JPS63289270A - 風力発電装置の回転制御方法 - Google Patents
風力発電装置の回転制御方法Info
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- JPS63289270A JPS63289270A JP62123945A JP12394587A JPS63289270A JP S63289270 A JPS63289270 A JP S63289270A JP 62123945 A JP62123945 A JP 62123945A JP 12394587 A JP12394587 A JP 12394587A JP S63289270 A JPS63289270 A JP S63289270A
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- flywheel
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- generator
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Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
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、フライホイールと無段変速手段を用いて発電
機に与える動力を一定に保つようにした風力発電装置の
回転制御方法に関する。
機に与える動力を一定に保つようにした風力発電装置の
回転制御方法に関する。
［従来の技術］
風力発電を行う場合、風速ＶＷが第２図に示すように絶
えず変動するため、何ら周波数制御を行なわない場合に
は動力ｐｗが ｐｗ−πρＤ’ ＣＩ） Ｖｗ／８１６ＫＷとなり、第
３図に示すように変動して不都合である。なお、ρは空
気密度、Ｄはプロペラの直径、Ｃｐはプロペラ効率であ
る。
えず変動するため、何ら周波数制御を行なわない場合に
は動力ｐｗが ｐｗ−πρＤ’ ＣＩ） Ｖｗ／８１６ＫＷとなり、第
３図に示すように変動して不都合である。なお、ρは空
気密度、Ｄはプロペラの直径、Ｃｐはプロペラ効率であ
る。
このため、従来ではプロペラのブレードピッチ角制御に
より、発電機に与える動力を一定に保つような周波数制
御を行っていた。
より、発電機に与える動力を一定に保つような周波数制
御を行っていた。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、かかる制御方法にあっては、発電機に与
える動力を一定に保つためにプロペラ効率Ｃｐを下げて
動力ｐｗを最小値Ｐ８に保つ必要があるので、第３図の
０部分の動力を逃がすことになり、無駄が多いという欠
点があった。
える動力を一定に保つためにプロペラ効率Ｃｐを下げて
動力ｐｗを最小値Ｐ８に保つ必要があるので、第３図の
０部分の動力を逃がすことになり、無駄が多いという欠
点があった。
そこで、本発明は上記問題点を解決すべくなされたもの
で、その目的は動力を逃がさず有効に利用することかで
きる風力発電装置の回転制御方法を提供することである
。
で、その目的は動力を逃がさず有効に利用することかで
きる風力発電装置の回転制御方法を提供することである
。
［問題点を解決するための手段］
上記目的、を達成するために本発明は、風力により回転
駆動される発電機の入力軸に無段変速手段を介してフラ
イホイールを連結し、風速が平均風速を超えたときにそ
の超えた動力を上記フライホイールに蓄積させ、該フラ
イホイールに蓄積された動力を風速が平均風速を下回っ
たときに上記発電機に与えるべく上記無段変速手段を制
御して発Ｎ機に与える動力を一定に保つようにしたので
ある。
駆動される発電機の入力軸に無段変速手段を介してフラ
イホイールを連結し、風速が平均風速を超えたときにそ
の超えた動力を上記フライホイールに蓄積させ、該フラ
イホイールに蓄積された動力を風速が平均風速を下回っ
たときに上記発電機に与えるべく上記無段変速手段を制
御して発Ｎ機に与える動力を一定に保つようにしたので
ある。
［作 用］
第２図、第３図に示す如く、風速ＶＷが平均風速Ｖａを
超えたとき、その超えた分の動力Ｐｖ１は一度フライホ
イールに蓄えられた後、風速ＶＷが平均風速Ｖａを下回
ったときにｐｖ２としてはき出され、その下回った部分
の動力を補うため、動力が有効に利用されることになる
。
超えたとき、その超えた分の動力Ｐｖ１は一度フライホ
イールに蓄えられた後、風速ＶＷが平均風速Ｖａを下回
ったときにｐｖ２としてはき出され、その下回った部分
の動力を補うため、動力が有効に利用されることになる
。
［実施例］
以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する
。
。
第１図に示す如く風力で回転駆動されるプロペラ１の回
転軸２は増速歯車３，４を介して発電機５の入力軸６に
連結され、回転軸２に取付けられた一方の増速歯車３に
は回転軸２の回転数を検出するための回転検出器７が近
接して設けられている。また、上記プロペラ１にはブレ
ードピッチ制御装置８が連結され、このブレードピッチ
制御装置８は風速計９により風速ＶＷを計測して平均風
速■ａを算出し、平均動力ＰＨを出力するに一番効率の
良いピッチ角θにプロペラ１のピッチ角を設定、固定す
るようになっている。なお、平均動力ＰＨは、風速ＶＷ
の３乗に比例するプロペラ受動力ｐｗの時間的変化の平
均値である。
転軸２は増速歯車３，４を介して発電機５の入力軸６に
連結され、回転軸２に取付けられた一方の増速歯車３に
は回転軸２の回転数を検出するための回転検出器７が近
接して設けられている。また、上記プロペラ１にはブレ
ードピッチ制御装置８が連結され、このブレードピッチ
制御装置８は風速計９により風速ＶＷを計測して平均風
速■ａを算出し、平均動力ＰＨを出力するに一番効率の
良いピッチ角θにプロペラ１のピッチ角を設定、固定す
るようになっている。なお、平均動力ＰＨは、風速ＶＷ
の３乗に比例するプロペラ受動力ｐｗの時間的変化の平
均値である。
そして、発電機５の入力軸６には油圧ポンプ１０と油圧
モータ１１を油圧配管１２で連結してなる無段変速手段
１３を介してフライホイール１４が連結され、風速Ｖｗ
が平均風速Ｖａを超えたときにその変動風速ＶＶによる
変動動力ｐｖ１をフライホイール１４に蓄積し、風速Ｖ
Ｗが平均風速■ａを下回ったときにフライホイール１４
から動力Ｐｖ２としてはき出し、常に出力をＰＨ一定に
保つようになっている。特に、上記油圧ポンプ１０には
その作用体積を可変するための油圧ポンプ傾転角制御装
置１５が連結され、この装置１５はＶＷを計測して第４
図に示す如＜ Ｅ叉／ｖｗ’ｃｌｔで表わせるフライホ
イールエネルギＥを算出し、これに見合うよう油圧ポン
プ１０の傾転角を操作して、フライホイール１４への動
力ｐｖｌの蓄積及びフライホイール１４からの動力Ｐｖ
２のはき出しを効果的に行えるようになっている。即ち
、動力が最大ｐ ＷｌａＸのとぎ、Ｐｗｍａｘ＝ ＰＨ
＋ Ｐｖｌとなり、ＰＭが発電機５に出力され、ｐｖｌ
がフライホイール１４に蓄積される。逆に動力が最小Ｐ
ｗｍｉｎのとき、フライホイール１４からｐｖ２がはき
出されてＰ ｗｍｉｎ＋ Ｐ ｖ２＝ Ｐ Ｍとなる。
モータ１１を油圧配管１２で連結してなる無段変速手段
１３を介してフライホイール１４が連結され、風速Ｖｗ
が平均風速Ｖａを超えたときにその変動風速ＶＶによる
変動動力ｐｖ１をフライホイール１４に蓄積し、風速Ｖ
Ｗが平均風速■ａを下回ったときにフライホイール１４
から動力Ｐｖ２としてはき出し、常に出力をＰＨ一定に
保つようになっている。特に、上記油圧ポンプ１０には
その作用体積を可変するための油圧ポンプ傾転角制御装
置１５が連結され、この装置１５はＶＷを計測して第４
図に示す如＜ Ｅ叉／ｖｗ’ｃｌｔで表わせるフライホ
イールエネルギＥを算出し、これに見合うよう油圧ポン
プ１０の傾転角を操作して、フライホイール１４への動
力ｐｖｌの蓄積及びフライホイール１４からの動力Ｐｖ
２のはき出しを効果的に行えるようになっている。即ち
、動力が最大ｐ ＷｌａＸのとぎ、Ｐｗｍａｘ＝ ＰＨ
＋ Ｐｖｌとなり、ＰＭが発電機５に出力され、ｐｖｌ
がフライホイール１４に蓄積される。逆に動力が最小Ｐ
ｗｍｉｎのとき、フライホイール１４からｐｖ２がはき
出されてＰ ｗｍｉｎ＋ Ｐ ｖ２＝ Ｐ Ｍとなる。
従って、常に出力がＰＭ一定とされるようになっている
。
。
なお、フライホイール１４の回転数をＮとした場合、フ
ライホイール１４のエネルギはＥ＝１／２・Ｉｆ Ｎｆ
となり、フライホイール１４の回転数は第５図に示すよ
うに制御されることになる。
ライホイール１４のエネルギはＥ＝１／２・Ｉｆ Ｎｆ
となり、フライホイール１４の回転数は第５図に示すよ
うに制御されることになる。
傾転角αの具体的制御方法は次のとおりである。
Ｐｗ ＝Ｂ （Ｖａ 十Ｖｖ ） ３
−８Ｖａ ＋Ｂ （３Ｖａ Ｖｖ
＋ ３Ｖａ Ｖｖ ＋Ｖｖ３）
＝Ｐａ＋Ｐｖ ’
よりｐｖ ＝３ （３■ａ２Ｖｖ ＋３■ａ Ｖｖ２−
１／ｖ’）・・・（１） 一方、Ｐｖ ＝ｆｌ Ｔｆで表わされ、Ｎｆ −Ｑ／Ｄ
Ｈ Ｑ＝ＤｐαＮｇ より Ｎｆ ＝ （Ｄｐ Ｎｇ／ＤＨ）α ・・・
（２）また、Ｔｒ−Ｉ［Ｎｆであるから、（２）式を代
入して Ｔｆ ＝ Ｉｆ （Ｄｐ Ｎ！１１ 、／ＤＨ）α
・・・（３）＋２１４３１式よりＰＶ −Ｉｆ （Ｄ
ｐＩｎ ／ＤＨ）２ αル・・・〔４） 但し、Ｑは油１．［）Ｈは油圧モータ １回転当たりの
容積、ＤＰは油圧下２１１回転当たりの容積、Ｎｏは入
力軸６の回転数、ａ−ｄα／ｄｔである。
１／ｖ’）・・・（１） 一方、Ｐｖ ＝ｆｌ Ｔｆで表わされ、Ｎｆ −Ｑ／Ｄ
Ｈ Ｑ＝ＤｐαＮｇ より Ｎｆ ＝ （Ｄｐ Ｎｇ／ＤＨ）α ・・・
（２）また、Ｔｒ−Ｉ［Ｎｆであるから、（２）式を代
入して Ｔｆ ＝ Ｉｆ （Ｄｐ Ｎ！１１ 、／ＤＨ）α
・・・（３）＋２１４３１式よりＰＶ −Ｉｆ （Ｄ
ｐＩｎ ／ＤＨ）２ αル・・・〔４） 但し、Ｑは油１．［）Ｈは油圧モータ １回転当たりの
容積、ＤＰは油圧下２１１回転当たりの容積、Ｎｏは入
力軸６の回転数、ａ−ｄα／ｄｔである。
（４）式は【１）式を用いて書き表わづと、ａａ ＝Ｐ
ｖ ／ ［Ｉｒ （Ｄｐ Ｎｃｌ ／ＤＨ）２］とな
るので、ＶＶ、Ｖａ、Ｎ（Ｉを検出して、α＆が（５）
式となるようにαを制御ツる。
ｖ ／ ［Ｉｒ （Ｄｐ Ｎｃｌ ／ＤＨ）２］とな
るので、ＶＶ、Ｖａ、Ｎ（Ｉを検出して、α＆が（５）
式となるようにαを制御ツる。
このようにして、風速Ｖｗが平均風速ｖａを超えたとぎ
にその変動風速ＶＶによる変動動力Ｐｖ１をフライホイ
ール１４に蓄積し、風速ＶＷが平均風速Ｖａを下回った
ときにフライホイール１４から動力Ｐｖ２をはき出さじ
でプロペラ受動力Ｐｗを助勢し、出力をＰＭ一定に保つ
ようにする。従って、動力を最小値に設定して余剰動力
を逃がしていた従来の制御方法と異なり、動力を有効に
利用することができる。
にその変動風速ＶＶによる変動動力Ｐｖ１をフライホイ
ール１４に蓄積し、風速ＶＷが平均風速Ｖａを下回った
ときにフライホイール１４から動力Ｐｖ２をはき出さじ
でプロペラ受動力Ｐｗを助勢し、出力をＰＭ一定に保つ
ようにする。従って、動力を最小値に設定して余剰動力
を逃がしていた従来の制御方法と異なり、動力を有効に
利用することができる。
なお、無段変速手段１３としては油圧式に限られず、チ
ェーン式等その他のものであってもよい。
ェーン式等その他のものであってもよい。
［発明の効果］
以上型するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。
揮する。
発電機に与える出力を平均風速に対応した平均動力に設
定し、風速が平均風速を超えたときにその超えた分の動
力をフライホイールに蓄積し、風速が平均風速を下回っ
たときにフライホイールに蓄積された動力をはき出して
出力を一定に保つようにしたので、動力を最小値に設定
していた従来の制御方法と異なり動力を逃さずに有効に
利用することができる。
定し、風速が平均風速を超えたときにその超えた分の動
力をフライホイールに蓄積し、風速が平均風速を下回っ
たときにフライホイールに蓄積された動力をはき出して
出力を一定に保つようにしたので、動力を最小値に設定
していた従来の制御方法と異なり動力を逃さずに有効に
利用することができる。
第１図は本発明方法を実施するための装置の系統図、第
２図は風速の時間的変化を示すグラフ、第３図はプロペ
ラ受動力の時間的変化を示すグラフ、第４図はフライホ
イールエネルギーの時間的変化を示すグラフ、第５図は
フライホイール回転数の時間的変化を示すグラフである
。 図中、１はプロペラ、５は発電機、６はその入力軸、１
３は無段変速手段、１４はフライホイールである。 特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社代理
人弁理士 絹 谷 信 雄 ７： ヲ００公う ５：発電機 ６： 入力軸 ７４ ： フライＡ−づ−ル θ 第１図
２図は風速の時間的変化を示すグラフ、第３図はプロペ
ラ受動力の時間的変化を示すグラフ、第４図はフライホ
イールエネルギーの時間的変化を示すグラフ、第５図は
フライホイール回転数の時間的変化を示すグラフである
。 図中、１はプロペラ、５は発電機、６はその入力軸、１
３は無段変速手段、１４はフライホイールである。 特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社代理
人弁理士 絹 谷 信 雄 ７： ヲ００公う ５：発電機 ６： 入力軸 ７４ ： フライＡ−づ−ル θ 第１図
Claims (2)
- （１）風力により回転駆動される発電機の入力軸に無段
変速手段を介してフライホィールを連結し、風速が平均
風速を超えたときにその超えた動力を上記フライホィー
ルに蓄積させ、該フライホィールに蓄積された動力を風
速が平均風速を下回つたときに上記発電機に与えるべく
上記無段変速手段を制御して発電機に与える動力を一定
に保つようにしたことを特徴とする風力発電装置の回転
制御方法。 - （２）上記無段変速手段が作用体積可変の油圧ポンプと
これに油圧配管を介して連結された油圧モータとからな
つている特許請求の範囲第１項記載の風力発電装置の回
転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123945A JPS63289270A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 風力発電装置の回転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123945A JPS63289270A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 風力発電装置の回転制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63289270A true JPS63289270A (ja) | 1988-11-25 |
Family
ID=14873235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123945A Pending JPS63289270A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 風力発電装置の回転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63289270A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155850A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | フライホイールを備えた風力発電装置 |
| JP2003021047A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 風力発電装置及び方法 |
| FR2874669A1 (fr) * | 2004-08-31 | 2006-03-03 | Apeloig Yves Robert | Procede permettant de stocker et d'utiliser dans des conditions de regularite et de stabilite, l'energie eolienne, solaire ou hydraulique |
| CN100464493C (zh) * | 2007-03-13 | 2009-02-25 | 西安理工大学 | 基于数控飞轮混合驱动的风力发电变速恒频方法及其装置 |
| GB2458494A (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-23 | Envirotech Ltd | Vertical wind turbine with a continuously variable gearbox |
| US8178991B2 (en) | 2009-10-15 | 2012-05-15 | Airgenesis Llc | Wind power generation system |
| US8253268B1 (en) | 2009-10-15 | 2012-08-28 | Airgenesis, LLC | Wind power generation system |
| US8710694B2 (en) | 2012-04-06 | 2014-04-29 | Airgenesis, LLC | RPM Controlled Wind Power Generation System |
| US9617979B2 (en) | 2013-10-30 | 2017-04-11 | Airgenesis, LLC | Motor assisted power generation system |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62123945A patent/JPS63289270A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002155850A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | フライホイールを備えた風力発電装置 |
| JP2003021047A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 風力発電装置及び方法 |
| FR2874669A1 (fr) * | 2004-08-31 | 2006-03-03 | Apeloig Yves Robert | Procede permettant de stocker et d'utiliser dans des conditions de regularite et de stabilite, l'energie eolienne, solaire ou hydraulique |
| CN100464493C (zh) * | 2007-03-13 | 2009-02-25 | 西安理工大学 | 基于数控飞轮混合驱动的风力发电变速恒频方法及其装置 |
| GB2458494A (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-23 | Envirotech Ltd | Vertical wind turbine with a continuously variable gearbox |
| GB2458494B (en) * | 2008-03-20 | 2012-07-18 | Envirotech Ltd | Wind turbine systems |
| US8178991B2 (en) | 2009-10-15 | 2012-05-15 | Airgenesis Llc | Wind power generation system |
| US8247918B2 (en) | 2009-10-15 | 2012-08-21 | Airgenesis Llc | Power generation coupler |
| US8253268B1 (en) | 2009-10-15 | 2012-08-28 | Airgenesis, LLC | Wind power generation system |
| US8482150B2 (en) | 2009-10-15 | 2013-07-09 | Airgenesis Llc | Method of power generation |
| US8710694B2 (en) | 2012-04-06 | 2014-04-29 | Airgenesis, LLC | RPM Controlled Wind Power Generation System |
| US9617979B2 (en) | 2013-10-30 | 2017-04-11 | Airgenesis, LLC | Motor assisted power generation system |
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