(57)【要約】【課題】本発明で解決しようとする問題点は、風力発電システムの発電電力は風により変動するため、電力系統の電圧変動の問題が発生するおそれがある点にある。また、無効電力量を任意に出力できない問題がある。【解決手段】発電システムに有効電力指令値に従い動作するように有効電力制御系を用いることとした。また、無効電力指令値により無効電力を有効電力とは独立に出力できるようにした。【選択図】図１
2008011607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
前記発電電力指令手段は、現在の風速から翼角度を決定し、該決定した翼角度に応じて発電電力指令値を決定する手段と、
前記発電機制御手段は前記発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の可変速風力発電システムにおいて、
風速が低い領域では、前記発電電力指令手段は前記翼角度指令値を固定値とし、
風速が速い領域では、発電電力指令手段は発電電力指令値を最大出力値に固定する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項３】
請求項１乃至２に記載の可変速風力発電システムにおいて、
風速の急減を検知する検出手段を備え、
風速が急減したときに発電電力指令手段は発電電力指令値を減少する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の可変速風力発電システムにおいて、
発電運転可能な速度範囲を超えないように前記発電電力指令値を変更する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の可変速風力発電システムにおいて、
風速の平均値と翼の回転数との比を所定値に制御するための手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項６】
少なくとも１枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、を備える可変速風力発電システムにおいて、
風車状態量により発電電力指令信号を発生する発電電力指令手段と、
前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御器手段と、
前記発電電力指令手段は、風速から発電電力指令値および回転数指令値を求める手段と、
回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて翼角度指令値を変更する手段と、
発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、
前記発電電力指令手段は、前記回転数偏差が所定の値より小さくなってから、前記発電電力指令値を風速から求めた発電電力指令値まで増加させる手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項８】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、
発電運転可能な速度範囲を超えないように前記発電電力指令値を変更する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項９】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、
前記回転数指令値を発電運転可能な速度範囲内に制限する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項１０】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、前記発電電力指令値に基づいて、風速の平均値と前記翼の回転数との比を所定値に制御するための手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項１１】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、
前記翼角度指令値に基づいて、風速の平均値と翼の回転数との比を所定値に制御するための手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項１２】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、
システム外部からの無効電力指令値に応じて、系統に出力する無効電力を調整する無効電力制御系を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項１３】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、
発電機に交流励磁型同期発電機を用いることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項１４】
請求項６に記載の可変速風力発電システムにおいて、
発電機に同期発電機を用いることを特徴とする可変速風力発電システム。
【請求項１５】
少なくとも１枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを含む電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
前記発電電力指令手段は、風速から翼角度指令値および回転数指令値を求める手段と、
回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて前記発電電力指令値を変化させる手段と、
前記発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とする可変速風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機の回転数を可変とした風力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置は、風のエネルギーを翼で受け、回転エネルギーに変換して発電機の回転子に回転トルクを発生させる。このとき回転子（または固定子、またはそれら両方）に磁界を発生させることで風により発生したトルクから電力を取り出す。この取り出した電力は、電線を介して電力系統や負荷に供給する。
【０００３】
風力発電システムは風のエネルギーを用いているため、その発電電力は変動し、接続する電力系統の電圧を変動させる問題がある。
【０００４】
風力発電システムの発電制御にトルク制御を用い、電圧変動対策としては力率制御を行う風力発電システムが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３５４７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
風力発電システムの発電電力は風により変動するため、電力系統の電圧変動を起こすおそれがあるという問題が発生する。
【０００７】
前記特許文献１では、発電システムにトルク制御を行っており、回転数変化にともない発電する有効電力が変化する。
【０００８】
また、力率制御では、発電電力が小さいときには無効電力の出力は小さくなり、電圧変動を抑制するために十分な無効電力量の出力が得られないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明は少なくとも１枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
前記発電電力指令手段は、現在の風速から翼角度を決定し、該決定した翼角度に応じて発電電力指令値を決定する手段と、
前記発電機制御手段は前記発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記課題を達成するために、本発明は少なくとも１枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを有する電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、を備える可変速風力発電システムにおいて、
風車状態量により発電電力指令信号を発生する発電電力指令手段と、
前記能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御器手段と、
前記発電電力指令手段は、風速から発電電力指令値および回転数指令値を求める手段と、
回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて翼角度指令値を変更する手段と、
発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記課題を達成するために、本発明は少なくとも１枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを含む電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
前記風車の風車状態量により発電電力指令値を発生する発電電力指令手段と、
能動スイッチを制御するために前記電力変換器を制御する発電機制御手段と、
前記発電電力指令手段は、風速から翼角度指令値および回転数指令値を求める手段と、
回転数指令値と回転数検出値の回転数偏差に応じて前記発電電力指令値を変化させる手段と、
前記発電機制御手段は発電電力指令値に応じて発電電力量を変更するため能動スイッチを制御し発電機の発電電力を調整する手段を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記課題を達成するために、本発明は少なくとも１枚の翼が回転可能な軸へ取り付けられている風車と、
該風車の軸と共に回転する回転子を有する発電機と、
該発電機の電力を制御するための能動スイッチを含む電力変換器と、
翼角度指令値に従い前記翼の角度を変更する翼角度変更手段と、
を備える可変速風力発電システムにおいて、
無効電力指令値により無効電力を有効電力とは独立に出力できるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の可変速風力発電システムによれば、系統に出力する発電電力の変動を、従来のトルク制御方式に比べ小さくできるため、系統の電圧変動に与える影響を小さくできる。
【００１４】
また、本発明の可変速風力発電システムによれば、無効電力制御手段を備えることで発電有効電力量とは独立して無効電力量を決定でき、発電電力が小さいときにも大きな無効電力を出力でき、系統条件に応じた無効電力出力を実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発電電力を有効電力制御により出力する制御装置を風力発電システムに備える方法で実現した。
【００１６】
系統で必要な無効電力を補うという目的を、無効電力指令を受けて無効電力を制御する制御装置を風力発電システムに備える方法で実現した。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例の装置構成を示す単線結線図である。まず、電力を送るための電力系統の構成について説明する。電力系統の発電設備１０１は容量が大きい場合、単に電源と考えることが出来る。電力系統の発電設備１０１からの電力は、送電線を用いて、家庭やビル，工場などに送られる。
【００１８】
風力発電装置１０４は、電力系統との連係用のトランス１０４−０７を介して前記送電線に接続される。
【００１９】
風力発電装置１０４は主に、巻線型誘導タイプの発電機１０４−０１,翼１０４−０２,風車制御装置１０４−０３，コンバータ（励磁装置）１０４−０４，コンバータ制御装置１０４−０５から構成される。
【００２０】
翼１０４−０２は、発電機１０４−０１の回転子に（ギアなどで）機械的に接続されており、発電機１０４−０１の回転子巻線はコンバータ１０４−０４と電気的に接続され、また、発電機１０４−０１の固定子は遮断器１０４−０６や連係用のトランス１０４−０７などを介して電力系統に電気的に接続される（詳細構成は図２で説明する）。
【００２１】
風車制御装置１０４−０３は、風速検出値Ｕや無効電力指令値Ｑｒｅｆや回転数検出値を入力する。また、風車制御装置１０４−０３は、翼１０４−０２にピッチ角指令値
Ｐｃｈｒｅｆを出力して翼角度を制御したり、有効電力指令値Ｐｒｅｆの演算およびコンバータ制御装置１０４−０５に有効電力指令値Ｐｒｅｆを出力したり、また無効電力指令値Ｑｒｅｆの受信、受信した無効電力指令値Ｑｒｅｆをコンバータ制御装置１０４−０５に伝送する機能を持つ。
【００２２】
前記無効電力指令値Ｑｒｅｆや、前記有効電力指令値Ｐｒｅｆなどの各種指令値は、コンバータ制御装置１０４−０５に送られる。
【００２３】
コンバータ制御装置１０４−０５は、指令値に従いコンバータ１０４−０４を制御し、発電機１０４−０１の電力や、系統に出力する電力（有効電力，無効電力）を制御する。
【００２４】
次に、図２を用いて、風力発電装置１０４について詳しく説明する。図２は発電機104−０１に交流励磁型同期発電機を用いた構成を示す。
【００２５】
発電機１０４−０１の固定子側の３相出力は、外部信号ｓｇ１によって開閉可能な例えば電磁接触器３０１の二次側に接続される。また電磁接触器３０１の一次側は、電磁接触器３０２の一次側に接続される。電磁接触器３０２の二次側は、コンデンサＣｎ，リアクトルＬｎで構成される交流フィルタ回路を介して、コンバータＣＮＶに接続される。
【００２６】
コンバータＣＮＶの直流回路３０３はコンバータＩＮＶの直流回路部に接続され、前記コンバータＩＮＶの交流出力は、リアクトルＬｒ，コンデンサＣｒで構成される交流フィルタ回路を介して発電機１０４−０１の回転子巻線に電気的に接続される。また、電磁接触器３０１の一次側は、遮断器１０４−０６やトランス１０４−０７を介して電力系統
１０１にも接続される。
【００２７】
前記遮断器１０４−０６は、風力発電装置１０４を系統から電気的に切り離すための機能を具備する。
【００２８】
発電機側コンバータＩＮＶおよび系統側コンバータＣＮＶは、例えば能動スイッチとして半導体のスイッチング素子（サイリスタ，ＧＴＯ，ＩＧＢＴ，ＭＯＳ，ＳｉＣなど）を用いて構成しており、それぞれ、交流を直流に変換または直流を交流に変換する機能を備える。
【００２９】
また、前記系統側コンバータＣＮＶの交流出力端子に設置される、リアクトルＬｎやコンデンサＣｎで構成された交流フィルタ回路は、高調波電流，高調波電圧を減衰させる機能を持つ。
【００３０】
発電機１０４−０１の回転子には、ギアなどを介して風力発電用の翼が接続されており、風の力を受けて回転する。また、回転子には、回転速度を検出する、例えばエンコーダで構成される速度検出器が接続されており、速度検出値ωをコンバータ制御装置１０４−０５および風車制御装置１０４−０３に出力する。
【００３１】
また、回転子に接続された翼１０４−０２はピッチ角度指令値Ｐｃｈｒｅｆに従って翼の角度を変更する。風の入射方向を０度と定義すると翼角度が大きくなると風を受ける面積が増すことになる。
【００３２】
次に、発電電力を制御するための配線および装置について説明する。遮断器１０４−
０６の二次側の三相電圧および三相電流は、それぞれ電圧センサＰＴｓ，電流センサCTsによりその値を低電圧の電圧検出信号Ｖｓ，低電圧の電流検出信号Ｉｓに変換され、前記低電圧の信号ＶｓおよびＩｓはコンバータ制御装置１０４−０５に入力される。
【００３３】
また、電磁接触器３０１の二次側（電磁接触器３０１と発電機１０４−０１の固定子との間）の電圧は、電圧センサＰＴｇによりその値を低電圧の電圧信号Ｖｇに変換されコンバータ制御装置１０４−０５に入力される。
【００３４】
コンバータＩＮＶおよびコンバータＣＮＶの直流回路３０３に接続されたコンデンサ
Ｃｄの電圧は、電圧センサにより低電圧の直流電圧信号Ｅｄｃに変換され、直流電圧信号Ｅｄｃはコンバータ制御装置１０４−０５に入力される。
【００３５】
また、コンバータＩＮＶの出力電流Ｉｒ（発電機１０４−０１の二次側電流）は電流センサＣＴｒにより検出され、また、コンバータＣＮＶの出力電流Ｉｎは電流センサＣＴｎにより検出され、電流検出値Ｉｒおよび電流検出値Ｉｎはコンバータ制御装置１０４−
０５に伝送される。
【００３６】
風車コントローラ１０４−０３は、制御装置１０４−０５に、有効電力指令値Ｐｒｅｆ，無効電力指令値Ｑｒｅｆなどの各種指令値を送ったり、風速Ｕや回転数ωを入力して有効電力指令値Ｐｒｅｆを計算したり、無効電力指令値Ｑｒｅｆを伝送したり、ピッチ角
（翼の角度）指令値Ｐｃｈｒｅｆを演算して、翼１０４−０２に伝送するなどの機能を備える。
【００３７】
コンバータ制御装置１０４−０５は、電磁接触器３０１，３０２を、それぞれ信号Ｓｇ１，Ｓｇ２で制御する。また、コンバータ制御装置１０４−０５は、半導体スイッチング素子で構成されるコンバータＩＮＶ、コンバータＣＮＶのそれぞれを駆動制御するパルス信号Ｐｕｌｓｅ＿ｉｎｖ，Ｐｕｌｓｅ＿ｃｎｖを出力する。
【００３８】
運転指令により電磁接触器３０２のオン信号が信号Ｓｇ２により指令され、電磁接触器３０２がオンすると、コンバータＣＮＶはパルス信号Ｐｕｌｓｅ＿ｃｎｖにより運転を開始し、平滑コンデンサＣｄの直流電圧Ｅｄｃを一定に制御する。
【００３９】
次に、図３を用いてコンバータ制御装置１０４−０５の機能について説明する。
【００４０】
まず、コンバータＣＮＶの制御について詳細に説明する。コンバータＣＮＶが運転を開始する前に電磁接触器３０２の投入指令Ｓｇ２が出力され、コンバータＣＮＶは系統に接続される。
【００４１】
前記交流電圧検出値Ｖｓは、位相検出器ＴＨＤＥＴと３相２相変換器３２ｔｒｓに入力される。前記位相検出器ＴＨＤＥＴは、系統の電圧に追従する位相信号ＴＨｓを、例えば位相同期ループ（ＰＬＬ：Phase Locked Loop ）方式で演算し、前記位相信号ＴＨｓ
(ＴＨｓ：系統Ｕ相電圧を正弦波としたときの位相信号)を３相２相座標変換器３２dqtrs−０１，３２ｄｑｔｒｓ−０２，回転座標変換器ｄｑｔｒｓおよび励磁位相演算器SLDETおよび２相３相座標変換器ｄｑ２３ｔｒｓ−０１に出力する。直流電圧指令値Ｅｒｅｆと前記直流電圧検出値Ｅｄｃは直流電圧調整器ＤＣＡＶＲ（たとえば比例積分制御器により構成）に入力される。前記直流電圧調整器ＤＣＡＶＲは入力された指令値Ｅｒｅｆと検出値Ｅｄｃの偏差が零になるように出力のｐ軸電流指令値(有効分電流指令値)Ｉｐｎｓｔｒを調整し、電流調整器１−ＡＣＲに出力する。
【００４２】
３相２相座標変換器３２ｄｑｔｒｓ−０１は入力された電流Ｉｎから数１および数２に示した変換式を用いて、ｐ軸電流検出値Ｉｐｎ（有効分電流）とｑ軸電流検出値Ｉｑｎ
（無効分電流）を演算し、ｐ軸電流検出値Ｉｐｎを電流調整器１−ＡＣＲに、ｑ軸電流検出値Ｉｑｎを電流調整器２−ＡＣＲに出力する。
【００４３】
ここで、添え字ｕ，ｖ，ｗは相を表し、例えば、ＩｎのＵ相電流はＩｎｕと表記する。以降電圧なども同様である。
【００４４】
【数１】
2008011607.tif 000003
【００４５】
【数２】
2008011607.tif 000004
【００４６】
前記電流調整器１−ＡＣＲは、前記ｐ軸電流指令値Ｉｐｎｓｔｒと前記ｐ軸電流検出値Ｉｐｎの偏差を零にするように出力のｐ軸電圧指令値Ｖｐｎ０を調整し、加算器４０１に出力する。同様に、前記電流調整器２−ＡＣＲは、ｑ軸電流指令値（＝０）と前記ｑ軸電流検出値Ｉｑｎの偏差を零にするように出力のｑ軸電圧指令値Ｖｑｎ０を調整し、加算器４０２に出力する。ここで前記電流調整器（１−ＡＣＲ，２−ＡＣＲ）はたとえば比例積分制御器により構成できる。
【００４７】
前記３相２相変換器３２ｔｒｓは入力された電圧Ｖｓから数３に示した変換式を用いて、α成分Ｖｓαとβ成分Ｖｓβを演算し、さらに数４を用いてｐ軸電圧検出値（系統電圧ベクトルに一致する位相成分）Ｖｐｓとｑ軸電圧検出値（前記ｐ軸電圧検出値Ｖｐｓと直交する成分）Ｖｑｓを演算し、それぞれを前記加算器４０１，４０２に出力する。
【００４８】
【数３】
2008011607.tif 000005
【００４９】
【数４】
2008011607.tif 000006
【００５０】
前記加算器４０１は、前記ｐ軸電圧指令値Ｖｐｎ０と前記ｐ軸電圧検出値Ｖｐｓを加算して２相３相座標変換器ｄｑ２３ｔｒｓ−０１に出力する。同様に前記加算器４０２は、前記ｑ軸電圧指令値Ｖｑｎ０と前記ｑ軸電圧検出値Ｖｑｓを加算して２相３相座標変換器ｄｑ２３ｔｒｓ−０１に出力する。
【００５１】
前記２相３相座標変換器ｄｑ２３ｔｒｓ−０１は、前記位相信号ＴＨｓと、前記各加算器の結果Ｖｐｎ，Ｖｑｎを入力し、数５および数６に示した変換式により前記コンバータＣＮＶの出力する電圧指令値Ｖｕｎ，Ｖｖｎ，Ｖｗｎを演算し、ＰＷＭ演算器ＰＷＭｎに出力する。
【００５２】
【数５】
2008011607.tif 000007
【００５３】
【数６】
2008011607.tif 000008
【００５４】
前記ＰＷＭ演算器ＰＷＭｎは、入力された電圧指令Ｖｕｎ，Ｖｖｎ，Ｖｗｎからパルス幅変調方式により前記電力変換器ＣＮＶを構成するｎ個の半導体素子をオン・オフするパルス信号Ｐｕｌｓｅ＿ｃｎｖを演算し、前記コンバータＣＮＶに出力する。
【００５５】
次に、コンバータＩＮＶの制御について説明する。
【００５６】
発電機１０４−０１の回転数ωは、回転位相検出器ＲＯＴＤＥＴに入力される。回転位相検出器ＲＯＴＤＥＴは、回転数ωを位相信号に換算し、位相信号ＲＴＨを加算器４０３に出力する。
【００５７】
位相信号ＲＴＨと同期制御器ＳＹＮＣの出力位相信号ＬＴＨは加算器４０３で加算されて位相信号ＴＨとなり、位相信号ＴＨは前記位相信号ＴＨｓとともに励磁位相演算器
ＳＬＤＥＴに入力される。
【００５８】
前記励磁位相演算器ＳＬＤＥＴは、前記位相信号ＴＨとＴＨｓを減算し、さらに発電機の極対数ｋ倍して発電機の回転子の電気角周波数の位相信号ＴＨｒ(＝ｋ(ＴＨｓ−ＴＨ))を３相２相座標変換器３２ｄｑｔｒｓ−０３と２相３相座標変換器ｄｑ２３ｔｒｓ−０２に出力する。
【００５９】
電力演算器ＰＱＣＡＬは、システム電流Ｉｓを前記数１および数２に示す変換行列により変換し、得られたｐ軸電流Ｉｐｓ（系統電圧のＵ相ベクトルと同じ向き）と、系統電圧のＵ相ベクトルと直行するｑ軸電流Ｉｑｓと、前記ｐ軸電圧検出値Ｖｐｓと、ｑ軸電圧検出値Ｖｑｓとを入力し、数７により、システムの有効電力Ｐｓと無効電力Ｑｓを演算する。
【００６０】
〔数７〕
Ｐｓ＝３（Ｖｐｓ×Ｉｐｓ＋Ｖｑｓ×Ｉｑｓ）／２
Ｑｓ＝３（−Ｖｐｓ×Ｉｑｓ＋Ｖｑｓ×Ｉｐｓ）／２
【００６１】
有効電力調整器ＡＰＲは、有効電力Ｐｓと風力発電装置の有効電力指令値Ｐｒｅｆを入力し、前記有効電力指令値Ｐｒｅｆと前記有効電力検出値Ｐｓの偏差を零にするように出力の有効分電流指令値Ｉｐ０を出力する。
【００６２】
また、無効電力調整器ＡＱＲは、無効電力Ｑｓと無効電力指令値Ｑｒｅｆを入力し、前記電力指令値Ｑｒｅｆと前記無効電力検出値Ｑｓの偏差を零にするように出力の励磁電流指令値Ｉｑ０を出力する。ここで前記有効電力調整器ＡＰＲ，無効電力調整器ＡＱＲはたとえば比例積分器により構成できる。
【００６３】
前記有効電力調整器の出力する電流指令値Ｉｐ０および無効電力調整器の出力する電流指令値Ｉｑ０は切り替え器ＳＷに入力される。
【００６４】
切り替え器ＳＷは前記有効電力調整器ＡＰＲおよび無効電力調整器ＡＱＲの出力である電流指令値（Ｉｐ０およびＩｑ０）を使用するか、または、有効分電流指令値に零を、励磁電流指令値に電圧調整器ＡＶＲの出力Ｉｑ１を使用するかを決定する。ここで、切り替え器ＳＷは電磁接触器３０１が投入される前（すなわち発電機１０４−０１の固定子電圧Ｖｇを系統電圧Ｖｓに同期させる電圧同期運転時）には、後者（有効分電流指令値に零、励磁電流指令値に電圧調整器の出力）を使用し、電磁接触器３０１を投入してからは前者（各電力調整器の出力）を選択する。
【００６５】
同期制御器ＳＹＮＣは、前記系統電圧検出値Ｖｓの瞬時ベクトルの振幅値にフィルタを用いて求めた振幅指令値Ｖｓｒｅｆを計算し、また前記発電機固定子電圧検出値Ｖｇからも同様に瞬時ベクトルの振幅値にフィルタを用いて求めた振幅検出値Ｖｇｐｋを計算する。同期制御器ＳＹＮＣは、振幅指令値Ｖｓｒｅｆと、発電機の電圧振幅Ｖｇｐｋが同期しているか判定する機能と、さらに系統電圧と固定子電圧の位相が異なる場合は、それを補正するための位相補正信号ＬＴＨを出力する機能と、系統電圧と固定子電圧の位相が所定の範囲に入り、同期しているかを判定する機能を備え、遮断器の動作信号Ｓｇ１と制御切替信号Ｓｇ０を出力する機能を備える。
【００６６】
ここで、電圧調整器ＡＶＲについて説明する。前記電圧調整器ＡＶＲは、発電機固定子電圧Ｖｇの振幅値Ｖｇｐｋをフィードバック値とし、また、系統電圧Ｖｓの振幅値にフィルタを通した前記振幅指令値Ｖｓｒｅｆを指令値として入力し、前記発電機Ｖｇの振幅値と前記指令値の偏差を零にするような励磁電流指令値Ｉｑ１を前記切り替え器ＳＷに出力する。ここで前記電圧調整器ＡＶＲはたとえば比例積分制御器により構成できる。この電圧調整器ＡＶＲは、電磁接触器３０１が開状態で動作させ、系統電圧の振幅値に発電機
１０４−０１の固定子電圧の振幅値を一致させるために、コンバータＩＮＶから発電機
１０４−０１の二次側に流す励磁電流指令値Ｉｑｒ＿ｒを調整する。
【００６７】
このように、同期制御器ＳＹＮＣと電圧調整器ＡＶＲと切り替え器ＳＷが動作することで、発電機１０４−０１が系統に接続する前に、固定子電圧Ｖｇを系統電圧と同期させることが出来、また、系統に接続された後は、速やかに電力制御に制御を切り替えることが可能になる。
【００６８】
電流指令値に従って発電機回転子の電流を制御する電流制御の構成について説明する。３相２相座標変換器３２ｄｑｔｒｓ−０３は入力された電流Ｉｒおよびロータの位相THrから数８および数９に示した変換式を用いて、ｑ軸電流検出値Ｉｑｒ（励磁電流成分）とｐ軸電流検出値Ｉｐｒ（有効分電流成分）を演算し、ｑ軸電流検出値Ｉｑｒを電流調整器４−ＡＣＲに、ｐ軸電流検出値Ｉｐｒを電流調整器３−ＡＣＲに出力する。
【００６９】
【数８】
2008011607.tif 000009
【００７０】
【数９】
2008011607.tif 000010
【００７１】
前記電流調整器４−ＡＣＲは、前記ｑ軸電流指令値Ｉｑ１またはＩｑ０と前記ｑ軸電流検出値Ｉｑｒの偏差を零にするように出力のｑ軸電圧指令値Ｖｑｒを調整する。同様に、前記電流調整器３−ＡＣＲは、前記ｐ軸電流指令値Ｉｐ１（＝０）またはＩｐ０と前記ｐ軸電流検出値Ｉｐｒの偏差を零にするように出力のｐ軸電圧指令値Ｖｐｒを調整する。ここで前記電流調整器はたとえば比例積分器により構成できる。
【００７２】
前記ｐ軸電圧指令値Ｖｐｒと前記ｑ軸電圧検出値Ｖｑｒは２相３相座標変換器dq23trs−０２に入力され、前記２相３相座標変換器ｄｑ２３ｔｒｓ−０２は、前記位相信号THrと、前記各入力値から、数９および数１０に示した変換式により前記変換器dq23trs −
０２の出力する電圧指令値Ｖｕｒ，Ｖｖｒ，Ｖｗｒを演算し、ＰＷＭ演算器ＰＷＭｒに出力する。
【００７３】
【数１０】
2008011607.tif 000011
【００７４】
【数１１】
2008011607.tif 000012
【００７５】
前記ＰＷＭ演算器ＰＷＭｒは、入力された電圧指令Ｖｕｒ，Ｖｖｒ，Ｖｗｒからパルス幅変調方式により前記コンバータＩＮＶを構成するｍ個の半導体素子をオン・オフするパルス信号Ｐｕｌｓｅ＿ｉｎｖを演算し、前記コンバータＩＮＶに出力する。
【００７６】
このように構成されたコンバータＣＮＶの動作を簡単に説明する。コンバータ制御装置は、系統電圧Ｖｓの位相を検出し、検出した電圧位相と同相の電流指令値を制御することでコンバータＣＮＶと系統との間で有効電力をやり取りし、直流電圧を制御する。発電機側コンバータＩＮＶが直流回路部３０３の電力を使用すると平滑コンデンサＣｄのエネルギーを消費することになり、例えば直流電圧Ｅｄが低下すれば、系統側コンバータＣＮＶの直流電圧制御は交流電力を使用して平滑コンデンサＣｄを充電して直流電圧Ｅｄｃを一定に保つように動作し、逆にコンバータＩＮＶが直流電力を充電して直流電圧Ｅｄｃが上昇する場合にはコンバータＣＮＶの直流電圧制御は直流電力を交流電力に変換して放電し、直流電圧Ｅｄｃを一定に保つように動作することになる。
【００７７】
次に、図４から図６を用いて、風車制御装置１０４−０３について説明する。図４において風車制御装置１０４−０３は、風速Ｕを入力し、風速の平均値Ｕａｖを一次遅れフィルタＬＰＦなどを用いて検出する。検出した平均風速Ｕａｖは、ピッチ角指令演算器
ＰＣＨＣＡＬに入力される。
【００７８】
ピッチ角指令演算器ＰＣＨＣＡＬでは、例えば平均風速Ｕａｖとピッチ角のテーブルを用いてピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆを計算する。ピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆは、翼104−０２と、電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬに送られる。
【００７９】
図５は、回転数に対する風車の出力特性を示す。風速が風速１，風速２，風速３と変化すると、あるピッチ角に対して発電機の出力特性はピークを持つ上に凸の曲線を描く。例えば、風速が高い状態である風速３のとき、電力指令値がＰ３を設定すると、運転点は凸の曲線の右側の傾きとの交点Ａに収束する。
【００８０】
そして、風の状態が変化して風速３が風速３ｂ、又は風速３ｃの状態に変化したとしてもこれらの出力特性のグラフが電力指令値Ｐ３との交点で運転されるようになり、従来のトルク一定制御方式と比較すると、速度は変動してしまうが、一定の電力指令値Ｐ３に追従して運転されるようになる。
【００８１】
また、低風速時は、ピッチ角は最大の風を受けられるように固定値に制御しており、電力指令値を変化させることで風車の出力特性で定まる運転点での速度で発電運転がなされ、強風時は出力電力を最大値固定とするために電力指令値をその風の状態で発電出来る最大値に固定し、ピッチ角を変更して出力特性の曲線を変更して回転速度を所定の回転数になるように制御することが可能になる。
【００８２】
このため、電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬは、例えば、各ピッチ角における図５の特性曲線を内部参照テーブルとして持ち、ピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆと平均風速Ｕａｖと回転数ωから有効電力指令値Ｐｒｅｆを求める機能を備えている。
【００８３】
また、例えば風速が風速３から風速２に減少すると、発電電力のほうが発電機の出力特性よりも上になるため速度が減少していき、やがて停止してしまう。このような速度の急激な減少に対しては、電力指令値を急減させる制御が必要になる。このため、速度の変化率（減速率）ｄω／ｄｔが所定値を越えたときに電力指令値を減少させる機能も電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬに持たせる。
【００８４】
図１４に有効電力指令値Ｐｒｅｆを減少させる機能の回路例を示す。
【００８５】
回転数ωは微分器１４２により変化率が求められ、この変化率Ｐａが比較器１４６に入力される。比較器１４６にはメモリ等の記憶手段１４４から所定の値Ａが入力される。比較器１４６からは変化率Ｐａ＞所定値Ａの時に出力値“１”が出力され、それ以外の場合は“０”が出力される。そして、この出力値が増幅器１４８で例えば係数０.５ を掛けて増幅される。この増幅器からの出力値は有効電力指令値Ｐｒｅｆに対して掛け算器で掛け算され、その結果、例えば有効電力指令値Ｐｒｅｆが“１００”の値であったものが、電力指令値Ｐｒｅｆ′として“５０”の値として出力されるようになる。
【００８６】
したがって、電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬは、速度の変化率ｄω／ｄｔが所定値を越えたときに電力指令値を減少させる機能と、平均風速から定まるピッチ角指令値と回転数ωにより定まる電力指令値を演算する機能の両方を持つ。
【００８７】
次に、図５を用いて、出力電力の変動について説明する。平均風速が風速３で安定しており、その近傍で変動する場合、ある短い時間で見ると、電力制御を用いた場合、回転数変化に対して、出力電力が変動することなく一定に制御される。これに対して、数１２からも明らかなように、トルク制御では回転数の変化に対して、出力電力の変動が大きくなることがわかる。
【００８８】
〔数１２〕
（電力）＝（回転角速度）×（トルク）
【００８９】
風速の変化に対して、トルク制御では出力電力が調整される。例えば、風速微小低下時に速度が低下してくると、電力が絞られるので速度低下も抑制される。これに対して、電力制御では、例えば風速の微小低下時に速度が低下しても電力指令値を絞るまでは電力を出力し続けるため速度低下がトルク制御に比べ大きくなるが、出力電力の変動は抑制され、電力系統の周波数に与える影響は、トルク制御方式に比べると小さくなる。
【００９０】
このように、平均風速の近傍で風速が小さく変動する場合、電力制御は速度変化幅が大きいが発電電力の変動は小さく、トルク制御は発電電力の変動は大きいが速度変動は小さくなる特徴を持つことがわかる。
【００９１】
以上のように、風速Ｕからピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆを演算し、ピッチ角指令値と回転数ωと風速Ｕａｖを用いて電力制御の有効電力指令値Ｐｒｅｆを変更することで、可変速風力発電システムの安定な運転が実現できる。
【００９２】
また、電力制御を用いることで、風速変動による出力変動が小さく抑えられ系統に与える影響が小さいシステムが得られる。
【００９３】
また、無効電力指令値Ｑｒｅｆにより系統に出力する無効電力を制御する機能を持ち、発電システムから無効電力を供給することで、系統電圧を調整できるとともに、同期調相機や電力用コンデンサなどの設置を削減できる。
【実施例２】
【００９４】
次に、図６から図８を用いて他の実施例について説明する。実施例１と同様な機能を持つものは同一符号、または同一部分を表しているので説明を省略する。本実施例では、実施例１の有効電力指令Ｐｒｅｆの作成方法が異なる。
【００９５】
図６は、風車が風からエネルギーを取り出すときの効率を示しており、横軸が翼(先端)の周速Ｖｐｌ［ｍ／ｓ］と風速Ｕ［ｍ／ｓ］の比（周速比λ＝Ｖｐｌ／Ｕ）、縦軸が効率を示す。図から明らかなように効率が最も良い周速比λが存在する。前記ピッチ角のテーブルは、例えば図７の特性から、効率の良い周速比となる回転数が得られるピッチ角を各風速値からあらかじめ求めておき、図１５のグラフ特性に示されるような風速に対するピッチ角指令値のテーブルを作成しておくことで実現できる。
【００９６】
図７を用いて、風車制御装置１０４−０３について説明する。風車制御装置１０４−
０３は、風速Ｕを入力し、風速の平均値Ｕａｖを一次遅れフィルタＬＰＦなどを用いて検出する。
【００９７】
ピッチ角指令演算器ＰＣＨＣＡＬは図１５のグラフ特性に示したように風速の平均値
Ｕａｖからピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆを求める。
【００９８】
そして、速度指令演算器ＳＣＡＬは、風速の平均値Ｕａｖを用いて図１６のグラフ特性に示されるテーブルデータのように効率の良い周速比λに、風速
Ｕａｖを乗じることで周速を求め、周速と翼の直径から回転数指令値ωｒｅｆを算出する。
【００９９】
求めた回転数指令値ωｒｅｆは、検出された回転数ωとの差を減算器４０４にて計算し、求めた差（ωｒｅｆ―ω）は速度調整器ＡＳＲ１に入力される。速度調整器ＡＳＲ１は差を零とするように有効電力指令値Ｐｒｅｆを調整し、コンバータ制御装置１０４−０５へ伝送する。ここで、速度調整器ＡＳＲ１は、例えば比例積分器などで構成される。また、前述の実施例で示したように、風速の急な減少に対しては、電力指令値を急減させる制御が必要になるので、このための機能も速度制御器ＡＳＲ１は備える。
【０１００】
図８は、このときの各部の値の時間変化の様子を示す。ピッチ角指令に対し、速度制御が速く動作するので、風速Ｕの変化に対してピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆよりも有効電力指令値Ｐｒｅｆが変化して周速比を一定に保つように動作する。
【０１０１】
以上のように、風速Ｕからピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆと回転数指令値ωｒｅｆを演算し、ピッチ角指令値にあった速度となるように電力制御の有効電力指令値Ｐｒｅｆを変更することで、可変速風力発電システムの安定な運転が実現できる。
【０１０２】
また、周速比が翼効率の高い点となる回転数で運転できるので、高効率な運転が実現できる。
【実施例３】
【０１０３】
次に図９および図１０を用いて他の実施例について説明する。図９は、図７で示した風車制御装置の他の実施例を示しており、実施例１と同様な機能を持つものは同一符号、または同一部分を表しているので説明を省略する。
【０１０４】
図９を用いて、風車制御装置１０４−０３について説明する。風車制御装置１０４−
０３は、風速Ｕを入力し、風速の平均値Ｕａｖを一次遅れフィルタＬＰＦなどを用いて検出する。検出した平均風速Ｕａｖは、速度指令演算器ＳＣＡＬおよび電力指令演算器
ＰＲＥＦＣＡＬに入力される。
【０１０５】
電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬでは、例えば平均風速Ｕａｖと出力電力のテーブルを用いて有効電力指令値Ｐｒｅｆが計算される。前述の図５の実施例に示したように、風車が効率の良い周速比となるときの電力指令値のテーブルをあらかじめ求めておき、風速に対する電力指令値のテーブルを作成しておくことで電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬは実現できる。また、電力指令演算器には、前述の実施例で示したように風速が急減したときに電力指令値を急減させる機能を持たせ、ピッチ角が調整中には電力指令値を小さくしておく機能を持たせることで、過渡時にも安定な運転が実現できる。
【０１０６】
また、速度指令演算器ＳＣＡＬは、前述の実施例のように効率の良い周速比に風速を乗じることで周速を求め、翼の直径から回転数指令値ωｒｅｆを演算する。
【０１０７】
求めた回転数指令値ωｒｅｆは、検出された回転数ωとの差を減算器にて計算し、求めた差（ωｒｅｆ―ω）は速度調整器ＡＳＲ２に入力される。速度調整器ＡＳＲ２は差を零とするようにピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆを調整し、翼１０４−０２へ伝送する。ここで、速度調整器ＡＳＲ２は、例えば比例積分器などで構成される。
【０１０８】
このとき、有効電力指令値Ｐｒｅｆが最大値が先に所定値に変更され、その後ピッチ角制御によるピッチ角が遅れて所定値に変更されるような場合、翼から得られる入力エネルギーよりも発電電力が大きくなるので速度が低下してしまう。これを回避するため、ピッチ角が所定値に達するまでの時間は電力指令値を小さめに設定しておくか、ピッチ角が所定値に達して回転数が目標値に達するまでローパスフィルタＬＰＦ等を用いて電力指令値を小さめに設定しておくと過渡的に安定な動作が実現できる。
【０１０９】
図１０は、このときの各部の値の時間変化の様子を示す。有効電力指令Ｐｒｅｆの変更速度に対し、ピッチ角変更による速度制御を速く動作させるので、風速Ｕの変化に対して有効電力指令値Ｐｒｅｆよりもピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆが大きく変化して周速比を一定に保つように動作する。
【０１１０】
以上のように、風速Ｕから有効電力指令値Ｐｒｅｆと回転数指令値ωｒｅｆを演算し、有効電力指令値Ｐｒｅｆにあった速度となるようにピッチ角指令値Ｐｃｈｒｅｆを変更することで、可変速風力発電システムの安定な運転が実現できる。
【０１１１】
また、電力制御を用いることで、風速変動による出力変動が小さく抑えられるので、系統の周波数に与える影響が小さいシステムが得られる。
【実施例４】
【０１１２】
次に図９および図１０を用いて他の実施例について説明する。図９は、図７で示した風車制御装置の他の実施例を示しており、実施例１と同様な機能を持つものは同一符号、または同一部分を表しているので説明を省略する。
図１７は電力指令値Ｐｒｅｆを回転数ωの状態に応じ切り替える機能を備えた風車制御装置１０４−０３を示したものである。
電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬからは有効電力指令値Ｐｒｅｆが電力指令切替器１７２に入力されており、かつ、回転数ωを入力した速度調整器ＡＳＲ１からも有効電力指令値Ｐｒｅｆが電力指令切替器１７２に入力されている。
そして、電力指令切替器１７２は入力される回転数ωがωｍｉｎ＜回転数ω＜ωｍａｘの範囲に有る時は電力指令演算器ＰＲＥＦＣＡＬからの有効電力指令値Ｐｒｅｆが電力指令切替器１７２より出力される。そして、回転数ωがωｍｉｎ＜回転数ω＜ωｍａｘの範囲に無い時は速度調整器ＡＳＲ１からの有効電力指令値Ｐｒｅｆが電力指令切替器１７２より出力されるようになっている。
この実施例の構成によれば、入力される回転数ωが所定の回転数の範囲、即ち電力優先制御に適した回転数の範囲（ωｍｉｎ＜回転数ω＜ωｍａｘ）に有る時は、システムは電力優先制御で制御されるようになり、外部から入力される電力出力要求に対して安定して応答出来るようになる。そして、この範囲から外れている時は、システムは回転数優先制御で制御されるようになるので、効率的で安定した回転状態に移行するようになる。
【実施例５】
【０１１３】
実施例１では、巻線型誘導発電機をコンバータを使って系統に接続する風力発電装置について説明してきたが、図１１および図１２に示すような同期発電機を用いた場合にも適用できる。
【０１１４】
本実施例では、発電機に例えば永久磁石を用いた同期発電機６０４−０１を用い、発電機から取り出す電力をコンバータ６０４−０４によりＡＣ−ＤＣ−ＡＣ変換して電力系統１０１に出力する。
【０１１５】
図１２を用いて制御装置６０４−０５の機能について説明する。
【０１１６】
なお、実施例１と同じ制御機能を持つものは同様な符号にて表している。
【０１１７】
まず、コンバータＣＮＶの制御について説明する。
【０１１８】
前記制御装置１０４−０５の系統側コンバータＣＮＶの制御との違いは、無効電流調整器２−ＡＣＲに入力される指令値が、制御装置６０４−０５では無効電力調整器ＡＱＲ２の出力電流指令値Ｉｑｎｓｔｒ（無効電流指令値）となっている点である。
【０１１９】
系統電圧Ｖｓと出力電流Ｉｎから、電力演算器ＰＱＣＡＬ２出力の有効電力と無効電力Ｑｎが計算できる。無効電力Ｑｎは、無効電力調整器ＡＱＲ２にフィードバック値として入力され、無効電力指令値Ｑｒｅｆに一致するように無効電流Ｉｑｎを変更する。
【０１２０】
次に、図１３を用いてコンバータＩＮＶの制御について説明する。
【０１２１】
同期発電機６０４−０１の回転数ωは、回転位相検出器ＲＯＴＤＥＴに入力される。図３で示した制御装置１０４−０５との大きな違いは、同期発電機６０４−０１の位相検出方法で、回転位相ＲＴＨがそのまま位相信号となる点である。
【０１２２】
電力演算器ＰＱＣＡＬは、発電機Ｉｒを前記数１および数２に示す変換行列により変換し、得られたｐ軸電流Ｉｐｒ（発電機電圧のＵ相ベクトルと同じ向き）と、系統電圧の
Ｕ相ベクトルと直行するｑ軸電流Ｉｑｒと、発電機電圧Ｖｒを数３および数４と同じ変換式に用いて得られるｄ軸電圧Ｖｄｒとｑ軸電圧Ｖｑｒとを入力し、数７の式と同様に、発電機の有効電力Ｐｒと無効電力Ｑｒを演算する。
【０１２３】
有効電力調整器ＡＰＲは、有効電力Ｐｓと風力発電装置の出力の有効電力指令値Ｐrefを入力し、前記有効電力指令値Ｐｒｅｆと前記電力検出値Ｐｒの偏差を零にするように出力の有効分電流指令値Ｉｐ０を出力する。
【０１２４】
また、無効電力調整器ＡＱＲは、発電機の力率を調整するために用いられる。力率１に保つためには指令値は零が入力される。無効電力Ｑｒと風力発電装置の無効電力零を入力し、制御するため励磁電流指令値Ｉｑ０を出力する。
【０１２５】
３相２相座標変換器３２ｄｑｔｒｓ−０３は入力された電流Ｉｒおよびロータの位相
ＲＴＨから数８および数９に示した変換式を用いて、ｐ軸電流検出値Ｉｐｒ（有効分電流成分）とｑ軸電流検出値Ｉｑｒ（励磁電流成分）を演算し、ｐ軸電流検出値Ｉｐｒを電流調整器３−ＡＣＲに、ｑ軸電流検出値Ｉｑｒを電流調整器４−ＡＣＲに出力する。
【０１２６】
前記電流調整器４−ＡＣＲは、前記ｑ軸電流指令値Ｉｑ０と前記ｑ軸電流検出値Ｉｑｒの偏差を零にするように出力のｑ軸電圧指令値Ｖｑｒを調整する。
【０１２７】
また、前記電流調整器３−ＡＣＲは、前記ｐ軸電流指令値Ｉｐ０と前記ｑ軸電流検出値Ｉｐｒの偏差を零にするように出力のｐ軸電圧指令値Ｖｐｒを調整する。
【０１２８】
前記ｐ軸電圧指令値Ｖｐｒと前記ｑ軸電圧指令値Ｖｑｒは２相３相座標変換器dq23trs−０２に入力され、前記２相３相座標変換器ｄｑ２３ｔｒｓ−０２は、前記位相信号THrと、前記各入力値から、数９および数１０に示した変換式により前記変換器ｄｑ２３trs−０２の出力する電圧指令値Ｖｕｒ，Ｖｖｒ，Ｖｗｒを演算し、ＰＷＭ演算器ＰＷＭｒに出力する。
【０１２９】
前記ＰＷＭ演算器ＰＷＭｒは、入力された電圧指令Ｖｕｒ，Ｖｖｒ，Ｖｗｒからパルス幅変調方式により前記コンバータＩＮＶを構成するｍ個の半導体素子をオン・オフするパルス信号Ｐｕｌｓｅ＿ｉｎｖを演算し、コンバータＩＮＶに出力する。
【０１３０】
本実施例の風車制御装置に実施例１または実施例２で示した風車制御装置を適用することで、実施例１または実施例２と同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は入力が大きく変動する風力発電の分野において、発電機の回転数を可変とした風力発電システムを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】電力系統および風力発電装置の回路構成を示した説明図。
【図２】風力発電装置の構成を示した説明図である。
【図３】コンバータ制御の構成を示した説明図である。
【図４】風車制御の構成を示した説明図である。
【図５】回転速度に対する発電機出力特性の説明図である。
【図６】風車の効率を示した説明図。
【図７】風車制御の他の実施例による構成を示した説明図である。
【図８】図８に示す風車制御によるシステムの動作説明図。
【図９】風車制御の他の実施例による構成を示した説明図である。
【図１０】図９に示す風車制御によるシステムの動作説明図。
【図１１】他の実施例による風力発電装置の構成を示した説明図である。
【図１２】風力発電装置の構成を示した説明図である。
【図１３】コンバータ制御の構成を示した説明図である。
【図１４】電力指令値を減少させる回路の説明図である。
【図１５】風速に対するピッチ角指令値の説明グラフである。
【図１６】周速比，風速に対する回転数指令値の説明グラフである。
【図１７】風車制御の他の実施例による構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１…電力系統、１０４…風力発電装置、１０４−０１…発電機、１０４−０２…翼、１０４−０３…風車制御装置、１０４−０４…コンバータ、１０４−０５…制御装置、１０４−０６…遮断器、１０４−０７…トランス、Ｑｒｅｆ…無効電力指令値、Ｐｒｅｆ…有効電力指令値、Ｒｕｎ…運転／停止指令値、Ｐｃｈｒｅｆ…ピッチ角指令値、ＰＴＬ…電圧検出器、ＶＬ…系統電圧検出値、ＡＰＲ…有効電力調整器、ＡＱＲ，ＡＱＲ２…無効電力調整器、６０４−０１…同期発電機。
【図１】
2008011607.tif 000013
【図２】
2008011607.tif 000014
【図３】
2008011607.tif 000015
【図４】
2008011607.tif 000016
【図５】
2008011607.tif 000017
【図６】
2008011607.tif 000018
【図７】
2008011607.tif 000019
【図８】
2008011607.tif 000020
【図９】
2008011607.tif 000021
【図１０】
2008011607.tif 000022
【図１１】
2008011607.tif 000023
【図１２】
2008011607.tif 000024
【図１３】
2008011607.tif 000025
【図１４】
2008011607.tif 000026
【図１５】
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【図１６】
2008011607.tif 000028
【図１７】
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