TW200535335A - Power generation system - Google Patents

Description

200535335 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於將風力能源等的天然能源轉換成電能而 成爲各種機器用電力之發電裝置。 【先前技術】 例如日本專利文獻1所示，風力發電裝置係用風力使 ^ 風車旋轉，再利用該風車的旋轉驅動力使發電機作動，而 將風力的運動能源轉換成由電能所組成的電力所構成。另 外，風力發電裝置係具備有風速計，並根據該風速計所檢 測的風速（風力）切換控制風車的旋轉或停止來對應於風 力的變動之裝置。 日本專利文獻1 ··特開2003 -2 843 93號公報 【發明內容】 φ <發明所欲解決之課題> 即使風力發電裝置也與一般的機器同樣必須要降低成 本’所以上述過去的構成最好是不具備造成成本增加的原 因之風速計就能檢測風力。因此考慮到用風力來檢測風車 的旋轉速度之構成，不過該情況，例如強風時用煞車離合 ϊ®寺將風車強制制動時，由於風車完全停止，而會有無法 檢測風車的情形。該情況會發生無法辨認風車重新開始旋 轉的時間點，即是無法辨認強風減弱的時間點之問題。 因此，本發明的目的是提供可以削減風速計的零組件 200535335 (2) 成本，並且即使強制將風車制動時仍能隨時檢測 電裝置。 <用以解決課題之手段> 本發明具有用天然能源來旋轉而產生驅動力 產生手段、及利用前述驅動力產生手段的驅動力 電之發電手段、及將前述發電手段的輸出側切換 φ 態或短路狀態之短路手段、及根據前述輸出狀態 動力產生手段的旋轉速度和前述短路狀態時前述 生手段的旋轉速度，辨認兩種狀態時之前述天然 模之規模辨認手段。 依據上述的構成，驅動力產生手段是以短路 電手段的輸出狀態及短路狀態來進行旋轉或制動 從發電手段對驅動力產生手段產生所作用之制動 於輸出狀態及短路狀態之間都會存在，任何一種 φ 驅動力產生手段都是利用天然能源來進行旋轉。 即使不裝設造成高成本的原因之天然能源檢測用 器，仍能隨時根據驅動力產生手段的旋轉速度來 能源的規模。 另外，本發明也可以具有根據前述驅動力產 旋轉速度來判斷要切換成輸出狀態及短路狀態I 態’並且根據判斷結果來切換控制前述短路手段 段。依據該構成可以依照天然能源的規模來切換 生手段的旋轉或制動。 風力之發 之驅動力 作動來發 成輸出狀 時前述驅 驅動力產 能源的規 手切換發 。因此， 力的差在 的狀態時 該結果： 的專用機 辨認天然 生手段的 的何種狀 之控制手 驅動力產 -6- 200535335 (3) 另外’本發明的前述控制手段也可以在輸出狀態時前 述驅動力產生手段的旋轉速度爲制動開始値以上時，控制 前述短路手段來切換成短路狀態，短路狀態後前述驅動力 產生手段的旋轉速度成爲未滿制動解除値時，控制前述短 路手段來將前述短路狀態切換成輸出狀態。依據該構成， 可以防止驅動力產生手段因過大的天然能源而過度旋轉所 造成的損壞。 | 另外’本發明的發電裝置也可以是將前述天然能源設 爲風力之風力發電裝置。 【實施方式】 以下根據第1圖〜第3圖來說明本發明的實施形態。 本實施形態的發電裝置也就是風力發電裝置，如第！ 圖所不’具有：將天然能源的一種也就是將風力能源轉換 成由電能所組成的交流電力來輸出之風力發電裝置主體 φ 1、及備有風力發電裝置主體1的控制功能或將交流電力 變爲直流電力之整流功能等之控制器2、及能顯示切換風 力發電裝置的動作狀態或設定狀態等之操作顯示器3、及 以控制器2所整流過的直流電力充電之蓄電池4、及將蓄 電池4所充電的電力轉換成交流電力後供應給外部負載6 之變頻器5、及對蓄電池4供應輔助電力之輔助充電器 7。外部負載6包括有風力發電裝置的控制器2或外部負 載6的冰箱等之電動機器、電燈或冷氣等的光熱機器等。 上述的風力發電裝置主體1，如第2圖所示，具有依 -7- 200535335 (4) 照風力產生旋轉驅動力之風車Π。風車]1具有受風之複 數片的風車葉片1 2、及以朝水平方向迴旋的方式來支撐此 等的風車葉片1 2之迴旋支撐構件1 3、及支撐迴旋支撐構 件1 3的旋轉中心之旋轉支撐構件1 4。旋轉支撐構件1 4具 有朝鉛直方向垂直設置，且上端部連結在迴旋支持構件1 3 的旋轉中心之貫穿軸構件1 5、及以自由旋轉方式穿插貫穿 軸構件1 5之中空軸構件1 7、及可將貫穿軸構件1 5與中空 φ 軸構件1 7連結之旋轉軸離合器1 6。 在上述的貫穿軸構件1 5設有旋轉速度檢測器1 8。旋 轉速度檢測器1 8係以編碼器所組成，依照貫穿軸構件1 5 的旋轉速度（每單位時間的旋轉數）輸出脈波數的旋轉速 度訊號。然而，旋轉速度檢測器1 8也可以在迴旋支持構 件1 3的側面安裝磁鐵或反射板等的檢測對象物，並在每 次檢測該檢測對象物時輸出脈波狀的旋轉速度訊號所構 成。 φ 另外，夾設在旋轉軸構件1 5 · 1 7間之旋轉軸離合器 1 6設爲無激磁作動型的構成。具體上，旋轉軸離合器16 具有繞成線圈狀彈簧、及擴縮該彈簧的內徑之彈簧作動機 構1 6 a、及使彈簧作動機構1 6 a作動之線圈構件1 6 b。彈 簧以自由旋轉的方式穿插上述的貫穿軸構件1 5，並且一端 部連結到中空軸構件1 7。另外，彈簧的另一端部可抵接到 彈簧作動機構1 6a的槓桿，利用該槓桿可向與彈簧繞組方 向相反方向移動。另外，彈簧是以牢固緊固貫穿軸構件1 5 的方式來設定通常狀態（未施加外力的狀態）的內徑。接 -8- 200535335 (5) 著如此構成的彈簧作動機構1 6 a係在未對線圈構件1 6 b供 應離合器作動電流的情況則解除彈簧作動機構]6 a的槓桿 與彈簧的另一端之抵接，藉由彈簧的縮徑來將貫穿軸構件 1 5與中空軸構件1 7牢固連結，而使貫穿軸構件1 5的旋轉 驅動力充分傳達到中空軸構件1 7。另外，供應離合器作動 電流的情況則是彈簧作動機構1 6 a的槓桿抵接到彈簧的另 一端部，該另一端部朝與彈簧的繞組方向相反方向推壓會 g 使彈簧的內徑擴大，而將彈簧與貫穿軸構件1 5的結合解 除。 在透過上述的旋轉軸離合器1 6傳達旋轉驅動之中空 軸構件1 7設有三相交流方式等的發電機1 9。發電機1 9係 依照中空軸構件1 7的旋轉速度來輸出交流電力。在發電 機1 9的輸出側連接短路制動裝置2 1。短路制動裝置2 1係 以將發電機1 9的輸出側切換成輸出狀態或短路狀態的方 式所構成。具體說明，短路制動裝置2 1具有連接至發電 φ 機19的各端子之短路用繼電器22。短路用繼電器22可利 用有無來自控制器2的通電來切換開狀態或閉狀態。短路 用繼電器22在開狀態下發電機1 9爲輸出狀態。另外，短 路用繼電器22在閉狀態下發電機1 9爲短路狀態。短路制 動裝置2 1在遇到強風或故障等的異常時用控制器2進行 切換控制來使發電機1 9的輸出側短路，而將風車葉片1 2 之旋轉支撐機構1 4的旋轉強制制動。 另外，在貫穿軸構件1 5的下端部設有用手動操作來 將旋轉支撐構件1 4固定之停止裝置20。停止裝置20具有 200535335 (6) 安裝在貫穿軸構件1 5之環狀構件20a、及以可接合分離的 方式設置在環狀構件2 0 a的外周面之推壓構件2 0 b。推壓 構件2 Ob —部分設置在架台或基地面上（未圖示）等。停 止裝置2 0則是以手動操作將推壓構件2 〇 b壓接到環狀構 件2 0 a ’而以很大的煞車力將貫穿軸構件1 5固定，結果 是：將旋轉支撐構件1 4的旋轉完全停止。然而，停止裝 置2 0也能夠依照後述的操作顯示器3的操作指示來自動 | 作動。 如同上述所構成之風力發電裝置主體1連接至控制器 2 °控制器2如第1圖所示，具有控制風力發電裝置的控 制部3 1、及將從風力發電裝置主體1的發電機1 9所輸出 .的交流電力整流成直流電力之整流部3 2。控制部3 1具有 旋轉速度輸入部4 1、及離合器驅動部4 2、及短路驅動部 43。此等的各部41〜43分別連接到上述的風力發電裝置主 體1之旋轉速度檢測器1 8及旋轉軸離合器1 6及短路至動 φ 裝置21。 旋轉速度輸入部4 1具有將來自旋轉速度檢測器1 8的 旋轉速度訊號轉換成適於訊號處理的訊號形態之功能。離 合器驅動部42具有藉由將離合器驅動訊號輸出到旋轉軸 離合器1 6來控制旋轉軸離合器丨6的作動狀態，即是控制 旋轉軸離合器1 6的作動狀態來顯現或解除第2圖的貫穿 軸構件1 5與中空軸構件1 7的連結力之功能。短路驅動部 4 3具有藉由在一般動作時降驅動訊號輸出到短路制動裝置 2 1的短路用繼電器22，而在異常時使發電機1 9變成短路 -10- 200535335 (7) 狀態之功能。 另外，控制器2具有輔助充電作動部44及充電控制 驅動部45及變頻器ON/ OFF驅動部46及操作顯示輸入 輸出部47，並且具有監視和控制各部41〜43之運算處理部 5 1。然而，有關詳細的運算處理部5 1於後述。 上述的輔助充電作動部44連接到對蓄電池4充電輔 助電力之俗稱爲DC電力源之輔助充電器7。輔助充電器7 g 有時安置在1連接璋，有實收納在框體內而一體化。輔助 充電器7具有可依據來自輔助充電作動部4 4的作動訊 號，切換實施或停止對蓄電池的輔助充電之功能。 利用上述的輔助充電器7進行輔助充電之蓄電池4也 連接到控制器2的整流部3 2 6整流部3 2係將來自風力發 電裝置主體1的發電機19之交流電力轉換成直流電力而 對蓄電池4進行充電所構成。 即是整流部3 2如第2圖所示，具有連接到發電機1 9 φ 之橋式二極體3 3、及與橋式二極體3 3的正極側和負極側 並聯之充電電容器3 4、及比充電電容器3 4還下游側而與 橋式二極體33同方向並聯之二極體35、及設置在充電電 容器3 4與二極體3 5之間，切換控制電流的通過或阻斷之 充電控制部3 6、及設置在比二極體3 5還下游側之線圈 3 7。上述的充電控制部3 6由半導體切換開關所組成，連 接到第1圖中的充電控制驅動部4 5。充電控制驅動部4 5 藉由輸出充電控制訊號來控制從橋式二極體3 3對二極體 3 5的通電時間。如此構成之整流部3 2係依照充電控制部 -11 - 200535335 (8) 3 6所控制的充電時間以充電電壓的電力對蓄電池4進行充 電。 另外，整流部3 2如第圖所示’具有檢測從發電機1 9 所輸入之交流電力的發電機電壓之發電機電壓檢測器3 8、 及檢測對蓄電池4進行充電之充電電壓（蓄電池電壓）之 充電電壓檢測器3 9。兩電壓檢測器3 8、3 9都連接到運算 處理部5 1，將所檢出的電壓分別輸出到運算處理部5 1。 φ 另外，與上述的充電控制驅動部45同樣連接到運算 處理部5 1之變頻器ON/ OFF驅動部46連接至變頻器5。 變頻器5具有將蓄電池4所充電的直流電力例如：轉換成 家用的交流電力後輸出到外部負載6之輸出功能、及利用 來自變頻器ON/ OFF驅動部46的訊號，切換輸出功能的 作動或停止之功能。 再則，連接至運算處理部5 1的操作顯示輸入輸出部 47透過通信纜線以可拆裝的方式連接到操作顯示器3。操 φ 作顯示器3具有7段LED或LCD等的顯示部61及顯示切 換開關6 3。顯示部6 1係以文字或數値來顯示風力發電裝 置的動作狀態所構成。然而，動作狀態是指風速（旋轉支 撐機構14的旋轉速度）或發電機電壓、充電電壓（蓄電 池電壓）、各部的作動狀態等。 另外，顯示切換開關63係以可用手動操作將顯示部 61的動作狀態切換顯示的方式來設定。另外，操作顯示器 3具有：備有運算部或記憶部（未圖示）的控制部。控制 部除了有控制操作顯示器3本身之功能之外，以程式的形 -12- 200535335 (9) 態還具有對控制器2的運算處理部5〗指示預定動作狀態 的發訊之功能、或相對於運算處理部51而將變頻器5的 動作設定爲用模式切換開關所設定的模式之功能、選擇執 行運算處理部5 1所具備的各種功能之功能等。然而，操 作顯示器3的各種功能也可以取代程式的軟體形態改而以 硬體形態來形成。另外，操作顯示器3也能夠具備以可用 手動操作來切換的方式設定蓄電池4的充電電壓未滿設定 φ 値時使變頻器5的輸出停止之輸出停止模式、及使變頻器 5隨時維持輸出之輸出維持模式之模式切換開關。 另外，即使在於控制器2的運算處理部5 1具有運算 部或記憶部（未圖示），以程式形態還具有控制風力發電 裝置的各種功能。然而，各功能也可以取代程式的軟體形 態改而以硬體形態來形成。 即是運算處理部5 1具有輔助充電處理功能或異常運 轉制動功能、旋轉加速功能、低電壓充電功能、規模辨認 • 功能、旋轉控制功能等。輔助充電處理功能係監視充電電 壓檢測器3 9所檢測的充電電壓，充電電壓未滿第1預定 値時，准許輔助充電器7對蓄電池進行輔助電力的充電之 功能。異常運轉制動功能係正常運轉時對短路制動裝置2 ；[ 的短路用繼電器2 2進行通電而成爲開放狀態’而能將發 電機1 9的交流電力供應到橋式二極體3 3 ;異常運轉而停 止通電時使發電機1 9的輸出短路，而對發電機1 9產生制 動力之功能。旋轉加速功能係因風力減弱而造成旋轉支撐 機構1 4的旋轉速度未滿第2預定値時，釋放旋轉軸離合 -13- 200535335 (10) 器1 6的連結狀態而只有貫穿軸構件〗5自由旋轉，直到旋 轉貫穿軸構件1 5的旋轉速度加速到一定以上時才回復旋 轉軸離合器1 6的連結狀態之功能。低電壓充電功能係旋 轉支撐機構1 4的旋轉速度爲第3預定値以上時，進行將 充電控制部3 6切換成ON狀態或OFF狀態的充電控制， 旋轉速度降低到未滿第3預定値時，將充電控制部3 6維 持在ON狀態之功能。 φ 規模辨認功能係根據發電機1 9的輸出狀態時風車1 1 的旋轉速度、及發電機1 9的短路狀態之風車1 1的旋轉速 度，辨認兩種狀態時風力的規模（風速）之功能。旋轉控 制功能係根據風車1 1的旋轉速度，判斷要將發電機1 9切 換成輸出狀態及短路狀態的何種狀態，並且根據判斷結 果，切換控制短路制動裝置2 1之功能。具體作說明，旋 轉控制功能係輸出狀態時風車1 1的旋轉速度爲制動開始 値以上時，控制短路制動裝置2 1來切換成短路狀態，短 Φ 路狀態後風車11的旋轉速度未滿制動解除値時，控制短 路制動裝置2 1來將短路狀態切換成輸出狀態之功能。此 處，制動開始値係指將過大的風力（風速）引起風車11 故障等造成異常運轉之旋轉速度設成上限之値。制動解除 値係指制動後風力（風速）減少而風車1 1安全旋轉的旋 轉速度之値。然而，以例子來表示上述旋轉制動功能的具 體例’將發電機1 9切換成輸出狀態或短路狀態的何種狀 態之判斷條件’可依風力發電機的規格來任意變更。 說明上述的構成中風力發電裝置的動作。 -14- 200535335 (11) 一般運轉停止時，如第2圖所示，無激磁作動型的旋 轉軸離合器1 6停止通電則旋轉軸離合器1 6的彈簧縮徑。 因而旋轉支撐機構1 4的貫穿軸構件1 5與中空軸構件1 7 藉由旋轉軸離合器1 6而一體化。另外，短路制動裝置2 1 的短路用繼電器2 2停止通電則發電機1 9成爲短路。因而 成爲發電機1 9的作動要很大的負載的狀態。該結果：即 使風力而很大的旋轉驅動力加諸到旋轉支撐機構1 4，越使 ϋ 旋轉支撐機構1 4高速旋轉來作動發電機1 9，很大的負荷 就越作爲旋轉支撐機構1 4的旋轉制動力來作用，因而禁 止旋轉支撐機構1 4的高速旋轉。 再則強風時或檢修時等需要運轉停止時，使停止裝置 2 0的煞車力產生。接著固定旋轉支撐機構1 4的貫穿軸構 件1 5來使風車1 1完全停止旋轉。 其次，運轉時若有必要操作顯示器3連接到控制器2 後，對控制器2及操作顯示器3投入電源。控制器2開始 φ 通電給旋轉軸離合器1 6。因而解除旋轉軸離合器1 6的連 結狀態，貫穿軸構件1 5離開中空軸構件丨7。該結果：由 於貫穿軸構件1 5相對於中空軸構件1 7自由旋轉的狀態， 因而即使對風車葉片1 2只吹著微弱的風，旋轉貫穿軸構 件1 5仍能迅速使旋轉速度增大。另外，通電給短路制動 裝置2 1則解除發電機1 9的短路狀態，發電機1 9所發電 的交流電力就能供應到控制器2。此外，操作顯示器3其 控制部3 1的動作狀態用數値等來顯示，即是例如：貫穿 軸構件]5的旋轉速度用數値等來顯示。 -15- 200535335 (12) 其次，控制器2的動作是發揮運算處理部5 1中的輔 助充電處理功能或異常運轉制動功能、旋轉加速功能、低 電壓充電功能、規模辨認功能、旋轉控制功能等。 (規模辨認功能） 具體上，風車1 1旋轉就會從設在貫穿軸構件1 5之旋 轉速度檢測器1 8輸出脈波狀的旋轉速度訊號，該訊號輸 φ 入到旋轉速度輸入部4 1。接著在於旋轉速度輸入部4 1， 旋轉速度訊號轉換成適於數位電路的訊號處理之訊號形態 後，輸出到控制部3 1。接著發電機1 9計算旋轉速度訊號 的脈波輸入，且根據一定時間內的計算値，即是根據旋轉 數，求出風車1 1的旋轉速度。 其次，辨認發電機1 9爲輸出狀態或短路狀態的何種 狀態。爲輸出狀態時參照輸出狀態用的旋轉速度·風力 (風速）資料表，求出與旋轉速度相對應的風力（風 Φ 速）。然而，在於發電機1 9的輸出狀態時，加諸在的風 車1 1負載比發電機1 9的短路狀態時還小。因此，在於輸 出狀態時和短路狀態時，風車1 1爲相同的旋轉速度，短 路狀態時必須比輸出狀態時更大的風力。 (旋轉加速功能） 另外，根據來自旋轉速度檢測器1 8的旋轉速度訊號 來監視貫穿軸構件1 5的旋轉速度。接著旋轉速度成爲在 第2預定値中加上一定値的旋轉速度以上時停止通電給旋 -16- 200535335 (13) 轉軸離合器1 6，而回復旋轉軸離合器1 6的連結狀態。該 結果：貫穿軸構件1 5的慣性作用則貫穿軸構件1 5與中空 軸構件1 7 —體化的旋轉支撐機構1 4較高速旋轉。然後該 旋轉支撐機構1 4的旋轉驅動力使發電機1 9作動，高電壓 的交流電力供應到控制器2。 另外，風微弱時，由於使發電機1 9作動時的負載而 減少旋轉支撐機構1 4的旋轉速度。旋轉速度減少到未滿 p 第2預定値時，再度通電給旋轉軸離合器1 6，釋放旋轉軸 離合器1 6的連結狀態，而只有貫穿軸構件1 5還自由在旋 轉。接著成爲即使微弱的風仍能在短時間內加速貫穿軸構 件1 5的狀態，旋轉速度加速到一定以上時，回復旋轉軸 離合器1 6的連結狀態，發電機1 9因而再度發電。由於此 因即使微弱的風時，能能夠間歇地將高電壓的交流電力供 應到控制器2。 φ (低電壓充電功能） 以上述方式供應到控制器2的交流電力，在於橋式二 極體3 3全波整流後’利用充電電容器3 4、二極體3 5以及 線圈所組成的平滑電路來平滑化’且對蓄電池4進行充 電。蓄電池4所充電的電力作爲控制器2的電源來使用， 並且在於變頻器5轉換成交流電力後’作爲外部負載6的 電源來使用。 此時，蓄電池4所充電的充電電壓以及充電電流以充 電控制部3 6來控制。即是旋轉支撐機構1 4的旋轉速度爲 -17- 200535335 (14) 第3預定値時’判斷爲以相對於蓄電池4的額定電壓大幅 度高壓的充電電壓來充電，將充電控制部3 6切換成ON 狀態或〇 F F狀態進行充電控制來使充電電壓降低。此外， 旋轉速度降低到未滿第3預定値時，判斷爲以接近蓄電池 4的額定電壓來充電，將充電控制部3 6維持在ON狀態進 行充電控制來以較大的充電電流進行蓄電池4的充電。 (輔助充電處理功能） 另外’蓄電池4正在充電中，監視充電電壓檢測器3 9 所檢測的充電電壓。充電電壓未滿第1預定値時，准許以 輔助充電器7對蓄電池4充電輔助電力。 (異常運轉制動功能） 另外，如第2圖所示，風力發電裝置正常運轉時，短 路制動裝置2 1的短路用繼電器22經通電而成爲開放狀 態。發電機1 9的交流電力供應到橋式二極體3 3等的整流 部3 2，且對蓄電池4進行充電。此外，零組件的消耗或損 壞等發生異常而緊急停止控制器2時，正在輸出到風力發 電裝置主體1等的全部輸出訊號都停止。該結果：對短路 制動裝置2 1的短路用繼電器22停止通電，因而發電機1 9 成爲短路狀態。 另外，旋轉軸離合器1 6停止通電，由於旋轉軸離合 器1 6爲無激磁型，因而彈簧牢固接合在貫穿軸構件丨5。 旋轉支撐機構1 4的貫穿軸構件1 5與中空軸構件1 7藉由 -18- 200535335 (15) 方疋轉軸離合器]6而一體化。然後由於短路狀態 】9的很大負載，旋轉支撐機構1 4的旋轉速度因 速。 (旋轉控制功能） 另外’風力發電裝置運轉時，第3圖的旋轉 是與執行上述功能的其他程序並聯分時來執行。 φ 控制程序’則如第3圖所示，先在於上述的旋轉 等’爲了確認風車1 1是否不受發電機的影響成 悲’而判疋是否要用旋轉軸離合器1 6來實施貫 1 5與中空軸構件丨7的連結（s丨）。不必用旋轉 1 6實施連結時（s 1，NO )，辨認爲風車1 1爲空 再度執行S1直到要用旋轉軸離合器〗6實施連結 機。 此外，要用旋轉軸離合器1 6實施連結 φ YES )，辨認爲風車1 1 一面承受來自發電機19 面正在旋轉中。然後根據來自旋轉速度檢測器1 速度訊號來檢測貫穿軸構件1 5的旋轉速度，即 車Π的旋轉速度（S 2 )。接著判定旋轉速度是 開始値以上（S3 )，若是未滿制動開始値（S3， 辨識爲風車1 1正在風力不會故障的範圍旋轉後 S2。因而在反覆執行S2和S3的期間，利用風車 轉動力來作動發電機1 9，所發電的交流電力供應 下發電機 而迅速減 控制程序 執行旋轉 加速功能 爲空轉狀 穿軸構件 軸離合器 轉狀態， 而加以待 寺（S 1， 的負載一 8的旋轉 是檢測風 否爲制動 'NO )， 再度執行 11的旋 到控制器 -19- 200535335 (16) 其次，旋轉速度成爲制動開始値以上時（S3， YES )，辨識爲風車1 1正在受強風而故障的可能性很高的 狀態下旋轉，並使短路制動裝置2 1作動。然後使發電機 1 9短路而將很大的負載加諸在風車Π。因而風車1 1強風 下仍以低速旋轉來防止因過度的旋轉速度而造成故障 (S4) 〇 其次，制動開始後例如：經過1 5分鐘等的預定時 p 間，一面維持制動狀態一面待機。然而，待機的預定時間 降低到風力不致於導致機器的故障的程度則爲所推定的時 間，依照設置風力發電裝置的環境來任意決定（S 5 )。之 後，檢測風車1 1的平均旋轉速度。即使利用發電機1 9的 短路來制動風車1 1時，風車1 Μ乃以與風力對應的旋轉速 度旋轉。然後求出該旋轉速度的例如5分鐘的平均値，將 該平均値設爲平均旋轉速度。 其次，判定平均旋轉速度是否未滿制動解除値 % ( S7 )。若是平均旋轉速度未滿制動解除値（S7， NO)，則辨認爲強風持續中，且再度執行S 5。然後直到 強風減弱一面維持制動狀態一面待機。此外，平均旋轉速 度未滿制動解除値時（S7，YES )，辨認爲風力（風速） 減弱到不會導致故障的程度，解除短路制動裝置2 1的作 動。因而發電機1 9利用風車1 1的旋轉驅動力較高速旋 轉，並將所發電的交流電力供應到控制器2。 以上，本實施型態的電源裝置係如第1圖所示，具有 用天然能源的一種也就是用風力來旋轉而產生驅動力之風 -20- 200535335 (17) 車l l (驅動力產生手段）、及利用風車11的驅動力來作 動而發電之發電機1 9 (發電手段）、及將發電機1 9的輸 出側切換成輸出狀態或短路狀態之短路制動裝置2 1 (短路 手段）、及根據輸出狀態時風車1 1的旋轉速度和短路狀 態時風車1 1的旋轉速度來辨認兩種狀態時之風力的規模 之旋轉速度輸入部4 1或運算處理部5 1 (規模辨認手段） 所構成。 φ 然而’本實施形態的電源裝置係用以風力進行發電之 風力發電裝置來作說明，不過並不侷限於此，除了風力之 外，利用太陽電池或水力、波浪力等的自然界所存在的天 然能源之發電裝置都能適用。 依據上述的構成，風車1 1的旋轉和制動係利用短路 制動裝置2 1進行發電機1 9之輸出狀態或短路狀態的切換 來進行。因此，即使發電機1 9到風車1 1所作用之制動力 的差存在於輸出狀態與短路狀態之間的任何一種狀態時， Φ 風車11都是利用風力來旋轉。該結果：即使不裝設造成 高成本原因之風速計等的專用機器仍能根據風車1 1的旋 轉速度來隨時辨認風力的規模。 另外，本實施形態的電源裝置係具有判斷是否要根據 風車1 1的的旋轉速度來將發電機1 9切換成輸出狀態或短 路狀態的任何一種狀態，並且根據判斷結果來切換控制短 路制動裝置2 1之運算處理部5 1 (控制手段）所構成。依 據該種構成，能依照風力等天然能源的規模來切換風車1 1 的旋轉或制動。 -21 - 200535335 (18) 另外，本實施形態的運算處理部5 1係如第3圖所 示，具備有輸出狀態時風車11的旋轉速度爲制動開始値 以上時控制短路制動裝置2 1來切換成短路狀態，短路狀 態後風車1 1的旋轉速度未滿制動解除値時控制短路制動 裝置2 1來將短路狀態切換成輸出狀態之旋轉控制程序所 構成。因而可以防止過大風力等的天然能量造成風車11 過度旋轉的損壞。 已根據實施形態說明了本發明，不過本發明只要不超 出其要點都有可能變更。即是本實施形態是用懸臂葉片迴 轉形的風車1 1作說明但並不侷限於此，也可以用風翼形 或多翼形、划槳形、半圓筒垂直軸形、S形、板形垂直軸 形、螺旋槳形等各種的形狀。 另外，實現本實施形態的各種功能之程式，可以以讀 取專用的方式預先寫入到記憶部的ROM中，也可以記錄 在CD等的紀錄媒體中必要時讀出再寫入到記憶部，還可 φ 以透過電氣通訊線路傳送來寫入到記憶部。 本發明記載在上述的實施形態中，不過本發明並不只 侷限於此等。只要不脫離本發明的精神及範圍也能失與其 他種種的實施形態。再則本實施形態中已述說過本發明構 成上的作用及效果，但該作用及效果只是一個例子，並不 是限定本發明。 〔發明效果〕 依據本發明’即使沒有裝設造成高成本的原因之天然 -22- 200535335 (19) 能源檢測用的專用機器，仍能隨時根據驅動力產生手段的 旋轉速度來辨認天然能源的規模。 【圖式簡單說明】 第1圖爲風力發電裝置的方塊圖。 第2圖爲表示風力發電裝置的全體構成之說明圖。 第3圖旋轉控制程序的流程圖。 【主要元件符號說明】 1:風力發電裝置主體 2 :控制器 3 :操作顯示部 4 :蓄電池 5 :變頻器 6 :外部負載 φ 7 :補助充電器 1 1 :風車 12 :風車葉片 1 3 :迴旋支持部 1 4 :旋轉支持機構 1 5 :貫穿軸構件 1 6 :旋轉軸離合器 1 7 :中空軸構件 1 8 :旋轉速度檢測器 -23- 200535335 (20) 1 9 :發電機 2 0 :停止裝 3 1 :控制部 3 2 :整流部 33 :橋式二 34 :充電電 3 5 :二極體 φ 36 :充電控 3 7 :線圈 3 8 :發電機 39 :充電電 4 1 :輸入部 4 2 ·離合益 4 3 :短路驅 44 :補助充 φ 45 :充電控 46 :變頻器 47 :操作顯 61 :顯示部 63 :顯示切 置 極體 容器 制部 電壓檢測器 壓檢測器 驅動部 動部 電作動部 制驅動部 ON/ OFF驅動部 示輸入輸出部 換開關 -24-

Claims (1)

1. 200535335 (υ 十、申請專利範圍 1 . 一種發電裝置，其特徵爲具有： 用天然能源來旋轉而產生驅動力之驅動力產生手段； 及 利用前述驅動力產生手段的驅動力來作動並發電之發 電手段；及 將前述發電手段的輸出側切換成輸出狀態及短路狀態 之短路手段；及 根據前述輸出狀態時前述驅動力產生手段的旋轉速 度、及前述短路狀態時前述驅動力產生手段的旋轉速度， 辨識兩種狀態時前述天然能源的規模之規模辨識手段。 2 ·如申請專利範圍第1項之發電裝置，其中前述發 電裝置是將前述天然能源設爲風力之風力發電裝置。 3 ·如申請專利範圍第1項之發電裝置，其中具有： 根據前述驅動力產生手段的旋轉速度來判定要將前述發電 手段切換成輸出狀態及短路狀態的何種狀態，並且依據判 定結果來切換控制前述短路手段之控制手段。 4 ·如申請專利範圍第3項之發電裝置，其中前述發 電裝置是將前述天然能源設爲風力之風力發電裝置。 5 .如申請專利範圍第3項之發電裝置，其中前述控 制手段係在輸出狀態時前述驅動力產生手段的旋轉速度爲 制動開始値以上時，控制前述短路手段來切換成短路狀 態，短路狀態後前述驅動力產生手段的旋轉速度成爲未滿 制動解除値時，控制前述短路手段來將前述短路狀態切換 -25- 200535335 (2) 成輸出狀態。 6.如申請專利範圍第5項之發電裝置，其中前述發電 裝置是將前述天然能源設爲風力之風力發電裝置。

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