(57)【要約】【課題】  強風時や商用電源停電時に風力発電装置の風車や発電機の故障を防止すること。【解決手段】  商用電源と連系して負荷に交流電力を供給するように構成された風力発電システムであって、風車１０と、該風車に連結され該風車により駆動される発電機１２とを有する風力発電装置１と、風速計５と、風向計６と、風車の向きを変化させる風力発電装置回転用モータ３と、前記発電機の駆動を停止させ、ロック状態とする停止装置２と、前記風速計及び風向計の出力を取り込み、これらの出力に基づいて強風時に、前記停止装置を駆動して、前記発電機を停止させてロック状態とし、かつ前記風力発電装置回転用モータを駆動し、前記風車の羽根に風が当たらないように風車の向きを制御する制御装置４とを有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車と、該風車に連結され該風車により駆動される発電機とを有する風力発電装置を含み、商用電源と連系して負荷に交流電力を供給するように構成された風力発電システムの制御方法において、
強風時に前記風車の羽根に風が当たらないように風車の向きを制御し、かつ前記発電機を停止させ、ロックすることを特徴とする風力発電システムの制御方法。
【請求項２】
商用電源と連系して負荷に交流電力を供給するように構成された風力発電システムにおいて、
風車と、該風車に連結され該風車により駆動される発電機とを有する風力発電装置と、
風速計と、
風向計と、
風車の向き及び該風車の羽根の向きを変化させる駆動手段と、
前記発電機の駆動を停止させ、ロック状態とする停止手段と、
前記風速計及び風向計の出力を取り込み、これらの出力に基づいて強風時に、前記停止手段を駆動して、前記発電機を停止させてロック状態とし、かつ前記駆動手段を駆動し、前記風車の羽根に風が当たらないように風車の向きを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする風力発電システム。
【請求項３】
前記風力発電システムの各部は、第１の連系装置を介して商用電源に接続され、かつ第２の連系装置を介して交流電源装置に接続され、前記第１の連系装置は、通常は前記風力発電システムの各部と商用電源とを接続するＯＮ状態にあり、強風時または商用電源の停電時にＯＦＦ状態となるように動作し、
前記第２の連系装置は、強風時に第１の連系装置がＯＦＦ状態となった際に前記風力発電システムの各部と前記交流電源装置とを接続するＯＮ状態とするように動作することを特徴とする請求項２に記載の風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電システムに係り、特に商用電源と連系して負荷に電力供給するようにした風力発電システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の風力発電システムとしては、風力発電装置の発電電力を電力供給ラインにより負荷へ供給するとともに、電力供給ラインに連系保護装置を介して商用系統を接続してなる風力発電システムが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−９０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の商用電源と連系して負荷に電源供給する風力発電システムでは、風車の回転により発電機を駆動して発電するが、強風時や商用電源が停電時には、風力発電装置を停止させる。
このとき、風車の向きをそのままにしておくと、風車の羽根が風圧により破壊され、あるいは、風車と発電機の連結部に過大な応力がかかり、連結部が破損する虞がある。
しかしながら、従来の風力発電システムでは、風力発電装置の動作停止時には、風車の駆動を停止させるだけで、特に風車や、風車に連結された発電機の保護については対策を講じていなかった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、強風時や商用電源停電時に風力発電装置の風車や発電機の故障を防止することができる風力発電システム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】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、風車と、該風車に連結され該風車により駆動される発電機とを有する風力発電装置を含み、商用電源と連系して負荷に交流電力を供給するように構成された風力発電システムの制御方法において、強風時に前記風車の羽根に風が当たらないように風車の向きを制御し、かつ前記発電機を停止させ、ロックすることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、商用電源と連系して負荷に交流電力を供給するように構成された風力発電システムにおいて、風車と、該風車に連結され該風車により駆動される発電機とを有する風力発電装置と、風速計と、風向計と、風車の向きを変化させる駆動手段と、前記発電機の駆動を停止させ、ロック状態とする停止手段と、前記風速計及び風向計の出力を取り込み、これらの出力に基づいて強風時に、前記停止手段を駆動して、前記発電機を停止させてロック状態とし、かつ前記駆動手段を駆動し、前記風車の羽根に風が当たらないように風車の向きを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の風力発電システムにおいて、前記風力発電システムの各部は、第１の連系装置を介して商用電源に接続され、かつ第２の連系装置を介して交流電源装置に接続され、前記第１の連系装置は、通常は前記風力発電システムの各部と商用電源とを接続するＯＮ状態にあり、強風時または商用電源の停電時にＯＦＦ状態となるように動作し、前記第２の連系装置は、強風時に第１の連系装置がＯＦＦ状態となった際に前記風力発電システムの各部と前記交流電源装置とを接続するＯＮ状態とするように動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、風車と、該風車に連結され該風車により駆動される発電機とを有する風力発電装置を含み、商用電源と連系して負荷に交流電力を供給するように構成された風力発電システムにおいて、強風時に前記風車の羽根に風が当たらないように風車の向きを制御し、かつ前記発電機を停止させ、ロックするようにしたので、強風時や商用電源停電時に風力発電装置の風車や発電機の故障を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る風力発電システムの構成を図１に示す。同図において、本発明の実施形態に係る風力発電システムは、風力発電装置１と、停止装置２と、風力発電装置回転用モータ３と、制御装置４と、風速計５と、風向計６とを有している。
風力発電装置１は、風車１０と、ギアボックス１１と、発電機１２と、風車１０の向き（方位）を検知する方位計１３とを有している。
【００１０】
風車１０の回転軸は、ギアボックス１１を介して発電機１２の入力軸に連結されており、ギアボックス１１は、風車の回転速度を増速させて発電機１２の入力軸に伝達する機能を有している。
停止装置２は、発電機１２を停止させ、回転できないようにロック状態にする機能を有している。停止装置２は、本発明の停止手段に相当する。
風力発電装置回転用モータ３は、図示してない減速装置を含んで構成され制御装置４の制御下に風力発電装置１の向き、すなわち風車１０の向きを変更するように風力発電装置１全体を回転させる機能を有している。風力発電装置回転用モータ３は、本発明の駆動手段に相当する。
【００１１】
制御装置４は、風速計５、風向計６及び方位計１３の出力を取り込み、これらの出力に基づいて強風時に、停止装置２を駆動して、発電機１２を停止させてロック状態とし、かつ風力発電装置回転用モータ３を駆動し、風車１０の羽根に風が当たらないように風車１０の向きを制御する機能を有している。制御装置４は、本発明の制御手段に相当する。
【００１２】
この風力発電システムは、商用電源８と連系して負荷７に交流電力を供給するように構成されている。
商用電源８は、第１の連系装置９を介して制御装置４及び風力発電装置回転用モータ３に交流電力を供給するように接続されている。
また、交流電源装置１５が第２の連系装置１１を介して制御装置４及び風力発電装置回転用モータ３に接続されている。
交流電源装置１５は、蓄電池１５０と、蓄電池１５０の出力を交流電力に変換するインバータ装置１５１とから構成されている。交流電源装置１５は、この構成に限らず、エンジン発電機とインバータ装置とで構成してもよい。
【００１３】
第１の連系装置９は、通常は風力発電システムの各部（制御装置４及び風力発電装置回転用モータ３）と商用電源８とを接続するようにＯＮ状態となり、強風時または商用電源８の停電時にＯＦＦ状態となるように動作し、第２の連系装置１１は、強風時に第１の連系装置９がＯＦＦ状態となった際に風力発電システムの各部と交流電源装置１０とを接続するようにＯＮ状態となるように動作する。第１の連系装置９、第２の連系装置１１の動作は、本実施形態では、制御装置４により制御されるものとするが、これに限定されない。例えば、第１の連系装置９が、商用電源の停電状態を検知して、自律的に接点の遮断動作を行い、また第２の連系装置１１が第１の連系装置９がＯＦＦ状態にあることを検知して、自律的に接点をＯＮ状態とするように動作するようにしてもよい。
【００１４】
上記構成からなる本発明の実施形態に係る風力発電システムの動作を図２のフローチャートを参照して説明する。同図において、通常の動作状態では、第１の連系装置９が接続（ＯＮ）状態となっており、この状態では商用電源８と風力発電システムとで連系して負荷７に交流電力が供給されている。
制御装置４は、風速計５、風向計６及び方位計１３の出力を取り込み、内蔵するメモリに格納する（ステップ２００）。
制御装置４は、上記メモリに格納された風速から風力を算出する（ステップ２０１）。
【００１５】
次いで、制御装置４は、現在の風力が基準下限値以下である場合には無風状態であると判定し（ステップ２０２）、このとき風力発電はできない状態にあり（ステップ２０３）、第１の連系装置９をＯＦＦ状態とする（ステップ２０４）。
この場合には風車１０の方向制御ができない状態のままとなる（ステップ２０５）。ここで、風力の基準下限値とは、無風状態であるか否かを判定するための風力の基準値である。
【００１６】
一方、ステップ２０２で無風状態ではないと判定した場合には、強風状態であるか否かを判定する（ステップ２０６）。制御装置４は、現在の風力が基準上限値を超える場合には強風であると判定し（ステップ２０６）、停止装置２を駆動し、発電機１２の駆動を停止させかつ、ロック状態とし（ステップ２０７）、発電機１２は発電できない状態となる（ステップ２０８）。ここで、風力の基準上限値とは、強風であるか否かを判定するための風力の基準値である。
【００１７】
この後、第１の連系装置９をＯＦＦ状態とする（ステップ２０９）。次いで第２の連系装置をＯＮ状態とする（ステップ２１０）。この結果、風力発電システムの各部には、交流電源装置１５から電源が供給される。次いでさらに、風力発電装置回転用モータ３を駆動し（ステップ２１１）、方位計１１で検出された風力発電装置１の方位と風向計６の出力（風向き）、すなわち、風車の向きが風向きと一致したか否かを判定し（ステップ２１２）、風車の向きが風向きと一致していない場合には、さらに、風車の向きが風向きと一致するまで風力発電装置回転用モータ３を駆動する（ステップ２１１）。そして、風車の向きが風向きと一致した場合には、風力発電装置回転用モータ３の駆動を停止する（ステップ２１２、２１３）。
【００１８】
一方、ステップ２０６で現在の風力が基準上限値以下、すなわち強風ではないと判定した場合には、発電可能状態となり（ステップ２１４）、次いで商用電源８が正常であるか否かを判定する（ステップ２１５）。
ステップ２１５で商用電源８が正常であると判定した場合には、第１の連系装置９をＯＮ状態とし、次いで風力発電装置回転用モータ３を駆動する（ステップ２１６、２１７）。
【００１９】
次に、方位計１１で検出された風力発電装置１の方位と風向計６の出力（風向き）、すなわち、風車の向きが風向きと一致したか否かを判定し（ステップ２１８）、風車の向きが風向きと一致していない場合には、さらに、風車の向きが風向きと一致するまで風力発電装置回転用モータ３を駆動する（ステップ２１７）。
そして、ステップ２１８で風車の向きが風向きと一致した場合には、風力発電装置回転用モータ３の駆動を停止し（ステップ２１９）、商用電源８が風力発電システムと連系して負荷７に交流電力を供給する通常の運転を行う。
【００２０】
一方、ステップ２１５で商用電源８が正常でないと判定した場合には、第１の連系装置９をＯＦＦ状態とする（ステップ２２０）。この結果、風力発電装置１の発電電力は低減し（ステップ２２１）、次いで風力発電装置回転用モータ３を駆動する（ステップ２２２）。ここで、「商用電源が正常でない」とは、商用電源が停電状態にあるか、電源電圧が定格出力レベルに比して異常に低下した状態をいうものとする。
【００２１】
次に、方位計１１で検出された風力発電装置１の方位と風向計６の出力（風向き）、すなわち、風車の向きが風向きと一致したか否かを判定し（ステップ２２３）、風車の向きが風向きと一致していない場合には、さらに、風車の向きが風向きと一致するまで風力発電装置回転用モータ３を駆動する（ステップ２２２）。そして、風車の向きが風向きと一致した場合には、風力発電装置回転用モータ３の駆動を停止する（ステップ２２３、２２４）。そして、商用電源８が復帰すると、ステップ２１４〜２１９の処理を行い、再び、商用電源８が風力発電システムと連系して負荷７に交流電力を供給する通常の運転を行うこととなる。
【００２２】
本発明の実施形態に係る風力発電システムによれば、強風時に前記風車の羽根に風が当たらないように風車の向きを制御し、かつ前記発電機を停止させ、ロックするようにしたので、強風時に風力発電装置の風車や発電機の故障を防止するこができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る風力発電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した本発明の実施形態に係る風力発電システムの動作状態を示すフローチャートである。
【図３】図１に示した本発明の実施形態に係る風力発電システムの動作状態を示すフローチャートである。
【図４】図１に示した本発明の実施形態に係る風力発電システムの動作状態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１…風力発電装置、２…停止装置、３…風力発電装置回転用モータ、４…制御装置、５…風速計、６…風向計、７…負荷、８…商用電源、９…第１の連系装置、１０…風車、１１…ギアボックス、１２…発電機、１３…方位計、１５…交流電源装置、1５０…蓄電池、１５１…インバータ装置
【図１】
2006057469.tif 000003
【図２】
2006057469.tif 000004
【図３】
2006057469.tif 000005
【図４】
2006057469.tif 000006