JP4639616B2 - 発電装置 - Google Patents
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Description
また、自然エネルギーの規模に応じて駆動力発生手段の回転と制動とを切替えることができる。
またさらに、過大な自然エネルギーで駆動力発生手段が過剰に回転することによる破損を防止することができる。
本実施形態に係る発電装置である風力発電装置は、図1に示すように、自然エネルギーの一種である風力エネルギーを電気エネルギーからなる交流電力に変換して出力する風力発電装置本体1と、風力発電装置本体1の制御機能や交流電力の直流電力への整流機能等を備えたコントローラ2と、風力発電装置の動作状態や設定状態等を切替え可能に表示する操作表示器3と、コントローラ2において整流された直流電力を充電するバッテリ4と、バッテリ4に充電された電力を交流電力に変換して外部負荷6に供給するインバータ5と、バッテリ4に対して補助電力を供給する補助充電器7とを有している。尚、外部負荷6は、風力発電装置のコントローラ2や外部負荷6の冷蔵庫等の電動機器、電灯やエアコン等の光熱機器等を含むものである。
一般的な運転停止時においては、図2に示すように、無励磁作動型の回転軸クラッチ16に対する通電が停止されることによって、回転軸クラッチ16のスプリングが縮径される。これにより、回転支持機構14の貫通軸部材15と中空軸部材17とが回転軸クラッチ16により一体化される。また、短絡制動装置21の短絡用リレー22に対する通電が停止されることによって、発電機19が短絡状態にされる。これにより、発電機19の作動に大きな負荷を要する状態にされる。この結果、風により大きな回転駆動力が回転支持機構14に付与された場合でも、回転支持機構14が発電機19を高速で回転させて作動させる程、大きな負荷が回転支持機構14の回転に対する制動力として作用することによって、回転支持機構14の高速の回転が禁止される。
具体的には、風車11が回転すると、貫通軸部材15に設けられた回転速度検出器18からパルス状の回転速度信号が出力され、この信号が回転速度入力部41に入力される。そして、回転速度入力部41において、回転速度信号がデジタル回路の信号処理に適した信号形態に変換された後、制御部31に出力される。そして、演算処理部51は、回転速度信号のパルス入力を計数し、一定時間における計数値、即ち、回転数に基づいて風車11の回転速度を求める。
また、回転速度検出器18からの回転速度信号に基づいて貫通軸部材15の回転速度が監視される。そして、回転速度が第2所定値に一定値を加えた回転速度以上となったときに、回転軸クラッチ16への通電が停止され、回転軸クラッチ16による連結状態が回復される。この結果、貫通軸部材15のイナーシャが働くことによって、貫通軸部材15と中空軸部材17との一体化した回転支持機構14が比較的に高速で回転する。そして、この回転支持機構14の回転駆動力が発電機19を作動させ、高電圧の交流電力がコントローラ2に供給される。
上記のようにしてコントローラ2に供給された交流電力は、ブリッジダイオード33において全波整流された後、充電コンデンサ34、ダイオード35およびコイル37からなる平滑回路で平滑化され、バッテリ4に充電される。そして、バッテリ4に充電された電力がコントローラ2の電源として利用されると共に、インバータ5において交流電力に変換された後、外部負荷6の電源として利用される。
また、バッテリ4への充電中においては、充電電圧検出器39により検出された充電電圧が監視される。充電電圧が第1所定値未満となったときに、補助充電器7によるバッテリ4への補助電力の充電が許可される。
また、図2に示すように、風力発電装置が正常に運転されている場合には、短絡制動装置21の短絡用リレー22が通電により開状態にされている。そして、発電機19の交流電力がブリッジダイオード33等の整流部32に供給され、バッテリ4への充電が行われる。一方、部品の消耗や破損等の異常によりコントローラ2が緊急停止した場合には、風力発電装置本体1等に出力中の全ての信号出力が停止する。この結果、短絡制動装置21の短絡用リレー22への通電が停止されるため、発電機19が短絡状態にされる。
また、風力発電装置の運転時においては、図3の回転制御ルーチンが上述の機能等を実行する他の処理ルーチンと並列的に時分割で実行されている。回転制御ルーチンが実行されると、図3に示すように、先ず、上述の回転増速機能等において風車11が発電機19の影響を受けずに空回り状態にされているか否かを確認するため、回転軸クラッチ16による貫通軸部材15と中空軸部材17との連結が実施されているか否かを判定する(S1)。回転軸クラッチ16による連結が実施されていない場合には(S1,NO)、風車11が空回り状態であると認識し、S1を再実行して回転軸クラッチ16による連結が実施されるまで待機する。
2 コントローラ
3 操作表示器
4 バッテリ
5 インバータ
6 外部負荷
7 補助充電器
11 風車
12 風車羽根
13 旋回支持部材
14 回転支持機構
15 貫通軸部材
16 回転軸クラッチ
17 中空軸部材
18 回転速度検出器
19 発電機
20 停止装置
31 制御部
32 整流部
33 ブリッジダイオード
34 充電コンデンサ
35 ダイオード
36 充電制御部
37 コイル
38 発電機電圧検出器
39 充電電圧検出器
41 入力部
42 クラッチ駆動部
43 短絡駆動部
44 補助充電作動部
45 充電制御駆動部
46 インバータON/OFF駆動部
47 操作表示入出力部
61 表示部
63 表示切替えスイッチ
Claims (3)
- 自然エネルギーにより回転することで駆動力を発生する駆動力発生手段と、
前記駆動力発生手段の駆動力により作動して発電する発電手段と、
前記発電手段の出力側を出力状態と短絡状態とに切替える短絡手段と、
前記出力状態時における前記駆動力発生手段の回転速度と、前記短絡状態時における前記駆動力発生手段の回転速度とに基づいて、両状態時における前記自然エネルギーの規模を認識する規模認識手段と
前記駆動力発生手段の回転速度に基づいて前記発電手段を出力状態と短絡状態との何れの状態に切替えるかを判断すると共に、判断結果に基づいて前記短絡手段を切替え制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
出力状態時における前記駆動力発生手段の回転速度が制動開始値以上であるときに、短絡状態に切替えるように前記短絡手段を制御し、且つ当該切替え開始時から、前記自然エネルギーが機器の故障を招来しない程度に低下すると予想とともに、当該発電装置の設置環境により決定される所定時間が経過するまでは、前記短絡状態を維持するように前記短絡手段を制御することを特徴とする発電装置。 - 前記制御手段は、
前記切替え開始時から前記所定時間が経過した後において、前記駆動力発生手段の回転速度が制動解除値未満となったときに、前記短絡状態を出力状態に切替えるように前記短絡手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 前記自然エネルギーは風力であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発電装置。
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