(57)【要約】【課題】過電流を検出しても、風車と電力変換器の運転を継続させることで、発電効率を上げる電力変換器に関する技術を提供する。【解決手段】電力変換器において、回転子側コンバータと、系統側コンバータと、直流電圧回路と、制御回路などを有し、特に、直流電圧回路は、エネルギーを消費するための抵抗とチョッパ回路を有することで、電力系統側の逆相電圧が所定の値より大きく、系統側コンバータが過電流を検知した時に、系統側コンバータを停止させ、電力系統側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時に、系統側コンバータを再起動させる。【選択図】図２
2013158155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次励磁式発電機の回転子に電気的に接続され、前記二次励磁式発電機から電力系統へ出力される電力を制御する回転子側コンバータと、
前記回転子側コンバータの直流側に接続され、交流電力を前記電力系統側に出力する系統側コンバータと、
前記回転子側コンバータと前記系統側コンバータとを接続する直流電圧回路と、
前記回転子側コンバータ、前記系統側コンバータ、および、前記直流電圧回路を制御する制御回路とを有し、
前記直流電圧回路は、エネルギーを消費するためのエネルギー消費回路を有し、
前記制御回路は、
前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より大きく、前記系統側コンバータが過電流を検知した時に、前記系統側コンバータを停止させ、
前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時に、前記系統側コンバータを再起動させることを特徴とする電力変換器。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換器において、
前記制御回路は、前記電力系統側の逆相電圧が１２％以下の時に、前記系統側コンバータを再起動させることを特徴とする電力変換器。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換器において、
前記制御回路は、
前記回転子側コンバータが過電流を検知した時に、前記回転子側コンバータを停止させ、
前記回転子側コンバータが過電流を検知せず、かつ前記二次励磁式発電機が同期速度以下の場合、前記電力系統側の逆相電圧が１２％以下になった時に、前記回転子側コンバータを再起動させることを特徴とする電力変換器。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換器において、
前記制御回路は、前記回転子側コンバータが過電流を検知しない場合でも、前記電力系統側の逆相電圧が１６％以上になった時に、前記回転子側コンバータを停止させることを特徴とする電力変換器。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換器において、
前記エネルギー消費回路は、
コンデンサに蓄積されたエネルギーを消費する抵抗と、
前記抵抗によるエネルギーを消費する経路をオン／オフ制御するチョッパ回路とを有することを特徴とする電力変換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換器を用いた風力発電システムであって、
ブレードと、
前記ブレードと機械的に接続されたロータと、
前記ロータによって駆動される前記二次励磁式発電機と、
前記電力変換器とを有することを特徴とする風力発電システム。
【請求項７】
ブレードと、前記ブレードと機械的に接続されたロータと、前記ロータによって駆動される二次励磁式発電機と、前記二次励磁式発電機に電気的に接続される電力変換器とを有する風力発電システムの制御方法であって、
前記電力変換器は、前記二次励磁式発電機の回転子に電気的に接続され、前記二次励磁式発電機から電力系統へ出力される電力を制御する回転子側コンバータと、前記回転子側コンバータの直流側に接続され、交流電力を前記電力系統側に出力する系統側コンバータと、前記回転子側コンバータと前記系統側コンバータとを接続する直流電圧回路と、前記回転子側コンバータ、前記系統側コンバータ、および、前記直流電圧回路を制御する制御回路とを有し、
前記直流電圧回路は、エネルギーを消費するためのエネルギー消費回路を有し、
前記制御回路は、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より大きく、前記系統側コンバータが過電流を検知した時に、前記系統側コンバータを停止させ、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時に、前記系統側コンバータを再起動させ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８】
請求項７に記載の風力発電システムの制御方法において、
前記制御回路は、前記電力系統側の逆相電圧が１２％以下の時に、前記系統側コンバータを再起動させ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９】
請求項７に記載の風力発電システムの制御方法において、
前記制御回路は、前記回転子側コンバータが過電流を検知した時に、前記回転子側コンバータを停止させ、前記回転子側コンバータが過電流を検知せず、かつ前記二次励磁式発電機が同期速度以下の場合、前記電力系統側の逆相電圧が１２％以下になった時に、前記回転子側コンバータを再起動させ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１０】
請求項７に記載の風力発電システムの制御方法において、
前記制御回路は、前記回転子側コンバータが過電流を検知しない場合でも、前記電力系統側の逆相電圧が１６％以上になった時に、前記回転子側コンバータを停止させることを特徴とする風力発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器に関し、特に、風力発電用電力変換器、およびそれを用いた風力発電システムおよびその制御方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、本技術分野の背景技術として、特開２０１０−２１３５６３号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、系統事故時過電流消費装置の交流入力を発電機回転子と励磁用コンバータの間に接続し、励磁用コンバータ直流電圧上昇を検出して系統事故時に短絡回路を動作させることが記載されている。これにより、交流励磁型発電機の励磁用電力変換器を系統擾乱による過電流から保護し、更に運転継続を実現するという動作を、短絡回路（過電流消費装置）の交流入力を発電機回転子と励磁用コンバータの間に接続し、系統電圧低下と励磁用コンバータ直流電圧上昇を検出して過電流消費装置を動作させることで実現する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１３５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した特許文献１の従来技術を検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。例えば、前記特許文献１の技術は、過電流を検出し、風車および電力変換器を故障停止させた場合、発電効率が低下するという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その代表的な目的は、過電流を検出しても、風車と電力変換器の運転を継続させることで、発電効率を上げる電力変換器に関する技術を提供することである。
【０００６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００８】
すなわち、代表的な電力変換器は、二次励磁式発電機の回転子に電気的に接続され、前記二次励磁式発電機から電力系統へ出力される電力を制御する回転子側コンバータと、前記回転子側コンバータの直流側に接続され、交流電力を前記電力系統側に出力する系統側コンバータと、前記回転子側コンバータと前記系統側コンバータとを接続する直流電圧回路と、前記回転子側コンバータ、前記系統側コンバータ、および、前記直流電圧回路を制御する制御回路とを有する。特に、前記直流電圧回路は、エネルギーを消費するためのエネルギー消費回路を有する。そして、前記制御回路は、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より大きく、前記系統側コンバータが過電流を検知した時に、前記系統側コンバータを停止させ、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時に、前記系統側コンバータを再起動させることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記電力変換器を用いた風力発電システム、およびその制御方法にも適用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１１】
すなわち、代表的な効果は、過電流を検出しても、風車と電力変換器の運転を継続することで、発電効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電力変換器を備えた風力発電システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す風力発電システムにおいて、系統側コンバータの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す風力発電システムにおいて、回転子側コンバータの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す風力発電システムにおいて、チョッパ回路の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１４】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１５】
［本発明の実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る電力変換器（一例として、（）内に対応する構成要素、符号などを付記）は、二次励磁式発電機（発電機１０４）の回転子に電気的に接続され、前記二次励磁式発電機から電力系統へ出力される電力を制御する回転子側コンバータ（回転子側コンバータ１０８）と、前記回転子側コンバータの直流側に接続され、交流電力を前記電力系統側に出力する系統側コンバータ（系統側コンバータ１０７）と、前記回転子側コンバータと前記系統側コンバータとを接続する直流電圧回路（直流電圧回路１０６）と、前記回転子側コンバータ、前記系統側コンバータ、および、前記直流電圧回路を制御する制御回路（制御回路１１４）とを有する。
【００１６】
特に、前記直流電圧回路は、エネルギーを消費するためのエネルギー消費回路（例えば、コンデンサ１２０に蓄積されたエネルギーを消費する抵抗１１６と、前記抵抗によるエネルギーを消費する経路をオン／オフ制御するチョッパ回路１１５）を有する。
【００１７】
そして、前記制御回路は、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より大きく、前記系統側コンバータが過電流を検知した時に、前記系統側コンバータを停止させ、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時（例えば１２％以下）に、前記系統側コンバータを再起動させることを特徴とする。
【００１８】
より好適には、前記制御回路は、前記回転子側コンバータが過電流を検知した時に、前記回転子側コンバータを停止させ、前記回転子側コンバータが過電流を検知せず、かつ前記二次励磁式発電機が同期速度以下の場合、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時（例えば１２％以下）に、前記回転子側コンバータを再起動させることを特徴とする。
【００１９】
より好適には、前記制御回路は、前記回転子側コンバータが過電流を検知しない場合でも、前記電力系統側の逆相電圧が所定の値より大きくなった時（例えば１６％以上）に、前記回転子側コンバータを停止させることを特徴とする。
【００２０】
さらに、前記電力変換器を用いた風力発電システム、およびその制御方法にも適用することを特徴とする。
【００２１】
上述した本発明の実施の形態の概要に基づいた本発明の一実施の形態を、以下において図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
［本発明の一実施の形態］
本発明の一実施の形態に係る電力変換器を備えた風力発電システムについて、図１〜図４を用いて説明する。本実施の形態においては、風力発電用二次励磁式電力変換器の例を説明するが、風力発電用に限らず、二次励磁式電力変換器を備えた他のシステムにも適用可能であることは言うまでもない。
【００２３】
＜電力変換器を備えた風力発電システムの構成＞
図１を用いて、本実施の形態に係る電力変換器を備えた風力発電システムの構成について説明する。図１は、この電力変換器を備えた風力発電システムの構成の一例を示すブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態の電力変換器は、風力発電用二次励磁式電力変換器である。この電力変換器１０１は、固定子配線１０２と回転子配線１０３で、発電機１０４と接続される。この発電機１０４は、風車のブレード１２２と機械的に接続されたロータ１２３によって駆動される二次励磁式発電機である。また、電力変換器１０１は、システム配線１０５と接続される。このシステム配線１０５は、トランス１２４を介して電力系統１２５に接続される。
【００２５】
電力変換器１０１には、直流電圧回路１０６があり、これに系統側コンバータ１０７と回転子側コンバータ１０８が接続される。この直流電圧回路１０６は、コンデンサ１２０の一端に抵抗１１６の一端が接続され、この抵抗１１６の他端にチョッパ回路１１５の一端が接続され、このチョッパ回路１１５の他端がコンデンサ１２０の他端に接続される。系統側コンバータ１０７は、交流フィルタ回路１１９を介して系統配線１０９と接続される。回転子側コンバータ１０８は、リアクトル１２１を介して回転子配線１０３と接続される。
【００２６】
システム配線１０５と固定子配線１０２と系統配線１０９と回転子配線１０３には、それぞれ電流センサ１１０〜１１３が設置され、これらの電流センサ１１０〜１１３は制御回路１１４と接続される。また、固定子配線１０２と系統配線１０９には、それぞれ電圧センサ１１７，１１８が設置され、これらの電圧センサ１１７，１１８は制御回路１１４と接続される。系統側コンバータ１０７および回転子側コンバータ１０８も制御回路１１４と接続される。
【００２７】
以上のように、本実施の形態の電力変換器１０１は、直流電圧回路１０６（コンデンサ１２０、チョッパ回路１１５、抵抗１１６）、系統側コンバータ１０７、回転子側コンバータ１０８、電流センサ１１０〜１１３、制御回路１１４、電圧センサ１１７，１１８、交流フィルタ回路１１９、リアクトル１２１などから構成される。この電力変換器１０１と、ブレード１２２、ロータ１２３、発電機１０４などを含めて、本実施の形態の風力発電システムが構成される。
【００２８】
本実施の形態の電力変換器を備えた風力発電システムにおいて、系統側コンバータ１０７は、制御回路１１４により、直流電圧回路１０６の電圧レベルが一定となるように動作が制御される。回転子側コンバータは、制御回路１１４により、発電機１０４の回転数を考慮し、固定子配線１０２への出力電圧の周波数が系統周波数と一致するように回転子を励磁し、この励磁する電流を流すように動作が制御される。
【００２９】
例えば、電力系統１２５や発電機１０４の回転子からの過剰な電流の流入により、直流電圧回路１０６のコンデンサ１２０の電圧レベルが通常の動作範囲を超えて上昇した場合には、制御回路１１４はチョッパ回路１１５を動作させる。これにより、直流電圧回路１０６の過剰なエネルギーを、コンデンサ１２０に蓄積されたエネルギーを消費する経路をチョッパ回路１１５によりオン／オフ制御される抵抗１１６で消費して、直流電圧回路１０６の電圧レベルを低下させる。
【００３０】
＜発電機の巻線比と逆相電圧との関係、およびコンバータの制御＞
次に、前述した発電機１０４の巻線比と逆相電圧との関係、および回転子側コンバータ１０８と系統側コンバータ１０７の制御について説明する。
【００３１】
発電機１０４の固定子側と回転子側の巻数比をａとし、固定子および回転子の逆相電圧をそれぞれＶ１ｎｅｇ［Ｖｒｍｓ］とＶ２ｎｅｇ［Ｖｐ］とすると、これらの電圧は、次の式（１）で示す関係がある。
【００３２】
【数１】
2013158155.tif 000003
【００３３】
同期速度付近では、ωS≒ω０となる。また、系統電圧の逆相成分は、系統電圧の正相成分とは逆方向の回転ベクトルになるので、ωｎｅｇ≒−ωｓとなる。従って、仮に発電機１０４の巻数比ａを０．３とした場合、次の式（２）となる。
【００３４】
【数２】
2013158155.tif 000004
【００３５】
電力変換器１０１の直流電圧回路１０６の電圧を、１１００Ｖとする。固定子側に、約１１６Ｖｒｍｓ（系統電圧がＡＣ６９０Ｖの場合、この約１６％）以上の逆相電圧が発生した場合、回転子側の逆相電圧ピーク値は１１００Ｖを超え、回転子側コンバータ１０８が制御できる電圧範囲よりも大きくなるため、過剰な電流が回転子側コンバータ１０８から直流電圧回路１０６へ流れ込む。この回転子から直流電圧回路１０６に流れ込むエネルギーは、回転子側コンバータ１０８が運転していても、停止していても発生する。つまり、ある程度、系統電圧の逆相成分が大きいと、交流励磁式の発電機１０４の回転子側から直流電圧回路１０６に向かって充電電流が流れることとなる。これにより、直流電圧回路１０６の電圧レベルが上昇し、機器破損の原因となる。
【００３６】
直流電圧は、系統側コンバータ１０７の直流電圧調整機能により上昇が抑制されるが、系統電圧の逆相成分が大きい場合に、系統側コンバータ１０７を構成する半導体素子に過大な電流が流れることが想定される。過大な電流が流れた場合、系統側コンバータ１０７はスイッチング動作を停止し、半導体素子の破壊を防止する。系統側コンバータ１０７が停止すると、前述の系統電圧の逆相成分による直流電圧上昇を抑制する手段がなくなるため、この逆相電圧による回転子側の過電流で機器が破損することを抑制するために、チョッパ回路１１５を用いる。このチョッパ回路１１５は、後述する図４の処理フローに示すように、直流電圧が上昇したときに動作して直流電圧を低下させる。直流電圧が低下してきたら、チョッパ回路１１５の動作を停止する。
【００３７】
系統側コンバータ１０７は、系統電圧の逆相成分が大きい状態で、過電流により一旦停止して再起動しても、始動時の過渡状態で制御が安定せず、再度、過電流停止となる可能性がある。この停止と再起動を繰り返してしまうような状況では、系統側コンバータ１０７の直流電圧制御がうまく機能しないため、逆に、直流電圧回路１０６に系統側から充電動作をしてしまい、直流電圧を上昇させてしまう場合がある。このとき、回転子側コンバータ１０８と系統側コンバータ１０７の両方から直流電圧回路１０６にエネルギーを充電することになり、チョッパ回路１１５の消費エネルギーが過大となるおそれがある。
【００３８】
このチョッパ回路１１５の消費エネルギーを抑制するため、系統側コンバータ１０７が過電流で停止した際、逆相電圧が大きい場合には、系統側コンバータ１０７の再起動を遅らせる。このとき、系統電圧の逆相成分が大きいので、回転子側コンバータ１０８を通じて直流電圧は充電され、チョッパ回路１１５により直流電圧の電圧上昇が制御されるため、直流電圧は低下することなく、一定の範囲に抑えられることになる。このように、系統電圧の逆相成分が大きく、系統側コンバータ１０７が過電流停止した場合に、再起動を遅らせることで、チョッパ回路１１５の消費エネルギーを抑制することができる。
【００３９】
＜電力変換器を備えた風力発電システムの制御方法＞
次に、図２〜図４を用いて、前述した電力変換器１０１を備えた風力発電システムの制御方法について説明する。図２は、系統側コンバータ１０７の制御方法の一例を示すフローチャートである。図３は、回転子側コンバータ１０８の制御方法の一例を示すフローチャートである。図４は、チョッパ回路１１５の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
前述した電力変換器１０１を備えた風力発電システムにおいては、その制御方法として、系統電圧の逆相成分が大きいときに、系統側コンバータ１０７を一旦停止させる方法が考えられる。この場合、図２〜図４に示す制御方法を採用する。
【００４１】
図２に示すように、系統側コンバータ１０７の制御方法においては、まず、制御回路１１４は、系統側コンバータ１０７が過電流か否かを判定する（Ｓ２０１）。系統側コンバータ１０７の過電流には、系統配線１０９に設置された電流センサ１１２により検出された過電流値が用いられる。
【００４２】
Ｓ２０１の判定の結果、系統側コンバータ１０７が過電流のときには（Ｓ２０１−Ｙ）、系統側コンバータ１０７を停止させる（Ｓ２０２）。また、系統側コンバータ１０７が過電流でないときには（Ｓ２０１−Ｎ）、制御を終了する。
【００４３】
続いて、制御回路１１４は、発電機１０４の固定子側の逆相電圧が電力系統１２５の系統電圧の１２％以下か否かを判定する（Ｓ２０３）。発電機１０４の固定子側の逆相電圧には、固定子配線１０２に設置された電圧センサ１１７により検出された逆相電圧値が用いられる。電力系統１２５の系統電圧には、系統配線１０９に設置された電圧センサ１１８により検出された系統電圧値が用いられる。この判定の結果、逆相電圧が系統電圧の１２％以下となったら（Ｓ２０３−Ｙ）、系統側コンバータ１０７を再起動させる（Ｓ２０４）。また、逆相電圧が系統電圧の１２％以下でないときには（Ｓ２０３−Ｎ）、Ｓ２０２に移行して、系統側コンバータ１０７の停止を継続する。
【００４４】
以上のようにして、発電機１０４の固定子側の逆相電圧と電力系統１２５の系統電圧との比較判定結果に基づいて、系統側コンバータ１０７の停止、再起動を制御することができる。
【００４５】
図３に示すように、回転子側コンバータ１０８の制御方法においては、まず、制御回路１１４は、回転子側コンバータ１０８が過電流か否かを判定する（Ｓ３０１）。回転子側コンバータ１０８の過電流には、回転子配線１０３に設置された電流センサ１１３により検出された過電流値が用いられる。
【００４６】
Ｓ３０１の判定の結果、回転子側コンバータ１０８が過電流状態のときは（Ｓ３０１−Ｙ）、回転子側コンバータ１０８を停止させる（Ｓ３０２）。また、回転子側コンバータ１０８が過電流状態でないときには（Ｓ３０１−Ｎ）、固定子側の逆相電圧が電力系統１２５の系統電圧の１６％以上か否かを判定する（Ｓ３０７）。この判定の結果、逆相電圧が１６％以上であれば（Ｓ３０７−Ｙ）、Ｓ３０２に移行して回転子側コンバータを停止させる。逆相電圧が１６％以下のときは（Ｓ３０７−Ｎ）、制御を終了する。
【００４７】
続いて、制御回路１１４は、回転子側コンバータ１０８が過電流ではないか否かを判定する（Ｓ３０３）。さらに、制御回路１１４は、発電機１０４が同期速度以下か否かを判定する（Ｓ３０６）。発電機１０４が同期速度以上の場合（Ｓ３０６−Ｎ）、回転子側コンバータ１０８は、発電機１０４から回転子側コンバータ１０８へ電流を流し込む方向で運転する。この場合、過電流状態であっても、回転子側コンバータ１０８から流入した電流による直流電圧の上昇は、チョッパ回路１１５を動作させることで抑制可能であるため、回転子側コンバータ１０８は再起動させる（Ｓ３０５）。発電機１０４が同期速度以下の場合（Ｓ３０６−Ｙ）、回転子側コンバータ１０８は、発電機１０４へ電流を流し出す方向で運転する。この場合、系統側コンバータ１０７が停止した状態では直流電圧が低下するので、回転子側コンバータ１０８をすぐに再起動させない。
【００４８】
制御回路１１４は、固定子側の逆相電圧が系統電圧の１２％以下か否かを判定する（Ｓ３０４）。Ｓ３０３およびＳ３０４の判定の結果、回転子側コンバータ１０８が過電流状態ではなくなり（Ｓ３０３−Ｙ）、かつ、逆相電圧が系統電圧の１２％以下となったら（Ｓ３０４−Ｙ）、回転子側コンバータ１０８を再起動させる（Ｓ３０５）。また、回転子側コンバータ１０８が過電流状態であるときや（Ｓ３０３−Ｎ）、逆相電圧が系統電圧の１２％以下でないときには（Ｓ３０４−Ｎ）、Ｓ３０２に移行して、回転子側コンバータ１０８の停止を継続する。
【００４９】
以上のようにして、回転子側コンバータ１０８が過電流か否かの判定結果、発電機１０４が同期速度以下か否かの判定結果、固定子側の逆相電圧と系統電圧との比較判定結果に基づいて、回転子側コンバータ１０８の停止、再起動を制御することができる。
【００５０】
図４に示すように、チョッパ回路１１５の制御方法においては、まず、制御回路１１４は、直流電圧回路１０６の電圧レベルが過電圧レベルであるか否かを判定する（Ｓ４０１）。この判定の結果、直流電圧回路１０６の電圧レベルが上昇し、ある一定値を超えた場合は（Ｓ４０１−Ｙ）、チョッパ回路１１５を起動させる（Ｓ４０２）。また、直流電圧回路１０６の電圧レベルが一定値を超えていない場合には（Ｓ４０１−Ｎ）、制御を終了する。
【００５１】
続いて、制御回路１１４は、直流電圧回路１０６の電圧レベルが過電圧レベルではないか否かを判定する（Ｓ４０３）。この判定の結果、直流電圧回路１０６の電圧レベルが過電圧レベルである場合は（Ｓ４０３−Ｎ）、Ｓ４０２に移行して、チョッパ回路１１５の動作を継続する。また、直流電圧回路１０６の電圧レベルが過電圧レベルではない場合には（Ｓ４０３−Ｙ）、制御を終了する。
【００５２】
以上のようにして、直流電圧回路１０６の過電圧レベルの判定結果に基づいて、チョッパ回路１１５の起動を制御することができる。
【００５３】
＜本実施の形態の効果＞
以上説明したように、本実施の形態に係る電力変換器１０１を備えた風力発電システムによれば、回転子側コンバータ１０８と、系統側コンバータ１０７と、直流電圧回路１０６と、制御回路１１４などを有し、特に、直流電圧回路１０６は、エネルギーを消費するための抵抗１１６とチョッパ回路１１５を有することで、制御回路１１４は、電力系統１２５側の逆相電圧が所定の値より大きく、系統側コンバータ１０７が過電流を検知した時に、系統側コンバータ１０７を停止させ、電力系統１２５側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時（例えば１２％以下）に、系統側コンバータ１０７を再起動させることができる。
【００５４】
より好適には、制御回路１１４は、回転子側コンバータ１０８が過電流を検知した時に、回転子側コンバータ１０８を停止させ、回転子側コンバータ１０８が過電流を検知せず、かつ発電機１０４が同期速度以下の場合、電力系統１２５側の逆相電圧が所定の値より小さくなった時（例えば１２％以下）に、回転子側コンバータ１０８を再起動させることができる。
【００５５】
より好適には、制御回路１１４は、回転子側コンバータ１０８が過電流を検知しない場合でも、電力系統１２５側の逆相電圧が所定の値より大きくなった時（例えば１６％以上）に、回転子側コンバータ１０８を停止させることができる。
【００５６】
この結果、本実施の形態によれば、過電流を検出しても、風車と電力変換器１０１の運転を継続することで、発電効率を上げることができる。
【００５７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の電力変換器は、特に、風力発電用電力変換器、およびそれを用いた風力発電システムおよびその制御方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１・・・電力変換器
１０２・・・固定子配線
１０３・・・回転子配線
１０４・・・発電機
１０５・・・システム配線
１０６・・・直流電圧回路
１０７・・・系統側コンバータ
１０８・・・回転子側コンバータ
１０９・・・系統配線
１１０・・・電流センサ
１１１・・・電流センサ
１１２・・・電流センサ
１１３・・・電流センサ
１１４・・・制御回路
１１５・・・チョッパ回路
１１６・・・抵抗
１１７・・・電圧センサ
１１８・・・電圧センサ
１１９・・・交流フィルタ回路
１２０・・・コンデンサ
１２１・・・リアクトル
１２２・・・ブレード
１２３・・・ロータ
１２４・・・トランス
１２５・・・電力系統
【図１】
2013158155.tif 000005
【図２】
2013158155.tif 000006
【図３】
2013158155.tif 000007
【図４】
2013158155.tif 000008