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風力発電システムの出力電力最大化装置及び方法

国内特許コード P150012205
整理番号 2013-069
掲載日 2015年8月20日
出願番号 特願2014-168912
公開番号 特開2016-046899
出願日 平成26年8月22日(2014.8.22)
公開日 平成28年4月4日(2016.4.4)
発明者
  • 山本 茂
  • 浦 大輔
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 風力発電システムの出力電力最大化装置及び方法
発明の概要 【課題】機械的負荷を増加させることなく、発電機出力の最大化をすることができる、風力発電システムの出力電力最大化装置を提供すること。
【解決手段】ブレードが風から得る出力に比例する信号を導出する演算部10と、信号の直流成分を除去した第1の信号を出力する高域通過フィルタ部20と、第1の信号にブレードの回転角周波数による摂動信号を乗算する摂動信号乗算部30と、第1の信号に摂動信号が乗算された第2の信号が入力され、第2の信号の低域成分を抽出した信号である第3の信号を出力する低域通過フィルタ部40と、第3の信号が入力され、第3の信号を積分した結果に基づき増減する第4の信号を出力する積分部50と、第4の信号に摂動信号を加算する摂動信号加算部60と、第4の信号に摂動信号が加算された第5の信号に基づいて発電機の制動トルクを制御する制御部70とを備える
【選択図】 図6
従来技術、競合技術の概要


近年、燃料の枯渇問題の解決や地球温暖化の緩和方法として、再生可能でクリーンな電源である風力発電システムが注目されている。風力発電システムは、風力エネルギーをブレード(風車)により回転エネルギーに変換して、これにより発電機を回転させて電気エネルギーを得るシステムである。風力発電では風速が変動する不確定環境下において、出力電力を最適動作点で動作させることが肝要で、従来より最大電力追従(MPPT) として研究が進められている。
極値探索制御は、数式モデルを用いることなく、未知で時変の最適パラメータを探索する手法で、風力発電の最適動作点は未知で時変であるためMPPT にも応用されている(非特許文献1)。

産業上の利用分野


本発明は、出力電力の最大化と機械的負荷の低減を同時に実現する、風力発電システムの出力電力最大化装置及び方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
風力発電システムの出力電力が最大となるように制御する出力電力最大化装置であって、
ブレードが風から得る出力に比例する信号を導出する演算部と、
前記信号の直流成分を除去した第1の信号を出力する高域通過フィルタ部と、
前記第1の信号に前記ブレードの回転角周波数による摂動信号を乗算する摂動信号乗算部と、
前記第1の信号に前記摂動信号が乗算された第2の信号が入力され、前記第2の信号の低域成分を抽出した信号である第3の信号を出力する低域通過フィルタ部と、
前記第3の信号が入力され、前記第3の信号を積分した結果に基づき増減する第4の信号を出力する積分部と、
前記第4の信号に前記摂動信号を加算する摂動信号加算部と、
前記第4の信号に前記摂動信号が加算された第5の信号に基づいて発電機の制動トルクを制御する制御部と、を備えることを特徴とする風力発電システムの出力電力最大化装置。

【請求項2】
前記ブレードの回転に同期させた正弦波を前記摂動信号として用い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の出力電力最大化装置。

【請求項3】
風力発電システムの出力電力が最大となるように制御する出力電力最大化方法であって、
ブレードが風から得る出力に比例する信号を導出する演算ステップと、
前記信号の直流成分を除去した第1の信号を出力する高域通過ステップと、
前記第1の信号に前記ブレードの回転角周波数による摂動信号を乗算する摂動信号乗算ステップと、
前記第1の信号に前記摂動信号が乗算された第2の信号の低域成分を抽出した信号である第3の信号を出力する低域通過ステップと、
前記第3の信号を積分した信号であって、前記積分の結果に基づき増減する第4の信号を出力する積分ステップと、
前記第4の信号に前記摂動信号を加算する摂動信号加算ステップと、
前記第4の信号に前記摂動信号が加算された第5の信号に基づいて発電機の制動トルクを制御する制御ステップと、を備えることを特徴とする風力発電システムの出力電力最大化方法。

【請求項4】
前記ブレードの回転に同期させた正弦波を前記摂動信号として用いることを特徴とする請求項3に記載の風力発電システムの出力電力最大化方法。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014168912thum.jpg
出願権利状態 公開
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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