WO2012108333A1

WO2012108333A1 - Wind power generating device

Info

Publication number: WO2012108333A1
Application number: PCT/JP2012/052416
Authority: WO
Inventors: 学野田; 藤田　淳; リッキーエルソン; 信藤梶
Original assignee: 日本電産株式会社
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2012-08-16
Also published as: CN103370870B; CN103370870A; JP2012165584A

Abstract

A wind power generating device comprises: a windmill; a power generator; a DC-DC converter; a power detection unit for obtaining the output power from the DC-DC converter in a sampling period; and a converter control unit for controlling the duty ratio of the DC-DC converter. The converter control unit includes a duty ratio indication unit for indicating the duty ratio and a variation determination unit for selecting a positive first variation or a negative second variation as the variation of a duty ratio indication value from the duty ratio indication value corresponding to the previous sampling. When the absolute value of the first variation is smaller than the absolute value of the second variation, the variation determination unit selects, from the first and second variations, the variation having a sign equal to a reference sign that is the positive or negative sign of the variation of the duty ratio indication value corresponding to the previous sampling if the output power is greater than or equal to a reference power that is the output power obtained at the previous sampling time, and selects the variation having a sign different from the reference sign if the output power is smaller than the reference power.

Description

風力発電装置Wind power generator

　本発明は、風力発電装置に関する。 The present invention relates to a wind power generator.

　従来より、風力発電装置では、出力電力が最大となるように、様々な制御が行われている。例えば、特開２００６－１４９０５５号公報に記載の風力発電設備では、最大電力を取り出したときの電圧変換装置３の出力電力と、風力発電機２の出力電圧との相関関係を示す特性データが、制御回路８に予め記憶される。特性データは、最大電力点を結ぶ曲線上において、電圧変換装置３の出力電力と風力発電機２の出力電圧とを、段階的に示している（段落００１８）。当該風力発電設備では、風力発電機２の出力電圧、および、電圧変換装置３の出力電力が測定される。そして、垂下電流値が、算出される。垂下電流値は、風力発電機２の出力電圧、および、電圧変換装置３の出力電力を、上記特性データにおける最大電力点を結ぶ曲線に近づけるために、用いられる。算出された垂下電流値は、電圧変換装置３へと通知される（段落００１９，００２０）。 Conventionally, in a wind turbine generator, various controls have been performed so as to maximize the output power. For example, in the wind power generation facility described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-149055, characteristic data indicating the correlation between the output power of the voltage conversion device 3 when the maximum power is extracted and the output voltage of the wind power generator 2 is Pre-stored in the control circuit 8. The characteristic data shows the output power of the voltage converter 3 and the output voltage of the wind power generator 2 in a stepwise manner on a curve connecting the maximum power points (paragraph 0018). In the wind power generation facility, the output voltage of the wind power generator 2 and the output power of the voltage conversion device 3 are measured. Then, the drooping current value is calculated. The droop current value is used to bring the output voltage of the wind power generator 2 and the output power of the voltage converter 3 close to a curve connecting the maximum power points in the characteristic data. The calculated drooping current value is notified to the voltage converter 3 (paragraphs 0019 and 0020).

　特開２００３－１２０５０４号公報に記載の風力発電装置では、風速検出器２１により、風速が検出される。そして、回転速度指令演算器２２により、風速の検出値に基づいて、最も効率良く風のエネルギーを受けることのできる風車１の回転速度が求められる。求められた回転速度は、回転速度制御器１２への回転速度指令として出力される。この回転速度指令に基づいて、風車１が運転される（段落００１８）。 In the wind turbine generator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-120504, the wind speed is detected by the wind speed detector 21. Then, the rotational speed command calculator 22 determines the rotational speed of the windmill 1 that can receive wind energy most efficiently based on the detected value of the wind speed. The obtained rotation speed is output as a rotation speed command to the rotation speed controller 12. Based on this rotational speed command, the windmill 1 is driven (paragraph 0018).

　特開２００３－１３４８９０号公報に記載の風力発電装置では、発電機速度推定器１０により、３相／２相変換器９から出力される２軸成分の電圧および電流信号に基づいて、同期発電機２の速度が推定される（段落００１０）。これにより、発電機速度センサを用いることなく、風車に接続された同期発電機が可変速駆動される（段落０００７）。 In the wind turbine generator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-134890, the generator speed estimator 10 generates a synchronous generator based on the two-axis component voltage and current signals output from the three-phase / two-phase converter 9. A speed of 2 is estimated (paragraph 0010). As a result, the synchronous generator connected to the wind turbine is driven at a variable speed without using the generator speed sensor (paragraph 0007).

　一方、特開昭５７－２０６９２９号公報は、光電池の最大出力電力制御方式に関するものである。第４図の光電池１を電源とし、他励変換器２を用いたＤＣ－ＡＣ変換システムでは、他励変換器２の電圧設定値を増加または減少方向に変化させたときに、光電池１の出力電力が増加した場合には、さらに電圧設定値を同じ方向に変化させる制御が行われる。また、光電池１の出力電力が減少した場合には、電圧設定値を逆の方向に変化させる制御が行われる（４頁左上欄１２行～右上欄９行）。
特開２００６－１４９０５５号公報特開２００３－１２０５０４号公報特開２００３－１３４８９０号公報特開昭５７－２０６９２９号公報 On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-206929 relates to a method for controlling the maximum output power of a photovoltaic cell. In a DC-AC conversion system using the photovoltaic cell 1 of FIG. 4 as a power source and using the separately excited converter 2, the output of the photovoltaic cell 1 is changed when the voltage setting value of the separately excited converter 2 is changed in the increasing or decreasing direction. When the power increases, control for changing the voltage setting value in the same direction is further performed. Further, when the output power of the photovoltaic cell 1 decreases, control is performed to change the voltage set value in the reverse direction (page 4, upper left column 12 line to upper right column 9 line).
JP 2006-149055 A JP 2003-120504 A JP 2003-134890 A JP-A-57-206929

　ところで、特開２００６－１４９０５５号公報に記載の制御方法では、風力発電設備の特性データを予め取得して制御回路８に記憶させておく必要がある。このため、この制御方法では、風車や風力発電機の仕様等が変更されると、特性データを再取得しなければならない。また、複数の風力発電設備のそれぞれについても、設備固有の特性データを取得しなければならない。したがって、この制御方法では、汎用性の高い制御を行うことが困難である。 By the way, in the control method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-149055, it is necessary to previously acquire characteristic data of the wind power generation facility and store it in the control circuit 8. For this reason, in this control method, when the specifications of the windmill and the wind power generator are changed, the characteristic data must be acquired again. Also, characteristic data specific to each facility must be acquired for each of the plurality of wind power generation facilities. Therefore, with this control method, it is difficult to perform highly versatile control.

　特開２００３－１２０５０４号公報に記載の制御方法では、風車の回転速度を継続的に取得する必要がある。そのため、風力発電装置の構造が複雑化し、装置の製造コストが増大するおそれがある。また、特開２００３－１３４８９０号公報に記載の制御方法では、同期発電機２の特性に基づいて同期発電機２の速度の推定が行われる。そのため、同期発電機２の仕様等が変更されると、特性データを再取得しなければならない。この制御方法においても、汎用性が高い制御を行うことが困難である。 In the control method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-120504, it is necessary to continuously acquire the rotational speed of the windmill. Therefore, the structure of the wind turbine generator may be complicated, and the manufacturing cost of the device may increase. Further, in the control method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-134890, the speed of the synchronous generator 2 is estimated based on the characteristics of the synchronous generator 2. Therefore, if the specification of the synchronous generator 2 etc. are changed, characteristic data must be acquired again. Even in this control method, it is difficult to perform highly versatile control.

　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、風力発電装置において、風速変化に対して高出力を維持する制御を容易に実現することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to easily realize control for maintaining a high output against a change in wind speed in a wind turbine generator.

　本発明の例示的な一の側面に係る風力発電装置は、風車と、前記風車に回転部が接続された発電機と、前記発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣ変換器と、前記ＡＣ－ＤＣ変換器から出力される直流電力の電圧を変換するＤＣ－ＤＣ変換器と、サンプリング周期にて前記ＤＣ－ＤＣ変換器からの出力電流および出力電圧をサンプリングして出力電力を求める電力検出部と、前記出力電力に基づいて前記ＤＣ－ＤＣ変換器のデューティ比を制御する変換器制御部と、を備え、前記変換器制御部が、前回のサンプリング時に求められた出力電力を参照電力として記憶する電力記憶部と、前記ＤＣ－ＤＣ変換器に対して前記デューティ比を指示するデューティ比指示部と、前回のサンプリングに対応するデューティ比指示値を参照指示値として記憶する指示値記憶部と、前記参照指示値からの前記デューティ比指示値の変化量として、正の第１変化量または負の第２変化量を選択する変化量決定部と、前回のサンプリングに対応する前記デューティ比指示値の変化量の正負の符号を参照符号として記憶する符号記憶部と、を備え、前記第１変化量の絶対値が、前記第２変化量の絶対値よりも小さく、前記変化量決定部において、前記電力検出部にて求められた前記出力電力が、前記参照電力以上である場合、前記第１変化量および前記第２変化量から、前記参照符号に等しい符号の変化量が選択され、前記電力検出部にて求められた前記出力電力が、前記参照電力よりも小さい場合、前記第１変化量および前記第２変化量から、前記参照符号と異なる符号の変化量が選択される。 A wind turbine generator according to an exemplary aspect of the present invention includes a wind turbine, a generator having a rotating unit connected to the wind turbine, and AC-DC that converts AC power output from the generator into DC power. A converter, a DC-DC converter that converts the voltage of the DC power output from the AC-DC converter, and an output current and output voltage from the DC-DC converter are sampled and output at a sampling period. A power detection unit for obtaining power; and a converter control unit for controlling a duty ratio of the DC-DC converter based on the output power, wherein the converter control unit outputs the output obtained during the previous sampling. A power storage unit that stores power as reference power; a duty ratio instruction unit that instructs the DC-DC converter to specify the duty ratio; and a duty ratio indicator that corresponds to the previous sampling. An instruction value storage unit that stores a value as a reference instruction value, and a change amount determination unit that selects a positive first change amount or a negative second change amount as a change amount of the duty ratio instruction value from the reference instruction value And a sign storage unit that stores, as a reference sign, a sign of a change amount of the duty ratio instruction value corresponding to the previous sampling, wherein the absolute value of the first change amount is the second change amount When the output power obtained by the power detection unit is smaller than the absolute value and the output power obtained by the power detection unit is greater than or equal to the reference power, the reference value is obtained from the first change amount and the second change amount. When the change amount of the code equal to the code is selected and the output power obtained by the power detection unit is smaller than the reference power, the reference code and the reference code are obtained from the first change amount and the second change amount. Different sign changes The amount is selected.

　本発明にかかる一実施形態では、風速変化に対して高出力を維持する制御を容易に実現することができる。 In one embodiment according to the present invention, it is possible to easily realize control for maintaining a high output against a change in wind speed.

図１は、一の実施形態に係る風力発電装置の全体構成を示す図である。Drawing 1 is a figure showing the whole wind power generator composition concerning one embodiment. 図２は、発電機の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the generator. 図３は、ステータおよびロータの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the stator and the rotor. 図４は、ＤＣ－ＤＣ変換器の１回の制御サイクルの流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the flow of one control cycle of the DC-DC converter. 図５は、風車の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器からの出力電力との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the windmill and the output power from the DC-DC converter.

　図１は、本発明の一の実施形態に係る風力発電装置１の全体構成を示す図である。風力発電装置１は、風車２と、発電機３と、ＡＣ－ＤＣ変換器４１と、ＤＣ－ＤＣ変換器４２と、電力検出部４３と、変換器制御部５と、蓄電池６と、変換器停止部７１と、過電流保護部７２と、を含む。発電機３は、後述する回転部３２（図２参照）を有する。風車２は、回転軸２１を有する。回転部３２は、回転軸２１に接続される。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a wind turbine generator 1 according to an embodiment of the present invention. The wind power generator 1 includes a windmill 2, a generator 3, an AC-DC converter 41, a DC-DC converter 42, a power detection unit 43, a converter control unit 5, a storage battery 6, and a converter. A stop unit 71 and an overcurrent protection unit 72 are included. The generator 3 has a rotating unit 32 (see FIG. 2) described later. The windmill 2 has a rotating shaft 21. The rotating unit 32 is connected to the rotating shaft 21.

　風力発電装置１では、風車２が風を受けて回転することにより、発電機３の回転部３２が回転する。これにより、風車２により発生する運動エネルギーが、発電機３により、電気エネルギーに変換される。発電機３では、風車２の回転速度に応じた可変周波数の交流電力が発生する。発電機３から出力される交流電力は、ＡＣ－ＤＣ変換器４１へと導かれる。ＡＣ－ＤＣ変換器４１は、導かれた交流電力を、直流電力に変換する。ＡＣ－ＤＣ変換器４１としては、例えば、ダイオードブリッジが使用される。ＡＣ－ＤＣ変換器４１から出力される直流電力の電圧は、ＤＣ－ＤＣ変換器４２により、所定の電圧に変換される。蓄電池６は、ＤＣ－ＤＣ変換器４２に接続される。蓄電池６は、ＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電流により、蓄電される。 In the wind power generator 1, the rotating part 32 of the generator 3 rotates when the windmill 2 receives wind and rotates. Thereby, the kinetic energy generated by the windmill 2 is converted into electric energy by the generator 3. In the generator 3, AC power having a variable frequency corresponding to the rotational speed of the windmill 2 is generated. The AC power output from the generator 3 is guided to the AC-DC converter 41. The AC-DC converter 41 converts the led AC power into DC power. As the AC-DC converter 41, for example, a diode bridge is used. The DC power voltage output from the AC-DC converter 41 is converted into a predetermined voltage by the DC-DC converter 42. The storage battery 6 is connected to a DC-DC converter 42. The storage battery 6 is charged by the output current from the DC-DC converter 42.

　電力検出部４３は、所定のサンプリング周期にて、ＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電流および出力電圧をサンプリングし、ＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力を求める。電力検出部４３にて取得された出力電圧が、蓄電池６の最大電圧よりも大きい場合、または、蓄電池６の最低電圧よりも小さい場合に、変換器停止部７１は、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の動作を停止する。変換器停止部７１は、出力電圧に基づいて蓄電池６の定格電圧を判定し、蓄電池６の最大電圧および最低電圧を設定する機能を有する。電力検出部４３にて取得された出力電流が、蓄電池６の充電時の定格電流よりも大きい場合に、過電流保護部７２は、後述するデューティ比指示部５２からのＤＣ－ＤＣ変換器４２に対するデューティ比指示値を、所定の大きさだけ小さくする。過電流保護部７２によるデューティ比指示値の変更は、デューティ比指示部５２によるデューティ比の指示よりも、優先される。 The power detection unit 43 samples the output current and output voltage from the DC-DC converter 42 at a predetermined sampling period, and obtains the output power from the DC-DC converter 42. When the output voltage acquired by the power detection unit 43 is larger than the maximum voltage of the storage battery 6 or smaller than the minimum voltage of the storage battery 6, the converter stop unit 71 sets the DC-DC converter 42. Stop operation. The converter stop unit 71 has a function of determining the rated voltage of the storage battery 6 based on the output voltage and setting the maximum voltage and the minimum voltage of the storage battery 6. When the output current acquired by the power detection unit 43 is larger than the rated current when the storage battery 6 is charged, the overcurrent protection unit 72 applies to the DC-DC converter 42 from the duty ratio instruction unit 52 described later. The duty ratio instruction value is decreased by a predetermined amount. The change of the duty ratio instruction value by the overcurrent protection unit 72 has priority over the duty ratio instruction by the duty ratio instruction unit 52.

　変換器制御部５は、ＤＣ－ＤＣ変換器４２を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式にて、制御する。具体的には、ＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力に基づいて、ＤＣ－ＤＣ変換器４２のデューティ比が、継続的に制御される。以下の説明では、電力検出部４３がＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力を求め、変換器制御部５がＤＣ－ＤＣ変換器４２に対してデューティ比を指示する１回のサイクルを「制御サイクル」という。また、現在実行中の制御サイクルよりも前に行われた制御サイクルのうち、最新の制御サイクルを「前回の制御サイクル」という。さらに、前回の制御サイクルにおいて行われた出力電流および出力電圧の取得であるサンプリングを、「前回のサンプリング」という。 The converter control unit 5 controls the DC-DC converter 42 by a PWM (Pulse Width Modulation) method. Specifically, the duty ratio of the DC-DC converter 42 is continuously controlled based on the output power from the DC-DC converter 42. In the following description, the power detection unit 43 obtains the output power from the DC-DC converter 42, and the converter control unit 5 “controls” a cycle in which the duty ratio is instructed to the DC-DC converter 42. Cycle. Of the control cycles performed before the currently executed control cycle, the latest control cycle is referred to as a “previous control cycle”. Furthermore, sampling that is the acquisition of the output current and output voltage performed in the previous control cycle is referred to as “previous sampling”.

　図２は、発電機３の断面図である。以下の発電機３に係る説明では、発電機３の中心軸Ｊ１方向における上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。上下方向は、発電機３が風力発電装置１に組み込まれたときの上下方向を示すものではない。また、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を、単に「周方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を、単に「径方向」と呼ぶ。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the generator 3. In the following description of the generator 3, the upper side of the generator 3 in the direction of the central axis J1 is simply referred to as “upper side” and the lower side is simply referred to as “lower side”. The vertical direction does not indicate the vertical direction when the generator 3 is incorporated in the wind power generator 1. Further, the circumferential direction around the central axis J1 is simply referred to as “circumferential direction”, and the radial direction around the central axis J1 is simply referred to as “radial direction”.

　発電機３は、インナーロータ型である。発電機３は、静止部３１と、回転部３２と、軸受機構３３と、を含む。軸受機構３３は、発電機３の中心軸Ｊ１を中心に回転部３２を静止部３１に対して回転可能に支持する。 The generator 3 is an inner rotor type. The generator 3 includes a stationary part 31, a rotating part 32, and a bearing mechanism 33. The bearing mechanism 33 supports the rotating part 32 so as to be rotatable with respect to the stationary part 31 around the central axis J1 of the generator 3.

　静止部３１は、ハウジング３１１と、ステータ３１２と、ブラケット３１３と、を含む。ハウジング３１１は、有底略円筒状である。ステータ３１２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、ハウジング３１１の内側面に取り付けられる。ブラケット３１３は、略環状である。ブラケット３１３は、ハウジング３１１の上端に取り付けられる。ステータ３１２は、ステータコア３１４と、インシュレータ３１５と、コイル３１６と、を含む。ステータコア３１４は、薄板状の磁性鋼板が積層されて形成される。インシュレータ３１５は、ステータコア３１４の表面を被覆する絶縁体である。インシュレータ３１５の材料としては、例えば、樹脂材料などが用いられる。 The stationary part 31 includes a housing 311, a stator 312, and a bracket 313. The housing 311 has a bottomed substantially cylindrical shape. The stator 312 has a substantially cylindrical shape centered on the central axis J <b> 1 and is attached to the inner surface of the housing 311. The bracket 313 is substantially annular. The bracket 313 is attached to the upper end of the housing 311. Stator 312 includes a stator core 314, an insulator 315, and a coil 316. The stator core 314 is formed by laminating thin plate-shaped magnetic steel plates. The insulator 315 is an insulator that covers the surface of the stator core 314. As a material of the insulator 315, for example, a resin material or the like is used.

　回転部３２は、いわゆるロータである。以下、回転部３２を「ロータ３２」と呼ぶ。ロータ３２は、略円柱状である。ロータ３２は、ステータ３１２の内側にて、中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。ロータ３２は、シャフト３２１と、ロータ本体３２２と、ロータマグネット３２３と、を含む。シャフト３２１は、中心軸Ｊ１を中心として配置される。ロータ本体３２２は、略円柱状である。ロータ本体３２２は、シャフト３２１に固定される。ロータ本体３２２は、薄板状の磁性鋼板が積層されて形成される。ロータマグネット３２３は、ロータ本体３２２内に配置される。 The rotating unit 32 is a so-called rotor. Hereinafter, the rotating unit 32 is referred to as a “rotor 32”. The rotor 32 is substantially cylindrical. The rotor 32 is supported inside the stator 312 so as to be rotatable about the central axis J1. The rotor 32 includes a shaft 321, a rotor main body 322, and a rotor magnet 323. The shaft 321 is disposed around the central axis J1. The rotor body 322 has a substantially cylindrical shape. The rotor body 322 is fixed to the shaft 321. The rotor main body 322 is formed by laminating thin magnetic steel plates. The rotor magnet 323 is disposed in the rotor main body 322.

　軸受機構３３は、上部ボールベアリング３３１と、下部ボールベアリング３３２と、を含む。上部ボールベアリング３３１は、ブラケット３１３の内周面に、取り付けられる。下部ボールベアリング３３２は、ハウジング３１１の底部中央に、取り付けられる。シャフト３２１は、ブラケット３１３の開口を介して、ブラケット３１３の上側に突出する。シャフト３２１は、上部ボールベアリング３３１および下部ボールベアリング３３２により、中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。シャフト３２１は、図１に示す風車２の回転軸２１に接続される。なお、軸受機構３３は、ボールベアリング以外の種類のベアリング（すべり軸受など）であってもよい。 The bearing mechanism 33 includes an upper ball bearing 331 and a lower ball bearing 332. The upper ball bearing 331 is attached to the inner peripheral surface of the bracket 313. The lower ball bearing 332 is attached to the bottom center of the housing 311. The shaft 321 protrudes above the bracket 313 through the opening of the bracket 313. The shaft 321 is supported by the upper ball bearing 331 and the lower ball bearing 332 so as to be rotatable about the central axis J1. The shaft 321 is connected to the rotating shaft 21 of the windmill 2 shown in FIG. The bearing mechanism 33 may be a type of bearing (slide bearing or the like) other than a ball bearing.

　図３は、ステータ３１２およびロータ３２の平面図である。図３では、インシュレータ３１５の図示は、省略されている。ステータコア３１４は、複数のティース３１７と、コアバック３１８と、を含む。図３において、ティース３１７の本数は、１２である。ステータコア３１４を構成する積層鋼板の各層は、周方向において連続する１枚の金属板である。コアバック３１８は、環状である。ティース３１７は、コアバック３１８から中心軸Ｊ１に向かって、延伸する。すなわち、ティース３１７は、コアバック３１８からロータ３２側に向かって、突出する。ティース３１７は、周方向において等ピッチにて、配置される。各ティース３１７上には、インシュレータ３１５（図２を参照）を介して、導線が巻回される。これにより、コイル３１６が形成される。コイル３１６は、集中巻きにて形成される。１つのティース３１７には、１つのコイル３１６が、それぞれ形成される。 FIG. 3 is a plan view of the stator 312 and the rotor 32. In FIG. 3, the illustration of the insulator 315 is omitted. Stator core 314 includes a plurality of teeth 317 and a core back 318. In FIG. 3, the number of teeth 317 is twelve. Each layer of the laminated steel plates constituting the stator core 314 is a single metal plate that is continuous in the circumferential direction. The core back 318 is annular. The teeth 317 extend from the core back 318 toward the central axis J1. That is, the teeth 317 project from the core back 318 toward the rotor 32 side. The teeth 317 are arranged at an equal pitch in the circumferential direction. A conductive wire is wound on each tooth 317 via an insulator 315 (see FIG. 2). Thereby, the coil 316 is formed. The coil 316 is formed by concentrated winding. One tooth 317 is formed with one coil 316, respectively.

　ロータ本体３２２は、中心軸Ｊ１に平行に形成された複数の孔３２４を有する。本実施形態において、孔３２４の数は、１０である。ロータ３２２において、孔３２４は、周方向におよそ等ピッチにて配置される。１０個の孔３２４内には、１０個のロータマグネット３２３が、それぞれ挿入されて保持される。実際には、ロータ本体３２２の上面および下面には、ロータマグネット３２３の抜け止めが、設けられる。抜け止めにより、各ロータマグネット３２３の軸方向への動きが、規制される。なお、ロータマグネット３２３の孔３２４への固定は、接着剤などを用いてもよい。ロータ３２がステータ３１２に対して回転することにより、ステータ３１２から電力が取り出される。図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線３４は、ステータ３１２から引き出され、ＡＣ－ＤＣ変換器４１に接続される。上述のように、発電機３からの電流は、３つの出力線３４を介し、ＡＣ－ＤＣ変換器４１へと導かれる。 The rotor main body 322 has a plurality of holes 324 formed in parallel to the central axis J1. In the present embodiment, the number of holes 324 is ten. In the rotor 322, the holes 324 are arranged at approximately equal pitches in the circumferential direction. Ten rotor magnets 323 are inserted and held in the ten holes 324, respectively. Actually, the rotor main body 322 is provided with stoppers for the rotor magnet 323 on the upper and lower surfaces. Due to the retaining, the movement of each rotor magnet 323 in the axial direction is restricted. Note that an adhesive or the like may be used for fixing the rotor magnet 323 to the hole 324. As the rotor 32 rotates relative to the stator 312, electric power is extracted from the stator 312. As shown in FIG. 1, the U-phase, V-phase, and W-phase output lines 34 are drawn from the stator 312 and connected to the AC-DC converter 41. As described above, the current from the generator 3 is guided to the AC-DC converter 41 via the three output lines 34.

　変換器制御部５は、電力記憶部５１と、デューティ比指示部５２と、指示値記憶部５３と、変化量決定部５４と、符号記憶部５５と、を含む。電力記憶部５１は、前回のサンプリング時に電力検出部４３により求められたＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力を、参照電力として記憶する。デューティ比指示部５２は、ＤＣ－ＤＣ変換器４２に対して、デューティ比を指示する。指示値記憶部５３は、前回の制御サイクルにおいてデューティ比指示部５２によりＤＣ－ＤＣ変換器４２に指示されたデューティ比指示値を、参照指示値として記憶する。すなわち、参照指示値は、前回のサンプリングに対応するデューティ比指示値である。 Converter control unit 5 includes a power storage unit 51, a duty ratio instruction unit 52, an instruction value storage unit 53, a change amount determination unit 54, and a code storage unit 55. The power storage unit 51 stores the output power from the DC-DC converter 42 obtained by the power detection unit 43 during the previous sampling as reference power. The duty ratio instruction unit 52 instructs the DC-DC converter 42 on the duty ratio. The instruction value storage unit 53 stores the duty ratio instruction value instructed to the DC-DC converter 42 by the duty ratio instruction unit 52 in the previous control cycle as a reference instruction value. That is, the reference instruction value is a duty ratio instruction value corresponding to the previous sampling.

　変化量決定部５４は、現在実行中の制御サイクルにおいて、デューティ比指示値を、参照指示値からどれだけ変化させるかを決定する。変化量決定部５４は、第１比較器５４１と、第２比較器５４２と、を含む。符号記憶部５５は、前回の制御サイクルにおいて変化量決定部５４により決定されたデューティ比指示値の変化量（すなわち、前回のサンプリングに対応するデューティ比指示値の変化量の正負の符号）を、参照符号として記憶する。本実施形態では、参照符号が正の場合、参照符号を示す数値として「＋１」が符号記憶部５５に記憶される。参照符号が負の場合、符号記憶部５５に、参照符号を示す数値として「－１」が記憶される。電力記憶部５１、指示値記憶部５３および符号記憶部５５として、例えば、メモリが使用される。 The change amount determination unit 54 determines how much the duty ratio instruction value is changed from the reference instruction value in the currently executed control cycle. The change amount determination unit 54 includes a first comparator 541 and a second comparator 542. The code storage unit 55 stores the change amount of the duty ratio instruction value determined by the change amount determination unit 54 in the previous control cycle (that is, the positive or negative sign of the change amount of the duty ratio instruction value corresponding to the previous sampling). Store as a reference sign. In the present embodiment, when the reference code is positive, “+1” is stored in the code storage unit 55 as a numerical value indicating the reference code. When the reference sign is negative, “−1” is stored in the sign storage unit 55 as a numerical value indicating the reference sign. For example, a memory is used as the power storage unit 51, the instruction value storage unit 53, and the code storage unit 55.

　次に、風力発電装置１におけるＤＣ－ＤＣ変換器４２の制御の流れについて、説明する。以下では、既にＤＣ－ＤＣ変換器４２の制御が継続的に行われているものとして、１回の制御サイクルについて説明する。したがって、電力記憶部５１、指示値記憶部５３および符号記憶部５５には、それぞれ、前回のサンプリングに係る参照電力、参照指示値および参照符号が記憶されている。図４は、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の１回の制御サイクルの流れを示す図である。 Next, the control flow of the DC-DC converter 42 in the wind power generator 1 will be described. In the following, one control cycle will be described assuming that the control of the DC-DC converter 42 has already been performed. Therefore, the power storage unit 51, the instruction value storage unit 53, and the code storage unit 55 store the reference power, the reference instruction value, and the reference code related to the previous sampling, respectively. FIG. 4 is a diagram illustrating a flow of one control cycle of the DC-DC converter 42.

　ＤＣ－ＤＣ変換器４２の制御では、まず、電力検出部４３により、ＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電流および出力電圧がサンプリングされる（ステップＳ１１）。続いて、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電流および出力電圧のサンプリング値から、出力電力が求められる（ステップＳ１２）。ＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力は、変化量決定部５４の第１比較器５４１へと送られる。第１比較器５４１では、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力が電力記憶部５１に記憶されている参照電力と、比較される（ステップＳ１３）。この比較において、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力が参照電力以上である場合は、第１比較器５４１から「＋１」が出力される（ステップＳ１４）。他方、比較されたときに、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力が参照電力よりも小さい場合は、第１比較器５４１から「－１」が出力される（ステップＳ１５）。なお、上記説明における「参照電力以上である場合」および「参照電力よりも小さい場合」は、「参照電力よりも大きい場合」および「参照電力以下の場合」に置き換えられても、実質的に同じである。以下の説明における他の比較動作においても、同様である。電力検出部４３において求められたＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力は、電力記憶部５１へも送られる。この送られた出力電圧は、次回の制御サイクルにて利用される参照電力として、電力記憶部５１に記憶される。 In the control of the DC-DC converter 42, first, the output current and output voltage from the DC-DC converter 42 are sampled by the power detector 43 (step S11). Subsequently, the output power is obtained from the sampling values of the output current and output voltage of the DC-DC converter 42 (step S12). The output power of the DC-DC converter 42 is sent to the first comparator 541 of the change amount determination unit 54. In the first comparator 541, the output power of the DC-DC converter 42 is compared with the reference power stored in the power storage unit 51 (step S13). In this comparison, when the output power of the DC-DC converter 42 is equal to or higher than the reference power, “+1” is output from the first comparator 541 (step S14). On the other hand, if the output power of the DC-DC converter 42 is smaller than the reference power when compared, “−1” is output from the first comparator 541 (step S15). In the above description, “when it is greater than or equal to the reference power” and “when it is smaller than the reference power” is substantially the same even if it is replaced with “when it is greater than the reference power” and “when it is less than or equal to the reference power” It is. The same applies to other comparison operations in the following description. The output power of the DC-DC converter 42 obtained by the power detection unit 43 is also sent to the power storage unit 51. The sent output voltage is stored in the power storage unit 51 as reference power used in the next control cycle.

　変化量決定部５４では、第１比較器５４１から出力された数値である「＋１」または「－１」と、符号記憶部５５に記憶されている参照符号を示す数値である「＋１」または「－１」との積が、第２比較器５４２に入力される（ステップＳ１６）。第１比較器５４１から「＋１」が出力され、参照符号を示す数値が「＋１」の場合は、第２比較器５４２に「＋１」が入力される。第１比較器５４１から「＋１」が出力され、参照符号を示す数値が「－１」の場合は、第２比較器５４２に「－１」が入力される。第１比較器５４１から「－１」が出力され、参照符号を示す数値が「＋１」の場合は、第２比較器５４２に「－１」が入力される。第１比較器５４１から「－１」が出力され、参照符号を示す数値が「－１」の場合は、第２比較器５４２に「＋１」が入力される。 In the change amount determination unit 54, “+1” or “−1” that is a numerical value output from the first comparator 541 and “+1” or “−1” that is a numerical value that indicates a reference code stored in the code storage unit 55. −1 ”is input to the second comparator 542 (step S16). When “+1” is output from the first comparator 541 and the numerical value indicating the reference sign is “+1”, “+1” is input to the second comparator 542. When “+1” is output from the first comparator 541 and the numerical value indicating the reference sign is “−1”, “−1” is input to the second comparator 542. When the value “−1” is output from the first comparator 541 and the numerical value indicating the reference sign is “+1”, “−1” is input to the second comparator 542. When the value “−1” is output from the first comparator 541 and the numerical value indicating the reference sign is “−1”, “+1” is input to the second comparator 542.

　第２比較器５４２では、第１比較器５４１から入力された数値が、「０」と比較される（ステップＳ１７）。第１比較器５４１から入力された数値が「＋１」である場合（すなわち、０以上である場合）には、正の値である第１変化量「＋Ｎ」が、デューティ比指示値の変化量として、第２比較器５４２からデューティ比指示部５２へと、出力される（ステップＳ１８）。また、第１比較器５４１から入力された数値が「－１」である場合（すなわち、０よりも小さい場合）には、負の値である第２変化量「－Ｍ」が、デューティ比指示値の変化量として、第２比較器５４２からデューティ比指示部５２へと、出力される（ステップＳ１９）。 In the second comparator 542, the numerical value input from the first comparator 541 is compared with “0” (step S17). When the numerical value input from the first comparator 541 is “+1” (that is, when it is 0 or more), the first change amount “+ N” that is a positive value is the change amount of the duty ratio instruction value. Is output from the second comparator 542 to the duty ratio instruction unit 52 (step S18). When the numerical value input from the first comparator 541 is “−1” (that is, smaller than 0), the second change amount “−M”, which is a negative value, is the duty ratio instruction. The value change amount is output from the second comparator 542 to the duty ratio instruction unit 52 (step S19).

　換言すれば、変化量決定部５４では、電力検出部４３にて求められたＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力が、参照電力以上である場合、第１変化量「＋Ｎ」および第２変化量「－Ｍ」から、参照符号に等しい符号の変化量が選択される。また、電力検出部４３にて求められたＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力が、参照電力よりも小さい場合、第１変化量「＋Ｎ」および第２変化量「－Ｍ」から、参照符号と異なる符号の変化量が選択される。第１変化量の絶対値「Ｎ」は、第２変化量の絶対値「Ｍ」よりも小さい。第２比較器５４２から出力されたデューティ比指示値の変化量は、符号記憶部５５へも送られる。このデューティ比指示値の変化量の符号は、次回の制御サイクルにて利用される参照符号として、符号記憶部５５に記憶される。 In other words, when the output power of the DC-DC converter 42 obtained by the power detection unit 43 is equal to or higher than the reference power, the change amount determination unit 54 uses the first change amount “+ N” and the second change amount. From “−M”, the change amount of the code equal to the reference code is selected. When the output power of the DC-DC converter 42 obtained by the power detection unit 43 is smaller than the reference power, the reference sign and the first change amount “+ N” and the second change amount “−M” are used. Different sign changes are selected. The absolute value “N” of the first change amount is smaller than the absolute value “M” of the second change amount. The change amount of the duty ratio instruction value output from the second comparator 542 is also sent to the code storage unit 55. The code of the change amount of the duty ratio instruction value is stored in the code storage unit 55 as a reference code used in the next control cycle.

　デューティ比指示部５２では、第２比較器５４２から入力された変化量を、指示値記憶部５３に記憶されている参照指示値に加えることにより、デューティ比指示値が求められる（ステップＳ２０）。デューティ比指示値は、デューティ比指示部５２からＤＣ－ＤＣ変換器４２へと出力される。ＤＣ－ＤＣ変換器４２のデューティ比は、デューティ比指示値に等しくなるように変更される（ステップＳ２１）。デューティ比指示部５２から出力されたデューティ比指示値は、指示値記憶部５３へも送られる。送られたデューティ比指示値は、次回の制御サイクルにて利用される参照指示値として、指示値記憶部５３に記憶される。風力発電装置１では、ステップＳ１１～Ｓ２１に示す制御サイクルが繰り返される。１回の制御サイクルにてデューティ比が変更されてから、次の制御サイクルにてデューティ比が変更されるまでの時間（すなわち、デューティ比の更新周期）は、風車２のブレードの時定数等に基づき、デューティ比の変更が風車２の回転数に反映される程度に大きく、かつ、風速の変化に追随できる程度に小さく、設定される。上記時定数としては、例えば、風車２とロータ３２とのイナーシャに基づいて定義される機械的時定数が利用される。 The duty ratio instruction unit 52 obtains the duty ratio instruction value by adding the change amount input from the second comparator 542 to the reference instruction value stored in the instruction value storage unit 53 (step S20). The duty ratio instruction value is output from the duty ratio instruction section 52 to the DC-DC converter 42. The duty ratio of the DC-DC converter 42 is changed to be equal to the duty ratio instruction value (step S21). The duty ratio instruction value output from the duty ratio instruction unit 52 is also sent to the instruction value storage unit 53. The sent duty ratio instruction value is stored in the instruction value storage unit 53 as a reference instruction value used in the next control cycle. In the wind turbine generator 1, the control cycle shown in steps S11 to S21 is repeated. The time from when the duty ratio is changed in one control cycle until the duty ratio is changed in the next control cycle (that is, the duty cycle update period) is determined by the time constant of the blade of the wind turbine 2 or the like. Based on this, the change is made so large that the change in the duty ratio is reflected in the rotational speed of the wind turbine 2 and small enough to follow the change in the wind speed. As the time constant, for example, a mechanical time constant defined based on inertia between the windmill 2 and the rotor 32 is used.

　図５は、風車２の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力との関係を示す図である。図５において、破線８１は、風速が秒速３ｍで一定である場合における、風車２の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力との関係を示す。また、破線８２～８６は、それぞれ、風速が秒速４ｍ，５ｍ，６ｍ，７ｍ，８ｍで一定である場合における、風車２の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力との関係を示す。破線８１～８６は、風洞実験により求められた値である。風洞実験にて破線８１～８６を求める際に、変換器制御部５によるＤＣ－ＤＣ変換器４２の制御は、行われていない。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the windmill 2 and the output power from the DC-DC converter 42. In FIG. 5, a broken line 81 indicates the relationship between the rotational speed of the windmill 2 and the output power from the DC-DC converter 42 when the wind speed is constant at 3 m / s. Broken lines 82 to 86 indicate the relationship between the rotational speed of the windmill 2 and the output power from the DC-DC converter 42 when the wind speed is constant at 4 m, 5 m, 6 m, 7 m, and 8 m per second. . Broken lines 81 to 86 are values obtained by a wind tunnel experiment. When the broken lines 81 to 86 are obtained in the wind tunnel experiment, the DC-DC converter 42 is not controlled by the converter control unit 5.

　図５中の四角印９１は、風速をランダムに変更した場合における、風車２の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力との関係を示すものであり、かつ、変換器制御部５によるＤＣ－ＤＣ変換器４２に対する上述の制御が行われている状態での値である。また、実線９２は、風車の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器からの出力電力との関係を示すものであり、かつ、変換器制御部によるＤＣ－ＤＣ変換器に対する制御において、第１変化量の絶対値と第２変化量の絶対値とを等しくした場合における値を示す。以下、実線９２に対応する制御を、「比較例の制御」という。四角印９１，実線９２は、シミュレーションにより求められたものである。 A square mark 91 in FIG. 5 indicates the relationship between the rotational speed of the windmill 2 and the output power from the DC-DC converter 42 when the wind speed is randomly changed, and the converter controller 5 This value is obtained when the above-described control is performed on the DC-DC converter 42. A solid line 92 indicates the relationship between the rotational speed of the windmill and the output power from the DC-DC converter, and in the control of the DC-DC converter by the converter control unit, the first change amount is shown. A value in a case where the absolute value and the absolute value of the second change amount are equal are shown. Hereinafter, the control corresponding to the solid line 92 is referred to as “control of comparative example”. A square mark 91 and a solid line 92 are obtained by simulation.

　図５中の破線８１～８６に示すように、風力発電装置１では、各風速において最も出力電力が大きくなる風車２の回転数が存在する。二点鎖線８７は、破線８１～８６のピーク（破線８１～８６において最も出力電力が大きくなる値）を近似的に結んだ線である。風力発電装置１では、風車２の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器４２からの出力電力との関係が、二点鎖線８７に近いほど、風速変化に対する追随性が良く、発電効率が高いといえる。 As shown by broken lines 81 to 86 in FIG. 5, in the wind turbine generator 1, there is a rotational speed of the windmill 2 at which the output power is the highest at each wind speed. An alternate long and two short dashes line 87 is a line that approximately connects the peaks of the broken lines 81 to 86 (the value at which the output power is highest in the broken lines 81 to 86). In the wind power generator 1, the closer the relationship between the rotational speed of the windmill 2 and the output power from the DC-DC converter 42 is to the two-dot chain line 87, the better the followability to the wind speed change and the higher the power generation efficiency.

　ところで、ＤＣ－ＤＣ変換器の出力制御が行われていない風力発電装置では、風速が急激に低下すると、ＤＣ－ＤＣ変換器からの出力がブレーキの役割を果たし、風車の回転数が急激に低下する。その後、風速が増加しても、一旦低下した風車の回転数を増加させるには、ある程度の時間を要する。その結果、風車の回転数は、風速に適した回転数までなかなか戻らず、風力発電装置の発電効率は低くなってしまう。 By the way, in the wind turbine generator in which the output control of the DC-DC converter is not performed, when the wind speed rapidly decreases, the output from the DC-DC converter plays a role of a brake, and the rotational speed of the windmill rapidly decreases. To do. After that, even if the wind speed increases, it takes a certain amount of time to increase the rotational speed of the once reduced windmill. As a result, the rotational speed of the wind turbine does not readily return to the rotational speed suitable for the wind speed, and the power generation efficiency of the wind turbine generator is reduced.

　また、ＤＣ－ＤＣ変換器のデューティ比の制御が行われる場合であっても、比較例の制御のように、第１変化量の絶対値と第２変化量の絶対値とを等しくした場合、風速の急激な低下に追随してデューティ比を大きく下げることが可能なように第２変化量を設定すると、第１変化量が大きくなりすぎて、風速変化に対するデューティ比の変動が過剰となる。すなわち、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の安定した制御が、困難となる。一方、デューティ比を安定して制御できる程度に第１変化量を小さく設定すると、第２変化量の絶対値も小さくなる。そのため、風速の急激な低下に追随してデューティ比を大きく下げることが、困難となる。その結果、風車の回転数が急激に低下して発電効率が低くなってしまう。すなわち、図５に示すように、風車の回転数とＤＣ－ＤＣ変換器からの出力電力との関係が、二点鎖線８７から離れてしまう。 Even when the duty ratio of the DC-DC converter is controlled, when the absolute value of the first change amount is equal to the absolute value of the second change amount as in the control of the comparative example, If the second change amount is set so that the duty ratio can be greatly decreased following the rapid decrease in the wind speed, the first change amount becomes too large, and the variation of the duty ratio with respect to the wind speed change becomes excessive. That is, stable control of the DC-DC converter 42 becomes difficult. On the other hand, if the first change amount is set small enough to control the duty ratio stably, the absolute value of the second change amount also becomes small. For this reason, it is difficult to greatly reduce the duty ratio following a rapid decrease in the wind speed. As a result, the rotational speed of the windmill is drastically reduced and the power generation efficiency is lowered. That is, as shown in FIG. 5, the relationship between the rotational speed of the windmill and the output power from the DC-DC converter is separated from the two-dot chain line 87.

　本実施形態に係る風力発電装置１の変化量決定部５４では、上述のように、電力検出部４３にて求められたＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力が、参照電力以上である場合、第１変化量「＋Ｎ」および第２変化量「－Ｍ」から、参照符号に等しい符号の変化量が選択される。また、変化量決定部５４では、ＤＣ－ＤＣ変換器４２の出力電力が、参照電力よりも小さい場合、第１変化量「＋Ｎ」および第２変化量「－Ｍ」から、参照符号と異なる符号の変化量が選択される。そして、第１変化量の絶対値「Ｎ」は、第２変化量の絶対値「Ｍ」よりも小さい。このため、風速が急激に低下した場合であっても、デューティ比を大きく低下させることにより、風車２の回転数が急激に低下することを防止することができる。また、風速が増加した場合も、１回の制御サイクルにおいて、第２変化量の絶対値「Ｍ」よりも小さい絶対値を有する第１変化量「＋Ｎ」だけデューティ比を増加させることにより、安定した制御を実現することができる。以上のように、風力発電装置１では、風速変化に対して高出力を維持する制御を容易に実現することができる。 In the change amount determination unit 54 of the wind turbine generator 1 according to the present embodiment, as described above, when the output power of the DC-DC converter 42 obtained by the power detection unit 43 is greater than or equal to the reference power, From the one change amount “+ N” and the second change amount “−M”, a change amount having a sign equal to the reference sign is selected. Also, in the change amount determination unit 54, when the output power of the DC-DC converter 42 is smaller than the reference power, the first change amount “+ N” and the second change amount “−M” are used to generate a code different from the reference code. The amount of change is selected. The absolute value “N” of the first change amount is smaller than the absolute value “M” of the second change amount. For this reason, even if it is a case where a wind speed falls rapidly, it can prevent that the rotation speed of the windmill 2 falls rapidly by reducing a duty ratio largely. Even when the wind speed increases, the duty ratio is increased by increasing the duty ratio by the first change amount “+ N” having an absolute value smaller than the absolute value “M” of the second change amount in one control cycle. Control can be realized. As described above, in the wind turbine generator 1, it is possible to easily realize control that maintains a high output against changes in wind speed.

　このように、風力発電装置１では、風車２や発電機３の特性を示すデータを予め取得することなく、風力発電装置１の制御を行うことができる。そのため、風力発電装置１の構造は、様々な種類の風車や発電機を有する風力発電装置に容易に適用することができる。換言すれば、風力発電装置１の構造を適用することにより、汎用性の高い制御を実現することができる。また、風車の回転速度や風速を取得することなく、風力発電装置１の制御を行うことができる。その結果、風力発電装置１の構造を簡素化することができる。これにより、風力発電装置１の製造コストを低減することができる。 Thus, the wind turbine generator 1 can control the wind turbine generator 1 without acquiring data indicating the characteristics of the windmill 2 and the generator 3 in advance. Therefore, the structure of the wind power generator 1 can be easily applied to a wind power generator having various types of windmills and generators. In other words, highly versatile control can be realized by applying the structure of the wind turbine generator 1. Further, it is possible to control the wind turbine generator 1 without acquiring the rotational speed and the wind speed of the windmill. As a result, the structure of the wind power generator 1 can be simplified. Thereby, the manufacturing cost of the wind power generator 1 can be reduced.

　風力発電装置１では、電力検出部４３にて取得された出力電圧が、蓄電池６の最大電圧よりも大きい場合、または、前記蓄電池の最低電圧よりも小さい場合に、変換器停止部７１によりＤＣ－ＤＣ変換器４２の動作が停止される。これにより、蓄電池６の過充電を防止することができる。また、電力検出部４３にて取得された出力電流が、蓄電池６の定格電流よりも大きい場合に、過電流保護部７２により、デューティ比指示部５２からのＤＣ－ＤＣ変換器４２に対するデューティ比指示値が、所定の大きさだけ小さくされる。これにより、過電流による各構成の焼損等を防止することができる。 In the wind turbine generator 1, when the output voltage acquired by the power detection unit 43 is larger than the maximum voltage of the storage battery 6 or smaller than the minimum voltage of the storage battery, the converter stop unit 71 performs DC− The operation of the DC converter 42 is stopped. Thereby, the overcharge of the storage battery 6 can be prevented. When the output current acquired by the power detection unit 43 is larger than the rated current of the storage battery 6, the overcurrent protection unit 72 instructs the duty ratio instruction to the DC-DC converter 42 from the duty ratio instruction unit 52. The value is reduced by a predetermined amount. Thereby, the burning of each structure by overcurrent etc. can be prevented.

　以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.

　例えば、風車２や発電機３の構造は、上記実施形態に記載したものには限定されず、様々に変更されてよい。変換器制御部５は、電子回路や機械的なハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよい。変換器制御部５がハードウェアにより実現される場合、電力記憶部５１、指示値記憶部５３および符号記憶部５５として、例えば、積分回路のように信号を遅延させる機能を有する回路を用いることができる。 For example, the structures of the windmill 2 and the generator 3 are not limited to those described in the above embodiment, and may be variously changed. The converter control unit 5 may be realized by an electronic circuit or mechanical hardware, or may be realized by software. When the converter control unit 5 is realized by hardware, for example, a circuit having a function of delaying a signal such as an integration circuit is used as the power storage unit 51, the instruction value storage unit 53, and the code storage unit 55. it can.

　上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り、適宜組み合わせられてよい。 The configurations in the above embodiment and each modification may be combined as appropriate as long as they do not contradict each other.

　本発明は、風力発電装置に利用可能である。 The present invention can be used for wind power generators.

　１　　風力発電装置
　２　　風車
　３　　発電機
　５　　変換器制御部
　６　　蓄電池
　３２　　回転部
　４１　　ＡＣ－ＤＣ変換器
　４２　　ＤＣ－ＤＣ変換器
　４３　　電力検出部
　５１　　電力記憶部
　５２　　デューティ比指示部
　５３　　指示値記憶部
　５４　　変化量決定部
　５５　　符号記憶部
　７１　　変換器停止部
　７２　　過電流保護部
　Ｓ１１～Ｓ２１　　ステップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 Windmill 3 Generator 5 Converter control part 6 Storage battery 32 Rotation part 41 AC-DC converter 42 DC-DC converter 43 Power detection part 51 Power storage part 52 Duty ratio instruction | indication part 53 Instruction value storage part 54 Change amount determination unit 55 Code storage unit 71 Converter stop unit 72 Overcurrent protection unit S11 to S21 Steps

Claims

　風車と、
　前記風車に回転部が接続された発電機と、
　前記発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣ変換器と、
　前記ＡＣ－ＤＣ変換器から出力される直流電力の電圧を変換するＤＣ－ＤＣ変換器と、
　サンプリング周期にて前記ＤＣ－ＤＣ変換器からの出力電流および出力電圧をサンプリ
ングして出力電力を求める電力検出部と、
　前記出力電力に基づいて前記ＤＣ－ＤＣ変換器のデューティ比を制御する変換器制御部
と、
を備え、
　前記変換器制御部が、
　前回のサンプリング時に求められた出力電力を参照電力として記憶する電力記憶部と、
　前記ＤＣ－ＤＣ変換器に対して前記デューティ比を指示するデューティ比指示部と、
　前回のサンプリングに対応するデューティ比指示値を参照指示値として記憶する指示値
記憶部と、
　前記参照指示値からの前記デューティ比指示値の変化量として、正の第１変化量または
負の第２変化量を選択する変化量決定部と、
　前回のサンプリングに対応する前記デューティ比指示値の変化量の正負の符号を参照符
号として記憶する符号記憶部と、
を備え、
　前記第１変化量の絶対値が、前記第２変化量の絶対値よりも小さく、
　前記変化量決定部において、前記電力検出部にて求められた前記出力電力が、前記参照電力以上である場合、前記第１変化量および前記第２変化量から、前記参照符号に等しい符号の変化量が選択され、前記電力検出部にて求められた前記出力電力が、前記参照電力よりも小さい場合、前記第１変化量および前記第２変化量から、前記参照符号と異なる符号の変化量が選択される、風力発電装置。 With a windmill,
A generator having a rotating part connected to the windmill;
An AC-DC converter that converts AC power output from the generator into DC power;
A DC-DC converter that converts the voltage of the DC power output from the AC-DC converter;
A power detector that samples output current and output voltage from the DC-DC converter in a sampling period to obtain output power;
A converter control unit for controlling a duty ratio of the DC-DC converter based on the output power;
With
The converter controller is
A power storage unit that stores the output power obtained during the previous sampling as reference power;
A duty ratio indicating unit for instructing the duty ratio to the DC-DC converter;
An instruction value storage unit for storing a duty ratio instruction value corresponding to the previous sampling as a reference instruction value;
A change amount determination unit that selects a positive first change amount or a negative second change amount as a change amount of the duty ratio instruction value from the reference instruction value;
A code storage unit that stores, as a reference code, a sign of a change amount of the duty ratio instruction value corresponding to the previous sampling;
With
An absolute value of the first change amount is smaller than an absolute value of the second change amount;
In the change amount determination unit, when the output power obtained by the power detection unit is greater than or equal to the reference power, a change in code equal to the reference code from the first change amount and the second change amount When the amount is selected and the output power obtained by the power detection unit is smaller than the reference power, a change amount of a code different from the reference code is obtained from the first change amount and the second change amount. Selected wind power generator.
　前記ＤＣ－ＤＣ変換器からの出力電流により充電される蓄電池と、
　前記電力検出部にて取得された前記出力電圧が、前記蓄電池の最大電圧よりも大きい場合、または、前記蓄電池の最低電圧よりも小さい場合に、前記ＤＣ－ＤＣ変換器の動作を停止する変換器停止部と、
をさらに備える、請求項１に記載の風力発電装置。 A storage battery charged by an output current from the DC-DC converter;
A converter that stops the operation of the DC-DC converter when the output voltage acquired by the power detection unit is larger than the maximum voltage of the storage battery or smaller than the minimum voltage of the storage battery. A stop,
The wind turbine generator according to claim 1, further comprising:
　前記ＤＣ－ＤＣ変換器からの出力電流により充電される蓄電池と、
　前記電力検出部にて取得された前記出力電流が、前記蓄電池の充電時の定格電流よりも大きい場合に、前記デューティ比指示部からの前記ＤＣ－ＤＣ変換器に対するデューティ比指示値を、所定の大きさだけ小さくする過電流保護部と、
をさらに備える、請求項１に記載の風力発電装置。 A storage battery charged by an output current from the DC-DC converter;
When the output current acquired by the power detection unit is larger than the rated current at the time of charging the storage battery, a duty ratio instruction value for the DC-DC converter from the duty ratio instruction unit is set to a predetermined value. An overcurrent protection unit that reduces the size,
The wind turbine generator according to claim 1, further comprising: