JP2003259694A - 風力発電におけるpwmコンバータの制御方法及びその装置 - Google Patents
風力発電におけるpwmコンバータの制御方法及びその装置Info
- Publication number
- JP2003259694A JP2003259694A JP2002059773A JP2002059773A JP2003259694A JP 2003259694 A JP2003259694 A JP 2003259694A JP 2002059773 A JP2002059773 A JP 2002059773A JP 2002059773 A JP2002059773 A JP 2002059773A JP 2003259694 A JP2003259694 A JP 2003259694A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wind turbine
- torque
- wind
- speed
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定した平均風速を用いて、最大出力となる
発電機電流を制御する風車制御方法では、通常、一定と
は限らない風速に対して、風から得られるエネルギーを
十分に取り出せないという問題があった。 【解決手段】 風車により駆動される発電機に接続した
PWMコンバータの制御を、風車回転数より求める定常
分トルク指令から、風車回転数の微分値より求める変動
分トルク指令を減算して作成したトルク指令により行う
制御方法及びその装置である。
発電機電流を制御する風車制御方法では、通常、一定と
は限らない風速に対して、風から得られるエネルギーを
十分に取り出せないという問題があった。 【解決手段】 風車により駆動される発電機に接続した
PWMコンバータの制御を、風車回転数より求める定常
分トルク指令から、風車回転数の微分値より求める変動
分トルク指令を減算して作成したトルク指令により行う
制御方法及びその装置である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、風車により駆動さ
れる発電機に接続されるPWMコンバータより、最大出
力を取り出すための制御に係り、特に、風速が変動して
も発電機より、常に、応答性良く最大出力を取り出す事
ができる、PWMコンバータの制御方法及びその装置に
関する。
れる発電機に接続されるPWMコンバータより、最大出
力を取り出すための制御に係り、特に、風速が変動して
も発電機より、常に、応答性良く最大出力を取り出す事
ができる、PWMコンバータの制御方法及びその装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】風車に接続された発電機より、PWMコ
ンバータを用いて交流を直流に変換して、最大電力を取
り出すための出力制御方法については、公知である。以
下に、従来の、風車により駆動される発電機より、最大
出力を取り出す制御方法を、図5の従来の風力発電装置
接続図を参照して詳述する。図5において、1は風車、
2は発電機、3は回転計、4はPWMコンバータ、5は
負荷、9は風速計、10は出力制御装置である。
ンバータを用いて交流を直流に変換して、最大電力を取
り出すための出力制御方法については、公知である。以
下に、従来の、風車により駆動される発電機より、最大
出力を取り出す制御方法を、図5の従来の風力発電装置
接続図を参照して詳述する。図5において、1は風車、
2は発電機、3は回転計、4はPWMコンバータ、5は
負荷、9は風速計、10は出力制御装置である。
【0003】風車1により駆動される発電機2の交流側
は、PWMコンバータ4に接続され、風車1により可変
速に駆動される発電機2の交流電力は、PWMコンバー
タ4により直流電力に変換されて、負荷5に出力され
る。発電機2に直結される回転計3の出力である風車回
転数N、及び風速計9の出力である風速Uは出力制御装
置10に出力され、出力制御装置10は以下に示す方法
により作成した、電流指令I*をPWMコンバータ4に、
出力する。
は、PWMコンバータ4に接続され、風車1により可変
速に駆動される発電機2の交流電力は、PWMコンバー
タ4により直流電力に変換されて、負荷5に出力され
る。発電機2に直結される回転計3の出力である風車回
転数N、及び風速計9の出力である風速Uは出力制御装
置10に出力され、出力制御装置10は以下に示す方法
により作成した、電流指令I*をPWMコンバータ4に、
出力する。
【0004】図4は、風速をパラメータとした時の、風
車回転数対風車出力特性の概要を説明した図である。風
車は、風車の形状及び風速Uが決まると、風車回転数N
に対する風車出力Pが一義的に定まり、種々の風速Uに
対する風車出力Pは、図4の実線で示される。そして、
風車出力Pのピークは、図4の一点鎖線で示す最大出力
曲線のようになる。すなわち、図4の風車回転数対風車
出力特性において、風速がUxの時は、風速Uxの風車
出力曲線と最大出力曲線との交点Sxに示すように、風
車回転数Nxにおいて、最大出力Pxとなる。又、風速
がUyの時は、風車回転数Nyにおいて、風速Uyでの
風車最大出力Pyとなる。
車回転数対風車出力特性の概要を説明した図である。風
車は、風車の形状及び風速Uが決まると、風車回転数N
に対する風車出力Pが一義的に定まり、種々の風速Uに
対する風車出力Pは、図4の実線で示される。そして、
風車出力Pのピークは、図4の一点鎖線で示す最大出力
曲線のようになる。すなわち、図4の風車回転数対風車
出力特性において、風速がUxの時は、風速Uxの風車
出力曲線と最大出力曲線との交点Sxに示すように、風
車回転数Nxにおいて、最大出力Pxとなる。又、風速
がUyの時は、風車回転数Nyにおいて、風速Uyでの
風車最大出力Pyとなる。
【0005】図4に示すような風車回転数対風車出力特
性を有する風車から、種々の風速において、常に最大出
力を得る従来方法を、図5を参照しながら説明する。図
5の出力制御装置10は、風速計9より風速Uを入力し
て、平均風速Uaを求め、予め出力制御装置10内に記
憶している、図5に示すような最大出力曲線に一致す
る、平均風速Uaに対する最大風車出力Pを求める。次
に、この最大風車出力Pより、(1)式に示す発電機電
流Iを求め、この発電機電流Iを電流指令I*としてP
WMコンバータ4に出力して、PWMコンバータ4の可
変周波数電圧により発電機2を制御し、結果的に発電機
2に直結される風車1を制御していた。
性を有する風車から、種々の風速において、常に最大出
力を得る従来方法を、図5を参照しながら説明する。図
5の出力制御装置10は、風速計9より風速Uを入力し
て、平均風速Uaを求め、予め出力制御装置10内に記
憶している、図5に示すような最大出力曲線に一致す
る、平均風速Uaに対する最大風車出力Pを求める。次
に、この最大風車出力Pより、(1)式に示す発電機電
流Iを求め、この発電機電流Iを電流指令I*としてP
WMコンバータ4に出力して、PWMコンバータ4の可
変周波数電圧により発電機2を制御し、結果的に発電機
2に直結される風車1を制御していた。
【0006】
【数1】
風車最大出力(P)=定数(K)×風車回転数(N)×発電機電流(I)・・・(1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、風車1に
より駆動される発電機2に接続されたPWMコンバ4を
用いて、変動する風速Uから、風速の3乗に比例する最
大出力を得るためには、正確に風速Uを測定する事が必
要である。しかし、一般に、風車近傍に設置される風速
計9は、回転する風車の影響で、正確な、風速を測定で
きないという問題があった。又、風車からエネルギーを
最大限に取り出すためには、変動する風速Uに応じた最
大風車出力Pに制御する必要があるが、平均風速Uaを
求めて、その平均風速Uaから(1)式により求まる、
最大出力Pとなる発電機電流Iになるように、PWMコ
ンバータ4を制御していたために、平均風速Uaより得
られるエネルギーしか取り出せないという問題があっ
た。本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、主
として、その目的とするところは、PWMコンバータ制
御を風速に基づいた制御から、風車回転数に基づいた制
御に代えて、風速計を必要とせず、制御応答性の良い、
変動する風力発電におけるPWMコンバータ制御方法及
びその装置を提供することである。
より駆動される発電機2に接続されたPWMコンバ4を
用いて、変動する風速Uから、風速の3乗に比例する最
大出力を得るためには、正確に風速Uを測定する事が必
要である。しかし、一般に、風車近傍に設置される風速
計9は、回転する風車の影響で、正確な、風速を測定で
きないという問題があった。又、風車からエネルギーを
最大限に取り出すためには、変動する風速Uに応じた最
大風車出力Pに制御する必要があるが、平均風速Uaを
求めて、その平均風速Uaから(1)式により求まる、
最大出力Pとなる発電機電流Iになるように、PWMコ
ンバータ4を制御していたために、平均風速Uaより得
られるエネルギーしか取り出せないという問題があっ
た。本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、主
として、その目的とするところは、PWMコンバータ制
御を風速に基づいた制御から、風車回転数に基づいた制
御に代えて、風速計を必要とせず、制御応答性の良い、
変動する風力発電におけるPWMコンバータ制御方法及
びその装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】図2は、本発明の風車回
転数対風車トルク特性の概要を説明した図である。種々
の風速に対する風車トルクは、図2に示される。この
時、種々の風速において、風車出力のピークを出力する
時の風車トルクは、図2の一点鎖線で示す最大出力時ト
ルク曲線のようになり、定常的な風から常に、最大出力
を取り出すためには、最大出力時トルク曲線に沿って、
風車回転数に対するトルクで運転すれば良い。すなわ
ち、風から最大出力を取り出すためには、図2におい
て、風速がU1の時は、風速U1での風車トルク特性と
最大出力時トルク曲線との交点X1より、風車回転数N
1において、最大出力時トルクτ1で運転する。又、風
速がU2の時は、風車回転数N2において、最大出力時
トルクτ2で運転する。
転数対風車トルク特性の概要を説明した図である。種々
の風速に対する風車トルクは、図2に示される。この
時、種々の風速において、風車出力のピークを出力する
時の風車トルクは、図2の一点鎖線で示す最大出力時ト
ルク曲線のようになり、定常的な風から常に、最大出力
を取り出すためには、最大出力時トルク曲線に沿って、
風車回転数に対するトルクで運転すれば良い。すなわ
ち、風から最大出力を取り出すためには、図2におい
て、風速がU1の時は、風速U1での風車トルク特性と
最大出力時トルク曲線との交点X1より、風車回転数N
1において、最大出力時トルクτ1で運転する。又、風
速がU2の時は、風車回転数N2において、最大出力時
トルクτ2で運転する。
【0009】又、風速が変動する場合には、風車回転数
の変動分を検出して、その変動分を風車トルク指令値に
反映する事により、可能な限り早く、最大出力を得られ
る風車回転数及び風車トルクで風車を運転する事ができ
る。
の変動分を検出して、その変動分を風車トルク指令値に
反映する事により、可能な限り早く、最大出力を得られ
る風車回転数及び風車トルクで風車を運転する事ができ
る。
【0010】従って、本発明では、ある風車回転数に対
して、図2より一義的に定める定常分トルク指令と、風
車回転数の微分値より求まる変動分トルク指令により、
PWMコンバータを制御する事により、常に、変動する
風速に見合った最大出力を取り出すものである。
して、図2より一義的に定める定常分トルク指令と、風
車回転数の微分値より求まる変動分トルク指令により、
PWMコンバータを制御する事により、常に、変動する
風速に見合った最大出力を取り出すものである。
【0011】以下に、それらのトルク指令を求める方法
及びその装置を示す。図2より、ある形状の風車におい
て、現在の風車回転数に対して、一義的に定める定常ト
ルクを求める。又、風車回転数の微分値より、風速の増
減を検出して、風速が増加した場合は、トルクを減少さ
せ、風速が減少した場合は、トルクを増加させて、風車
のイナ-シャーが大きい場合にも、風速の変化に風車回
転数を遅れなく追従させるための変動分トルクを求め
る。従って、本発明では、この定常トルクから変動分ト
ルクを減じた値を、トルク指令とするものである。
及びその装置を示す。図2より、ある形状の風車におい
て、現在の風車回転数に対して、一義的に定める定常ト
ルクを求める。又、風車回転数の微分値より、風速の増
減を検出して、風速が増加した場合は、トルクを減少さ
せ、風速が減少した場合は、トルクを増加させて、風車
のイナ-シャーが大きい場合にも、風速の変化に風車回
転数を遅れなく追従させるための変動分トルクを求め
る。従って、本発明では、この定常トルクから変動分ト
ルクを減じた値を、トルク指令とするものである。
【0012】本発明は上記原理に基づき、前述の課題を
解決するものであり、その目的を達成するための方法及
びその手段は、 1)、請求項1において、 風車により駆動される発電機の出力に接続したPWMコ
ンバータにおいて、前記風車の風車回転数を検出し、前
記風車の風車最大出力となる風車回転数に対する定常分
トルクから、前記風車回転数の微分値より求める変動分
トルクを減算して求めるトルク指令値に基づいて、前記
風車より最大出力を得るように前記発電機のトルク制御
を行う事を特徴とする風力発電におけるPWMコンバー
タの制御方法である。
解決するものであり、その目的を達成するための方法及
びその手段は、 1)、請求項1において、 風車により駆動される発電機の出力に接続したPWMコ
ンバータにおいて、前記風車の風車回転数を検出し、前
記風車の風車最大出力となる風車回転数に対する定常分
トルクから、前記風車回転数の微分値より求める変動分
トルクを減算して求めるトルク指令値に基づいて、前記
風車より最大出力を得るように前記発電機のトルク制御
を行う事を特徴とする風力発電におけるPWMコンバー
タの制御方法である。
【0013】2)、請求項2において、
風車により駆動される発電機の出力に接続したPWMコ
ンバータにおいて、前記風車の風車回転数を検出して風
車の風車最大出力となる風車回転数に対する定常分トル
クを求める定常分トルク指令発生手段と、前記風車回転
数の微分値を算出して変動分トルクを求める変動分トル
ク指令発生手段と、前記定常分トルク指令発生手段の出
力から前記変動分トルク指令発生手段の出力を減算して
トルク指令値を算出する減算手段から構成される事を特
徴とする風力発電におけるPWMコンバータの制御装置
である。以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述
する。
ンバータにおいて、前記風車の風車回転数を検出して風
車の風車最大出力となる風車回転数に対する定常分トル
クを求める定常分トルク指令発生手段と、前記風車回転
数の微分値を算出して変動分トルクを求める変動分トル
ク指令発生手段と、前記定常分トルク指令発生手段の出
力から前記変動分トルク指令発生手段の出力を減算して
トルク指令値を算出する減算手段から構成される事を特
徴とする風力発電におけるPWMコンバータの制御装置
である。以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述
する。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の、風車により駆
動される発電機に、PWMコンバータを接続した請求項
1及び2の風力発電装置接続図である。同図において、
6は定常分トルク指令発生回路、7は変動分トルク指令
発生回路、8は減算器であり、図5と同一番号は同一構
成部品を表す。以下、図1について説明する。定常分ト
ルク指令発生回路6は、回転計3より風車回転数Nを入
力して、図2に示す風車回転数に対する最大出力時トル
ク曲線が如き定常分トルク指令τn*を、減算器8に出力
する。変動分トルク指令発生回路7は、風車回転数Nを
入力し、その値を微分して変動分トルク指令Δτ*とし
て、減算器8に出力する。減算器8は、定常分トルク指
令τn*から変動分トルク指令Δτ*を減算して、トルク
指令τ*を生成し、このトルク指令τ*によりPWMコン
バータ4が制御される。
動される発電機に、PWMコンバータを接続した請求項
1及び2の風力発電装置接続図である。同図において、
6は定常分トルク指令発生回路、7は変動分トルク指令
発生回路、8は減算器であり、図5と同一番号は同一構
成部品を表す。以下、図1について説明する。定常分ト
ルク指令発生回路6は、回転計3より風車回転数Nを入
力して、図2に示す風車回転数に対する最大出力時トル
ク曲線が如き定常分トルク指令τn*を、減算器8に出力
する。変動分トルク指令発生回路7は、風車回転数Nを
入力し、その値を微分して変動分トルク指令Δτ*とし
て、減算器8に出力する。減算器8は、定常分トルク指
令τn*から変動分トルク指令Δτ*を減算して、トルク
指令τ*を生成し、このトルク指令τ*によりPWMコン
バータ4が制御される。
【0015】次にその作用について説明する。先ず、こ
の定常分トルク指令τn*により、定常的に風速Uが変化
しても、風車から、常に最大出力が取り出せる理由を、
図3の風速変動時の風車回転数Nと風車トルクτの定常
的動作を説明した図を参照して、以下に詳述する。例え
ば、風速がU1の時、最大出力時トルク曲線との交点X
1が、風車回転数Nとトルクτの動作点なので、風車回
転数がN1、及びトルクがτ1で、風車1は最大出力運
転されている。この時、急に、風速がU2に下降する
と、風速U2と風車回転数N1との交点はX4なので、
風から得られるトルクはτ4に減少するために、動作点
は交点X1から、交点X3へ最大出力時トルク曲線上を
移動する。すなわち、風車回転数Nは、N1からN2へ
減少し、トルクτはτ4からτ3へ増加して、交点X3
で最大出力運転される。
の定常分トルク指令τn*により、定常的に風速Uが変化
しても、風車から、常に最大出力が取り出せる理由を、
図3の風速変動時の風車回転数Nと風車トルクτの定常
的動作を説明した図を参照して、以下に詳述する。例え
ば、風速がU1の時、最大出力時トルク曲線との交点X
1が、風車回転数Nとトルクτの動作点なので、風車回
転数がN1、及びトルクがτ1で、風車1は最大出力運
転されている。この時、急に、風速がU2に下降する
と、風速U2と風車回転数N1との交点はX4なので、
風から得られるトルクはτ4に減少するために、動作点
は交点X1から、交点X3へ最大出力時トルク曲線上を
移動する。すなわち、風車回転数Nは、N1からN2へ
減少し、トルクτはτ4からτ3へ増加して、交点X3
で最大出力運転される。
【0016】次に、例えば、風速がU3だと、最大出力
時トルク曲線との交点X5が、風車回転数Nとトルクτ
の動作点なので、風車回転数がN3、及びトルクがτ5
で、風車1は最大出力運転されている。この時、急に、
風速がU2に上昇すると、風速U2と風車回転数N3と
の交点はX2なので、風から得られるトルクはτ2に増
加するために、動作点は交点X5から、交点X3へ最大
出力時トルク曲線上を移動する。すなわち、風車回転数
Nは、N3からN2へ増加し、トルクτはτ5からτ3
へ増加して、交点X3で最大出力運転される。
時トルク曲線との交点X5が、風車回転数Nとトルクτ
の動作点なので、風車回転数がN3、及びトルクがτ5
で、風車1は最大出力運転されている。この時、急に、
風速がU2に上昇すると、風速U2と風車回転数N3と
の交点はX2なので、風から得られるトルクはτ2に増
加するために、動作点は交点X5から、交点X3へ最大
出力時トルク曲線上を移動する。すなわち、風車回転数
Nは、N3からN2へ増加し、トルクτはτ5からτ3
へ増加して、交点X3で最大出力運転される。
【0017】次に、定常分トルク指令τn*から変動分ト
ルク指令Δτ*を減算したトルク指令τ*により、PWM
コンバータ4を制御した時の、風速変動時の風車回転数
Nとトルクτの動作を、図2の本発明の風車回転数対風
車トルク特性を説明した図により説明する。例えば、風
速がU1の時、最大出力時トルク曲線との交点X1が、
風車回転数Nとトルクτの動作点なので、風車回転数が
N1、及びトルクがτ1で、風車1は最大出力運転され
ている。この時、急に、風速がU2に下降すると、風か
ら得られるトルクτは減少するために、風車回転数Nが
減少して、負の変動分トルク指令Δτ*が発生する。こ
の負の変動分トルク指令Δτ*の作用により、動作点は
交点X1から、交点X2へ、図2の一点鎖線上ではな
く、点線上を移動する。すなわち、風車回転数Nが、N
1からN2へ減少する時、最大出力時トルク曲線上を移
動するより大きなトルクτが印加されるので、速く交点
X2へ移動する事ができる。
ルク指令Δτ*を減算したトルク指令τ*により、PWM
コンバータ4を制御した時の、風速変動時の風車回転数
Nとトルクτの動作を、図2の本発明の風車回転数対風
車トルク特性を説明した図により説明する。例えば、風
速がU1の時、最大出力時トルク曲線との交点X1が、
風車回転数Nとトルクτの動作点なので、風車回転数が
N1、及びトルクがτ1で、風車1は最大出力運転され
ている。この時、急に、風速がU2に下降すると、風か
ら得られるトルクτは減少するために、風車回転数Nが
減少して、負の変動分トルク指令Δτ*が発生する。こ
の負の変動分トルク指令Δτ*の作用により、動作点は
交点X1から、交点X2へ、図2の一点鎖線上ではな
く、点線上を移動する。すなわち、風車回転数Nが、N
1からN2へ減少する時、最大出力時トルク曲線上を移
動するより大きなトルクτが印加されるので、速く交点
X2へ移動する事ができる。
【0018】さらに、風速がU2の時、最大出力時トル
ク曲線との交点X2が、風車回転数Nとトルクτの動作
点なので、風車回転数がN2、及びトルクがτ2で、風
車1は最大出力運転されている。この時、急に、風速が
U1に上昇すると、風から得られるトルクτは増加する
ために、風車回転数Nが増加して、正の変動分トルク指
令Δτ*が発生する。この正の変動分トルク指令Δτ*の
作用により、動作点は交点X2から、交点X1へ、図2
に示す点線上を移動する。すなわち、風車回転数Nは、
N2からN1へ増加する時、最大出力時トルク曲線上を
移動するより小さなトルクτが印加されるので、速く交
点X1へ移動して、最大出力運転状態に長く留まる事が
できる。従って、風速Uの変動に対して、常に、応答性
良く最大電力を取り出す事ができる。
ク曲線との交点X2が、風車回転数Nとトルクτの動作
点なので、風車回転数がN2、及びトルクがτ2で、風
車1は最大出力運転されている。この時、急に、風速が
U1に上昇すると、風から得られるトルクτは増加する
ために、風車回転数Nが増加して、正の変動分トルク指
令Δτ*が発生する。この正の変動分トルク指令Δτ*の
作用により、動作点は交点X2から、交点X1へ、図2
に示す点線上を移動する。すなわち、風車回転数Nは、
N2からN1へ増加する時、最大出力時トルク曲線上を
移動するより小さなトルクτが印加されるので、速く交
点X1へ移動して、最大出力運転状態に長く留まる事が
できる。従って、風速Uの変動に対して、常に、応答性
良く最大電力を取り出す事ができる。
【0019】上記の最大出力時トルクと、その時の風車
回転数Nとの間の関係を表す最大出力時トルク曲線は、
実際に風車を回しての測定や、風洞実験等によって求め
られ、風車の形状が決まると一義的に定める事ができ
る。しかしながら、図4に示すように、風速Uと、風車
が最高出力する風車回転数及び風車最高出力との間に
は、概略次のような関係がある。風車が、風速Uxで最
高出力する風車回転数Nxと、風速Uyでの風車が最高
出力する風車回転数Nyの間には、風速Uに比例する関
係があり、又、風速Uxでの風車最高出力Pxと、風速
Uyでの風車最高出力Pyの間には、風速Uの3乗に比
例する関係がある。従って、図2に示すように、風速U
1での風車回転数N1における風車トルクτ1と、風速
U2での風車回転数N2における風車トルクτ2の間に
は、風車回転数Nの2乗に比例する関係がある。
回転数Nとの間の関係を表す最大出力時トルク曲線は、
実際に風車を回しての測定や、風洞実験等によって求め
られ、風車の形状が決まると一義的に定める事ができ
る。しかしながら、図4に示すように、風速Uと、風車
が最高出力する風車回転数及び風車最高出力との間に
は、概略次のような関係がある。風車が、風速Uxで最
高出力する風車回転数Nxと、風速Uyでの風車が最高
出力する風車回転数Nyの間には、風速Uに比例する関
係があり、又、風速Uxでの風車最高出力Pxと、風速
Uyでの風車最高出力Pyの間には、風速Uの3乗に比
例する関係がある。従って、図2に示すように、風速U
1での風車回転数N1における風車トルクτ1と、風速
U2での風車回転数N2における風車トルクτ2の間に
は、風車回転数Nの2乗に比例する関係がある。
【0020】この結果、最大出力時トルク曲線を、各風
速に対して求めるのでは無く、定格風速Urにおける、
定格風車回転数Nrと、その時の定格風車トルクτrを
求めておき、その値を起点として、風車回転数が下がる
方向に2乗低減する最大出力時トルク曲線としても十分
に実用的である。
速に対して求めるのでは無く、定格風速Urにおける、
定格風車回転数Nrと、その時の定格風車トルクτrを
求めておき、その値を起点として、風車回転数が下がる
方向に2乗低減する最大出力時トルク曲線としても十分
に実用的である。
【0021】以上、本発明の実施例では、回転計3より
風車回転数Nを検出する場合について説明したが、風車
発電機2に接続されるPWMコンバータ4の電圧・電流
によるセンサーレス方式でも、風車回転数Nを検出でき
るので、その値を用いても良い。さらに、発電機は、同
期発電機だけでなく、図2の風車回転数対風車トルク特
性の最大出力時トルク曲線との関係を把握すれば、誘導
発電機を用いても良い。又、ピッチ角制御する風車に対
しては、種々の風速において、任意のピッチ角と、最大
出力となる風車回転数対風車トルク特性の関係を把握し
ておけば、同様に最大出力制御を行える。
風車回転数Nを検出する場合について説明したが、風車
発電機2に接続されるPWMコンバータ4の電圧・電流
によるセンサーレス方式でも、風車回転数Nを検出でき
るので、その値を用いても良い。さらに、発電機は、同
期発電機だけでなく、図2の風車回転数対風車トルク特
性の最大出力時トルク曲線との関係を把握すれば、誘導
発電機を用いても良い。又、ピッチ角制御する風車に対
しては、種々の風速において、任意のピッチ角と、最大
出力となる風車回転数対風車トルク特性の関係を把握し
ておけば、同様に最大出力制御を行える。
【0022】
【発明の効果】以上、風車により駆動される発電機に接
続されるPWMコンバータを用いて、風車回転数及びそ
の微分値に基づいたトルク制御により、最大出力を取り
出すための制御方法及びその装置について説明した。こ
の制御方法及びその装置によれば、風速計を必要とせ
ず、応答性良く、風速に見あった最大出力を風車より出
力できるので、実用上おおいに有用である。
続されるPWMコンバータを用いて、風車回転数及びそ
の微分値に基づいたトルク制御により、最大出力を取り
出すための制御方法及びその装置について説明した。こ
の制御方法及びその装置によれば、風速計を必要とせ
ず、応答性良く、風速に見あった最大出力を風車より出
力できるので、実用上おおいに有用である。
【図1】本発明の、風力発電装置接続図を示すブロック
図である。
図である。
【図2】本発明の風車回転数対風車トルク特性を説明す
る図である。
る図である。
【図3】風速変動時の風車回転数と風車トルクの定常的
動作を説明する図である。
動作を説明する図である。
【図4】風速をパラメータとした時の、風車回転数対風
車出力特性の概要を説明する図である。
車出力特性の概要を説明する図である。
【図5】従来の風力発電装置接続図を示すブロック図で
ある。
ある。
1 風車
2 発電機
3 回転計
4 PWMコンバータ
5 負荷
6 定常分トルク指令発生回路
7 変動分トルク指令発生回路
8 減算器
9 風速計
10 出力制御装置
フロントページの続き
Fターム(参考) 3H078 AA02 AA26 BB04 BB11 CC01
CC22 CC52 CC73
5H590 AA21 CA14 CC01 CD01 EA13
EB18 FA08 FB02 FC12 HA27
HB07
Claims (2)
- 【請求項1】 風車により駆動される発電機の出力に接
続したPWMコンバータにおいて、前記風車の風車回転
数を検出し、前記風車の風車最大出力となる風車回転数
に対する定常分トルクから、前記風車回転数の微分値よ
り求める変動分トルクを減算して求めるトルク指令値に
基づいて、前記風車より最大出力を得るように前記発電
機のトルク制御を行う事を特徴とする風力発電における
PWMコンバータの制御方法。 - 【請求項2】 風車により駆動される発電機の出力に接
続したPWMコンバータにおいて、前記風車の風車回転
数を検出して風車の風車最大出力となる風車回転数に対
する定常分トルクを求める定常分トルク指令発生手段
と、前記風車回転数の微分値を算出して変動分トルクを
求める変動分トルク指令発生手段と、前記定常分トルク
指令発生手段の出力から前記変動分トルク指令発生手段
の出力を減算してトルク指令値を算出する減算手段から
構成される事を特徴とする風力発電におけるPWMコン
バータの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002059773A JP2003259694A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 風力発電におけるpwmコンバータの制御方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002059773A JP2003259694A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 風力発電におけるpwmコンバータの制御方法及びその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003259694A true JP2003259694A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=28669337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002059773A Pending JP2003259694A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 風力発電におけるpwmコンバータの制御方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003259694A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005151641A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Yaskawa Electric Corp | 発電機の始動方法 |
JP2011041392A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Tdk Corp | スイッチング電源装置、発電機および電力供給装置 |
JP2013233045A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Meidensha Corp | 風車の過速抑制制御方法とその装置 |
JP2015501128A (ja) * | 2011-12-19 | 2015-01-08 | ゼットビービー エナジー コーポレーション | 多相交流機の低速制御のためのシステムおよび方法 |
CN108288931B (zh) * | 2017-12-29 | 2021-01-29 | 华润电力风能(阳江)有限公司 | 一种控制方法及控制装置 |
-
2002
- 2002-03-06 JP JP2002059773A patent/JP2003259694A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005151641A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Yaskawa Electric Corp | 発電機の始動方法 |
JP4501104B2 (ja) * | 2003-11-12 | 2010-07-14 | 株式会社安川電機 | 発電機の始動方法及び発電装置 |
JP2011041392A (ja) * | 2009-08-10 | 2011-02-24 | Tdk Corp | スイッチング電源装置、発電機および電力供給装置 |
JP2015501128A (ja) * | 2011-12-19 | 2015-01-08 | ゼットビービー エナジー コーポレーション | 多相交流機の低速制御のためのシステムおよび方法 |
JP2013233045A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Meidensha Corp | 風車の過速抑制制御方法とその装置 |
CN108288931B (zh) * | 2017-12-29 | 2021-01-29 | 华润电力风能(阳江)有限公司 | 一种控制方法及控制装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3972124B2 (ja) | 同期電動機の速度制御装置 | |
US7567047B2 (en) | Electric motor control strategies for using a low resolution position sensor | |
Echenique et al. | Sensorless control for a switched reluctance wind generator, based on current slopes and neural networks | |
US6014007A (en) | Method and apparatus for starting an AC drive into a rotating motor | |
JP2006054995A (ja) | 交流電動機の駆動制御装置および駆動制御方法 | |
JP2009091923A (ja) | 風力発電装置の最大電力追従制御装置 | |
JP2009106141A (ja) | モータ制御装置及びモータ装置 | |
JP2003239843A (ja) | 風車により駆動される発電機の最大出力制御方法 | |
JP2009232604A (ja) | 回転電機制御システム | |
JP2003259694A (ja) | 風力発電におけるpwmコンバータの制御方法及びその装置 | |
Saadaoui et al. | Sensorless FOC of PMSM drives based on full order SMO | |
JP4093815B2 (ja) | 風力発電におけるpwmコンバータの出力平準化制御回路 | |
CN104335478B (zh) | 用于控制同步磁阻电动机的方法 | |
JP4398440B2 (ja) | 風力発電装置 | |
JP2007236102A (ja) | 誘導電動機の制御装置 | |
JP2005080481A (ja) | 発電システムの発電機制御方法 | |
JP2018520624A (ja) | モーター駆動装置とその方法、及びモーター | |
JP4407887B2 (ja) | Pwmコンバータによる過負荷防止トルク指令回路 | |
JP2003319694A (ja) | 固定翼水車により駆動される発電機の最大出力制御方法 | |
JP2005042603A (ja) | Pwmコンバータによる風車の過速度防止トルク指令回路 | |
JP4312584B2 (ja) | 発電装置 | |
JP2003333897A (ja) | モータ制御装置 | |
WO2018139331A1 (ja) | モータ電力変換装置、及び、それを用いたモータ電力変換システム | |
JP4245455B2 (ja) | 風力発電におけるpwmコンバータのトルク指令優先回路 | |
JP3269521B2 (ja) | インバ−タの制御方法及び装置 |