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JP4261617B1 - A wind turbine generator system that uses artificial wind to supply only the amount of power required for the generated demand. - Google Patents

A wind turbine generator system that uses artificial wind to supply only the amount of power required for the generated demand. Download PDF

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JP4261617B1
JP4261617B1 JP2008307145A JP2008307145A JP4261617B1 JP 4261617 B1 JP4261617 B1 JP 4261617B1 JP 2008307145 A JP2008307145 A JP 2008307145A JP 2008307145 A JP2008307145 A JP 2008307145A JP 4261617 B1 JP4261617 B1 JP 4261617B1
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Abstract

【課題】
発生している需要に必要な量だけ、電力を供給する風力発電のためのシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
ビル内で現実に供給している電力量(31)と、使用申し込みの新規需要量(32)を合計したものを現実に発生する全需要量(33)として捕らえ、そのランク区分(34)を求め、ランク区分(34)が従来のランク区分より1ランク増加している場合、現在の風速より、1m早い風速の発電機出力に変更して、供給が確実に出来ていることを確認後、新規需要を許可し、
電力の使用が中止され、現実に発生する全需要量(33)のランク区分が、従来のランク区分より1ランク減少している場合、現在の風速より、1m遅い風速の発電機出力に変更されることによって課題を解決している。
【選択図】図4
【Task】
It is an object to provide a system for wind power generation that supplies electric power in an amount necessary for the generated demand.
[Means for Solving the Problems]
The sum of the amount of power actually supplied in the building (31) and the new demand amount (32) of the application for use is captured as the total demand amount actually generated (33), and the rank classification (34) is obtained. If the rank classification (34) is one rank higher than the conventional rank classification, change to a generator output with a wind speed of 1 m faster than the current wind speed, and confirm that the supply is made reliably, Allow new demand,
When the use of electric power is stopped and the rank category of the total demand (33) actually generated is reduced by one rank from the conventional rank category, the generator output is changed to a generator output with a wind speed 1 m slower than the current wind speed. To solve the problem.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、発生している需要に必要な電力量だけを供給する人造風を駆動源とする風力発電装置のシステムに関するものである。 The present invention relates to a system of a wind turbine generator that uses artificial wind to supply only the amount of power required for the generated demand as a drive source.

従来の技術は、変化する風速は制御出来ないと考え、その風速から最大効率の発電機出力を得るためのものであるので、発生している需要を把握し、それに必要な量の発電機出力を計算し、風速の制御とピッチ駆動機構で、発電機の出力量を調節して、需要と発電機の出力量を一致させる風力発電システムは今まで無かった。
参考出来る技術は、風力発電も含めて電力系統上の全発電機の運用コストを最小化するように各発電機の単位時間毎の出力量を決定する特許文献1(特願2007−79909)と、変化する風速に対応して、ピッチ駆動機構でピッチ角を調節して、回転数を調整して発電機の出力量を変化させる技術の、特許文献2(特願2006−68915)、コンバーターからのトルク指令値が微少量だけ大きくなるトルク指令を出すことにより、回転数を調整して発電機の出力量を変化させる技術の特許文献3(特願2005−77048)がある。
特許文献1は、気候予測等に基づき風力発電の発電機出力を予測し、風力発電も含めて電力系統上の全発電機の運用コストを最小化するように各発電機の単位時間毎の出力量を決定する方式である。
特許文献1では、まず総需要量を予測し、その需要量から、最初にベース発電機による発電機出力を控除し、次に気候予測等に基づき予測した風力発電の発電機出力を控除し、残余の需要量を増減運用型発電機で供給し、増減運用型発電機の単位時間毎の最適出力量の決定で全発電機の運用コストを最小化するシステムである。
特許文献1と本願との相違点は、
イ、特許文献1においては、需要への対応は風力発電機だけでなく他の発電装置も使用することを想定しており、需要への対応を風力発電機だけで対応させ、風力発電機そのものの発電機出力を増減させる技術ではない。
本願では、需要への対応は風力発電機だけで対応することを想定しており、風速を変化させることによって、風力発電機そのものの発電機出力を増減させていること。
ロ、特許文献1では、需要量は予測されたものであるのに対し、本願では、現実に発生している需要量である点にある。
特許文献2、3は、人造風を対象とする技術でなく、自然界の風を対象とする技術であるが、本願の対象とする「新規需要量により、全需要量がランクアップした場合の電気供給システム」に、特許文献2、3に使われている技術を応用したとして、その相違点を以下に述べる。
本願では、ビル内で現実に供給している電力量(31)と、使用申し込みの新規需要量(32)を合計したものを現実に発生する全需要量(33)として捕らえ、そのランク区分(34)を求め、ランク区分がふえていると、全需要量(33)を供給可能な風速に変更し、ピッチ駆動機構で、第一シャフト8aが励磁回路の回転数より5%多い回転数近傍で回転し始めるようにプロペラ6のピッチ角を調節する。
励磁回路の回転数より5%多い回転数近傍で回転し始めた第一シャフト8aは、ハイブリッド型励磁回路で指示された回転数で回転し、第一増速機で増速され、発電機で電気を生成する。
発生した電気は発電機出力計測器で計測され、適正と判断されると、新規需要量(32)の使用が許可される。
本願と特許文献2、3との相違点は、
ハ、本願では、ランク区分変更の確認後、全需要量(33)を供給出来る体制を作った後、新規需要量(32)の使用を許可しているので、供給不足は起こりえない。
特許文献2、3においては、ピッチ駆動機構でピッチ角を調節したり、コンバーターからのトルク指令値が微少量だけ大きくなるトルク指令を出すことによって、発電機出力を増加させようとしても、新規需要量(32)が使用されて増加する全需要量(33)が把握されていないので、必要な風速が判らないため風速の増大は出来ず、供給不足が起こる点にある。
従来の風力発電装置は、需要の変化には無関係に、風が吹いた時に稼動させるタイプである。
その技術も、発電機出力をいかに最大にするかという思想から発したものであるため、刻々変化する風速は与えられたもので、その風速に適合させる技術として発達したものが多い。
例えば、風力・発電機出力を検知し、ブレードの角度を変化させ、揚力をコントロールし、プロペラの回転を制御するピッチ制御はその代表的な例である。
需要は、季節や時間によって大きく変動するが、人造風を駆動源とする風力発電装置の最大の特徴は、風速を制御出来る点にあるので、風速を変化させて、発生している需要に必要な量だけ、電力を供給する風力発電のためのシステムがあれば、運営コスト、設備の耐用年数等から有意義なものになる。
特願2007−79909 特願2006−68915 特願2005−77048
The conventional technology considers that the changing wind speed cannot be controlled, and obtains the maximum efficiency generator output from the wind speed. Therefore, it grasps the generated demand and generates the necessary amount of generator output. Until now, there has been no wind power generation system that adjusts the output of the generator by controlling the wind speed and the pitch drive mechanism to match the demand and the output of the generator.
The technology that can be referred to is Patent Document 1 (Japanese Patent Application No. 2007-79909) that determines the output amount per unit time of each generator so as to minimize the operating cost of all generators on the power system including wind power generation. From the converter of Patent Document 2 (Japanese Patent Application No. 2006-69915), which adjusts the pitch angle by the pitch drive mechanism and adjusts the rotation speed to change the output amount of the generator in response to the changing wind speed. Patent Document 3 (Japanese Patent Application No. 2005-77048) discloses a technique for changing the output amount of the generator by adjusting the rotational speed by issuing a torque command that increases the torque command value by a small amount.
Patent Document 1 predicts the generator output of wind power generation based on climate forecasts, etc., and minimizes the operating cost of all generators on the power system including wind power generation. This is a method for determining competence.
In Patent Document 1, first, the total demand is predicted, and the generator output from the base generator is first subtracted from the demand, and then the generator output of the wind power generation predicted based on the climate prediction is subtracted. This is a system in which the remaining demand is supplied by an increase / decrease operation type generator and the operation cost of all generators is minimized by determining the optimum output amount per unit time of the increase / decrease operation type generator.
The difference between Patent Document 1 and the present application is that
In Patent Document 1, it is assumed that not only wind power generators but also other power generators are used to respond to demand, so that the wind power generator itself can respond to demand only by the wind power generator. It is not a technology to increase or decrease the generator output.
In this application, it is assumed that the response to the demand is handled only by the wind power generator, and the generator output of the wind power generator itself is increased or decreased by changing the wind speed.
(B) In Patent Document 1, the demand amount is predicted, whereas in the present application, the demand amount is actually generated.
Patent Documents 2 and 3 are not technologies that target artificial winds but technologies that target natural winds, but the subject matter of this application is “Electricity in the case where all demands are ranked up by new demands”. Assuming that the technology used in Patent Documents 2 and 3 is applied to the “supply system”, the differences will be described below.
In the present application, the total amount of electric power (31) actually supplied in the building and the new demand amount (32) of the application for use are summed as the total demand amount (33) actually generated, and the rank classification ( 34), when the rank classification is increased, the wind speed is changed to a wind speed that can supply the total demand (33), and the first shaft 8a is 5% higher than the rotation speed of the excitation circuit in the pitch drive mechanism. Adjust the pitch angle of the propeller 6 so that it starts to rotate.
The first shaft 8a, which has started to rotate in the vicinity of the number of rotations 5% higher than the number of rotations of the excitation circuit, rotates at the number of rotations indicated by the hybrid excitation circuit, and is increased by the first speed increaser. Generate electricity.
The generated electricity is measured by the generator output measuring instrument, and when it is determined to be appropriate, the use of the new demand (32) is permitted.
The difference between this application and Patent Documents 2 and 3 is
C. In the present application, after confirming the change of rank classification, after the system that can supply the total demand (33) is created, the use of the new demand (32) is permitted, so a supply shortage cannot occur.
In Patent Documents 2 and 3, even if an attempt is made to increase the generator output by adjusting the pitch angle with a pitch drive mechanism or issuing a torque command in which the torque command value from the converter is increased by a small amount, there is a new demand. Since the total demand amount (33) that increases when the amount (32) is used is not grasped, the necessary wind speed is not known, so the wind speed cannot be increased, and supply shortage occurs.
A conventional wind power generator is a type that operates when wind blows regardless of changes in demand.
Since this technology also originated from the idea of how to maximize the generator output, a wind speed that changes every moment is given, and many techniques have been developed to adapt to that wind speed.
For example, pitch control that detects wind power / generator output, changes the blade angle, controls lift, and controls the rotation of the propeller is a typical example.
Although demand varies greatly depending on the season and time, the biggest feature of wind power generators that use artificial wind as the driving source is that the wind speed can be controlled, so it is necessary for the generated demand by changing the wind speed. If there is a system for wind power generation that supplies a certain amount of electricity, it will be meaningful from the operational cost, the useful life of the equipment, etc.
Japanese Patent Application No. 2007-79909 Japanese Patent Application No. 2006-68915 Japanese Patent Application No. 2005-77048

そこでこの発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、発生している需要に必要な量だけ、電力を供給する風力発電のためのシステムを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a system for wind power generation that supplies electric power in an amount necessary for the generated demand.

ビル内で現実に供給している電力量(31)と、使用申し込みの新規需要量(32)を合計したものを現実に発生する全需要量(33)として捕らえ、そのランク区分(34)を求め、ランク区分(34)が従来のランク区分より1ランク増加している場合、現在の風速より、1m早い風速の発電機出力に変更して、供給が確実に出来ていることを確認後、新規需要を許可し、
電力の使用が中止され、現実に発生する全需要量(33)のランク区分が、従来のランク区分より1ランク減少している場合、現在の風速より、1m遅い風速の発電機出力に変更されることによって課題を解決している。
The sum of the amount of power actually supplied in the building (31) and the new demand amount (32) of the application for use is captured as the total demand amount actually generated (33), and the rank classification (34) is obtained. If the rank classification (34) is one rank higher than the conventional rank classification, change to a generator output with a wind speed of 1 m faster than the current wind speed, and confirm that the supply is made reliably, Allow new demand,
When the use of electric power is stopped and the rank category of the total demand (33) actually generated is reduced by one rank from the conventional rank category, the generator output is changed to a generator output with a wind speed 1 m slower than the current wind speed. To solve the problem.

備蓄の難しい電力エネルギーを扱ううえで基本となるのは「必要な電力を必要なだけ」ということであるが、現状の風力発電装置は、変化する需要には無関係に稼働しているので、需要と供給には常にギャップが発生し、このギャップをいかに無くするかが最も重要な問題点になる。
本発明は、発生している電力の全需要量(33)をランク区分(34)し、全需要量(33)を供給可能な風速の発電機出力で対応しているので、最高に効率の良い供給体制が提供される。需要のあるビル内に本発明を設置すれば、全需要量(33)のデーターと、複数の風力発電装置の発電機出力の組み合わせで、発生している需要と供給のギャップを無くするという利点を持っている。
The basis for dealing with power energy that is difficult to stockpile is that you only need the power you need, but current wind power generators operate regardless of changing demand, so demand There is always a gap in supply, and the most important issue is how to eliminate this gap.
In the present invention, since the total demand (33) of the generated electric power is ranked (34) and the generator output of the wind speed capable of supplying the total demand (33) is supported, the highest efficiency is achieved. A good supply system is provided. If the present invention is installed in a building with demand, the advantage of eliminating the gap between the generated demand and supply by combining the data of the total demand (33) and the generator output of a plurality of wind turbine generators. have.

本段落において、特許第4206122号の特許請求の範囲の内容を記載する。
「請求項1」には、
人造風を生成する複数の送風機と、
風力エネルギーを回転運動エネルギーに変換するプロペラと、
前記プロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
水平方向に延在して設けられているシャフトと、
前記シャフトに設置してある2台の増速機と、
前記シャフトに設置してあるとともに、2台の発電機を収容している複数の風胴体からな
る建造物で構成される、ビル内に設置される人造風を駆動源とする風力発電装置において、風胴体内の四方の壁から出ている支持棒に支持された送風機支持環と、
前記、送風機支持環に支持されるとともに、コンピューターで風量が調整されている人造
風を生成する、商用電源で始動する複数の送風機と、
商用電源でプロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
ローターヘッドに、適正なピッチ角度で固定してあるプロペラと、
水平方向に設けられ、かつ前記プロペラが取り付けられた第一シャフト8aと、
前記第一シャフト8a軸上のローターヘッドと第一増速機との間に設置してある、商用電源に接続される第一シャフト8aの回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路と、
前記第一シャフト8aに設置してある第一増速機と、
第一シャフト18bに設置してある、発電機が第一誘導発電機又は第一同期発電機で構成
される第一発電装置と、
第一シャフト18bが延在された第二シャフト21aと、
第二シャフト21aに設置してあると共に2倍に増速する第二増速機と、
第二シャフト23bに設置してある、磁極数が第一誘導発電機又は第一同期発電機の半分
になっている、第二誘導発電機又は第二同期発電機で構成される第二発電装置と、
Nを3以上の整数として、第一発電装置と、第二発電装置を設けてある風胴体が、N個組み合わされたN角形の形状の建造物で構成されていることを特徴とする、ビル内に設けられた風胴体内に設置される人造風を駆動源とする風力発電装置。
「請求項2」には、
前記ハイブリッド型励磁回路は、風洞体内に設置された、プログラマブルコントローラ、コントローラ及び後述のステーター内の電磁石に接続してあるドライバと、
プロペラ回転力を駆動源とする第一シャフト8aと、
ローターヘッドと第一増速機との間に設置してある同心円状環内に、鉄心に電線が巻かれた電磁石を設けたステーターと、
前記電磁石に対向していると共に、軸の周りに軸方向に同心状に磁化された磁石が第一シャフト8aに設けてあるローターで構成され、前記コントローラからドライバへ与えられたパルス信号により、前記電磁石の磁極が切り替えられ、励磁回路の回転数より5%多い回転数近傍で回転し始めるように設定された、第一シャフト8aに設けてある磁化された磁石が、1ステップ角毎に前記電磁石の磁極に反応し、1ステップ角毎に回転速度を減じて、第一シャフト8aの回転速度と励磁回路の回転速度が同一になり、20回転/分〜200回転/分内の、指示された回転数で第一シャフト8aが回転することを特徴とする、請求項1記載のビル内に設けられた風胴体内に設置される人造風を駆動源とする風力発電装置。
In this paragraph, the contents of the claims of Japanese Patent No. 4206122 are described.
"Claim 1"
A plurality of blowers generating artificial wind;
A propeller that converts wind energy into rotational kinetic energy;
A plurality of wind speed sensors for measuring the wind speed in the vicinity of the propeller;
A shaft extending in the horizontal direction;
Two gearboxes installed on the shaft;
In the wind power generator using the artificial wind installed in the building as a drive source, which is configured by a structure composed of a plurality of wind tunnels that are installed on the shaft and accommodates two generators, A blower support ring supported by a support rod coming out of the four walls in the wind tunnel,
A plurality of blowers started by a commercial power source, which are supported by the blower support ring and generate artificial wind whose air volume is adjusted by a computer,
Multiple wind speed sensors that measure the wind speed near the propeller with a commercial power supply,
A propeller fixed to the rotor head at an appropriate pitch angle;
A first shaft 8a provided in the horizontal direction and having the propeller attached thereto;
A hybrid excitation circuit, which is installed between the rotor head on the first shaft 8a axis and the first speed increaser, for making the rotation speed of the first shaft 8a connected to a commercial power source constant;
A first speed increaser installed on the first shaft 8a;
A first power generator configured on the first shaft 18b, the generator being a first induction generator or a first synchronous generator;
A second shaft 21a from which the first shaft 18b is extended;
A second speed increaser that is installed on the second shaft 21a and doubles the speed;
The second power generator configured by the second induction generator or the second synchronous generator, which is installed on the second shaft 23b and has half the number of magnetic poles of the first induction generator or the first synchronous generator. When,
N is an integer of 3 or more, and the wind turbine body provided with the first power generation device and the second power generation device is composed of a N-shaped building combined with N pieces. A wind power generator using an artificial wind installed in a wind tunnel provided inside as a driving source.
"Claim 2"
The hybrid excitation circuit is installed in a wind tunnel body, a programmable controller, a controller and a driver connected to an electromagnet in a stator described later,
A first shaft 8a using propeller rotational force as a drive source;
In a concentric ring installed between the rotor head and the first speed increaser, a stator provided with an electromagnet in which an electric wire is wound around an iron core,
A magnet which is opposed to the electromagnet and is magnetized concentrically in the axial direction around the axis is composed of a rotor provided on the first shaft 8a, and the pulse signal given from the controller to the driver The magnetized magnet provided on the first shaft 8a, which is set so that the magnetic pole of the electromagnet is switched and starts to rotate in the vicinity of the rotational speed 5% higher than the rotational speed of the excitation circuit, is provided at each step angle. The rotation speed of the first shaft 8a and the rotation speed of the excitation circuit become the same by decreasing the rotation speed for each step angle, and are instructed within 20 to 200 rotations / minute. The first shaft 8a rotates at a rotational speed, and the wind power generator using an artificial wind installed in a wind tunnel provided in a building according to claim 1 as a drive source.

(全電気製品の電気消費量、発電機出力のランク区分の説明)
本発明では、ビル内で使用される全電気製品は登録され、その1時間あたりの使用電力量(KW/h)はコンピューターにインプットされ、発生している電力の全需要量(33)はランク区分(34)される。
ランク区分は、風速センサー5a乃至5dの地点のカットイン風速をYm/sとして、需要電力量が、風速Ym/sの時の発電機出力未満の場合、ランク区分1、風速Ym/sの時の発電機出力と同じか或いは大きく、風速(Y+1)m/sの時の発電機出力より小さい場合、ランク区分2とし、以降風速が1m/s増加する毎にランク区分の数字は1増え、Mを整数とすると、需要電力量が風速(Y+M)m/sの時の発電機出力と同じか或いは大きく、風速((Y+(M+1))m/sの時の発電機出力より小さい場合、ランク区分は(M +1)となる。
需要電力量が風速(Y+M)m/sの時の発電機出力と同じか或いは大きく、風速((Y+(M+1))m/sの時の発電機出力より小さい場合、風速((Y+(M+1))m/sの発電機出力が供給される。
例えば、Mが5の場合、5a乃至5dの地点の風速はカットイン風速より5m早い風速(Y+5)m/sで、需要電力量のランク区分は6となり風速(Y+6)m/sの発電機出力が供給される。
本発明の発電機出力は、一個の風胴体の第一発電装置の発電機出力と、第二発電装置の発電機出力を合計したものである。
(Explanation of ranks of electricity consumption and generator output for all electrical products)
In the present invention, all electric appliances used in the building are registered, the hourly power consumption (KW / h) is input to the computer, and the total demand (33) of the generated power is ranked. It is divided (34).
Rank rank is Ym / s when the cut-in wind speed at the wind speed sensors 5a to 5d is less than the generator output when the wind power is Ym / s. When the wind speed (Y + 1) m / s is smaller than the generator output at the time of wind speed (Y + 1) m / s, it is set as rank category 2, and the number of rank category increases by 1 every time the wind speed increases by 1 m / s. When M is an integer, when the demand energy is the same as or larger than the generator output at the wind speed (Y + M) m / s and smaller than the generator output at the wind speed ((Y + (M + 1)) m / s, The rank division is (M + 1).
When the power demand is the same or larger than the generator output at the wind speed (Y + M) m / s and smaller than the generator output at the wind speed ((Y + (M + 1)) m / s, the wind speed ((Y + (M + 1 )) M / s generator output is supplied.
For example, when M is 5, the wind speed at the points 5a to 5d is 5m faster than the cut-in wind speed (Y + 5) m / s, and the rank class of demand electric energy is 6 and the generator of wind speed (Y + 6) m / s Output is supplied.
The generator output of the present invention is the sum of the generator output of the first generator of one wind tunnel and the generator output of the second generator.

(プロペラ6を、風速と無関係に一定の回転数近傍で回転し始めさせる構成)
本発明では、ローターヘッド7に、回転センサーとプロペラ6のピッチ角を可変にするためのピッチ駆動機構が設けられている。
回転センサーとピッチ駆動機構を事前に稼動させ、風速区分別の、送風機4a乃至4dからの風量情報と、風速センサー5a乃至5dの地点の適正風速データーは予め入手してある。
コンピューターに送られた送風機4a乃至4dからの風量データーは、風速センサー5a乃至5dの地点の適正風速データーと照合の上、送風機4a乃至4dからの送風は、コンピューターで風速センサー5a乃至5dの風速が適正になるような風量に調節され、プロペラ6の回転数はどの風速区分でも、常に一定の回転数近傍で回転し始めるように、ピッチ駆動機構と回転センサーで調節される。
(Configuration in which the propeller 6 starts to rotate in the vicinity of a constant rotational speed regardless of the wind speed)
In the present invention, the rotor head 7 is provided with a pitch driving mechanism for making the pitch angle of the rotation sensor and the propeller 6 variable.
The rotation sensor and the pitch drive mechanism are operated in advance, and the air volume information from the fans 4a to 4d and the appropriate wind speed data at the points of the wind speed sensors 5a to 5d are obtained in advance for each wind speed category.
The air volume data sent from the blowers 4a to 4d sent to the computer is checked against the appropriate wind speed data at the locations of the wind speed sensors 5a to 5d, and the air sent from the blowers 4a to 4d is sent from the wind speed sensors 5a to 5d by the computer. The air flow is adjusted to an appropriate level, and the rotation speed of the propeller 6 is adjusted by the pitch drive mechanism and the rotation sensor so that the rotation speed always starts in the vicinity of a constant rotation speed in any wind speed section.

(本発明の電源)
本発明の電源は、商用電源が使用される。
(Power supply of the present invention)
A commercial power source is used as the power source of the present invention.

(図面に基づく本発明の説明)
第一発電装置の発電機は4極式、50HZ、6枚プロペラ、励磁回路は5相励磁、発電機が誘導発電機の場合、入力パルスの周波数1300HZ、同期発電機の場合、1250HZ、第一増速機17の増速率は40倍、第二発電装置の発電機は2極式、50HZ、風胴体1個(第一発電装置と、第二発電装置を設置)、カットイン風速16m/s、カットアウト風速50m/s、ランク区分18、風速33m/sで発電中であると仮定して第一、第二発電装置の構成、運転状況、及び本発明の供給システムを図1〜図5で説明する。
Lを整数として、電気需要量が風胴体L個の発電機装置を要する場合、(L−1)個の風胴体の発電機装置はカットアウト風速50m/sで発電され、L番目の風胴体の発電機装置で、ランク区分された電気需要量に対して、供給可能な風速に変更して発電する本発明の供給システムが実施される。
L個の発電機装置は、全く同じ装置同じ構成なので、(L−1)個の風胴体の発電機装置の説明は省略し、L番目の風胴体の発電機装置の供給システムについて説明を行う。
(Description of the present invention based on the drawings)
The generator of the first generator is a 4-pole type, 50 Hz, 6 propellers, the excitation circuit is 5-phase excitation, the frequency of the input pulse is 1300 Hz when the generator is an induction generator, 1250 Hz when the generator is synchronous, The speed increase rate of the gearbox 17 is 40 times, the generator of the second power generator is bipolar, 50HZ, one wind fuselage (the first power generator and the second power generator are installed), the cut-in wind speed 16m / s Assuming that power is being generated at a cutout wind speed of 50 m / s, rank classification 18, wind speed 33 m / s, the configurations of the first and second power generators, the operating conditions, and the supply system of the present invention are shown in FIGS. I will explain it.
When L is an integer and the electricity demand requires L wind turbine generators, (L-1) wind turbine generators generate power at a cut-out wind speed of 50 m / s, and the L th wind tunnel With this generator device, the supply system of the present invention for generating electricity by changing to a wind speed that can be supplied with respect to the electricity demand that has been ranked is implemented.
Since the L generator devices have the same configuration, the description of the (L-1) wind tunnel generator devices will be omitted, and the supply system for the L-th wind tunnel generator device will be described. .

(本発明の装置、及び呼称)
本発明におけるピッチ制御とは、“風速、発電機出力を検知し、プロペラの角度を変化させ、揚力をコントロールし、プロペラの回転を制御する装置”の意味で使用している。
本発明では、送風機から第二発電機方向を風下、ハブのローターヘッドから第一増速機までの回転軸を第一シャフト8a、第一増速機から第一発電機までの回転軸を第一シャフト18b、第一シャフト18bが延在された水平軸の、第一発電機から第二増速機までの回転軸を第二シャフト21a、第二増速機から第二発電機までの回転軸を第二シャフト23bと呼称している。
図1に示す、1の部分から2の部分まで、内径が同じ円筒状の風胴体があり、1の部分は閉口され、2の部分は開口されて、送風機の風は2から排出される。
風胴体の内部には図1に示す通り、送風機支持環3、送風機4a乃至4d、風速センサー5a乃至5d、プロペラ6、ローターヘッド7、ピッチ駆動機構(油圧方式、図示せず)、第一シャフト8a、第一シャフト8aには、ローターヘッド7と第一増速機17との間に設置してある同心円状環9内に、鉄心に電線が巻かれた電磁石10を設けたステーター11と、前記電磁石10に対向していると共に、軸の周りに軸方向に同心状に磁化された磁石13が設けてあるローター12で構成されるハイブリッド型励磁回路、及び、第一増速機17が設けられ、第一シャフト18bには第一発電機19として誘導発電機又は同期発電機が設置され,第一系統系電源20は第一発電機が誘導発電機の場合のみ設置されている。
又、風胴体内の同心円状環9の下方には、プログラマブルコントローラ14、コントローラ15及び電磁石10と接続してあるドライバ16で構成されている第一発電装置が設置されている。
第二シャフト21aには、第二増速機22が設けられ、第二シャフト23bには第二発電機24として第二誘導発電機又は第二同期発電機が設置され,第二系統系電源25は第二発電機が誘導発電機の場合のみ設置されている。
(Device and name of the present invention)
The pitch control in the present invention is used to mean “a device that detects wind speed and generator output, changes the angle of the propeller, controls the lift, and controls the rotation of the propeller”.
In the present invention, the direction of the second generator from the blower is leeward, the rotation shaft from the rotor head of the hub to the first speed increaser is the first shaft 8a, and the rotation axis from the first speed increaser to the first speed increaser is the first. The rotation axis from the first generator to the second speed increaser of the horizontal axis in which the one shaft 18b and the first shaft 18b are extended is the rotation from the second shaft 21a and the second speed increaser to the second power generator. The shaft is called the second shaft 23b.
As shown in FIG. 1, there is a cylindrical wind tunnel body having the same inner diameter from 1 part to 2 part, 1 part is closed, 2 part is opened, and the wind of the blower is discharged from 2.
Inside the wind tunnel body, as shown in FIG. 1, a blower support ring 3, blowers 4a to 4d, wind speed sensors 5a to 5d, propeller 6, rotor head 7, pitch drive mechanism (hydraulic system, not shown), first shaft 8a, a first shaft 8a, a stator 11 provided with an electromagnet 10 in which a wire is wound around an iron core in a concentric ring 9 installed between the rotor head 7 and the first speed increaser 17, A hybrid excitation circuit composed of a rotor 12 facing the electromagnet 10 and having a magnet 13 magnetized concentrically in the axial direction around the shaft, and a first speed increaser 17 are provided. In addition, an induction generator or a synchronous generator is installed on the first shaft 18b as the first generator 19, and the first system power supply 20 is installed only when the first generator is an induction generator.
Also, below the concentric ring 9 in the wind tunnel, a first power generation device including a programmable controller 14, a controller 15, and a driver 16 connected to the electromagnet 10 is installed.
The second shaft 21a is provided with a second speed increaser 22, and the second shaft 23b is provided with a second induction generator or a second synchronous generator as a second generator 24. Is installed only when the second generator is an induction generator.

(適正風量とピッチ駆動機構の構成)
ローターヘッド7は第一シャフト8aの頭頂部分にあり、ローターヘッド7にはプロペラ6枚を持つ風車とピッチ駆動機構(油圧方式、図示せず)が接続してある。
送風機から風速33m/sの風が吹き出すと、プロペラ6近傍の風速は、風速センサー5a乃至5d個々に感知され、そのデーターはコンピューターに送られ、そのデーターと予め入手していた適正風速、風量データーを基に4箇所の送風機個々からの送風は、コンピューターで風速センサー5a乃至5dの風速が33m/sになるような風量に調節され、ピッチ駆動機構は、プロペラ6のピッチ角度を適正ピッチ角度に変更し、第一シャフト8aは、励磁回路の回転より5%早い回転数(誘導発電機の場合40回転/分、同期発電機の場合39.375回転/分)近傍で回転し始める。
(Appropriate air volume and pitch drive mechanism configuration)
The rotor head 7 is at the top of the first shaft 8a, and the rotor head 7 is connected to a wind turbine having six propellers and a pitch drive mechanism (hydraulic system, not shown).
When a wind of 33 m / s is blown from the blower, the wind speed in the vicinity of the propeller 6 is detected by each of the wind speed sensors 5a to 5d, and the data is sent to the computer, and the data and the appropriate wind speed and air volume data obtained in advance. The air flow from each of the four blowers is adjusted by the computer so that the wind speed of the wind speed sensors 5a to 5d is 33 m / s, and the pitch drive mechanism sets the pitch angle of the propeller 6 to an appropriate pitch angle. In other words , the first shaft 8a starts to rotate in the vicinity of the rotation speed (40 rotations / minute for the induction generator, 39.375 rotations / minute for the synchronous generator) 5% faster than the rotation of the excitation circuit.

(第一シャフト8aの構成)
第一シャフト8aのローターヘッド7にはプロペラ6とピッチ駆動機構が取り付けられ、ローターヘッド7と第一増速機17との間の第一シャフト8aには、ハイブリッド型励磁回路が設置され、励磁回路の風下には、第一増速機17が設置されている。
(Configuration of the first shaft 8a)
A propeller 6 and a pitch drive mechanism are attached to the rotor head 7 of the first shaft 8a, and a hybrid type excitation circuit is installed on the first shaft 8a between the rotor head 7 and the first speed increaser 17 for excitation. A first speed increaser 17 is installed on the lee side of the circuit.

(ハイブリッド型励磁回路の構成、及び運転状況の説明)
図2は、ローターヘッドと増速機との間に設置してある5相励磁回路の断面図であり、入力パルスの周波数は誘導発電機の場合、1300HZ、同期発電機の場合、1250HZ、1ステップ角=0.72°で、前記コントローラ15に電流が流されると、ドライバ16へパルス信号が与えられ、ドライバ16は電磁石10の電流切り替えを1秒間に1、300回又は1、250回行い、電磁石の磁極の切り替えも1、300回又は1、250回行われる。
プロペラ6の回転力を駆動源とする第一シャフト8aは、適正な風量と、適正なピッチ角度により、誘導発電機の場合40回転/分、同期発電機の場合39.375回転/分近傍で回転し始めるが、前記電磁石10の磁極が切り替えられると、磁石13は、1ステップ角毎に電磁石10の磁極に反応するので、第一シャフト8aは回転数を減じ、回転速度を励磁回路の回転速度と同一とし、1秒間に1、300回又は1、250回の回転数調整を行いながら、励磁回路と同じ回転数(誘導発電機の場合、回転数38回転/分、同期発電機の場合、回転数37.5回転/分)で回転する。
プロペラ6の回転力を駆動源とする第一シャフト8aの回転数と、励磁回路の回転数の1ステップ角同士の差異は殆どの場合微差であり、風速変化による回転数の差異が突発的に発生して、第一シャフト8aの回転が励磁回路の回転より遅くなっても、5%早く設定してあるので、5%以上の時だけ、追加磁力を必要とするが、その差異は、1ステップ角で調整され、調整後、適正風量、適正なピッチ角度になるので、回転数の誤差は累積せず、1分間に78、000回又は75、000回の切り替えによる誤差は最大0.72°未満であり、しかもその調整には大きな磁力を必要としない。
仮に、7%の遅れが発生した場合、第一シャフト8aの回転は励磁回路の回転より1ステップ角当たり2%(0.0144°)遅くなるのでトルクが発生し、2%の修正を行う回転のための、電磁石10の磁力を必要とするが、回転方向への慣性力もあるので、調整は、回転を後押しする程度のものであり、大きな磁力を必要としない。
逆に早い時は、1ステップ角当たり12%(0.0864°)以上の速度調整の抑止力が必要となるが、電磁石10の磁力を決定する電磁石の巻き線数の設定時に、充分な抑止力が得られる様に対応してある。
(Description of hybrid excitation circuit configuration and operating conditions)
FIG. 2 is a cross-sectional view of a five-phase excitation circuit installed between the rotor head and the gearbox. The frequency of the input pulse is 1300 Hz for an induction generator, 1250 Hz for a synchronous generator, When a current flows through the controller 15 at a step angle = 0.72 °, a pulse signal is given to the driver 16, and the driver 16 switches the current of the electromagnet 10 1,300 times or 1,250 times per second. The switching of the magnetic poles of the electromagnet is also performed 1,300 times or 1,250 times.
The first shaft 8a, which uses the rotational force of the propeller 6 as a drive source, has an appropriate air volume and an appropriate pitch angle in the vicinity of 40 rpm for an induction generator and 39.375 rpm for a synchronous generator. When the magnetic pole of the electromagnet 10 is switched, the magnet 13 reacts to the magnetic pole of the electromagnet 10 every step angle, so that the first shaft 8a decreases the rotation speed and the rotation speed is rotated by the excitation circuit. The speed is the same as that of the excitation circuit while adjusting the speed at 1,300 times or 1,250 times per second with the same speed as the excitation circuit (in the case of an induction generator, the speed is 38 rpm). , Rotating at a rotational speed of 37.5 rpm.
The difference between the rotation speed of the first shaft 8a that uses the rotational force of the propeller 6 as a driving source and the rotation speed of the excitation circuit is almost a slight difference in most cases, and the difference in the rotation speed due to changes in wind speed is sudden. Even if the rotation of the first shaft 8a is slower than the rotation of the excitation circuit, it is set 5% earlier, so an additional magnetic force is required only when it is 5% or more. Since the adjustment is performed by one step angle, and after the adjustment, the appropriate air volume and the appropriate pitch angle are obtained, the rotation speed error does not accumulate, and the error caused by switching 78,000 times or 75,000 times per minute is 0. It is less than 72 °, and a large magnetic force is not required for the adjustment.
If a delay of 7% occurs, the rotation of the first shaft 8a is 2% (0.0144 °) per step angle slower than the rotation of the excitation circuit, so that torque is generated and the rotation is corrected by 2%. For this reason, the magnetic force of the electromagnet 10 is required, but since there is also an inertial force in the rotation direction, the adjustment is of a level that boosts the rotation and does not require a large magnetic force.
On the other hand, when it is early, a deterrence of speed adjustment of 12% (0.0864 °) or more per step angle is necessary, but it is sufficient when setting the number of windings of the electromagnet that determines the magnetic force of the electromagnet 10. It corresponds so that power can be obtained.

(遊星歯車の構成)
入力側の遊星歯車と出力側の太陽歯車との歯車比は、太陽歯車を40倍増速するよう設定され、
発電機が誘導発電機の場合、第一シャフト8aの回転数38回転/分は40倍増速されて第一シャフト18bの回転数は1520回転/分に、発電機が同期発電機の場合、回転数37.5回転/分は40倍増速されて1500回転/分となる。
(Configuration of planetary gear)
The gear ratio between the planetary gear on the input side and the sun gear on the output side is set to increase the sun gear 40 times,
When the generator is an induction generator, the rotation speed of the first shaft 8a is 38 times / minute, the rotation speed of the first shaft 18b is 1520 rotations / minute, and when the generator is a synchronous generator, the rotation speed is The number 37.5 revolutions / minute is increased by 40 times to 1500 revolutions / minute.

(第一発電機19、第一系統系電源20の構成、及び運転状況の説明)
第一発電機19は、第一シャフト18b上の第一増速機17の風下に設けられ、第一系統系電源20は発電機が誘導発電機の場合のみ設置される。
第一発電機19が誘導発電機の場合、第一シャフト8aの回転数は、第一増速機17で発電機の同期回転数(1500回転/分)より1.3%早い1520回転/分に増速され、第一シャフト18bに伝達され、第一系統系電源20とともに、誘導発電機は電気を生成する。
第一発電機19が同期発電機の場合、第一シャフト8aの回転数は、第一増速機17で発電機の同期回転数の1500回転/分に増速され、第一シャフト18bに伝達され、同期発電機19で発電する。
第一シャフト18bの回転速度は確実に1500回転/分となるので、予め、設定済みの磁極に対応した回転数での回転が可能になり、又、出力の変動を小さく抑えるためのコンバータ、インバータの設置が必要なくなる。
(Description of the configuration of the first generator 19 and the first system power supply 20 and the operation status)
The first generator 19 is provided leeward of the first speed increaser 17 on the first shaft 18b, and the first system power supply 20 is installed only when the generator is an induction generator.
When the first generator 19 is an induction generator, the rotation speed of the first shaft 8a is 1520 rotations / minute which is 1.3% faster than the synchronous rotation speed (1500 rotations / minute) of the generator in the first speed increaser 17. Is transmitted to the first shaft 18b, and together with the first system power supply 20, the induction generator generates electricity.
When the first generator 19 is a synchronous generator, the rotation speed of the first shaft 8a is increased by the first gearbox 17 to 1500 rotations / minute of the synchronous rotation speed of the generator and transmitted to the first shaft 18b. The synchronous generator 19 generates power.
Since the rotation speed of the first shaft 18b is reliably 1500 rotations / minute, it is possible to rotate at a rotation speed corresponding to a preset magnetic pole in advance, and converters and inverters for minimizing output fluctuations Installation is no longer necessary.

(第二発電装置の構成、及び運転状況の説明)
第二シャフト21aは、第一シャフト18bと同一軸であり、第二シャフト21aの風下には、増速率2倍の遊星歯車で構成される第二増速機22が設置してある。
第二増速機22の風下の、第二シャフト23bには、磁極数が2極である第二発電機24が設けられ,第二系統系電源25は、発電機が誘導発電機の場合のみ設置される。
第二シャフト21aは、誘導発電機の場合、1520回転/分、同期発電機の場合、1500回転/分の回転が引き継がれている。
この回転数は第二増速機22で2倍に増速され、それぞれ3040回転/分、又は、3000回転/分になるが、磁極数が2極なので、第一発電装置と第二発電装置の発電量は同一となる。
(Description of the configuration of the second power generation device and the operation status)
The second shaft 21a has the same axis as the first shaft 18b, and a second speed increaser 22 composed of a planetary gear with a double speed increase rate is installed leeward of the second shaft 21a.
A second generator 24 having two magnetic poles is provided on the second shaft 23b leeward of the second speed increaser 22, and the second system power source 25 is used only when the generator is an induction generator. Installed.
In the case of an induction generator, the second shaft 21a is inherited by 1520 rotations / minute, and in the case of a synchronous generator, rotations of 1500 rotations / minute are taken over.
The number of revolutions is doubled by the second speed increaser 22 to 3040 revolutions / minute or 3000 revolutions / minute, respectively. However, since the number of magnetic poles is two, the first power generation apparatus and the second power generation apparatus The amount of power generated is the same.

(N角形の風胴体の各一辺に第一発電装置と第二発電装置を設ける説明)
図3は、Nを5とした5角形の風胴体の5角形の一辺を風胴体とし、各一辺に第一発電装置と第二発電装置の発電装置を、5箇所に10個設けた場合の概念図である。
5角形の各一辺に設けられた各々の第一発電装置は独立した発電装置であり、電源は商用電源で、送風機から送風された風は、排出口2から、風胴体の外部へ排出され循環しない。
本実施例では、風胴体1個(第一発電装置と、第二発電装置を設置)で説明している。
(Explanation of providing the first power generator and the second power generator on each side of the N-shaped wind tunnel)
FIG. 3 shows a case where one side of a pentagonal wind tunnel body having N of 5 is a wind tunnel body, and 10 power generation devices of the first power generation device and the second power generation device are provided on each side at five locations. It is a conceptual diagram.
Each first power generation device provided on each side of the pentagon is an independent power generation device. The power source is a commercial power source. The wind blown from the blower is discharged from the discharge port 2 to the outside of the wind tunnel body and circulated. do not do.
In the present embodiment, the description is given with one wind tunnel (the first power generation device and the second power generation device are installed).

(本発明の運転状況の説明)
図4は需要量が増加する場合のフローチャートである。
イ、ビル内で現実に供給している電力量(31)が電力量表示器に入力され、現実のランク区分18としてコンピューターに入力される。
ロ、電気製品の使用スイッチが押されると、使用者に許可が出るまで待つようにとの指示と、使用申し込み電気製品のKW/hを計算し、新規需要(32)として入力される。
ハ、(31)と(32)を合計したものが現実に発生する全需要量(33)として入力される。
二、全需要量(33)が風速33m/sの発電機出力と同じか或いは大きく、風速34m/sの発電機出力より小さい場合、現在の風速より1m早い風速34m/sの発電機出力に変更して発電する指示が出され、発電機出力計測器で変更が確実になされていることを確認し、ランク区分は19と入力される。
ホ、使用者への許可を表示する指令書が出される。
図5は需要量が減少する場合のフローチャートである。
ヘ、ビル内で現実に供給している電力量(31)が電力量表示器に入力され、現実のランク区分18としてコンピューターに入力される。
ト、電力の使用が中止される。
チ、全需要量(33)が風速32m/sの発電機出力より小さく、風速31m/sの発電機出力より大きい場合、現在の風速より1m遅い風速32m/sの発電機出力に変更して発電する指示が出され、発電機出力計測器で変更が確実になされていることを確認し、ランク区分は17と入力される。
(Explanation of the driving situation of the present invention)
FIG. 4 is a flowchart when the demand amount increases.
A. The amount of power (31) actually supplied in the building is input to the power amount indicator, and is input to the computer as the actual rank classification 18.
(B) When the use switch of the electric product is pressed, an instruction to wait until the user gives permission and the KW / h of the use applied electric product are calculated and input as new demand (32).
C. The sum of (31) and (32) is input as the total demand (33) actually generated.
2. If the total demand (33) is the same or larger than the generator output at the wind speed of 33 m / s and smaller than the generator output at the wind speed of 34 m / s, the generator output at the wind speed of 34 m / s is 1 m faster than the current wind speed. An instruction to generate power by changing is issued, and it is confirmed that the change is surely made by the generator output measuring instrument.
E, A command sheet is displayed to indicate permission to the user.
FIG. 5 is a flowchart when the demand amount decreases.
The amount of power (31) that is actually supplied in the building is input to the power amount indicator, and is input to the computer as the actual rank classification 18.
And the use of electricity is stopped.
H, if the total demand (33) is smaller than the generator output of wind speed 32m / s and larger than the generator output of wind speed 31m / s, change to the generator output of wind speed 32m / s 1m slower than the current wind speed. An instruction to generate power is issued, and it is confirmed that the change is surely made by the generator output measuring instrument.

(他の実施形態)
本説明では、現実に発生する全需要量(33)のランク区分を風速1m毎に増加すると設定したが、そのランク区分を風速0.5m毎に増加すると設定しても良い。
(Other embodiments)
In this description, the rank category of the total demand (33) that actually occurs is set to increase every 1 m of wind speed. However, the rank category may be set to increase every 0.5 m of wind speed.

〔実施形態の効果〕
本発明では現実に発生する全需要量(33)のランク区分が行われ、全需要量(33)が増加してランク区分変更が必要な需要量になったら、供給可能な風速に変更し、発電機出力を増加させるので、最高に効率の良い供給体制が構築される。
例えば、百貨店の1日当たりの電力需要は、開店後の日中と閉店後の夜間とでは大きく異なり、1年当たりの電力需要も、春夏秋冬で大きく異なるが、本発明を設置した場合、その電力需要の変化に確実に対応出来るという利点があるので、都市部のビルに設置する温暖化対策のための分散型電源としては理想的である。
[Effect of the embodiment]
In the present invention, rank classification of the actual demand amount (33) actually generated is performed, and when the total demand amount (33) increases to become a demand amount that needs to be changed in rank classification, it is changed to a wind speed that can be supplied, Since the generator output is increased, the most efficient supply system is established.
For example, the power demand per day at department stores differs greatly between the day after opening and the night after closing, and the power demand per year also varies greatly between spring, summer, autumn and winter. It has the advantage of being able to respond to changes in power demand with certainty, making it ideal as a distributed power source for combating global warming installed in urban buildings.

は、本発明の側面図である。These are side views of the present invention. は、励磁回路の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an excitation circuit. は、5角形の風胴体内に、発電装置を10個設けた場合の概念図である。These are the conceptual diagrams at the time of providing ten power generation devices in a pentagonal wind tunnel body. は、需要量が増加する場合のフローチャートである。These are flowcharts when a demand amount increases. は、使用が中止されて、需要量が減少する場合のフローチャートである。These are flowcharts when the use is stopped and the demand amount decreases.

符号の説明Explanation of symbols

1乃至2=円筒部の筒の両端
3=送風機支持環
4a乃至4d=送風機
5a乃至5d=風速センサー
6=プロペラ
7=ローターヘッド
8=第一シャフト8a
9=ローターヘッド7と増速機17との間にある同心円状環
10=電磁石
11=ステーター
12=ローター
13=第一シャフト8aの周りに、軸方向に同心状に磁化された磁石
14=プログラマブルコントローラ
15=コントローラ
16=ドライバ
17=第一増速機
18=第一シャフト18b
19=第一発電機
20=第一系統系電源
21=第二シャフト21a
22=第二増速機
23=第二シャフト23b
24=第二発電機
25=第二系統系電源
26乃至30=5角形の一辺を風胴体としてある風胴体の各辺
31=ビル内で現実に供給されている電力量
32=電力の新規需要量
33=現実に発生する全需要量
34=全需要量(33)の位置するランク区分
1 to 2 = both ends of the cylinder 3 = blower support rings 4a to 4d = blowers 5a to 5d = wind speed sensor 6 = propeller 7 = rotor head 8 = first shaft 8a
9 = Concentric ring 10 between the rotor head 7 and the gearbox 17 = Electromagnet 11 = Stator 12 = Rotor 13 = Magnet 14 magnetized concentrically in the axial direction around the first shaft 8a = Programmable Controller 15 = controller 16 = driver 17 = first gear 18 = first shaft 18b
19 = first generator 20 = first system power supply 21 = second shaft 21a
22 = second speed increaser 23 = second shaft 23b
24 = second generator 25 = second system power supply 26 to 30 = each side of a wind tunnel having one side of a pentagon as a wind tunnel 31 = the amount of power actually supplied in the building 32 = new demand for power Amount 33 = Total demand amount actually generated 34 = Rank classification in which the total demand amount (33) is located

Claims (3)

人造風を生成する複数の送風機と、
風力エネルギーを回転運動エネルギーに変換するプロペラと、
前記プロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
水平方向に延在して設けられているシャフトと、
前記シャフトに設置してある2台の増速機と、
前記シャフトに設置してあるとともに、2台の発電機を収容している複数の風胴体からな
る建造物で構成される、ビル内に設置される人造風を駆動源とする風力発電装置において、風胴体内の四方の壁から出ている支持棒に支持された送風機支持環と、
前記、送風機支持環に支持されるとともに、コンピューターで風量が調整されている人造
風を生成する、商用電源で始動する複数の送風機と、
商用電源でプロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
ローターヘッドに、適正なピッチ角度で固定してあるプロペラと、
水平方向に設けられ、かつ前記プロペラが取り付けられた第一シャフト8aと、
前記第一シャフト8a軸上のローターヘッドと第一増速機との間に設置してある、商用電源に接続される第一シャフト8aの回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路と、
前記第一シャフト8aに設置してある第一増速機と、
第一シャフト18bに設置してある、発電機が第一誘導発電機又は第一同期発電機で構成
される第一発電装置と、
第一シャフト18bが延在された第二シャフト21aと、
第二シャフト21aに設置してあると共に2倍に増速する第二増速機と、
第二シャフト23bに設置してある、磁極数が第一誘導発電機又は第一同期発電機の半分
になっている、第二誘導発電機又は第二同期発電機で構成される第二発電装置と、
Nを3以上の整数として、第一発電装置と、第二発電装置を設けてある風胴体が、N個組み合わされたN角形の形状の建造物で構成され、ビル内に設けられた風胴体内に設置される人造風を駆動源とする風力発電装置において、
風胴体内の四方の壁から出ている支持棒に支持された送風機支持環と、
前記、送風機支持環に支持されるとともに、コンピューターで風量が調整されている人造風を生成する、商用電源で始動する複数の送風機と、
商用電源でプロペラ近傍の風速を計測する複数の風速センサーと、
ローターヘッドに、接続してあるプロペラ及びピッチ駆動機構(油圧方式)と、
水平方向に設けられ、かつ前記プロペラ及びピッチ駆動機構が取り付けられた第一シャフト8aと、
前記第一シャフト8a軸上のローターヘッドと第一増速機との間に設置してある、商用電源に接続される第一シャフト8aの回転数を一定にするためのハイブリッド型励磁回路と、
前記第一シャフト8aに設置してある第一増速機と、
第一シャフト18bに設置してある、発電機が第一誘導発電機又は第一同期発電機で構成される第一発電装置と、
第一シャフト18bが延在された第二シャフト21aと、
第二シャフト21aに設置してあると共に2倍に増速する第二増速機と、
第二シャフト23bに設置してある、磁極数が第一誘導発電機又は第一同期発電機の半分になっている、第二誘導発電機又は第二同期発電機で構成される第二発電装置と、
Nを3以上の整数として、第一発電装置と、第二発電装置を設けてある風胴体が、N個組み合わされたN角形の形状の建造物と、
電力量表示器と、
発電機出力計測器と、
コンピューターと、
Mを整数、風速センサー5a乃至5dの地点のカットイン風速をYm/sとして、発生している電力の全需要量(33)が、風速(Y+M)m/sの時の発電機出力と同じか或いは大きく、風速((Y+(M+1))m/sの時の発電機出力より小さい場合、全需要量(33)はランク区分(M +1)と表示され、風速(M+1)m/sの発電機出力が供給されるシステムで構成されることを特徴とする、発生している需要に必要な電力量だけを供給する人造風を駆動源とする風力発電装置のシステム。
A plurality of blowers generating artificial wind;
A propeller that converts wind energy into rotational kinetic energy;
A plurality of wind speed sensors for measuring the wind speed in the vicinity of the propeller;
A shaft extending in the horizontal direction;
Two gearboxes installed on the shaft;
In the wind power generator using the artificial wind installed in the building as a drive source, which is configured by a structure composed of a plurality of wind tunnels that are installed on the shaft and accommodates two generators, A blower support ring supported by a support rod coming out of the four walls in the wind tunnel,
A plurality of blowers started by a commercial power source, which are supported by the blower support ring and generate artificial wind whose air volume is adjusted by a computer,
Multiple wind speed sensors that measure the wind speed near the propeller with a commercial power supply,
A propeller fixed to the rotor head at an appropriate pitch angle;
A first shaft 8a provided in the horizontal direction and having the propeller attached thereto;
A hybrid excitation circuit, which is installed between the rotor head on the first shaft 8a axis and the first speed increaser, for making the rotation speed of the first shaft 8a connected to a commercial power source constant;
A first speed increaser installed on the first shaft 8a;
A first power generator configured on the first shaft 18b, the generator being a first induction generator or a first synchronous generator;
A second shaft 21a from which the first shaft 18b is extended;
A second speed increaser that is installed on the second shaft 21a and doubles the speed;
The second power generator configured by the second induction generator or the second synchronous generator, which is installed on the second shaft 23b and has half the number of magnetic poles of the first induction generator or the first synchronous generator. When,
A wind tunnel provided in the building, where N is an integer of 3 or more, and the wind turbine body provided with the first power generator and the second power generator is composed of N pieces of N-shaped structures. In wind power generators using artificial wind installed in the drive source,
A blower support ring supported by a support rod coming out of the four walls in the wind tunnel,
A plurality of blowers started by a commercial power source, which are supported by the blower support ring and generate artificial wind whose air volume is adjusted by a computer,
Multiple wind speed sensors that measure the wind speed near the propeller with a commercial power supply,
Propeller and pitch drive mechanism (hydraulic system) connected to the rotor head,
A first shaft 8a provided in a horizontal direction and having the propeller and pitch drive mechanism attached thereto;
A hybrid excitation circuit, which is installed between the rotor head on the first shaft 8a axis and the first speed increaser, for making the rotation speed of the first shaft 8a connected to a commercial power source constant;
A first speed increaser installed on the first shaft 8a;
A first power generator configured on the first shaft 18b, the generator being a first induction generator or a first synchronous generator;
A second shaft 21a from which the first shaft 18b is extended;
A second speed increaser that is installed on the second shaft 21a and doubles the speed;
The second power generator configured by the second induction generator or the second synchronous generator, which is installed on the second shaft 23b and has half the number of magnetic poles of the first induction generator or the first synchronous generator. When,
N is an integer greater than or equal to 3, and a wind turbine body provided with a first power generation device and a second power generation device is combined with N pieces of an N-shaped building,
An energy indicator,
Generator output measuring instrument,
With a computer,
M is an integer, the cut-in wind speed at the wind speed sensors 5a to 5d is Ym / s, and the total power demand (33) is the same as the generator output when the wind speed (Y + M) m / s. If it is larger or smaller than the generator output at the wind speed ((Y + (M + 1)) m / s, the total demand (33) is displayed as rank classification (M + 1) and the wind speed (M + 1) m / s A system of a wind power generator using an artificial wind as a driving source for supplying only an amount of electric power necessary for the generated demand, characterized in that the system is configured by a system to which generator output is supplied.
前記ハイブリッド型励磁回路は、風洞体内に設置された、プログラマブルコントローラ、コントローラ及び後述のステーター内の電磁石に接続してあるドライバと、
プロペラ回転力を駆動源とする第一シャフト8aと、
ローターヘッドと第一増速機との間に設置してある同心円状環内に、鉄心に電線が巻かれた電磁石を設けたステーターと、
前記電磁石に対向していると共に、軸の周りに軸方向に同心状に磁化された磁石が第一シャフト8aに設けてあるローターで構成され、前記コントローラからドライバへ与えられたパルス信号により、前記電磁石の磁極が切り替えられ、励磁回路の回転数より5%多い回転数近傍で回転し始めるように設定された、
第一シャフト8aに設けてある磁化された磁石が、1ステップ角毎に前記電磁石の磁極に反応し、1ステップ角毎に回転速度を減じて、第一シャフト8aの回転速度と励磁回路の回転速度が同一になり、20回転/分〜200回転/分内の、指示された回転数で第一シャフト8aが回転することを特徴とする、請求項1記載の発生している需要に必要な電力量だけを供給する人造風を駆動源とする風力発電装置のシステム。
The hybrid excitation circuit is installed in a wind tunnel body, a programmable controller, a controller and a driver connected to an electromagnet in a stator described later,
A first shaft 8a using propeller rotational force as a drive source;
In a concentric ring installed between the rotor head and the first speed increaser, a stator provided with an electromagnet in which an electric wire is wound around an iron core,
A magnet which is opposed to the electromagnet and is magnetized concentrically in the axial direction around the axis is composed of a rotor provided on the first shaft 8a, and the pulse signal given from the controller to the driver The magnetic pole of the electromagnet was switched and set to start rotating around the number of revolutions 5% higher than the number of revolutions of the excitation circuit.
The magnetized magnet provided on the first shaft 8a reacts to the magnetic pole of the electromagnet at every step angle, and the rotation speed is reduced at every step angle to rotate the rotation speed of the first shaft 8a and the excitation circuit. 2. Necessary for the generated demand according to claim 1, characterized in that the speed is the same and the first shaft 8a rotates at the indicated speed within 20 to 200 revolutions / minute. A wind turbine system that uses artificial wind to supply only the amount of power.
Mを整数、風速センサー5a乃至5dの地点のカットイン風速をYm/sとして、発生している電力の全需要量(33)が、風速(Y+M)m/sの時の発電機出力と同じか或いは大きく、風速((Y+(M+1))m/sの時の発電機出力より小さい場合、全需要量(33)はランク区分(M +1)と表示され、風速(M+1)m/sの発電機出力が供給されるシステムは、
使用される全電気製品、及び、電気製品別1時間あたりの使用電力量(KW/h)のデーターベースと、
風速センサー5a乃至5dの地点の風速変化(1mごと)で発生する発電機出力を、風速別に入力する指令書と、
風速センサー5a乃至5dの地点のカットイン風速がYm/sの時、需要電力量が、風速Ym/sの時の発電機出力未満の場合、ランク区分1、風速Ym/sの時の発電機出力と同じか或いは大きく、風速(Y+1)m/sの時の発電機出力より小さい場合、ランク区分2とし、以降風速が1m/s増加する毎にランク区分の数字は1増え、Mを整数とすると、需要電力量が(Y+M)m/sの時の発電機出力と同じか或いは大きく、風速((Y+(M+1))m/sの時の発電機出力より小さい場合、ランク区分は(M +1)とする需要電力量のランク区分と、
現実に供給されている電力量(31)と、電力量(31)が前記ランク区分のどの位置にあるかを知るために、電力量(31)を電力量表示器に入力し、電力量(31)の位置するランク区分を入力する指令書と、
電気製品の使用スイッチが押された場合、使用者に許可が出るまで待つようにとの指示と、使用申し込み電気製品のKW/hを計算し、新規需要(32)として入力する指令書と、
(31)と(32)を合計したものを現実に発生する全需要量(33)として入力する指令書と、
全需要量(33)が、前記ランク区分のどの位置にあるかを知るために、全需要量(33)の位置するランク区分(34)を入力する指令書と、
ランク区分(34)が1ランク増加している場合、現在の風速より、1m早い風速に変更して発電することを指示する指令書と、
1m早い風速の発電機出力が、確実になされていることを発電機出力計測器で確認し、全需要量(33)が位置するランク区分を入力する指令書と、
使用者への許可を表示する指令書と、
電力の使用が中止され、ランク区分(34)が1ランク減少している場合、現在の風速より、1m遅い風速に変更して発電することを指示する指令書と、
1m遅い風速の発電機出力が、確実になされていることを発電機出力計測器で確認し、全需要量(33)が位置するランク区分を入力する指令書とで構成されていることを特徴とする、請求項1記載の発生している需要に必要な電力量だけを供給する人造風を駆動源とする風力発電装置のシステム。
M is an integer, the cut-in wind speed at the wind speed sensors 5a to 5d is Ym / s, and the total power demand (33) is the same as the generator output when the wind speed (Y + M) m / s. If it is larger or smaller than the generator output at the wind speed ((Y + (M + 1)) m / s, the total demand (33) is displayed as rank classification (M + 1) and the wind speed (M + 1) m / s The system to which the generator output is supplied is
A database of all electrical products used, and hourly power consumption (KW / h) by electrical product;
A command sheet for inputting the generator output generated by the wind speed change (every 1 m) at the points of the wind speed sensors 5a to 5d for each wind speed;
When the cut-in wind speed at the wind speed sensors 5a to 5d is Ym / s and the power demand is less than the generator output at the wind speed Ym / s, the generator at rank category 1, wind speed Ym / s When the wind speed (Y + 1) m / s is smaller than the generator output when the wind speed is (Y + 1) m / s, the rank is set to 2, and each time the wind speed increases by 1 m / s, the rank is increased by 1 and M is an integer. Then, if the power demand is the same as or larger than the generator output at (Y + M) m / s and smaller than the generator output at wind speed ((Y + (M + 1)) m / s, the rank classification is ( M + 1), the rank classification of demand electric energy,
In order to know the power amount (31) actually supplied and the position of the power amount (31) in the rank division, the power amount (31) is input to the power amount indicator, and the power amount ( 31) a command for inputting the rank classification in which the position is located;
When the use switch of the electrical product is pressed, an instruction to wait until the user gives permission, a command sheet for calculating the KW / h of the applied electrical product and inputting it as a new demand (32),
A command to input the sum of (31) and (32) as the total demand (33) actually generated;
In order to know where the total demand (33) is in the rank category, a command for inputting the rank category (34) where the total demand (33) is located;
When the rank classification (34) is increased by one rank, a command document instructing to generate power by changing the wind speed to 1 m faster than the current wind speed;
A command to confirm that the generator output at a wind speed of 1 m faster is made with a generator output measuring instrument, and to input the rank classification where the total demand (33) is located,
A directive that displays permission to the user;
When the use of electric power is stopped and the rank classification (34) is reduced by one rank, a command document instructing to generate power by changing the wind speed to 1 m slower than the current wind speed;
It is composed of a command document that confirms that the generator output at a wind speed of 1 m slow is surely made with a generator output measuring instrument and inputs the rank classification where the total demand (33) is located. The system of the wind power generator which uses the artificial wind which supplies only the electric energy required for the generated demand of Claim 1 as a drive source.
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