(57)【要約】  【目的】風力発電機において、風車地点にいる一人のメンテナンス要員だけで、機械的な異常、電気的な結線の異常の有無を判別できるための、メンテナンス回路を提供する。  【構成】風力発電機に一定時間間隔で負荷を与えることによって、風車ブレードを手動で回転した時の重さの変化で、系の異常を知ることができるようにする。そのために、電源回路に、メンテナンス用回路として、風力発電機に負荷を与えたり無負荷にするためのスイッチを含める。  【選択図】図２
2006238550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機及び風力発電機の電源回路の電気的断線を、風車ブレードに与える負荷のオン・オフによって検出する電気的断線検出手段と、風力発電機の機械的不具合を検出する機械的不具合検出手段によって構成したことを特徴とする、風力発電機用電源装置。
【請求項２】
前記電気的断線検出手段が、風車ブレードに負荷を与える制御装置からなることを特徴とする、請求項１項記載の風力発電機用電源装置。
【請求項３】
前記機械的不具合検出手段が、風車ブレードに負荷を与えない制御装置からなることを特徴とする、請求項１記載の風力発電機用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風力発電機の電気的および機械的な故障の検出手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機のメンテナンスでは、機械部品の故障については目視で、また、電気回路の断線などの不具合については計測器を用いた配線チェックを行っている。
【非特許文献１】「小型風車活用ガイド」(松本文雄著、パワー社、Ｐ１５０−１６０「５．５監視・保守」)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の風力発電機の機械構造の故障検出、とりわけギヤやベアリングなどの状況確認は目視により行われるが、そのためには風力発電機のケースを開ける必要があった。また、手動で風車ブレードを回して、スムーズに回転するかどうかのテストをすることによって、機械構造の故障試験を実施することもできるが、その為には、風力発電機と電源回路との配線を断にする必要があった。また、風力発電機と電源回路との配線を断にしないで故障診断をするために風車ブレードを手動で回した場合、発電機に負荷がかかるためにトルクが発生し重くなるため、機械部品の異常によるのか、あるいは電気回路の短絡がおきているのかが判断できないという欠点があった。また、風車と電源回路との結線を確認するためには、一度風力発電機と電源回路との配線を切り離し、テスターなどの計測器を用いて導通チェックを行う必要があった。
【０００４】
このように、風力発電システムの故障診断を行う場合、従来は、風車と電源回路との結線の切り離し作業や、風車を回す作業のために、風車と電源装置の間を行き来したり、双方にメンテナンス要員を配置するなどの必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、風力発電機及び風力発電機の電源回路の電気的断線を検出する電気的断線検出手段と、風力発電機の機械的不具合を検出する機械的不具合検出手段によって構成したことを特徴とする、風力発電機用電源装置を持つこと。また、前記電気的断線検出手段が、風車ブレードに負荷を与える制御装置からなること。また、前記機械的不具合検出手段が、風車ブレードに負荷を与えない制御装置からなること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による風力発電機のメンテナンス回路によれば、風力発電機のケースを開けること、あるいは、テスター等の計測器を用いずとも、一人のメンテナンス要員が風車のブレードを手動で回すだけで、電気的結線または機械的な不具合を容易に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は前記課題を解決するために、風力発電機の電源回路にメンテナンス回路を加えたものであって、風力発電機において、風力発電機用電源回路及び、風力発電機用制御回路及び、電気的断線検出手段と機械的不具合検出手段により構成される、風力発電機用メンテナンス回路からなるのが最良の形態である。
【実施例】
【０００８】
以下に、風力発電機用メンテナンス回路について添付図面を参照しながら説明する。図１は風力発電機を示したものである。風車ブレード１１が回転すると、ベアリング１２、ギア１３が回転し、発電機１４により発電する。発電した電力は電線１５を通り、図２に示す風力発電機用電源回路２００に到達する。一般に風力発電機によって発生した交流電圧は、ダイオードブロック２０２によって直流に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０６によって所望の直流電圧に変換され、直流出力２０７として取り出される。
【０００９】
図２は本発明にかかるメンテナンス回路を含んだ電源回路である。図３の本発明の実施の形態を示すフローチャートを参照しながら、その動作を説明する。メンテナンス開始スイッチ２１３を導通させると、タイマー回路２１２の出力２１０がオンとなり、スイッチ２０５が遮断される。スイッチ２１３が導通状態の時には、タイマー回路の出力２１１は、オンとオフの状態変化を５秒程度の一定時間間隔で繰り返す。
【００１０】
タイマー回路の出力２１１がオンの時は、スイッチ２０４が導通し、抵抗２０９により風力発電機に電気ブレーキがかかっている状態である。同様に２１１がオフの時は、スイッチ２０４が断となり、風力発電機には一切の負荷がかかっていない状態となる。このように、メンテナンス開始スイッチ２１３を導通させることにより、風力発電機にかかる負荷が５秒間隔程度で有り無しを繰り返すようになる。
【００１１】
前記のように、スイッチ２０４が導通し、風力発電機に電気ブレーキがかかっている状態の時では、風車ブレードを手動で回してみた場合、重く回るなるのが正常である。また、スイッチ２０４が断となり、風力発電機に一切の負荷がかかっていない状態の時には、風車ブレードを手動で回してみた場合、軽く回るのが正常である。逆に、スイッチ２０４が導通しているにもかかわらず、風車ブレードが軽く回る場合は、風力発電機に電気ブレーキがかかっていない状態であるため、発電機コイルの断線、あるいは発電機からスイッチ２０４までの結線の断線を特定することができる。また、スイッチ２０４が断であるにもかかわらず、風車ブレードが重く回る場合は、ベアリング、ギア、あるいは発電機の機械的な不具合が発生していることを特定することができる。
【００１２】
図４は、不具合の特定方法をあらわした図である。スイッチ２０４は一定時間間隔でオンとオフを繰り返すため、系が正常な状態においては、風車ブレードを手動で回した場合、４１のように重く回ったり軽く回ったりを一定時間間隔で繰り返すこととなる。ところが前記のような不具合が発生した場合には、風車ブレードを手動で回した場合、長時間にわたり軽かったり、また、長時間にわたり重かったりすることとなる。本発明のメンテナンス回路により、４２のように長時間にわたり重かった場合には機械的不具合が、４３のように長時間にわたり軽かった場合には電気的不具合が、それぞれ発生していると判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】風車ブレード、ベアリング、ギア、発電機からなる風力発電機
【図２】本発明の、風力発電機に負荷を与える回路と、負荷を与えない回路を含み、容易にメンテナンスをすることを可能にする、風力発電機の電源回路。
【図３】本発明の、故障検出のフローチャート。
【図４】風車ブレードを手動で回した時の重さの時間変化により、系が正常か、電気的不具合があるか、機械的不具合があるかを特定できる事を表した図。
【符号の説明】
【００１４】
１１…風車ブレード
１２…ベアリング
１３…ギア
１４…発電機
１５…発電した電圧を電源回路に流すための導線
２００…電源回路
２０１…前記１５と同一
２０２…ダイオードブロック
２０３…ダイオードブロックの正の出力
２０４…スイッチ１
２０５…スイッチ２
２０６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０７…インバータへのＤＣ出力
２０８…ダイオードブロックの負の出力
２０９…抵抗器
２１０…タイマー回路の出力１
２１１…タイマー回路の出力２
２１２…タイマー回路
２１３…メンテナンス開始スイッチ
３０１…メンテナンス開始スイッチをオン
３０２…スイッチ２０５がオフとなる
３０３…スイッチ２０４の状態による分岐
３０４…スイッチ２０４がオンの時
３０５…スイッチ２０５がオフの時
３０６…スイッチ２０４がオンの時、風力発電機に対して負荷が発生する
３０７…スイッチ２０４がオフの時、風力発電機には負荷がかかっていない
３０８…風力発電機に負荷が発生している状態で、風車ブレードを手動で回してみた場合に重いか軽いかの分岐
３０９…風力発電機に負荷がかかっていない状態で、風車ブレードを手動で回してみた場合に重いか軽いかの分岐
３１０…負荷が発生している状態で風車ブレードの回転が重かった場合
３１１…負荷がかかっていない状態で風車ブレードの回転が軽かった場合
３１２…負荷が発生している状態で風車ブレードの回転が軽かった場合
３１３…負荷がかかっていない状態で風車ブレードの回転が重かった場合
３１４…電気的不具合の発生を特定できる
３１５…異常が発生していないことを特定できる
３１６…機械的不具合の発生を特定できる
４１…風車ブレードを手動で回転する時に、系が正常動作している時の重さを表す
４２…風車ブレードを手動で回転する時に、機械的不具合を有している時の重さを表す
４３…風車ブレードを手動で回転する時に、電気的不具合を有している時の重さを表す
【図１】
2006238550.tif 000003
【図２】
2006238550.tif 000004
【図４】
2006238550.tif 000005
【図３】
2006238550.tif 000006