JP6775455B2 - Rectifier circuit for distributed power generator - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は分散電源用発電装置の整流回路に関する。 The present invention relates to a rectifier circuit of a power generation device for distributed power sources.

分散電源用発電装置の整流回路は、例えばコンデンサ、リアクトルおよび整流器で構成される。 The rectifier circuit of the distributed power generation device is composed of, for example, a capacitor, a reactor and a rectifier.

例えば、特許文献１には従来の分散電源用発電装置の整流回路の一例が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an example of a rectifier circuit of a conventional power generation device for distributed power sources.

特開２０１３−２１８４９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-21849

例えば、特許文献１の整流回路は、２倍昇圧回路を備えることによって、発電機の回転数がある程度低い場合にも電力を出力できる。しかし、発電機電圧がパワーコンディショナの動作電圧以下、直流電源の電圧以下においても電力を出力できる整流回路が求められていた。 For example, the rectifier circuit of Patent Document 1 can output electric power even when the rotation speed of the generator is low to some extent by providing a double booster circuit. However, there has been a demand for a rectifier circuit capable of outputting electric power even when the generator voltage is lower than the operating voltage of the power conditioner and lower than the voltage of the DC power supply.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、発電機の回転数が低い場合においても電力を出力できる分散電源用発電装置の整流回路を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a rectifier circuit of a power generation device for a distributed power source that can output electric power even when the rotation speed of the generator is low.

前記課題を解決するため、本発明の実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路は、風車または水車によって駆動される永久磁石型発電機からの交流電力を直流電力に変換して出力する分散電源用発電装置の整流回路であって、前記永久磁石型発電機に接続される第１の整流器と、前記永久磁石型発電機に一端が接続される第１のコンデンサと、第２のコンデンサを介して前記第１のコンデンサの他端と接続される第２の整流器と、前記第１のコンデンサの他端と接続される第３の整流器と、第３のコンデンサを介して前記第１のコンデンサの他端と接続される第４の整流器と、を備え、前記第１の整流器に並列に、前記第２の整流器と、前記第３の整流器と、前記第４の整流器と、が直列に接続されて直流電力を出力する。 In order to solve the above problems, the rectifier circuit of the distributed power generation device according to the embodiment of the present invention converts AC power from a permanent magnet type generator driven by a windmill or a water wheel into DC power and outputs it. A rectifier circuit of a power generation device, the first rectifier connected to the permanent magnet type generator, the first capacitor connected to one end of the permanent magnet type generator, and the second capacitor. A second rectifier connected to the other end of the first capacitor via the third rectifier, a third rectifier connected to the other end of the first capacitor, and the first rectifier via the third capacitor. A fourth rectifier connected to the other end of the rectifier is provided, and the second rectifier, the third rectifier, and the fourth rectifier are connected in series in parallel with the first rectifier. It is output DC power.

また、本発明の実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路は、前記第１の整流器、前記第２の整流器、前記第３の整流器および前記第４の整流器が、それぞれ、三組のダイオードを備える三相全波整流回路であってもよい。 Further, in the rectifier circuit of the power generation device for distributed power supply according to the embodiment of the present invention, the first rectifier, the second rectifier, the third rectifier and the fourth rectifier each have three sets of diodes. It may be a three-phase full-wave rectifier circuit including.

本発明の実施形態によれば、発電機の回転数が低い場合においても電力を出力できる分散電源用発電装置の整流回路を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a rectifier circuit of a power generation device for a distributed power source that can output electric power even when the rotation speed of the generator is low.

本発明の一実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路を例示する図である。It is a figure which illustrates the rectifier circuit of the power generation apparatus for distributed power sources which concerns on one Embodiment of this invention.本発明の一実施形態における３倍昇圧回路を説明する図である。It is a figure explaining the triple booster circuit in one Embodiment of this invention.本発明の一実施形態における３倍昇圧回路を説明する図である。It is a figure explaining the triple booster circuit in one Embodiment of this invention.本発明の一実施形態における３倍昇圧回路を説明する図である。It is a figure explaining the triple booster circuit in one Embodiment of this invention.本発明の一実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路の近似出力特性を示す図である。It is a figure which shows the approximate output characteristic of the rectifier circuit of the power generation apparatus for distributed power sources which concerns on one Embodiment of this invention.比較例の分散電源用発電装置の整流回路を例示する図である。It is a figure which illustrates the rectifier circuit of the power generation apparatus for distributed power sources of a comparative example.

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（整流回路の構成）
図１は本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０の図である。(Rectifier circuit configuration)
FIG. 1 is a diagram of arectifier circuit 10 of a power generation device for distributed power sources according to the present embodiment.

整流回路１０は、永久磁石型発電機２とともに分散電源用発電装置を構成する。本実施形態において、永久磁石型発電機２は風車１によって駆動されて交流電力を出力する。分散電源用発電装置は、永久磁石型発電機２からの交流電力を直流電力に変換して出力する。本実施形態において、分散電源用発電装置の整流回路１０から出力された直流電力によって直流電源５が充電される。直流電源５は例えばリチウムイオン電池のような二次電池であってもよい。また、別の実施形態として、風車１に代えて水車が用いられてもよい。 Therectifier circuit 10 constitutes a distributed power generation device together with the permanentmagnet type generator 2. In the present embodiment, the permanentmagnet type generator 2 is driven by the wind turbine 1 to output AC power. The distributed power generation device converts the AC power from the permanentmagnet type generator 2 into DC power and outputs it. In the present embodiment, the DC power supply 5 is charged by the DC power output from the rectifyingcircuit 10 of the distributed power generation device. The DC power supply 5 may be a secondary battery such as a lithium ion battery. Further, as another embodiment, a water turbine may be used instead of the wind turbine 1.

整流回路１０は、第１の整流器３７と、第２の整流器３４と、第３の整流器３５と、第４の整流器３６と、第１のコンデンサ３１と、第２のコンデンサ３２と、第３のコンデンサ３３と、を備える。詳細については後述するが、整流回路１０の３倍昇圧回路３０は、第２の整流器３４と、第３の整流器３５と、第４の整流器３６と、第２のコンデンサ３２と、第３のコンデンサ３３と、で構成される。 Therectifier circuit 10 includes afirst rectifier 37, asecond rectifier 34, athird rectifier 35, afourth rectifier 36, afirst capacitor 31, asecond capacitor 32, and athird rectifier circuit 10. It includes acapacitor 33. Although the details will be described later, thetriple booster circuit 30 of therectifier circuit 10 includes asecond rectifier 34, athird rectifier 35, afourth rectifier 36, asecond capacitor 32, and a third capacitor. It is composed of 33 and.

第１の整流器３７は永久磁石型発電機２に接続される。より具体的には、第１の整流器３７は永久磁石型発電機２の交流電力の出力端子（交流出力端子）に接続される。また、第１の整流器３７は、永久磁石型発電機２からの交流電力を変換した直流電力を出力して、直流電源５に供給する。本実施形態において、第１の整流器３７は、後述する第２の整流器３４、第３の整流器３５および第４の整流器３６と同様に、三組（６つ）のダイオードを備える三相全波整流回路である。第１の整流器３７における各組の上段側のダイオードと下段側のダイオードとの接続点が、永久磁石型発電機２に接続される。 Thefirst rectifier 37 is connected to the permanentmagnet type generator 2. More specifically, thefirst rectifier 37 is connected to the AC power output terminal (AC output terminal) of the permanentmagnet type generator 2. Further, thefirst rectifier 37 outputs DC power converted from AC power from the permanentmagnet type generator 2 and supplies it to the DC power source 5. In the present embodiment, thefirst rectifier 37 is a three-phase full-wave rectifier including three sets (six) of diodes, like thesecond rectifier 34, thethird rectifier 35, and thefourth rectifier 36, which will be described later. It is a circuit. The connection point between the upper diode and the lower diode of each set in thefirst rectifier 37 is connected to the permanentmagnet type generator 2.

第１のコンデンサ３１は永久磁石型発電機２に接続される。より具体的には、第１のコンデンサ３１は永久磁石型発電機２の交流電力の出力端子（交流出力端子）に一端が接続される。第１のコンデンサ３１の他端は３倍昇圧回路３０と接続される。第１のコンデンサ３１は交流電力を伝送する。つまり、永久磁石型発電機２からの交流電力は、第１のコンデンサ３１を介して３倍昇圧回路３０に供給される。 Thefirst capacitor 31 is connected to the permanentmagnet type generator 2. More specifically, one end of thefirst capacitor 31 is connected to an AC power output terminal (AC output terminal) of the permanentmagnet type generator 2. The other end of thefirst capacitor 31 is connected to thetriple booster circuit 30. Thefirst capacitor 31 transmits AC power. That is, the AC power from the permanentmagnet type generator 2 is supplied to thetriple booster circuit 30 via thefirst capacitor 31.

第２のコンデンサ３２は３倍昇圧回路３０における上段側の昇圧コンデンサである。第２のコンデンサ３２の一端は、第１のコンデンサ３１の他端（永久磁石型発電機２に接続されていない方の端子）と接続される。また、第２のコンデンサ３２の他端（第１のコンデンサ３１に接続されていない方の端子）は、第２の整流器３４と接続される。 Thesecond capacitor 32 is a boosting capacitor on the upper stage side of thetriple booster circuit 30. One end of thesecond capacitor 32 is connected to the other end of the first capacitor 31 (the terminal not connected to the permanent magnet type generator 2). Further, the other end of the second capacitor 32 (the terminal not connected to the first capacitor 31) is connected to thesecond rectifier 34.

第３のコンデンサ３３は３倍昇圧回路３０における下段側の昇圧コンデンサである。第３のコンデンサ３３の一端は、第１のコンデンサ３１の他端と接続される。また、第３のコンデンサ３３の他端（第１のコンデンサ３１に接続されていない方の端子）は、第４の整流器３６と接続される。 Thethird capacitor 33 is a booster capacitor on the lower stage side of thetriple booster circuit 30. One end of thethird capacitor 33 is connected to the other end of thefirst capacitor 31. Further, the other end of the third capacitor 33 (the terminal not connected to the first capacitor 31) is connected to thefourth rectifier 36.

第２の整流器３４は、第２のコンデンサ３２を介して第１のコンデンサ３１の他端と接続される。本実施形態において、第２の整流器３４は、三組（６つ）のダイオードを備える三相全波整流回路である。第２の整流器３４における各組の上段側のダイオードと下段側のダイオードとの接続点が、第２のコンデンサ３２の他端と接続される。また、第２の整流器３４の高電位側のノードは、第１の整流器３７の高電位側のノードおよび直流電源５の高電位側の端子と接続される。また、第２の整流器３４の低電位側のノードは、第３の整流器３５の高電位側のノードと接続される。つまり、第２の整流器３４は第３の整流器３５と直列に接続される。 Thesecond rectifier 34 is connected to the other end of thefirst capacitor 31 via thesecond capacitor 32. In the present embodiment, thesecond rectifier 34 is a three-phase full-wave rectifier circuit including three sets (six) of diodes. The connection point between the upper diode and the lower diode of each set in thesecond rectifier 34 is connected to the other end of thesecond capacitor 32. Further, the node on the high potential side of thesecond rectifier 34 is connected to the node on the high potential side of thefirst rectifier 37 and the terminal on the high potential side of the DC power supply 5. Further, the node on the low potential side of thesecond rectifier 34 is connected to the node on the high potential side of thethird rectifier 35. That is, thesecond rectifier 34 is connected in series with thethird rectifier 35.

第３の整流器３５は第１のコンデンサ３１の他端と接続される。本実施形態において、第３の整流器３５は、三組（６つ）のダイオードを備える三相全波整流回路である。第３の整流器３５における各組の上段側のダイオードと下段側のダイオードとの接続点が、第１のコンデンサ３１の他端と接続される。また、上記のように、第３の整流器３５の高電位側のノードは、第２の整流器３４の低電位側のノードと接続される。また、第３の整流器３５の低電位側のノードは、第４の整流器３６の高電位側のノードと接続される。つまり、第３の整流器３５は第４の整流器３６と直列に接続される。 Thethird rectifier 35 is connected to the other end of thefirst capacitor 31. In this embodiment, thethird rectifier 35 is a three-phase full-wave rectifier circuit including three sets (six) of diodes. The connection point between the upper diode and the lower diode of each set in thethird rectifier 35 is connected to the other end of thefirst capacitor 31. Further, as described above, the node on the high potential side of thethird rectifier 35 is connected to the node on the low potential side of thesecond rectifier 34. Further, the node on the low potential side of thethird rectifier 35 is connected to the node on the high potential side of thefourth rectifier 36. That is, thethird rectifier 35 is connected in series with thefourth rectifier 36.

第４の整流器３６は、第３のコンデンサ３３を介して第１のコンデンサ３１の他端と接続される。本実施形態において、第４の整流器３６は、三組（６つ）のダイオードを備える三相全波整流回路である。第４の整流器３６における各組の上段側のダイオードと下段側のダイオードとの接続点が、第３のコンデンサ３３の他端と接続される。また、上記のように、第４の整流器３６の高電位側のノードは、第３の整流器３５の低電位側のノードと接続される。また、第４の整流器３６の低電位側のノードは、第１の整流器３７の低電位側のノードおよび直流電源５の低電位側の端子と接続される。 Thefourth rectifier 36 is connected to the other end of thefirst capacitor 31 via thethird capacitor 33. In this embodiment, thefourth rectifier 36 is a three-phase full-wave rectifier circuit including three sets (six) of diodes. The connection point between the upper diode and the lower diode of each set in thefourth rectifier 36 is connected to the other end of thethird capacitor 33. Further, as described above, the node on the high potential side of thefourth rectifier 36 is connected to the node on the low potential side of thethird rectifier 35. Further, the node on the low potential side of thefourth rectifier 36 is connected to the node on the low potential side of thefirst rectifier 37 and the terminal on the low potential side of the DC power supply 5.

上記のように、第２の整流器３４、第３の整流器３５および第４の整流器３６は直列に接続される。また、直列に接続された第２の整流器３４、第３の整流器３５および第４の整流器３６は、直流電源５に直流電力を出力する。図１に示すように、直列に接続された第２の整流器３４、第３の整流器３５および第４の整流器３６は、第１の整流器３７に並列に設けられる。 As described above, thesecond rectifier 34, thethird rectifier 35 and thefourth rectifier 36 are connected in series. Further, thesecond rectifier 34, thethird rectifier 35, and thefourth rectifier 36 connected in series output DC power to the DC power supply 5. As shown in FIG. 1, asecond rectifier 34, athird rectifier 35, and afourth rectifier 36 connected in series are provided in parallel with thefirst rectifier 37.

ここで、３倍昇圧回路３０は、第２の整流器３４と、第３の整流器３５と、第４の整流器３６と、第２のコンデンサ３２と、第３のコンデンサ３３と、で構成される。３倍昇圧回路３０の端部における第２の整流器３４の高電位側のノードの出力をＰ端子ともいう。また、３倍昇圧回路３０の端部における第４の整流器３６の低電位側のノードの出力をＮ端子ともいう。また、本実施形態において、３倍昇圧回路３０は第１のコンデンサ３１を介して永久磁石型発電機２からの三相交流電力を受け取る。三相交流電力の各相をそれぞれＲ相、Ｓ相またはＴ相とする。 Here, thetriple booster circuit 30 is composed of asecond rectifier 34, athird rectifier 35, afourth rectifier 36, asecond capacitor 32, and athird capacitor 33. The output of the node on the high potential side of thesecond rectifier 34 at the end of thetriple booster circuit 30 is also referred to as a P terminal. Further, the output of the node on the low potential side of thefourth rectifier 36 at the end of thetriple booster circuit 30 is also referred to as an N terminal. Further, in the present embodiment, thetriple booster circuit 30 receives the three-phase AC power from the permanentmagnet type generator 2 via thefirst capacitor 31. Each phase of the three-phase AC power is designated as R phase, S phase or T phase, respectively.

上記のように、本実施形態において、３倍昇圧回路３０のＰ端子は、第１の整流器３７の高電位側のノードおよび直流電源５の高電位側の端子と接続される。また、３倍昇圧回路３０のＮ端子は、第１の整流器３７の低電位側のノードおよび直流電源５の低電位側の端子と接続される。第１の整流器３７および３倍昇圧回路３０の合計出力が直流電源５に供給される。 As described above, in the present embodiment, the P terminal of thetriple booster circuit 30 is connected to the node on the high potential side of thefirst rectifier 37 and the terminal on the high potential side of the DC power supply 5. Further, the N terminal of thetriple booster circuit 30 is connected to a node on the low potential side of thefirst rectifier 37 and a terminal on the low potential side of the DC power supply 5. The total output of thefirst rectifier 37 and thetriple booster circuit 30 is supplied to the DC power supply 5.

（３倍昇圧回路）
図２、図３および図４は３倍昇圧回路３０の回路図である。図２、図３および図４を参照しながら、第２のコンデンサ３２、第３のコンデンサ３３および直流電源５の充電について説明する。図２、図３および図４において点線の矢印は電流を示す。また、第２の整流器３４、第３の整流器３５および第４の整流器３６はそれぞれ三組のダイオードを備える三相全波整流回路である。また、第２のコンデンサ３２および第３のコンデンサ３３は、それぞれＲ相、Ｓ相およびＴ相の電流経路に設けられた３つのコンデンサで構成されている。また、図２および図３は、Ｐ端子とＮ端子の間の電圧が直流電源５の電圧以下である場合の電流経路を例示する。また、図４はＰ端子とＮ端子の間の電圧が直流電源５の電圧を超えた場合の電流経路を例示する。(Triple booster circuit)
2, FIG. 3 and FIG. 4 are circuit diagrams of thetriple booster circuit 30. The charging of thesecond capacitor 32, thethird capacitor 33, and the DC power supply 5 will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4. In FIGS. 2, 3 and 4, the dotted arrow indicates the current. Further, thesecond rectifier 34, thethird rectifier 35, and thefourth rectifier 36 are three-phase full-wave rectifier circuits each including three sets of diodes. Further, thesecond capacitor 32 and thethird capacitor 33 are composed of three capacitors provided in the current paths of the R phase, the S phase, and the T phase, respectively. Further, FIGS. 2 and 3 exemplify a current path when the voltage between the P terminal and the N terminal is equal to or lower than the voltage of the DC power supply 5. Further, FIG. 4 illustrates a current path when the voltage between the P terminal and the N terminal exceeds the voltage of the DC power supply 5.

図２は、Ｒ相の第２のコンデンサ３２（上段側の昇圧コンデンサ）が充電される様子を示す。図２に示すように、第３の整流器３５の他の相（Ｓ相、Ｔ相のいずれか）の電流が、第２の整流器３４のＲ相を通って、Ｒ相の第２のコンデンサ３２を充電する。つまり、ある１つの相の第２のコンデンサ３２は、第３の整流器３５の他の２つの相を流れる電流によって充電される。図２はＲ相の例を示しているが、Ｓ相の第２のコンデンサ３２およびＴ相の第２のコンデンサ３２も同様に充電される。 FIG. 2 shows how the second R-phase capacitor 32 (upper capacitor on the upper stage side) is charged. As shown in FIG. 2, the current of the other phase (either the S phase or the T phase) of thethird rectifier 35 passes through the R phase of thesecond rectifier 34 and thesecond capacitor 32 of the R phase. To charge. That is, thesecond capacitor 32 of one phase is charged by the current flowing through the other two phases of thethird rectifier 35. Although FIG. 2 shows an example of the R phase, thesecond capacitor 32 of the S phase and thesecond capacitor 32 of the T phase are also charged in the same manner.

図３は、Ｒ相の第３のコンデンサ３３（下段側の昇圧コンデンサ）が充電される様子を示す。図３に示すように、第４の整流器３６のＲ相を通って、第３の整流器３５の他の２つの相（Ｓ相およびＴ相）を永久磁石型発電機２側に流れる電流によって、Ｒ相の第３のコンデンサ３３が充電される。つまり、ある１つの相の第３のコンデンサ３３は、第３の整流器３５の他の２つの相を図２とは逆方向に流れる電流によって充電される。図３はＲ相の例を示しているが、Ｓ相の第３のコンデンサ３３およびＴ相の第３のコンデンサ３３も同様に充電される。 FIG. 3 shows how the third R-phase capacitor 33 (lower step-up capacitor) is charged. As shown in FIG. 3, the current flows through the R phase of thefourth rectifier 36 and the other two phases (S phase and T phase) of thethird rectifier 35 toward the permanentmagnet type generator 2 side. The R-phasethird capacitor 33 is charged. That is, thethird capacitor 33 of one phase is charged by the current flowing through the other two phases of thethird rectifier 35 in the direction opposite to that of FIG. Although FIG. 3 shows an example of the R phase, thethird capacitor 33 of the S phase and thethird capacitor 33 of the T phase are also charged in the same manner.

上記のように、Ｐ端子とＮ端子の間の電圧が直流電源５の電圧以下である場合に、図２および図３を参照して説明したように、第２のコンデンサ３２および第３のコンデンサ３３が充電される。Ｐ端子とＮ端子の間には、永久磁石型発電機２の出力電圧に基づく３倍の直流電圧が生じる。 As described above, when the voltage between the P terminal and the N terminal is equal to or lower than the voltage of the DC power supply 5, thesecond capacitor 32 and the third capacitor are described with reference to FIGS. 2 and 3. 33 is charged. A DC voltage three times as high as the output voltage of the permanentmagnet type generator 2 is generated between the P terminal and the N terminal.

ここで、３倍昇圧回路３０とは言えＰ端子とＮ端子を経て電流が流れるために、発電機電圧の３倍がＰ端子、Ｎ端子に印加される訳ではなく、各コンデンサの平均充電電圧は端子Ｐ端子、Ｎ端子間電圧の１／３に直流充電される。負荷電流が流れないピーク充電となるのであれば、Ｐ端子、Ｎ端子間のピーク電圧は発電機電圧×３×√２となる。ここで、発電機電圧は、正弦波の場合、実効値である。 Here, even though thetriple booster circuit 30, since the current flows through the P terminal and the N terminal, three times the generator voltage is not applied to the P terminal and the N terminal, and the average charging voltage of each capacitor is not applied. Is DC-charged to 1/3 of the voltage between the terminals P and N. If the peak charge does not allow the load current to flow, the peak voltage between the P terminal and the N terminal is the generator voltage × 3 × √2. Here, the generator voltage is an effective value in the case of a sine wave.

図４は、Ｐ端子とＮ端子の間の電圧が直流電源５の電圧を超えた場合であって、直流電源５が充電される様子を示す。電流は、Ｒ相の第２のコンデンサ３２および第２の整流器３４を流れて、Ｐ端子とＮ端子に接続された直流電源５を通り、第４の整流器３６および第３のコンデンサ３３のＳ相またはＴ相を流れる。つまり、電流は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうち最大電圧相から出て最小電圧相に流れ込む。このとき、直流電源５が充電されて、第３の整流器３５に電流は流れない。 FIG. 4 shows a state in which the DC power supply 5 is charged when the voltage between the P terminal and the N terminal exceeds the voltage of the DC power supply 5. The current flows through thesecond capacitor 32 and thesecond rectifier 34 of the R phase, passes through the DC power supply 5 connected to the P terminal and the N terminal, and the S phase of thefourth rectifier 36 and thethird capacitor 33. Or it flows through the T phase. That is, the current flows out of the maximum voltage phase of the R phase, the S phase, and the T phase and flows into the minimum voltage phase. At this time, the DC power supply 5 is charged and no current flows through thethird rectifier 35.

（出力特性）
図５は、本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０の近似出力特性を示す図である。分散電源用発電装置は、風速に応じて風車１の回転数を調整して、風車１に接続された永久磁石型発電機２から概略の最大出力を取り出すことが求められる。図５に示すように、風車１の最大出力曲線Ｐｔは一般に風車回転数の３乗に比例する。ここで、最大出力曲線Ｐｔは、各風速における出力のピークをつないだものである。(Output characteristics)
FIG. 5 is a diagram showing an approximate output characteristic of therectifier circuit 10 of the power generation device for distributed power supply according to the present embodiment. The distributed power generation device is required to adjust the rotation speed of the wind turbine 1 according to the wind speed to take out an approximate maximum output from the permanentmagnet type generator 2 connected to the wind turbine 1. As shown in FIG. 5, the maximum output curve Pt of the wind turbine 1 is generally proportional to the cube of the wind turbine rotation speed. Here, the maximum output curve Pt connects the peaks of the output at each wind speed.

本実施形態において、分散電源用発電装置が使用されるシステムで次のような設計（調整）を行う。まず、風車１の定格風車回転数Ｎｒに対して、Ｎｒを超えない（一例としてＮｒの２／３程度の）風車回転数であるＮ１を定める。そして、Ｎ１において、永久磁石型発電機２の誘起電圧が直流電源５の直流電圧よりも高くなるように調整を行う。Ｎ１は第１の整流器３７によって、直流電源５の充電が開始される風車回転数である。図５に示すように、風車回転数がＮ１以上になると、第１の整流器３７によって、出力特性Ｐ１に従う出力が得られる。 In the present embodiment, the following design (adjustment) is performed in the system in which the power generation device for distributed power supply is used. First, with respect to the rated wind turbine rotation speed Nr of the wind turbine 1, N1 which is a wind turbine rotation speed that does not exceed Nr (for example, about 2/3 of Nr) is determined. Then, in N1, the induced voltage of the permanentmagnet type generator 2 is adjusted to be higher than the DC voltage of the DC power supply 5. N1 is the number of revolutions of the wind turbine in which the DC power supply 5 is started to be charged by thefirst rectifier 37. As shown in FIG. 5, when the rotation speed of the wind turbine becomes N1 or more, the output according to the output characteristic P1 is obtained by thefirst rectifier 37.

ここで、本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０は３倍昇圧回路３０を備える。３倍昇圧回路３０の３倍昇圧整流作用によって、Ｎ１の１／３の風車回転数であるＮ２から、出力特性Ｐ２に従う出力が得られる。つまり、Ｎ２は、３倍昇圧回路３０によって直流電源５の充電が開始される風車回転数である。 Here, therectifier circuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment includes atriple booster circuit 30. Due to the triple boost rectification action of thetriple boost circuit 30, an output according to the output characteristic P2 can be obtained from N2, which is 1/3 of the windmill rotation speed of N1. That is, N2 is the number of revolutions of the wind turbine in which the DC power supply 5 is started to be charged by thetriple booster circuit 30.

上記のように、本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０では、第１の整流器３７と３倍昇圧回路３０とが並列に接続されている。そのため、本実施形態において、第１の整流器３７および３倍昇圧回路３０の合計出力が直流電源５に供給される。整流回路１０を用いる分散電源用発電装置の出力特性は、図５の太い実線（出力特性Ｐ１および出力特性Ｐ２の合計）のようになる。整流回路１０は、最大出力曲線Ｐｔに近い出力特性（近似出力特性）を有する。 As described above, in therectifier circuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment, thefirst rectifier 37 and thetriple booster circuit 30 are connected in parallel. Therefore, in the present embodiment, the total output of thefirst rectifier 37 and thetriple booster circuit 30 is supplied to the DC power supply 5. The output characteristics of the distributed power generation device using therectifier circuit 10 are as shown by the thick solid line in FIG. 5 (the sum of the output characteristics P1 and the output characteristics P2). Therectifier circuit 10 has an output characteristic (approximate output characteristic) close to the maximum output curve Pt.

（比較例）
ここで、図６を参照して、比較例の分散電源用発電装置の整流回路１０Ａを示しながら、本実施形態の分散電源用発電装置の整流回路１０の効果について説明する。(Comparison example)
Here, with reference to FIG. 6, the effect of therectifier circuit 10 of the distributed power generation device of the present embodiment will be described while showing therectifier circuit 10A of the distributed power generation device of the comparative example.

図６は、比較例の分散電源用発電装置の整流回路１０Ａの図である。整流回路１０Ａは、第１の整流器３７と、第２の整流器３４と、第３の整流器３５と、第１のコンデンサ３１と、第２のコンデンサ３２と、を備える。本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０と比較すると、整流回路１０Ａは、第４の整流器３６と、第３のコンデンサ３３と、を備えない。整流回路１０Ａは、３倍昇圧回路３０ではなく、第２の整流器３４と、第３の整流器３５と、第２のコンデンサ３２と、で構成される２倍昇圧回路３０Ａを備える。 FIG. 6 is a diagram of therectifier circuit 10A of the distributed power generation device of the comparative example. Therectifier circuit 10A includes afirst rectifier 37, asecond rectifier 34, athird rectifier 35, afirst capacitor 31, and asecond capacitor 32. Compared with therectifier circuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment, therectifier circuit 10A does not include thefourth rectifier 36 and thethird capacitor 33. Therectifier circuit 10A includes adouble booster circuit 30A composed of asecond rectifier 34, athird rectifier 35, and asecond capacitor 32, instead of thetriple booster circuit 30.

ここで、図５を参照すると、整流回路１０Ａは、２倍昇圧回路３０Ａによって、Ｎ３から出力特性Ｐ３に従う出力を行う。つまり、図５に示されるＮ３は、２倍昇圧回路３０Ａによって直流電源５の充電が開始される風車回転数である。Ｎ３は、Ｎ１の１／２の風車回転数であって、Ｎ２よりも大きい。 Here, referring to FIG. 5, the rectifyingcircuit 10A outputs from N3 according to the output characteristic P3 by thedouble booster circuit 30A. That is, N3 shown in FIG. 5 is a wind turbine rotation speed at which charging of the DC power supply 5 is started by thedouble booster circuit 30A. N3 is a wind turbine rotation speed that is 1/2 that of N1 and is larger than N2.

本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０は、風車回転数がＮ２以上であれば電力を出力できる。一方、比較例の整流回路１０Ａは、風車回転数がＮ３以上にならないと電力を出力できない。つまり、本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０は、３倍昇圧回路３０を備える上記の構成によって、永久磁石型発電機２の回転数が低い場合においても電力を出力できる。 Therectifier circuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment can output electric power if the wind turbine rotation speed is N2 or more. On the other hand, therectifier circuit 10A of the comparative example cannot output electric power unless the wind turbine rotation speed is N3 or higher. That is, the rectifyingcircuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment can output electric power even when the rotation speed of the permanentmagnet type generator 2 is low due to the above configuration including thetriple booster circuit 30.

また、図５に示される本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０の近似出力特性は、風車回転数が低い場合に出力特性Ｐ２に従う。そのため、整流回路１０の近似出力特性は、比較例の整流回路１０Ａ（風車回転数が低い場合に出力特性Ｐ３に従う）と比べても、より最大出力曲線Ｐｔに近付いている。つまり、本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０は、風車１の回転数に関わらず、最大の出力を取り出すことが可能である。 Further, the approximate output characteristic of therectifier circuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment shown in FIG. 5 follows the output characteristic P2 when the wind turbine speed is low. Therefore, the approximate output characteristic of therectifier circuit 10 is closer to the maximum output curve Pt than therectifier circuit 10A of the comparative example (following the output characteristic P3 when the wind turbine speed is low). That is, therectifier circuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment can take out the maximum output regardless of the rotation speed of the wind turbine 1.

また、本実施形態に係る分散電源用発電装置の整流回路１０は、例えばＰＷＭコンバータまたはインバータといった制御回路を要することなく風速の変化に対応できる。そのため、分散電源用発電装置の小型化が可能である。 Further, therectifier circuit 10 of the distributed power generation device according to the present embodiment can respond to changes in wind speed without requiring a control circuit such as a PWM converter or an inverter. Therefore, the power generation device for distributed power sources can be miniaturized.

本発明を諸図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications and modifications are within the scope of the present invention.

１ 風車
２ 永久磁石型発電機
５ 直流電源
１０，１０Ａ 整流回路
３０ ３倍昇圧回路
３０Ａ ２倍昇圧回路
３１ 第１のコンデンサ
３２ 第２のコンデンサ
３３ 第３のコンデンサ
３４ 第２の整流器
３５ 第３の整流器
３６ 第４の整流器
３７ 第１の整流器1Windmill 2 Permanent magnet type generator 5DC power supply 10,10A Rectifier circuit 30Triple booster circuit 30ADouble booster circuit 31First capacitor 32Second capacitor 33Third capacitor 34Second rectifier 35Third Rectifier 36Fourth rectifier 37 First rectifier

Claims (2)

Translated fromJapanese

風車または水車によって駆動される永久磁石型発電機からの交流電力を直流電力に変換して出力する分散電源用発電装置の整流回路であって、
前記永久磁石型発電機に接続される第１の整流器と、
前記永久磁石型発電機に一端が接続される第１のコンデンサと、
第２のコンデンサを介して前記第１のコンデンサの他端と接続される第２の整流器と、
前記第１のコンデンサの他端と接続される第３の整流器と、
第３のコンデンサを介して前記第１のコンデンサの他端と接続される第４の整流器と、を備え、
前記第１の整流器に並列に、前記第２の整流器と、前記第３の整流器と、前記第４の整流器と、が直列に接続されて直流電力を出力する、分散電源用発電装置の整流回路。A rectifier circuit for a distributed power generator that converts AC power from a permanent magnet generator driven by a windmill or water wheel into DC power and outputs it.
A first rectifier connected to the permanent magnet generator and
The first capacitor, one end of which is connected to the permanent magnet generator,
A second rectifier connected to the other end of the first capacitor via a second capacitor,
A third rectifier connected to the other end of the first capacitor,
A fourth rectifier, which is connected to the other end of the first capacitor via a third capacitor, is provided.
A rectifier circuit of a power generation device for a distributed power source, in which the second rectifier, the third rectifier, and the fourth rectifier are connected in series in parallel with the first rectifier to output DC power. .. 前記第１の整流器、前記第２の整流器、前記第３の整流器および前記第４の整流器は、それぞれ、三組のダイオードを備える三相全波整流回路である、請求項１に記載の分散電源用発電装置の整流回路。 The distributed power supply according to claim 1, wherein the first rectifier, the second rectifier, the third rectifier, and the fourth rectifier are three-phase full-wave rectifier circuits each including three sets of diodes. Rectifier circuit for power generators.

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