JPS6043099A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
- Publication number
- JPS6043099A JPS6043099A JP58148770A JP14877083A JPS6043099A JP S6043099 A JPS6043099 A JP S6043099A JP 58148770 A JP58148770 A JP 58148770A JP 14877083 A JP14877083 A JP 14877083A JP S6043099 A JPS6043099 A JP S6043099A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- circuit
- power
- mode
- synchronous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は不規則な自然風力を利用する風力発電装置にか
かり、特に風車の回転速度に応じて発電機の発電モード
を切換えて風力エネルギの利用率の向上をはかる発電−
−ド切換方式の風力発電装置に関するものである。
かり、特に風車の回転速度に応じて発電機の発電モード
を切換えて風力エネルギの利用率の向上をはかる発電−
−ド切換方式の風力発電装置に関するものである。
従来の風力発電装置では、（ａ）同期発電機とｌ）ＷＭ
電圧形インバータ、（ｂ）同期電動機を用いた方形波サ
イリストモータ、（Ｃ）巻線形誘導電動機を用いた正弦
波サイクロコンバータによる超同期セルビウス装置、等
が試作されているが下記のような問題が残っている。
電圧形インバータ、（ｂ）同期電動機を用いた方形波サ
イリストモータ、（Ｃ）巻線形誘導電動機を用いた正弦
波サイクロコンバータによる超同期セルビウス装置、等
が試作されているが下記のような問題が残っている。
すなわち（ａ）、（ｂ）は１００ ％の容量が必要であ
り、（Ｃ）は装置容量は小さくできるが全体としては大
形の装置となる。さらに（ａ）では電圧形インバータの
回生は高度な技術を必要とするし、（ｂ）では電動機側
の力率制御が必要不可欠であり複雑になる。また（Ｃ）
では正弦波サイクロコンバータ自体の波形制御が必要不
可欠で複雑になる。
り、（Ｃ）は装置容量は小さくできるが全体としては大
形の装置となる。さらに（ａ）では電圧形インバータの
回生は高度な技術を必要とするし、（ｂ）では電動機側
の力率制御が必要不可欠であり複雑になる。また（Ｃ）
では正弦波サイクロコンバータ自体の波形制御が必要不
可欠で複雑になる。
特に風力による発電量は不規則に変化するので、これを
電力系統に供給しようとする場合、電圧形装置では非常
に無理があった。
電力系統に供給しようとする場合、電圧形装置では非常
に無理があった。
本′発明は、回路を簡単な電流形に構成すると共に風車
の回転速度に応じて発電機の運転モードを切換え、これ
によって装置の小形化とエネルギ利、周率の向上をはか
った合理的な風力発電装置を提供すると左を目的として
いる。
の回転速度に応じて発電機の運転モードを切換え、これ
によって装置の小形化とエネルギ利、周率の向上をはか
った合理的な風力発電装置を提供すると左を目的として
いる。
〔発明の概要〕
本発明は、風車で駆動される巻線形誘導電動機の一次側
に一次切換器を介して交流電力系統を直接または直流励
磁回路を介して接続すると共に、二次側を順変換器およ
び逆変換器を含むセルビウス回路を介して上記交流電力
系統に接続し、電動機の速度がはソ同期速度以上のとき
は一次側を直接交流電力系統に接続して超同期セルビウ
スモードで二次電力を発生させると共に、はソ同期速度
以下のときは一次側を上記直流励磁回路に接続して直流
制動モードで二次電力を発生させ、二次電力をセルビウ
ス回路を介して交流電力系統に回生ずる風力発電装置で
あり、さらに上記回生電流を電動機速度の２乗に比例す
るように制御して装置の小形化と風力エネルギの利用率
の向上をはかり、さらに超同期セルビウスモードと直流
制動モードとの切換点において発電電力が連続的に変化
するよう′考慮されている。
に一次切換器を介して交流電力系統を直接または直流励
磁回路を介して接続すると共に、二次側を順変換器およ
び逆変換器を含むセルビウス回路を介して上記交流電力
系統に接続し、電動機の速度がはソ同期速度以上のとき
は一次側を直接交流電力系統に接続して超同期セルビウ
スモードで二次電力を発生させると共に、はソ同期速度
以下のときは一次側を上記直流励磁回路に接続して直流
制動モードで二次電力を発生させ、二次電力をセルビウ
ス回路を介して交流電力系統に回生ずる風力発電装置で
あり、さらに上記回生電流を電動機速度の２乗に比例す
るように制御して装置の小形化と風力エネルギの利用率
の向上をはかり、さらに超同期セルビウスモードと直流
制動モードとの切換点において発電電力が連続的に変化
するよう′考慮されている。
本発明の一実施例を第１図に示す。
第１図において、１は一次側が配電系統１０に接続すれ
てセルビウス発電機として動作する巻線形誘導電動碕で
あり、風車２０で回転され、その二次電力は変圧器２、
順変換器３，４、直流リアクトル５，６、逆変換器７．
８および変圧器９から成る二次電力変換回路（゛以下セ
ルビウス回路と呼ぶ）を介して配電系統１０に回生され
る。
てセルビウス発電機として動作する巻線形誘導電動碕で
あり、風車２０で回転され、その二次電力は変圧器２、
順変換器３，４、直流リアクトル５，６、逆変換器７．
８および変圧器９から成る二次電力変換回路（゛以下セ
ルビウス回路と呼ぶ）を介して配電系統１０に回生され
る。
なお１１は力率改善用の進相コンデンサ、１２は直列リ
アクトル、１３はコ゛ンデンサ入切用接触器であり、力
率制御回路１５で接触器１３の大切を制御することによ
って力率が制御される。１４は力率検出用の変流器であ
る。
アクトル、１３はコ゛ンデンサ入切用接触器であり、力
率制御回路１５で接触器１３の大切を制御することによ
って力率が制御される。１４は力率検出用の変流器であ
る。
また誘導電動機１の一次側には発電モードを切換えるだ
めの一次切換接触器１７が設けられ、風車２０の速度が
はソ誘導電動機の同期速度以上（例えば１．０５Ｐ、Ｕ
、以上）のときは、ａ側が投入されて配電電圧が直接電
動機−次に供給されて超同期セルビウス方式による発電
を行゛ない、風車２０の速度がはソ誘導電動機の同期速
度以下（例えば１．０５Ｐ、Ｕ 以下）のときはｂ側が
投入され、配電電圧は変圧器および整流器から・成る直
流励磁回路１６で直流電圧に変換されて電動機−次に供
給され、誘導電動機１は直流制動方式による発電を行な
う。
めの一次切換接触器１７が設けられ、風車２０の速度が
はソ誘導電動機の同期速度以上（例えば１．０５Ｐ、Ｕ
、以上）のときは、ａ側が投入されて配電電圧が直接電
動機−次に供給されて超同期セルビウス方式による発電
を行゛ない、風車２０の速度がはソ誘導電動機の同期速
度以下（例えば１．０５Ｐ、Ｕ 以下）のときはｂ側が
投入され、配電電圧は変圧器および整流器から・成る直
流励磁回路１６で直流電圧に変換されて電動機−次に供
給され、誘導電動機１は直流制動方式による発電を行な
う。
１８は上記接触器１７を切換えるだめの一次切換制御回
路であり、速度発電機２１および速度検出回路３１を介
して検出した電動機速度Ｎに応じて切換動作を行なう。
路であり、速度発電機２１および速度検出回路３１を介
して検出した電動機速度Ｎに応じて切換動作を行なう。
４１は電動機速度Ｎに依存する電流基準１１を発生する
電流基準回路であり、電流基準工１は変流器□ ２２と電流検出回路３２を介して検出された発電□′磁
流工と電流制御増巾器４４で比較増巾され、その出力が
ゲート回路４６．４７を介して逆変換器７゜８の通電位
相を制御し、これによって発電電流工は″「Ｅ流基準工
１に一致するよう制御される。
電流基準回路であり、電流基準工１は変流器□ ２２と電流検出回路３２を介して検出された発電□′磁
流工と電流制御増巾器４４で比較増巾され、その出力が
ゲート回路４６．４７を介して逆変換器７゜８の通電位
相を制御し、これによって発電電流工は″「Ｅ流基準工
１に一致するよう制御される。
なお４２．４３は電流制御増巾器４４の入力抵抗、４５
は演詩、用、インピーダンスである。
は演詩、用、インピーダンスである。
上記電流基準回路４１の具体的な構成の一例を第２図に
示す。
示す。
第２図において、５１は速度信号Ｎを入力してＮ２ に
比例した信号を出力する二乗関数発牢器、５２は一次切
換回路１８からの切換信号りに応じて直流制動時の比例
係数に１と超同期セルビウス時の比例係数に２を切換え
る切換回路、５３は上記Ｎ２とに１またはに２とを乗算
して電流基準工９を出力する乗算器である。
比例した信号を出力する二乗関数発牢器、５２は一次切
換回路１８からの切換信号りに応じて直流制動時の比例
係数に１と超同期セルビウス時の比例係数に２を切換え
る切換回路、５３は上記Ｎ２とに１またはに２とを乗算
して電流基準工９を出力する乗算器である。
次に第３図の特性図を参照して本発明における発電モー
ド切換動作について説明する。
ド切換動作について説明する。
先ず、第３図（Ｎに示すように直流制動モードを速度０
から１．０５Ｐ、Ｕ、まで行ない、超同期セルビウスモ
ードを１．０５Ｐ、Ｕ、から１５Ｐ、Ｕ、まで行なうと
して二次電圧Ｖ、の最大値を合せるために、直流励磁が
定格励磁の４７．６％になるように直流励磁回路１６を
設定する。
から１．０５Ｐ、Ｕ、まで行ない、超同期セルビウスモ
ードを１．０５Ｐ、Ｕ、から１５Ｐ、Ｕ、まで行なうと
して二次電圧Ｖ、の最大値を合せるために、直流励磁が
定格励磁の４７．６％になるように直流励磁回路１６を
設定する。
また風車２０のトルクＴは一般に速度Ｎの２栄に比例す
るので、第３図（Ｂ）に示すように速度Ｎが１．５ｉ’
、ｕ のときのトルクＴをｌ Ｐ、Ｕ、とすると、速度
Ｎが１．０５Ｐ、Ｕ、のときのトルクＴは０２４５Ｐ、
Ｕとなる。
るので、第３図（Ｂ）に示すように速度Ｎが１．５ｉ’
、ｕ のときのトルクＴをｌ Ｐ、Ｕ、とすると、速度
Ｎが１．０５Ｐ、Ｕ、のときのトルクＴは０２４５Ｐ、
Ｕとなる。
また、直流励磁は定格励磁の４７．６％に設定されてい
るので、速度１．０５Ｐ、Ｕ、で直流制動モードから超
同期セルビウスモードに切換えたときに発電電力が連続
的に変化するように、直流制動時はＩ ＝ ０．９３３
Ｎ’ Ｐ、Ｕ。
るので、速度１．０５Ｐ、Ｕ、で直流制動モードから超
同期セルビウスモードに切換えたときに発電電力が連続
的に変化するように、直流制動時はＩ ＝ ０．９３３
Ｎ’ Ｐ、Ｕ。
超同期セルビウス時は
１ ＝ ｏ、４４４Ｎ＊ Ｐ、Ｕ。
罎こなるように電流基準Ｉ＊を設定する。
このため第２図における比例係数に、 、 Ｋ、をに１
−０．９３３ 、Ｋ２ ＝０．４４４ に設定する。
−０．９３３ 、Ｋ２ ＝０．４４４ に設定する。
第３図（Ｃ）はこ°の関係を示している。
なお、第１図において、セルビウス回路は１２相になっ
ているので、電源側への高調波電流は実用上はとんど問
題がなくなる。
ているので、電源側への高調波電流は実用上はとんど問
題がなくなる。
また、電動機と風車間の軸の共振も、セルビウス回路を
１２相にしてトルク振動をへらしているので、実用的に
問題にならなくなる。
１２相にしてトルク振動をへらしているので、実用的に
問題にならなくなる。
以上説明したよう１ご、本発明の風力発電装置によれば
、直流制動の性能と超同期セルビウスの性能をうまく連
結させて風力エネルギの特性にほぼ合わせることができ
るので、装置の容量を低減で゛きると共にエネルギの吸
収が非常に簡単になる。
、直流制動の性能と超同期セルビウスの性能をうまく連
結させて風力エネルギの特性にほぼ合わせることができ
るので、装置の容量を低減で゛きると共にエネルギの吸
収が非常に簡単になる。
また電流基準を回転数の関数として変化させることによ
り風力エネルギを無駄なく吸収させることができる。
り風力エネルギを無駄なく吸収させることができる。
、さら１こ直流制動モードと超同期セルビウスモードと
の切換点で出力電力が急変しないように制御しているの
で、スムーズな風力エネルギの吸収が可能となる。
の切換点で出力電力が急変しないように制御しているの
で、スムーズな風力エネルギの吸収が可能となる。
４、 図面のｆ６ｊ単な説明
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
１ａにおける電流基準回路の具体的な構成を示す図、第
３図は本発明の詳細な説明するだめの！時性図である。
１ａにおける電流基準回路の具体的な構成を示す図、第
３図は本発明の詳細な説明するだめの！時性図である。
１ 巻線形誘導電動機
２．９ 変圧器
３．４ 順変換器
５．６ 直流り°アクトル
ア、８ 逆変換器
１５ 力率制御回路
１６ 直流励磁回路
１７ −次切換接触器
１８ −次切換制御回路
２０ 風車
４１ 電流基準回路
４４ 電流制御増幅器
４６１４７ ゲート回路
５１ 二乗関数発生器
５２ 係数切換回路
５３ 乗算器
（８７３３） 代理人弁理士猪 股祥 晃 （ほか１名
）、Ｄ ＠１図 第 ２ 図
）、Ｄ ＠１図 第 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１，） 風車で駆動される巻線形誘導電動機の一次側
に一次切換器を介して交流電力系統を直接または直流励
磁回路を介して接続すると共に、二次側を順変換器およ
び逆変換器を含むセルビウス回路を介して上記交流電力
系統に接続し、上記誘導電動機の速度がはソ同期速度以
上のときは一次側を直接交流電力系統に接続して超同期
セルビウスモードで二次電力を発生させると共に、はソ
同期速度以下のときは一次側を上記直流励磁回路に接続
して直流制動モードで二次電力を発生させ、二次電力を
上記セルビウス回路を介して交流電力系統に回生ずるこ
とを特徴とする風力発電装置。 （２）上記二次側セルピウス回路の電流を電動機速度の
２乗に比例するように制御する電流制御回路を備えた特
許請求の範囲第１項記載の風力発電装置。 （３）上記直流制動モードと超同期セルピウスモードと
の切換点で二次電力が連続的に変化するように、上記電
流制御回路における電流基準の上記速度の２乗に対する
比例係数を、直流制動モードと超同期セルピウスモード
とで切換えるようにした特許請求の範囲第２項記載の風
力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58148770A JPS6043099A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58148770A JPS6043099A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043099A true JPS6043099A (ja) | 1985-03-07 |
Family
ID=15460265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58148770A Pending JPS6043099A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043099A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2753019A1 (fr) * | 1996-09-05 | 1998-03-06 | Schneider Electric Sa | Dispositif de production d'energie electrique |
-
1983
- 1983-08-16 JP JP58148770A patent/JPS6043099A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2753019A1 (fr) * | 1996-09-05 | 1998-03-06 | Schneider Electric Sa | Dispositif de production d'energie electrique |
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