[发明专利]风力发电控制装置和风力发电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制将风力转换为电力的风力发电机的风力发电控制装置和控制风力发电机的风力发电控制方法。

背景技术

以往，将风力转换为电力的风力发电机作为不产生公害的发电装置而受到关注，并实现了实用化。特别是，额定输出是数千瓦(kW)级的小型风力发电机被用作企业、学校、一般家庭等中的照明器具等的电源、塑料大棚的加热器、温度、湿度等的测定装置等的电源、或者商店街道、干线道路等的街道路灯等的电源。

这种小型风力发电机当由于风速增大而使风车的旋转速度增大时，很有可能由于翼的振动而产生噪声。并且，当伴随风车的旋转速度增大而使发电功率急剧增大时，向商用电源系统的电力供给剧增，很有可能使商用系统侧的电压和频率变动。

因此，为了防止这些可能性，在强风时，通过发电电压、发电电流、旋转速度中的任一方或者它们的组合来进行发电功率的控制。

例如，公开了这样的技术：在强风时提高与风力发电机的输出级连接的转换器的输出电压来实现负荷电流的增大，通过向风力发电机施加电磁制动来抑制风车的旋转速度的上升(例如，参照专利文献1)。

并且，公开了这样的技术：在检测风车的旋转速度、且该检测出的旋转速度超过了预先设定的基准旋转速度的情况下，通过将功率转换电路控制成增大功率转换电路的输入电压(V_in)和输出电压(V_out)之比(V_out/V_in)，使输入电压(V_in)下降，通过抑制风车的旋转速度，不停止发电而进行旋转速度的抑制(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本专利第3423663号公报

专利文献2：日本专利第3523587号公报

然而，关于风速10(m/s)以下程度的比较低的风速区域内的功率控制，存在不能有效获得与风速对应的最佳电量的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而作成的，本发明的目的是提供一种控制风力发电机的风力发电控制装置和控制该风力发电机的风力发电控制方法，该风力发电控制装置和风力发电控制方法能够在比较低的风速区域内获得与风速对应的最佳电量。

为了解决上述课题，本发明采用下述的结构。

即，根据本发明的一个方式，本发明的风力发电控制装置控制使用倾角是固定的风车旋转翼的风力发电机，其特征在于，所述风力发电控制装置具有：电流检测单元，其检测所述风力发电机输出的输出电流值；电压检测单元，其检测所述风力发电机输出的输出电压值；旋转速度检测单元，其检测所述风车旋转翼的旋转速度；翼空气动力特性存储单元，其预先存储所述风车旋转翼固有的特性即翼空气动力特性；功率计算单元，其根据由所述电流检测单元检测出的当前时点的输出电流值、由所述电压检测单元检测出的当前时点的输出电压值以及由所述旋转速度检测单元检测出的当前时点的旋转速度，计算在当前时点的旋转速度下的输出功率；以及控制单元，其根据由所述功率计算单元计算出的输出功率和存储在所述翼空气动力特性存储单元内的翼空气动力特性，控制所述风力发电机。

并且，在本发明的风力发电控制装置中，优选的是，所述控制单元控制所述风力发电机，以使由所述功率计算单元计算出的输出功率与存储在所述翼空气动力特性存储单元内的翼空气动力特性一致。

并且，在本发明的风力发电控制装置中，优选的是，所述控制单元在由所述旋转速度检测单元检测出的旋转速度是预定的风速区域内的旋转速度的范围内，控制所述风力发电机。

并且，在本发明的风力发电控制装置中，优选的是，所述预定的风速区域是大致10(m/s)以下的风速区域。

并且，在本发明的风力发电控制装置中，优选的是，所述控制单元在由所述旋转速度检测单元检测出的当前时点的旋转速度超过了与所述预定的风速区域的最大风速对应的最大旋转速度的情况下，将所述风力发电机控制成不超过所述最大旋转速度。

并且，在本发明的风力发电控制装置中，优选的是，所述翼空气动力特性存储单元预先存储表示所述风车旋转翼的旋转速度与所述风力发电机产生的扭矩之间的关系的翼空气动力特性。

并且，在本发明的风力发电控制装置中，优选的是，所述控制单元通过使所述风力发电机具有的电枢线圈在预定的工作循环直接短路来控制所述风力发电机。

并且，在本发明的风力发电控制装置中，优选的是，所述控制单元通过使所述电枢线圈断续短路来控制所述风力发电机。