JP6756489B2 - How to control wind power generators - Google Patents

How to control wind power generators Download PDF

Info

Publication number
JP6756489B2
JP6756489B2 JP2016027562A JP2016027562A JP6756489B2 JP 6756489 B2 JP6756489 B2 JP 6756489B2 JP 2016027562 A JP2016027562 A JP 2016027562A JP 2016027562 A JP2016027562 A JP 2016027562A JP 6756489 B2 JP6756489 B2 JP 6756489B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation speed
wind
control
rotor
generator
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
Application number
JP2016027562A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017145733A (en
Inventor
山本　幸生
幸生 山本
啓 角谷
啓 角谷
了仁 小畑
了仁 小畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2016027562A priority Critical patent/JP6756489B2/en
Publication of JP2017145733A publication Critical patent/JP2017145733A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6756489B2 publication Critical patent/JP6756489B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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)

Description

本発明は、風力発電装置に係り、特にロータの過回転を抑制する風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind power generation device, and more particularly to a wind power generation device that suppresses overspeed of a rotor.

近年、環境保護の面から、二酸化炭素の排出による地球温暖化や、化石燃料の枯渇等が問題視されている。そこで、化石燃料を使用せず、また、二酸化炭素の排出を抑えられる発電装置として、風力や太陽光などの自然から得られる再生可能エネルギーを利用した発電装置が注目を浴びている。 In recent years, from the aspect of environmental protection, global warming due to carbon dioxide emissions and depletion of fossil fuels have been regarded as problems. Therefore, as a power generation device that does not use fossil fuels and can suppress carbon dioxide emissions, a power generation device that uses renewable energy obtained from nature such as wind power and solar power is drawing attention.

再生可能エネルギーを利用した発電装置の中では、太陽光発電装置が一般的であるが、日射によって直接的に出力が変化するため、出力変動が大きく、夜間は発電できない。それに対して風力発電装置は、風速や風向などの風況が安定した場所を選んで設置することで、昼夜を問わず比較的安定な発電が可能である。また、陸上よりも高風速で風況変化が少ない洋上に設置することも可能であるため、注目されている。 Among the power generation devices using renewable energy, solar power generation devices are common, but since the output changes directly due to sunlight, the output fluctuates greatly and power cannot be generated at night. On the other hand, a wind power generator can generate relatively stable power day and night by selecting and installing a place where the wind conditions such as wind speed and direction are stable. In addition, it is attracting attention because it can be installed on the ocean where the wind speed is higher than on land and the wind conditions change less.

風況変化の少ない場所に設置された風力発電装置でも、天候の悪化等によって風向や風速が大幅に変化する場合があり、そのような場合でも極力安定した発電を継続する必要がある。このような風向や風速が大幅に変化する場合に問題になるのが、風力発電装置のロータや発電機等の回転系の回転速度を制御しきれず、定格回転速度を超えて過回転になることであり、装置に過大な負荷を与えることになる。さらに、過回転状態が継続して回転速度が所定値を超えると、装置保護のためのシャットダウン動作に移行するため、発電を継続できなくなる。 Even if the wind power generator is installed in a place where there is little change in wind conditions, the wind direction and speed may change significantly due to bad weather, etc. Even in such a case, it is necessary to continue stable power generation as much as possible. When the wind direction and speed change drastically, the problem is that the rotation speed of the rotating system such as the rotor and generator of the wind power generator cannot be controlled and the rotation speed exceeds the rated rotation speed. This will give an excessive load to the device. Further, if the overspeed state continues and the rotation speed exceeds a predetermined value, the shutdown operation for device protection shifts, so that power generation cannot be continued.

このような過回転の問題に対して、例えば特許文献１では、突風による加速度を抑制する制御方法として、「風車に連結された発電機を、風車の回転速度に応じてコンバータにより制御し、コンバータの出力を任意の電圧と周波数に変換して電力系統へ出力するインバータを備えた風力発電方法において、前記風車の回転速度の速度変化率を検出し、速度変化率と予め設定された過速抑制開始変化率の変化率偏差を求め、過速抑制トルク演算部によって変化率偏差＞過速抑制開始変化率ときにＰＩ演算を実行して過速抑制トルクを生成し、変化率偏差＜過速抑制開始変化率のとき過速抑制トルクをゼロとし、生成された過速抑制トルクと風車コントローラからのトルク指令の加算値をコンバータへのトルク指令としたこと特徴とした風車の過速抑制制御方法。」が開示されている。 In response to such a problem of over-rotation, for example, in Patent Document 1, as a control method for suppressing acceleration due to a gust of wind, "a generator connected to a wind turbine is controlled by a converter according to the rotation speed of the wind turbine, and a converter is used. In a wind power generation method equipped with an inverter that converts the output of the above to an arbitrary voltage and frequency and outputs it to the power system, the speed change rate of the rotation speed of the wind turbine is detected, and the speed change rate and preset overspeed suppression are suppressed. The change rate deviation of the start change rate is obtained, and the overspeed suppression torque calculation unit executes PI calculation when the change rate deviation> overspeed suppression start change rate to generate the overspeed suppression torque, and the change rate deviation <overspeed suppression. An overspeed suppression control method for a wind turbine, which is characterized in that the overspeed suppression torque is set to zero at the start change rate, and the added value of the generated overspeed suppression torque and the torque command from the wind turbine controller is used as the torque command to the converter. Is disclosed.

また、特許文献２では、過大風速時にブレーキなどを用いずに回転を減速する制御方法として、「風車と、発電機と、発電機の回転に応じた保護トルク指令パターンを有して発電機の制御を行うコンバータと、前記コンバータの出力を所定の電圧と周波数に変換して系統へ出力するインバータと、を備えた風力発電装置の発電機制御方法であって、前記発電機の回転に応じて決まる前記保護トルク指令パターンを決める要素としてゲインＫを含み、速度ωの関数ｆ（ω）との積として、トルク指令Ｔ＿ｒｅｆ＝Ｋ・ｆ（ω）で与えられる構成において、所定のレベルに満たない風速で平常に運転する場合は平常時用のゲインＫnormで運転し、風速がある所定のレベルを超えた場合に、前記所定のレベルを超えたことを判定し、前記所定のレベルを超えたと判断した場合には、前記保護トルク指令パターンを決めるゲインを所定の変化量で増加させ、前記ゲインを上昇させたことにより回転数が低下し、前記発電機トルクが所定のレベルより小さくなったと判断した場合に、その時点でゲインの大きさでゲインを固定し運転を継続することを特徴とする風力発電装置の発電機制御方法。」が開示されている。 Further, in Patent Document 2, as a control method for decelerating rotation without using a brake or the like at an excessive wind speed, "a wind turbine, a generator, and a protection torque command pattern corresponding to the rotation of the generator are provided. It is a generator control method of a wind power generator including a converter that controls and an inverter that converts the output of the converter into a predetermined voltage and frequency and outputs the output to the system, according to the rotation of the generator. Gain K is included as an element that determines the protection torque command pattern to be determined, and it is less than a predetermined level in the configuration given by the torque command T_ref = K · f (ω) as the product of the function f (ω) of the speed ω. When operating at normal wind speed, operate with the gain Knorm for normal times, and when the wind speed exceeds a certain predetermined level, it is determined that the predetermined level has been exceeded, and it is determined that the predetermined level has been exceeded. If this is the case, it is determined that the gain that determines the protection torque command pattern is increased by a predetermined amount of change and the gain is increased to reduce the number of revolutions and the generator torque becomes smaller than the predetermined level. In this case, a generator control method for a wind turbine generator, characterized in that the gain is fixed by the magnitude of the gain at that time and the operation is continued. "

特開２０１３−２３３０４５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-23304 特開２００６−２９６１８９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-296189

しかしながら、特許文献１の風車の過速抑制制御方法では、突風等の風速が急速に変化した場合に動作するため、急速ではない風速や風向の変化によって発生する過回転に対応することは困難である。また、過回転時以外の突風にも対応するため、必要以上に速度制御を行うことで制御が振動的になり荷重が増大する可能性がある。 However, since the wind turbine overspeed suppression control method of Patent Document 1 operates when the wind speed such as a gust changes rapidly, it is difficult to cope with the overspeed caused by a slow change in wind speed or direction. is there. In addition, since it can handle gusts other than overspeed, controlling the speed more than necessary may cause the control to vibrate and increase the load.

特許文献２の風力発電装置の発電機制御方法では、過大風速時に風速と回転速度の関係を決定するトルク指令パターンを決めるゲインＫを上げ、風速に対する回転速度を低減させて過回転を抑制することで、ブレーキやブレードのピッチ角調整装置が不要になる。ただし、高風速域でのピッチ角調整装置等による一定回転速度制御ができないため、発電可能な風速の範囲が狭くなり、高風速域での発電効率が低下する。また、ゲインＫの増減は上記のように過回転抑制の応答性を変化させるものではなく、過回転抑制の応答性については特に考慮されていないため、風速が急激に変化した場合に過回転抑制が遅れる可能性がある。 In the generator control method of the wind power generator of Patent Document 2, the gain K that determines the torque command pattern that determines the relationship between the wind speed and the rotation speed is increased when the wind speed is excessive, and the rotation speed with respect to the wind speed is reduced to suppress the over-rotation. This eliminates the need for a brake or blade pitch angle adjustment device. However, since constant rotation speed control by a pitch angle adjusting device or the like in a high wind speed range cannot be performed, the range of wind speeds that can generate power is narrowed, and power generation efficiency in a high wind speed range is lowered. Further, the increase / decrease in the gain K does not change the responsiveness of the overspeed suppression as described above, and the responsiveness of the overspeed suppression is not particularly considered. Therefore, the overspeed suppression is performed when the wind speed suddenly changes. May be delayed.

本発明の目的は、過回転を検出して素早く抑制することで、安定した発電を可能にする風力発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wind power generation device that enables stable power generation by detecting overspeed and quickly suppressing it.

また、本発明は、風を受けて回転するロータを備え、前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する風力発電装置の制御方法であって、前記ロータまたは前記ロータの回転に伴い回転する機器の回転速度および目標回転速度から回転速度制御の応答性を向上させる指令値である目標回転速度調整値を算出し、前記ロータまたは前記機器の回転速度および前記目標回転速度調整値から回転速度偏差を算出し、前記回転速度偏差に基づき、前記ロータまたは前記機器の回転速度を制御し、前記ロータまたは前記機器の回転速度が定格回転速度以上の所定値を超えた場合、前記制御方法により制御を行うことを特徴とする。 Further, the present invention is a method for controlling a wind power generator that includes a rotor that rotates in response to wind and uses the rotational energy of the rotor to generate power, and rotates the rotor or a device that rotates with the rotation of the rotor. The target rotation speed adjustment value, which is a command value for improving the responsiveness of the rotation speed control, is calculated from the speed and the target rotation speed, and the rotation speed deviation is calculated from the rotation speed of the rotor or the equipment and the target rotation speed adjustment value. , The rotation speed of the rotor or the equipment is controlled based on the rotation speed deviation, and when the rotation speed of the rotor or the equipment exceeds a predetermined value equal to or higher than the rated rotation speed, the control is performed by the control method. It is a feature.

本発明によれば、過回転を検出して素早く抑制することで、安定した発電を可能にする風力発電装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a wind power generation device that enables stable power generation by detecting overspeed and quickly suppressing it.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.

本発明の一実施形態に係る風力発電装置の構成概要を示す図である。It is a figure which shows the structural outline of the wind power generation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 風力発電装置における発電電力、発電機回転速度、発電機トルク、およびピッチ角の関係の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the relationship between the generated power, the generator rotation speed, the generator torque, and the pitch angle in a wind power generator. 実施例１に係る風力発電装置の回転速度制御装置の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the rotation speed control device of the wind power generation device which concerns on Example 1. FIG. 実施例１に係る回転速度と制御ゲインの関係の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the relationship between the rotation speed and the control gain which concerns on Example 1. FIG. 実施例１に係る回転速度と制御ゲインの関係の他の例を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows another example of the relationship between the rotation speed and the control gain which concerns on Example 1. FIG. 実施例１に係る本発明適用有無における風速、回転速度、および制御ゲインの関係を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the relationship of the wind speed, the rotation speed, and the control gain with and without application of this invention which concerns on Example 1. FIG. 実施例２に係る風力発電装置の回転速度制御装置の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the rotation speed control device of the wind power generation device which concerns on Example 2. FIG. 実施例２に係る回転速度と目標回転速度調整値の関係の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the relationship between the rotation speed and the target rotation speed adjustment value which concerns on Example 2. FIG. 実施例２に係る本発明適用有無における風速、回転速度、および目標回転速度調整値の関係を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the wind speed, the rotation speed, and the target rotation speed adjustment value with and without application of this invention which concerns on Example 2. FIG. 実施例１に係る風力発電装置の回転速度制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the rotation speed control method of the wind power generation apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例２に係る風力発電装置の回転速度制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the rotation speed control method of the wind power generation apparatus which concerns on Example 2.

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are designated by the same reference numerals, and the detailed description of overlapping portions will be omitted.

図１から図６を用いて、実施例１における風力発電装置について説明する。図１は、本発明を適用可能な風力発電装置全体の概略構成図である。 The wind power generation device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire wind power generator to which the present invention can be applied.

図１の風力発電装置１は、回転軸（図では省略）を有するハブ２と、ハブ２に取付けられた複数のブレード３とで構成される、回転可能なロータ４を備えている。ロータ４は、図示しない回転軸を介してナセル５により回転可能に支持されており、ロータ４の回転力をナセル５内の発電機６に伝達するようになっている。ブレード２が風を受けることでロータ４が回転し、ロータ４の回転力で発電機６を回転させて電力を発生させている。 The wind power generator 1 of FIG. 1 includes a rotatable rotor 4 composed of a hub 2 having a rotating shaft (not shown) and a plurality of blades 3 attached to the hub 2. The rotor 4 is rotatably supported by the nacelle 5 via a rotation shaft (not shown), and the rotational force of the rotor 4 is transmitted to the generator 6 in the nacelle 5. When the blade 2 receives the wind, the rotor 4 rotates, and the rotational force of the rotor 4 rotates the generator 6 to generate electric power.

発電機６内には、発電機トルクＱを調整可能な発電機トルク調整装置７を備えており、発電機トルクＱを変更することで、ロータ４や発電機６の回転速度Ｗや風力発電装置１の発電電力Ｐを制御すること可能である。 The generator 6 is provided with a generator torque adjusting device 7 capable of adjusting the generator torque Q, and by changing the generator torque Q, the rotation speed W of the rotor 4 and the generator 6 and the wind power generator It is possible to control the generated power P of 1.

個々のブレード３は、風に対するブレード３の角度（ピッチ角）を調整可能なピッチ角調整装置８を備えており、このピッチ角を変更することによりブレード３の受ける風力（風量）を調整して、風に対するロータ４の回転エネルギーを変更するようになっている。これにより、広い風速領域において回転速度Ｗ及び発電電力Ｐを制御することが可能となっている。 Each blade 3 is provided with a pitch angle adjusting device 8 capable of adjusting the angle (pitch angle) of the blade 3 with respect to the wind, and the wind force (air volume) received by the blade 3 is adjusted by changing the pitch angle. , The rotational energy of the rotor 4 with respect to the wind is changed. This makes it possible to control the rotation speed W and the generated power P in a wide wind speed range.

風力発電装置１において、ナセル５はタワー９上に設置されており、タワー９に対して回転可能な機構（図では省略）を有している。タワー９は、ハブ２やナセル５を介してブレード３の荷重を支持するようになっており、地上または洋上等の所定位置に設置された基部（図では省略）に固定されている。 In the wind power generator 1, the nacelle 5 is installed on the tower 9 and has a mechanism (omitted in the figure) that can rotate with respect to the tower 9. The tower 9 is adapted to support the load of the blade 3 via the hub 2 and the nacelle 5, and is fixed to a base (omitted in the drawing) installed at a predetermined position on the ground or offshore.

風力発電装置１はコントローラ１０を備えており、回転速度Ｗに基づいてコントローラ１０で発電機トルク調整装置７とピッチ角調整装置８を調整することで、風力発電装置１の発電電力Ｐや回転速度Ｗを調整する。回転速度Ｗは、ロータ４や発電機６に備えられた回転速度センサ（図では省略）で測定することができ、また、ロータ４に備えられたブレード３の回転位置（アジマス角）を検出するセンサ出力（図では省略）の角度値から算出することも可能である。 The wind power generation device 1 includes a controller 10, and by adjusting the generator torque adjusting device 7 and the pitch angle adjusting device 8 with the controller 10 based on the rotation speed W, the generated power P and the rotation speed of the wind power generation device 1 Adjust W. The rotation speed W can be measured by a rotation speed sensor (omitted in the figure) provided in the rotor 4 or the generator 6, and also detects the rotation position (azimuth angle) of the blade 3 provided in the rotor 4. It is also possible to calculate from the angle value of the sensor output (omitted in the figure).

なお、風力発電装置１は、風向や風速を計測する風向風速センサ（図では省略）や、発電機が出力する有効電力を計測する電力センサ（図では省略）等も、適宜所定位置に備えている。 The wind power generator 1 is provided with a wind direction and wind speed sensor (omitted in the figure) for measuring the wind direction and speed, a power sensor (omitted in the figure) for measuring the active power output by the generator, and the like at appropriate positions. There is.

図１では、コントローラ１０はナセル５またはタワー９の外部に設置するように図示されているが、ナセル５またはタワー９の内部に配置してもよく、風力発電装置１の外部に設置することも可能である。 In FIG. 1, the controller 10 is shown to be installed outside the nacelle 5 or the tower 9, but it may be arranged inside the nacelle 5 or the tower 9, or it may be installed outside the wind power generator 1. It is possible.

図２に、風力発電装置１の発電動作概要を示す。図２は、風速Ｖに対する発電電力Ｐ、発電機の回転速度Ｗ、発電機トルクＱおよびピッチ角Θの関係を示しており、この図を用いて風力発電装置１の発電動作概要を説明する。各グラフの横軸は風速Ｖを示し、右側に行くほど風速が速くなる。また、各グラフの縦軸は上方に行くほど発電電力Ｐ、回転速度Ｗ、発電機トルクＱの各値が大きくなることを示している。ピッチ角Θに関しては、上方がフェザー（風を逃がす）側、下方がファイン（風を受ける）側となる。 FIG. 2 shows an outline of the power generation operation of the wind power generation device 1. FIG. 2 shows the relationship between the generated power P with respect to the wind speed V, the rotation speed W of the generator, the generator torque Q, and the pitch angle Θ, and the outline of the power generation operation of the wind power generation device 1 will be described with reference to this figure. The horizontal axis of each graph shows the wind speed V, and the wind speed increases toward the right side. Further, the vertical axis of each graph shows that the values of the generated power P, the rotation speed W, and the generator torque Q become larger toward the upper side. Regarding the pitch angle Θ, the upper side is the feather (wind escape) side, and the lower side is the fine (wind receiving) side.

発電は、ロータ４の回転を開始するカットイン風速Ｖinから回転を停止するカットアウト風速Ｖoutの範囲で行われ、風速Ｖｄまでは風速Ｖの増加に伴って発電電力値Ｐも増加するが、それ以上の風速では発電電力Ｐは一定となる。 Power generation is performed in the range from the cut-in wind speed Vin that starts the rotation of the rotor 4 to the cutout wind speed Vout that stops the rotation, and the generated power value P increases as the wind speed V increases up to the wind speed Vd. At the above wind speeds, the generated power P becomes constant.

コントローラ１０では、カットイン風速Ｖinから風速Ｖaまでは回転速度Ｗが一定（Ｗlow）になるように発電機トルクＱを制御し、回転速度Ｗが定格回転速度Ｗrat以下となる風速Ｖaから風速Ｖbまでの範囲では、風速Ｖに対する発電電力Ｐが最大になるように回転速度Ｗから発電機トルクＱを算出して制御を行う。風速Ｖbを超えて回転速度Ｗが定格回転速度Ｗratに達したら、定格回転速度Ｗratを維持するように発電機トルクＱ及びピッチ角Θを制御する。基本的には、発電電力Ｐを確保するために、発電機トルクＱの制御を行う。発電機トルクＱの制御では、風速Ｖbから風速Ｖdの範囲で、風速Ｖに応じて発電機トルクＱを定格発電機トルクＱratになるまで変化させ、風速Ｖdからカットアウト風速Ｖoutまでの範囲では、定格発電機トルクＱratを保持する。 In the controller 10, the generator torque Q is controlled so that the rotation speed W is constant (Wlow) from the cut-in wind speed Vin to the wind speed Va, and the rotation speed W is from the wind speed Va to the wind speed Vb when the rotation speed W is equal to or less than the rated rotation speed Wrat. In the range of, the generator torque Q is calculated from the rotation speed W and controlled so that the generated power P with respect to the wind speed V is maximized. When the rotation speed W exceeds the wind speed Vb and reaches the rated rotation speed Wrat, the generator torque Q and the pitch angle Θ are controlled so as to maintain the rated rotation speed Wrat. Basically, the generator torque Q is controlled in order to secure the generated power P. In the control of the generator torque Q, the generator torque Q is changed in the range from the wind speed Vb to the wind speed Vd until the rated generator torque Qrat is reached according to the wind speed V, and in the range from the wind speed Vd to the cutout wind speed Vout. Hold the rated generator torque Qrat.

ピッチ角の制御では、風速Ｖcまではピッチ角Θをファイン側Θminに保持し、風速ＶcからカットアウトＶoutの範囲で、風速Ｖに応じてピッチ角Θをファイン側Θminからフェザー側Θmaxまで変化させる。ただし、図２の例においては、風速Ｖcから風速Ｖdの範囲で発電機トルクＱとピッチ角Θの制御をオーバラップさせているが、これはＶc＝Ｖdとしてオーバラップをなくし、発電機トルクＱの制御とピッチ角Θの制御を独立に実行させるようにしてもよい。 In the control of the pitch angle, the pitch angle Θ is held at the fine side Θmin up to the wind speed Vc, and the pitch angle Θ is changed from the fine side Θmin to the feather side Θmax according to the wind speed V in the range from the wind speed Vc to the cutout Vout. .. However, in the example of FIG. 2, the control of the generator torque Q and the pitch angle Θ are overlapped in the range from the wind speed Vc to the wind speed Vd, but this eliminates the overlap as Vc = Vd and the generator torque Q. And the control of the pitch angle Θ may be executed independently.

本発明は、図２に示すような風速Ｖb以上の一定回転速度Ｗratで発電運転を行っている際に、急激に風速が増大する等で回転速度Ｗが定格回転速度Ｗratを大幅に超える過回転状態が発生した際に、過回転状態を検出して、発電機トルク制御やピッチ角制御等の回転速度Ｖの制御の応答性を向上させて、過回転状態をすばやく抑制するものである。 According to the present invention, when power generation operation is performed at a constant rotation speed Wrat having a wind speed Vb or higher as shown in FIG. 2, the rotation speed W significantly exceeds the rated rotation speed Wrat due to a sudden increase in the wind speed or the like. When a state occurs, the over-rotation state is detected to improve the responsiveness of the control of the rotation speed V such as the generator torque control and the pitch angle control, and the over-rotation state is quickly suppressed.

図３は、本発明の実施例１における風力発電装置１の回転速度制御装置３００の概要を示すブロック図である。実施例１の回転速度制御装置３００は、減算手段３０１、発電機トルク制御手段３０２、ピッチ角制御手段３０３、制御ゲイン調整手段３０４、発電機トルク調整装置７およびピッチ角調整装置８から構成される。なお、減算手段３０１、発電機トルク制御手段３０２、ピッチ角制御手段３０３および制御ゲイン調整手段３０４は、コントローラ１０内に設けられている。 FIG. 3 is a block diagram showing an outline of the rotation speed control device 300 of the wind power generation device 1 according to the first embodiment of the present invention. The rotation speed control device 300 of the first embodiment is composed of a subtraction means 301, a generator torque control means 302, a pitch angle control means 303, a control gain adjusting means 304, a generator torque adjusting device 7, and a pitch angle adjusting device 8. .. The subtraction means 301, the generator torque control means 302, the pitch angle control means 303, and the control gain adjusting means 304 are provided in the controller 10.

減算手段３０１によって、目標回転速度Ｗdemと回転速度Ｗから回転速度偏差Ｗdifを算出し、発電機トルク制御手段３０２およびピッチ角制御手段３０３に入力する。発電機トルク制御手段３０２では、回転速度偏差Ｗdifから発電機トルク目標値Ｑdemを算出して発電機トルク調整装置７に入力し、発電機トルクＱを制御する。また、ピッチ角制御手段３０３では、回転速度偏差Ｗdifからピッチ角目標値Θdemを算出してピッチ角調整装置８に入力し、ピッチ角Ｑを制御する。 The subtraction means 301 calculates the rotation speed deviation Wdif from the target rotation speed Wdem and the rotation speed W, and inputs them to the generator torque control means 302 and the pitch angle control means 303. The generator torque control means 302 calculates the generator torque target value Qdem from the rotation speed deviation Wdif and inputs it to the generator torque adjusting device 7 to control the generator torque Q. Further, the pitch angle control means 303 calculates the pitch angle target value Θdem from the rotation speed deviation Wdif and inputs it to the pitch angle adjusting device 8 to control the pitch angle Q.

さらに、制御ゲイン調整手段３０４では、回転速度Ｗの値に基づいて発電機トルク制御ゲインＧctおよびピッチ角制御ゲインＧcpを決定して出力し、発電機トルク制御手段３０２およびピッチ角制御手段３０３の応答性を変化させる。なお、目標回転速度Ｗdemは、一般的には定格回転速度Ｗratとなるが、状況等に応じて別の値を設定することも可能である。 Further, the control gain adjusting means 304 determines and outputs the generator torque control gain Gct and the pitch angle control gain Gcp based on the value of the rotation speed W, and outputs the response of the generator torque control means 302 and the pitch angle control means 303. Change sex. The target rotation speed Wdem is generally the rated rotation speed Wrat, but another value can be set depending on the situation or the like.

図４に、実施例１における回転速度Ｗと制御ゲインＧcの関係の一例を示す。図４の横軸は回転速度Ｗ、縦軸は回転速度Ｗに基づいて制御ゲイン調整手段３０４が決定する制御ゲインＧcを示す。回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthr以下では制御ゲインＧcは一定（Ｇnrm）であるが、過回転速度閾値Ｗthrを超えると制御ゲインＧcは一定の比率で増加するようになっている。なお、回転速度Ｗが増大してシャットダウン回転速度Ｗsdnを超えると、装置保護のために発電を停止してシャットダウン動作に移行するため、制御ゲインの増加はその時点で停止させ、シャットダウン動作に合せた制御ゲインＧcに設定する。 FIG. 4 shows an example of the relationship between the rotation speed W and the control gain Gc in the first embodiment. The horizontal axis of FIG. 4 shows the rotation speed W, and the vertical axis shows the control gain Gc determined by the control gain adjusting means 304 based on the rotation speed W. When the rotation speed W is equal to or lower than the over-rotation speed threshold value Wthr, the control gain Gc is constant (Gnrm), but when the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold value Wthr, the control gain Gc increases at a constant rate. When the rotation speed W increases and exceeds the shutdown rotation speed Wsdn, the power generation is stopped to protect the device and the shutdown operation is started. Therefore, the increase in the control gain is stopped at that point to match the shutdown operation. Set to the control gain Gc.

制御ゲインＧcとしては、制御系のループゲインの他に、制御系の個々の構成要素のゲイン、例えばＰＩ（比例−積分）制御であれば比例ゲインや積分ゲインを対象として、回転速度制御の応答性が向上する値に変更するようにしてもよい。 As the control gain Gc, in addition to the loop gain of the control system, the gain of each component of the control system, for example, in the case of PI (proportional-integral) control, the proportional gain and the integral gain are targeted, and the response of the rotation speed control. It may be changed to a value that improves the property.

通常の回転制御状態では、回転制御が不安定になって振動的になり、疲労荷重等が増大することを避けるため、安定性を重視して制御ゲインを決定している。そのため、過回転状態になったときの応答が遅くなり、場合によっては回転速度Ｗがシャットダウン回転速度Ｗsdnを超えてシャットダウン動作に移行し、発電が停止してしまう。 In the normal rotation control state, the control gain is determined with an emphasis on stability in order to prevent the rotation control from becoming unstable and becoming vibrating and increasing the fatigue load and the like. Therefore, the response when the overspeed state is reached becomes slow, and in some cases, the rotation speed W exceeds the shutdown rotation speed Wsdn and shifts to the shutdown operation, and the power generation is stopped.

そこで、本実施例では、図４に示すように過回転速度閾値Ｗthrで過回転状態を検出し、回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthr超えた場合には、回転速度Ｗに基づいて制御ゲインＧcを増加させることで、回転速度制御の応答性を向上させて、過回転状態の抑制を図ることができる。なお、通常の回転制御状態への干渉を避けるために、過回転速度閾値Ｗthrは定格回転速度Ｗrat以上の値に設定する。図４では、通常の回転制御状態での回転速度変動範囲を避けるように、過回転速度閾値Ｗthrを定格回転速度Ｗratより若干大きな値に設定している。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the over-rotation state is detected by the over-rotation speed threshold Wthr, and when the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold Wthr, the control gain Gc is based on the rotation speed W. By increasing the above, the responsiveness of the rotation speed control can be improved and the over-rotation state can be suppressed. The over-rotation speed threshold Wthr is set to a value equal to or higher than the rated rotation speed Wrat in order to avoid interference with the normal rotation control state. In FIG. 4, the over-rotation speed threshold value Wthr is set to a value slightly larger than the rated rotation speed Wrat so as to avoid the rotation speed fluctuation range in the normal rotation control state.

図５は、実施例１における回転速度Ｗと制御ゲインＧcの関係の他の例を示したものである。図４と同様に、横軸は回転速度Ｗ、縦軸は回転速度Ｗに基づいて制御ゲイン調整手段３０４が決定する制御ゲインＧcを示す。図５では、過回転速度閾値Ｗthrと定格回転速度Ｗratを一致させているが、過回転速度閾値Ｗthrの近傍では制御ゲインＧcの増加率を抑えるような増加曲線とすることで、通常の回転制御状態への干渉を低減させ、かつ過回転状態の制御へスムーズに移行させている。 FIG. 5 shows another example of the relationship between the rotation speed W and the control gain Gc in the first embodiment. Similar to FIG. 4, the horizontal axis shows the rotation speed W, and the vertical axis shows the control gain Gc determined by the control gain adjusting means 304 based on the rotation speed W. In FIG. 5, the over-rotation speed threshold Wthr and the rated rotation speed Wrat are matched, but in the vicinity of the over-rotation speed threshold Wthr, a normal rotation control is performed by forming an increase curve that suppresses the increase rate of the control gain Gc. The interference with the state is reduced, and the control of the over-rotation state is smoothly performed.

なお、図３では、発電機トルク制御ゲインＧctとピッチ角制御ゲインＧcpを分けているが、これは同じ値を使用するようにしてもよいし、個々の要素ごとに異なった回転速度Ｗと制御ゲインＧcの関係を使用して決定するようにすることもできる。 In FIG. 3, the generator torque control gain Gct and the pitch angle control gain Gcp are separated, but the same value may be used for this, or the rotation speed W and the control may be different for each element. It can also be determined using the relationship of gain Gc.

また、回転速度Ｗと制御ゲインＧcの関係は上記の例に限定されるものではなく、例えば、制御ゲインＧcがステップ状や階段状に変化するものでもよい。つまり、回転速度制御装置３００は、ロータ４または発電機６などの機器の回転速度Ｗが定格回転速度以上の所定値（Ｗthr）を超えた場合、回転速度Ｗの増減に対応して制御ゲイン（発電機トルク制御ゲインＧct，ピッチ角制御ゲインＧcp）などの回転速度制御係数を変化させることで、回転速度制御の応答性を向上させる。 Further, the relationship between the rotation speed W and the control gain Gc is not limited to the above example, and for example, the control gain Gc may change in a step-like or step-like manner. That is, when the rotation speed W of the device such as the rotor 4 or the generator 6 exceeds a predetermined value (Wthr) equal to or higher than the rated rotation speed, the rotation speed control device 300 corresponds to the increase / decrease in the rotation speed W and the control gain ( The responsiveness of the rotation speed control is improved by changing the rotation speed control coefficient such as the generator torque control gain Gct and the pitch angle control gain Gcp).

図１０のフローチャートを用いて、上記で説明した本実施例の風力発電装置の制御方法を順に説明する。 The control method of the wind power generation device of the present embodiment described above will be described in order with reference to the flowchart of FIG.

先ず、風力発電装置１のロータ４または発電機６の回転数（回転速度Ｗ）のデータを取得する。風力発電装置１のロータ４や発電機６に回転数計測装置や回転速度計測装置が設置されている場合は、それらの計測装置からデータを取得する。また、風力発電装置１の電力出力値などから演算によりデータを取得することも可能である。（ステップＳ１）
続いて、ステップＳ１で取得したデータ（回転速度Ｗ）と、風力発電装置の過去の稼働データベースなどに基づき予め設定した過回転速度閾値（Ｗthr）を比較判定する。（ステップＳ２）
回転速度Ｗが過回転速度閾値（Ｗthr）以下の場合、すなわちＷ≦Ｗthrの場合、風力発電装置１は定常時の運転制御を継続する。一方、回転速度Ｗが過回転速度閾値（Ｗthr）を越えた場合、すなわちＷ＞Ｗthrの場合、ステップＳ３およびステップＳ４へ移行する。 First, the data of the rotation speed (rotation speed W) of the rotor 4 or the generator 6 of the wind power generation device 1 is acquired. When a rotation speed measuring device or a rotation speed measuring device is installed in the rotor 4 or the generator 6 of the wind power generation device 1, data is acquired from those measuring devices. It is also possible to acquire data by calculation from the power output value of the wind power generation device 1. (Step S1)
Subsequently, the data (rotational speed W) acquired in step S1 and the over-rotational speed threshold value (Wthr) set in advance based on the past operation database of the wind power generator are compared and determined. (Step S2)
When the rotation speed W is equal to or less than the over-rotation speed threshold value (Wthr), that is, when W ≦ Wthr, the wind power generator 1 continues the operation control in the steady state. On the other hand, when the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold value (Wthr), that is, when W> Wthr, the process proceeds to step S3 and step S4.

ステップＳ３では、回転速度Ｗおよび目標回転速度（Ｗdem）から回転速度偏差（Ｗdif）を算出する。（ステップＳ３）また、ステップＳ４では、回転速度Ｗから制御ゲイン（回転速度制御係数）を算出する。（ステップＳ４）
次に、ステップＳ３で算出した回転速度偏差（Ｗdif）およびステップＳ４で算出した制御ゲイン（回転速度制御係数）から、発電機トルク目標値（Ｑdem）およびピッチ角目標値（Θdem）を算出する。（ステップＳ５）
続いて、発電機トルク目標値（Ｑdem）およびピッチ角目標値（Θdem）に基づき、発電機６の発電機トルク、ブレード３のピッチ角を調整する。（ステップＳ６）これにより、ロータ４や発電機６の回転数（回転速度Ｗ）を制御する。 In step S3, the rotation speed deviation (Wdif) is calculated from the rotation speed W and the target rotation speed (Wdem). (Step S3) Further, in step S4, the control gain (rotational speed control coefficient) is calculated from the rotation speed W. (Step S4)
Next, the generator torque target value (Qdem) and the pitch angle target value (Θdem) are calculated from the rotation speed deviation (Wdif) calculated in step S3 and the control gain (rotation speed control coefficient) calculated in step S4. (Step S5)
Subsequently, the generator torque of the generator 6 and the pitch angle of the blade 3 are adjusted based on the generator torque target value (Qdem) and the pitch angle target value (Θdem). (Step S6) Thereby, the rotation speed (rotation speed W) of the rotor 4 and the generator 6 is controlled.

図６は、実施例１における発明の効果を示す概要図である。図６の横軸は時刻Ｔを示し、縦軸は図上方より風速Ｖ、回転速度Ｗ、および制御ゲインＧcを示す。また、図６の回転速度Ｗおよび制御ゲインＧcに示す破線は、本発明を適用しない場合の結果であり、実線が本発明を適用した場合の結果を示している。 FIG. 6 is a schematic view showing the effect of the invention in Example 1. The horizontal axis of FIG. 6 indicates the time T, and the vertical axis indicates the wind speed V, the rotation speed W, and the control gain Gc from the upper part of the figure. Further, the broken lines shown in the rotation speed W and the control gain Gc in FIG. 6 are the results when the present invention is not applied, and the solid lines show the results when the present invention is applied.

図６は、時刻Ｔ1からＴ4の間に風速Ｖが一時的に増大する例であり、風速Ｖの増大に伴って時刻Ｔ2において回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthrを超える。本発明を適用しない場合には、回転速度制御の応答性が遅いため、回転速度Ｗは風速Ｖの増大に伴って増加し、シャットダウン回転速度Ｗsdnを超えてしまい、その時点でシャットダウン動作に移行して発電は停止する。 FIG. 6 shows an example in which the wind speed V temporarily increases between the times T1 and T4, and the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold value Wthr at the time T2 as the wind speed V increases. When the present invention is not applied, since the response of the rotation speed control is slow, the rotation speed W increases with the increase of the wind speed V and exceeds the shutdown rotation speed Wsdn, and at that point, the shutdown operation is started. Power generation will stop.

それに対して、本発明を適用した場合には、回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthrを超えている時刻Ｔ2からＴ3の期間に制御ゲインＧcが回転速度Ｗに伴って増加し、回転速度制御の応答性の向上によって過回転状態を抑制するため、シャットダウン動作に移行せずに発電を継続することができる。 On the other hand, when the present invention is applied, the control gain Gc increases with the rotation speed W during the period from time T2 to T3 when the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold Wthr, and the rotation speed control Since the over-rotation state is suppressed by improving the responsiveness, it is possible to continue power generation without shifting to the shutdown operation.

図７から図９を用いて、実施例２における風力発電装置について説明する。なお、実施例１と重複する点については詳細な説明を省略する。 The wind power generation device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. A detailed description of the points overlapping with the first embodiment will be omitted.

図７は、本発明の実施例２における風力発電装置１の回転速度制御装置７００の概要を示すブロック図である。実施例２の回転速度制御装置７００は、減算手段７０１、発電機トルク制御手段７０２、ピッチ角制御手段７０３、目標回転速度調整手段７０４、発電機トルク調整装置７およびピッチ角調整装置８から構成される。なお、減算手段７０１、発電機トルク制御手段７０２、ピッチ角制御手段７０３および目標回転速度調整手段７０４は、コントローラ１０内に設けられている。 FIG. 7 is a block diagram showing an outline of the rotation speed control device 700 of the wind power generation device 1 according to the second embodiment of the present invention. The rotation speed control device 700 of the second embodiment is composed of a subtraction means 701, a generator torque control means 702, a pitch angle control means 703, a target rotation speed adjustment means 704, a generator torque adjustment device 7, and a pitch angle adjustment device 8. To torque. The subtraction means 701, the generator torque control means 702, the pitch angle control means 703, and the target rotation speed adjusting means 704 are provided in the controller 10.

減算手段７０１によって、目標回転速度調整値Ｗdem’と回転速度Ｗから回転速度偏差Ｗdifを算出し、発電機トルク制御手段７０２およびピッチ角制御手段７０３に入力する。発電機トルク制御手段７０２では、回転速度偏差Ｗdifから発電機トルク目標値Ｑdemを算出して発電機トルク調整装置７に入力し、発電機トルクＱを制御する。また、ピッチ角制御手段７０３では、回転速度偏差Ｗdifからピッチ角目標値Θdemを算出してピッチ角調整装置８に入力し、ピッチ角Ｑを制御する。さらに、目標回転速度調整手段７０４では、回転速度Ｗと目標回転速度Ｗdemから目標回転速度調整値Ｗdem’を決定して出力する。 The subtraction means 701 calculates the rotation speed deviation Wdif from the target rotation speed adjustment value Wdem'and the rotation speed W, and inputs the rotation speed deviation Wdif to the generator torque control means 702 and the pitch angle control means 703. The generator torque control means 702 calculates the generator torque target value Qdem from the rotation speed deviation Wdif and inputs it to the generator torque adjusting device 7 to control the generator torque Q. Further, the pitch angle control means 703 calculates the pitch angle target value Θdem from the rotation speed deviation Wdif and inputs it to the pitch angle adjusting device 8 to control the pitch angle Q. Further, the target rotation speed adjusting means 704 determines and outputs the target rotation speed adjustment value Wdem'from the rotation speed W and the target rotation speed Wdem.

図８に、実施例２における回転速度Ｗと目標回転速度調整値Ｗdem’の関係の一例を示す。図８の横軸は回転速度Ｗ、縦軸は回転速度Ｗに基づいて目標回転速度調整手段７０４が決定する目標回転速度調整値Ｗdem’を示す。回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthr以下では目標回転速度調整値Ｗdem’は目標回転速度Ｗdemと一致して一定であるが、過回転速度閾値Ｗthrを超えると目標回転速度調整値Ｗdem’は一定の比率で減少するようになっている。 FIG. 8 shows an example of the relationship between the rotation speed W and the target rotation speed adjustment value Wdem'in Example 2. The horizontal axis of FIG. 8 shows the rotation speed W, and the vertical axis shows the target rotation speed adjustment value Wdem'determined by the target rotation speed adjusting means 704 based on the rotation speed W. When the rotation speed W is equal to or less than the over-rotation speed threshold Wthr, the target rotation speed adjustment value Wdem'is consistent with the target rotation speed Wdem and is constant, but when the over-rotation speed threshold Wthr is exceeded, the target rotation speed adjustment value Wdem' is constant. It is supposed to decrease at a rate.

過回転速度閾値Ｗthrで過回転状態を検出し、回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthr超えた場合には、回転速度Ｗに基づいて目標回転速度調整値Ｗdem’を本来の目標回転速度Ｗdemより下げることで、回転速度偏差Ｗdifを増加させる。その結果、回転速度Ｗに対して、発電機トルク制御手段７０２およびピッチ角制御手段７０３の入力が増大するため、回転速度制御の応答性を向上させることができ、過回転状態の抑制を図ることが可能となる。 The over-rotation state is detected by the over-rotation speed threshold Wthr, and when the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold Wthr, the target rotation speed adjustment value Wdem'is lowered from the original target rotation speed Wdem based on the rotation speed W. This increases the rotational speed deviation Wdif. As a result, the inputs of the generator torque control means 702 and the pitch angle control means 703 increase with respect to the rotation speed W, so that the responsiveness of the rotation speed control can be improved and the over-rotation state can be suppressed. Is possible.

なお、回転速度Ｗと目標回転速度調整値Ｗdem’の関係は図８の例に限定されるものではなく、例えば目標回転速度調整値Ｗdem’が曲線状やステップ状、階段状に変化するものでもよい。 The relationship between the rotation speed W and the target rotation speed adjustment value Wdem'is not limited to the example of FIG. 8, and for example, the target rotation speed adjustment value Wdem'changes in a curved shape, a step shape, or a step shape. Good.

図１１のフローチャートを用いて、上記で説明した本実施例の風力発電装置の制御方法を順に説明する。 Using the flowchart of FIG. 11, the control method of the wind power generation device of the present embodiment described above will be described in order.

先ず、風力発電装置１のロータ４または発電機６の回転数（回転速度Ｗ）のデータを取得する。（ステップＳ１）
続いて、ステップＳ１で取得したデータ（回転速度Ｗ）と、風力発電装置の過去の稼働データベースなどに基づき予め設定した過回転速度閾値（Ｗthr）を比較判定する。（ステップＳ２）ステップＳ１およびステップＳ２は、実施例１の図１０と同様である。 First, the data of the rotation speed (rotation speed W) of the rotor 4 or the generator 6 of the wind power generation device 1 is acquired. (Step S1)
Subsequently, the data (rotational speed W) acquired in step S1 and the over-rotational speed threshold value (Wthr) set in advance based on the past operation database of the wind power generator are compared and determined. (Step S2) Step S1 and step S2 are the same as in FIG. 10 of the first embodiment.

回転速度Ｗが過回転速度閾値（Ｗthr）以下の場合、すなわちＷ≦Ｗthrの場合、風力発電装置１は定常時の運転制御を継続する。一方、回転速度Ｗが過回転速度閾値（Ｗthr）を越えた場合、すなわちＷ＞Ｗthrの場合、ステップＳ３’へ移行する。 When the rotation speed W is equal to or less than the over-rotation speed threshold value (Wthr), that is, when W ≦ Wthr, the wind power generation device 1 continues the operation control in the steady state. On the other hand, when the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold value (Wthr), that is, when W> Wthr, the process proceeds to step S3'.

ステップＳ３’では、回転速度Ｗおよび目標回転速度（Ｗdem）から目標回転速度調整値（Ｗdem’）を算出する。（ステップＳ３’）
次に、回転速度ＷおよびステップＳ３’で算出した目標回転速度調整値（Ｗdem’）から回転速度偏差（Ｗdif）を算出する。（ステップＳ４’）
続いて、ステップＳ４’で算出した回転速度偏差（Ｗdif）から、発電機トルク目標値（Ｑdem）およびピッチ角目標値（Θdem）を算出する。（ステップＳ５’）
続いて、発電機トルク目標値（Ｑdem）およびピッチ角目標値（Θdem）に基づき、発電機６の発電機トルク、ブレード３のピッチ角を調整する。（ステップＳ６）これにより、ロータ４や発電機６の回転数（回転速度Ｗ）を制御する。 In step S3', the target rotation speed adjustment value (Wdem') is calculated from the rotation speed W and the target rotation speed (Wdem). (Step S3')
Next, the rotation speed deviation (Wdif) is calculated from the rotation speed W and the target rotation speed adjustment value (Wdem') calculated in step S3'. (Step S4')
Subsequently, the generator torque target value (Qdem) and the pitch angle target value (Θdem) are calculated from the rotation speed deviation (Wdif) calculated in step S4'. (Step S5')
Subsequently, the generator torque of the generator 6 and the pitch angle of the blade 3 are adjusted based on the generator torque target value (Qdem) and the pitch angle target value (Θdem). (Step S6) Thereby, the rotation speed (rotation speed W) of the rotor 4 and the generator 6 is controlled.

図９は、実施例２における発明の効果を示す概要図である。図９の横軸は時刻Ｔを示し、縦軸は図上方より風速Ｖ、回転速度Ｗ、および目標回転速度調整値Ｗdem’を示す。また、図９の回転速度Ｗおよび目標回転速度調整値Ｗdem’に示す破線は、本発明を適用しない場合の結果であり、実線が本発明を適用した場合の結果を示している。 FIG. 9 is a schematic view showing the effect of the invention in Example 2. The horizontal axis of FIG. 9 indicates the time T, and the vertical axis indicates the wind speed V, the rotation speed W, and the target rotation speed adjustment value Wdem'from the upper part of the figure. Further, the broken lines shown in the rotation speed W and the target rotation speed adjustment value Wdem'in FIG. 9 are the results when the present invention is not applied, and the solid line shows the results when the present invention is applied.

図９は、時刻Ｔ1からＴ4の間に風速Ｖが一時的に増大する例であり、風速Ｖの増大に伴って時刻Ｔ2において回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthrを超える。本発明を適用しない場合には、回転速度制御の応答性が遅いため、回転速度Ｗは風速Ｖの増大に伴って増加し、シャットダウン回転速度Ｗsdnを超えてしまい、その時点でシャットダウン動作に移行して発電は停止する。 FIG. 9 shows an example in which the wind speed V temporarily increases between the times T1 and T4, and the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold value Wthr at the time T2 as the wind speed V increases. When the present invention is not applied, since the response of the rotation speed control is slow, the rotation speed W increases with the increase of the wind speed V and exceeds the shutdown rotation speed Wsdn, and at that point, the shutdown operation is started. Power generation will stop.

それに対して、本発明を適用した場合には、回転速度Ｗが過回転速度閾値Ｗthrを超えている時刻Ｔ2からＴ3の期間に目標回転速度調整値Ｗdem’が回転速度Ｗに伴って目標回転速度Ｗdemより減少しており、その分回転速度偏差Ｗdifが本来の値より増大して回転速度制御の応答性が向上するため、過回転状態を抑制して、シャットダウン動作に移行せずに発電を継続することができる。 On the other hand, when the present invention is applied, the target rotation speed adjustment value Wdem'is set along with the rotation speed W during the period from time T2 to T3 when the rotation speed W exceeds the over-rotation speed threshold Wthr. Since it is less than Wdem, the rotation speed deviation Wdif increases from the original value and the responsiveness of the rotation speed control is improved, so the over-rotation state is suppressed and power generation is continued without shifting to the shutdown operation. can do.

なお、上記の各実施例では、風力発電装置の例を用いて本発明を詳細に説明したが、例えば、海流のエネルギーを利用して発電する海流発電装置や潮流のエネルギーを利用して発電する潮流発電装置に本発明の制御方法を適用することも可能である。海流や潮流の急激な上昇が生じた場合でも安定した電力供給が可能となる。 In each of the above embodiments, the present invention has been described in detail using an example of a wind power generation device. For example, a marine current power generation device that generates power using the energy of a sea current or energy of a tidal current is used to generate power. It is also possible to apply the control method of the present invention to the tidal current power generation device. Stable power supply is possible even when there is a sudden rise in ocean currents or tidal currents.

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Further, the present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

１…風力発電装置、２…ハブ、３…ブレード、４…ロータ、５…ナセル、６…発電機、７…発電機トルク調整装置、８…ピッチ角調整装置、９…タワー、１０…コントローラ、３００，７００…回転速度制御装置、３０１，７０１…減算手段、３０２，７０２…発電機トルク制御手段、３０３，７０３…ピッチ角制御手段、３０４…制御ゲイン調整手段、７０４…目標回転速度調整手段。 1 ... wind power generator, 2 ... hub, 3 ... blade, 4 ... rotor, 5 ... nacelle, 6 ... generator, 7 ... generator torque adjuster, 8 ... pitch angle adjuster, 9 ... tower, 10 ... controller, 300, 700 ... Rotation speed control device, 301, 701 ... Subtraction means, 302, 702 ... Generator torque control means, 303, 703 ... Pitch angle control means, 304 ... Control gain adjusting means, 704 ... Target rotation speed adjusting means.

Claims (3)

風を受けて回転するロータを備え、前記ロータの回転エネルギーを用いて発電する風力発電装置の制御方法であって、
前記ロータまたは前記ロータの回転に伴い回転する機器の回転速度および目標回転速度から回転速度制御の応答性を向上させる指令値である目標回転速度調整値を算出し、
前記ロータまたは前記機器の回転速度および前記目標回転速度調整値から回転速度偏差を算出し、
前記回転速度偏差に基づき、前記ロータまたは前記機器の回転速度を制御し、
前記ロータまたは前記機器の回転速度が定格回転速度以上の所定値を超えた場合、
前記制御方法により制御を行うことを特徴とする風力発電装置の制御方法。 A method for controlling a wind power generator that includes a rotor that rotates in response to wind and uses the rotational energy of the rotor to generate electricity.
The target rotation speed adjustment value, which is a command value for improving the responsiveness of the rotation speed control, is calculated from the rotation speed and the target rotation speed of the rotor or the equipment that rotates with the rotation of the rotor.
The rotation speed deviation is calculated from the rotation speed of the rotor or the equipment and the target rotation speed adjustment value.
Based on the rotation speed deviation, the rotation speed of the rotor or the equipment is controlled .
When the rotation speed of the rotor or the equipment exceeds a predetermined value equal to or higher than the rated rotation speed
A control method for a wind power generation device, which comprises controlling by the control method. 請求項１に記載の風力発電装置の制御方法であって、
前記ロータを構成するブレードのピッチ角および発電機の発電機トルクのうち、少なくともいずれか一方を調整することにより前記ロータまたは前記機器の回転速度を制御することを特徴とする風力発電装置の制御方法。 The method for controlling a wind power generator according to claim 1 .
A method for controlling a wind power generator, which controls the rotation speed of the rotor or the equipment by adjusting at least one of the pitch angle of the blades constituting the rotor and the generator torque of the generator. .. 請求項１に記載の風力発電装置の制御方法であって、
前記ロータまたは前記機器の回転速度は、計測装置により計測した回転速度または演算により算出した回転速度のいずれかであることを特徴とする風力発電装置の制御方法。 The method for controlling a wind power generator according to claim 1 .
A method for controlling a wind power generator, wherein the rotation speed of the rotor or the equipment is either a rotation speed measured by a measuring device or a rotation speed calculated by calculation.
JP2016027562A 2016-02-17 2016-02-17 How to control wind power generators Active JP6756489B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016027562A JP6756489B2 (en) 2016-02-17 2016-02-17 How to control wind power generators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016027562A JP6756489B2 (en) 2016-02-17 2016-02-17 How to control wind power generators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017145733A JP2017145733A (en) 2017-08-24
JP6756489B2 true JP6756489B2 (en) 2020-09-16

Family

ID=59682084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016027562A Active JP6756489B2 (en) 2016-02-17 2016-02-17 How to control wind power generators

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6756489B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110276111A (en) * 2019-06-04 2019-09-24 中国公路工程咨询集团有限公司 The roadability analysis method and device of bridge floor
US11965481B2 (en) 2019-11-26 2024-04-23 Cafe24 Corp. Wind power system
KR102336868B1 (en) * 2019-11-26 2021-12-09 카페24 주식회사 A system for wind power generation
CN111664062B (en) * 2020-06-16 2021-05-11 湖南科技大学 Doubly-fed induction generator fault detection method based on switchable sliding mode approach rate
CN114718809A (en) * 2022-03-11 2022-07-08 云南电网有限责任公司电力科学研究院 Wind power plant load shedding method and system, computer equipment and storage medium

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4340496B2 (en) * 2003-08-11 2009-10-07 富士重工業株式会社 Horizontal axis wind turbine and control method thereof
JP4494813B2 (en) * 2004-02-03 2010-06-30 富士重工業株式会社 Horizontal axis wind turbine and control method thereof
JP4835978B2 (en) * 2005-03-18 2011-12-14 株式会社安川電機 Wind turbine generator control method and apparatus
US8093737B2 (en) * 2008-05-29 2012-01-10 General Electric Company Method for increasing energy capture in a wind turbine
JP5524409B2 (en) * 2011-05-30 2014-06-18 三菱重工業株式会社 Renewable energy power generator and method of operating the same
JP5991008B2 (en) * 2012-05-01 2016-09-14 株式会社明電舎 Wind turbine overspeed control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017145733A (en) 2017-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6756489B2 (en) How to control wind power generators
TWI683057B (en) Wind power generation system and operation method of wind power generation system
US20180100487A1 (en) Wind Turbine System or Method of Controlling Wind Turbine System
US10590912B2 (en) Counteracting tower oscillations of an idling wind turbine
US9835137B2 (en) Compensation for asymmetric load moment experienced by wind turbine rotor
CN109891091B (en) Dynamically controlled wind turbine shutdown
US9567975B2 (en) Method for adjusting the rotational speed of a wind turbine and wind turbine
JP5204307B2 (en) Wind turbine generator control device, wind turbine generator, and wind turbine generator control method
JP2008011607A (en) Speed-variable wind turbine power generation system
CN110036197B (en) Wind turbine and method for operating a wind turbine
JP2017053275A (en) Wind turbine generator system or method for controlling the same
JP5455890B2 (en) Wind turbine generator control device, wind turbine generator system, and wind turbine generator control method
WO2013010332A1 (en) Method of operating wind turbine and controller thereof
TWI655364B (en) Wind power generation system or operation method of wind power generation system
KR101475274B1 (en) Pitch control system and method of wind generator
JP6920932B2 (en) Wind power generator
JP2017180153A (en) Wind power generation device or wind farm
CN112292525A (en) Method and control unit for operating a wind power plant
KR101304916B1 (en) Method for controlling the pitch of blade for wind turbine
JP7022277B2 (en) Power generator
US11994106B2 (en) Method for adapting an operating characteristic of a wind power installation
JP2005220753A (en) Horizontal axis windmill and its control method
TW201923221A (en) Wind power generation system and operation method thereof capable of suppressing the variation of blade pitch angle in the wind power generation system
WO2021177232A1 (en) Control unit for wind power generation device, wind power generation device, control method and control program for wind power generation device, and recording medium
JP2020051301A (en) Wind power generator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180821

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190604

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191224

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200612

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: 20200804

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200827

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6756489

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150