CN110520619A - 能量转换装置、包含其的能量转换系统及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示将从流体流动中获得的机械能转换为电能的能量转换装置。上述能量转换装置包括：叶片，测定装置，当上述流体流动向上述叶片施加外力时，测定上述叶片的反应，生成相当于测定结果的测定值，存储器，存储多个控制值，控制器，响应于从上述测定装置中输出的上述测定值，从上述存储器中读取上述多个控制值中的第1控制值，利用上述第1控制值生成控制信号，促动器，响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述叶片的三维形状变形。

Description

能量转换装置、包含其的能量转换系统及其运转方法
技术领域
根据本发明的概念的实施例涉及一种能量转换装置，尤其提供当流体流动向涡轮机施加外力时，测定上述涡轮机的反应，生成相当于测定结果的测定值，基于与上述测定值相关的控制信号，可使上述涡轮机的三维形状变形的能量转换装置及其运转方法以及包括上述能量转换装置的能量转换系统。
背景技术
能量收集(energy harvesting)意味着将从风力、潮力或波力等之类的自然能源中产生的能量转换为电能而获得的技术。
例如，利用风力涡轮机(Wind Turbine)等的装置，将风能转换为机械能，利用该能量运转发电机而生产电的风力发电机在许多国家使用为用于生产电的单元。
为了生产很多电，若控制风力发电机的叶片，则施加于风力发电机的载荷得以增加，若增加风力发电机的数量，则风力发电机受到的风力的强度被减少。
发明内容
技术问题
本发明要实现的技术问题在于，提供当流体流动作为涡轮机的外力施加时，生成相当于针对上述外力的上述涡轮机的反应的控制信号，利用上述控制信号可使上述涡轮机的三维形状变形的能量转换装置及其运转方法。
本发明要实现的技术问题涉及能量转换系统，提供利用能量转换装置的位置信息、包括上述能量转换装置的上述能量转换系统设置地区的地形信息及上述地区的气象信息，可变更上述能量转换装置中包括的各叶片的三维形状的技术。
解决问题的方案
根据本发明的实施例的将从流体流动中获得的机械能转换为电能的能量转换装置包括：叶片，第1测定装置，当上述流体流动向上述叶片施加外力时，测定上述叶片的反应，生成相当于测定结果的第1测定值，存储器，存储多个控制值，控制器，响应于从上述第1测定装置中输出的上述第1测定值，从上述存储器中读取上述多个控制值中的第1控制值，利用上述第1控制值生成控制信号，促动器，响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述叶片的三维形状变形。
根据本发明的实施例的将从流体流动中获得的机械能转换为电能的能量转换装置包括：叶片，测定装置，当上述流体流动向上述叶片施加外力时，测定上述叶片的反应，生成相当于测定的结果的第1测定值，控制器，利用从上述第1测定装置中输出的上述第1测定值，生成控制信号，促动器，响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述叶片的三维形状变形。
上述能量转换装置还包括存储器，上述存储器存储计算流体力学(computationalfluid dynamics(CFD))程序，上述控制器启动存储于上述存储器的上述CFD程序，使上述CFD程序利用上述第1测定值生成上述控制信号。
根据本发明的实施例的将从流体流动中获得的机械能转换为电能的能量转换装置包括：叶片，多个测定装置，当上述流体流动向上述叶片施加外力时，测定上述叶片的反应，生成相当于测定的结果的多个测定值，存储器，存储与表示上述能量转换装置的内部环境的多个第1值和表示上述能量转换装置的外部环境的多个第2值的组合相应的多个控制值，控制器，响应于从上述多个测定装置中输出的上述多个测定值，从上述存储器中读取上述多个控制值中的一个控制值，响应于所读取的上述一个控制值而生成控制信号，促动器，响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述叶片的三维形状变形。
根据本发明的实施例的风力发电系统包括：第1风力发电机，包括第1叶片和第1促动器，第2风力发电机，包括第2叶片，测定器，测定风力，生成风力值，存储器，存储多个控制值，控制器，响应于从上述测定器中输出的上述风力值，从上述存储器中读取上述多个控制值中的第1控制值，响应于所读取的第1控制值，生成控制信号，上述第1促动器响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述第1叶片的三维形状变形。
根据本发明的实施例的风力发电系统包括：第1风力发电机，包括第1叶片和第1促动器，第2风力发电机，包括第2叶片，存储器，存储多个控制值，接收器，接收上述第1风力发电机周边的气象信息、设置上述第1风力发电机的场所的地形信息及有关设置上述第2风力发电机的位置的位置信息中的至少一个，控制器，响应于从上述接收器中输出的上述至少一个，从上述存储器中选择上述多个控制值中的第1控制值，响应于上述第1控制值，生成控制信号，上述第1促动器响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述第1叶片的三维形状变形。
根据本发明的实施例的将从流体流动中获得的机械能转换为电能的能量转换装置的运转方法包括：当上述流体流动向叶片施加外力时，测定装置测定上述叶片的反应，生成响应于测定结果的测定值的步骤，控制器响应于从上述测定装置中输出的上述测定值，从存储器中读取多个控制值中的第1控制值，利用上述第1控制值生成控制信号的步骤，促动器响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述叶片的三维形状变形的步骤。
存储于上述存储器的上述多个控制值各自根据上述能量转换装置周边的气象信息、设置上述能量转换装置的场所的地形信息及有关设置与上述能量转换装置不同的能量转换装置的位置的位置信息中的至少一个，具有不同的值。
根据本发明的实施例的包括包含第1叶片和第1促动器的第1风力发电机和包含第2叶片的第2风力发电机的风力发电系统的运转方法，包括：测定器测定风力生成风力值的步骤，控制器响应于从上述测定器中输出的上述风力值，读取存储器中存储的多个控制值中的第1控制值，利用所读取的第1控制值生成控制信号的步骤，上述第1促动器响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述第1叶片的三维形状变形的步骤。
使上述第1叶片的三维形状变形的步骤中，上述促动器响应于上述控制信号，控制上述叶片的俯仰角、上述第1叶片中包括的前缘的开闭或上述第1叶片中包括的后缘的开闭，使上述第1叶片的三维形状变形。
根据本发明的实施例的包括包含第1叶片和第1促动器的第1风力发电机和包含第2叶片的第2风力发电机的风力发电系统的运转方法，包括：控制器将多个控制值存储于存储器的步骤，接收器接收上述第1风力发电机周边的气象信息、设置上述第1风力发电机的场所的地形信息及有关设置上述第2风力发电机的位置的位置信息中的至少一个的步骤，上述控制器响应于从上述接收器中输出的上述至少一个，从存储于上述存储器的上述多个控制值中选择第1控制值，响应于上述第1控制值生成控制信号的步骤，以及上述第1促动器响应于从上述控制器中输出的上述控制信号，使上述第1叶片的三维形状变形的步骤。
上述风力发电系统的运转方法还包括：上述控制器计算上述第1风力发电机的累积发电量的步骤，以及根据上述控制器计算的累积发电量，分别更新上述多个控制值的步骤。
发明的效果
根据本发明的实施例的能量转换装置，当流体流动作为外力作用于涡轮机时，测定针对上述外力的上述涡轮机的反应，根据测定结果生成测定值，由此具有基于上述测定值可使上述涡轮机的三维形状变形的效果。
因此，上述能量转换装置具有即不会大大增加施加于上述能量转换装置的载荷也可提高上述能量转换装置的能量转换效率的效果。
由于上述能量转换装置利用表示其他能量转换装置的位置的位置信息来可使上述能量转换装置中包括的涡轮机的三维形状变形，因此上述能量转换装置中使用的流体流动有可能较多传递至上述其他能量转换装置，故而具有上述其他能量转换装置的能量转换效率提高的效果，并具有可减少多个能量转换装置之间的隔开距离的效果。
根据本发明的实施例的能量转换装置，利用有关设置能量转换系统的地区的地形信息、气象信息及与上述能量转换装置不同的能量转换装置的位置信息中的至少一个，可使上述能量转换装置中包括的各涡轮机的三维形状变形，故而适用于设置上述能量转换装置的周边环境而具有可提高上述涡轮机的能量转换效率的效果。
附图说明
图1为本发明的实施例的能量转换装置的框图。
图2为表示图1所示的能量转换装置的实施例的图。
图3至图8表示图1或图2所示的存储器中存储的多个控制对象和多个控制值的实施例。
图9为表示图1所示的能量转换装置的其他实施例的图。
图10表示本发明的实施例的能量转换系统的概念图。
图11表示图10所示的存储器中存储的多个控制对象和多个控制值的实施例。
图12表示本发明的实施例的能量转换系统的概念图。
图13表示图1、图2、图9、图10或图12所示的涡轮机的结构。
图14表示通过控制图1、图2、图9、图10或图12所示的涡轮机中包括的前缘(leading edge)来使上述涡轮机的三维形状变形的实施例。
图15表示通过控制图1、图2、图9、图10或图12所示的涡轮机中包括的后缘(trailing edge)来使上述涡轮机的三维形状变形的实施例。
图16为说明图1、图2或图9所示的能量转换装置的运转的流程图。
图17为说明图10或图12所示的能量转换系统的运转的流程图。
具体实施方式
图1为本发明的多个实施例的能量转换装置的框图。参照图1，能量转换装置100可包括涡轮机200、至少一个测定装置300、存储器400、控制器500、至少一个促动器600及接收器700。
例如，能量转换装置100可意味着可将从流体流动(fluid flow)、液体(liquid)的流动、流体(fluid)的流动或物质(例如，气体(gas)、粒子(particle)、液体(liquid)或固体物质(solid body or solid))的流动中获得的能量(例如，机械能量)转换为电力(例如，电能)的装置。在本说明书中，流体流动可广义解释为包括液体的流动、流体的流动或物质的流动的概念。
上述流体流动可意味着运动中的(in motion)流体(例如，包含气体、粒子、液体、等离子和/或固体物质)的动态。
当上述流体流动为风(wind)、潮流(tide)、海流(ocean current or seacurrent)、深层水(deep water)、江水(river water)的流动、波浪(wave)或风浪(windwave)时，本发明的多个实施例的能量转换装置100可以为利用风能(wind energy)的发电机或利用海洋能(ocean energy)的发电机，但不局限于此。例如，能量转换装置100可以为风力发电机、潮力发电机或波浪发电机，但不局限于此。并且，在本说明书中要说明的能量转换装置100及其运转方法可适用于利用地热能(geothermal energy)的发电机。并且，控制涡轮机(或叶片)的三维形状的本发明的技术思想可适用于利用上述涡轮机(或叶片)来生成电能的发电机。
上述风力发电机可包括陆上型(onshore type)风力发电机和海上型(offshoretype)风力发电机。上述风力发电机可包括漂浮式海上型(floating offshore)风力发电机、半-潜水式漂浮(semi-submersible floating)风力发电机，但不局限于此。
风力发电(wind power)是指利用风力涡轮机来将风(或风力)转换为电力，潮力发电(tidal power)是指利用海的涨潮和退潮的差异来生产电力，波浪发电(wave power)是指利用海水面波(wind wave)来传递能量或利用上述能量来生产电力。
涡轮机200可意味着从流体流动中抽取能量的旋转机械装置(rotary mechanicaldevice)。涡轮机200可意味着利用流体流动来反应于对涡轮机200施加的外力(externalforce)，从而将从上述流体流动中获得的能量转换为电力的结构(或装置)。
根据多个实施例，涡轮机(turbine)可意味着叶片(blade)、涡轮机叶片(turbineblade)、转子叶片(rotor blade)、风力涡轮机转子叶片(wind turbine rotor blade)、潮流涡轮机叶片(tidal turbine blade)或风浪涡轮机叶片(wind wave turbine blade)。能量转换装置100可包括多个涡轮机(或多个叶片)。例如，涡轮机(或叶片)可广义意味着垂直轴风力涡轮机(vertical-axis wind turbine，VAWT)叶片或水平轴风力涡轮机(horizontal axis wind turbine，HAWT)叶片。
当流体流动作为外力施加于涡轮机200(或叶片)时，测定装置300测定(例如，直接测定或间接测定)涡轮机200(或叶片)的反应(response)，并可生成相当于测定的结果的测定值(或反应值)。
上述反应或上述测定值可包括涡轮机200的位置(或参照图4而说明的旋转角度)、涡轮机200的复原力(restoring force)、涡轮机200的弹性力(elastic force)、涡轮机200的空气弹性(aeroelastic)、涡轮机200的疲劳载荷(fatigue)、涡轮机200的振动(vibration)、涡轮机200的变形力(stress)、涡轮机200的重力(gravity)、涡轮机200的浮力(buoyancy)、涡轮机200的转速、涡轮机200的每分钟转数(revolutions per minute，RPM)、涡轮机200的俯仰角(pitch angle)、涡轮机200的变形率(strain or strain rate)、涡轮机200的加速度(acceleration)、涡轮机200的紫外线量、涡轮机200的日射量(insolation)、流体流动的速度(或密度)、涡轮机200的温度及涡轮机200的湿度中的至少一个。
测定装置300可意味着可测定对于流体流动或外力的涡轮机200的反应的装置(或传感器)或可生成上述测定值的装置(或传感器)。测定装置300能够总体地表示多个测定装置或多个传感器。例如，当测定装置包括第1测定装置和第2测定装置时，上述第1测定装置可测定涡轮机200的复原力，上述第2测定装置可测定涡轮机的位置(或旋转角度)，但不局限于此。
测定装置300可由电表(electricity meter)、电压表、电流表、方位传感器(direction sensor)、惯性传感器(inertial sensor)、变形率传感器(strain sensor)、加速度(acceleration)传感器、重力加速度(gravitational acceleration)传感器、激光雷达(lidar)、日射表(solarimeter)、紫外线光度测定计(UV radiometer)、气压表(barometer)、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、图像传感器、光学摄像机、超高速摄像机、声波传感器、超声波传感器(ultrasonic sensor)、音响检测器、基于拉曼的分布温度传感器(Raman-based distributed temperature sensor)、流速测定传感器(water flow sensor)、水压传感器(water pressure sensor)、浪高测定器(wave meter)实现，但不局限于此。
例如，测定装置300可利用方位传感器或惯性传感器来测定涡轮机200的俯仰角，可利用变形率传感器来测定变形率，可利用加速度传感器来测定加速度，可利用光雷达和音响检测器来测定涡轮机200的时间信息和空间信息。
例如，变形率传感器和加速度传感器还可分别位于与涡轮机200相连接的转子(rotor)的中央，能够以规定的间隔配置于涡轮机200的内部或表面。例如，紫外线光度测定计、日射表、温度传感器及湿度传感器可位于转子的轮毂的中央。
至少一个测定装置300测定对于外力的涡轮机200的反应，并根据测定结果可生成至少一个测定值。如上所述，上述测定值可包括多种值，例如可包括利用流体流动来对涡轮机200施加的风向、风速、应力(stress)、载荷(load)、变位(displacement)、累积疲劳寿命(accumulated fatigue life)、累积紫外线量、剩余寿命(residual life time ratio)和/或电力生产量，但不局限于此。
例如，上述变位可意味着涡轮机200因流体流动而弯曲的(banding)程度，上述载荷可意味着向图2所示的塔120垂直传递的力，上述累积疲劳寿命意味着反复受到上述载荷的能量转换装置100被破坏为止上述载荷的反复次数(或受到上述载荷的时间)，上述电力生产量(或发电量)可意味着能量转换装置100的发电量。
测定装置300可测定涡轮机200的每分钟转数来测定对涡轮机200施加的风向和风速，可测定涡轮机200的变形率和加速度来测定涡轮机200的变位，可测定对涡轮机200施加的紫外线量和日射表来测定涡轮机200的累积紫外线量，可测定涡轮机200的温度和湿度来测定涡轮机200的应力和载荷，可利用上述应力和载荷来测定涡轮机200的累积疲劳寿命，但不局限于此。其中，测定可意味着计算。
风向和风速可利用设置于机舱(图2的140)的风向计/风速计来进行测定，接收器700可从人造卫星或提供气象信息的系统中接收包含与风向和风速相关的信息的气象信息。
由复合材料形成的涡轮机200弱于紫外线，因而当累积紫外线量多时，涡轮机200的寿命快速减少，当涡轮机200的累积疲劳增加时，涡轮机200变弱，从而涡轮机200的变位得以增加。因此，控制器500可利用上述变位、上述累积紫外线量及上述累积疲劳寿命来计算涡轮机200的剩余寿命。根据多个实施例，测定装置300可利用设置于机舱(图2的140)的风向计和风速计来测定对涡轮机200施加的风向和风速。
存储器400可存储可使涡轮机200的三维形状变形的多个控制值。虽然，在图1中示出存储器400配置于控制器500的外部，但存储器400可由位于控制器500的内部的高速缓冲存储器(cache memory)或数据缓冲区代替。控制器500可接入配置于外部或内部的存储器400来获得相当于从至少一个测定装置300中测定的至少一个测定值MSR的至少一个控制值CTV。可通过读取操作(read operation)或预读(pre-fetch)操作来如上获得。
例如，假设测定装置300包括第1测定装置和第2测定装置。上述第1测定装置测定涡轮机200的复原力、涡轮机200的弹性力、涡轮机200的空气弹性、涡轮机200的疲劳载荷、涡轮机200的振动、涡轮机200的变形力、涡轮机200的重力、涡轮机200的浮力、涡轮机200的转速、涡轮机200的俯仰角、涡轮机200的变形率、涡轮机200的加速度、涡轮机200的紫外线量、涡轮机200的日射量、对涡轮机200施加的流体流动的速度(或密度)、涡轮机200的温度及涡轮机200湿度中的至少一个，并根据测定结果可生成第1测定值。
上述第2测定装置根据测定如图4所示旋转的涡轮机200的位置(或旋转角度)的测定结果来生成第2测定值BP1或BP2。例如，在第1位置中测定的测定值BP1对其他能量转换装置的电力生产产生的影响会少，在第2位置中测定的测定值BP2对其他能量转换装置的电力生产产生的影响会大。
控制器500响应于从上述第1测定装置中输出的上述第1测定值来读取(或选择)存储于存储器400的多个控制值中的某一个控制值(例如，第1控制值)，并利用第1控制值CTV可生成控制信号CTRL。
促动器600响应于从控制器500中输出的控制信号CTRL可控制涡轮机200的俯仰角、附着于涡轮机200的前缘(leading edge)和/或附着于涡轮机200的后缘(trailingedge)。参照图14来对控制上述前缘的实施例进行说明，参照图15来对控制后缘的实施例进行说明。即，涡轮机200的三维形状可根据俯仰角、前缘和/或后缘来进行定义，但不局限于此。
控制器500响应于从上述第1测定装置中输出的上述第1测定值和从上述第2测定装置中输出的上述第2测定值来读取(或选择)存储于存储器400的多个控制值中的另一个控制值(例如，第2控制值)，利用第2控制值CTV可生成控制信号CTRL。此时，促动器600响应于从控制器500中输出的控制信号CTRL可控制涡轮机200的俯仰角、附着于涡轮机200的前缘和/或附着于涡轮机200的后缘。
接收器700接收能量转换装置100的周边的气象信息、设置能量转换装置100的场所的地形信息和/或有关设置与能量转换装置100不同的能量转换装置的位置的位置信息，并向控制器500可传递上述气象信息、上述地形信息和/或上述位置信息。控制器500生成相当于上述气象信息、上述地形信息和/或上述位置信息的控制值，可将上述控制值存储于存储器400。
即，通过控制器500，存储于存储器400的多个控制值各自根据上述气象信息、上述地形信息及上述位置信息中的至少一个具有不同的值。根据多个实施例，控制器500可意味着处理器、微处理器、中央处理器(CPU)或计算装置。
图2为表示图1所示的能量转换装置的实施例的图。作为图1的能量转换装置100的一实施例的风力发电机100A(wind power generator)可包括基础110(foundation)、塔120(tower)、转子130(rotor)、机舱140(nacelle)、多个叶片200A(blades)、至少一个测定装置300A、存储器400A、控制器500A及至少一个促动器600-1、600-2及600-3。
各叶片200A相当于图1的涡轮机200，至少一个测定装置300A相当于图1的至少一个测定装置300，存储器400A相当于图1的存储器400，控制器500A相当于图1的控制器500，各促动器600-1、600-2及600-3相当于图1的促动器600。
在本说明书中，促动器(actuator)是指系统(例如，能量转换装置、风力发电机、潮力发电机或波力发电机等)或用于移动(moving)或控制(controlling)上述系统中所包括的结构要素的机械装置的结构要素(component of machine)。例如，促动器可包括电式促动器、液压式促动器及气压式促动器，但不局限于此。
基础110设置于海洋、海底或陆地。塔120起到支撑转子130和机舱140，并提高转子130和机舱140，以便在强的风速中获得大功率的作用。
转子130将风力能转换为机械能，附着于转子130的前端的转子轮毂(rotor hub)起到支撑多个叶片200A的作用。各叶片200A(或转子叶片)起到捕获风所具有的能量来使转子130旋转的作用。机舱140由将利用转子130来生成的机械能转换为电能的装置构成。
各叶片200A可包括至少一个前缘210(leading edge)、至少一个后缘(trailingedge)及至少一个测定装置300A。在图2中，示出测定装置300A配置于各叶片200A的表面的实施例，但根据多个实施例，测定装置300A可存在于各叶片200A的内部。
当流体(fluid)或流体流动(fluid flow)作为外力施加于叶片200A时，测定装置300A测定对于上述外力的叶片200A的反应(例如，直接反应或间接反应)，并根据测定结果可生成测定值MSR。
存储器400A可存储相当于各测定值MSR的各控制值。上述各控制值能够以查找表410形态存储，参照图3至图8，对存储于存储器400A的查找表410的多种形态进行详细说明。查找表410可存储相当于多个测定值的多个控制值CTV。
控制器500A响应于从测定装置300A中输出的测定值MSR来读取存储于存储器400A的多个控制值中的某一个(或至少一个)控制值CTV，并利用控制值CTV可生成控制信号CTRL。
促动器600-1、600-2或600-3响应于从控制器500A中输出的控制信号CTRL1、CTRL2或CTRL3来可使叶片200A的三维形状变形。可使叶片200A的三维形状变形的第1促动器600-1响应于第1控制信号CTRL1来调节叶片200A的俯仰角，从而可使叶片200A的三维形状变形。
参照图2和图14，叶片200A包括至少一个前缘210。第2促动器600-2响应于第2控制信号CTRL2可调节前缘210的开闭、前缘210与叶片200A之间的间隙GAP1及前缘210与叶片200A之间的角度ANG1中的至少一个。根据间隙GAP1和角度ANG1中的至少一个，可变更对叶片200A施加的流体流动的速度、流体的密度和/或上述流体的方向。
参照图2和图15，叶片200A包括至少一个后缘230。第3促动器600-3响应于第3控制信号CTRL3可调节后缘230的开闭、后缘230与叶片200A之间的间隙GAP2及后缘230与叶片200A之间的角度ANG2中的至少一个。根据间隙GAP2和角度ANG2中的至少一个，可变更在叶片200A中流动的流体流动的速度、流体的密度和/或上述流体的方向。
前缘210的控制和/或后缘230的控制可根据将叶片200A对施加于叶片200A的外力的反应数值化的值(例如，测定值)来确定。
图3至图8表示存储于图1或图2所示的存储器的多个控制对象和多个控制值的实施例。参照图3，利用测定装置300或300A来测定的测定对象和测定值可以为风向或风速、变形力(stress)或载荷、变位、累积疲劳寿命、累积紫外线量、剩余寿命和/或电力生产量，但不局限于此。相当于测定对象和测定值的控制对象和控制值可存储于存储器400或400A。根据多个实施例，相当于测定对象和测定值的控制对象和控制值能够以第1查找表LUT1(lookup table)形态存储于存储器400或400A。
例如，当涡轮机200或叶片200A的变形力为响应或测定值MSR时，控制器500或500A可从存储于存储器400或400A的多个控制值PA1、LE1、TE1、PA2、LE2及TE2中读取(read)或选择相当于第1测定值(MSR＝M1)的第1俯仰角PA1、第1前缘控制值LE1和/或第1后缘控制值TE1来作为控制值CTV。即，控制器500或500A可从存储器400或400A中检索相当于第1测定值(MSR＝M1)的控制值PA1、LE1和/或TE1。
作为实施例，当风力发电机200A的累积电力生产量PO2为测定值MSR时，控制器500A可读取或选择存储于存储器400A的多个控制值PA1、LE1、TE1、PA2、LE2及TE2中相当于第2测定值(MSR＝PO2)的第2俯仰角PA2、第2前缘控制值LE2和/或第2后缘控制值TE2来作为控制值CTV。即，控制器500A可从存储器400A中检索相当于第2测定值(MSR＝PO2)的控制值PA2、LE2和/或TE2。
控制器500或500A判断测定装置300或300A或传感器的类型(或测定对象)，并根据判断结果可确定要控制多个控制对象(例如，俯仰角、前缘及后缘)中的几个控制对象。
风速越强，风力发电机100A的发电量增加，但对风力发电机100A施加的载荷增加，因而第1查找表LUT1可包括考虑风速和载荷而用于控制风力发电机100A的最大发电量的多个控制值。例如，当风向和风速为第1值M1，应力和载荷为第2值L1，变位为第3值D1，累积疲劳寿命为第4值F1，累积紫外线量为第5值U1，剩余寿命为第6值R1，电力生产量为第7值PO1时，控制器500A可输出第1俯仰角PA1、第1前缘控制值LE1和/或第1后缘控制值TE1来作为控制值CTV。
即，控制器500或500A可利用从一个测定装置中输出的测定值或从多个测定装置中输出的测定值来从存储器400或400A中读取、选择或检索一个控制值或多个控制值。
参照图4，假设利用第1测定装置来测定的测定对象和测定值为叶片200或200A的复原力、弹性力、空气弹性、疲劳载荷、振动、变形力、重力、浮力、转速、俯仰角、变形率、加速度、紫外线量、日射量、风速、温度和/或湿度，利用第2测定装置来测定的测定对象和测定值为叶片200或200A的位置，但不局限于此。如上所述，虽然在图1和图2中示出一个测定装置300或300A，但各测定装置300或300A总体来说表示一个或其以上的多个测定装置(或多个传感器)。因此，各测定装置300或300A可被理解为包括第1测定装置和第2测定装置。
相当于测定对象和测定值的控制对象和控制值可存储于存储器400或400A。根据多个实施例，相当于测定对象和测定值的控制对象和控制值能够以第2查找表LUT2形态存储于存储器400或400A。例如，当利用第1测定装置来测定叶片200或200A的变形力，并利用第2测定装置来测定叶片200或200A的位置时，控制器500或500A响应于多个测定值M1和BP1可读取、选择或检索存储于存储器400或400A的多个控制值PA1-1、PA1-2、LE1-1、LE1-2、TE1-1及TE1-2中相当于多个测定值M1和BP1的第1俯仰角PA1-1、第1前缘控制值LE1-1和/或第1后缘控制值TE1-1来作为多个控制值CTV。
例如，当利用第1测定装置来测定叶片200或200A的变形率，并利用第2测定装置来测定叶片200或200A的位置时，控制器500或500A响应于多个测定值M1和BP2可读取、选择或检索存储于存储器400或400A的多个控制值PA1-1、PA1-2、LE1-1、LE1-2、TE1-1及TE1-2中相当于多个测定值M1和BP2的第2俯仰角PA1-2、第2前缘控制值LE1-2和/或第2后缘控制值TE1-2来作为多个控制值CTV。
控制器500或500A响应于检索到的多个控制值CTV来生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。因此，至少一个促动器600-1、600-2和/或600-3可控制叶片200或200A的俯仰角、前缘210及后缘230中的至少一个。由此，变更叶片200或200A的三维形状。
参照图5，假设利用第1测定装置来测定的测定对象和测定值为叶片200或200A的复原力、弹性力、空气弹性、疲劳载荷、振动、变形力、重力、浮力、转速、俯仰角、变形率、加速度、紫外线量、日射量、风速、温度和/或湿度，利用第2测定装置来测定的测定对象和测定值为叶片200或200A的位置，能量转换装置100或100A的累积电力生产量为参照值，但不局限于此。假设电力生产量利用第3测定装置来进行测定，累积电力生产量利用控制器500或500A来累积于存储器400或400A。
如上所述，虽然在图1和图2中示出一个测定装置300或300A，但各测定装置300或300A总体来说表示一个或其以上的测定装置。因此，各测定装置300或300A可被理解为包括第1测定装置、第2测定装置及第3测定装置。
测定对象和测定值以及相当于参照值的控制对象和控制值可存储于存储器400或400A。根据多个实施例，测定对象和测定值以及相当于参照值的控制对象和控制值能够以第3查找表LUT3形态存储于存储器400或400A。
例如，当利用第1测定装置来测定叶片200或200A的变形力，利用第2测定装置来测定叶片200或200A的位置，且累积电力生产量具有第1值PO1-1时，控制器500或500A可利用多个测定值M2和BP1和参照值PO1-1读取、选择或检索存储于存储器400或400A的多个控制值PA1-3～PA1-6、LE1-3～LE1-6及TE1-3～TE1-6中的第1俯仰角PA1-2、第1前缘控制值LE1-3和/或第1后缘控制值TE1-3来作为多个控制值CTV。
控制器500或500A响应于检索到的多个控制值CTV可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。因此，至少一个促动器600-1、600-2和/或600-3可控制叶片200或200A的俯仰角、前缘210及后缘230中的至少一个。
参照图6，假设利用第1测定装置来测定的测定对象和测定值为叶片200或200A的复原力、弹性力、空气弹性、疲劳载荷、振动、变形力、重力、浮力、转速、俯仰角、变形率、加速度、紫外线量、日射量、风速、温度和/或湿度，利用第2测定装置来测定的测定对象和测定值为叶片200或200A的位置，地形信息、气象信息及位置信息中的至少一个为参照值，但不局限于此。控制器500或500A可通过接收器700接收上述地形信息、上述气象信息及上述位置信息中的至少一个，并将接收到的信息存储于存储器400或400A。
测定对象和测定值以及相当于参照值的控制对象和控制值可存储于存储器400或400A。根据多个实施例，测定对象和测定值以及相当于参照值的控制对象和控制值能够以第4查找表LUT4形态存储于存储器400或400A。
上述地形信息包含有关设置能量转换装置100或100A的地形(topograph或geographical features)的信息，上述气象信息(weather information)包含设置能量转换装置100或100A的场所的气象信息，上述位置信息包含有关设置能量转换装置100或100A的位置的信息和/或有关设置其他能量转换装置的位置的信息。
例如，当利用第1测定装置来测定叶片200或200A的弹性力，利用第2测定装置来测定叶片200或200A的位置，地形信息、气象信息及位置信息中的至少一个具有第2值ECP2时，控制器500或500A可利用多个测定值M3和BP2和参照值ECP2读取、选择或检索存储于存储器400或400A的多个控制值PA1-7～PA1-10、LE1-7～LE1-10及TE1-7～TE1-10中的第4俯仰角PA1-10、第4前缘控制值LE1-10和/或第4后缘控制值TE1-10来作为多个控制值CTV。
控制器500或500A响应于检索到的多个控制值CTV可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。因此，至少一个促动器600-1、600-2和/或600-3可控制叶片200或200A的俯仰角、前缘210及后缘230中的至少一个。
参照图7，假设利用第1测定装置来测定的测定对象和测定值为叶片200或200A的复原力、弹性力、空气弹性、疲劳载荷、振动、变形力、重力、浮力、转速、俯仰角、变形率、加速度、紫外线量、日射量、风速、温度和/或湿度，利用第2测定装置来测定的测定对象和测定值为零件的状态，地形信息、气象信息及位置信息中的至少一个为参照值，但不局限于此。上述零件可意味着叶片200或200A、包括在转子130的至少一个结构要素(component)、包括在机舱140的至少一个结构要素和/或包括在塔120的至少一个结构要素，但不局限于此。
测定对象和测定值、相当于位置信息、地形信息、气象信息及零件状态的控制对象和控制值可存储于存储器400或400A。根据多个实施例，测定对象和测定值,相当于位置信息、地形信息、气象信息及零件状态的控制对象和控制值能够以第5查找表LUT5形态存储于存储器400或400A。
例如，当利用第1测定装置来测定叶片200或200A的振动，利用第2测定装置来测定零件的状态时，控制器500或500A可利用多个测定值MV1和S1和多个参照值P1、T1及W1读取、选择或检索存储于存储器400或400A的多个控制值PA3、PA4、LE3、LE4、TE3及TE4中的第1俯仰角PA3、第1前缘控制值LE3和/或第1后缘控制值TE3来作为多个控制值CTV。
控制器500或500A响应于检索到的多个控制值CTV可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。因此，至少一个促动器600-1、600-2和/或600-3可控制叶片200或200A的俯仰角、前缘210及后缘230中的至少一个。
参照图8，测定对象和测定值、相当于位置信息、地形信息及气象信息的控制对象和控制值可存储于存储器400或400A。根据多个实施例，测定对象和测定值、相当于位置信息、地形信息及气象信息的控制对象和控制值能够以第6查找表LUT6形态存储于存储器400或400A。
例如，当利用第1测定装置来测定叶片200或200A的每分钟转速，利用第2测定装置来测定叶片200或200A的位置时，控制器500或500A可利用多个测定值MV3和BP2和多个参照值T1-4、W1-7及P1-2读取、选择或检索存储于存储器400或400A的多个控制值PA3-1～PA3-16、LE3-1～LE3-16及TE3-1～TE3-16中的第14俯仰角PA3-14、第14前缘控制值LE3-14和/或第14后缘控制值TE3-14来作为多个控制值CTV。
控制器500或500A响应于检索到的多个控制值CTV可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。因此，至少一个促动器600-1、600-2和/或600-3可控制叶片200或200A的俯仰角、前缘210及后缘230中的至少一个。
参照图3至图8，说明存储于各查找表(LUT1～LUT6，总体来说是LUT)的测定对象和测定值、参照值及控制对象和控制值，但在控制器500或500A中，不存储于各查找表LUT1～LUT6的值可插补(interpolate)相邻的多个控制值来生成控制信号(CTRL1、CTRL2和/或CTRL3，总体来说是CTRL)。例如，参照图2和图3，当测定值MSR存在于多个测定值M1和M2之间时，控制器500或500A检索相当于多个测定值M1和M2的多个俯仰角PA1和PA2，并插补多个俯仰角PA1和PA2可生成第1控制信号CTRL1。
再次参照图2，第1促动器600-1可基于第1控制信号CTRL1来调节叶片200A的俯仰角。
俯仰角可使叶片200A中产生的升力增加或减少。例如，当风速增加时，叶片200A中产生的升力增加，虽然风力发电机100A的发电量增加，但对风力发电机100A施加的载荷也增加，因而为了减少上述载荷而规定地维持上述发电量，能够以减少受风的叶片200A的面积的方向调节俯仰角。
参照图2和图14，第2促动器600-2响应于第2控制信号CTRL2调节前缘210的开闭(open and shut)、前缘210与叶片200A之间的间隙GAP1或前缘210与叶片200A之间的角度ANG1可使叶片200A的三维形状变形。
当风力发电机100A位于风少的地域时，若前缘210打开，则前缘210与叶片200A之间的流体流动的密度通过文丘里效应(venturi effect)增加，叶片200A受到的压力增加，因而升力(lift force)增加。因此，由于叶片200A的转速增加，因而前缘210可执行收集很多风力发电机100A周围的风的功能。并且，具有前缘210越打开，风力发电机100A或叶片200A的载荷越减少的效果。因此，与调节俯仰角时不同，若升力增加，则风力发电机100A或叶片200A的载荷减少。
参照图2和图15，第3促动器600-3基于第3控制信号CTRL3来调节后缘230的开闭、后缘230与叶片200A之间的间隙GAP2或后缘230与叶片200A之间的角度ANG2，可使叶片200A的三维形状变形。
流体的速度越快，叶片200A中生成的涡流(turbulence)增加。后缘230使涡流减少，并使尾流(propeller wash、wake stream或slip stream)的方向朝向其他风力发电机。因此，具有上述其他风力发电机的能量转换效率增加的效果。
图2示出4个后缘230，但本发明的技术思想不局限于多个后缘230的配置和数量。并且，图2示出1个前缘210，但本发明的技术思想不局限于前缘210的配置和数量。
图13表示图1、图2、图9、图10或图12所示的涡轮机结构。如图13所示，叶片200A包括可装拆的(attachable and detachable)多个部分(parts，A、B、C及D)，各部分A、B、C及D可包括用于储存轻于空气的气体或密度小于作为外力作用于叶片200A的流体(空气或水)的密度的物质的密闭空间(closed space，a、b、c及d)。
因此，随着各密闭空间a、b、c及d在叶片200A中实现，叶片200A的重量减少，因而具有对风力发电机100A施加的载荷减少的效果。各密闭空间a、b、c及d可包括用于注入上述气体或上述物质的注入口250-1、250-3、250-5及250-7。
图9为表示图1所示的能量转换装置的另一实施例的图。参照图9，图1的能量转换装置100的另一实施例的风力发电机100B可包括叶片200A、测定装置300A、存储器400B、控制器500B及多个促动器600-1、600-2及600-3。
图9的叶片200A的结构和功能与图2的叶片200A的结构和功能相同或类似，图9的测定装置300A的结构和功能与图2的测定装置300A的结构和功能类似，图9的各促动器600-1、600-2及600-3的结构和功能与图2的各促动器600-1、600-2及600-3的结构和功能类似。图9的存储器400B与图2的存储器400A相对应，图9的控制器500B与图2的控制器500A相对应。
存储器400B可存储流体力学仿真程序430。控制器500B从存储器400B中读取流体力学仿真程序430，可启动所读取的流体力学仿真程序430。控制器500B可利用流体力学仿真程序430来生成相当于从测定装置300A中输出的测定值MSR的至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。
将从流体流动中获得的机械能转换为电能的能量转换装置100B包括：叶片200A，测定装置300A，当上述流体流动向叶片200A施加外力时，测定叶片的反应，生成相当于测定的结果的一个或其以上的多个测定值，控制器500B，利用从测定装置300A中输出的一个或其以上的多个测定值，生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3，至少一个促动器600-1、600-2和/或600-3，响应于从控制器500B中输出的至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3，使叶片200A的三维形状变形。其中，流体力学仿真程序可意味着固件、软件、程序或仿真程序。
存储器400B可存储流体力学仿真程序，例如计算流体力学(computational fluiddynamics(CFD))程序或有限单元法(FEM，finite element method)软件。控制器500B启动存储于存储器400B的CFD程序430，使CFD程序430利用从测定装置300A中输出的一个或其以上的多个测定值，可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。
存储器400B除了流体力学仿真程序430以外，还可存储参照图3至图8而说明的多个查找表LUT1～LUT6中的某一个。
控制器500B通过接收器700可接收能量转换装置100B周边的气象信息、设置能量转换装置100B的场所的地形信息及有关设置与能量转换装置100B不同的能量转换装置的位置的位置信息中的至少一个。流体力学仿真程序430利用上述至少一个和从测定装置300A中输出的一个或其以上的多个测定值，可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。根据实施例，流体力学仿真程序430利用存储于存储器400B的多个查找表LUT1～LUT6中的某一个和从测定装置300A中输出的一个或其以上的多个测定值，可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。
测定装置300A中包括的多个测定装置分别测定参照图4而说明的多个测定对象中的某一个和叶片200A的位置，可生成相当于测定结果的多个测定值。控制器500B或流体力学仿真程序430利用从上述多个测定装置中输出的多个测定值，可生成至少一个控制信号CTRL1、CTRL2和/或CTRL3。
各促动器600-1、600-2及600-3响应于各控制信号CTRL1、CTRL2及CTRL3，控制叶片200A的俯仰角、前缘210的控制及后缘230的控制，可使叶片200A的三维形状变形。
图10表示本发明的实施例的能量转换系统的概念图。图10的能量转换系统10可以是包括多个能量转换装置(例如，多个风力发电机：100-1和100-2)的能量收集(energyharvesting)系统。能量转换系统10可以是风力发电厂(wind farm)的实施例，上述风力发电厂可意味着为了生产电而使用的多个风力涡轮机(或者多个风力叶片)的组。
参照图10，能量收集系统或能量转换系统10可包括第1风力发电机100-1、第2风力发电机100-2及测定器20。测定器20是指可测定风力和风速的装置。
测定器20通过测定风力而生成风力值WIND，可将所生成的风力值WIND传送至控制器50。根据实施例，从人工卫星或灯塔中输出的气象信息(或者气象信息)可传送至接收器70。
代替测定装置300A设置测定器20，除此之外，各风力发电机100-1和100-2的结构，与图2或图9所示的风力发电机100A或100B的结构相同或者类似。即，各风力发电机100-1和100-2包括塔、转子、机舱及多个叶片，上述多个叶片可分别包括至少一个前缘和/或至少一个后缘。
用于控制各风力发电机100-1和100-2的各叶片的俯仰角、各前缘210及各后缘230的各促动器(600-1、600-2及600-3，总体来说是60)可包括在各风力发电机100-1和100-2。
控制各风力发电机100-1和100-2的运转的控制中心包括存储器40、控制器50及接收器70。
第1风力发电机100-1包括多个第1叶片200-1和多个第1促动器，各第1促动器与各促动器600-1、600-2及600-3对应，各第1促动器(与600-1、600-2及600-3对应)分别响应于从控制器50中输出的各控制信号(与CTRL1、CTRL2及CTRL3对应，总体来说是CTRL)，调节各第1叶片200-1的俯仰角、前缘及后缘，可使各第1叶片200-1的三维形状变形。
第2风力发电机100-2包括多个第2叶片200-2和多个第2促动器，各第2促动器与各促动器600-1、600-2及600-3对应，各第2促动器600-1、600-2及600-3响应于从控制器50中输出的各控制信号(与CTRL1、CTRL2及CTRL3对应，总体来说是CTRL)，控制各第2叶片200-2的俯仰角、前缘及后缘，可使各第2叶片200-2的三维形状变形。
存储器40可存储要参照图11而说明的与输入值对应的控制对象和控制值。
控制器50响应于从测定器20中输出的风力值WIND，读取存储于存储器40的多个控制值中的第1控制值，响应于所读取的第1控制值，生成控制信号CTRL。多个第1促动器中的至少一个响应于从控制器50中输出的控制信号CTRL，可使多个第1叶片200-1中的至少一个三维形状变形。
存储于存储器的多个控制值各自根据各风力发电机100-1和100-2周边的气象信息、设置各风力发电机100-1和100-2的场所的地形信息及有关设置各风力发电机100-1和100-2的位置的位置信息中的至少一个，具有不同的值。
控制器50可将通过接收器70接收的气象信息、地形信息和/或位置信息存储于存储器40。
上述多个第1促动器中的某一个响应于控制信号CTRL，调节各第1叶片200-1的俯仰角，可使第1叶片200-1各三维形状。上述多个第1促动器中的另一个响应于控制信号CTRL，调节前缘的开闭、上述前缘与各第1叶片200-1之间的间隙及上述前缘与各第1叶片200-1之间的角度ANG1中的至少一个，可使各第1叶片200-1的三维形状变形。
上述多个第1促动器中的另一个响应于控制信号CTRL，调节后缘的开闭、上述后缘与各第1叶片200-1之间的间隙及上述后缘与各第1叶片200-1之间的角度中的至少一个，可使各第1叶片200-1的三维形状变形。
图11表示图10所示的存储器中存储的多个控制对象和多个控制值的实施例。参照图10和图11，风力值、输入值及控制对象和控制值可存储于存储器40。根据实施例，相当于风力值、位置信息、地形信息及气象信息的控制对象和控制值，以第7查询表LUT7形态可存储于存储器40。
例如，当从测定器20中输出的风力值WIND为第1风力值WIND1时，控制器50可利用测定值WIND1和多个输入值T1-2、W1-4及P1-2，在存储于存储器40的多个控制值PA3-1～PA3-16、LE3-1～LE3-16及TE3-1～TE3-16中读取、选择或检索第8俯仰角PA3-8、第8前缘控制值LE3-8和/或第8后缘控制值TE3-8来作为多个控制值CTV。
控制器50响应于所检索的多个控制值CTV，可生成至少一个控制信号(CTRL1、CTRL2和/或CTRL3，总体来说是CTRL)。因此，至少一个第1促动器可控制第1叶片200-1的俯仰角、前缘及后缘中的至少一个。
并且，当从测定器20输出的风力值WIND为第1风力值WIND1时，控制器50可利用测定值WIND1和多个输入值T1-1、W1-1及P1-1，在存储于存储器40的多个控制值PA3-1～PA3-16、LE3-1～LE3-16及TE3-1～TE3-16中读取、选择或检索第1俯仰角PA3-1、第1前缘控制值LE3-1和/或第1后缘控制值TE3-1来作为多个控制值CTV。
控制器50响应于检索的多个控制值CTV，可生成至少一个控制信号(CTRL1、CTRL2和/或CTRL3，总体来说是CTRL)。因此，至少一个第1促动器在第1叶片200-1的俯仰角、前缘及后缘中可控制至少一个。
图12表示本发明的实施例的能量转换系统的概念图。除了测定器20之外，图12的能量转换系统10-1的结构和运转与图10的能量转换系统10的结构和运转相同或者类似。
并且，存储于存储器40-1的多个控制值不包括由测定器20测定的风力值WIND。
控制器50通过接收器70，从各风力发电机100-1和100-2周边的气象信息、设置各风力发电机100-1和100-2的场所的地形信息及有关设置各风力发电机100-1和100-2的位置的位置信息中接收至少一个INV，可将至少一个INV存储于存储器40-1。
参照图11和图12，控制器50利用多个输入值T1-1、W1-1及P1-1，在存储于存储器40的多个控制值PA3-1～PA3-16、LE3-1～LE3-16及TE3-1～TE3-16中可读取、选择或检索第1俯仰角PA3-1、第1前缘控制值LE3-1和/或第1后缘控制值TE3-1来作为多个控制值CTV。
图16为说明图1、图2或图9所示的能量转换装置的运转的流程图。参照图1、图2、图9及图16，将从流体流动中获得的机械能转换为电能的能量转换装置100的运转方法，当上述流体流动向叶片200施加外力时，测定装置300测定叶片200的反应，生成相当于测定结果的测定值(S110)。
控制器500响应于从测定装置300中输出的上述测定值，读取存储于存储器400的多个控制值中的第1控制值，利用上述第1控制值，生成控制信号CTRL(S130)。促动器600响应于从控制器500中输出的控制信号CTRL，使叶片200的三维形状变形(S150)。
存储于存储器400的上述控制值各自根据能量转换装置100周边的气象信息、设置能量转换装置100的场所的地形信息及有关设置与能量转换装置100不同的能量转换装置的位置的位置信息中的至少一个，具有不同的值。
图17为说明图10或图12所示的能量转换系统的运转的流程图。参照图10、图12及图17，控制器50通过接收器70接收气象信息、地形信息及位置信息中的至少一个，将接收的至少一个存储于存储器40或40-1(S210)。
控制器50响应于上述至少一个，读取存储于存储器40或40-1的多个控制值中的第1控制值，利用所读取的第1控制值，生成控制信号CTRL(S230)。促动器60响应于从控制器50中输出的控制信号CTRL，使叶片的三维形状变形(S250)。
如图1至图17而说明，将从流体流动(或流体的流动)中获得的机械能转换为电能的能量转换装置100包括叶片200或200A、多个测定装置300、存储器400、控制器500及促动器600。多个测定装置300当上述流体流动向叶片200或200A施加外力时，测定叶片200或200A的反应，生成相当于测定的结果的多个测定值。
如参照图3至图8及图11而说明，存储器400存储与表示能量转换装置100的内部环境的多个第1值和表示能量转换装置100的外部环境的多个第2值的组合相应的多个控制值。
控制器500响应于从测定装置300中输出的上述多个测定值，从存储器400中读取上述多个控制值中的某一个控制值，响应于所读取的上述某一个的控制值生成控制信号CTRL。
促动器600响应于从控制器500中输出的控制信号CTRL，使叶片200或200A的三维形状变形。存储器400可以是内置于控制器500的高速缓冲存储器。
上述内部环境包含叶片200或200A的位置信息、能量转换装置100的累积发电量、叶片200或200A的累积疲劳寿命、叶片200或200A的累积紫外线量及叶片200或200A的剩余寿命中的至少一个，但不局限于此，参照图3至图8而说明的测定对象也可包括在上述内部环境中。
控制器500或500A利用能量转换装置100的内部环境，可分别更新存储于各查找表LUT1～LUT7的多个控制值。例如,控制器500或500A利用预断(prognosis)技术、人工智能(Artificial Intelligence(AI))技术、情境感知计算(Context Awareness Computing)技术、监控能量转换装置100的累积电力生产量或能量转换装置100的零件的状态的结果，可分别更新存储于各查找表LUT1～LUT7的多个控制值。
上述外部环境可包含有关设置能量转换装置100的第1位置的第1位置信息、有关设置与能量转换装置100不同的能量转换装置的第2位置的第2位置信息、有关上述第1位置和上述第2位置中的至少一个的气象信息及包含上述第1位置信息和上述第2位置信息的地形信息中的至少一个。
控制器500或500A反映上述外部环境，可分别更新存储于各查找表LUT1～LUT7的多个控制值。在本说明书中，作为能量转换装置100的实施例，说明风力发电机100A、100B、100-1及100-2的结构和运转，但本发明的技术思想可照旧适用于潮力发电机和波力发电机。
本发明将图中所示的实施例作为参考而说明，但这只不过是例示性的，只要是本技术领域的普通技术人员就能理解由此可实现多种变形及等同的其他实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应当取决于所附的权利要求的技术思想。
工业实用性
本发明可利用于能量转换装置、包括上述能量转换装置的风力发电系统及上述能量转换装置的运转方法。

Claims (36)

1.一种能量转换装置，将从流体流动中获得的机械能转换为电能，其特征在于，包括：
叶片；
第1测定装置，当所述流体流动向所述叶片施加外力时，测定所述叶片的反应，生成相当于测定结果的第1测定值；
存储器，存储多个控制值；
控制器，响应于从所述第1测定装置中输出的所述第1测定值，从所述存储器中读取所述多个控制值中的第1控制值，利用所述第1控制值生成控制信号；以及
促动器，响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述叶片的三维形状变形。
2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，
还包括第2测定装置，所述第2测定装置测定所述叶片的位置，生成相当于测定结果的第2测定值，
所述控制器响应于从所述第1测定装置中输出的所述第1测定值和从所述第2测定装置中输出的所述第2测定值，从所述存储器中读取所述多个控制值中的第2控制值，利用所述第2控制值生成所述控制信号。
3.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述流体流动根据风、潮流或波浪生成。
4.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述叶片包括能够装拆的多个部分。
5.根据权利要求4所述的能量转换装置，其特征在于，所述多个部分中的至少一个包括能够密封的密封空间。
6.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述第1测定值包含所述叶片的复原力、所述叶片的弹性力、所述叶片的空气弹性、所述叶片的疲劳载荷、所述叶片的振动、所述叶片的变形力、所述叶片的重力、所述叶片的浮力、所述叶片的转速、所述叶片的俯仰角、所述叶片的变形率、所述叶片的加速度、所述叶片的紫外线量、所述叶片的日射量、所述流体流动的速度、所述叶片的温度及所述叶片的湿度中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述促动器响应于所述控制信号，调节所述叶片的俯仰角，使所述叶片的三维形状变形。
8.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述叶片包括前缘，所述促动器响应于所述控制信号，调节所述前缘的开闭、所述前缘与所述叶片之间的间隙及所述前缘与所述叶片之间的角度中的至少一个，使所述叶片的三维形状变形。
9.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述叶片包括后缘，所述促动器响应于所述控制信号，调节所述后缘的开闭、所述后缘与所述叶片之间的间隙及所述后缘与所述叶片之间的角度中的至少一个，使所述叶片的三维形状变形。
10.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述第1控制值包括不同的多个值，所述控制器对所述不同的多个值进行插补，根据插补结果生成所述控制信号。
11.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述存储器中存储的所述多个控制值各自根据所述能量转换装置周边的气象信息、设置所述能量转换装置的场所的地形信息及有关设置与所述能量转换装置不同的能量转换装置的位置的位置信息中的至少一个，具有不同的值。
12.一种能量转换装置，将从流体流动中获得的机械能转换为电能，其特征在于，包括：
叶片；
测定装置，当所述流体流动向所述叶片施加外力时，测定所述叶片的反应，生成相当于测定的结果的第1测定值；
控制器，利用从所述第1测定装置中输出的所述第1测定值，生成控制信号；以及
促动器，响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述叶片的三维形状变形。
13.根据权利要求12所述的能量转换装置，其特征在于，
还包括存储器，所述存储器存储计算流体力学程序，
所述控制器启动所述存储器中存储的所述CFD程序，使所述CFD程序利用所述第1测定值来生成所述控制信号。
14.根据权利要求12所述的能量转换装置，其特征在于，所述控制器利用所述能量转换装置周边的气象信息、设置所述能量转换装置的场所的地形信息及有关设置与所述能量转换装置不同的能量转换装置的位置的位置信息中的至少一个和所述第1测定值，生成所述控制信号。
15.根据权利要求12所述的能量转换装置，其特征在于，
还包括第2测定装置，所述第2测定装置测定所述叶片的位置，生成相当于测定结果的第2测定值，
所述控制器利用从所述第1测定装置中输出的所述第1测定值和从所述第2测定装置中输出的所述第2测定值，生成所述控制信号。
16.根据权利要求12所述的能量转换装置，其特征在于，所述叶片包括前缘或后缘，所述促动器响应于所述控制信号，控制所述叶片的俯仰角、所述前缘的开闭或所述后缘的开闭，使所述叶片的三维形状变形。
17.一种能量转换装置，将从流体流动中获得的机械能转换为电能，其特征在于，包括：
叶片；
多个测定装置，当所述流体流动向所述叶片施加外力时，测定所述叶片的反应，生成相当于测定的结果的多个测定值；
存储器，存储与表示所述能量转换装置的内部环境的多个第1值和表示所述能量转换装置的外部环境的多个第2值的组合相应的多个控制值；
控制器，响应于从所述多个测定装置中输出的所述多个测定值，从所述存储器中读取所述多个控制值中的一个控制值，响应于所读取的所述一个控制值而生成控制信号；以及
促动器，响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述叶片的三维形状变形。
18.根据权利要求17所述的能量转换装置，其特征在于，所述存储器为内置于所述控制器的高速缓冲存储器。
19.根据权利要求17所述的能量转换装置，其特征在于，所述内部环境包括所述叶片的位置信息、所述能量转换装置的累积发电量、所述叶片的累积疲劳寿命、所述叶片的累积紫外线量及所述叶片的剩余寿命中的至少一个，所述外部环境包含有关设置所述能量转换装置的第1位置的第1位置信息、有关设置与所述能量转换装置不同的能量转换装置的第2位置的第2位置信息、有关所述第1位置和所述第2位置中的至少一个的气象信息及包括所述第1位置信息和所述第2位置信息的地形信息中的至少一个。
20.根据权利要求17所述的能量转换装置，其特征在于，所述多个测定装置包括：
至少一个第1测定装置，测定所述叶片的复原力、所述叶片的弹性力、所述叶片的空气弹性、所述叶片的疲劳载荷、所述叶片的振动、所述叶片的变形力、所述叶片的重力、所述叶片的浮力、所述叶片的转速、所述叶片的俯仰角、所述叶片的变形率、所述叶片的加速度、所述叶片的紫外线量、所述叶片的日射量、所述流体流动的速度、所述叶片的温度及所述叶片的湿度中的至少一个；以及
第2测定装置，测定所述叶片的位置。
21.根据权利要求17所述的能量转换装置，其特征在于，所述叶片包括前缘或后缘，所述促动器响应于所述控制信号，控制所述叶片的俯仰角、所述前缘的开闭或所述后缘的开闭，使所述叶片的三维形状变形。
22.一种风力发电系统，其特征在于，
包括：
第1风力发电机，包括第1叶片和第1促动器；
第2风力发电机，包括第2叶片；
测定器，测定风力，生成风力值；
存储器，存储多个控制值；以及
控制器，响应于从所述测定器中输出的所述风力值，从所述存储器中读取所述多个控制值中的第1控制值，响应于所读取的第1控制值，生成控制信号，
所述第1促动器响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述第1叶片的三维形状变形。
23.根据权利要求22所述的风力发电系统，其特征在于，存储于所述存储器的所述多个控制值各自根据所述第1风力发电机周边的气象信息、设置所述第1风力发电机的场所的地形信息及有关设置所述第2风力发电机的位置的位置信息中的至少一个，具有不同的值。
24.根据权利要求22所述的风力发电系统，其特征在于，所述第1促动器响应于所述控制信号，调节所述第1叶片的俯仰角，使所述第1叶片的三维形状变形。
25.根据权利要求22所述的风力发电系统，其特征在于，所述第1叶片包含前缘，所述第1促动器响应于所述控制信号，调节所述前缘的开闭、所述前缘与所述叶片之间的间隙及所述前缘与所述第1叶片之间的角度中的至少一个，使所述叶片的三维形状变形。
26.根据权利要求22所述的风力发电系统，其特征在于，所述第1叶片包括后缘，所述第1促动器响应于所述控制信号，调节所述后缘的开闭、所述后缘与所述叶片之间的间隙及所述后缘与所述叶片之间的角度中的至少一个，使所述叶片的三维形状变形。
27.一种风力发电系统，其特征在于，
包括：
第1风力发电机，包括第1叶片和第1促动器；
第2风力发电机，包括第2叶片；
存储器，存储多个控制值；
接收器，接收所述第1风力发电机周边的气象信息、设置所述第1风力发电机的场所的地形信息及有关设置所述第2风力发电机的位置的位置信息中的至少一个；以及
控制器，响应于从所述接收器中输出的所述至少一个，从所述存储器中选择所述多个控制值中的第1控制值，响应于所述第1控制值，生成控制信号，
所述第1促动器响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述第1叶片的三维形状变形。
28.根据权利要求27所述的风力发电系统，其特征在于，所述第1促动器响应于所述控制信号，调节所述第1叶片的俯仰角，使所述第1叶片的三维形状变形。
29.根据权利要求27所述的风力发电系统，其特征在于，所述第1叶片包括前缘，所述第1促动器响应于所述控制信号，调节所述前缘的开闭、所述前缘与所述叶片之间的间隙及所述前缘与所述第1叶片之间的角度中的至少一个，使所述叶片的三维形状变形。
30.根据权利要求27所述的风力发电系统，其特征在于，所述第1叶片包括后缘，所述第1促动器响应于所述控制信号，调节所述后缘的开闭、所述后缘与所述叶片之间的间隙及所述后缘与所述叶片之间的角度中的至少一个，使所述叶片的三维形状变形。
31.一种能量转换装置的运转方法，将从流体流动中获得的机械能转换为电能，其特征在于，包括：
当所述流体流动向叶片施加外力时，测定装置测定所述叶片的反应，生成响应于测定结果的测定值的步骤；
控制器响应于从所述测定装置中输出的所述测定值，从存储器中读取多个控制值中的第1控制值，利用所述第1控制值生成控制信号的步骤；以及
促动器响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述叶片的三维形状变形的步骤。
32.根据权利要求31所述的能量转换装置的运转方法，其特征在于，存储于所述存储器的所述多个控制值各自根据所述能量转换装置周边的气象信息、设置所述能量转换装置的场所的地形信息及有关设置与所述能量转换装置不同的能量转换装置的位置的位置信息中的至少一个，具有不同的值。
33.一种风力发电系统的运转方法，其为包括包含第1叶片和第1促动器的第1风力发电机和包含第2叶片的第2风力发电机的风力发电系统的运转方法，其特征在于，包括：
测定器测定风力生成风力值的步骤；
控制器响应于从所述测定器中输出的所述风力值，读取存储器中存储的多个控制值中的第1控制值，利用所读取的第1控制值生成控制信号的步骤；以及
所述第1促动器响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述第1叶片的三维形状变形的步骤。
34.根据权利要求33所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，使所述第1叶片的三维形状变形的步骤中，所述促动器响应于所述控制信号，控制所述叶片的俯仰角、所述第1叶片中包括的前缘的开闭或所述第1叶片中包括的后缘的开闭，使所述第1叶片的三维形状变形。
35.一种风力发电系统的运转方法，其为包括包含第1叶片和第1促动器的第1风力发电机和包含第2叶片的第2风力发电机的风力发电系统的运转方法，其特征在于，包括：
控制器将多个控制值存储于存储器的步骤；
接收器接收所述第1风力发电机周边的气象信息、设置所述第1风力发电机的场所的地形信息及有关设置所述第2风力发电机的位置的位置信息中的至少一个的步骤；
所述控制器响应于从所述接收器中输出的所述至少一个，从存储于所述存储器的所述多个控制值中选择第1控制值，响应于所述第1控制值生成控制信号的步骤；以及
所述第1促动器响应于从所述控制器中输出的所述控制信号，使所述第1叶片的三维形状变形的步骤。
36.根据权利要求35所述的风力发电系统的运转方法，其特征在于，还包括：
所述控制器计算所述第1风力发电机的累积发电量的步骤；以及
根据所述控制器计算的累积发电量，分别更新所述多个控制值的步骤。
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