JP6917673B2 - 風車の回転速度制御方法 - Google Patents
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Description
しかし、このようにすると、強風時に効率よく発電することができなくなる。
(1) 縦長ブレードの上下の先端部に内向きに傾斜する内向傾斜部が形成された複数の縦長揚力型ブレードを有するロータを備える風車の縦主軸に、主発電機とは別に、モータ兼補助発電機を、制御手段によりオン・オフされる電磁クラッチを介して接続しておき、前記制御手段は、平均風速判定部、ロータ周速判定部、クラッチ切換判定部、モータ・補助発電機切換判定部、中央処理装置を備え、風力により前記ロータが回転し、風速計等制御手段が予め定めた基準平均風速2m/sを検知した時に、前記風速計等制御手段により前記モータ兼補助発電機を自動的にモータとして始動させ、前記ロータの周速または回転速度が特定の上限値5m/sに達するまで加速回転させて、モータ機能を停止させ、前記モータ機能により回転した前記ロータの周速5m/sに、現時の風速が加わって前記ロータを回転させ、前記風速計等制御手段が前記ロータの定格平均風速13m/sを検知するか、回転速度検知手段が前記ロータの定格回転数を検知したとき、前記風速計等制御手段により前記モータ兼補助発電機を補助発電機の機能に切替えて、前記縦主軸の回転により発電するようにし、前記ロータに回生ブレーキを作用させ、前記風速計等制御手段が再度予め定めた基準平均風速2m/sを検知したときに、前記モータ兼補助発電機を前記風速計等制御手段により前記モータ機能に切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の上限値5m/sに達するまで加速回転させて、前記モータ機能を停止させて前記ロータを風力で回転させる制御を繰返えさせる。
すなわち、ブレード8の弦長は、ブレード8の回転半径の20%〜50%とされ、翼面積は大きく設定されている。
なお、主発電機3を、第1蓄電池10や直流負荷電源系統に直接電力を供給しうる直流発電機としてもよい。
なお、風速計24による平均風速の検知時間は、低風速下で発電量が大きく変動しないように、例えば10秒以下の間隔で行うのが好ましい。
回転速度検出センサ25には、例えば磁気回転速度検出センサ、超音波回転速度検出センサ、ロータリエンコーダ等の非接触型センサが用いられる。
まず、ロータ2が回転しているときの平均風速を、風速計27により測定し(S1)、制御手段4の中央処理装置23の演算処理結果に基づいて、平均風速判定部28が、予め定めた基準平均風速である2m/s以上か否かを判定する(S2)。なお、平均風速が2m/s未満の場合には、電磁クラッチ12はオフとなっている。
この発電時に、ロータ2の回転エネルギが電気エネルギに変換されることにより、ロータ2に回生ブレーキが作用して減速される。
また、ディスクブレーキ装置29を作動させても、なおロータ2の過回転を防止することができないときや、風力発電装置に異常事態が発生した場合等には、手動ブレーキ装置35を操作してロータ2を強制的に停止させうるので、ロータ2のブレード8が破損したりするのを未然に防止することができる。
前記実施形態では、基準平均風速が2m/sとなったことを検知したとき、モータを始動させてロータ2の回転を加速するようにしたが、基準平均風速が2m/sのときの縦主軸5の平均回動数を検知するか、または基準平均風速が2m/sのときのロータ2の周速を検知したときに、モータを始動させてロータ2を加速させるようにしてもよい。
すなわち、ブレード8の回転半径が前記実施形態の1mより小さい場合には、ロータ2の回転トルクが小さくなって、発電負荷により失速し易くなるので、基準平均風速を2m/s以上に設定し、ロータ2の回転速度が高いときに、モータに切替えて始動させるようにすればよい。
なお、駆動軸15と減速機13の出力軸16との動力伝達を断続する電磁クラッチ12等のクラッチ機構は省略することもある。
2 ロータ
3 主発電機
4 制御手段
5 縦主軸
6 支持枠体
6A 軸受
7A、7B アーム
8 縦長揚力型ブレード
8A 主部
8B 内向傾斜部
9 コントローラ
10 第1蓄電池
11 伝動手段
11A 従動傘歯車
11B 駆動傘歯車
12 電磁クラッチ
13 減速機
14 モータ兼補助発電機
15 駆動軸
16 出力軸
17 切替スイッチ
17A モータ側接点
17B 充電側接点
18 第2蓄電池
19 コントローラ
20 クラッチ切替判定部
21 給電器
22 モータ・補助発電機切替判定部
23 中央処理装置
24 歯車
25 回転速度検出センサ
26 ロータ周速判定部
27 風速計
28 平均風速判定部
29 ディスクブレーキ装置
30 ブレーキディスク
31 ブラケット
32 キャリパ
33 ブレーキパッド
34 電磁アクチュエータ
35 手動ブレーキ装置
36 大径軸部
37 ブレーキパッド
38 太陽光発電パネル
C 翼厚中心線
G 基礎
K 歯車ケース
O 回転軌跡
Claims (2)
- 縦長ブレードの上下の先端部に内向きに傾斜する内向傾斜部が形成された複数の縦長揚力型ブレードを有するロータを備える風車の縦主軸に、主発電機とは別に、モータ兼補助発電機を、制御手段によりオン・オフされる電磁クラッチを介して接続しておき、前記制御手段は、平均風速判定部、ロータ周速判定部、クラッチ切換判定部、モータ・補助発電機切換判定部、中央処理装置を備え、風力により前記ロータが回転し、風速計等制御手段が予め定めた基準平均風速2m/sを検知した時に、前記風速計等制御手段により前記モータ兼補助発電機を自動的にモータとして始動させ、前記ロータの周速または回転速度が特定の上限値5m/sに達するまで加速回転させて、モータ機能を停止させ、前記モータ機能により回転した前記ロータの周速5m/sに、現時の風速が加わって前記ロータを回転させ、前記風速計等制御手段が前記ロータの定格平均風速13m/sを検知するか、回転速度検知手段が前記ロータの定格回転数を検知したとき、前記風速計等制御手段により前記モータ兼補助発電機を補助発電機の機能に切替えて、前記縦主軸の回転により発電するようにし、前記ロータに回生ブレーキを作用させ、前記風速計等制御手段が再度予め定めた基準平均風速2m/sを検知したときに、前記モータ兼補助発電機を前記風速計等制御手段により前記モータ機能に切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の上限値5m/sに達するまで加速回転させて、前記モータ機能を停止させて前記ロータを風力で回転させる制御を繰返すことを特徴とする風車の回転速度制御方法。
- 前記風車における前記縦長揚力型ブレードは、前記内向傾斜部が除かれた部位である主部の横断形状が、前記主部の翼厚中心線の内外における翼厚を対称とされ、前記風車は、前記風車の縦主軸の周囲に複数の前記縦長揚力型ブレードを有するロータを備え、前記縦長揚力型ブレードの弦長が、前記縦長揚力型ブレードの回転半径の20%〜50%に形成され、前記縦長揚力型ブレードの前記主部の前記翼厚中心線を、前記縦長揚力型ブレードの翼厚中心の回転軌跡上に合わせて回転されることを特徴とする請求項1に記載の風車の回転速度制御方法。
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