JPH0742664A - 風力システム - Google Patents
風力システムInfo
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- JPH0742664A JPH0742664A JP5188091A JP18809193A JPH0742664A JP H0742664 A JPH0742664 A JP H0742664A JP 5188091 A JP5188091 A JP 5188091A JP 18809193 A JP18809193 A JP 18809193A JP H0742664 A JPH0742664 A JP H0742664A
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- wind turbine
- wind
- output
- windmill
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- 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
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、応答性良く出力制御を行うことがで
き、かつ低風速時に出力を上昇させることができる風力
システムを提供する。 【構成】ロ−タヘッド８に、風車回転径Ｄが最小となる
位置と風車回転径Ｄが最大となる位置との間に伸縮可能
に風車翼９を支持させてなる風車７を設け、この風車７
の出力を検知し、この検知により、風車翼９の受風面積
を、高風速時には小さくなる側に変位させ、低風速時に
は大きくなる側に変位させることにより、受風面積を変
えると風車回転径Ｄの直径の二乗で変化する受風エネル
ギ−の特性を用いて、風車７の出力を応答性良く制御
し、さらに効果的に風力エネルギ−を捕らて、風車の出
力を上昇させることを可能とした。
き、かつ低風速時に出力を上昇させることができる風力
システムを提供する。 【構成】ロ−タヘッド８に、風車回転径Ｄが最小となる
位置と風車回転径Ｄが最大となる位置との間に伸縮可能
に風車翼９を支持させてなる風車７を設け、この風車７
の出力を検知し、この検知により、風車翼９の受風面積
を、高風速時には小さくなる側に変位させ、低風速時に
は大きくなる側に変位させることにより、受風面積を変
えると風車回転径Ｄの直径の二乗で変化する受風エネル
ギ−の特性を用いて、風車７の出力を応答性良く制御
し、さらに効果的に風力エネルギ−を捕らて、風車の出
力を上昇させることを可能とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、風車を用いて、発電な
どを行う風力システムに関する。
どを行う風力システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】クリ−ンなエネルギ−として、風車を用
いて風力エネルギ−を電気エネルギ−に換えることが行
われている。一般には、タワ−の上部に、回転軸を水平
方向に沿って配置した風車、いわゆる水平軸型風車を回
転自在に設置して、風を受けるようにし、このとき得ら
れる風車の回転力で発電機を駆動することが行われてい
る。
いて風力エネルギ−を電気エネルギ−に換えることが行
われている。一般には、タワ−の上部に、回転軸を水平
方向に沿って配置した風車、いわゆる水平軸型風車を回
転自在に設置して、風を受けるようにし、このとき得ら
れる風車の回転力で発電機を駆動することが行われてい
る。
【０００３】ところで、こうした風力システムは、風速
の変化の都度、風車の受風エネルギ−は異なってしまう
難点をもつ。これでは、風車の出力が一定化しない。
の変化の都度、風車の受風エネルギ−は異なってしまう
難点をもつ。これでは、風車の出力が一定化しない。
【０００４】そこで、風力システムでは風車の出力を制
御して、定出力を得ることが行われている。具体的に
は、従来は、高風速時になると失速する出力特性の風車
翼を用いて、余分な風力エネルギ−を逃がして出力を制
御する、いわゆるスト−ルコントロ−ルによる方法と、
翼ピッチ角が可変可能な風車翼を用いて、余分な風力エ
ネルギ−を翼ピッチ角の可変で逃がして出力を制御す
る、いわゆる可変ピッチコントロ−ルとが行われてい
る。
御して、定出力を得ることが行われている。具体的に
は、従来は、高風速時になると失速する出力特性の風車
翼を用いて、余分な風力エネルギ−を逃がして出力を制
御する、いわゆるスト−ルコントロ−ルによる方法と、
翼ピッチ角が可変可能な風車翼を用いて、余分な風力エ
ネルギ−を翼ピッチ角の可変で逃がして出力を制御す
る、いわゆる可変ピッチコントロ−ルとが行われてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、こうしたス
ト−ルコントロ−ル、可変ピッチコントロ−ルの出力制
御は、いずれも高風速時における応答性が良くない。特
に過出力時における出力制御の点は十分でない。
ト−ルコントロ−ル、可変ピッチコントロ−ルの出力制
御は、いずれも高風速時における応答性が良くない。特
に過出力時における出力制御の点は十分でない。
【０００６】また、いずれの出力制御も、低風速時にお
いて出力を上昇させることは難しい。本発明は、このよ
うな事情に着目してなされたもので、その目的とすると
ころは、応答性良く出力制御を行える上、低風速時に出
力を上昇させることが可能な風力システムを提供するこ
とにある。
いて出力を上昇させることは難しい。本発明は、このよ
うな事情に着目してなされたもので、その目的とすると
ころは、応答性良く出力制御を行える上、低風速時に出
力を上昇させることが可能な風力システムを提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、風車ヘッドの外周部に複数枚の風車翼を
有し、かつこれら風車翼は前記風車ヘッドに、伸縮機構
を介して、風車回転径が最小となる第１の翼位置と風車
回転径が最大となる第２の翼位置との間に沿って伸縮可
能に支持させてなり、風を受けることによって回転する
風車を設け、この風車の出力を検知する検知する検知手
段を設け、この検知にしたがって、前記風車翼を、高風
速時には風車回転径が小さくなる側に変位させ、低風速
時には風車回転径が大きくなる側に変位させる翼駆動手
段を設けて、風力システムを構成したことにある。
にこの発明は、風車ヘッドの外周部に複数枚の風車翼を
有し、かつこれら風車翼は前記風車ヘッドに、伸縮機構
を介して、風車回転径が最小となる第１の翼位置と風車
回転径が最大となる第２の翼位置との間に沿って伸縮可
能に支持させてなり、風を受けることによって回転する
風車を設け、この風車の出力を検知する検知する検知手
段を設け、この検知にしたがって、前記風車翼を、高風
速時には風車回転径が小さくなる側に変位させ、低風速
時には風車回転径が大きくなる側に変位させる翼駆動手
段を設けて、風力システムを構成したことにある。
【０００８】
【作用】この発明によると、風車の出力の検知によっ
て、変動する風速が検知される。このとき、検知結果が
高風速域であれば、風車翼の風車回転径は風速に応じて
小さくなる側に変位（収縮）され、風車の受風面積を小
さくしていく。
て、変動する風速が検知される。このとき、検知結果が
高風速域であれば、風車翼の風車回転径は風速に応じて
小さくなる側に変位（収縮）され、風車の受風面積を小
さくしていく。
【０００９】これにより、風車に対する受風エネルギ−
は小さくなる。つまり、風車の出力は小さく制御され
る。また低風速域であれば、反対に風車翼の風車回転径
は風速に応じて大きくなる側に変位（伸長）され、風車
の受風面積を大きくしていく。これにより、風車に対す
る受風エネルギ−は大きくなる。つまり、風車の出力は
大きく制御される。
は小さくなる。つまり、風車の出力は小さく制御され
る。また低風速域であれば、反対に風車翼の風車回転径
は風速に応じて大きくなる側に変位（伸長）され、風車
の受風面積を大きくしていく。これにより、風車に対す
る受風エネルギ−は大きくなる。つまり、風車の出力は
大きく制御される。
【００１０】ここで、風車が受け止める受風エネルギ−
は、受風面積を変えると、風車回転径の直径の二乗で変
化するがわかった。このことから、風車の風車回転径を
変化させると、急激に受風エネルギ−が変化させられ
る。
は、受風面積を変えると、風車回転径の直径の二乗で変
化するがわかった。このことから、風車の風車回転径を
変化させると、急激に受風エネルギ−が変化させられ
る。
【００１１】それ故、風車の出力は、応答性良く、制御
される。しかも、受風エネルギ−は、風車回転径が最小
になると、急激に最も小さくなるから、過出力を防ぐに
は有効である。
される。しかも、受風エネルギ−は、風車回転径が最小
になると、急激に最も小さくなるから、過出力を防ぐに
は有効である。
【００１２】そのうえ、逆に風車回転径が最大になる
と、受風面積が大きくなって、効果的に風力エネルギ−
を捕らえる、すなわち受風面積が大きくなるから、風車
の出力を容易に上昇させることが可能となる。
と、受風面積が大きくなって、効果的に風力エネルギ−
を捕らえる、すなわち受風面積が大きくなるから、風車
の出力を容易に上昇させることが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を図１ないし図６に示す一実施
例にもとづいて説明する。図１中、１は本発明を適用し
た風力システムの風車構造体を示す。風車構造体１は、
地面に固定されたタワ−２を有している。このタワ−２
の上部には、図２に示されるようにナセル３が据え付け
られている。このナセル３の内部には、前後方向に向か
って延びる主軸４が配設されている。この主軸４は、前
部と後部が軸受５，５を介して、ナセル３内に設置した
フレ−ム６に回転自在に支持されている。この主軸４の
前部分が、ナセル３の前部に設けた貫通部３ａから前方
へ突き出ている。
例にもとづいて説明する。図１中、１は本発明を適用し
た風力システムの風車構造体を示す。風車構造体１は、
地面に固定されたタワ−２を有している。このタワ−２
の上部には、図２に示されるようにナセル３が据え付け
られている。このナセル３の内部には、前後方向に向か
って延びる主軸４が配設されている。この主軸４は、前
部と後部が軸受５，５を介して、ナセル３内に設置した
フレ−ム６に回転自在に支持されている。この主軸４の
前部分が、ナセル３の前部に設けた貫通部３ａから前方
へ突き出ている。
【００１４】この突き出た主軸４の前端部分には、前方
から風を受けることにより回転する風車、例えば水平軸
型風車７（以後、単に風車７と称す）が回転自在に設け
られている。
から風を受けることにより回転する風車、例えば水平軸
型風車７（以後、単に風車７と称す）が回転自在に設け
られている。
【００１５】ここで、この風車７について説明すれば、
風車７は、主軸４の前端部分に有したロ−タヘッド８
（風車ヘッドに相当）と、このロ−タヘッド８の外周部
に所定の間隔をおいて配設した複数枚、例えば２枚の風
車翼９，，９とを有している。
風車７は、主軸４の前端部分に有したロ−タヘッド８
（風車ヘッドに相当）と、このロ−タヘッド８の外周部
に所定の間隔をおいて配設した複数枚、例えば２枚の風
車翼９，，９とを有している。
【００１６】ここで、各風車翼９，９は、風車７の径方
向に延びる支持杆１０ａと、この支持杆１０ａの先端側
に設けた翼部分１０ｂとを有してなる。そして、これら
風車翼９，９が、ロ−タヘッド８の外周部に、直径方向
に対して伸縮可能に支持してある。
向に延びる支持杆１０ａと、この支持杆１０ａの先端側
に設けた翼部分１０ｂとを有してなる。そして、これら
風車翼９，９が、ロ−タヘッド８の外周部に、直径方向
に対して伸縮可能に支持してある。
【００１７】この支持構造について説明すれば、１１は
ロ−タヘッド８の外周部に突設された二本の支柱であ
る。支柱１１，１１は、「１８０°」位相したロ−タヘ
ッド８の外周面部分から、ロ−タヘッド８の軸心と直交
する方向へ向かって突き出している。
ロ−タヘッド８の外周部に突設された二本の支柱であ
る。支柱１１，１１は、「１８０°」位相したロ−タヘ
ッド８の外周面部分から、ロ−タヘッド８の軸心と直交
する方向へ向かって突き出している。
【００１８】そして、これら各支柱１１，１１の上端部
には、ロ−タヘッド８の回転軸と平行な方向を回動方向
に定めた軸受１２を介して、それぞれ上記風車翼９の支
持杆１０ａの中間部分が回動自在に支持されている。こ
れにより、各風車翼９の全体を、軸受１２を支点とし
て、風車７の回転方向に揺動できるようにしている。そ
して、この支持杆１０ａの中間部分を回動自在に支持す
る構造によって、風車翼９を、図５に示される風車回転
径Ｄが最大となる翼位置Ｄ1 （第２の翼位置）から、図
６に示される風車回転径Ｄが最小となる翼位置Ｄn （第
１の翼位置）までの間で、伸縮可能に可動するようにし
ている（支持機構）。つまり、各風車翼９，９は中央部
に寄ったり、直径方向に張り出るように伸縮可能に支持
される。
には、ロ−タヘッド８の回転軸と平行な方向を回動方向
に定めた軸受１２を介して、それぞれ上記風車翼９の支
持杆１０ａの中間部分が回動自在に支持されている。こ
れにより、各風車翼９の全体を、軸受１２を支点とし
て、風車７の回転方向に揺動できるようにしている。そ
して、この支持杆１０ａの中間部分を回動自在に支持す
る構造によって、風車翼９を、図５に示される風車回転
径Ｄが最大となる翼位置Ｄ1 （第２の翼位置）から、図
６に示される風車回転径Ｄが最小となる翼位置Ｄn （第
１の翼位置）までの間で、伸縮可能に可動するようにし
ている（支持機構）。つまり、各風車翼９，９は中央部
に寄ったり、直径方向に張り出るように伸縮可能に支持
される。
【００１９】また各支柱１１，１１から回転方向側へず
れたロ−タヘッド８の外周部分には、一対の油圧シリン
ダ１３，１３（ピストン１３ａを往復動自在に嵌挿した
シリンダ１３ｂからなり：翼駆動手段に相当）が配設さ
れている。各油圧シリンダ１３，１３は、ロ−タヘッド
８の直径方向へ向かって延びるように据え付けられてい
る。そして、これら油圧シリンダ１３，１３の突出端
が、ロ−タヘッド８の回転軸と平行な方向を回動方向に
定めた軸受１４を介して、上記各支持杆１０ａ，１０ａ
の後端部（根元部）に回動自在に連結されている。
れたロ−タヘッド８の外周部分には、一対の油圧シリン
ダ１３，１３（ピストン１３ａを往復動自在に嵌挿した
シリンダ１３ｂからなり：翼駆動手段に相当）が配設さ
れている。各油圧シリンダ１３，１３は、ロ−タヘッド
８の直径方向へ向かって延びるように据え付けられてい
る。そして、これら油圧シリンダ１３，１３の突出端
が、ロ−タヘッド８の回転軸と平行な方向を回動方向に
定めた軸受１４を介して、上記各支持杆１０ａ，１０ａ
の後端部（根元部）に回動自在に連結されている。
【００２０】各油圧シリンダ１３，１３につながる各油
圧チュ−ブ１５は、主軸４の軸心を通じて、さらには図
示しない可動カップリングを介して、ナセル３内に配設
された油圧供給装置１６に接続されている。
圧チュ−ブ１５は、主軸４の軸心を通じて、さらには図
示しない可動カップリングを介して、ナセル３内に配設
された油圧供給装置１６に接続されている。
【００２１】油圧供給装置１６は、コントロ−ルバルブ
ユニット１６ａと油圧発生装置１６ｂとを組み合わせて
構成されていて、同油圧供給装置１６で発生する油圧を
油圧シリンダ１３のピストン両側の隔室１３ｃあるいは
隔室１３ｄに導けるようにしている。
ユニット１６ａと油圧発生装置１６ｂとを組み合わせて
構成されていて、同油圧供給装置１６で発生する油圧を
油圧シリンダ１３のピストン両側の隔室１３ｃあるいは
隔室１３ｄに導けるようにしている。
【００２２】これにより、各風車翼９，９は、油圧の入
出で伸縮動作する油圧シリンダ１３，１３によって、翼
位置Ｄ1 と翼位置Ｄn との間を変位するようになってい
る。また各油圧シリンダ１３，１３には、同油圧シリン
ダ１２のストロ−ク量Ｌを検知するポテンションメ−タ
２１が設けられている。ポテンショメ−タ２１の出力部
は、接続線２１ａにより、主軸４内を通じて、主軸４の
後端側の外周部に設けた一対のスリップリング２２，２
２に接続されている。また各スリップリング２２，２２
には、同スリップリング２２，２２の外周面に摺接する
摺接端子２３，２３が設けられていて、ポテンショメ−
タ２１からの検知出力をナセル３内に導いている。
出で伸縮動作する油圧シリンダ１３，１３によって、翼
位置Ｄ1 と翼位置Ｄn との間を変位するようになってい
る。また各油圧シリンダ１３，１３には、同油圧シリン
ダ１２のストロ−ク量Ｌを検知するポテンションメ−タ
２１が設けられている。ポテンショメ−タ２１の出力部
は、接続線２１ａにより、主軸４内を通じて、主軸４の
後端側の外周部に設けた一対のスリップリング２２，２
２に接続されている。また各スリップリング２２，２２
には、同スリップリング２２，２２の外周面に摺接する
摺接端子２３，２３が設けられていて、ポテンショメ−
タ２１からの検知出力をナセル３内に導いている。
【００２３】一方、フレ−ム６には、主軸４と並行に配
置された出力軸１７が回転自在に支持されている。１８
は、同出力軸１４を支持する軸受を示す。出力軸１７の
端部とこれと対向する主軸部分との間には、主軸側に大
径の歯車１９ａを設け、出力軸側に小径な歯車１９ｂを
設けてなる増速機１９が装着されている。また出力軸１
３のもう一方の端部には、発電機２０が連結されてい
て、風力エネルギ−によって回る風車７の回転を増速し
て、発電機２０を駆動するようにしてある。
置された出力軸１７が回転自在に支持されている。１８
は、同出力軸１４を支持する軸受を示す。出力軸１７の
端部とこれと対向する主軸部分との間には、主軸側に大
径の歯車１９ａを設け、出力軸側に小径な歯車１９ｂを
設けてなる増速機１９が装着されている。また出力軸１
３のもう一方の端部には、発電機２０が連結されてい
て、風力エネルギ−によって回る風車７の回転を増速し
て、発電機２０を駆動するようにしてある。
【００２４】他方、タワ−２内には発電機制御盤２４が
据え付けられている。この発電機制御盤２４は、例えば
マイクロコンピュ−タで構成される制御部２５を有して
構成されている。
据え付けられている。この発電機制御盤２４は、例えば
マイクロコンピュ−タで構成される制御部２５を有して
構成されている。
【００２５】この発電機制御盤２４には、複数本の接続
線２８を介して、ナセル３内の機器、すなわち油圧供給
装置１６、発電機２０、摺接端子２７，２７が接続され
ている。
線２８を介して、ナセル３内の機器、すなわち油圧供給
装置１６、発電機２０、摺接端子２７，２７が接続され
ている。
【００２６】そして、この発電機制御盤２４によって、
所定の発電出力を得るようにしている。このための設定
として、制御部２５には、つぎのような機能が設定して
ある。
所定の発電出力を得るようにしている。このための設定
として、制御部２５には、つぎのような機能が設定して
ある。
【００２７】すなわち、制御部２５には、発電機２０か
らの出力を検知し、同出力と設定出力値とを対比して、
同出力が設定出力値より大きい場合、油圧シリンダ１３
のストロ−ク量Ｌを所定の発電出力値になるまで増加さ
せる機能が設定してある。
らの出力を検知し、同出力と設定出力値とを対比して、
同出力が設定出力値より大きい場合、油圧シリンダ１３
のストロ−ク量Ｌを所定の発電出力値になるまで増加さ
せる機能が設定してある。
【００２８】また制御部２５には、発電機２０からの出
力が設定出力値より小さい場合、油圧シリンダ１３のス
トロ−ク量Ｌを所定の発電出力値になるまで減小させる
機能が設定してあり、これらの機能によって風車７を定
出力となるようにしている。
力が設定出力値より小さい場合、油圧シリンダ１３のス
トロ−ク量Ｌを所定の発電出力値になるまで減小させる
機能が設定してあり、これらの機能によって風車７を定
出力となるようにしている。
【００２９】さらに制御部２５には、こうした機能に加
え、発電機２０からの出力が設定出力値を越えるとき
は、風車７によるシステムの運転を停止する機能が設定
してある。
え、発電機２０からの出力が設定出力値を越えるとき
は、風車７によるシステムの運転を停止する機能が設定
してある。
【００３０】つぎに、このように構成された風力システ
ムの作用について説明する。風車７は、前面から風を受
けると、風力により、ロ−タヘッド８を中心に回転す
る。
ムの作用について説明する。風車７は、前面から風を受
けると、風力により、ロ−タヘッド８を中心に回転す
る。
【００３１】この回転は、主軸４および増速機１９を経
て、出力軸１７へ伝わり、発電機２０を駆動していく。
これにより、風力エネルギ−は、電気エネルギ−に変換
される。
て、出力軸１７へ伝わり、発電機２０を駆動していく。
これにより、風力エネルギ−は、電気エネルギ−に変換
される。
【００３２】そして、この発電出力が発電機制御盤２４
から外部へ出力されていく。こうした運転中、風車４の
風車回転径Ｄは、発電機制御盤２４により制御され、風
力システムから定出力を出力させている。
から外部へ出力されていく。こうした運転中、風車４の
風車回転径Ｄは、発電機制御盤２４により制御され、風
力システムから定出力を出力させている。
【００３３】この出力制御の作用が図３および図４に示
すフロ−チャ−トに示されている。このフロ−チャ−ト
に基づいて風力システムの出力制御を説明すれば、ステ
ップＳ１のように出力制御盤２４には同制御盤２４に付
いている操作部（図示しない）を通じて、所定の発電出
力値ＫＷset が設定してある。
すフロ−チャ−トに示されている。このフロ−チャ−ト
に基づいて風力システムの出力制御を説明すれば、ステ
ップＳ１のように出力制御盤２４には同制御盤２４に付
いている操作部（図示しない）を通じて、所定の発電出
力値ＫＷset が設定してある。
【００３４】ついで、ステップＳ２に進み、発電量から
現在運転中の出力値ＫＷを検知し、またポテンショメ−
タ２１の出力から現在の油圧シリンダ１３，１３のリフ
ト量Ｌを検知した後、ステップＳ３へ至る。
現在運転中の出力値ＫＷを検知し、またポテンショメ−
タ２１の出力から現在の油圧シリンダ１３，１３のリフ
ト量Ｌを検知した後、ステップＳ３へ至る。
【００３５】ステップＳ３は、出力値ＫＷと設定出力値
ＫＷset との差ΔＫＷを演算していく。これにより、風
力システムの現在の出力状況がわかり、これから風車７
が受けている風速の変動が検知される。
ＫＷset との差ΔＫＷを演算していく。これにより、風
力システムの現在の出力状況がわかり、これから風車７
が受けている風速の変動が検知される。
【００３６】ついで、ステップＳ４に進み、この差ΔＫ
Ｗが「０」より大きいか否かが判定される。このとき、
「０」より小さければ、風車７の出力から、現在の風車
７が受けている風速は低いと判定され、ステップＳ５へ
進み、低風速を原因とした出力を補正すべく、風車７の
受風面積を大きくする制御に移行していく。
Ｗが「０」より大きいか否かが判定される。このとき、
「０」より小さければ、風車７の出力から、現在の風車
７が受けている風速は低いと判定され、ステップＳ５へ
進み、低風速を原因とした出力を補正すべく、風車７の
受風面積を大きくする制御に移行していく。
【００３７】すなわち、ステップＳ５では、現在の油圧
シリンダ１３，１３のリフト量Ｌが最低可能リフト量Ｌ
min であるか否かを判定する。ここで、風車７の受風面
積が、既に最も高い受風エネルギ−を受けるのに好適な
状態、すなわち図５に示す翼位置Ｄ1 （最大回転径）で
定まる最大受風面積となっているのであれば、これ以
上、受風面積を大きくすることができないから、ステッ
プＳ６へ進み、同最大受風面積を確保している油圧シリ
ンダ１３，１３のリフト量Ｌをそのままの状態にしてい
く。
シリンダ１３，１３のリフト量Ｌが最低可能リフト量Ｌ
min であるか否かを判定する。ここで、風車７の受風面
積が、既に最も高い受風エネルギ−を受けるのに好適な
状態、すなわち図５に示す翼位置Ｄ1 （最大回転径）で
定まる最大受風面積となっているのであれば、これ以
上、受風面積を大きくすることができないから、ステッ
プＳ６へ進み、同最大受風面積を確保している油圧シリ
ンダ１３，１３のリフト量Ｌをそのままの状態にしてい
く。
【００３８】一方、リフト量Ｌが最低可能リフト量Ｌmi
n を超える値であれば、ステップＳ７へ進む。このステ
ップＳ７によると、現在の油圧シリンダ１３，１３のリ
フト量Ｌと最低可能リフト量Ｌmin との差から減少リフ
ト量ΔＬを演算していく。そして、演算を終えると、ス
テップＳ８に進み、減少リフト量ΔＬにしたがい、油圧
シリンダ１３，１３を収縮側に逐次動作させていく。
n を超える値であれば、ステップＳ７へ進む。このステ
ップＳ７によると、現在の油圧シリンダ１３，１３のリ
フト量Ｌと最低可能リフト量Ｌmin との差から減少リフ
ト量ΔＬを演算していく。そして、演算を終えると、ス
テップＳ８に進み、減少リフト量ΔＬにしたがい、油圧
シリンダ１３，１３を収縮側に逐次動作させていく。
【００３９】これにより、各風車翼９，９は、軸受１
２，１２で支持される軸部分を中心に回動して、翼部分
１０ｂが次第に径方向へ伸長していく。すると、図６か
ら図５へ移るがように風車回転径Ｄは増し、受風面積は
次第に大きくなる。
２，１２で支持される軸部分を中心に回動して、翼部分
１０ｂが次第に径方向へ伸長していく。すると、図６か
ら図５へ移るがように風車回転径Ｄは増し、受風面積は
次第に大きくなる。
【００４０】これにより、風車７に対する受風エネルギ
−は大きくなり、同じ風速でも風車７の回転数が増す。
つまり、低風速域の風によって下降していた発電量は次
第に上昇することとなる。
−は大きくなり、同じ風速でも風車７の回転数が増す。
つまり、低風速域の風によって下降していた発電量は次
第に上昇することとなる。
【００４１】こうした受風面積の増大は、設定発電量ま
で風車７の出力が回復するまで行われる。そして、風車
７の出力が回復する地点にまで油圧シリンダ１３，１３
のリフト量Ｌが収縮すると、ステップＳ９の判定によ
り、目標リフト量に達したと判断して、ステップＳ１０
へ進む。
で風車７の出力が回復するまで行われる。そして、風車
７の出力が回復する地点にまで油圧シリンダ１３，１３
のリフト量Ｌが収縮すると、ステップＳ９の判定によ
り、目標リフト量に達したと判断して、ステップＳ１０
へ進む。
【００４２】すると、油圧シリンダ１３，１３は、同リ
フト量Ｌを保持しながら動作を停止し、設定発電量を維
持していく。他方、上記ステップＳ４により、「０」よ
り大きいと判定されると、現在の風車７が受けている風
速は高いと判定され、ステップＳ１１へ進み、今度は高
風速を原因とした出力を補正すべく、風車７の受風面積
を小さくする制御に移行していく。
フト量Ｌを保持しながら動作を停止し、設定発電量を維
持していく。他方、上記ステップＳ４により、「０」よ
り大きいと判定されると、現在の風車７が受けている風
速は高いと判定され、ステップＳ１１へ進み、今度は高
風速を原因とした出力を補正すべく、風車７の受風面積
を小さくする制御に移行していく。
【００４３】すなわち、ステップＳ１１では、現在の油
圧シリンダ１３，１３のリフト量Ｌが最大可能リフト量
Ｌmax であるか否かを判定する。このとき、リフト量Ｌ
が最大可能リフト量Ｌmax より小さい値であれば、ステ
ップＳ１２へ進み、現在の油圧シリンダ１３，１３のリ
フト量Ｌと最大可能リフト量Ｌmax との差から増大リフ
ト量ΔＬを演算していく。そして、演算を終えると、ス
テップＳ１４に進み、増加リフト量ΔＬにしたがい、油
圧シリンダ１３，１３を伸長側に逐次動作させていく。
圧シリンダ１３，１３のリフト量Ｌが最大可能リフト量
Ｌmax であるか否かを判定する。このとき、リフト量Ｌ
が最大可能リフト量Ｌmax より小さい値であれば、ステ
ップＳ１２へ進み、現在の油圧シリンダ１３，１３のリ
フト量Ｌと最大可能リフト量Ｌmax との差から増大リフ
ト量ΔＬを演算していく。そして、演算を終えると、ス
テップＳ１４に進み、増加リフト量ΔＬにしたがい、油
圧シリンダ１３，１３を伸長側に逐次動作させていく。
【００４４】これにより、各風車翼９，９は、上述した
ときとは逆方向へ回動し、翼部分１０ｂは次第に風車中
心側に寄る、すなわち伸縮していく。すると、風車回転
径Ｄは減少し、受風面積は次第に小さくなる。
ときとは逆方向へ回動し、翼部分１０ｂは次第に風車中
心側に寄る、すなわち伸縮していく。すると、風車回転
径Ｄは減少し、受風面積は次第に小さくなる。
【００４５】これにより、風車７に対する受風エネルギ
−は小さくなり、同じ風速でも風車７の回転数は減少す
る。つまり、高風速域の風によって上昇していた発電量
は下降することとなる。
−は小さくなり、同じ風速でも風車７の回転数は減少す
る。つまり、高風速域の風によって上昇していた発電量
は下降することとなる。
【００４６】こうした受風面積の減少は、風車７の出力
が元の設定発電量まで下がるまで行われる。そして、設
定発電量になる地点にまで油圧シリンダ１３，１３のリ
フト量Ｌが伸長すると、ステップＳ１５の判定により、
リフト量に達したと判断して、ステップＳ１０へ進む。
が元の設定発電量まで下がるまで行われる。そして、設
定発電量になる地点にまで油圧シリンダ１３，１３のリ
フト量Ｌが伸長すると、ステップＳ１５の判定により、
リフト量に達したと判断して、ステップＳ１０へ進む。
【００４７】すると、先に述べたのと同様、油圧シリン
ダ１３，１３を同リフト量Ｌを保持しながら動作を停止
させ、設定発電量を維持していく。ここで、上記ステッ
プＳ１１において、風車７の受風面積が、既に最も低い
受風エネルギ−に適した状態、すなわち図６に示す翼位
置Ｄn （風車最小回転径）で定まる最小受風面積となっ
ているのであれば、これ以上、受風面積を小さくするこ
とができないから、ステップＳ１６へ進み、風車過出力
による停止制御がなされ、風力システムの運転が停止す
る。
ダ１３，１３を同リフト量Ｌを保持しながら動作を停止
させ、設定発電量を維持していく。ここで、上記ステッ
プＳ１１において、風車７の受風面積が、既に最も低い
受風エネルギ−に適した状態、すなわち図６に示す翼位
置Ｄn （風車最小回転径）で定まる最小受風面積となっ
ているのであれば、これ以上、受風面積を小さくするこ
とができないから、ステップＳ１６へ進み、風車過出力
による停止制御がなされ、風力システムの運転が停止す
る。
【００４８】このように風車７の受風面積は、風速の変
動に応じて、図５に示される翼位置Ｄ1 （風車最大回転
径Ｄ）から、図６に示される翼位置Ｄn （風車最小回転
径）までの範囲を変化する。
動に応じて、図５に示される翼位置Ｄ1 （風車最大回転
径Ｄ）から、図６に示される翼位置Ｄn （風車最小回転
径）までの範囲を変化する。
【００４９】ここで、風車７の受風面積を変えると、風
車７の受風エネルギ−は、風車回転径Ｄの直径の二乗で
変化することがわかった。すなわち、風車７が受ける風
の密度を「ρ」とし、風速を「ｕ」とすれば、風車７の
受ける受風エネルギ−は、つぎのようになる。
車７の受風エネルギ−は、風車回転径Ｄの直径の二乗で
変化することがわかった。すなわち、風車７が受ける風
の密度を「ρ」とし、風速を「ｕ」とすれば、風車７の
受ける受風エネルギ−は、つぎのようになる。
【００５０】風車最大回転径のときは、翼位置Ｄ1 であ
るから、 Ｅ1 ＝１／２・ρ・ｕ2 ・（π／４・Ｄ1 2 ） とな
り、風車最小回転径のときは、翼位置Ｄn であるから、 Ｅ1 ＝１／２・ρ・ｕ2 ・（π／４・Ｄn 2 ） とな
る。
るから、 Ｅ1 ＝１／２・ρ・ｕ2 ・（π／４・Ｄ1 2 ） とな
り、風車最小回転径のときは、翼位置Ｄn であるから、 Ｅ1 ＝１／２・ρ・ｕ2 ・（π／４・Ｄn 2 ） とな
る。
【００５１】これらの比を求めると、 Ｅ2 ／Ｅ1 ＝（Ｄn ／Ｄ1 ）2 で表され、このことか
ら受風エネルギ−は、直径の二乗で変化することがわか
る。
ら受風エネルギ−は、直径の二乗で変化することがわか
る。
【００５２】つまり、高風速時は、風車回転径Ｄを減少
させることにより、受風エネルギ−を急激に減少させる
ことができ、逆に低風速時は、風車回転径Ｄを増加させ
ると、受風エネルギ−の増加から、風車７の出力を上昇
させることができる。
させることにより、受風エネルギ−を急激に減少させる
ことができ、逆に低風速時は、風車回転径Ｄを増加させ
ると、受風エネルギ−の増加から、風車７の出力を上昇
させることができる。
【００５３】それ故、風車７の受風面積を変化させる構
造の採用により、風車７の出力を応答性良く制御するこ
とができる。しかも、上記したように受風エネルギ−
は、図６に示されるように風車回転径Ｄが最小になる
と、急激に最も小さくなるから、風車７の過出力を防ぐ
には非常に有効である。
造の採用により、風車７の出力を応答性良く制御するこ
とができる。しかも、上記したように受風エネルギ−
は、図６に示されるように風車回転径Ｄが最小になる
と、急激に最も小さくなるから、風車７の過出力を防ぐ
には非常に有効である。
【００５４】そのうえ、逆に図５に示されるように風車
回転径Ｄが最大になると、受風面積が大きくなって、効
果的に風力エネルギ−を捕らえることができる（受風面
積が大きくなる）から、風車の出力を容易に上昇させる
ことができる。
回転径Ｄが最大になると、受風面積が大きくなって、効
果的に風力エネルギ−を捕らえることができる（受風面
積が大きくなる）から、風車の出力を容易に上昇させる
ことができる。
【００５５】なお、一実施例では、風車翼を中央部に寄
せたり、直径方向に張り出すように支持させることによ
り、受風面積を変化させたが、それ以外の構造を用い
て、同様に風車翼を伸縮させるようにしてもよい。むろ
ん、油圧シリンダ以外を駆動源として、風車翼を伸縮方
向に駆動するようにしてもよい。
せたり、直径方向に張り出すように支持させることによ
り、受風面積を変化させたが、それ以外の構造を用い
て、同様に風車翼を伸縮させるようにしてもよい。むろ
ん、油圧シリンダ以外を駆動源として、風車翼を伸縮方
向に駆動するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
応答性良く出力制御を行うことができる上、低風速時に
出力を上昇させることができる。しかも、効果的に風力
エネルギ−を捕らえるから、風車の出力を容易に上昇さ
せることができる効果をもたらす。そのうえ、風車の風
車回転径は小さくなると、受風エネルギ−は急激に小さ
くなるから、風車の過出力を防ぐには非常に有効であ
る。
応答性良く出力制御を行うことができる上、低風速時に
出力を上昇させることができる。しかも、効果的に風力
エネルギ−を捕らえるから、風車の出力を容易に上昇さ
せることができる効果をもたらす。そのうえ、風車の風
車回転径は小さくなると、受風エネルギ−は急激に小さ
くなるから、風車の過出力を防ぐには非常に有効であ
る。
【図１】本発明の一実施例の風力システムを説明するた
めの風車構造体の正面図。
めの風車構造体の正面図。
【図２】同風力構造体の断面図。
【図３】風車の出力制御を説明するためのフロ−チャ−
ト。
ト。
【図４】同図３のフロ−チャ−トにつながるフロ−チャ
−ト。
−ト。
【図５】受風面積を最大にまで大きくした風車の概略を
示す正面図。
示す正面図。
【図６】受風面積を最小にまで小さく風車の概略を示す
正面図。
正面図。
２…タワ− ３…ナセル ７…風車 ８…ロ−タヘッド
（風車ヘッド） ９…風車翼 １０ａ…支持杆 １０ｂ…翼部分 １１…支柱 １３…油圧シリンダ １６…油圧供給装
置 １７…出力軸 １９…増速機 ２０…発電機 ２１…ポテンショ
メ−タ ２４…発電機制御盤
（風車ヘッド） ９…風車翼 １０ａ…支持杆 １０ｂ…翼部分 １１…支柱 １３…油圧シリンダ １６…油圧供給装
置 １７…出力軸 １９…増速機 ２０…発電機 ２１…ポテンショ
メ−タ ２４…発電機制御盤
Claims (1)
- 【請求項１】 風車ヘッドの外周部に複数枚の風車翼を
有し、かつこれら風車翼は前記風車ヘッドに、伸縮機構
を介して、風車回転径が最小となる第１の翼位置と風車
回転径が最大となる第２の翼位置との間に沿って伸縮可
能に支持させてなり、風を受けることによって回転する
風車と、 この風車の出力を検知する検知する検知手段と、 この検知にしたがって、前記風車翼を、高風速時には風
車回転径が小さくなる側に変位させ、低風速時には風車
回転径が大きくなる側に変位させる翼駆動手段とを具備
したことを特徴とする風力システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188091A JPH0742664A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 風力システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188091A JPH0742664A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 風力システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0742664A true JPH0742664A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=16217551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5188091A Withdrawn JPH0742664A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 風力システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742664A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7071578B1 (en) | 2002-01-10 | 2006-07-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US8109733B2 (en) | 2005-12-29 | 2012-02-07 | Lm Glasfiber A/S | Variable speed hub |
| WO2021089098A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | Vestas Wind Systems A/S | Pivot angle control of blades of a wind turbine with hinged blades |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP5188091A patent/JPH0742664A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7071578B1 (en) | 2002-01-10 | 2006-07-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US7425775B2 (en) | 2002-01-10 | 2008-09-16 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US7425774B2 (en) | 2002-01-10 | 2008-09-16 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US7436085B2 (en) | 2002-01-10 | 2008-10-14 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Wind turbine provided with a controller for adjusting active annular plane area and the operating method thereof |
| US8109733B2 (en) | 2005-12-29 | 2012-02-07 | Lm Glasfiber A/S | Variable speed hub |
| WO2021089098A1 (en) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | Vestas Wind Systems A/S | Pivot angle control of blades of a wind turbine with hinged blades |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001003 |