(57)【要約】【課題】風力を利用した風力発電装置において、風車を自然風で回転したのと同様の景観を保ちつつ、容易に回転補助駆動制御が可能な風力発電装置が望まれている。【解決手段】風力発電装置は、風車１で風を受け発電する三相発電機２と、発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段３と、低風速時に風車１が回転するように発電電力貯蔵手段３に貯蔵した電力を放電制御して風車１の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段４を備え、回転補助駆動制御手段４は風車１が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧印加時間幅を段階的に増加させ、あるいは規定回転数に到達した際に時間幅を保持、あるいは風力により風車１が自力で回転可能な状態となった際に印加する電圧の振幅を保持あるいは下げるようにする構成としたものである。【選択図】図１
2008025433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧印加時間幅を段階的に増加させることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧を印加しない時間幅を段階的に減少させることを特徴とする風力発電装置。
【請求項３】
回転補助駆動制御手段は、電圧を印加しない時間幅を保持することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項４】
回転補助駆動制御手段は、電圧印加時間幅を保持することを特徴とする請求項２記載の風力発電装置。
【請求項５】
回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧振幅を変化させることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項６】
回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を保持することを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項７】
回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を減少させることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項８】
回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を増加させることを特徴とする請求項６記載の風力発電装置。
【請求項９】
回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を保持させることを特徴とする請求項７記載の風力発電装置。
【請求項１０】
回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅は減少させることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項１１】
回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を増加させることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項１２】
回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を保持することを特徴とする請求項１０記載の風力発電装置。
【請求項１３】
回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅を保持することを特徴とする請求項１１記載の風力発電装置。
【請求項１４】
回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を減少させることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。
【請求項１５】
回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を保持させることを特徴とする請求項１０あるいは１１記載の風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力を利用した発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の風力発電装置は、力行運転あるいは回生運転を行ない、発電あるいはモータとして回転させるためのコンバータとインバータを利用したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図９に示すように、風力発電装置は、風車５により駆動させる発電機６をコンバータ７及びインバータ８により構成した発電制御装置９を介して電力系統に接続している。この中で、風速判別器１０及び回転数判別器１１により風速は発電可能風速であるが、ロータ回転数Ｎがロータ停止回転数ＮO≦Ｎ≦発電開始回転数ＮPであると判別されると、出力調整回路１２内の出力電流特性と電流検出器ＣＴ１で検出されたコンバータ７の出力電流及びロータ回転数Ｎとに基づいてコンバータ７の出力電流を制御して発電機６の力行運転が開始され、ロータ回転数Ｎが発電開始回転数ＮPに上昇すると、発電機６を回生運転に切り換えて発電を開始するように制御している。さらに、発電可能風速においても風車５が起動しない時は、力行運転により強制的にロータを回転させて確実に発電させるように構成されている。
【０００４】
この構成において、低風速時（風車が回転を始動する風速以下）の場合であっても、コンバータ７からインバータ８を通して力行運転することで、ロータの回転数に応じて発電機６すなわち風車５を回転駆動するための電力を供給して、回転起動を行なっている。
【０００５】
本構成において、低風速時の補助駆動を行ない、低風速時の発電の促進を図っている。
【特許文献１】特開平８−３２２２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような発電装置では、低風速時（風車が回転を始動する風速以下、例えば風速２．５ｍ／ｓ以下の時）に回転補助装置は、インバータ電圧を制御する必要性があり、複雑な演算ロジックが必要となる。また、インバータ電圧を制御しない場合、回転補助装置は急激に電力供給を行なうこととなり、風車が不自然な回転始動を行なうこととなる。その結果、実際の風況に合った制御が困難であり、景観上も良くない補助駆動制御となる可能性があった。また、補助駆動制御を停止して自立回転に切り換わる際にも、風車の回転が失速する可能性があり、滑らかな風車の回転速度制御が困難であるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するもので、風力発電装置の補助駆動制御において、電圧印加時間幅を断続的に変化させながら行なって、自然な回転始動と自立回転への移行を可能とし、失速することなく、景観上も良い補助駆動制御機能を有する風力発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の風力発電装置は、風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時（風車が回転を始動する風速以下、例えば風速２．５ｍ／ｓ以下の時）に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧印加時間幅を段階的に増加させる構成としたものである。
【０００９】
この手段により、回転補助駆動制御手段の補助駆動制御を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とし、景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができる風力発電装置が得られる。
【００１０】
また、風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧を印加しない時間幅を段階的に減少させる構成としたものである。
【００１１】
この手段により、回転補助駆動制御手段の補助駆動制御を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とし、景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができる風力発電装置が得られる。
【００１２】
さらに、回転補助駆動制御手段は、電圧を印加しない時間幅を保持するような構成としたものである。
【００１３】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００１４】
また、回転補助駆動制御手段は、電圧印加時間幅を保持する構成としたものである。
【００１５】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００１６】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧振幅を変化させる構成としたものである。
【００１７】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００１８】
また、回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を保持する構成としたものである。
【００１９】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００２０】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を減少させる構成としたものである。
【００２１】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００２２】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を増加させる構成としたものである。
【００２３】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００２４】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を保持させる構成としたものである。
【００２５】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００２６】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅は減少させる構成としたものである。
【００２７】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００２８】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を増加させる構成としたものである。
【００２９】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００３０】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を保持する構成としたものである。
【００３１】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００３２】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅を保持する構成としたものである。
【００３３】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００３４】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を減少させる構成としたものである。
【００３５】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【００３６】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を保持させる構成としたものである。
【００３７】
この手段により、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置が得られる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時（風車が回転を始動する風速以下、例えば風速２．５ｍ／ｓ以下の時）に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧印加時間幅を段階的に増加させる構成とすることで、回転補助駆動制御手段の補助駆動制御を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とし、景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができる風力発電装置を提供できる。
【００３９】
また、風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧を印加しない時間幅を段階的に減少させる構成とすることで、回転補助駆動制御手段の補助駆動制御を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とし、景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができる風力発電装置を提供できる。
【００４０】
さらに、回転補助駆動制御手段は、電圧を印加しない時間幅を保持するような構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４１】
また、回転補助駆動制御手段は、電圧印加時間幅を保持する構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４２】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧振幅を変化させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４３】
また、回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を保持する構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４４】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を減少させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４５】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を増加させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４６】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を保持させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４７】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅は減少させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４８】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を増加させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００４９】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を保持する構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００５０】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅を保持する構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００５１】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を減少させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【００５２】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を保持させる構成とすることで、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費な風力発電装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明によれば、風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時（風車が回転を始動する風速以下、例えば風速２．５ｍ／ｓ以下の時）に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧印加時間幅を段階的に増加させる構成としたものであり、回転補助駆動制御手段の補助駆動制御を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とし、景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができるという作用を有する。
【００５４】
また、風車で風を受け発電する風力発電手段と、前記風力発電手段により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段と、低風速時に風車が回転するように前記発電電力貯蔵手段に貯蔵した電力を放電制御して発電機を電動機として利用することで風車の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段を備えた発電装置であって、前記回転補助駆動制御手段は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧を印加しない時間幅を段階的に減少させる構成としたものであり、回転補助駆動制御手段の補助駆動制御を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とし、景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができるという作用を有する。
【００５５】
さらに、回転補助駆動制御手段は、電圧を印加しない時間幅を保持するような構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００５６】
また、回転補助駆動制御手段は、電圧印加時間幅を保持する構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００５７】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧振幅を変化させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００５８】
また、回転補助駆動制御手段は、風車の回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を保持する構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００５９】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧印加時間幅を減少させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６０】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を増加させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６１】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が回転開始したことを検出した時に電圧を印加しない時間幅を保持させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６２】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅は減少させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６３】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を増加させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６４】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧を印加しない時間幅を保持する構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６５】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧印加時間幅を保持する構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６６】
また、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を減少させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６７】
さらに、回転補助駆動制御手段は、風車が風力によって自立して回転した時に電圧振幅を保持させる構成としたものであり、回転補助駆動制御による不要な電力消費を防止し、システム全体として低消費とすることができるという作用を有する。
【００６８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６９】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における風力発電装置の構成図を示す。
【００７０】
図に示すように、風力発電装置は、風車１で風を受け発電する風力発電手段としての三相発電機２と、三相発電機２により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段３と、低風速時（例えば風速２．５ｍ／ｓ以下の時）に風車１が回転するように発電電力貯蔵手段３に貯蔵した電力を放電制御して三相発電機２を電動機として利用することで風車１の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段４を備えており、回転補助駆動制御手段４は風車が回転していない状態の際に、印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧印加時間幅を段階的に増加させる、あるいは規定回転数に到達した際に時間幅を保持、あるいは風力により風車１が自力で回転可能な状態となった際に印加する電圧の振幅を保持あるいは下げるようにする構成としている。ここで、低風速とは、風車１が回転を始動する風速以下のことであり、例えば風速２．５ｍ／ｓ以下である。
【００７１】
また、発電電力貯蔵手段３は、三相発電機２により発電した交流電力を直流電力に変換する全波整流回路部３ａと、蓄電池３ｂと、全波整流回路部３ａを通して直流に変換した後の直流電圧が規定の上限電圧を超えないように蓄電池３ｂへ充電制御する充電制御部３ｃにより構成している。回転補助駆動制御手段４は、蓄電池３ｂを回転補助駆動用の電力源として供給する放電回路部４ａと、蓄電池３ｂから放電回路部４ａを経由して得られた直流電力を交流電力に変換する三相ＰＷＭインバータ部４ｂと、放電回路部４ａと三相ＰＷＭインバータ部４ｂを制御する制御部４ｃを備えている。
【００７２】
次に制御部４ｃの充電時の制御フローチャートについて図２を参照しながら説明する。図に示すように、充電時に制御部４ｃは、三相ＰＷＭインバータ部４ｂは全波整流回路部３ａとして動作するためにゲートオフとし、フリーホイールダイオードを通して一方向にのみ電流を通流する。この発電電力は、全波整流回路部３ａの出力側に備えた中間コンデンサに充電することとなり、中間コンデンサの電圧は充電によって上昇する。この時に、制御部４ｃは充電制御部３ｃの内の正側に直列に挿入したスイッチ素子を適宜オンする。制御部４ｃは、蓄電池３ｂの電圧を検出して過充電を防止するための蓄電池３ｂへの充電電流制限と、中間コンデンサの検出電圧Ｖｄｃ（ｔ）を規定電圧Ｖｄｃ＿ｒｅｆと比較して充電電流を決定する。この時の充電電流は、電流制限として規定の上限値Ｉｄｃ＿ｍａｘにて制限する。
【００７３】
次に制御部４ｃの放電時、すなわち回転補助駆動時の制御フローチャートについて図３を参照しながら説明する。図に示すように、回転補助駆動時は、三相ＰＷＭインバータ部４ｂが制御の主体となり動作する。まず予めモータのばらつき要素を考慮した三相発電機２への印加電圧テーブルおよび印加時間テーブルを参照して入力する。三相ＰＷＭインバータ部４ｂは印加電圧テーブルおよび印加時間テーブルに沿って、補助駆動制御開始からの経過時間と共に印加電圧と印加時間を変更する。印加時間をＴ１からＴ２、Ｔ３、Ｔ４と変更しつつ、その時の風車１の回転数を検出して所定の回転数Ｎ１に到達すると時間幅を保持する。さらに風力により風車１が自力で回転可能となったか否かは、所定回転数Ｎ１での三相ＰＷＭインバータ部４ｂからの出力電力、すなわち風車１を回転させるのに必要な電力が所定の電力Ｐ１を下回ったか否かにより判定する。その結果、風力により風車１が自力で回転可能と判断された場合、印加電圧を下げるように制御する。この際の制御例を図４に示す。図４では、電圧印加波形を補助駆動機能オン時に１サイクルずつ印加時間を増加させていき、所定回転数Ｎ１に到達したため、電圧印加時間を保持している。さらに風力などの外力が働いたことを検出した結果、自力で回転可能（所定回転数Ｎ２）となった際に印加電圧は低下するように制御されている。また、オフ時間はＴｏｆｆで固定としている。さらに印加電圧の振幅は各印加する時間帯（Ｔ１からＴ４）に応じてＶ１からＶ４を切り替えている。
【００７４】
また、放電回路部４ａは、前述の三相ＰＷＭインバータ部４ｂによる三相発電機２への電力供給で中間コンデンサの電圧低下を防止するように制御することとなる。
【００７５】
上記の構成により、回転補助駆動制御手段４は三相発電機２に電圧印加時間幅を増加あるいは固定あるいは減少させながら断続的に回転可能な電圧を出力することとなる。
【００７６】
以上のように、本実施の形態１によれば、回転補助駆動制御手段４により風車１が回転可能な三相発電機２の電圧を三相ＰＷＭインバータ部４ｂで変調をかけることにより、風車１の回転を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とすることができることとなる。
【００７７】
従って、風車１は景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができることとなる。
【００７８】
なお、本実施の形態１において、発電電力貯蔵手段３と回転補助駆動制御手段４を一体の回路構成としたが、ダイオードとスイッチング素子を別体とした回路構成であっても作用効果に差異はない。
【００７９】
また、電圧印加波形では補助駆動機能オン時に１サイクルずつ印加時間を増加させるとしたが、風車１の回転起動を滑らかに開始できる増加周期であればその他の増加速度であっても作用効果に差異はない。
【００８０】
（実施の形態２）
実施の形態１と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図５は、本実施の形態２における風力発電装置の構成図を示す。
【００８１】
図に示すように、風力発電装置は、風車１で風を受け発電する風力発電手段としての三相発電機２と、三相発電機２により発電した電力を貯蔵する発電電力貯蔵手段３と、低風速時（例えば風速２．５ｍ／ｓ以下の時）に風車１が回転するように発電電力貯蔵手段３に貯蔵した電力を放電制御して三相発電機２を電動機として利用することで風車１の回転を補助駆動する回転補助駆動制御手段４Ｂを備えており、回転補助駆動制御手段４Ｂは印加する電圧の振幅を上げつつ、電圧を印加しない時間幅を減少あるいは固定あるいは増加するように変化させながら三相発電機２に電力出力するような構成としている。また風車１が回転開始したことにより、電圧を印加しない時間幅を保持あるいは増加させる構成にしていると共に、風車１が風力によって自立して回転した際に電圧を印加しない時間幅を保持あるいは増加させる構成としている。
【００８２】
また、回転補助駆動制御手段４Ｂは、蓄電池３ｂを回転補助駆動用の電力源として供給する放電回路部４Ｂａと、蓄電池３ｂから放電回路部４Ｂａを経由して得られた直流電力を交流電力に変換する三相ＰＷＭインバータ部４Ｂｂと、放電回路部４Ｂａと三相ＰＷＭインバータ部４Ｂｂを制御する制御部４Ｂｃを備えている。
【００８３】
次に制御部４Ｂｃの充電時の制御フローチャートについて図６を参照しながら説明する。図に示すように、充電時に制御部４Ｂｃは、三相ＰＷＭインバータ部４Ｂｂは全波整流回路部３ａとして動作するためにゲートオフとし、フリーホイールダイオードを通して一方向にのみ電流を通流する。この発電電力は、全波整流回路部３ａの出力側に備えた中間コンデンサに充電することとなり、中間コンデンサの電圧は充電によって上昇する。この時に、制御部４Ｂｃは充電制御部３ｃの内の正側に直列に挿入したスイッチ素子を適宜オンする。制御部４Ｂｃは、蓄電池３ｂの電圧を検出して過充電を防止するための蓄電池３ｂへの充電電流制限と、中間コンデンサの検出電圧Ｖｄｃ（ｔ）を規定電圧Ｖｄｃ＊と比較して充電電流を決定する。この時の充電電流は、規定の上限値Ｉｄｃ＿ｍａｘにて制限する。
【００８４】
次に制御部４Ｂｃの放電時、すなわち回転補助駆動時の制御フローチャートについて図７を参照しながら説明する。図に示すように、回転補助駆動時は、三相ＰＷＭインバータ部４Ｂｂが制御の主体となり動作する。まず予めモータのばらつき要素を考慮した三相発電機２への印加電圧および電圧を印加しない時間テーブルを参照して入力する。三相ＰＷＭインバータ部４Ｂｂは電圧を印加しない時間テーブルに沿って、補助駆動制御開始からの経過時間と共に印加する時間間隔を変更する。時間間隔を変更しながら電圧印加した際の電圧印加波形を図８に示す。図８では、電圧印加波形を補助駆動機能オフ時に初期のオフ時間Ｔｏｆｆ１からＴｍｓずつ印加しない時間を減少させていき（Ｔｏｆｆ１からＴｏｆｆ２と変化させる）、回転始動した際にオフ時間を保持、さらに風力などの外力が働いた際にさらに減少させている。また、オン時間はＴｏｎで固定している。
【００８５】
また、放電回路部４Ｂａは、前述の三相ＰＷＭインバータ部４Ｂｂによる三相発電機２への電力供給で中間コンデンサの電圧低下を防止するように制御することとなる。
【００８６】
上記の構成により、回転補助駆動制御手段４Ｂは三相発電機２に電圧印加時間幅を増加あるいは固定あるいは減少させながら断続的に回転可能な電圧を出力することとなる。
【００８７】
以上のように、本実施の形態２によれば、回転補助駆動制御手段４Ｂにより風車１が回転可能な三相発電機２の電圧を三相ＰＷＭインバータ部４Ｂｂで変調をかけることにより、風車１の回転を滑らかに、かつ自然な回転始動を可能とすることができることとなる。
【００８８】
従って、風車１は景観上も良く、かつ風力による自立回転への滑らかな移行を可能とすることができることとなる。
【００８９】
なお、本実施の形態２において、発電電力貯蔵手段３と回転補助駆動制御手段４Ｂを一体の回路構成としたが、ダイオードとスイッチング素子を別体とした回路構成であっても作用効果に差異はない。
【００９０】
また、電圧オフ時間は補助駆動機能オン時にＴｍｓずつ印加しない時間を減少させるとしたが、風車１の回転起動を滑らかに開始できる減少周期であればその他の速度であっても作用効果に差異はない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
風力発電装置の回転駆動を補助促進するものであり、サボニウス風車以外にもプロペラ型やダリウス型などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１の風力発電装置の構成図
【図２】同制御部４ｃの充電時の制御フローチャート
【図３】同制御部４ｃの放電時の制御フローチャート
【図４】同オン時間変更時の回転補助駆動の一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態２の風力発電装置の構成図
【図６】同制御部４ｃの充電時の制御フローチャート
【図７】同制御部４ｃの放電時の制御フローチャート
【図８】同オフ時間変更時の回転補助駆動の一例を示す図
【図９】従来の特許文献１における風力発電装置の構成図
【符号の説明】
【００９３】
１    風車
２    三相発電機
３    発電電力貯蔵手段
３ａ  全波整流回路部
３ｂ  蓄電池
３ｃ  充電制御部
４、４Ｂ  回転補助駆動制御手段
４ａ、４Ｂａ  放電回路部
４ｂ、４Ｂｂ  三相ＰＷＭインバータ部
４ｃ、４Ｂｃ  制御部
【図１】
2008025433.tif 000003
【図２】
2008025433.tif 000004
【図３】
2008025433.tif 000005
【図４】
2008025433.tif 000006
【図５】
2008025433.tif 000007
【図６】
2008025433.tif 000008
【図７】
2008025433.tif 000009
【図８】
2008025433.tif 000010
【図９】
2008025433.tif 000011