JP5761712B2 - 分散電源用発電装置の過回転防止回路 - Google Patents
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図11において、21は風車、1は永久磁石型発電機、36は整流器、22はバッテリ、37は逆流防止ダイオード、35はブレーキ制御手段、31は渦電流ブレーキ、32は円盤状ロータ、33は磁性体、34は励磁コイル、38は負荷である。
さらに、頻繁にブレーキをかけると円盤状ロータ32が発熱するために、ブレーキのON/OFFを多数回できない。また、ブレーキをかけて停止している間は出力が得られないという問題がある。
図8は本発明に係る風車の周速比λに対する出力係数Cpおよびトルク係数Ctを説明するための説明図である。通常、トルク係数Ctは出力係数Cpを周速比λで除したもので表されるが、説明の便宜上、周速比λに対する出力係数Cpおよびトルク係数Ctの最大値を同一の縦軸の大きさで表す。図8において、出力係数Cpが最大となる周速比はλxであり、最大出力点Sxで最大出力係数Cpmaxとなり、トルク係数Ctが最大となる周速比はλyであり、最大トルク点Tyで最大トルク係数Ctmaxとなる。
ブレーキ付加トルク曲線Tsは、本願により実現できる分散電源用発電装置の過回転防止回路を有する永久磁石型発電機1の負荷トルクを表したものである。
これらのトルク曲線は、風車回転数に対して一義的に定まるものである。
ここで、交点Rで運転状態にあるときの風速を例えば12m/sとする。そして、例えば風速が13m/sになると、図5の最大トルク曲線Tv上の動作点はQになる。
この交点Rで運転し続ける現象は、風速が13m/sになると、風車は図8のトルク係数Ctにおける最大トルク点Tyよりも左側で動作していることに因る。
図7に、前記永久磁石型発電機1の内部インダクタンス値をLとし、直列に接続されるコンデンサの容量をCとした時のインダクタンスLと容量Cの直列リアクタンス特性を示す。
図7に示すωL−1/(ωC)が、インダクタンスと容量の直列リアクタンス特性であり、風車回転数Nの上昇すなわち永久磁石型発電機1の電気角周波数ωの上昇とともに、リアクタンスXは容量性が小さくなり、やがて誘導性が大きくなる特性となる。
さらに風車が定格回転数Nr以上に回転しようとすると、負荷としての永久磁石型発電機のトルクが風車の最大軸トルク以上となるごとく、第1のコンデンサおよび第2のコンデンサの値を決定することにより、風車回転数Nは受動的に風車定格回転数Nr付近に留まることができる。
同図において、4は第1のコンデンサ、5は第2のコンデンサであり、図12と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図1について説明する。
したがって、本発明の第1の実施例は、風車21により駆動される永久磁石型発電機1の定格電気角周波数ωrが、図7に示す直列共振電気角周波数ω0よりも低い値となるように設定することが必要である。
図2において図1と異なるところは、異なる誘起電圧を発生する複数の巻線を有する永久磁石型発電機1の交流出力端子T1およびT2に、第1のトランス11および第2のトランス12を接続したことである。
同図において、図1と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図2について説明する。
図3は、永久磁石型発電機1の巻線は1種類とし、昇圧トランスを用いて永久磁石型発電機1より、PWMコンバータを用いずに交流を直流に変換して概略の最大出力を取り出すとともに、風車定格回転数Nr以上に風車21を回転させないようにすることができる実施例である。
同図において、11は第1のトランス、4は第1のコンデンサ、5は第2のコンデンサであり、図1と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図3について説明する。
第1のコンデンサ4に並列に昇圧を目的とした第1のトランス11が接続され、この第1のトランス11に直列に接続される第2のコンデンサ5を経て第2の整流器8よりバッテリ22に出力される。
同図において、5は第2のコンデンサ、15は2倍圧整流回路であり、図1と同一番号は同一構成部品を表す。
以下、図4について説明する。
すなわち、本発明の実施例1においては永久磁石型発電機1内において、W2巻線はW1巻線よりも電圧が高くなるように相互に絶縁して構成されていた。その高い電圧を発生させる作用を2倍圧整流回路15で行うものである。
さらに風車回転数が定格回転数Nrよりも上昇すると、負荷としての永久磁石型発電機のトルクが風車の最大軸トルク以上となるために、風車回転数Nは風車定格回転数Nr付近に留まることができる。
このように、風車または水車の最大出力取得と過回転防止動作を、制御回路を用いずに受動素子のみで構成できるので、極めて有用である。
2 第1のリアクトル
3 第2のリアクトル
4 第1のコンデンサ
5 第2のコンデンサ
7 第1の整流器
8 第2の整流器
9 風力発電装置
10 分散電源用発電装置の過回転防止回路
11 第1のトランス
12 第2のトランス
13 正側出力端子
14 負側出力端子
15 2倍圧整流回路
16 直流コンデンサ
17 第3の整流器
18 第4の整流器
19 正側直流出力端子
20 負側直流出力端子
21 風車
22 バッテリ
31 渦電流ブレーキ
32 円盤状ロータ
33 磁性体
34 励磁コイル
35 ブレーキ制御手段
36 整流器
37 逆流防止ダイオード
38 負荷
Claims (6)
- 風車または水車により駆動される異なる誘起電圧を発生する複数の巻線を有する永久磁石型発電機から、風または水の流速に関わらず、風車または水車の概略の最大出力を得る分散電源用発電装置の過回転防止回路において、該永久磁石型発電機の低い誘起電圧を発生する第1の交流出力端子に第1のコンデンサを経て第1の整流器を接続し、前記永久磁石型発電機の高い誘起電圧を発生する第2の交流出力端子に第2のコンデンサを経て第2の整流器を接続し、該第1の整流器および該第2の整流器の出力を合計して直流電源に出力し、前記風車または水車の定格回転数において前記永久磁石型発電機の負荷トルクが前記風車または水車の最大軸トルク以上となるごとく各コンデンサの値を決定することを特徴とする分散電源用発電装置の過回転防止回路。
- 風車または水車により駆動される異なる誘起電圧を発生する複数の巻線を有する永久磁石型発電機から、風または水の流速に関わらず、風車または水車の概略の最大出力を得る分散電源用発電装置の過回転防止回路において、該永久磁石型発電機の低い誘起電圧を発生する第1の交流出力端子に第1のトランスを経て第1のコンデンサを接続し、該第1のコンデンサと直列に第1の整流器を接続し、前記永久磁石型発電機の高い誘起電圧を発生する第2の交流出力端子に第2のトランスを経て第2のコンデンサを接続し、該第2のコンデンサと直列に第2の整流器を接続し、該第1の整流器および該第2の整流器の出力を合計して直流電源に出力し、前記風車または水車の定格回転数において前記永久磁石型発電機の負荷トルクが前記風車または水車の最大軸トルク以上となるごとく各コンデンサの値を決定することを特徴とする分散電源用発電装置の過回転防止回路。
- 風車または水車により駆動される異なる誘起電圧を発生する複数の巻線を有する永久磁石型発電機から、風または水の流速に関わらず、風車または水車の概略の最大出力を得る分散電源用発電装置の過回転防止回路において、該永久磁石型発電機の低い誘起電圧を発生する第1の交流出力端子に第1のコンデンサを経て第1のトランスを接続し、該第1のトランスと直列に第1の整流器を接続し、前記永久磁石型発電機の高い誘起電圧を発生する第2の交流出力端子に第2のコンデンサを経て第2のトランスを接続し、該第2のトランスと直列に第2の整流器を接続し、該第1の整流器および該第2の整流器の出力を合計して直流電源に出力し、前記風車または水車の定格回転数において前記永久磁石型発電機の負荷トルクが前記風車または水車の最大軸トルク以上となるごとく各コンデンサの値を決定することを特徴とする分散電源用発電装置の過回転防止回路。
- 風車または水車により駆動される永久磁石型発電機から、風または水の流速に関わらず、風車または水車の概略の最大出力を得る分散電源用発電装置の過回転防止回路において、該永久磁石型発電機の交流出力端子に第1のコンデンサを経て第1の整流器を接続し、該第1のコンデンサと並列に第1のトランスを接続し、該第1のトランスと直列に第2のコンデンサを接続し、該第2のコンデンサに直列に第2の整流器を接続し、該第1の整流器および該第2の整流器の出力を合計して直流電源に出力し、前記風車または水車の定格回転数において前記永久磁石型発電機の負荷トルクが前記風車または水車の最大軸トルク以上となるごとく各コンデンサの値を決定することを特徴とする分散電源用発電装置の過回転防止回路。
- 風車または水車により駆動される永久磁石型発電機から、風または水の流速に関わらず、風車または水車の概略の最大出力を得る分散電源用発電装置の過回転防止回路において、該永久磁石型発電機の交流出力端子に第1のコンデンサを経て第1の整流器を接続し、該第1のコンデンサと並列に第2のコンデンサを接続し、該第2のコンデンサと直列に第1のトランスを接続し、該第1のトランスに直列に第2の整流器を接続し、該第1の整流器および該第2の整流器の出力を合計して直流電源に出力し、前記風車または水車の定格回転数において前記永久磁石型発電機の負荷トルクが前記風車または水車の最大軸トルク以上となるごとく各コンデンサの値を決定することを特徴とする分散電源用発電装置の過回転防止回路。
- 風車または水車により駆動される永久磁石型発電機から、風または水の流速に関わらず、風車または水車の概略の最大出力を得る分散電源用発電装置の過回転防止回路において、該永久磁石型発電機の交流出力端子に第1のコンデンサを経て第1の整流器を接続し、該第1のコンデンサと並列に第2のコンデンサを接続し、該第2のコンデンサに直列に第4の整流器を接続し、該第4の整流器に並列に直流コンデンサを接続し、該直流コンデンサに直列に第3の整流器を接続し、該第3の整流器の負側直流出力端子と前記第4の整流器の正側直流出力端子を接続し、前記直流コンデンサと前記第3の整流器と前記第4の整流器で2倍圧整流回路を構成し、該第1の整流器の出力と該2倍圧整流回路の出力を加算して直流電源に出力し、前記風車または水車の定格回転数において前記永久磁石型発電機の負荷トルクが前記風車または水車の最大軸トルク以上となるごとく各コンデンサの値を決定することを特徴とする分散電源用発電装置の過回転防止回路。
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