JPS6340941B2 - - Google Patents
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- JPS6340941B2 JPS6340941B2 JP17273279A JP17273279A JPS6340941B2 JP S6340941 B2 JPS6340941 B2 JP S6340941B2 JP 17273279 A JP17273279 A JP 17273279A JP 17273279 A JP17273279 A JP 17273279A JP S6340941 B2 JPS6340941 B2 JP S6340941B2
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- JP
- Japan
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- wind turbine
- speed
- wind
- load
- windmill
- Prior art date
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- Expired
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- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は風車を原動機とする発電装置を安定に
運転させるための風車運転制御装置に関するもの
である。
運転させるための風車運転制御装置に関するもの
である。
第１図は従来用いられている風車を原動機とす
る発電装置のブロツク図であり、図において、１
は風車（図では垂直回転軸をもつダリウス形を示
す）、２は風車１を原動機とする発電機、３は風
車速度計（指速発電機）、４は風車起動用のモー
タ、５はモータ４の電源開閉器、６は負荷選択
器、７は負荷、８は風速計、９は風速計発電機、
１０は風車起動の為の風速レベル検知器である。
る発電装置のブロツク図であり、図において、１
は風車（図では垂直回転軸をもつダリウス形を示
す）、２は風車１を原動機とする発電機、３は風
車速度計（指速発電機）、４は風車起動用のモー
タ、５はモータ４の電源開閉器、６は負荷選択
器、７は負荷、８は風速計、９は風速計発電機、
１０は風車起動の為の風速レベル検知器である。
６１〜６３は風速に応じた負荷選択リレーで無
段、無接点リレーでもよいことは勿論である。７
１〜７３は温水器のヒータ、螢光灯、白熱電灯、
蓄電池等の個々の負荷を示しているが、負荷選択
リレー６１，６２，６３が無段、無接点式で負荷
７に連続的に電力を供給できるものであれば、負
荷７は７１〜７３のように分割負荷でなくてもよ
い。
段、無接点リレーでもよいことは勿論である。７
１〜７３は温水器のヒータ、螢光灯、白熱電灯、
蓄電池等の個々の負荷を示しているが、負荷選択
リレー６１，６２，６３が無段、無接点式で負荷
７に連続的に電力を供給できるものであれば、負
荷７は７１〜７３のように分割負荷でなくてもよ
い。
つぎに風車の動作を説明する。ダリウス形風車
は自己起動能力がないので、風速が一定値以上に
なつたとき、これを風速レベル検知器１０で検知
して、モータ４の電源開閉器５を閉じ、モータ４
を起動して風車１を回わし、風車速度を高効率運
転風車速度Vm線（第３図参照）以上に上げ、風
車１を安定域に入れる。
は自己起動能力がないので、風速が一定値以上に
なつたとき、これを風速レベル検知器１０で検知
して、モータ４の電源開閉器５を閉じ、モータ４
を起動して風車１を回わし、風車速度を高効率運
転風車速度Vm線（第３図参照）以上に上げ、風
車１を安定域に入れる。
その後は風速を風速計８，風速計発電機９を介
して検知し、風速ｖに応じて取り得る負荷７１〜
７３を負荷選択器６で選択して発電機２に接続
し、風車の安定域で電力を得るようにしている。
して検知し、風速ｖに応じて取り得る負荷７１〜
７３を負荷選択器６で選択して発電機２に接続
し、風車の安定域で電力を得るようにしている。
つまり、風車の出力は風速の３乗に比例するこ
とから、風速を検知して風力発電機に負荷をかけ
る方法がとられ、例えば風速が５ｍ／ｓのとき
1KWの負荷がかけられるとするとき、風速が10
ｍ／ｓのときは8KWの電力をとり出すことが出
来るので、風速計発電機９の出力信号により、負
荷選択器６が負荷７１〜７３を選択して発電機２
に接続していた。
とから、風速を検知して風力発電機に負荷をかけ
る方法がとられ、例えば風速が５ｍ／ｓのとき
1KWの負荷がかけられるとするとき、風速が10
ｍ／ｓのときは8KWの電力をとり出すことが出
来るので、風速計発電機９の出力信号により、負
荷選択器６が負荷７１〜７３を選択して発電機２
に接続していた。
しかし、風速の変化が早いと、風車は追従出来
ず、風車効率が悪化すると、風車は不安定域に入
り停止することもある。
ず、風車効率が悪化すると、風車は不安定域に入
り停止することもある。
一般に風車を用いた原動機の運転速度は荷を負
わせることにより速度が低下する。もしこの原動
機が、ある入力に対して効率のよい回転速度があ
るとすれば、負荷をうまく加減することにより効
率よく、安定に運転することが出来る。即ち、風
車速度（以下、風車速度とは風車羽根速度のこと
である）Ｖと風速ｖの比ｋの値に対してそれぞれ
特定の風車効率ｎがある。最高効率値を含む風車
の高効率をηmとし、このときのｋをkmとしたと
き km＝Vm／Ｖ ……(1) で、Vmはｖなる風速で高効率ηmとなる風車速
度で、kmは一定値である。
わせることにより速度が低下する。もしこの原動
機が、ある入力に対して効率のよい回転速度があ
るとすれば、負荷をうまく加減することにより効
率よく、安定に運転することが出来る。即ち、風
車速度（以下、風車速度とは風車羽根速度のこと
である）Ｖと風速ｖの比ｋの値に対してそれぞれ
特定の風車効率ｎがある。最高効率値を含む風車
の高効率をηmとし、このときのｋをkmとしたと
き km＝Vm／Ｖ ……(1) で、Vmはｖなる風速で高効率ηmとなる風車速
度で、kmは一定値である。
従来の風車運転制御装置は以上のように構成さ
れているので、風車のもつている慣性や風車の効
率を考慮せず風速だけで負荷を掛けると、風車の
速度を低下させ、あるいは益々効率を悪化させ、
ときには、風車を停止させてしまうという問題点
がある。特に、第１図に示すダリウス形風車では
自己起動が出来ないため、風車が停止すれば風速
を検知して、他の動力で再起動しなければならな
いという問題点もある。
れているので、風車のもつている慣性や風車の効
率を考慮せず風速だけで負荷を掛けると、風車の
速度を低下させ、あるいは益々効率を悪化させ、
ときには、風車を停止させてしまうという問題点
がある。特に、第１図に示すダリウス形風車では
自己起動が出来ないため、風車が停止すれば風速
を検知して、他の動力で再起動しなければならな
いという問題点もある。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、風車を常に安定に効率よく運
転することができるとともに風車の回転変動を少
なくして風エネルギを有効に利用することができ
る風車運転制御装置を得ることを目的とする。
になされたもので、風車を常に安定に効率よく運
転することができるとともに風車の回転変動を少
なくして風エネルギを有効に利用することができ
る風車運転制御装置を得ることを目的とする。
この発明に係る風車運転制御装置は、風車を原
動機とする発電機に対し、風速計の出力に基づい
て負荷を選択接続する風車運転制御装置におい
て、前記風速計で検出された現在の風速から高効
率運転風車速度を演算する高効率運転風車速度換
算器と、前記高効率運転風車速度換算器からの高
効率運転風車速度と前記風車速度計で検出された
現在の風車の速度との差を導出し該差が負符号の
とき前記モータの電源開閉器を閉じて該モータを
起動させる信号差検出器を具備したものである。
動機とする発電機に対し、風速計の出力に基づい
て負荷を選択接続する風車運転制御装置におい
て、前記風速計で検出された現在の風速から高効
率運転風車速度を演算する高効率運転風車速度換
算器と、前記高効率運転風車速度換算器からの高
効率運転風車速度と前記風車速度計で検出された
現在の風車の速度との差を導出し該差が負符号の
とき前記モータの電源開閉器を閉じて該モータを
起動させる信号差検出器を具備したものである。
この発明における信号差検出器は、風速計で検
出された現在の風速から演算された高効率風車速
度と風車速度計で検出された現在の風車の速度と
の差が負符号のとき、つまり、風車の回転が風速
に対して高効率の風車速度以下になつたとき、モ
ータを起動させることにより、風車を常に安定域
で効率よく運転し、風車の回転変動を少なくして
風エネルギを有効に利用することを可能とする。
出された現在の風速から演算された高効率風車速
度と風車速度計で検出された現在の風車の速度と
の差が負符号のとき、つまり、風車の回転が風速
に対して高効率の風車速度以下になつたとき、モ
ータを起動させることにより、風車を常に安定域
で効率よく運転し、風車の回転変動を少なくして
風エネルギを有効に利用することを可能とする。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。まず、風速と風車の速度さらに効率との関係
を詳しくみてみると、第２図，第３図のようにな
る。
る。まず、風速と風車の速度さらに効率との関係
を詳しくみてみると、第２図，第３図のようにな
る。
第２図は、風車速度Ｖ（風車速度発電機電圧）
と風速ｖ（風速計発電機電圧）の比ｋに対する風
車の効率特性図で、km点で高効率ηmとなつてい
る一般的特性図である。
と風速ｖ（風速計発電機電圧）の比ｋに対する風
車の効率特性図で、km点で高効率ηmとなつてい
る一般的特性図である。
第３図は第２図から作つたもので、風車の出力
（負荷）Ｐをパラメータにした風車速度Ｖ（又は風
車回転速度Ｎ）対風速ｖの特性図である。図中直
線Vmは第２図の最高効率で運転される風速に対
する風車速度の特性線で、式で示せば、 Vm＝kmv ……(2) の一次式である。
（負荷）Ｐをパラメータにした風車速度Ｖ（又は風
車回転速度Ｎ）対風速ｖの特性図である。図中直
線Vmは第２図の最高効率で運転される風速に対
する風車速度の特性線で、式で示せば、 Vm＝kmv ……(2) の一次式である。
今、風速がv1で風車が点Ｑ即ち負荷P1を負つて
高効率の風車速度Vm1で運転しているものとし、
風や負荷の変化で風車の運転状態がどうなるか調
べてみる。
高効率の風車速度Vm1で運転しているものとし、
風や負荷の変化で風車の運転状態がどうなるか調
べてみる。
風速がv1のとき負荷が大きくかかると、風車
速度はの方向へ下り、かつ、第２図からも解
るようにkmの左側へ移り効率が低下して、風
車は停止に至る。
速度はの方向へ下り、かつ、第２図からも解
るようにkmの左側へ移り効率が低下して、風
車は停止に至る。
点Ｑで運転しているとき風速が急に増したと
すると、風車の動作点はの方向へ移り、第２
図ではkmの左側へ移り、効率は低下するが風
車速度が風速に速応して行けば安定であるが、
前述の如く風速によつて負荷を更にかけること
も手伝つて風車は不安定となり、停止すること
もありうる。
すると、風車の動作点はの方向へ移り、第２
図ではkmの左側へ移り、効率は低下するが風
車速度が風速に速応して行けば安定であるが、
前述の如く風速によつて負荷を更にかけること
も手伝つて風車は不安定となり、停止すること
もありうる。
点Ｑで運転中の風車の負荷を軽くすると、風
車はの方向へ速度が上るが、kmは右側へ移
り効率は低下するので風車速度はそれ程上ら
ず、安定な運転をつづける。
車はの方向へ速度が上るが、kmは右側へ移
り効率は低下するので風車速度はそれ程上ら
ず、安定な運転をつづける。
点Ｑで運転中、風速が急に下つたときは、風
車の慣性があつての方向へ移るが第２図では
kmから右の方へ移り、風速低下と効率低下で
風車速度は急に下り、P1の負荷を除いてやら
ないとVm線の下へ入り下降し、上記と同様
に風車は停止する。そかし実際は風速の検知で
す速く負荷を切離せば安定域に残ることも出来
る。
車の慣性があつての方向へ移るが第２図では
kmから右の方へ移り、風速低下と効率低下で
風車速度は急に下り、P1の負荷を除いてやら
ないとVm線の下へ入り下降し、上記と同様
に風車は停止する。そかし実際は風速の検知で
す速く負荷を切離せば安定域に残ることも出来
る。
以上のことを総合すると、Vm線の上方は安定
域で、下方は不安定域である。従つて風車を安定
に運転するには、風速ｖに対して高効率運転風車
速度である第３図のvm線以上に風車の回転を上
げ、適切な負荷をとらせるようにすればよいこと
が分かる。
域で、下方は不安定域である。従つて風車を安定
に運転するには、風速ｖに対して高効率運転風車
速度である第３図のvm線以上に風車の回転を上
げ、適切な負荷をとらせるようにすればよいこと
が分かる。
第４図は上記のような見地から風車を常に安定
に運転できるよう制御するこの発明の風車運転制
御装置の一実施例を示すブロツク図で、１〜９は
第１図と同様のものである。１１は高効率運転風
車速度換算器で、風速計発電機９からの風速信号
ｖから前記式(2)に示されるような関係を用いて、
高効率運転風車速度Vmを導出する。１２は第１
図の風速レベル検知器１０の機能を含めた比較器
である信号差検出器であつて、この信号差検出器
１２からは、風車速度計３と高効率運転風車速度
換算器１１との出力信号の差、即ち、下記(3)式に
示す風車速度Ｖと風速ｖから換算した高効率運転
風車速度Vmとの差ΔVが得られる。
に運転できるよう制御するこの発明の風車運転制
御装置の一実施例を示すブロツク図で、１〜９は
第１図と同様のものである。１１は高効率運転風
車速度換算器で、風速計発電機９からの風速信号
ｖから前記式(2)に示されるような関係を用いて、
高効率運転風車速度Vmを導出する。１２は第１
図の風速レベル検知器１０の機能を含めた比較器
である信号差検出器であつて、この信号差検出器
１２からは、風車速度計３と高効率運転風車速度
換算器１１との出力信号の差、即ち、下記(3)式に
示す風車速度Ｖと風速ｖから換算した高効率運転
風車速度Vmとの差ΔVが得られる。
ΔV＝Ｖ−Vm ……(3)
ΔVが正のときは風車１はVm線より上方の安
定域で回転している。ΔVが負のときは風車１は
Vm線より下の不安定域で回転していることを示
している。
定域で回転している。ΔVが負のときは風車１は
Vm線より下の不安定域で回転していることを示
している。
よつて、ΔVが正のときは負荷選択器６により
風速に応じて負荷７を選択して負わせ、風車速度
をVmに接近させ、動力（電力）を有効に取出す
外、風車１の回転を安定させることが出来る。
風速に応じて負荷７を選択して負わせ、風車速度
をVmに接近させ、動力（電力）を有効に取出す
外、風車１の回転を安定させることが出来る。
また、ΔVが負のときはモータ４の電源開閉器
５を閉じて該モータを起動させ、モータ４で風車
１の回転を上げて安定域に入れ、負荷は風速に応
じて掛けるようにすれば、風車１を停止せしめる
に至らず、平滑な風車１の運転が出来、風エネル
ギーを取出すことが出来る。
５を閉じて該モータを起動させ、モータ４で風車
１の回転を上げて安定域に入れ、負荷は風速に応
じて掛けるようにすれば、風車１を停止せしめる
に至らず、平滑な風車１の運転が出来、風エネル
ギーを取出すことが出来る。
以上の説明では理解し易くするために、ダリウ
ス形風車の例を用いたが、他の風車でも同様に適
用できる。また接点式リレーや電源開閉器なるも
のを用いたが、連続式、無接点式の検知器、無接
点式リレーを用いてよいことは勿論である。
ス形風車の例を用いたが、他の風車でも同様に適
用できる。また接点式リレーや電源開閉器なるも
のを用いたが、連続式、無接点式の検知器、無接
点式リレーを用いてよいことは勿論である。
また、第３図では風車が高効率で運転している
状態からの風速や負荷の変化について説明した
が、一般的には安定域内での運転状態からの変
化、即ち第２図のkmより右寄りのｋに対する効
率ηの変化を考えれば、―ではη→ηmまで
の間は効率がよくないので、安定余裕が増すこと
は容易に理解できることである。
状態からの風速や負荷の変化について説明した
が、一般的には安定域内での運転状態からの変
化、即ち第２図のkmより右寄りのｋに対する効
率ηの変化を考えれば、―ではη→ηmまで
の間は効率がよくないので、安定余裕が増すこと
は容易に理解できることである。
以上のようにこの発明によれば、風車の回転が
風速に対して高効率の風車速度以下になつたとき
は直ちにこれを検知して、他の動力を用いて風車
の回転を上げるように構成したので、風車を常に
安定域で効率よく運転することができるとともに
風車の回転変動を少くして風エネルギーを有効に
利用することができる効果がある。
風速に対して高効率の風車速度以下になつたとき
は直ちにこれを検知して、他の動力を用いて風車
の回転を上げるように構成したので、風車を常に
安定域で効率よく運転することができるとともに
風車の回転変動を少くして風エネルギーを有効に
利用することができる効果がある。
第１図は従来の風車運転制御装置のブロツク
図、第２図は風車速度と風速の比に対する風車効
率特性図、第３図は負荷をパラメータにした風速
対風車速度特性図、第４図は本発明の一実施例を
示すブロツク図である。 １は風車、２は発電機、３は風車速度計、４は
モータ、５は電源開閉器、６は負荷選択器、７は
負荷、８は風速計、９は風速計発電機、１０は風
速レベル検知器、１１は高効率運転風車速度換算
器、１２は信号差検出器である。
図、第２図は風車速度と風速の比に対する風車効
率特性図、第３図は負荷をパラメータにした風速
対風車速度特性図、第４図は本発明の一実施例を
示すブロツク図である。 １は風車、２は発電機、３は風車速度計、４は
モータ、５は電源開閉器、６は負荷選択器、７は
負荷、８は風速計、９は風速計発電機、１０は風
速レベル検知器、１１は高効率運転風車速度換算
器、１２は信号差検出器である。
Claims (1)
- １ 風車を原動機とする発電機と、前記風車の速
度を検出する風車速度計と、前記風車を駆動する
モータと、風速計の出力に基づいて前記発電機に
対する負荷を選択する負荷選択器とを有する風車
運転制御装置において、前記風速計で検出された
現在の風速から高効率運転風車速度を演算する高
効率運転風車速度換算器と、前記高効率運転風車
速度換算器からの高効率運転風車速度と前記風車
速度計で検出された現在の風車の速度との差を導
出し該差が負符号のとき前記モータの電源開閉器
を閉じて該モータを起動させる信号差検出器とを
具備したことを特徴とする風車運転制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17273279A JPS5696176A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Windmill operating controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17273279A JPS5696176A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Windmill operating controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5696176A JPS5696176A (en) | 1981-08-04 |
| JPS6340941B2 true JPS6340941B2 (ja) | 1988-08-15 |
Family
ID=15947285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17273279A Granted JPS5696176A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Windmill operating controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5696176A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58100281U (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-07 | 株式会社小松製作所 | 風力発熱装置 |
| TW260726B (ja) * | 1992-09-03 | 1995-10-21 | Hercules Inc |
-
1979
- 1979-12-29 JP JP17273279A patent/JPS5696176A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5696176A (en) | 1981-08-04 |
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