JPS60240881A - 誘導発電装置 - Google Patents

誘導発電装置

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JPS60240881A
JPS60240881A JP59097337A JP9733784A JPS60240881A JP S60240881 A JPS60240881 A JP S60240881A JP 59097337 A JP59097337 A JP 59097337A JP 9733784 A JP9733784 A JP 9733784A JP S60240881 A JPS60240881 A JP S60240881A
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JP
Japan
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wind
induction generator
induction
blade
control mechanism
Prior art date
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Pending
Application number
JP59097337A
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English (en)
Inventor
Ikuo Watanabe
郁夫 渡辺
Yukio Hibino
日比野 由貴夫
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60240881A publication Critical patent/JPS60240881A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04Automatic control; Regulation
    • F03D7/041Automatic control; Regulation by means of a mechanical governor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0276Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling rotor speed, e.g. variable speed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は風のエネルギーを発電に利用する誘・q−全
主装置に関するものである。
(イfゼの技術) 従末、風のエネルギーを発電に利用する装置と1、て 
風車の回転力で誘導発電機を駆動し、風のエネルギーを
電力に変換して系統電力網に供給するものかある。
ところで 従来は高風速時におけるエネルギーまでもイ
1′効に取り出すため、誘導発電機は定格出力の大きい
ものを用い、定格風速を高く設定している。
しかし、このような定格出力の大きい誘導発電機では低
風速時に停止ヒ1〜、低風速時において定格出力にまで
達することが困難である。このため、α軸継続時間が短
くなり、風速分布の多くの部分を占める低風速時の発電
効率か悪く、I−かも装置が大型化する等の問題点があ
った。
(発明が解決しようとする問題点) この発明はこのような実情を背景としてなされたもので
、低風速時の発電効率を向1−させるとともに、最適な
容量設計を可能とし装置の小型化を(Aるものである。
(問題点を解決するための子役) この発明は前記の問題点を解決するため、ブレードのピ
ッチ角を調節して回転速度を一定に維持するピッチ制御
機構を備えた風車と、この風車の回転力により駆動され
、風力を電力に変換する誘導発電機とからなることを特
徴としている。
(作用) この発明は、風車に備えられたピッチ制御機構で、風速
の変化にかかわらずプレートの回転速度を一定にすると
ともに、風車に接続された誘導発電機が低風速時に定格
運転可能な容量に設定でき発電効率が向上する。
(実施例) 以下、この発明の一実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。
第1図はこの実施例の誘導発電装置を示す正面図、第2
図はロータハブの断面図、第3図は誘導発電装置の制御
の概略を示すブロック図1、第4図は発電装置の制御チ
ャート図、第5図は誘導発電装置の特性図である。
第1図において符号1は誘導発電装置で、この鴨 誘導発電装置lのタワー2のL部には、誘導発電機3が
、そのフランジ部4をタワー2に設けたブラケット5に
係1トしてii!置されている。この誘導発電機3の誘
導発電機軸6は垂直方向へ向け、ベアリング7で回動可
能にタワー2に支持されでいる。
そI、て、この′:A4発電機軸6は図示しない自在継
fを介I−で水平面内で回転自在に設けられたナセル8
内に導かれ、ベベルギヤ9a、9bによって水平方向に
変換されて、回転軸10を介して風受部11に連結され
ている。これにより、誘導発1し機3はブレード12の
入力と直交するように配設されている。
この風受部11は2枚のブレード12と、このプレーF
12のピッチ角を調節するロータハブ13とからなり、
これらが一体的に回転する。
前記ロータハブ13内には第2図に示すように1機械的
手段によるピッチ制御機構Aが備えられている。すなわ
ち、ピッチ制御機構Aはロータハブ13の内部に配設さ
れた中央に位置するプ1/−112の回転部14と、こ
の左右に位置し荷重変動によって回転部14を回転する
遠心可動部15とで構成されている。
回転部14の円形プレー)16は、ブレードI2の軸端
部17に嵌着されており、ブレート12は図示しないベ
アリングを介してロータハブ13に回動自在に設けられ
ている。そして円形プレート16には一対のレバー18
が外方に向けて突出して設けられており、その端部には
ロアI” 19のそれぞれの端部を回動自在に軸支させ
である。これらのロンド19の他方の端部は、ロータハ
ブ13の左右に位置する遠心可動部15の一部を構成す
るフライウェイト20に接続されている。
このフライウェイト20には、半径方向に往復動自在に
設けられており、その外側には永久磁石21か固定され
ている。さらにロータハブ13内の外方には永久磁石2
1と反対極の永久磁石22を固定した支持部材23が固
定されている。そして永久磁石21と永久磁石22との
間には柔軟性な素材で形成されたタンパ−24が介在さ
れ、コイルスブリンブ25でフライウェイト20を常に
内方へ付勢している。
フライウェイト20は風受部llの回転が所定の回転速
度になると、その遠心力でスプリング25に抗して永久
磁石22の方向へ移動する。これによりロット19を引
っ張り、回転部14を回転させブレード12のピンチ角
の変換をして回転速1■の制御をし、回転速度を一定に
保って運転をする。
そ1.て強風で風車運転領域を越えれば、両永久磁石2
1.22が吸引力で吸着してブレード12のピンチ角を
固定し、フェザーリング状態を維持して風を逃がし、回
転速度を下げて装置の安全を保つようになっている。
前記グンパー24は永久磁石21と永久磁石22が吸引
力で吸引される際に、衝撃力で破損することがないよう
にすると同時にフライウェイト20に働く遠心力とコイ
ルスプリンブ25とのハンチングを防ぐ役目を果してい
る。
そして風速が低下すると、スプリング25のスプリング
力によって自動的に永久磁石21は、元位置に復帰し前
記の状態が解除される。ダンパー24には空気通孔26
が形成yれており、ダンパー24の収縮伸張作動を容易
に1〜でいる。
前記誘導発電機3は遮断機27、モードスイッチ28を
介して系統電力網29に接続されている。モートスイッ
チ28は制御装置30の制御信号により、所定以りの風
速時に誘導発電機3を発電機として駆動し、電力を系統
電力網29に供給する。一方、所定以下の風速時には、
誘導発電機3は電動機として駆動し、ブレード12を回
転するようになっている。
制御装置30は第3図に示すように、誘導発電機軸6に
設けた山車31と噛合した回転センサ32に接続された
回転速度比較回路33と、モード1゜ 、: コントロール回路34とから構成されている。こ
の回転速度比較回路33は風車のブレード12の回転速
度を検出し、基準回転速度と比較する。
モードコントロール回路34は回転速度比較回路33か
らの信号により、′低風速時に所定の回転速度に達する
と、モートスイッチ28を閉じ、系統電力網29と接続
させる。
また、高風速時所定の回転速度量にになったときは開き
、系統電力網29との接続が断たれるようになっている
次に、第4図及び第5図に基づいてこの実施例の作動を
説明する。
第4図において、実線Nは風車のブレード12の回転速
度を、実線Pは誘導発電機の出力電力を示している。第
5図において実線Pは誘導発電機の出力、破線Tはトル
ク、−・点鎖線Iは一次電流を示している。
ブレード12が風のエネルギーを吸収して回転を始め、
a点のカットイン風速領域V cinに達すると、制御
装置30の回転速度比較回路33がモードコントロール
回路34を作動し、モートスイッチ28を閉じる。
これにより、誘導発電機3に系統電力網29から励磁電
流が供給されて発電機として駆動し、風車のブレード1
2の回転速度をほぼ一定とする入力に応じた電力を系統
電力網29に供給する。
そj7て、設定回転速度以上にブレード12か回転させ
られた場合には、第2図に示すようにフライウェイト2
0が遠心力によってコイルスプリンプ25に抗して外方
に移動させられるのに応じ、その変位の分ロッド19が
それぞれ外方に引っ張られて円形プレート16を時計方
向に回転させる。これにより、ブレード12のピンチ角
が調節されて風向と平行をなす方向に回転し、回転速度
を一定に保つピッチ制御が行なわれる。
このピンチ制御はa点のカットイン風速領域Vcinか
らb点の強風カットアウト風速領域Vcoaの範囲で行
なわれる。
即ち、a侭のカントイン風速領域V cinから0点の
定格風速領域Vnまでは、誘導発電機3で発電された電
力量に応じた出力を供給する負荷制御が行なわれ、風速
が不安定で急上昇するときは前記ピッチ制御が行なわれ
る。
そして、c 、=FAの定格風速領域Vnからb点の強
風カフ)アウト風速領域V coaまでの間では定格出
力が得られ、定格風速以上の風速に対してはピンチ制御
で必要以トの風を遵がし、回転速度を一定にする制御を
行なっている。
風力が十分ある場合または要求出・力量上の風速かある
場合は、即ち、b点の強風カー/ ドアウド風速望域V
coa以上になると、ピッチ制御機構Aの両水久磁石2
1.18が吸引力で吸着し、プレート8をフェザーリン
グして風を逃がす。これとともに、回転速度比較回路3
3がそのブレード12の回転速度を検出してモードコン
トロール回路34を作動し、モードスイッチ28を開く
。これにより回転速度は第4図のb点からd点まで急速
に低下し、体1F状態になり装置の安全を保つとともに
、系統電力網29との継続が断たれる。
このb点の強風カットアウト風速領域V coaは第5
図に示すように、トルク曲線Tのピークを越えない位置
に設定され、装置が逸走しないようになっている。
そして、ブレード12の回転速度が低下すると、ピッチ
制御機構Aに作用する遠心力が小さくなるため、両永久
磁石21.22の吸引力が解除される。ブレード12の
回転速度が低下してe点に達すると、再びモードコント
ロール回路34が作動してモードスイッチ28を閉じ、
系統電力網29と接続される。
風速が低下してa点以下になると、誘導電動機3は発電
機として駆動せず、系統電力網29からの入力により、
電動機として作動してブレード12を所定時間回転させ
る。これにより、プレート12の回転速度が一部昇し、
a点に達すると再び前記の制御が行なわれる。
一方所定時間ブレード12を回転しても、a点のカット
イン風速領域Vcinに回転速度が維持されない場合は
、f点の弱風カットアウト風速領域Vcobでモードス
イッチ28を開き系統電力網29との接続を解除する。
そして、再び回転速度がa点になるとモードスイッチ2
8を閉じ、誘導電動機3を発電機とじて駆動゛させ負荷
制御を行なう。
このように、誘導電動機3は発電機として駆動可能なa
点のカットイン風速領域Vcin、近傍の変動する風速
がある時間間隔で変化するとき、回転速度を設定回転速
度に近くに保持することでモートスイッチの信頼性を上
げるとともに、風速が回復したときすぐに発電を開始す
ることができ、低風速時における発電効率がF昇する。
(発明の効果) この発明は以りのように、誘導発電装置をプレートのピ
ンチ角を調節して回転速度を一定に維持するピッチ制御
機構を備えた風車と、この風車の回転力により駆動され
、風力を電力に変換する誘導発電機とから構成したから
、誘導発電機を比較的小さな定格容量のものを用いるこ
とが可能となり、かつ定格風速も低い位置に設定するこ
とができ低風速時に定格運転に到達するため、風速分布
の多くの部分を占める低風速時の発電効率が著しく向上
するとともに、装置の小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの実施例の誘導発電装置を示す正面1Δ、第
2図はロータハブの断面図、第3図は誘導発電装置の制
御の概略を示すブロック図、第4図は誘導発電装置の制
御チャート図、i5図は誘導発電装置の特性図である。 1・・・誘導発電装置 3・・・誘導発電機12・・・
ブレード 13・・・ロータハブ14・・・回転部 1
5・・・遠心可動部28・・・モードスイッチ 29・
・・系統電力網30・・・制御装置 33・・・回転速
度比較回路34・・・モードコントロール回路 回≦幀−萄9騙や

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プレートのピッチ角を調節17て回転速度を一定
    に維持するピッチ制御機構を備えた風車と、この風車の
    回転力により駆動され、風力を電力に変換する誘導発電
    機とからなる誘導発電装置。
  2. (2)前記ピンチ制御機構は遠心力により作動する機械
    、的手段でピンチ角を調節するように構成された特許請
    求の範囲第1項記載の誘導発電装置。
  3. (3)前記誘導発電機は所定の風速領域において風車を
    回転する電動機として駆動される特許請求の範囲第1項
    記載の誘導発電装置。
  4. (4)前記誘導発電機は前記ブレードのスカと直交する
    ように配設された特許請求の範囲第1手記戦の誘導発電
    装置。
JP59097337A 1984-05-15 1984-05-15 誘導発電装置 Pending JPS60240881A (ja)

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JP59097337A JPS60240881A (ja) 1984-05-15 1984-05-15 誘導発電装置

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JP59097337A JPS60240881A (ja) 1984-05-15 1984-05-15 誘導発電装置

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JPS60240881A true JPS60240881A (ja) 1985-11-29

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JP59097337A Pending JPS60240881A (ja) 1984-05-15 1984-05-15 誘導発電装置

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JP (1) JPS60240881A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101295136B1 (ko) * 2011-11-25 2013-08-09 이종배 풍력발전기의 블레이드 피치 자동조절장치
CN103899478A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 北京万源工业有限公司 一种风力发电机组机械式超速保护装置

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KR101295136B1 (ko) * 2011-11-25 2013-08-09 이종배 풍력발전기의 블레이드 피치 자동조절장치
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