[发明专利]分布式电源用发电装置的主电路

说明书

技术领域

本发明是关于一种不管风速或水流速如何，都可以从由风车或水车所驱动的永磁发电机取出能由风或水所得的大致的最大输出的分布式电源用发电装置的主电路，本发明尤其是关于一种不使用PWM(Pulse-WidthModulation，脉宽调制)变换器而由永磁发电机进行恒电压充电的分布式电源用发电装置的主电路。

背景技术

本案申请人先前提出了一种分布式电源用发电装置：为了不使用PWM变换器而由连接到风车或水车的永磁发电机将交流转换成直流来取出大致的最大输出，在永磁发电机的产生不同感应电压的多个绕组(winding)的交流输出端子上，经由各电抗线圈(reactor)而串联连接各整流器，并且将这些整流器的直流输出并联连接后输出到外部(例如，参照日本公开专利文献1)。

参照图13中表示连接到风车的分布式电源用发电装置的主电路连线图，对所述早期申请案技术进行详细说明。

图13中，1为风车，2为早期申请案技术的分布式电源用发电装置，3为永磁发电机，4、5为第一电抗线圈及第二电抗线圈，7、8为第一整流器及第二整流器，11为正侧输出端子，12为负侧输出端子，13为电池。

图13中表示了永磁发电机3有两种绕组，且为三相的情况。

图13中，永磁发电机3中的因为匝数较少所以感应电压有效值较低的第一绕组的交流输出端子W1连接到第一电抗线圈4，进而连接到第一整流器7。

匝数较多的第二绕组的交流输出端子W2连接到第二电抗线圈5，进而连接到第二整流器8。

所述第一整流器7、第二整流器8各自的直流侧，并联连接到正侧输出端子11及负侧输出端子12，各绕组的合计输出对电池13进行充电。

以下表示从这样构成的分布式电源用发电装置2获得大致的风车最大输出的方法。

图12是说明以风速为参数时的相对于风车转速的风车输出特性的概要图。

就风车而言，如果规定了风车的形状及风速U，那么相对于风车转速N的风车输出P就可以确定为唯一值，例如相对于风速Ux及Uy的风车输出P分别如图12所示。并且，相对于各种风速的风车输出P的峰值，成为如图12所示的最大输出曲线Pt那样。

也就是说，在图12的相对于风车转速的风车输出特性中，当风速为Ux时，如风速Ux时的风车输出曲线与最大输出曲线的交点Sx所示，在风车转速为Nx时，达到风车最大输出Px。

而且，当风速为Uy时，在风车转速为Ny时，达到风速Uy时的风车最大输出Py。

也就是表示了：如果换个角度考虑图12的最大输出曲线，为了从风获得最大输出，当规定了风车转速N时，可以将此时的永磁发电机3的输出P确定为最大输出曲线Pt上的唯一值。

图11是将早期申请案技术中作为对象的分布式电源用发电装置2的直流输出连接到电池等恒电压源时的说明图，分布式电源用发电装置2的永磁发电机3的第一绕组、第二绕组的各输出，由于各绕组的感应电压有效值的差异以及各绕组内部电感和连接到各输出端子的电抗线圈所导致的电压下降，而成为图11的相对于风车转速的输出特性所示的P1、P2那样。

也就是说，当风车转速N较低时，因为永磁发电机3内的第一绕组及第二绕组的产生电压低于电池电压Vb，所以无法对电池13进行充电。

但是，当风车转速N上升而到达N2附近时，第二绕组中开始有电流流动，且电流随着风车转速N的上升而上升，第二绕组的输出成为P2。

此时，即使风车转速N上升而使感应电压上升，电池电压仍会保持大致固定，而因为第二绕组的电感以及第二电抗线圈5的阻抗是与频率成比例，所以输出P2只会逐渐增大。

对于第一绕组而言，因为转速N进一步上升而开始获得输出，而因为第一绕组的内部电感以及第一电抗线圈4较小，所以可获得大的输出。

图10是表示早期申请案中作为对象的分布式电源用发电装置对电池等恒电压源的输出的图。

将永磁发电机3内的第一绕组、第二绕组的输出P1、P2相加所得的合计输出成为近似输出曲线Ps。

专利文献1：日本专利特开2004-64928号(图1)

然而，在从如上所述的分布式电源用发电装置2的主电路获得电力时，由于永磁发电机3的绕组产生的交流输出是滞后电流，所以会使永磁发电机3的间隙磁通退磁，从而成为内部感应电压减少而使分布式电源用发电装置2的输出减少的主要原因。

尤其，虽然匝数较多的第二绕组中流动的电流较少，但是因为匝数较多，所以与滞后的电流和匝数的积成正比的退磁作用的影响变大，从而导致匝数较少的第一绕组无法进行大的交流输出。