(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流母線と、
前記直流母線に接続され、直流電力を前記直流母線に送電するための複数のフィーダーと、
複数の風力発電機と、
前記複数の風力発電機のそれぞれに対して１台ずつ接続され、接続されている風力発電機で発電された交流電力を直流電力に変換して前記フィーダーに出力する複数の電力変換装置と、
前記複数のフィーダーの各々に設置され、前記直流母線からフィーダーに直流電流が流れ込むのを防止する電流制限部と、
を備え、
前記電流制限部は、
フィーダーから前記直流母線に流れる直流電流が最大となる場所に配置され、フィーダーから前記直流母線に流れる直流電流が規定値を超えた場合に直流電流を遮断する直流遮断器と、
前記直流遮断器と前記直流母線の間に配置され、前記直流母線からフィーダーに直流電流が流れ込むのを防止するダイオードと、
前記ダイオードに並列に接続され、前記風力発電機および前記電力変換装置が動作を停止中の状態において前記直流母線から前記風力発電機および前記電力変換装置に対して起動用の直流電力を供給し、前記風力発電機および前記電力変換装置が起動した後は前記風力発電機および前記電力変換装置の起動に伴い発生する電流零点を利用して電路を開放するスイッチと、
を備えることを特徴とする風力発電システム。
【請求項２】
前記スイッチと直列に接続された限流素子、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の風力発電システム。
【請求項３】
直流母線と、
前記直流母線に接続され、直流電力を前記直流母線に送電するための複数のフィーダーと、
複数の風力発電機と、
前記複数の風力発電機のそれぞれに対して１台ずつ接続され、接続されている風力発電機で発電された交流電力を直流電力に変換して前記フィーダーに出力する複数の電力変換装置と、
前記複数のフィーダーの各々に設置され、前記直流母線からフィーダーに直流電流が流れ込むのを防止する電流制限部と、
を備え、
前記電流制限部は、
フィーダーから前記直流母線に流れる直流電流が最大となる場所に配置され、一定の条件を満たした場合に電路を開放する交流遮断器と、
前記交流遮断器と前記直流母線の間に配置され、前記フィーダーで事故が発生した場合には前記直流母線に接続された平滑コンデンサとの共振動作により交流電流を生成するリアクトルと、
を備えることを特徴とする風力発電システム。
【請求項４】
前記交流遮断器と前記電力変換装置との間に配置され、前記直流母線で事故が発生した場合には前記リアクトルとの共振動作により交流電流を生成するコンデンサ、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の風力発電システム。
【請求項５】
前記交流遮断器が開極動作を開始するタイミングを決定する位相制御装置、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の風力発電システム。
【請求項６】
直流母線と、
前記直流母線に接続され、風力発電機で発電された交流電力を変換して得られる直流電力を前記直流母線に送電するための複数のフィーダーと、
前記複数のフィーダーの各々に設置され、前記直流母線からフィーダーに直流電流が流れ込むのを防止する電流制限部と、
を備え、
前記電流制限部は、
フィーダーから前記直流母線に流れる直流電流が最大となる場所に配置され、フィーダーから前記直流母線に流れる直流電流が規定値を超えた場合に直流電流を遮断する直流遮断器と、
前記直流遮断器と前記直流母線の間に配置され、前記直流母線からフィーダーに直流電流が流れ込むのを防止するダイオードと、
前記ダイオードに並列に接続され、前記風力発電機および前記風力発電機で発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換装置が動作を停止中の状態において前記直流母線から前記風力発電機および前記電力変換装置に対して起動用の直流電力を供給し、前記風力発電機および前記電力変換装置が起動した後は前記風力発電機および前記電力変換装置の起動に伴い発生する電流零点を利用して電路を開放するスイッチと、
を備えることを特徴とする直流送電システム。
【請求項７】
前記スイッチと直列に接続された限流素子、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の直流送電システム。
【請求項８】
直流母線と、
前記直流母線に接続され、風力発電機で発電された交流電力を変換して得られる直流電力を前記直流母線に送電するための複数のフィーダーと、
前記複数のフィーダーの各々に設置され、前記直流母線からフィーダーに直流電流が流れ込むのを防止する電流制限部と、
を備え、
前記電流制限部は、
フィーダーから前記直流母線に流れる直流電流が最大となる場所に配置され、一定の条件を満たした場合に電路を開放する交流遮断器と、
前記交流遮断器と前記直流母線の間に配置され、前記フィーダーで事故が発生した場合には前記直流母線に接続された平滑コンデンサとの共振動作により交流電流を生成するリアクトルと、
を備えることを特徴とする直流送電システム。
【請求項９】
前記交流遮断器と前記風力発電機で発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換装置との間に配置され、前記直流母線で事故が発生した場合には前記リアクトルとの共振動作により交流電流を生成するコンデンサ、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の直流送電システム。
【請求項１０】
前記交流遮断器が開極動作を開始するタイミングを決定する位相制御装置、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の直流送電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、風力発電システムおよび直流送電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、洋上は陸上と比較して風況が良い、風の乱れが小さいといった利点から、欧州等においては、洋上に風車を設置し、風力を利用して発電を行う洋上風力発電の導入が進んでいる。洋上に設置された複数の風車の各々を利用して発電された電力を集約する際、現在は風車および発電機で構成された風力発電機から出力された交流電力を変圧器で昇圧して集約し、集電した電力を変圧器でさらに昇圧し、高圧の交流電力で陸地まで送電する手法が一般的に用いられている。【０００３】  この方式に対し、風力発電機から出力された交流電力をＡＣ（Alternating  Current）／（Direct  Current）ＤＣ変換器で直流電力に変換し、直流電力により集約し、集電した電力をＤＣ／ＤＣ変換器で昇圧後、高圧の直流電力で陸地まで送電する手法が提案されている。集電を直流で行うことで、変圧器の台数を削減できるため、洋上の各電力機器の規模を縮小でき、さらにそれに伴う各洋上建設物のコスト低減も可能となる利点がある。また、直流で陸地まで送電を行うことにより、送電の損失を低減することが可能である。【０００４】  上記の電力を直流で集電する系統においては、事故の除去、保護のために直流遮断器が必要となる。直流電流は交流電流と異なり電流零点が存在しないため、直流遮断器においては、何らかの手法により電流零点を形成する必要がある。【０００５】  この電流零点の形成手法として、例えば、特許文献１に記載の直流遮断器では、遮断部と並列にコンデンサとリアクトルからなる転流回路を接続し、予め充電されたコンデンサの電荷を放電することによりリアクトルとの共振性電流を直流電流に重畳することで電流零点を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１９６８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、各風力発電機で発電された電力を直流で集電する構成のシステムでは、以下の問題がある。例えば、母線に対して複数の直流線路であるフィーダーが接続され、各フィーダーには複数の風力発電機が接続された構成の発電システムを考える。このような構成の発電システムにおいて、あるフィーダーで事故が発生した場合、事故が発生していない他の健全なフィーダーに接続されている各風力発電機で発電されたすべての電力が、母線を介して事故点へと流れ込むことになる。そのため、事故電流が非常に大きくなる恐れがある。従って、ケーブルや各電力機器の電流容量が過大となり、コストおよび規模の増大に繋がる。特に事故電流を遮断する遮断器については、事故電流が直流であり電流零点を有さないことから、電流零点を形成する設備が必要であり、遮断部はもちろん電流零点形成設備の規模増大が避けられないという問題があった。【０００８】  本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、風力発電機で発電された電力を直流で集電する系統において、系統の保護に必要な装置の規模およびコストを削減可能な風力発電システムおよび直流送電システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流母線と、前記直流母線に接続され、直流電力を前記直流母線に送電するための複数のフィーダーと、複数の風力発電機と、前記複数の風力発電機のそれぞれに対して１台ずつ接続され、接続されている風力発電機で発電された交流電力を直流電力に変換して前記フィーダーに出力する複数の電力変換装置と、前記複数のフィーダーの各々に設置され、前記直流母線からフィーダーに直流電流が流れ込むのを防止する電流制限部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】  この発明によれば、各系統機器の責務を軽減することができるので、系統の保護に必要な装置の規模およびコストを削減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の風力発電システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１の風力発電システムの構成例を示す図
【図３】フィーダーで事故が発生した場合の事故電流を示す図
【図４】直流母線で事故が発生した場合の事故電流を示す図
【図５】平滑コンデンサを備えた風力発電システムの構成例を示す図
【図６】図５に示した風力発電システムのフィーダーで事故が発生した場合の事故電流を示す図
【図７】実施の形態１の風力発電システムの他の構成例を示す図
【図８】実施の形態２の風力発電システムの構成例を示す図
【図９】実施の形態３の風力発電システムの構成例を示す図
【図１０】実施の形態４の風力発電システムの構成例を示す図
【図１１】実施の形態５の風力発電システムの構成例を示す図
【図１２】実施の形態５の風力発電システムの動作を説明するための図
【図１３】実施の形態５の風力発電システムの動作を説明するための図
【図１４】実施の形態５の風力発電システムの他の構成例を示す図
【図１５】実施の形態５の風力発電システムの他の構成例を示す図
【図１６】実施の形態６の風力発電システムの構成例を示す図
【図１７】実施の形態６の風力発電システムの動作を説明するための図
【図１８】実施の形態６の風力発電システムの動作を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下に、本発明にかかる風力発電システムおよび直流送電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】  まず、各実施の形態を説明する前に、前提となる風力発電システムおよびその問題点について、図１を用いて説明する。
【００１４】  図１は、従来の風力発電システムの構成例を示す図である。図１に示した風力発電システムは、複数条のフィーダーの各々に対して、風車および発電機により構成される風力発電機とＡＣ／ＤＣ変換器のペアが複数接続され、各フィーダーは母線に接続されている。また、各フィーダーには事故発生時などにおいて電流を遮断する直流遮断器が設置されている。母線には、各フィーダーから集電した直流電力を高圧直流電力に昇圧して送電するＤＣ／ＤＣ変換器が接続されている。このような構成の場合、フィーダーにおいて、地絡などのＤＣ事故が発生すると、図１に示したように、事故が発生していないフィーダーに接続されている各風車で発電されたすべての電力が事故点へと流れ込む。そのため、各フィーダーに挿入される直流遮断器は、他のフィーダーから流れ込む全電流を遮断可能な構成が必須となり、コストおよび規模が増大する。これに対して、以下に説明する各実施の形態によれば、直流遮断器のコストおよび規模が増大するのを防止することができる。
【００１５】実施の形態１．  図２は、本発明にかかる風力発電システムの実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態の風力発電システムは、洋上に設置された風車および発電機により構成された風力発電機１と、１台の風力発電機１と組み合わされ、風力発電機１が出力する交流電力を直流電力に変換する電力変換装置である複数のＡＣ／ＤＣ変換器２と、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２が接続され、接続されている各ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力される直流電力を送電するための複数条のフィーダー３と、複数条のフィーダー３の各々から直流電力を集電する直流母線４と、複数条のフィーダー３の各々と直流母線４の接続点に直列に挿入され、フィーダー３に過大な電流が流れるのを防止する電流制限部２０としての直流遮断器５およびダイオード６と、直流母線４を介して集電された直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換器７と、を含んで構成されている。ＤＣ／ＤＣ変換器７で昇圧された直流電力である高圧直流電力は、図示を省略している陸上系統へ送電される。
【００１６】  図２に示したように、本実施の形態の風力発電システムにおいては、各フィーダー３に対して、ダイオード６が挿入されている。そのため、風力発電機１と直流遮断器５の間で事故が発生した場合、図３に示すように、事故が発生したフィーダーに健全なフィーダーから電流が流入することがなく、直流遮断器５の責務が大幅に軽減できる。風力発電システムの系統構成によっては、直流母線４において事故が発生することも考えられるが、その場合には図４に示したように、特定のフィーダー３に他のフィーダー３から電流が流れ込むことはない。そのため、直流遮断器５は、フィーダー１条あたりに接続されている各風力発電機１から流れる事故電流だけを遮断可能な能力を備えていれば良い。すなわち、直流遮断器５を小型化できるとともに低コスト化を実現できる。さらに、直流遮断器５のみならず、フィーダー３および直流母線４に流れる事故電流が低減されるため、それらに適用するケーブル等の通電容量責務が軽減される。また、風力発電システムにおいては、定常時に流れる電流方向が一方向、具体的には、各風力発電機１から直流母線４へ向かう方向であるため、双方向融通を考える必要性がない。従って、送電線路であるフィーダー３にダイオード６を挿入しても系統運用上の問題は発生しない。
【００１７】  さらに、ＤＣ／ＤＣ変換器７と直流母線４の間には各風力発電機１からの出力を平滑化すべく、図５に示したように平滑コンデンサ８が極間に接続されていることが考えられる。このケースにおいてはフィーダー３での事故時にこの平滑コンデンサ８からの放電電流も事故電流に重畳するため、事故電流がさらに過大となる。しかし、本実施の形態のようにダイオード６をフィーダー３に挿入することで、図６に示すように、平滑コンデンサ８からの放電をも防ぐことができる。このように、平滑コンデンサ８を有するケースにおいては本実施の形態は事故電流の低減にさらに有効に機能する。
【００１８】  また、直流遮断器５とダイオード６が直列に接続されているため、直流遮断器５は、ダイオード６で阻止されない方向に流れる電流が規定値を超えた場合にのみ、電路を開放して電流を遮断することが可能な構成であればよい。よって、直流遮断器５を小型化できる。
【００１９】  このように、本実施の形態の風力発電システムは、風力発電機１で発電された交流電力を直流電力に変換する複数のＡＣ／ＤＣ変換器２と、各ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力される直流電力を送電するための複数条のフィーダー３と、複数条のフィーダー３の各々から直流電力を集電する直流母線４と、各フィーダー３と直流母線４の接続点に直列に挿入された直流遮断器５およびダイオード６と、を備え、ダイオード６は、自身が挿入されているフィーダー３へ他のフィーダー３から電流が流れ込むのを防止する。これにより、直流遮断器５をはじめとする各系統機器の責務を軽減することができ、各機器の小型化および低コスト化を実現できる。
【００２０】  なお、本実施の形態では、洋上に風力発電機１を設置した構成について説明したが、風力発電機１の設置場所は洋上に限定されない。一部またはすべての風力発電機１が陸上に設置される構成としても構わない。
【００２１】  また、複数条のフィーダー３、直流母線４、直流遮断器５およびダイオード６の接続関係は図２に示したものに限定されない。例えば、図７に示した接続関係、具体的には、複数条のフィーダー３に対して直流遮断器５およびダイオード６を設ける構成としても構わない。このような構成とすることで、直流遮断器５が遮断する電流責務およびダイオード６の通電責務は大きくなるものの、直流遮断器５およびダイオード６の点数を低減することができる。
【００２２】実施の形態２．  実施の形態２の風力発電システムについて説明する。なお、すでに説明した実施の形態と共通の部分については説明を省略する。
【００２３】  図８は、実施の形態２の風力発電システムの構成例を示す図である。図８に示したように、本実施の形態の風力発電システムは、図２に示した実施の形態１の風力発電システムに対してスイッチ９を追加したものである。スイッチ９は、複数のダイオード６それぞれに並列に接続されて電流制限部２０ａを形成し、通常は開状態となっている。なお、図８では、図２に示したＤＣ／ＤＣ変換器７などの記載を省略している。システム全体の構成は、図２に示した実施の形態１の風力発電システムと同様である。システムの全体構成を図７に示した構成とすることも可能である。
【００２４】  風力発電システムにおいて、定常時にフィーダー３に流れる電流の方向は、風力発電機１側から直流母線４に向かう一方向である。しかし、初回起動時、メンテナンス後の再起動時などにおいて、風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２は、電源を必要とする場合がある。そのため、起動時に直流母線４から電力を融通すべく双方向通電を要求される可能性がある。このようなケースを考慮し、本実施の形態においては、ダイオード６と並列にスイッチ９を設け、定常時はスイッチを開放しておき、初回起動時、メンテナンス後の再起動時など双方向通電が要求されるときにスイッチ９を閉じることで直流母線４から風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２への電力融通を可能としている。
【００２５】  通電電流は風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２の起動に必要な電流を流せればよいので、スイッチ９には過大な通電責務は要求されない。また、スイッチ９は、初回起動時、メンテナンス後の再起動時などにおいてのみ動作すればよいため、動作速度も高速動作は要求されない。加えて、直流母線４からの電力融通後、風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２の運転が開始すると、スイッチ９に流れる電流の向きが反転するため、必ず電流零点が自然に発生する。したがって、スイッチ９は電流零点を形成する手段を備える必要がない。以上のように、スイッチ９は過大な責務を課されることがないため、簡素なものが適用できる。
【００２６】  以上のように、本実施の形態の風力発電システムは、スイッチ９をダイオード６と並列に接続した構成とした。これにより、風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２の少なくとも一方が起動時に電力を要求する方式の場合でも、起動用の電力を供給するための装置などを別途設けることなく運用が可能となる。また、実施の形態１と同様に、直流遮断器をはじめとする各系統機器の責務を軽減することができる。
【００２７】実施の形態３．  実施の形態３の風力発電システムについて説明する。なお、すでに説明した実施の形態と共通の部分については説明を省略する。
【００２８】  図９は、実施の形態３の風力発電システムの構成例を示す図である。図９に示したように、本実施の形態の風力発電システムは、図８に示した実施の形態２の風力発電システムに対して限流素子１０を追加したものである。限流素子１０はスイッチ９と直列に接続され、電流制限部２０ｂを形成している。なお、図９では、図８と同様に、図２に示したＤＣ／ＤＣ変換器７などの記載を省略している。システム全体の構成は、図２に示した実施の形態１の風力発電システムと同様である。システムの全体構成を図７に示した構成とすることも可能である。
【００２９】  本実施の形態の風力発電システムにおいては、スイッチ９を閉じて直流母線４から風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２の少なくとも一方への電力融通を行うと、風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２の運転が開始する。風力発電機１およびＡＣ／ＤＣ変換器２が運転を開始すると発電された電力がフィーダー３に流れる。このとき、風力発電システムは、スイッチ９と直列に接続された限流素子１０を備えているため、スイッチ９を開く前の状態であっても、ＡＣ／ＤＣ変換器２からの出力電力はほぼ全てダイオード６に流れる。したがって、スイッチ９には電流が殆ど流れないため、スイッチ９は断路器のような電流遮断責務が小さい機器によって構成することが可能となる。
【００３０】  以上のように、本実施の形態の風力発電システムは、スイッチ９と限流素子１０の直列回路をダイオード６に並列に接続した構成とした。これにより、スイッチ９の電流遮断責務を軽減することができる。
【００３１】実施の形態４．  実施の形態４の風力発電システムについて説明する。なお、すでに説明した実施の形態と共通の部分については説明を省略する。
【００３２】  図１０は、実施の形態４の風力発電システムの構成例を示す図である。図１０に示したように、本実施の形態の風力発電システムは、図２に示した実施の形態１の風力発電システムが備えていた直流遮断器５およびダイオード６を半導体直流遮断器１１に置き換えたものである。すなわち、直流遮断器５およびダイオード６で実現された電流制限部２０を半導体直流遮断器１１で実現した電流制限部２０ｃに置き換えたものである。なお、図１０では、図８，図９と同様に、図２に示したＤＣ／ＤＣ変換器７などの記載を省略している。システム全体の構成は、図２に示した実施の形態１の風力発電システムと同様である。システムの全体構成を図７に示した構成とすることも可能である。
【００３３】  半導体直流遮断器１１は、例えば、サイリスタなどの単方向通電素子により構成される。そのため、半導体直流遮断器１１は、フィーダー３での事故発生時に直流母線４側から事故点に向けて流入する事故電流を遮断することができる。この構成によれば、直流遮断器の機能とダイオードの機能を半導体直流遮断器１１が兼ねているため、機器数を低減できる。また、半導体素子による遮断を行うため、高速な事故除去が可能となる。
【００３４】  以上のように、本実施の形態の風力発電システムは、フィーダー３と直流母線４の接続点に直列に接続された半導体直流遮断器１１を備えることとした。これにより、各系統機器の責務を軽減できるとともに機器数の低減および高速遮断が可能となる。
【００３５】実施の形態５．  実施の形態５の風力発電システムについて説明する。なお、すでに説明した実施の形態と共通の部分については説明を省略する。
【００３６】  図１１は、実施の形態５の風力発電システムの構成例を示す図である。図１１に示したように、本実施の形態の風力発電システムは、図２に示した実施の形態１の風力発電システムが備えていた直流遮断器５およびダイオード６を交流遮断器１３およびリアクトル１２に置き換えたものである。すなわち、直流遮断器５およびダイオード６で実現された電流制限部２０を交流遮断器１３およびリアクトル１２で実現した電流制限部２０ｄに置き換えたものである。また、ＤＣ／ＤＣ変換器７と直流母線４の間には平滑コンデンサ８が挿入されているものとする。
【００３７】  直流母線側が図１１に示したような構成、すなわち、ＤＣ／ＤＣ変換器７に平滑コンデンサ８が接続されている構成の場合、フィーダー３での事故発生時には、図１２に示したように、平滑コンデンサ８が放電し、放電電流が事故点に向けて流れる。ここで、本実施の形態の風力発電システムにおいては、リアクトル１２がフィーダー３に挿入されているため、平滑コンデンサ８とリアクトル１２の共振現象により、事故電流に交流性の電流が重畳する。従って、インダクタンス値を適切に設定したリアクトル１２を適用した場合には、図１３に示したように、事故電流に零点が形成される。すなわち、交流遮断器１３が電路を開放して事故電流を遮断することが可能となる。このように、図１１に示した構成とした場合、事故電流に零点を形成するための手段が不要となり、各フィーダー３に設置する遮断器のコストおよび装置規模を大幅に縮小できる。
【００３８】  さらに、リアクトル１２をフィーダー３に挿入することで、事故電流および平滑コンデンサ８からの放電電流がリアクトル１２で抑制されるので、フィーダー３に接続されている交流遮断器１３などの各機器の電流耐量を軽減する効果も得られる。
【００３９】  図１１に示した構成の風力発電システムにおいては、直流母線４で事故が発生した場合にも事故電流を遮断することが可能である。フィーダー３がケーブルで構成される場合やＡＣ／ＤＣ変換器２の構成によっては、これらに大きな静電容量が存在することが想定される。直流母線４での事故発生時に交流遮断器１３に流れる電流は小さいため、上記の静電容量とリアクトル１２の共振現象により、事故電流に交流性の電流が重畳されて電流零点が形成される。よって、交流遮断器１３で事故電流を遮断することができる。また、図１４に示したように、直流母線４における事故対策用のコンデンサ１４を、フィーダー３側に追加した構成としてもよい。図１４に示した構成とした場合、直流母線４での事故発生時に事故電流を確実に遮断することが可能となり、システムの信頼性をさらに高めることができる。
【００４０】  なお、リアクトル１２は、図１５に示すとおり直流母線４と平滑コンデンサ８の間に挿入されていても良い。この構成によればリアクトル１２の規模は大きくなるものの、機器点数を削減できるという効果が得られる。図１５に示した構成を採用する場合、直流母線４で事故が発生した場合に事故電流を高速遮断することは難しい。しかし、風力発電機１の制御により、事故を除去すること、すなわち、事故電流が流れないようにすることが可能である。一般的に、直流母線４にはＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）が接続されており、直流母線４で発生した事故がフィーダー３側に大きな影響を及ぼすのは非常に稀なケースと考えられる。そのため、風力発電機１の制御により事故を除去する構成としても大きな問題とはならないと考えられる。
【００４１】  以上のように、本実施の形態の風力発電システムは、各フィーダー３および直流母線４を介して集電した直流電力を平滑化する平滑コンデンサ８を直流母線４とＤＣ／ＤＣ変換器７の間に備え、さらに、リアクトル１２を各フィーダー３と直流母線４の接続点、または直流母線４と平滑コンデンサ８の間に備える構成とした。これにより、交流遮断器１３を使用することが可能となり、遮断器のコストおよび装置規模を大幅に縮小できるとともに、フィーダー３に接続されているその他機器の電流耐量を軽減することができる。
【００４２】実施の形態６．  実施の形態６の風力発電システムについて説明する。なお、すでに説明した実施の形態と共通の部分については説明を省略する。
【００４３】  図１６は、実施の形態６の風力発電システムの構成例を示す図である。図１６に示したように、本実施の形態の風力発電システムは、図１１に示した実施の形態５の風力発電システムに対して、交流遮断器１３の動作実行タイミングを制御する位相制御装置１５を追加したものである。位相制御装置１５は、少なくとも、交流遮断器１３が開極動作を開始するタイミングを決定し、決定したタイミングで開極動作を開始するよう、交流遮断器１３に指示を行う。
【００４４】  フィーダー３で事故が発生した場合、平滑コンデンサ８が放電を開始する。このとき、実施の形態５で説明したように、事故電流に交流性の電流が重畳し、事故電流に零点が形成されるため、交流遮断器１３が事故電流を遮断して事故を除去することができる。しかし、交流遮断器１３による事故の除去が完了するまでに平滑コンデンサ８の放電が進み、電圧が低下してしまう恐れがある。平滑コンデンサ８の電圧が低下した場合、事故の除去が完了しても、その直後は各風力発電機１で発電された電力が平滑コンデンサ８の充電に使用される。そのため、充電が完了するまでの間は陸上系統への送電が行われず、陸上系統への影響が大きくなる恐れがある。
【００４５】  ここで、図１７に示したＤＣ事故が発生した場合、平滑コンデンサ８の電圧は、図１８に示すように、充電による上昇と放電による低下を繰り返す。そのため、本実施の形態の風力発電システムにおいては、位相制御装置１５が交流遮断器１３を制御し、平滑コンデンサ８に十分な電圧が保持されている状態で交流遮断器１３を遮断する。これにより、事故を除去してから陸上系統への送電を再開するまでの所要時間を短縮することができる。
【００４６】  直流母線４側から事故点に向かって流れる電流ＩCBと平滑コンデンサ８の電圧ＶCには図１８に示したような関係がある。そのため、位相制御装置１５は、例えば、電流ＩCBを監視し、電圧ＶCが高い状態における電流零点、具体的には、電流ＩCBが増加している区間で形成される電流零点を目標に開極動作が完了するよう、交流遮断器１３に対して開極動作の開始を指示する。
【００４７】  以上のように、本実施の形態の風力発電システムは、実施の形態５の風力発電システムに対し、交流遮断器１３の動作開始タイミングを制御する位相制御装置１５が追加された構成とした。これにより、平滑コンデンサ８の電圧が高い状態で事故電流を遮断し、事故が発生してから送電を再開するまでの所要時間の短縮化が可能となり、システムの信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４８】  １  風力発電機、２  ＡＣ／ＤＣ変換器、３  フィーダー、４  直流母線、５  直流遮断器、６  ダイオード、７  ＤＣ／ＤＣ変換器、８  平滑コンデンサ、９  スイッチ、１０  限流素子、１１  半導体直流遮断器、１２  リアクトル、１３  交流遮断器、１４  コンデンサ、１５  位相制御装置、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  電流制限部。
【要約】  本発明にかかる風力発電システムは、直流母線（４）と、直流母線（４）に接続され、直流電力を直流母線（４）に送電するための複数のフィーダー（３）と、複数の風力発電機（１）と、複数の風力発電機（１）のそれぞれに対して１台ずつ接続され、接続されている風力発電機（１）で発電された交流電力を直流電力に変換してフィーダー（３）に出力する複数のＡＣ／ＤＣ変換器（２）と、複数のフィーダー（３）の各々に設置され、直流母線（４）からフィーダー（３）に直流電流が流れ込むのを防止する電流制限部としての直流遮断器（５）およびダイオード（６）と、を備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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