KR20060115367A

KR20060115367A - 전원 장치, 발전 장치 및 풍력 발전 장치

Info

Publication number: KR20060115367A
Application number: KR1020067007916A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 오쿠보; 가즈미치 가토; 마사미 모리타; 가츠요시 나카노; 츠토무 신야
Original assignee: 신꼬오 덴기 가부시키가이샤
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2006-11-08
Also published as: TWI329416B; WO2005040606A1; TW200515691A; KR101044153B1; AU2004283254A1; CA2542437C; US7141887B2; AU2004283254B2; CA2542437A1; EP1698781A4; EP1698781A1; US20060055377A1

Abstract

본 발명의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 배터리(4)와, 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 전기 에너지로 이루어지는 전력을 배터리(4)에 공급하여 충전하는 충전 수단인 발전기(19), 회전 지지 기구(14), 및 정류부(32)와, 충전 수단으로부터 상기 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 제어부(36)와, 배터리(4)에 전력이 충전될 때의 충전 전압이 소정값 이상이면, 상기 전력의 공급과 정지를 반복하고, 상기 충전 전압이 소정값 미만이면, 상기 전력의 공급을 계속하도록 충전 제어부(36)를 제어하는 충전 전환 제어 수단인 충전 제어 구동부(45), 연산 처리부(51)의 저전압 충전 기능을 갖는 것이다.

Description

전원 장치, 발전 장치 및 풍력 발전 장치{POWER SUPPLY, GENERATOR AND WIND POWER GENERATOR}

풍력 에너지 등의 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여 각종 기기의 전력으로 하는 전원 장치, 발전 장치 및 풍력 발전 장치에 관한 것이다.

풍력 등의 자연 에너지를 이용하여 전력을 발전하는 발전 장치로서, 일본국 특개 2003-284393호 공보, 일본국 특개 2003-21046호 공보, 일본국 특개 2003-327678호 공보, 일본국 특개 2003-278637호 공보에 기재된 것이 있다. 이들의 발전 장치는, 풍력에 의해 회전하는 회전축을 발전기에 접속함으로써, 운동 에너지를 전기 에너지로 이루어지는 전력으로 변환하여, 이 전력을 배터리에 충전하면서 전등 등의 각종 기기의 전원으로 하는 전원 장치를 구비함으로써, 바람의 유무나 변화에 좌우되지 않는 안정한 전력을 공급 가능하게 되어 있다.

그러나, 예를 들면 강풍시에 있어서는, 고전압의 충전 전압에 의해 충전이 행해지는 한편, 약풍시에 있어서는, 저전압의 충전 전압에 의해 충전이 행해지는 것과 같이, 크게 변동하는 충전 전압에 의해 배터리로의 충전이 행해지기 때문에, 종래의 발전 장치에서는 충전 효율이 낮다는 문제가 있다.

또, 자연 에너지는 대단히 불안정한 에너지이고, 발전기로부터 전력이 장시 간 공급되지 않거나, 자연 에너지로부터 얻을 수 있는 전력 자체가 외부 부하에 대해서 충분한 것이 아니거나 하는 경우에, 외부 부하에 대해 전력을 계속 공급하면, 배터리가 과방전을 일으켜 배터리의 수명을 단축한다는 문제가 있다.

또, 무풍의 상태가 장기간에 걸쳐 계속된 경우는, 가령 외부의 기기로의 전력 공급을 정지하고 있어도, 배터리의 방전이 진행되어 충전 전압이 대단히 저하한다. 이 결과, 외부의 컨트롤러가 과소인 전압의 전력에 의해 오동작하거나, 작동하지 않는다고 하는 불량이 일어난다는 문제가 있다.

또, 발전하기 위해서, 풍력에 의해 회전하는 회전축을 발전기에 접속하면, 발전기를 작동시키기 위한 부하가 회전축에 걸린다. 이 때, 풍력이 부하보다도 작은 경우에는, 풍차가 멈추어 충분히 발전할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 미풍시에 풍차를 공전시키기 위해서 설치한 전자식의 클러치의 작동 개시시로부터 작동 종료시까지, 항상 최대한의 전류를 계속 공급하면, 공급하는 전류의 소비량이 커져, 발전기에 의해 얻어지는 전력량과의 이득률이 나빠져 버린다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은, 풍력의 변화에 의해 충전 전압이 크게 변화한 경우에도, 효율적으로 배터리로의 충전을 행할 수 있는 것을 제1 목적으로 하는 것이다.

또, 본 발명은, 발전 수단으로부터 공급되는 전력이 불안정한 경우에도, 축전 수단의 과방전을 방지하여 축전 수단을 보호하는 것을 제2 목적으로 하는 것이다.

또, 본 발명은, 무풍의 상태가 장기간에 걸쳐 계속된 경우에 있어서도, 배터 리를 소정 이상의 충전 전압으로 유지하는 것을 제3 목적으로 하는 것이다.

또, 본 발명은, 자연 에너지가 작은 경우에도, 충분히 발전하는 것을 제5 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은, 효과적으로 발전을 할 수 있는 것을 제5 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과, 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 축전 수단에 공급하여 충전하는 충전 수단과, 충전 수단으로부터 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 전환 수단과, 축전 수단에 전력이 충전될 때의 충전 전압이 소정값 이상이면, 전력의 공급과 정지를 반복하고, 충전 전압이 소정값 미만이면, 전력의 공급을 계속하도록 충전 전환 수단을 제어하는 충전 전환 제어 수단을 갖는 것이다.

이에 따라, 큰 자연 에너지에 의해 축전 수단으로의 충전 전압이 소정값 이상일 때는, 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지가 반복됨으로써, 높은 충전 전압 하에 있어서 충전 전류가 억압되면서 축전 수단으로의 충전이 행해진다. 한편, 작은 자연 에너지에 의해 축전 수단으로의 충전 전압이 소정값 미만일 때는, 축전 수단으로의 전력의 공급이 계속됨으로써, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 축전 수단으로의 충전이 행해진다. 이에 따라, 자연 에너지가 증감함으로써 충전 전압이 크게 변화하는 경우에도, 축전 수단의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 발명의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과, 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 축전 수단에 공급하여 충전하는 충전 수단과, 충전 수단으로부터 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 전환 수단과, 축전 수단에 전력이 충전될 때의 충전 전압에 대응한 정지 시간 간격으로 전력의 공급과 정지의 전환을 행하도록 충전 전환 수단을 제어하는 충전 전환 제어 수단을 갖는 것이다.

이에 따라, 큰 자연 에너지에 의해 축전 수단으로의 충전 전압이 높아지면, 정지 시간 간격의 확대에 의해 공급 시간이 줄어들기 때문에, 충전 전류가 억압되면서 축전 수단으로의 충전이 행해진다. 한편, 작은 자연 에너지에 의해 축전 수단으로의 충전 전압이 낮아지면, 정지 시간 간격의 감소에 의해 공급 시간이 길어지기 때문에, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 축전 수단으로의 충전이 행해진다. 이에 따라, 자연 에너지가 증감함으로써 충전 전압이 크게 변화하는 경우에도, 축전 수단의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 발명의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과, 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 축전 수단에 공급하여 충전하는 충전 수단과, 충전 수단으로부터 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 전환 수단과, 축전 수단에 전력이 충전될 때의 충전 전압이 소정값 이상이면, 충전 전압의 크기에 대응한 정지 시간 간격으로 전력의 공급과 정지의 전환을 반복하고, 충전 전압이 소정값 미만이면, 전력의 공급을 계속하도록 충전 전환 수단을 제어하는 충전 전환 제어 수단을 갖는 것이다.

이에 따라, 축전 수단으로의 충전 전압이 소정값 이상일 때는, 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지가 반복됨으로써, 높은 충전 전압 하에 있어서 충전 전류가 억압되면서 축전 수단으로의 충전이 행해진다. 한편, 축전 수단으로의 충전 전압이 소정값 미만일 때는, 축전 수단으로의 전력의 공급이 계속됨으로써, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 축전 수단으로의 충전이 행해진다.

또, 본 발명의 발전 장치는, 전력을 생성하는 발전 수단과, 발전 수단에 의해 생성된 전력을 축전하는 축전 수단과, 축전 수단에 축전된 전력을 외부의 외부 부하에 대해서 출력하거나, 또는 출력을 정지하는 출력 수단과, 발전 수단에 의해 생성되어 있는 전력의 전압을 검출하는 전압 검출 수단과, 출력 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있고, 제어 수단은, 전압 검출 수단에 의해 검출된 전압이 소정의 값 이하일 때에, 출력 제어 수단에 의해 외부 부하에 대한 전력의 출력을 정지하는 것이다.

이에 따라, 발전 수단에 의해 생성되는 전력의 전압이 충분하지 않을 때에 전력의 출력을 정지함으로써, 축전 수단의 과방전을 방지할 수 있다. 이에 따라 축전 수단을 보호할 수 있다.

또, 본 발명의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과, 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 축전 수단에 충전하는 충전 수단과, 축전 수단에 보조 전력을 충전 가능한 보조 충전 수단과, 축전 수단의 충전 전압을 감시하여, 이 충전 전압이 소정값 미만이 되었을 때에, 보조 충전기에 의한 축전 수단으로의 보조 전력의 충전을 허가하는 충전 제어 수단을 갖는 것이다.

이에 따라, 축전 수단의 충전 전압이 소정값 미만으로 저하하였을 때에, 보조 충전 수단으로부터 보조 전력이 충전됨으로써, 축전 수단의 충전 전압이 항상 소정값 이상의 충전 전압으로 유지된다. 이에 따라, 각종 기기가 과소인 전압의 전력에 의해 오동작하거나, 작동하지 않는다고 하는 불량을 방지할 수 있다. 또, 축전 수단의 과방전이 방지된다.

또, 본 발명의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과, 자연 에너지를 전력으로 변환하여, 전력을 축전 수단에 충전하는 충전 수단과, 소정값 이상의 충전 전압으로 축전 수단에 보조 전력을 충전하는 보조 충전 수단을 갖는 것이다.

이에 따라, 축전 수단의 충전 전압이 소정값 미만으로 저하하였을 때에, 보조 충전 수단으로부터 보조 전력이 충전됨으로써, 축전 수단의 충전 전압이 항상 소정값 이상의 충전 전압으로 유지된다. 이에 따라, 각종 기기가 과소인 전압의 전력에 의해 오동작하거나, 작동하지 않는다고 하는 불량을 방지할 수 있다. 또, 축전 수단의 과방전이 방지된다. 또한, 적은 부품수로 보조 전력을 축전 수단에 충전시킬 수 있다.

또, 본 발명의 전원 장치는, 자연 에너지를 운동 에너지로 변환하여 구동력을 발생하는 구동력 발생 수단과, 구동력의 크기를 측정하는 측정 수단과, 구동력 발생 수단의 구동력에 의해 작동하여 발전하는 발전 수단과, 발전 수단에 대한 구동력 발생 수단의 구동력의 전달과 차단을 전환하는 전환 수단과, 측정 수단이 측정한 구동력의 크기가 소정값 미만일 때, 구동력 발생 수단으로부터 발전 수단으로의 구동력을 차단하고, 구동력의 크기가 소정값 이상일 때, 구동력 발생 수단으로부터 발전 수단으로 구동력을 전달하도록, 전환 수단을 제어하는 전환 제어 수단을 구비하고 있는 것이다.

이에 따라, 구동력의 크기가 작아진 경우, 즉 자연 에너지가 작은 상황 하에서도, 전환 제어 수단에 의해 발전 수단으로의 구동력의 전달 및 차단을 교대로 반복함으로써, 발전 수단의 발전 효율을 좋게 할 수 있다. 자연 에너지의 크기가 작은 경우, 구동력의 크기도 작아지고, 또한, 구동력을 발전 수단에 전달할 때에, 구동 발생 수단에 다소의 부하가 걸리는 경우가 있다. 이 때문에, 구동력이 이 부하보다도 작은 경우에, 구동력 발생 수단이 정지할 우려가 있다.

구동력이 소정값 미만이 될 때에, 발전 수단으로의 구동력의 전달을 차단함으로써, 이러한 부하를 없앨 수 있고, 구동력 발생 수단을 정지하지 않고, 계속 동작할 수 있다. 그리고, 이 때의 관성력을 이용함으로써, 발전 수단에 구동력을 전달해도, 구동력 발생 수단은 정지하지 않고, 다시 구동력이 소정값 미만이 되면 발전 수단으로의 구동력의 전달을 차단하도록 하면, 구동력 발생 수단은 정지하지 않고 계속 구동한다. 또, 이에 따라, 자연 에너지의 크기가 작은 경우에도, 구동력을 가능한 한 상승시킬 수 있어, 충분히 발전할 수 있다.

또, 본 발명의 전원 장치는, 자연 에너지를 운동 에너지로 변환하여 구동력을 발생하는 구동력 발생 수단과, 구동력에 의해 작동하여 발전하는 발전 수단과, 작동 전류에 따른 클러치력으로 구동력 발생 수단으로부터 발전 수단으로의 구동력의 전달과 차단을 전환하는 여자 작동형의 클러치 수단과, 구동력에 따라 클러치력을 증대시키도록 작동 전류를 제어하면서 클러치 수단에 출력하는 클러치 제어 수단을 갖는 것이다.

이에 따라, 클러치 수단에 공급하는 작동 전류를, 구동력에 따라서 제어하기 때문에, 작동 전류의 소비량을 저감할 수 있다. 항상 클러치 수단에 일정한 작동 전류를 계속 공급하는 경우와의 대비에 있어서, 발전에 사용하는 작동 전류와, 발전에 의해 얻어지는 전력의 비율이 좋아져, 효과적으로 발전을 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 풍력 발전 장치의 블록도이다. 도 2는, 도 1의 풍력 발전 장치의 전체 구성을 나타내는 설명도이다. 도 3은, 보조 충전기의 블록도이다. 도 4는, 도 1에 도시하는 조작 표시기(3)의 외관도이다. 도 5는, 회전축 클러치의 동작에 대한 흐름도이다. 도 6은, 배터리에 충전되는 상태를 나타내는 설명도이다. 도 7은, 도 1에 도시하는 제어부에 의한 배터리 보호 기능의 동작 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 8은, 보조 충전기의 블록도이다. 도 9는, 보조 충전되는 상태를 나타내는 설명도이다. 도 10은, 회전 지지 기구의 회전 속도 및 풍력 발전 장치에 의해 발전되는 전압의 변이를 나타낸 도면이다. 도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 풍력 발전 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다. 도 12(a)는, 풍차의 회전 속도와 회전 구동력의 관계를 나타낸 도면이다. 도 12(b)는, 도 12(a)에 나타내어져 있는 풍차의 회전 속도에 대해서, 종래의 클러치 작동 전류를 회전축 클러치에 공급하는 타이밍을 나타낸 도면이다. 도 12(c)는, 도 12(a)에 나타내어져 있는 풍차의 회전 속도에 대해서, 종래의 클러치 작동 전류를 회전축 클러치에 공급하는 타이밍을 나타낸 도면이다. 도 12(d)는, 도 12(a)에 나타내어져 있는 풍차의 회전 속도에 대해서, 적합한 실시 형태에 따른, 클러치 작동 전류를 회전축 클러치에 공급하는 타이밍을 나타낸 도면이다. 도 12(e)는, 도 12(d)의 변형예이다. 도 13은, 회전축 클러치에 따른 동작을 나타낸 흐름도이다.

(제1 실시 형태)

본 발명의 제1 실시 형태를 도 1∼도 10에 기초해 이하에 설명한다.

본 실시 형태에 따른 전원 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 풍력 발전 장치에 탑재되어 있다. 풍력 발전 장치는, 자연 에너지의 일종인 풍력 에너지를 전기 에너지로 이루어지는 교류 전력으로 변환하여 출력하는 풍력 발전 장치 본체(1)와, 풍력 발전 장치 본체(1)의 제어 기능이나 교류 전력의 직류 전력으로의 정류 기능 등을 구비한 컨트롤러(2)와, 풍력 발전 장치의 동작 상태나 설정 상태 등을 전환 가능하게 표시하는 조작 표시기(3)와, 컨트롤러(2)에서 정류된 직류 전력을 충전하는 배터리(4)(축전 수단)와, 배터리(4)에 충전된 전력을 교류 전력으로 변환하여 외부 부하(6)에 공급하는 인버터(5)(출력 수단을 포함한다)와, 배터리(4) 에 대해서 보조 전력을 공급하는 보조 충전기(7)를 갖고 있다.

상기의 풍력 발전 장치 본체(1)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 풍력에 따른 회전 구동력을 발생하는 풍차(11)(구동력 발생 수단)를 갖고 있다. 풍차(11)는, 바람을 받는 복수장의 풍차날개(12)(회전체)와, 이들의 풍차날개(12)를 수평 방향으로 선회시키도록 지지한 선회 지지 부재(13)와, 선회 지지 부재(13)의 회전 중심을 지지한 회전 지지 기구(14)를 갖고 있다. 회전 지지 기구(14)는, 연직 방향으로 세워져 설치되어 있고, 선회 지지 부재(13)의 회전 중심에 상단부가 연결된 제1 회전축 부재(15)(회전축)와, 제1 회전축 부재(15)에 회전축 클러치(16)(전환 수단)를 통해서 연결된 제2 회전축 부재(17)를 갖고 있다.

상기의 제1 회전축 부재(15)에는, 회전 속도 검출기(18)(전압 검출 수단)가 설치되어 있다. 회전 속도 검출기(18)는, 인코더로 이루어져 있고, 제1 회전축 부재(15)의 회전 속도(단위 시간당의 회전수)에 따른 펄스수의 회전 속도 신호를 출력하도록 되어 있다. 또한, 회전 속도 검출기(18)는, 선회 지지 부재(13)의 측면에 자석이나 반사판 등의 검출 대상물을 부착하고, 이 검출 대상물을 검출할 때마다 펄스형상의 회전 속도 신호를 출력하도록 구성되어 있어도 된다.

또, 회전축 부재(15·17) 사이에 끼워진 회전축 클러치(16)는, 무여자 작동형의 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 회전축 클러치(16)는, 2장의 클러치판(16a·16a)과, 클러치판(16a·16a) 끼리를 접합시키도록 탄성 가압하는 도시하지 않은 스프링 부재와, 스프링 부재의 탄성력에 대해서 역방향의 전자력을 발생하는 코일 부재(16b)를 갖고 있다. 이에 따라, 클러치 작동 전류가 공급되어 있지 않은 경우에는, 클러치판(16a·16a) 끼리가 스프링의 탄성력으로 강고하게 접합(연결)됨으로써, 제1 회전축 부재(15)의 회전 구동력을 제2 회전축 부재(17)에 충분히 전달시키도록 되어 있다. 또, 클러치 작동 전류가 공급되어 있는 경우에는, 전류값에 따른 전자력에 의해 탄성력의 작용을 감소시킴으로써, 클러치판(16a·16a) 끼리의 접합력을 약하게 하여, 전자력이 탄성력 이상으로 되었을 때에, 클러치판(16a·16a) 끼리를 이격시키도록 되어 있다.

또, 후술하는 컨트롤러(2)의 클러치 구동부(42)(전환 제어 수단·전달 금지 수단)에 의해, 회전 속도 검출기(18)가 검출한 회전 속도(이하, 회전 속도 N이라고 한다)에 따라, 회전축 클러치(16)의 클러치판(16a·16a)이 격리 및 접합된다. 구체적으로는, 회전 속도 N과 소정의 회전 속도(이하, 회전 속도 N1이라고 한다)를 비교하여, 회전 속도 N이 회전 속도 N1 미만인 경우, 2장의 클러치판(16a·16a)이 격리되도록 되어 있다. 요컨대, 회전축 클러치(16)에 클러치 작동 전류가 공급되도록 되어 있다.

2장의 클러치판(16a·16a) 끼리를 접합하여, 제1 회전축 부재(15)의 회전 구동력을 제2 회전축 부재(17)에 전달시키는 경우에는, 제2 회전축 부재(17)에 대해서 발전기(19)를 작동시킬 때의 부하가 발생한다. 이 때문에, 풍력이 이 부하보다도 작은 경우에는, 제1 회전축 부재(15) 및 회전날개(12)가 정지해 버린다. 그래서, 회전 속도 N이 회전 속도 N1보다도 작은 경우에는, 2장의 클러치판(16a·16a) 끼리를 격리함으로써, 제2 회전축 부재(17)에 발생하는 부하를 제1 회전축 부재(15)에 전달시키지 않도록 하여 제1 회전축 부재(15) 및 회전날개(12)가 정지하는 것을 방지하고 있다.

또, 2장의 클러치판(16a·16a) 끼리를 격리하여, 회전날개(12)를 정지시키지 않고 회전시킨 후, 회전 속도 N이 상승하여, 회전 속도 N1을 넘고, 또한 회전 속도 N이 회전 속도 N2보다도 커지면, 다시 2장의 클러치판(16a·16a) 끼리가 접합하도록 되어 있다. 요컨대, 회전축 클러치(16)로의 클러치 작동 전류의 공급을 정지하도록 되어 있다. 이것에는, 제1 회전축 부재(15) 및 회전날개(12)에 걸리는 부하가 없어지기 때문에 정지하지 않고 회전 속도가 상승하며, 이 회전을 계속하는 관성력을 이용함으로써, 2장의 클러치판(16a·16a) 끼리가 접합한 후에도, 제1 회전축 부재(15) 및 회전날개(12)가 정지하지 않도록 되어 있다.

이상의 동작을 교대로 행함으로써, 풍력이 약해진 경우에도, 회전날개(12)는 정지하지 않고, 계속 회전하도록 되어 있다. 또한, 회전 속도 N2는, 회전 속도 N1에 일정값을 더한 회전 속도이고, 후술하는 배터리(4)에 충전 가능한 전압값(이하, 충전 전압 V라고 칭한다) 이상의 전압을 발전할 수 있는 회전 속도이다(도 10 참조). 발전기(19)가 발전하는 전압이, 충전 전압 V 이하일 때는, 배터리(4)에는 충전되지 않도록 되어 있다.

상기의 회전축 클러치(16)를 통해서 회전 구동력이 전달되는 제2 회전축 부재(17)에는, 3상 교류 방식 등의 발전기(19)(발전 수단)가 설치되어 있다. 발전기(19)는, 제2 회전축 부재(17)의 회전 속도에 따른 교류 전력을 출력하도록 되어 있다. 발전기(19)의 출력측에는, 단락 제동 장치(21)가 접속되어 있다. 단락 제동 장치(21)는, 발전기(19)의 각 단자에 접속된 단락용 릴레이(22)를 갖고 있다. 단 락용 릴레이(22)는, 컨트롤러(2)로부터의 통전에 의해 스위치부를 개방 상태로 하고, 컨트롤러(2)로부터의 통전이 정지되었을 때에 스위치부를 폐쇄 상태로 함으로써, 컨트롤러(2)의 고장 등의 이상시에 발전기(19)의 출력측을 단락시키도록 되어 있다. 이에 따라, 단락 제동 장치(21)는, 발전기(19)에 큰 부하를 발생시킴으로써, 풍차날개(12)에 의한 회전 지지 기구(14)의 회전을 제동시키도록 되어 있다.

또한, 제2 회전축 부재(17)의 하단부에는, 회전 지지 기구(14)를 수동 조작으로 고정하는 정지 장치(20)가 설치되어 있다. 정지 장치(20)는, 제2 회전축 부재(17)에 부착된 고리형상 부재(20a)와, 고리형상 부재(20a)의 외주면에 접촉 분리 가능하게 설치된 가압 부재(20b)를 갖고 있다. 가압 부재(20b)는, 일부가 도시하지 않은 가대(架臺)나 부지면 등의 고정부에 설치되어 있다. 그리고, 정지 장치(20)는, 가압 부재(20b)를 수동 조작으로 고리형상 부재(20a)에 압착함으로써, 큰 브레이크력에 의해 제2 회전축 부재(17)를 고정하여, 결과적으로 회전 지지 기구(14)의 회전을 완전히 정지하도록 되어 있다. 또한, 정지 장치(20)는, 후술하는 조작 표시기(3)의 조작 지시에 의해 자동으로 작동하도록 구성되어 있어도 된다.

상기한 바와 같이 구성된 풍력 발전 장치 본체(1)는, 컨트롤러(2)에 접속되어 있다. 컨트롤러(2)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 풍력 발전 장치를 제어하는 제어부(31)와, 풍력 발전 장치 본체(1)의 발전기(19)로부터 출력된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부(32)를 갖고 있다. 제어부(31)는, 회전 속도 입력부(41)와 클러치 구동부(42)와 단락 구동부(43)를 갖고 있다. 이들의 각부 41∼43은, 상술한 풍력 발전 장치 본체(1)에 있어서의 회전 속도 검출기(18)와 회전축 클 러치(16)와 단락 제동 장치(21)에 각각 접속되어 있다.

회전 속도 입력부(41)는, 회전 속도 검출기(18)로부터의 회전 속도 신호를 신호 처리에 적합한 신호 형태로 변환하는 기능을 갖고 있다. 클러치 구동부(42)는, 회전축 클러치(16)에 클러치 구동 신호를 출력함으로써, 회전축 클러치(16)의 작동 상태를 제어, 즉, 도 2의 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)의 연결력을 약하게 하거나, 해소하도록 제어하는 기능을 갖고 있다. 단락 구동부(43)는, 통상 동작시에 단락 제동 장치(21)의 단락용 릴레이(22)에 구동 신호를 출력함으로써, 이상시에 발전기(19)를 단락 상태로 하는 기능을 갖고 있다.

또, 컨트롤러(2)는, 보조 충전 작동부(44)와 충전 제어 구동부(45)와 인버터 구동부(46)와 조작 표시 입출력부(47)를 갖고 있는 동시에, 각 부 41∼47을 감시 및 제어하는 연산 처리부(51)를 갖고 있다. 또한, 연산 처리부(51)의 상세에 대해서는 후술한다.

상기의 보조 충전 작동부(44)는, 배터리(4)에 보조 전력을 충전하는 DC 파워 팩이라고 칭하는 보조 충전기(7)에 접속되어 있다. 보조 충전기(7)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하나의 보드에 실장(實裝)되어 있거나, 케이싱체 내에 수납됨으로써 일체화되어 있다. 보조 충전기(7)에는, 전원 입력 단자(7a)와 전원 출력 단자(7b)와 신호 입력 단자(7c)가 설치되어 있다. 전원 입력 단자(7a)에는, 상업용이나 공업용의 전원(71)이 착탈 가능하게 접속되어 있다. 전원 출력 단자(7b)에는, 배터리(4)가 착탈 가능하게 접속되어 있다. 신호 입력 단자(7c)에는, 보조 충전 작동부(44)가 착탈 가능하게 접속되어 있다.

상기의 전원 입력 단자(7a)에는, 트랜스(72)의 1차측 코일부(72a)가 접속되어 있다. 트랜스(72)의 2차측 코일부(72b)에는, 정전류화의 콘덴서(73)와, 교류 상태로 변화하는 전압을 전파 정류하는 브리지 다이오드(74)가 설치되어 있다. 그리고, 브리지 다이오드(74)는, 캐소드측이 전원 출력 단자(7b)를 통해서 배터리(4)의 양전극측에 접속되고, 어노드측이 전원 출력 단자(7b)를 통해서 배터리(4)의 음전극측에 접속되어 있다. 이에 따라, 보조 충전기(7)는, 전원(71)으로부터의 교류 전력을 트랜스(72)에서 소정의 전압으로 변화시킨 후, 배터리(4)를 충전하는 기능을 갖고 있다.

또, 보조 충전기(7)는, 보조 전원 릴레이(75)를 구비하고 있다. 보조 전원 릴레이(75)는, 1차측 코일부(72a)의 전류로의 일부를 구성하도록 설치된 스위치부(75a)와, 이 스위치부(75a)를 개폐하는 코일부(75b)를 갖고 있다. 스위치부(75a)는, 코일부(75b)로의 통전시에 개방 상태가 되도록 설정되어 있다. 또, 코일부(75b)는, 신호 입력 단자(7c)를 통해서 보조 충전 작동부(44)에 접속되어 있다. 이에 따라, 보조 충전기(7)는, 보조 충전 작동부(44)로부터의 작동 신호에 의해 배터리(4)로의 보조 충전의 실시와 정지를 전환할 수 있는 기능을 갖고 있다.

상기의 보조 충전기(7)에 의해 보조적으로 충전되는 배터리(4)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(2)의 정류부(32)에도 접속되어 있다. 정류부(32)는, 풍력 발전 장치 본체(1)의 발전기(19)로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(4)에 충전하도록 구성되어 있다.

즉, 정류부(32)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발전기(19)에 접속된 브리지 다이오드(33)와, 브리지 다이오드(33)의 어노드 측 및 캐소드측에 병렬 접속된 충전 콘덴서(34)와, 충전 콘덴서(34)보다도 하류측에서 브리지 다이오드(33)와 동일 방향으로 병렬 접속된 다이오드(35)와, 충전 콘덴서(34)와 다이오드(35)의 사이에 설치되어, 전류의 통과와 차단을 전환하여 제어하는 충전 제어부(36)와, 다이오드(35)보다도 하류측에 설치된 코일(37)을 갖고 있다. 상기의 충전 제어부(36)는, 트랜지스터 등의 반도체 스위치로 이루어져 있고, 도 1의 충전 제어 구동부(45)에 접속되어 있다. 충전 제어 구동부(45)는, 충전 제어 신호를 출력함으로써, 브리지 다이오드(33)로부터 다이오드(35)로의 통전 시간을 제어하도록 되어 있다. 그리고, 이와 같이 구성된 정류부(32)는, 배터리(4) 및 인버터(5)에 접속되어 있고, 충전 제어부(36)에서 제어된 통전 시간에 따른 충전 전압의 전력을 배터리(4)에 충전하도록 되어 있다.

상기의 충전 제어부(36)는, 트랜지스터 등의 반도체 스위치로 이루어져 있고, 도 1의 충전 제어 구동부(45)에 접속되어 있다. 충전 제어 구동부(45)는, 충전 제어 신호를 출력함으로써, 브리지 다이오드(33)로부터 다이오드(35)로의 통전 시간을 제어하도록 되어 있다. 그리고, 이와 같이 구성된 정류부(32)는, 배터리(4) 및 인버터(5)에 접속되어 있고, 충전 제어부(36)에서 제어된 통전 시간에 따른 충전 전압의 전력을 배터리(4)에 충전하도록 되어 있다.

또, 정류부(32)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 발전기(19)로부터 입력되는 교류 전력의 발전기 전압을 검출하는 발전기 전압 검출기(38)와, 배터리(4)에 충전하는 충전 전압(배터리 전압), 충전 전류, 및 배터리(4)에 충전되어 있는 충전 전 력을 검출하는 충전 상태 검출기(39)(축전 검출 수단)를 갖고 있다. 또한, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도는 발전기(19)가 발전하는 전력의 전압의 변동도 나타내고 있다. 요컨대 통상의 발전시에 있어서는, 발전기 전압 검출기(38)에 의해 검출되는 발전기 전압과 실질적으로 동등하다. 이들의 전압 검출기(38·39)는, 연산 처리부(51)에 접속되어 있고, 검출한 전압을 각각 연산 처리부(51)에 출력한다.

또, 상기의 충전 제어 구동부(45)와 동일하게 연산 처리부(51)에 접속된 인버터 구동부(46)는, 인버터(5)에 접속되어 있다. 인버터(5)는, 배터리(4)에 충전된 직류 전력을 예를 들면 가정용의 교류 전력으로 변환하여 외부 부하(6)에 출력하는 출력 기능과, 인버터 구동부(46)로부터의 신호에 의해 출력 기능의 작동 및 정지를 전환하는 기능을 갖고 있다.

또한, 연산 처리부(51)에 접속된 조작 표시 입출력부(47)는, 조작 표시기(3)에 착탈 가능하게 접속되어 있다.

여기에서, 조작 표시기(3)에 대해 설명한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 조작 표시기(3)는, 7세그먼트 LED나 LCD 등의 표시부(61)와 리셋 스위치(62)와 표시 전환 스위치(63)(조작 수단)를 갖고 있다. 표시부(61)는, 풍력 발전 장치의 동작 상태를 문자나 수치에 의해 표시하도록 구성되어 있다. 또한, 동작 상태란, 회전 속도 입력부(41)에 의해 얻어지는 회전 지지 기구(14)의 회전 속도(풍속), 발전기 전압 검출기(38)에 의해 검출되는 발전기 전압, 충전 상태 검출기(39)에 의해 검출되는 충전 전압(배터리 전압), 그 밖의 각 부의 작동 상태 등을 말한다. 리셋 스위치(62)는, 조작 표시기(3)를 리셋하기 위한 것이다.

표시 전환 스위치(63)는, 표시부(61)에 있어서의 동작 상태의 표시를 수동 조작으로 전환 가능하게 설정한다. 표시되는 동작 상태에는, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도(도면 중 회전수)와, 발전기 전압(도면 중 발전 전압)과, 충전 전압(도면 중 배터리 전압)과, 인버터(5)에 의해 검출되는 외부 부하(6)에 공급하고 있는 전류인 부하 전류가 있다. 이들의 동작 상태는, 표시 전환 스위치(63)를 아래로 누를 때마다 전환되어 표시부(61)에 표시된다. 또한, 도 4에 있어서는, 발전기 전압이 표시되어 있다. 또, 외부 부하(6)로의 100V 출력이 확보되어 있는 것을 나타내고 있다(도면 중 100V 출력).

또, 표시 전환 스위치(63)는, 항상 인버터(5)의 출력을 유지시키는 표준 모드(모드 0)와, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 설정값 이하로 되었을 때에, 인버터 제어부(46)에 의해 인버터(5)의 출력을 정지시키는 절전 모드(모드 1)와 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 설정값 이하로 되어 일정 시간 경과한 후에, 인버터 제어부(46)에 의해 인버터(5)의 출력을 정지시키는 인터벌 절전 모드(모드 2)를 수동 조작으로 전환 가능하게 설정하는 것이다. 표시 전환 스위치(63)를 5초간 이상 길게 누름으로써 각 모드가 순서대로 전환된다. 설정된 내용은, 도시하지 않은 기억부에 기억된다.

또, 조작 표시기(3)는, 도시하지 않은 연산부나 기억부 등을 구비한 제어부를 갖고 있다. 제어부는, 조작 표시기(3) 자체를 제어하는 기능에 더하여, 컨트롤러(2)와의 통신 기능을 프로그램의 형태로 갖고 있다. 또한, 조작 표시기(3)에 있어서의 각 기능은, 프로그램의 소프트웨어적 형태 대신에 하드웨어적 형태로 형성 되어 있어도 된다.

또, 컨트롤러(2)의 연산 처리부(51)에 있어서도, 도시하지 않은 연산부나 기억부를 갖고 있고, 풍력 발전 장치를 제어하는 각종의 기능을 프로그램의 형태로 갖고 있다.

연산 처리부(51)는, 보조 충전 처리 기능이나 이상 운전 제동 기능, 회전 증속 기능, 저전압 충전 기능, 배터리 보호 기능 등을 갖고 있다. 보조 충전 처리 기능은, 충전 전압 검출기(39)에 의해 검출된 충전 전압을 감시하여, 충전 전압이 제1 소정값 미만으로 되었을 때에, 보조 충전기(7)에 의한 배터리(4)로의 보조 전력의 충전을 허가하는 기능이다. 이상 운전 제동 기능은, 정상 운전시에 단락 제동 장치(21)의 단락용 릴레이(22)에 통전하여 개방 상태로 함으로써 발전기(19)의 교류 전력을 브리지 다이오드(33)에 공급 가능하게 하여, 이상 운전에 의해 통전이 정지하였을 때에 발전기(19)의 출력을 단락시킴으로써 발전기(19)에 제동력을 발생시키는 기능이다. 회전 증속 기능은, 풍력의 저하에 의해 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 제2 소정값 미만으로 되었을 때에, 회전축 클러치(16)의 연결 상태를 해방하여 제1 회전축 부재(15)만을 회전 가능하게 하고, 제1 회전축 부재(15)의 회전 속도가 일정 이상으로까지 증속하였을 때에 회전축 클러치(16)의 연결 상태를 회복시키는 기능이다. 저전압 충전 기능은, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 제3 소정값 이상일 때는 충전 제어부(36)를 ON 상태와 OFF 상태로 전환하는 충전 제어를 행하고, 회전 속도가 제3 소정값 미만으로 저하하였을 때에, 충전 제어부(36)를 ON 상태로 유지하는 기능이다. 배터리 보호 기능은, 배터리(4)의 과방전을 방 지하기 위한 기능이고, 기억부에 기억되어 있는 각 동작 모드에 따라서, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도에 기초해 인버터(5)의 전력 출력부를 ON/OFF 제어하는 기능이다.

상기의 구성에 있어서, 풍력 발전 장치의 동작에 대해 설명한다.

일반적인 운전 정지시에 있어서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 무여자 작동형의 회전축 클러치(16)에 대한 통전이 정지됨으로써, 회전축 클러치(16)가 강고한 연결 상태로 된다. 이에 따라, 회전 지지 기구(14)의 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 회전축 클러치(16)에 의해 일체화된다. 또, 단락 제동 장치(21)의 단락용 릴레이(22)에 대한 통전이 정지됨으로써, 발전기(19)가 단락 상태로 된다. 이에 따라, 발전기(19)의 작동에 큰 부하를 요하는 상태로 된다. 이 결과, 바람에 의해 큰 회전 구동력이 회전 지지 기구(14)에 부여된 경우에도, 회전 지지 기구(14)가 발전기(19)를 고속으로 회전시켜 작동시킬수록, 큰 부하가 회전 지지 기구(14)의 회전에 대한 제동력으로서 작용함으로써, 회전 지지 기구(14)의 고속의 회전이 금지된다.

또한, 강풍시나 점검시 등과 같이 특별한 운전 정지시에 있어서는, 정지 장치(20)에 있어서의 브레이크력을 발생시킨다. 그리고, 회전 지지 기구(14)의 제2 회전축 부재(17)를 고정함으로써, 회전 지지 기구(14)의 회전을 완전히 정지시킨다.

다음에, 운전시에 있어서는, 필요에 따라 조작 표시기(3)가 컨트롤러(2)에 접속된 후, 컨트롤러(2) 및 조작 표시기(3)에 전원이 투입된다. 컨트롤러(2)에 있 어서는, 회전축 클러치(16)에 통전을 개시한다. 이에 따라, 회전축 클러치(16)의 연결 상태가 해제되어, 제1 회전축 부재(15)가 제2 회전축 부재(17)로부터 분리된다. 이 결과, 제1 회전축 부재(15)가 제2 회전축 부재(17)에 대해서 회전 가능한 상태가 되기 때문에, 풍차날개(12)에 약한 바람이 닿는 것 만으로도, 제1 회전축 부재(15)가 급속하게 회전 속도를 증대시키는 것이 가능해진다. 또, 단락 제동 장치(21)에 통전됨으로써, 발전기(19)의 단락 상태가 해제되어, 발전기(19)에서 발전된 교류 전력이 컨트롤러(2)에 공급 가능하게 된다. 한편, 조작 표시기(3)에 있어서는, 제어부(31)의 동작 상태, 즉, 예를 들면 제1 회전축 부재(15)의 회전 속도가 수치 등으로 표시된다.

다음에, 컨트롤러(2)는, 연산 처리부(51)에 있어서 보조 충전 처리 기능이나 이상 운전 제동 기능, 회전 증속 기능, 저전압 충전 기능, 배터리 보호 기능 등을 발휘하도록 동작한다.

(회전 증속 기능)

우선, 회전 증속 기능에 대해, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5의 S301에서는, 제1 회전축 부재(15)의 회전 속도 N이 감시된다. 그리고, S302로 이행하여, 회전 속도 N이 회전 속도 N2 미만인지의 여부를 판단한다. 회전 속도 N이 회전 속도 N2 미만인 경우(S302 : Yes), S303으로 이행하여, 회전 속도 N이 회전 속도 N1 미만인지의 여부를 판단한다. 회전 속도 N이 회전 속도 N1 미만인 경우(S303 : Yes), 요컨대, 풍력이 약한 경우, S304로 이행하여, 회전축 클러치(16)를 ON으로 한다. 즉, 회전축 클러치(16)로 클러치 작동 전류를 통전하여, 이에 따라, 클러치 판(16a·16a) 끼리가 격리된다. 이 결과, 무부하 상태로 제1 회전축 부재(15)가 회전하기 때문에, 풍력이 약한 경우에도 회전한다. 그 후, 다시, S301로 되돌아간다.

회전 속도 N이 회전 속도 N1 미만이 아닌 경우(S303 : No), 요컨대, 풍력이 약하지 않은 경우, S301로 되돌아간다. 회전 속도 N이 회전 속도 N2 미만이 아닌 경우(S302 : No), S305로 이행하여, 회전축 클러치(16)가 ON인지의 여부를 판단한다. 회전축 클러치(16)가 ON인 경우(S306 : Yes), 회전축 클러치(16)를 OFF로 한다. 즉, 회전축 클러치(16)로의 클러치 작동 전류의 통전을 정지하고, 클러치판(16a·16a) 끼리를 접합한다. 클러치판(16a·16a) 끼리를 접합해도, 제1 회전축 부재(15)의 관성이 작용함으로써, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 일체화된 회전 지지 기구(14)가 비교적 고속으로 회전한다. 회전축 클러치(16)가 ON이 아닌 경우(S306 : No), S301로 되돌아간다.

요컨대, 바람이 약한 경우는, 발전기(19)를 작동시킬 때의 부하에 의해 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 감소한다. 이 때, 발전기(19)가 회전 지지 기구(14)의 회전에 의해 발전하는 발전기 전압이, 배터리(4)의 충전 전압 V보다도 낮은 경우는, 배터리(4)에 충전할 수 없다. 이 때문에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 회전 속도 N이 회전 속도 N1 미만으로 감소하였을 때, 회전축 클러치(16)로 통전함으로써, 회전축 클러치(16)의 연결 상태를 해방하여 제1 회전축 부재(15)만이 회전 가능하게 된다. 그리고, 약한 바람에서도 제1 회전축 부재(15)가 단시간에 증속 가능한 상태로 되고, 회전 속도 N이 회전 속도 N2 이상으로까지 증속하였을 때에, 요컨대, 배터리(4)에 충전 가능한 충전 전압 V 이상의 전압을 발전할 수 있는 회전 속도까지 도달하면, 회전축 클러치(16)의 연결 상태가 회복됨으로써, 발전기(19)의 발전이 재개된다. 이에 따라, 약한 바람의 경우라도, 간헐적으로 고전압의 교류 전력을 컨트롤러(2)에 공급할 수 있다.

(저전압 충전 기능)

상기한 바와 같이 하여 컨트롤러(2)에 공급된 교류 전력은, 브리지 다이오드(33)에서 전파(全波) 정류된 후, 충전 콘덴서(34), 다이오드(35) 및 코일(37)로 이루어지는 평활(平滑) 회로에서 평활화되어, 배터리(4)에 충전된다. 그리고, 배터리(4)에 충전된 전력이 컨트롤러(2)의 전원으로서 이용되는 동시에, 인버터(5)에 있어서 교류 전력으로 변환된 후, 외부 부하(6)의 전원으로서 이용된다.

이 때, 도 6에 도시하는 바와 같이, 배터리(4)에 충전되는 충전 전압 및 충전 전류는, 충전 제어부(36)에 의해 제어되어 있다. 즉, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 제3 소정값 이상일 때는, 배터리(4)의 정격 전압에 대해서 큰 폭으로 고압인 충전 전압으로 충전된다고 판단되어, 충전 전압을 저하시키도록 충전 제어부(36)를 ON 상태와 OFF 상태로 전환하는 충전 제어가 행해진다.

즉, 큰 풍력에 의해 충전 전압이 제3 소정값 이상이라고 판단되었을 때는, 배터리(4)로의 전력의 공급(충전 제어부(36)의 ON 상태)과 정지(충전 제어부(36)의 OFF 상태)가 반복된다. 충전 제어부(36)의 ON 상태시에 있어서는, 도 2의 충전 콘덴서(34)에 축적된 전력에 따른 큰 방전 전류가 충전 전류로서 배터리(4)에 공급된다. 또, 충전 제어부(36)의 OFF 상태시에 있어서는, 코일(37)과 다이오드(35)의 폐쇄 회로에 흐르는 작은 전류가 충전 전류로서 배터리(4)에 공급된다. 이 결과, 제3 소정값 이상의 높은 충전 전압 하에 있어서는, 충전 전류가 억압되면서 배터리(4)로의 충전이 행해진다.

한편, 회전 속도가 제3 소정값 미만으로 저하하였을 때는, 배터리(4)의 정격 전압에 가까운 충전 전압으로 충전된다고 판단되어, 가능한 한 큰 충전 전류로 배터리(4)의 충전을 행하도록, 충전 제어부(36)를 ON 상태로 유지하는 충전 제어가 행해진다.

즉, 작은 풍력에 의해 배터리로의 충전 전압이 소정값 미만이라고 판단되었을 때는, 배터리(4)로의 전력의 공급(충전 제어부(36)의 ON 상태)이 계속된다. 그리고, 브리지 다이오드(33)에서 정류된 모든 전류가 충전 전류로서 배터리(4)에 공급된다. 이 결과, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 배터리로의 충전이 행해진다.

(보조 충전 처리 기능)

또, 도 1에 도시하는 바와 같이, 배터리(4)로의 충전 중에 있어서는, 충전 전압 검출기(39)에 의해 검출된 충전 전압이 감시된다. 충전 전압이 제1 소정값 미만으로 되었을 때에, 보조 충전기(7)에 의한 배터리(4)로의 보조 전력의 충전이 허가된다.

즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 충전 전압이 제1 소정값 이상인 경우는, 보조 전원 릴레이(75)로의 통전에 의해 스위치부(75a)가 개방 상태로 됨으로써, 배터리(4)로의 보조 충전이 금지되어 있다. 한편, 충전 전압이 제1 소정값 미만으로 저하한 경우에는, 배터리(4)의 충전 전압(배터리 전압)이 큰 폭으로 저하하였다고 판단되어, 보조 전원 릴레이(75)로의 통전이 정지된다. 통전이 정지된 보조 전원 릴레이(75)는, 스위치부(75a)를 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환한다. 이에 따라, 전원(71)으로부터의 교류 전력이 트랜스(72)에 공급되어, 트랜스(72)에서 소정의 전압으로 변화된 후, 콘덴서(73)에서 정전류화된 보조 전력이 생성된다. 그리고, 이 보조 전력에 의해 배터리(4)로의 보조 충전이 행해진다. 또한, 배터리(4)로의 충전 전류는 IωCE로 결정된다. 여기에서, ω=2πf이고, C는 콘덴서(73)의 용량 μF, E는 충전 전압이다. 또, 배터리(4)의 충전 전압이 대단히 저하한 결과, 컨트롤러(2)가 작동하지 않게 된 경우에 있어서도, 보조 전원 릴레이(75)로의 통전이 정지되기 때문에, 보조 충전기(7)에 의한 배터리(4)로의 보조 충전이 행해진다.

(이상 운전 제동 기능)

또, 도 2에 도시하는 바와 같이, 풍력 발전 장치가 정상으로 운전되고 있는 경우에는, 단락 제동 장치(21)의 단락용 릴레이(22)가 통전에 의해 개방 상태로 되어 있다. 그리고, 발전기(19)의 교류 전력이 브리지 다이오드(33) 등의 정류부(32)에 공급되어, 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 한편, 부품의 소모나 파손 등의 이상에 의해 컨트롤러(2)가 긴급 정지한 경우에는, 풍력 발전 장치 본체(1) 등에 출력 중인 모든 신호 출력이 정지한다. 이 결과, 단락 제동 장치(21)의 단락용 릴레이(22)로의 통전이 정지되기 때문에, 발전기(19)가 단락 상태로 된다.

회전축 클러치(16)에 대한 통전이 정지되면, 회전축 클러치(16)가 무여자 작동형이기 때문에, 클러치판(16a·16a) 끼리가 강고한 연결 상태로 된다. 이에 따 라, 회전 지지 기구(14)의 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 회전축 클러치(16)에 의해 일체화된다. 그리고, 단락 상태의 발전기(19)에 의한 큰 부하에 의해 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 급속하게 감속된다.

(배터리 보호 기능)

또, 상술한 바와 같이 배터리 보호 기능에는 표준 모드, 절전 모드, 및 인터벌 절전 모드의 3개의 모드가 있고, 이들은 조작 표시기(3)의 표시 전환 스위치(63)에 의해 설정되어 있다. 배터리 보호 기능이 표준 모드(모드 0)로 설정되어 있으면, 항상 인버터(5)의 출력을 유지시킨다. 또한, 배터리(4)가 과방전한 상태에서는, 인버터(5)의 출력은 정지한다. 절전 모드(모드 1)로 설정되어 있으면, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 설정값(예를 들면, 50rpm) 이하일 때에는, 인버터 제어부(46)에 의해 인버터(5)의 출력을 정지시킨다. 인터벌 절전 모드(모드 2)로 설정되어 있으면, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 설정값(예를 들면, 50rpm) 이하 또한 소정의 시간(예를 들면, 1시간)이 경과하고 있을 때에는, 인버터 제어부(46)에 의해 인버터(5)의 출력을 정지시킨다. 그리고, 절전 모드 및 인터벌 절전 모드에 있어서는, 인터버(5)의 출력을 정지한 후에, 일정한 풍력에 의해 회전 지지 기구(14)의 회전 속도(예를 들면 50rpm) 이상으로 소정의 시간(예를 들면, 5분간) 유지됨으로써 다시 인버터(5)의 출력을 개시한다. 또한, 배터리(4)가 가득 충전되는 때에는, 인버터(5)의 출력은 유지된다. 또, 여기에서 회전 지지 기구(14)의 회전 속도는, 발전기(19)가 발전하는 전력의 전압 기준으로서 검출되어 있다. 따라서 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 아니라, 발전기 전압을 검출하도록 해도 되 고, 충전 전압을 검출하도록 해도 된다.

다음에 배터리 보호 기능의 동작 순서에 대해 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다. 단계 S101로 이행하여, 회전 속도 검출기(18)에 의해 회전 지지 기구(14)의 회전 속도를 검출한다. 배터리(4)의 충전 전압은 회전 지지 기구(14)의 회전 속도에 의해 결정된다. 그 후, 단계 S102로 이행하여, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 0∼50rpm인 상태에서 1시간 이상 경과하였는지의 여부를 판단한다. 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 0∼50rpm의 상태로 1시간 이상 경과하고 있지 않다고 판단한 경우에는(S102 : NO), 다시 단계 S101로 이행하여 이상의 처리를 반복한다. 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 0∼50rpm인 상태에서 1시간 이상 경과하고 있지 않다고 판단한 경우에는(S102 : YES), 단계 S103으로 이행한다.

단계 S103에 있어서, 기억부에 설정되어 있는 모드가 표준 모드(모드 0)인지의 여부를 판단한다. 설정되어 있는 모드가 표준 모드(모드 0)라고 판단한 경우에는(S103 : YES), 그대로 인버터(5)의 출력을 유지하고 다시 단계 S101로 이행한다. 설정되어 있는 모드가 표준 모드(모드 0)가 아니라고 판단한 경우에는(S103 : NO), 단계 S104로 이행하여, 설정되어 있는 모드가 절전 모드(모드 1)인지의 여부를 판단한다. 설정되어 있는 모드가 절전 모드(모드 1)라고 판단한 경우에는(S104 : YES), 단계 S106으로 이행하여, 바로 인버터(5)의 출력을 정지한다. 설정되어 있는 모드가 절전 모드(모드 1)가 아니라고 판단한 경우에는(S104 : NO), 인터벌 절전 모드(모드 2)라고 판단하여 단계 S105로 이행하고, 소정 시간 인터벌을 둔다. 그 후, 단계 S106으로 이행하여 인버터(5)의 출력을 정지한다.

그 후, 단계 S107로 이행하여, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 50rpm 이상인 상태에서 5분간 이상 경과하였는지의 여부를 판단한다. 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 50rpm 이상인 상태에서 5분간 이상 경과하였다고 판단한 경우에는(S107 : YES), 단계 S110으로 이행한다. 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 50rpm 이상인 상태에서 5분간 이상 경과하고 있지 않다고 판단한 경우에는(S107 : NO), 단계 S108로 이행하여, 유저가 리셋 동작을 행하였는지의 여부를 판정한다. 여기에서 리셋 동작이란, 조작 표시기(3)의 리셋 스위치(62)를 누르는 동작이다. 유저가 리셋 동작을 행하고 있지 않다고 판단한 경우에는(S108 : NO), 다시 단계 S107로 이행한다. 유저가 리셋 동작을 행하였다고 판단한 경우에는(S108 : YES), 단계 S109로 이행한다. 단계 S109에 있어서는, 동작 모드를 모드 0으로 설정하고, 단계 S110으로 이행한다. 단계 S110에 있어서는, 인버터(5)의 출력을 ON으로 한다. 그 후, 다시 단계 S101로 이행한다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 배터리(4)(축전 수단)와, 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 전기 에너지로 이루어지는 전력을 배터리(4)에 공급하여 충전하는 충전 수단(발전기(19), 회전 지지 기구(14), 정류부(32))과, 충전 수단으로부터 배터리(4)로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 제어부(36)(충전 전환 수단)와, 배터리(4)에 전력이 충전될 때의 충전 전압이 제3 소정값 이상이면, 전력의 공급과 정지를 반복하고, 충전 전압이 제3 소정값 미만이면, 전력의 공급을 계속하도록 충전 제어부(36)를 제어하는 충전 전환 제어 수단(충전 제어 구동부(45), 연산 처리부(51)의 저전압 충전 기능)을 갖는 구성으로 되어 있다.

여기에서, 외부 부하(6)의 각종 기기는, 풍력 발전 장치의 컨트롤러(2)나 외부 부하(6)의 냉장고 등의 전동 기기, 전등이나 에어콘 등의 광열 기기 등을 포함하는 것이다. 자연 에너지는, 풍력, 태양 전지, 수력, 파력 등의 자연계에 존재하는 에너지를 포함하는 것이다.

상기의 구성에 의하면, 큰 자연 에너지에 의해 배터리(4)로의 충전 전압이 제3 소정값 이상일 때는, 배터리(4)로의 전력의 공급과 정지가 반복됨으로써, 높은 충전 전압 하에 있어서 충전 전류가 억압되면서 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 한편, 작은 자연 에너지에 의해 배터리(4)로의 충전 전압이 제3 소정값 미만일 때는, 배터리(4)로의 전력의 공급이 계속됨으로써, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 이에 따라, 자연 에너지가 증감함으로써 충전 전압이 크게 변화하는 경우에도, 배터리(4)의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 전원 장치는, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 배터리(4)(축전 수단)와, 자연 에너지의 일종인 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 배터리(4)에 충전하는 충전 수단(발전기(19), 정류부(32))과, 배터리(4)에 보조 전력을 충전 가능한 보조 충전기(7)(보조 충전 수단)와, 배터리(4)의 충전 전압을 감시하여, 충전 전압이 제1 소정값 미만으로 되었을 때에, 보조 충전기(7)에 의한 배터리(4)로의 보조 전력의 충전을 허가하는 충전 제어 수단(보조 충전 작동부(44), 연산 처리부(51)의 보조 충전 처리 기능)을 갖은 구성으로 되어 있다.

상기의 구성에 의하면, 배터리(4)의 충전 전압이 소정값 미만으로 저하하였을 때에, 보조 충전기(7)로부터 보조 전력이 충전됨으로써, 배터리(4)의 충전 전압이 항상 소정값 이상의 충전 전압으로 유지된다. 이에 따라, 컨트롤러(2) 등의 각종 기기가 과소인 전압의 전력에 의해 오동작하거나, 작동하지 않는다는 불량을 방지할 수 있다. 또, 배터리(4)의 과방전이 방지되는 동시에, 컨트롤러(2)의 운전 정지라는 사태를 방지할 수 있다. 이 결과, 이 전원 장치를 구비한 풍력 발전 장치이면, 풍력이 약한 지역에서도 확실하게 배터리(4)의 충전이 행해지기 때문에, 높은 신뢰성으로 운전할 수 있다.

또, 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 보조 충전기(7)는, 소정 전압의 직류 전류로 이루어지는 보조 전력을 출력하는 전원(71)(보조 전원 수단)과, 배터리(4)에 대한 보조 전력의 공급과 정지를 충전 제어 수단에 의해 전환 가능하게 된 보조 전원 릴레이(75)(전환 수단)를 갖는 구성으로 되어 있다. 이에 따라, 전원 장치의 보조 충전기(7)를 간단하게 구성하는 것이 가능하게 되어 있다.

또, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전원 장치는, 또한, 브리지 다이오드(33)로부터 출력된 전력을 충전하여, 이 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 배터리(4)(축전 수단)를 갖고 있다. 이에 따라, 자연 에너지가 작은 환경 하에 있어서도, 배터리(4)에 충전하는 충전 전압을 고전압화할 수 있기 때문에, 효율적으로 충전을 행할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기의 전원 장치가 풍력 발전 장치에 구비되어 있다. 이에 따라, 풍력의 변동이 큰 환경 하에 있어서도, 풍력 발전 장치를 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 본 실시 형태는, 풍력이 작은 상황 하에서도, 풍력의 에너지를 발전기(19)로 전달 및 차단을 교대로 반복함으로써, 발전기(19)의 발전 효율을 좋게 할 수 있다. 풍력의 크기가 작은 경우, 풍력을 발전기(19)에 전달할 때에는, 회전 지지 기구(14)에는 발전기(19)에 의해 다소의 부하가 걸리기 때문에, 회전 지지 기구(14)가 정지해 버릴 우려가 있다.

회전축 클러치(16)에 의해, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)를 격리함으로써, 제1 회전축 부재(15)에 이 부하가 전달되지 않도록 할 수 있고, 제1 회전축 부재(15) 및 회전날개(12)는 정지하지 않고 계속 회전하며, 또한 회전 속도가 상승 가능한 상태로 할 수 있다. 그리고, 이 때의 관성력을 이용함으로써, 회전축 클러치(16)로의 클러치 작동 전류를 차단하여, 제1 회전축 부재(15)와 제 회전축 부재(17)를 접합해도, 발생하는 부하보다도 큰 회전 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 제1 회전축 부재(15) 및 회전날개(12)는 정지하지 않고 회전할 수 있다. 이 동작을 반복함으로써, 정지하지 않고 발전할 수 있다. 또, 이에 따라, 회전 구동력을 가능한 한 상승시킬 수 있고, 풍력의 크기가 작은 경우에도 발전기(19)를 충분히 발전할 수 있다.

또, 풍차날개(12)의 회전 속도 N이 회전속도 N2보다도 커지면, 회전 클러치를 작동시켜, 클러치판(16a·16a) 끼리를 접합함으로써, 필요로 하는 회전 구동력이 얻어질 때까지, 즉, 배터리(4)에 충전 가능한 충전 전압 이상의 전압을 발전할 수 있는 회전 속도까지, 풍차날개(12)를 무부하 상태로 회전시키기 때문에, 발전기(19)는 효율적으로 발전할 수 있다. 또한, 자연 에너지의 일종인 풍력을 풍차(11)에 의해 회전 구동력으로 변환하기 위해서, 이러한 회전 구동력의 크기를 풍차날개(12)의 회전 속도로부터 측정하기 때문에, 다른 것에 비해 간단한 구조로 구성할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 배터리 보호 기능에 의해, 발전기(19)가 생성하는 전력의 전압이 충분하지 않을 때에 전력의 출력을 정지할 수 있기 때문에, 배터리(4)의 과방전을 방지할 수 있다. 이것에 의해 배터리(4)를 보호할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 회전 속도 검출기(18)에 의해 회전 지지 기구(14)의 회전 속도를 검출하고 있기 때문에, 발전기(19)에 의해 생성되는 전력을 용이하게 또한 염가로 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태는, 풍력으로 회전 지지 기구(14)를 회전시켜 발전기(19)에 발전시키는 풍력 발전의 시스템이지만, 이와 같은 생성되는 전력이 불안정한 풍력 발전에 있어서도, 배터리(4)의 과방전을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 인버터 제어부(46)에 의해 인버터(5)가 구비하는 전력 출력부를 제어하기 때문에, 별도 출력 수단을 구비할 필요가 없어진다.

또, 본 실시 형태는, 배터리 보호 기능의 인터벌 절전 모드(모드 2)에 있어서는, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 저하한 후에 소정의 시간이 경과하고 나서 외부 부하(6)에 대한 전력의 출력을 정지시키기 때문에, 유저가 전력 출력의 정 지에 대해서 대비할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 표시 전환 스위치(63)를 구비하여, 배터리 보호 기능의 각 모드를 용이하게 전환 조작할 수 있기 때문에, 상황에 따라 유연하게 대응할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 표시부(61)에 회전 지지 기구(14)의 회전 속도, 발전기 전압, 충전 전압, 및 부하 전류를 표시할 수 있기 때문에, 유저가 용이하게 동작 상태를 확인할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 배터리 보호 기능의 절전 모드 또는 인터벌 절전 모드에 있어서, 배터리(4)가 가득 충전되어 있지 않을 때에, 회전 지지 기구(14)의 회전 속도로부터 구해지는 발전기 전압에 기초해 인버터(5)의 출력을 정지할지의 여부를 판단하는 구성이지만, 배터리(4)에 축전되어 있는 전력량의 변화에 기초해 인버터(5)의 출력을 정지할지의 여부를 판단하는 구성이어도 된다. 이것에 의하면, 배터리(4)의 과방전을 방지하면서, 외부 부하(6)에 안정한 전력을 공급할 수 있다.

본 발명을 적합한 실시 형태에 기초해 설명하였지만, 본 발명은 그 취지를 넘지 않는 범위에 있어서 변경이 가능하다. 즉, 제1 실시 형태의 전원 장치에 있어서의 충전 전환 제어 수단은, 배터리(4)에 전력이 충전될 때의 충전 전압에 대응한 정지 시간 간격으로 전력의 공급과 정지의 전환을 행하도록 충전 제어부(36)를 제어하는 구성으로 되어 있어도 된다.

상기의 구성에 의하면, 큰 자연 에너지에 의해 배터리로의 충전 전압이 높아지면, 정지 시간 간격의 확대에 의해 공급 시간이 짧아지기 때문에, 충전 전류가 억압되면서 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 한편, 작은 자연 에너지에 의해 배터리(4)로의 충전 전압이 낮아지면, 정지 시간 간격의 감소에 의해 공급 시간이 길어지기 때문에, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 이에 따라, 자연 에너지가 증감함으로써 충전 전압이 크게 변화하는 경우에도, 배터리의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 전원 장치에 있어서의 충전 전환 제어 수단은, 배터리(4)에 전력이 충전될 때의 충전 전압이 제3 소정값 이상이면, 충전 전압의 크기에 대응한 정지 시간 간격으로 전력의 공급과 정지의 전환을 반복하고, 충전 전압이 제3 소정값 미만이면, 전력의 공급을 계속하도록 충전 제어부(36)(충전 전환 수단)를 제어하는 구성으로 되어 있어도 된다.

상기의 구성에 의하면, 배터리(4)로의 충전 전압이 제3 소정값 이상일 때는, 배터리(4)로의 전력의 공급과 정지가 반복됨으로써, 높은 충전 전압 하에 있어서 충전 전류가 억압되면서 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 한편, 배터리(4)로의 충전 전압이 제3 소정값 미만일 때는, 배터리(4)로의 전력의 공급이 계속됨으로써, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 배터리(4)로의 충전이 행해진다.

또한, 배터리(4)로의 충전 전압이 제3 소정값 이상인 조건 하에서 충전 전압이 높아지면, 정지 시간 간격의 확대에 의해 공급 시간이 짧아지기 때문에, 충전 전류가 억압되면서 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 한편, 배터리(4)로의 충전 전압이 소정값 이상인 조건 하에서 배터리(4)로의 충전 전압이 낮아지면, 정지 시간 간격의 감소에 의해 공급 시간이 길어지기 때문에, 낮은 충전 전압 하에 있어서 가능한 한 큰 충전 전류에 의해 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 이에 따라, 자연 에너지가 증감함으로써 충전 전압이 크게 변화하는 경우에도, 배터리(4)의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 전원 장치는, 충전 전환 제어 수단이 자연 에너지의 크기에 기초해 충전 전압을 구하는 구성으로 되어 있다. 이에 따라, 용이하게 충전 전압을 구할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 풍력 발전 장치가 상기의 각 구성을 갖는 전원 장치를 구비함으로써, 자연 환경의 변화에 영향을 받기 쉬운 풍력 발전 장치를 효율적으로 운전할 수 있도록 되어 있다.

본 실시 형태에 있어서의 보조 충전기(7)는, 외부의 전원(71)으로부터 공급되는 교류 전력을 트랜스(72)와 정류 회로에서 직류의 보조 전력으로 변환하여 배터리(4)에 충전하는 구성으로 되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 보조 충전기(7)는, 태양 전지 등의 전원(71)으로부터 공급되는 직류 전력을 축전하는 대용량의 콘덴서이어도 되고, 태양 전지 등의 직류 전력을 소정 전압의 직류 전류로 변환하여 출력하는 DC·DC 컨버터이어도 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 보조 전원 릴레이(75)를 전환 수단으로서 사용하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 트랜지스터나 사이리스터 등의 반도체 스위치이어도 된다. 또한, 보조 전원 릴레이(75) 등의 전환 수단은, 트랜스(72)의 2차측 코일부(72b)에 설치되어 있어도 된다. 또, 트랜스(72)는, 센터 탭식을 채용해도 되고, 이 경우에는, 브리지 다이오드(74)를 2개의 다이오드로 구성할 수 있다. 또, 보조 충전기(7)는, 보조 전원 릴레이(75) 등의 전환 수단을 2차측 코일부(72b)에 배치하고, 콘덴서(73)를 1차측 코일부(72a)에 배치한 구성으로 되어 있어도 된다.

또한, 전원 장치는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 배터리(4)(축전 수단)와, 자연 에너지인 풍력 에너지를 전력으로 변환하여, 이 전력을 상기 축전 수단에 충전하는 도 1의 충전 수단(발전기(19), 정류부(32))과, 소정값 이상의 충전 전압으로 배터리(4)에 보조 전력을 충전하는 보조 충전기(80)(보조 충전 수단)를 갖는 구성으로 되어 있어도 된다. 또한, 보조 충전기(80)는, 상술한 도 3의 회로 구성으로부터 보조 전원 릴레이(75)와 콘덴서(73)를 제외한 것과 동일하고, 예를 들면 브리지 다이오드(74)에서 전파 정류된 보조 전압의 전압 최대치가 22V 등의 소정값 정도가 되도록, 트랜스(72)의 권선이 설정되어 있다.

상기의 구성에 의하면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 배터리(4)의 충전 전압이 보조 전압의 22V 등의 소정값 미만으로 저하하였을 때에, 보조 충전기(80)로부터 보조 전력이 충전됨으로써, 축전 수단의 충전 전압이 항상 소정값 이상의 충전 전압으로 유지된다. 또한, 상기의 구성에 의하면, 적은 부품수로 보조 전력을 축전 수단에 충전시킬 수 있다. 또한, 트랜스(72)는, 예를 들면, 12V, 22V, 48V 등과 같이 복수의 출력 전압으로 변경할 수 있는 트랜스포머 탭이 부착된 것이 바람직하고, 이 경우에는, 배터리(4)의 사양에 대응하여 보조 전압을 용이하게 변경할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 풍력을 이용하여 회전 지지 기구(14)를 회전시킴으로써 전력을 얻는 풍력 발전을 행하기 위한 구성이지만, 이러한 구성에 한정되는 것이 아니라, 회전 지지 기구(14)를 수력 등의 다른 에너지로 회전시키는 구성이어도 되고, 회전 지지 기구(14)를 구비하지 않은 태양전지 등으로 전력을 얻는 발전기를 구비한 구성이어도 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 인버터(5)를 구비하고, 인버터(5)의 전력 출력부를 제어함으로써 이것에 접속된 외부 부하(6)에 전력을 공급하는 구성이지만, 이러한 구성에 한정되는 것이 아니라, 전력 출력부를 별도로 구비하는 구성이어도 된다. 이 때 인버터를 통하지 않고 전력 출력부로부터 외부 부하에 전력을 직접 공급해도 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 배터리 보호 기능으로서 표준 모드나 인터벌 절전 모드를 구비하여, 이들의 모드를 선택적으로 실행할 수 있는 구성이지만, 이러한 구성에 한정되는 것이 아니라, 이들 중 어느 하나의 모드를 구비하지 않은 구성이어도 되고, 절전 모드만을 실행하는 구성이어도 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 조작 표시기(3)에 표시부(61)를 구비하여, 각 동작 상태가 표시되는 구성이지만, 이러한 구성에 한정되는 것이 아니라 다른 동작 상태를 표시하도록 해도 되고, 모든 동작 상태를 표시하지 않도록 해도 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 회전축 클러치는 회전 속도 N2보다도 커지면, 제1 회전축 부재와 제2 회전축 부재를 접합하도록 하고 있지만, 1번 회전 속도 N이 회전 속도 N1보다도 커질 때에, 일정 간격으로 제1 회전축 부재와 제2 회전축 부재 를 접합하도록 해도 된다. 또, 상술한 실시 형태에서는, 풍력을 이용한 발전 장치에 대해 설명하고 있지만, 수력을 이용한 발전 장치이어도 되고, 다른 자연 에너지를 이용한 것이어도 된다. 또한, 풍차를 회전시켜, 자연 에너지를 운동 에너지로 변환하고 있지만, 예를 들면, 상하하는 피스톤 등의 부재를 사용해, 에너지를 변환하도록 해도 된다.

(제2 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를 도 11∼도 13에 기초해 이하에 설명한다. 본 실시 형태에 따른 풍력 발전 장치는, 회전축 클러치가 여자 작동형이라는 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다. 이하, 그 상이점에 대해서만 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 부재는 같은 부호를 붙이고, 설명은 생략한다.

우선, 회전축 클러치에 대해 설명한다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 회전축 부재(15·17) 사이에 끼워진 회전축 클러치(16)는, 여자 작동형의 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 회전축 클러치(16)는, 2장의 클러치판(16a·16a)과, 클러치판(16a·16a) 끼리를 격리시키도록 탄성 가압하는 도시하지 않은 스프링 부재와, 스프링 부재의 탄성력에 대해서 역방향의 전자력을 발생하는 코일 부재(16b)를 갖고 있다. 이에 따라, 클러치 작동 전류가 공급되어 있는 경우에는, 전류값에 따른 전자력에 의해 탄성력의 작용을 감소시킴으로써, 클러치판(16a·16a) 끼리의 접합력(클러치력)을 강하게 하고, 전자력이 탄성력 이상으로 되었을 때에, 클러치판(16a·16a) 끼리를 접합시킴으로써, 제1 회전축 부재(15)의 회전 구동력을 제2 회전축 부재(17)에 충분히 전달시키도록 되어 있다. 또, 클러치 작동 전류가 공급되어 있지 않은 경우에는, 클러치판(16a·16a) 끼리가 스프링의 탄성력으로, 클러치판(16a·16a) 끼리의 접합력을 약하게 하여, 클러치판(16a·16a) 끼리를 격리시키도록 되어 있다.

또, 코일 부재(16b)에는, 보조 전원(16c)이 접속되어 있다. 코일 부재(16b)와 보조 전원(16c)의 사이에는, 접속용 릴레이(16d)가 설치되어 있다. 접속용 릴레이(16d)는 무여자 작동형이고, 컨트롤러(2)가 정상으로 작동하고 있는 경우에는, 접속용 릴레이(16d)에 신호가 이송되어 개방 상태로 되어 있다. 이 때문에, 보조 전원(16c)으로부터는 코일 부재(16b)에는 전류가 공급되지 않도록 되어 있다. 또, 컨트롤러(2)의 이상시에는, 접속용 릴레이(16d)로의 신호가 정지하여, 접속용 릴레이(16d)는 폐쇄 상태로 된다. 이에 따라, 코일 부재(16b)에 보조 전원(16c)으로부터 전류가 공급되도록 되어, 여자 작동형인 코일 부재(16b)는 폐쇄 상태에서, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 접합하도록 있다. 따라서, 후술하지만, 이상시에 단락 제동 장치(21)가 작동하면, 풍차(11)가 정지하도록 되어 있다. 또한, 그 밖의 구조, 기능에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하기 때문에 설명은 생략한다.

다음에, 상기의 구성에 있어서, 풍력 발전 장치의 동작에 대해, 제1 실시 형태와 상이한 운전 개시시에 있어서의 회전축 부재(16)의 작동 방법에 대해 상술한다. 도 12(a)에 도시하는 바와 같이, 풍차(11)의 회전 속도 N이 증가함에 따라서 얻어지는 회전 구동력이 커진다. 요컨대, 얻어지는 전력이 커진다. 종래는, 도 12(b)에 도시하는 바와 같이, 1번 회전축 클러치(16)에 클러치 작동 전류를 공급하 면, 항상, 일정량의 클러치 작동 전류를 통전하고 있어, 큰 클러치 작동 전류가 필요해진다. 이 경우, 예를 들면 풍력이 약한 경우에는, 회전 속도 N은 천천히 증대하기 때문에, 충전하는 전압을 얻을 수 있기 위해서는 긴 시간을 갖는다. 이 때문에, 회전축 클러치(16)에 클러치 작동을 항상 계속 공급하고 있으면, 발전에 의해 얻어지는 전력량과 소비하는 전력량의 큰 차이가 없어져, 효과적이지 않게 된다.

또, 도 12(c)에 도시하는 바와 같이, 회전축 클러치(16)의 작동시에만, 큰 클러치 작동 전류를 공급하고, 회전축 클러치(16)의 작동 후, 클러치 작동 전류의 공급량을 감소시킨 경우, 회전 속도 N이 증대하면, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 서로 미끄러지게 된다. 이것은, 회전 속도 N이 증대하면, 제1 회전축 부재(15)의 회전력도 커져, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)를 접합하고 있는 클러치판(16a·16a) 끼리의 사이에 작용하는 마찰력보다도 커지는 것에 기인하고 있다.

이 때문에, 본 실시 형태에서는, 우선, 도 13의 S401에 있어서, 회전 속도 검출기(18)가, 제1 회전축 부재(15)의 회전 속도 N을 검출하고, S402로 이행하여, 회전 속도 N이 소정의 회전 속도 N1 이상으로 되어 있는지의 여부를 판단한다. 회전 속도 N이 소정의 회전 속도 N1 이상이 아닌 경우(S402 : No), S401로 되돌아가, 회전 속도 N이 소정의 회전 속도 N1 이상이 될 때까지 반복한다. 요컨대, 제1 회전축 부재(15)는 무부하의 상태에서 회전하고, 회전 속도 N이 증대 가능한 상태로 되어 있다. 회전 속도 N이 소정의 회전 속도 N1 이상인 경우(S402 : Yes), S403으로 이행하여, 회전축 클러치(16)에 클러치 작동 전류를 공급한다. 이 때, 도 12(d)에 도시하는 바와 같이, 회전축 클러치(16)의 클러치판(16a·16a) 끼리가 확실하게 접합하도록, 최대 클러치 작동 전류를 공급한다. 또한, 회전 속도 N1은, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 일체로 되어도, 요컨대, 접합하는 것에 의한 부하가 발생해도, 회전이 정지하지 않는 회전 속도이다.

소정 시간 전류를 코일 부재(16b)에 공급한 후, S404에 있어서, 0이 되지 않도록 전류를 감소시킨다. 이 때, 전류를 감소시켜도, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)는, 클러치판(16a·16a) 끼리의 마찰력에 의해 일체화되어 회전한다. 풍차(11)의 회전 속도 N이 상승하는 동시에, S405에 있어서, 공급하는 전류도 증대시킨다. 회전 속도의 증가와 함께 클러치 작동 전류를 증대함으로써, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 일체가 되어 회전하게 된다.

또한, 클러치 작동 전류의 증대시키는 크기는, 도 1의 연산 처리부(51) 내에서 결정된다. 클러치판(16a·16a)의 사이에 작용하는 마찰력과 제1 회전축 부재(15)의 회전력이 평형 상태일 때, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 일체로 되어 회전한다. 상술한 바와 같이, 제1 회전축 부재(15)의 회전 속도 N이 증가하면 회전력의 크기도 증가하기 때문에, 힘의 평형 상태를 유지하기 위해서, 클러치판(16a·16a) 끼리의 마찰력을 크게 하면 된다. 요컨대, 클러치판(16a·16a) 끼리의 접합력을 크게 하면 되고, 즉, 회전축 클러치(16)에 공급하는 클러치 작동 전류를 크게 하면 된다.

따라서, 연산 처리부(51) 내에서는, 우선 제1 회전축 부재(15)의 각 회전 속도 N에 대한 회전력을 구하고, 그 회전력과 평형 상태가 되는 마찰력, 요컨대, 클 러치판(16a·16a) 끼리의 접합력을 구한다. 그리고, 이러한 접합력을 얻기 위한 클러치 작동 전류의 공급량을 구한다. 도출한 회전 속도 N과 클러치 작동 전류의 관계식을 도출하여, 도 12(d)와 같이, 클러치 구동부(42)는 이 식에 따라, 회전 속도 N의 증가와 함께, 클러치 작동 전류를 증대시킨다.

다음에, 이상 운전 제동 기능의 동작에 대해 설명한다.

(이상 운전 제동 기능)

도 2에 도시하는 바와 같이, 풍력 발전 장치가 정상으로 운전되고 있는 경우에는, 단락 제동 장치(21)의 단락용 릴레이(22)가 통전에 의해 개방 상태로 되어 있다. 그리고, 발전기(19)의 교류 전력이 브리지 다이오드(33) 등의 정류부(32)에 공급되어, 배터리(4)로의 충전이 행해진다. 한편, 부품의 소모나 파손 등의 이상에 의해 컨트롤러(2)가 긴급 정지한 경우에는, 풍력 발전 장치 본체(1) 등에 출력 중인 모든 신호 출력이 정지한다. 이 결과, 단락 제동 장치(21)의 단락용 릴레이(22)로의 통전이 정지되기 때문에, 발전기(19)가 단락 상태로 된다.

또, 회전축 클러치(16)에는, 상술한 보조 전원(16c)이 접속되어 있고, 컨트롤러(2)가 긴급 정지한 경우에는, 무여자 동작형인 접속용 릴레이(16d)가 작동하며, 코일 부재(16b)에는 보조 전원(16c)으로부터 전류가 공급되도록 되어 있다. 이에 따라, 회전축 클러치(16)가 여자 작동형이기 때문에, 클러치판(16a·16a) 끼리가 강고한 연결 상태로 된다. 따라서, 회전 지지 기구(14)의 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 회전축 클러치(16)에 의해 일체화된다. 그리고, 단락 상태의 발전기(19)에 의한 큰 부하에 의해 회전 지지 기구(14)의 회전 속도가 급속하게 감속된다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 전원 장치는, 자연 에너지를 운동 에너지로 변환하여 구동력을 발생하는 구동력 발생 수단(풍차(11))과, 구동력에 의해 작동하여 발전하는 발전 수단(발전기(19))과, 작동 전류에 따른 클러치력(접합력)으로 구동력 발생 수단으로부터 발전 수단으로의 구동력의 전달과 차단을 전환하는 여자 작동형의 클러치 수단(회전축 클러치(16))과, 구동력에 따라 클러치력을 증대시키도록 작동 전류를 제어하면서 상기 클러치 수단에 출력하는 클러치 제어 수단(클러치 구동부(42))을 갖는 구성으로 되어 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 회전축 클러치(16)에 공급하는 클러치 작동 전류를, 제1 회전축 부재(15)의 회전 속도에 따라 제어하기 때문에, 클러치 작동 전류의 소비량을 저감할 수 있다. 회전축 클러치(16)에 일정한 클러치 작동 전류를 계속 공급하는 경우와의 대비에 있어서, 발전에 사용하는 클러치 작동 전류와, 발전에 의해 얻어지는 전력량의 비율이 좋아져, 효과적으로 발전을 할 수 있다. 요컨대, 적은 소비량으로 큰 전력량을 얻을 수 있다.

또, 본 실시 형태에 의하면, 자연 에너지의 일종인 풍력에 의해 발전함으로써, 특별히 장소에 구애받지 않고 발전 장치를 설치할 수 있다. 예를 들면, 수력의 경우에서는 하천 부근 등에 한정된다. 그리고, 풍력에 의해 회전하는 풍차(11)를 적용함으로써, 다른 구조를 사용해 발전하는 것보다도, 구조를 간단하게 할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 변형예로서, 도 12(e)에 도시하는 바와 같이, 클러치 작 동 전류를 계단형상으로 증대시키도록 해도 된다. 이 경우에는, 컨트롤러(2) 내에 있는 도시하지 않은 메모리 영역 내에, 변환 테이블을 작성한다. 그리고, 테이블 내에는, 상술한 회전 속도 N과 클러치 작동 전류의 관계값을 기억시킨다. 이 때, 어느 회전 속도 N에 있어서, 클러치판(16a·16a) 끼리가 미끄러지지 않는 범위 내에서 클러치 작동 전류의 크기를 결정하도록 하고 있다. 이에 따라, 회전 속도 N이 상승해도, 일정 범위 내에서는, 일정한 클러치 작동 전류를 공급하게 되어, 클러치 작동 전류는 계단형상으로 증대하게 된다. 이 경우, 일정 범위 내에서 회전 속도 N이 상승해도, 그 범위 내에서는 일정한 클러치 작동 전류를 공급하기 때문에, 소비량을 더욱 저감할 수 있고, 제어가 간단해진다.

또, 본 발명을 적합한 실시 형태에 기초해 설명하였지만, 본 발명은 그 취지를 넘지 않은 범위에 있어서 변경이 가능하다.

즉, 본 실시 형태에서는, 클러치 작동 전류는 곡선형상 또는 계단형상으로 증대시키고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)가 일체로 되어 회전하는 것이면 된다. 또, 회전축 클러치(16)의 작동 개시시에는, 큰 클러치 작동 전류를 공급하여, 제1 회전축 부재(15)와 제2 회전축 부재(17)를 확실하게 접합하고 있지만, 클러치 작동 전류의 소비량을 더욱 저감하기 위해서는, 회전축 클러치(16)의 작동 개시시로부터 서서히 클러치 작동 전류를 공급하도록 해도 된다.

또, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에 있어서의 각 기능을 실현하는 프로그램은, 기억부의 ROM에 미리 독출 전용으로 기입되어 있어도 되고, CD 등의 기록 매체 에 기록된 것이 필요시에 독출되어 기억부에 기입되어도 되며, 또한 인터넷 등의 전기 통신 회선을 통해서 전송되어 기억부에 기입되어도 된다.

본 발명은, 상기의 바람직한 실시 형태에 기재되어 있지만, 본 발명은 그것에만 제한되지 않는다. 본 발명의 정신과 범위로부터 일탈하지 않는 다양한 실시 형태가 그 밖에 이루어지는 것은 이해될 것이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 본 발명의 구성에 의한 작용 및 효과를 서술하고 있지만, 이들 작용 및 효과는 일례이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims

충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과,

자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 상기 축전 수단에 공급하여 충전하는 충전 수단과,

상기 충전 수단으로부터 상기 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 전환 수단과,

상기 축전 수단에 전력이 충전될 때의 충전 전압이 소정값 이상이면, 상기 전력의 공급과 정지를 반복하고, 상기 충전 전압이 소정값 미만이면, 상기 전력의 공급을 계속하도록 상기 충전 전환 수단을 제어하는 충전 전환 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 충전 전환 제어 수단은,

상기 자연 에너지의 크기에 기초해 상기 충전 전압을 구하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 1에 기재된 전원 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과,

자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 상기 축전 수단에 공급하여 충전하는 충전 수단과,

상기 충전 수단으로부터 상기 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 전환 수단과,

상기 축전 수단에 전력이 충전될 때의 충전 전압에 대응한 정지 시간 간격으로 상기 전력의 공급과 정지의 전환을 행하도록 상기 충전 전환 수단을 제어하는 충전 전환 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과,

자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 상기 축전 수단에 공급하여 충전하는 충전 수단과,

상기 충전 수단으로부터 상기 축전 수단으로의 전력의 공급과 정지를 전환 가능한 충전 전환 수단과,

상기 축전 수단에 전력이 충전될 때의 충전 전압이 소정값 이상이면, 상기 충전 전압의 크기에 대응한 정지 시간 간격으로 상기 전력의 공급과 정지의 전환을 반복하고, 상기 충전 전압이 소정값 미만이면, 상기 전력의 공급을 계속하도록 상기 충전 전환 수단을 제어하는 충전 전환 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
전력을 생성하는 발전 수단과,

상기 발전 수단에 의해 생성된 전력을 축전하는 축전 수단과,

상기 축전 수단에 축전된 전력을 외부의 외부 부하에 대해서 출력하거나, 또는 출력을 정지하는 출력 수단과,

상기 발전 수단에 의해 생성되어 있는 전력의 전압을 검출하는 전압 검출 수단과,

상기 출력 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고 있고,

상기 제어 수단은, 상기 전압 검출 수단에 의해 검출된 전압이 소정의 값 이하일 때에, 상기 출력 제어 수단에 의해 상기 외부 부하에 대한 전력의 출력을 정지하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 축전 수단에 축전되어 있는 전력량을 검출하는 축전 검출 수단을 더 구비하고 있고,

상기 제어 수단은, 상기 전압 검출 수단에 의해 검출된 전압이 소정의 값 이하일 때,

또한 상기 축전 검출 수단에 의해 검출된 전력량이 소정의 값 이하일 때에, 상기 출력 제어 수단에 의해 상기 외부 부하에 대한 전력의 출력을 정지하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 발전 수단은, 회전축을 회전시키는 운동 에너지를 전력으로 변환함으로써 전력을 생성하고,

상기 전압 검출 수단은, 상기 회전축의 회전수에 기초해 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 발전 수단의 회전축이 풍력으로 회전시켜지는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 축전 수단에 의해 축전된 전력을 특정한 파장을 갖는 전력으로 변환하여 상기 외부 장치에 출력하는 인버터를 더 구비하고 있고,

상기 출력 수단은, 상기 인터버에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 제어 수단은, 상기 외부 부하에 대한 전력의 출력을 정지시킬 때에는, 소정의 시간을 경과하고 나서 정지시키는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 제어 수단의 동작 내용을 기억하는 기억 수단을 더 구비하고 있고,

상기 제어 수단은, 상기 기억 수단에 기억된 동작 내용에 기초해, 상기 전압 검출 수단에 의해 검출되어 있는 전압이 소정의 값 이하일 때에, 상기 외부 부하에 대한 전력의 출력을 정지할지의 여부를 선택적으로 행하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 12에 있어서,

유저의 조작에 기초해, 상기 기억 수단의 기억 내용을 바꿔쓰는 조작 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 발전 수단의 상기 회전축의 회전수, 상기 발전 수단에 의해 생성되는 전력, 상기 축전 수단에 축전되어 있는 전력량, 상기 축전 수단에 축전되어 있는 전력의 전류, 상기 외부 부하에 의해 소비되고 있는 전력의 전류, 및 상기 기억 수단에 기억되어 있는 기억 내용 중 적어도 어느 하나를 표시하는 표시 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과,

자연 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 이 전기 에너지로 이루어지는 전력을 상기 축전 수단에 충전하는 충전 수단과,

상기 축전 수단에 보조 전력을 충전 가능한 보조 충전 수단과,

상기 축전 수단의 충전 전압을 감시하여, 이 충전 전압이 소정값 미만으로 되었을 때에, 상기 보조 충전기에 의한 상기 축전 수단으로의 보조 전력의 충전을 허가하는 충전 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 15에 있어서,

상기 보조 충전 수단은,

소정 전압의 직류 전류로 이루어지는 보조 전력을 출력하는 보조 전원 수단과,

상기 축전 수단에 대한 상기 보조 전력의 공급과 정지를 상기 충전 제어 수단에 의해 전환 가능하게 된 전환 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 15에 기재된 전원 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
충전한 전력이 각종 기기의 작동에 사용되는 축전 수단과,

자연 에너지를 전력으로 변환하여, 이 전력을 상기 축전 수단에 충전하는 충전 수단과,

소정값 이상의 충전 전압으로 상기 축전 수단에 보조 전력을 충전하는 보조 충전 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 18에 기재된 전원 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
자연 에너지를 운동 에너지로 변환하여 구동력을 발생하는 구동력 발생 수단과,

상기 구동력의 크기를 측정하는 측정 수단과,

상기 구동력 발생 수단의 구동력에 의해 작동하여 발전하는 발전 수단과,

상기 발전 수단에 대한 상기 구동력 발생 수단의 구동력의 전달과 차단을 전환하는 전환 수단과,

상기 측정 수단이 측정한 상기 구동력의 크기가 소정값 미만일 때, 상기 구동력 발생 수단으로부터 상기 발전 수단으로의 구동력을 차단하고, 상기 구동력의 크기가 소정값 이상일 때, 상기 구동력 발생 수단으로부터 상기 발전 수단에 구동력을 전달하도록, 상기 전환 수단을 제어하는 전환 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 20에 있어서,

상기 전환 제어 수단이,

상기 측정값이 상기 소정값 미만으로부터 상기 소정값 이상으로 상승하는 경우에는, 상기 소정값에 일정값을 더한 전달 개시값 이상으로 상기 측정값이 상승할 때까지, 상기 구동력 발생 수단으로부터 상기 발전 수단으로의 구동력을 전달 금지하는 전달 금지 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 20에 있어서,

상기 구동력 발생 수단이,

상기 자연 에너지에 의해 회전하는 회전체와,

상기 회전체와 함께 회전하는 회전축을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 20에 있어서,

상기 측정 수단이 상기 회전체의 회전 속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 20에 있어서,

상기 자연 에너지가 풍력인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 20에 기재된 전원 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
자연 에너지를 운동 에너지로 변환하여 구동력을 발생하는 구동력 발생 수단 과,

상기 구동력에 의해 작동하여 발전하는 발전 수단과,

작동 전류에 따른 클러치력으로 상기 구동력 발생 수단으로부터 상기 발전 수단으로의 구동력의 전달과 차단을 전환하는 여자 작동형의 클러치 수단과,

상기 구동력에 따라 상기 클러치력을 증대시키도록 상기 작동 전류를 제어하면서 상기 클러치 수단에 출력하는 클러치 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 26에 있어서,

상기 클러치 제어 수단이,

상기 클러치 수단을 차단 상태로부터 전달 상태로 전환할 때에, 기동 개시용의 큰 클러치력을 발생시키는 작동 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 26에 있어서,

상기 클러치 제어 수단이,

상기 클러치력을 계단형상으로 증대시키도록, 상기 작동 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 26에 있어서,

상기 구동력 발생 수단이,

상기 자연 에너지에 의해 회전하는 회전체와,

상기 회전체와 함께 회전하는 회전축을 갖는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 29에 있어서,

상기 자연 에너지가 풍력인 것을 특징으로 하는 전원 장치.
청구항 26에 기재된 전원 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.