2016 Fiscal Year Annual Research Report
Output stabilized control for small-scaled wind-turbine by using autonomous over-rotation mechanizm
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25420924
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
玉城 史朗 琉球大学, 工学部, 教授 (80163666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 正己 琉球大学, 工学部, 教授 (30171250)
天久 和正 琉球大学, 工学部, 准教授 (40284955)
平田 哲兵 琉球大学, 工学部, 研究員 (40518007) [Withdrawn]
長田 康敬 琉球大学, 工学部, 教授 (50208021)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 小型風力発電システム / 過回転防止制御 / ピッチ失速制御 / バネ-ダンパー機構 / 非接触電磁ブレーキ / 電磁アクチュエータ / 制振制御 / フィードバック制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小型風力発電システム（10ｋW未満）は，その用途は非常に幅広い．しかし，普及は遅々として進んでいない．その理由は，強風で引き起こされるブレードの過回転による破損事故の多発に起因する．すなわち，15m/s以上の強風域で小型風力発電システムを運転すると過回転を誘発し，その結果，ブレードが遠心力により破壊されるという現象が起きる．本研究では，小型風車の過回転を防止するため，風車回転軸の回転を，発電機出力電流を用いた電磁力により非接触で制動する適応型失速機構の開発と，遠心力を利用した受動的ピッチ角失速制御方式の開発を行う．そして，両制御システムの相互補完および干渉を評価することにより，風力発電システム出力変動を可能な限り抑制する出力安定化システムを開発した．
1．非接触電磁力を用いた風車回転軸のアクティブ制動の開発：風力発電システムの過回転を防止するための方策として，粘性力等を用いた発電機回転速度の制御方式は有用と考えられる．我々は，数値シミュレーションにおいては、風車回転数がある一定以上の回転速度になると，発電機直流電流の一部を用いて電磁力を誘導し，磁力（電磁石）による制動力で回転数を抑制することを確認した．しかし、実機の制作においては、磁石、回転軸、発電機のマッチングが取れず完成にはいたらなかった。
2．パッシブピッチ制御方式の改良：先行研究で開発したダブルピッチ失速制御方式を見直し，ブレード回転数が増大すると，受風面前後方向のみに拘束したピッチ制御方式を採用すると共に，風車ブレードが三軸とも同時に連動する同期的ピッチ制御機構を新たに開発する．そして，ばね振動系におけるハンチング現象を抑制するため，バネ－ダンパ系を用いた振動減衰システムを採用した．今後ともこのシステムの風洞実験を行う計画を進めている。ここで、特に重要jなことは、数値シミュレーションと実験の繰り返しである。
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