JPH10339259A - 風力発電システムの制御方法 - Google Patents
風力発電システムの制御方法Info
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Abstract
とともに、送電系統への影響を軽減し、風力エネルギー
を有効に活用する風力発電システムの提供。 【解決手段】 可変ピッチプロペラ型風車2により回転
駆動される発電機6の発生電力を一旦直流に変換した後
再度交流に変換して送電系統15へ送るように構成して
なる風力発電システムにおいて、前記風力エネルギーが
増大して、発電機出力が定格値を超えた場合には、例え
ば発電機の周波数を上昇させる等により、風車プロペラ
の回転数を上昇させて、回転上昇エネルギーとして蓄積
させるとともに、該上昇させた回転数が上限値に達する
と前記プロペラのピッチ角制御を行なう事により風力エ
ネルギーを逃散させ、一方、風力エネルギーが減少し発
電機出力が定格値以下に低下した場合には、例えば発電
機の周波数を減少させる等により前記上昇させた風車プ
ロペラの回転数を漸減させて回転上昇エネルギーに変換
させておいた風力エネルギーを回収して発電電力に変換
することを特徴とする。
Description
型風車を具えた風力発電システムの制御方法に係り、特
に発電機の周波数制御とピッチ角制御を行ないながら風
力エネルギーの変動に対応して発電機出力を効果的に制
御し得る風力発電システムの制御方法に関し、より具体
的には可変ピッチプロペラ型風車により風力エネルギー
を回転数に変換して発電機出力を一旦直流に変換した後
再度交流に変換して送電系統へ送るように構成してなる
風力発電システムの制御方法に関する。
率で利用者に受入れやすい高品質な電気エネルギーを得
る風力発電システムは、環境に調和した自然エネルギー
利用技術として、各国の研究機関で種々開発されてお
り、例えば工業技術院機械研究所では、ロータ直径が1
5m、発電出力が15KwのWINDMEL機が建設さ
れた。かかる風力発電システムは、風速の急激な変動に
対し風車ロータ(原動機)の回転数を定格回転速度の5
0%〜125%の範囲に維持するとともに、これに伴い
誘導発電機も回転速度変動をもたらせるが、その発生電
力(交流)を一旦直流に変換した後再度交流に変換する
サイクロコンバータを介して送電系統へ送るように構成
して前記不具合を解消する事により、商業電力と等価な
品質で送電系統へ送るようにしている。
の回転数変動に起因する発電機出力(交流)の周波数変
動を一旦直流に変換した後再度交流に変換する事で、前
記周波数変動を解消し、商業電力と等価な周波数に制御
している。
は、風の変動に柔軟に対応する為に、調速機により加わ
る遠心力により、ブレードピッチ角の自動的な制御を行
なうようにしている。一方従来の可変ピッチプロペラ型
風力発電装置は、風のエネルギーが発電機の定格出力値
をオーバーした場合には、プロペラのピッチ角を制御し
て、風のエネルギーを逃すことによる出力を制限するシ
ステムとなっている。従って、前記いずれの従来装置に
おいても、頻繁にピッチ制御を行なうことになる為に、
この結果として、ピッチ角制御機構の摺動部摩耗が発生
・進行し、頻度の高いメンテナンスが必要となる。ま
た、定格出力を越える風力エネルギーの場合には、直ち
にピッチ角制御によって風力エネルギーを逃がす為、せ
っかくのエネルギーを捨てることになる。なお、風速の
上昇率が高い場合には、ピッチ角制御による出力制限が
間に合わず、発電機出力が定格出力値を大きくオーバー
をして連系する系統への電圧変動に悪い影響を与える場
合もある。
ては、風速の急激な変動に対し、発電機の発生電力を一
旦直流に変換した後再度交流に変換する事で対処してい
るが、これのみでは充分ではない本発明は、ピッチ角制
御機構の寿命を延ばすとともに、送電系統への影響を軽
減し、風力エネルギーを有効に活用する風力発電システ
ムの制御方法を提供することにある。
ロペラ型風車により回転駆動される発電機出力を一旦直
流に変換した後再度交流に変換して送電系統へ送るよう
に構成してなる風力発電システムにおいて、前記発電機
出力と発電機の回転数、及び前記送電系統へ送る交流電
力を検知し、これらの検知信号に基づいて発電機出力の
周波数制御と前記プロペラのピッチ角制御を行なう制御
装置を用意し、前記風力エネルギーが増大して、発電機
出力が定格値を超えた場合には、例えば発電機の周波数
を上昇させるか若しくは調速器等により、風車プロペラ
の回転数を上昇させ、回転上昇エネルギーとして蓄積さ
せるとともに、該上昇させた回転数が上限値に達すると
前記プロペラのピッチ角制御を行なう事により風力エネ
ルギーを逃散させ、一方、風力エネルギーが減少し発電
機出力が定格値以下に低下した場合には、例えば発電機
の周波数を減少させるか若しくは調速器等により前記上
昇させた風車プロペラの回転数を漸減させて回転上昇エ
ネルギーに変換させておいた風力エネルギーを回収して
発電電力に変換することを特徴とする。
て説明する。風車が受ける風力エネルギーが増大して、
発電機が発電する電力がその定格電力値をオーバーした
場合(S1)、発電機出力を定格値以上とならないよう
に例えば発電機の周波数を上昇させる等の手段により制
限し、これによって余ったエネルギーは風車ロータ(原
動機)の回転数を上昇させ、回転上昇エネルギーとして
回転エネルギーのかたちで蓄積する。(S2) 更に風車ロータの回転が上昇し、回転数が上限値に達す
ると(S3)、ピッチ角制御を行ない風力エネルギーを
逃がす動作に入る。(S4)
格出力以下となった場合は(S6)、例えば発電機の周
波数を下降させる等の手段により前記上昇させた風車ロ
ータの回転数を漸減させて(S7)、回転上昇エネルギ
ーとして蓄積されていたエネルギーを回収して発電電力
に変換する。従って前記制御動作によれば発電機出力の
周波数の増減により、風車ロータの回転が上昇若しくは
減少するため当然に発電機出力の周波数が変動し一定と
はならないが、前記したように本システムはコンバータ
により一旦直流に変換させて周波数の変動を吸収した
後、再度インバータにより連系する系統の周波数の交流
電力に変換させることにより、前記周波数変動を解消
し、商業電力と等価な周波数に制御する事が出来る。
エネルギーの変動を風車ロータの回転エネルギーとして
吸収/回収する為に、風力エネルギーの有効利用を図れ
るとともに、ロータ回転数が上限値に達した場合にはピ
ッチ角制御により風力エネルギーを逃がし、風車の耐久
性向上を図る事が出来る。又本発明は常にプロペラのピ
ッチ角制御を行なうのではなく、前記したようにロータ
回転数が上限値に達した場合のみピッチ角制御を行なう
ために、ピッチ角制御機構の寿命を延ばす事が出来る。
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施
例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この
発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明
例にすぎない。
ステムの全体概略図である。図1において、2は風力エ
ネルギー1に基づいて回転する風車プロペラで、ピッチ
角制御機構3によりプロペラ2のピッチ角が制御可能に
構成されている。風車プロペラ2の回転軸は増速器(調
速器)4及び回転検出器5を介して発電機6に連結され
ている。発電機6よりの発電機出力(交流電力)6aは
計器用変成器8を介してコンバータ10に送られて直流
電力11に変換した後、該直流電力11をインバータ1
2により商業電力の周波数に対応する交流電力13に変
換した後、遮断器(系統連系用)14を介して送電系統
15に連系させる。
発電電流を計測する電流計で、その電流測定値信号16
aを制御装置25に入力させる。17は発電機出力の交
流電力を計器用変圧器9を介して降圧させた後測定する
発電機電力計、18は発電機電圧計、19は発電機周波
数計測器で、夫々発電機電力測定値信号17a、発電機
電圧測定値信号18a、発電機周波数測定値信号19a
を制御装置25に入力させる。又遮断器14より出力さ
れる交流電力13は、計器用変圧器9を介して降圧させ
た後、電圧計23、周波数計測器24で夫々測定され、
送電系統電圧測定値信号23a及び送電系統周波数測定
値信号24aを夫々制御装置25に入力させる。又増速
器4により増速された後のプロペラ回転数(発電機の回
転数)も回転検出器5より制御装置25に入力させる。
制御装置25では前記夫々の入力信号に基づいてコンバ
ータ10に制御信号10a、インバータ12に制御信号
12a、ピッチ角制御機構3にピッチ角制御信号3aを
送出し後記する制御を行なう。
力エネルギー1は風車プロペラ2で回転トルクに変換さ
れ、増速機4で増速された後、発電機6を駆動し発電さ
れ、その発電出力を交流電力6aとしてコンバータ10
に送り込まれる。交流電力6aの周波数は発電機周波数
計測器19により計測されて制御装置25に取込まれ、
該制御装置25より出力されるコンバータ制御信号10
aを制御して前記周波数に対応させてコンバータ10を
制御することが出来る。
増大し、発電機電力計17で測定される電力計測値17
aが定格値をオーバーして場合には制御装置25でこれ
を取込み、コンバータ制御信号10aにてコンバータ1
0の制御を行なうことにより、発電機6の交流電力の周
波数を上昇させる。これにより発電機6、増速器4及び
プロペラ2の回転数が上昇し、風力エネルギー1は回転
上昇エネルギーに変換され、蓄積される。更に発電機
6、増速器4及びプロペラ2の回転数が上昇し、回転検
出器5で検出する回転数が上限値に達すると、制御装置
25より出力されるピッチ角制御信号3aによりピッチ
角制御機構3を制御し、プロペラ2のピッチ角度を変
え、風力エネルギー1を逃散させる。
には、制御装置25より出力されるピッチ角制御信号3
aによりピッチ角制御機構3を制御し、プロペラ2のピ
ッチ角度を元に戻し、風力エネルギー1をいっぱいに受
けるとともに、一旦上昇させた発電機出力周波数6aの
検知しながら、制御装置25でコンバータ制御信号10
aにてコンバータ10の制御を行なうことにより、発電
機6の交流電力6aの周波数を徐々に下げて回転上昇エ
ネルギー変換させておいたエネルギーを回収して電力に
変換する。
出力の周波数は一定ではないが10のコンバータにより
11の直流電力13に変換される。インバータ12によ
る変換は、送電系統電圧測定値信号23aと送電系統周
波数測定値信号24aにより制御装置25からのインバ
ータ制御信号12aにより行なわれる。
チ制御の発生頻度が減少するのでピッチ制御機構の寿命
が延びる。定格出力以上の電力の発生を抑制することが
出来るので連系する送電系統への悪影響を小さくするこ
とが出来る。余剰風力エネルギーを回転上昇エネルギー
として蓄積出来るので発電効率が良くなる。等の種々の
著効を有す。
統図である。
る。
統図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 可変ピッチプロペラ型風車により回転駆
動される発電機出力を一旦直流に変換した後再度交流に
変換して送電系統へ送るように構成してなる風力発電シ
ステムにおいて、 前記発電機出力と回転数、及び前記送電系統へ送る交流
電力を検知し、これらの検知信号に基づいて発電機出力
の周波数制御と前記プロペラのピッチ角制御を行なう制
御装置を用意し、 前記風力エネルギーが増大して、発電機出力が定格値を
超えた場合には、発電機の周波数を上昇させるか若しく
は調速器等により、風車プロペラの回転数を上昇させ、
回転上昇エネルギーとして蓄積させるとともに、該上昇
させた回転数が上限値に達すると前記プロペラのピッチ
角制御を行なう事により風力エネルギーを逃散させ、 一方、風力エネルギーが減少し発電機出力が定格値以下
に低下した場合には、例えば発電機の周波数を下降させ
るか若しくは調速器等により、前記上昇させた風車プロ
ペラの回転数を漸減させて、回転上昇エネルギーに変換
させておいた風力エネルギーを回収して発電電力に変換
することを特徴とする風力発電システムの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16810797A JP3670803B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | 風力発電システムの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16810797A JP3670803B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | 風力発電システムの制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10339259A true JPH10339259A (ja) | 1998-12-22 |
JP3670803B2 JP3670803B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=15861987
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---|---|---|---|
JP16810797A Expired - Fee Related JP3670803B2 (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | 風力発電システムの制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3670803B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-06-10 JP JP16810797A patent/JP3670803B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP3670803B2 (ja) | 2005-07-13 |
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