JPS62285633A

JPS62285633A - 系統連系用電源装置

Info

Publication number: JPS62285633A
Application number: JP61128791A
Authority: JP
Inventors: 日比野　由貴夫
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1986-06-02
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1987-12-11
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2897208B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分外）本発明は、風力エネルギーを受けて回転する風車により
馴初される発電機の発電出力を商用７敷力系統に回生ず
る系統連系用電源装置に関する。

（従来技術）自然エネルギー、中でも風力１ネルギーの有効活用を図
ることを目的とした、かかる系統連系用電源装置として
は、一般に風力エネルギーを動力に変換するｊ風車と、
この動力を電力に変換する発電機と、この発電機を用ノ
アに応じて効宋的にＲ重重用せしめるように制御する電
力変換装置としてのコンバータなどでなる風力発電部と
、上記風力発Ｔｉ部におけるコンバータの出力に接続さ
れ、商用電力系統との同期を図り、該系統に電力を回生
する電力変換装置としてのインバータなどでなる系統迩
系部とから構成されている。。

ところで、ノ旧速はｊｉｉ１時的にも、また時間的、季
節約にも変動することから各；弧速に対して常に有効に
エネルギーが取得できるように風力発電部におけるコン
バータＬＬ適正に制御される必要がある。

また、系統連系部におけるインバータは、商用電力系統
側の負荷の変動の影響を受けることから、発電出力と商
用電力系統との連系が適正に図られるように制御されな
ければならない。このように風力発電部と系統連系部の
両者の動的ならびに静的ｖ＋’＋特性が異なることから
、両省の連系が適切になされず、発生電力がそのまま商
用電力系統側に供給されないと両名の）δ読点の′Ｒ圧
が所定値よりも上品したり、あるいは不時したりする傾
向にある。

しかるに、このような電汗変肋が発生すると、変換装置
としてのコンバータやインバータが正常に機能しなくな
り、有効エネルギー取１ｑが回動となる。

（発明の目的）本発明は、上記技術課題を解消するためになされたらの
で、発電機の出力制御を行なうコンバータと発生電力を
商用電力系統に回生ずる系統連系インバータとの接続点
の電圧を検出して、この検出電圧が所定値に維持される
よう補償することにより、常時安定して発生電力を商用
電力系統に回生ずることができ、１ネルギーの有効取得
を図れる系統連系用電源装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成）本発明は、風Ｆ口の回転により駆動される発電機の出力
制御を行なうコンバータと、このコンバータの出力電流
を商用電力系統に回生する系統連系インバータを備えた
系統連系用電源装置において、上記コンバータには、風
車の回転数を検出するとともに、予め定められた回転数
と出力電流との関数発（Ｆ器に基き上記検出回転数に応
じた出力電流指令を得て、この指令により上記発電機が
すべり周波数＆ＩＩ　Ｉｌｌされるようにコンバータを
電流υ１１１１１する駆動回路を備え、上記系統連系イ
ンバータには、系統との同期をとるための信号と上記関
数発生器の出力電流指令が与えられ該インバータを制御
する駆動回路を備え、かつ上記コンバータと系統連系イ
ンバータとの接続点の電圧を検出して、この検出電圧の
設定電圧との誤差分に相当する信号を得るとともに、こ
の信号を、上記系統連系インバータに与えられる上記出
力電流指令に加える補償器を設けたものである。

この構成により、コンバータとインバータとの接続点の
電圧は、常に所定値にｍ持されるよう補償されるため、
コンバータとインバータとは常に適正に機能し、したが
って安定して効率的な電力１ネルギーの回生が可能とな
る。

（実施例）以下、本発明の・一実施例につき図面とともに説明する
。

風力を受けて駆動される風車１の動力軸に誘導発電！１
２が連結され、この誘導発電機２の出力にはこの発電ｖ
ｓ２の出力制御を行なうＡＣ−ＤＣコンバータ３が接続
され、さらにこのコンバータ３の出力には直流出力ライ
ン４を介して系統連系インバータ５が接続され、さらに
このインバータ５の出力には交流出力ライン６、連系リ
アクトルＬを介して商用電力系統７が接続されている３
、また、この交流出力ライン６には負荷８が接続されて
いる。

上記風車１の回転数を検出する回転数検出器９により検
出された回転数信号は、設定回転数ＮＯと比較器１０に
て比較され、さらにこの比較器１０の出力もよ、予め定
められた回転数と出力電流とのＩＩＩ数発生１ｓ１１に
入力され、この関数発生器１１より出力電流指令が出力
される。また、上記直流出力ライン４に設けられた？８
流検出器１２によりコンバータ３の出力電流を検出し、
この検出電流と上記出力電流指令とは比較ｆｉ１３にて
比較され、この比較器１３を出力でもってコンバータ３
が駆動１，１１１１１されるようになっている。

上記関数発生器１１はＪＩｌｌが最大効率で出力を取得
しつるような所定の特性を与えるものであり、これら比
較器１０、ＩＩ数発生鼎１１、電流検出器１２、比較５
１３等はコンバータ、３を電流υ制御する駆動回路１４
を構成し、この駆動回路１４によりコンバータ３を発電
機２がすべり周波数制御されるように機能せしめるもの
である、。

一方、上記交流出力ライン６から同期信号出力ライン１
５．１６を介して同１１１信号が入力されるとともに、
上記関数発生器１１からの出力電流指令が比較器１９を
介して入力される乗算器１７゜１８が備えられている。

そして、交流出力ライン６には電流検出器２０．２１が
設ｃノられ、この電流検出器２０．２１よりフィードバ
ックした電流瞬時値は上記乗算！！ｉ１７．１８の出力
とそれぞれ比較器２２．２３にて比較され、また、乗算
器１７．１８の出力は比較器２４にて比較され、電流検
出器２０．２１の出力は比較器２５にて比較され、また
比較器２４と比較ＷＡ２５の出力は、比較器２６にて比
較されるように構成されている１、さらに、これら比較
器２２．２３および２６の出力がそれぞれヒスプリシス
」ンパレータ２７．２８゜２９に入力され、これらヒス
テリシスコンパレータ２７．２８．２９の出力はパルス
ワイド変調回路を介して上記系統連系インバータ５の駆
動入力とされている１、そしてこれら乗算器１７．１８
、比較器２２〜２６、ヒスプリシス」シバレータ２フ〜
２９等により系統連系インバータ５を４１１　ＩＩＩす
る駆動回路３０を構成している。

また、十記ｊンバータ３とインバータ５の接続点に相当
する直流出力ライン４には’ｉｆｆ辻検出ライン３１が
没けられ、このライン３１による検出霜月・値と設定型
ｒｆｖ　　とが比較器３２により比較り。

され、さらにこの比較器３２の出力はＰＡＤ回路３３に
入力され、このＰＩＤ回路３３にてＰＩＤ演尊８れた出
力信号が上記比較器１９に人力されている。そしてこれ
ら電圧検出ライン３１、比較器３２、Ｐｉｔ）回路３３
等は、上記直流出力ライン４の検出−，１圧の設定型ロ
ー■　　との誤を分に相り。

当する信号を得る補償器３４を構成し、この補償器３４
の信号が比較器１９にて関数発生器１１からの出力′Ｆ
ｉ流指令に加えられ、さらに系統連系インバータ５の駆
動回路３０に与えられるようになっている。。

なお、上記灯流出カライン４の相聞には平滑用のコンデ
ンサＣが接続され、また、商用電力系統７には商用電源
ｅが設けられている。また、上記同期信号出力ライン１
５．１６からは正弦波信号が得られる。

次に上記構成の作用を説明する。

８ａ車１ｔよ風力に応じて回転駆動され、それに伴い誘
導発電Ｉ１２の【］−夕は成る回転数で駆動される。こ
こに、コンバータ３の励磁周波数をｔ記ロータの回転数
よりもすべり分だけ低くなるように駆動回路１４により
制御することにより、発°岨機２より電力は直流側すな
わち西流出カライン４に回生される。そして、関数発生
器１１にて予め設定された各回転数に対する最大出力が
Ｍｌられる出力電流指令を得るとともにコンバータ３の
出力電流をノイードバックし、コンバータ３をして発電
機２をすべり周波数制御による電ｉ１７！　ｔ１１制御
せしめる。

これにより風中１は風速に合った可変速υ制御となり、
最大効率にて電力を直流出力ライン４に回生することが
できる。

また、系統連系インバータ５の駆動回路３０では交流出
力ライン６より向朋信号出カライン１５゜１６を介して
ｊｌ、ＩＩ１信号を得て、また電流検出器２０．２１に
て電流瞬時値をフィードバックし、ざらにもよ１１１ａ
発／ｌＦ器１１の出力電流指令が人力されることにより
、インバータ５は電流瞬時値υ１１１１１がなされ、風
力発電による出力との関連を取りつつ、商用電力系統７
と同期して該系統７に電力を回生する。

さらに、コンバータ３は発電機２側の影響を受ける一方
、系統連系インバータ５は商用電力系統７の影響を受け
、両者の電力変換特性が′Ｒ４することから、コンバー
タ３の電流とインバータ５の電流との動的および静的な
誤差による上記直流出力ライン４での直流電圧の上品あ
るいは低重が発生しようとしても、この直流出力ライン
４の電圧を電圧検出ライン３１にて検出し、設定′電圧
ＶＤＯと比較し、その差信号をＰＩＤ回路３３にてＰＩ
Ｄ演算した信８をインバータ５の駆動回路３０に付与し
ているので、電圧１胃あるいは低）は補償され、常に直
流出力ライン４の電圧は設定電圧に維持される。したが
りてコンバータ３および系統連系インバータ５は常に正
常に機能し得るものとなる。

なお、上記実施例では、発電機２としてｙｋ導導電電機
用いたらのを示したが、これに限られず、界１１電流制
御による同期発電機を用いてもよい。

また風力１ネルギーから電力エネルギーを取１５するも
のにおいて、商用電力系統７を有さない独立型の電源装
置の場合には、１ネルギーの変動が大きいことから、通
常バッファとしてのバッテリを装備して、出力の安定化
を図る必要があるのに対して、本発明のごとく商用電ツ
ノ系統と連系して電力を回生ずるようにした６のでは、
そのようなバッファとしてのバッテリは必酋でなくなる
。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、風車の回転により駆動さ
れる発電機の出力制御を行なうコンバータには、予め定
められた回転数と出力電流との関数発生器に基づき風Φ
の回転数の検出値に応じた出力電流指令を得て発′／ｌ
ｉ機をすべり周波数制御による電流ｉ１．ＩＪＩＩｌを
行なう駆動回路をぬえ、コンバータの出力電流を商用電
力系統に回生ずる系統連系インバータには、上記関数発
生器の出力電流指令が与えられ系統との同期をとって該
インバータをυ１ｔｌｌｌする駆動回路を備えているの
で、常に風力エネルギーを最大限有効に電力エネルギー
として取冑でき、かつ、商用電力系統に効率的に電力を
回生ずることができる。また、コンバータと系統連系イ
ンバータとの接続点の電圧を検出し、この検出１圧の設
定電圧との誤差に相当する信号をインバータの駆動回路
に付与しているので、コンバータとインバータとの動的
および静的な動作特性が異なってもこの両者の接続点の
電圧の上昇もしくはト降を防止することができ、したが
ってコンバータとインバータとは常に安定して機能を発
揮することができ、効率的な１力の回生に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の系統達系用電１装置の・一実施例による
構成図である。１・・・Ｊｉ車、２・・・誘導発７４機、３・・・コン
バータ、４・・・直流出力ライン（接続点）、５・・・
系統連系インバータ、６・・・交流出力ライン、７・・
・商用電力系統、９・・・回転数検出器、１１・・・（
Ｉｌ数発生器、１２・・・電流検出器、１４・・・駆動
回路、１５．１６・・・同期信号出力う゛イン、１９・
・・比較器、３ｏ・・・駆動回路、３１・・・電圧検出
ライン、３２・・・比較器、３４・・・補償器、■Ｄｏ
・・・設定電圧、。

Claims

【特許請求の範囲】

１、風車の回転により駆動される発電機の出力制御を行
なうコンバータと、このコンバータの出力電流を商用電
力系統に回生する系統連系インバータを備えた系統連系
用電源装置において、上記コンバータには、風車の回転
数を検出するとともに、予め定められた回転数と出力電
流との関数発生器に基き上記検出回転数に応じた出力電
流指令を得て、この指令により上記発電機がすべり周波
数制御されるようにコンバータを電流制御する駆動回路
を備え、上記系統連系インバータには、系統との同期を
とるための信号と上記関数発生器の出力電流指令が与え
られ該インバータを制御する駆動回路を備え、かつ上記
コンバータと系統連系インバータとの接続点の電圧を検
出して、この検出電圧の設定電圧との誤差分に相当する
信号を得るとともに、この信号を、上記系統連系インバ
ータに与えられる上記出力電流指令に加える補償器を設
けたことを特徴とする系統連系用電源装置。