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JP2016194280A - Wind power generation system and control method of the same - Google Patents

Wind power generation system and control method of the same Download PDF

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JP2016194280A
JP2016194280A JP2015075024A JP2015075024A JP2016194280A JP 2016194280 A JP2016194280 A JP 2016194280A JP 2015075024 A JP2015075024 A JP 2015075024A JP 2015075024 A JP2015075024 A JP 2015075024A JP 2016194280 A JP2016194280 A JP 2016194280A
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田中 元史
Motofumi Tanaka
元史 田中
俊樹 大迫
Toshiki Osako
俊樹 大迫
敏雅 山田
Toshimasa Yamada
敏雅 山田
寿 松田
Hisashi Matsuda
寿 松田
志村 尚彦
Naohiko Shimura
尚彦 志村
祐太 大西
Yuta Onishi
祐太 大西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve efficiency of a windmill power generation system mounted with aerodynamic characteristics improvement devices.SOLUTION: A wind power generation system comprises: a windmill section; a generator; aerodynamic characteristics improvement devices; a measurement section 90; a windmill control section 190; a converter 180; and an aerodynamic characteristics improvement device control section 170. The aerodynamic characteristics improvement devices are disposed onto blades of the windmill section, can operate or stop and improve aerodynamic characteristics including an increase of lift force and reduction of drag with respect to the blades by operating. The converter converts or relays a state signal transmitted from the measurement section to the windmill control section or a control signal transmitted from the windmill control section to the windmill section and the generator. The aerodynamic characteristics improvement device control section controls the converter so as to cause the converter to convert the state signal or the control signal into a signal different from the original signal when the aerodynamic characteristics improvement devices are in an operational state and to relay the state signal or the control signal when the aerodynamic characteristics improvement devices are in an operation stop state.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、風力発電システムおよび風力発電方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a wind power generation system and a wind power generation method.

昨今、世界的に風力発電の導入が進められているが、例えば日本などでは地理的制約が、風力発電が普及しない要因の一つになっている。   Recently, the introduction of wind power generation is being promoted globally. For example, in Japan, geographical restrictions are one of the factors that prevent wind power generation from spreading.

地理的制約の一つとして、日本は山岳性気象であるため風速および風向の変動が激しく、風力発電システムの出力を安定して維持することが困難なことがあげられる。   One of the geographical limitations is that because Japan has mountainous weather, the wind speed and direction fluctuate rapidly, making it difficult to stably maintain the output of the wind power generation system.

また、風速および風向の変動の激しい状況では、風力発電に用いる風車の翼に剥離が生じ、翼の効率が低下して発電効率が低下したり、変動荷重による風車各部への疲労が蓄積してメンテナンス頻度があがることで、結果的に風力発電システムの導入コストを押し上げている。   Also, in situations where the wind speed and wind direction fluctuate severely, the blades of the wind turbine used for wind power generation will peel off, reducing the efficiency of the blades and reducing the power generation efficiency, or accumulating fatigue in each part of the wind turbine due to fluctuating loads. The frequency of maintenance has increased the cost of introducing wind power generation systems as a result.

この他、国土の狭隘な日本にあっては、風力発電の普及につれて、立地環境に対する問題が顕在化してきており、特に民家や集落の近くに立地しなければならない場合においては、騒音に関する各種トラブルが発生し易い。   In addition, in Japan, where the land area is narrow, problems with the location environment have become apparent as wind power generation becomes more widespread, especially when it is necessary to be located near private houses and villages. Is likely to occur.

以上のような出力の安定化、効率の低下、疲労荷重の増大、騒音問題の解決策として、翼の近隣の気流を制御して翼の空力特性を改善する空力改善装置が既にあり、例えば、風車翼に電極を搭載しプラズマを発生させることにより翼の揚力を増大させる気流発生装置として実現されている。   There is already an aerodynamic improvement device that improves the aerodynamic characteristics of the wing by controlling the airflow in the vicinity of the wing as a solution to the stabilization of output, the decrease in efficiency, the increase in fatigue load, the noise problem as described above, for example, It is realized as an airflow generator that increases the lift of the blade by mounting an electrode on the windmill blade and generating plasma.

特願2006−197986号公報Japanese Patent Application No. 2006-197986

前述したような空力改善装置は、その寿命や消費電力を考慮すると、風況がよく、翼の空力特性を改善する必要がない時間帯には停止させておくことが望ましい。また、空力制御装置の特性を変化させられる場合には、風況に応じて、空力改善装置の特性を調整することが望ましい。   The aerodynamic improvement device as described above is preferably stopped in a time zone where the wind condition is good and it is not necessary to improve the aerodynamic characteristics of the wing in consideration of its life and power consumption. When the characteristics of the aerodynamic control device can be changed, it is desirable to adjust the characteristics of the aerodynamic improvement device according to the wind conditions.

一方、風車は、出力の安定化、効率の最大化、疲労荷重の最小化、騒音の低減等を図るために、風況の変動に応じて、翼の空力特性を考慮して、ピッチ角、ヨー角、回転数、発電機トルク等が所定の制御パラメータにより制御される。   On the other hand, in order to stabilize the output, maximize the efficiency, minimize the fatigue load, reduce the noise, etc., the windmill considers the aerodynamic characteristics of the blades according to the fluctuation of the wind condition, The yaw angle, rotation speed, generator torque, etc. are controlled by predetermined control parameters.

空力改善装置を稼動したり、空力改善装置の特性を調整する場合、空力改善装置の稼働状態(運転状態または運転停止状態)によって翼の空力特性が異なるため、前述した風車の制御パラメータの値も空力改善装置の動作状態に応じた最適な値を設定すべきである。   When operating the aerodynamic improvement device or adjusting the characteristics of the aerodynamic improvement device, the aerodynamic characteristics of the blades differ depending on the operating state (running state or shutdown state) of the aerodynamic improvement device. The optimum value should be set according to the operating state of the aerodynamic improvement device.

風車の制御パラメータは、一般的に、風車の制御部内の制御データベースとして記憶されているが、その制御データベースは、通常、メーカのノウハウとして秘匿されており、ユーザ側である事業者やメンテナンス会社等には通常は開示されない。   The control parameters of the windmill are generally stored as a control database in the control unit of the windmill, but the control database is usually kept secret as the manufacturer's know-how, such as the operator or maintenance company on the user side Is not normally disclosed.

このため、既設の風車に空力改善装置を後付するような場合に、風車の制御パラメータを空力改善装置の状態に応じて最適化するための手段として、風車制御データベースを変更することは困難である。   Therefore, when retrofitting an aerodynamic improvement device to an existing windmill, it is difficult to change the windmill control database as a means for optimizing the control parameters of the windmill according to the state of the aerodynamic improvement device. is there.

本発明が解決しようとする課題は、既設の風車に対して空力改善装置を搭載する場合に、風車制御データベースを変更することなしに、風車の制御パラメータを、空力改善装置の状態に応じて最適な値にすることで、空力改善装置を搭載する風車発電システムの効率を向上し、さらには効率を最大化することができる風力発電システムおよび風力発電方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to optimize the wind turbine control parameters according to the state of the aerodynamic improvement device without changing the wind turbine control database when the aerodynamic improvement device is mounted on the existing wind turbine. It is to provide a wind power generation system and a wind power generation method capable of improving the efficiency of the wind turbine power generation system equipped with the aerodynamic improvement device and further maximizing the efficiency.

実施形態の風力発電システムは、風車部、空力改善装置、計測部、風車制御部、変換機、気流発生装置制御部を備える。風車部は翼に風を受けて回転する。発電機は風車部の回転により発電し風車部の回転を抑える方向にトルクを発生する。空力改善装置は風車部の翼に配置され、運転または停止可能であり運転することで翼に対して揚力を増大、抗力の低減を含む空力特性を改善する。計測部は風況状態、発電機の発電状態、風車の状態のうちの少なくとも一つの状態を計測する。風車制御部は計測部により計測された少なくとも一つの状態に基づいて風車部および発電機の動作を制御する。変換機は計測部から風車制御部へ送られる状態信号、または風車制御部から風車部および発電機へ送られる制御信号を変換または中継する。気流発生装置制御部は空力改善装置が運転状態であれば、状態信号または制御信号を元の信号とは異なるように変換し、空力改善装置が運転停止状態であれば、状態信号または制御信号を中継するよう変換機を制御する。   The wind power generation system of the embodiment includes a windmill unit, an aerodynamic improvement device, a measurement unit, a windmill control unit, a converter, and an airflow generation device control unit. The windmill rotates by receiving wind from the wings. The generator generates power by the rotation of the wind turbine unit and generates torque in a direction to suppress the rotation of the wind turbine unit. The aerodynamic improvement device is disposed on the wing of the wind turbine unit, and can be operated or stopped. By operating, the aerodynamic improvement device increases the lift force on the wing and improves the aerodynamic characteristics including the reduction of the drag. The measurement unit measures at least one of a wind state, a power generation state of the generator, and a windmill state. A windmill control part controls operation | movement of a windmill part and a generator based on the at least 1 state measured by the measurement part. The converter converts or relays a status signal sent from the measurement unit to the windmill control unit, or a control signal sent from the windmill control unit to the windmill unit and the generator. The airflow generator control unit converts the state signal or control signal to be different from the original signal if the aerodynamic improvement device is in an operating state, and converts the state signal or control signal if the aerodynamic improvement device is in an operation stop state. Control the converter to relay.

風力発電システムの概要構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a wind power generation system. 風力発電システムに用いられる気流発生装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the airflow generator used for a wind power generation system. 風力発電システムに印加される電圧波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the voltage waveform applied to a wind power generation system. 風力発電システムの制御系の構成の第1実施形態を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of a structure of the control system of a wind power generation system. 風車(発電機)の回転数と発電機のトルクの関係を示す制御マップである。It is a control map which shows the relationship between the rotation speed of a windmill (generator), and the torque of a generator. 第1実施形態における信号変換機の入出力特性を示す図である。It is a figure which shows the input-output characteristic of the signal converter in 1st Embodiment. 風力発電システムの制御系の構成の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of a structure of the control system of a wind power generation system. 第2実施形態における信号変換機の入出力特性を示す図である。It is a figure which shows the input-output characteristic of the signal converter in 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。図1は風力発電システムの構成を示す図、図2は図1の風車発電システムの空力改善装置としての気流発生装置の構成を示す図である。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wind power generation system, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an air flow generation device as an aerodynamic improvement device of the wind turbine power generation system of FIG.

図1に示すように、この実施形態の風力発電システム10は、地面20に設置されたタワー30、タワー30の頂部に取り付けられた風車として風車部40を備える。風車部40は、ナセル31と、このナセル31の上面に取り付けられた風向風速計50と、前方からの風を受けて回転する3翼構成の翼としての風車翼42とを備える。   As shown in FIG. 1, the wind power generation system 10 of this embodiment includes a tower 30 installed on the ground 20 and a windmill 40 as a windmill attached to the top of the tower 30. The windmill unit 40 includes a nacelle 31, an anemometer 50 attached to the upper surface of the nacelle 31, and a windmill blade 42 as a three-blade configuration wing that rotates by receiving wind from the front.

ナセル31には発電機150などが収容されている。発電機150にはナセル31から突出した回転軸が設けられており、この回転軸に風車翼42が支持されている。つまり風車翼42はナセル31から突出した発電機150(図4参照)の回転軸に支持されている。ただし、この構成は風車が増速機を備えない場合の構成であり、風車が増速機を備える場合は、風車翼42は増速機軸に支持される。すなわち風車部40は風車翼42に風を受けて回転しその回転によるトルクを発電機150に与えて発電させるものである。   The nacelle 31 houses a generator 150 and the like. The generator 150 is provided with a rotating shaft protruding from the nacelle 31, and the wind turbine blade 42 is supported on the rotating shaft. That is, the wind turbine blade 42 is supported on the rotating shaft of the generator 150 (see FIG. 4) protruding from the nacelle 31. However, this configuration is a configuration in a case where the windmill is not provided with a speed increaser. When the windmill is provided with a speed increaser, the windmill blade 42 is supported by the speed increaser shaft. That is, the windmill unit 40 is rotated by receiving wind on the windmill blade 42 and applies torque generated by the rotation to the generator 150 to generate power.

風向風速計50は風の風向や速度を計測しそれぞれの計測データを風車制御部(図4参照)へ伝達する。風車翼42は、回転自在に支持されている。風車翼42は、気流を受けて回転する。   The wind direction anemometer 50 measures the wind direction and speed of the wind, and transmits each measurement data to the wind turbine controller (see FIG. 4). The windmill blade 42 is rotatably supported. The windmill blade 42 rotates by receiving the airflow.

風車翼42は、主に3本の翼にそれぞれ配設された空力改善装置としての気流発生装置60を備える。風車翼42は、各翼に前方からの風を受けて回転するようタワー30の上部に回転自在に支持されている。この例では風車翼42を3本の翼で構成した例について説明するが、翼の数は2本でも4本でも5本以上でもよく、その数は限定されるものではない。   The wind turbine blade 42 includes an airflow generation device 60 as an aerodynamic improvement device disposed mainly on three blades. The wind turbine blade 42 is rotatably supported on the upper portion of the tower 30 so that each blade receives the wind from the front and rotates. In this example, an example in which the wind turbine blade 42 is configured by three blades will be described, but the number of blades may be two, four, five or more, and the number is not limited.

風車翼42の本体は、本体の外形形状をなす部分が誘電材料で構成されている。この誘電材料として、例えば、グラスファイバを合成樹脂により固形化したGFRP(グラスファイバ強化樹脂)などが挙げられるが、これに限られるものではなく、公知な風車翼本体を構成する誘電材料であればよい。   As for the main body of the windmill blade 42, the part which makes the external shape of a main body is comprised with the dielectric material. Examples of the dielectric material include GFRP (glass fiber reinforced resin) obtained by solidifying glass fiber with a synthetic resin. However, the dielectric material is not limited to this, and any dielectric material that constitutes a known wind turbine blade body may be used. Good.

なお、風車翼全体が誘電材料で構成されている必要はなく、少なくとも気流発生装置60を配設する部分が誘電材料で構成されていればよい。すなわち、気流発生装置60の電極どうし、および気流発生装置60の電極と風車翼本体との間が導通しないように構成されていればよい。   Note that the entire wind turbine blade does not need to be made of a dielectric material, and at least a portion where the airflow generation device 60 is disposed needs to be made of a dielectric material. That is, the electrodes of the airflow generation device 60 and the electrodes of the airflow generation device 60 and the wind turbine blade body may be configured not to conduct.

気流発生装置60は、オペレータによるスイッチ(図示せず)のオン・オフ操作により運転・停止する。また、気流発生装置60は、近接または遠隔からの調整機構により電圧、周波数、デューティ比等を変化させることにより気流発生機能を調整可能である。気流発生装置60は、運転時には風車翼42に気流を定常的または非定常に発生させて風車翼42に対して揚力を増大したり、抗力を低減する等、空力特性を改善する。   The airflow generation device 60 is operated and stopped by an on / off operation of a switch (not shown) by an operator. Moreover, the airflow generation device 60 can adjust the airflow generation function by changing the voltage, frequency, duty ratio, and the like by a proximity or remote adjustment mechanism. The airflow generator 60 improves the aerodynamic characteristics, for example, by causing the windmill blades 42 to generate airflow in a steady or unsteady manner during operation to increase the lift on the windmill blades 42 or reduce the drag.

なお、気流発生装置60の運転・停止の切り替え操作については発電機の回転数の計測値が所定の回転数になったら切り替えてもよく、またタイマー制御や風力センサによる検知など、人手によらず自動で切り替えてもよい。   Note that the operation of switching the operation / stop of the airflow generator 60 may be switched when the measured value of the number of rotations of the generator reaches a predetermined number of rotations, and it is not necessary to perform manual operations such as timer control or detection by a wind sensor. You may switch automatically.

図2に示すように、気流発生装置60は、風車翼42の前縁部に設けられている。気流発生装置60は、第1の電極61と、この第1の電極61と誘電体63を介して離間して配設された第2の電極62とを備える。ここでは、第1の電極61を誘電体63の表面に設け、第2の電極62を誘電体63内に埋設した構成を有する気流発生装置60を示している。なお、誘電体63を構成する誘電材料については、特に限定されず、使用される用途や環境に応じて、公知な固体からなる誘電材料から適宜選択することができる。   As shown in FIG. 2, the airflow generation device 60 is provided at the front edge portion of the wind turbine blade 42. The airflow generation device 60 includes a first electrode 61 and a second electrode 62 that is spaced apart from the first electrode 61 with a dielectric 63 interposed therebetween. Here, an airflow generation device 60 having a configuration in which the first electrode 61 is provided on the surface of the dielectric 63 and the second electrode 62 is embedded in the dielectric 63 is shown. In addition, the dielectric material constituting the dielectric 63 is not particularly limited, and can be appropriately selected from known dielectric materials made of solid according to the intended use and environment.

ここで、風車翼42は、例えば次のように製作される。例えば、風車翼本体を、プリプレグやレジントランスファ等の製法により、ガラス繊維を積層したものに樹脂を含浸して作製する際、繊維の間に金属箔帯や金属板を積層して、気流発生装置60の第1の電極61および第2の電極62を形成し、風車翼42が製造される。また、整形された風車翼の表面に、別途製作した気流発生装置を接着する方法によっても製造が可能である。なお、風車翼42の製造方法は、これに限られるものではない。   Here, the windmill blade 42 is manufactured as follows, for example. For example, when producing a wind turbine blade body by impregnating a resin in which glass fibers are laminated by a manufacturing method such as prepreg or resin transfer, a metal foil strip or a metal plate is laminated between the fibers, and an air flow generator 60 first electrodes 61 and second electrodes 62 are formed, and the wind turbine blade 42 is manufactured. It can also be manufactured by a method in which a separately produced airflow generator is adhered to the surface of the shaped windmill blade. In addition, the manufacturing method of the windmill blade 42 is not restricted to this.

なお、気流発生装置60の構成は、これに限られるものではない。例えば、風車翼42に溝部を構成し、この溝部に、第1の電極61、第2の電極62および誘電体63からなる構成を嵌め込むように設置し、気流発生装置60が風車翼42の表面から突出しないように構成してもよい。この場合、風車翼42が、例えば、グラスファイバを合成樹脂により固形化したGFRP(グラスファイバ強化樹脂)などの誘電材料で構成されているときには、誘電体63として風車翼42自体を機能させることができる。すなわち、風車翼42の表面に直接第1の電極61を配設し、この第1の電極61と離間して風車翼42に第2の電極62を直接埋設することができる。   Note that the configuration of the airflow generation device 60 is not limited to this. For example, a groove portion is formed in the wind turbine blade 42, and a configuration including the first electrode 61, the second electrode 62, and the dielectric 63 is installed in the groove portion. You may comprise so that it may not protrude from the surface. In this case, for example, when the wind turbine blade 42 is made of a dielectric material such as GFRP (glass fiber reinforced resin) obtained by solidifying glass fiber with a synthetic resin, the wind turbine blade 42 itself can function as the dielectric 63. it can. That is, the first electrode 61 can be disposed directly on the surface of the wind turbine blade 42, and the second electrode 62 can be directly embedded in the wind turbine blade 42 apart from the first electrode 61.

ここで、例えば、第1の電極61の第2の電極62側の端縁が、風車翼42の前縁上となるように第1の電極61を配置し、第1の電極61よりも風車翼42の背側の翼上面42aとなる位置に第2の電極62を配置することができる。なお、気流発生装置60の配置位置は、翼面に発生する剥離などを制御できる位置であればよく、特に限定されるものではないが、的確に流れを制御するためには、風車翼42の前縁部とすることが好ましい。   Here, for example, the first electrode 61 is disposed so that the edge of the first electrode 61 on the second electrode 62 side is on the front edge of the wind turbine blade 42, and the wind turbine is more than the first electrode 61. The second electrode 62 can be disposed at a position that becomes the blade upper surface 42 a on the back side of the blade 42. The arrangement position of the airflow generation device 60 is not particularly limited as long as it is a position that can control separation and the like generated on the blade surface, but in order to accurately control the flow, It is preferable to use the front edge.

このように気流発生装置60では、発生するプラズマ誘起流が第1の電極61側から第2の電極62側に向かって流れるように、第1の電極61および第2の電極62が配置されている。例えば、図2に示した気流発生装置60においては、プラズマ誘起流は、風車翼42の前縁から翼面の背側42aに向かって流れる。   Thus, in the airflow generation device 60, the first electrode 61 and the second electrode 62 are arranged so that the generated plasma induced flow flows from the first electrode 61 side toward the second electrode 62 side. Yes. For example, in the airflow generation device 60 shown in FIG. 2, the plasma induced flow flows from the front edge of the wind turbine blade 42 toward the back side 42 a of the blade surface.

気流発生装置60は、例えば、図1に示したように、風車翼42の翼根部から翼端部に向かう翼幅方向に、複数個独立して配置される。この場合、各気流発生装置60は、それぞれ単独で制御され、例えば、第1の電極61と第2の電極62との間に印加される電圧を、各気流発生装置60毎に制御する。なお、翼幅が小さい場合には、例えば、1つの気流発生装置60を、風車翼42の前縁部に翼幅方向に配置する。   As shown in FIG. 1, for example, a plurality of airflow generation devices 60 are independently arranged in the blade width direction from the blade root portion of the wind turbine blade 42 toward the blade tip portion. In this case, each airflow generator 60 is controlled independently, for example, the voltage applied between the first electrode 61 and the second electrode 62 is controlled for each airflow generator 60. When the blade width is small, for example, one airflow generation device 60 is disposed in the blade width direction on the front edge portion of the wind turbine blade 42.

第1の電極61および第2の電極62は、図2に示すように、それぞれケーブル配線64を介して、電圧印加機構として機能する放電用電源65に電気的に接続されている。この放電用電源65を起動することで、第1の電極61と第2の電極62との間に電圧が印加される。   As shown in FIG. 2, the first electrode 61 and the second electrode 62 are electrically connected to a discharge power source 65 that functions as a voltage application mechanism via a cable wiring 64. By starting the discharge power supply 65, a voltage is applied between the first electrode 61 and the second electrode 62.

放電用電源は、第1の電極61と第2の電極62との間に、例えば、パルス状(正極性、負極性、正負の両極性(交番電圧))のパルス変調制御された電圧や、交流状(正弦波、断続正弦波)の波形を有する電圧などを印加することができる。このように、放電用電源65は、電圧値、周波数、電流波形、デューティ比などの電流電圧特性などを変化させて、第1の電極61と第2の電極62との間に電圧を印加することができる。   The discharge power source is, for example, a pulse-modulated voltage in the form of a pulse (positive polarity, negative polarity, positive and negative polarity (alternating voltage)) between the first electrode 61 and the second electrode 62, A voltage having an alternating current (sine wave, intermittent sine wave) waveform or the like can be applied. Thus, the discharge power supply 65 applies a voltage between the first electrode 61 and the second electrode 62 by changing current voltage characteristics such as a voltage value, a frequency, a current waveform, and a duty ratio. be able to.

例えば、複数の気流発生装置60を備える場合、放電用電源65は、各気流発生装置60毎に備えられてもよいし、各気流発生装置60を独立して電圧制御できる機能を備える1つの電源で構成されてもよい。   For example, when a plurality of airflow generation devices 60 are provided, the discharge power supply 65 may be provided for each airflow generation device 60, or one power supply having a function capable of controlling the voltage of each airflow generation device 60 independently. It may be constituted by.

ここで、図3を参照して一般的な風力発電システムにおけるパルス変調制御の概要を説明する。図3に示すように、放電用電源65からの印加電圧を所定時間オン(ON)、所定時間オフ(OFF)とする制御方法をパルス変調制御といい、その周波数をパルス変調周波数fという。また、図3に示す基本周波数とは、印加電圧の周波数である。   Here, an outline of pulse modulation control in a general wind power generation system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, a control method in which the applied voltage from the discharge power supply 65 is turned on (ON) for a predetermined time and turned off (OFF) for a predetermined time is called pulse modulation control, and the frequency is called a pulse modulation frequency f. Moreover, the fundamental frequency shown in FIG. 3 is a frequency of an applied voltage.

例えば、電圧をパルス変調制御した際、次の式(1)の関係式を満たすように、パルス変調周波数fを設定することが好ましい。   For example, when the voltage is subjected to pulse modulation control, it is preferable to set the pulse modulation frequency f so as to satisfy the following relational expression (1).

0.1≦fC/U≦9 …式(1)                       0.1 ≦ fC / U ≦ 9 Formula (1)

但し上式(1)におけるCは気流発生装置60が設けられた翼部における風車翼42の翼弦長である。Uは気流発生装置60が備えられた翼部における、翼の周速度と風速とを合成した相対速度である。   However, C in the above equation (1) is the chord length of the wind turbine blade 42 in the blade portion where the airflow generation device 60 is provided. U is a relative speed obtained by synthesizing the peripheral speed of the wing and the wind speed in the wing portion provided with the airflow generation device 60.

なお、図3に示すように、気流発生装置60を翼幅方向に複数備えた場合においても、1つの気流発生装置60は、翼幅方向に所定の幅を有している。このため、1つの気流発生装置60においても、翼弦長Cや相対速度Uは、この気流発生装置60の幅方向に変化する。そこで、翼弦長Cや相対速度Uとして、各気流発生装置60が備えられた翼部における翼幅方向の平均値を使用することが好ましい。   As shown in FIG. 3, even when a plurality of airflow generation devices 60 are provided in the blade width direction, one airflow generation device 60 has a predetermined width in the blade width direction. For this reason, also in one airflow generation device 60, the chord length C and the relative speed U change in the width direction of the airflow generation device 60. Therefore, it is preferable to use, as the chord length C and the relative speed U, an average value in the blade width direction in the blade portion provided with each airflow generation device 60.

ここで、気流発生装置60によって気流が発生する原理について説明する。
放電用電源63から第1の電極61と第2の電極62との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第1の電極61と第2の電極62との間に放電が誘起される。
Here, the principle by which the airflow is generated by the airflow generator 60 will be described.
When a voltage is applied between the first electrode 61 and the second electrode 62 from the discharge power source 63 and a potential difference equals or exceeds a certain threshold value, a discharge occurs between the first electrode 61 and the second electrode 62. Is induced.

この放電は、両電極が風車翼本体の翼上面42aに露出している場合にはコロナ放電、一方、少なくとも一方の電極が風車翼本体に埋設されている場合にはバリア放電とよばれ、低温プラズマが生成される。   This discharge is called corona discharge when both electrodes are exposed on the blade upper surface 42a of the wind turbine blade body, and is called barrier discharge when at least one electrode is embedded in the wind turbine blade body. Plasma is generated.

これらの放電プラズマにおいては、気体中の電子のみにエネルギーを与えることができるため、気体をほとんど加熱せずに気体を電離して電子およびイオンを生成することができる。生成された電子やイオンは、電界によって駆動され、それらが気体分子と衝突することで運動量が気体分子に移行する。   In these discharge plasmas, energy can be given only to electrons in the gas, so that the gas can be ionized to generate electrons and ions with little heating of the gas. The generated electrons and ions are driven by an electric field, and momentum shifts to gas molecules when they collide with gas molecules.

すなわち、放電を印加することで電極付近に気流AFを発生することができる。この気流AFの大きさや向きは、電極に印加する電圧、周波数、電流波形、デューティ比などの電流電圧特性を変化させることで制御可能である。   That is, the air flow AF can be generated near the electrode by applying the discharge. The magnitude and direction of the airflow AF can be controlled by changing the current-voltage characteristics such as the voltage, frequency, current waveform, and duty ratio applied to the electrodes.

なお、ここでは、風車翼本体の翼上面42aの前縁から後縁に沿う方向に気流AFを発生させるように、気流発生装置60が配設されているが、電極の設置方法によって気流の向きを変えることもできる。   Here, the airflow generator 60 is disposed so as to generate the airflow AF in the direction from the front edge to the rear edge of the blade upper surface 42a of the windmill blade body, but the direction of the airflow depends on the electrode installation method. Can also be changed.

図4は風力発電システムにおけるシステム構成の第1実施形態を示すブロック図である。図4に示すように、この風力発電システムは、風況計測部100、発電状態計測部110、風車状態計測部120などの計測部90、ピッチ駆動機構130、ヨー駆動機構140、発電機150、気流発生装置60、気流発生装置制御部170、信号変換機180、風車制御部190などを備える。さらに風力発電システムは気流発生装置60を駆動する放電用電源(図示せず)などを備える。   FIG. 4 is a block diagram showing a first embodiment of the system configuration in the wind power generation system. As shown in FIG. 4, the wind power generation system includes a wind condition measurement unit 100, a power generation state measurement unit 110, a measurement unit 90 such as a windmill state measurement unit 120, a pitch drive mechanism 130, a yaw drive mechanism 140, a generator 150, An airflow generation device 60, an airflow generation device control unit 170, a signal converter 180, a windmill control unit 190, and the like are provided. Further, the wind power generation system includes a discharge power source (not shown) that drives the airflow generator 60.

発電機150は、気流を受けて回転する風車の回転により発電する。風車制御部190は、風況計測部100、発電状態計測部110、風車状態計測部120により計測された、風況(風速、風向などの風の状態)、発電機150の出力状態、風車の状態を基に、風車のピッチ、ヨー、発電機150の負荷状態を制御する。
気流発生装置60は運転・停止可能に、またはその能力を調整可能に設けられており、運転時には風車の翼に対して揚力を増大、抗力の低減などの空力特性の改善機能を有する。
The generator 150 generates power by the rotation of a windmill that rotates by receiving an airflow. The windmill control unit 190 is configured by the wind condition measurement unit 100, the power generation state measurement unit 110, and the windmill state measurement unit 120, the wind condition (wind state such as wind speed and wind direction), the output state of the generator 150, the windmill state. Based on the state, the pitch of the windmill, the yaw, and the load state of the generator 150 are controlled.
The airflow generator 60 is provided so that it can be operated / stopped or its capacity can be adjusted, and has a function of improving aerodynamic characteristics such as increasing lift and reducing drag against the wind turbine blades during operation.

気流発生装置制御部170は、風況計測部100、発電状態計測部110、風車状態計測部120などを含む計測部90により計測された状態情報に基づいて、気流発生装置60を駆動すると共に、気流発生装置60の状態に応じて信号変換機180を機能させ、各種計測部から風車制御部190に送られる信号を元の信号と異なる値または信号レベルに変換することで、風車のピッチ、ヨー、発電機負荷を、気流発生装置60の状態に応じた最適な状態に調整する。   The airflow generation device control unit 170 drives the airflow generation device 60 based on the state information measured by the measurement unit 90 including the wind condition measurement unit 100, the power generation state measurement unit 110, the windmill state measurement unit 120, and the like. The signal converter 180 is made to function in accordance with the state of the airflow generation device 60, and the signals sent from the various measuring units to the windmill control unit 190 are converted into values or signal levels different from the original signals. The generator load is adjusted to an optimum state according to the state of the airflow generation device 60.

すなわち、気流発生装置制御部170は、気流発生装置60が運転状態であれば、状態信号を元の信号とは異なるように変換し、気流発生装置60が運転停止状態であれば、状態信号を中継するよう信号変換機180を制御する。   That is, the airflow generation device control unit 170 converts the state signal to be different from the original signal if the airflow generation device 60 is in an operating state, and outputs the state signal if the airflow generation device 60 is in an operation stop state. The signal converter 180 is controlled to relay.

発電機150は、風車翼42の回転により発電し風車翼42の回転を抑える方向にトルクを発生する。   The generator 150 generates power by the rotation of the wind turbine blades 42 and generates torque in a direction that suppresses the rotation of the wind turbine blades 42.

風況計測部100として、例えば風向風速計50が用いられる。風向風速計50は風車翼42に流入する風の速度、風車翼42に流入する風の風向を計測するセンサである。風向風速計50は、例えば図1に示したナセル35の上側の面に設けられている。   For example, a wind direction anemometer 50 is used as the wind condition measuring unit 100. The wind direction anemometer 50 is a sensor that measures the speed of the wind flowing into the wind turbine blade 42 and the wind direction of the wind flowing into the wind turbine blade 42. The wind direction anemometer 50 is provided, for example, on the upper surface of the nacelle 35 shown in FIG.

風況計測部100は、必ずしもナセル35の上部に設置されなくとも、風車の前方等に設置された風況観測塔に設置されてもよい。
また、風況計測部100は、これらにかえて、レーザや超音波を利用して、計測部から離れた場所の風速および風向を計測する、ライダーやソーダ等を利用することもできる。
The wind condition measuring unit 100 is not necessarily installed in the upper part of the nacelle 35, but may be installed in a wind condition observation tower installed in front of the windmill or the like.
In addition, the wind condition measuring unit 100 can also use a rider, a soda, or the like that measures the wind speed and the wind direction at a place away from the measuring unit by using a laser or an ultrasonic wave.

発電状態計測部110は、発電機に設けられており、回転軸(風車翼42)2回転を抑制するための負荷となるトルク(風車側の回転トルクと異なるため、以下では「発電機トルク」称す)を計測する。   The power generation state measurement unit 110 is provided in the generator, and serves as a load for suppressing two rotations of the rotating shaft (wind turbine blade 42) (because it is different from the rotational torque on the wind turbine side. Measure).

トルクセンサは、トルクを直接的に計測するものでなくても、発電出力を角速度で割って算出する方式でもよい。この場合は、発電機出力を計測するために、電圧計、電流計、電力計等を、発電機または発電機から電力変換装置までの間などに備える必要がある。   The torque sensor may not be one that directly measures the torque, but may be one that calculates by dividing the power generation output by the angular velocity. In this case, in order to measure the generator output, it is necessary to provide a voltmeter, an ammeter, a wattmeter, etc. between the generator or the generator and the power converter.

風車状態計測部120は、回転数センサ、ピッチ角検出センサ、ヨー角検出センサなどを含み、風車翼42の回転軸であるロータの回転数または発電機150の回転数、風車翼42のピッチ角度、ヨー角度などの現在値を計測するものである。   The windmill state measuring unit 120 includes a rotation speed sensor, a pitch angle detection sensor, a yaw angle detection sensor, and the like. The rotation speed of the rotor, which is the rotation axis of the windmill blade 42, the rotation speed of the generator 150, and the pitch angle of the windmill blade 42. Measures the current value such as the yaw angle.

計測部90としては、この他、例えば振動計、表面圧力計、ひずみ計などのように、風車の振動、流体状態、荷重状態等を計測するセンサを利用することもできる。すなわち、計測部90は、風況状態、発電機150の発電状態、風車部40の状態のうちの少なくとも一つの状態を計測する。   In addition to this, as the measurement unit 90, for example, a sensor that measures vibrations of a windmill, a fluid state, a load state, and the like, such as a vibration meter, a surface pressure gauge, and a strain gauge, may be used. That is, the measurement unit 90 measures at least one of the wind condition, the power generation state of the generator 150, and the state of the windmill unit 40.

信号変換機180は、計測部90から風車制御部190へ送られる状態信号を変換または中継する。   The signal converter 180 converts or relays a state signal sent from the measurement unit 90 to the windmill control unit 190.

風車制御部190は、風況計測部100、発電機計測部110、風車状態計測部120などの計測部90により計測された、風況、発電機出力状態、風車状態を基に、予め内蔵される風車制御データベース191(以下「DB191」と称す)を参照して風車翼42のピッチ角、風車部40のヨー角、発電機150の負荷状態を制御する。   The windmill control unit 190 is preliminarily built in based on the wind condition, the generator output state, and the windmill state measured by the measurement unit 90 such as the wind condition measurement unit 100, the generator measurement unit 110, and the windmill state measurement unit 120. The wind turbine control database 191 (hereinafter referred to as “DB 191”) is used to control the pitch angle of the wind turbine blades 42, the yaw angle of the wind turbine section 40, and the load state of the generator 150.

この風車制御部190は、例えば、演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)などから主に構成されている。   The windmill control unit 190 mainly includes, for example, an arithmetic unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like.

CPUでは、ROMやRAMに格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する。この風車制御部が実行する処理は、例えばコンピュータ装置などで実現される。   The CPU executes various arithmetic processes using programs and data stored in the ROM and RAM. The processing executed by the windmill control unit is realized by, for example, a computer device.

DB191は、メモリ、ハードディスク装置などで構成される。また、風車制御DB191には、図示しないキーボード、マウス、外部入力インターフェースなどを介して、データの入力などが可能である。   The DB 191 includes a memory, a hard disk device, and the like. In addition, data can be input to the windmill control DB 191 via a keyboard, a mouse, an external input interface, or the like (not shown).

DB191は、風速、風向、回転数、などの計測値と、風車トルク、ヨー角度、ピッチ角度等の制御対象値をむすびつける、複数の制御マップ(たとえば図5の曲線51,52)を記憶している。   The DB 191 stores a plurality of control maps (for example, the curves 51 and 52 in FIG. 5) that connect the measurement values such as the wind speed, the wind direction, and the rotation speed, and the control target values such as the wind turbine torque, the yaw angle, and the pitch angle. ing.

例えば、DB191には、発電機の回転数に対して発電機に発生させるトルクの特性を示す図5の「停止の曲線51」に示すような制御マップが記憶されている。   For example, the DB 191 stores a control map as shown in a “stop curve 51” in FIG. 5 that shows characteristics of torque generated by the generator with respect to the rotational speed of the generator.

ピッチ駆動機構130は、風車制御部190により制御されて風車翼42のピッチ角度を調整する。具体的な制御としては、風車制御部190は、回転数センサにより検知された風車翼42の回転数に応じて風車翼42の翼の角度(ピッチ角度)を制御するようピッチ駆動機構130に制御信号(情報)を送り、ピッチ駆動機構130を動作させてピッチ角度を調整する。   The pitch drive mechanism 130 is controlled by the windmill control unit 190 to adjust the pitch angle of the windmill blades 42. Specifically, the windmill control unit 190 controls the pitch driving mechanism 130 to control the angle (pitch angle) of the blades of the windmill blades 42 according to the number of rotations of the windmill blades 42 detected by the rotation number sensor. A signal (information) is sent and the pitch driving mechanism 130 is operated to adjust the pitch angle.

また、別の具体的な制御としては、風車制御部190は、発電機状態計測部の電圧計・電流計の値からもとめた風車出力に応じて風車翼42の翼の角度(ピッチ角度)を制御するようピッチ駆動機構130に制御信号(情報)を送り、ピッチ駆動機構130を動作させてピッチ角度を調整する。   As another specific control, the windmill control unit 190 sets the blade angle (pitch angle) of the windmill blade 42 according to the windmill output determined from the values of the voltmeter / ammeter of the generator state measurement unit. A control signal (information) is sent to the pitch drive mechanism 130 to control it, and the pitch drive mechanism 130 is operated to adjust the pitch angle.

ヨー駆動機構140は、ナセル31を旋回(回転)させて風車ロータを風向に合わせるための機構である。具体的な制御としては、風車制御部190は、検知された風況情報(風速、風向など)に基づいて、風車ロータを風向に合わせるためにヨー駆動機構140に制御信号を送り、ヨー駆動機構140を動作させてナセル31を旋回(回転)させる。   The yaw drive mechanism 140 is a mechanism for turning (rotating) the nacelle 31 to align the windmill rotor with the wind direction. Specifically, the windmill control unit 190 sends a control signal to the yaw drive mechanism 140 to adjust the windmill rotor to the wind direction based on the detected wind condition information (wind speed, wind direction, etc.), and the yaw drive mechanism The nacelle 31 is turned (rotated) by operating 140.

気流発生装置制御部170は、風況計測部100、発電機計測部110、風車状態計測部120により計測された、風況、発電機出力状態、風車状態を基に予め内蔵されている気流発生装置制御データベース171(以下「DB171」と称す)を参照して気流発生装置60の動作を制御する。   The airflow generation device control unit 170 is a pre-built airflow generation based on the wind condition, the generator output state, and the windmill state measured by the wind condition measurement unit 100, the generator measurement unit 110, and the windmill state measurement unit 120. The operation of the airflow generation device 60 is controlled with reference to the device control database 171 (hereinafter referred to as “DB171”).

この気流発生装置制御部170は、例えば、演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)などから主に構成されている。   The airflow generation device control unit 170 is mainly composed of, for example, an arithmetic unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like.

CPUでは、ROMやRAMに格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する。この気流発生装置制御部が実行する処理は、例えばコンピュータ装置などで実現される。   The CPU executes various arithmetic processes using programs and data stored in the ROM and RAM. The processing executed by the airflow generation device control unit is realized by a computer device, for example.

DB171は、メモリ、ハードディスク装置などで構成される。このDB171には、図示しない、キーボード、マウス、外部入力インターフェースなどを介して、データの入力などが可能である。   The DB 171 includes a memory, a hard disk device, and the like. Data can be input to the DB 171 via a keyboard, a mouse, an external input interface, etc. (not shown).

DB171は、風速、風向、回転数、などの計測値と、空力改善装置である気流発生装置60の運転パラメータをむすびつける、複数の制御マップを記憶している。制御マップは曲線、関数、制御特性などと表現してもよい。   The DB 171 stores a plurality of control maps that connect measurement values such as wind speed, wind direction, and rotation speed, and operation parameters of the airflow generation device 60 that is an aerodynamic improvement device. The control map may be expressed as a curve, a function, a control characteristic, or the like.

気流発生装置60の運転パラメータとは、例えば、各気流発生装置60毎に、電極に印加する電圧、周波数、電流波形、変調周波数、デューティ比などの電流電圧特性などである。   The operation parameters of the airflow generation device 60 are, for example, current-voltage characteristics such as a voltage, a frequency, a current waveform, a modulation frequency, and a duty ratio applied to the electrode for each airflow generation device 60.

気流発生装置60は、気流発生装置制御部170からの信号により、電極に印加する電圧、周波数、電流波形、変調周波数、デューティ比が最適に調整されることで、翼上面42aの前縁から後縁に沿う方向に向かう気流の強さを最適に調整し、最適な空力改善効果が得られるようにする。   The airflow generation device 60 is configured so that the voltage, frequency, current waveform, modulation frequency, and duty ratio applied to the electrodes are optimally adjusted by the signal from the airflow generation device control unit 170, so Optimum adjustment of the strength of the airflow in the direction along the edge, so that the optimum aerodynamic improvement effect can be obtained.

信号変換機180は、計測部90と風車制御部190との間に配置および接続されている。信号変換機180は、計測部90から風車制御部190に送られる信号を変換または中継するものである。気流発生装置制御部170は、気流発生装置60の稼働状態(運転状態か運転停止状態か)に応じて異なる関数(図6参照)で信号変換機180に信号の変換を行わせる。信号変換機180は、計測部90から風車制御部190に送られる信号を変換することで、風車のピッチ角、ヨー角、発電機150の負荷を、気流発生装置60の状態に応じた最適な状態に調整する。   The signal converter 180 is disposed and connected between the measurement unit 90 and the windmill control unit 190. The signal converter 180 converts or relays a signal sent from the measurement unit 90 to the windmill control unit 190. The airflow generation device control unit 170 causes the signal converter 180 to perform signal conversion using a different function (see FIG. 6) depending on the operating state (operation state or operation stop state) of the airflow generation device 60. The signal converter 180 converts the signal sent from the measurement unit 90 to the windmill control unit 190, so that the pitch angle of the windmill, the yaw angle, and the load of the generator 150 are optimized according to the state of the airflow generation device 60. Adjust to the state.

以下、図5、図6を参照してこの第1実施形態の風車発電システムの動作を説明する。図5はこの風車発電システムの発電機の回転数−トルク曲線を示す図である。   Hereinafter, the operation of the wind turbine power generation system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a diagram showing a rotational speed-torque curve of the generator of this wind turbine power generation system.

通常、風力発電システムは、摩擦等を無視すれば、次の(式1)で決まる角速度とトルクで運転される。
I(dω/dt)=TW−TM ・・・(式1)
Normally, a wind power generation system is operated at an angular velocity and torque determined by the following (Equation 1) if friction and the like are ignored.
I (dω / dt) = TW−TM (Expression 1)

ここで、Iは風車の慣性モーメント、ωは風車の角速度、TWは風車のトルク、TMは発電機150のトルク(以下「発電機トルク」という)である。風車トルクに関しては、風と翼の性能で決定され、その時の風況によって決まる量である。   Here, I is the moment of inertia of the windmill, ω is the angular velocity of the windmill, TW is the torque of the windmill, and TM is the torque of the generator 150 (hereinafter referred to as “generator torque”). The wind turbine torque is determined by the performance of the wind and blades, and is determined by the wind conditions at that time.

発電機トルクTMは、発電機150の発電量と関係するので、発電機の、たとえば励磁電流をコントロールすることにより発電機トルクTMを自由にコントロールすることができる。例えばまったく発電をしない、すなわち発電機150の出力端を開放にしておけば、摩擦を無視すれば、理論上、発電機トルクTMは0となり、風が吹けば風車の回転数は際限なく増加していく。   Since the generator torque TM is related to the amount of power generated by the generator 150, the generator torque TM can be freely controlled by controlling, for example, the excitation current of the generator. For example, if power generation is not performed at all, that is, if the output end of the generator 150 is open, if the friction is ignored, the generator torque TM will theoretically become 0, and if the wind blows, the rotational speed of the windmill will increase without limit. To go.

また、発電機が永久磁石型同期発電機の場合には、発電機の出力を系統に接続するためのコンバータにて、系統への出力電圧と位相を調整して、系統への発電出力をコントロールすることにより、発電機トルクTMを自由にコントロールすることができる。   If the generator is a permanent magnet synchronous generator, a converter for connecting the generator output to the system adjusts the output voltage and phase to the system to control the power output to the system. By doing so, the generator torque TM can be freely controlled.

換言すると、発電機150の出力インピーダンスを調整すれば、すなわちどれくらい発電するかを調整することで発電機トルクTMは制御可能である。   In other words, the generator torque TM can be controlled by adjusting the output impedance of the generator 150, that is, by adjusting how much power is generated.

気流発生装置60を備えていない一般的な風車発電システムの、風車制御部190は、例えば図5の「停止時の曲線51」に示すような、回転数とトルクの関係を示す制御マップを予め備えており、回転数に応じてこの制御マップを参照して発生トルク、すなわち発電機の発電量を制御している。   The windmill control unit 190 of a general windmill power generation system that does not include the airflow generation device 60 preliminarily displays a control map indicating the relationship between the rotation speed and the torque as illustrated in, for example, the “curve 51 at the time of stop” in FIG. The generated torque, that is, the power generation amount of the generator is controlled with reference to this control map according to the rotational speed.

この回転数−トルクの制御マップは、風力エネルギーを最大限に取り出せるようにするため、通常、風車の周速比が最適値をとるように設定されている。   This rotational speed-torque control map is normally set so that the peripheral speed ratio of the wind turbine takes an optimum value so that wind energy can be extracted to the maximum.

ここで、周速比λはλ=rω/Uであり、rはロータの回転半径、ωはロータの各速度、Uは風速を示す。周速比の値は例えば「5」〜「7」、好ましくは「6」になるように設定されている。   Here, the circumferential speed ratio λ is λ = rω / U, where r is the rotational radius of the rotor, ω is each speed of the rotor, and U is the wind speed. The value of the peripheral speed ratio is set to, for example, “5” to “7”, preferably “6”.

このような制御になっている理由は、翼が、その周速比において、風からもっとも効率的にエネルギーを取り出せるように、設計されているためである。   The reason for this control is that the blade is designed to extract energy from the wind most efficiently at its peripheral speed ratio.

しかし、最適に設計された風車に後付で気流発生装置60などの空力改善装置を設置した場合、例えば図1、2の気流発生装置60が働いて翼の揚力が増大した場合、ある風速における風車トルクTWが、気流発生装置60が働いていないときに比べて大きくなる。   However, when an aerodynamic improvement device such as the airflow generation device 60 is retrofitted to an optimally designed windmill, for example, when the airflow generation device 60 of FIGS. The wind turbine torque TW is larger than when the airflow generator 60 is not working.

このため、従来の回転数−発電機のトルク特性、つまり制御マップをそのまま用いると、風車トルクTWが発電機トルクTMに比べて大きくなるため、回転数が増加傾向となり、結果として風車の周速比が最適値より高い側にずれ、翼が風からエネルギーを取り出す効率が悪化する。   For this reason, if the conventional rotational speed-generator torque characteristic, that is, the control map is used as it is, the wind turbine torque TW becomes larger than the generator torque TM, so that the rotational frequency tends to increase, resulting in the peripheral speed of the wind turbine. The ratio shifts to a higher side than the optimum value, and the efficiency with which the wings extract energy from the wind deteriorates.

そこで、この実施形態の風車発電システムでは、図4に示すように、風車状態計測部120の回転数センサと風車制御部190との間に信号変換機180を設け、気流発生装置60の稼働状態(運転状態か運転停止状態か)に応じて、図6に示すように、信号変換機180により回転数の信号を変換する。   Therefore, in the wind turbine power generation system of this embodiment, as shown in FIG. 4, a signal converter 180 is provided between the rotation speed sensor of the wind turbine state measurement unit 120 and the wind turbine control unit 190, and the operating state of the air flow generation device 60. As shown in FIG. 6, the signal converter 180 converts the rotation speed signal in accordance with (operation state or operation stop state).

この例では、気流発生装置60が運転を停止しているときと運転しているときとで、異なる変換曲線(停止時の関数61、運転時の関数62)を用いている。図6の横軸であるRx軸を、入力される回転数信号(回転数入力)とし、縦軸であるRy軸を出力される回転数信号(回転数出力)とすると、気流発生装置60が停止しているときの変換曲線(停止時の関数61)は、Ry=Rx(傾き1の直線)であり、信号変換機180に入力された回転数は、信号変換機180からそのまま出力され、風車制御部190に送られる。   In this example, different conversion curves (a function 61 at the time of stop and a function 62 at the time of operation) are used when the airflow generation device 60 is stopped and when it is operating. When the Rx axis that is the horizontal axis in FIG. 6 is an input rotation speed signal (rotation speed input) and the Ry axis that is the vertical axis is an output rotation speed signal (rotation speed output), the airflow generator 60 is The conversion curve when stopped (function 61 at the time of stop) is Ry = Rx (straight line 1), and the rotational speed input to the signal converter 180 is output as it is from the signal converter 180, It is sent to the windmill control unit 190.

一方、空力改善装置が運転している場合、信号変換機180に入力された回転数入力は、図6の「運転時の関数62」により変換されて風車制御部190に送られる。この変換の結果、信号変換機191から風車制御部190へ、実際の回転数とは異なる見かけの回転数信号(回転数を示す情報)が送られる。
この結果、実際の回転数とトルクの関係は、図5に示すように、気流発生装置60が運転を停止しているときは「停止の曲線51」であったものが、気流発生装置60が運転すると、「運転時の曲線52」のように変化する。
On the other hand, when the aerodynamic improvement device is operating, the rotational speed input input to the signal converter 180 is converted by the “operation function 62” in FIG. 6 and sent to the windmill control unit 190. As a result of this conversion, an apparent rotational speed signal (information indicating the rotational speed) different from the actual rotational speed is sent from the signal converter 191 to the windmill control unit 190.
As a result, as shown in FIG. 5, the actual relationship between the rotational speed and the torque is the “stop curve 51” when the airflow generation device 60 is stopped, but the airflow generation device 60 When driving, the curve changes as “curve 52 during driving”.

図5は信号変換機180を用いた場合の制御状態の一例を示す図である。上記した信号変換機の作用によって、符号a,bの範囲での発電機の回転数を低回転領域(以下「低回転域」と称す)、中回転領域(以下「中回転域」と称す)、高回転領域(以下「高回転域」と称す)に分けた場合、例えば気流発生装置60が運転する状態では、風車は、気流発生装置60が停止した状態よりも中回転域のトルクを増加させる特性(曲線52)で使用されることになる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a control state when the signal converter 180 is used. Due to the action of the signal converter described above, the number of rotations of the generator in the range of symbols a and b is set to a low rotation region (hereinafter referred to as “low rotation region”) and a medium rotation region (hereinafter referred to as “medium rotation region”). When the airflow generator 60 is operated, for example, when the airflow generator 60 is operated, the windmill increases the torque in the middle rotation region compared to the state where the airflow generator 60 is stopped. It is used in the characteristic (curve 52).

停止時の曲線51では、一定回転数以下ではトルクを発生しないようにし、定格回転数以上では、それ以上回転数が増加し破損するのを防ぐために、トルクを極端に大きくするようになっている。中回転域では、トルクと回転数がほぼ一次関数のような形状(直線的な形状)で前2者とつながっている。   In the curve 51 at the time of stop, torque is not generated below a certain number of revolutions, and the torque is extremely increased above the rated number of revolutions in order to prevent further increase in the number of revolutions and damage. . In the middle rotation range, the torque and the rotation speed are connected to the former two in a shape (linear shape) almost like a linear function.

これに対して、気流発生装置60を働かせた場合(運転時)の曲線52では、一定回転数以下、定格回転数以上では、曲線51と同じであるものの、中回転域では、低回転域側でのトルクを大きくし、回転数が変化してもほぼ一定の(同じ)トルクをかけて徐々に曲線51に漸近するような曲線となる。   On the other hand, when the airflow generator 60 is operated (during operation), the curve 52 is the same as the curve 51 when the rotation speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed and higher than the rated rotation speed. Even when the rotational speed changes, the curve becomes gradually asymptotic to the curve 51 by applying a substantially constant (same) torque.

特に低回転域で発電機トルクを大きくする理由は、低回転側ほど気流発生装置60によって風車トルクの増大率が大きいため、曲線51では気流発生装置60がない場合よりも回転数が早くなる。   The reason why the generator torque is increased particularly in the low rotation range is that the increase rate of the wind turbine torque is larger by the airflow generation device 60 on the lower rotation side, and therefore the rotational speed is faster on the curve 51 than when there is no airflow generation device 60.

これは周速比が設計値より大きくなることに対応するので、風車の発電効率が悪くなることになる。風車翼42の回転数が高回転になると、気流発生装置60による風車翼42のトルク増大率は小さくなり、もとの気流発生装置60がない場合の特性と変わらなくなってくるので、曲線52を曲線51に漸近させている。   This corresponds to the peripheral speed ratio becoming larger than the design value, so that the power generation efficiency of the windmill is deteriorated. When the rotational speed of the wind turbine blades 42 becomes high, the torque increase rate of the wind turbine blades 42 by the airflow generator 60 becomes small and becomes the same as the characteristic without the original airflow generator 60. The curve 51 is asymptotic.

このようにこの第1実施形態によれば、計測部90と風車制御部190との間に信号変換機180を設け、気流発生装置制御部170が信号変換機180を制御することで、例えば既設風車のように、風車制御部190のDB191に変更を加えることが困難な場合に、気流発生装置制御部170におけるDB171の制御マップを、気流発生装置60の動作状態に応じて使い分けることができる。   As described above, according to the first embodiment, the signal converter 180 is provided between the measurement unit 90 and the windmill control unit 190, and the airflow generation device control unit 170 controls the signal converter 180. When it is difficult to change the DB 191 of the windmill control unit 190 as in a windmill, the control map of the DB 171 in the airflow generation device control unit 170 can be properly used according to the operating state of the airflow generation device 60.

これにより、信号変換機180の変換関数を、気流発生装置60の状態に応じて最適化し、気流発生装置60を働かせる必要のないような風況の良い場合と、気流発生装置60を働かせる必要のある風況の悪い場合との両者について周速比を最適値付近に保つ運転ができるようになり、風車発電システム10の発電効率を向上し、さらには発電効率を最大化することができ、この結果、発電量を増大させることができる。   As a result, the conversion function of the signal converter 180 is optimized according to the state of the airflow generation device 60, and the airflow generation device 60 needs to be operated when there is a good wind condition where the airflow generation device 60 does not need to operate. It becomes possible to operate to maintain the peripheral speed ratio in the vicinity of the optimum value for both cases where the wind condition is bad, improve the power generation efficiency of the wind turbine power generation system 10, and further maximize the power generation efficiency. As a result, the amount of power generation can be increased.

(第2実施形態)
次に、図7、図8を参照して第2実施形態を説明する。図7は第2実施形態のシステム構成を示すブロック図、図8は信号変換機181による制御信号の変換特性を示す図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration of the second embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing conversion characteristics of a control signal by the signal converter 181.

図7に示すように、信号変換機181は、風車制御部190から発電機150に送られる制御信号(トルク制御指令など)を変換または中継する。この他、信号変換機181は、風車制御部190からピッチ駆動機構130、ヨー駆動機構140に送られる制御信号を変換または中継する。つまり信号変換機181は、風車制御部190から風車部40および発電機150へ送られる制御信号を変換または中継する。   As shown in FIG. 7, the signal converter 181 converts or relays a control signal (such as a torque control command) sent from the windmill control unit 190 to the generator 150. In addition, the signal converter 181 converts or relays control signals sent from the windmill control unit 190 to the pitch drive mechanism 130 and the yaw drive mechanism 140. That is, the signal converter 181 converts or relays a control signal sent from the windmill control unit 190 to the windmill unit 40 and the generator 150.

気流発生装置制御部170は、気流発生装置60の稼働状態に応じて信号変換機181を機能させ、風車制御部190から、ピッチ駆動機構130、ヨー駆動機構140、発電機150に送られる少なくとも一つの制御信号を変換することで、風車のピッチ、ヨー、発電機負荷を、気流発生装置60の稼働状態(運転状態か運転停止状態か)に応じた最適な状態に調整する。   The airflow generation device control unit 170 causes the signal converter 181 to function according to the operating state of the airflow generation device 60, and is sent from the windmill control unit 190 to the pitch drive mechanism 130, the yaw drive mechanism 140, and the generator 150. By converting the two control signals, the pitch, yaw, and generator load of the windmill are adjusted to the optimum state according to the operating state (operating state or operating stop state) of the airflow generator 60.

すなわち、気流発生装置制御部170は、気流発生装置60が運転状態であれば、制御信号を元の信号とは異なるように変換し、気流発生装置60が運転停止状態であれば、制御信号を中継するよう信号変換機181を制御する。   That is, the airflow generation device control unit 170 converts the control signal to be different from the original signal if the airflow generation device 60 is in the operating state, and outputs the control signal if the airflow generation device 60 is in the operation stop state. The signal converter 181 is controlled to relay.

図7に示すように、この第2実施形態では、風車制御部190と風車駆動部(ピッチ駆動機構130、ヨー駆動機構140)および発電機150との間に信号変換機181を設け、図8に示すように、気流発生装置60の稼働状態(運転状態か運転停止状態か)に応じて、信号変換機181により例えば発電機150への制御信号(トルク指令など)を変換する。この他、信号変換機181は、ピッチ駆動機構130、ヨー駆動機構140への制御信号を変換してもよい。   As shown in FIG. 7, in the second embodiment, a signal converter 181 is provided between the windmill control unit 190, the windmill drive unit (pitch drive mechanism 130, yaw drive mechanism 140), and the generator 150, and FIG. As shown in FIG. 5, the signal converter 181 converts, for example, a control signal (such as a torque command) to the generator 150 in accordance with the operating state (operation state or operation stop state) of the airflow generation device 60. In addition, the signal converter 181 may convert control signals to the pitch drive mechanism 130 and the yaw drive mechanism 140.

この例では、気流発生装置60が運転を停止しているときと、運転しているときとで異なる変換関数を用いる。図8の横軸であるTx軸を信号変換機181に入力されるトルク制御信号(入力トルク制御信号)、縦軸であるTy軸を信号変換機181から出力されるトルク制御信号(出力トルク制御信号)とすると、気流発生装置60が運転を停止しているときの変換関数はTy=Tx(傾き1の直線)である「停止時の関数81」であり、信号変換機181に入力された発電機150への指令信号は、信号変換機181からそのまま出力(単に中継)され、発電機150に送られる。   In this example, different conversion functions are used when the airflow generation device 60 stops operating and when it operates. In FIG. 8, the horizontal axis Tx axis is a torque control signal (input torque control signal) input to the signal converter 181 and the vertical axis Ty axis is a torque control signal (output torque control) output from the signal converter 181. Signal), the conversion function when the airflow generation device 60 stops operation is “stop function 81” which is Ty = Tx (straight line 1), and is input to the signal converter 181. The command signal to the generator 150 is output (simply relayed) as it is from the signal converter 181 and sent to the generator 150.

一方、気流発生装置60が運転している場合は、信号変換機181に入力された発電機150への指令信号は、図8に示す「運転時の関数82」により変換されて発電機150に送られる。   On the other hand, when the airflow generation device 60 is in operation, the command signal to the generator 150 input to the signal converter 181 is converted by the “function 82 during operation” shown in FIG. Sent.

「運転時の関数82」は中回転域の発電機トルクを通常よりも増強させるように発電機150を制御する制御信号である。この変換の結果、信号変換機181から発電機150へは、実際の風車制御部190からの指令信号とは異なる見かけの制御信号が送られる。   The “operation function 82” is a control signal for controlling the generator 150 so as to increase the generator torque in the middle rotation region more than usual. As a result of this conversion, an apparent control signal different from the command signal from the actual windmill control unit 190 is sent from the signal converter 181 to the generator 150.

この結果、実際の回転数とトルクの関係は、図5に示したように、気流発生装置60が停止しているときは「停止時の曲線51」であったものが、気流発生装置60が運転すると、「運転時の曲線52」のように変化する。これにより、第1実施形態で説明したのと同じ効果を得ることができる。   As a result, as shown in FIG. 5, the actual relationship between the rotational speed and the torque is the “curve 51 at the time of stop” when the airflow generator 60 is stopped. When driving, the curve changes as “curve 52 during driving”. Thereby, the same effect as described in the first embodiment can be obtained.

このようにこの第2実施形態によれば、風車制御部190と風車駆動部(ピッチ駆動機構130、ヨー駆動機構140)および発電機150との間に信号変換機181を設け、気流発生装置制御部170が信号変換機181を制御することで、例えば既設風車のように、風車制御部190のDB191に変更を加えることが困難な場合に、気流発生装置制御部170におけるDB171の制御マップを、気流発生装置60の動作状態に応じて使い分けることができる。この結果、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, according to the second embodiment, the signal converter 181 is provided between the windmill control unit 190, the windmill drive unit (pitch drive mechanism 130, yaw drive mechanism 140), and the generator 150 to control the airflow generator. When the unit 170 controls the signal converter 181, it is difficult to change the DB 191 of the windmill control unit 190, such as an existing windmill, for example, the control map of the DB 171 in the airflow generation device control unit 170 is It can be used properly according to the operating state of the airflow generation device 60. As a result, the same effect as the first embodiment can be obtained.

ここで、風車制御部190と風車駆動部および発電機150との間の信号は、アナログ通信ではなく、CAN OPEN等のプロトコル通信による場合が多い。このような場合は、信号変換機181は、単なるアナログ信号変換機ではなく、送信側からプロトコル通信を受信して、その内容に一定の処理をほどこして受信側に送信する、仮想デバイスとしてもよい。この場合、通信の伝送による位相遅れが発生するため、位相遅れを補償する制御ロジックを追加することで、制御応答が不安定にならないようにすることが望ましい。   Here, the signals between the windmill control unit 190 and the windmill drive unit / generator 150 are often not based on analog communication but on protocol communication such as CAN OPEN. In such a case, the signal converter 181 may be not a mere analog signal converter but a virtual device that receives protocol communication from the transmission side, applies a certain process to the content, and transmits it to the reception side. . In this case, since a phase lag occurs due to transmission of communication, it is desirable to prevent the control response from becoming unstable by adding a control logic that compensates for the phase lag.

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、風車制御部190の入出力信号に対する信号変換機180、181を設け、それぞれの変換器を気流発生装置制御部170が制御するよう構成することで、既設の風車に対して気流発生装置60を搭載する場合に、風車制御用のデータベースであるDB191を変更することなしに、風車の制御パラメータを、気流発生装置60の状態に応じて最適な値にし、気流発生装置60を搭載する風車発電システムの効率を向上し、さらには効率を最大化することができる。   According to at least one embodiment described above, the signal converters 180 and 181 for the input / output signals of the windmill control unit 190 are provided, and the airflow generator control unit 170 is configured to control each converter, When the airflow generation device 60 is mounted on an existing windmill, the windmill control parameters are set to optimum values according to the state of the airflow generation device 60 without changing the DB 191 that is a database for windmill control. The efficiency of the wind turbine power generation system equipped with the airflow generation device 60 can be improved, and further the efficiency can be maximized.

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

図8では、縦軸と横軸の信号としてアナログの制御信号を想定したが、アナログ信号だけでなく、デジタル信号、パルス信号等、あらゆる形態の信号であってよく、信号変換機181に受信される信号を、信号変換機181が、受信側が認識できる信号に変換して送ることで対処できる。   In FIG. 8, analog control signals are assumed as signals on the vertical axis and the horizontal axis. However, not only analog signals but also digital signals, pulse signals, and other forms of signals may be received by the signal converter 181. This can be dealt with by the signal converter 181 converting the signal into a signal that can be recognized by the receiving side.

上記実施形態では、高揚力装置として、放電プラズマの作用により気流を発生させる気流発生装置60を設けた例について説明したが、この他、例えばMEMS素子を用いたシンセティックジェットを用いてもよく、またフラップなどを用いてもよい。MEMS素子を用いたシンセティックジェットとは、翼に孔を設け、孔の中に設置したMEMS素子を駆動することで、孔から空気を噴出、吸入することのできるものである。   In the above-described embodiment, the example in which the airflow generation device 60 that generates the airflow by the action of the discharge plasma is described as the high lift device. However, for example, a synthetic jet using a MEMS element may be used. A flap or the like may be used. A synthetic jet using a MEMS element is one in which a hole is provided in a wing, and a MEMS element installed in the hole is driven to eject and inhale air from the hole.

また上記実施形態では、中回転域において回転数が変化してもほぼ一定の(同じ)トルクをかけて徐々に曲線51に漸近するような曲線52としたが、この他、図5に示すように、曲線51をそのまま上へ移動した曲線(発電機トルクを停止時の曲線51よりも全体的に高めた特性マップ)としてもよい。   In the above embodiment, the curve 52 gradually approaches the curve 51 by applying a substantially constant (same) torque even when the rotation speed changes in the middle rotation range. However, as shown in FIG. Alternatively, the curve 51 may be moved upward as it is (a characteristic map in which the generator torque is generally higher than the curve 51 when stopped).

また上記実施形態に示した制御系の各構成要素の一部を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体:electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。   Further, a part of each component of the control system shown in the above embodiment may be realized by a program installed in a storage such as a hard disk device of a computer, and the above program may be realized by a computer-readable electronic medium: electronic media The function of the present invention may be realized by the computer by causing the computer to read the program from the electronic medium.

電子媒体としては、例えばCD−ROM等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア:Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。   Examples of the electronic medium include a recording medium such as a CD-ROM, flash memory, and removable media. Further, the configuration may be realized by distributing and storing components in different computers connected via a network, and communicating between computers in which the components are functioning.

ここでは、空力改善装置として、風車翼まわりの空力特性を改善する装置を想定したが、風車翼まわりに限らず、ナセルまわり、ハブまわり、タワーまわりの流れも風車の効率に影響するため、これらの風車機器まわりの流れを改善するための装置に対しても、同様の適用が可能である。   Here, as aerodynamic improvement devices, devices that improve the aerodynamic characteristics around the wind turbine blades are assumed, but not only around the wind turbine blades, but also the flow around the nacelle, hub, and tower affects the efficiency of the wind turbine. The same application is possible for a device for improving the flow around the wind turbine equipment.

10…風力発電システム、20…地面、30…タワー、31…ナセル、40…風車部、50…風向風速計、42…風車翼、42a…風車翼の翼上面、60…気流発生装置、61…第1の電極、62…第2の電極、63…誘電体、64…ケーブル配線、65…放電用電源、100…風況計測部、110…発電状態計測部、120…風車状態計測部、130…ピッチ駆動機構、140…ヨー駆動機構、150…発電機、170…気流発生装置制御部、171…データベース(DB)、180,181…信号変換機、190…風車制御部、191…データベース(DB)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wind power generation system, 20 ... Ground, 30 ... Tower, 31 ... Nasser, 40 ... Windmill part, 50 ... Wind direction anemometer, 42 ... Windmill blade, 42a ... Top surface of windmill blade, 60 ... Airflow generator, 61 ... 1st electrode 62 ... 2nd electrode 63 ... Dielectric material 64 ... Cable wiring 65 ... Power supply for discharge 100 ... Wind condition measuring part 110 ... Power generation state measuring part 120 ... Windmill state measuring part 130 ... Pitch drive mechanism, 140 ... Yaw drive mechanism, 150 ... Generator, 170 ... Airflow generator control unit, 171 ... Database (DB), 180,181 ... Signal converter, 190 ... Windmill control unit, 191 ... Database (DB) ).

Claims (4)

翼に風を受けて回転する風車部と、
前記風車部の回転により発電し前記風車部の回転を抑える方向にトルクを発生する発電機と、
前記風車部の前記翼に配置され、運転または停止可能であり運転することで前記翼に対して揚力を増大、抗力の低減を含む空力特性を改善する空力改善装置と、
風況状態、前記発電機の発電状態、前記風車の状態のうちの少なくとも一つの状態を計測する計測部と、
前記計測部により計測された少なくとも一つの状態に基づいて前記風車部および前記発電機の動作を制御する風車制御部と、
前記計測部から前記風車制御部へ送られる状態信号、または前記風車制御部から前記風車部および前記発電機へ送られる制御信号を変換または中継する変換機と、
前記空力改善装置が運転状態であれば、前記状態信号または制御信号を元の信号とは異なるように変換し、前記空力改善装置が運転停止状態であれば、前記状態信号または制御信号を中継するよう前記変換機を制御する空力改善装置制御部と
を具備する風力発電システム。
A windmill that rotates by receiving wind on its wings,
A generator for generating torque in a direction to suppress rotation of the wind turbine unit by generating power by rotation of the wind turbine unit;
An aerodynamic improvement device that is disposed on the wing of the wind turbine unit and that can be operated or stopped and that increases the lift force on the wing by driving and improves aerodynamic characteristics including drag reduction;
A measuring unit for measuring at least one of a wind state, a power generation state of the generator, and a state of the windmill; and
A windmill control unit that controls operations of the windmill unit and the generator based on at least one state measured by the measurement unit;
A converter that converts or relays a state signal sent from the measurement unit to the windmill control unit, or a control signal sent from the windmill control unit to the windmill unit and the generator;
If the aerodynamic improvement device is in operation, the state signal or control signal is converted to be different from the original signal, and if the aerodynamic improvement device is in operation stop, the state signal or control signal is relayed. A wind power generation system comprising an aerodynamic improvement device control unit for controlling the converter.
前記制御信号が、
前記風車部の翼のピッチ角を調整する機構および/または前記翼のヨー角を調整する機構を制御する制御信号または前記発電機の負荷を制御する制御信号である請求項1記載の風力発電システム。
The control signal is
2. The wind power generation system according to claim 1, wherein the wind power generation system is a control signal for controlling a mechanism for adjusting a pitch angle of a blade of the wind turbine unit and / or a mechanism for adjusting a yaw angle of the blade or a control signal for controlling a load of the generator. .
翼に風を受けて回転する風車部と、前記風車部の回転により発電し前記風車の回転を抑える方向にトルクを発生する発電機と、前記風車部の前記翼に配置され、運転または停止可能であり運転することで前記翼に対して揚力を増大、抗力の低減を含む空力特性を改善する空力改善装置と、風況状態、前記発電機の発電状態、前記風車部の状態のうちの少なくとも一つの状態を計測する計測部と、前記計測部により計測された少なくとも一つの状態に基づいて前記風車部および前記発電機の動作を制御する風車制御部とを備えた風力発電システムの制御方法において、
前記空力改善装置が運転状態であれば、前記計測部から前記風車制御部へ送られる状態信号、または前記風車制御部から前記風車部および前記発電機へ送られる制御信号を元の信号とは異なるように変換し、
前記空力改善装置が運転停止状態であれば、前記状態信号または制御信号を中継する風力発電システムの制御方法。
A wind turbine unit that rotates by receiving wind on the blades, a generator that generates power by rotating the wind turbine unit and generates torque in a direction that suppresses the rotation of the wind turbine, and is disposed on the blades of the wind turbine unit and can be operated or stopped An aerodynamic improvement device that improves aerodynamic characteristics including increased lift and drag reduction by driving, and at least one of a wind condition, a power generation state of the generator, and a state of the windmill unit. In a control method for a wind power generation system, comprising: a measurement unit that measures one state; and a windmill control unit that controls operations of the windmill unit and the generator based on at least one state measured by the measurement unit ,
If the aerodynamic improvement device is in an operating state, a state signal sent from the measurement unit to the windmill control unit or a control signal sent from the windmill control unit to the windmill unit and the generator is different from the original signal. And convert
A control method of a wind power generation system that relays the state signal or the control signal when the aerodynamic improvement device is in an operation stop state.
前記制御信号が、
前記風車部の翼のピッチ角を調整する機構および/または前記翼のヨー角を調整する機構、または前記発電機の負荷を制御する制御信号を制御する制御信号である請求項3記載の風力発電システムの制御方法。
The control signal is
The wind power generation according to claim 3, which is a control signal for controlling a mechanism for adjusting a pitch angle of the blades of the wind turbine unit and / or a mechanism for adjusting a yaw angle of the blades, or a control signal for controlling a load of the generator. How to control the system.
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