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風力発電システム

国内特許コード	P130009650
掲載日	2013年7月18日
出願番号	特願2013-125383
公開番号	特開2015-002597
登録番号	特許第6143570号
出願日	平成25年6月14日(2013.6.14)
公開日	平成27年1月5日(2015.1.5)
登録日	平成29年5月19日(2017.5.19)
発明者	西方正司
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】システム各部の電圧上昇を抑制しつつ、出力容量を増加できる風力発電システムを提供する。【解決手段】風力発電システム１は、風力発電を行うための複数の発電用風車１１－１～１１－ｎを電気的に直列接続して構成される複数の直列接続風車群１０－１～１０－ｋと、これらの複数の直列接続風車群１０－１～１０－ｋの組数に応じた相数を有し、複数の直列接続風車群１０－１～１０－ｋの個々の出力端に接続される単一の同期発電機４０と、複数の直列接続風車群１０－１～１０－ｋと同期発電機４０との合成出力の電圧位相を揃える位相整合回路３０－１～３０－ｋと、を備え、位相整合回路３０－１～３０－ｋにより電圧位相を揃えられた電力を合成して出力する。【選択図】図１
従来技術、競合技術の概要	風カエネルギの密度は低いので、単機の風力発電機の出力容量は、火力発電などの既存の発電システムと比べて相対的に小さい。したがって、実用規模の風力発電所は、一般に、複数台の風力発電機を電気的に相互接続したウインドファーム（風力発電システム）により構成される。風力発電機の相互接続の方法として、例えば特許文献１には、個々の風力発電機の出力を整流して、これらの整流された出力を電気的に直列接続する直列接続方式が提案されている。この直列接続方式は、従来の並列接続方式と比べてシステム構成が簡潔であるため、高い信頼性や低コスト化が期待できるだけでなく、高品質の電気出力が得られるなどの多くの利点を有する。
産業上の利用分野	本発明は、風力発電システムに関する。
特許請求の範囲	【請求項1】風力発電を行うための複数の発電用風車を電気的に直列接続して構成される複数の直列接続風車群と、前記複数の直列接続風車群の組数に応じた相数を有し、前記複数の直列接続風車群の個々の出力端に接続される単一の同期機と、前記複数の直列接続風車群と前記同期機との合成出力の電圧位相を揃える位相整合手段と、を備え、前記位相整合手段により電圧位相を揃えられた電力を合成して出力することを特徴とする風力発電システム。【請求項2】前記複数の直列接続風車群と前記同期機との間に波形改善手段を備え、前記位相整合手段が前記波形改善手段の出力端に接続される、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】前記同期機が、前記複数の直列接続風車群の個々の出力端に接続される複数の三相巻線を有し、前記複数の三相巻線が、同一の鉄心に位相をずらして設置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の風力発電システム。【請求項4】前記同期機が同期発電機であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の風力発電システム。【請求項5】前記複数の直列接続風車群のそれぞれが、風力に応じて回転エネルギ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、それぞれ有する前記複数の発電用風車と、前記複数の発電用風車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、前記複数の発電用風車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コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記複数の発電用風車のうちで最大風速が測定された最大風速風車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、前記最大風速風車以外の前記発電用風車の出力する各出力電流が前記最大風速風車の出力電流と同一になるように前記発電用風車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、請求項１～４のいずれか１項に記載の風力発電システム。
国際特許分類(IPC)	F03D 7/04 自動制御；調整 F03D 9/00 風力原動機の特殊用途への適応；風力原動機とそれにより駆動される装置との組み合わせ；特殊な場所に設置するために特に適合した風力原動機 H02J 3/38 ２個以上の発電機，コンバータまたは変圧器により単一回路網へ並列給電するための装置 H02P 9/00 所望出力を得るための発電機制御装置
Fターム	3H178AA03 3H178AA40 3H178AA43 3H178AA51 3H178BB22 3H178DD12 3H178DD51 3H178DD54 3H178EE08 3H178EE18 3H178EE23 3H178EE28 5G066HB01 複数発電機 5H590AA01 信頼性向上、長寿命化 5H590AB01 過電圧 5H590CA07 内燃機関 5H590CA14 風車 5H590CA28 複数台あるもの 5H590CC01 同期発電機 5H590CC02 永久磁石界磁形 5H590CD01 整流器 5H590CD03 インバータ 5H590CE01 電力系統 5H590DD01 同期発電機の励磁方式 5H590EB02 定電圧制御 5H590FA01 原動機 5H590FA08 電力変換器 5H590FC15 サイリスタ 5H590HA27 回転数
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出願権利状態	登録

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発明の名称	WIND TURBINE GENERATOR SYSTEM
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind turbine generator system capable of increasing output capacitance while suppressing voltage increase in each part of the system. SOLUTION: A wind turbine generator system 1 comprises: a plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k each formed by electrically connecting in series a plurality of wind turbines 11-1 to 11-n for power generation for performing wind power generation; a single synchronous generator 40 connected to output terminals of the plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k while including phases corresponding to the number of sets of the plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k; and phase matching circuits 30-1 to 30-k for matching voltage phases of combination output from the plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k and the synchronous generator 40. Power of which the voltage phases have been matched by the phase matching circuits 30-1 to 30-k is combined and outputted.

発明の名称

WIND TURBINE GENERATOR SYSTEM 新技術説明会

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind turbine generator system capable of increasing output capacitance while suppressing voltage increase in each part of the system.
SOLUTION: A wind turbine generator system 1 comprises: a plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k each formed by electrically connecting in series a plurality of wind turbines 11-1 to 11-n for power generation for performing wind power generation; a single synchronous generator 40 connected to output terminals of the plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k while including phases corresponding to the number of sets of the plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k; and phase matching circuits 30-1 to 30-k for matching voltage phases of combination output from the plurality of serially connected wind turbine groups 10-1 to 10-k and the synchronous generator 40. Power of which the voltage phases have been matched by the phase matching circuits 30-1 to 30-k is combined and outputted.

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