風力発電システムのエネルギー変換効率向上のための制御法に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650490
• Research Institution: Anan National College of Technology
• Principal Investigator: 田中 達治 阿南工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (80236603)
• Keywords: 風力発電 / 出力制御 / 直流発電機 / プロペラ風車 / 適応制御

Research Abstract

風力発電は安全でクリーンなエネルギーとして,注目されている。しかし,エネルギー密度が希薄であることや,風向,風速が不規則であることから,発電コストが高くなってしまう。そこで少しでもコストダウンするために,エネルギーの変換効率を高める必要がある。本研究は,風エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を発電機側からの出力制御を行うことによって,高めるための検討を行ったものでる。
本研究で用いるモデルは,小型のプロペラ形風車に小型の直流発電機を接続したもので,負荷には充電用のバッテリ-または,熱源となる抵抗を用いる。このようなモデルを仮定したのは,実験室でも比較的簡単に運転可能なことと,基本的な特性は十分に検討できると考えたからである。将来的には,発電機を誘導機に変更し,負荷も系統に接続出来るように検討を加えて行く必要がある。
本研究によって明らかになったことは,このようなシステムを制御する方法として,システムの線形近似を行い,微分方程式を解くことによってシステム効率を最大にする制御パラメータを求める方法と,適応制御法を用いて徐々に発電機の出力を最大にもっていく方法があることが分かった。前者のシステムを線形近似する方法では,風速や風車速度を正確に測定出来る場合には有効であるが,システムが持っている非線形特性のために,風速が激しく変動する場合には,エネルギー変換効率が悪くなることが分かった。後者は,非線形のシステムを制御するには最適な方法と考えられるが,制御パラメータの選択によっては,追従性能が低下する欠点があることが分かった。今後は,両者の特長を生かしつつ制御パラメータの数を減らすことと,最適なパラメータの決定方法について研究を進めていく予定である。

Research Products

• [Publications] 田中達治: "バッテリ-負荷風力発電システムの界磁電流による最大出力制御法" 平成6年電気関係学会四国支部連合大会講演論文集. 76-76 (1994)
• [Publications] 田中達治: "バッテリ-負荷小規模風力発電システムの出力制御法" 電気学会研究会資料 新・省エネルギー研究会. ESC-94-44〜49. 21-30 (1994)
• [Publications] 田中達治: "抵抗負荷小規模風力発電システムの界磁電流による出力の適応制御" 第16回風力エネルギー利用シンポジウム. 103-106 (1994)
• [Publications] 田中達治: "界磁電流制御によるバッテリ-負荷風力発電システムの適応制御法の検討" 平成7年度 電気学会 全国大会 講演論文集. (1995)