ギアレス風力タービン用永久磁石式同期発電機の系統連係システムの高効率化と低価格化

无齿轮风力发电机永磁同步发电机并网系统提高效率并降低成本

基本信息

批准号：
15760208
负责人：
大山和宏
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Fukuoka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

昇圧チョッパ回路を用いた永久磁石同期発電機可変速風力発電システム(昇圧チョッパ方式)を提案する。昇圧チョッパ方式は,風速において3つの速度制御モードを有する。低風速の制御モードは,昇圧チョッパ回路により発電機の電機子電流を調整することで発電機トルクを制御し,風車タービンの速度制御を行う。中風速の制御モードは,系統連係インバータによりDCリンク部電圧を調整することで発電機トルクを制御し,風車タービンの速度制御を行う。定格風速以上の制御モードは,ピッチ角を調整することで風車トルクを制御し,風車タービンの速度制御を行う。このように3つの制御モードをハイブリッドさせることにより,可変速範囲の拡大が見込める。また,PWMコンバータ方式に対して,コスト低減,信頼性向上,保守点検の簡素化が見込める。平成16年までの研究において,風速の変化に対するシミュレーションを行い,その結果において,昇圧チョッパ方式とPWMコンバータ方式の性能比較を行い,昇圧チョッパ方式の有用性を明確にした。そこで,平成17年度では,昇圧チョッパ方式の制御ロジックの妥当性を実機において証明するために,昇圧チョッパ方式の試験装置を製作した。また,ベンチマーク的な比較対象として,PWMコンバータ方式の試験装置も製作した。実験装置を構成する電流検出部,制御演算部,インターフェース回路,PWMインバータなどの各箇所の基本的な動作確認を終了した。現在,制御システムへの実装を目的として,昇圧チョッパ方式のシミュレーションプログラムの制御プログラムへの移行を行っている。

我们建议使用增强斩波器电路的永久磁铁同步发电机可变速度风发电系统（Boost Chopper System）。 Boost Chopper系统在风速下具有三种速度控制模式。低风速控制模式通过使用助推器斩波器电路调节发电机的电枢电流来控制发电机扭矩，并控制风力涡轮机的速度。在中风控制模式下，通过使用网格连接的逆变器调整直流链路电压来控制发电机扭矩，并控制了风力涡轮机的速度。在额定风速上方的控制模式中，通过调节螺距角度和风力涡轮机的速度来控制风力涡轮机扭矩。通过以这种方式融合三种控制模式，可以预计可变速度范围将扩展。此外，预计成本将降低，可靠性将得到提高，并为PWM转换器系统简化维护和检查。在截至2004年的研究中，我们对风速变化进行了模拟，在结果中，我们比较了Boost Chopper方法的性能和PWM转换器方法，并阐明了Boost Chopper方法的实用性。因此，在2005年，制造了使用Boost Chopper系统的测试设备，以证明实际机器中Boost Chopper系统的控制逻辑的有效性。此外，使用PWM转换器系统的测试设备也被制造为基准比较目标。基本操作检查当前检测部分，控制计算部分，接口电路，PWM逆变器等，构成了实验设备。当前，使用Booster Chopper系统的仿真程序正在移动到控制程序，以便在控制系统中实现它。