JPH05265583A - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
- Publication number
- JPH05265583A JPH05265583A JP4089277A JP8927792A JPH05265583A JP H05265583 A JPH05265583 A JP H05265583A JP 4089277 A JP4089277 A JP 4089277A JP 8927792 A JP8927792 A JP 8927792A JP H05265583 A JPH05265583 A JP H05265583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- lower limit
- generator
- reception
- induction 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.)
- Pending
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-
- 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
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘導発電機を使用し、受電容量に対して発電
機の定格出力容量を同等まで大きくし、かつ安定した電
力を経済的に得る。 【構成】 受電電力を検出する受電電力検出手段と受電
下限値を設定する受電下限値設定手段とを設けて、受電
電力が受電下限値を下回った場合に、電力放出手段によ
り誘導発電機の余剰電力を系統外へ放出させる。
機の定格出力容量を同等まで大きくし、かつ安定した電
力を経済的に得る。 【構成】 受電電力を検出する受電電力検出手段と受電
下限値を設定する受電下限値設定手段とを設けて、受電
電力が受電下限値を下回った場合に、電力放出手段によ
り誘導発電機の余剰電力を系統外へ放出させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、配電系統に並列接続
された風力駆動の発電機から負荷に電力を供給する風力
発電装置に関するものである。
された風力駆動の発電機から負荷に電力を供給する風力
発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】風力発電は風の力でプロペラを回転さ
せ、その回転力で発電機を駆動するので、風速や風向の
影響を直接に受ける。従って、発電機の出力変動が大き
くなり、安定した電力を供給できない。このため、同期
発電機を用いてその出力を電力変換装置を通して安定化
させ、負荷に供給する方式等が一般的に実用化されてい
る。
せ、その回転力で発電機を駆動するので、風速や風向の
影響を直接に受ける。従って、発電機の出力変動が大き
くなり、安定した電力を供給できない。このため、同期
発電機を用いてその出力を電力変換装置を通して安定化
させ、負荷に供給する方式等が一般的に実用化されてい
る。
【０００３】しかしながら、この場合には電力変換装置
が高価となったり、誘導発電機の場合とは異なり励磁回
路が必要となり、高価で大きくなる等の課題を抱えてお
り、このため安価な誘導発電機を使用して安定した電力
を供給できる風力発電装置が提案されている。
が高価となったり、誘導発電機の場合とは異なり励磁回
路が必要となり、高価で大きくなる等の課題を抱えてお
り、このため安価な誘導発電機を使用して安定した電力
を供給できる風力発電装置が提案されている。
【０００４】図４は従来の誘導発電機を使用した風力発
電装置を示し、図において、１は風力を受けて回転する
プロペラ、２はプロペラ１により駆動される誘導発電
機、３は発電機と受電系統（受電）Ｒを接続してフィー
ダへ給電するための母線、４は負荷へ分電するためのフ
ィーダ、５は受電側への逆潮流を検出するための逆電力
保護リレーである。
電装置を示し、図において、１は風力を受けて回転する
プロペラ、２はプロペラ１により駆動される誘導発電
機、３は発電機と受電系統（受電）Ｒを接続してフィー
ダへ給電するための母線、４は負荷へ分電するためのフ
ィーダ、５は受電側への逆潮流を検出するための逆電力
保護リレーである。
【０００５】また、図５は従来の風力発電装置の運転パ
ターンを示す電力−時間特性図であり、図において、６
はフィーダ４に接続された総負荷電力、７は風力発電機
の出力電圧である。
ターンを示す電力−時間特性図であり、図において、６
はフィーダ４に接続された総負荷電力、７は風力発電機
の出力電圧である。
【０００６】次に動作について説明する。まず、プロペ
ラ１が風を受けて回転すると、誘導発電機２が回転して
発電可能な状態となる。ここで、受電系統Ｒを母線３を
通して誘導発電機２に接続することにより、電力が発生
する。一般に、風力発電による出力電圧７は風速，風
向，プロペラピッチの制御速度にも影響されるが、代表
的には図５に示したように安定したものとはいえず、常
に変動する特性となる。
ラ１が風を受けて回転すると、誘導発電機２が回転して
発電可能な状態となる。ここで、受電系統Ｒを母線３を
通して誘導発電機２に接続することにより、電力が発生
する。一般に、風力発電による出力電圧７は風速，風
向，プロペラピッチの制御速度にも影響されるが、代表
的には図５に示したように安定したものとはいえず、常
に変動する特性となる。
【０００７】一方、突風等で風力の変化が著しく大きい
と、誘導発電機２の出力はフィーダ４に接続された総負
荷電力６で必要とする電力を超過し、受電側へ逆潮流を
起こし、逆電力保護リレー５が動作する。このため、受
電系統Ｒと誘導発電機２とが切り離され、フィーダ４は
停電という事態に陥る。
と、誘導発電機２の出力はフィーダ４に接続された総負
荷電力６で必要とする電力を超過し、受電側へ逆潮流を
起こし、逆電力保護リレー５が動作する。このため、受
電系統Ｒと誘導発電機２とが切り離され、フィーダ４は
停電という事態に陥る。
【０００８】このため、誘導発電機２の出力は最大時に
フィーダ４に接続された総負荷電力６を超過しないよう
に、受電容量より極端に小さくする必要がある。また、
誘導発電機２の出力にはプロペラ１の回転時に特有の電
力変動が波状に常に発生するため、当然、これも逆潮流
を考える上で考慮しなければならない。
フィーダ４に接続された総負荷電力６を超過しないよう
に、受電容量より極端に小さくする必要がある。また、
誘導発電機２の出力にはプロペラ１の回転時に特有の電
力変動が波状に常に発生するため、当然、これも逆潮流
を考える上で考慮しなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の風力発電装置は
以上のように構成されているので、受電容量は誘導発電
機２の出力の最大変動より必ず大きくしなければ、逆潮
流が発生するため、誘導発電機２の出力容量は受電電力
容量より小さくする必要があり、従って、瞬時最大変動
値を見込むと、誘導発電機２の出力は極端に小さくな
り、また、ランニングコストの高い受電系統Ｒを最少と
することができず、再生型自然エネルギの有効活用がで
きないなどの問題点があった。なお、他の近似先行技術
として、特開平３−２２８３０号公報、特開平３−１１
１３０号公報に記載されたものがある。
以上のように構成されているので、受電容量は誘導発電
機２の出力の最大変動より必ず大きくしなければ、逆潮
流が発生するため、誘導発電機２の出力容量は受電電力
容量より小さくする必要があり、従って、瞬時最大変動
値を見込むと、誘導発電機２の出力は極端に小さくな
り、また、ランニングコストの高い受電系統Ｒを最少と
することができず、再生型自然エネルギの有効活用がで
きないなどの問題点があった。なお、他の近似先行技術
として、特開平３−２２８３０号公報、特開平３−１１
１３０号公報に記載されたものがある。
【００１０】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、誘導発電機の定格出力容
量を受電容量と同等とすることができ、これにより自然
エネルギを有効に利用しながら安定した電力を安価な設
備で得ることができる風力発電装置を得ることを目的と
する。
消するためになされたもので、誘導発電機の定格出力容
量を受電容量と同等とすることができ、これにより自然
エネルギを有効に利用しながら安定した電力を安価な設
備で得ることができる風力発電装置を得ることを目的と
する。
【００１１】また、請求項２の発明は、受電点の受電電
力が設定受電下限値を超えたときの誘導発電機の出力放
出制御を迅速、高精度化することができる風力発電装置
を得ることを目的とする。
力が設定受電下限値を超えたときの誘導発電機の出力放
出制御を迅速、高精度化することができる風力発電装置
を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る風
力発電装置は、配電系統における受電点の受電電力を検
出する受電電力検出手段と、上記受電点における受電下
限値を設定する受電下限値設定手段とを備えて、上記受
電電力検出手段が検出した受電点の受電電力が上記受電
下限値を超えた場合には、電力放出手段により、その超
えた分の電力を制御量として、誘導発電機の出力の余剰
分を放出させるようにしたものである。
力発電装置は、配電系統における受電点の受電電力を検
出する受電電力検出手段と、上記受電点における受電下
限値を設定する受電下限値設定手段とを備えて、上記受
電電力検出手段が検出した受電点の受電電力が上記受電
下限値を超えた場合には、電力放出手段により、その超
えた分の電力を制御量として、誘導発電機の出力の余剰
分を放出させるようにしたものである。
【００１３】また、請求項２の発明に係る風力発電装置
は、配電系統における受電点の受電電力を検出する受電
電力検出手段と、上記受電点における受電下限値を設定
する受電下限値設定手段とを備えて、上記受電電力検出
手段が検出した受電点の受電電力が上記受電下限値を超
えた場合には、電力放出手段により、その超えた分の電
力を制御量として、誘導発電機の出力の余剰分を放出さ
せるとともに、制御量補正手段に、上記誘導発電機の回
転数から得られる当該誘導発電機の瞬時電力により、上
記制御量を補正させるようにしたものである。
は、配電系統における受電点の受電電力を検出する受電
電力検出手段と、上記受電点における受電下限値を設定
する受電下限値設定手段とを備えて、上記受電電力検出
手段が検出した受電点の受電電力が上記受電下限値を超
えた場合には、電力放出手段により、その超えた分の電
力を制御量として、誘導発電機の出力の余剰分を放出さ
せるとともに、制御量補正手段に、上記誘導発電機の回
転数から得られる当該誘導発電機の瞬時電力により、上
記制御量を補正させるようにしたものである。
【００１４】
【作用】請求項１の発明における電力放出手段は、受電
点の受電電力が予め設定した受電下限値を超えると、誘
導発電機の出力の余剰分を瞬時に系統外に放出するた
め、負荷容量を瞬時に変化させて一定の受電電力を確保
でき、風力が不安定となったときでも、逆潮流の発生を
防止する。
点の受電電力が予め設定した受電下限値を超えると、誘
導発電機の出力の余剰分を瞬時に系統外に放出するた
め、負荷容量を瞬時に変化させて一定の受電電力を確保
でき、風力が不安定となったときでも、逆潮流の発生を
防止する。
【００１５】また、請求項２の発明における制御量補正
手段は、誘導発電機の回転数から求められる瞬時電力に
よって、受電点の受電電力と設定受電下限値との差分と
して得られる出力放出用の制御量を高速で補正する。
手段は、誘導発電機の回転数から求められる瞬時電力に
よって、受電点の受電電力と設定受電下限値との差分と
して得られる出力放出用の制御量を高速で補正する。
【００１６】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、８は風力を受けて回転するプロペ
ラ、９はプロペラにより回転される誘導発電機、１０は
発電機出力と受電系統Ｒを接続してフィーダへ給電する
ための母線である。
する。図１において、８は風力を受けて回転するプロペ
ラ、９はプロペラにより回転される誘導発電機、１０は
発電機出力と受電系統Ｒを接続してフィーダへ給電する
ための母線である。
【００１７】また、１１は負荷へ分電するための上記フ
ィーダ、１２は受電側への逆潮流を検出するための逆電
力保護リレー、１３は受電点の受電電力を検出するため
の受電電力検出手段、１４は受電電力の下限値を設定す
るための受電下限値設定手段、１５は余剰な誘導発電機
の出力を系統外へ放出するための電力放出手段、１６は
電力放出手段１５と組み合わせて使用する抵抗器であ
る。
ィーダ、１２は受電側への逆潮流を検出するための逆電
力保護リレー、１３は受電点の受電電力を検出するため
の受電電力検出手段、１４は受電電力の下限値を設定す
るための受電下限値設定手段、１５は余剰な誘導発電機
の出力を系統外へ放出するための電力放出手段、１６は
電力放出手段１５と組み合わせて使用する抵抗器であ
る。
【００１８】さらに、１７は誘導発電機９の回転数を検
出するために設けられたパルス発振器、１８はパルス発
振器１７で検出した回転数を発電機出力に換算する回転
数／発電機出力変換手段を兼ねる制御量補正手段であ
る。
出するために設けられたパルス発振器、１８はパルス発
振器１７で検出した回転数を発電機出力に換算する回転
数／発電機出力変換手段を兼ねる制御量補正手段であ
る。
【００１９】また、図２は風力発電装置の運転パターン
を示す電力−時間特性図であり、１９はフィーダ１１に
接続された総負荷電力、２０は誘導発電機９の出力電圧
である。そして、図３は電力放出手段１５の放出電力−
時間特性図を示し、２１は余剰な発電機の出力電圧であ
る。
を示す電力−時間特性図であり、１９はフィーダ１１に
接続された総負荷電力、２０は誘導発電機９の出力電圧
である。そして、図３は電力放出手段１５の放出電力−
時間特性図を示し、２１は余剰な発電機の出力電圧であ
る。
【００２０】次に動作について説明する。まず、プロペ
ラ８が風を受けて回転すると、誘導発電機９が回転し、
発電可能な状態となる。次に、誘導発電機９を受電系統
Ｒに対し母線１０を通して接続することにより、電力が
発生する。
ラ８が風を受けて回転すると、誘導発電機９が回転し、
発電可能な状態となる。次に、誘導発電機９を受電系統
Ｒに対し母線１０を通して接続することにより、電力が
発生する。
【００２１】この場合において、突風等で風力の変化が
著しく大きいと、誘導発電機９の出力はフィーダ１１に
接続された総負荷電力１９で必要とする電力を図２に示
すように超過し、受電側へ逆潮流を起こし、逆電力保護
リレー１２が動作して、受電系統Ｒと誘導発電機９とが
切り離され、フィーダ１１は停電という事態に陥ること
は、前述の通りである。
著しく大きいと、誘導発電機９の出力はフィーダ１１に
接続された総負荷電力１９で必要とする電力を図２に示
すように超過し、受電側へ逆潮流を起こし、逆電力保護
リレー１２が動作して、受電系統Ｒと誘導発電機９とが
切り離され、フィーダ１１は停電という事態に陥ること
は、前述の通りである。
【００２２】従って、この発明では受電電力検出手段１
３で受電電力を常にリアルタイムで検出する。このと
き、受電下限値設定手段１４により例えば受電５０ｋＷ
というように最少限の設定をしておくことにより、風力
発電の出力が増加し受電電力が減少していくと、上記５
０ｋＷより受電が下回らないように、誘導発電機９の出
力のうち余剰分を系統外へ放出する。
３で受電電力を常にリアルタイムで検出する。このと
き、受電下限値設定手段１４により例えば受電５０ｋＷ
というように最少限の設定をしておくことにより、風力
発電の出力が増加し受電電力が減少していくと、上記５
０ｋＷより受電が下回らないように、誘導発電機９の出
力のうち余剰分を系統外へ放出する。
【００２３】すなわち、受電電力が受電下限値を超えた
場合には、電力放出手段１５へ指令を出力し、リアクト
ル１５ａおよびトランジスタ１５ｂからなるこの電力放
出手段１５は、図３で示した誘導発電機９の出力２１を
系統外へ抵抗器１６を介して放出する。この場合の放出
電力は受電下限値と受電電力との差分となる。そして、
この放出された電力を抵抗器１６により熱に替えて蓄熱
手段等に蓄熱すればエネルギの真の有効利用となる。
場合には、電力放出手段１５へ指令を出力し、リアクト
ル１５ａおよびトランジスタ１５ｂからなるこの電力放
出手段１５は、図３で示した誘導発電機９の出力２１を
系統外へ抵抗器１６を介して放出する。この場合の放出
電力は受電下限値と受電電力との差分となる。そして、
この放出された電力を抵抗器１６により熱に替えて蓄熱
手段等に蓄熱すればエネルギの真の有効利用となる。
【００２４】また、フィーダ１１に接続された総負荷が
故障等により瞬時に減少した場合も、逆潮流が発生しな
いように動作するため、安定した発電機出力が得られ
る。
故障等により瞬時に減少した場合も、逆潮流が発生しな
いように動作するため、安定した発電機出力が得られ
る。
【００２５】実施例２．なお、上記実施例では受電下限
を検出する場合について説明したが、誘導発電機９の回
転を検出して風力の変動を学習しながら瞬時電力を制御
量補正手段１８により得て、これにより電力放出手段１
５の制御を予測を交えて細かく実施すると、より精度を
向上できる。
を検出する場合について説明したが、誘導発電機９の回
転を検出して風力の変動を学習しながら瞬時電力を制御
量補正手段１８により得て、これにより電力放出手段１
５の制御を予測を交えて細かく実施すると、より精度を
向上できる。
【００２６】すなわち、誘導発電機９の出力Ｐｗは回転
数Ｎに比例するので、Ｎ→Ｐｗなるある関数で誘導発電
機９の瞬時電力が求められる。一方、誘導発電機９→母
線１０→電力放出手段１５に至る系に遅れが発生した場
合、受電系統Ｒのみから電力を検出しても変動の抑制が
困難であるため、上記のように、瞬時電力を検出するこ
とで、制御量を迅速に補正することができる。
数Ｎに比例するので、Ｎ→Ｐｗなるある関数で誘導発電
機９の瞬時電力が求められる。一方、誘導発電機９→母
線１０→電力放出手段１５に至る系に遅れが発生した場
合、受電系統Ｒのみから電力を検出しても変動の抑制が
困難であるため、上記のように、瞬時電力を検出するこ
とで、制御量を迅速に補正することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、配電系統における受電点の受電電力を検出する受電
電力検出手段と、上記受電点における受電下限値を設定
する受電下限値設定手段とを備えて、上記受電電力検出
手段が検出した受電点の受電電力が上記受電下限値を超
えた場合には、電力放出手段により誘導発電機の出力の
余剰分を放出させるように構成したので、受電系統への
逆潮流の発生を防止でき、発電機出力を大きく、しかも
安定化でき、自然エネルギの有効利用を図れるものが得
られる効果がある。
ば、配電系統における受電点の受電電力を検出する受電
電力検出手段と、上記受電点における受電下限値を設定
する受電下限値設定手段とを備えて、上記受電電力検出
手段が検出した受電点の受電電力が上記受電下限値を超
えた場合には、電力放出手段により誘導発電機の出力の
余剰分を放出させるように構成したので、受電系統への
逆潮流の発生を防止でき、発電機出力を大きく、しかも
安定化でき、自然エネルギの有効利用を図れるものが得
られる効果がある。
【００２８】また、請求項２の発明によれば、配電系統
における受電点の受電電力を検出する受電電力検出手段
と、上記受電点における受電下限値を設定する受電下限
値設定手段とを備えて、上記受電電力検出手段が検出し
た受電点の受電電力が上記受電下限値を超えた場合に
は、電力放出手段により、その超えた分の電力を制御量
として、誘導発電機の出力の余剰分を放出させるととも
に、制御量補正手段に、上記誘導発電機の回転数から得
られる当該誘導発電機の瞬時電力により、上記制御量を
補正させるように構成したので、受電点の受電電力と設
定受電下限値との差分として得られる誘導発電機の出力
放出用の制御量を高速で補正できるものが得られる効果
がある。
における受電点の受電電力を検出する受電電力検出手段
と、上記受電点における受電下限値を設定する受電下限
値設定手段とを備えて、上記受電電力検出手段が検出し
た受電点の受電電力が上記受電下限値を超えた場合に
は、電力放出手段により、その超えた分の電力を制御量
として、誘導発電機の出力の余剰分を放出させるととも
に、制御量補正手段に、上記誘導発電機の回転数から得
られる当該誘導発電機の瞬時電力により、上記制御量を
補正させるように構成したので、受電点の受電電力と設
定受電下限値との差分として得られる誘導発電機の出力
放出用の制御量を高速で補正できるものが得られる効果
がある。
【図１】この発明の一実施例による風力発電装置を示す
単線接続図である。
単線接続図である。
【図２】図１における風力発電装置の出力例を示す電力
−時間特性図である。
−時間特性図である。
【図３】図１における電力放出手段の出力例を示す放出
電力−時間特性図である。
電力−時間特性図である。
【図４】従来の風力発電装置を示す単線接続図である。
【図５】従来の風力発電装置の出力例を示す電力−時間
特性図である。
特性図である。
８ プロペラ ９ 誘導発電機 １３ 受電電力検出手段 １４ 受電下限値設定手段 １５ 電力放出手段 １８ 制御量補正手段
Claims (2)
- 【請求項１】 電力会社の配電系統に並列接続され、か
つ風力を受けて回転するプロペラにより駆動される誘導
発電機から負荷へ給電を行う風力発電装置において、上
記配電系統における受電点の受電電力を検出する受電電
力検出手段と、上記受電点における受電下限値を設定す
る受電下限値設定手段と、上記受電電力検出手段が検出
した受電点の受電電力が上記受電下限値を超えた場合に
は、その超えた分の電力を制御量として、上記誘導発電
機の出力の余剰分を放出させる電力放出手段とを備えた
ことを特徴とする風力発電装置。 - 【請求項２】 電力会社の配電系統に並列接続され、か
つ風力を受けて回転するプロペラにより駆動される誘導
発電機から負荷へ給電を行う風力発電装置において、上
記配電系統における受電点の受電電力を検出する受電電
力検出手段と、上記受電点における受電下限値を設定す
る受電下限値設定手段と、上記受電電力検出手段が検出
した受電点の受電電力が上記受電下限値を超えた場合に
は、その超えた分の電力を制御量として、上記誘導発電
機の出力の余剰分を放出させる電力放出手段と、上記誘
導発電機の回転数から得られる当該誘導発電機の瞬時電
力により上記制御量を補正する制御量補正手段とを備え
た風力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4089277A JPH05265583A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4089277A JPH05265583A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 風力発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05265583A true JPH05265583A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13966237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4089277A Pending JPH05265583A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05265583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8301313B2 (en) | 2001-09-28 | 2012-10-30 | Aloys Wobben | Method of reducing power provided by a wind power installation based on network conditions |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP4089277A patent/JPH05265583A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8301313B2 (en) | 2001-09-28 | 2012-10-30 | Aloys Wobben | Method of reducing power provided by a wind power installation based on network conditions |
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