010503925A JP 2010503925 A JP2010503925 A JP 2010503925A JP 5360050 B2 JP5360050 B2 JP 5360050B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- management device
- generator
- power
- windmill
- rotation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 76
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims description 34
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 46
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/845—Redundancy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/10—Purpose of the control system
- F05B2270/101—Purpose of the control system to control rotational speed (n)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/327—Rotor or generator speeds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
本発明は、風車の回転検知の信頼性を高めつつ、回転数情報を過回転などの管理に適切に利用できるようにした、風車の回転検知管理装置及び風力発電システムに関するものである。
風車を利用した風力発電システムは、一般に、風を受けてトルクを発生する風車本体と、この風車本体において発生するトルクによって発電を行う発電機とを備えている。このような風車は、風の強弱によって適切な充電を行えない可能性があるため、特許文献1等では、発電機の交流出力を移送する電力ラインが電力管理を行う電力管理装置たるコントローラを介してバッテリに接続されている。
コントローラは、発電機の交流出力を整流してバッテリに充電する際の電力に応じた回路切替等の電力管理や、インバータを介して交流負荷に給電を行う際の電力管理等を行う。その際、前記風車から機械的検知部である回転速度検出器を介して取り出される回転数情報を入力ラインを介して入力し、制御部において過回転時に制動を掛けたり、風車の発電機を風車本体の回転軸に対して断接する位置にクラッチを設けて微風時にクラッチを切り離したり、バッテリの充電回路に対してオンオフを切替える等の制御を行っている。このようなコントローラは、一般に単体で市場に供されている。
ところが、回転速度検知器のような機械的な検知部は故障し易い。このため、上記の制御装置のように専ら機械的な検知部に頼って回転制御系を構成していると、一旦故障したときに全く回転情報を取得できず、電力管理を適切に行うことができなくなる。
ましてや、この種のコントローラには、低コスト化・構造単純化のために風車回転数情報を全く用いないものがあるため、簡単な構成の追加で、回転数情報を高い信頼性の下に有効に取り扱い可能とする手段が望まれる。
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、風車特有の構造に着目して、風車回転数の検知の信頼性を高め、或いは風車回転数を処理できないコントローラを補助して風車回転数情報を有効に利用できるようにした風車の回転検知管理装置及び風力発電システムを提供することを目的としている。
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち、本発明に係る風車の回転検知管理装置は、風を受けてトルクを発生する風車本体と、この風車本体において発生するトルクによって発電を行う発電機とを備えた風車に適用されるものであって、前記風車から機械的検知部を介して取り出される回転数情報を入力する第1の入力ラインと、前記発電機の交流出力から電気的検知部を介して取り出される回転数情報を入力する第2の入力ラインと、これら両入力ラインを通じて入力される前記回転数情報を比較して予め定めた所定値以上の回転差があると判断した場合に所定の異常処理を実行する異常処理手段とを具備してなることを特徴とする。
風車は、風を受けて風車本体が回転すると、発電機からその回転数に応じた周期の交流が出力されるという風車特有の構造を有する。そこで、系に殆ど手を加えることなく、その交流出力ラインから風車の回転数情報を電気的に検知することができる。そして、この回転数情報を速度検知器等の機械的検知部から得られる回転数情報と比較すれば、両検知部において適正な出力がなされているか否かを判定でき、回転差があれば異常処理手段において早期の手当てをなすことが可能になる。特に、機械的検知部を利用して風車の制動、解放、充電切替等の電力管理を行っている場合には、誤った制御によって被害が広がることを未然に防止することができ、回転数情報を用いずに電力管理を行っているものに対しても、必要な要素部品を無理なく追加して信頼性の高い二重の回転数情報の下に有効な電力管理を行う状態を容易に構築することが可能になる。
この場合、発電機はある程度の回転に達しないと適正な交流波形を出力しない特質があることに鑑みれば、前記発電機の交流出力の電圧レベルに判定閾値を設定し、電圧レベルがその判定閾値を越えた場合に前記異常処理手段が前記回転数情報の比較判断を行うように構成して、誤判定を排除しておくことが望ましい。
前記異常処理手段は、少なくとも前記発電機の出力端を短絡することで回転制動を掛ける処理を行うように構成されていることが、風車を始め風力発電システムを破損から保護する上で有効となる。
この回転検知管理装置を適用する風力発電システムにおいて、前記発電機の交流出力を移送する電力ラインが充電や系統連系その他の管理を行う電力管理装置を介して蓄電部又は商用電源に接続されている場合には、前記発電機と前記電力管理装置の間の電力ライン上に中間端子を設定し、この中間端子に当該中間端子間の短絡、開放を行う短絡回路を接続して、この短絡回路を通常解放状態に保持し、前記異常処理手段が異常処理信号を出力することによって当該中間端子間を短絡させるように構成することで、風力発電システムへの後付けも容易となる。
この回転検知管理装置を適用する風力発電システムにおいて、前記発電機の交流出力を移送する電力ラインが充電や系統連系その他の管理を行う電力管理装置を介して蓄電部又は商用電源に接続され、前記電力管理装置が、前記風車から前記機械的検知部を介して取り出される回転数情報を入力ラインを介して入力するように構成されている場合には、この電力管理装置の入力ラインを利用して前記第1の入力ラインを構成しておくことが簡便である。
その電力管理装置が、回転数情報に基づいて前記発電機の出力端の短絡、開放を行う短絡回路を備える場合には、前記異常処理手段は、この短絡回路に異常処理信号を出力して前記発電機の出力端を短絡させるように構成すればより効率的である。
その電力管理装置が、回転数情報に基づいて前記発電機の出力端の短絡、開放を行う短絡回路を備える場合には、前記異常処理手段は、この短絡回路に異常処理信号を出力して前記発電機の出力端を短絡させるように構成すればより効率的である。
この回転検知管理装置を適用する風力発電システムにおいて、前記発電機の交流出力を移送する電力ラインが充電や系統連系その他の管理を行う電力管理装置を介して蓄電部又は商用電源に接続され、前記電力管理装置が、前記風車の回転数情報を取得することなくその管理を行うようにしている場合には、前記第1の入力ラインを構成する機械的検知部を更に後付け可能なユニット構造にしておくことで本発明の適用を一層容易にすることができる。
風車の回転に制動が掛けられただけでは原因がわかり難いことに鑑みれば、次のように構成しておくことが望ましい。すなわち、本発明に係る風車の回転検知管理装置は、風を受けてトルクを発生する風車本体と、この風車本体において発生するトルクによって発電を行う発電機とを備えた風車に適用するにあたり、前記風車の回転数を検知する機械的検知部および電気的検知部と、これらの検知部を介して取り出される回転数情報に基づいて前記風車に制動を加えるための処理をなす異常処理手段と、前記制動動作と関連づけて前記検知部や前記発電機が故障している可能性があるために当該制動動作が行われたことを了知できる表示をなす表示部とを具備してなることを特徴とする。
本発明に係る風車の回転検知管理装置は、以上説明した構成であるから、この回転検知管理装置を風力発電システムに備えることによって、当該風力発電システムの信頼性や安全性等を有効に向上させることが可能となる。
本発明は、以上説明したように、風車特有の構造に着眼して風車の回転数情報を電気的手法を通じて簡単かつ有効に検知できるようにしたので、これを機械的検知部からの回転数情報と対比させることによって、機械的検知の故障や発電機異常などを早期に検出してその後の回転制動停止等の必要な措置を速やかに講じることができるようにした、新規有用な回転検知管理装置及び風力発電システムを提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、電力管理装置1によって電力管理がなされている風力発電システムAに本実施形態に係る風車の回転検知管理装置2を付加して、風車3の回転検知機能を補助するように構成したものである。
風車3は、風を受けてトルクを発生する風車本体31と、この風車本体31において発生するトルクによって発電を行う発電機32とを備えている。図のものは、風車本体31の回転軸31aが垂直、すなわち風の向きと回転軸31aとが略直交した状態で作動する垂直軸型のものであり、発電機32は通常、風車本体31のブレード31bを支持する支持部31c内に収容される。勿論、本発明の適用対象である風車はこのような垂直軸型に限らず、風車の回転軸が水平すなわち風の向きと風車の回転軸とが略平行な状態で作動する水平翼型のものであっても構わない。
風力発電システムAは、発電機32からの三相交流出力を移送する電力ライン4に電力管理装置1を構成する主コントローラ11を介してバッテリ5を接続したものである。発電機32は回転数にほぼ比例した電圧を発生し、主コントローラ11は発電機32の交流出力を整流してバッテリ5に充電するための電力変換器や、図示しないインバータを介して外部の交流負荷に給電するための電力変換器等の管理のほか、発電のコントロールその他の管理を行う。この点は、図4(a)に示す従前の構成と同様である。
一方、本実施形態の回転検知管理装置2は、図2等に示すように、前記風車3から機械的検知部である回転速度検出器20を介して取り出される第1の回転数情報N1を入力する第1の入力ライン21と、前記発電機32の交流出力から電気的検知部である回転パルス生成回路23を介して取り出される第2の回転数情報N2を入力する第2の入力ライン22と、これら両入力ライン21、22を通じて入力される回転数情報N1、N2を比較して予め定めた所定値N0以上の回転差があると判断した場合に所定の異常処理を実行する異常処理手段24とを具備する。
異常処理手段24は、制御部25aを有する補助コントローラ25の主体となし、この補助コントローラ25に三相入力端子25U1、25V1、25W1と三相出力端子25U2、25V2、25W2を設けたもので、図1及び図2に示すように三相入力端子25U1、25V1、25W1は発電機32に、三相出力端子25U2、25V2、25W2は前記主コントローラ11にそれぞれ接続されている。三相入力端子25U1、25V1、25W1と三相出力端子25U2、25V2、25W2は補助コントローラ25の内部接点(本実施形態において中間端子として機能する接点)25U3、25V3、25W3において接続されている。
回転速度検出器20は、例えば風車3の回転軸31aと一体的に回転する位置にスリット板20aを取り付け、このスリット板20aにピックアップ装置20bを対峙させて、ピックアップ装置20bからスリット板20aに設けたスリットが通過するごとにパルス電圧を出力するように構成されたもので、既設の風車3の回転軸31aに簡単に後付け可能なユニット構造をなしている。そして、そのパルス電圧を、第1の入力ライン21を介して補助コントローラ25内の制御部25aに第1の回転数情報N1として入力している。
回転パルス生成回路23は、発電機32から出力される三相交流を入力し、ここから一般に知られた適宜の回路を通じてパルス電圧を生成するように構成されたもので、例えばポール数をP、回転数をN(rpm)として、そのパルス周波数fは、f=(N×P)/120とされる。適宜の回路とは、発電機32から出力される交流電圧を検出し、少なくとも交流電圧1周期に1つのパルス電圧を発生させる回路である。一例としては、正の電圧を出力している区間はハイレベルの電圧を、負の電圧を出力している区間はローレベルの電圧を出力する回路を挙げることができ、具体的には、コンパレータやフォトカプラを利用して生成することができる。このパルス電圧も、前記補助コントローラ25内の制御部25aに第2の回転数情報N2として入力されている。なお、制御性をよくするために、単相全波整流なら2f、三相半波整流なら3f、三相全波整流なら6fなるパルス周波数を生成するような整流回路とパルス生成回路を追加することで、1回転当たりの検出分解能をあげることができる。
制御部25aは、CPU、メモリ及びインターフェースからなる通常のマイクロプロセッサにより構成されるもので、予めメモリ内には少なくとも回転異常を判定して必要な異常処理を実行するためのプログラムが格納してあり、CPUは適宜メモリからプログラムをロードして所定の処理を実行する。勿論、このような処理は、ソフト以外に専用回路等のハードウェアのみによって構成しても構わない。この実施形態の制御部25aには、LEDやLCD等よりなる運転操作部26や表示部27が接続されるとともに、電源28が接続されていて、運転操作部26から運転指令や運転モードの操作情報が制御部25aに入力され、制御部25aから表示部27に対して運転状況や異常表示等を表示させるための表示信号が出力されるようにしている。電源28は、この実施形態では前記電力管理装置11の出力またはバッテリ5を利用すべく、その間の電力ライン4が補助電力ライン40を介してコントローラ25内のDC/DCコンバータ25bに接続されている(図1参照)。
図3は、上記制御部25aが異常処理手段24として機能する場合の処理の概要を示すフローチャートである。先ず、発電機32の交流出力の電圧レベルVに判定閾値V0を設定しておき、電圧レベルVがその判定閾値V0を越えたか否かを判断して(ステップS1)、越えている場合に異常判定処理に移る。そして、前記両入力ライン21、22から入力される回転数情報N1、N2を比較する。この場合、入力されるパルスのパルス周波数を回転数と見なしてこれらを直接比較してもよいし、パルス周波数をF/V回路により電圧に変換してこれらを比較してもよい。そして、機械的検知部である前記回転速度検出器20から検知される回転数情報N1に基づく回転数と電気的検知部である前記回転パルス生成回路23から検知される回転数情報N2に基づく回転数との回転差△Nの大きさが所定値N0以上であるか否かを比較し(ステップS2)、YESである場合に異常と判断して、異常処理を実行する(ステップS3)。上記所定値N0は、誤差に影響されずに早期かつ確実に回転差が生じていることを検知できるような適宜の値に設定する。
そして、前記異常処理のために、図1及び図2に示す補助コントローラ25内には、前記内部接点25U3、25V3、25W3を短絡する短絡回路29aと、この短絡回路29aと内部接点25U3、25V3、25W3とを断接する制動リレー29bとが設けてある。制動リレー29bは、通常状態において「開」とされ、励磁指令Sが入力されたときに「閉」に切り替わって、発電機32の出力側の三相間を短絡させるように構成されたものである。
そして、前記制御部25aは、異常判定をした場合に、前記制動リレー29bに向けて異常処理信号である励磁指令Sを出力し、これにより発電機32の出力側を短絡して、発電機32に大きな負荷を発生させ、風車3を回転制動停止させるようにしている。また、これとともに、前記表示部26にセンサ異常が生じた旨の表示をなすようにしている。オペレータは、風車32が回転制動停止されたことと、表示内容とから、早期に回転速度検出器20の点検を行う等の対応が可能となる。
勿論、回転速度検出器20が正常であって発電機32が異常であるために両入力ライン21、22から得られる回転数情報N2、N2に所定値N0以上の回転差△Nが生じる場合もあり得ることから、異常判定結果には、発電機32の異常等の可能性を示す表示を含めることもできる。例えば、第1の入力ライン21で検知される第1の回転数情報N1に比して第2の入力ライン22で検知される第2の回転数情報N2が高い場合には回転速度検出器20の故障の可能性が高く、その逆の場合には発電機32から定格電圧が出力されていない発電異常の可能性が高いなど、回転差△Nの内容によって異常箇所を推定できる場合には、その異常箇所をより具体的に表示してもよいし、異常の可能性の高い順位ごとに表示させるようにしてもよい。勿論、風車3の回転数が上昇するほど回転パルス生成回路23から出力される第2の回転数情報N2(パルス)は高周波数になることから、この第2の回転数情報N2のみをもって過回転検知情報として取り扱うことも可能である。
電力管理装置1の主コントローラ11との関係で言えば、既に述べたように、電力管理のために第1の回転数情報N1を利用している図4(b)のタイプのものと利用していない図4(a)のタイプのものとがある。主コントローラ11が第1の回転数情報N1を利用している図4(b)のタイプのものでは、特許文献1でも示されているように、風車3から機械的検知部である回転速度検出器20を介して取り出される第1の回転数情報N1を入力するとともに、発電機32の出力側を短絡する短絡回路29aを設けて主コントローラ11の制御部11aにおいて過回転時に前記短絡回路29aを通じて制動を掛けたり、図5(a)に示すように風車3の発電機32を風車本体31の回転軸31aに対して断接するクラッチCを設けて微風時に切り離したり、図5(b)に示すように風車3の運転状況に応じてバッテリ5への充電量を操作する等の制御を行っている。このように、主コントローラ11が、既に制御部11aや前述した第1の入力ライン21に相当する入力ラインを既に備えている場合には、本実施形態の回転検知管理装置2を構成する第1の入力ライン21はその既設入力ラインを引き込んで利用してもよい。また、図1のように外付けで補助コントローラ25を付加する以外に、本実施形態の制御部25aを主コントローラ11内の制御部11aで賄うべく、当該制御部11aに必要なプログラムを書き込むようにしてもよい。この場合は、図6に示すように、主コントローラ11内に回転パルス生成回路23を組み込んで中間端子である内部端子25U3、25V3、25W3との接続、制御部11aとの接続を行い、主コントローラ11内に短絡回路29aがあればその短絡回路に対して励磁指令Sをなすようにすれば、図1と等価な構成の回転検知管理装置102を実現することができる。勿論、電力管理および回転異常検知管理の双方の機能を備えた図6の如き共通のコントローラを当初より設計することが最も効率的であることは言うまでもない。
また、既設の主コントローラ11がこのような回転数情報N1を取得するライン21を備えない図4(a)のタイプである場合には、発電機32と主コントローラ11の間の電力ライン4に図1の補助コントローラ25を介在させるように接続し、回転速度検出器20を発電機32の適宜の回転部に後付けするとともに、補助コントローラ25に補助電力ライン40を介してバッテリ5から給電を受けるようにすれば図1の構成が完成される。
なお、誤検知、誤動作を生じないように、第2の入力ライン22に高周波成分をカットする等の適宜のアナログフィルタを設け、或いは制御部25aにおいて必要なソフト処理を行うことも有効である。
以上のように、本実施形態に係る風車の回転検知管理装置は、風を受けてトルクを発生する風車本体31と、この風車本体31において発生するトルクによって発電を行う発電機32とを備えた風車3に適用すべく、前記風車3から機械的検知部たる回転速度検出器20を介して取り出される第1の回転数情報N1を入力する第1の入力ライン21と、前記発電機32の交流出力から電気的検知部たる回転パルス生成回路23を介して取り出される第2の回転数情報N2を入力する第2の入力ライン22と、これら両入力ライン21、22を通じて入力される回転数情報N1、N2を比較して予め定めた所定値N0以上の回転差△Nがあると判断した場合に所定の異常処理を実行する異常処理手段24とを具備するものである。
既に述べたように、風車3は、風を受けて風車本体31が回転することで、発電機32からその回転数に応じた周期の交流が出力されるという風車特有の構造を有する。そこで、図示のように既設風力発電システムにコントローラ25を付加して適宜の配線等を行うだけで、発電システム系に殆ど手を加えることなく、その交流出力ラインである電力ライン4から風車3の第2の回転数情報N2を電気的に検知することができる。そして、この第2の回転数情報N2を速度検知器20から得られる第1の回転数情報N1と比較すれば、両検知部20、23において適正な出力がなされているか否かを判定でき、回転差△Nがあれば異常処理手段24において早期の手当てをなして、過回転等の危険な状態を回避することが可能となる。特に、回転速度検出器20を利用して主コントローラ11が風車3の制動、解放、充電制御等の電力管理を行っている場合には、誤った制御によって被害が広がることを未然に防止することができ、回転数情報を用いずに電力管理を行っているものに対しても、必要な要素部品を無理なく追加して信頼性の高い二重の回転数情報N1、N2の下に有効な電力管理を行う状態を容易に構築することが可能になる。
その際、発電機32ではある程度の回転に達しないと適正な交流波形を出力しない特質がある。そこで、無制限に回転パルス生成回路23と回転速度検出器20とで検知される回転数情報N1、N2を比較、判断するのではなく、発電機32の交流出力の電圧レベルに判定閾値V0を設定して、電圧レベルがその判定閾値V0を越えた場合に異常処理手段24が両回転数情報N1、N2の比較判断を行うようにしているので、誤判定の原因を有効に排除することができる。また、このように低速回転時を判断から外しても、即座に発電システム系の不都合に繋がることもない。
また、異常処理手段24は、少なくとも発電機32の出力端を短絡する処理を行うように構成されているので、簡単な短絡回路29aや制動リレー29bを付加すること等によって容易に実現できるとともに、発電機32に効果的な制動が掛けられて、過回転を未然に防ぐ手立てとして有効となる。
そして、このような回転検知管理装置2を構築するにあたり、既設の風力発電システムが、発電機32の交流出力を移送する電力ライン4が充電や系統連系その他の管理を行う電力管理装置11を介して蓄電部であるバッテリ5(又は商用電源)に接続されている場合には、前記発電機32と電力管理装置1の間の電力ライン4上に設定した中間端子U3,V3,W3(あるいはU1、V1、W1、あるいはU2、V2、W2)に短絡回路29aを接続し、異常処理手段24からこの短絡回路29aを開閉する制動リレー29bに励磁指令Sを入力するように構成するだけでよいため、風力発電システムへの後付けが容易であり、過電圧から電力管理装置1を保護することにも繋がることとなる。
また、既設の風力発電システムの電力管理装置1が、風車3から回転速度検出器20等を介して取り出される回転数情報N1を既に入力するようにしている図4(b)等のタイプである場合には、その電力管理装置1の入力ラインを本実施形態に係る回転検知管理装置2の第1の入力ライン21として利用することもできるので、第2の入力ライン22及び異常処理手段24を別途設けるだけで簡易にシステム構成を実現することができる。
勿論、その電力管理装置1が、第1の回転数情報N1に基づいて発電機32の出力端の短絡、開放を行う短絡回路を備える場合には、異常処理手段24はその短絡回路に異常処理信号S1を出力して発電機32の出力端を短絡させるように構成してもよく、より簡素な構造のもので実現することができる。勿論、制御部を含むコントローラ自体を電力管理装置1と回転検知管理装置2とで一体的に構成することも有効であることは既述したとおりである。
これに対して、電力管理装置1が、風車の回転数情報を取得することなく電力管理を行うようにしている図4(a)のタイプのような場合であっても、第1の入力ライン21を構成する回転速度検出器20を後付け可能なユニット構造にしているため、本実施形態の回転検知管理装置2をこのような風力発電システムにも簡単に適用することが可能となる。
上記において、風車3の回転に制動が掛けられたという現象を見ただけでは原因がわかり難いことに鑑みて、本実施形態に係る回転検知管理装置2は、風を受けてトルクを発生する風車本体31と、この風車本体31において発生するトルクによって発電を行う発電機32とを備えた風車3に適用するにあたり、前記風車3の回転数を検知する機械的検知部(回転速度検出器)20および電気的検知部(回転パルス生成回路)23と、これらの検知部20,23を介して取り出される回転数情報N1,N2に基づいて風車3に制動を加えるための処理をなす異常処理手段24と、前記制動動作と関連づけて前記検知部20,23や前記発電機32が故障している可能性があるために当該制動動作が行われたことを了知できる表示をなす表示部27とを具備してなるものである。このため、制動停止時の対応をより迅速、的確に行うことが可能となる。
本実施形態に係る風車の回転検知管理装置2は、以上説明した構成であるから、この回転検知管理装置2を風力発電システムAに備えることによって、当該風力発電システムAの信頼性や安全性等を有効に向上させることが可能となる。
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。例えば、風力発電システムが図7に示すように系統連系する場合もある。系統連系は、電気事業者から供給される商用電源Eに自家用の交流発電機32を並列接続して、何れか一方若しくは双方から補助電力ライン40のような構内配電線を介して上記コントローラ25を始めとする自社の負荷装置に電力を供給する電力供給システムであり、この場合、発電機32の電力ライン4に電力管理装置10を構成する充電管理コントローラ10aおよび系統連系コントローラ10bを介して商用電源Eが接続される。充電管理コントローラ10aは上記コントローラ11とほぼ同様の構成からなり、充電管理コントローラ11で整流後に得られる直流電圧を内設のインバータで交流に変換して商用電源Eに接続するもので、内部に遮断機等を備え、負荷電流が過大になった場合等に遮断機を遮断して発電機32を焼損から保護する等の安全管理を行うように構成される。
このような風量発電システムに対しても、本発明の回転検知管理装置2を上記実施形態と全く同様にして適用することができる。勿論、この場合にも充電管理コントローラ10aの一部を利用して図6に示す回転検知管理装置102と同様の回転検知管理装置を構成することができる。
その他、短絡に替えて機械的なブレーキを採用するなど、各部の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
Claims (9)
- 風を受けてトルクを発生する風車本体と、この風車本体において発生するトルクによって発電を行う発電機とを備えた風車に適用されるものであって、
前記風車から機械的検知部を介して取り出される回転数情報を入力する第1の入力ラインと、前記発電機の交流出力から電気的検知部を介して取り出される回転数情報を入力する第2の入力ラインと、これら両入力ラインを通じて入力される前記回転数情報を比較して予め定めた所定値以上の回転差があると判断した場合に所定の異常処理を実行する異常処理手段とを具備してなることを特徴とする風車の回転検知管理装置。 - 前記発電機の交流出力の電圧レベルに判定閾値を設定し、電圧レベルがその判定閾値を越えた場合に前記異常処理手段が前記回転数情報の比較判断を行うように構成されている請求項1記載の風車の回転検知管理装置。
- 前記異常処理手段は、少なくとも前記発電機の出力端を短絡する処理を行うように構成されている請求項1記載の風車の回転検知管理装置。
- 前記発電機の交流出力を移送する電力ラインが充電や系統連系その他の管理を行う電力管理装置を介して蓄電部又は商用電源に接続されている風力発電システムに適用されるものであって、前記発電機と前記電力管理装置の間の電力ライン上に設定した中間端子と、この中間端子に接続されて当該中間端子間の短絡、開放を行う短絡回路とを更に備え、この短絡回路は通常解放状態にあって、前記異常処理手段が異常処理信号を出力することによって前記中間端子間を短絡させるように構成されている請求項3記載の風車の回転検知管理装置。
- 前記発電機の交流出力を移送する電力ラインが充電や系統連系その他の管理を行う電力管理装置を介して蓄電部又は商用電源に接続され、前記電力管理装置が、前記風車から前記機械的検知部を介して取り出される回転数情報を入力ラインを介して入力するようにしている風力発電システムに適用されるものであって、この電力管理装置の入力ラインを利用して前記第1の入力ラインを構成している請求項1記載の風車の回転検知管理装置。
- 前記電力管理装置が、回転数情報に基づいて前記発電機の出力端の短絡、開放を行う短絡回路を備える場合において、前記異常処理手段はこの短絡回路に異常処理信号を出力して前記発電機の出力端を短絡させるように構成されている請求項5記載の回転検知管理装置。
- 前記発電機の交流出力を移送する電力ラインが充電や系統連系その他の管理を行う電力管理装置を介して蓄電部又は商用電源に接続され、前記電力管理装置が、前記風車の回転数情報を取得することなくその管理を行うようにしている風力発電システムに適用されるものであって、前記第1の入力ラインを構成する機械的検知部を更に後付け可能なユニット構造にしている請求項1記載の風車の回転検知管理装置。
- 風を受けてトルクを発生する風車本体と、この風車本体において発生するトルクによって発電を行う発電機とを備えた風車に適用されるものであって、
前記風車の回転数を検知する機械的検知部および電気的検知部と、これらの検知部を介して取り出される回転数情報に基づいて前記風車に制動を加えるための処理をなす異常処理手段と、前記制動動作と関連づけて前記検知部や前記発電機が故障している可能性があるために当該制動動作が行われたことを了知できる表示を行う表示部とを具備してなることを特徴とする風車の回転検知管理装置。 - 請求項1〜8何れかに記載の回転検知管理装置を備えてなることを特徴とする風力発電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010503925A JP5360050B2 (ja) | 2008-03-21 | 2009-03-19 | 風車の回転検知管理装置及び風力発電システム |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008074659 | 2008-03-21 | ||
JP2008074659 | 2008-03-21 | ||
JP2010503925A JP5360050B2 (ja) | 2008-03-21 | 2009-03-19 | 風車の回転検知管理装置及び風力発電システム |
PCT/JP2009/055429 WO2009116624A1 (ja) | 2008-03-21 | 2009-03-19 | 風車の回転検知管理装置及び風力発電システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2009116624A1 JPWO2009116624A1 (ja) | 2011-07-21 |
JP5360050B2 true JP5360050B2 (ja) | 2013-12-04 |
Family
ID=41091022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010503925A Expired - Fee Related JP5360050B2 (ja) | 2008-03-21 | 2009-03-19 | 風車の回転検知管理装置及び風力発電システム |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7969032B2 (ja) |
EP (1) | EP2267300A1 (ja) |
JP (1) | JP5360050B2 (ja) |
KR (1) | KR20100125373A (ja) |
AU (1) | AU2009226476B2 (ja) |
CA (1) | CA2718976A1 (ja) |
TW (1) | TW201001899A (ja) |
WO (1) | WO2009116624A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004047284A1 (ja) * | 2002-11-15 | 2004-06-03 | Zephyr Corporation | 風力発電装置 |
JP5469969B2 (ja) * | 2009-09-16 | 2014-04-16 | ゼファー株式会社 | 風力発電装置 |
TWI398576B (zh) * | 2010-05-05 | 2013-06-11 | Jiann Fuh Chen | 風力發電模擬裝置 |
TW201241457A (en) * | 2011-04-14 | 2012-10-16 | Univ Chung Yuan Christian | Rotating electrical machine anomaly detecting method and apparatus, and wind generating system |
KR101515157B1 (ko) * | 2014-03-11 | 2015-04-24 | 이효영 | 풍력발전기용 증속기 및 풍력 발전 장치 |
KR101537363B1 (ko) * | 2014-03-11 | 2015-07-16 | 이효영 | 풍력발전장치의 제어 방법 |
JP6251641B2 (ja) * | 2014-06-26 | 2017-12-20 | 豊田合成株式会社 | 車両用短絡装置 |
JP2017163660A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Ntn株式会社 | 風力発電システム |
JP2018085896A (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 株式会社デンソー | 回転センサの異常検出装置 |
CN108781704B (zh) * | 2017-04-28 | 2021-08-10 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | 自动割草机系统及其自动割草机 |
CA3027957A1 (en) | 2017-12-20 | 2019-06-20 | Tti (Macao Commercial Offshore) Limited | Portable power generator with power monitor and control |
CN110082100B (zh) * | 2019-03-26 | 2021-01-26 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法 |
CN110863958B (zh) * | 2019-11-25 | 2020-11-06 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 一种风力发电机组偏航系统关键参数测试方法 |
CN112081715B (zh) * | 2020-09-07 | 2021-08-13 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种柔性抑制风力发电机组驱动链扭振的方法 |
WO2024073108A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Henry Investment Group Llc | Windmill generator with linear to rotary actuator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6490000A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | Fault detecting circuit for synchronous generator |
JP2005295633A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Honda Motor Co Ltd | 電源装置 |
JP3978186B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2007-09-19 | 三菱重工業株式会社 | アップウィンド型風車及びその運転方法 |
JP4350998B2 (ja) * | 2003-08-04 | 2009-10-28 | 株式会社明電舎 | 誘導発電機の過渡安定度解析方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4908565A (en) * | 1987-02-18 | 1990-03-13 | Sundstrand Corporation | Power generating system |
US4868406A (en) * | 1988-07-05 | 1989-09-19 | Sundstrand Corporation | Electrically compensated constant speed drive with prime mover start capability |
US6456514B1 (en) * | 2000-01-24 | 2002-09-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Alternator jump charging system |
US6998723B2 (en) * | 2002-08-06 | 2006-02-14 | Carl Cheung Tung Kong | Electrical generating system having a magnetic coupling |
AU2004283254B2 (en) * | 2003-10-24 | 2010-04-01 | Shinko Electric Co., Ltd. | Power supply, generator and wind power generator |
JP2005130651A (ja) | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Shinko Electric Co Ltd | 電源装置およびそれを備えた風力発電装置 |
DE102005029000B4 (de) * | 2005-06-21 | 2007-04-12 | Repower Systems Ag | Verfahren und System zur Regelung der Drehzahl eines Rotors einer Windenergieanlage |
EP1945946A1 (en) | 2005-10-31 | 2008-07-23 | Chapdrive As | A turbine driven electric power production system and a method for control thereof |
US7586216B2 (en) * | 2006-06-02 | 2009-09-08 | General Electric Company | Redundant electrical brake and protection system for electric generators |
US7394166B2 (en) * | 2006-10-04 | 2008-07-01 | General Electric Company | Method, apparatus and computer program product for wind turbine start-up and operation without grid power |
GB0801936D0 (en) * | 2008-02-01 | 2008-03-12 | Isis Innovation | Electricity generator |
US8008797B2 (en) * | 2009-02-13 | 2011-08-30 | Bernard Joseph Simon | System for converting wind power to electrcial power with transmission |
-
2009
- 2009-03-19 WO PCT/JP2009/055429 patent/WO2009116624A1/ja active Application Filing
- 2009-03-19 AU AU2009226476A patent/AU2009226476B2/en not_active Ceased
- 2009-03-19 KR KR1020107021869A patent/KR20100125373A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-03-19 CA CA2718976A patent/CA2718976A1/en not_active Abandoned
- 2009-03-19 EP EP09722416A patent/EP2267300A1/en not_active Withdrawn
- 2009-03-19 JP JP2010503925A patent/JP5360050B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-03-20 TW TW098109187A patent/TW201001899A/zh unknown
-
2010
- 2010-09-17 US US12/884,710 patent/US7969032B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6490000A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | Fault detecting circuit for synchronous generator |
JP3978186B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2007-09-19 | 三菱重工業株式会社 | アップウィンド型風車及びその運転方法 |
JP4350998B2 (ja) * | 2003-08-04 | 2009-10-28 | 株式会社明電舎 | 誘導発電機の過渡安定度解析方法 |
JP2005295633A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Honda Motor Co Ltd | 電源装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2009116624A1 (ja) | 2011-07-21 |
TW201001899A (en) | 2010-01-01 |
US7969032B2 (en) | 2011-06-28 |
WO2009116624A1 (ja) | 2009-09-24 |
KR20100125373A (ko) | 2010-11-30 |
CA2718976A1 (en) | 2009-09-24 |
US20110042951A1 (en) | 2011-02-24 |
AU2009226476B2 (en) | 2012-12-06 |
AU2009226476A1 (en) | 2009-09-24 |
EP2267300A1 (en) | 2010-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5360050B2 (ja) | 風車の回転検知管理装置及び風力発電システム | |
JP4120708B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4834691B2 (ja) | 風力発電システム | |
US10243352B2 (en) | Battery-supported braking system for a wind turbine | |
US8570003B2 (en) | Double fed induction generator converter and method for suppressing transient in deactivation of crowbar circuit for grid fault ridethrough | |
JP6831630B2 (ja) | オルタネータ整流器ダイオード短絡故障を検出するための方法および装置 | |
US7402965B2 (en) | DC common bus self-protection method and system | |
TW200535335A (en) | Power generation system | |
JP5728914B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP5441481B2 (ja) | インバータ装置の故障診断方法 | |
CN205509478U (zh) | 电动汽车逆变器保护装置 | |
JP2007215339A (ja) | 電気車制御装置 | |
CN102459886B (zh) | 用于风力发电机的叶片角度调节驱动器 | |
CN104767441B (zh) | 电源控制系统及方法 | |
US20180069497A1 (en) | Method and apparatus for controlling a turbogenerator system | |
KR101258247B1 (ko) | 회전형 발전기의 운전 제어장치 | |
JP2010259210A (ja) | 回転電機制御装置 | |
JP7015270B2 (ja) | 保護装置 | |
US11894672B2 (en) | Wind turbine generator fault protection system | |
JP2023508552A (ja) | モータ制御システム及びモータ制御装置 | |
US20180351486A1 (en) | Synchromous machine control device and method of controlling the synchronous machine control device | |
JP2005130648A (ja) | 発電装置 | |
KR20120060066A (ko) | 하이브리드 자동차의 인버터 보호장치 및 방법 | |
JPWO2024004154A5 (ja) | ||
JP2017139825A (ja) | 電力変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130806 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130819 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |