JP5600789B1 - 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム - Google Patents
高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5600789B1 JP5600789B1 JP2013182594A JP2013182594A JP5600789B1 JP 5600789 B1 JP5600789 B1 JP 5600789B1 JP 2013182594 A JP2013182594 A JP 2013182594A JP 2013182594 A JP2013182594 A JP 2013182594A JP 5600789 B1 JP5600789 B1 JP 5600789B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- generator
- voltage
- permanent magnet
- speed
- 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
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
【解決手段】発電装置10は、複数の永久磁石式発電機20−1、20−2、制御回路30、加算結線部38とから構成されていて、出力電圧を負荷12に印加するものであり、永久磁石式発電機20−1、20−2は、相互に並列な3相交流発電機であって、U相、V相、W相のそれぞれの出力巻き線U1、V1、W1とU2、V2、W2は、定格電圧に対して出力電圧が1/2となるように巻き数が1/2とされて、2基の発電機の出力巻き線における出力は、制御回路30において、発電機毎に独立して、且つ、U相、V相、W相毎に整流され、更に、出力を安定化され、その出力が加算結線部38より直列に加算されて、負荷12に印加される。
【選択図】図1
Description
た。
(1)風車、水車、自動車の回転体のいずれかからなる回転駆動源により駆動され、nを2以上の整数とし、回転速度に応じて出力電圧が変化するn基の永久磁石式発電機を含む発電装置であって、前記n基の永久磁石式発電機の各々に1個ずつ設けられ、定格出力電圧に対してその1/nの出力電圧が得られるn個の1/n出力巻き線と、前記n個の1/n出力巻き線の各々に、1個ずつ直接接続されたn個の同一構成の整流器、及び、前記n個の整流器の各々に、1個ずつ接続され、その出力電圧を安定化するn個の同一構成の降圧型DC/DCコンバータを含む制御回路と、前記n個の降圧型DC/DCコンバータの出力端子を直列に結線することにより、各々の直流出力をそのまま直列加算して、要求電圧とする加算結線部と、を有してなる高効率出力安定化発電装置。
整流後の定格出力280VDC出力を得る永久磁石式発電機におけるU、V、W各相の巻き線2系統を並列加算していたものを、巻き線を1/2とした2基の永久磁石式発電機からの2系統の発電出力をそれぞれ整流安定化後に各140VDCを直列加算して定格出力E1を280VDCとした。結果として各発電機の巻き線は1/2で従前通りの発電が可能となった。これを、E1=140+140=280VDCと表わすことができる。
(1)流水式小水力発電機を含む流水式小水力発電装置では(1基の場合)、一般的に20倍(増速比m=20)程度の増速機を使用している(水車1回転に対して発電機20回転)。
(2)定格負荷(10KW)時の回転及び発電電圧(3相整流後の電圧);
1000rpm(50rpm×20)⇒320VDC
(3)無負荷時の回転及び発電電圧(3相整流後の電圧);
3200rpm(160rpm×20)⇒1024VDC・・・(a)
(4)降圧型DC/DCコンバータの許容入力電圧⇒600VDC・・・(b)
(1)無負荷過電圧対策・・・(a)及び(b)より
1024VDC/600VDC=1.7≒2となり、n=2で1/2の巻き線を2系統とし、2セットの降圧型DC/DCコンバータで分担しているので耐圧対策としてはm=20のままでもよい。・・・(c)
(2)低速回転対応としては、基準巻き数(1000rpmにおいて3相整流出力320Vを得る巻き線)を2系統とすることと、更に各々の安定化出力電圧を直列加算(n=2)することで出力電圧は2倍となるので、各発電機出力は1/2、即ち、増速比は1/2に低減してもよい。・・・(d)
(c)、(d)より増速比は、(20倍)×1/2=10倍にすることができる。・・・(e)
的な水車の回転数は、図7より140rpm程度となり、発電機の回転数は140×5=700rpmとなる。(g)からは、必要回転数が500rpmであるので700rpmは充分な回転数である。
図7より、(1)定格負荷回転飽和点は、上記のように修正増速比が5となったので10Kg・mとなり、回転数は約140rpmとなる。従って、140rpm×5=700rpmが定格負荷時の回転数となる。
(2)無負荷時回転数は、160rpm×5=900rpm(最大回転数)となる。
(3)定格負荷時回転数の発電電圧は320VDC×700rpm/1000rpm=224VDCとなり、この224VDCより140VDCを生成する。・・・(h)
(4)無負荷時回転数の発電電圧は320VDC×900rpm/1000rpm=288VDCとなり、この288VDCより140VDCを生成する。・・・(i)
(5)(h)、(i)により、水車の定格負荷時回転及び無負荷時回転のいずれの場合でも、2基の発電機の各々の安定化電圧140Vを直列加算し、合計280VDCを生成して、系統連系装置に入力できる。
(1)落差による水エネルギー
:P0=流量(m3/s)×重力加速度(9.8m/s 2 )×落差(m)
=0.88×9.8×1=8.62KW
但し、流量0.88m3/s及び落差1mは実測値
(2)水車が回転することで発生するエネルギー
:P1=2πnr/60×N・m 但しnr=水車回転数(rpm)
=2×3.14×50/60×500N・m=2.617KW
増速機20倍(水車1回転⇒発電機20回転)
但し、500N・mは図7の定格負荷回転飽和点の値約50Kg・m
(3)効率計算:増速比20の場合
P1/P0×100=2.617/8.62×100=30%
(4)効率計算:増速比5の場合
水車が受ける力は変化なし:500N・m
水車の回転数は図7より:140rpm
P2=2πnr/60×N・m 但しnr=水車回転数(rpm)
=2×3.14×140/60×500N・m=7.326KW
P2/P0×100=7.326/8.62×100≒85%
12…負荷
20−1、20−2、48−1、48−2、60−1、60−2、60−3、60−4…永久磁石式発電機
29−1、29−2、50−1、50−2、50−3、50−4…回転駆動源
29A−1、29A−2、51−1、51−2、51−3、51−4…増速機
30、70…制御回路
32−1、32−2、62−1、62−2、62−3、62−4…3相整流器
34−1、34−2、64−1、64−2、64−3、64−4…降圧型DC/DCコンバータ
36−1、36−2、66−1、66−2、66−3、66−4…PWM方式スイッチング素子
38、72…加算結線部
39…系統連系装置
40…流水式小水力発電システム
42…小水路
43…堰
44A、44B、44C、44D…流水式小水力発電装置
46−1、46−2…垂直軸水車
47…双頭式マイクロ水力発電装置
Claims (10)
- 風車、水車、自動車の回転体のいずれかからなる回転駆動源により駆動され、nを2以上の整数とし、回転速度に応じて出力電圧が変動するn基の永久磁石式発電機を含む発電装置であって、
前記n基の永久磁石式発電機の各々に1個ずつ設けられ、定格出力電圧に対してその1/nの出力電圧が得られるn個の1/n出力巻き線と、
前記n個の1/n出力巻き線の各々に、1個ずつ直接接続されたn個の同一構成の整流器、及び、前記n個の整流器の各々に、1個ずつ接続され、その出力電圧を安定化するn個の同一構成の降圧型DC/DCコンバータを含む制御回路と、
前記n個の降圧型DC/DCコンバータの出力端子を直列に結線することにより、各々の直流出力をそのまま直列加算して、要求電圧とする加算結線部と、
を有してなる高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1において、
前記nは、前記永久磁石式発電機が最高回転数のときの、n=1と仮定した1系統の出力巻き線から得られ、整流されたとした場合の、n=1の降圧型DC/DCコンバータへの入力電圧Emaxに対して、前記降圧型DC/DCコンバータの耐電圧である最大入力電圧をEwとしたとき、Emax/n≦Ewとなるようにされていることを特徴とする高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1において、
前記nは、前記永久磁石式発電機が最高回転数のときの、n=1と仮定した1系統の出力巻き線から得られ、整流されたとした場合の、n=1の降圧型DC/DCコンバータへの入力電圧Emaxに対して、前記降圧型DC/DCコンバータの許容入力電圧をEcとしたとき、Emax/n≦Ecとなるようにされていることを特徴とする高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記n基の永久磁石式発電機は、前記回転駆動源によりそれぞれ増速機を介して駆動されるように構成され、n=1と仮定した1系統の出力巻き線からなる1基の永久磁石式発電機で前記定格出力電圧を得る場合の増速機の増速比をm0としたとき、前記増速機の増速比をm=m0/n2としたことを特徴とする高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記回転駆動源は、自動車の前側又は後側の左及び右の車輪とともに、それぞれ独立して回転する回転体とされ、前記n基の永久磁石式発電機は、前記回転体に1基ずつ取付けられた2基の永久磁石式発電機であることを特徴とする高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記回転駆動源は、自動車の4輪の車輪とともに回転する回転体とされ、前記n基の永久磁石式発電機は、前記回転体に1基ずつ取付けられた4基の永久磁石式発電機であることを特徴とする高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記回転駆動源は、1基の双頭式水力発電装置における2本の垂直軸水車とされ、前記n基の永久磁石式発電機は、前記2本の垂直軸水車に1基ずつ取付けられた2基の永久磁石式発電機であることを特徴とする高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
n=1と仮定した1系統の出力巻き線からなる1基の永久磁石式発電機で前記定格出力電圧を得る場合の増速機の増速比をm0としたとき、前記n基の永久磁石式発電機は、水車により、増速比m=m0/n2において駆動される流水式水力発電機であって、このn
基の流水式水力発電機を流水落差が0.3m以上1.0m未満の流水落差が得られる間隔で連続的に設置してなる高効率出力安定化発電装置。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
n=1と仮定した1系統の出力巻き線からなる1基の永久磁石式発電機で前記定格出力電圧を得る場合の増速機の増速比をm0としたとき、前記n基の永久磁石式発電機は、水車により、増速比m=m0/n2において駆動される流水式水力発電機であって、このn
基の流水式水力発電機を流水落差が0.5m以上1.0m未満の流水落差が得られる間隔で連続的に設置してなる高効率出力安定化発電装置。 - nを2の倍数であって4以上の整数とし、且つ、n=1と仮定した1系統の出力巻き線からなる1基の永久磁石式発電機で前記定格出力電圧を得る場合の増速機の増速比をm0としたとき、請求項7の双頭式水力発電装置n/2基を、水車により、増速比m=m0/n2において駆動されるようにして、流水落差が0.5m以上1.0m未満の流水落差が
得られる間隔で連続的に設置してなる流水式小水力発電システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013182594A JP5600789B1 (ja) | 2013-03-29 | 2013-09-03 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
PCT/JP2014/059464 WO2014157719A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-03-31 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013075073 | 2013-03-29 | ||
JP2013075073 | 2013-03-29 | ||
JP2013182594A JP5600789B1 (ja) | 2013-03-29 | 2013-09-03 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5600789B1 true JP5600789B1 (ja) | 2014-10-01 |
JP2014209831A JP2014209831A (ja) | 2014-11-06 |
Family
ID=51840361
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013182593A Active JP5600788B1 (ja) | 2013-03-29 | 2013-09-03 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
JP2013182594A Active JP5600789B1 (ja) | 2013-03-29 | 2013-09-03 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013182593A Active JP5600788B1 (ja) | 2013-03-29 | 2013-09-03 | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP5600788B1 (ja) |
TW (1) | TW201509096A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6454540B2 (ja) * | 2014-12-25 | 2019-01-16 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP6960648B2 (ja) * | 2016-09-08 | 2021-11-05 | 学校法人 芝浦工業大学 | スターリングエンジン発電システム |
JP7239632B2 (ja) * | 2021-04-21 | 2023-03-14 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 系統連系システム |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01501497A (ja) * | 1987-07-15 | 1989-05-25 | サンドストランド・コーポレーション | インバータで運転されるタービン・エンジンの始動装置 |
JPH0984396A (ja) * | 1995-09-18 | 1997-03-28 | Toyo Densan Kk | 車載発電装置 |
JPH1084700A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Shinko Electric Co Ltd | 発電装置 |
JPH11288742A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Nippon Chemicon Corp | 手動発電機 |
JP2000139097A (ja) * | 1998-11-02 | 2000-05-16 | Hitachi Ltd | 可変速誘導回転電機装置 |
JP2000209872A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Honda Motor Co Ltd | 発電機および発電機装置 |
JP2000308396A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-11-02 | Coleman Powermate Inc | 安定化された半ブリッジ・インバータを用いたエネルギ変換システム |
JP2003284397A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Yamaha Motor Co Ltd | インバータ式発電機 |
JP2004080931A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Kokusan Denki Co Ltd | 内燃機関用スタータジェネレータ |
JP2007280187A (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
JP4817471B1 (ja) * | 2011-05-18 | 2011-11-16 | 裕二 海野 | 水力発電装置 |
JP2012023815A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Hideo Kawamura | 永久磁石式発電機の電圧一定化の制御装置 |
JP2012044817A (ja) * | 2010-08-22 | 2012-03-01 | Kyowa Kogyo Kk | 3相交流回転機 |
-
2013
- 2013-09-03 JP JP2013182593A patent/JP5600788B1/ja active Active
- 2013-09-03 JP JP2013182594A patent/JP5600789B1/ja active Active
-
2014
- 2014-03-28 TW TW103111736A patent/TW201509096A/zh unknown
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01501497A (ja) * | 1987-07-15 | 1989-05-25 | サンドストランド・コーポレーション | インバータで運転されるタービン・エンジンの始動装置 |
JPH0984396A (ja) * | 1995-09-18 | 1997-03-28 | Toyo Densan Kk | 車載発電装置 |
JPH1084700A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Shinko Electric Co Ltd | 発電装置 |
JPH11288742A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Nippon Chemicon Corp | 手動発電機 |
JP2000139097A (ja) * | 1998-11-02 | 2000-05-16 | Hitachi Ltd | 可変速誘導回転電機装置 |
JP2000209872A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Honda Motor Co Ltd | 発電機および発電機装置 |
JP2000308396A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-11-02 | Coleman Powermate Inc | 安定化された半ブリッジ・インバータを用いたエネルギ変換システム |
JP2003284397A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Yamaha Motor Co Ltd | インバータ式発電機 |
JP2004080931A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Kokusan Denki Co Ltd | 内燃機関用スタータジェネレータ |
JP2007280187A (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
JP2012023815A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Hideo Kawamura | 永久磁石式発電機の電圧一定化の制御装置 |
JP4913234B2 (ja) * | 2010-07-12 | 2012-04-11 | 英男 河村 | 永久磁石式発電機の電圧一定化の制御装置 |
JP2012044817A (ja) * | 2010-08-22 | 2012-03-01 | Kyowa Kogyo Kk | 3相交流回転機 |
JP4817471B1 (ja) * | 2011-05-18 | 2011-11-16 | 裕二 海野 | 水力発電装置 |
JP2012241602A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Yuji Unno | 水力発電装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5600788B1 (ja) | 2014-10-01 |
TW201509096A (zh) | 2015-03-01 |
JP2014209831A (ja) | 2014-11-06 |
JP2014209830A (ja) | 2014-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gan et al. | New integrated multilevel converter for switched reluctance motor drives in plug-in hybrid electric vehicles with flexible energy conversion | |
US7646178B1 (en) | Broad-speed-range generator | |
US20190031125A1 (en) | Electric system architecture for range extended electric vehicles | |
Dubey et al. | Solar PV stand-alone water pumping system employing PMSM drive | |
US20090218970A1 (en) | Starting and Generating Multiplying Cotnrol System,and Method for Using the System, and an Electromotion Mixed Dynamic Vehicle | |
US20120256422A1 (en) | Broad-speed-range generator variations | |
EP3046235B1 (en) | Synchronous machine with rechargeable power storage devices | |
JP2013504988A5 (ja) | ||
JP2008306914A (ja) | 回転電機制御装置 | |
CN110383639B (zh) | 旋转电机*** | |
WO2014157719A1 (ja) | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム | |
JP5600789B1 (ja) | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム | |
JP5331662B2 (ja) | 自然エネルギーによって発電された電力の変換装置 | |
US20140103650A1 (en) | Dual-dc bus starter/generator | |
US9490710B2 (en) | Power supply device for supplying power to a load by combining a secondary battery and a capacitor | |
US9917544B2 (en) | Method and power converter unit for operating a generator | |
EP2624441A2 (en) | Integrated high-voltage direct current electric power generating system | |
JP5293373B2 (ja) | 電力制御装置および車両駆動システム | |
CN107923368A (zh) | 调整风力涡轮机取力器的方法 | |
JP2011172306A (ja) | Pwmインバータ装置及びpwmインバータ制御方法 | |
US10976762B2 (en) | Control of an electrical power system responsive to sensing a ground fault | |
JP5590472B2 (ja) | 電力変換装置およびそれを備える風力発電システム | |
KR101449513B1 (ko) | 전력 반환 기능을 갖는 모터 구동장치 및 그의 구동방법 | |
JP2011160556A (ja) | 冷媒用電動ポンプの駆動システム | |
JP4245369B2 (ja) | 分散電源用発電装置の整流回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20140722 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140818 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5600789 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |
|
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 |