JP5605680B2 - 風車およびその制御方法 - Google Patents
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Description
図1に示す本発明に係る風車1は、地上に立設された塔201の上部にナセル202が設置され、そのナセル202に支持された水平軸風車である。この風車1は、3枚のブレード10を有し、回転軸11の先端に固定されたハブ12に各ブレード10が放射状に取り付けられている。また、ナセル202には、風向風速計203が取り付けられている。
タイマtの初期化と、基準となる回転速度R0の初期化が行われる。ここでは、先に回転速度検出器から入力された回転速度の値を回転速度R0に設定する。
回転速度検出器から入力された現時点の回転速度を取得し、この値を回転速度R1の値に設定する。
回転速度R1が所定の範囲内にあるか否かを判定する。ここでは、所定の範囲内を、基準となる回転速度R0に対する回転速度R1の変化が10%未満と設定する。基準となる回転速度R0に対して回転速度R1が10%未満の変化である場合は、風車が一定の回転速度で回転しているとみなし、次のステップS4に進む。一方、基準となる回転速度R0に対して回転速度R1が10%以上の変化である場合は、ステップS1に戻り、タイマtの初期化と、基準となる回転速度R0の値を回転速度R1の値に変更する。
タイマtの値が予め設定した時間T0以上経過したか否かを判定する。時間T0以上経過していない場合は、ステップS2に戻る。一方、時間T0以上経過した場合は、風車が一定の回転速度で一定時間回転し続けていると判断し、次のステップ5に進む。
風車の回転速度を制御する。ここでは、回転速度を制御するときは、制御前の回転速度R0から10%以上変更されるように制御する。回転速度の制御後、ステップS1に戻る。
風車の回転速度を制御する具体的手段の第1の構成例としては、ブレードのピッチ角を調整する可変ピッチ機構を備える構成が挙げられる。従来の可変ピッチ機構を備える風車の場合、運転風速範囲(カットイン風速からカットアウト風速の間)において回転速度を一定に保つようにピッチ制御を行っている。本発明では、回転速度制御装置3(図2参照)が、回転速度検出器2から入力された風車1の回転速度が所定の範囲内で一定時間以上連続すると判断した場合、回転速度制御装置3から可変ピッチ機構に信号を送り、ブレードのピッチ角を調整する。なお、可変ピッチ機構は、風車1のハブ12(図1参照)に組み込まれている。
具体的手段の第2の構成例としては、誘導電流を利用して風車の回転速度を制御することが挙げられる。例えば図4、5に示すように、回転体31と、ヨーク32と、コイル33と、導体34とを備える構成とする。なお、図4においては、導体のみ断面で示している。
上記した第2の構成例を備える風車の場合、誘導電流が導体34に流れることで、導体34が電気抵抗によって発熱する。そこで、この熱を利用して水などの熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置を実現してもよい。
さらに、上記した熱媒体加熱装置により加熱した熱媒体の熱を発電に利用する発電システムを実現してもよい。このような発電システムの一例としては、例えば図8に示すように、上記した第2の構成例を備える風車1と、蓄熱器50と、発電部60とを備える構成とする。
10 ブレード 11 回転軸 12 ハブ
30 熱媒体加熱装置
31 回転体
311,312 磁性体凸部 315 支持部材
32 ヨーク
321,322 磁性体突起部
33 コイル
34 導体 34i 断熱材
35 配管
50 蓄熱器 51 給水管 52 輸送管
60 発電部 61 蒸気タービン 62 発電機
71 復水器 72 ポンプ
201 塔 202 ナセル 203 風向風速計
P 発電システム
Claims (4)
- ブレードを有し、風を受けて回転する風車であって、
前記風車の回転速度を検出する回転速度検出器と、
前記風車の回転速度を制御する回転速度制御装置と、を備え、
前記回転速度制御装置は、前記回転速度検出器が検出する前記風車の回転速度が100Hz以下の低周波音を発生する範囲内において、回転速度の変化が10%未満で10分以上連続する場合、前記風車の回転速度が10%以上変更されるように制御する風車。
但し、前記低周波音の周波数f(Hz)は、前記風車の回転速度をR(rpm)、前記ブレードの枚数をZ(枚)とするとき、次式で与えられる。
(式)f=RZ/60 - 前記ブレードのピッチ角を調整する可変ピッチ機構を備え、
前記回転速度制御装置が、前記可変ピッチ機構により、前記ブレードのピッチ角を調整することで、前記風車の回転速度を制御する請求項1に記載の風車。 - 前記風車に連動して回転する回転軸と、
前記回転軸に支持された回転体と、
前記回転体の回転に伴い回転磁界を発生するコイルと、
前記コイルに電流を通電する電源と、
前記回転磁界の磁束による誘導電流が流れる導体と、を備え、
前記回転速度制御装置が、前記電源から前記コイルへの通電電流を制御して、前記導体に流れる誘導電流により発生する前記回転体の回転を停止させる方向のトルクを調整することで、前記風車の回転速度を制御する請求項1又は請求項2に記載の風車。 - ブレードを有し、風を受けて回転する風車の制御方法であって、
前記風車が、100Hz以下の低周波音を発生する回転速度の範囲内において、回転速度の変化が10%未満で10分以上連続して回転する場合、前記風車の回転速度が10%以上変更されるように制御する風車の制御方法。
但し、前記低周波音の周波数f(Hz)は、前記風車の回転速度をR(rpm)、前記ブレードの枚数をZ(枚)とするとき、次式で与えられる。
(式)f=RZ/60
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