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風力発電システム

国内特許コード P10P006889
整理番号 TDU-153
掲載日 2010年4月16日
出願番号 特願2008-238459
公開番号 特開2010-071156
登録番号 特許第5229729号
出願日 平成20年9月17日(2008.9.17)
公開日 平成22年4月2日(2010.4.2)
登録日 平成25年3月29日(2013.3.29)
発明者
  • 西方 正司
  • 竜田 藤男
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 風力発電システム
発明の概要

【課題】発電効率が高く、且つ設置費用の増大が抑制された複数の風力タービンを有する風力発電システムを提供する。
【解決手段】風力に応じて回転エネルギーを発生させる風力タービン111~11n、風力タービン111~11nで発生した回転エネルギーに応じて交流電力を発生させる風力発電機121~12n、風力発電機121~12nで発生した交流電力を直流電力に変換するコンバータ131~13n、風力タービン111~11nを回転させる風力の風速を測定する風速計141~14nを有する風力発電ユニット11~1nと、コンバータ131~13nが出力する直流電力の直列和を入力し、直列和を交流電力に変換するインバータ21を有する変換ユニット20と、風速計141~14nが測定する風速を監視し、風速に応じてコンバータ131~13nの出力電圧及びインバータの入力電圧をリアルタイムに制御する制御ユニット30とを備える。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


現在、地球温暖化問題の解決等に向けた様々な検討・努力がなされている。特に近年では、原子力発電を取り巻く様々な課題や、原油価格の急激な上昇などにより再生可能エネルギーの有効利用が急務となっている。風力発電は燃料が不要であることなどから、地球環境保全・改善のための有望・有力な手段である。



風力で実用的な規模のエネルギーを得るためには、複数の風力タービンで構成される集合型風力発電施設(ウィンドファーム)を構成する必要がある。ウィンドファームが構成される場合、各風力タービンの状態を最適の運転状態に維持し、また各風力発電機の出力を効率よく統合する必要がある。



ウィンドファームを構成する各風力発電機の回転速度は、一般にそれぞれ異なる。このため、各風力発電機の出力はコンバータで直流電力に変換され、更にインバータにより周波数、位相並びに電圧が等しい交流電流に変換される。その後、各風力発電機の出力が並列接続されて、負荷に供給される技術が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。

【非特許文献1】ジーグフリード・ハイア(Siegfried Heier)著、「グリッド・インテグレイション・オブ・ウィンド・エネルギー・コンバージョン・システム(Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems)」、(米国)、第2版、ジョン・ワィリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons)、2006年12月、p.282

産業上の利用分野


本発明は、風力を利用した風力発電システムに係り、特に複数の風力タービンを有する風力発電システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
風力に応じて回転エネルギーを発生させる風力タービン、該風力タービンで発生した回転エネルギーに応じて交流電力を発生させる風力発電機、該風力発電機で発生した交流電力を直流電力に変換するコンバータ、及び前記風力タービンを回転させる風力の風速を測定する風速計を、それぞれ有する複数の風力発電ユニットと、
前記複数の風力発電ユニットの前記コンバータがそれぞれ出力する直流電力の直列和を入力し、該直列和を交流電力に変換するインバータを有する変換ユニットと、
前記複数の風力発電ユニットの前記風速計が測定する前記風速をそれぞれ監視し、前記風速に応じて前記コンバータそれぞれの出力電圧及び前記インバータの入力電圧をリアルタイムに制御するために、前記コンバータの出力電圧を調整するコンバータパラメータを変更するコンバータ出力制御信号を前記コンバータにそれぞれ出力し、前記インバータの入力電圧を調整するインバータパラメータを変更するインバータ制御信号を前記インバータに出力する制御ユニットと
を備え
前記制御ユニットが、前記複数の風力発電ユニットのうちで最大風速が測定された最大風速風力発電ユニットの出力電流を用いて前記インバータの入力電圧を制御し、且つ、前記最大風速風力発電ユニット以外の前記風力発電ユニットの出力する各出力電流が前記最大風速風力発電ユニットの出力電流と同一になるように前記風力発電ユニットそれぞれの前記コンバータの出力電圧を制御することを特徴とする風力発電システム。

【請求項2】
前記コンバータがサイリスタコンバータであって、前記制御ユニットが、前記風速計の各測定値に応じて前記サイリスタコンバータの各制御角をリアルタイムに制御することを特徴とする請求項1に記載の風力発電システム。

【請求項3】
前記インバータがサイリスタインバータであって、前記制御ユニットが、前記風速計の各測定値に応じて前記サイリスタインバータの制御進み角をリアルタイムに制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の風力発電システム。

【請求項4】
同期発電ユニットを更に有し、前記同期発電ユニットが出力する電力と前記インバータが出力する電力とが合成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の風力発電システム。

【請求項5】
前記インバータがサイリスタインバータであって、前記同期発電ユニットが、前記インバータに転流に必要な無効電力を供給することを特徴とする請求項に記載の風力発電システム。
産業区分
  • その他原動機
  • 発電、電動
  • 送配電
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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