JPS62123998A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
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- JPS62123998A JPS62123998A JP60262909A JP26290985A JPS62123998A JP S62123998 A JPS62123998 A JP S62123998A JP 60262909 A JP60262909 A JP 60262909A JP 26290985 A JP26290985 A JP 26290985A JP S62123998 A JPS62123998 A JP S62123998A
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- rotation speed
- generator
- speed
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/10—Purpose of the control system
- F05B2270/1016—Purpose of the control system in variable speed operation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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)
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、風カニネルＡ！−を！ｔｉｌｌ動カに変換す
るｊ風車と、この軸動力を雷カに変換覆る同期発電機ま
たは直流発電機を用いたＤ：（力発電装置に関し、無電
源地区での電源装置として、また、省エネルギーを目的
としたＩ！！島等でのジーゼル発電装置とのハイブリッ
ド用として、また、系統連系に４３けるピークカット用
としての発電装置として利用に適するものである。
るｊ風車と、この軸動力を雷カに変換覆る同期発電機ま
たは直流発電機を用いたＤ：（力発電装置に関し、無電
源地区での電源装置として、また、省エネルギーを目的
としたＩ！！島等でのジーゼル発電装置とのハイブリッ
ド用として、また、系統連系に４３けるピークカット用
としての発電装置として利用に適するものである。
（従来技術）
従来から風力発電装置において風車の軸動力を電力に変
換する手段（発電機）として同期鍬、直流機あるいは誘
導機等が用いられている。
換する手段（発電機）として同期鍬、直流機あるいは誘
導機等が用いられている。
ところが、一般に、同期機、直流機を用いたものは、風
車の定格出力が得られる定格風速から、風車の運転を中
止し発電を停止づる発電停止風速までの主運転域におい
て、風車ブレードのピッチコントロールによって回転数
を一定とする定回転数制御を行なっている。このため、
後述するごとく、１！ｌａｉＭの周速度に対する風速で
定まる「周速比」が一定とはならず、エネルギーの有効
取得がなされているとは言えなかった。しかも、上記の
ごとく定回転数制御運転では風況の急激な変化により大
きな１ヘルク変動を受けることになり、これに耐えるた
めには構造、材質を整量なものとしなければならず、コ
スト上昇の原因ともなっていた。
車の定格出力が得られる定格風速から、風車の運転を中
止し発電を停止づる発電停止風速までの主運転域におい
て、風車ブレードのピッチコントロールによって回転数
を一定とする定回転数制御を行なっている。このため、
後述するごとく、１！ｌａｉＭの周速度に対する風速で
定まる「周速比」が一定とはならず、エネルギーの有効
取得がなされているとは言えなかった。しかも、上記の
ごとく定回転数制御運転では風況の急激な変化により大
きな１ヘルク変動を受けることになり、これに耐えるた
めには構造、材質を整量なものとしなければならず、コ
スト上昇の原因ともなっていた。
一方、誘導機を用いたものは、既存の電力系統と接続さ
れて運転されているものが多く、運転制御手段に風速を
用いたものが一般的である。この場合、発電機と風速を
計測する地点が異なるため、精度の高い制御が困難にな
り、時には誘導機が発電様として作動せず電動機として
作動するような、事態し起こり１４することになり、ま
た、系統直結を図る！：め、５０／６０１−（Ｚ近傍の
運転となり、定回転数制御に等しい状況になり、上述と
同様の問題を有していた。
れて運転されているものが多く、運転制御手段に風速を
用いたものが一般的である。この場合、発電機と風速を
計測する地点が異なるため、精度の高い制御が困難にな
り、時には誘導機が発電様として作動せず電動機として
作動するような、事態し起こり１４することになり、ま
た、系統直結を図る！：め、５０／６０１−（Ｚ近傍の
運転となり、定回転数制御に等しい状況になり、上述と
同様の問題を有していた。
（発明の目的）
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ＪＩＡ
車の定格回転数まではブレードのピッチ角を一定とし風
車の入力に応じた回転数で運転する可変速制御を行なう
ことにより、風況の急激な変化によるトルク変動を吸収
し、構造、材質面でのコスト上背を抑え、低コストで大
きなエネルギーを回生でき、しかも制御のために風速情
報でなく風車の回転数情報を用い、かつ同期発電機また
は直流発電機の界ｖ１１電流を制御することにより、精
度の高い略一定の周速比での制御が容易に可能となり、
エネル４！−のイ１効取（７および信頼性の向上を図る
ことができる風力発電装置を提供することを目的とする
。
車の定格回転数まではブレードのピッチ角を一定とし風
車の入力に応じた回転数で運転する可変速制御を行なう
ことにより、風況の急激な変化によるトルク変動を吸収
し、構造、材質面でのコスト上背を抑え、低コストで大
きなエネルギーを回生でき、しかも制御のために風速情
報でなく風車の回転数情報を用い、かつ同期発電機また
は直流発電機の界ｖ１１電流を制御することにより、精
度の高い略一定の周速比での制御が容易に可能となり、
エネル４！−のイ１効取（７および信頼性の向上を図る
ことができる風力発電装置を提供することを目的とする
。
（発明の構成）
本発明は、ブレードのピッチ角が制御可能な風力エネル
ギーを動力に変換する風車と、この動力を電力に変換す
る同期発電機または直流発電機と、上記風車の回転数情
報に基づいて入力に見合った発電機出力が得られるよう
に上記発電機の界磁電流を制御する界磁制御器とからな
り、風車の起動から定格回転数までの運転域において上
記ブレードのピッチ角を一定とし、定格回転数以上の運
転域において、風車回転数が設定回転数範囲内に収まる
ように上記ブレードのピッチ角を制御するようにした風
力装置である。
ギーを動力に変換する風車と、この動力を電力に変換す
る同期発電機または直流発電機と、上記風車の回転数情
報に基づいて入力に見合った発電機出力が得られるよう
に上記発電機の界磁電流を制御する界磁制御器とからな
り、風車の起動から定格回転数までの運転域において上
記ブレードのピッチ角を一定とし、定格回転数以上の運
転域において、風車回転数が設定回転数範囲内に収まる
ように上記ブレードのピッチ角を制御するようにした風
力装置である。
この構成により、風速に対応した風車の回゛転数（回転
速度）での可変速制御運転がなされ、風況の変化による
トルク変動をイナーシャとして吸収し、また、風車の回
転数情報に基づいて発電機の励１１電流が制御され、風
車入力に見合った出力電力が得られ、以下に述べる理由
により、略一定の周速比での運転制御を容易に行なうこ
とができエネルギーの有効取得が可能となる。
速度）での可変速制御運転がなされ、風況の変化による
トルク変動をイナーシャとして吸収し、また、風車の回
転数情報に基づいて発電機の励１１電流が制御され、風
車入力に見合った出力電力が得られ、以下に述べる理由
により、略一定の周速比での運転制御を容易に行なうこ
とができエネルギーの有効取得が可能となる。
以下に、風速に合った回転数制御を行なうことにｊ；す
、一定の周速比制御が可能でエネルギーの有効取得を図
ることができる理由を説明する。
、一定の周速比制御が可能でエネルギーの有効取得を図
ることができる理由を説明する。
プロペラ型の風車による出力の基本特性は次式％式％
ρ：空気密度、■：風速、Ｃｐ：パワー係数、Ｒ：プロ
ペラ半径、ω：角速度 パワー係数Ｃｐ ＝２Ｐ／Ｄ７ｒＲ２ｖ３−（２）周速
比ＴＳＲ＝ωＲ／ｖ’−（３） ここに、風車として最大の効率を得るには、パワー係数
Ｃｐの最高値を常に保つ制御を行なえばよく、これによ
りエネルギーの最大有効取１！？が可能となる。
ペラ半径、ω：角速度 パワー係数Ｃｐ ＝２Ｐ／Ｄ７ｒＲ２ｖ３−（２）周速
比ＴＳＲ＝ωＲ／ｖ’−（３） ここに、風車として最大の効率を得るには、パワー係数
Ｃｐの最高値を常に保つ制御を行なえばよく、これによ
りエネルギーの最大有効取１！？が可能となる。
風車のパワー係数Ｃｏ特性は、第２図に丞すように、風
車ブレードのピッチ角βによって、その最大点を右し、
しかも周速比ＴＳＲの関数となる。
車ブレードのピッチ角βによって、その最大点を右し、
しかも周速比ＴＳＲの関数となる。
したがって、風車ブレードのピッチ角βをある値に設定
した場合、パワー係数Ｃｐが最大となる周速比ＴＳＲは
定まる。
した場合、パワー係数Ｃｐが最大となる周速比ＴＳＲは
定まる。
ところが、周速比ＴＳＲは上記（３）式から判る通り、
角速度ωと風速Ｖによって定まるから、周速比Ｔ Ｓ
Ｒを一定にしようとすると、風速Ｖが変化した場合、回
転数も変化しなければならない。
角速度ωと風速Ｖによって定まるから、周速比Ｔ Ｓ
Ｒを一定にしようとすると、風速Ｖが変化した場合、回
転数も変化しなければならない。
したがって、風車ブレードのピッチ角βを固定して風況
に合ったエネルギー数種を最大にしようとすると、風速
に合った回転数制御つまり、定周速比制御を行なえばよ
いことになる。
に合ったエネルギー数種を最大にしようとすると、風速
に合った回転数制御つまり、定周速比制御を行なえばよ
いことになる。
いま、パワー係数Ｃｐが最大となる周速比ＴＳＲをΩと
すると、風車の出力Ｐは次のにうに回転数Ｎの関数とし
て表わされる。
すると、風車の出力Ｐは次のにうに回転数Ｎの関数とし
て表わされる。
Ω＝ωＲ／ｖ・・・（４）
■＝ωＲ１０・・・（４°）
ω−２πＮ／６０・・・（５）
ただしＮ：Ｊ’ｌｌ車回転数回転数ｍ）（５）、（４’
１式よりｖ＝Ｉ又／Ω・πＮ／３０・・・（６）（１）
、（６）式よりＰ＝ｙ２ＰｙＣＲ２Ｃｏ ｍａｘ （
ＲπＮ／３０Ω）３＝１．８ｘｌＯ−３，ｏＲ５Ｃｐｍ
ａｘ（１／Ω３）Ｎ３・・・（７） この（７）式より、風車の出力Ｐは回転数Ｎの３乗に比
例することが判り、回転数Ｎを情報として定周速比制御
を行なえばよいことが判る。
１式よりｖ＝Ｉ又／Ω・πＮ／３０・・・（６）（１）
、（６）式よりＰ＝ｙ２ＰｙＣＲ２Ｃｏ ｍａｘ （
ＲπＮ／３０Ω）３＝１．８ｘｌＯ−３，ｏＲ５Ｃｐｍ
ａｘ（１／Ω３）Ｎ３・・・（７） この（７）式より、風車の出力Ｐは回転数Ｎの３乗に比
例することが判り、回転数Ｎを情報として定周速比制御
を行なえばよいことが判る。
これらＩｆｉ車のパワー係数Ｃｐ、出力Ｐ、 トルクＴ
の回転数Ｎに対する特性を第３図に示す。同図において
、横軸には回転数Ｎを、縦軸には各風速ｖ１〜■７にお
けるパワー係数Ｃｐ （実線）、出力Ｐ（鎖線）、ト
ルクＴ（一点鎖線）の特性曲線を示し、ラインＰ１−は
定格０荷を示す。同図から判るように各風速■１〜ｖ７
にお１ノるパワー係数Ｇｏの最大値（Ｃｐｍａｘ）が１
９られる回転数Ｎにおいて出力Ｐは最大値を示し、した
がって、Ｃｐｍａｘを保つことにより出力Ｐは曲線（イ
）の特性が１！７られ、その時の１−ルクＴは曲線（ロ
）の特性となる。つまり、パワー係数Ｃｐを最大値に保
つことにより、風車の回転数Ｎによって出力Ｐのレベル
は一義的に定まることになる。したがって、この回転数
Ｎに応じて定まった所定の出力Ｐが得られるように同期
発電機また警よ直流発電機の界磁電流を制御すればエネ
ルギー取得を有効に行なうことができる。
の回転数Ｎに対する特性を第３図に示す。同図において
、横軸には回転数Ｎを、縦軸には各風速ｖ１〜■７にお
けるパワー係数Ｃｐ （実線）、出力Ｐ（鎖線）、ト
ルクＴ（一点鎖線）の特性曲線を示し、ラインＰ１−は
定格０荷を示す。同図から判るように各風速■１〜ｖ７
にお１ノるパワー係数Ｇｏの最大値（Ｃｐｍａｘ）が１
９られる回転数Ｎにおいて出力Ｐは最大値を示し、した
がって、Ｃｐｍａｘを保つことにより出力Ｐは曲線（イ
）の特性が１！７られ、その時の１−ルクＴは曲線（ロ
）の特性となる。つまり、パワー係数Ｃｐを最大値に保
つことにより、風車の回転数Ｎによって出力Ｐのレベル
は一義的に定まることになる。したがって、この回転数
Ｎに応じて定まった所定の出力Ｐが得られるように同期
発電機また警よ直流発電機の界磁電流を制御すればエネ
ルギー取得を有効に行なうことができる。
４【お、第３図において、ＮＶＣは梵雷を開始するカッ
トインＪ虱速（Ｖｏ）に対応するカットイン回転数、Ｎ
は風車の定格出力が出る定格風速Ｌ ■１に対応りる定格回転数である。
トインＪ虱速（Ｖｏ）に対応するカットイン回転数、Ｎ
は風車の定格出力が出る定格風速Ｌ ■１に対応りる定格回転数である。
（実施例）
第１図は本発明装置のシステムとしての構成例を示す。
同図において、風力エネルギーを動力に変換する」車１
は、ブレードのピッチ角が制御可能なメカニカルピッチ
コント１コール部を持つプロペラ型ロータと、このロー
タの出力すなわち軸動力を動力−電力変換器としての同
期発電殿（もしくは直流発電機、以下、同様）２へ伝達
する機能を備える。同期発電機２は界磁巻線２ｆを右す
るとともに、出力が整流器３（直流発電機の場合は不要
）よｊよび電流検出手段４を介して、系統接続または独
立型の電源としてのインバータ（変換器）５に接続され
ている。
は、ブレードのピッチ角が制御可能なメカニカルピッチ
コント１コール部を持つプロペラ型ロータと、このロー
タの出力すなわち軸動力を動力−電力変換器としての同
期発電殿（もしくは直流発電機、以下、同様）２へ伝達
する機能を備える。同期発電機２は界磁巻線２ｆを右す
るとともに、出力が整流器３（直流発電機の場合は不要
）よｊよび電流検出手段４を介して、系統接続または独
立型の電源としてのインバータ（変換器）５に接続され
ている。
風車１の回転数は回転検出器６にて検出され、この回転
数情報ど、ト記発電機２の出力の電流検出手段１および
電圧検出手段７からの電流、電圧情報が入力され、上記
！１１１１磁巻線２ｆを所定動作させる界磁制御器８が
設けられている。すなわらこの界磁制御器８は、回転数
情報に早づいて風車への入力に児合った発電機出力が得
られるように、回転数をパワーに変換した予め定められ
た値と実際のパワーとを比較し、界磁電流を制御づるも
のである。また、発電機２の出力には整流器９を介して
発電機励磁用あるいは電力貯蔵用としてのバッフす１０
が接続されている。以上により風力発電システムが構成
されている。
数情報ど、ト記発電機２の出力の電流検出手段１および
電圧検出手段７からの電流、電圧情報が入力され、上記
！１１１１磁巻線２ｆを所定動作させる界磁制御器８が
設けられている。すなわらこの界磁制御器８は、回転数
情報に早づいて風車への入力に児合った発電機出力が得
られるように、回転数をパワーに変換した予め定められ
た値と実際のパワーとを比較し、界磁電流を制御づるも
のである。また、発電機２の出力には整流器９を介して
発電機励磁用あるいは電力貯蔵用としてのバッフす１０
が接続されている。以上により風力発電システムが構成
されている。
次に、上記のごときシステムにおける風力発電装置の制
御チｔｙ −ｔ”を第４図により説明する。同図におい
て、横軸に風速■を、縦軸に出力［）、回転数Ｎを示し
、ＶＳは風車が回転を始める起動風速、■ は発電を開
始するカットイン風速、Ｖ １−は風車の定格出力が得
られる定格風速、■ｃｏは風車の運転を中止しフェザリ
ングし風のエネルギーを逃がすカッ１〜アウト風速、Ｐ
、は風力発電装置としての定格出力、Ｎｖｃはカットイ
ン回転数、Ｎ９．は定格回転数で、この回転数までの運
転域ではブレードのピッチ角を一定とし、これ以上の回
転数の運転域では風車回転数が所定回転数範囲内に収ま
るようにブレードのピッチ角を制御している。
御チｔｙ −ｔ”を第４図により説明する。同図におい
て、横軸に風速■を、縦軸に出力［）、回転数Ｎを示し
、ＶＳは風車が回転を始める起動風速、■ は発電を開
始するカットイン風速、Ｖ １−は風車の定格出力が得
られる定格風速、■ｃｏは風車の運転を中止しフェザリ
ングし風のエネルギーを逃がすカッ１〜アウト風速、Ｐ
、は風力発電装置としての定格出力、Ｎｖｃはカットイ
ン回転数、Ｎ９．は定格回転数で、この回転数までの運
転域ではブレードのピッチ角を一定とし、これ以上の回
転数の運転域では風車回転数が所定回転数範囲内に収ま
るようにブレードのピッチ角を制御している。
ＮＮは風車の無負荷設定回転数、ＮＮ１１０％はピッチ
制御によりコント１コールする制御回転数箱間であり、
曲線ＰＲはロスパワーであって、■６〜Ｖｃ間は発電機
の機械損とギヤの伝達ロス（２乗カーブ）、■ｏ時は発
電機の励磁損が加わり、■ 〜Ｖ１間は励磁損と態械損
、■Ｌ−ｖｃｏ間は発電機励磁損とは械損（はぼ一定）
でなる。
制御によりコント１コールする制御回転数箱間であり、
曲線ＰＲはロスパワーであって、■６〜Ｖｃ間は発電機
の機械損とギヤの伝達ロス（２乗カーブ）、■ｏ時は発
電機の励磁損が加わり、■ 〜Ｖ１間は励磁損と態械損
、■Ｌ−ｖｃｏ間は発電機励磁損とは械損（はぼ一定）
でなる。
この第４図において運転状況としては次の通りである。
■持（ＩＩ：風速０−ｖＳの間は発雷せず上記界磁制り
１１器と３も運転をしない。
１１器と３も運転をしない。
■起動：風速■ 〜Ｖｃの間は風のエネルギーがＳ
風車を回転させるだけのエネルギーとして利用できる。
■カットイン：風力発電装置として発電を開始可能な状
態となり発電機２に励磁を与える。
態となり発電機２に励磁を与える。
■負荷制御領域：風速■６〜ＶＬの間は、第３図で説明
した出力最大制御を行なう。つまり、各風速の状況に合
った回転数になるように発電電力の制御を行なう。これ
により出力Ｐは風速く回転数）の３乗に比例した出力特
性を示し、各回転数での最大出力制御がなされる。
した出力最大制御を行なう。つまり、各風速の状況に合
った回転数になるように発電電力の制御を行なう。これ
により出力Ｐは風速く回転数）の３乗に比例した出力特
性を示し、各回転数での最大出力制御がなされる。
回転数Ｎは、ｖ８から立上り、風車の持つ慣性モーメン
トとバランスしながら立上がり、Ｖｃ以後は風速に比例
して運転される。なお、回転数が上昇する過程と、風が
弱くなって回転数が下がってくる過程は矢印で示したよ
うにヒステリシス特性を示す。
トとバランスしながら立上がり、Ｖｃ以後は風速に比例
して運転される。なお、回転数が上昇する過程と、風が
弱くなって回転数が下がってくる過程は矢印で示したよ
うにヒステリシス特性を示す。
■負荷固定領域：風速ＶＬ〜ＶＣＯの間は出力Ｐを一定
に保持し、入力さ机る風のエネルギーをメカニカルなピ
ッチコン１〜ロールで逃がし、回転数ＮをＮＮ上１０％
の範囲に制御する。
に保持し、入力さ机る風のエネルギーをメカニカルなピ
ッチコン１〜ロールで逃がし、回転数ＮをＮＮ上１０％
の範囲に制御する。
■待機：風速■ｃｏ以上の風況においては、装置能力以
上の風力エネルギーとなるため、メカニカルガバナーに
よってフェザ−にし、エネルギーを逃がし風車を安全な
状態に維持する。
上の風力エネルギーとなるため、メカニカルガバナーに
よってフェザ−にし、エネルギーを逃がし風車を安全な
状態に維持する。
次に上述した第１図での界磁制御器８の具体例を第５図
に示す。同図において、８０は回転数検出器６により検
出した回転数を電圧に変換するＦ／Ｖ変換器、８１は上
記Ｆ／Ｖ変換器８０の出力に基づき回転数とパワーを予
め定められた関係（例えば回転数の３乗カーブ）で変換
し、出力信号Ｐ９７．を出力する回転数−パワー変換回
路、８２は上記電流検出手段４と電圧検出手段７の出力
を掛算してパワーを演算する掛算機、８３は増幅回路、
８４は上記回転数−パワー変換回路８１の出力信号Ｐ
Ｉｔｌｌ：Ｉ’と増幅回路８３からの発電機出力Ｐとを
比較する比較手段、８５は比較手段８４の出力が入力さ
れ系の特性を合せるための補償回路、８６は上記Ｆ／Ｖ
変換器８０の出力と補償回路８５の出力を比較する比較
手段、８７は増幅回路、８８はパルス幅変調回路（ＰＷ
Ｍ回路）、８９は界磁巻線２ｆを駆動するための界磁パ
ワー供給回路で、これらにより上記界磁制御器８が構成
されている。
に示す。同図において、８０は回転数検出器６により検
出した回転数を電圧に変換するＦ／Ｖ変換器、８１は上
記Ｆ／Ｖ変換器８０の出力に基づき回転数とパワーを予
め定められた関係（例えば回転数の３乗カーブ）で変換
し、出力信号Ｐ９７．を出力する回転数−パワー変換回
路、８２は上記電流検出手段４と電圧検出手段７の出力
を掛算してパワーを演算する掛算機、８３は増幅回路、
８４は上記回転数−パワー変換回路８１の出力信号Ｐ
Ｉｔｌｌ：Ｉ’と増幅回路８３からの発電機出力Ｐとを
比較する比較手段、８５は比較手段８４の出力が入力さ
れ系の特性を合せるための補償回路、８６は上記Ｆ／Ｖ
変換器８０の出力と補償回路８５の出力を比較する比較
手段、８７は増幅回路、８８はパルス幅変調回路（ＰＷ
Ｍ回路）、８９は界磁巻線２ｆを駆動するための界磁パ
ワー供給回路で、これらにより上記界磁制御器８が構成
されている。
そして、上述した通り、風車の回転数に基づき、パワー
係数ＣＩ）ｍａｘ点をとる風車の出力は定まることから
、風車の回転数から回転数−パワー変換回路８１により
出力信号ＰＲＥＦに変換し、これと発電機２の出力Ｐと
を比較し、さらにＦ／Ｖ変換器８０の出力との比較によ
り、ＰＷＭｌ路８８などにて界磁巻線２ｆへの界磁電流
値を制御する。
係数ＣＩ）ｍａｘ点をとる風車の出力は定まることから
、風車の回転数から回転数−パワー変換回路８１により
出力信号ＰＲＥＦに変換し、これと発電機２の出力Ｐと
を比較し、さらにＦ／Ｖ変換器８０の出力との比較によ
り、ＰＷＭｌ路８８などにて界磁巻線２ｆへの界磁電流
値を制御する。
これによって風車は可変制御されることになり、ひいて
は一定の周速比に近似した運転がなされる。
は一定の周速比に近似した運転がなされる。
したがって、エネルギーの有効取得が行なわれ、しかも
風況の急変によるｌ・ルク変動を充分に吸収することが
できる。
風況の急変によるｌ・ルク変動を充分に吸収することが
できる。
なお、上記制御では、風車の定格回転数までの運転域に
おいて、ブレードのピッチ角を一定にした場合であって
、定格回転数以上の運転域において、ブレードのピッチ
角を制セ１１シて風を逃がすようにする。
おいて、ブレードのピッチ角を一定にした場合であって
、定格回転数以上の運転域において、ブレードのピッチ
角を制セ１１シて風を逃がすようにする。
また、回転数−パワー変換器８１に４３いて、１兎車の
回転数Ｎの３乗に比例した出力信号ＰＰＥＦにより定周
速比制御をする場合、前述した理由により、最大出力が
得られるが、本発明は必ずしもこれに限らず、風車の回
転数Ｎに比例あるいは２乗に比例した出力信号によって
ａ、ＩＩ御しても、従来のように定回転数制御を行なう
ものに比し、エネルギーの有効取得が可能である。
回転数Ｎの３乗に比例した出力信号ＰＰＥＦにより定周
速比制御をする場合、前述した理由により、最大出力が
得られるが、本発明は必ずしもこれに限らず、風車の回
転数Ｎに比例あるいは２乗に比例した出力信号によって
ａ、ＩＩ御しても、従来のように定回転数制御を行なう
ものに比し、エネルギーの有効取得が可能である。
（発明の効果）
以上のように本発明によれは゛、風車の回転数情報に基
づいて風車の入力に見合った発電機出力が得られるよう
に同期発電機または直流発電様の界１ｉ電流を制御し、
かつ風車の定格回転数までの運転域はｆｆ１ｍブレード
のピッチ角を一定とし、それ以上の運転域ではピッチ角
を制御するようにしたことにより、風車は近似的な定周
速比制罪運転がなされ、効率良く大きなエネルギーを回
生ずることができると同時に、入力に応じた回転数で風
車が運転される回転数可変制御であるため、風況の急激
な変化によるトルクの変動を吸収することができ、構造
材質面でコスト高を回避し、かつ信頼性の向上を図るこ
とができ、さらに、制御系は小電流の界ＩＩ雷電流制御
でよく、出力パワーそのものを制御するのに比し、経済
的設計が可能となる。
づいて風車の入力に見合った発電機出力が得られるよう
に同期発電機または直流発電様の界１ｉ電流を制御し、
かつ風車の定格回転数までの運転域はｆｆ１ｍブレード
のピッチ角を一定とし、それ以上の運転域ではピッチ角
を制御するようにしたことにより、風車は近似的な定周
速比制罪運転がなされ、効率良く大きなエネルギーを回
生ずることができると同時に、入力に応じた回転数で風
車が運転される回転数可変制御であるため、風況の急激
な変化によるトルクの変動を吸収することができ、構造
材質面でコスト高を回避し、かつ信頼性の向上を図るこ
とができ、さらに、制御系は小電流の界ＩＩ雷電流制御
でよく、出力パワーそのものを制御するのに比し、経済
的設計が可能となる。
第１図は本発明の風力発゛七装置の基本構成図、第２図
は本発明を説明するための風車にお番プる周速比に対す
るパワー係数の特性図、第３図は同様に風車の回転数に
対するパワー係数、出力、トルクの特性図、第４図は同
装置の制御を説明するための制御チャート図、第５図は
同装置の具体例を示す構成図である。 １・・・風車、２・・・同期発電機〈または直流発雷ｍ
＞、２ｆ・・・界磁巻線、８・・・！１ｌｉ１′ｇ１１
制御器。 特許出願人 ヤマハ発動機株式会社第 テ
二≧コ
は本発明を説明するための風車にお番プる周速比に対す
るパワー係数の特性図、第３図は同様に風車の回転数に
対するパワー係数、出力、トルクの特性図、第４図は同
装置の制御を説明するための制御チャート図、第５図は
同装置の具体例を示す構成図である。 １・・・風車、２・・・同期発電機〈または直流発雷ｍ
＞、２ｆ・・・界磁巻線、８・・・！１ｌｉ１′ｇ１１
制御器。 特許出願人 ヤマハ発動機株式会社第 テ
二≧コ
Claims (1)
- １、ブレードのピッチ角が制御可能な風力エネルギーを
動力に変換する風車と、この動力を電力に変換する同期
発電機または直流発電機と、上記風車の回転数情報に基
づいて入力に見合った発電機出力が得られるように上記
発電機の界磁電流を制御する界磁制御器とからなり、風
車の起動から定格回転数までの運転域において上記ブレ
ードのピッチ角を一定とし、定格回転数以上の運転域に
おいて、風車回転数が設定回転数範囲内に収まるように
上記ブレードのピッチ角を制御するようにしたことを特
徴とする風力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60262909A JPS62123998A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60262909A JPS62123998A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62123998A true JPS62123998A (ja) | 1987-06-05 |
Family
ID=17382290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60262909A Pending JPS62123998A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62123998A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003239843A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 風車により駆動される発電機の最大出力制御方法 |
| JP2005220753A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸風車及びその制御方法 |
| JP2015001212A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社日立製作所 | 風力発電機の出力制御装置及び出力制御方法、並びに風力発電システム |
| JP2019193489A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 国立大学法人 長崎大学 | 流体発電システム、流体発電システムの制御方法および流体発電装置の制御装置 |
-
1985
- 1985-11-22 JP JP60262909A patent/JPS62123998A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003239843A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 風車により駆動される発電機の最大出力制御方法 |
| JP2005220753A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Fuji Heavy Ind Ltd | 水平軸風車及びその制御方法 |
| JP4494813B2 (ja) * | 2004-02-03 | 2010-06-30 | 富士重工業株式会社 | 水平軸風車及びその制御方法 |
| JP2015001212A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社日立製作所 | 風力発電機の出力制御装置及び出力制御方法、並びに風力発電システム |
| JP2019193489A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 国立大学法人 長崎大学 | 流体発電システム、流体発電システムの制御方法および流体発電装置の制御装置 |
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