JPH07324675A - 風力発電制御装置 - Google Patents
風力発電制御装置Info
- Publication number
- JPH07324675A JPH07324675A JP6118283A JP11828394A JPH07324675A JP H07324675 A JPH07324675 A JP H07324675A JP 6118283 A JP6118283 A JP 6118283A JP 11828394 A JP11828394 A JP 11828394A JP H07324675 A JPH07324675 A JP H07324675A
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- Japan
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- signal
- output
- pitch angle
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 応答性がよく高安定な風力発電制御装置を得
る。 【構成】 出力設定値信号、風速信号およびピッチ角信
号を受け予め入力されている性能曲線より同出力設定
値、および風速を満たすストール制御領域でのピッチ角
制御信号を出力する関数発生器５ａ、出力設定値信号お
よび発生出力信号を受けその偏差を出力する減算器７、
同減算器の出力を受け補正ピッチ角制御信号を出力する
制御器４、関数発生器および制御器の出力を受けその和
を実ピッチ角制御信号として出力する加算器６を設け
る。
る。 【構成】 出力設定値信号、風速信号およびピッチ角信
号を受け予め入力されている性能曲線より同出力設定
値、および風速を満たすストール制御領域でのピッチ角
制御信号を出力する関数発生器５ａ、出力設定値信号お
よび発生出力信号を受けその偏差を出力する減算器７、
同減算器の出力を受け補正ピッチ角制御信号を出力する
制御器４、関数発生器および制御器の出力を受けその和
を実ピッチ角制御信号として出力する加算器６を設け
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は風力発電に適用される風
力発電制御装置に関する。
力発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４に示すようなブレード０１を有する
風力発電装置により発電が行われている。その一例は、
固定ブレード方法で、ブレード０１の回転方向（周速方
向）ａが、ブレード０１の翼弦線ｂに対してなす角、す
なわち、ピッチ角θが固定されて軸に取付けられてい
る。この場合、発電機の出力は図３の点線で示すように
変化する。すなわち、ある風速以上になると設定値より
出力は増加し、ストール（失速）領域になると漸減し
て、設定値以下になる場合もある。この現象は、図４に
示すように風速Ｗが増加すると、迎角αが増え失速す
る、いわゆるブレードのストール特性による。
風力発電装置により発電が行われている。その一例は、
固定ブレード方法で、ブレード０１の回転方向（周速方
向）ａが、ブレード０１の翼弦線ｂに対してなす角、す
なわち、ピッチ角θが固定されて軸に取付けられてい
る。この場合、発電機の出力は図３の点線で示すように
変化する。すなわち、ある風速以上になると設定値より
出力は増加し、ストール（失速）領域になると漸減し
て、設定値以下になる場合もある。この現象は、図４に
示すように風速Ｗが増加すると、迎角αが増え失速す
る、いわゆるブレードのストール特性による。
【０００３】他例は、可変ピッチ角方法で、風力発電機
の軸に、ピッチ駆動装置を介してブレード０１が取付け
られている。一方、図５に来すように、関数発生器５に
は発電機の出力設定信号１ｓ、ブレード０１のピッチ角
信号２ｓ、および風速信号３ｓが入力される。そして関
数発生器５には、予め各風速に応じて、出力設定値に対
するピッチ角が性能曲線より入力されており、入力の出
力設定値信号１ｓ、ピッチ角信号２ｓ、および風速信号
３ｓに応じてピッチ角制御信号５ｓを出力する。また減
算器７は出力設定値信号１ｓと発電機の発生出力信号８
ｓを受け、その偏差を出力する。減算器７の出力は制御
器４を経て補正制御信号４ｓとして出力される。関数発
生器５と制御器４の出力は加算器で加算され、実ピッチ
角制御信号６ｓとなりピッチ駆動装置へ送られる。
の軸に、ピッチ駆動装置を介してブレード０１が取付け
られている。一方、図５に来すように、関数発生器５に
は発電機の出力設定信号１ｓ、ブレード０１のピッチ角
信号２ｓ、および風速信号３ｓが入力される。そして関
数発生器５には、予め各風速に応じて、出力設定値に対
するピッチ角が性能曲線より入力されており、入力の出
力設定値信号１ｓ、ピッチ角信号２ｓ、および風速信号
３ｓに応じてピッチ角制御信号５ｓを出力する。また減
算器７は出力設定値信号１ｓと発電機の発生出力信号８
ｓを受け、その偏差を出力する。減算器７の出力は制御
器４を経て補正制御信号４ｓとして出力される。関数発
生器５と制御器４の出力は加算器で加算され、実ピッチ
角制御信号６ｓとなりピッチ駆動装置へ送られる。
【０００４】以上において、図３の出力制御域の風速に
はいると、関数発生器５は、出力設定値信号１ｓ、ピッ
チ角信号２ｓ、および風速信号３ｓを受けて、風速信号
３ｓに応じて、出力が設定値になるようピッチ角制御信
号５ｓを出力する。
はいると、関数発生器５は、出力設定値信号１ｓ、ピッ
チ角信号２ｓ、および風速信号３ｓを受けて、風速信号
３ｓに応じて、出力が設定値になるようピッチ角制御信
号５ｓを出力する。
【０００５】例えば、風速Ｖw1のとき、の点で運転さ
れていたならば、の点で運転するようにピッチ角を
の点から矢印の方向へ動かす指令（ピッチ角制御信号）
を出す。又、風速ＶW1での点で運転していたときに風
速がＶW2に変わればの点で運転するようにピッチ角を
矢印の方向へ動かす指令をだすものである。ピッチ角駆
動装置はこのピッチ角制御信号５ｓを受けて、入力に応
じてブレード０１のピッチ角を変える。
れていたならば、の点で運転するようにピッチ角を
の点から矢印の方向へ動かす指令（ピッチ角制御信号）
を出す。又、風速ＶW1での点で運転していたときに風
速がＶW2に変わればの点で運転するようにピッチ角を
矢印の方向へ動かす指令をだすものである。ピッチ角駆
動装置はこのピッチ角制御信号５ｓを受けて、入力に応
じてブレード０１のピッチ角を変える。
【０００６】また、制御器４は関数発生器５が性能カー
ブから計算するため、実機との差が生じるので、それを
補正すべく出力設定値信号１ｓと発生出力信号８ｓとの
偏差が生じていれば、偏差がなくなる方向へピッチ角を
動かす指令（補正制御信号）を出す。ピッチ駆動装置は
これらの和を受けて、ピッチ角を変える。
ブから計算するため、実機との差が生じるので、それを
補正すべく出力設定値信号１ｓと発生出力信号８ｓとの
偏差が生じていれば、偏差がなくなる方向へピッチ角を
動かす指令（補正制御信号）を出す。ピッチ駆動装置は
これらの和を受けて、ピッチ角を変える。
【０００７】このようにして、発電機の出力は、図３の
実線で示すように安定して一定の設定値に維持される。
実線で示すように安定して一定の設定値に維持される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置２は次の
ような問題点があった。
ような問題点があった。
【０００９】（１）固定ブレード方法：高風速時には風
車回転速度が一定の場合、ブレード背面で空気層に剥離
が発生しストールに至る。このストール量は風速が大き
くなるにつれて大きくなり、出力低下が著しくなる。ま
た、ストール現象特有の不安定な面、或いはヒステリシ
ス性等の問題もあった。
車回転速度が一定の場合、ブレード背面で空気層に剥離
が発生しストールに至る。このストール量は風速が大き
くなるにつれて大きくなり、出力低下が著しくなる。ま
た、ストール現象特有の不安定な面、或いはヒステリシ
ス性等の問題もあった。
【００１０】（２）可変ピッチ角方法：出力が風速の広
い範囲で設定値に維持できる。しかし、その特性上、風
速変動幅に対するピッチ角の補正量が大きいので、応答
遅れが生じ易く、また出力変動幅も大きくなる可能性が
あった。
い範囲で設定値に維持できる。しかし、その特性上、風
速変動幅に対するピッチ角の補正量が大きいので、応答
遅れが生じ易く、また出力変動幅も大きくなる可能性が
あった。
【００１１】この関係は図２の風速と発生出力との関係
図に示されている。今、仮に風速の変化がＷm →Ｗm ＋
ΔＷ→Ｗm →Ｗm −ΔＷ→Ｗm となったとする。このよ
うな風速変化下で、一定出力を得るためには、ピッチ角
は２０°→２６°→２０°→１０°→２０°と動く必要
があり、風速の変化が著しい場合、ピッチ角制御が遅
れ、最悪、ΔＥp の出力変動が生じる。
図に示されている。今、仮に風速の変化がＷm →Ｗm ＋
ΔＷ→Ｗm →Ｗm −ΔＷ→Ｗm となったとする。このよ
うな風速変化下で、一定出力を得るためには、ピッチ角
は２０°→２６°→２０°→１０°→２０°と動く必要
があり、風速の変化が著しい場合、ピッチ角制御が遅
れ、最悪、ΔＥp の出力変動が生じる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
するため次の手段を講ずる。
【００１３】すなわち、風力発電制御装置として、出力
設定値信号、風速信号およびピッチ角信号を受け予め入
力されている性能曲線より同出力設定値および風速を満
たすストール制御領域でのピッチ角制御信号を出力する
関数発生器と、上記出力設定値信号および発生出力信号
を受けその偏差を出力する減算器と、同減算器の出力を
受け補正ピッチ角制御信号を出力する制御器と、上記関
数発生器および制御器の出力を受けその和を実ピッチ角
制御信号として出力する加算器とを設ける。
設定値信号、風速信号およびピッチ角信号を受け予め入
力されている性能曲線より同出力設定値および風速を満
たすストール制御領域でのピッチ角制御信号を出力する
関数発生器と、上記出力設定値信号および発生出力信号
を受けその偏差を出力する減算器と、同減算器の出力を
受け補正ピッチ角制御信号を出力する制御器と、上記関
数発生器および制御器の出力を受けその和を実ピッチ角
制御信号として出力する加算器とを設ける。
【００１４】
【作用】上記手段において、関数発生器は出力設定値信
号、風速信号およびピッチ角信号を受けて、予め入力さ
れている風車の性能曲線より同風速で同出力設定値を満
たすストール制御領域（ブレードのストール領域）での
ピッチ角制御信号を出力する。また減算器は出力設定値
信号および発生出力信号を受けその偏差を出力する。制
御器は減算器からの出力を受け補正ピッチ角制御信号を
出力する。加算器は関数発生器および制御器の出力を受
けその和を実ピッチ角制御信号として出力する。この実
ピッチ角制御信号に応じて風車はピッチ角をストール領
域で応答性よく変え、出力を一定に維持する。
号、風速信号およびピッチ角信号を受けて、予め入力さ
れている風車の性能曲線より同風速で同出力設定値を満
たすストール制御領域（ブレードのストール領域）での
ピッチ角制御信号を出力する。また減算器は出力設定値
信号および発生出力信号を受けその偏差を出力する。制
御器は減算器からの出力を受け補正ピッチ角制御信号を
出力する。加算器は関数発生器および制御器の出力を受
けその和を実ピッチ角制御信号として出力する。この実
ピッチ角制御信号に応じて風車はピッチ角をストール領
域で応答性よく変え、出力を一定に維持する。
【００１５】
【実施例】上記記載の本発明の一実施例を図１および図
２により説明する。なお、従来例で説明した部分は、同
一の番号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を
主体に説明する。
２により説明する。なお、従来例で説明した部分は、同
一の番号をつけ説明を省略し、この発明に関する部分を
主体に説明する。
【００１６】図１にて、関数発生器５ａは出力設定値信
号１ｓ、ピッチ角信号２ｓ、および風速信号３ｓを受け
出力を加算器６へ送る。減算器７は出力設定信号１ｓと
発生出力信号８ｓを受け出力を制御器４を経て加算器６
へ送る。
号１ｓ、ピッチ角信号２ｓ、および風速信号３ｓを受け
出力を加算器６へ送る。減算器７は出力設定信号１ｓと
発生出力信号８ｓを受け出力を制御器４を経て加算器６
へ送る。
【００１７】上記において、関数発生器５ａは出力設定
値信号１ｓ、風速信号２ｓおよびピッチ角信号３ｓを受
けて、予め入力されている風車（ブレード）の性能曲線
より、同風速で同出力設定値を満たすストール制御領域
でのピッチ角制御信号５ａｓを出力する。また減算器７
は出力設定値信号および発生出力信号を受けその偏差を
出力する。制御器４は減算器７からの出力を受け、補正
ピッチ角制御信号４ｓを出力する。加算器６は関数発生
器５ａおよび制御器４の出力を受け、その和を実ピッチ
角制御信号６ｓとして出力する。この実ピッチ角制御信
号６ｓに応じて風車はピッチ角をストール領域で応答性
よく変え、出力を一定に維持する。従ってピッチ角駆動
装置のアクチュエータのストロークは小さくてよい。
値信号１ｓ、風速信号２ｓおよびピッチ角信号３ｓを受
けて、予め入力されている風車（ブレード）の性能曲線
より、同風速で同出力設定値を満たすストール制御領域
でのピッチ角制御信号５ａｓを出力する。また減算器７
は出力設定値信号および発生出力信号を受けその偏差を
出力する。制御器４は減算器７からの出力を受け、補正
ピッチ角制御信号４ｓを出力する。加算器６は関数発生
器５ａおよび制御器４の出力を受け、その和を実ピッチ
角制御信号６ｓとして出力する。この実ピッチ角制御信
号６ｓに応じて風車はピッチ角をストール領域で応答性
よく変え、出力を一定に維持する。従ってピッチ角駆動
装置のアクチュエータのストロークは小さくてよい。
【００１８】この関係は図２の風速と発生出力との関係
図に示されている。今、仮に比較的に風速が大きいＷ1
からＷ2 の領域で一定の出力を得ようとすれば、前記従
来のピッチ角制御方式の場合、ピッチ角は１０°から３
２°まで動作させる必要があるが、本実施例のストール
領域での制御方式の場合、ピッチ角は１０°から６°ま
での補正で充分である。即ち今、平均風速Ｗで運転中、
風速の変化がＷm →Ｗ m ＋ΔＷ→Ｗm →Ｗm −ΔＷ→Ｗ
m となったとする。このような風速変化下で、一定出力
を得ようとすれば、前者のピッチ角制御の場合、ピッチ
角は２０°→２６°→２０°→１０°→２０°と動く必
要があり、風速の変化が著しい場合、ピッチ角制御が遅
れ、最悪、ΔＥp の出力変動が生じる。一方、後者のス
トール領域での制御の場合、上記に対応するピッチ角
は、６°→８°→６°→１０°→６°となり、変化が小
さく、また最悪の出力変動はΔＥs となり、前者よりも
安定した制御性能があることと、小さな出力変動で済む
ことが分かる。
図に示されている。今、仮に比較的に風速が大きいＷ1
からＷ2 の領域で一定の出力を得ようとすれば、前記従
来のピッチ角制御方式の場合、ピッチ角は１０°から３
２°まで動作させる必要があるが、本実施例のストール
領域での制御方式の場合、ピッチ角は１０°から６°ま
での補正で充分である。即ち今、平均風速Ｗで運転中、
風速の変化がＷm →Ｗ m ＋ΔＷ→Ｗm →Ｗm −ΔＷ→Ｗ
m となったとする。このような風速変化下で、一定出力
を得ようとすれば、前者のピッチ角制御の場合、ピッチ
角は２０°→２６°→２０°→１０°→２０°と動く必
要があり、風速の変化が著しい場合、ピッチ角制御が遅
れ、最悪、ΔＥp の出力変動が生じる。一方、後者のス
トール領域での制御の場合、上記に対応するピッチ角
は、６°→８°→６°→１０°→６°となり、変化が小
さく、また最悪の出力変動はΔＥs となり、前者よりも
安定した制御性能があることと、小さな出力変動で済む
ことが分かる。
【００１９】以上のようにして、応答性がよく、かつ安
定した出力が得られる。またピッチ角の変化範囲が少な
いので、ピッチ駆動装置（アクチュエータ）の作動範囲
の小さなものでよい。
定した出力が得られる。またピッチ角の変化範囲が少な
いので、ピッチ駆動装置（アクチュエータ）の作動範囲
の小さなものでよい。
【００２０】また、高風速時において充分一定の出力を
維持し得る能力、機能を有し、ストール現象が有する不
安定性や、ヒステリシス性を補なう点でも望ましいもの
である。
維持し得る能力、機能を有し、ストール現象が有する不
安定性や、ヒステリシス性を補なう点でも望ましいもの
である。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を採用するこ
とにより、次のような効果が得られる。
とにより、次のような効果が得られる。
【００２２】（１）風力発電機の出力が、速い応答性
で、安定して、設定値に維持される。
で、安定して、設定値に維持される。
【００２３】（２）広い風速領域で、特に高風速域でも
高い性能（出力）を維持できる。
高い性能（出力）を維持できる。
【図１】本発明の一実施例の構成ブロック図である。
【図２】同実施例および従来例の作用説明図である。
【図３】同従来例の作用説明図である。
【図４】同従来例の作用説明図である。
【図５】同従来例の構成ブロック図である。
１ｓ 出力設定値信号 ２ｓ ピッチ角信号 ３ｓ 風速信号 ４ 制御器 ５，５ａ 関数発生器 ６ 加算器 ７ 減算器
Claims (1)
- 【請求項１】 出力設定値信号、風速信号およびピッチ
角信号を受け予め入力されている性能曲線より同出力設
定値および風速を満たすストール制御領域でのピッチ角
制御信号を出力する関数発生器と、上記出力設定値信号
および発生出力信号を受けその偏差を出力する減算器
と、同減算器の出力を受け補正ピッチ角制御信号を出力
する制御器と、上記関数発生器および制御器の出力を受
けその和を実ピッチ角制御信号として出力する加算器と
を備えてなることを特徴とする風力発電制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6118283A JPH07324675A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 風力発電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6118283A JPH07324675A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 風力発電制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07324675A true JPH07324675A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14732843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6118283A Pending JPH07324675A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 風力発電制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07324675A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037850A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Univ Of Ryukyus | 風力発電機のピッチ角制御装置 |
| JP2007032488A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Univ Of Ryukyus | ウインドファームにおける発電電力平準化装置および方法 |
| JP2011256758A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | 風力発電装置 |
| JP2014526652A (ja) * | 2011-09-21 | 2014-10-06 | ヨンロク オ | 同一の幅と厚さで形成されたエアフォイルブレードを用いた水平軸風力発電機 |
| CN107542627A (zh) * | 2016-06-27 | 2018-01-05 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种风力发电机组功率曲线绘制方法及绘制系统 |
| CN108488035A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-04 | 内蒙古工业大学 | 永磁直驱风力发电机组失速和变桨混合控制方法 |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP6118283A patent/JPH07324675A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037850A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Univ Of Ryukyus | 風力発電機のピッチ角制御装置 |
| JP2007032488A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Univ Of Ryukyus | ウインドファームにおける発電電力平準化装置および方法 |
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| JP2014526652A (ja) * | 2011-09-21 | 2014-10-06 | ヨンロク オ | 同一の幅と厚さで形成されたエアフォイルブレードを用いた水平軸風力発電機 |
| US10012210B2 (en) | 2011-09-21 | 2018-07-03 | Young-Lok Oh | Horizontal-axis wind turbine using airfoil blades with uniform width and thickness |
| CN107542627A (zh) * | 2016-06-27 | 2018-01-05 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种风力发电机组功率曲线绘制方法及绘制系统 |
| CN107542627B (zh) * | 2016-06-27 | 2020-12-01 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种风力发电机组功率曲线绘制方法及绘制系统 |
| CN108488035A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-04 | 内蒙古工业大学 | 永磁直驱风力发电机组失速和变桨混合控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040713 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041109 |