JPH08322298A - Wind power generating apparatus - Google Patents

Wind power generating apparatus

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Publication number
JPH08322298A
JPH08322298A JP7125311A JP12531195A JPH08322298A JP H08322298 A JPH08322298 A JP H08322298A JP 7125311 A JP7125311 A JP 7125311A JP 12531195 A JP12531195 A JP 12531195A JP H08322298 A JPH08322298 A JP H08322298A
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JP
Japan
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power
rotor
output
generator
rotation speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP7125311A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Hibino
由貴夫 日比野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects

Abstract

PURPOSE: To start a windmill securely and improve the power generating efficiency in a low wind velocity range. CONSTITUTION: A generator 3 which is driven by a windmill 1 is connected to a power system K through a generation controller 4 composed of a converter 41 and an inverter 43. If it is decided that, although a wind velocity is a generation enabling velocity, a rotor revolution N is No (rotor stopping revolution) <=N<=NP (generation starting revolution) by a wind velocity discriminator 421 and a revolution discriminator 422, the output current of the converter 41 is controlled in accordance with the output current characteristics in an output regulator 423, the output current of the converter 41 which is detected by a current detector CT and the rotor revolution N and the power running of the generator 3 is started. When the rotor revolution N reaches the generation starting revolution NP, the operation of the generator 3 is switched to the regenerative operation to start the generation. If the windmill 1 is not started even at the generation enabling wind velocity, the rotor 3a is forcibly turned by the power running to start the generation securely.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、風力エネルギーを電気
エネルギーに変換する風力発電装置に係り、特に低風速
時の発電効率を高める発電制御に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind power generator for converting wind energy into electric energy, and more particularly to power generation control for increasing power generation efficiency at low wind speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、特開昭62−284969号公報
に示されるように、プロペラのピッチ角を調節すること
で、風速の変化に拘らずロータの回転数を一定に保持し
たり、出力を一定に保持する風速発電装置が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 62-284969, by adjusting the pitch angle of a propeller, the number of revolutions of a rotor can be kept constant regardless of changes in wind speed, and the output can be reduced. There is known a wind speed power generation device that keeps it constant.

【0003】図9はロータ回転数に対するロータ出力ト
ルクを示す特性図であるが、同図に示すように、ロータ
出力トルクはピーク(最大トルク)を有し、プロペラの
ピッチ角βを大きくする程、最大トルクτMAXを生じる
ロータ回転数N及びその最大トルクτMAXが低下するか
ら、上記ピッチ角制御可能な風力発電装置においては、
一般に風車の起動時はプロペラのピッチ角βを運転時の
ピッチ角βより大きい起動ピッチ角βSに設定して風車
の起動特性を向上させるようにしている。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the rotor output torque with respect to the rotor speed. As shown in FIG. 9, the rotor output torque has a peak (maximum torque), and the pitch angle β of the propeller increases as it increases. since the rotor rotational speed produces a maximal torque tau MAX N and a maximum torque tau MAX is decreased, in the pitch angle can be controlled wind turbine generator,
In general, when the wind turbine is started, the pitch angle β of the propeller is set to a start pitch angle β S larger than the pitch angle β during operation to improve the start characteristics of the wind turbine.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のピッチ角制御可
能な風力発電装置は、起動時はピッチ角βを大きくして
可及的低風速Vにおいても風車が起動可能になされてい
るが、ピッチ角βを大きくすると、ロータ出力トルクの
最大値τMAXは低下するから、起動可能な風速Vにも一
定の限界がある(図9参照)。
In the conventional wind power generator capable of controlling the pitch angle, the pitch angle β is made large at the time of start-up so that the wind turbine can be started even at a wind speed V as low as possible. When the angle β is increased, the maximum value τ MAX of the rotor output torque is decreased, so that the wind speed V that can be started has a certain limit (see FIG. 9).

【0005】一方、風車を起動させる場合、ロータの軸
受やロータに連結されている増速機の歯車等の摩擦抵抗
は回転開始時に最も大きくなり、その最大抵抗値も一定
しないから、予め設定された風速V以上で確実に風車を
起動させることは困難である。
On the other hand, when the wind turbine is started, the frictional resistance of the bearings of the rotor and the gears of the gearbox connected to the rotor becomes maximum at the start of rotation, and the maximum resistance value is not constant, so it is set in advance. It is difficult to reliably start the wind turbine at the wind speed V or higher.

【0006】また、上記ピッチ角βは油圧や電動モータ
等によりプロペラの支持軸を回動して行われるが、起動
ピッチ角により風車を起動させる方式は、風速Vが起動
可能な風速VSを境に変化している場合、プロペラのピ
ッチ角βが風速Vの変化に応じて起動ピッチ角βSと定
格ピッチ角βCとに頻繁に切り換えられ、耐久性の面で
不利である。
The pitch angle β is set by rotating the propeller support shaft with hydraulic pressure or an electric motor. The method of starting the wind turbine by the starting pitch angle is such that the wind speed V S at which the wind speed V can be started. In the case where the propeller pitch angle β changes, the propeller pitch angle β is frequently switched between the starting pitch angle β S and the rated pitch angle β C according to the change in the wind speed V, which is disadvantageous in terms of durability.

【0007】誘導発電機を開閉器を介して直接、電力系
統に接続し、低風速域では誘導発電をモータとして強制
起動させることも考えられるが、このようにすると、誘
導発電機の起動電流は定格電流の5〜6倍にもなるの
で、起動時に大電流が流れ、発電機側から上記ロータの
軸受、増速機の歯車等に過大な起動トルクが伝達され、
プロペラの耐久特性上、問題があるとともに、発電電力
の安定供給という基本的な要求にも反することとなる。
It is possible to connect the induction generator directly to the electric power system via a switch and forcibly start the induction generation as a motor in the low wind speed region. However, in this case, the starting current of the induction generator is reduced. Since it is 5 to 6 times the rated current, a large current flows at the time of startup, and excessive startup torque is transmitted from the generator side to the bearings of the rotor, gears of the speed increaser, etc.
In addition to problems with the propeller's durability characteristics, it also violates the basic requirements for stable supply of generated power.

【0008】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、発電可能な風速で確実に発電機を起動させるこ
とのできる風力発電装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wind turbine generator capable of reliably starting a generator at a wind speed capable of generating electricity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
風車の回転力により駆動される交流発電機と、上記交流
発電機から出力される交流電力を制御するとともに、こ
の交流電力を直流電力に変換する第1の電力変換手段
と、上記第1の電力変換部から出力される直流電力を所
定周波数の交流電力に変換して電力系統に供給する第2
の電力変換手段と、風速を検出する風速検出手段と、上
記交流発電機のロータの回転数を検出する回転数検出手
段と、風速が発電可能な風速であるか否かを判別する風
速判別手段と、上記ロータの回転数が予め設定された継
続回転可能な回転数以下に低下しているか否かを判別す
る回転数判別手段と、風速が発電可能な風速以上で、か
つ、ロータの回転数が上記継続回転可能な回転数以下の
ときは、上記第1及び第2の電力変換手段を力行運転
し、少なくとも予め設定された発電のための自己起動可
能な回転数まで上記ロータの回転数を強制的に上昇させ
る運転制御手段とを備えたものである。
According to the first aspect of the present invention,
An AC generator driven by the rotational force of a wind turbine, a first power conversion unit that controls the AC power output from the AC generator and converts the AC power into DC power, and the first power. A second power source that converts the DC power output from the conversion unit into AC power having a predetermined frequency and supplies the AC power to the power system.
Power conversion means, wind speed detection means for detecting the wind speed, rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the rotor of the AC generator, and wind speed determination means for determining whether or not the wind speed is a wind speed at which power can be generated. And a rotation speed determination means for determining whether or not the rotation speed of the rotor has fallen below a preset continuous rotation speed, and a wind speed equal to or higher than a wind speed at which power can be generated and the rotation speed of the rotor. Is less than or equal to the rotational speed at which continuous rotation is possible, the first and second electric power conversion means are subjected to power running, and the rotational speed of the rotor is at least up to a preset self-startable rotational speed for power generation. And an operation control means for forcibly raising.

【0010】また、請求項2記載の発明は、上記風力発
電装置において、上記第1の電力変換手段の出力電流を
検出する電流検出手段を備え、上記運転制御手段は、予
め設定された出力電流特性と検出された出力電流及びロ
ータの回転数とに基づき上記第1の電力変換手段の出力
電流を制御して上記ロータを定トルク駆動するものであ
る。
The invention according to claim 2 is, in the wind power generator, provided with current detection means for detecting an output current of the first power conversion means, and the operation control means is provided with a preset output current. The output current of the first power conversion means is controlled on the basis of the characteristics, the detected output current and the rotational speed of the rotor to drive the rotor with a constant torque.

【0011】また、請求項3記載の発明は、上記風力発
電装置において、上記第1の電力変換手段の出力電力を
検出する電力検出手段を備え、上記運転制御手段は、予
め設定された出力電力特性と検出された出力電力及びロ
ータの回転数とに基づき上記第1の電力変換手段の出力
電力を制御して上記ロータを定出力駆動するものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the wind turbine generator, there is provided power detection means for detecting the output power of the first power conversion means, and the operation control means has a preset output power. Based on the characteristics, the detected output power, and the rotation speed of the rotor, the output power of the first power conversion means is controlled to drive the rotor at a constant output.

【0012】また、請求項4記載の発明は、上記風力発
電装置において、上記運転制御手段は、予め設定された
角加速度特性に基づき上記第1の電力変換手段の励磁周
波数を制御して上記ロータを角加速度駆動するものであ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the wind turbine generator, the operation control means controls the excitation frequency of the first power conversion means based on a preset angular acceleration characteristic, and the rotor is rotated. Is driven by angular acceleration.

【0013】[0013]

【作用】請求項1記載の発明によれば、風速が発電可能
な風速以上であるが、ロータの回転数が継続回転可能な
回転数NO以下のときは、第1及び第2の電力変換手段
を力行運転させて交流発電機がモータとして駆動され、
少なくとも発電のための自己起動可能な回転数NE(>
O)までロータの回転数が強制的に上昇される。そし
て、ロータが発電可能な回転数NP(>NE)に上昇する
と、第1及び第2の電力変換手段の運転が回生運転に切
り換えられ、交流発電機で発生した電力が電力系統に出
力される。
According to the invention described in claim 1, when the wind speed is higher than the wind speed at which power can be generated, but the rotation speed of the rotor is lower than the rotation speed N O at which continuous rotation is possible, the first and second power conversions are performed. The power generator is operated to drive the AC generator as a motor,
At least self-startable speed N E (> for power generation
N O) rotational speed of the rotor is forcibly increased to. Then, when the number of rotations of the rotor increases to N P (> N E ), the operation of the first and second power conversion means is switched to the regenerative operation, and the power generated by the AC generator is output to the power system. To be done.

【0014】請求項2記載の発明によれば、交流発電機
の力行運転においては、予め設定された出力電流特性に
基づく目標電流値に現在の第1の電力変換手段の出力電
流とロータの回転数の検出結果がフィードバックされて
電流制御値が設定され、この電流制御値に基づき上記第
1の出力電流が制御される。これによりロータは所定の
定トルク特性で回転駆動されて継続回転可能な回転数N
Eまで上昇される。
According to the second aspect of the present invention, in the power running operation of the AC generator, the current of the output current of the first electric power conversion means and the rotation of the rotor are set to the target current value based on the preset output current characteristic. The number detection result is fed back to set the current control value, and the first output current is controlled based on this current control value. As a result, the rotor is rotationally driven with a predetermined constant torque characteristic and the number of revolutions N at which continuous rotation is possible.
It is raised to E.

【0015】請求項3記載の発明によれば、交流発電機
の力行運転においては、予め設定された出力電力特性に
基づく目標電力値に現在の第1の電力変換手段の出力電
力とロータの回転数の検出結果がフィードバックされて
電力制御値が設定され、この電力制御値に基づき上記第
1の出力電流が制御される。これによりロータは所定の
定出力特性で回転駆動されて継続回転可能な回転数NE
まで上昇される。
According to the third aspect of the present invention, in the power running operation of the AC generator, the current output power of the first power conversion means and the rotation of the rotor are set to the target power value based on the preset output power characteristic. The number detection result is fed back to set the power control value, and the first output current is controlled based on the power control value. As a result, the rotor is rotationally driven with a predetermined constant output characteristic and the rotational speed N E at which continuous rotation is possible.
Is raised up to.

【0016】請求項4記載の発明によれば、予め設定さ
れた角速度特性に基づき周波数制御値が設定され、この
周波数制御値に基づき上記第1の電力変換手段の励磁周
波数が制御される。これにより上記ロータは所定の角加
速度特性で回転駆動されて継続回転可能な回転数NE
で上昇される。
According to the fourth aspect of the present invention, the frequency control value is set based on the preset angular velocity characteristic, and the excitation frequency of the first power conversion means is controlled based on this frequency control value. As a result, the rotor is rotationally driven with a predetermined angular acceleration characteristic and raised to the rotational speed N E at which continuous rotation is possible.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、本発明に係る風力発電装置の第1実
施例の構成図である。同図において、風車本体1は風力
エネルギーを機械的動力に変換する回転機械部で、回転
軸1aに対して垂直方向に突設された2枚乃至数枚のピ
ッチ角βの変更可能なプロペラ1bとこのプロペラ1b
のピッチ角βを変更するピッチ角変更装置1cとを備え
ている。増速機2は上記回転軸1aの回転速度を所定の
比率で増大して発電機3のロータ3aに伝達するもので
ある。
1 is a block diagram of a first embodiment of a wind turbine generator according to the present invention. In the figure, a wind turbine main body 1 is a rotary machine section that converts wind energy into mechanical power, and two or several propellers 1b having a pitch angle β of which are protruded in a direction perpendicular to a rotary shaft 1a can be changed. And this propeller 1b
And a pitch angle changing device 1c for changing the pitch angle β of. The speed increaser 2 increases the rotation speed of the rotary shaft 1a at a predetermined ratio and transmits the rotation speed to the rotor 3a of the generator 3.

【0018】発電機3(図中、G1で示す。)は誘導機
からなるエネルギー変換装置で、発電制御装置4を介し
て電力系統Kに接続されている。
The generator 3 (indicated by G1 in the figure) is an energy conversion device composed of an induction machine, and is connected to the power system K via the power generation control device 4.

【0019】発電制御装置4は発電機3の励磁周波数を
制御するとともに、その出力電力を制御するコンバータ
41、このコンバータ41の駆動を制御するコンバータ
制御回路42、上記コンバータ41から出力される直流
電力を商用周波数(50Hz又は60Hz)の交流電力
に再変換して電力系統Kに供給するインバータ43、こ
のインバータ43の駆動を制御するインバータ制御回路
44及びこのインバータ制御回路44からの出力電圧波
形を正弦波に波形成形するフィルタ回路45から構成さ
れている。
The power generation control device 4 controls the excitation frequency of the generator 3 and also controls the output power of the converter 41, the converter control circuit 42 which controls the driving of the converter 41, and the DC power output from the converter 41. 43 is reconverted into AC power of commercial frequency (50 Hz or 60 Hz) and supplied to the power system K, an inverter control circuit 44 for controlling the drive of this inverter 43, and an output voltage waveform from this inverter control circuit 44 is sine It is composed of a filter circuit 45 for shaping a wave.

【0020】上記コンバータ41は、例えばスイッチン
グトランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子を用
いた3相コンバータからなり、上記インバータ43は上
記コンバータ41と同様の構成の3相インバータからな
る。コンバータ41とインバータ43とは並列接続さ
れ、コンバータ41の出力端子間には直流出力を平滑す
るための平滑コンデンサC0が並列接続されている。
The converter 41 is a three-phase converter using switching elements such as switching transistors and thyristors, and the inverter 43 is a three-phase inverter having the same structure as the converter 41. Converter 41 and inverter 43 are connected in parallel, and a smoothing capacitor C0 for smoothing a DC output is connected in parallel between the output terminals of converter 41.

【0021】上記コンバータ制御回路42は風速判別器
421、回転数判別器422、出力調整回路423、P
I(Proportional Integral)調節器424(図中、P
Iで示す。)及び電流制御回路425から構成されてい
る。
The converter control circuit 42 includes a wind speed discriminator 421, a rotation speed discriminator 422, an output adjusting circuit 423, and P.
I (Proportional Integral) adjuster 424 (P in the figure)
Shown as I. ) And a current control circuit 425.

【0022】風速判別器421は風速Vが発電可能な風
速の範囲(V1≦V≦V2)にあるか否かを判別するもの
で、風速検出器5により検出された風速Vと予め設定さ
れた閾値V1,V2とを比較し、風速Vが上記風速範囲外
であれば、ローレベルの判別信号を出力し、上記風速範
囲内であれば、ハイレベルの判別信号を出力する。
The wind speed discriminator 421 discriminates whether or not the wind speed V is within a wind speed range (V 1 ≤V≤V 2 ) at which power can be generated. The wind speed V detected by the wind speed detector 5 and the wind speed V are preset. The determined threshold values V 1 and V 2 are compared, and if the wind speed V is outside the wind speed range, a low level determination signal is output, and if it is within the wind speed range, a high level determination signal is output.

【0023】回転数判別器422は発電機3のロータ3
aの回転数Nが発電可能な回転数NP(以下、発電開始
回転数NPという。)以上になっているか否かを判別す
るもので、角速度検出器6により検出された角速度ω
(N)と予め設定された発電開始角速度ωP(NP)とを
比較し、角速度ωが発電開始角速度ωPより低速であれ
ば、ローレベルの判別信号を出力し、発電開始角速度ω
P以上であれば、ハイレベルの判別信号を出力する。
The rotation speed discriminator 422 is the rotor 3 of the generator 3.
It determines whether or not the rotation speed N of a is equal to or higher than the rotation speed N P at which power can be generated (hereinafter referred to as the power generation start rotation speed N P ). The angular velocity ω detected by the angular velocity detector 6 is determined.
(N) is compared with a preset power generation start angular velocity ω P (N P ), and if the angular velocity ω is lower than the power generation start angular velocity ω P , a low level determination signal is output and the power generation start angular velocity ω
If it is P or more, a high-level discrimination signal is output.

【0024】上記風速判別器421及び回転数判別器4
22から出力される判別信号はAND回路426により
論理積信号に変換され、この論理積信号が上記出力調整
回路423に入力される。上記論理積信号は、風速Vが
発電可能風速範囲で、かつ、ロータ3aの回転数Nが発
電開始回転数NP以上であるか否かの判別信号で、V1
V≦V2かつN≧NPであれば、ハイレベルの判別信号が
出力調整回路423に入力され、風速V<V1又はV2
V、かつ、N<NPであれば、ローレベルの判別信号が
出力調整回路423に入力される。
The wind speed discriminator 421 and the rotation speed discriminator 4
The discriminating signal output from 22 is converted into a logical product signal by the AND circuit 426, and the logical product signal is input to the output adjusting circuit 423. The logical product signal, in wind speed V power generation can wind velocity range, and, in determination of whether or not the signal speed N of the rotor 3a is power generation start rotation speed N P above, V 1
If V ≦ V 2 and N ≧ N P , a high level determination signal is input to the output adjustment circuit 423, and the wind speed V <V 1 or V 2 <
If V and N <N P , the low level determination signal is input to the output adjustment circuit 423.

【0025】出力調整回路423は発電機3の出力を調
整するものである。出力調整回路423は、ロータ3a
の角速度ωに対する直流電流指令値idc *の関数プログ
ラムを有し、この関数プログラムにより角速度検出器6
から入力されるロータ3aの現在角速度ω及び上記AN
D回路426から入力される判別信号に基づき直流電流
指令値idc *を出力する。
The output adjusting circuit 423 adjusts the output of the generator 3. The output adjustment circuit 423 uses the rotor 3a.
Of the DC current command value i dc * with respect to the angular velocity ω of
Current angular velocity ω of the rotor 3a input from
The DC current command value i dc * is output based on the determination signal input from the D circuit 426.

【0026】上記関数プログラムは、ロータ角速度ωが
力行運転開始角速度ωO(力行運転開始回転数NO)にな
ると、力行運転停止角速度ωEに上昇するまで発電機3
をモータとして駆動し、更にロータ角速度ωが発電開始
角速度ωPに上昇すると、発電機3の回生運転を開始す
るようになっている。そして、ロータ角速度ωが発電開
始角速度ωPと定格出力P1の発電が可能になる定格角
速度ωC間ではすべり周波数制御により定周速比運転を
行い、ロータ角速度ωが上記定格角速度ωC以上になる
と、風車本体1のプロペラ1bのピッチ角制御により定
格出力運転を行うようになっている。
When the rotor angular velocity ω reaches the powering operation start angular velocity ω O (powering operation start rotation speed N O ), the above-mentioned function program is executed until the generator 3 reaches the powering operation stop angular velocity ω E.
Is driven as a motor, and when the rotor angular velocity ω further increases to the power generation start angular velocity ω P , the regenerative operation of the generator 3 is started. Then, a allows constant velocity ratio operation by the frequency control slip between the rated angular speed omega C the rotor angular velocity omega is possible power generation of the power generation start angular velocity omega P and the rated output P1, the rotor angular velocity omega is more the nominal angular velocity omega C Then, the rated output operation is performed by controlling the pitch angle of the propeller 1b of the wind turbine body 1.

【0027】従って、出力調整回路423は、ピッチ角
変更装置1cに、ω<ωCにおいては、上記プロペラ1
bのピッチ角を所定の定格ピッチ角βCに固定する制御
値を出力し、ωC≦ωにおいては、発電機3の出力を定
格出力に保持すべくロータ角速度ωが定格加速度ωC
維持されるようにロータ角速度ωの変動に応じた所定の
ピッチ角の制御値を出力する。
Therefore, the output adjusting circuit 423 instructs the pitch angle changing device 1c to set the propeller 1 when ω <ω C.
A control value for fixing the pitch angle of b to a predetermined rated pitch angle β C is output, and when ω C ≦ ω, the rotor angular velocity ω is maintained at the rated acceleration ω C in order to keep the output of the generator 3 at the rated output. As described above, the control value of the predetermined pitch angle corresponding to the variation of the rotor angular velocity ω is output.

【0028】また、出力調整回路423は、コンバータ
41に、ωO≦ω≦ωEにおいては、発電機3を力行運転
するための直流電流指令値idc *を出力し、ωP≦ω≦ω
Oにおいては、発電機3の定周速比運転を行うための直
流電流指令値idc *を出力し、ωO≦ωにおいては、発電
機3の定出力運転を行うための直流電流指令値idc *
出力する。
Further, the output adjusting circuit 423 outputs a direct current command value i dc * for powering the generator 3 to ω O ≦ ω ≦ ω E , and ω P ≦ ω ≦ ω
At O , the DC current command value i dc * for performing the constant peripheral speed ratio operation of the generator 3 is output, and at ω O ≤ω, the DC current command value for performing the constant output operation of the generator 3 is output. Output i dc * .

【0029】上記定周速比制御は、出力係数CPが各風
速Vに対する最大出力係数CPMAXとなるように風速Vに
応じてコンバータ41の励磁周波数(すなわち、誘導発
電機3のすべり周波数)を制御するもので、以下の原理
に基づく制御である。
In the constant peripheral speed ratio control, the excitation frequency of the converter 41 (that is, the slip frequency of the induction generator 3) according to the wind speed V so that the output coefficient C P becomes the maximum output coefficient C PMAX for each wind speed V. The control is based on the following principle.

【0030】すなわち、プロペラ型風車による出力P及
び周速比TSRは下記(1)式及び(2)式で表され、両
式から風速Vを消去すると、下記(3)式に示す出力P
と風車の回転数Nとの関係式が得られる。
That is, the output P and the peripheral speed ratio T SR of the propeller-type wind turbine are expressed by the following equations (1) and (2). When the wind speed V is deleted from both equations, the output P shown in the following equation (3) is obtained.
And a relational expression of the rotation speed N of the wind turbine is obtained.

【0031】[0031]

【数1】 [Equation 1]

【0032】[0032]

【数2】 [Equation 2]

【0033】プロペラのピッチ角βが一定であれば、出
力係数CPはある周速比TSR0で最大となるから、風速V
の変化に応じて周速比TSR0となるように風車の回転数
Nを制御すれば、上記(3)式より出力Pは常にその風
速Vにおける最大出力PMAX(=K・CPMAX・Nf 3/T
SR0 3)とすることができる。
If the pitch angle β of the propeller is constant, the output coefficient C P becomes maximum at a certain peripheral speed ratio T SR0 , so the wind speed V
If the rotational speed N of the wind turbine is controlled so that the peripheral speed ratio becomes T SR0 in accordance with the change of, the output P is always the maximum output P MAX (= K · C PMAX · N) at the wind speed V from the above equation (3). f 3 / T
SR0 3 ) can be used.

【0034】一方、あるピッチ角βにおいては、周速比
SR0及び最大出力係数CPMAXはそれぞれ一定値となる
から、上記PMAX=K・CPMAX・Nf 3/TSR0 3の関係式
より風車の各回転数Nに対する最大出力PMAXは一義的
に決定され、最大出力PMAXは回転数Nf 3の関数として
算出することができる。従って、風車の回転数Nf、す
なわち、ロータ3aの回転数Nに対する出力Pが常にそ
の回転数Nに対する最大出力PMAXとなるようにコンバ
ータ41の励磁周波数を制御することにより等価的に定
周速比制御を行うことができる。
On the other hand, at a certain pitch angle β, the peripheral speed ratio T SR0 and the maximum output coefficient C PMAX are constant values, respectively. Therefore, the relational expression of P MAX = K · C PMAX · N f 3 / T SR0 3 More specifically, the maximum output P MAX for each rotational speed N of the wind turbine is uniquely determined, and the maximum output P MAX can be calculated as a function of the rotational speed N f 3 . Therefore, the constant frequency is equivalently controlled by controlling the excitation frequency of the converter 41 so that the output P with respect to the rotational speed N f of the wind turbine, that is, the rotational speed N of the rotor 3a is always the maximum output P MAX with respect to the rotational speed N. Speed ratio control can be performed.

【0035】本実施例では、ロータ3aの回転数Nに対
する最大出力PMAXに対応するコンバータ41の出力電
流idc *の関数を予め設定しておき、発電機3のロータ
3aの角速度ωを検出するとともに現在の発電機の出力
電流idcfを検出し、上記検出結果ωに基づき上記関数
から電流制御目標値idc *を算出する。そして、算出さ
れた電流制御目標値idc *と上記検出出力電流idcfとの
偏差が無くなるように発電機3の励磁周波数(同期速
度)を調整してロータ3aの角速度ω(回転数N)を制
御することにより上記定周速比制御を行うようにしてい
る。
In the present embodiment, a function of the output current i dc * of the converter 41 corresponding to the maximum output P MAX with respect to the rotation speed N of the rotor 3a is preset and the angular velocity ω of the rotor 3a of the generator 3 is detected. At the same time, the current output current i dcf of the generator is detected, and the current control target value i dc * is calculated from the above function based on the above detection result ω. Then, the excitation frequency (synchronous speed) of the generator 3 is adjusted so that there is no deviation between the calculated current control target value i dc * and the detected output current i dcf, and the angular speed ω (rotation speed N) of the rotor 3a is adjusted. Is controlled to control the constant peripheral speed ratio.

【0036】一方、上記定出力制御は、発電機3のロー
タ3aの回転数Nが定格出力P1を出力し得る定格回転
数NCに保持されるように、回転数Nの変化に応じてピ
ッチ角変更装置1cを介して風車本体1のプロペラ1b
のピッチ角βを制御するものである。
On the other hand, in the constant output control, the pitch is changed according to the change of the rotation speed N so that the rotation speed N of the rotor 3a of the generator 3 is maintained at the rated rotation speed N C capable of outputting the rated output P1. The propeller 1b of the wind turbine body 1 via the angle changing device 1c
The pitch angle β is controlled.

【0037】PI調節器424は、フィードバック系の
動作を安定させるための信号調節器で、電流検出器CT
1により検出されたコンバータ41の出力電流idcf
上記直流電流指令値idc *に負帰還させて得られる偏差
信号Δidc *(=idc *−idcf)をPI動作制御信号に
調節するものである。
The PI controller 424 is a signal controller for stabilizing the operation of the feedback system, and is a current detector CT.
The deviation signal Δi dc * (= i dc * -i dcf ) obtained by negatively feeding back the output current i dcf of the converter 41 detected by 1 to the DC current command value i dc * is adjusted to the PI operation control signal. It is a thing.

【0038】上記偏差信号Δidc *はすべり角速度に相
当する信号で、PI調節器424から出力されるPI動
作制御信号(以下、すべり角速度信号ωSという)は電
流制御回路425のトルク電流生成回路425Dに入力
される一方、このすべり角速度信号ωSと角速度検出器
6により検出されたロータ3aの角速度ωとからコンバ
ータ41の励磁周波数の制御目標値に相当する周波数制
御信号ω1(=ω−ωS)が生成され、この周波数制御
信号ω1は電流制御回路425の励磁電流生成回路42
5Cに入力される。
The deviation signal Δi dc * is a signal corresponding to the slip angular velocity, and the PI operation control signal output from the PI controller 424 (hereinafter referred to as the slip angular velocity signal ω S ) is the torque current generation circuit of the current control circuit 425. On the other hand, the frequency control signal ω1 (= ω−ω) corresponding to the control target value of the excitation frequency of the converter 41 is input from the slip angular velocity signal ω S and the angular velocity ω of the rotor 3a detected by the angular velocity detector 6 while being input to 425D. S ) is generated, and the frequency control signal ω1 is generated by the exciting current generation circuit 42 of the current control circuit 425.
Input to 5C.

【0039】電流制御回路425はベクトル制御により
発電機3の速度制御を行うもので、3相/2相変換器4
25A、ベクトル制御パラメータの位相指令値θ*を生
成する位相生成器425B、同パラメータの磁化電流指
令値id *を生成する磁化電流生成器425C、同パラメ
ータのトルク電流指令値iq *を生成するトルク電流生成
器425D及びコンバータ41の各スイッチング素子に
対するゲートパルス信号を生成をするベクトル制御PW
M回路425Eからなる。
The current control circuit 425 controls the speed of the generator 3 by vector control, and is a 3-phase / 2-phase converter 4
25A, a phase generator 425B that generates a phase command value θ * of a vector control parameter, a magnetizing current generator 425C that generates a magnetizing current command value i d * of the same parameter, and a torque current command value i q * of the same parameter. Vector control PW for generating a gate pulse signal for each switching element of the torque current generator 425D and converter 41
It is composed of an M circuit 425E.

【0040】3相/2相変換器425Aは電流検出器C
T2により検出された発電機3の3相(u,v,w)中
の、例えばu相及びw相の励磁電流(iu,iw)を磁化
電流id及びトルク電流iqに変換(回転座標変換)する
ものである。3相/2相変換器425Aは3相励磁電流
(iu,iw)から互いに直交する2相電流(iα=(i
u+2iw)/√(3),iβ=iu)を算出し、更にこ
の2相電流(iα,iβ)と位相生成器425Bで生成
された位相指令値θ*とから磁化電流id(=−iα・si
*+iβ・cosθ*)とトルク電流iq(=iα・cosθ
*+iβ・sinθ*)とを算出する。
The 3-phase / 2-phase converter 425A is a current detector C.
3-phase generator 3 detected by T2 (u, v, w) conversion in, for example, the excitation current (i u, i w) of the u-phase and w-phase of the magnetizing current i d and a torque current i q ( Rotational coordinate conversion). 3-phase / 2-phase converter 425A is three-phase excitation currents (i u, i w) from orthogonal two-phase currents (i.alpha = (i
u + 2i w) / √ ( 3), iβ = i u) is calculated, and further the two-phase currents (i.alpha, i.beta) and the phase command value generated by the phase generator 425B theta * and the magnetizing current i d ( = -Iα ・ si
* + iβ · cosθ *) and the torque current i q (= iα · cosθ
* + Iβ · sin θ * ) is calculated.

【0041】また、位相生成器425B及び磁化電流生
成器425Cは、上記周波数制御信号ω1に基づきそれ
ぞれ上記位相指令値θ*と上記磁化電流指令値id *とを
生成し、トルク電流生成器425Dは上記すべり角速度
信号ωSに基づき上記トルク電流指令値iq *を生成す
る。
Further, the phase generator 425B and the magnetizing current generator 425C respectively generate the phase command value θ * and the magnetizing current command value i d * based on the frequency control signal ω1, and the torque current generator 425D. Generates the torque current command value i q * based on the slip angular velocity signal ω S.

【0042】上記位相指令値θ*は3相/2相変換器4
25A及びベクトル制御PWM回路425Eに入力さ
れ、上記磁化電流指令値id *及びトルク電流指令値iq *
はそれぞれ3相/2相変換器425Aで算出された磁化
電流id及びトルク電流指令値iqにより差分としての磁
化電流の指令値Δid(=id *−id)とトルク電流の指
令値Δiq(=iq *−iq)とに変換されてベクトル制御
PWM回路425Eに入力される。
The phase command value θ * is calculated by the three-phase / two-phase converter 4
25A and the vector control PWM circuit 425E, and the magnetizing current command value i d * and the torque current command value i q * are input .
Command command value Δi d (= i d * -i d) and the torque current of the magnetizing current as a difference by the magnetizing current i d and a torque current command value i q calculated in 3-phase / 2-phase converter 425A, respectively It is converted into a value Δi q (= i q * −i q ) and input to the vector control PWM circuit 425E.

【0043】ベクトル制御PWM回路425Eは上記制
御信号Δid,Δiqに基づき磁化軸方向の電圧指令値v
d *及びトルク軸方向の電圧指令値vq *を算出するととも
に、この電圧指令値vd *,vq *及び上記位相指令値θ*
に基づき3相電圧指令値(Vu,Vv,Ww)を算出し、
更にこの3相電圧指令値(Vu,Vv,Ww)に基づきP
WM信号からなるゲートパルス信号を生成してコンバー
タ41に出力する。
The vector control PWM circuit 425E controls the voltage command value v in the magnetization axis direction based on the control signals Δi d and Δi q.
calculates the d * and the torque-axis voltage command value v q *, the voltage command values v d *, v q * and the phase command value theta *
The three-phase voltage command value (V u , V v , W w ) is calculated based on
Furthermore, based on this three-phase voltage command value (V u , V v , W w ), P
A gate pulse signal composed of a WM signal is generated and output to the converter 41.

【0044】そして、コンバータ41は上記ベクトル制
御PWM回路425Eから入力されるゲートパルス信号
に基づき励磁回路が駆動され、等価的にすべり周波数を
制御して発電機3の出力電流idcfを目標電流値i
dc *(最大出力に対応する電流値)に調整する。
In the converter 41, the excitation circuit is driven based on the gate pulse signal input from the vector control PWM circuit 425E, and the slip frequency is equivalently controlled to control the output current i dcf of the generator 3 to the target current value. i
Adjust to dc * (current value corresponding to maximum output).

【0045】上記インバータ制御回路44は出力電圧検
出器441、PID(ProportionalIntegral Derivativ
e)調節器442、系統電圧検出器443、位相調整器
444、乗算器445及びPWM回路446(図中、P
WMで示す。)からなり、インバータ43による発電機
出力と電力系統Kとの連系を適正に制御するものであ
る。
The inverter control circuit 44 includes an output voltage detector 441 and a PID (Proportional Integral Derivativ).
e) Adjuster 442, system voltage detector 443, phase adjuster 444, multiplier 445 and PWM circuit 446 (P in the figure)
Indicated by WM. ), And properly controls the interconnection between the generator output by the inverter 43 and the electric power system K.

【0046】すなわち、コンバータ41は発電機3側の
影響を受ける一方、インバータ43は電力系統K及び負
荷Rの影響を受け、両者の電力変換特性は異なるため、
コンバータ41の出力電流とインバータ43の出力電流
との誤差に起因してコンバータ43の出力電圧の上昇又
は低下が発生することがあるが、インバータ制御回路4
4は上記出力電流の誤差を0にするようにインバータ4
3の駆動を制御し、これにより上記コンバータ41の出
力電圧を所定電圧VOに保持するようになっている。
That is, the converter 41 is affected by the generator 3 side, while the inverter 43 is affected by the power system K and the load R, and the power conversion characteristics of both are different.
The output voltage of the converter 43 may increase or decrease due to an error between the output current of the converter 41 and the output current of the inverter 43.
4 is an inverter 4 so that the error of the output current is zero.
3 is controlled to hold the output voltage of the converter 41 at a predetermined voltage V O.

【0047】また、インバータ制御回路44は電力系統
Kの交流電力の位相情報に基づいてインバータ43の駆
動を制御し、これにより発電機3の発生電力は電力系統
Kと同期を取りつつ有効にこの電力系統Kに回生され
る。
Further, the inverter control circuit 44 controls the drive of the inverter 43 based on the phase information of the AC power of the power system K, so that the power generated by the generator 3 is effectively synchronized with the power system K. It is regenerated to the power system K.

【0048】インバータ制御回路44において、出力電
圧検出器441により検出されたコンバータ41の出力
電圧Vは直流電圧指令値(上記所定電圧に相当)V0
比較され、その差分である偏差信号ΔV(=V−VO
がPID調節器442によりPID動作信号に調節され
る。PID調節器442から出力される偏差信号ΔVは
出力調整回路423から出力される直流電流指令値idc
*に正帰還されてコンバータ41の出力電圧の変動分が
補償された直流電流指令値idc *が生成され、この直流
電流指令値idc *が乗算器445に入力される。
In the inverter control circuit 44, the output voltage V of the converter 41 detected by the output voltage detector 441 is compared with the DC voltage command value (corresponding to the above predetermined voltage) V 0, and the difference signal ΔV ( = V- VO )
Is adjusted to the PID operation signal by the PID adjuster 442. The deviation signal ΔV output from the PID controller 442 is the direct current command value i dc output from the output adjustment circuit 423.
* Positive feedback to the DC current command value variation in the output voltage of the converter 41 is compensated by i dc * is generated, the DC current command value i dc * is input to the multiplier 445.

【0049】一方、系統電圧検出器443により電力系
統Kの交流電圧が検出されるとともに、位相調整器44
4によりこの交流電圧の位相が検出され、この検出結果
は上記乗算器445に入力される。
On the other hand, the system voltage detector 443 detects the AC voltage of the power system K and the phase adjuster 44
The phase of this AC voltage is detected by 4, and the detection result is input to the multiplier 445.

【0050】そして、乗算器445により上記直流電流
指令値idc *と位相情報とを乗じて電力系統Kに同期し
た電流瞬時指令値i*が生成され、更にこの電流瞬時指
令値i*に電流検出器CT3で検出されたインバータ4
3の出力電流の瞬時値iacが負帰還されて差分としての
制御信号Δi(=i*−iac)が生成され、この制御信
号ΔiがPWM回路446に入力される。
Then, the multiplier 445 multiplies the DC current command value i dc * by the phase information to generate the current instantaneous command value i * synchronized with the power system K, and further, the current instantaneous command value i * Inverter 4 detected by detector CT3
The instantaneous value i ac of the output current of 3 is negatively fed back to generate a control signal Δi (= i * -i ac ) as a difference, and the control signal Δi is input to the PWM circuit 446.

【0051】PWM回路446は制御信号Δiに基づき
PWM信号からなるゲートパルス信号を生成し、このゲ
ートパルス信号によりインバータ43は上記制御信号Δ
iが0となるようにフィードバック制御される。
The PWM circuit 446 generates a gate pulse signal composed of a PWM signal based on the control signal Δi, and the gate pulse signal causes the inverter 43 to output the control signal Δ.
Feedback control is performed so that i becomes 0.

【0052】次に、図2のフローチャートを用いて上記
風力発電装置の発電制御について説明する。
Next, the power generation control of the wind turbine generator will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0053】図2は、風速0(m/s)から定格運転可能
な風速までの発電制御を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flow chart showing power generation control from a wind speed of 0 (m / s) to a wind speed at which rated operation is possible.

【0054】運転待機モードにおいては(#2)、回転
数判別回路422によりロータ3aの回転数Nが発電開
始回転数NP以上に上昇しているか否かが判別され(#
4)、回転数Nが発電開始回転数NP以上に上昇すると
(#4でYES)、発電機3による発電が開始され(#
6)、発電機3は、予め設定された関数プログラム(出
力調整回路423内の関数プログラム)に従ってコンバ
ータ制御回路42により定周速比運転が行われる(#
8)。
In the operation standby mode (# 2), the rotation speed determination circuit 422 determines whether or not the rotation speed N of the rotor 3a exceeds the power generation start rotation speed N P (#
4) When the rotation speed N rises above the power generation start rotation speed N P (YES in # 4), power generation by the generator 3 is started (#
6), the generator 3 is operated at a constant peripheral speed ratio by the converter control circuit 42 in accordance with a preset function program (function program in the output adjustment circuit 423) (#
8).

【0055】この定周速比運転において、ロータ3aの
回転数Nが発電機3の発電動作を停止すべき回転数NS
(<NP。以下、発電停止回転数NSという。)より低い
回転数に低下すると(#10でNO)、発電動作を停止
して#2に戻り、ロータ3aの回転数Nが発電停止回転
数NSと定格回転数NC間にあれば(#10でYES,#
12でNO)、定周速比運転が継続される(#8〜#1
2のループ)。
In this constant peripheral speed ratio operation, the rotational speed N of the rotor 3a is the rotational speed N S at which the power generation operation of the generator 3 should be stopped.
(<N P. Hereinafter, referred to as power generation stop rotation speed N S ) When the rotation speed is reduced to a lower speed (NO in # 10), the power generation operation is stopped and returns to # 2, and the rotation speed N of the rotor 3a is stopped. If it is between the rotation speed N S and the rated rotation speed N C (YES in # 10, #
12 is NO), the constant peripheral speed ratio operation is continued (# 8 to # 1).
2 loops).

【0056】一方、ロータ3aの回転数Nが定格回転数
Cに上昇すると(#12でYES)、発電機3の運転
が定周速比運転から定出力運転に切り換えられる(#1
4)。この定出力運転において、回転数Nが定格回転数
C以上であれば(#16でYES)、発電機3の定出
力運転が継続され(#14,#16のループ)、回転数
Nが定格回転数NCより低い回転数に低下すると(#1
6でNO)、#8に戻り、発電機3の運転が定出力運転
から定周速比運転に切り換えられる。
On the other hand, when the rotation speed N of the rotor 3a rises to the rated rotation speed N C (YES in # 12), the operation of the generator 3 is switched from the constant peripheral speed ratio operation to the constant output operation (# 1).
4). In this constant output operation, if the rotation speed N is equal to or higher than the rated rotation speed N C (YES in # 16), the constant output operation of the generator 3 is continued (# 14, # 16 loop), and the rotation speed N is When the speed drops below the rated speed N C (# 1
(NO in 6), returning to # 8, the operation of the generator 3 is switched from the constant output operation to the constant peripheral speed ratio operation.

【0057】一方、#4で回転数Nが発電開始回転数N
Pより低い回転数であれば(#4でNO)、更にロータ
3aの回転数Nがこのロータ3aの回転停止を判定する
回転数NO(<NS<NP。以下、ロータ停止回転数NO
いう。)以下に低下しているか否かが判別される(#1
8)。
On the other hand, in # 4, the rotation speed N is the power generation start rotation speed N.
If the rotation speed is lower than P (NO in # 4), the rotation speed N of the rotor 3a further determines the rotation speed N O (<N S <N P. called N O.) whether decreased is determined in the following (# 1
8).

【0058】ロータ3aの回転数Nがロータ停止回転数
Oより低い回転数であれば(#18でNO)、#2に
戻り、運転待機状態となり、回転数Nがロータ停止回転
数NO以上であれば(#18でYES)、更に風速検出
器5により検出された風速Vが発電可能な風速(V1
V≦V2)であるか否かが判別される(#20)。
If the rotation speed N of the rotor 3a is lower than the rotor stop rotation speed N O (NO in # 18), the operation returns to # 2 and the operation is in standby state, and the rotation speed N is the rotor stop rotation speed N O. If it is above (YES in # 18), the wind speed V further detected by the wind speed detector 5 is a wind speed (V 1 ≦ V 1).
It is determined whether or not V ≦ V 2 ) (# 20).

【0059】風速Vが発電可能な風速でなければ(V<
1又はV2<V、#20でNO)、#2に戻り、運転待
機状態となり、発電可能な風速であれば(V1≦V≦
2、#20でYES)、発電機3の力行運転が開始さ
れ、ロータ3aが強制的に回転される(#22)。
If the wind speed V is not a wind speed at which power generation is possible (V <
V 1 or V 2 <V, NO in # 20), the process returns to # 2, the operation standby state is reached, and the wind speed at which power generation is possible (V 1 ≦ V ≦
V 2, YES at # 20), a power running operation of the generator 3 is started, the rotor 3a is forcibly rotated (# 22).

【0060】発電機3の力行運転は、ロータ3aの回転
数Nが力行運転を停止させる回転数NE(NO<NE
S。以下、力行運転停止回転数NEという。)に上昇す
るまで継続され(#22,#24のループ)、ロータ3
aの回転数Nが力行運転停止回転数NEに上昇すると
(#24でYES)、発電機3の力行運転が停止される
(#26)。
In the power running operation of the generator 3, the rotation speed N E of the rotor 3a stops the power running operation N E (N O <N E <
N S. Hereinafter, the power running operation stop rotation speed N E is referred to. ) Is continued (# 22, # 24 loop), and the rotor 3
When the rotation speed N of a rise in the power-running operation stop rotational speed N E (YES at # 24), a power running operation of the generator 3 is stopped (# 26).

【0061】なお、上記力行運転停止回転数NEは、ロ
ータ3aの力行運転を停止させても慣性により上記発電
開始回転数Npまで回転上昇を継続し得る回転数で、発
電のために自己起動可能な回転数である。力行運転停止
回転数NEは風車本体1及び発電機3の構成に基づき予
め設定されている。
It should be noted that the power running operation stop rotation speed N E is a rotation speed at which the rotation can continue to rise to the power generation start rotation speed Np due to inertia even when the power running operation of the rotor 3a is stopped, and self-starting for power generation. It is a possible rotation speed. The power running stop speed N E is set in advance based on the configurations of the wind turbine body 1 and the generator 3.

【0062】このフローチャートにおいては、発電開始
回転数NPより低い継続回転可能な回転数NEで発電機3
の力行運転を停止するようにしているが、図3のフロー
チャートに示すように、図2のフローチャートの#24
及び#26のステップを削除し、ロータ3aの回転数N
が発電開始回転数NPに上昇するまで発電機3の力行運
転を継続するようにしてもよい(図3、#28のループ
参照)。
In this flowchart, the generator 3 is rotated at the rotational speed N E at which continuous rotation is possible, which is lower than the power generation start rotational speed N P.
The power running operation of FIG. 2 is stopped, but as shown in the flow chart of FIG.
And the step of # 26 are deleted, and the rotation speed N of the rotor 3a is
The power running operation of the generator 3 may be continued until increases to the power generation start rotational speed N P (see the loop of # 28 in FIG. 3).

【0063】このようにすれば、発電機3の力行運転開
始直後に風速Vの低下によりロータ3aの回転数Nが低
下し、回生運転を行うことなく再度力行運転のための強
制起動が繰り返し行われるという不安定な運転動作を防
止することができる。
In this way, immediately after the power running of the generator 3 starts, the rotation speed N of the rotor 3a decreases due to the decrease in the wind speed V, and the forced start for the power running is repeatedly performed without performing the regenerative operation. It is possible to prevent the unstable driving operation of being disturbed.

【0064】図2の戻り、力行運転の停止後、ロータ3
aの回転数Nが発電開始回転数NPに上昇すると(#3
0でYES)、#6に移行し、発電機3の回生運転が開
始され、ロータ3aの回転数Nが発電開始回転数NP
上昇しなければ(#30でNO)、#2に戻り、待機状
態となる。
Returning to FIG. 2, after stopping the powering operation, the rotor 3
When the rotation speed N of a increases to the power generation start rotation speed N P (# 3
If YES in 0), the process proceeds to # 6, the regenerative operation of the generator 3 is started, and if the rotation speed N of the rotor 3a does not rise to the power generation start rotation speed N P (NO in # 30), the process returns to # 2. , Goes into a standby state.

【0065】図4は、上記風力発電装置の力行運転時に
おけるロータ回転数に対するロータの出力特性図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the output characteristics of the rotor with respect to the rotational speed of the rotor during the power running operation of the wind turbine generator.

【0066】同図において、縦軸はロータ3aの出力で
あり、横軸はロータ3aの回転数Nである。また、実線
で示す出力特性は図2に示すフローチャートに対応する
ものであり、点線で示す出力特性は図3に示すフローチ
ャートに対応するものである。また、矢印はロータ回転
数Nの変化方向を示すもので、風速上昇による発電開始
時の経路(回転数NPで発電開始)と風速下降による発
電停止時の経路(回転数NSで発電停止)とが異なるの
は風車発電装置のヒステリシス特性によるものである。
In the figure, the vertical axis represents the output of the rotor 3a, and the horizontal axis represents the rotation speed N of the rotor 3a. The output characteristic indicated by the solid line corresponds to the flow chart shown in FIG. 2, and the output characteristic indicated by the dotted line corresponds to the flow chart shown in FIG. The arrow indicates the direction of change of the rotor speed N. The path at the start of power generation by increasing the wind speed (power generation starts at the speed N P ) and the path at power generation stop by the wind speed decrease (power stop at the speed N S). ) Is different because of the hysteresis characteristics of the wind turbine generator.

【0067】実線で示す出力特性において、風速0(m/
s)から風速Vが上昇する場合、風速Vの上昇に応じて
発電機3のロータ3aの回転数Nがロータ停止回転数N
Oに上昇すると、発電機3の力行運転が開始され、この
力行運転はロータ3aの回転数Nが力行運転停止回転数
Eに上昇するまで継続される。
In the output characteristic shown by the solid line, the wind speed is 0 (m / m /
When the wind speed V increases from (s), the rotation speed N of the rotor 3a of the generator 3 is changed to the rotor stop rotation speed N according to the increase in the wind speed V.
When O to rise, power operation of the generator 3 is started, the power running operation is continued until the rotational speed N of the rotor 3a is raised to the power running operation stop rotational speed N E.

【0068】上記力行運転においては、コンバータ制御
回路42により磁化電流idが調節されて発電機3の励
磁回路の磁束が一定に保持されるとともに、トルク電流
qが調節されてロータ3aの発生トルクが一定に保持
され、定トルク制御(一定すべり制御)が行われる。従
って、回転数NO〜回転数NE間のロータ出力Pは負領域
においてロータ回転数Nに比例して減少する。
In the power running operation, the converter control circuit 42 adjusts the magnetizing current i d to keep the magnetic flux of the exciting circuit of the generator 3 constant, and the torque current i q is adjusted to generate the rotor 3a. The torque is held constant, and constant torque control (constant slip control) is performed. Therefore, the rotor output P between the rotational speed N O and the rotational speed N E decreases in proportion to the rotor rotational speed N in the negative region.

【0069】そして、上記力行運転によりロータ3aの
回転数Nが力行運転停止回転数NEに上昇すると、発電
機3の力行運転が停止され、ロータ出力Pは0になる。
この後、ロータ3aの回転数Nが発電開始回転数NP
上昇すると、発電機3の定周速比運転による発電が開始
され、回転数Nの上昇に応じて発電機3の出力は上昇す
る。
When the rotational speed N of the rotor 3a rises to the rotational speed N E for stopping the power running operation due to the power running operation, the power running operation of the generator 3 is stopped and the rotor output P becomes zero.
After that, when the rotation speed N of the rotor 3a rises to the power generation start rotation speed N P , power generation by the constant peripheral speed ratio operation of the generator 3 is started, and the output of the generator 3 increases as the rotation speed N increases. To do.

【0070】一方、発電可能な風域から風速Vが低下す
る場合、ロータ3aの回転数Nが発電停止回転数NS
まで低下すると、発電機3の発電動作が停止され、ロー
タ出力Pは0となる。そして、ロータ3aの回転数Nが
ロータ停止回転数NOにまで低下すると、ロータ3aの
回転が停止したと判断して、再び発電機3の力行運転が
開始される。
On the other hand, when the wind speed V decreases from the wind region where power can be generated, when the rotation speed N of the rotor 3a decreases to the power generation stop rotation speed N S , the power generation operation of the generator 3 is stopped and the rotor output P is It becomes 0. Then, when the rotation speed N of the rotor 3a decreases to the rotor stop rotation speed N O , it is determined that the rotation of the rotor 3a has stopped, and the power running operation of the generator 3 is restarted.

【0071】なお、力行運転の開始後、ロータ3aの回
転数Nが発電開始回転数NPに上昇するまで力行運転が
継続する場合は、点線で示すようにロータ出力Pは負領
域において回転数Nに比例して減少し、ロータ3aの回
転数Nが発電開始回転数NPに上昇すると、発電機3の
運転が力行運転から回生運転に切り換えられる。なお、
力行運転を発電開始回転数NPまで継続する制御におい
ては、同図の一点鎖線で示すように、発電開始回転数N
Pの手前の回転数からトルクを徐々に低下させるように
してもよい。
When the power running operation is continued after the start of the power running operation until the rotation speed N of the rotor 3a rises to the power generation start rotation speed N P , the rotor output P is in the negative region as shown by the dotted line. When the rotation speed N of the rotor 3a increases in proportion to N and the rotation speed N of the rotor 3a rises to the power generation start rotation speed N P , the operation of the generator 3 is switched from the power running operation to the regenerative operation. In addition,
In the control for continuing the powering operation up to the power generation start rotation speed N P , as shown by the alternate long and short dash line in FIG.
The torque may be gradually reduced from the rotation speed before P.

【0072】上記のように、ロータ3aの回転数Nが発
電開始回転数NP以下の領域においては、発電機3を力
行運転し、ロータ3aを強制的に回転駆動させるように
しているので、ロータ3aの回転数Nが発電開始回転数
Pに上昇した時点で確実に発電機3を回生運転させ、
電力系統Kに電力を供給することができる。
As described above, in the region where the rotation speed N of the rotor 3a is equal to or lower than the power generation start rotation speed N P , the generator 3 is operated in the power running mode so that the rotor 3a is forcibly driven to rotate. When the rotation speed N of the rotor 3a rises to the power generation start rotation speed N P , the generator 3 is surely regenerated,
Electric power can be supplied to the power grid K.

【0073】図5は、本発明に係る風力発電装置の第2
実施例の構成図である。第1実施例は、コンバータ41
の出力電流を制御することにより予め設定されたトルク
特性で発電機3の力行運転を行うものであるが、第2実
施例はコンバータ41の出力電力を制御することにより
予め設定された出力特性で発電機3の力行運転を行うも
のである。
FIG. 5 shows a second wind power generator according to the present invention.
It is a block diagram of an Example. The first embodiment is based on the converter 41.
The power running operation of the generator 3 is performed with the preset torque characteristic by controlling the output current of the second embodiment, but the second embodiment has the preset output characteristic by controlling the output power of the converter 41. The power running of the generator 3 is performed.

【0074】従って、図5は、図1において、出力調整
回路423の関数プログラムをロータ3aの角速度ωに
対する直流電力指令値(目標値)pdc *の関数プログラ
ムに変更するとともに、電流検出器CT1により検出さ
れたコンバータ41の出力電流idcfを出力電力pdcf
変換し、上記出力調整回路423から出力される直流電
力指令値pdc *に負帰還するための変換回路427を設
け、更に電流制御回路425に代えてPWM回路428
及びV/F変換回路429からなる電圧制御回路を設け
たものである。
Therefore, in FIG. 5, the function program of the output adjustment circuit 423 in FIG. 1 is changed to the function program of the DC power command value (target value) p dc * for the angular velocity ω of the rotor 3a, and the current detector CT1 is changed. A converter circuit 427 for converting the output current i dcf of the converter 41 detected by the above into the output power p dcf and negatively feeding back the direct current power command value p dc * output from the output adjustment circuit 423, and further converting the current PWM circuit 428 instead of control circuit 425
And a V / F conversion circuit 429 is provided.

【0075】図5に示す風力発電装置においては、出力
調整回路423から出力される直流電力指令値pdc *
コンバータ41の出力電力pdcfが負帰還されて出力偏
差信号Δpdc *(=pdc *−pdcf)が得られ、この偏差信号
Δpdc *(すべり角速度信号ωSに相当)がPI調節器4
24にてPI動作制御信号に調節される。
In the wind turbine generator shown in FIG. 5, the output power p dcf of the converter 41 is negatively fed back to the DC power command value p dc * output from the output adjustment circuit 423, and the output deviation signal Δp dc * (= p dc * −p dcf ) is obtained, and this deviation signal Δp dc * (corresponding to the slip angular velocity signal ω S ) is the PI controller 4
At 24, the PI operation control signal is adjusted.

【0076】そして、上記PI調節器424から出力さ
れるPI動作制御信号と角速度検出器6により検出され
たロータ3aの角速度ωとから周波数制御信号ω1(=
ω−ωS)が生成され、この周波数制御信号ω1はPW
M回路428に入力されるとともに、F/V変換回路4
29により電圧制御信号V1*(=Kv・ω1)に変換
されてPWM回路428に入力される。
Then, from the PI operation control signal output from the PI adjuster 424 and the angular velocity ω of the rotor 3a detected by the angular velocity detector 6, the frequency control signal ω1 (=
ω−ω S ) is generated, and the frequency control signal ω1 is PW
It is inputted to the M circuit 428, and at the same time the F / V conversion circuit 4
The voltage control signal V1 * (= Kv · ω1) is converted by 29 and input to the PWM circuit 428.

【0077】上記周波数制御信号ω1及び電圧制御信号
V1*はそれぞれ発電機3の一次周波数と一次電圧を制
御する信号で、PWM回路428は周波数制御信号ω1
及び電圧制御信号V1*に基づきPWM信号からなるゲ
ートパルス信号を生成し、このゲートパルス信号をコン
バータ41に出力して所定の定出力特性で発電機3を力
行運転する。
The frequency control signal ω1 and the voltage control signal V1 * are signals for controlling the primary frequency and the primary voltage of the generator 3, respectively. The PWM circuit 428 controls the frequency control signal ω1.
Also, a gate pulse signal composed of a PWM signal is generated based on the voltage control signal V1 * , and the gate pulse signal is output to the converter 41 to power-operate the generator 3 with a predetermined constant output characteristic.

【0078】第2実施例に係る風力発電装置も図2及び
図3に示すフローチャートに従って発電制御が行われ
る。従って、ここでは発電制御の詳細説明は省略する。
The wind turbine generator according to the second embodiment also performs power generation control according to the flowcharts shown in FIGS. Therefore, detailed description of the power generation control is omitted here.

【0079】図6は、第2実施例に係る風力発電装置の
力行運転時におけるロータ回転数に対するロータの出力
特性図である。
FIG. 6 is a diagram showing the output characteristic of the rotor with respect to the rotational speed of the rotor during the power running operation of the wind turbine generator according to the second embodiment.

【0080】第1実施例に係る風力発電装置は、コンバ
ータ41の出力電流を制御して定トルク特性で発電機3
を力行運転していたので、回転数NO〜回転数NE間のロ
ータ出力Pは負領域においてロータ回転数Nに比例して
減少していたが(図4参照)、第2実施例に係る風力発
電装置は、コンバータ41の出力電力を制御して定出力
特性で発電機3を力行運転するようにしているので、図
6に示すように、回転数NO〜回転数NE間のロータ出力
Pは、負領域においてロータ回転数Nに関係なく一定値
となっている。
The wind turbine generator according to the first embodiment controls the output current of the converter 41 so that the generator 3 has a constant torque characteristic.
The rotor output P between the rotational speed N O and the rotational speed N E decreased in proportion to the rotor rotational speed N in the negative region (see FIG. 4) because the power running operation was performed in the second embodiment. Since the wind power generator concerned controls the output electric power of converter 41 and carries out the power running operation of generator 3 with a constant output characteristic, as shown in Drawing 6, between rotation speed N O -rotation speed NE . The rotor output P has a constant value in the negative region regardless of the rotor rotation speed N.

【0081】なお、同図の点線で示す出力特性はロータ
3aの回転数Nが発電開始回転数NPに上昇するまで力
行運転を継続する場合のものであり、一点鎖線で示す出
力特性は、発電開始回転数NPの手前の回転数から出力
を徐々に低下させるようにしたものである。
The output characteristic shown by the dotted line in the figure is for the case where the power running operation is continued until the rotation speed N of the rotor 3a rises to the power generation start rotation speed N P , and the output characteristic shown by the one-dot chain line is The output is gradually reduced from the rotation speed before the power generation start rotation speed N P.

【0082】第1実施例と第2実施例とを比較した場
合、第1実施例ではロータ回転数Nに拘らず一定トルク
で発電機3を力行運転するので、第2実施例に比して短
時間でロータ3aの回転数Nを発電開始回転数NPに上
昇させることができる。一方、第2実施例は第1実施例
に比して起動トルクが大きく、力行運転の起動が容易と
なる。
When the first embodiment and the second embodiment are compared, in the first embodiment the power generator 3 is driven with a constant torque regardless of the rotor rotation speed N, so compared with the second embodiment. The rotation speed N of the rotor 3a can be increased to the power generation start rotation speed N P in a short time. On the other hand, the second embodiment has a larger starting torque than the first embodiment, and the starting of the power running operation becomes easier.

【0083】図7は、本発明に係る風力発電装置の第3
実施例の構成図である。図7は、図5において、F/V
変換器429に代えて力行運転制御回路430を設けた
もので、予め設定された角加速度特性に基づきコンバー
41の励磁周波数を制御することにより発電機3の力行
運転を行うようにしたものである。
FIG. 7 shows a third wind power generator according to the present invention.
It is a block diagram of an Example. FIG. 7 shows the F / V in FIG.
A power running operation control circuit 430 is provided instead of the converter 429, and the power running operation of the generator 3 is performed by controlling the excitation frequency of the converter 41 based on a preset angular acceleration characteristic. .

【0084】なお、発電機3の力行運転時においては、
PI調節器424及び変換回路427等からなる周波数
制御信号ω1の生成回路は動作させず、力行運転制御回
路430及びPWM回路428のみでコンバータ41の
運転制御が行われ、発電機3の運転が力行運転から回生
運転に切り換えられると、上記生成回路を動作させて定
周速比運転が行われる。
During power running of the generator 3,
The generation circuit of the frequency control signal ω1 including the PI controller 424 and the conversion circuit 427 is not operated, and the operation control of the converter 41 is performed only by the power running operation control circuit 430 and the PWM circuit 428, and the operation of the generator 3 is performed by the power running. When the operation is switched to the regenerative operation, the generating circuit is operated to perform the constant peripheral speed ratio operation.

【0085】力行運転制御回路430は、図8に実線で
示す角加速度特性(ω=K・t)の関数プログラムを有
し、力行運転が開始されると、上記関数プログラムに基
づき周波数制御信号ω1*(=K・t)と電圧制御信号
V1*(=Kv・ω1*)とを生成し、PWM回路428
に入力する。
The power running control circuit 430 has a function program of the angular acceleration characteristic (ω = K · t) shown by the solid line in FIG. 8, and when the power running is started, the frequency control signal ω1 based on the above function program. * (= K · t) and the voltage control signal V1 * (= Kv · ω1 * ) are generated, and the PWM circuit 428 is generated.
To enter.

【0086】PWM回路428は上記周波数制御信号ω
*及び電圧制御信号V1*に基づきPWM信号からなる
ゲートパルス信号を生成し、このゲートパルス信号をコ
ンバータ41に出力して発電機3の力行運転を行う。
The PWM circuit 428 controls the frequency control signal ω.
A gate pulse signal composed of a PWM signal is generated based on 1 * and the voltage control signal V1 * , and the gate pulse signal is output to the converter 41 to perform the power running operation of the generator 3.

【0087】なお、上記角加速度特性は、加速度を一定
としても良いが、図8の点線で示すように加速度を漸増
させるようにしても良い。
In the angular acceleration characteristic, the acceleration may be constant, but the acceleration may be gradually increased as shown by the dotted line in FIG.

【0088】上記のように、発電機3の力行運転におい
ては、角加速度特性でロータ3aの回転駆動を行うよう
にしているので、より速やかにロータ3aの回転数Nを
発電開始回転数NPに上昇させることができる。
[0088] As described above, in the power running of the generator 3, the angular Since acceleration characteristics so that the rotation drive of the rotor 3a, more quickly rotational speed N of the power generation start rotation speed N P of the rotor 3a Can be raised to.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
風速及び上記交流発電機のロータの回転数を検出し、風
速が発電可能な風速以上で、かつ、ロータの回転数が予
め設定された継続回転可能な回転数以下のときは、上記
第1及び第2の電力変換手段を力行運転し、上記ロータ
の回転数を少なくとも発電のための自己起動可能な回転
数まで上昇するようにしたので、発電可能な低風速にお
いて確実に交流発電機を起動させ、回生運転を行うこと
ができる。
As described above, according to the present invention,
When the wind speed and the rotation speed of the rotor of the AC generator are detected, and the wind speed is equal to or higher than the wind speed at which power can be generated and the rotation speed of the rotor is equal to or lower than the preset continuous rotation speed, the first and Since the second power conversion means is operated in a power mode to increase the rotational speed of the rotor to at least the self-startable rotational speed for power generation, the AC generator can be reliably started at a low wind speed at which power can be generated. , Regenerative operation can be performed.

【0090】また、交流発電機の回生運転開示時におい
てはロータが回転しているので、動力伝達系の摩擦抵抗
が比較的小さく、起動時の可動部分への負荷が低減さ
れ、耐久特性のおける発電装置の負担が低減される。
Further, since the rotor is rotating at the time of disclosure of the regenerative operation of the AC generator, the friction resistance of the power transmission system is relatively small, the load on the movable parts at the time of starting is reduced, and the durability characteristics are improved. The load on the power generator is reduced.

【0091】また、上記交流発電機の力行運転におい
て、第1の電力変換手段の出力電流を制御して上記ロー
タを定トルク駆動するようにしたので、比較的速やかに
ロータの回転数を発電可能回転数まで上昇させることが
できる。
In the power running operation of the AC generator, the output current of the first power conversion means is controlled to drive the rotor at a constant torque, so that the rotational speed of the rotor can be generated relatively quickly. It can be increased to the number of revolutions.

【0092】また、上記交流発電機の力行運転におい
て、第1の電力変換手段の出力電力を制御して上記ロー
タを定出力駆動するようにしたので、力行運転の起動を
容易に行うことができる。
In the power running operation of the AC generator, the output power of the first power conversion means is controlled to drive the rotor at a constant output, so that the power running operation can be started easily. .

【0093】また、上記交流発電機の力行運転におい
て、予め設定された角加速度特性に基づき第1の電力変
換手段の励磁周波数を制御して上記ロータを加速度駆動
するようにしたので、より迅速にロータの回転数を発電
可能回転数まで上昇させることができる。
In the power running operation of the AC generator, the excitation frequency of the first power conversion means is controlled on the basis of the preset angular acceleration characteristic so that the rotor is accelerated and driven more quickly. The rotation speed of the rotor can be increased to the rotation speed at which power can be generated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る風力発電装置の第1実施例の構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a wind turbine generator according to the present invention.

【図2】本発明に係る風力発電装置の風速0(m/s)か
ら定格運転可能な風速までの発電制御を示すフローチャ
ートである。
FIG. 2 is a flowchart showing power generation control from a wind speed of 0 (m / s) to a wind speed at which rated operation is possible in the wind turbine generator according to the present invention.

【図3】本発明に係る風力発電装置の風速0(m/s)か
ら定格運転可能な風速までの発電制御の変形例を示すフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a modified example of power generation control from a wind speed of 0 (m / s) to a wind speed at which rated operation is possible in the wind turbine generator according to the present invention.

【図4】第1実施例に係る風力発電装置の力行運転時に
おけるロータ回転数に対するロータの出力特性図であ
る。
FIG. 4 is an output characteristic diagram of the rotor with respect to the rotor rotation speed during the power running operation of the wind turbine generator according to the first embodiment.

【図5】本発明に係る風力発電装置の第2実施例の構成
図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a second embodiment of a wind turbine generator according to the present invention.

【図6】第2実施例に係る風力発電装置の力行運転時に
おけるロータ回転数に対するロータの出力特性図であ
る。
FIG. 6 is an output characteristic diagram of the rotor with respect to the rotational speed of the rotor during the power running operation of the wind turbine generator according to the second embodiment.

【図7】本発明に係る風力発電装置の第3実施例の構成
図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a wind turbine generator according to a third embodiment of the present invention.

【図8】ロータ回転数の加速度特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an acceleration characteristic of rotor rotation speed.

【図9】ロータ回転数に対するロータ出力トルクを示す
特性図である
FIG. 9 is a characteristic diagram showing rotor output torque with respect to rotor rotation speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 風車本体 2 増速機 3 発電機(交流発電機) 4 発電制御装置 41 コンバータ(第1の電力変換手段) 42 コンバータ制御回路(運転制御手段) 421 風速判別器(風速判別手段) 422 回転数判別器(回転数判別手段) 423 出力調整回路 424 PI調節器 425 電流制御回路 426 AND回路 427 変換回路(電力検出手段) 428 PWM回路 429 F/V変換回路 430 力行運転制御回路(運転制御手段) 43 インバータ(第2の電力変換手段) 44 インバータ制御回路 441 出力電圧検出器 442 PID調節器 443 系統電圧検出器 444 位相調整器 445 乗算器 446 PWM回路 45 フィルタ回路 5 風速検出器(風速検出手段) 6 角速度検出器(回転数検出手段) CT1 電流検出器(電流検出手段) CT2,CT3 電流検出器 K 電力系統 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind turbine main body 2 Speed increaser 3 Generator (alternating current generator) 4 Generation control device 41 Converter (first power conversion means) 42 Converter control circuit (operation control means) 421 Wind speed discriminator (wind speed discrimination means) 422 Rotation speed Discriminator (rotational speed discriminating means) 423 Output adjusting circuit 424 PI regulator 425 Current control circuit 426 AND circuit 427 Conversion circuit (power detection means) 428 PWM circuit 429 F / V conversion circuit 430 Power running operation control circuit (operation control means) 43 inverter (second power conversion means) 44 inverter control circuit 441 output voltage detector 442 PID controller 443 system voltage detector 444 phase adjuster 445 multiplier 446 PWM circuit 45 filter circuit 5 wind speed detector (wind speed detection means) 6 Angular velocity detector (rotation speed detection means) CT1 Current detector (current detection Means) CT2, CT3 current detector K power system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02P 21/00 H02P 5/408 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H02P 21/00 H02P 5/408 C

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 風車の回転力により駆動される交流発電
機と、上記交流発電機から出力される交流電力を制御す
るとともに、この交流電力を直流電力に変換する第1の
電力変換手段と、上記第1の電力変換部から出力される
直流電力を所定周波数の交流電力に変換して電力系統に
供給する第2の電力変換手段と、風速を検出する風速検
出手段と、上記交流発電機のロータの回転数を検出する
回転数検出手段と、風速が発電可能な風速であるか否か
を判別する風速判別手段と、上記ロータの回転数が予め
設定された継続回転可能な回転数以下に低下しているか
否かを判別する回転数判別手段と、風速が発電可能な風
速以上で、かつ、ロータの回転数が上記継続回転可能な
回転数以下のときは、上記第1及び第2の電力変換手段
を力行運転し、少なくとも予め設定された発電のための
自己起動可能な回転数まで上記ロータの回転数を強制的
に上昇させる運転制御手段とを備えたことを特徴とする
風力発電装置。
1. An alternating current generator driven by the rotational force of a wind turbine; first power conversion means for controlling alternating current power output from said alternating current generator and converting this alternating current power to direct current power. A second power conversion unit that converts the DC power output from the first power conversion unit into AC power having a predetermined frequency and supplies the AC power to the power system, a wind speed detection unit that detects a wind speed, and the AC generator. Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the rotor, wind speed determination means for determining whether or not the wind speed is a wind speed at which power can be generated, and the rotation speed of the rotor is set to a preset continuous rotation speed or less. A rotation speed determination means for determining whether or not the rotation speed is lower, and when the wind speed is equal to or higher than a wind speed at which power can be generated and the rotation speed of the rotor is equal to or lower than the rotation speed at which continuous rotation is possible, the first and second The power conversion means is operated by A wind power generator comprising at least a preset operation control means for forcibly increasing the rotational speed of the rotor to a preset self-startable rotational speed for power generation.
【請求項2】 請求項1記載の風力発電装置において、
上記第1の電力変換手段の出力電流を検出する電流検出
手段を備え、上記運転制御手段は、予め設定された出力
電流特性と検出された出力電流及びロータの回転数とに
基づき上記第1の電力変換手段の出力電流を制御して上
記ロータを定トルク駆動するものであることを特徴とす
る風力発電装置。
2. The wind turbine generator according to claim 1,
The operation control means includes a current detection means for detecting an output current of the first power conversion means, and the operation control means is based on a preset output current characteristic, the detected output current, and the rotation speed of the rotor. A wind power generator characterized by controlling the output current of a power conversion means to drive the rotor with a constant torque.
【請求項3】 請求項1記載の風力発電装置において、
上記第1の電力変換手段の出力電力を検出する電力検出
手段を備え、上記運転制御手段は、予め設定された出力
電力特性と検出された出力電力及びロータの回転数とに
基づき上記第1の電力変換手段の出力電力を制御して上
記ロータを定出力駆動するものであることを特徴とする
風力発電装置。
3. The wind turbine generator according to claim 1,
The operation control means includes the power detection means for detecting the output power of the first power conversion means, and the operation control means is based on the preset output power characteristics, the detected output power, and the rotation speed of the rotor. A wind power generator characterized by controlling the output power of a power conversion means to drive the rotor at a constant output.
【請求項4】 請求項1記載の風力発電装置において、
上記運転制御手段は、予め設定された角加速度特性に基
づき上記第1の電力変換手段の励磁周波数を制御して上
記ロータを加速度駆動するものであることを特徴とする
風力発電装置。
4. The wind turbine generator according to claim 1,
The wind power generator according to claim 1, wherein the operation control means controls the excitation frequency of the first power conversion means based on a preset angular acceleration characteristic to drive the rotor by acceleration.
JP7125311A 1995-05-24 1995-05-24 Wind power generating apparatus Pending JPH08322298A (en)

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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354896A (en) * 2001-05-29 2002-12-06 Toyo Electric Mfg Co Ltd Controller for permanent magnet synchronous generator
WO2003041264A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-15 Tokai University Educational System Fluid power generator
WO2004047284A1 (en) * 2002-11-15 2004-06-03 Zephyr Corporation Wind power generator
WO2005003554A1 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Cosmo Plant Co., Ltd Wind power generation system, arrangement structure of permanent magnets, and electricity/force conversion system
WO2006095471A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Neic-Japan Corporation Wind turbine generator
JP2009516488A (en) * 2005-11-11 2009-04-16 コンバーチーム リミテッド Power converter
US7880319B2 (en) 2007-02-13 2011-02-01 Seiko Epson Corporation Power generating device utilizing hydrodynamic force
WO2013111172A1 (en) * 2012-01-23 2013-08-01 株式会社 日立製作所 Conversion device for secondary excitation wind-powered electricity generation, control device for secondary excitation wind-powered electricity generation, and method for controlling conversion device for secondary excitation wind-powered electricity generation
EP2772644A1 (en) 2013-02-28 2014-09-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator and operation method and control unit of the same
CN104348391A (en) * 2013-08-06 2015-02-11 上海万德风力发电股份有限公司 Distributed low-air speed permanent magnet direct-driven wind driven generator system
CN104832371A (en) * 2015-05-28 2015-08-12 大唐山东烟台电力开发有限公司 Control method and system for wind generating set
JP2017020373A (en) * 2015-07-08 2017-01-26 株式会社グローバルエナジー Rotational speed control method for wind mill
JP2017020374A (en) * 2015-07-08 2017-01-26 株式会社グローバルエナジー Wind power generation device
WO2017043395A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社グローバルエナジー Wind power generation device
JP2017053305A (en) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社グローバルエナジー Wind power generating method
JP2017110609A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 株式会社Lixil Assist control device for wind power generation
EP3560833A1 (en) * 2018-04-24 2019-10-30 Bell Helicopter Textron Inc. Method and system for controlling rotor speeds of rotor systems
JP2020150650A (en) * 2019-03-13 2020-09-17 三菱電機エンジニアリング株式会社 Power generator

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354896A (en) * 2001-05-29 2002-12-06 Toyo Electric Mfg Co Ltd Controller for permanent magnet synchronous generator
WO2003041264A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-15 Tokai University Educational System Fluid power generator
US6864594B2 (en) 2001-11-08 2005-03-08 Tokai University Educational System Fluid power generator
CN100338869C (en) * 2002-11-15 2007-09-19 轻风株式会社 Wind power generator
WO2004047284A1 (en) * 2002-11-15 2004-06-03 Zephyr Corporation Wind power generator
US8013459B2 (en) 2002-11-15 2011-09-06 Zephyr Corporation Wind power generator
US7456510B2 (en) 2002-11-15 2008-11-25 Zephyr Corporation Wind power generator
WO2005003554A1 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Cosmo Plant Co., Ltd Wind power generation system, arrangement structure of permanent magnets, and electricity/force conversion system
US7417334B2 (en) 2003-07-08 2008-08-26 Shiro Kinpara Wind power generation system, arrangement of permanent magnets, and electrical power-mechanical force converter
US7944069B2 (en) 2003-07-08 2011-05-17 Cosmo Plant, Ltd. Wind power generation system, arrangement of permanent magnets, and electrical power-mechanical force converter
JP2006246661A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Neic-Japan Corp Wind power generator
WO2006095471A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Neic-Japan Corporation Wind turbine generator
JP2009516488A (en) * 2005-11-11 2009-04-16 コンバーチーム リミテッド Power converter
KR101325650B1 (en) * 2005-11-11 2013-11-05 지이 에너지 파워 컨버션 유케이 리미티드 Power converters
US7880319B2 (en) 2007-02-13 2011-02-01 Seiko Epson Corporation Power generating device utilizing hydrodynamic force
WO2013111172A1 (en) * 2012-01-23 2013-08-01 株式会社 日立製作所 Conversion device for secondary excitation wind-powered electricity generation, control device for secondary excitation wind-powered electricity generation, and method for controlling conversion device for secondary excitation wind-powered electricity generation
EP2772644A1 (en) 2013-02-28 2014-09-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator and operation method and control unit of the same
CN104348391A (en) * 2013-08-06 2015-02-11 上海万德风力发电股份有限公司 Distributed low-air speed permanent magnet direct-driven wind driven generator system
CN104832371A (en) * 2015-05-28 2015-08-12 大唐山东烟台电力开发有限公司 Control method and system for wind generating set
JP2017020373A (en) * 2015-07-08 2017-01-26 株式会社グローバルエナジー Rotational speed control method for wind mill
JP2017020374A (en) * 2015-07-08 2017-01-26 株式会社グローバルエナジー Wind power generation device
JP2017053307A (en) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社グローバルエナジー Wind power generator
WO2017043395A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社グローバルエナジー Wind power generation device
JP2017053305A (en) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社グローバルエナジー Wind power generating method
CN108026896A (en) * 2015-09-11 2018-05-11 全球能量有限公司 wind power plant
CN108026896B (en) * 2015-09-11 2021-03-26 Ntn株式会社 Wind power generation plant
JP2017110609A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 株式会社Lixil Assist control device for wind power generation
EP3560833A1 (en) * 2018-04-24 2019-10-30 Bell Helicopter Textron Inc. Method and system for controlling rotor speeds of rotor systems
US11072434B2 (en) 2018-04-24 2021-07-27 Textron Innovations Inc. Method and system for controlling rotor speeds of rotor systems
EP4134300A3 (en) * 2018-04-24 2023-05-24 Textron Innovations Inc. Method and system for controlling rotor speeds of rotor systems
JP2020150650A (en) * 2019-03-13 2020-09-17 三菱電機エンジニアリング株式会社 Power generator

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