JP2000249036A - 風力発電装置の制御装置および制御方法 - Google Patents

風力発電装置の制御装置および制御方法

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JP2000249036A
JP2000249036A JP11046727A JP4672799A JP2000249036A JP 2000249036 A JP2000249036 A JP 2000249036A JP 11046727 A JP11046727 A JP 11046727A JP 4672799 A JP4672799 A JP 4672799A JP 2000249036 A JP2000249036 A JP 2000249036A
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wind power
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JP11046727A
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Ryosuke Ito
瞭介 伊藤
Kiyoshi Sato
清 佐藤
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ZEFUAA KK
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、蓄電池等外部の負荷への負担を軽
減し、しかも、風力発電装置の構造を複雑にすることな
く、風力発電装置が風の変動に柔軟に対応できるように
風力発電装置を制御することができる制御装置および制
御方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 制御装置20は、減速回路14を備える
風力発電装置10と蓄電池2との間に接続され、蓄電池
2の電圧あるいは電流が所定値を上回ったとき、風力発
電装置10と蓄電池2との電気的接続を切り離し、か
つ、風力発電装置10に対し昇圧電圧を出力するように
制御する。これにより、蓄電池2が許容する電圧に対し
て風力発電装置10が出力する電圧が上回った場合であ
っても、また、突風時等に、風力発電装置10が出力す
る電流が急激に増大した場合であっても、風車1あるい
は蓄電池2に負担をかけない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、風力発電装置の制
御装置および制御方法に関し、特に、自動減速装置付き
風力発電装置の制御装置および制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球温暖化現象や大気汚染等の環
境破壊から地球環境を守るために、化石エネルギーを用
いることなく、自然の力を利用して電力を発生させる風
力発電装置や太陽発電装置等が世界各地で見直されてい
る。
【0003】風力発電装置や太陽発電装置等によって得
られた電力は、通常、照明用の電力やモータ等の起電力
として直接用いられるか、あるいは、一時的に蓄電池に
蓄えられた後各種電力として用いられている。
【0004】特に、風力発電装置は、台風や突風のよう
に極めて激しい風から微風、極端な場合には無風のよう
に大幅に変動する自然風を利用して電力を発生させるこ
とから、得られる電力も不安定になってしまうため、高
効率で利用者に受入れやすい高品質な電力を安定して得
る風力発電装置が望まれており、様々な工夫が成されて
いる。
【0005】例えば、風速の急激な変動に対し風車の回
転数を定格回転速度の50%〜125%程度に維持する
とともに、その発生電力(交流)を一旦直流に変換した
後、再度交流に変換するサイクロコンバータを介して外
部の負荷へ送るように構成することにより、安定した品
質で電力を発生させる風力発電装置がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の風力発電装置には、以下のような問題点があっ
た。
【0007】すなわち、上記風力発電装置においては、
風車の回転数変動に起因する発電機出力(交流)の周波
数変動を一旦直流に変換した後再度交流に変換すること
で、上記周波数変動を解消しているが、風の変動に柔軟
に対応するために、調速機により加わる遠心力により、
ブレードピッチ角の自動的な制御を行なうようにしてい
る。従って、頻繁にピッチ制御を行なうことになるため
に、ピッチ角制御機構の摺動部摩耗が発生・進行し、頻
度の高いメンテナンスが必要となる。また、定格出力を
越える風力エネルギーの場合には、直ちにピッチ角制御
によって風力エネルギーを逃がすため、せっかくのエネ
ルギーを捨てることになる。なお、風速の上昇率が高い
場合には、ピッチ角制御による出力制限が間に合わず、
発電機出力が定格出力値を大きくオーバーをして連系す
る負荷への電圧変動に悪い影響を与える場合もある。
【0008】本発明の目的は、蓄電池等外部の負荷への
負担を軽減し、しかも、風力発電装置の構造を複雑にす
ることなく、風力発電装置が風の変動に柔軟に対応でき
るように風力発電装置を制御することができる制御装置
および制御方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。すなわち、本発明
の一態様によれば、本発明の制御装置は、負荷電圧が第
1の所定電圧を上回ったことにより風車の回転を減速さ
せる減速回路を備える風力発電装置と負荷との間に接続
され、上記風力発電装置を制御する制御装置において、
上記負荷に印加されている電圧を検出し、上記負荷の電
圧状態を判定する電圧判定部と、上記電圧判定部により
検出した上記検出電圧を上記第1の所定電圧を上回る電
圧まで昇圧した電圧を出力する昇圧部と、上記電圧判定
部により検出した電圧が第2の所定電圧を上回ったと
き、上記風力発電装置と上記負荷との電気的接続を切り
離し、かつ、上記風力発電装置に対し上記第1の所定電
圧を上回る電圧まで昇圧された上記昇圧電圧を上記昇圧
部が出力するように上記昇圧部を制御する制御部とを備
える。
【0010】このことにより、負荷が過電圧状態になっ
た場合、負荷に負担をかけることがない。なお、第1の
所定電圧とは、負荷の電圧が風力発電装置や負荷自身に
悪影響を与えるか否かを判断する上で基準となる電圧で
あり、第2の所定電圧とは、負荷に過剰な電圧が印加さ
れているか否かを判断する上で基準となる電圧である。
【0011】また、本発明の一態様によれば、本発明の
制御装置は、上記制御部が、上記電圧判定部により検出
した電圧が第3の所定電圧を下回ったとき、上記風力発
電装置と上記負荷とを電気的に接続するように制御す
る。
【0012】このことにより、負荷が送電可能状態にな
った場合、負荷に電力を出力できる。なお、第3の所定
電圧とは、負荷が印加を許容するのに十分であるか否か
を判断する上で基準となる電圧である。
【0013】また、本発明の一態様によれば、本発明の
制御装置は、負荷電圧が第1の所定電圧を上回ったこと
により風車の回転を減速させる減速回路を備える風力発
電装置と負荷との間に接続され、上記風力発電装置を制
御する制御装置において、上記負荷に流れる電流を検出
する電流検出部と、上記第1の所定電圧を上回る電圧を
出力する昇圧部と、上記電流検出部により検出した電流
が第1の所定電流を上回ったとき、上記風力発電装置と
上記負荷との電気的接続を切り離し、かつ、上記風力発
電装置に対し上記第1の所定電圧を上回る電圧を上記昇
圧部が出力するように上記昇圧部を制御する制御部とを
備える。
【0014】このことにより、負荷が過電流状態になっ
た場合、風車あるいは負荷に負担をかけることがない。
また、本発明の一態様によれば、本発明の制御装置は、
上記制御部が、上記電流検出部により検出した電流が第
2の所定電流を下回ったとき、上記風力発電装置と上記
負荷とを電気的に接続するように制御する。
【0015】このことにより、負荷が送電可能状態にな
った場合、負荷に電力を出力できる。また、本発明の一
態様によれば、本発明の制御装置は、負荷電圧が第1の
所定電圧を上回ったことにより風車の回転を減速させる
減速回路を備える風力発電装置と負荷との間に接続さ
れ、上記風力発電装置を制御する制御装置において、上
記負荷に印加されている電圧を検出し、上記負荷の電圧
状態を判定する電圧判定部と、上記負荷に流れる電流を
検出する電流検出部と、上記電圧判定部により検出した
上記検出電圧を上記第1の所定電圧を上回る電圧まで昇
圧した電圧を出力する昇圧部と、上記電圧判定部により
検出した電圧が第2の所定電圧を上回ったとき、あるい
は、上記電流検出部により検出した電流が第1の所定電
流を上回ったとき、上記風力発電装置と上記負荷との電
気的接続を切り離し、かつ、上記風力発電装置に対し上
記第1の所定電圧を上回る電圧まで昇圧された上記昇圧
電圧を上記昇圧部が出力するように上記昇圧部を制御す
る制御部とを備える。
【0016】このことにより、負荷が過電圧状態になっ
た場合、あるいは、過電流状態になった場合、風車ある
いは負荷に負担をかけることがない。また、本発明の一
態様によれば、本発明の制御装置は、上記制御部が、上
記電圧判定部により検出した電圧が第3の所定電圧を下
回ったとき、あるいは、上記電流検出部により検出した
電流が第2の所定電流を下回ったとき、上記風力発電装
置と上記負荷とを電気的に接続するように制御する。
【0017】このことにより、負荷が送電可能状態にな
った場合、負荷に電力を出力できる。また、本発明の一
態様によれば、本発明の制御装置は、上記制御部が、外
部からの指示があった場合は、上記電圧検出部または上
記電流検出部の検出結果に関わらず、上記外部からの指
示に基づいて、上記風力発電装置と上記負荷との電気的
接続を切り離し、かつ、上記風力発電装置に対し上記第
1の所定電圧を上回る電圧まで昇圧された上記昇圧電圧
を上記昇圧部が出力するように上記昇圧部を制御する。
【0018】このことにより、外部からの指示に基づい
て、風車あるいは負荷に負担をかけることがないように
できる。また、本発明の一態様によれば、本発明の制御
装置は、上記制御部が、外部からの指示があった場合
は、上記電圧検出部または上記電流検出部の検出結果に
関わらず、上記外部からの指示に基づいて、上記風力発
電装置を短絡させることにより上記風車を略停止するよ
うに制御する。
【0019】このことにより、外部からの指示に基づい
て、減速した風車をさらに略停止させることができる。
また、本発明の一態様によれば、本発明の制御装置は、
上記制御部が、外部からの指示があった場合は、上記電
圧検出部または上記電流検出部の検出結果に関わらず、
上記外部からの指示に基づいて、上記風力発電装置と上
記負荷とを電気的に接続するように制御する。
【0020】このことにより、負荷が送電可能状態にな
った場合、外部からの指示により、負荷に電力を出力で
きる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の制
御装置を適用した風力発電システムの構成例の概略図で
ある。
【0022】図1において、風車1は、回転軸を介して
風力発電装置10に接続され、風を受けることにより得
る回転エネルギーを風力発電装置10に送る。風力発電
装置10は、風車1から送られてきた回転エネルギーを
電気エネルギーに変換(発電)する。制御装置20は、
風力発電装置10と接続され、風力発電装置10を制御
しながら、風力発電装置10が発電した電力を例えば蓄
電池2等の負荷へ送る。通常、風車1と風力発電装置1
0とは屋外に設置され、蓄電池2と制御装置20とは屋
内に設置される。したがって、風力発電装置10と制御
装置20とは、数メートル以上離れている。
【0023】図2は、本発明の制御装置が制御する風力
発電装置の特徴を説明するための概略回路図である。図
2において、風力発電装置10は、交流発電機11と、
整流回路12と、電圧検出回路13および減速回路14
を備え、接続端子abを介して外部の負荷(蓄電池等)
に直接あるいは間接的に接続されている。
【0024】交流発電機11は、風を受けて回転する風
車の回転エネルギーを交流電流に変換し、出力する。整
流回路12は、交流発電機11が出力した交流電流を直
流電流に整流する。電圧検出回路13は、交流発電機1
1の出力電圧あるいは接続端子abを介して接続されて
いる外部の負荷の外部電圧を検出する。減速回路14
は、電圧検出回路13により検出された出力電圧あるい
は外部電圧が予め定めた条件に適合した場合、上記風車
1の回転を一定の回転速度に保つように、半導体スイッ
チング素子の1つであるトライアックを利用し、これを
一定周期でオン・オフさせることにより、上記風車1の
回転を上記一定の回転速度まで減速させる。
【0025】なお、上記予め定めた条件とは、例えば、
上記検出電圧が24Vを上回った場合、あるいは、1
4.4V以上を15秒間維持続けた場合等がある。上述
した構成の風力発電装置10は、以下のように動作す
る。
【0026】風を受けて風車が回転を始めると、交流発
電機11は、風車の回転エネルギーを電気エネルギーに
変換し、交流電流を出力する。交流発電機11から出力
された交流電流は、整流回路12により直流電流に変換
され、照明機器用の電力や動力機器等の電力として直接
用いるために、あるいは、一時的に蓄電池2に蓄えるた
めに、または、商用電力として用いるために、接続端子
abを介して外部の負荷に送出される。
【0027】風車は、風が強くなれば回転速度も速くな
り、それに伴って、交流発電機11が出力する交流電流
も大きくなり、延いては、外部に出力する直流電流も大
きくなる。一方、接続されたモータや蓄電池等の外部の
装置に負荷をかけすぎないように、電圧検出回路13が
交流発電機11の出力電圧を検出し、予め定めた電圧
値、例えば24Vを上回ったならば、電圧検出回路13
は、交流発電機11の出力電圧が24Vを上回ったとい
う信号を減速回路14に送信する。減速回路14は、上
記信号を受信すると、吹いている風の強さとは独立して
風車1の回転を徐々に減速させ、場合によってはその後
略停止させる。
【0028】なお、風車が略停止している状態とは、風
車の凍結等を防止するために僅かに回転している状態で
あり、この状態においては発電量は微量であり、周辺の
装置や回路等に影響を及ぼさない。また、完全に風車が
停止している状態も略停止状態に含まれるものとする。
【0029】また、電圧検出回路13の検出した負荷の
外部電圧が、上記予め定めた電圧値に達した場合にも同
様に、電圧検出回路13は、外部電圧が予め定めた電圧
値に達したという信号を減速回路14に送信し、減速回
路4は、風車1の回転を一定の回転速度まで徐々に減速
させ、さらには略停止させることもできる。
【0030】一方、減速回路14により風車1の回転が
減速されると、外部に出力する直流電流も小さくなる。
そこで、交流発電機11の電圧が予め定めた電圧値を下
回ると、減速回路14は風車の減速を解除し、それに伴
って、風車1は風の強さに従った回転速度に戻る。
【0031】すなわち、風力発電装置10は、風の強さ
に従って発電しながら、強すぎる風が吹いた場合には、
風車1の回転を減速させて、風車1あるいは接続された
外部の電送系統に負荷をかけすぎないようにしている。
【0032】図3は、本発明の第1の実施の形態におけ
る制御装置の構成図である。図3において、制御装置2
0は、電圧判定回路21と、電流検出回路22と、制御
回路23および直流昇圧回路24を備え、蓄電池2に接
続されている。
【0033】電圧判定回路21は、蓄電池2の電圧を検
出し、予め定めた条件に適合した場合、検出した電圧値
を制御回路23に通知する。なお、蓄電池2が温度検出
機構Tを有している場合は、電圧判定回路21は、蓄電
池2の温度情報を加味した電圧を検出することにより、
より正確な電圧を検出することができる。
【0034】電流検出回路22は、蓄電池2に流れる電
流を検出し、予め定めた条件に適合した場合、検出した
電流値を制御回路23に通知する。制御回路23は、電
圧判定回路21からの電圧値または電流検出回路22か
らの電流値に基づき、風力発電装置10と蓄電池2との
電気的な接続のオン/オフを制御し、スイッチS2およ
びスイッチS3をオン/オフ(図3中のスイッチS2は
オフ状態、スイッチS3はオン状態)することにより直
流昇圧回路24を制御する。なお、制御回路23は、タ
イマー機能を有している。
【0035】直流昇圧回路24は、制御回路23からの
制御信号に基づき、蓄電池2に印加されている電圧値に
所定の電圧値を加えた電圧値を出力する。図4は、本発
明の第1の実施の形態における制御装置の動作フローチ
ャートである。
【0036】図4を用いて、上述した構成の制御装置2
0の動作例を説明する。まず、ステップST41におい
て、電圧判定回路21は、蓄電池2の電圧値を検出し、
ステップST42において、ステップST41で検出し
た蓄電池2の検出電圧値と所定の電圧値(例えば、12
V)とを比較し、蓄電池2の電圧状態を判定する。ここ
で、上記所定の電圧値とは、蓄電池2の最大許容電圧値
と略一致している電圧値である。なお、蓄電池2が温度
検出機構Tを有している場合は、電圧判定回路21は、
蓄電池2の温度情報を加味した電圧を検出することによ
り、より正確な電圧を検出する。
【0037】ステップST42で検出電圧値が所定の電
圧値を上回っていると判断した場合(ST42:YE
S)は、ステップST43において、制御回路23は、
電圧判定回路21から検出電圧値を受け取り、上記風力
発電装置10と蓄電池2とを電気的に切り離し、それと
同時に内蔵のタイマーを稼動(起動、再起動または継
続)させる。さらに、ステップST44において、制御
回路23は、オン状態となっているスイッチS3をオフ
状態にし、オフ状態となっているスイッチS2をオン状
態にすることにより、直流昇圧回路24を制御し、図1
に示した上記減速回路14が上記風車1を減速させるた
めの条件に適合する電圧(例えば、24Vを上回る電
圧)まで昇圧された電圧値を接続端子a′b′、abを
介して上記風力発電装置10へ送る。ここで、上記検出
電圧値が上記所定の電圧値を上回っているということ
は、蓄電池2が許容できる電圧値以上の電圧が蓄電池2
に加わることを意味する。
【0038】ステップST42で上記検出電圧値が所定
の電圧値を上回っていると判断しなかった場合(ST4
2:NO)は、ステップST45において、電流検出回
路22が、蓄電池2に流れる電流値を検出し、ステップ
ST46において、ステップST45で検出した検出電
流値と所定の電流値とを比較する。
【0039】ステップST46で検出電流値が所定の電
流値を上回っていると判断した場合(ST46:YE
S)は、ステップST43において、制御回路23は、
電流検出回路22から検出電流値を受け取り、ステップ
ST42で検出電圧値が所定の電圧値を上回っていると
判断した場合と同様に、上記風力発電装置10と蓄電池
2とを電気的に切り離し、それと同時に内蔵のタイマー
を稼動(起動、再起動または継続)させる。さらに、ス
テップST44において、制御回路23は、オン状態と
なっているスイッチS3をオフ状態にし、オフ状態とな
っているスイッチS2をオン状態にすることにより、直
流昇圧回路24を制御し、上記減速回路14が上記風車
1を減速させるための条件に適合するまで検出電圧値を
昇圧する。そして、昇圧した電圧値を接続端子a′
b′、abを介して上記風力発電装置10へ送る。ここ
で、上記検出電流値が上記所定の電流値を上回っている
ということは、蓄電池2に過大な電流が流れることを意
味する。
【0040】ステップST46で検出電流値が所定の電
流値を上回っていると判断しなかった場合(ST46:
NO)は、ステップST47において、制御回路23の
内蔵するタイマーが稼動しているか否かを検出する。
【0041】ステップST47でタイマーが稼動してい
ることを検出した場合(ST47:YES)は、ステッ
プST41に戻る。すなわち、タイマーが稼動している
ということは、電圧判定回路21が検出した検出電圧値
が上記所定の電圧値を上回っていたか、あるいは、電流
検出回路22が検出した検出電流値が上記所定の電流値
を上回っていたかであるので、そのままの状態を維持す
る必要があるからである。
【0042】ステップST47でタイマーが稼動してい
ることを検出しなかった場合(ST47:NO)は、ス
テップST48において、制御回路23が、上記風力発
電装置10と蓄電池2とを電気的に接続し、上記風力発
電装置10の発電した電力を蓄電池2に蓄電できるよう
にする。すなわち、タイマーが稼動していないというこ
とは、電圧判定回路21が検出した検出電圧値が上記所
定の電圧値を上回っておらず、かつ、電流検出回路22
が検出した検出電流値が上記所定の電流値を上回ってい
なかったことを意味するか、若しくは、電圧判定回路2
1が検出した検出電圧値が上記所定の電圧値を上回って
いたか、あるいは、電流検出回路22が検出した検出電
流値が上記所定の電流値を上回っていたが、所定時間を
経過した(タイマーが切れた)ことを意味する。
【0043】以上の説明において、減速回路14は風車
1を減速させるとしたが、必要に応じて、減速回路14
は、風車1を減速させた後、風車1を略停止させること
もできる。また、後述する第2の実施の形態と同様に、
上記減速後の略停止を、制御回路23が風力発電装置1
0を制御することにより行なうこともできる。
【0044】また、ステップST48あるいはステップ
ST44の終了後は、ステップST41に戻り、これら
のステップST41乃至ステップST48は繰り返し実
行されるので、ステップST43の説明において、上記
風力発電装置10と蓄電池2とを電気的に切り離すとし
たが、すでに、電気的な切り離し状態になっていること
もあり、その場合は、その状態を維持することになる。
また、ステップST44の説明において、オン状態とな
っているスイッチS3をオフ状態にし、オフ状態となっ
ているスイッチS2をオン状態にすることにより、直流
昇圧回路24を制御するとしたが、すでに、スイッチS
3がオフ状態になっており、スイッチS2がオン状態に
なっていることもあり、その場合は、それぞれそのオフ
状態あるいはオン状態を維持することになる。
【0045】また、上述した制御回路23に内蔵のタイ
マーは、任意の時間を設定することができる。以上に述
べた本発明の第1の実施の形態によれば、蓄電池2が過
電圧状態または過電流状態になった場合、蓄電池2への
充電を停止すると共に、上記蓄電池2の充電電圧を利用
した昇圧電圧を風力発電装置10へ供給することで、上
記昇圧電圧を電圧検出回路13で検出させ、あたかも蓄
電池2が満充電であるかのように見せかけることによ
り、減速回路14を作動させて発電機11の発電電力を
低下させることができる。その結果、強風や突風によっ
て風力発電装置10の発電電力が以上に上昇した場合で
あっても、強制的に減速回路14を作動させて発電電力
を低下させることが可能となるので、蓄電池2の過電圧
状態または過電流状態を即座に回避して、蓄電池2を有
効かつ確実に保護することができる。
【0046】図5は、本発明の第2の実施の形態におけ
る制御装置の構成図である。第1の実施の形態における
構成要素と同じ構成要素には同じ符号を用いている。図
5において、制御装置20′は、第1の実施の形態にお
ける制御装置20と比較して、さらにインターフェース
部50と、ボタン部51と、リモートコントロール部5
2およびネットワーク接続部53を備えている。
【0047】以下、上述した第1の実施の形態と異なる
点を中心に第2の実施の形態の説明を行なう。インター
フェース部50は、外部の操作者や装置(以下、操作者
という)からの指示を制御回路23′に伝えるためのイ
ンターフェースである。ボタン部51は、1つまたは複
数のボタンスイッチ等を有し、操作者がボタンスイッチ
を操作することにより、操作者の指示内容を制御回路2
3′に指示することができる。リモートコントロール部
52は、リモコン等から操作者の指示内容を制御回路2
3′に指示することができる。また、ネットワーク接続
部53は、電話回線や無線回線等のネットワーク回線か
ら操作者の指示内容を制御回路23′に指示することが
できる。
【0048】制御回路23′は、上記インターフェース
部50を介した操作者からの指示、電圧判定回路21か
らの電圧値または電流検出回路22からの電流値に基づ
き、風力発電装置10と蓄電池2との電気的な接続のオ
ン/オフを制御し、スイッチS2およびスイッチS3を
オン/オフ(図5中のスイッチS2はオフ状態、スイッ
チS3はオン状態)することにより直流昇圧回路24を
制御し、さらに、上記インターフェース部50を介した
操作者からの指示に基づき、スイッチS1をオン(図5
中のスイッチS1はオフ状態)することにより、上記風
力発電装置10を短絡させ、上記風車1を略停止状態に
する。なお、制御回路23′は、タイマー機能を有して
いる。また、ダイオードDは、スイッチS2やS3がF
ET(電界効果トランジスタ)で構成されているとき
に、スイッチS1をオンすることにより風力発電装置1
0を短絡させた場合に、蓄電池2の電流が逆流するのを
防止するための逆流防止用のダイオードである。
【0049】図6は、本発明の第2の実施の形態におけ
る制御装置の動作フローチャートである。第1の実施の
形態におけるステップと同じステップには同じステップ
番号を用いている。
【0050】図6を用いて、第1の実施の形態と異なる
ステップを中心に、上述した構成の制御装置20′の動
作例を説明する。まず、ステップST61において、イ
ンターフェース部50を介して、ボタン部51、リモー
トコントロール部52、あるいは、ネットワーク接続部
53を用いて操作者からの指示があるか否かを判断す
る。
【0051】ステップST61で操作者からの指示があ
ると判断した場合(ST61:YES)は、ステップS
T62において、その指示が上記風車1を減速させるた
めの指示なのか減速させていた風車1の回転を元に戻す
ようにする指示なのかを判断する。
【0052】ステップST62での判断が上記風車1を
減速させるための指示の場合(ST62:YES)は、
ステップST43において、第1の実施の形態で図4を
用いて説明した場合と同様に、上記風力発電装置10と
蓄電池2とを電気的に切り離し、それと同時に内蔵のタ
イマーを稼動(起動、再起動または継続)させる。さら
に、ステップST44において、制御回路23′は、オ
ン状態となっているスイッチS3をオフ状態にし、オフ
状態となっているスイッチS2をオン状態にすることに
より、直流昇圧回路24を制御し、上記減速回路14が
上記風車1を減速させるための条件に適合するまで検出
電圧値を昇圧する。そして、昇圧した電圧値を接続端子
a′b′、abを介して上記風力発電装置10へ送る。
また、上記風力発電装置10を減速させるための指示と
共に減速後に略停止させるための指示が含まれている場
合は、オフ状態となっているスイッチS1をオン状態に
することにより、上記風力発電装置10を短絡させ、上
記風車1を略停止状態にする。
【0053】ステップST62での判断が上記風車1を
減速させるための指示でない場合(ST62:NO)
は、第1の実施の形態で図4を用いて説明した場合と同
様に、ステップST47において、制御回路23′の内
蔵するタイマーが稼動しているか否かを検出し、ステッ
プST47でタイマーが稼動していることを検出した場
合(ST47:YES)は、ステップST61に戻る。
ここで、タイマーが稼動しているということは、操作者
が風車1を減速させる意志のもとにその指示を出してい
るためであるので、そのままの状態を維持する必要があ
るからである。
【0054】なお、ステップST46からの流れに続く
ステップST47でタイマーが稼動していないというこ
とは、第1の実施の形態で図4を用いて説明した場合と
同様に、電圧判定回路21が検出した検出電圧値が上記
所定の電圧値を上回っておらず、かつ、電流検出回路2
2が検出した検出電流値が上記所定の電流値を上回って
いなかったことを意味するか、若しくは、電圧判定回路
21が検出した検出電圧値が上記所定の電圧値を上回っ
ていたか、あるいは、電流検出回路22が検出した検出
電流値が上記所定の電流値を上回っていたが、所定時間
を経過した(タイマーが切れた)ことを意味する。しか
しながら、ステップ62からの流れに続くステップST
47でタイマーが稼動していないということは、操作者
が風車1を減速させる意志がないためであるか、操作者
が設定した時間が経過したためにタイマーが切れたこと
を意味する。
【0055】以上、本発明の第1の実施の形態および第
2の実施の形態を説明してきたが、本発明の機能が実行
されるのであれば、これらの実施の形態に限定されるこ
となく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシ
ステムあるいは統合装置であっても、LAN、WAN等
のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであ
っても本発明を適用できることは言うまでもない。
【0056】また、バスに接続されたCPU、ROMや
RAMのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、
媒体駆動装置、可搬記録媒体、ネットワーク接続装置で
構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述し
てきた各実施の形態のシステムを実現するソフトウェア
のプログラムコードを記録したROMやRAMのメモ
リ、外部記録装置、可搬記録媒体を、システムあるいは
装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュー
タがプログラムコードを読み出し実行することによって
も、達成されることは言うまでもない。
【0057】この場合、記録媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が本発明の新規な機能を実現すること
になり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体
等は本発明を構成することになる。
【0058】プログラムコードを供給するための可搬記
録媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハード
ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−RO
M、CD−R、DVD−ROM、DVD−RAM、磁気
テープ、不揮発性のメモリーカード、ROMカード、電
子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置(言
い換えれば、通信回線)を介して記録した種々の記録媒
体などを用いることができる。
【0059】また、コンピュータがメモリ上に読み出し
たプログラムコードを実行することによって、前述した
実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコー
ドの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS
などが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理
によっても前述した実施の形態の機能が実現される。
【0060】さらに、可搬型記録媒体から読み出された
プログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡
張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニット
に備わるメモリーに書き込まれた後、そのプログラムコ
ードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユ
ニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全
部を行ない、その処理によっても前述した実施の形態の
機能が実現され得る。
【0061】すなわち、本発明は、以上に述べた各実施
の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内で種々の構成または形状を取ることが出来
る。
【0062】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の制御装置
または制御方法は、蓄電池等外部の負荷への負担を軽減
し、しかも、風力発電装置の構造を複雑にすることな
く、風力発電装置が風の変動に柔軟に対応できるように
風力発電装置を制御することができる。
【0063】また、本発明の一態様によれば、本発明の
制御装置は、負荷電圧が第1の所定電圧を上回ったこと
により風車の回転を減速させる減速回路を備える風力発
電装置と負荷との間に接続され、上記風力発電装置を制
御する制御装置において、上記負荷に印加されている電
圧を検出し、上記負荷の電圧状態を判定する電圧判定回
路と、上記負荷に流れる電流を検出する電流検出回路
と、上記電圧判定回路により検出した上記検出電圧を上
記第1の所定電圧を上回る電圧まで昇圧した電圧を出力
する昇圧回路と、上記電圧判定回路により検出した電圧
が第2の所定電圧を上回ったとき、あるいは、上記電流
検出回路により検出した電流が第1の所定電流を上回っ
たとき、上記風力発電装置と上記負荷との電気的接続を
切り離し、かつ、上記風力発電装置に対し上記第1の所
定電圧まで昇圧された上記昇圧電圧を上回る電圧を上記
昇圧回路が出力するように上記昇圧回路を制御する制御
回路とを備えることにより、上記負荷が許容する電圧に
対して上記風力発電装置が出力する電圧が上回った場合
であっても、風車あるいは上記電送系統に負担をかける
ことがなく、また、突風時等に、上記風力発電装置が出
力する電流が急激に増大した場合であっても、風車ある
いは負荷に負担をかけることがない。
【0064】また、本発明の一態様によれば、本発明の
制御装置は、上記制御回路が、上記電圧判定回路により
検出した電圧が第3の所定電圧を下回ったとき、あるい
は、上記電流検出回路により検出した電流が第2の所定
電流を下回ったとき、上記風力発電装置と上記負荷とを
電気的に接続するように制御することにより、上記負荷
が許容する電圧に対して上記風力発電装置が出力する電
圧が下回った場合であっても、あるいは、風が弱まるこ
とにより、上記風力発電装置が出力する電流が急激に減
少した場合であっても、即座に、負荷に電力を再出力す
ることができる。
【0065】また、本発明の一態様によれば、本発明の
制御装置は、上記制御回路が、外部からの指示があった
場合は、上記電圧検出回路または上記電流検出回路の検
出結果に関わらず、上記外部からの指示に基づいて、上
記風力発電装置と上記負荷との電気的接続を切り離し、
かつ、上記風力発電装置に対し上記第1の所定電圧を上
回る電圧まで昇圧された上記昇圧電圧を上記昇圧回路が
出力するように上記昇圧回路を制御することにより、外
部からの操作者の所望する指示に基づいて、風車あるい
は負荷に負担をかけることがないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置を適用した風力発電システム
の構成例の該略図である。
【図2】本発明の制御装置が制御する風力発電装置の特
徴を説明するための概略回路図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態における制御装置の
構成図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態における制御装置の
動作フローチャートである。
【図5】本発明の第2の実施の形態における制御装置の
構成図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態における制御装置の
動作フローチャートである。
【符号の説明】
1 風車 2 蓄電池 10 風力発電装置 11 交流発電機 12 整流回路 13 電圧検出回路 14 減速回路 20、20′ 制御装置 21 電圧判定回路 22 電流検出回路 23、23′ 制御回路 24 直流昇圧回路 50 インターフェース部 51 ボタン部 52 リモートコントロール部 53 ネットワーク接続部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H078 AA26 BB06 BB19 BB30 CC13 CC32 CC66 CC73 5G004 AA01 AB02 BA08 CA03 DC01 FA01 5H590 AA30 AB01 AB02 CA14 CB10 CD01 CD10 CE05 CE08 EB02 EB21 FA01 FA08 FB01 FC14 FC16 FC17 FC26 GA02 GB05 HA02 HA04 HA18 JA02 JA09 JB02

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷電圧が第1の所定電圧を上回ったこ
    とにより風車の回転を減速させる減速回路を備える風力
    発電装置と負荷との間に接続され、該風力発電装置を制
    御する制御装置において、 該負荷に印加されている電圧を検出し、該負荷の電圧状
    態を判定する電圧判定手段と、 該電圧判定手段により検出した該検出電圧を該第1の所
    定電圧を上回る電圧まで昇圧した電圧を出力する昇圧手
    段と、 該電圧判定手段により検出した電圧が第2の所定電圧を
    上回ったとき、該風力発電装置と該負荷との電気的接続
    を切り離し、かつ、該風力発電装置に対し該第1の所定
    電圧を上回る電圧まで昇圧された該昇圧電圧を該昇圧手
    段が出力するように該昇圧手段を制御する制御手段とを
    備えることを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記電圧判定手段によ
    り検出した電圧が第3の所定電圧を下回ったとき、前記
    風力発電装置と前記負荷とを電気的に接続するように制
    御することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3. 【請求項3】 負荷電圧が第1の所定電圧を上回ったこ
    とにより風車の回転を減速させる減速回路を備える風力
    発電装置と負荷との間に接続され、該風力発電装置を制
    御する制御装置において、 該負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、 該第1の所定電圧を上回る電圧を出力する昇圧手段と、 該電流検出手段により検出した電流が第1の所定電流を
    上回ったとき、該風力発電装置と該負荷との電気的接続
    を切り離し、かつ、該風力発電装置に対し該第1の所定
    電圧を上回る電圧を該昇圧手段が出力するように該昇圧
    手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする制
    御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記電流検出手段によ
    り検出した電流が第2の所定電流を下回ったとき、前記
    風力発電装置と前記負荷とを電気的に接続するように制
    御することを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
  5. 【請求項5】 負荷電圧が第1の所定電圧を上回ったこ
    とにより風車の回転を減速させる減速回路を備える風力
    発電装置と負荷との間に接続され、該風力発電装置を制
    御する制御装置において、 該負荷に印加されている電圧を検出し、該負荷の電圧状
    態を判定する電圧判定手段と、 該負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、 該電圧判定手段により検出した該検出電圧を該第1の所
    定電圧を上回る電圧まで昇圧した電圧を出力する昇圧手
    段と、 該電圧判定手段により検出した電圧が第2の所定電圧を
    上回ったとき、あるいは、該電流検出手段により検出し
    た電流が第1の所定電流を上回ったとき、該風力発電装
    置と該負荷との電気的接続を切り離し、かつ、該風力発
    電装置に対し該第1の所定電圧を上回る電圧まで昇圧さ
    れた該昇圧電圧を該昇圧手段が出力するように該昇圧手
    段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする制御
    装置。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、前記電圧判定手段によ
    り検出した電圧が第3の所定電圧を下回ったとき、ある
    いは、前記電流検出手段により検出した電流が第2の所
    定電流を下回ったとき、前記風力発電装置と前記負荷と
    を電気的に接続するように制御することを特徴とする請
    求項5に記載の制御装置。
  7. 【請求項7】 前記制御手段は、外部からの指示があっ
    た場合は、前記電圧検出手段または前記電流検出手段の
    検出結果に関わらず、該外部からの指示に基づいて、前
    記風力発電装置と前記負荷との電気的接続を切り離し、
    かつ、前記風力発電装置に対し前記第1の所定電圧を上
    回る電圧まで昇圧された該昇圧電圧を前記昇圧手段が出
    力するように該昇圧手段を制御することを特徴とする請
    求項1乃至6の何れか1項に記載の制御装置。
  8. 【請求項8】 前記制御手段は、外部からの指示があっ
    た場合は、前記電圧検出手段または前記電流検出手段の
    検出結果に関わらず、該外部からの指示に基づいて、前
    記風力発電装置を短絡させることにより前記風車を略停
    止するように制御することを特徴とする請求項7に記載
    の制御装置。
  9. 【請求項9】 前記制御手段は、外部からの指示があっ
    た場合は、前記電圧検出手段または前記電流検出手段の
    検出結果に関わらず、該外部からの指示に基づいて、前
    記風力発電装置と前記負荷とを電気的に接続するように
    制御することを特徴とする請求項7に記載の制御装置。
  10. 【請求項10】 前記負荷は、電気量を蓄える蓄電池で
    あることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記
    載の制御装置。
  11. 【請求項11】 前記電圧検出手段は、前記蓄電池の温
    度情報を加味して電圧を検出することを特徴とする請求
    項10に記載の制御装置。
  12. 【請求項12】 負荷に接続され、負荷電圧が第1の所
    定電圧を上回ったことにより風車の回転を減速させる減
    速回路を備える風力発電装置を制御する制御方法におい
    て、 該負荷に印加されている電圧を検出し、該負荷の電圧状
    態を判定するステップと、 該検出電圧を該第1の所定電圧まで昇圧した電圧を出力
    するステップと、 該検出電圧が第2の所定電圧を上回ったとき、該風力発
    電装置と該負荷との電気的接続を切り離し、かつ、該風
    力発電装置に対し該第1の所定電圧を上回る電圧まで昇
    圧された該昇圧電圧を出力させるように制御するステッ
    プとを備えることを特徴とする制御方法。
  13. 【請求項13】 前記制御ステップは、前記検出電圧が
    第3の所定電圧を下回ったとき、前記風力発電装置と前
    記負荷とを電気的に接続するように制御することを特徴
    とする請求項12に記載の制御方法。
  14. 【請求項14】 負荷に接続され、負荷電圧が第1の所
    定電圧を上回ったことにより風車の回転を減速させる減
    速回路を備える風力発電装置を制御する制御方法におい
    て、 該負荷に流れる電流を検出するステップと、 該第1の所定電圧を出力するステップと、 該検出電流が第1の所定電流を上回ったとき、該風力発
    電装置と該負荷との電気的接続を切り離し、かつ、該風
    力発電装置に対し該第1の所定電圧を上回る電圧を出力
    させるように制御するステップとを備えることを特徴と
    する制御方法。
  15. 【請求項15】 前記制御ステップは、前記検出電流が
    第2の所定電流を下回ったとき、前記風力発電装置と前
    記負荷とを電気的に接続するように制御することを特徴
    とする請求項14に記載の制御方法。
  16. 【請求項16】 負荷に接続され、負荷電圧が第1の所
    定電圧を上回ったことにより風車の回転を減速させる減
    速回路を備える風力発電装置を制御する制御方法におい
    て、 該負荷に印加されている電圧を検出し、該負荷の電圧状
    態を判定するステップと、 該負荷に流れる電流を検出するステップと、 該検出電圧を該第1の所定電圧を上回る電圧まで昇圧し
    た電圧を出力するステップと、 該検出電圧が第2の所定電圧を上回ったとき、あるい
    は、該検出電流が第1の所定電流を上回ったとき、該風
    力発電装置と該負荷との電気的接続を切り離し、かつ、
    該風力発電装置に対し該第1の所定電圧を上回る電圧ま
    で昇圧された該昇圧電圧を出力させるように制御するス
    テップとを備えることを特徴とする制御方法。
  17. 【請求項17】 前記制御ステップは、前記検出電圧が
    第3の所定電圧を下回ったとき、あるいは、前記検出電
    流が第2の所定電流を下回ったとき、前記風力発電装置
    と前記負荷とを電気的に接続するように制御することを
    特徴とする請求項16に記載の制御方法。
  18. 【請求項18】 前記制御ステップは、外部からの指示
    があった場合は、前記電圧検出ステップまたは前記電流
    検出ステップの検出結果に関わらず、該外部からの指示
    に基づいて、前記風力発電装置と前記負荷との電気的接
    続を切り離し、かつ、該風力発電装置に対し該第1の所
    定電圧を上回る電圧まで昇圧された該昇圧電圧を出力さ
    せるように制御することを特徴とする請求項12乃至1
    7の何れか1項に記載の制御方法。
  19. 【請求項19】 前記制御ステップは、外部からの指示
    があった場合は、前記電圧検出ステップまたは前記電流
    検出ステップの検出結果に関わらず、該外部からの指示
    に基づいて、さらに、前記風力発電装置を短絡させるこ
    とにより前記風車を略停止するように制御することを特
    徴とする請求項18に記載の制御方法。
  20. 【請求項20】 前記制御ステップは、外部からの指示
    があった場合は、前記電圧検出ステップまたは前記電流
    検出ステップの検出結果に関わらず、該外部からの指示
    に基づいて、前記風力発電装置と前記負荷とを電気的に
    接続するように制御することを特徴とする請求項18に
    記載の制御方法。
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