[发明专利]水力发电装置和发电系统

说明书

一种水力发电装置包括制动力产生单元，被配置成对水轮机(1)的旋转施加制动力，和控制器(100)，被配置成控制所述制动力生成单元以反复增加和减小所述制动力以改变所述水轮机(1)的转速。改变所述水轮机(1)的所述转速帮助流走粘着在水轮机叶片的碎片等。优选地，所述制动力产生单元包括被配置成将制动力施加到所述水轮机(1)的旋转轴的电、机械或流体型制动设备(12)。优选地，所述制动力产生单元包括被配置成通过所述水轮机(1)的旋转产生电力的发电机(3)，以及通过改变从所述发电机(3)提取的电力来增加/减小所述制动力的所述控制器(100)。这个配置能够使小型水力发电装置在抑制其成本的同时容易地针对碎片和异物而进行维护。

技术领域

本发明涉及水力发电装置和发电系统，并且更具体地涉及控制小型水力发电装置。

背景技术

水力发电装置是使用流水的动能发电的系统。水力发电装置主要包括通过接收水流而旋转的水轮机，耦合到水轮机并将旋转能量转换为电能的发电机，以及控制发电机和水轮机的输出的控制设备。从发电机提取的最佳功率随着流速而变化，并且因此，控制设备测量流速、水轮机的转速或发电机的发电电压，确定从发电机提取的最佳功率，并且控制发电机使得由发电机发电的电量与最佳值一致。

从上游漂浮并到达发电机的垃圾、水生植物、树枝、绳索和其他类似物会缠在水轮机中，导致发电量减少。出于这个原因，针对这些碎片的对策对水力发电很重要。例如，优选在水轮机的上游安装用于去除碎片的设备。

日本专利申请特开2013-189837号(专利文献1)和日本专利申请特开2014-202093号(专利文献2)公开了防止碎片阻碍水力发电的对策的技术。

引用列表

专利文献

[专利文献1]日本专利特开No.2013-189837

[专利文献2]日本专利特开No.2014-202093

发明内容

技术问题

日本专利特开No.2013-189837(专利文献1)公开了在水轮机位置的水路上游中安装碎片清除设备以用于去除异物的示例。然而，对于可以容易地安装在水路中的小型水力发电装置，由于其成为增加成本的因素，因此难以使用这种大型的碎片清除设备。由于这个原因，可以设想在例如小型水力发电装置中安装诸如梳形过滤器等简单的碎片去除器。

一些碎片和水生植物可以流入具有简单的碎片去除器的小型水力发电装置的水轮机。已经流到水轮机的一些碎片通过水轮机，而其他碎片被水轮机的水轮机刀片(或叶片)捕获。由水轮机刀片捕获的碎片通过由水轮机刀片转动时产生的水压力和离心力以及由水流引起的水压等压向水力涡轮机刀片，并且碎片因此粘附到水轮机刀片。粘着在水轮机上的大量碎片和水生植物会导致发电能力下降。因此，简单的碎片去除器不能作为防止碎片的完美对策，并且需要定期操作以去除粘着在水轮机上的碎片。

另一方面，在日本专利申请特开No.2014-202093(专利文献2)中，提出了使发电机用作电动机，将水轮机刀片作为粉碎异物的粉碎刀片来粉碎和去除碎片的方法。这种方法可以在不明显增加成本的情况下去除碎片。然而，日本专利申请特开No.2014-202093(专利文献2)中公开的小型水力发电装置具有以下两个问题：

首先，为了驱动发电机作为电动机，有必要提供具有逆变器功能的控制设备。由于用于一般发电机的控制设备仅具有整流器电路和直流/直流转换器的功能，因此难以容易地添加这样的功能。其次，通过使用逆变器使发电机起到电动机的功能不是最初预期的目的，即发电，而是功耗。为了使发电机起到消耗电力的电动机的功能，是与本来的目的即发电相反的动作，是不需要的操作。此外，还需要确保用于使发电机用作电动机的电源。

本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明的目的是提供一种小型的水力发电装置，该水力发电装置容易防止碎片和异物，同时抑制成本。