特許 7578087 発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/04 20060101AFI20241029BHJP

   H02P 101/15 20150101ALN20241029BHJP

【ＦＩ】

H02P9/04

H02P101:15

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021161161

(22)【出願日】2021-09-30

(65)【公開番号】P2023050837

(43)【公開日】2023-04-11

【審査請求日】2023-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田川 洋輔

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０４３８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２８００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２０４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０３５１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００８１９３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３２８４０３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ９／００－９／４８

Ｈ０２Ｐ１０１／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共通の原動機に接続されており、交流電流を出力する複数の発電機と、
前記複数の発電機の各々に対応している複数の第１変換器であって、交流電流を直流電流に変換する前記複数の第１変換器と、
前記複数の第１変換器の各々に対応している複数の第２変換器であって、直流電流を交流電流に変換する前記複数の第２変換器と、
前記複数の第１変換器の各々に対応している複数のＤＣＤＣコンバータと、
蓄電池と、
を備え、
前記複数の第１変換器の各々は、前記複数の発電機の対応する一つから出力される交流電流が入力されており、
前記複数の第１変換器の各々の出力端子には、前記複数の第２変換器の対応する一つと前記複数のＤＣＤＣコンバータの対応する一つとが、接続経路を介して並列に接続されており、
前記複数の第２変換器の各々は、前記接続経路から入力される直流電流を変換して外部へ交流電力を出力可能に構成されており、
前記複数のＤＣＤＣコンバータは、前記蓄電池に共通に接続されている、
発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、１つの原動機（例：風力発電の風車翼）に複数の発電機が接続されている発電装置が開示されている。この発電装置では、複数の発電機の規格を統一することや、複数の発電機の各々が備える電気回路の導体の長さを統一することが行われている。これにより、複数の電気回路の間における特性ばらつきが抑制できるため、複数の発電機間での相互影響（例：電力の授受）を抑制することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－５３９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の技術では、複数の発電機の規格を統一する必要があるため、容量や調達性を考慮して、異なる規格の発電機を組み合わせて使用することができない。また電気回路にも制約がかかることで、発電装置の全体としての部品配置や部品ケースに制約がかかる。発電装置の設計の難易度が高くなる事態や、製造コストが上昇する事態が発生しうる。本明細書は、このような問題を解決できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する発電装置は、共通の原動機に接続される複数の発電機を備える。発電装置は、複数のＤＣＤＣコンバータを備える。複数のＤＣＤＣコンバータの各々は、複数の発電機の対応する一つに接続されている。

【0006】

複数の発電機の各々が対応するＤＣＤＣコンバータを備えているため、複数の発電機の各々が独立して発電電力を調整することができる。そのため、複数の発電機間での電力の授受などの相互影響を抑制することが可能となる。よって、異なる規格の発電機や異なる導体長を有する電気回路を組み合わせて使用することが可能となる。

【0007】

複数の発電機の各々は、交流電流を出力する交流発電機であってもよい。発電装置は、交流電流を直流電流に変換する第１変換器をさらに複数備えていてもよい。複数のＤＣＤＣコンバータの各々は、複数の第１変換器の対応する一つを介して発電機に接続されていてもよい。これにより、交流発電機をＤＣＤＣコンバータに適切に接続することができる。

【0008】

発電装置は、複数のＤＣＤＣコンバータの動作を制御可能な制御部をさらに備えていてもよい。制御部は、複数のＤＣＤＣコンバータの制御を介して、複数の発電機の各々の電圧を調整可能に構成されていてもよい。これにより、複数の発電機の各々を独立制御できるため、発電機間における相互影響を抑制することが可能となる。

【0009】

制御部は、複数の発電機の各々の回転数が目標回転数となるようなトルクを複数の発電機の各々が出力するために、複数のＤＣＤＣコンバータと複数の発電機との接続経路上の電圧である経路電圧、および、複数の発電機の各々の電力を制御してもよい。目標回転数は、例えば、発電電力が最大となる回転数であってもよい。経路電圧および発電機の電力によって発電機のトルクを調整することができるため、発電機の各々の回転数が目標回転数となるように制御することが可能となる。

【0010】

発電装置は、直流電流を交流電流に変換する第２変換器をさらに複数備えていてもよい。複数の第２変換器の各々は、複数の発電機の対応する一つと複数のＤＣＤＣコンバータの対応する一つとの接続経路に接続されているとともに、接続経路から外部へ交流電力を出力可能に構成されていてもよい。外部は、例えば、電力系統であってもよい。複数の発電機の各々の発電電力を、ＤＣＤＣコンバータを介さずに、第２変換器によって外部へ出力することができる。第２変換器による外部への電力出力時に、ＤＣＤＣコンバータでの損失が発生しないため、発電効率を高めることが可能となる。

【0011】

発電装置は蓄電池をさらに備えていてもよい。複数の発電機の各々は、複数のＤＣＤＣコンバータの対応する一つを介して蓄電池に共通に接続されていてもよい。これにより、発電時の余剰電力を蓄電池に充電したり、発電量不足時に電力を蓄電池から供給するなど、電力バッファ機能を実現することが可能となる。

【0012】

発電装置は、直流電流を交流電流に変換するとともに外部へ交流電力を出力することが可能に構成されている第３変換器をさらに備えていてもよい。複数の発電機の各々は、複数のＤＣＤＣコンバータの対応する一つを介して第３変換器に共通に接続されていてもよい。これにより、複数の発電機に対して１つの第３変換器を備えるだけで、複数の発電機の各々での発電電力を外部へ出力することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例１に係る発電装置１の概略構成図である。

【図2】発電装置１の動作を説明するフローチャートである。

【図3】実施例２に係る発電装置１ａの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0014】

（発電装置１の構成）
図１に、実施例１に係る発電装置１の概略構成図を示す。発電装置１は、風力発電装置である。発電装置１は、風力タービン２、動力分配部３、発電ユニット１０～３０、蓄電池４０、統合ＥＣＵ５１、モータインバータＥＣＵ５２、電池ＥＣＵ５３、を備える。

【0015】

風力タービン２は原動機の一例である。風力タービン２の回転軸ＲＡ０は、動力分配部３を介して、回転軸ＲＡ１～ＲＡ３の各々に機械的に接続されている。動力分配部３は、回転軸ＲＡ０の動力を回転軸ＲＡ１～ＲＡ３に分配するための、周知の機構である。動力分配部３は、機械式増速ギアを備えていてもよい。

【0016】

発電ユニット１０は、発電機１１、第１変換器１２、ＤＣＤＣコンバータ１３、第２変換器１４、を備えている。発電機１１の回転軸ＲＡ１は、動力分配部３を介して風力タービン２に接続されている。発電機１１は、交流電流を出力する交流発電機である。第１変換器１２は、発電機１１から出力される交流電流を直流電流に変換する部位である。第１変換器１２からは電流Ｉ１が出力される。第１変換器１２の出力端子は、接続経路１５を介してＤＣＤＣコンバータ１３に接続されている。換言すると、ＤＣＤＣコンバータ１３は、第１変換器１２を介して発電機１１に接続されている。

【0017】

第２変換器１４は、第１変換器１２とＤＣＤＣコンバータ１３との接続経路１５に接続されている。第２変換器１４は、接続経路１５の直流電流を交流電流に変換する部位である。第２変換器１４は、接続経路１５から外部である電力系統ＯＳへ、送電量ＰＴ１の交流電力を出力可能に構成されている。第２変換器１４は、ＤＣＤＣコンバータ１３を介さずに電力系統ＯＳへ電力を出力することができる。よって、電力系統ＯＳへの電力出力時にＤＣＤＣコンバータ１３での損失が発生しないため、発電効率を高めることが可能となる。

【0018】

蓄電池４０はＤＣＤＣコンバータ１３に接続されている。蓄電池４０は、ＤＣＤＣコンバータ１３によって、充放電量ＣＤ１で充電または放電が可能とされている。

【0019】

同様にして、発電ユニット２０は、発電機２１、第１変換器２２、ＤＣＤＣコンバータ２３、第２変換器２４、を備えている。また同様にして、発電ユニット３０は、発電機３１、第１変換器３２、ＤＣＤＣコンバータ３３、第２変換器３４、を備えている。発電ユニット２０および３０の構成は、発電ユニット１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0020】

以上により、本実施例の発電装置１では、共通の風力タービン２に複数の発電機１１、２１、３１が接続されている。また、複数のＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３の各々が、複数の発電機１１、２１、３１の対応する一つに接続されている。また、発電機１１、２１、３１の各々は、複数のＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３の対応する一つを介して蓄電池４０に共通に接続されている。

【0021】

モータインバータＥＣＵ５２は、第１変換器１２、２２、３２、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３、第２変換器１４、２４、３４、の動作を制御可能な電子制御回路である。発電機１１、２１、３１からモータインバータＥＣＵ５２には、回転数ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３が入力される。第１変換器１２、２２、３２からモータインバータＥＣＵ５２には、第１変換器に流れる電流を示す電流信号ＣＳ１２、ＣＳ２２、ＣＳ３２が入力される。モータインバータＥＣＵ５２から第１変換器１２、２２、３２へは、第１変換器を制御するための制御スイッチング信号ＳＳ１２、ＳＳ２２、ＳＳ３２が出力される。ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３からモータインバータＥＣＵ５２には、ＤＣＤＣコンバータに流れる電流を示す電流信号ＣＳ１３、ＣＳ２３、ＣＳ３３、および、ＤＣＤＣコンバータ内の電圧を示す電圧信号ＶＳ１３、ＶＳ２３、ＶＳ３３が入力される。モータインバータＥＣＵ５２からＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３へは、ＤＣＤＣコンバータを制御するための制御スイッチング信号ＳＳ１３、ＳＳ２３、ＳＳ３３が出力される。第２変換器１４、２４、３４からモータインバータＥＣＵ５２には、第２変換器に流れる電流を示す電流信号ＣＳ１４、ＣＳ２４、ＣＳ３４が入力される。モータインバータＥＣＵ５２から第２変換器１４、２４、３４へは、第２変換器を制御するための制御スイッチング信号ＳＳ１４、ＳＳ２４、ＳＳ３４が出力される。

【0022】

また統合ＥＣＵ５１からモータインバータＥＣＵ５２には、トルク指令ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３、および、電力変換指令ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３が入力される。トルク指令ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３は、統合ＥＣＵ５１からモータインバータＥＣＵ５２に対して、第１変換器１２、２２、３２およびＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３の制御を指令するための情報である。後述するように、トルク指令ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３は、モータインバータＥＣＵ５２において制御スイッチング信号ＳＳ１２、ＳＳ２２、ＳＳ３２、および、ＳＳ１３、ＳＳ２３、ＳＳ３３を生成するために用いられる。また電力変換指令ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３は、統合ＥＣＵ５１からモータインバータＥＣＵ５２に対して、第２変換器１４、２４、３４の制御を指令するための情報である。後述するように、電力変換指令ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３は、モータインバータＥＣＵ５２において制御スイッチング信号ＳＳ１４、ＳＳ２４、ＳＳ３４を生成するために用いられる。

【0023】

またモータインバータＥＣＵ５２から統合ＥＣＵ５１へは、トルク制限ＴＬ、電力変換制限ＰＬ、コンバータ制限ＣＬが出力される。トルク制限ＴＬは、発電機のトルクに関する制限である。例えば、発電機１１、２１、３１における最大トルクであってもよい。電力変換制限ＰＬは、第１変換器１２、２２、３２および第２変換器１４、２４、３４における、各種の制限である。例えば、最大電流値であってもよい。コンバータ制限ＣＬは、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３における、各種の制限である。例えば、最大電流値であってもよい。

【0024】

電池ＥＣＵ５３は、蓄電池４０を制御する電子制御回路である。電池ＥＣＵ５３は、蓄電池４０から蓄電池情報を受信する。蓄電池情報は、例えば、充電率ＳＯＣ、電圧Ｖ４０、電流Ｃ４０、充放電量制限値Ｌ４０、を含んでいる。充電率ＳＯＣは、蓄電池４０の充電状態を示す情報である。電圧Ｖ４０は、蓄電池４０の電圧を示す情報である。電流Ｃ４０は、蓄電池４０の電流を示す情報である。充放電量制限値Ｌ４０は、蓄電池４０の充放電量を制限する値であり、急激な充放電を抑制するための値である。

【0025】

統合ＥＣＵ５１は、発電装置１の全体を制御する回路であり、モータインバータＥＣＵ５２および電池ＥＣＵ５３の上位のＥＣＵである。発電機１１、２１、３１から統合ＥＣＵ５１には、回転数ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３が入力される。モータインバータＥＣＵ５２から統合ＥＣＵ５１には、トルク制限ＴＬ、電力変換制限ＰＬ、コンバータ制限ＣＬ、が入力される。電池ＥＣＵ５３から統合ＥＣＵ５１には、蓄電池情報が入力される。統合ＥＣＵ５１からモータインバータＥＣＵ５２へは、トルク指令ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３および電力変換指令ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３が送信される。

【0026】

（動作）
本明細書の発電装置１の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。図２のフローチャートは、発電装置１の動作中において常に実行されていてもよい。ステップＳ１０において、統合ＥＣＵ５１は、発電機１１、２１、３１の各々の目標トルクＴＴ１、ＴＴ２、ＴＴ３を合算した、合算目標トルクＴＴｔを算出する。具体的に説明する。変換効率が最大となるような運転条件の下では、ある風速に対して風力タービン２の出力が最大となる最適回転数ＯＳ０が決まる。風力タービン２の最適回転数ＯＳ０が決まると、動力分配部３の不図示の増速ギアの比率によって、発電機１１、２１、３１の各々の最適回転数ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３が決まる。そしてこの最適回転数ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３を実現するための目標トルクＴＴ１、ＴＴ２、ＴＴ３が算出される。目標トルクＴＴ１、ＴＴ２、ＴＴ３の算出には、回転数ＲＳ１～ＲＳ３がさらに用いられてもよい。

【0027】

発電機１１、２１、３１の各々のトルクは、発電機１１、２１、３１の電圧と、第１変換器１２、２２、３２の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３と、を調整することで制御することができる。発電機１１、２１、３１の電圧を調整する方法は様々であってよい。本実施例では、接続経路１５、２５、３５の経路電圧を調整することで、発電機１１、２１、３１の電圧を調整する場合を説明する。すなわち本実施例では、目標トルクＴＴ１、ＴＴ２、ＴＴ３を実現するために、接続経路１５、２５、３５の目標電圧範囲ＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３、および、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の目標電流範囲ＴＩ１、ＴＩ２、ＴＩ３が定められる。そして接続経路１５、２５、３５の経路電圧の各々が目標電圧範囲ＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３の範囲内となるように、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３によって、接続経路１５、２５、３５の経路電圧の各々が調整される。また電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の各々が目標電流範囲ＴＩ１、ＴＩ２、ＴＩ３の範囲内となるように、第１変換器１２、２２、３２によって調整される。

【0028】

ステップＳ２０において、発電機１１、２１、３１の発電量ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３が決定される。発電量ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３は、第１変換器１２、２２、３２によって制御される電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、および、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３によって制御される発電機１１、２１、３１の電圧で定まる値である。従って、発電量ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３は、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３によって制御することが可能である。

【0029】

ステップＳ３０において統合ＥＣＵ５１は、第２変換器１４、２４、３４による電力系統ＯＳへの送電量ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、および、蓄電池４０への充放電量ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３を決定する。具体的には、決定された発電量ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３を、送電量ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３と充放電量ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３との間で分割する。よって、送電量ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３と充放電量ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３との一方が決定されれば、他方が自動的に決定される。発電量ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３の分割割合は、蓄電池４０の状態および電力需要の両方に基づき、決定することができる。蓄電池４０の状態は、電池ＥＣＵ５３から受信した蓄電池情報（充電率ＳＯＣ、電圧Ｖ４０、電流Ｃ４０、充放電量制限値Ｌ４０）によって認識することができる。

【0030】

例えば、余剰電力が存在する場合や、蓄電池４０の充電率ＳＯＣが低い場合には、充放電量ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３の割合を大きく決定する。一方、電力が不足する場合や、蓄電池４０のＳＯＣが高い場合には、送電量ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３の割合を大きく決定する。これにより、発電時の余剰電力を蓄電池４０に充電したり、発電量不足時に電力を蓄電池４０から供給するなど、電力バッファ機能を実現することが可能となる。

【0031】

ステップＳ４０において、統合ＥＣＵ５１は、制御電圧ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３を算出する。制御電圧ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３は、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３によって制御される接続経路１５、２５、３５の経路電圧であって、目標電圧範囲ＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３の範囲内の電圧である。接続経路１５、２５、３５の経路電圧を制御電圧ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３に維持することによって、蓄電池４０の充放電電流を間接的に制御することができる。よって、充放電量ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３の制御が可能となる。

【0032】

ステップＳ５０において、統合ＥＣＵ５１は、トルク指令ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３、および、電力変換指令ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３を設定し、モータインバータＥＣＵ５２へ送信する。トルク指令ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３は、接続経路１５、２５、３５の経路電圧を制御電圧ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３に制御すること、接続経路１５、２５、３５の経路電圧をトルク制限ＴＬおよびコンバータ制限ＣＬを超えない電圧にすること、および、第１変換器１２、２２、３２の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を制御することを、モータインバータＥＣＵ５２に指令する情報である。また電力変換指令ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３は、ステップＳ３０で決定された送電量ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３を実現すること、および、送電量が電力変換制限ＰＬを超えないことを、モータインバータＥＣＵ５２に指令する情報である。

【0033】

ステップＳ６０において、モータインバータＥＣＵ５２は、受信したトルク指令ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３に基づき、制御スイッチング信号ＳＳ１２、ＳＳ２２、ＳＳ３２を生成して第１変換器１２、２２、３２へ送信するとともに、制御スイッチング信号ＳＳ１３、ＳＳ２３、ＳＳ３３を生成してＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３へ送信する。これにより、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の各々が、目標電流範囲ＴＩ１、ＴＩ２、ＴＩ３の範囲内となるように制御される。また、接続経路１５、２５、３５の経路電圧の各々が、目標電圧範囲ＴＶ１、ＴＶ２、ＴＶ３の範囲内となるように制御される。よって、発電機１１、２１、３１の各々の回転数が最適回転数ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３となるように制御することが可能となる。

【0034】

またモータインバータＥＣＵ５２は、受信した電力変換指令ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３に基づき、制御スイッチング信号ＳＳ１４、ＳＳ２４、ＳＳ３４を生成して第２変換器１４、２４、３４へ送信する。これにより、ステップＳ３０で決定された送電量ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３を、電力系統ＯＳに出力することが可能となる。

【0035】

ステップＳ６０が終了するとステップＳ１０へ戻る。よって、ステップＳ１０～Ｓ６０のループ処理が、所定周期で繰り返される。これにより、各種のパラメータ（例：風速、電力需要、蓄電池４０の状態）の変動に追従するように、制御電圧ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３および電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３をフィードバック制御することが可能となる。

【0036】

（効果）
比較例として、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３を備えずに、複数の第１変換器１２、２２、３２が蓄電池４０に接続されている場合を考える。この場合、発電機１１、２１、３１の間で、電力の授受などの相互影響が発生してしまう。この相互影響を抑制するために、発電機１１、２１、３１の発電量ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３を同一にする必要があるため、発電機１１、２１、３１の規格を統一する必要が生じる。また電気回路の特性を合わせる必要があるため、発電機１１、２１、３１から蓄電池４０までの導体の長さを揃える必要が生じる。すると、発電装置１の全体としての部品配置や部品ケースに制約がかかってしまう。

【0037】

そこで本実施例の発電装置１は、発電機１１、２１、３１の各々が、対応するＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３を備えている。ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３によって、電力授受などの相互影響を抑制することができるため、発電機１１、２１、３１の規格を異ならせることや、電気回路の特性を異ならせることが可能となる。そして、発電機１１、２１、３１の各々の動作点（例：電圧、電流、トルク）を任意に独立して選択することが可能となる。発電装置１の設計を容易化することや、製造コストを低減することが可能となる。

【実施例2】

【0038】

図３に、実施例２に係る発電装置１ａの概略構成図を示す。発電装置１ａは、第３変換器６０を備えている。第３変換器６０は、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３に接続されている。換言すると、複数の発電機１１、２１、３１の各々は、複数のＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３の対応する一つを介して第３変換器６０に共通に接続されている。第３変換器６０は、直流電流を交流電流に変換するとともに、外部である電力系統ＯＳへ交流電力を出力することが可能に構成されている。また、実施例２の発電ユニット１０ａ、２０ａ、３０ａは、実施例１の発電ユニット１０、２０、３０（図１参照）に比して、第２変換器１４、２４、３４を備えていない。なお、実施例２の発電装置１ａのその他の構成は、実施例１の発電装置１と同様であるため、説明を省略する。

【0039】

（効果）
実施例１の発電装置１では、複数の発電機１１、２１、３１の各々に対応して、３つの第２変換器１４、２４、３４を備えていた。一方、実施例２の発電装置１ａでは、複数の発電機１１、２１、３１に対して１つの第３変換器６０を備えるだけで、複数の発電機１１、２１、３１の各々での発電電力を電力系統ＯＳへ出力することが可能となる。変換器の数を削減できるため、発電装置１ａの回路構成を簡略化することが可能となる。

【実施例3】

【0040】

実施例３では、実施例１の発電装置１（図１）の各構成要素の様々な組み合わせ例について説明する。なお、実施例１の発電装置１と同様の構成については説明を省略する。

【0041】

第１例の発電装置は、実施例１の発電装置１に比して、第１変換器１２、２２、３２、第２変換器１４、２４、３４、蓄電池４０、統合ＥＣＵ５１、モータインバータＥＣＵ５２、電池ＥＣＵ５３、を備えていない。すなわち第１例の発電装置は、発電機１１、２１、３１の各々が、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３に接続されている構成を有する。第１例の発電装置は、必要最低限の構成である。第１例では、発電機１１、２１、３１は、直流発電機であってもよい。またＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３には、不図示の電源が接続されていてもよい。また第１例では、ＥＣＵに代えて、外部にサーバなどの制御部を備えており、制御部との通信によって発電装置が制御されていてもよい。この構成では、第１変換器１２、２２、３２を備えないため、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の制御ができない。従って発電量ＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３は、発電機１１、２１、３１の電圧で制御することになる。すなわち発電機１１、２１、３１の各々のトルクは、制御電圧ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３によって制御することができる。

【0042】

第２例の発電装置では、第１例の発電装置に対して、第１変換器１２、２２、３２をさらに備えている。第２例では、発電機１１、２１、３１は、交流発電機であってもよい。

【0043】

第３例の発電装置では、第２例の発電装置に対して、蓄電池４０をさらに備えている。

【0044】

第４例の発電装置は、実施例１の発電装置１において、蓄電池４０を備えていない構成を有する。第５例の発電装置は、実施例２の発電装置１ａに比して、蓄電池４０を備えていない構成を有する。第４例および第５例では、ＤＣＤＣコンバータ１３、２３、３３には、不図示の電源が接続されていてもよい。

【0045】

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で、技術的な有用性を持つものである。

【0046】

（変形例）
図２の動作フローは一例であり、様々なパターンのフローを形成することが可能である。例えば、ステップＳ４０の制御電圧ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３の算出は、合算目標トルクＴＴｔの算出（ステップＳ１０）の後に行ってもよい。

【0047】

発電ユニット１０、２０、３０を一体型のユニットとしてもよい。故障が発生した場合に、ユニットごと交換することができるため、発電装置１のメンテナンス性を向上させることができる。

【0048】

発電ユニット１０、２０、３０には、様々な分野で用いられるユニットを適用することが可能である。例えば、ハイブリット車で用いられる電動ユニットを流用することができる。ハイブリット車の電動ユニットは量産効果により比較的安価に調達することができるため、発電装置１の製造コストを削減することが可能となる。

【0049】

発電機１１、２１、３１の電圧を調整するための方法は、接続経路１５、２５、３５の経路電圧を監視して調整する方法に限られず、様々であってよい。例えば発電機１１、２１、３１内の電圧や電流を直接監視し、発電機１１、２１、３１の出力電流を調整してもよい。

【0050】

本実施例では、風力タービン２に３つの発電機１１、２１、３１が接続される場合を説明したが、この形態に限られない。２つまたは４つ以上の発電機が接続される場合においても、本明細書の技術を適用可能である。

【0051】

本実施例では、原動機が風力タービン２である場合を説明したが、この形態に限られない。水力タービン、地熱タービンなど、原動機の種類は様々であって良い。

【符号の説明】

【0052】

１：発電装置 ２：風力タービン ３：動力分配部 １０、２０、３０：発電ユニット １１、２１、３１：発電機 １２、２２、３２：第１変換器 １３、２３、３３：ＤＣＤＣコンバータ １４、２４、３４：第２変換器 １５、２５、３５：接続経路 ４０：蓄電池 ５１：統合ＥＣＵ ５２：モータインバータＥＣＵ ５３：電池ＥＣＵ ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３：制御電圧

【図1】

【図2】

【図3】