專利名稱：風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)于系統(tǒng)互連的風(fēng)力發(fā)電裝置，要求在距電力系統(tǒng)的干擾發(fā)生為預(yù)定的時(shí)間內(nèi)(例如30秒以內(nèi))有助于電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)的恢復(fù)(Primary FrequencyResponse :一次頻率響應(yīng)，以下，稱為“PFR”)。在專利文獻(xiàn)I中，記載了在PFR中，基于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、發(fā)電輸出，而對(duì)輸出的有效電力設(shè)置限制的內(nèi)容。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利第7345373號(hào)說(shuō)明書

發(fā)明內(nèi)容
PFR通常根據(jù)設(shè)定頻率與實(shí)際的頻率(計(jì)測(cè)值)的偏差(頻率變化量)，使風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出增減，但在以不恒定的自然能量為動(dòng)力源的風(fēng)力發(fā)電裝置中，與以氣體的燃燒、蒸氣等能夠控制的穩(wěn)定的能量為動(dòng)力源的渦輪發(fā)電機(jī)(同步發(fā)電機(jī))相比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有時(shí)會(huì)較大地變動(dòng)。因此，如圖10所示，當(dāng)為了進(jìn)行PFR而追加要求的發(fā)電輸出即PFR要求量過(guò)大時(shí)，例如，在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小時(shí)，若連轉(zhuǎn)子具有的慣性力也使用于發(fā)電，則可能轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于脫離(解列)下限，而風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)生脫離。而且，例如轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大時(shí)，若要求發(fā)電量進(jìn)一步增加，則可能轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過(guò)過(guò)速度上限，而風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)生跳閘(輸出切斷)。需要說(shuō)明的是，在跳閘時(shí)，除了轉(zhuǎn)子的過(guò)旋轉(zhuǎn)之外，有時(shí)也會(huì)引起過(guò)輸出、過(guò)電流。這種PFR的執(zhí)行中的風(fēng)力發(fā)電裝置的脫離、跳閘作為干擾而作用于電力系統(tǒng)，與未進(jìn)行PFR時(shí)相比，可能使電力系統(tǒng)的頻率更不穩(wěn)定。而且，一旦跳閘時(shí)，到再起動(dòng)為止需要時(shí)間，因此風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)使電力系統(tǒng)的頻率恢復(fù)這一目的。本發(fā)明鑒于這種情況而作出，目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，其能夠防止在使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。為了解決上述課題，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法采用以下的手段。本發(fā)明的第一方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置中，所述風(fēng)力發(fā)電裝置中，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，能夠根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而變更向電力系統(tǒng)供給的電力量，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置具備計(jì)算單元，算出所述風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的計(jì)測(cè)值與該風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的設(shè)定值之差即頻率變化量；限制單元，基于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)限制與通過(guò)所述計(jì)算單元算出的所述頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量。第一方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行控制，該風(fēng)力發(fā)電裝置中，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，能夠根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而變更向電力系統(tǒng)供給的電力量。第一方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置通過(guò)所述計(jì)算單元，算出風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的計(jì)測(cè)值與該風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的設(shè)定值之差即頻率變化量。頻率變化量是風(fēng)力發(fā)電裝置被要求的發(fā)電輸出的頻率與實(shí)際的發(fā)電輸出的頻率之差，當(dāng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生頻率的變動(dòng)時(shí)，向控制單元輸入用于使該變動(dòng)恢復(fù)的設(shè)定值。即，當(dāng)電力系統(tǒng)產(chǎn)生頻率的變動(dòng)時(shí)，通過(guò)計(jì)算單元，算出為了使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)所需的頻率的變化量。通過(guò)限制單元，基于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)限制與通過(guò)計(jì)算單元算出的頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量。風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率與電力(有效電力)具有一對(duì)一的關(guān)系,使頻率變化的情況會(huì)使電力變化。然而，由于對(duì)應(yīng)于頻率變化量將更多的電力從風(fēng)力發(fā)電裝置輸出，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)有時(shí)成為使風(fēng)力發(fā)電裝置從電力系統(tǒng)脫離的轉(zhuǎn)速以下。而且，有時(shí)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)超過(guò)過(guò)速度上限而風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)生跳閘。風(fēng)力發(fā)電裝置的脫離及跳閘不僅無(wú)助于電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)的恢復(fù)，而且可能使電力系統(tǒng)的頻率更不穩(wěn)定。而且，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速具有相關(guān)性，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也低，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也高。因此，第一方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置基于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，限制與頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量，由此，能夠防止在使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。另外，第一方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置可以是，所述限制單元在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值以下時(shí)，將所述電力變化量設(shè)為預(yù)定的第一限制值，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第二設(shè)定值以上時(shí)，將所述電力變化量設(shè)為比所述第一限制值大的預(yù)定的第二限制值，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)第一設(shè)定值且小于第二設(shè)定值時(shí)，使所述電力變化量的限制值隨著所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升而在從所述第一限制值到所述第二限制值之間上升。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)限制單元，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值以下時(shí)，將電力變化量設(shè)為第一限制值，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第二設(shè)定值以上時(shí)，將電力變化量設(shè)為比第一限制值大的預(yù)定的第二限制值。此外，通過(guò)限制單元，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)第一設(shè)定值且小于第二設(shè)定值時(shí)，使電力變化量的限制值隨著發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升而在從第一限制值到第二限制值之間上升。例如，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值以下的情況是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速更低的情況，要輸出比現(xiàn)狀更多的電力時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速過(guò)低，風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出可能比脫離下限更低。這種情況下，對(duì)電力變化量設(shè)置第一限制值，防止風(fēng)力發(fā)電裝置的脫離。另一方面，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第二設(shè)定值以上的情況是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速更高的情況，當(dāng)要輸出比現(xiàn)狀更多的電力時(shí)，風(fēng)力發(fā)電裝置可能發(fā)生跳閘。這種情況下，對(duì)電力變化量設(shè)置第二限制值，防止風(fēng)力發(fā)電裝置的跳閘。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)第一設(shè)定值且小于第二設(shè)定值的情況下，使電力變化量的限制值隨著發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升而升高，由此利用與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的限制值來(lái)限制電力變化量。因此，上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置能夠更可靠地防止在使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。第一方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置可以是，所述限制單元對(duì)所述電力變化量乘以規(guī)定的增益，所述規(guī)定的增益在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值以下時(shí)為第一增益，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第二設(shè)定值以上時(shí)為第二增益，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)所述第一設(shè)定值時(shí)，所述規(guī)定的增益隨著所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升而上升至比所述第一增益及所述第二增益高的第三增益，當(dāng)達(dá)到該第三增益后，所述規(guī)定的增益向所述第二增益下降直至所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到所述第二設(shè)定值。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)限制單元而與電力變化量相乘的增益在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值以下時(shí)，被設(shè)定為第一增益，在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第二設(shè)定值以上時(shí)，被設(shè)定為第二增益。即，通過(guò)將第一增益及第二增益較小地設(shè)定(例如，O (零))，而電力變化量減小。由此，防止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速過(guò)低的情況及發(fā)電輸出過(guò)高的情況。在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值與第二設(shè)定值之間時(shí)，增益被設(shè)定為，隨著發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升而上升至比第一增益及第二增益高的第三增益，當(dāng)達(dá)到該第三增益后，向第二增益下降。因此，上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置能夠更可靠地防止在使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。第一方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置可以是，所述限制單元基于所述發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的加速度，來(lái)校正所述電力變化量。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如，基于根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的微分值而求出的發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的加速度，來(lái)校正電力變化量。即，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速的減速及加速而校正電力變化量。因此，上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置能夠更可靠地防止在使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。第一方式的發(fā)電裝置的控制裝置可以是，所述限制單元基于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述頻率的計(jì)測(cè)值及相對(duì)于所述風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)速，預(yù)測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率、相對(duì)于所述風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)速的變動(dòng)量，基于預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)校正所述電力變化量。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率、風(fēng)速的變動(dòng)量，基于預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)校正電力變化量，因此能夠更可靠地防止在使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。本發(fā)明的第二方式的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具備風(fēng)力發(fā)電裝置，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，能夠根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而變更向電力系統(tǒng)供給的電力量；第一方式的控制裝置，控制所述風(fēng)力發(fā)電裝置。根據(jù)第二方式的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電裝置由上述記載的控制裝置控制，因此能夠防止使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。本發(fā)明的第三方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法中，所述風(fēng)力發(fā)電裝置中，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，能夠根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而變更向電力系統(tǒng)供給的電力量，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法包括第一工序，算出所述風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的計(jì)測(cè)值與該風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的設(shè)定值之差即頻率變化量；第二工序，基于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，限制與通過(guò)所述第一工序算出的所述頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量。根據(jù)第三方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，基于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)限制與頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量，由此，能夠防止使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，具有如下的優(yōu)異效果能夠防止使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的外觀圖。圖2是表示了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的風(fēng)電場(chǎng)的整體結(jié)構(gòu)及風(fēng)力發(fā)電裝置的電氣結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電力指令值生成部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PFR要求量生成部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PFR要求量限制值的一例的示意圖。圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PFR要求量生成部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7A是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的可變?cè)鲆娴囊焕氖疽鈭D，表示增益呈三角形狀變化的情況。圖7B是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的可變?cè)鲆娴囊焕氖疽鈭D，表示增益呈圓弧狀變化的情況。圖8A是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電力指令值生成部的結(jié)構(gòu)的框圖，表示通過(guò)對(duì)電力變化量增加與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值對(duì)應(yīng)的增益而對(duì)電力變化量進(jìn)行校正的情況。圖SB是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電力指令值生成部的結(jié)構(gòu)的框圖，表示通過(guò)使調(diào)節(jié)率可變而對(duì)電力變化量進(jìn)行校正的情況。圖9A是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電力指令值生成部的結(jié)構(gòu)的框圖，表示通過(guò)對(duì)電力變化量增加與發(fā)電輸出的頻率、風(fēng)速對(duì)應(yīng)的值而對(duì)電力變化量進(jìn)行校正的情況。圖9B是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電力指令值生成部的結(jié)構(gòu)的框圖，表示通過(guò)使調(diào)節(jié)率可變而校正電力變化量的情況。圖10是以往的頻率響應(yīng)控制的說(shuō)明所需的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法的一實(shí)施方式?！驳谝粚?shí)施方式〕以下，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置10的外觀圖。圖1所示的風(fēng)力發(fā)電裝置10是所謂可變速風(fēng)車，具有豎立設(shè)置在基礎(chǔ)12上的支柱14 ;在支柱14的上端設(shè)置的艙室16 ;能夠繞著大致水平的軸線旋轉(zhuǎn)而設(shè)置于艙室16的轉(zhuǎn)子18。在轉(zhuǎn)子18上繞著其旋轉(zhuǎn)軸線呈放射狀安裝有多個(gè)(在本第一實(shí)施方式中，作為一例有3個(gè))風(fēng)車旋轉(zhuǎn)葉片(以下，簡(jiǎn)稱為“葉片20”)。由此，從轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)軸線方向接觸葉片20的風(fēng)的力變換成使轉(zhuǎn)子18繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，該動(dòng)力通過(guò)同步發(fā)電機(jī)即發(fā)電機(jī)46 (參照?qǐng)D2)被轉(zhuǎn)換成電力。需要說(shuō)明的是，葉片20以能夠根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與轉(zhuǎn)子18連結(jié)，葉片20的槳距角能夠變化。圖2是表示第一實(shí)施方式的風(fēng)電場(chǎng)30的整體結(jié)構(gòu)及風(fēng)力發(fā)電裝置10的電氣結(jié)構(gòu)的示意圖。風(fēng)電場(chǎng)30具備多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置10、變電所31、對(duì)應(yīng)于各風(fēng)力發(fā)電裝置10設(shè)置的多個(gè)風(fēng)車控制裝置32。需要說(shuō)明的是，將風(fēng)力發(fā)電裝置10與風(fēng)車控制裝置32的組合稱為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。各風(fēng)力發(fā)電裝置10經(jīng)由變壓器34而與變電所31連接，并且經(jīng)由變電所31具有的變壓器34及送電線36而進(jìn)行系統(tǒng)互連，向電力系統(tǒng)38供給電力。另外，在變電所31上設(shè)有負(fù)責(zé)風(fēng)電場(chǎng)30整體的控制的主控制器41 (例如，SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition))。主控制器41從電力系統(tǒng)38接收表不要求的輸出值(電力量)的系統(tǒng)要求輸出值，向各風(fēng)車控制裝置32發(fā)送。風(fēng)車控制裝置32為了控制對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電裝置10，而生成與系統(tǒng)要求輸出值對(duì)應(yīng)的電力指令值，并控制對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出(有效電力)，或者為了控制葉片20的槳距角而生成槳距角指令值，進(jìn)行向槳距執(zhí)行器(未圖示)輸出等。而且，風(fēng)車控制裝置32將表示風(fēng)力發(fā)電裝置14的發(fā)電輸出、風(fēng)力發(fā)電裝置14的控制狀態(tài)的數(shù)據(jù)等向主控制器41發(fā)送。需要說(shuō)明的是，風(fēng)車控制裝置32具備渦輪控制器40及轉(zhuǎn)換器控制器42。渦輪控制器40存儲(chǔ)風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出的頻率的設(shè)定值(以下，稱為“頻率設(shè)定值”)作為與系統(tǒng)要求輸出值對(duì)應(yīng)的參數(shù)，基于該頻率設(shè)定值，生成電力指令值，向轉(zhuǎn)換器控制器42輸出。并且，轉(zhuǎn)換器控制器42基于輸入的電力指令值，對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置10具備的轉(zhuǎn)換器44進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)換器44基于來(lái)自轉(zhuǎn)換器控制器42的控制信號(hào),控制從發(fā)電機(jī)46向電力系統(tǒng)38的發(fā)電輸出。接下來(lái)，說(shuō)明基于渦輪控制器40的電力指令值的生成。圖3是表示生成電力指令值的電力指令值生成部50的結(jié)構(gòu)的框圖。
電力指令值生成部50被輸入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值ω*和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值ω*基于頻率設(shè)定值而生成，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω是實(shí)際計(jì)測(cè)的發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值ω*及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω向減法器52輸入，減法器52將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值ω*與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω的偏差向PI控制部54輸出。PI控制部54生成基于輸入的偏差的電力指令值P*。，向限制部56輸出。限制部56在輸入的電力指令值P*。超過(guò)預(yù)定的上限值時(shí)，將電力指令值P*。限制為該上限值而輸出。從限制部56輸出的電力指令值P*通過(guò)加法器58而與PFR要求量Pd相加，作為電力指令值P^tal向轉(zhuǎn)換器控制器42輸出。需要說(shuō)明的是，PFR要求量Pd從渦輪控制器40具備的后述的PFR要求量生成部60輸出。在此，風(fēng)力發(fā)電裝置10在風(fēng)車控制裝置32的控制下，能夠根據(jù)電力系統(tǒng)38的頻率(以下，稱為“系統(tǒng)頻率”)的變動(dòng)而變更發(fā)電輸出。即，風(fēng)力發(fā)電裝置10當(dāng)系統(tǒng)頻率產(chǎn)生變動(dòng)時(shí)，執(zhí)行使該變動(dòng)恢復(fù)的PFR。并且，PFR要求量Pd是指用于執(zhí)行PFR的發(fā)電輸出的增加量或減少量。然而，當(dāng)PFR要求量Pd過(guò)大時(shí)，例如，轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速小的情況下，連轉(zhuǎn)子18具有的慣性力也使用于發(fā)電時(shí)，轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速可能低于脫離下限，而風(fēng)力發(fā)電裝置10發(fā)生脫離。而且，在轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速大的情況下，當(dāng)要求發(fā)電量進(jìn)一步增加時(shí)，轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速有時(shí)會(huì)超過(guò)過(guò)速度上限，而風(fēng)力發(fā)電裝置10跳閘。風(fēng)力發(fā)電裝置10的脫離及跳閘不僅無(wú)助于電力系統(tǒng)38的頻率的變動(dòng)的恢復(fù)，而且可能使電力系統(tǒng)38的頻率更不穩(wěn)定。因此，本第一實(shí)施方式的風(fēng)車控制裝置32生成限制為不會(huì)變得過(guò)大的PFR要求量圖4是表不本第一實(shí)施方式的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)的框圖。

PFR要求量生成部60具備減法器62、調(diào)節(jié)部64及限制部66。減法器62被輸入風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出的頻率的計(jì)測(cè)值(以下，稱為“頻率計(jì)測(cè)值”)f和風(fēng)力發(fā)電裝置10的頻率設(shè)定值f%算出頻率計(jì)測(cè)值f與頻率設(shè)定值f*之差即
頻率變化量。頻率變化量是指風(fēng)力發(fā)電裝置10被要求的發(fā)電輸出的頻率(頻率設(shè)定值f")與實(shí)際的發(fā)電輸出的頻率(頻率計(jì)測(cè)值f)之差，當(dāng)電力系統(tǒng)38產(chǎn)生頻率的變動(dòng)時(shí)，向PFR要求量生成部60輸入用于使該變動(dòng)恢復(fù)的頻率設(shè)定值f*。即，當(dāng)電力系統(tǒng)38產(chǎn)生頻率的變動(dòng)時(shí)，通過(guò)減法器62，算出為了使電力系統(tǒng)38的頻率的變動(dòng)恢復(fù)所需的頻率變化量。調(diào)節(jié)部64通過(guò)將頻率變化量乘以規(guī)定的調(diào)節(jié)率(1/R (R分之1)，R為常數(shù))，而算出與頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量。并且，限制部66被輸入發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速的計(jì)測(cè)值(以下，稱為“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值”)ω，將基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω而限制了輸入的電力變化量后的PFR要求量Pd向電力指令值生成部50輸出。需要說(shuō)明的是，如上所述，為了通過(guò)利用調(diào)節(jié)部64將頻率變化量乘以調(diào)節(jié)率而算出與頻率對(duì)應(yīng)的電力，風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出的頻率與電力(有效電力)存在一對(duì)一的關(guān)系，使頻率變化會(huì)使電力變化。另外，發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速具有相關(guān)性，當(dāng)發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速低時(shí)，轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速也低，當(dāng)發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速高時(shí)，轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速也高。如此，本第一實(shí)施方式的風(fēng)車控制裝置32基于與轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速具有相關(guān)性的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω，限制與頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量，由此，防止在使電力系統(tǒng)38的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，風(fēng)力發(fā)電裝置10無(wú)法向電力系統(tǒng)38供給電力的情況。需要說(shuō)明的是，本第一實(shí)施方式的限制部66基于圖4所示的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω與PFR要求量限制值的關(guān)系，輸出限制了輸入的電力變化量后的PFR要求量Pd。本第一實(shí)施方式的限制部66在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為最小設(shè)定值以下時(shí)，以電力變化量為第一限制值，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為最大設(shè)定值以上時(shí)，將電力變化量設(shè)為比第一限制值大的預(yù)定的第二限制值。此外，限制部66在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω超過(guò)最小設(shè)定值且小于最大設(shè)定值時(shí)，使電力變化量的限制值隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω的上升而在從第一限制值到第二限制值之間上升。例如圖5所示，在電力系統(tǒng)38的頻率下降時(shí)(頻率設(shè)定值f*比頻率計(jì)測(cè)值f大時(shí))，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為最小設(shè)定值以下的情況是指轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速更低的情況，當(dāng)為了輸出比現(xiàn)狀更多的電力而使用轉(zhuǎn)子18的慣性力時(shí)，轉(zhuǎn)子18的之后的轉(zhuǎn)速可能過(guò)低，而風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出會(huì)低于脫離下限。這種情況下，對(duì)電力變化量設(shè)置第一限制值(在圖5的例子中為O (零))，防止風(fēng)力發(fā)電裝置10的脫離。即，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為最小設(shè)定值以下的風(fēng)力發(fā)電裝置10的PFR要求量Pd成為0，因此該風(fēng)力發(fā)電裝置10不執(zhí)行PFR。另一方面，在電力系統(tǒng)38的頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為最大設(shè)定值以上的情況是指轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速更高的情況，若要輸出比現(xiàn)狀更多的電力，則風(fēng)力發(fā)電裝置10可能發(fā)生跳閘。這種情況下，對(duì)電力變化量設(shè)置第二限制值，防止風(fēng)力發(fā)電裝置10的跳閘。并且，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω超過(guò)最小設(shè)定值且小于最大設(shè)定值時(shí)，使電力變化量的限制值隨著發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速的上升而升高，由此利用與發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的限制值來(lái)限制電力變化量，作為PF R要求量Pd而輸出。這樣的話，在電力系統(tǒng)38的頻率下降時(shí)，PFR要求量Pd在從O到正值的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，因此風(fēng)力發(fā)電裝置10將更多的電力向電力系統(tǒng)38供給。具體而言，風(fēng)車控制裝置32進(jìn)行將葉片20的槳距角進(jìn)一步向最大槳距角(fine)側(cè)變更而使轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速上升以增加發(fā)電輸出的控制、使用蓄積在轉(zhuǎn)子18中的慣性力而使發(fā)電輸出上升的控制等。 另一方面，如圖5所示，在電力系統(tǒng)38的頻率上升時(shí)(頻率設(shè)定值f*比頻率計(jì)測(cè)值f小時(shí))，與最小設(shè)定值對(duì)應(yīng)的第一限制值為O以下，與最大設(shè)定值對(duì)應(yīng)的第二限制值為O。因此，在電力系統(tǒng)38的頻率上升時(shí)，PFR要求量Pd在從負(fù)值到O的范圍內(nèi)變化，因此風(fēng)力發(fā)電裝置10使向電力系統(tǒng)38供給的電力減少。具體而言，風(fēng)車控制裝置32進(jìn)行使葉片20的槳距角進(jìn)一步向順槳(feathering)側(cè)變更而使轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速下降以使發(fā)電輸出減少的控制等。因此，本第一實(shí)施方式的風(fēng)車控制裝置32在使電力系統(tǒng)38的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)，能夠更可靠地防止發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量而風(fēng)力發(fā)電裝置10無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。需要說(shuō)明的是，圖5所示的PFR要求量限制值是一例，并未限定于此?！驳诙?shí)施方式〕
以下，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本第二實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置10、風(fēng)電場(chǎng)30及電力指令值生成部50的結(jié)構(gòu)與圖1、2、3所示的第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置10、風(fēng)電場(chǎng)30及電力指令值生成部50的結(jié)構(gòu)相同，因此省略說(shuō)明。圖6表不本第二實(shí)施方式的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是,對(duì)于圖6中的與圖4相同的結(jié)構(gòu)部分，標(biāo)注與圖4相同的標(biāo)號(hào)，省略其說(shuō)明。本第二實(shí)施方式的PFR要求量生成部60具備增益部70及乘法器72。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω向增益部70輸入，基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω的增益向乘法器72輸出。從增益部70輸出的增益是基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω而變化的可變?cè)鲆?，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為最小設(shè)定值以下時(shí)，設(shè)定為第一增益，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為第二設(shè)定值以上時(shí)，設(shè)定為第二增益。即，通過(guò)將第一增益及第二增益設(shè)定得較小，而電力變化量減小。由此，防止轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速過(guò)低的情況及發(fā)電輸出過(guò)高的情況。另一方面，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω為第一設(shè)定值與第二設(shè)定值之間時(shí)，增益設(shè)定為隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω的上升而上升至比第一增益及第二增益高的第三增益，當(dāng)達(dá)到該第三增益時(shí)，向第二增益下降。圖7Α及圖7Β是表示第二實(shí)施方式的可變?cè)鲆娴囊焕氖疽鈭D，圖7Α表示增益呈三角形狀變化的情況，圖7Β表示增益呈圓弧狀變化的情況。需要說(shuō)明的是，在圖7Α、圖7Β的例子中，增益=0為第一增益及第二增益，增益=1. O為第三增益。第一增益、第二增益、第三增益的值并不局限于此，也可以是其他的值，第一增益與第二增益的值也可以不同。而且，增益的變化并未限定為三 角形狀、圓弧狀，例如，也可以不是連續(xù)的變化，而是根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值而階段性地變化的不連續(xù)變化。乘法器72被輸入從調(diào)節(jié)部64輸出的電力變化量和從增益部70輸出的增益，將電力變化量和增益相乘，并將相乘的結(jié)果作為PFR要求量Pd向電力指令值生成部50輸出。需要說(shuō)明的是，在電力系統(tǒng)38的頻率下降時(shí)(頻率設(shè)定值f*大于頻率計(jì)測(cè)值f時(shí))，從調(diào)節(jié)部64輸出的電力變化量為正值，因此從乘法器72輸出的PFR要求量Pd在從O到正值的范圍內(nèi)變化，因此風(fēng)力發(fā)電裝置10將更多的電力向電力系統(tǒng)38供給。另一方面，在電力系統(tǒng)38的頻率上升時(shí)(頻率設(shè)定值f*小于頻率計(jì)測(cè)值f時(shí))，從調(diào)節(jié)部64輸出的電力變化量為負(fù)值，因此從乘法器72輸出的PFR要求量Pd在從負(fù)值到O的范圍內(nèi)變化，因此風(fēng)力發(fā)電裝置10使向電力系統(tǒng)38供給的電力減少。如以上說(shuō)明所示，第二實(shí)施方式的風(fēng)車控制裝置32使與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值對(duì)應(yīng)的增益變化，將該增益乘以電力變化量，因此能夠更可靠地防止在使電力系統(tǒng)38的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置10無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況?！驳谌龑?shí)施方式〕以下，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本第三實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置10、風(fēng)電場(chǎng)30及電力指令值生成部50的結(jié)構(gòu)與圖1、2、3所示的第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置10、風(fēng)電場(chǎng)30及電力指令值生成部50的結(jié)構(gòu)相同，因此省略說(shuō)明。
本第三實(shí)施方式的PFR要求量生成部60對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)46的旋轉(zhuǎn)的加速度而校正電力變化量。例如，在發(fā)電機(jī)46較大地減速時(shí)(為了防止轉(zhuǎn)速的下降),校正電力變化量而減小PFR要求量，在發(fā)電機(jī)46較大地加速時(shí)，校正電力變化量而增大PFR要求量。圖8A及圖8B表示本第三實(shí)施方式的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是，對(duì)于圖8A及圖8B中的與圖4相同的結(jié)構(gòu)部分,標(biāo)注與圖4相同的標(biāo)號(hào),省略其說(shuō)明。圖8A所示的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)是通過(guò)將電力變化量加上與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值對(duì)應(yīng)的增益而校正電力變化量的情況。圖8A所示的PFR要求量生成部60具備微分器80、增益部82、加法器84及限制部86。微分器80被輸入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω進(jìn)行微分，由此算出發(fā)電機(jī)46的旋轉(zhuǎn)的加速度，將加速度向增益部82輸出。

需要說(shuō)明的是，本第三實(shí)施方式的PFR要求量生成部60也可以取代微分器80，為了不受到噪聲的影響而使用具有與微分器80的功能類似、近似的特性(強(qiáng)調(diào)發(fā)電機(jī)46的旋轉(zhuǎn)的快速變化那樣的高頻帶域的增益高的特性)的濾波器。增益部82輸出與加速度對(duì)應(yīng)的增益，并向加法器84輸出。加法器84被輸入從調(diào)節(jié)部64輸出的電力變化量和從增益部82輸出的增益，利用增益加上電力變化量，并將其結(jié)果向限制部86輸出。限制部86設(shè)定下限值及上限值，輸出限制后的PFR要求量Pd以使從加法器84輸出的結(jié)果成為下限值及上限值的范圍。需要說(shuō)明的是，本第三實(shí)施方式的PFR要求量生成部60也可以使用第一實(shí)施方式的PFR要求量生成部60具備的限制部66作為限制部86。圖8Β所示的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)是通過(guò)使調(diào)節(jié)率可變而校正電力變化量的情況。圖8Β所示的PFR要求量生成部60具備可變調(diào)節(jié)部88。可變調(diào)節(jié)部88被輸入從減法器62輸出的頻率變化量和從增益部82輸出的增益。并且，可變調(diào)節(jié)部88根據(jù)輸入的增益，使調(diào)節(jié)率變化，將變化后的調(diào)節(jié)率與頻率變化量相乘，由此算出電壓變化量，并將電壓變化量向限制部86輸出。需要說(shuō)明的是，可變調(diào)節(jié)部88在輸入的增益(發(fā)電機(jī)46的轉(zhuǎn)速的微分值)大時(shí)，減小調(diào)節(jié)率，避免過(guò)分取出慣性力引起的轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速較大變化(下降)的情況，另一方面，在輸入的增益小時(shí)，考慮到即使較多地取出慣性力而轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速也不會(huì)下降至風(fēng)力發(fā)電裝置10發(fā)生脫離的情況，因而增大調(diào)節(jié)率，將更多的電力從風(fēng)力發(fā)電裝置10向電力系統(tǒng)38供給。如以上說(shuō)明那樣，第三實(shí)施方式的風(fēng)車控制裝置32對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)46的旋轉(zhuǎn)的加速度而校正電力變化量，因此能夠更可靠地防止在使電力系統(tǒng)38的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置10無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況?！驳谒膶?shí)施方式〕以下，對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本第四實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置10、風(fēng)電場(chǎng)30及電力指令值生成部50的結(jié)構(gòu)與圖1、2、3所示的第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置10、風(fēng)電場(chǎng)30及電力指令值生成部50的結(jié)構(gòu)相同，因此省略說(shuō)明。
本第四實(shí)施方式的PFR要求量生成部60預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出的頻率、風(fēng)速的變動(dòng)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)校正電力變化量。例如，發(fā)電機(jī)46的發(fā)電輸出的頻率、風(fēng)速減小時(shí)(為了防止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的下降)，校正電力變化量而減小PFR要求量，在發(fā)電機(jī)46的發(fā)電輸出的頻率、風(fēng)速增大時(shí)，校正電力變化量而增大PFR要求量。圖9A及圖9B表示本第四實(shí)施方式的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是，對(duì)于圖9A及圖9B中的與圖4相同的結(jié)構(gòu)部分,標(biāo)注與圖4相同的標(biāo)號(hào),而省略其說(shuō)明。圖9A所示的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)是通過(guò)將電力變化量加上與發(fā)電輸出的頻率或風(fēng)速對(duì)應(yīng)的值而校正電力變化量的情況。圖9A所示的PFR要求量生成部60具備時(shí)序推定部90A、加法器92及限制部94。時(shí)序推定部90A通過(guò)基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω、頻率計(jì)測(cè)值f及相對(duì)于風(fēng)力發(fā)電裝置10的風(fēng)速的、使用了自回歸模型等統(tǒng)計(jì)方法的時(shí)序推定算法，預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出的頻率、相對(duì)于風(fēng)力發(fā)電裝置10的風(fēng)速的變動(dòng)量，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果求出校正輸出，并將該校正輸出向加法器92輸出。加法器92被輸入從調(diào)節(jié)部64輸出的電力變化量和從時(shí)序推定部90A輸出的校正輸出，利用校正值加上電力變化量，并將其結(jié)果向限制部94輸出。限制部94設(shè)定下限值及上限值，輸出限制的PFR要求量Pd以使從加法器92輸出的結(jié)果成為下限值及上限值的范圍。需要說(shuō)明的是，本第四實(shí)施方式的PFR要求量生成部60也可以使用第一實(shí)施方式的PFR要求量生成部60具備的限制部66作為限制部94。圖9B所示的PFR要求量生成部60的結(jié)構(gòu)是通過(guò)使調(diào)節(jié)率可變而校正電力變化量的情況。 圖9B所示的PFR要求量生成部60具備時(shí)序推定部90B、可變調(diào)節(jié)部64B。時(shí)序推定部90B通過(guò)基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω、頻率計(jì)測(cè)值f及相對(duì)于風(fēng)力發(fā)電裝置10的風(fēng)速的、使用了自回歸模型等統(tǒng)計(jì)方法的時(shí)序推定算法，預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電裝置10的發(fā)電輸出的頻率、相對(duì)于風(fēng)力發(fā)電裝置10的風(fēng)速的變動(dòng)量，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果而求出校正系數(shù)，并將該校正系數(shù)向加法器92輸出?？勺冋{(diào)節(jié)部64B被輸入從減法器62輸出的頻率變化量和從時(shí)序推定部90B輸出的校正系數(shù)。并且，可變調(diào)節(jié)部64B通過(guò)將輸入的校正系數(shù)與調(diào)節(jié)率相乘而使調(diào)節(jié)率變化，再將變化后的調(diào)節(jié)率與頻率變化量相乘，由此算出電壓變化量，并將電壓變化量向限制部94輸出。如以上說(shuō)明那樣，第四實(shí)施方式的風(fēng)車控制裝置32對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)46的旋轉(zhuǎn)的加速度而校正電力變化量，因此能夠更可靠地防止在使電力系統(tǒng)38的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置10無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。另外，向時(shí)序推定部90A、90B輸入的值并不局限于頻率計(jì)測(cè)值f、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)值ω及風(fēng)速，也可以被輸入其他的值，用于時(shí)序推定算法。以上，使用上述各實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍并未限定為上述實(shí)施方式記載的范圍。在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠?qū)ι鲜龈鲗?shí)施方式施加多種變更或改良，施加了該變更或改良的方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。例如，在上述各實(shí)施方式中，說(shuō)明了在風(fēng)電場(chǎng)30中具備多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置10的方式，但本發(fā)明并未限定于此，也可以是風(fēng)電場(chǎng)30具備一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置10的方式。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
10風(fēng)力發(fā)電裝置
18轉(zhuǎn)子
20葉片
30風(fēng)電場(chǎng)
32風(fēng)車控制裝置
38電力系統(tǒng)
46發(fā)電機(jī)
62減法器
66限制部
70增益部
80微分器
82增益部
90A時(shí)序推定部
90B時(shí)序推定部`
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置，所述風(fēng)力發(fā)電裝置中，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，能夠根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而變更向電力系統(tǒng)供給的電力量，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置具備 計(jì)算單元，算出所述風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的計(jì)測(cè)值與該風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的設(shè)定值之差即頻率變化量；及 限制單元，基于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)限制與通過(guò)所述計(jì)算單元算出的所述頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置，其中， 所述限制單元在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值以下時(shí)，將所述電力變化量設(shè)為預(yù)定的第一限制值，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第二設(shè)定值以上時(shí)，將所述電力變化量設(shè)為比所述第一限制值大的預(yù)定的第二限制值，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)第一設(shè)定值且小于第二設(shè)定值時(shí)，使所述電力變化量的限制值隨著所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升而在從所述第一限制值到所述第二限制值之間上升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置，其中， 所述限制單元對(duì)所述電力變化量乘以規(guī)定的增益， 所述規(guī)定的增益在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第一設(shè)定值以下時(shí)為第一增益，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為第二設(shè)定值以上時(shí)為第二增益，在所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)所述第一設(shè)定值時(shí)，所述規(guī)定的增益隨著所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的上升而上升至比所述第一增益及所述第二增益高的第三增益，當(dāng)達(dá)到該第三增益后，所述規(guī)定的增益向所述第二增益下降直至所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到所述第二設(shè)定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置，其中， 所述限制單元基于所述發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的加速度，來(lái)校正所述電力變化量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置，其中， 所述限制單元基于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述頻率的計(jì)測(cè)值及相對(duì)于所述風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)速，預(yù)測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率、相對(duì)于所述風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)速的變動(dòng)量，基于預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)校正所述電力變化量。
6.一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具備 風(fēng)力發(fā)電裝置，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，能夠根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而變更向電力系統(tǒng)供給的電力量；及 根據(jù)權(quán)利要求廣5中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的控制裝置，控制所述風(fēng)力發(fā)電裝置。
7.一種風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電裝置中，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，能夠根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而變更向電力系統(tǒng)供給的電力量，所述風(fēng)力發(fā)電裝置的控制方法包括 第一工序，算出所述風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的計(jì)測(cè)值與該風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率的設(shè)定值之差即頻率變化量； 第二工序，基于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，限制與通過(guò)所述第一工序算出的所述頻率變化量對(duì)應(yīng)的電力變化量。
全文摘要
本發(fā)明目的在于防止使電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)恢復(fù)時(shí)發(fā)電輸出的增減變得過(guò)量，而風(fēng)力發(fā)電裝置無(wú)法向電力系統(tǒng)供給電力的情況。風(fēng)車控制裝置控制風(fēng)力發(fā)電裝置，該風(fēng)力發(fā)電裝置中，具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子接受風(fēng)而旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)因該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，向電力系統(tǒng)供給電力，并且，根據(jù)該電力系統(tǒng)的頻率的變動(dòng)而能夠變更向電力系統(tǒng)供給的電力量。風(fēng)力控制裝置具備的減法器(62)算出風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率計(jì)測(cè)值與該風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電輸出的頻率設(shè)定值之差即頻率變化量，限制部(66)基于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，限制減法器(62)算出的頻率變化量所對(duì)應(yīng)的電力變化量。
文檔編號(hào)F03D7/02GK103052794SQ20118003462
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者若狹強(qiáng)志, 篠田尚信, 橋本雅之, 山下幸生, 名嘉丈博, 八杉明, 中島巧 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社