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

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650490
• Research Institution: The Anan 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 / 風車 / 発電機 / 出力制御 / エネルギー変換 / 最大出力制御 / 適応制御 / ファジ-制御

Research Abstract

風エネルギーはクリーンで無尽蔵なエネルギーである。しかし、風は季節や時間によって人きく変化する。したがって,風エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換するためには時事刻々と変化する風に合わせてシステムを制御する必要がある。そこで,本研究では風車側の制御を行わずに発電機側のパラメータを電気的に変更することによって,高率よく風エネルギーを電気エネルギーに変換する制御法を開発する。
このようなシステムを制御する方法には大きく分けて2つの方法がある。1つは風速を正確に測定でき,そして風車や発電機の機械的,電気的定数が全て既知の場合,シミュレーションによってシステムを制御することができる。これを最大出力制御と呼ぶことにする。もう1つはこれらの情報が得られない時,システムの出力と制御パラメータの変更情報のみによって出力を常に大きくするように制御パラメータを変更していく方法がある。これを適応制御と呼ぶ。前者はフォーワード制御が可能なために計画的に運転することができ、他の発電システムとのハイブリッド化も簡単にできる。しかし,実際には風を正確に予測することができないことに加えてシステムの制御特性が非線形なために困難を極めている。後者はフィードバック制御のために制御に遅れが生じ,最大出力が得られない場合があり,おのずと運転効率は低下する。しかし,このような非線形なシステムを制御するのは向いている。そこで,フィードバック制御において制御の遅れを保証する方法を提案した。これは,前者の最大出力制御の利点であるフォーワード制御によりファジィルールを作成し,そのファジィルールを用いて制御を行うことによって,より効率の良い発電システムとなることが期待できる。

Research Products

• [Publications] 田中 達治,当宮 辰美,鈴木 茂行: "風力発電システムの定速運転における出力特性" 平成7年度電気学会全国大会講演論文集. VOL7. 356-356 (1995)
• [Publications] 田中 達治,当宮 辰美,鈴木 茂行: "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" 日本風力エネルギー協会誌. VOL19. 33-37 (1995)
• [Publications] 田中 達治,当宮 辰美,鈴木 茂行: "ファジィ制御によるバッテリ-負荷風力発電システムの出力制御" 電気学会論文誌B. VOL115B. 692-697 (1995)
• [Publications] 田中 達治,当宮 辰美,鈴木 茂行: "適応制御によって制御される小規模風力発電システムの制御間隔の検討" 電気学会電力・エネルギー部門平成7年大会講演論文集. 245-246 (1995)
• [Publications] 田中 達治,当宮 辰美,鈴木 茂行: "山登り法によって制御される風力発電システムの制御間隔に関する検討" 平成7年度電気関係学会四国支部連合大会講演論文集. 140-140 (1995)
• [Publications] 田中 達治,当宮 辰美,鈴木 茂行: "小規模風力発電システムの平均風速による制御法の検討" 平成8年度電気学会全国大会講演論文集. VOL7. 354-354 (1996)