JP5590472B2 - Power conversion device and wind power generation system including the same - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置およびそれを備える風力発電システムに関する。   The present invention relates to a power conversion device and a wind power generation system including the same.

近年、環境保護の観点などから、自然エネルギーを利用したクリーンな発電方式の１つである風力発電が注目されている。   In recent years, wind power generation, which is one of the clean power generation methods using natural energy, has attracted attention from the viewpoint of environmental protection.

従来の典型的な風力発電システムは、風車と、風車の回転を電力に変換する発電機と、電力を蓄積するバッテリと、発電機から出力される電力を直流電力に変換する電力変換装置とを備えている。   A conventional typical wind power generation system includes a windmill, a generator that converts rotation of the windmill into electric power, a battery that accumulates electric power, and a power converter that converts electric power output from the generator into direct-current power. I have.

発電機は、ロータおよびステータを備えている。ロータは、風車の回転軸に結合されている。ロータには、永久磁石が設けられている。ステータには、Ｙ結線されたＵ相、Ｖ相およびＷ相のステータコイルが設けられている。   The generator includes a rotor and a stator. The rotor is coupled to the rotating shaft of the windmill. The rotor is provided with a permanent magnet. The stator is provided with Y-connected U-phase, V-phase and W-phase stator coils.

風車が風を受けて回転すると、発電機のロータが風車の回転軸と一体的に回転し、電磁誘導により、発電機の各相のステータコイルに電流が流れ、発電機から３相交流電力が出力される。発電機から出力される３相交流電力は、電力変換装置により、直流電力に変換され、さらに所定の電圧に降圧される。そして、その直流電力により、バッテリが充電される。   When the windmill rotates in response to wind, the rotor of the generator rotates integrally with the rotating shaft of the windmill, current flows through the stator coils of each phase of the generator by electromagnetic induction, and three-phase AC power is generated from the generator. Is output. The three-phase AC power output from the generator is converted into DC power by the power converter and further stepped down to a predetermined voltage. The battery is charged with the direct-current power.

発電機の出力電圧は、ロータの回転速度（回転数）に比例する。そのため、風速が小さく、風車の回転速度が小さいと、発電機の出力電圧が低く、バッテリを充電することができない。各相巻線の巻数を増やせば、発電機の出力電圧を上げることができる。しかしながら、各相巻線の巻数を単純に増やすと、風速が大きいときに、発電機の出力電圧が大きくなりすぎ、電力変換装置に故障が生じるおそれがある。   The output voltage of the generator is proportional to the rotational speed (rotation speed) of the rotor. Therefore, when the wind speed is low and the rotational speed of the windmill is low, the output voltage of the generator is low and the battery cannot be charged. If the number of turns of each phase winding is increased, the output voltage of the generator can be increased. However, if the number of turns of each phase winding is simply increased, when the wind speed is high, the output voltage of the generator becomes too large, and there is a risk that the power conversion device will fail.

そこで、本願出願人は、先に、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相について２個のステータコイルを設けて、風速が小さいときには、各相のステータコイルを直列に接続し、風速が大きいときには、各相のステータコイルを並列に接続する構成を提案している。ステータコイルが直列に接続されたときの巻数は、ステータコイルが並列に接続されたときの２倍になるので、風速が小さいときにも、発電機からバッテリの充電に必要な電圧を出力させることができる。一方、ステータコイルが並列に接続されたときの巻数は、ステータコイルが直列に接続されたときの巻数の半分になるので、風速が大きいときには、発電機から出力される電圧が大きくなりすぎることを防止できる。   Therefore, the applicant of the present application previously provided two stator coils for each of the U-phase, V-phase, and W-phase, and when the wind speed is low, the stator coils of each phase are connected in series so that the wind speed is high. In some cases, a configuration in which stator coils of respective phases are connected in parallel has been proposed. Since the number of turns when the stator coils are connected in series is twice that when the stator coils are connected in parallel, the voltage required for charging the battery is output from the generator even when the wind speed is low. Can do. On the other hand, the number of turns when the stator coils are connected in parallel is half the number of turns when the stator coils are connected in series, so that when the wind speed is high, the voltage output from the generator becomes too large. Can be prevented.

特開２０１１−１１４９３８号公報JP 2011-114938 A

ところが、各相のステータコイルの接続が直列接続から並列接続に切り替えられると、発電機の出力電圧が半減する。そのため、ステータコイルの接続状態に関係なく、電力変換装置の回路が同様に制御されていると、ステータコイルの接続が直列接続から並列接続に切り替えられたときに、電力変換装置による変換後の電力が大きく低下する。その結果、風速が上がっているにもかかわらず、電力変換装置から出力される電力が低下するという事態が生じる。   However, when the connection of the stator coils of each phase is switched from the series connection to the parallel connection, the output voltage of the generator is reduced by half. Therefore, if the circuit of the power converter is similarly controlled regardless of the connection state of the stator coil, the power converted by the power converter when the stator coil connection is switched from the serial connection to the parallel connection. Is greatly reduced. As a result, there occurs a situation in which the power output from the power conversion device is reduced despite the increase in wind speed.

本発明の目的は、各相のステータコイルが直列接続から並列接続に切り替えられても、出力電力が大きく低下することを防止できる、電力変換装置およびそれを備える風力発電システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a power conversion device and a wind power generation system including the power conversion device that can prevent the output power from greatly decreasing even when the stator coils of each phase are switched from serial connection to parallel connection. .

前記の目的を達成するため、本発明に係る発電システムは、ロータおよびステータを有し、前記ステータに各相について複数のステータコイルが設けられた交流発電機と、各相の前記複数のステータコイルの接続を直列接続と並列接続とに切り替える切替回路と、前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換する電力変換装置とを備える。   To achieve the above object, an electric power generation system according to the present invention includes a rotor and a stator, and an AC generator in which a plurality of stator coils are provided for each phase in the stator, and the plurality of stator coils in each phase. A switching circuit that switches the connection between serial connection and parallel connection, and a power converter that converts AC power output from the AC generator into DC power.

そして、本発明に係る電力変換装置は、前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換する整流回路と、前記整流回路から出力される直流電力を変換するための電力変換回路と、前記整流回路から出力される直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記複数のステータコイルが直列接続されているか並列接続されているかを判定する接続判定手段と、前記接続判定手段によって前記複数のステータコイルが直列接続されていると判定された場合には、前記電力変換回路から出力される直流電力が前記電圧検出手段による検出電圧の３乗値に所定の第１係数を乗じて得られる値となるように、前記電力変換回路を制御し、前記接続判定手段によって前記複数のステータコイルが並列接続されていると判定された場合には、前記電力変換回路から出力される直流電力が前記電圧検出手段による検出電圧の３乗値に前記第１係数よりも大きい第２係数を乗じて得られる値となるように、前記電力変換回路を制御する制御手段とを含む。   And the power converter device according to the present invention includes a rectifier circuit that converts AC power output from the AC generator into DC power, a power converter circuit that converts DC power output from the rectifier circuit, and Voltage detection means for detecting a DC voltage output from the rectifier circuit, connection determination means for determining whether the plurality of stator coils are connected in series or in parallel, and the plurality of stators by the connection determination means If it is determined that the coils are connected in series, the DC power output from the power conversion circuit is obtained by multiplying the cube of the voltage detected by the voltage detection means by a predetermined first coefficient. The power conversion circuit is controlled so that when the connection determination means determines that the plurality of stator coils are connected in parallel, the power conversion Control means for controlling the power conversion circuit so that the DC power output from the road becomes a value obtained by multiplying the cube value of the voltage detected by the voltage detection means by a second coefficient larger than the first coefficient. Including.

交流発電機のステータには、各相について複数のステータコイルが設けられている。各相の複数のステータコイルは、切替回路により、それらが直列に接続された状態と並列に接続された状態とに切り替えられる。ロータが回転すると、ステータコイルに電流が流れ、交流発電機から交流電力が出力される。   The stator of the alternator is provided with a plurality of stator coils for each phase. The plurality of stator coils of each phase are switched by the switching circuit between a state where they are connected in series and a state where they are connected in parallel. When the rotor rotates, a current flows through the stator coil, and AC power is output from the AC generator.

電力変換装置には、整流回路および電力変換回路が備えられている。交流発電機から出力される交流電力は、整流回路により、直流電力に変換される。電力変換回路により、整流回路から出力される直流電力が所定の電力の直流電力に変換される。   The power conversion device includes a rectifier circuit and a power conversion circuit. The AC power output from the AC generator is converted into DC power by the rectifier circuit. The power conversion circuit converts the DC power output from the rectifier circuit into DC power of a predetermined power.

電力変換回路は、整流回路から出力される直流電圧および各相の複数のステータコイルの接続が直列接続であるか並列接続であるかに基づいて制御される。具体的には、各相の複数のステータコイルが直列接続されているときには、電力変換回路から出力される直流電力が整流回路の出力電圧の３乗値に所定の第１係数を乗じて得られる値となるように、電力変換回路が制御される。一方、各相の複数のステータコイルが並列接続されているときには、電力変換回路から出力される直流電力が整流回路の出力電圧の３乗値に第１係数よりも大きい第２係数を乗じて得られる値となるように、電力変換回路が制御される。   The power conversion circuit is controlled based on whether the connection between the DC voltage output from the rectifier circuit and the plurality of stator coils of each phase is a series connection or a parallel connection. Specifically, when a plurality of stator coils of each phase are connected in series, the DC power output from the power conversion circuit is obtained by multiplying the cube of the output voltage of the rectifier circuit by a predetermined first coefficient. The power conversion circuit is controlled to be a value. On the other hand, when a plurality of stator coils of each phase are connected in parallel, the DC power output from the power conversion circuit is obtained by multiplying the cube of the output voltage of the rectifier circuit by a second coefficient larger than the first coefficient. The power conversion circuit is controlled so as to obtain a predetermined value.

整流回路の出力電圧は、電圧検出手段によって検出される。   The output voltage of the rectifier circuit is detected by voltage detection means.

風力によって発電する交流発電機の出力電力は、風速の３乗に比例する。一方、整流回路の出力電圧は、風速に比例する。したがって、整流回路の出力電圧の３乗値と第１係数または第２係数との乗算値は、交流発電機の最大出力電力に対応した値となる。よって、電力変換回路から出力される電力がその乗算値となるように、電力変換回路が制御されることにより、交流発電機の最大出力電力がほぼ低下せずに（風速がほぼ低下せずに）、各相の複数のステータコイルの接続の切替えに起因して整流回路の出力電圧が大きく変化しても、電力変換回路から出力される電力が大きく低下することを防止できる。   The output power of the AC generator that generates electricity by wind power is proportional to the cube of the wind speed. On the other hand, the output voltage of the rectifier circuit is proportional to the wind speed. Accordingly, the multiplication value of the cube of the output voltage of the rectifier circuit and the first coefficient or the second coefficient is a value corresponding to the maximum output power of the AC generator. Therefore, by controlling the power conversion circuit so that the power output from the power conversion circuit becomes the multiplication value, the maximum output power of the AC generator is not substantially decreased (the wind speed is not substantially decreased). ), Even if the output voltage of the rectifier circuit changes greatly due to the switching of the connection of the plurality of stator coils of each phase, it is possible to prevent the power output from the power conversion circuit from greatly decreasing.

各相の複数のステータコイルの接続状態は、整流回路の出力電圧（電圧検出手段による検出電圧）に基づいて判定することができる。   The connection state of the plurality of stator coils of each phase can be determined based on the output voltage of the rectifier circuit (detected voltage by the voltage detecting means).

たとえば、電圧検出手段による検出電圧（整流回路の出力電圧）が所定の第１電圧以上である状態から当該検出電圧が所定の低下率以上の低下率で低下するか、または、電圧検出手段による検出電圧が第１電圧よりも大きい第２電圧以上に上昇した場合、複数のステータコイルが直列接続から並列接続に切り替えられたと判定することができる。   For example, when the detection voltage (output voltage of the rectifier circuit) detected by the voltage detection means is equal to or higher than a predetermined first voltage, the detection voltage drops at a reduction rate equal to or higher than a predetermined reduction rate, or detection by the voltage detection means When the voltage rises above the second voltage that is greater than the first voltage, it can be determined that the plurality of stator coils are switched from the series connection to the parallel connection.

また、電圧検出手段による検出電圧（整流回路の出力電圧）が所定の第３電圧以下である状態から当該検出電圧が所定の上昇率以上の上昇率で上昇するか、または、電圧検出手段による検出電圧が第３電圧よりも小さい第４電圧以下に低下した場合、複数のステータコイルが並列接続から直列接続に切り替えられたと判定することができる。   In addition, when the voltage detected by the voltage detection means (the output voltage of the rectifier circuit) is equal to or lower than the predetermined third voltage, the detected voltage increases at a rate higher than the predetermined rate of increase, or is detected by the voltage detection means. When the voltage drops below the fourth voltage which is smaller than the third voltage, it can be determined that the plurality of stator coils are switched from the parallel connection to the series connection.

本発明によれば、交流発電機の出力電力がほぼ低下せずに（風速がほぼ低下せずに）、各相の複数のステータコイルの接続の切替えに起因して整流回路の最大出力電圧が大きく変化しても、電力変換回路から出力される電力が大きく低下することなく、最大出力電力を得ることができる。   According to the present invention, the output power of the AC generator is not substantially reduced (the wind speed is not substantially reduced), and the maximum output voltage of the rectifier circuit is increased due to the switching of the connection of the plurality of stator coils of each phase. Even if it changes greatly, the maximum output power can be obtained without greatly reducing the power output from the power conversion circuit.

図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wind power generation system according to an embodiment of the present invention. 図２Ａは、ステータコイルの接続状態（直列接続）を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing a connection state (series connection) of the stator coils. 図２Ｂは、ステータコイルの接続状態（並列接続）を示す図である。FIG. 2B is a diagram illustrating a connection state (parallel connection) of the stator coils. 図３は、切替回路の構成を図解的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the switching circuit. 図４は、電力変換装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the power conversion device. 図５は、風速と発電機の出力電力との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wind speed and the output power of the generator. 図６は、電力変換装置のマイクロプロセッサによって実行される切替判定処理（１Ｙ結線→２Ｙ結線）のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of the switching determination process (1Y connection → 2Y connection) executed by the microprocessor of the power conversion device. 図７は、電力変換装置のマイクロプロセッサによって実行される切替判定処理（２Ｙ結線→１Ｙ結線）のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of the switching determination process (2Y connection → 1Y connection) executed by the microprocessor of the power conversion device. 図８は、電力変換回路に入力される直流電圧（風力発電装置の発電電圧）と電力変換回路から出力される直流電力（バッテリへの充電量）との関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the DC voltage input to the power conversion circuit (power generation voltage of the wind turbine generator) and the DC power output from the power conversion circuit (charge amount to the battery).

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る風力発電システムの構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.

風力発電システム１は、風力発電装置２、切替回路３、電力変換装置４およびバッテリ５を含む。   The wind power generation system 1 includes a wind power generation device 2, a switching circuit 3, a power conversion device 4, and a battery 5.

風力発電装置２には、垂直軸風車１１と、垂直軸風車１１の回転を電力に変換する交流発電機１２とが備えられている。   The wind power generator 2 includes a vertical axis windmill 11 and an AC generator 12 that converts rotation of the vertical axis windmill 11 into electric power.

垂直軸風車１１は、たとえば、鉛直方向に延びる複数枚のブレード１３を備え、鉛直方向（垂直方向）に延びる回転軸１４を中心に回転可能に設けられている。   The vertical axis wind turbine 11 includes, for example, a plurality of blades 13 extending in the vertical direction, and is provided to be rotatable around a rotation shaft 14 extending in the vertical direction (vertical direction).

交流発電機１２は、たとえば、３相交流発電機であり、ロータ１５およびステータ１６を備えている。   The AC generator 12 is, for example, a three-phase AC generator, and includes a rotor 15 and a stator 16.

ロータ１５は、垂直軸風車１１の回転軸１４と一体的に回転可能に設けられている。ロータ１５には、永久磁石（図示せず）が保持されている。   The rotor 15 is provided so as to be rotatable integrally with the rotary shaft 14 of the vertical axis wind turbine 11. A permanent magnet (not shown) is held on the rotor 15.

図２Ａ，２Ｂは、ステータコイルの接続状態を示す図である。   2A and 2B are diagrams illustrating a connection state of the stator coils.

ステータ１６には、２個のＵ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、２個のＶ相ステータコイル１７Ｖ，１８Ｖおよび２個のＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが設けられている。Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの巻数は、同じである。   The stator 16 is provided with two U-phase stator coils 17U and 18U, two V-phase stator coils 17V and 18V, and two W-phase stator coils 17W and 18W. The U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W have the same number of turns.

各相の一方のＵ相ステータコイル１７Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗは、たとえば、Ｙ結線されている。   One U-phase stator coil 17U, V-phase stator coil 17V, and W-phase stator coil 17W of each phase are, for example, Y-connected.

各相の他方のＵ相ステータコイル１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１８ＶおよびＷ相ステータコイル１８Ｗは、それぞれ一方のＵ相ステータコイル１７Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗと直列接続および並列接続可能に設けられている。   The other U-phase stator coil 18U, V-phase stator coil 18V, and W-phase stator coil 18W of each phase are connected in series and in parallel with one U-phase stator coil 17U, V-phase stator coil 17V, and W-phase stator coil 17W, respectively. It is provided as possible.

図３は、切替回路の構成を図解的に示す図である。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the switching circuit.

切替回路３には、第１リレーＲｙ１、第２リレーＲｙ２、第３リレーＲｙ３、第４リレーＲｙ４、第５リレーＲｙ５、第６リレーＲｙ６および第７リレーＲｙ７が含まれる。   The switching circuit 3 includes a first relay Ry1, a second relay Ry2, a third relay Ry3, a fourth relay Ry4, a fifth relay Ry5, a sixth relay Ry6, and a seventh relay Ry7.

第１リレーＲｙ１は、一方のＵ相ステータコイル１７Ｕの一端に設けられた端子Ｔ１の接続先を他方のＵ相ステータコイル１８Ｕの一端に設けられた端子Ｔ４とその他端に設けられた端子Ｔ５とに切り替えるためのものである。端子Ｔ４は、第１リレーＲｙ１を介して、Ｕ相出力端子ＴＵに接続されている。   The first relay Ry1 includes a terminal T1 provided at one end of one U-phase stator coil 17U, a terminal T4 provided at one end of the other U-phase stator coil 18U, and a terminal T5 provided at the other end. It is for switching to. The terminal T4 is connected to the U-phase output terminal TU via the first relay Ry1.

第２リレーＲｙ２は、一方のＶ相ステータコイル１７Ｖの一端に設けられた端子Ｔ２の接続先を他方のＶ相ステータコイル１８Ｖの一端に設けられた端子Ｔ６とその他端に設けられた端子Ｔ７とに切り替えるためのものである。端子Ｔ６は、第２リレーＲｙ２を介して、Ｖ相出力端子ＴＶに接続されている。   The second relay Ry2 includes a terminal T2 provided at one end of one V-phase stator coil 17V, a terminal T6 provided at one end of the other V-phase stator coil 18V, and a terminal T7 provided at the other end. It is for switching to. The terminal T6 is connected to the V-phase output terminal TV via the second relay Ry2.

第３リレーＲｙ３は、一方のＷ相ステータコイル１７Ｗの一端に設けられた端子Ｔ３の接続先を他方のＷ相ステータコイル１８Ｗの一端に設けられた端子Ｔ８とその他端に設けられた端子Ｔ９とに切り替えるためのものである。端子Ｔ８は、第３リレーＲｙ３を介して、Ｗ相出力端子ＴＷに接続されている。   The third relay Ry3 includes a terminal T3 provided at one end of one W-phase stator coil 17W, a terminal T8 provided at one end of the other W-phase stator coil 18W, and a terminal T9 provided at the other end. It is for switching to. The terminal T8 is connected to the W-phase output terminal TW via the third relay Ry3.

第４リレーＲｙ４は、Ｕ相ステータコイル１８Ｕの端子Ｔ５とＶ相ステータコイル１８Ｖの端子Ｔ７とを接続するか否かを切り替えるためのものである。   The fourth relay Ry4 is for switching whether or not to connect the terminal T5 of the U-phase stator coil 18U and the terminal T7 of the V-phase stator coil 18V.

第５リレーＲｙ５は、Ｕ相ステータコイル１８Ｕの端子Ｔ５とＷ相ステータコイル１８Ｗの端子Ｔ９とを接続するか否かを切り替えるためのものである。   The fifth relay Ry5 is for switching whether or not to connect the terminal T5 of the U-phase stator coil 18U and the terminal T9 of the W-phase stator coil 18W.

第１リレーＲｙ１、第２リレーＲｙ２および第３リレーＲｙが制御されて、一方のＵ相ステータコイル１７Ｕの端子Ｔ１と他方のＵ相ステータコイル１８Ｕの端子Ｔ５とが接続され、一方のＶ相ステータコイル１７Ｖの端子Ｔ２と他方のＶ相ステータコイル１８Ｖの端子Ｔ７とが接続され、一方のＷ相ステータコイル１７Ｗの端子Ｔ３と他方のＷ相ステータコイル１８Ｗの端子Ｔ９とが接続される。また、第４リレーＲｙ４および第５リレーＲｙ５が制御されて、他方のＵ相ステータコイル１８Ｕの端子Ｔ５とＶ相ステータコイル１８Ｖの端子Ｔ７とＷ相ステータコイル１８Ｗの端子Ｔ９とが相互に切り離される。   The first relay Ry1, the second relay Ry2, and the third relay Ry are controlled so that the terminal T1 of one U-phase stator coil 17U and the terminal T5 of the other U-phase stator coil 18U are connected, and one V-phase stator is connected. Terminal T2 of coil 17V and terminal T7 of the other V-phase stator coil 18V are connected, and terminal T3 of one W-phase stator coil 17W and terminal T9 of the other W-phase stator coil 18W are connected. Further, the fourth relay Ry4 and the fifth relay Ry5 are controlled, and the terminal T5 of the other U-phase stator coil 18U, the terminal T7 of the V-phase stator coil 18V, and the terminal T9 of the W-phase stator coil 18W are separated from each other. .

これにより、図２Ａに示されるように、一方のＵ相ステータコイル１７Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗの中性点とＵ相出力端子ＴＵとの間で、一方のＵ相ステータコイル１７Ｕと他方のＵ相ステータコイル１８Ｕとが直列に接続される。また、その中性点とＶ相出力端子ＴＶとの間で、一方のＶ相ステータコイル１７Ｖと他方のＶ相ステータコイル１８Ｖとが直列に接続される。さらに、その中性点とＷ相出力端子ＴＷとの間で、一方のＷ相ステータコイル１７Ｗと他方のＷ相ステータコイル１８Ｗとが直列に接続される。   As a result, as shown in FIG. 2A, one U-phase stator is connected between the neutral point of one U-phase stator coil 17U, V-phase stator coil 17V, and W-phase stator coil 17W and the U-phase output terminal TU. Coil 17U and the other U-phase stator coil 18U are connected in series. Further, between the neutral point and the V-phase output terminal TV, one V-phase stator coil 17V and the other V-phase stator coil 18V are connected in series. Further, one W-phase stator coil 17W and the other W-phase stator coil 18W are connected in series between the neutral point and the W-phase output terminal TW.

そして、この状態で、垂直軸風車１１が回転すると、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗに交流電圧が生じ、Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷから交流電力が出力される。   When the vertical axis wind turbine 11 rotates in this state, an AC voltage is generated in the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W, and the U-phase output terminals TU and V AC power is output from phase output terminal TV and W phase output terminal TW.

一方、第１リレーＲｙ１、第２リレーＲｙ２および第３リレーＲｙが制御されて、一方のＵ相ステータコイル１７Ｕの端子Ｔ１と他方のＵ相ステータコイル１８Ｕの端子Ｔ４とが接続され、一方のＶ相ステータコイル１７Ｖの端子Ｔ２と他方のＶ相ステータコイル１８Ｖの端子Ｔ６とが接続され、一方のＷ相ステータコイル１７Ｗの端子Ｔ３と他方のＷ相ステータコイル１８Ｗの端子Ｔ８とが接続される。また、第４リレーＲｙ４および第５リレーＲｙ５が制御されて、他方のＵ相ステータコイル１８Ｕの端子Ｔ５とＶ相ステータコイル１８Ｖの端子Ｔ７とＷ相ステータコイル１８Ｗの端子Ｔ９とが相互に接続される。   On the other hand, the first relay Ry1, the second relay Ry2 and the third relay Ry are controlled, and the terminal T1 of one U-phase stator coil 17U and the terminal T4 of the other U-phase stator coil 18U are connected, and one V Terminal T2 of phase stator coil 17V and terminal T6 of the other V phase stator coil 18V are connected, and terminal T3 of one W phase stator coil 17W and terminal T8 of the other W phase stator coil 18W are connected. Further, the fourth relay Ry4 and the fifth relay Ry5 are controlled so that the terminal T5 of the other U-phase stator coil 18U, the terminal T7 of the V-phase stator coil 18V, and the terminal T9 of the W-phase stator coil 18W are connected to each other. The

これにより、図２Ｂに示されるように、一方のＵ相ステータコイル１７Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗの中性点とＵ相出力端子ＴＵとの間で、一方のＵ相ステータコイル１７Ｕと他方のＵ相ステータコイル１８Ｕとが並列に接続される。また、その中性点とＶ相出力端子ＴＶとの間で、一方のＶ相ステータコイル１７Ｖと他方のＶ相ステータコイル１８Ｖとが並列に接続される。さらに、その中性点とＷ相出力端子ＴＷとの間で、一方のＷ相ステータコイル１７Ｗと他方のＷ相ステータコイル１８Ｗとが並列に接続される。   As a result, as shown in FIG. 2B, one U-phase stator is connected between the neutral point of one U-phase stator coil 17U, V-phase stator coil 17V and W-phase stator coil 17W and the U-phase output terminal TU. Coil 17U and the other U-phase stator coil 18U are connected in parallel. Between the neutral point and the V-phase output terminal TV, one V-phase stator coil 17V and the other V-phase stator coil 18V are connected in parallel. Furthermore, between the neutral point and the W-phase output terminal TW, one W-phase stator coil 17W and the other W-phase stator coil 18W are connected in parallel.

そして、この状態で、垂直軸風車１１が回転すると、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗに交流電圧が生じ、Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷから交流電力が出力される。   When the vertical axis wind turbine 11 rotates in this state, an AC voltage is generated in the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W, and the U-phase output terminals TU and V AC power is output from phase output terminal TV and W phase output terminal TW.

Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの直列接続と並列接続との切替えは、Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷから出力される交流電力の周波数に基づいて行われる。たとえば、Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷから出力される交流電力の周波数が風速５ｍ／ｓに対応する周波数未満である場合には、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが直列接続される。一方、Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷから出力される交流電力の周波数が風速５ｍ／ｓに対応する周波数以上である場合には、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが並列接続される。   Switching between serial connection and parallel connection of U-phase stator coils 17U and 18U, V-phase stator coils 17V and 18V, and W-phase stator coils 17W and 18W is performed by switching between U-phase output terminal TU, V-phase output terminal TV, and W-phase output terminal. This is performed based on the frequency of the AC power output from the TW. For example, when the frequency of the AC power output from the U-phase output terminal TU, the V-phase output terminal TV, and the W-phase output terminal TW is less than the frequency corresponding to the wind speed of 5 m / s, the U-phase stator coils 17U, 18U V-phase stator coils 17V and 18V and W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series. On the other hand, when the frequency of the AC power output from the U-phase output terminal TU, the V-phase output terminal TV, and the W-phase output terminal TW is equal to or higher than the frequency corresponding to the wind speed of 5 m / s, the U-phase stator coils 17U and 18U V-phase stator coils 17V and 18V and W-phase stator coils 17W and 18W are connected in parallel.

第６リレーＲｙ６は、Ｖ相出力端子ＴＶとＷ相出力端子ＴＷとを接続するか否かを切り替えるためのものである。   The sixth relay Ry6 is for switching whether or not to connect the V-phase output terminal TV and the W-phase output terminal TW.

第７リレーＲｙ７は、Ｖ相出力端子ＴＶとＵ相出力端子ＴＵとを接続するか否かを切り替えるためのものである。   The seventh relay Ry7 is for switching whether or not to connect the V-phase output terminal TV and the U-phase output terminal TU.

第６リレーＲｙ６および第７リレーＲｙ７が制御されて、Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷが相互に接続されることにより、電力変換装置４への３相交流電力の入力が遮断される。   The sixth relay Ry6 and the seventh relay Ry7 are controlled, and the U-phase output terminal TU, the V-phase output terminal TV, and the W-phase output terminal TW are connected to each other, whereby three-phase AC power to the power converter 4 is obtained. Is interrupted.

図４は、電力変換装置の構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the power conversion device.

電力変換装置４には、切替回路３のＵ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷから出力される交流電力を直流電力に変換する整流回路２１と、整流回路２１から出力される直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ２２と、整流回路２１から出力される直流電力を変換するための電力変換回路２３とが備えられている。   The power converter 4 includes a rectifier circuit 21 that converts AC power output from the U-phase output terminal TU, the V-phase output terminal TV, and the W-phase output terminal TW of the switching circuit 3 into DC power, and an output from the rectifier circuit 21. A smoothing capacitor 22 for smoothing the direct-current voltage is provided, and a power conversion circuit 23 for converting the direct-current power output from the rectifier circuit 21.

Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷと整流回路２１とを接続する各配線の途中部には、過電圧（高圧）から電力変換装置４の各部を保護するためのリレー２４およびヒューズ２５が介装されている。リレー２４には、バッテリ５の出力電圧（２４Ｖ）が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６で適当な電圧（１２Ｖ）に降圧されて、リレー２４の動作電圧として入力されている。たとえば、Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶおよびＷ相出力端子ＴＷから２４０Ｖ以上の交流電圧が出力されると、各リレー２４の接点が開かれて、その交流電圧の入力が遮断される。   A relay for protecting each part of the power converter 4 from overvoltage (high voltage) is provided in the middle of each wiring connecting the U-phase output terminal TU, the V-phase output terminal TV and the W-phase output terminal TW and the rectifier circuit 21. 24 and a fuse 25 are interposed. The output voltage (24V) of the battery 5 is stepped down to an appropriate voltage (12V) by the DC / DC converter 26 and input to the relay 24 as the operating voltage of the relay 24. For example, when an AC voltage of 240 V or more is output from the U-phase output terminal TU, the V-phase output terminal TV, and the W-phase output terminal TW, the contact of each relay 24 is opened and the input of the AC voltage is cut off. .

電力変換回路２３の構成は、風力発電装置２（図１参照）の出力電圧とバッテリ５の充電電圧との関係に基づいて決定される。具体的には、バッテリ５の充電電圧が風力発電装置２の最小出力電圧よりも小さい場合には、電力変換回路２３は、降圧コンバータとして構成される。また、バッテリ５の充電電圧が風力発電装置２の最大出力電圧よりも大きい場合には、電力変換回路２３は、昇圧コンバータとして構成される。バッテリ５の充電電圧が風力発電装置２の最小出力電圧以上かつ最大出力電圧以下である場合には、電力変換回路２３は、昇降圧コンバータとして構成される。この実施形態では、電力変換回路２３は、降圧コンバータとして構成されている。   The configuration of the power conversion circuit 23 is determined based on the relationship between the output voltage of the wind turbine generator 2 (see FIG. 1) and the charging voltage of the battery 5. Specifically, when the charging voltage of the battery 5 is smaller than the minimum output voltage of the wind power generator 2, the power conversion circuit 23 is configured as a step-down converter. Further, when the charging voltage of the battery 5 is larger than the maximum output voltage of the wind power generator 2, the power conversion circuit 23 is configured as a boost converter. When the charging voltage of the battery 5 is not less than the minimum output voltage of the wind power generator 2 and not more than the maximum output voltage, the power conversion circuit 23 is configured as a step-up / down converter. In this embodiment, the power conversion circuit 23 is configured as a step-down converter.

また、電力変換装置４には、電力変換回路２３を動作させるためのプリアンプ２７と、プリアンプ２７を介して電力変換回路２３の動作を制御するためのマイクロプロセッサ２８とが備えられている。   Further, the power conversion device 4 includes a preamplifier 27 for operating the power conversion circuit 23 and a microprocessor 28 for controlling the operation of the power conversion circuit 23 via the preamplifier 27.

マイクロプロセッサ２８による電力変換回路２３の動作制御のために、電力変換装置４には、電力変換回路２３に入力される直流電圧を検出する入力電圧検出部２９と、電力変換回路２３から出力される直流電流を検出する出力電流検出部３０と、電力変換回路２３から出力される直流電圧を検出する出力電圧検出部３１とが備えられている。   In order to control the operation of the power conversion circuit 23 by the microprocessor 28, the power conversion device 4 outputs an input voltage detection unit 29 that detects a DC voltage input to the power conversion circuit 23 and the power conversion circuit 23. An output current detection unit 30 that detects a DC current and an output voltage detection unit 31 that detects a DC voltage output from the power conversion circuit 23 are provided.

マイクロプロセッサ２８は、入力電圧検出部２９、出力電流検出部３０および出力電圧検出部３１から入力される検出信号、ならびに、交流発電機１２のステータ１６に設けられているＵ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが直列接続されているか並列接続されているかに基づいて、プリアンプ２７を介して、電力変換回路２３の動作を制御する。   The microprocessor 28 includes U-phase stator coils 17U and 18U provided in the stator 16 of the AC generator 12 and detection signals input from the input voltage detector 29, the output current detector 30 and the output voltage detector 31. The operation of the power conversion circuit 23 is controlled via the preamplifier 27 based on whether the V-phase stator coils 17V and 18V and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series or in parallel.

具体的には、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが直列接続されているときには、マイクロプロセッサ２８は、入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧Ｖｉｎの３乗値Ｖｉｎ３と所定の第１係数Ｋ１とが乗算され、その乗算値が電力変換回路２３から出力される直流電力の目標値（目標電力）Ｗ１＝Ｋ１×Ｖｉｎ３とされる。また、出力電流検出部３０によって検出される直流電流値と出力電圧検出部３１によって検出される直流電圧値との乗算により、電力変換回路２３から実際に出力されている直流電力（実電力）が求められる。そして、目標電力Ｗ１が実電力と一致するように、電力変換回路２３の動作が制御される。 Specifically, when U-phase stator coils 17U and 18U, V-phase stator coils 17V and 18V, and W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series, microprocessor 28 is detected by input voltage detection unit 29. The cube value Vin 3 of the DC voltage Vin is multiplied by a predetermined first coefficient K 1, and the multiplied value is set to a target value (target power) W 1 = K 1 × Vin 3 of the DC power output from the power conversion circuit 23. The Further, the DC power (actual power) actually output from the power conversion circuit 23 is obtained by multiplying the DC current value detected by the output current detector 30 and the DC voltage value detected by the output voltage detector 31. Desired. Then, the operation of the power conversion circuit 23 is controlled so that the target power W1 matches the actual power.

また、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが並列接続されているときには、マイクロプロセッサ２８は、入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧Ｖｉｎの３乗値Ｖｉｎ３と所定の第２係数Ｋ２（＞Ｋ１）とが乗算され、その乗算値が電力変換回路２３から出力される直流電力の目標値（目標電力）Ｗ２＝Ｋ２×Ｖｉｎ３とされる。また、出力電流検出部３０によって検出される直流電流値と出力電圧検出部３１によって検出される直流電圧値との乗算により、電力変換回路２３から実際に出力されている直流電力（実電力）が求められる。そして、目標電力Ｗ２が実電力と一致するように、電力変換回路２３の動作が制御される。電力変換回路２３から出力される直流電力は、バッテリ５に供給される。 When the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in parallel, the microprocessor 28 detects the DC voltage Vin detected by the input voltage detector 29. Is multiplied by the third power value Vin 3 and a predetermined second coefficient K2 (> K1), and the multiplied value is a target value (target power) of DC power output from the power conversion circuit 23 W2 = K2 × Vin 3 Is done. Further, the DC power (actual power) actually output from the power conversion circuit 23 is obtained by multiplying the DC current value detected by the output current detector 30 and the DC voltage value detected by the output voltage detector 31. Desired. Then, the operation of the power conversion circuit 23 is controlled so that the target power W2 matches the actual power. The DC power output from the power conversion circuit 23 is supplied to the battery 5.

また、電力変換装置４には、自動起動部３２およびＤＣ／ＤＣコンバータ３３，３４が備えられている。   Further, the power conversion device 4 is provided with an automatic startup unit 32 and DC / DC converters 33 and 34.

自動起動部３２には、整流回路２１から出力される直流電圧が入力されるようになっている。自動起動部３２は、整流回路２１から出力される直流電圧が３０Ｖ以上になると、バッテリ５の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ３３に供給する。   A DC voltage output from the rectifier circuit 21 is input to the automatic starter 32. The automatic starter 32 supplies the output voltage of the battery 5 to the DC / DC converter 33 when the DC voltage output from the rectifier circuit 21 is 30 V or higher.

これにより、バッテリ５の出力電圧（たとえば、２４Ｖ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３で第１動作電圧（１２Ｖ）に降圧されて、第１動作電圧で動作する各部（プリアンプ２７、整流平滑回路４３など）に供給される。また、第１動作電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４で第２動作電圧（５Ｖ）にさらに降圧されて、第２動作電圧で動作する各部（マイクロプロセッサ２８など）に供給される。この第１動作電圧および第２動作電圧の供給により、電力変換装置４の各部が起動する。   As a result, the output voltage (for example, 24V) of the battery 5 is stepped down to the first operating voltage (12V) by the DC / DC converter 33, and each unit operating with the first operating voltage (the preamplifier 27, the rectifying / smoothing circuit 43, etc.) ). The first operating voltage is further stepped down to the second operating voltage (5 V) by the DC / DC converter 34 and supplied to each unit (such as the microprocessor 28) operating at the second operating voltage. By supplying the first operating voltage and the second operating voltage, each unit of the power conversion device 4 is activated.

図５は、風速と発電機の出力電力との関係を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wind speed and the output power of the generator.

垂直軸風車１１が受ける風力エネルギーＥは、式（１）で求められる。   The wind energy E received by the vertical axis wind turbine 11 is obtained by the equation (1).

Ｅ＝０．５×ρ×Ｖ３×Ａ ・・・（１）
ρ：空気密度（＝１．２２５ｋｇ／ｍ３）
Ｖ：風速（ｍ／ｓ）
Ａ：ブレード１３の受風面積（ｍ２） E = 0.5 × ρ × V 3 × A (1)
ρ: air density (= 1.225 kg / m 3 )
V: Wind speed (m / s)
A: Wind receiving area of the blade 13 (m 2 )

交流発電機１２の出力電力Ｗｏｕｔは、式（２）で求められる。   The output power Wout of the AC generator 12 is obtained by the equation (2).

Ｗｏｕｔ＝Ｅ×Ｃｐ×ηｇ ・・・（２）
Ｃｐ：ロータ効率
ηｇ：発電機効率 Wout = E × Cp × ηg (2)
Cp: Rotor efficiency ηg: Generator efficiency

ブレード１３の受風面積Ａを２．８（＝１．７５×１．６）ｍ２とし、ロータ効率Ｃｐを０．２５とし、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが直列接続されているときの発電機効率ηｇを０．５５とし、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが並列接続されているときの発電機効率ηｇを０．８とし、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの直列接続と並列接続とが風速５ｍ／ｓのときに切り替えられるとして、式（１），（２）に基づいて、風速と交流発電機１２の出力電力Ｗｏｕｔとの関係を求めた。その結果が図５に示されている。 The wind receiving area A of the blade 13 is 2.8 (= 1.75 × 1.6) m 2 , the rotor efficiency Cp is 0.25, the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and The generator efficiency ηg when the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series is 0.55, and the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are parallel. The generator efficiency ηg when connected is 0.8, and the serial connection and parallel connection of the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W have a wind speed of 5 m / Based on the equations (1) and (2), the relationship between the wind speed and the output power Wout of the AC generator 12 was obtained based on the assumption that the switching is performed at s. The result is shown in FIG.

Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが直列接続されている状態において、風速が５ｍ／ｓのときの交流発電機１２の出力電力Ｗｏｕｔは、２９．４７７Ｗである。一方、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが並列接続されている状態において、風速が５ｍ／ｓのときの交流発電機１２の出力電力Ｗｏｕｔは、４２．８７５Ｗである。   In a state where the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series, the output power Wout of the AC generator 12 when the wind speed is 5 m / s is It is 29.477W. On the other hand, in the state where U-phase stator coils 17U and 18U, V-phase stator coils 17V and 18V and W-phase stator coils 17W and 18W are connected in parallel, output power Wout of AC generator 12 when the wind speed is 5 m / s. Is 42.875 W.

Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続が直列接続から並列接続に切り替えられることにより、同じ風速であっても、交流発電機１２の出力電力Ｗｏｕｔが少し上昇することが理解される。   Since the connection of the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W is switched from the serial connection to the parallel connection, the output of the AC generator 12 even at the same wind speed It is understood that the electric power Wout increases a little.

そして、実験により、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが直列接続されている状態において、風速が５ｍ／ｓのときに入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧Ｖｉｎ（整流回路２１の出力電圧）が取得され、そのときの出力電力Ｗｏｕｔ（＝２９．４７７Ｗ）が直流電圧Ｖｉｎの３乗値Ｖｉｎ３で除算されることにより、第１係数Ｋ１が設定されている。 As a result of experiments, the input voltage detector 29 is operated when the wind speed is 5 m / s in a state where the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series. Is obtained by dividing the output power Wout (= 29.477 W) at that time by the cube value Vin 3 of the DC voltage Vin. A coefficient K1 is set.

また、実験により、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが並列接続されている状態において、風速が５ｍ／ｓのときに入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧Ｖｉｎ（整流回路２１の出力電圧）が取得され、そのときの出力電力Ｗｏｕｔ（＝４２．８７５Ｗ）が直流電圧Ｖｉｎの３乗値Ｖｉｎ３で除算されることにより、第２係数Ｋ２が設定されている。 In addition, as a result of experiments, in the state where the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in parallel, the input voltage detector 29 is used when the wind speed is 5 m / s. Is obtained by dividing the output power Wout (= 42.875 W) at that time by the cube value Vin 3 of the DC voltage Vin. A coefficient K2 is set.

図６，７は、電力変換装置のマイクロプロセッサによって実行される切替判定処理のフローチャートである。   6 and 7 are flowcharts of the switching determination process executed by the microprocessor of the power conversion device.

電力変換装置４のマイクロプロセッサ２８は、第２動作電圧が供給されている間、図６，７に示される切替判定処理を繰り返し実行している。   The microprocessor 28 of the power conversion device 4 repeatedly executes the switching determination process shown in FIGS. 6 and 7 while the second operating voltage is supplied.

図６に示される切替判定処理では、まず、現在のＵ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続状態が直列接続（１Ｙ結線）であるか否かが確認される（ステップＳ１）。   In the switching determination process shown in FIG. 6, first, is the connection state of the current U-phase stator coils 17U, 18U, V-phase stator coils 17V, 18V, and W-phase stator coils 17W, 18W connected in series (1Y connection)? It is confirmed whether or not (step S1).

現在の接続状態が直列接続（１Ｙ結線）でない場合、つまり現在の接続状態が並列接続（２Ｙ結線）である場合には（ステップＳ１のＮＯ）、図６に示される切替判定処理が直ちに終了される。   If the current connection state is not serial connection (1Y connection), that is, if the current connection state is parallel connection (2Y connection) (NO in step S1), the switching determination process shown in FIG. 6 is immediately terminated. The

現在の接続状態が直列接続（１Ｙ結線）であれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、次に、入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧Ｖｉｎが所定の第１電圧（たとえば、９２Ｖ）以上であるか否かが調べられる（ステップＳ２）。   If the current connection state is a serial connection (1Y connection) (YES in step S1), then the DC voltage Vin detected by the input voltage detection unit 29 is equal to or higher than a predetermined first voltage (for example, 92V). It is checked whether or not (step S2).

直流電圧Ｖｉｎが第１電圧以上でない場合には（ステップＳ２のＮＯ）、図６に示される切替判定処理が直ちに終了される。   If the DC voltage Vin is not equal to or higher than the first voltage (NO in step S2), the switching determination process shown in FIG. 6 is immediately terminated.

直流電圧Ｖｉｎが第１電圧以上であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、次に、直流電圧Ｖｉｎの急激な低下の有無が調べられる（ステップＳ３）。具体的には、直流電圧Ｖｉｎが瞬時に４０％以上の低下率で低下したかどうかが調べられる。   If the DC voltage Vin is equal to or higher than the first voltage (YES in step S2), it is next checked whether or not the DC voltage Vin is suddenly decreased (step S3). Specifically, it is examined whether or not the DC voltage Vin instantaneously decreases at a decrease rate of 40% or more.

そして、直流電圧Ｖｉｎが急激に低下した場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続が直列接続（１Ｙ結線）から並列接続（２Ｙ結線）に切り替わったと判定される（ステップＳ４）。   When the DC voltage Vin drops rapidly (YES in step S3), the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series (1Y It is determined that the connection is switched to the parallel connection (2Y connection) (step S4).

一方、直流電圧Ｖｉｎの急激な低下がない場合には（ステップＳ３のＮＯ）、直流電圧Ｖｉｎが第１電圧よりも大きい第２電圧（たとえば、１４５Ｖ）以上であるか否かが調べられる（ステップＳ５）。   On the other hand, if there is no sudden drop in the DC voltage Vin (NO in step S3), it is checked whether or not the DC voltage Vin is equal to or higher than a second voltage (for example, 145V) larger than the first voltage (step S3). S5).

直流電圧Ｖｉｎが第２電圧以上である場合には（ステップＳ５のＹＥＳ）、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続が直列接続から並列接続に切り替わったと判定される（ステップＳ４）。   When DC voltage Vin is equal to or higher than the second voltage (YES in step S5), connection of U-phase stator coils 17U and 18U, V-phase stator coils 17V and 18V, and W-phase stator coils 17W and 18W is changed from series connection to parallel. It is determined that the connection has been switched (step S4).

直流電圧Ｖｉｎが第２電圧未満である場合には（ステップＳ５のＮＯ）、この処理が終了される。   If the DC voltage Vin is less than the second voltage (NO in step S5), this process ends.

図７に示される処理では、まず、現在のＵ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続状態が並列接続（２Ｙ結線）であるか否かが確認される（ステップＳ１１）。   In the process shown in FIG. 7, first, whether or not the current connection state of the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W is parallel connection (2Y connection). Is confirmed (step S11).

現在の接続状態が並列接続（２Ｙ結線）でない場合、つまり現在の接続状態が直列接続（１Ｙ結線）である場合には（ステップＳ１１のＮＯ）、図７に示される切替判定処理が直ちに終了される。   If the current connection state is not parallel connection (2Y connection), that is, if the current connection state is series connection (1Y connection) (NO in step S11), the switching determination process shown in FIG. 7 is immediately terminated. The

現在の接続状態が並列接続（２Ｙ結線）であれば（ステップＳ１１のＹＥＳ）、次に、直流電圧Ｖｉｎが所定の第３電圧（たとえば、６９Ｖ）以下であるか否かが調べられる（ステップＳ１２）。   If the current connection state is parallel connection (2Y connection) (YES in step S11), it is next checked whether or not the DC voltage Vin is equal to or lower than a predetermined third voltage (for example, 69V) (step S12). ).

直流電圧Ｖｉｎが第３電圧以下でない場合には（ステップＳ１２のＮＯ）、図７に示される切替判定処理が直ちに終了される。   If the DC voltage Vin is not equal to or lower than the third voltage (NO in step S12), the switching determination process shown in FIG. 7 is immediately terminated.

直流電圧Ｖｉｎが第３電圧以下であれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、次に、直流電圧Ｖｉｎの急激な上昇の有無が調べられる（ステップＳ１３）。具体的には、直流電圧Ｖｉｎが瞬時に６０％以上の上昇率で上昇したかどうかが調べられる。   If the DC voltage Vin is equal to or lower than the third voltage (YES in step S12), it is next checked whether or not the DC voltage Vin increases rapidly (step S13). Specifically, it is examined whether or not the DC voltage Vin has instantaneously increased at a rate of increase of 60% or more.

そして、直流電圧Ｖｉｎが急激に上昇した場合には（ステップＳ１３のＹＥＳ）、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続が並列接続（２Ｙ結線）から直列接続（１Ｙ結線）に切り替わったと判定される（ステップＳ１４）。   When the DC voltage Vin suddenly increases (YES in step S13), the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in parallel (2Y It is determined that the connection has been switched to the serial connection (1Y connection) (step S14).

一方、直流電圧Ｖｉｎの急激な上昇がない場合には（ステップＳ１３のＮＯ）、直流電圧Ｖｉｎが第３電圧よりも小さい第４電圧（たとえば、３５Ｖ）以下であるか否かが調べられる（ステップＳ１５）。   On the other hand, if the DC voltage Vin does not increase rapidly (NO in step S13), it is checked whether or not the DC voltage Vin is equal to or lower than a fourth voltage (for example, 35V) smaller than the third voltage (step S13). S15).

直流電圧Ｖｉｎが第４電圧以下である場合には（ステップＳ１５のＹＥＳ）、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続が並列接続から直列接続に切り替わったと判定される（ステップＳ１４）。   When DC voltage Vin is equal to or lower than the fourth voltage (YES in step S15), the connection of U-phase stator coils 17U and 18U, V-phase stator coils 17V and 18V, and W-phase stator coils 17W and 18W is changed from a parallel connection to a series. It is determined that the connection has been switched (step S14).

直流電圧Ｖｉｎが第４電圧より大きい場合には（ステップＳ１５のＮＯ）、この処理が終了される。   If the DC voltage Vin is greater than the fourth voltage (NO in step S15), this process ends.

電力変換装置４のマイクロプロセッサ２８は、図６，７に示される処理を繰り返し実行して、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの直列接続と並列接続との切り替わりを常に監視している。この切り替わりの監視により、マイクロプロセッサ２８は、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続状態を常に把握している。   The microprocessor 28 of the power converter 4 repeatedly executes the processes shown in FIGS. 6 and 7 to connect the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W in series. And constantly monitoring the switching between parallel connection. By monitoring this switching, the microprocessor 28 always knows the connection states of the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W.

以上のように、交流発電機１２のステータ１６には、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが設けられている。Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗは、切替回路３により、直列に接続された状態と並列に接続された状態とに切り替えられる。ロータ１５が回転すると、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗに電流が流れ、交流発電機１２から交流電力が出力される。   As described above, the stator 16 of the AC generator 12 is provided with the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W. The U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are switched by the switching circuit 3 between a state connected in series and a state connected in parallel. When rotor 15 rotates, current flows through U-phase stator coils 17U and 18U, V-phase stator coils 17V and 18V, and W-phase stator coils 17W and 18W, and AC power is output from AC generator 12.

電力変換装置４には、整流回路２１および電力変換回路２３が備えられている。交流発電機１２から出力される交流電力は、整流回路２１により、直流電力に変換される。そして、電力変換回路２３により、整流回路２１から出力される直流電圧がバッテリ５の出力電圧に等しい２４Ｖに変圧される。   The power conversion device 4 includes a rectifier circuit 21 and a power conversion circuit 23. The AC power output from the AC generator 12 is converted into DC power by the rectifier circuit 21. Then, the DC voltage output from the rectifier circuit 21 is transformed by the power conversion circuit 23 to 24 V that is equal to the output voltage of the battery 5.

電力変換回路２３の動作は、入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧（整流回路２１の出力電圧）Ｖｉｎ、ならびにＵ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続が直列接続であるか並列接続であるかに基づいて制御される。具体的には、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが直列接続されているときには、電力変換回路２３から出力される電力が入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧Ｖｉｎの３乗値Ｖｉｎ３に所定の第１係数Ｋ１を乗じて得られる値となるように、電力変換回路２３の動作が制御される。一方、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが並列接続されているときには、電力変換回路２３から出力される電力が入力電圧検出部２９によって検出される直流電圧Ｖｉｎの３乗値Ｖｉｎ３に第１係数Ｋ１よりも大きい第２係数Ｋ２を乗じて得られる値となるように、電力変換回路２３の動作が制御される。 The operation of the power conversion circuit 23 includes a DC voltage (output voltage of the rectifier circuit 21) Vin detected by the input voltage detector 29, U-phase stator coils 17U and 18U, V-phase stator coils 17V and 18V, and W-phase stator coils. It is controlled based on whether the connection of 17W and 18W is a serial connection or a parallel connection. Specifically, when the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in series, the power output from the power conversion circuit 23 is the input voltage detector. The operation of the power conversion circuit 23 is controlled so as to be a value obtained by multiplying the cube value Vin 3 of the DC voltage Vin detected by 29 by a predetermined first coefficient K1. On the other hand, when the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W are connected in parallel, the power output from the power conversion circuit 23 is detected by the input voltage detection unit 29. as a value obtained by multiplying the three squared value Vin 3 a second coefficient K2 is greater than the first coefficient K1 of the DC voltage Vin, the operation of the power conversion circuit 23 is controlled.

風力によって発電する交流発電機１２の出力電力は、風速の３乗に比例する。一方、整流回路２１の出力電圧は、風速に比例する。したがって、整流回路２１の出力電圧の３乗値Ｖｉｎ３と第１係数Ｋ１または第２係数Ｋ２との乗算値は、交流発電機１２の出力電力に対応した値となる。よって、電力変換回路２３から出力される電力がその乗算値となるように、電力変換回路２３の動作が制御されることにより、交流発電機１２の出力電力がほぼ低下せずに（風速がほぼ低下せずに）、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続の切替えに起因して整流回路２１の出力電圧が大きく変化しても、電力変換回路２３から出力される電力が大きく低下することを防止できる。 The output power of the AC generator 12 that generates power using wind power is proportional to the cube of the wind speed. On the other hand, the output voltage of the rectifier circuit 21 is proportional to the wind speed. Therefore, the multiplication value of the cube value Vin 3 of the output voltage of the rectifier circuit 21 and the first coefficient K 1 or the second coefficient K 2 is a value corresponding to the output power of the AC generator 12. Therefore, by controlling the operation of the power conversion circuit 23 so that the power output from the power conversion circuit 23 becomes the multiplication value, the output power of the AC generator 12 is not substantially reduced (the wind speed is almost the same). Even if the output voltage of the rectifier circuit 21 changes greatly due to the switching of the connection between the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W, It can prevent that the electric power output from the power converter circuit 23 falls large.

図８は、電力変換回路に入力される直流電圧と電力変換回路から出力される直流電力との関係を示すグラフである。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the DC voltage input to the power conversion circuit and the DC power output from the power conversion circuit.

第１係数Ｋ１＝０．００００２とし、第２係数Ｋ２＝０．００００８として、電力変換回路２３に入力される直流電圧Ｖｉｎと電力変換回路２３から出力される直流電力（バッテリ５への充電量）との関係を求めた。その結果が図８に示されている。   Assuming that the first coefficient K1 = 0.00002 and the second coefficient K2 = 0.00008, the DC voltage Vin input to the power conversion circuit 23 and the DC power output from the power conversion circuit 23 (the amount of charge to the battery 5) Sought a relationship with. The result is shown in FIG.

Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続状態が直列接続（１Ｙ結線）から並列接続（２Ｙ結線）に切り替えられると、破線で示されるように、直流電圧Ｖｉｎが低下するとともに、電力変換回路２３から出力される直流電力がわずかに増加する。この図８に示されるグラフから、Ｕ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、Ｖ相ステータコイル１７Ｖ，１８ＶおよびＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗの接続状態が直列接続（１Ｙ結線）から並列接続（２Ｙ結線）に切り替えられても、電力変換回路２３から出力される電力が低下しないことが理解される。   When the connection state of the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W is switched from the serial connection (1Y connection) to the parallel connection (2Y connection), as indicated by a broken line In addition, the DC voltage Vin decreases, and the DC power output from the power conversion circuit 23 slightly increases. From the graph shown in FIG. 8, the connection state of the U-phase stator coils 17U and 18U, the V-phase stator coils 17V and 18V, and the W-phase stator coils 17W and 18W is changed from the serial connection (1Y connection) to the parallel connection (2Y connection). It is understood that the power output from the power conversion circuit 23 does not decrease even when the switching is performed.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではない。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment.

たとえば、交流発電機１２のステータ１６には、２個のＵ相ステータコイル１７Ｕ，１８Ｕ、２個のＶ相ステータコイル１７Ｖ，１８Ｖおよび２個のＷ相ステータコイル１７Ｗ，１８Ｗが設けられているとしたが、各相について３個以上のステータコイルが設けられていてもよい。   For example, the stator 16 of the AC generator 12 is provided with two U-phase stator coils 17U and 18U, two V-phase stator coils 17V and 18V, and two W-phase stator coils 17W and 18W. However, three or more stator coils may be provided for each phase.

また、バッテリ５の出力電圧が２４Ｖであるとした。しかしながら、バッテリ５の出力電圧は、２４Ｖ未満であってもよいし、２４Ｖより大きくてもよい。   Further, the output voltage of the battery 5 is assumed to be 24V. However, the output voltage of the battery 5 may be less than 24V or greater than 24V.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

１ 風力発電システム
３ 切替回路
４ 電力変換装置
１２ 交流発電機
１５ ロータ
１６ ステータ
１７Ｕ Ｕ相ステータコイル
１８Ｕ Ｕ相ステータコイル
１７Ｖ Ｖ相ステータコイル
１８Ｖ Ｖ相ステータコイル
１７Ｗ Ｗ相ステータコイル
１８Ｗ Ｗ相ステータコイル
２１ 整流回路
２３ 電力変換回路
２８ マイクロプロセッサ（接続判定手段、制御手段）
２９ 入力電圧検出部（電圧検出手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generation system 3 Switching circuit 4 Power converter 12 AC generator 15 Rotor 16 Stator 17U U-phase stator coil 18U U-phase stator coil 17V V-phase stator coil 18V V-phase stator coil 17W W-phase stator coil 18W W-phase stator coil 21 Rectifier circuit 23 Power conversion circuit 28 Microprocessor (connection determination means, control means)
29 Input voltage detection unit (voltage detection means)

Claims (3)

ロータおよびステータを有し、前記ステータに各相について複数のステータコイルが設けられた交流発電機と、各相の前記複数のステータコイルの接続を直列接続と並列接続とに切り替える切替回路とを備える風力発電システムに用いられ、前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換する整流回路と、
前記整流回路から出力される直流電力を変換するための電力変換回路と、
前記整流回路から出力される直流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記複数のステータコイルが直列接続されているか並列接続されているかを判定する接続判定手段と、
前記接続判定手段によって前記複数のステータコイルが直列接続されていると判定された場合には、前記電力変換回路から出力される直流電力が前記電圧検出手段による検出電圧の３乗値に所定の第１係数を乗じて得られる値となるように、前記電力変換回路を制御し、前記接続判定手段によって前記複数のステータコイルが並列接続されていると判定された場合には、前記電力変換回路から出力される直流電力が前記電圧検出手段による検出電圧の３乗値に前記第１係数よりも大きい第２係数を乗じて得られる値となるように、前記電力変換回路を制御するスイッチング制御手段とを含む、電力変換装置。 An alternator having a rotor and a stator, the stator having a plurality of stator coils for each phase, and a switching circuit for switching the connection of the plurality of stator coils for each phase between series connection and parallel connection A power converter that is used in a wind power generation system and converts AC power output from the AC generator into DC power,
A rectifier circuit for converting AC power output from the AC generator into DC power;
A power conversion circuit for converting DC power output from the rectifier circuit;
Voltage detecting means for detecting a DC voltage output from the rectifier circuit;
Connection determination means for determining whether the plurality of stator coils are connected in series or in parallel;
When it is determined by the connection determination means that the plurality of stator coils are connected in series, the DC power output from the power conversion circuit is set to a third value of the voltage detected by the voltage detection means. When the power conversion circuit is controlled to be a value obtained by multiplying by one coefficient, and the connection determination means determines that the plurality of stator coils are connected in parallel, the power conversion circuit Switching control means for controlling the power conversion circuit so that the output DC power becomes a value obtained by multiplying the cube value of the detection voltage by the voltage detection means by a second coefficient larger than the first coefficient; Including a power conversion device. 前記接続判定手段は、
前記電圧検出手段による検出電圧が所定の第１電圧以上である状態から当該検出電圧が所定の低下率以上の低下率で低下するか、または、前記電圧検出手段による検出電圧が前記第１電圧よりも大きい第２電圧以上に上昇すると、前記複数のステータコイルが直列接続から並列接続に切り替えられたと判定し、
前記電圧検出手段による検出電圧が所定の第３電圧以下である状態から当該検出電圧が所定の上昇率以上の上昇率で上昇するか、または、前記電圧検出手段による検出電圧が前記第３電圧よりも小さい第４電圧以下に低下すると、前記複数のステータコイルが並列接続から直列接続に切り替えられたと判定する、請求項１に記載の電力変換装置。 The connection determination means includes
The detected voltage drops from a state where the voltage detected by the voltage detecting means is equal to or higher than a predetermined first voltage, or the detected voltage detected by the voltage detecting means is lower than the first voltage. When the voltage rises to a value greater than the second voltage, it is determined that the plurality of stator coils are switched from series connection to parallel connection,
The detected voltage rises at a rate of increase greater than or equal to a predetermined rate of increase from a state where the voltage detected by the voltage detector is equal to or lower than a predetermined third voltage, or the voltage detected by the voltage detector is higher than the third voltage. The power conversion device according to claim 1, wherein the plurality of stator coils are determined to be switched from the parallel connection to the series connection when the voltage drops to a lower fourth voltage or less. ロータおよびステータを有し、前記ステータに各相について複数のステータコイルが設けられた交流発電機と、
各相の前記複数のステータコイルの接続を直列接続と並列接続とに切り替える切替回路と、
請求項１または２に記載の電力変換装置とを含む、風力発電システム。 An alternator having a rotor and a stator, the stator being provided with a plurality of stator coils for each phase;
A switching circuit that switches the connection of the plurality of stator coils of each phase between series connection and parallel connection;
A wind power generation system including the power conversion device according to claim 1.
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