JPH01237360A - 風力発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、風速の変動に対して発電動力を一定となるよ
うにした風力発電装置に関する。

［従来の技術］ 風力発電を行う場合、第２図に示すように風速ＶＷが絶
えず変動するため、何ら周波数制御を行わない場合には
動力Ｐｗがｐｗ−πρＤ２Ｃ１）ＶＷ　／８１６ｋｗと
なり、第３図に示すように変動して不都合である。なお
、ρは空気密度、Ｄはプロペラの直径、Ｃｐはプロペラ
効率である。

このため、従来では回転翼のブレードピッチ角制御によ
り、発電機に与える動力を一定に保つような周波数制御
を行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような制御方法では発電機に与える
動力を一定に保つためにプロペラ効率Ｃｐを下げて動力
Ｐｗを最小値ＰＢに保つ必要があるので、第３図の斜線
部分の動力を逃がすことになり、無駄が多いという欠点
があった。

本発明の目的は、上記課題を解決し風速の変動に拘らず
動力を無駄にしないで発電動力を一定に保つことができ
るようにした風力発電装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、風力を受けて回転
する回転翼からその動力を入力する発電機と、該発電機
の入力軸に連結された可変容量形油圧ポンプと、該油圧
ポンプに連結された蓄圧装置と、上記回転翼の回転数を
検出するセンサと、該センサにより検出された検出回転
数が設定回転数を上回ったときに余剰動力で油圧ポンプ
を駆動してその吐出圧を蓄圧させ、下回ったときに蓄圧
を動力として油圧ポンプを駆動させて発電機の不足動力
を補うように油圧ポンプを制御する制御装置とを備えた
ちのである。

［作　用］ 一般に回転翼の回転数は風速に比例して変動し、発電動
力は回転翼の回転数に比例して変動する。

しながって、回転翼の回転数と発電動力は一定の比例関
係にあるため、その回転数が一定になるように制御すれ
ば発電動力を一定に保持することが可能となる。

制＃装置は、回転翼の回転数を検出し、検出回転数が設
定回転数を上回ったとき、すなわち、風速が高くなった
ときには、回転翼受取動力から発電動力を差し引いた残
りの余剰動力を油圧ポンプの駆動に利用するように制御
する。余剰動力は油圧ポンプの駆動に費されると共に蓄
圧装置にエネルギとして蓄えられる。

一方、制御装置は、検出回転数が設定回転数を下回った
とき、すなわち、風速が低くなったときには、蓄圧装置
に蓄えられたエネルぎを油圧ポンプを介して吐き出させ
て発電機の不足動力を補うように制御する。

これにより、動力を無駄にしないで、風速の変動に拘ら
ず、発電動力を一定に保つことができるようになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。

風力発電装置を示す第１図において、風力で回転駆動さ
れる回転翼（プロペラ）１の回転軸２は、増速歯車３，
４を介して発電機５の入力軸６に連結されている。７は
増速歯車３，４を収容すると共に回転軸２および入力軸
６を軸受を介して回転自在に支持したケーリンつてある
。

発電機５の入力軸６には可変容量形油圧ポンプ７が連結
され、油圧ポンプ７には油圧配管８，９を介して油タン
ク１０と蓄圧装置１１が接続されている。油圧ポンプ７
は、例えば傾転角を変えることにより吐出油量を連続的
に変化させることができると共に、油圧を供給すれは油
圧モータとしての機能を発揮するようになっている。油
圧ポンプ７はポンプとして使用する場合には、吐出油量
に応じた動力を必要とし、モータとして使用する場合に
は、供給油量に応じた動力を出力することになる。

上記蓄圧装置１１は、シリンダ１２内にピストン１３を
摺動自在に設け、このピストン１３で仕切られたシリン
ダ１２内の一方の室１４に油圧ポンプ７から吐出される
油を導入し、反対側の室１５には吐出圧によって移動す
るピストン１３を受けてその吐出圧をエネルギとして蓄
えるコイルはね１６が設けられている。

回転翼１の回転軸２近傍にはその回転数を検出するセン
サ１７が配置され、このセンサ１７からの出力信号を入
力して、その検出回転数と予め設定された設定回転数と
を比較して回転軸２の回転数を設定回転数にするように
油圧ポンプ７の流量制御く例えは傾転角制御〉を行うた
めの制御装置１８が設けられている。この制御装置１８
は検出回転数が設定回転数を上回ったときに、回転翼受
取動力から設定回転数に対応した発電動力を差し引いた
残りの余剰動力を利用して油圧ポンプ７をポンプ作動さ
せてその吐出圧を蓄圧装置１１に蓄圧さぜ、下回ったと
きにその蓄圧を利用して油圧ポングアをモータ作動させ
て動力を吐き出させ、発電機５の不足動力を補うように
油圧ポンプ７を制御するようになっている。

次に上述のように構成された風力発電装置の作動につい
て説明する。

制御装置１８には所定の発電動力に対応した回転軸２の
回転数が予め設定されており、制御装置−６〜 １８はセンサ１７から入力された検出回転数と設定回転
数とを比較し、検出回転数が設定回転数を上回ったとき
に、油圧ポンプ７のポンプ作動で発電機５の入力軸６か
ら余剰動力を吸収すべく流量制御を行う。これにより発
電機５には所定の発電動力が入力される。また上記油圧
ポンプ７のポンプ作動で出力された吐出圧は、蓄圧装置
１１のコイルばね１６をピストン１３を介して圧縮し、
エネルぎとして蓄えられる。

検出回転数が設定回転数と等しくなった場合には、油圧
ポンプ７の負荷をＯにするように制御する。この場合、
回転翼１の受取動力がそのまま発電動力として発電機５
に入力される。

一方、検出回転数が設定回転数を下回ったときに、制御
装置１８は油圧ポンプ７をモータ作動に切換えて蓄圧装
置１１に蓄圧された油圧により発電機５の不足動力を補
うような動力を入力軸６に出力すべく流量制御を行う。

このようにして風速が高い場合には余剰動力をエネルギ
として蓄え、風速が低い場合には蓄えたエネルギを吐き
出して発電機５の不足動力を補うようにしたので、動力
を無駄にしないで、風速の変動に拘らず第４図に示すよ
うに発電動力ＰＧを一定に保つことができる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。

回転翼の回転数を検出し、検出回転数が設定回転数を上
回ったときに余剰動力を油圧ポンプの駆動に利用して蓄
圧装置にエネルギとして蓄えるようにし、下回ったとき
に蓄えられたエネルギを油圧ポンプを介して吐き出させ
て発電機の不足動力を補うようにしたので、動力を最小
値に設定していた従来の装置と異なり、動力を無駄にし
ないで、風速の変動に拘らず発電動力を一定に保つこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る風力発電装置の一実施例を示す構
成図、第２図は風速の時間的変化を示すグラフ、第３図
は回転翼受取動力の時間的変化を示すグラフ、第４図は
本発明の風力発電装置による発電動力の時間的変化を示
すグラフである。 図中、１は回転翼、２は回転軸、５は発電機、６は入力
軸、７は油圧ポンプ、１１は蓄圧装置、１７はセンサ、
１８は制御装置である。 特許出願人　　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
　　絹　　　谷　　　信　　　雄５：光電機 時間を 第２図 第３図 光 春１ １７　　舊反衷夏 １７、　　ヤング ｌＬ５　　セノ卑茨１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、風力を受けて回転する回転翼からその動力を入力す
   る発電機と、該発電機の入力軸に連結された可変容量形
   油圧ポンプと、該油圧ポンプに連結された蓄圧装置と、
   上記回転翼の回転数を検出するセンサと、該センサによ
   り検出された検出回転数が設定回転数を上回ったときに
   余剰動力で油圧ポンプを駆動してその吐出圧を蓄圧させ
   、下回ったときに蓄圧を動力として油圧ポンプを駆動さ
   せて発電機の不足動力を補うように油圧ポンプを制御す
   る制御装置とを備えたことを特徴とする風力発電装置。