(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  前記電力系統側の周波数及び電圧のうち、少なくともどちらか一方が、所定値超変動することが予測される場合に、前記制御部は、前記切替部を同期切替させ、第３経路と第１経路とを接続させる電力供給装置。
【請求項２】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記制御部は、前記電力系統の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲超となる場合に、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項３】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記制御部は、前記電力系統の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲より小さい範囲の第２所定範囲以下となる場合に、前記第２経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項４】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  前記制御部は、前記電力系統の周波数の変動期間を計測し、該変動期間に応じて前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項５】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記制御部は、前記電力系統の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲超である場合に、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項６】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記制御部は、前記電力系統の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲より小さい範囲の第４所定範囲以下である場合に、前記第２経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項７】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  前記制御部は、前記電力系統の電圧の変動期間を計測し、該変動期間に応じて前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項８】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  通常運転時、前記第１経路と前記第３経路とが接続されており、  前記制御部は、前記第３変換器に異常があることを検出した場合には、前記第２経路と前記第３経路とを接続するべく前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項９】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部と、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部とを具備し、  前記制御部は、  前記第３変換器の異常を検出したことにより、前記切替部により前記第２経路と前記第３経路とを接続させた後に、前記第３変換器が異常でないことを検出した場合には、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御する電力供給装置。
【請求項１０】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える切替部を具備し、  前記補機は、前記切替部から接続される第１補機群と、前記電力変換部と前記電力系統との間から前記切替部を介さずに接続される第２補機群とを含み、  前記第２補機群に含まれる前記補機は、停止した場合であっても、前記発電装置の運転に支障をきたさない前記補機とし、  前記第１補機群に含まれる前記補機は、前記第２補機群以外の前記補機とする電力供給装置。
【請求項１１】
前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部を具備する請求項１０に記載の電力供給装置。
【請求項１２】
通常運転時、前記第１経路と前記第３経路とが接続されており、  前記制御部は、前記第３変換器に異常があることを検出した場合には、前記第２経路と前記第３経路とを接続するべく前記切替部を制御する請求項９または請求項１１に記載の電力供給装置。
【請求項１３】
前記電力系統側の周波数及び電圧のうち、少なくともどちらか一方が、所定値超変動することが予測される場合に、前記制御部は、前記切替部を同期切替させ、第３経路と第１経路とを接続させる請求項２から請求項７または請求項１１のいずれかに記載の電力供給装置。
【請求項１４】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  前記電力系統側の周波数及び電圧のうち、少なくともどちらか一方が、所定値超変動することが予測される場合に、接続の切り替えを同期切替させ、第３経路と第１経路とを接続させる電力供給方法。
【請求項１５】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記電力系統の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲超となる場合に、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項１６】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記電力系統の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲より小さい範囲の第２所定範囲以下となる場合に、前記第２経路と前記第３経路とを接続させるべく接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項１７】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  前記電力系統の周波数の変動期間を計測し、該変動期間に応じて接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項１８】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記電力系統の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲超である場合に、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項１９】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、  前記電力系統の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲より小さい範囲の第４所定範囲以下である場合に、前記第２経路と前記第３経路とを接続させるべく接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項２０】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  前記電力系統の電圧の変動期間を計測し、該変動期間に応じて接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項２１】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  通常運転時、前記第１経路と前記第３経路とが接続されており、  前記第３変換器に異常があることを検出した場合には、前記第２経路と前記第３経路とを接続するべく接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項２２】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続の切り替えを制御し、  前記第３変換器の異常を検出したことにより、前記第２経路と前記第３経路とを接続させた後に、前記第３変換器が異常でないことを検出した場合には、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく接続の切り替えを制御する電力供給方法。
【請求項２３】
自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、  前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替え、  前記補機は、前記切替部から接続される第１補機群と、前記電力変換部と前記電力系統との間から前記切替部を介さずに接続される第２補機群とを含み、  前記第２補機群に含まれる前記補機は、停止した場合であっても、前記発電装置の運転に支障をきたさない前記補機とし、  前記第１補機群に含まれる前記補機は、前記第２補機群以外の前記補機とする電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自然エネルギーである風力を利用して発電を行う風力発電装置が知られている。風力発電装置は、例えば、支柱上に設置されたナセルに、風車回転翼を取り付けたロータヘッドと、このロータヘッドと一体に回転するよう連結された主軸と、風車回転翼に風力を受けて回転する主軸を連結した増速機と、増速機の軸出力によって駆動される発電機とを設けたものがある。このように構成された風力発電装置においては、風力を回転力に変換する風車回転翼を備えたロータヘッド及び主軸が回転して軸出力を発生し、主軸に連結された増速機を介して回転数を増速した軸出力が発電機に伝達される。このため、風力を回転力に変換して得られる軸出力を発電機の駆動源とし、発電機の動力として風力を利用した発電を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２３０６８９号明細書
【０００４】
ところで、風力発電装置を動作させるためには、制御油ポンプ、潤滑油ポンプ、換気ファン等の補機類が必要とされており、こうした補機類に対する電力供給も重要な課題となっている。
例えば、特許文献１には、発電機を可変速制御するＡＣ−ＤＣ−ＡＣ方式の風力発電装置において、ＤＣリンク（直流リンク）から補機に電力を供給させる技術が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、補機に電力を供給する経路がＤＣリンクから１つ提供されているものの、冗長性がないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、補機電源を二重化できる電力供給装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給装置であって、前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクと、該直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して接続される第１経路と、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続される第２経路と、前記補機側と接続される第３経路とそれぞれ接続され、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とが切り替えられる切替部を具備する電力供給装置である。
【０００８】
この態様によれば、自然エネルギーを利用して発電された交流電力は、第１変換器により直流電力に変換され、第２変換器により電力系統の周波数に適合した交流電力に変換される。直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、第１変換器と第２変換器との間の直流リンクと切替部とが接続されることで第１経路が形成され、電力変換器と電力系統との間と切替部が接続されることで第２経路が形成され、切替部と補機側とが接続されて第３経路が形成される。切替部が切り替えられることにより、第３経路と第１経路との接続と、第３経路と第２経路との接続が切り替えられる。
【０００９】
このように、切替部を切り替えることにより、補機に供給させる電力は、電力変換器の直流リンクから、または、電力変換器と電力系統との間のラインから供給させることができる。これにより、補機に対する電力供給経路が複数となり、補機電源を冗長化することができる。
また、例えば、切替部の切り替えにより第３経路と第１経路とを接続する場合には、第２経路は第３経路と接続されず補機への電力供給はしないので、第２経路上に備えられる遮断器やランプ等の点検作業ができる。
【００１０】
上記態様においては、前記電力系統の状況、及び前記第３変換器の状況のうち、少なくともどちらか一方に応じて前記切替部を制御する制御部を具備することとしてもよい。
電力系統の状況（例えば、系統周波数、電圧等）、及び第３変換器の状況（例えば、第３変換器の異常の有無）のうち少なくともどちらか一方に応じて、切替部が制御されるので、例えば、電力系統の周波数が不安定になった場合には、第３変換器から補機に電力供給するべく切替部を切り替え、第３変換器に異常があれば、電力系統側から補機に電力供給するべく切替部を切り替える等の制御ができ、補機の運転を継続できる。
【００１１】
上記構成においては、前記電力系統側の周波数及び電圧のうち、少なくともどちらか一方が、所定値以上変動することが予測される場合に、前記制御部は、前記切替部を同期切替させ、第３経路と第１経路とを接続させることが好ましい。
【００１２】
このように、所定値以上の電力系統側の周波数変動や電圧変動が予測される場合に、同期切り替えをさせ、第３経路と第１経路とを接続する。例えば、気象情報から雷等が生じることが予測され、これに伴って電力系統側の周波数変動や電圧変動が生じることが予測される場合には、補機への電力供給を直流リンクから行わせることにより、電力系統の状態変化によらず補機を運転継続させることができる。また、予測によって、気象情報の変化が生じる前に余裕を持って予め切り替えをするので、同期切替を選択することができ、これにより瞬停のない切り替えができる。
【００１３】
上記構成においては、通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、前記制御部は、前記電力系統の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲超となる場合に、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御することが好ましい。
【００１４】
通常運転時、第２経路と第３経路とが接続されており、電力系統の周波数の変動が第１所定範囲超となった場合に、補機への電力は、電力変換部の直流リンクから供給されるべく切り替えられる。これにより、例えば、系統周波数において、発電装置を運転できるものの、補機が停止する（発電装置の運転に支障のある補機の状態となる）ような変動がある場合には、切替部を切り替え、補機への電力は電力変換部から供給させることにより、発電装置を運転させつつ、補機への電源供給を継続することができ、補機の停止を防止することができる。ここで、通常運転時とは、電力系統の周波数変動が生じていない場合の運転時を意味する。
【００１５】
上記構成においては、通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、前記制御部は、前記電力系統の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲より小さい範囲の第２所定範囲以下となる場合に、前記第２経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御することが好ましい。
【００１６】
電力系統の周波数が変動した場合であっても、第１所定範囲より小さい範囲の第２所定範囲以下に収まる場合には、補機への電力は、電力変換部と電力系統との間から供給される。また、第２所定範囲を第１所定範囲より小さい範囲に設定し、ヒステリシスを持たせることにより、切り替えの制御を安定化できる。ここで、通常運転時とは、電力系統の周波数変動が生じていない場合（第２所定範囲以下）の運転時を意味する。
【００１７】
上記構成においては、前記制御部は、前記電力系統の周波数の変動期間を計測し、該変動期間に応じて前記切替部を制御することが好ましい。
電力系統の周波数の変動期間（第１所定範囲超となる期間、および第２所定範囲以下となる期間）に応じて切替部が制御されるので、例えば、電力系統の周波数変動があった場合であっても、瞬時に変動が収まる場合には切替部の切り替えを行わず、変動が所定時間（例えば、１０秒）継続した場合に、切替部の切り替えを行うという制御ができる。これにより、周波数変動の誤検知等が生じた場合の頻繁な切り替えを防止し、切り替え制御の精度を向上させることができる。
【００１８】
上記構成においては、通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、前記制御部は、前記電力系統の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲超である場合に、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御することが好ましい。
【００１９】
電力系統の電圧の変動が、第３所定範囲超となった場合に、補機への電力は、電力変換部の直流リンクから供給されるべく切り替えられる。これにより、例えば、系統電圧において、発電装置を運転できるものの、補機が停止する（発電装置の運転に支障のある補機の状態となる）ような変動がある場合には、切替部を切り替え、補機への電力は電力変換部から供給させることにより、発電装置を運転させつつ、補機への電源供給を継続することができ、補機の停止を防止することができる。ここで、通常運転時とは、電力系統の電圧変動が生じていない場合の運転時を意味する。
【００２０】
上記構成においては、通常運転時、前記第２経路と前記第３経路とが接続されており、前記制御部は、前記電力系統の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲より小さい範囲の第４所定範囲以下である場合に、前記第２経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御することが好ましい。
【００２１】
電力系統の電圧が変動した場合であっても、第３所定範囲より小さい範囲の第４所定範囲以下に収まる場合には、補機への電力は、電力変換部からの供給に代えて、電力変換部と電力系統との間から供給される。また、第４所定範囲を第３所定範囲より小さい範囲に設定し、ヒステリシスを持たせることにより、切り替えの制御を安定化できる。ここで、通常運転時とは、電力系統の電圧変動が生じていない場合（第４所定範囲以下）の運転時を意味する。
【００２２】
上記構成においては、前記制御部は、前記電力系統の電圧の変動期間を計測し、該変動期間に応じて前記切替部を制御することが好ましい。
第３所定範囲超となる期間、および第４所定範囲以下となる期間に応じて切替部が制御されるので、例えば、電力系統の電圧変動があった場合であっても、瞬時に変動が収まる場合には切替部の切り替えを行わず、変動が所定時間（例えば、１０秒）継続した場合に、切替部の切り替えを行うという制御ができる。これにより、電圧変動の誤検知等が生じた場合の頻繁な切り替えを防止し、切り替え制御の精度を向上させることができる。
【００２３】
上記構成においては、通常運転時、前記第１経路と前記第３経路とが接続されており、前記制御部は、前記第３変換器に異常があることを検出した場合には、前記第２経路と前記第３経路とを接続するべく前記切替部を制御することが好ましい。
第３変換器に異常がある場合には、電力系統側から補機へ電力供給されるので、第３変換器の異常によらず、補機への電力供給が可能となる。
【００２４】
上記構成においては、前記制御部は、前記第３変換器の異常を検出したことにより、前記切替部により前記第２経路と前記第３経路とを接続させた後に、前記第３変換器が異常でないことを検出した場合には、前記第１経路と前記第３経路とを接続させるべく前記切替部を制御することが好ましい。
第３変換器が異常でないことを検出した場合には、直流リンクから電力供給させる接続に同期切替えにて確実に戻すことができるので、電力系統側の周波数や電圧変動の有無に関わらず、安定して補機に電力供給ができる。
【００２５】
上記構成においては、前記補機は、前記切替部から接続される第１補機群と、前記電力変換部と前記電力系統との間から前記切替部を介さずに接続される第２補機群とを含み、前記第２補機群に含まれる前記補機は、停止した場合であっても、前記発電装置の運転に支障をきたさない前記補機とし、前記第１補機群に含まれる前記補機は、前記第２補機群以外の前記補機とすることが好ましい。
【００２６】
このように、直流リンクから電力供給する補機を第１補機群に限定し、電力供給されなくても発電装置の運転に支障をきたさない第２補機群を、直流リンクから電力供給する対象から除外することによって、第３変換器を小さくすることができる。これにより、全ての補機に対して直流リンクから電力供給させる場合と比較して、安価な第３変換器で対応できる。ここで、第１補機群とは、例えば、制御油ポンプ、潤滑油ポンプ等の常時運転が必要とされる補機であり、第２補機群とは、換気ファン、ジェネレータ用冷却ファン等の間欠運転する補機である。
【００２７】
本発明の第２の態様は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置から取得した交流電力を直流電力に変換する第１変換器及び該直流電力を電力系統の周波数に適合した交流電力に変換する第２変換器を有する電力変換部と、を備える発電システムに適用され、前記発電装置の補機に電力を供給する電力供給方法であって、前記第１変換器と前記第２変換器との間の直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、前記直流リンクと接続されることにより第１経路を形成し、前記電力変換部と前記電力系統との間と接続されることにより第２経路を形成し、前記補機側と接続されることにより第３経路を形成し、前記第３経路と前記第１経路との接続と、前記第３経路と前記第２経路との接続とを切り替える電力供給方法である。
【００２８】
この態様によれば、自然エネルギーを利用して発電された交流電力は、第１変換器により直流電力に変換され、第２変換器により電力系統の周波数に適合した交流電力に変換される。直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する第３変換器を介して、第１変換器と第２変換器との間の直流リンクとが接続されることで第１経路が形成され、電力変換器と電力系統との間と切替部が接続されることで第２経路が形成され、切替部と補機とが接続され第３経路が形成される。第３経路と第１経路との接続と、第３経路と第２経路との接続が切り替えられる。
【００２９】
このように、補機側との接続経路を切り替えることにより、補機に供給させる電力は、電力変換器の直流リンクから、または、電力変換器と電力系統との間のラインから供給させることができるので、補機に対する電力供給経路が複数となり、補機電源を冗長化することができる。
また、例えば、第３経路と第１経路とを接続する場合には、第２経路は第３経路と接続されず補機への電力供給はしていないので、第２経路上に備えられる遮断器やランプ等の点検作業ができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、補機電源を二重化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る風力発電システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例１に係る風力発電システムの概略構成を示す図である。
【図３Ａ】無停電切り替えに対応できる切替部を説明するための図である。
【図３Ｂ】無停電切り替えに対応できる切替部を説明するための図である。
【図３Ｃ】無停電切り替えに対応できる切替部を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る風力発電システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明に係る電力供給装置及び方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３３】
〔第１の実施形態〕
本実施形態においては、自然エネルギーを利用して発電する発電装置を風力発電装置であることとして説明する。
図１は、本実施形態に係る電力供給装置を適用した風力発電システム１０の概略構成を示したブロック図である。図１に示されるように、本実施形態に係る風力発電システム１０は、風力発電装置１及び電力供給装置９を備えている。
風力発電装置１は、風車ブレード２、増速機３、発電機４、電力変換部５、系統周波数センサ６、及び補機８を備えている。
【００３４】
図１において、風車ブレード２は、図示しない風車ロータに取り付けられている。風車ロータの主軸には、所定の変速比を持った増速機３を介して発電機４が接続されている。発電機４は、電力変換部５を介して電力系統７に接続されている。風車ロータの回転軸線方向から風車ブレード２に当たった風の力が、風車ロータを回転軸線周りに回転させる動力に変換され、この動力が発電機４によって電気エネルギーに変換されるようになっている。
【００３５】
電力変換部５は、発電機側インバータ（第１変換器）１１、直流リンク１２、及び電力系統側インバータ（第２変換器）１３を備えており、発電機側から受け取った交流電力を電力系統７の周波数に適合した交流電力に変換する。発電機側インバータ１１は、発電機に発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を直流リンク１２に出力する。電力系統側インバータ１３は、直流リンク１２から受け取った直流電力を電力系統７と同一の周波数の交流電力に変換し、その交流電力を出力する。
【００３６】
電力変換部５は、電力系統７から受け取った交流電力を発電機４の周波数に適合した交流電力に変換する機能も有している。この場合、電力系統側インバータ１３は、交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を直流リンク１２に出力する。発電機側インバータ１１は、直流リンク１２から受け取った直流電力を発電機４の周波数に適合した交流電力に変換し、その交流電力を発電機４に供給する。
また、発電機４の出力を一旦直流に変換して再びインバータによって交流に変換する電力変換部５（ＡＣ−ＤＣ−ＡＣリンク）は、発電機４の固定子側と接続されており、速度制御等を行っている。
【００３７】
系統周波数センサ６は、電力系統７側の周波数を計測し、計測された系統周波数の情報を電力供給装置９に出力する。
補機８は、風力発電装置１の運転に必要とされる機器であり、電力供給装置９から供給される電力を取得する。
【００３８】
電力供給装置９は、補機電力用インバータ（第３変換器）１４、切替部１５、及び制御部１６を備えている。
補機電力用インバータ１４は、発電機側インバータ１１と電力系統側インバータ１３との間の直流リンク１２から供給される直流電力を交流電力に変換する。また、補機電力用インバータ１４は、常時動作しており、電力系統７側の電圧と位相を同期させている。
【００３９】
切替部１５は、補機電力用インバータ１４を介して、直流リンク１２と接続されることにより第１経路Ａを形成し、電力変換部５と電力系統７との間（例えば、図１の接続点Ｘ）と接続されることにより第２経路Ｂを形成し、補機８（または、補機に電力を供給する補機電源）と接続されることにより第３経路Ｃを形成し、電力系統７側の要求に応じて、第３経路Ｃと第１経路Ａとの接続と、第３経路Ｃと第２経路Ｂとの接続とを切り替える。また、第２経路Ｂ上には、遮断器やランプ等が設けられている。本実施形態においては、通常運転時、第２経路Ｂと第３経路Ｃとが接続されていることとして説明する。ここで、通常運転時とは、系統周波数や系統電圧が予め決められた範囲内の変動である場合を意味する。
【００４０】
また、切替部１５は、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させる場合には、第２経路Ｂと第３経路Ｃとは切断させ、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させる場合には、第１経路Ａと第３経路とを切断させる。これにより、例えば、切替部１５の切り替えにより第３経路Ｃと第１経路Ａとを接続する場合には、第２経路Ｂは、第３経路Ｃと接続されず補機への電力供給はしていないので、第２経路Ｂ上に備えられる遮断器やランプ等の点検作業ができる。
また、本実施形態の切替部１５は、瞬停を伴う切替装置であることとして説明するが、これに限定されない。また、瞬停を伴う切替装置を切替部１５に用いる場合には、切替部１５の下流側（つまり、補機８側）にラインフィルタ（ノイズフィルタ）を設けることが好ましい。これにより、切替部１５の接続が切り替えられる場合に、補機８側に生じるノイズを低減させることができる。
【００４１】
制御部１６は、電力系統７の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲超となる場合に、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。また、制御部１６は、電力系統７の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲より小さい範囲の第２所定範囲以下となる場合に、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御することとしてもよい。このように、上記第１所定範囲と第２所定範囲はヒステリシスを持たせることにより、切替部１５による切替が頻繁に行われることが防止され、制御を安定させることができる。
なお、上記周波数の第１所定範囲及び第２所定範囲の変動範囲は、それぞれ、定格に対して＋３％および−５％、或いは±２％以内とすることが好ましい。
【００４２】
また、制御部１６は、電力系統７の周波数の変動期間を計測し、変動期間に応じて切替部１５を制御することとしてもよい。例えば、第１所定範囲は、０．９５ｐｕから１．０３ｐｕとし、系統周波数が、第１所定範囲外となる０．９５ｐｕ未満及び１．０３ｐｕ超となる期間が１０秒継続した場合に、制御部１６は、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。または、第２所定範囲は、０．９５ｐｕから１．０３ｐｕとし、系統周波数が、第２所定範囲内となる期間が３秒以上継続した場合に、制御部１６は、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。
なお、図示は省略するが、補機電力用インバータ１４と直流リンク１２との間には、双方向チョッパ等の補機電力インバータ１４と直流リンク１２との間の電流もしくは電圧を制御することを目的とした設備が挿入されている。
【００４３】
次に、本実施形態に係る風力発電システム１０の作用について、図１を参照して説明する。
通常運転時、切替部１５が第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させており、補機８には、電力変換部５と電力系統７側との間の接続点Ｘから交流電力が供給されている。系統周波数センサ６によって電力系統７側の周波数が検出されると、系統周波数の情報が、電力供給装置９に出力される。電力供給装置９の制御部１６において、電力系統７の周波数が許容される変動範囲である第１所定範囲内か否かが判定され、第１所定範囲外であると判定された場合には、切替部１５に対し切替指令が出力される。切替部１５は切替指令を取得すると、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させる。
【００４４】
これにより、発電機４側からの電力が直流リンク１２及び補機電力用インバータ１４を介して補機８に供給される。このように、電力系統７側の系統周波数の変動が許容範囲外となった場合には、電力系統７側から補機８への電力供給から、電力変換部５の直流リンク１２から補機８への電力供給に切り替えられる。これにより、電力系統７側に異常が生じ、補機８の運転に異常をきたす周波数の変動がある場合であっても、電力系統７側の周波数変動に関わらず、補機８は運転を継続できる。
【００４５】
また、制御部１６において、電力系統７の周波数が、許容される変動範囲である第１所定範囲内（または、第２所定範囲内）か否かが判定され、第１所定範囲内（または、第２所定範囲内）であると判定された場合には、切替部１５に対し切替指令が出力される。切替部１５は、切替指令を取得すると、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させる。
【００４６】
以上説明してきたように、本実施形態に係る電力供給装置９及び方法によれば、自然エネルギーを利用して発電された交流電力は、発電機側インバータ１１により直流電力に変換され、電力系統側インバータ１３により電力系統７の周波数に適合した交流電力に変換される。直流リンクから供給される直流電力を交流電力に変換する補機電力用インバータ１４を介して、発電機側インバータ１１と電力系統側インバータ１３との間の直流リンク１２と切替部１５とが接続されることで第１経路Ａが形成され、電力変換部５と電力系統７との間と切替部１５が接続されることで第２経路Ｂが形成され、切替部１５と補機とが接続され第３経路Ｃが形成される。電力系統７側の要求に応じて切替部１５が切り替えられることにより、第３経路Ｃと第１経路Ａとの接続と、第３経路Ｃと第２経路Ｂとの接続が切り替えられる。
【００４７】
このように、切替部１５を切り替えることにより、補機８に供給させる電力は、電力変換部５の直流リンク１２から、または、電力変換部５と電力系統７との間のラインから供給させることができる。これにより、補機８に対する電力供給経路が複数となり、補機電源を冗長化することができる。また、例えば、切替部１５の切り替えにより第３経路Ｃと第１経路Ａとを接続する場合には、第２経路Ｂは第３経路Ｃと接続されず補機８への電力供給はしないので、第２経路Ｂ上に備えられる遮断器やランプ等の点検作業ができる。
【００４８】
〔変形例１〕
なお、本実施形態においては、補機８は、図１に示されるように、切替部１５（詳細は後述する）を介してその全てを接続させることとして説明していたが、これに限定されない。例えば、図２に示されるように、切替部１５から接続される第１補機群８ａと、電力変換部５と電力系統７との間から切替部１５を介さずに接続される第２補機群８ｂとに区別し、各補機群８ａ，８ｂへの電力供給元を異ならせることとしてもよい。補機８を第１補機群８ａと第２補機群８ｂとに区別する場合には、第２補機群８ｂに含まれる補機は、停止した場合であっても、風力発電装置１の運転に支障をきたさない補機とし、第１補機群８ａに含まれる補機は、第２補機群８ｂ以外の補機とする。例えば、第１補機群８ａには、制御油ポンプ、潤滑油ポンプ等の常時運転が必要とされる補機が含まれる。第２補機群８ｂには、換気ファン、ジェネレータ用冷却ファン等の間欠運転する補機が含まれる。
【００４９】
このように、直流リンク１２から電力供給する補機を第１補機群８ａに限定し、電力供給されなくても風力発電装置１の運転に支障をきたさない第２補機群８ｂを、直流リンク１２からの電力供給の対象から除外することによって、電力供給に必要となる電力供給装置９の補機電力用インバータ１４を小さくすることができる。これにより、電力供給装置９の補機電力用インバータ１４を介して、全ての補機８に電力供給させる場合と比較して、電力供給装置９の補機電力用インバータ１４は、安価なインバータによって対応できることとなる。
【００５０】
〔変形例２〕
また、本実施形態においては、電力系統７側に、系統周波数センサ６を設け、制御部１６は、電力系統７側の系統周波数に応じて切替部１５を制御することとして説明していたが、制御方法はこれに限定されない。例えば、系統周波数センサ６に代えて、系統電圧センサ６´を設け、制御部１６は、系統電圧センサ６´により電力系統７側の系統電圧に応じて切替部１５を制御することとしてもよい。この場合には、制御部１６は、電力系統７の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲超である場合に、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。また、制御部１６は、電力系統７の電圧が、許容される変動範囲である第３所定範囲より小さい範囲の第４所定範囲以下である場合に、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。
【００５１】
これにより、例えば、系統電圧７において、風力発電装置１を運転できるものの、補機８が停止する（または、風力発電装置１の運転に支障のある補機の状態となる）ような電圧変動がある場合には、切替部１５を切り替え、補機８への電力は電力変換部５の直流リンク１２から供給させることにより、風力発電装置１を運転させつつ、補機８への電力供給を継続することができ、補機８の停止を防止することができる。
【００５２】
〔変形例３〕
また、本実施形態においては、補機８に供給する電力の経路を切り替える場合に、瞬停を伴う切替部１５を用いることとして説明していたが、瞬停を伴う切替部１５に代えて、切り替え時に瞬停のない同期切替（無停電切り替え）を行う切替部１５´を用いることとしてもよい。無停電切り替えは、例えば、図３Ａから図３Ｃに示されるように、切替部１５´には並列スイッチを用い、第１経路Ａと第３経路Ｃとが接続されている状態（図３Ａ）から、切り替えを行う場合に、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続した状態で第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させ（図３Ｂ）、第２経路Ｂと第３経路Ｃとの接続後に、第１経路Ａと第３経路Ｃとの接続を切断する（図３Ｃ）。このように、段階的に経路の切り替えを行うことにより、瞬停を防ぐことができるとともに、ラインフィルタ（ノイズフィルタ）を不要とすることができる。
【００５３】
また、気象情報から雷等が生じることが予測され、これに伴って電力系統７側の周波数変動や電圧変動が生じることが予測される場合には、補機８への電力供給を直流リンク１２から行わせる。このように、変動が予測され、前もって切替部１５の切り替えをする場合には、上述した無停電切り替えを行うことにより、瞬停なく補機８を運転継続させることができる。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る電力供給装置９´について図４を用いて説明する。
上述した第１の実施形態では、電力系統７側の状態の変動（例えば、周波数変動、電圧変動等）により、補機８に供給する電力の経路を切り替えていたが、本実施形態では、補機電力用インバータ１４の状況に応じて切替部の切り替えタイミングが制御される点で上記第１の実施形態と異なる。以下、本実施形態に係る風力発電システム１０´について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。また、本実施形態においては、発電機として巻線形誘導発電機を利用した構成であるＤｏｕｂｌｅ  Ｆｅｄ（二次励磁方式）方式の風力発電システム１０´であることとして説明する。
【００５５】
また、本実施形態においては、通常運転時、第１経路Ａと第３経路Ｃとが接続されていることとして説明する。ここで、通常運転時とは、補機電力用インバータ１４に異常がない場合を意味する。
補機電力用インバータ１４は、自己診断機能を有しており、その検出結果を制御部１６´に通知する。
制御部１６´は、補機電力用インバータ１４から異常有無の検出結果を取得し、その結果に応じて、切替部１５を制御する。具体的には、補機電力用インバータ１４に異常があることが検出された場合には、制御部１６´は、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。
【００５６】
また、補機電力用インバータ１４に異常がないと検出された場合には、制御部１６´は、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。このように、制御部１６´は、補機電力用インバータ１４の状態を監視しており（例えば、自己診断機能の通知の有無によって判断する）、補機電力用インバータ１４の故障発生時には、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。
【００５７】
次に、本実施形態に係る風力発電システム１０´の作用について、図４を参照して説明する。
通常運転時、切替部１５が第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させており、直流リンク１２から供給される直流電力が、補機電力用インバータ１４によって交流電力に変換され、この交流電力が補機８に供給されている。補機電力用インバータ１４の異常が検出されると、その異常情報が制御部１６´に出力される。制御部１６´において、補機電力用インバータ１４の異常情報を取得した場合には、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御させる切替指令が、切替部１５に対して出力される。これにより、切替部は切り替えられ、第２経路Ｂと第３経路Ｃとが接続され、電力変換部５と電力系統７側との間の接続点Ｘからの交流電力が、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを介して補機８に供給される。このように、補機電力用インバータ１４に異常が検出された場合には、直流リンク１２からの電力供給に代えて、電力系統７側からの電力供給に切り替えられるので、補機８は運転を継続できる。
【００５８】
一方、補機電力用インバータ１４が正常状態に戻ったことが検出された場合には、その正常情報が制御部１６´に出力される。制御部１６´は、正常情報に基づいて、補機８への電力供給を直流リンク１２から行わせるべく、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させる切替指令を切替部１５に出力する。切替部１５は、取得した切替指令に基づいて経路が切り替えられ、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させる。
このように、制御部１６´は、補機電力用インバータ１４の故障を検出した場合には、第２経路Ｂと第３経路Ｃとを接続させるべく切替部１５を制御する。さらに、第２の経路Ｂ上に遮断器やランプ等が設けられており、遮断器やランプ等の点検をする場合には、制御部１６´は、第１経路Ａと第３経路Ｃとを接続させるべく制御することとしてもよい。
【００５９】
以上説明してきたように、本実施形態に係る電力供給装置９´及び方法によれば、補機電力用インバータ１４に異常がある場合には、電力系統７側から補機８へ電力供給させるので、補機電力用インバータ１４の異常によらず、補機８への電力供給が可能となる。また、補機電力用インバータ１４が異常でないことを検出した場合には、直流リンク１２から電力供給させることができるので、電力系統７側の周波数や電圧変動の有無に関わらず、安定して補機８に電力供給ができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  風力発電装置
４  発電機
５  電力変換部
６  系統周波数センサ
８  補機
９  電力供給装置
１０  風力発電システム
１１  発電機側インバータ
１２  直流リンク
１３  電力系統側インバータ
１４  補機電力用インバータ
１５  切替部
１６  制御部
【図１】
0005449204.tif 000002
【図２】
0005449204.tif 000003
【図３Ａ】
0005449204.tif 000004
【図３Ｂ】
0005449204.tif 000005
【図３Ｃ】
0005449204.tif 000006
【図４】
0005449204.tif 000007