JP4885096B2 - 風力発電システム、及びその制御方法 - Google Patents
風力発電システム、及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4885096B2 JP4885096B2 JP2007235831A JP2007235831A JP4885096B2 JP 4885096 B2 JP4885096 B2 JP 4885096B2 JP 2007235831 A JP2007235831 A JP 2007235831A JP 2007235831 A JP2007235831 A JP 2007235831A JP 4885096 B2 JP4885096 B2 JP 4885096B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotational speed
- power
- rated
- control
- pitch angle
- 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.)
- Active
Links
Images
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)
Description
(A)前記回転数(ω)が増大して所定の定格回転数に到達するまでの間、所定の電力−回転数曲線に従って前記出力電力を制御する第1制御が行うステップと、
(B)前記回転数(ω)が前記定格回転数を超えたとき前記出力電力を所定の定格電力に制御する第2制御を行うステップと、
(C)一旦、前記第2制御を行う状態に設定された後で前記回転数(ω)が前記定格回転数よりも小さくなったとき、前記ピッチ角に応答して前記第2制御を行う状態を維持し、又は前記第1制御を行う状態に遷移するステップ
とを備える。
Popt=Kω3, ・・・(1)
で定義される最適化電力値Poptに一致するように制御される。Kは、所定の定数である。風力発電システム1では、出力電力を発電機の回転数の3乗に比例して制御することが最適であることが知られており、第1の制御モードでは、出力電力Pが巻線誘導発電機5の発電機回転数ωの3乗に比例するように制御される。
ω’M=(ωM+ωmax)/2,
によって定められる回転数であることが好ましい。ここで、ωMは、中間回転数であり、
ωM=(ωmin+ωmax)/2,
として定義される。
この場合、電力制御回転数指令ωP *は、選択器33によって最小回転数ωminに設定され、更に、電力指令下限Pmin及び電力指令上限Pmaxが、それぞれ、0、Popt(=Kω3)に設定される。加えて、偏差ΔωP(=ω−ωmin)が正であり、且つ、発電機回転数ωが定格回転数ωmaxになるように制御されるので、有効電力指令P*は、常に電力指令上限Pmaxに張り付くことになる。電力指令上限PmaxはPoptであるので、結果として、有効電力指令P*は、最適化電力値Poptに設定される。言い換えれば、電力制御は、最適カーブ制御モードに設定される。
この場合、電力制御回転数指令ωP *は、選択器33によって定格回転数ωmaxに設定され、更に、電力指令下限Pmin及び電力指令上限Pmaxが、それぞれ、Popt、Pratedに設定される。この場合、偏差ΔωP(=ω−ωmax)が負であり、且つ、発電機回転数ωがピッチ制御部32によって定格回転数ωmaxになるように制御されるので、有効電力指令P*は、常に電力指令下限Pminに張り付くことになる。電力指令下限PmaxはPoptであるので、結果として、有効電力指令P*は、最適化電力値Poptに設定される。言い換えれば、電力制御は、最適カーブ制御モードに設定される。
この場合、電力制御回転数指令ωP *が選択器33によって定格回転数ωmaxに設定され、電力指令下限Pmin及び電力指令上限Pmaxが、それぞれ、Popt、定格電力Pratedに設定される。
この場合、電力制御回転数指令ωP *が選択器33によって定格回転数ωmaxに設定される。更に、電力指令下限Pminが、1演算ステップ前の有効電力指令P*と、現演算ステップの電力指令上限Pmaxとのうちの小さい方に設定され、電力指令上限Pmaxが定格電力Pratedに設定される。この結果、有効電力指令P*は、定格電力Pratedに設定される。言い換えれば、電力制御は、定格回転数ωmaxよりも小さなっても定格値制御モードに維持される。ピッチ角βが最小ピッチ角βminに到達しているか否かは、ピッチ指令β*が最小ピッチ角βminに一致しているか否かに基づいて判断される。
この場合、電力制御回転数指令ωP *は、選択器33によって定格回転数ωmaxに設定され、更に、電力指令下限Pmin及び電力指令上限Pmaxが、それぞれ、Popt、Pratedに設定される。この場合、偏差ΔωP(=ω−ωmax)が負であり、且つ、発電機回転数ωがピッチ制御部32によって定格回転数ωmaxになるように制御されるので、有効電力指令P*は、常に電力指令下限Pminに張り付くことになる。電力指令下限PmaxはPoptであるので、結果として、有効電力指令P*は、最適化電力値Poptに設定される。言い換えれば、電力制御は、定格値制御モードから最適カーブ制御モードに設定される。
2:タワー
3:ナセル
4:ナセル旋回機構
5:巻線誘導発電機
6:ギア
7:風車ロータ
8:ブレード
9:ハブ
10:風速計
11:油圧シリンダ
12:サーボバルブ
13:電力系統
14:能動整流器
15:DCバス
16:インバータ
17:AC−DC−ACコンバータ
18:PLG
19:主制御装置
20:電圧/電流センサ
21:コンバータ駆動制御装置
22:ピッチ制御装置
23:ヨー制御装置
24:AC/DCコンバータ
25:スイッチ
26:無停電電源システム
27:充電装置
28:非常用バッテリ
31:電力制御部
32:ピッチ制御部
33:選択器
34:減算器
35:PI制御部
36:パワー制限部
37:電力設定計算部
38:減算器
39:PI制御部
40:減算器
41:PI制御部
42:加算器
Claims (8)
- ピッチ角が可変であるブレードを備える風車ロータと、
前記風車ロータによって駆動される発電機と、
前記風車ロータ又は前記発電機の回転数に応答して、前記発電機の出力電力と前記ブレードの前記ピッチ角とを制御する制御装置
とを具備し、
前記制御装置は、前記回転数が増大して所定の定格回転数に到達するまでの間、所定の電力−回転数曲線に従って前記出力電力を制御する第1制御を行い、前記回転数が前記定格回転数を超えたとき前記出力電力を所定の定格電力に制御する第2制御を行い、
前記制御装置は、一旦、前記第2制御を行う状態に設定された後に前記回転数が前記定格回転数よりも小さくなった後、前記回転数が前記定格回転数よりも小さく前記定格回転数よりも小さい所定の閾値回転数よりも大きい範囲にある場合には、前記ピッチ角が所定のピッチ角よりも大きい場合には前記第2制御を行う状態を維持し、前記ピッチ角が前記所定のピッチ角に到達して初めて前記第1制御を行う状態に遷移し、
前記制御装置は、一旦、前記第2制御を行う状態に設定された後に前記回転数が前記定格回転数よりも小さくなった後、前記回転数が前記閾値回転数よりも小さくなったとき、前記ピッチ角に無関係に前記第1制御を行う状態に遷移し、
前記閾値回転数は、前記発電機によって発電が行われる最小の回転数である最小回転数と前記定格回転数との和の2分の1である中間回転数と前記定格回転数の間に設定されている
風力発電システム。 - 請求項1に記載の風力発電システムであって、
前記制御装置は、前記回転数と所定の定格回転数との差、及び前記出力電力と前記定格電力との差に応答して前記ピッチ角を制御する
風力発電システム。 - 請求項2に記載の風力発電システムであって、
前記制御装置は、前記出力電力が前記定格電力よりも小さい場合に前記ピッチ角が減少されるように前記ピッチ角を制御する
風力発電システム。 - 請求項1に記載の風力発電システムであって、
前記制御装置は、ガストを検出した場合、前記回転数に応答して前記発電機の出力電力を増加させる
風力発電システム。 - 請求項1に記載の風力発電システムであって、
更に、
風車ロータの回転面の向きを旋回させる旋回機構と、
風上方向を検出する風向検出器
とを備え、
前記風車ロータは、前記ブレードを駆動するピッチ駆動機構を備え、
前記制御装置は、前記ピッチ駆動機構の故障を検出したとき、前記風車ロータの回転面が前記風上方向から退避されるように前記旋回機構を制御する
風力発電システム。 - 請求項1に記載の風力発電システムであって、
前記制御装置は、前記発電機に接続された電力系統の電圧に応答して前記発電機から前記電力系統に出力される無効電力を制御し、且つ、前記無効電力に応じて前記ピッチ角を制御する
風力発電システム。 - 請求項1に記載の風力発電システムであって、
更に、
非常用バッテリと、
前記電力系統から受け取った電力によって前記非常用バッテリを充電する充電装置
とを具備し、
前記風車ロータは、前記ブレードを駆動するピッチ駆動機構を備え、
前記非常用バッテリは、発電機に接続された電力系統の電圧が低下したときに前記ピッチ駆動機構と前記制御装置に電力を供給し、
前記制御装置は、前記非常用バッテリが充電されている間、前記出力電力を増加させるように前記出力電力を制御する
風力発電システム。 - ピッチ角が可変であるブレードを備える風車ロータと、
前記風車ロータによって駆動される発電機
とを備える風力発電システムの制御方法であって、
前記風車ロータ又は前記発電機の回転数に応答して、前記発電機の出力電力と前記ブレードの前記ピッチ角とを制御する制御ステップ
を具備し、
前記制御ステップは、
(A)前記回転数が増大して所定の定格回転数に到達するまでの間、所定の電力−回転数曲線に従って前記出力電力を制御する第1制御が行うステップと、
(B)前記回転数が前記定格回転数を超えたとき前記出力電力を所定の定格電力に制御する第2制御を行うステップと、
(C)一旦、前記第2制御を行う状態に設定された後で前記回転数が前記定格回転数よりも小さくなった後、前記回転数が前記定格回転数よりも小さく前記定格回転数よりも小さい所定の閾値回転数よりも大きい範囲にある場合には、前記ピッチ角が所定のピッチ角よりも大きい場合には前記第2制御を行う状態を維持し、前記ピッチ角が前記所定のピッチ角に到達して初めて前記第1制御を行う状態に遷移するステップと、
(D)前記制御装置は、一旦、前記第2制御を行う状態に設定された後に前記回転数が前記定格回転数よりも小さくなった後、前記回転数が前記閾値回転数よりも小さくなったとき、前記ピッチ角に無関係に前記第1制御を行う状態に遷移するステップ
とを備え、
前記閾値回転数は、前記発電機によって発電が行われる最小の回転数である最小回転数と前記定格回転数との和の2分の1である中間回転数と前記定格回転数の間に設定されている
風力発電システムの制御方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007235831A JP4885096B2 (ja) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | 風力発電システム、及びその制御方法 |
TW097139943A TW201018078A (en) | 2007-09-11 | 2008-10-17 | Wind power generation system and method for controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007235831A JP4885096B2 (ja) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | 風力発電システム、及びその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009068379A JP2009068379A (ja) | 2009-04-02 |
JP4885096B2 true JP4885096B2 (ja) | 2012-02-29 |
Family
ID=40604914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007235831A Active JP4885096B2 (ja) | 2007-09-11 | 2007-09-11 | 風力発電システム、及びその制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4885096B2 (ja) |
TW (1) | TW201018078A (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BRPI0905744A2 (pt) | 2009-05-20 | 2015-07-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gerador de turbina de vento e método de controlar o mesmo |
CN101555871B (zh) * | 2009-05-21 | 2011-04-27 | 中船重工(重庆)海装风电设备有限公司 | 一种变桨距变速风力发电机组 |
EP2339174A1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-06-29 | Siemens Aktiengesellschaft | System for triggering an emergency system of wind turbine |
US8664787B2 (en) | 2010-04-05 | 2014-03-04 | Northern Power Systems, Inc. | Speed setting system and method for a stall-controlled wind turbine |
JP5703685B2 (ja) * | 2010-10-27 | 2015-04-22 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 風力発電装置、及びそのブレードピッチ角制御装置 |
EP2479426B1 (en) * | 2011-01-24 | 2017-06-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for determining a pitch angle offset signal and for controlling a rotor frequency of a wind turbine for speed avoidance control |
PT2489873E (pt) * | 2011-02-16 | 2013-10-29 | Areva Wind Gmbh | Aparelho de ajuste do ângulo de passo das pás de uma turbina eólica |
KR101168025B1 (ko) | 2011-02-24 | 2012-07-27 | 삼성중공업 주식회사 | 풍력발전기의 보조전력 충전 시스템 및 그 방법 |
JP2013087631A (ja) | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 風力発電装置及びその方法並びにプログラム |
JP5941687B2 (ja) * | 2012-02-07 | 2016-06-29 | 株式会社酉島製作所 | 風車発電設備の制御装置及び制御方法 |
KR101318124B1 (ko) | 2013-06-24 | 2013-10-16 | 전북대학교산학협력단 | 풍력발전단지의 관성 제어 방법 |
KR101450147B1 (ko) | 2014-08-05 | 2014-10-13 | 전북대학교산학협력단 | 풍력발전기의 관성제어 방법 |
JP6300742B2 (ja) * | 2015-02-19 | 2018-03-28 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電装置の制御方法および制御装置、並びに風力発電装置 |
DE102015203841A1 (de) | 2015-03-04 | 2016-09-08 | Wobben Properties Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage |
CN109458295B (zh) * | 2018-12-29 | 2023-10-20 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的变桨控制方法、装置、电子设备和介质 |
CN110374804B (zh) * | 2019-07-03 | 2020-06-19 | 西安交通大学 | 一种基于深度确定性策略梯度补偿的变桨距控制方法 |
KR102243317B1 (ko) * | 2019-11-29 | 2021-04-21 | 재단법인 녹색에너지연구원 | 가변속 풍력발전기의 주파수 제어시스템 및 제어방법 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2515750B2 (ja) * | 1986-07-31 | 1996-07-10 | ヤマハ発動機株式会社 | 風力発電装置の制御方法 |
JP4738206B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2011-08-03 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電システム、及びその制御方法 |
-
2007
- 2007-09-11 JP JP2007235831A patent/JP4885096B2/ja active Active
-
2008
- 2008-10-17 TW TW097139943A patent/TW201018078A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009068379A (ja) | 2009-04-02 |
TW201018078A (en) | 2010-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4738206B2 (ja) | 風力発電システム、及びその制御方法 | |
JP4885096B2 (ja) | 風力発電システム、及びその制御方法 | |
KR101253854B1 (ko) | 풍력 발전 시스템 및 그 제어 방법 | |
JP5473592B2 (ja) | 励磁機及び系統に接続されていない電力変換器を有する可変速風力タービン | |
US10704534B2 (en) | Fault ride through method for load impact minimization | |
WO2011087067A1 (ja) | 可変速発電装置及びその制御方法 | |
CA2666743C (en) | Wind turbine generator system and method of controlling output of the same | |
PL196763B1 (pl) | Układ turbiny wiatrowej o zmiennej prędkości | |
WO2013132635A1 (ja) | 風車の出力制御装置及び出力制御方法 | |
US11952980B2 (en) | Method for controlling a wind power installation | |
US10273938B2 (en) | Ramping power in a wind turbine dependent on an estimated available wind power | |
CN112313408A (zh) | 风能设备的功率降低的运行 | |
AU2009201457B2 (en) | Wind turbine generator system and method of controlling output of the same | |
AU8150601A (en) | Variable speed wind turbine generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090715 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110805 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110810 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111006 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111115 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111207 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141216 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4885096 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141216 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |