WO2017006658A1 - 風車の回転速度制御方法及び風力発電装置 - Google Patents

風車の回転速度制御方法及び風力発電装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017006658A1
WO2017006658A1 PCT/JP2016/066212 JP2016066212W WO2017006658A1 WO 2017006658 A1 WO2017006658 A1 WO 2017006658A1 JP 2016066212 W JP2016066212 W JP 2016066212W WO 2017006658 A1 WO2017006658 A1 WO 2017006658A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
speed
rotor
motor
generator
wind
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/066212
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　政彦
Original Assignee
株式会社グローバルエナジー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2015136679A external-priority patent/JP6609128B2/ja
Priority claimed from JP2015136680A external-priority patent/JP6609129B2/ja
Priority claimed from JP2015179397A external-priority patent/JP6917673B2/ja
Priority claimed from JP2015179406A external-priority patent/JP6917674B2/ja
Application filed by 株式会社グローバルエナジー filed Critical 株式会社グローバルエナジー
Priority to CN201680039975.2A priority Critical patent/CN107850052A/zh
Priority to KR1020187003714A priority patent/KR20180052601A/ko
Publication of WO2017006658A1 publication Critical patent/WO2017006658A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/002—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being horizontal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • 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

Definitions

  • the present invention can improve the power generation efficiency even under a low wind speed, and can suppress the rotation of the rotor exceeding the rated speed during a strong wind and can generate power efficiently.
  • the present invention relates to a rotational speed control method and a wind power generator.
  • Wind power generators generally have a large mechanical loss, and at low wind speeds, the rotor does not rotate smoothly due to the cogging torque of the generator, so it takes time to reach the cut-in wind speed at which power generation starts. Power generation efficiency is low.
  • the inventor of the present invention has developed a vertical axis wind power generator including a wind turbine having lift type blades (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Documents 1 and 2 On the other hand, troubles due to over rotation occur during strong winds.
  • Patent Document 3 discloses a method for controlling high-speed rotation.
  • the vertical axis wind turbines described in Patent Documents 1 and 2 improve the startability of the vertical axis wind turbine, can start the rotation of the rotor even at a slight wind speed of about 1 to 1.5 m / s, and are averaged. For example, it has a feature that power can be generated efficiently even at a low wind speed of about 2 m / s, for example.
  • the wind speed suitable for the windmill does not continue for a long time, and the rotor rotating at a low wind speed is accelerated by its own power and can be rotated efficiently. If it can be accelerated to reach the peripheral speed, power generation efficiency can be further increased.
  • the rotation control method of the windmill described in Patent Document 3 is to control the rotation speed detector when it detects that the rotation speed of the windmill continues for a certain time in a predetermined range.
  • this method it is not possible to control what is rotating in a state where the windmill is not cut in at low wind speeds.
  • An object of the present invention is to provide a wind turbine rotational speed control method and a wind power generator that can suppress the rotation exceeding the rated rotational speed and efficiently generate power.
  • a prime mover is connected to the main shaft of the rotor of the wind turbine linked to the generator, and when the wind speed detection means detects a specific average wind speed at which the generated power from the generator can be output, the prime mover is Automatically starting, accelerating rotation until the circumferential speed or rotational speed of the rotor reaches a specific value, stopping the prime mover, and when the wind speed detecting means detects the specific average wind speed again, The prime mover is automatically restarted, and the control to stop the prime mover by accelerating rotation until the circumferential speed or rotational speed of the rotor reaches the specific value is repeated.
  • the motor when the wind speed detecting means detects a specific average wind speed capable of outputting the generated power from the generator, the motor is automatically started, and the circumferential speed or rotational speed of the rotor is a specific value. Since the generator can be rotated by accelerating rotation until reaching the value, power generation efficiency can be improved even under a low wind speed with a low rotor rotation speed and a small amount of power generation. In addition, if the rotor is accelerated and rotated until the peripheral speed or rotational speed reaches a specific value, the rotor rotates while accelerating by its own force even if there is no assistance from the prime mover. The consumption of the power source that drives the prime mover is relatively short and can be suppressed.
  • a motor that can be switched to the generator is connected to the main shaft of the rotor of the wind turbine linked to the main generator, and the motor is automatically activated when the wind speed detecting means detects a predetermined average wind speed.
  • the rotor is accelerated and rotated until the peripheral speed or rotational speed of the rotor reaches a specific value, the motor is stopped, and the wind speed detection means detects the rated average wind speed of the rotor or detects the rotational speed.
  • the motor When the means detects the rated rotational speed of the rotor, the motor is switched to an auxiliary generator so as to generate power by rotation of the main shaft, and when the wind speed detection means detects a predetermined average wind speed again, The auxiliary generator is switched to a motor and restarted, and the rotor is accelerated and rotated until the peripheral speed or rotational speed of the rotor reaches the specific value, and the control for stopping the motor is repeated.
  • the motor when the wind speed detecting means detects a predetermined average wind speed, the motor is automatically started and accelerated until the circumferential speed or rotational speed of the rotor reaches a specific value, Since the generator can be rotated, the power generation efficiency can be increased even under a condition where the amount of power generation is small under a low wind speed where the rotation speed of the rotor is low.
  • the rotor rotates while accelerating by its own force even if there is no assistance from the motor. It is relatively short, and the consumption of the power source that drives the motor can be suppressed.
  • the motor when the rated average wind speed of the rotor is detected or the rated rotational speed of the rotor is detected, the motor is switched to the auxiliary generator to generate power.
  • the power generation efficiency can be greatly increased.
  • the motor when the motor is switched to an auxiliary generator, the rotor is decelerated by the brake torque generated by regenerative power generation, preventing the rotor from rotating beyond the rated speed even if a brake device or the like is not used to decelerate. can do.
  • a wind turbine having a rotor with a plurality of blades, a generator connected to the main shaft of the rotor, a prime mover connected to the main shaft and capable of rotating the main shaft, and a power source for starting the prime mover
  • Rotation speed detection means for detecting the circumferential speed or rotation speed of the rotor
  • wind speed detection means for detecting an average wind speed toward the rotor
  • control means for controlling the rotation speed of the windmill
  • the control means starts the prime mover when the wind speed detecting means detects a specific average wind speed until the rotational speed detecting means detects that the circumferential speed or rotational speed of the rotor has reached a specific value.
  • the rotor is accelerated and stopped, the prime mover is stopped, and when the wind speed detecting means detects the specific average wind speed again, the prime mover is restarted, and the peripheral speed or rotational speed of the rotor is It is assumed that the motor is repeatedly controlled so as to stop the prime mover by accelerating rotation until reaching the value.
  • control means automatically starts the prime mover when the wind speed detection means detects the specific average wind speed, and the rotation speed detection means sets the circumferential speed or rotation speed of the rotor to a specific speed.
  • the motor is controlled to rotate at an accelerated speed until the motor is stopped until it is detected that the power has been reached. Can be increased.
  • power generation efficiency under low wind speed can be improved by adding the minimum components necessary for controlling the rotational speed of the windmill to a known wind power generation apparatus including a rotor having a plurality of lift-type blades and a generator. Therefore, it is possible to provide a wind turbine generator that is easy to implement and can generate power efficiently.
  • control means controls the peripheral speed or rotational speed of the rotor so that the motor is stopped after being rotated by the prime mover until it reaches a specific speed at which the rotor is accelerated by lift and efficiently rotates.
  • the time for operating the prime mover is relatively short, and the consumption of the power source that drives the prime mover relative to the amount of power generation is minimal.
  • the main shaft and the prime mover are connected via an electromagnetic clutch, and when the wind speed detecting means detects a specific average wind speed, the electromagnetic clutch is automatically connected to When the peripheral speed or the rotational speed reaches a specific value, the electromagnetic clutch is automatically disconnected by the control means.
  • the control means controls so that the electromagnetic clutch is disengaged when the circumferential speed or rotational speed of the rotor reaches a specific value
  • the engagement / disengagement of the clutch can be controlled accurately and in a short time. Therefore, it is possible to generate power using wind power more efficiently.
  • the motor is a motor
  • the power source for starting the motor is the power generated by the generator.
  • the prime mover is a motor
  • the power source for starting the motor is the power generated by the photovoltaic power generation panel.
  • a wind turbine having a rotor having a plurality of blades, a main generator connected to the main shaft of the rotor, a motor connected to the main shaft and capable of switching to the generator, and a circumferential speed of the rotor or Rotation speed detection means for detecting rotation speed, wind speed detection means for detecting an average wind speed toward the rotor, switching means for electrically switching the motor to a generator, and control means for controlling the rotation speed of the windmill
  • the control means starts the motor when the wind speed detecting means detects a predetermined average wind speed, and the rotational speed detecting means detects that the circumferential speed or rotational speed of the rotor has reached a specific value.
  • the wind speed detecting means detects the rated average wind speed of the rotor, or when the rotational speed detecting means detects the rated rotational speed of the rotor,
  • the switching means switches the motor to an auxiliary generator and controls to connect to the main shaft to generate power, and the wind speed detecting means detects the predetermined average wind speed again
  • the switching means causes the auxiliary power to be generated.
  • the generator is switched to the motor and restarted, and the rotor is accelerated until the peripheral speed or rotational speed of the rotor reaches the specific speed, and the motor is stopped. Ri returns shall be controlled.
  • the control means automatically starts the motor when the wind speed detection means detects the predetermined average wind speed, and the rotation speed detection means determines whether the rotor circumferential speed or rotation speed is specified. Until it is detected that the value has been reached, the rotor is accelerated and controlled so that the motor can be stopped.Therefore, even under conditions where the amount of power generation is low under low wind speeds where the rotational speed of the rotor is low, Power generation efficiency can be increased.
  • control means controls the circumferential speed or rotational speed of the rotor so that the motor is stopped after being rotated by the motor until reaching a specific speed at which the rotor is accelerated by lift and efficiently rotates,
  • the time during which the motor is operated is relatively short, and the consumption of the power source that drives the motor with respect to the amount of power generation is small.
  • control means detects the rated average wind speed of the rotor or detects the rated speed of the rotor, the control means controls the motor to switch to the auxiliary generator to generate power. Power can be generated with both the auxiliary generator and the power generation efficiency is greatly increased.
  • the motor is switched to an auxiliary generator, the rotor is decelerated by the brake torque generated by regenerative power generation, preventing the rotor from rotating beyond the rated speed even if a brake device or the like is not used to decelerate. can do.
  • the wind turbine is a vertical wind turbine or a horizontal wind turbine provided with a rotor having a plurality of lift-type blades formed with inclined portions at the tip.
  • the vertical axis wind turbine or the horizontal axis wind turbine including a rotor having a plurality of lift-type blades with inclined portions formed at the tip portions receives the airflow that diffuses against the inner surface of the blades at the inclined portions. Therefore, the lift (thrust) can be increased by increasing the rotational force, so that the rotor rotates from a low wind speed and the higher the wind speed, the more lift (thrust) generated on the blade due to the Coanda effect.
  • the rotor is efficiently rotated by the rotation. Therefore, even if the specific circumferential speed or rotation speed of the rotor is set to be low, the power generation efficiency can be maintained high.
  • the power generation efficiency can be greatly increased by accelerating the rotational speed of the rotor to a constant speed by a prime mover or a motor under a low wind speed.
  • the power generation efficiency can be greatly increased.
  • the motor is switched to the auxiliary generator, the rotor is decelerated by the regenerative brake, so that it is possible to prevent the rotor from rotating beyond the rated speed without providing a brake device and decelerating.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional plan view taken along line III-III in FIG. 1. It is a flowchart for implementing 1st Embodiment of the method based on this invention using the wind power generator of 1st Embodiment. It is a front view of 2nd Embodiment of the wind power generator which concerns on this invention. It is a front view of 3rd Embodiment of the wind power generator which concerns on this invention. It is a flowchart for implementing 2nd Embodiment of the method based on this invention using the wind power generator of 3rd Embodiment.
  • FIG. 1 shows a first embodiment (invention according to claim 3) of a wind turbine generator having a vertical wind turbine according to the present invention.
  • the wind turbine generator 1 includes a vertical rotor 2 and The generator 3 and the control means 4 for controlling the rotational speed of the windmill are provided.
  • the vertical main shaft 5 of the rotor 2 is rotatably supported by a central portion of a support frame 6 erected on the upper surface of the foundation G via a bearing 6A.
  • the inner ends of the upper and lower horizontal arms 7A and 7B are fixed to the symmetric position in the radial direction at the upper part of the vertical main shaft 5.
  • the inner side surfaces of the upper and lower ends of a pair of left and right lift type blades (hereinafter abbreviated as blades) 8 and 8 facing in the vertical direction are fixed to the outer ends of the upper and lower arms 7A and 7B.
  • the arms 7A and 7B and the blade 8 are made of, for example, fiber reinforced synthetic resin.
  • the arms 7A and 7B and the blade 8 can be integrally formed.
  • the shape of the blade 8 is substantially the same as the blade described in Japanese Patent Nos. 4907703 and 2011-169292 developed by the inventors of the present application. That is, the chord length of the blade 8 is 20% to 50% of the rotational radius of the blade 8, and the blade area is set large.
  • the cross-sectional shape of the main portion 8A excluding the upper and lower ends of the blade 8 is such that the blade thicknesses on the inner side and the outer side of the blade thickness center line C of the main portion 8A are symmetrical with each other as shown in FIG.
  • the blade thickness center line C is set to be approximately the same size, and is set so as to substantially overlap the rotation locus O of the blade thickness center of the blade 8.
  • the planar shape of the entire main portion 8A is curved in an arc shape along the rotation locus O of the blade thickness center, and the inner side surface extends in the centrifugal direction from the bulging portion of the leading edge to the trailing edge.
  • the wind hits the inner surface from the rear, it is pushed forward (rotation direction).
  • the cross-sectional shape of the main portion 8A is close to a standard airfoil shape in which the blade thickness on the front side, which is the rotational direction, is thick and gradually becomes thinner toward the rear.
  • the peripheral speed of the outer surface becomes larger than that of the inner surface due to the difference between the inner and outer turning radii of the blade 8, and the airflow passing rearward along the outer surface is larger than that on the inner surface. Faster than.
  • the pressure of the airflow passing through the outer surface is smaller than that of the airflow passing through the inner surface, and the outer surface of the rear edge of the blade 8 is caused by the Coanda effect on the outer surface.
  • the blade 8 is pushed from the rear toward the front edge, and a thrust in the rotational direction acts on the blade 8 to rotate the blade 8.
  • inwardly inclined portions 8 ⁇ / b> B and 8 ⁇ / b> B that are inclined in an arc shape inward, that is, in the direction of the longitudinal main shaft 5, are formed at both upper and lower ends of the blade 8. Since the inwardly inclined portions 8B are formed at the upper and lower end portions of the blade 8, the airflow that tends to flow in the vertical direction along the inner and outer side surfaces of the main portion 8A as the blade 8 rotates causes the Coanda effect. 2, it passes rearward along the inner and outer surfaces of the upper and lower inwardly inclined portions 8B, 8B, that is, in the W direction in FIG. Even under wind speed, the rotor 2 rotates with high rotational efficiency.
  • the generator 3 described above is a known permanent magnet type single-phase AC or three-phase AC generator installed on the foundation G, and a lower end portion of the vertical main shaft 5 is connected to a rotor shaft (not shown). Is the electric power generated by the generator 3 stored in the storage battery 10 via the controller 9 having a rectifier, a voltage regulator (not shown), etc., and then fed from the storage battery 10 to an external DC load power source? The controller 9 directly supplies power to the external AC load power system.
  • the controller 9 adjusts the amount of output current from the generator 3 to control the current and voltage output to the storage battery 10 or the DC load power source. For example, immediately after the rotor 2 is started or the rotational speed of the rotor 2 is controlled. Control is performed so that the amount of output current is reduced at low wind speeds that are slowed down, thereby reducing the power generation load applied to the generator 3 and preventing the rotor 2 from stalling.
  • the generator 3 may be a DC generator that can directly supply power to the storage battery 10 or the DC load power supply system.
  • a DC motor 14 with a speed reducer 13 as a prime mover is connected in parallel with the generator 3 via a transmission means 11 and a clutch 12 below the vertical main shaft 5.
  • the transmission means 11 includes a driven bevel gear 11A fixed to the longitudinal main shaft 5 and a drive bevel gear 11B meshed with the driven bevel gear 11A so that the axis is orthogonal to the drive bevel gear 11B.
  • a clutch 12 that interrupts transmission / reception of the power is interposed.
  • the clutch 12 a known electromagnetic clutch that is electrically turned on and off is used.
  • the transmission means 11 is preferably housed and concealed in a gear case K as indicated by a one-dot chain line.
  • the control unit 4 includes a clutch switching determination unit 17 and a power feeder (power feeding circuit) 18 that is connected to the storage battery 10 and is turned on / off based on a control signal output from the clutch switching determination unit 17.
  • the clutch switching determination unit 17 outputs an ON control signal to the power feeder 18 when the anemometer 24 described later detects a specific average wind speed, and the power of the storage battery 10 is supplied.
  • the electromagnetic clutch 12 is connected by supplying power to the electromagnetic clutch 12 via the electric device 18.
  • the time for detecting the average wind speed by the anemometer 24 is preferably detected at intervals of, for example, 3 to 10 seconds so that the power generation amount does not fluctuate greatly at low wind speeds.
  • the electromagnetic clutch 12 When the electromagnetic clutch 12 is connected, the rotational driving force of the motor 14 is decelerated and transmitted to the driving bevel gear 11B and the driven bevel gear 11A via the speed reducer 13, and the vertical main shaft 5 is rotationally driven with a large driving torque. Be made.
  • an off control signal is output from the clutch switching determination unit 17 to the power feeder 18, the electromagnetic clutch 12 is disconnected and the power transmission between the longitudinal main shaft 5 and the motor 14 is cut off.
  • a motor 14 is also connected to the power feeder 18, and energization from the power feeder 18 is turned on / off based on a motor start / stop determination signal output from the motor start / stop determination unit 19 of the control means 4. Then, the motor 14 is started or stopped.
  • the rotor switching determination unit 17 and the motor start / stop determination unit 19 are connected to a rotor peripheral speed determination unit 23 and an average wind speed determination unit from a rotation speed sensor 22 and an anemometer 24 described later.
  • a determination signal calculated by the central processing unit (CPU) 20 of the control means 4 is output.
  • a gear 21 for measuring the rotational speed is attached at an appropriate position in the middle portion of the vertical main shaft 5, and the rotational speed of the gear 21 is detected by the rotational speed detection sensor 22, so that the rotor via the vertical main shaft 5 is detected.
  • the rotational speed of 2 can be detected.
  • one or a plurality of convex portions may be provided on the outer peripheral surface of the vertical main shaft 5.
  • the rotation speed detection sensor 22 for example, a non-contact type sensor such as a magnetic rotation speed detection sensor, an ultrasonic rotation speed detection sensor, or a rotary encoder is used.
  • the rotational speed detected by the rotational speed detection sensor 22 is input to the rotor peripheral speed determination unit 23 of the control means 4, and the central processing unit 20 of the control means 4 determines the average peripheral speed of the rotor 2 based on the input rotational speed. Calculate the speed.
  • the rotational speed (rpm) of the longitudinal main shaft 5 is set to the outer peripheral length (2 ⁇ r). Multiply by to convert to peripheral speed (m / s).
  • the peripheral speed of the rotor 2 can also be obtained by detecting the angular speed of the blade 8 with a sensor. That is, a value obtained by multiplying the angular velocity (rad / s) of the blade 8 by the rotational radius (r) is the peripheral speed of the rotor 2.
  • a determination signal is sent to the clutch switching determination unit 17 and the motor start / stop determination unit 19. Is output.
  • the rotation speed detection sensor 22 and the rotor circumferential speed determination unit 23 correspond to the rotation speed detection means according to the present invention.
  • an anemometer 24 as a wind speed detecting means for detecting an average wind speed of the wind toward the rotor 2 every fixed time is attached to a support (not shown).
  • the average wind speed detected by the anemometer 24 is input to the average wind speed determination unit 25 of the control means 4 and is processed by the central processing unit (CPU) 20 so that the wind speed is a specific average wind speed, that is, for example, the generator 3. Is determined to reach 2 m / s, which is the wind speed at which the generated power can be output, to the clutch switching determination unit 17 and the motor start / stop determination unit 19 described above.
  • the average wind speed when the rotor 2 is rotating is measured by the anemometer 24 (S1), and the average wind speed determination unit 25 determines the average wind speed based on the calculation processing result of the central processing unit 20 of the control means 4. For example, it is determined whether or not 2 m / s, which is a specific average wind speed, is detected (S2). When the average wind speed is 2 m / s or less, the electromagnetic clutch 12 is off.
  • the electromagnetic clutch 12 When the average wind speed determination unit 25 determines that the average wind speed has reached 2 m / s, the electromagnetic clutch 12 is energized by the determination signal output from the clutch switching determination unit 17 to the power feeder 18, and the electromagnetic clutch 12 is turned on (S3), and the drive shaft 15 and the output shaft 16 are connected.
  • the power supply 18 is turned on by the motor start signal output from the motor start / stop determination unit 19 to automatically start the motor 14 (S4), and the longitudinal main shaft 5 is forced through the transmission means 11.
  • the rotor 2 is rotated at an accelerated speed (S5).
  • the generator 3 can generate electric power.
  • the controller 9 outputs the amount of output current from the generator 3 only for a certain time immediately after the start of the motor 14. May be automatically reduced. If it does in this way, since the load added to the generator 3 immediately after the start of acceleration can be reduced, the rotor 2 can be accelerated rapidly by the motor 14.
  • the reason why it is determined whether or not the average wind speed has reached 2 m / s is that, for example, in the longitudinal rotor 2 including the lift-type blade 8 having the above-described shape, the rotational radius of the blade 8 is 1 m, the blade length of the blade 8 is In the case of 1.2 m, when the average wind speed reaches 2 m / s, it is demonstrated that the rotation of the rotor 2 is accelerated by the lift generated in the blade 8 and rotates at a speed capable of outputting the generated power from the generator 3. Because.
  • the rotational speed detection sensor 22 After accelerating the rotation of the rotor 2, the rotational speed detection sensor 22 detects the average rotational speed of the longitudinal main shaft 5, and based on the rotational speed, the central processing unit 20 converts it to the peripheral speed of the rotor 2, The result is output to the rotor peripheral speed determination unit 23 (S6), and the rotor peripheral speed determination unit 23 determines whether or not the peripheral speed of the rotor 2 has reached a specific peripheral speed exceeding the average wind speed 2 m / s, for example, 5 m / s. Is determined (S7).
  • the circumferential speed of the rotor 2 is 5 m / s.
  • the lift (thrust) generated in the blade 8 increases due to the action of the inwardly inclined portions 8B at the upper and lower end portions of the blade 8 and the Coanda effect, and the rotor 2 increases the wind speed without the assistance of the motor 14. This is because it has been demonstrated that power is efficiently generated by rotating while accelerating to a higher peripheral speed, and that stalling due to the power generation load is less likely to occur.
  • the rotational speed of the rotor 2 when the peripheral speed is 5 m / s
  • the peripheral speed, the rotational speed, and the length of the outer periphery have the relationship as described above.
  • Is 1 m the outer peripheral length (2 ⁇ r) of the rotor 2 is 6.28 m. Therefore, if the peripheral speed of 5 m / s is divided by the outer peripheral length of 6.28 m and multiplied by 60 to convert to a partial speed, the rotational speed of the rotor 2 is about 48 rpm.
  • the clutch switching determination unit 17 When the rotor peripheral speed determination unit 23 determines that the peripheral speed of the rotor 2 has reached 5 m / s, the clutch switching determination unit 17 outputs an OFF determination signal to the power feeder 18, whereby the electromagnetic clutch 12 is The motor 14 is turned off (S8), and at the same time, the motor 14 is stopped by the motor stop signal generated by the motor start / stop determination unit 19 (S9), and the acceleration rotation of the rotor 2 is stopped.
  • the process returns to step S5 and the motor 14 accelerates the rotation of the rotor 2 while the electromagnetic clutch 12 is connected. to continue.
  • the rotor 2 when the rotor 2 is rotating at a low wind speed with an average wind speed of 2 m / s, the rotor 2 is accelerated by itself. However, by accelerating quickly by the motor 14 so as to reach a peripheral speed of 5 m / s that can be efficiently rotated and repeatedly controlling the rotational speed of the rotor 2, the rotational speed of the rotor 2 is low under wind speed. Even under a condition where the amount of power generation is small, the power generation efficiency can be increased without greatly changing the generated power.
  • the motor 14 automatically stops when the peripheral speed of the rotor 2 reaches 5 m / s. Even so, the blade continues to rotate due to the lift, so if the wind blows during that time, the rotation is accelerated. Therefore, it is not necessary to operate the motor 14 frequently, and the power consumption can be reduced.
  • the wind turbine generator according to the second embodiment includes a photovoltaic power generation panel 26 and a second storage battery 27 that stores electric power generated by the photovoltaic power generation panel 26 in the wind turbine generator 1 according to the first embodiment. Is added.
  • the electric power generated by the generator 3 is stored in the first storage battery 10 in the same manner as the wind power generator 1 of the first embodiment.
  • the control means 4 has the same configuration as that of the first embodiment.
  • the second storage battery 27 is connected to the power feeder 18 in the control means 4, and when the motor start signal is output from the motor start / stop determination unit 19, the power of the second storage battery 27 is supplied to the motor 14 via the power feeder 18. It comes to be supplied. Further, as indicated by a dotted line, surplus power generated by the solar power generation panel 26 is also stored in the first storage battery 10.
  • the control of the rotational speed of the windmill using the wind turbine generator according to the second embodiment is performed by the same method as the method using the wind turbine generator 1 according to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. .
  • the driving power of the motor 14 is generated by the photovoltaic power generation panel 26 and the power stored in the second storage battery 27 is used. It is not necessary to consume power, and the power can be used effectively.
  • the motor 14 is driven by the power of the first storage battery 10 or the power of both the first storage battery 10 and the second storage battery 27 as shown by the dotted line in preparation for the case where the power generation amount of the solar power generation panel 26 decreases. You may make it do.
  • the wind turbine generator according to the third embodiment uses the generator connected to the longitudinal main shaft 5 of the rotor 2 as the main generator 3, and replaces the motor 14 described in the first embodiment with a generator.
  • a switchable motor / auxiliary generator 28 is used.
  • the motor / auxiliary generator 28 for example, a permanent magnet field type DC motor or a permanent magnet type AC synchronous motor that can be switched to a generator is used. Switching to an auxiliary generator in the case of generating power by rotation of the main shaft 5 is possible via a changeover switch 29.
  • the changeover switch 29 is a neutral return type (normally open type) having a motor side contact 29A and a charge side contact 29B.
  • the changeover switch 29 is switched from the neutral position to the motor side contact 29A, the motor / auxiliary power generation is performed.
  • the machine 28 is switched to a motor and is driven by the power of the second storage battery 27.
  • an inverter which is a DC-AC mutual conversion circuit is added between the motor / auxiliary generator 28 and the changeover switch 29. .
  • the changeover switch 29 When the changeover switch 29 is switched from the neutral position to the charging side contact 29B, the motor / auxiliary generator 28 is switched to the auxiliary generator, and the electric power generated by the auxiliary generator is supplied to the controller 30 having a voltage regulator or the like.
  • the second storage battery 27 that stores the electric power of the photovoltaic power generation panel 26 is charged.
  • the surplus power generated by switching the motor / auxiliary generator 28 to the auxiliary generator is also charged to the first storage battery 10 via the controller 30, or the first storage battery 10 and the second storage battery 27 are connected in parallel. It is also possible to supply power from both the first and second storage batteries 10 and 27 to an external DC load power source or the like.
  • the control unit 4 includes a motor / auxiliary generator switching determination unit 31 in addition to the clutch switching determination unit 17, the central processing unit 20, the rotor peripheral speed determination unit 23, and the average wind speed determination unit 25 similar to those in the first embodiment. And a power feeder (power feeding circuit) 32 that is connected to the second storage battery 27 and is turned on / off based on a control signal output from the clutch switching determination unit 17. *
  • the clutch switching determination unit 17 outputs an ON control signal to the power feeder 32 when the anemometer 24 detects a predetermined average wind speed of 2 m / s, and the power of the second storage battery 27 is supplied to the power feeder 32.
  • the electromagnetic clutch 12 is supplied with power through the electromagnetic clutch 12, the electromagnetic clutch 12 is connected.
  • the electromagnetic clutch 12 When the electromagnetic clutch 12 is connected, the motor / auxiliary generator 28 and the longitudinal main shaft 5 are connected via the drive bevel gear 11B and the driven bevel gear 11A of the transmission means 11. Further, when an OFF control signal is output from the clutch switching determination unit 17 to the power feeder 32, the electromagnetic clutch 12 is disconnected, and power transmission between the motor / auxiliary generator 28 and the longitudinal main shaft 5 is cut off. .
  • the aforementioned changeover switch 29 is switched based on a determination signal output from the motor / auxiliary generator switching determination unit 31 of the control means 4 to start or stop the motor / auxiliary generator 28 as a motor, To start or stop.
  • the clutch switching determination unit 17 and the motor / auxiliary generator switching determination unit 31 are based on data input from the rotational speed sensor 22 and the anemometer 24 to the rotor circumferential speed determination unit 23 and the average wind speed determination unit 25. Then, a determination signal that is arithmetically processed by the central processing unit (CPU) 20 of the control means 4 is output.
  • CPU central processing unit
  • the clutch switching determination unit 17 and the motor / auxiliary generator switching determination unit A determination signal is output to 31.
  • the average wind speed determination unit 25 determines that 2 m / s, which is the average wind speed, is detected, and when it is determined that, for example, 13 m / s, which is the rated average wind speed of the rotor 2, is detected, the clutch described above.
  • a determination signal is output to the switching determination unit 17 and the motor / auxiliary generator switching determination unit 31.
  • the disc brake device 33 includes a large-diameter brake disc 34 fixed to an intermediate portion of the longitudinal main shaft 5 and a bracket 35 fixed at an appropriate position in the intermediate portion of the support frame 6 to a part of the peripheral end portion of the brake disc 34.
  • a caliper 36 that is vertically movable and non-rotatable so as to accommodate the vehicle, and a pair of upper and lower brake pads that are provided inside the caliper 36 and can press the upper and lower surfaces of the peripheral end of the brake disc 34 37 and 37, and an electromagnetic actuator 38 made of a solenoid, which is housed in the caliper 36 and can press the upper surface of the upper brake pad 37 by the lower end of the plunger facing downward.
  • the electromagnetic actuator 38 When the circumferential speed or rotational speed of the rotor 2 exceeds a predetermined rated value (allowable value), the electromagnetic actuator 38 is turned on by a power supply signal generated from the rotor circumferential speed determination unit 23 of the control means 4.
  • the plunger is protruded downward, the upper brake pad 37 is pressed against the upper surface of the peripheral end of the brake disk 34, and the caliper 36 is moved upward by the reaction force, so that the lower brake pad 37 is moved to the brake disk 34. Press contact with the lower surface of the peripheral end.
  • a braking force acts on the brake disc 34 and the longitudinal main shaft 5 by the frictional force at this time, and the rotation of the rotor 2 is decelerated or stopped.
  • a manual brake device 39 for urgently stopping the rotation of the rotor 2 by a manual operation in case of strong wind or when an abnormal situation occurs in the wind power generator.
  • the manual brake device 39 for example, a pair of left and right supported by a non-moving support body (not shown) so as to be able to advance and retract so as to face the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 40 formed at the intermediate portion of the vertical main shaft 5.
  • a known one having semicircular brake pads 41, 41 and a manual operation lever (not shown) for pressing both brake pads 41 against the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 40 can be used.
  • the average wind speed when the rotor 2 is rotating is measured by the anemometer 24 (S1), and the average wind speed determination unit 25 determines in advance based on the calculation processing result of the central processing unit 20 of the control means 4. It is determined whether or not the average wind speed of 2 m / s or more is detected (S2). When the average wind speed is less than 2 m / s, the electromagnetic clutch 12 is off.
  • the electromagnetic clutch 12 When the average wind speed determination unit 25 determines that the average wind speed is 2 m / s or more, the electromagnetic clutch 12 is energized by the determination signal output from the clutch switching determination unit 17 to the power feeder 32, and the electromagnetic clutch 12 is turned on.
  • the drive shaft 15 and the output shaft 16 are connected by turning on (S3).
  • the switch 29 in the neutral position is switched to the motor-side contact 29A by the switching signal output from the motor / auxiliary generator switching determination unit 31 (S4).
  • the motor / auxiliary generator 28 is automatically switched to the motor (S5), the longitudinal main shaft 5 is forcibly rotated through the transmission means 11, and the rotor 2 is accelerated (S6). If it is determined that the average wind speed has not reached 2 m / s, the process returns to step S1, and the average wind speed is continuously measured.
  • the reason for determining whether or not the average wind speed is 2 m / s or higher is the same as the reason described above. Therefore, when the rotor 2 is rotating at a low wind speed with an average wind speed of about 2 m / s, the motor When the cum / auxiliary generator 28 is switched to a motor and the rotation of the rotor 2 is accelerated quickly, lift is generated in the blade 8 and the blade 8 is further accelerated, thereby generating power more efficiently.
  • the rotational speed detection sensor 22 After accelerating the rotation of the rotor 2, the rotational speed detection sensor 22 detects the average rotational speed of the longitudinal main shaft 5, and based on the rotational speed, the central processing unit 20 converts it to the peripheral speed of the rotor 2, and the result is It is output to the rotor peripheral speed determination unit 23 (S7), and the rotor peripheral speed determination unit 23 determines whether or not a specific peripheral speed at which the peripheral speed of the rotor 2 exceeds the average wind speed of 2 m / s, for example, 5 m / s is detected. (S8).
  • the reason for determining whether or not the circumferential speed of the rotor 2 is 5 m / s is the same as the reason described above.
  • the clutch switching determination unit 17 When the rotor circumferential speed determination unit 23 determines that the circumferential speed of the rotor 2 has reached 5 m / s, the clutch switching determination unit 17 outputs an OFF determination signal to the power feeder 32, whereby the electromagnetic clutch 12 is At the same time, it is turned off (S9), and at the same time, the changeover switch 29 is returned to the neutral position by the switching signal output from the motor / auxiliary generator switching determination unit 31 and turned off (S10), and the motor is stopped (S11). Then, the acceleration rotation of the rotor 2 is stopped.
  • step S6 the process returns to step S6, and the motor 2 continues to accelerate the rotation of the rotor 2 with the electromagnetic clutch 12 connected.
  • the average wind speed is measured again by the anemometer 24 (S12), and the average wind speed determination unit 25 detects the rated average wind speed of the rotor 2 of 13 m / s.
  • the electromagnetic clutch 12 is turned on (S14), and at the same time, output from the motor / auxiliary generator switching determination unit 31.
  • the changeover switch 29 in the neutral position is switched to the charging side contact 29B side (S15).
  • the motor / auxiliary generator 28 is switched to the auxiliary generator and started (S16), and the rotor (armature) of the auxiliary generator is rotated by the vertical main shaft 5. Power is generated by being driven. During the power generation, the rotational energy of the rotor 2 is converted into electric energy, whereby a regenerative brake acts on the rotor 2 to decelerate.
  • the rotor 2 is prevented from rotating beyond the rated speed.
  • the electric power generated by the auxiliary generator is charged to the second storage battery 27 via the changeover switch 29 and the controller 30.
  • the rotor 2 can be controlled so as not to exceed the rated rotational speed.
  • the rotor 2 is controlled to rotate at a rotational speed slightly lower than the rated rotational speed when the average wind speed exceeds 13 m / s, the power generation efficiency of the auxiliary generator is increased.
  • the process returns to step S12 and the average wind speed is continuously measured.
  • the average wind speed is measured by the anemometer 24 (S17), and when the average wind speed determination unit 25 determines that the average wind speed has decreased to 2 m / s or less (S18),
  • the changeover switch 29 is switched to the motor side contact 29A, the motor / auxiliary generator 28 is automatically switched from the auxiliary generator to the motor, and the rotor 2 is restarted. Then, the rotation is accelerated until the peripheral speed reaches 5 m / s.
  • the blade 8 is accelerated by lift.
  • the motor / auxiliary generator 28 is switched to the motor and accelerated quickly until the peripheral speed reaches 5 m / s, which allows efficient rotation, and the rotational speed of the rotor 2 is repeatedly controlled, thereby reducing the low wind speed.
  • the power generation efficiency can be increased without greatly changing the generated power even underneath.
  • the motor / auxiliary generator 28 is switched to the auxiliary generator to generate power. Power can be generated with both the auxiliary generator and the power generation efficiency is greatly increased.
  • the motor / auxiliary generator 28 is switched to the auxiliary generator, the rotor 2 is decelerated by the brake torque generated by the regenerative power generation, so that it is possible to prevent the rotor 2 from rotating beyond the rated rotational speed.
  • the disc brake device 33 can also be used together, so that the rotor 2 over-rotates even in strong winds. There is no fear.
  • the manual brake device 39 is operated to operate the rotor. 2 can be forcibly stopped, so that the blade 8 of the rotor 2 can be prevented from being damaged.
  • the motor when it is detected that the average wind speed is 2 m / s, for example, the motor is started to accelerate the rotation of the rotor 2, but the longitudinal speed when the average wind speed is 2 m / s is used.
  • the motor 2 may be started to accelerate the rotor 2.
  • the motor is accelerated until the peripheral speed of the rotor 2 reaches 5 m / s, and the motor is stopped.
  • the peripheral speed of the rotor 2 is converted into a rotational speed. Therefore, the motor can be stopped when the rotational speed detection sensor 22 detects the rotational speed of the rotor 2 when the peripheral speed reaches 5 m / s.
  • the average wind speed at which the motor is started is set to 2 m / s.
  • the average wind speed is appropriately set according to the rotation radius of the blade 8. That is, when the rotational radius of the blade 8 is smaller than 1 m of the above embodiment, the rotational torque of the rotor 2 becomes small and it is easy to stall due to the power generation load. Therefore, the average wind speed is set to 2 m / s or more, What is necessary is just to start a motor when the rotational speed of the rotor 2 is high.
  • the average wind speed is set to 2 m / s or less and the rotor 2 is set.
  • the motor may be started when the rotation speed is low.
  • the motor is stopped when the peripheral speed of the rotor 2 reaches 5 m / s.
  • the peripheral speed of the rotor 2 when the motor is stopped depends on the rotational radius of the blade 8. Is set appropriately.
  • the storage batteries 10 and 27 in which the electric power generated by the generator 3 or the solar power generation panel 26 is stored are used as the power source for starting the motor, the storage batteries 10 and 27 store the power. It is also possible to start the motor directly with the electric power generated by the generator 3 or the photovoltaic power generation panel 26 without using the generated electric power.
  • the motor may be started via a converter such as an AC-DC inverter. Further, when there is a commercial power source near the installation site of the wind power generator, the motor may be started by the electric power.
  • the prime mover for rotating the vertical main shaft 5 may be an AC motor instead of the DC motor 14, and is connected to, for example, a hydraulic pump driven by a commercial power source or the like. It is also possible to use a hydraulic motor that is connected to a hydraulic motor that is rotated by pressure oil or an air compressor that is driven by a commercial power source or the like and that is rotated by compressed air.
  • the electromagnetic clutch 12 is used to intermittently transmit power to the output shaft 16 of the speed reducer 13, but a mechanical clutch such as a centrifugal clutch can also be used. At this time, the clutch switching determination unit 17 of the control means 4 is not necessary. Note that a clutch mechanism such as the electromagnetic clutch 12 for intermittently transmitting power between the drive shaft 15 and the output shaft 16 of the speed reducer 13 may be omitted.
  • the electric power generated by switching the motor / auxiliary generator 28 to the auxiliary generator is charged in the second storage battery 27, but the second storage battery 27 is omitted. Then, the first storage battery 10 may be charged. At this time, the quantity of the first storage battery 10 may be increased to increase the storage capacity. In this case, the power for starting the motor / auxiliary generator 28 as a motor and the power for operating the electromagnetic clutch 12 may be supplied using the first storage battery 10.
  • the present invention is a wind power generator in which lift type blades are fixed to the vertical main shaft 5 in a multistage shape, or as described in Japanese Patent No. 4740580.
  • the present invention can also be applied to a wind turbine generator including a horizontal axis wind turbine in which a tip portion of a blade is inclined in a main axis direction (wind receiving direction).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

低風速下において、ロータの回転速度を一定の速度まで加速させることにより、発電効率を大幅に高めうるようにした風車の回転速度制御方法を提供する。　風速検知手段２４が、発電機３からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときにモータ１４を自動的に始動させ、ロータ２の周速または回転速度が特定の速度に達するまで加速回転させて、モータ１４を停止させ、風速検知手段２４が再度特定平均風速を検知したときに、再度モータ１４を自動的に始動させて、ロータ２の周速または回転速度が特定の速度に達するまで加速回転させてモータ１４を停止させる制御を繰返えさせる。

Description

風車の回転速度制御方法及び風力発電装置
　本発明は、低風速下においても、発電効率を高めることができ、また、強風時においては、ロータが定格回転数を超えて回転するのを抑えうるとともに、効率よく発電しうるようにした風車の回転速度制御方法及び風力発電装置に関する。
　風力発電装置は、一般的に機械的ロスが大きく、かつ低風速下では、ロータは発電機のコギングトルクのために、円滑に回転しにくいため、発電を開始するカットイン風速に達するまで時間がかかり、発電効率は低い。この問題を解決するために、本発明の発明者は、揚力型ブレードを有する風車を備える縦軸風力発電装置を開発している(例えば特許文献１、２参照)。
　一方、強風時には過回転による障害が発生する。高速回転を制御する方法としては、例えば特許文献３に記載されている。
特許第４９０７０７３号公報 特開２０１１－１６９２９２号公報 特開２０１１－２２０２１８号公報
　上記特許文献１及び２に記載の縦軸風車は、縦軸風車の起動性を改善して、１～１.５ｍ／ｓ程度の微風速でも、ロータの回転を開始させることができ、かつ平均風速が、例えば２ｍ／ｓ程度の低風速下でも、効率よく発電しうるという特徴を有している。
　また、ロータの周速または回転速度が一定の値に達すると、コアンダ効果により、ブレードに生じる揚力が増大するため、ブレードの回転は加速され、かつ発電負荷による失速が起こりにくくなり、発電効率は高められるという特徴も有している。
　しかし、風向きは常に変化するため、風車に適する風速が長時間継続することはなく、低風速下で回転しているロータの回転速度を、ロータが自力により加速して、効率よく回転しうる一定の周速となるまで加速することができれば、発電効率をさらに高めることができる。
　また、特許文献１、２に記載の縦軸風車は、回転効率が高いため、強風時に一定の風速を超えると、ロータは定格回転数を超えて回転することがある。そのため、予めロータの定格平均風速を設定しておき、風速が定格平均風速に達するか、またはそれを超えた場合に、主軸の回転をブレーキ装置等により強制的に減速させて、ロータが定格回転数を超えて回転しないようにすることが考えられている。
　しかし、このようにすると、強風時に効率よく発電することができなくなる。
　一方、上記特許文献３に記載の風車の回転制御方法は、回転速度検出器が、風車の回転速度が所定の範囲で一定時間以上連続することを検出した時、これを制御するというものであるが、この方法では、低風速時に、風車がカットインしない状態で回転しているものを制御することはできない。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、低風速下において、ロータの回転速度を一定の速度まで加速させることにより、発電効率を大幅に高めことができ、かつ強風時においても、ロータが定格回転数を超えて回転するのを抑えうるとともに、効率よく発電しうるようにした、風車の回転速度制御方法及び風力発電装置を提供することを目的とするものである。
　本発明の風車の回転速度制御方法によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）発電機に連係させた風車のロータの主軸に、原動機を接続しておき、風速検知手段が前記発電機からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときに、前記原動機を自動的に始動させ、前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させて、前記原動機を停止させ、前記風速検知手段が再度、前記特定平均風速を検知したときに、前記原動機を自動的に再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が、前記特定の値に達するまで加速回転させて原動機を停止させる制御を繰返えさせる。
　このような方法によると、風速検知手段が、発電機からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときに原動機を自動的に始動させて、ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させて、発電機を回転させうるので、ロータの回転速度が低い低風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を高めることができる。
　また、ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させると、原動機による助力がなくても、揚力によってロータは自力で加速しながら回転するので、原動機を作動させている時間は比較的短く、原動機を駆動する動力源の消費量を抑えることができる。
(２)　主発電機に連係させた風車のロータの主軸に、発電機に切替えることができるモータを接続しておき、風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに、前記モータを自動的に始動させ、前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させ、前記風速検知手段が前記ロータの定格平均風速を検知するか、回転速度検知手段が前記ロータの定格回転数を検知したとき、前記モータを補助発電機に切替えて前記主軸の回転により発電するようにし、前記風速検知手段が再度予め定めた平均風速を検知したときに、前記補助発電機をモータに切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の値に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させる制御を繰返えさせる。
　このような方法によると、風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに、モータを自動的に始動させて、ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させて、発電機を回転させうるので、ロータの回転速度が低い低風速下において、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を高めることができる。
　また、ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させると、モータによる助力がなくても、揚力によってロータは自力で加速しながら回転するので、モータを作動させている時間は比較的短く、モータを駆動する動力源の消費量を抑えることができる。
　さらに、ロータの定格平均風速を検知するか、ロータの定格回転数を検知した場合に、モータを補助発電機に切替えて発電するようにしているので、強風時には、主発電機と補助発電機との両方で発電することができ、発電効率は大幅に高まる。しかも、モータを補助発電機に切替えると、ロータは、回生発電によるブレーキトルクにより減速させられるので、ブレーキ装置等を設けて減速しなくても、ロータが定格回転数を超えて回転するのを防止することができる。
　本発明の風力発電装置によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(３)　複数のブレードを備えたロータを有する風車と、前記ロータの主軸に接続されている発電機と、前記主軸に接続され、主軸を回転させうる原動機と、前記原動機を始動させる動力源と、前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、
　前記制御手段は、前記風速検知手段が特定平均風速を検知したときに前記原動機を始動させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させて、前記原動機を停止させ、前記風速検知手段が再度前記特定平均風速を検知したときに、前記原動機を再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の値に達するまで加速回転させて、前記原動機を停止させるように繰返し制御するものとする。
　このような構成によると、制御手段は、風速検知手段が特定平均風速を検知したときに、原動機を自動的に始動させ、回転速度検知手段が、ロータの周速または回転速度が特定の速度に達したのを検知するまで、ロータを加速回転させて、原動機を停止させうるように制御するので、ロータの回転速度が低い低風速下において、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を高めることができる。
　また、複数の揚力型ブレードを有するロータと発電機とを備える公知の風力発電装置に、風車の回転速度の制御に必要な最小限の構成部材を追加するだけで、低風速下における発電効率を高めることができるので、実施が容易で、効率の良い発電ができる風力発電装置を提供することが可能となる。
　更に、制御手段は、ロータの周速または回転速度を、ロータが揚力により加速されて、効率良く回転する特定の速度に達するまで原動機で回転させた後、原動機を停止させるように制御するので、原動機を作動させている時間は比較的短かく、発電量に対する原動機を駆動する動力源の消費量は僅かですむ。
(４)　上記(３)項において、前記主軸と原動機とを電磁クラッチを介して接続し、前記風速検知手段が特定平均風速を検知したとき、前記電磁クラッチを自動的に接続し、前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達したとき、前記電磁クラッチを自動的に切断するように、前記制御手段により制御するようにする。
　このような構成によると、ロータの周速または回転速度が特定の値に達したとき、電磁クラッチを切断するように、制御手段により制御すると、クラッチの断続を正確かつ短時間で制御することができるので、風力をより効率良く利用して発電することができる。
(５)　上記(３)または(４)項において、前記原動機をモータとするとともに、このモータを始動させる電源を、前記発電機により発電された電力とする。
　このような構成によると、モータを始動させる動力源を、発電機により発電された電力の一部を使用するので、外部の電源設備が不要となるとともに、外部電源設備のない場所に風力発電装置を設置することができる。
(６)　上記(３)または(４)項において、前記原動機をモータとするとともに、このモータを始動させる電源を、太陽光発電パネルにより発電された電力とする。
　このような構成によると、モータを始動させる動力源に、太陽光発電パネルにより発電された電力を使用するので、発電機により発電された電力の消費を減少させ、その電力を有効に使用することができる。
(７)　複数のブレードを備えるロータを有する風車と、前記ロータの主軸に接続されている主発電機と、前記主軸に接続され、発電機に切替えることができるモータと、前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、前記モータを発電機に電気的に切替える切替手段と、前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、
　前記制御手段は、前記風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに前記モータを始動させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させて、前記モータを停止させ、前記風速検知手段が前記ロータの定格平均風速を検知するか、前記回転速度検知手段がロータの定格回転数を検知したとき、前記切替手段が前記モータを補助発電機に切り替えるとともに、前記主軸に接続して発電するように制御し、かつ前記風速検知手段が再度予め定めた平均風速を検知したときに、前記切替手段により前記補助発電機をモータに切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の速度に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させるように繰り返し制御するものとする。
　このような構成によると、制御手段は、風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに、モータを自動的に始動させ、回転速度検知手段が、ロータの周速または回転速度が特定の値に達したのを検知するまで、ロータを加速回転させて、モータを停止させうるように制御するので、ロータの回転速度が低い低風速下において、発電量が少ない条件下であっても、発電効率を高めることができる。
　また、制御手段は、ロータの周速または回転速度を、ロータが揚力により加速されて、効率良く回転する特定の速度に達するまでモータで回転させた後、モータを停止させるように制御するので、モータを作動させている時間は比較的短かく、発電量に対するモータを駆動する動力源の消費量は僅かで済む。
　更に、制御手段は、ロータの定格平均風速を検知するか、ロータの定格回転数を検知した場合に、モータを補助発電機に切替えて発電するように制御するので、強風時には、主発電機と補助発電機との両方で発電することができ、発電効率は大幅に高まる。しかも、モータを補助発電機に切替えると、ロータは、回生発電によるブレーキトルクにより減速させられるので、ブレーキ装置等を設けて減速しなくても、ロータが定格回転数を超えて回転するのを防止することができる。
(８)　上記(３)または(７)項において、前記風車を、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを有するロータを備える縦軸風車または横軸風車とする。
　このような構成によると、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを有するロータを備える縦軸風車または横軸風車は、ブレードの内側面に当って拡散する気流を、傾斜部で受け止めることにより、回転力を高めて揚力(推力)を増大させうるので、ロータは低風速時から回転し、かつ風速が速くなるほど、コアンダ効果によりブレードに生じる揚力(推力)が増大し、ブレードは揚力により加速されてロータは効率よく回転する。そのため、ロータの特定周速または回転速度を低めに設定しても、発電効率を高く維持することができる。
　本発明の風車の回転速度制御方法及び風力発電装置によると、低風速下において、原動機またはモータによりロータの回転速度を一定の速度まで加速させることにより、発電効率を大幅に高めことができる。
　また、この効果に加えて、請求項２または７に記載の発明においては、強風時には、主発電機と補助発電機との両方で発電することができるので、発電効率を大幅に高めることができるとともに、モータを補助発電機に切替えると、ロータは、回生ブレーキにより減速させられるので、ブレーキ装置を設けて減速しなくても、定格回転数を超えて回転するのを防止することができる。
本発明に係る風力発電装置の第１の実施形態の正面図である。 第１の実施形態の風力発電装置のロータとアームの拡大平面図である。 図１のIII－III線における拡大横断平面図である。 第１の実施形態の風力発電装置を用いて、本発明に係る方法の第１の実施形態を実施するためのフローチャートである。 本発明に係る風力発電装置の第２の実施形態の正面図である。 本発明に係る風力発電装置の第３の実施形態の正面図である。 第３の実施形態の風力発電装置を用いて、本発明に係る方法の第２の実施形態を実施するためのフローチャートである。
　本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態においては、ブレードの回転半径１ｍ、ブレードの翼長１.２ｍの縦軸風車を備える風力発電装置及びそれを用いた風力発電方法について説明するが、風力発電装置は、これに限定されないことは勿論である。
　図１は、本発明に係る、縦軸風車を備える風力発電装置の第１の実施形態(請求項３に記載の発明)を示すもので、風力発電装置１は、縦軸型のロータ２と、発電機３と、風車の回転速度を制御する制御手段４とを備えている。
　ロータ２の縦主軸５は、その上下複数箇所が、基礎Ｇの上面に立設された支持枠体６の中央部に、軸受６Ａを介して回転自在に支持されている。縦主軸５の上部の径方向の対称位置には、上下２本ずつの水平のアーム７Ａ、７Ｂの内端部が固着されている。
　各上下のアーム７Ａ、７Ｂの外端部には、垂直方向を向く左右１対の揚力型ブレード(以下ブレードと略称する)８、８の上下両端部の内側面が固着されている。アーム７Ａ、７Ｂ及びブレード８は、例えば繊維強化合成樹脂により形成されている。なお、アーム７Ａ、７Ｂとブレード８は、一体成形が可能である。
　ブレード８の形状は、本願の発明者が開発した特許第４９０７０７３号公報、特開２０１１－１６９２９２号公報に記載されているブレードと実質的に同形をなしている。
　すなわち、ブレード８の弦長は、ブレード８の回転半径の２０％～５０％の長さとされ、翼面積は大きく設定されている。
　ブレード８における上下両端部を除く主部８Ａの横断形状は、図３に拡大して示すように、主部８Ａの翼厚中心線Ｃの内方と外方における翼厚が、互いに対称的にほぼ等寸とされ、かつ翼厚中心線Ｃは、ブレード８の翼厚中心の回転軌跡Ｏとほぼ重なるように設定されている。
　主部８Ａ全体の平面形は、図２に示すように、翼厚中心の回転軌跡Ｏに沿うように円弧状に湾曲され、その内側面は、前縁の膨らみ部分から後縁にかけて、遠心方向へ傾斜しており、後方から内側面に風が当ると、前方(回転方向)へ押されるようになっている。
　主部８Ａの断面形状は、回転方向である前側の翼厚が厚く、後方に向かうに従って漸次薄くなる標準翼型に近いものとされている。
　ブレード８が回転すると、ブレード８の内外の回転半径の差によって、内側面に比して外側面の周速度が大となり、外側面に沿って後方へ通過する気流の方が、内側面におけるそれよりも高速となる。
　そのため、ブレード８の後縁部において、外側面を通過する気流の圧力が、内側面を通過する気流のそれよりも小となり、外側面におけるコアンダ効果によって、ブレード８の後縁部の外側面が、後方から前縁部方向に押されて、ブレード８に回転方向の推力が作用し、ブレード８は回転する。
　図１及び図２に示すように、ブレード８の上下両端部には、内方、すなわち縦主軸５方向に向かって、円弧状に傾斜する内向き傾斜部８Ｂ、８Ｂが形成されている。ブレード８の上下の端部に、内向き傾斜部８Ｂを形成してあるため、ブレード８の回転に伴い、主部８Ａの内外の側面に沿って上下方向へ流れようとする気流は、コアンダ効果により、上下の内向き傾斜部８Ｂ、８Ｂの内面及び外面に沿って、後方、すなわち図２におけるＷ方向に向かって通過し、その反力によりブレード８を回転方向へ押すようになるので、低風速下においても、ロータ２は、高い回転効率をもって回転する。
　前述した発電機３は、基礎Ｇに設置された公知の永久磁石式の単相交流または三相交流発電機であり、その図示しないロータ軸に縦主軸５の下端部が連結されている。発電機３により発電された電力は、整流器、電圧レギュレータ(いずれも図示略)等を有するコントローラ９を介して、蓄電池１０に蓄電された後、蓄電池１０から外部の直流負荷電源に給電されるか、コントローラ９より外部の交流負荷電力系統に直接給電される。
　コントローラ９は、発電機３からの出力電流量を調節して、蓄電池１０または直流負荷電源へ出力する電流や電圧を制御するもので、例えば、ロータ２の起動直後や、ロータ２の回転速度が遅くなる低風速時に、出力電流量が少なくなるように制御して、発電機３に加わる発電負荷を軽減し、ロータ２の失速を防止するようになっている。
　なお、発電機３を、蓄電池１０や直流負荷電源系統に直接電力供給しうる直流発電機としてもよい。
　縦主軸５の下部には、伝動手段１１及びクラッチ１２を介して、原動機である減速機１３付きの直流モータ１４が、発電機３と並列に接続されている。伝動手段１１は、縦主軸５に固着された従動傘歯車１１Ａと、この従動傘歯車１１Ａに、軸線が直交するようにして噛合された駆動傘歯車１１Ｂとからなり、駆動傘歯車１１Ｂに固着された駆動軸１５と、減速機１３の出力軸１６との間に、それらの動力伝達を断続するクラッチ１２を介在させてある。
　クラッチ１２には、電気的にオン、オフされる公知の電磁クラッチが用いられている。なお、伝動手段１１は、１点鎖線で示すような歯車ケースＫに収容して隠蔽するのが好ましい。
　制御手段４は、クラッチ切替判定部１７と、蓄電池１０に接続され、クラッチ切替判定部１７より出力される制御信号に基づいてオン、オフされる給電器(給電回路)１８とを備えている。
　詳細な説明は後述するが、クラッチ切替判定部１７は、後述する風速計２４が特定の平均風速を検知した場合に、給電器１８にオンの制御信号を出力し、蓄電池１０の電力が、給電器１８を介して電磁クラッチ１２に給電されることにより、電磁クラッチ１２が接続されるようになっている。
　なお、風速計２４による平均風速を検知する時間は、低風速下で発電量が大きく変動しないように、例えば３秒～１０秒の間隔で検知するのが好ましい。
　電磁クラッチ１２が接続されると、モータ１４の回転駆動力は、減速機１３を介して、駆動傘歯車１１Ｂ及び従動傘歯車１１Ａに減速されて伝達され、縦主軸５が大きな駆動トルクをもって回転駆動させられる。また、クラッチ切替判定部１７より給電器１８へオフの制御信号が出力されたときには、電磁クラッチ１２が切断され、縦主軸５とモータ１４間の動力伝達が絶たれる。
　給電器１８には、モータ１４も接続され、制御手段４のモータ始動・停止判定部１９から出力されるモータ始動、及びモータ停止の判定信号に基づいて、給電器１８からの通電がオン、オフされ、モータ１４が始動または停止させられる。
　なお、詳細な説明は後述するが、上記クラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９へは、後述する回転速度センサ２２及び風速計２４から、ロータ周速判定部２３及び平均風速判定部２５に入力されるデータに基づいて、制御手段４の中央処理装置(CPU)２０が演算処理した判定信号が出力される。
　縦主軸５の中間部の適所には、回転速度を測定するための歯車２１が取付けられ、この歯車２１の回転数を、回転速度検出センサ２２をもって検出することにより、縦主軸５を介してロータ２の回転速度を検出しうるようになっている。
　なお、歯車２１に代えて、縦主軸５の外周面に、例えば１個または複数個の凸部を設けてもよい。
　回転速度検出センサ２２には、例えば磁気回転速度検出センサ、超音波回転速度検出センサ、ロータリエンコーダ等の非接触型センサが用いられる。
　回転速度検出センサ２２により検出された回転速度は、制御手段４のロータ周速判定部２３に入力され、入力された回転速度に基づいて、制御手段４の中央処理装置２０がロータ２の平均周速を演算する。
　すなわち、ロータ２のブレード８の回転半径(ｒ)から、ロータ２の外周の長さ(２πr)が確定されるので、その外周の長さ(２πr)に縦主軸５の回動速度(ｒｐｍ)を乗じれば、周速(ｍ/ｓ)に換算される。
　なお、ロータ２の周速は、ブレード８の角速度を、センサにより検出することによっても求めることができる。すなわち、ブレード８の角速度(rad/s)に、その回転半径(ｒ)を乗じた値が、ロータ２の周速となる。
　ロータ周速判定部２３により、ロータ２の平均周速が特定周速である５ｍ/ｓに達したと判定された場合には、クラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９に判定信号を出力する。なお、回転速度検出センサ２２とロータ周速判定部２３は、本発明に係る回転速度検知手段に相当する。
　ロータ２の上方には、ロータ２に向かう風の一定時間毎の平均風速を検知するための、風速検知手段としての風速計２４が、図示しない支柱に取付けられている。この風速計２４により検出された平均風速は、制御手段４の平均風速判定部２５に入力され、中央処理装置(CPU)２０により演算処理されて、風速が特定平均風速、すなわち、例えば発電機３から発電電力を出力可能な風速である２ｍ/ｓに達したと判定されたとき、前述したクラッチ切替判定部１７及びモータ始動・停止判定部１９に、判定信号を出力する。
　次に、上記第１の実施形態に係る風力発電装置１を用いた本発明の方法の第１の実施形態(請求項１に記載の発明)について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
　まず、ロータ２が回転しているときの平均風速を、風速計２４により測定し(Ｓ１)、制御手段４の中央処理装置２０の演算処理結果に基づいて、平均風速判定部２５が、平均風速が例えば特定平均風速である２ｍ/ｓを検知したか否かを判定する(Ｓ２)。なお、平均風速が２ｍ/ｓ以下の場合には、電磁クラッチ１２はオフとなっている。
　平均風速判定部２５において、平均風速が２ｍ/ｓに達したと判定した場合には、クラッチ切替判定部１７から、給電器１８に出力される判定信号により、電磁クラッチ１２に通電し、電磁クラッチ１２をオン(Ｓ３)させて、駆動軸１５と出力軸１６とを接続する。
　また同時に、モータ始動・停止判定部１９から出力されるモータ始動信号により、給電器１８をオンさせて、モータ１４を自動的に始動させ(Ｓ４)、伝動手段１１を介して縦主軸５を強制的に回転させて、ロータ２を加速回転させる(Ｓ５)。平均風速が２ｍ/ｓに達していないと判定した場合は、ステップＳ１に戻り、引続き平均風速を測定する。
　なお、モータ１４によりロータ２の回転を加速している間も、発電機３により発電することができるが、モータ１４の始動開始直後一定時間だけ、コントローラ９により、発電機３からの出力電流量を自動的に減少させるようにしてもよい。
　このようにすると、加速開始直後に発電機３に加わる負荷を軽減させうるので、モータ１４によりロータ２を迅速に加速することができる。
　平均風速が２ｍ/ｓに達したか否かを判定する理由は、前述した形状の揚力型ブレード８を備える縦軸型のロータ２において、例えばブレード８の回転半径を１ｍ、ブレード８の翼長1.2ｍとした場合、平均風速が２ｍ/ｓに達すると、ブレード８に生じる揚力によりロータ２の回転が加速され、発電機３からの発電電力を出力可能な速度で回転することが実証されているからである。
　従って、平均風速が２ｍ/ｓの低風速下でロータ２が回転しているときに、モータ１４を始動させて、ロータ２の回転を速やかに加速させると、ブレード８に揚力が生じて更に加速され、更に効率よく発電することができる。
　ロータ２の回転を加速したのち、回転速度検出センサ２２により、縦主軸５の平均回転数を検出し、その回転数に基づいて、中央処理装置２０がロータ２の周速に換算して、その結果をロータ周速判定部２３に出力し(Ｓ６)、ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が平均風速２ｍ/ｓを超える特定周速、例えば５ｍ/ｓに達したか否かを判定する(Ｓ７)。
　ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したか否かを判定する理由は、前述した形状の揚力型ブレード８を備える縦軸型のロータ２においては、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達すると、ブレード８の上下両端部の内向き傾斜部８Ｂの作用と、コアンダ効果により、ブレード８に生じる揚力(推力)が増加し、ロータ２は、モータ１４による助力がなくても、風速を超える周速度に加速しながら効率よく回転して発電し、かつ発電負荷による失速が起きにくくなることが実証されているからである。
　なお、周速が５ｍ/ｓの場合のロータ２の回転速度を例示すると、周速、回転速度及び外周の長さには、前述したような関係があるので、例えばブレード８の回転半径(ｒ)を１ｍとした場合、ロータ２の外周の長さ(２πｒ)は６.２８ｍとなる。　従って、周速５ｍ/ｓを、外周の長さ６.２８ｍで割り、６０を乗じて分速に換算すれば、ロータ２の回転速度は約４８rpmとなる。
　ロータ周速判定部２３において、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したと判定した場合は、クラッチ切替判定部１７が給電器１８にオフの判定信号を出力することにより、電磁クラッチ１２をオフとし(Ｓ８)、かつ同時に、モータ始動・停止判定部１９により発せられるモータ停止信号により、モータ１４を停止させ(Ｓ９)、ロータ２の加速回転を停止する。
　このように、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときに、電磁クラッチ１２をオフにすると、モータ１４のコギングトルクによる回転負荷が、縦主軸５に伝達されなくなるので、ロータ２の回転効率が向上する。
　ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達していないと判定した場合は、ステップＳ５に戻り、電磁クラッチ１２を接続したまま、モータ１４によりロータ２の回転を加速し続ける。
　モータ１４を停止させて、ロータ２の加速回転を停止させた後、風速計２４により再度平均風速を測定し(Ｓ１０)、平均風速判定部２５が再度平均風速２ｍ/ｓを検知した場合(Ｓ１１)には、ステップＳ３に戻り、前述と同様に、電磁クラッチ１２をオンさせると同時に、モータ１４を自動的に再始動させ、ロータ２の回転を加速させる。このステップＳ３～Ｓ１１までをループ状に繰返して、ロータ２の回転速度を制御することにより、発電効率を大幅に高めることができる。
　以上説明したように、上記第１の実施形態に係る風車の回転速度制御方法においては、ロータ２が、平均風速２ｍ/ｓの低風速下で回転している場合に、ロータ２が自力で加速しながら効率よく回転しうる周速である５ｍ/ｓに達するように、モータ１４により速やかに加速し、ロータ２の回転速度を繰返し制御することにより、ロータ２の回転速度が低い風速下で、発電量が少ない条件下であっても、発電電力を大きく変動させることなく、発電効率を高めることができる。
　また、モータ１４を停止させるロータ２の周速を、例えば５ｍ/ｓと、低めに設定しておくと、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときに、モータ１４が自動的に停止しても、ブレードは揚力により回転し続けるので、その間に風が吹けば回転が加速される。従って、モータ１４を頻繁に作動させる必要はなく、その電力消費量を少なくすることができる。
　次に、図５を参照して、本発明に係る風力発電装置の第２の実施形態(請求項６に記載の発明)について説明する。なお、上記第１の実施形態の風力発電装置と同様の部材には、同じ符号を付すに止めて、詳細な説明を省略する。
　第２の実施形態の風力発電装置は、上記第１の実施形態の風力発電装置１に、太陽光発電パネル２６と、この太陽光発電パネル２６により発電された電力を蓄電する第２蓄電池２７とを付加して構成されている。
　発電機３により発電された電力は、上記第１の実施形態の風力発電装置１と同様に、第１蓄電池１０に蓄電されるようになっている。制御手段４は、第１の実施形態のものと同じ構成のものである。
　第２蓄電池２７は、制御手段４における給電器１８に接続され、モータ始動・停止判定部１９からモータ始動信号が出力されたとき、第２蓄電池２７の電力が給電器１８を介してモータ１４に供給されるようになっている。
　また、点線で示すように、太陽光発電パネル２６で発電された余剰電力は、第１蓄電池１０にも蓄電されるようになっている。
　第２の実施形態の風力発電装置を用いた風車の回転速度の制御は、上記第１の実施形態の風力発電装置１を用いた方法と同じ方法で行われるので、その詳細な説明は省略する。
　第２の実施形態の風力発電装置においては、モータ１４の駆動電力は、太陽光発電パネル２６により発電され、第２蓄電池２７に蓄電された電力が使用されるので、発電機３により発電された電力を消費させずに済み、その電力を有効に使用することができる。
　なお、太陽光発電パネル２６の発電量が減少した場合に備えて、点線で示すように、第１蓄電池１０の電力または第１蓄電池１０と第２蓄電池２７の両方の電力によってモータ１４が駆動されるようにしてもよい。
　次に、図６を参照して、本発明に係る風力発電装置の第３の実施形態(請求項７に記載の発明)について説明する。なお、上記第１の実施形態の風力発電装置１と同様の部材には、同じ符号を付すに止めて、詳細な説明を省略する。
　第３の実施形態に係る風力発電装置は、ロータ２の縦主軸５に接続された発電機を主発電機３とするとともに、第１の実施形態に記載のモータ１４に代えて、発電機に切り替えることができるモータ兼補助発電機２８を用いている。このモータ兼補助発電機２８には、例えば、発電機に切替え可能な永久磁石界磁式直流モータ、または永久磁石型交流同期モータ等が使用され、縦主軸５を回転させる場合のモータと、縦主軸５の回転により発電する場合の補助発電機とに、切替スイッチ２９を介して切替え可能となっている。
　切替スイッチ２９は、モータ側接点２９Ａと充電側接点２９Ｂを有する中立復帰式(常開式)のもので、切替スイッチ２９が中立位置からモータ側接点２９Ａに切替えられた場合に、モータ兼補助発電機２８はモータに切替えられ、第２蓄電池２７の電力により駆動されるようになっている。なお、モータ兼補助発電機２８に永久磁石型交流同期モータを使用する場合には、モータ兼補助発電機２８と切替スイッチ２９との間に、ＤＣ－ＡＣ相互変換回路であるインバータが付加される。
　切替スイッチ２９が中立位置から充電側接点２９Ｂに切替えられた場合に、モータ兼補助発電機２８は補助発電機に切替わり、補助発電機により発電された電力は、電圧レギュレータ等を有するコントローラ３０を介して、太陽光発電パネル２６の電力を蓄電する第２蓄電池２７に充電されるようになっている。
　なお、モータ兼補助発電機２８を補助発電機に切替えて発電された余剰電力を、コントローラ３０を介して第１蓄電池１０にも充電したり、第１蓄電池１０と第２蓄電池２７同士を並列に接続して、第１、第２蓄電池１０、２７の両方から外部の直流負荷電源等に給電するようにしてもよい。
　制御手段４は、第１の実施形態と同様のクラッチ切替判定部１７、中央処理装置２０、ロータ周速判定部２３及び平均風速判定部２５の外に、モータ・補助発電機切替判定部３１と、第２蓄電池２７に接続され、クラッチ切替判定部１７から出力される制御信号に基づいてオン、オフされる給電器(給電回路)３２とを備えている。　
クラッチ切替判定部１７は、風速計２４が予め定めた平均風速である２ｍ／ｓを検知した場合に、給電器３２にオンの制御信号を出力し、第２蓄電池２７の電力が、給電器３２を介して電磁クラッチ１２に給電されることにより、電磁クラッチ１２が接続されるようになっている。　
　電磁クラッチ１２が接続されると、モータ兼補助発電機２８と縦主軸５は、伝動手段１１の駆動傘歯車１１Ｂと従動傘歯車１１Ａを介して接続される。また、クラッチ切替判定部１７より給電器３２へオフの制御信号が出力された場合には、電磁クラッチ１２は切断され、モータ兼補助発電機２８と縦主軸５との間の動力伝達が絶たれる。
　前述の切替スイッチ２９は、制御手段４のモータ・補助発電機切替判定部３１から出力される判定信号に基づいて切替わり、モータ兼補助発電機２８をモータとして始動または停止させたり、補助発電機に切替えて始動または停止させたりする。
　なお、クラッチ切替判定部１７及びモータ・補助発電機切替判定部３１へは、回転速度センサ２２及び風速計２４から、ロータ周速判定部２３及び平均風速判定部２５に入力されるデータに基づいて、制御手段４の中央処理装置(ＣＰＵ)２０により演算処理された判定信号が出力される。
　ロータ周速判定部２３より、ロータ２の平均周速が、例えば特定周速である５ｍ／ｓに達したと判定された場合には、クラッチ切替判定部１７及びモータ・補助発電機切替判定部３１に判定信号を出力する。
　平均風速判定部２５により、風速が平均風速である２ｍ／ｓを検知したと判定した場合、及びロータ２の定格平均風速である例えば１３ｍ／ｓを検知したと判定した場合には、上述したクラッチ切替判定部１７、及びモータ・補助発電機切替判定部３１に、判定信号を出力する。　
　縦主軸５の中間部には、ロータ２の回転を機械的に減速または停止させるブレーキ装置、例えばディスクブレーキ装置３３が設けられている。
　ディスクブレーキ装置３３は、縦主軸５の中間部に固着された大径のブレーキディスク３４と、支持枠体６の中間部適所に固定されたブラケット３５に、ブレーキディスク３４の周端部の一部を収容するように上下方向に移動可能かつ回転不能に取付けられたキャリパ３６と、キャリパ３６の内部に設けられ、ブレーキディスク３４の周端部の上下の面を押圧可能な上下１対のブレーキパッド３７、３７と、キャリパ３６の内部に収容され、下方を向くプランジャの下端により上部のブレーキパッド３７の上面を押圧可能な、ソレノイドよりなる電磁アクチュエータ３８とを備えている。
　電磁アクチュエータ３８は、ロータ２の周速または回転速度が予め定めた定格値(許容値)を超えた場合に、制御手段４のロータ周速判定部２３から発せられる給電信号によりＯＮさせられて、プランジャを下方に突出させ、上部のブレーキパッド３７をブレーキディスク３４の周端部の上面に圧接するとともに、その反力によりキャリパ３６を上方へ移動させて、下部のブレーキパッド３７をブレーキディスク３４の周端部の下面に圧接させる。この際の摩擦力により、ブレーキディスク３４及び縦主軸５に制動力が作用し、ロータ２の回転が減速または停止されるようになっている。
　ディスクブレーキ装置３３の下方には、強風時や風力発電装置に異常事態が発生した場合等に、手動操作によりロータ２の回転を緊急停止させる手動ブレーキ装置３９が設けられている。この手動ブレーキ装置３９としては、例えば縦主軸５の中間部に形成された大径軸部４０の外周面に対向するように、図示しない不動の支持体に進退可能に支持された左右１対の半円形のブレーキパッド４１、４１と、両ブレーキパッド４１を大径軸部４０の外周面に押付けるための手動操作レバー(図示略)とを備える公知のものを使用可能である。
　次に、上記第３の実施形態に係る風力発電装置を用いた本発明の方法の第２の実施形態(請求項２に記載の発明)について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
　まず、ロータ２が回転しているときの平均風速を、風速計２４により測定し(Ｓ１)、制御手段４の中央処理装置２０の演算処理結果に基づいて、平均風速判定部２５が、予め定めた平均風速である２ｍ／ｓまたはそれ以上を検知したか否かを判定する(Ｓ２)。なお、平均風速が２ｍ／ｓ未満の場合には、電磁クラッチ１２はオフとなっている。
　平均風速判定部２５が、平均風速が２ｍ／ｓまたはそれ以上と判定した場合には、クラッチ切替判定部１７から給電器３２に出力される判定信号により電磁クラッチ１２に通電し、電磁クラッチ１２をオン(Ｓ３)させて、駆動軸１５と出力軸１６とを接続する。これと同時に、モータ・補助発電機切替判定部３１から出力される切替信号により、中立位置にある切替スイッチ２９をモータ側接点２９Ａに切替える(Ｓ４)。
　これにより、モータ兼補助発電機２８を、モータに切替えて自動的に始動させ(Ｓ５)、伝動手段１１を介して縦主軸５を強制的に回転させ、ロータ２を加速回転させる(Ｓ６)。平均風速が２ｍ／ｓに達していないと判定した場合には、ステップＳ１に戻り、引き続き平均風速を測定する。
　平均風速が２ｍ／ｓまたはそれ以上か否かを判定する理由は、前述した理由と同じであり、従って、平均風速が２ｍ／ｓ程度の低風速でロータ２が回転しているときに、モータ兼補助発電機２８をモータに切替えて、ロータ２の回転を速やかに加速させると、ブレード８に揚力が生じて更に加速され、更に効率よく発電することができる。
　ロータ２の回転を加速したのち、回転速度検出センサ２２により縦主軸５の平均回転数を検出し、その回転数に基づいて、中央処理装置２０がロータ２の周速に換算し、その結果をロータ周速判定部２３に出力し(Ｓ７)、ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が平均風速２ｍ／ｓを超える特定周速、例えば５ｍ／ｓを検知したか否かを判定する(Ｓ８)。なお、ロータ２の周速が５ｍ／ｓか否かを判定する理由は、前述した理由と同じであり、周速が５ｍ／ｓに達すると、ブレード８の上下両端部の内向き傾斜部８ｂの作用とコアンダ効果により、ブレード８に作用する揚力(推力)が増し、ブレード８は、モータによる助力がなくても、風速を超える周速度に揚力で加速されながら、効率よく回転して発電し、かつ発電負荷による失速が起きにくくなることが実証されているからである。
　ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が５ｍ／ｓに達したと判定した場合は、クラッチ切替判定部１７が給電器３２にオフの判定信号を出力することにより、電磁クラッチ１２をオフとし(Ｓ９)、かつ同時に、モータ・補助発電機切替判定部３１から出力される切替信号により、切替スイッチ２９を中立位置に復帰させてオフとし(Ｓ１０)、モータを停止させて(Ｓ１１)、ロータ２の加速回転を停止する。
　このように、ロータ２の周速が５ｍ／ｓに達したときに、電磁クラッチ１２をオフにすると、モータのコギングトルクによる回転負荷が縦主軸５に伝達されなくなるので、ロータ２の回転効率が向上する。
　ロータ周速判定部２３が、ロータ２の周速が５ｍ／ｓに達していないと判定した場合は、ステップＳ６に戻り、電磁クラッチ１２を接続したまま、モータによりロータ２の回転を加速し続ける。
　モータを停止させて、ロータ２の加速回転を停止させた後、風速計２４により再度平均風速を測定し(Ｓ１２)、平均風速判定部２５が、ロータ２の定格平均風速１３ｍ／ｓを検知した場合(Ｓ１３)には、クラッチ切替判定部１７より給電器３２に出力される信号に基づいて、電磁クラッチ１２をオンさせる(Ｓ１４)と同時に、モータ・補助発電機切替判定部３１より出力される信号に基づいて、中立位置にある切替スイッチ２９を充電側接点２９Ｂ側に切替える(Ｓ１５)。
　切替スイッチ２９が充電側接点２９Ｂに切替えられると、モータ兼補助発電機２８は、補助発電機に切替えられて始動し(Ｓ１６)、縦主軸５により補助発電機の回転子(電機子)が回転駆動されることにより発電される。
　この発電時に、ロータ２の回転エネルギが電気エネルギに変換されることにより、ロータ２に回生ブレーキが作用して減速される。
　従って、強風時であっても、ロータ２は、定格回転数を超えて回転するのが防止される。補助発電機により発電された電力は、切替スイッチ２９及びコントローラ３０を介して、第２蓄電池２７に充電される。
　なお、補助発電機からの出力電流量をコントローラ３０により制御し、補助発電機に加わる発電負荷を調整することにより、ロータ２が定格回転数を超えて回転しないように制御することができる。
　また、平均風速が１３ｍ／ｓを超える強風時において、ロータ２が定格回転数を若干下回る回転速度で回転するように制御すれば、補助発電機の発電効率は高まる。定格平均風速１３ｍ／ｓを検知しない場合には、ステップＳ１２に戻り、引続き平均風速を測定する。
　補助発電機に切替えて発電しているときに、風速計２４により平均風速を測定し(Ｓ１７)、平均風速判定部２５が平均風速２ｍ／ｓ以下に低下したと判定した場合(Ｓ１８)は、ステップＳ４に戻り、前述と同様に、切替スイッチ２９をモータ側接点２９Ａに切替え、モータ兼補助発電機２８を、それまでの補助発電機からモータに切替えて自動的に再始動させ、ロータ２を、周速が５ｍ／ｓに達するまで加速回転させる。
　以上説明したように、上記第２の実施形態に係る風車の回転速度制御方法においては、ロータ２が平均風速２ｍ／ｓ程度の低風速下で回転している場合に、ブレード８が揚力で加速されながら、効率よく回転しうる周速である５ｍ／ｓに達するまで、モータ兼補助発電機２８を、モータに切替えて速やかに加速し、ロータ２の回転速度を繰返し制御することにより、低風速下でも発電電力を大きく変動させることなく、発電効率を高めることができる。
　また、風速が、例えば定格平均風速である１３ｍ／ｓに達した場合に、モータ兼補助発電機２８を、補助発電機に切替えて発電するようにしているので、強風時には、主発電機３と補助発電機との両方で発電することができ、発電効率は大幅に高まる。しかも、モータ兼補助発電機２８を補助発電機に切替えると、ロータ２は、回生発電によるブレーキトルクにより減速させられるので、定格回転数を超えて回転するのを防止することができる。
　モータ兼補助発電機２８を補助発電機に切替えても、ロータ２の過回転を防止し得えない場合には、ディスクブレーキ装置３３も併用しうるので、強風時においてもロータ２が過回転するおそれはない。
　また、ディスクブレーキ装置３３を作動させても、なおロータ２の過回転を防止することができないときや、風力発電装置に異常事態が発生した場合等には、手動ブレーキ装置３９を操作してロータ２を強制的に停止させうるので、ロータ２のブレード８が破損したりするのを未然に防止することができる。
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、次のような種々の変形や変更を施すことが可能である。
　上記各実施形態では、平均風速が例えば２ｍ/ｓとなったことを検知したときに、モータを始動させてロータ２の回転を加速するようにしたが、平均風速が２ｍ/ｓのときの縦主軸５の平均回転速度を検知するか、または平均風速が２ｍ/ｓのときのロータ２の周速を検知したときに、モータを始動させて、ロータ２を加速させるようにしてもよい。
　また、上記各実施形態では、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達するまでモータにより加速して、モータを停止させるようにしたが、前述したように、ロータ２の周速は回転速度に換算できるため、周速が５ｍ/ｓに達したときのロータ２の回転速度を回転速度検出センサ２２が検出したときに、モータを停止させるようにすることもできる。
　上記実施形態では、一例として、モータを始動させる平均風速を２ｍ/ｓとしたが、ブレード８の回転半径の大小に対応して適宜に設定される。
　すなわち、ブレード８の回転半径が上記実施形態の１ｍより小さい場合には、ロータ２の回転トルクが小さくなって、発電負荷により失速し易くなるので、平均風速を２ｍ／ｓ以上に設定して、ロータ２の回転速度が高いときにモータを始動させるようにすればよい。
　また、ブレード８の回転半径が１ｍより大きい場合には、ロータ２の回転速度が低くても回転トルクが大となって発電可能となるので、２ｍ／ｓ以下の平均風速に設定し、ロータ２の回転速度が低いときにモータを始動させるようにすればよい。
　上記実施形態では、ロータ２の周速が５ｍ/ｓに達したときにモータを停止させるようにしたが、モータを停止させる場合のロータ２の周速は、ブレード８の回転半径の大小に応じて適宜に設定される。
　上記実施形態では、モータを始動させる電源に、発電機３または太陽光発電パネル２６により発電された電力が蓄電される蓄電池１０、２７を使用しているが、このような蓄電池１０、２７に蓄電された電力を使用しないで、発電機３または太陽光発電パネル２６により発電された電力によって、モータを直接始動させることも可能である。
　この際には、ＡＣ－ＤＣインバータ等の変換器を介してモータを始動させればよい。また、風力発電装置の設置現場付近に商用電源がある場合には、その電力によりモータを始動させるようにしてもよい。
　第１の実施形態の風力発電装置において、縦主軸５を回転させる原動機は、上記直流式のモータ１４に代えて、交流モータでもよく、また、例えば商用電源等により駆動される油圧ポンプに接続され、圧油により回転する油圧モータ、もしくは商用電源等により駆動されるエアコンプレッサに接続され、圧縮空気により回転するエアモータ等の流体圧モータを使用することも可能である。
　上記各実施形態では、減速機１３の出力軸１６との動力伝達を断続するのに、電磁クラッチ１２を用いたが、例えば遠心クラッチ等の機械式クラッチを用いることもできる。この際には、制御手段４のクラッチ切替判定部１７は不要となる。
　なお、駆動軸１５と減速機１３の出力軸１６との動力伝達を断続する電磁クラッチ１２等のクラッチ機構は省略することもある。
　上記第３の実施形態に係る風力発電装置においては、モータ兼補助発電機２８を補助発電機に切り替えて発電した電力を、第２蓄電池２７に充電するようにしたが、第２蓄電池２７を省略して、第１蓄電池１０に充電するようにしてもよい。この際には、第１蓄電池１０の数量を増やし、蓄電容量を大とすればよい。また、この場合には、モータ兼補助発電機２８をモータとして始動させる電力、及び電磁クラッチ１２を作動させる電力は、第１蓄電池１０を使用して供給すればよい。
　本発明は、特許第４９０７０７３号公報の図４に記載されているように、揚力型ブレードを縦主軸５に多段状に固定した風力発電装置や、特許第４７４０５８０公報に記載されているように、ブレードの先端部が主軸方向(受風方向)に傾斜された横軸風車を備える風力発電装置にも適用可能である。
１　風力発電装置
２　ロータ
３　発電機
４　制御手段
５　縦主軸
６　支持枠体
６Ａ　軸受
７Ａ、７Ｂ　アーム
８　揚力型ブレード
８Ａ　主部
８Ｂ　内向き傾斜部
９　コントローラ
１０　蓄電池
１１　伝動手段
１１Ａ　従動傘歯車
１１Ｂ　駆動傘歯車
１２　電磁クラッチ
１３　減速機
１４　モータ
１５　駆動軸
１６　出力軸
１７　クラッチ切替判定部
１８　給電器
１９　モータ始動・停止判定部
２０　中央処理装置
２１　歯車
２２　回転速度検出センサ
２３　ロータ周速判定部
２４　風速計
２５　平均風速判定部
２６　太陽光発電パネル
２７　第２蓄電池
２８　モータ兼補助発電機
２９　切替スイッチ
２９Ａ　モータ側接点
２９Ｂ　充電側接点
３０　コントローラ
３１　モータ・補助発電機切替判定部
３２　給電器
３３　ディスクブレーキ装置
３４　ブレーキディスク
３５　ブラケット
３６　キャリパ
３７　ブレーキパッド
３８　電磁アクチュエータ
３９　手動ブレーキ装置
４０　大径軸部
４１　ブレーキパッド
　Ｃ　翼厚中心線
　Ｇ　基礎
　Ｋ　歯車ケース
　Ｏ　回転軌跡 

Claims (8)

  1. 　発電機に連係させた風車のロータの主軸に、原動機を接続しておき、風速検知手段が前記発電機からの発電電力を出力可能な特定平均風速を検知したときに、前記原動機を自動的に始動させ、前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させて、前記原動機を停止させ、前記風速検知手段が再度、前記特定平均風速を検知したときに、前記原動機を自動的に再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が、前記特定の値に達するまで加速回転させて原動機を停止させる制御を繰返すことを特徴とする風車の回転速度制御方法。
  2. 　主発電機に連係させた風車のロータの主軸に、発電機に切替えることができるモータを接続しておき、風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに、前記モータを自動的に始動させ、前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させ、前記風速検知手段が前記ロータの定格平均風速を検知するか、回転速度検知手段が前記ロータの定格回転数を検知したとき、前記モータを補助発電機に切替えて前記主軸の回転により発電するようにし、前記風速検知手段が再度予め定めた平均風速を検知したときに、前記補助発電機をモータに切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の値に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させる制御を繰返すことを特徴とする風車の回転速度制御方法。
  3. 　複数のブレードを備えたロータを有する風車と、
    　前記ロータの主軸に接続されている発電機と、
    　前記主軸に接続され、主軸を回転させうる原動機と、
    　前記原動機を始動させる動力源と、
    　前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、
    　前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、
    　前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、
    　前記制御手段は、前記風速検知手段が特定平均風速を検知したときに前記原動機を始動させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の速度に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させて、前記原動機を停止させ、前記風速検知手段が再度前記特定平均風速を検知したときに、前記原動機を再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の速度に達するまで加速回転させて、前記原動機を停止させるように繰返し制御することを特徴とする風力発電装置。
  4. 　前記主軸と原動機とを電磁クラッチを介して接続し、前記風速検知手段が特定平均風速を検知したとき、前記電磁クラッチを自動的に接続し、前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達したとき、前記電磁クラッチを自動的に切断するように、前記制御手段により制御するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
  5. 　前記原動機をモータとするとともに、このモータを始動させる電源を、前記発電機により発電された電力としたことを特徴とする請求項３または４に記載の風力発電装置。
  6. 　前記原動機をモータとするとともに、このモータを始動させる電源を、太陽光発電パネルにより発電された電力としたことを特徴とする請求項３または４に記載の風力発電装置。
  7. 　複数のブレードを備えるロータを有する風車と、
    　前記ロータの主軸に接続されている主発電機と、
    　前記主軸に接続され、発電機に切替えることができるモータと、
    　前記ロータの周速または回転速度を検知する回転速度検知手段と、
    　前記ロータに向かう平均風速を検知する風速検知手段と、
    　前記モータを発電機に電気的に切替える切替手段と、
    　前記風車の回転速度を制御する制御手段とを備え、
    　前記制御手段は、前記風速検知手段が予め定めた平均風速を検知したときに前記モータを始動させ、前記回転速度検知手段が前記ロータの周速または回転速度が特定の値に達したことを検知するまで、前記ロータを加速回転させて、前記モータを停止させ、前記風速検知手段が前記ロータの定格平均風速を検知するか、前記回転速度検知手段がロータの定格回転数を検知したとき、前記切替手段が前記モータを補助発電機に切り替えるとともに、前記主軸に接続して発電するように制御し、かつ前記風速検知手段が再度予め定めた平均風速を検知したときに、前記切替手段により前記補助発電機をモータに切替えて再始動させ、前記ロータの周速または回転速度が前記特定の速度に達するまで加速回転させて、前記モータを停止させるように繰り返し制御するようになっていることを特徴とする風力発電装置。
  8. 　前記風車を、先端部に傾斜部を形成した複数の揚力型ブレードを有するロータを備える縦軸風車または横軸風車としたことを特徴とする請求項３または７に記載の風力発電装置。
PCT/JP2016/066212 2015-07-08 2016-06-01 風車の回転速度制御方法及び風力発電装置 WO2017006658A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680039975.2A CN107850052A (zh) 2015-07-08 2016-06-01 风力涡轮机的旋转速度控制方法以及风力发电系统
KR1020187003714A KR20180052601A (ko) 2015-07-08 2016-06-01 풍차의 회전 속도 제어 방법 및 풍력 발전 장치

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015136679A JP6609128B2 (ja) 2015-07-08 2015-07-08 風車の回転速度制御方法
JP2015-136680 2015-07-08
JP2015-136679 2015-07-08
JP2015136680A JP6609129B2 (ja) 2015-07-08 2015-07-08 風力発電装置
JP2015179397A JP6917673B2 (ja) 2015-09-11 2015-09-11 風車の回転速度制御方法
JP2015-179406 2015-09-11
JP2015179406A JP6917674B2 (ja) 2015-09-11 2015-09-11 風力発電装置
JP2015-179397 2015-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017006658A1 true WO2017006658A1 (ja) 2017-01-12

Family

ID=57686034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/066212 WO2017006658A1 (ja) 2015-07-08 2016-06-01 風車の回転速度制御方法及び風力発電装置

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20180052601A (ja)
CN (1) CN107850052A (ja)
TW (1) TWI726895B (ja)
WO (1) WO2017006658A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108167124A (zh) * 2018-02-23 2018-06-15 济宁圣峰环宇新能源技术有限公司 一种单轴双式风力发电设备
JP2019152117A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 オルガノ株式会社 エネルギー供給システム
WO2021118488A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Yalcin Ahmet Cem Innovation to increase the power generation capacity and efficiency in wind turbines
WO2022106877A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 Waldemar Piskorz System for accelerating wind turbine rotation
WO2023187927A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 義廣 里村 動力源増幅発電システム

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117175854A (zh) * 2022-05-25 2023-12-05 王敬儒 一种发电机及风力发电装置、独立电网系统
KR102514976B1 (ko) * 2022-10-26 2023-03-29 범진에너지건설(주) 정속회전을 위한 풍력발전장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4464579A (en) * 1982-06-17 1984-08-07 Control Data Corporation Derrieus wind turbine electric generating system
JPH08322297A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Yamaha Motor Co Ltd 風力発電装置
JP2003314429A (ja) * 2002-04-17 2003-11-06 Energy Products Co Ltd 風力発電機
JP2005188468A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Fjc:Kk 多段羽根縦軸風車
JP2008106700A (ja) * 2006-10-26 2008-05-08 Fueroo:Kk 風力発電装置
JP2008199783A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Seiko Epson Corp 流体力を利用した発電装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100395447C (zh) * 2003-10-22 2008-06-18 全球能量有限公司 竖轴式风车

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4464579A (en) * 1982-06-17 1984-08-07 Control Data Corporation Derrieus wind turbine electric generating system
JPH08322297A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Yamaha Motor Co Ltd 風力発電装置
JP2003314429A (ja) * 2002-04-17 2003-11-06 Energy Products Co Ltd 風力発電機
JP2005188468A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Fjc:Kk 多段羽根縦軸風車
JP2008106700A (ja) * 2006-10-26 2008-05-08 Fueroo:Kk 風力発電装置
JP2008199783A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Seiko Epson Corp 流体力を利用した発電装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108167124A (zh) * 2018-02-23 2018-06-15 济宁圣峰环宇新能源技术有限公司 一种单轴双式风力发电设备
CN108167124B (zh) * 2018-02-23 2024-01-09 济宁圣峰环宇新能源技术有限公司 一种单轴双式风力发电设备
JP2019152117A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 オルガノ株式会社 エネルギー供給システム
WO2021118488A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Yalcin Ahmet Cem Innovation to increase the power generation capacity and efficiency in wind turbines
WO2022106877A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 Waldemar Piskorz System for accelerating wind turbine rotation
WO2023187927A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 義廣 里村 動力源増幅発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
TWI726895B (zh) 2021-05-11
CN107850052A (zh) 2018-03-27
TW201708696A (zh) 2017-03-01
KR20180052601A (ko) 2018-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017006658A1 (ja) 風車の回転速度制御方法及び風力発電装置
JP7161827B2 (ja) 風力発電方法及び風力発電装置
CA2559569C (en) Power generation system
JP5010619B2 (ja) 風力発電装置および風力発電装置の制御方法
JP2008106700A (ja) 風力発電装置
JP2017053303A (ja) 風車の回転速度制御方法
CN106194583A (zh) 一种变桨供电装置及风力发电机组
JP6917674B2 (ja) 風力発電装置
JP2017053303A5 (ja)
JP2017053304A5 (ja)
JP6609129B2 (ja) 風力発電装置
CN108026896B (zh) 风力发电设备
JP6609128B2 (ja) 風車の回転速度制御方法
JP2017020374A5 (ja)
CN103883474A (zh) 可变容量小型风力发电装置及其方法
JP2017020373A5 (ja)
JP6774172B2 (ja) 風力発電方法
WO2019235524A1 (ja) 垂直軸風車式の風力発電装置
TW201618981A (zh) 交流電機的電動車電能回收系統
JP2022144420A (ja) 発電システムの制御装置
JP2017172392A (ja) 多段縦軸風力発電装置
TWM497115U (zh) 電動車的控制系統

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16821129

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187003714

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16821129

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1