JP6422014B2 - 波力発電装置 - Google Patents
波力発電装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6422014B2 JP6422014B2 JP2014127660A JP2014127660A JP6422014B2 JP 6422014 B2 JP6422014 B2 JP 6422014B2 JP 2014127660 A JP2014127660 A JP 2014127660A JP 2014127660 A JP2014127660 A JP 2014127660A JP 6422014 B2 JP6422014 B2 JP 6422014B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- turbine
- input power
- unit
- torque
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
M.Amundarain、M.ALberdi、A.J.Garrido、I.Garrido、"Modeling and Simulation of Wave Energy Generation Plants:Output Power Control"、 IEEE Trans on Industrial Electron、 Vol.58、No.1、pp.105-117、2011
また、トルクを用いるため、空気速度や圧力を直接検出する必要もない。
図1は、本発明に係る波力発電装置の第1の実施形態の概略構成を示すシステム構成図、図2は図1の制御装置の具体的構成を示すブロック図である。
本発明に係る波力発電機は、図1に示すように、下端を開放した破線図示の円筒体1内に例えば往復の空気流で一方向に回転するウエルズタービンで構成される波力発電用タービン2が回転自在に配置され、この波力発電用タービン2の円筒体1の上端から突出する回転軸2aに円筒体1の上端面に配置された発電機3が連結されている。また、円筒体1の上端には図示しないが空気を内外で流通させる開口が形成されている。
発電機3には波力発電用タービンの回転速度を検出する回転速度検出部としての回転速度センサ4が内蔵されているとともに、発電機3で発生するトルクを制御して、最高効率点での発電を行わせる制御装置10が接続されている。
この制御装置10の具体的構成は、図2に示すように、発電機3で発生するトルクを制御するトルク制御部20と、このトルク制御部20に対するトルク指令値を形成するトルク指令値形成部30とで構成されている。
ここで、ベクトル制御インバータ26は、トルク指令値形成部30からトルク指令値T*が入力されると、発電機3がトルク指令値T*に対応したトルクを出力するような三相交流電圧を発生する。すなわち、ベクトル制御インバータ26はトルク指令値T*が入力されたときに、発電機3で発生するトルクが瞬時にトルク指令値となるように制御可能に構成されている。また、ベクトル制御インバータ26では、発電機内部の磁束とトルク電流とが独立となるように制御している。
また、コンバータ24は、ベクトル制御インバータ26に直流電圧を供給する共に、この直流電圧がほぼ一定となるように交流電源22に回生電力を送っている。
この速度調節部32の詳細な動作は後述する。
そして、速度調節部32の加算器32dから出力されるトルク指令値T*が前述したベクトル制御インバータ26に供給される。
このタービントルク推定部33では、下記数1に従ってタービントルク推定値Tt′を算出する。
図4に本実施形態のトルク係数と流量係数の関係を示す。本実施形態の発電機3の制御は、図4の破線で囲まれた部分に当るトルク及び流量係数で運転を行うものと仮定する。この条件に基づけば、タービンのトルク係数Ctは、
傾き検知部36aは、入力パワーPinの推定値の平方根を取った値をサンプリング時間Ts[s]毎に観測しており、毎回前回値を保存している。傾きΔfは、入力パワーの平方根の今回値をPinsqr0、入力パワーの平方根の前回値をPinsqr1とすると、数11により演算される。
ところで、タービンの効率と流量係数との関係は図9に示すようになる。この図9から分かるように、効率が最高となる所定の流量係数φmaxが存在する。発電機3を制御する場合に、効率ができるだけ高いことが望ましいので、上述したように、波高値が最大のときに流量係数がφmaxとなるように、数15により、発電機3の回転速度指令値ωm **を生成する。
これは、空気のパワーを表す数9に、最大効率の場合の空気速度と回転角周波数の関係VX=rωmφmaxを代入し、回転速度に関して整理した結果である。
速度指令値生成部31は、波高値推定部36が入力パワーの波高推定値Pmax′を出力するまでの間すなわち図10の期間Iではt=0での回転速度ωm0を維持するような速度指令値ωm *が速度調節部32へ出力される。
速度調節部32では、図3に示すフィードフォワード制御器32aで、速度指令値ωm *を入力とし、下記数17の演算を行ってトルク指令値Tff *を出力する。
以下、本発明の第2の実施形態について図面を伴って説明する。
図11は、第2の実施形態の概略構成を示すシステム構成図である。
この発電機は、波力発電用タービン2、発電機3、回転速度センサ4、交流電源22、コンバータ24、ベクトル制御インバータ26、速度指令値生成部31、速度調節部32、タービントルク推定部33、空気速度推定部34、入力パワー推定部35、波高値推定部37からなる。
この中で、波高値推定部37、速度指令値生成部31以外のものは、第1の実施形態と同様な動作をするため、説明を省略する。
波高値推定部37は、入力パワーPinが入力される平方根演算部37aと、算出された平方根の傾きを検知して、第1のトリガ信号および第2のトリガ信号を出力する傾き検知部37bと、時刻補正部37cと、平方根の傾きと第1のトリガ信号とに基づいて第1の波高値を推定する第1の波高値推定部37dと平方根の傾きと第2のトリガ信号とに基づいて第2の波高値を推定する第2の波高値推定部37eとを備えている。
時刻補正部37cは、第1の実施例と同様に入力パワーがゼロとなる時刻を推定し、
そこからの経過時間を出力している。
そして、波高値推定部37で推定した第1の波高推定値Pmax1′及び第2の波高推定値Pmax2′は、速度指令値生成部31に入力される。
速度指令値生成部31は、入力パワーが最大となるときに、タービン効率が最大となるよう速度指令値を生成する。ただし、波高値推定部37は、t=T、t=2Tの時に波高値の推定値を演算した結果を出力するため、この値に合わせて速度指令値を変化させている。速度指令値生成部31は、第1の波高推定値Pmax1′および第2の波高推定値Pmax2′が入力されると、数26にしたがって、入力パワーが速度指令値ωm1 **及びωm2 **を演算する。
このため、ベクトル制御インバータ26で発電機3のトルクを制御することにより、入力パワーが最大に達する時にタービンが最適な速度になるように加速することができる。すなわち、現在のエネルギーの状態をフィードバックして最適な速度制御を行う場合に比べて、制御遅れを軽減することができる。また、第1の波高値を推定した後に、さらに第2の波高値を推定することにより、より正確な波高値を推定することができ、より正確に最適な速度指令値を作成することができ、タービンの効率を高めることができる。
なお、上記実施形態においては、タービントルク推定部33を設けて、タービントルクを推定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、波力発電用タービン2にトルク検出部を設けて直接タービンで発生するタービントルクを検出するようにしてもよい。
Claims (5)
- 空気の往復流に対応可能な波力発電用タービンと、
該波力発電用タービンに接続された発電機と、
前記波力発電用タービンのタービン回転速度を検出するタービン回転速度検出部と、
前記発電機に対する速度指令値を生成する速度指令値生成部と、
該速度指令値生成部で生成された速度指令値及び前記タービン回転速度検出部から出力されるタービン回転速度に基づいてトルク指令値を算出する速度調節部と、
該速度調節部で算出したトルク指令値が入力されて前記発電機のトルク制御を瞬時に行う発電機トルク制御部と、
前記波力発電用タービンのトルクを検出または推定するタービントルク検出または推定部と、
該タービントルク検出または推定部で検出または推定したタービントルク検出値または推定値より、前記波力発電用タービンの入力パワーを推定する入力パワー推定部と、
前記入力パワー推定部で推定した入力パワーの平方根の傾きを検知する傾き検知部及び該傾き検知部で検知した傾きから入力パワーがゼロとなる時刻を推定し、ゼロとなった時刻からの経過時間を出力する入力パワーゼロ時刻推定部を備え、前記波力発電用タービンに入力される平均的な空気の振動の角周波数に、前記入力パワーがゼロとなる時刻からの経過時間を積算した値を与えた三角関数に基づいて、入力パワーの波高推定値を推定する波高値推定部と、
前記速度指令値生成部は、前記波高値推定部で推定した波高推定値に基づいて前記速度指令値を算出する
こと特徴とする波力発電装置。 - 前記タービントルク検出または推定部は、前記発電機のトルク指令値と前記発電機の回転速度と前記発電機のイナーシャに基づいてタービントルクを推定する構成とされていることを特徴とする請求項1に記載の波力発電装置。
- 前記波高値推定部は、前記入力パワーの平方根の値を平均的な空気パワーの角周波数に前記入力パワーがゼロとなる時刻からの経過時間を積算した値を与えた正弦関数で除算した値を、予測した入力パワーの波高推定値として用いる波高値演算部を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の波力発電装置。
- 前記波高値推定部は、入力パワー推定部で推定した入力パワーが零となった基準時点から所定時間が経過した第1のサンプリング時点での第1の入力パワーの平方根の値を平均的な空気パワーの角周波数に前記入力パワーがゼロとなる時刻からの経過時間を積算した値を与えた正弦関数で除算した値を前記入力パワーの第1の波高推定値として推定する第1の波高値推定部と、該第1のサンプリング時点から前記所定時間が経過した第2のサンプリング時点での第2の入力パワーの平方根の値を平均的な空気パワーの角周波数に前記入力パワーがゼロとなる時刻からの経過時間を積算した値を与えた正弦「関数で除算した値を前記入力パワーの第2の波高推定値として推定する第2の波高値推定部とを備え、
前記速度指令値生成部は、前記第1の波高推定値及び前記第2の波高推定値に基づいて所定周期の入力パワーの最大値と入力パワーの変動の周期とを予測して前記速度指令値を算出することを特徴とする請求項1に記載の波力発電装置。 - 前記発電機トルク制御部は、前記トルク指令値が入力されたときに前記発電機のトルク制御を瞬時に行うベクトル制御インバータで構成されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の波力発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014127660A JP6422014B2 (ja) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 波力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014127660A JP6422014B2 (ja) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 波力発電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016010177A JP2016010177A (ja) | 2016-01-18 |
JP6422014B2 true JP6422014B2 (ja) | 2018-11-14 |
Family
ID=55227408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014127660A Active JP6422014B2 (ja) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 波力発電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6422014B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6967224B2 (ja) * | 2018-02-07 | 2021-11-17 | 国立大学法人 東京大学 | 波力発電システム |
JP7022277B2 (ja) * | 2018-04-19 | 2022-02-18 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 発電装置 |
KR102204724B1 (ko) * | 2020-11-19 | 2021-01-19 | 한국해양과학기술원 | 디지털 트윈 기술을 이용한 진동수주형 파력발전시스템의 제어 장치 및 방법 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5891373A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-31 | Fuji Electric Co Ltd | 波力発電設備 |
JP2575012B2 (ja) * | 1987-01-19 | 1997-01-22 | 株式会社 緑星社 | 波力発電装置およびその発電方法 |
JPH10176649A (ja) * | 1996-12-16 | 1998-06-30 | Tohoku Electric Power Co Inc | 極数可変型誘導発電機による波力タービン発電装置及びその運転方法 |
JP5517787B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2014-06-11 | 三菱重工業株式会社 | ジャイロ式波力発電装置の制御方法 |
-
2014
- 2014-06-20 JP JP2014127660A patent/JP6422014B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016010177A (ja) | 2016-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6422014B2 (ja) | 波力発電装置 | |
US10720866B2 (en) | Multiple generator synchronous electrical power distribution system | |
JP5084737B2 (ja) | 電力変換装置 | |
CA2820514C (en) | Systems and methods to reduce tower oscillations in a wind turbine | |
CA2947861C (en) | Method and system for enhanced accuracy of chemical injection pumps | |
JP4998885B2 (ja) | 風力発電装置の最大電力追従制御装置 | |
KR101303404B1 (ko) | 풍력 발전 장치 및 출력 제어 방법 | |
CN105874196A (zh) | 功率斜变的桨距前馈 | |
JP2006304586A (ja) | 直流電源装置 | |
CN103384123B (zh) | 逆变器控制器及控制逆变器的开关频率的方法 | |
EP3469213A1 (en) | Damping of edgewise wind turbine blade vibrations | |
CN112994571B (zh) | 压缩机及其控制方法、转矩补偿方法、装置以及存储介质 | |
JP2019083672A (ja) | インバータ並びにモータの駆動制御方法 | |
KR20130094691A (ko) | 센서리스 비틀림 모드 댐핑 시스템 및 방법 | |
MX2012011247A (es) | Sistema y metodo de amortiguacion en modo de torsion a base de rectificador. | |
JP5742591B2 (ja) | 太陽光発電設備 | |
JP6462388B2 (ja) | 風力発電装置 | |
JP6399581B2 (ja) | 波力発電装置 | |
JP2018506956A5 (ja) | ||
JP6282487B2 (ja) | 過給機及び船舶 | |
JP2669540B2 (ja) | ロータリ圧縮機の制御装置 | |
JP6905695B2 (ja) | 気泡発生検出装置および気泡発生検出方法 | |
KR20200017500A (ko) | 사이리스터 기동 장치 | |
JP6221684B2 (ja) | 電力平準化装置 | |
US10256638B2 (en) | Method and system for operating a set of generators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170518 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170518 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180213 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180409 |
|
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: 20180911 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181004 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6422014 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |