KR100970302B1 - Horizontal Axis Wind Turbine Generator Using Dual Blade and Operating method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중 날개를 이용하여 맞바람 형식의 수평축 풍력 발전 장치의 발전 가능 풍속 범위를 확장시켜 발전 효율을 높이는 한편, 날개의 초기 구동을 쉽게 할 수 있도록 한 풍력 발전 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수평축 풍력 발전 장치는, 동체의 선단에 설치되는 맞바람 형식의 대형 날개에 더하여 동체의 후미에 뒷바람 형식의 소형 날개를 설치하여, 풍속이 대형 날개에 설정된 시동 풍속과 종단 풍속의 범위 이내일 때에는 대형 날개에 의해 발전을 하고, 시동 풍속과 종단 풍속 범위를 벗어난 때에는 소형 날개에 의해 발전할 수 있도록 구성되어, 소형 날개에 의해 발전 가능 풍속 범위가 확장된다. 또한, 본 발명은 소형 날개를 통한 풍력을 이용해 발전한 에너지를 축전 장치에 저장해 두었다가 대형 날개의 초기 기동에 필요한 에너지로 사용할 수 있도록 구성되어, 대형 날개의 초기 기동이 쉽고 신속하다.

Figure R1020080007855

풍력, 발전, 이중, 날개, 블레이드, 수평축, Vin, Vout

The present invention relates to a wind power generation device that uses a double wing to increase the power generation efficiency by extending the power generation wind speed range of a horizontal wind turbine of the upwind type, and to facilitate the initial driving of the wing. In the horizontal axis wind turbine generator according to the present invention, in addition to the upwind type large blade installed at the tip of the fuselage, the small wind blade type is installed at the rear of the fuselage, so that the wind speed is within the range of the starting wind speed and the terminal wind speed set on the large blade. When the wind turbines generate power by a large blade, and generate power by a small blade when they are out of the range of the starting wind speed and the terminal wind speed, the wind speed range that can be generated by the small blade is expanded. In addition, the present invention is configured to store the energy generated by the wind power through the small blades in the power storage device and to be used as the energy required for the initial startup of the large blade, the initial start of the large blade is easy and quick.

Figure R1020080007855

Wind, Power Generation, Double, Wings, Blade, Horizontal Axis, Vin, Vout

Description

이중 날개를 이용한 수평축 풍력 발전 장치{Horizontal Axis Wind Turbine Generator Using Dual Blade and Operating method thereof} Horizontal Axis Wind Turbine Generator Using Dual Blade and Operating Method

본 발명은 수평축 풍력 발전 장치에 관한 것으로서, 특히 이중 날개를 이용하여 맞바람 형식의 수평축 풍력 발전 장치의 발전 가능 풍속 범위를 확장시켜 발전 효율을 높이는 한편, 날개의 초기 구동을 쉽게 할 수 있도록 한 풍력 발전 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a horizontal axis wind power generation device, and in particular, by using a double wing wind power generation to increase the power generation efficiency by increasing the wind power range of the horizontal axis wind power generator of the upwind type to facilitate the initial driving of the wing Relates to a device.

잘 알려진 바와 같이, 맞바람 형식의 수평축 풍력 발전 장치는, 날개의 회전축이 바람의 흐름에 평행인 수평축 풍력 발전 장치(HAWT: Horizontal-Axis Wind Turbine)의 가장 일반적인 형태 중 하나로서, 날개가 동체의 후미에 배치되어 지나가는 바람을 맞이하는 뒷바람 형식(Downwind type)에 비하여 날개가 동체의 선단에 배치되어 불어오는 바람을 맞이하는 형식(Upwind type)의 발전 장치이다. As is well known, the upwind-type horizontal axis wind turbine is one of the most common types of horizontal-axis wind turbines (HAWTs) in which the axis of rotation of the blades is parallel to the wind flow. Compared to the downwind type, which receives the wind passing through it, it is an upwind type power generation device that receives the wind from being placed on the tip of the fuselage.

이러한 맞바람 형식의 수평축 풍력 발전 장치는, 타워(tower)의 상단에 동체(nacelle)가 수직축을 중심으로 수평으로 회전가능하게 설치되고, 동체 선단의 허브(hub)에 하나 이상의 날개(blade)가 설치되고, 허브의 후방으로 즉, 동체의 내부로 회전축(rotor)이 설치되고, 상기 회전축 단부에 증속 기어 장치와 발전기가 순차 연결되며, 상기 회전축을 감속시키거나 회전을 정지시킬 수 있는 제동 장치가 설치된다. The horizontal wind turbine of this upwind type has a nacelle rotatably installed horizontally about a vertical axis at the top of a tower, and at least one blade is installed at a hub of the front end of the tower. A rotor is installed at the rear of the hub, i.e., inside the fuselage, and an increase gear device and a generator are sequentially connected to the end of the rotor shaft, and a brake device is provided to reduce the rotation shaft or stop the rotation. do.

그런데, 이와 같은 풍력 발전 장치는 바람이 설계 풍속 범위로 불어줄 때에만 풍력 발전 사용이 가능하고, 설계 풍속을 이탈할 때에는 사용되지 못함으로써 발전 효율이 낮다. 즉, 허브 높이의 풍속이 시동 풍속(Vin: cut-in wind speed, 발전 개시를 위한 최저 풍속)과 종단 풍속(Vout: cut-out wind speed, 발전 최대 풍속)을 벗어나면 풍력 기기가 발전을 하지 못하도록 발전 가능한 풍속 범위가 제한되어 있는 것이다. However, such a wind power generator can use the wind power only when the wind blows into the design wind speed range, and the power generation efficiency is low because it is not used when the wind winds away from the design wind speed. That is, if the wind speed at the hub height is outside the start wind speed (Vin: cut-in wind speed) and the end wind speed (Vout: cut-out wind speed), The wind speed range that can be developed is limited.

또한, 날개가 정지하고 있다가 다시 회전하기 위해서는, 날개의 자중, 회전축 및 증속 기어 장치의 중량 관성 모멘트(즉, 저항력), 그리고 기어의 맞물림이나 기어 박스 내의 윤활유의 점도에 따른 저항력 등을 극복하여야 하기 때문에 많은 에너지를 필요로 하게 되고, 그에 따라 바람이 시동 풍속으로 불어더라도 기동이 되지 않거나 기동이 지연되는 문제가 생긴다. In addition, in order for the vane to stop and rotate again, the weight of the vane, the rotational axis and the moment of inertia of the gear unit (ie the resistive force), and the resistance due to the gear engagement or the viscosity of the lubricant in the gearbox must be overcome. Therefore, it requires a lot of energy, so that even if the wind blows at the start wind speed, there is a problem that the start is not started or the start is delayed.

본 발명은 상기와 같은 종래의 수평축 풍력 발전 장치가 가지고 있는 문제들을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 풍력 발전 장치의 발전 가능 풍속 범위를 확장시켜 발전 효율을 향상시킬 있도록 하는데에 있다. The present invention was developed to solve the problems of the conventional horizontal axis wind power generator as described above, an object of the present invention is to expand the wind power generation range of the wind power generator to improve the power generation efficiency.

또한 본 발명은 상기한 목적에 더하여 날개의 초기 구동을 쉽게 할 수 있도록 하는데에 있다. In addition, the present invention is to facilitate the initial drive of the wing in addition to the above object.

상술한 본 발명의 목적은, 동체의 선단에 설치되는 맞바람 형식의 대형 날개에 더하여 동체의 후미에 뒷바람 형식의 소형 날개를 설치하고 이를 발전에 이용할 수 있도록 한 이중 날개를 이용한 수평축 풍력 발전 장치를 제공함으로써 달성된다. The object of the present invention described above is to provide a horizontal wind turbine generator using a double wing to install a small wing of the rear wind type in the rear of the fuselage in addition to the large wind blades installed on the front end of the fuselage and to use them for power generation. Is achieved.

구체적으로 본 발명의 이중 날개를 이용한 수평축 풍력 발전 장치는, 타워의 상단에 수직축을 중심으로 회전가능하게 설치되는 동체; 상기 동체의 전반부에 바람의 흐름 방향과 평행하게 설치되는 제1 회전축; 상기 동체 선단의 제1 회전축에 설치되는 제1 허브 및 시동 풍속과 종단 풍속의 범위 이내의 구동 풍속을 가지고 상기 제1 허브에 방사상으로 설치되는 맞바람 형식의 대형 날개; 상기 제1 회전축의 후단에 연결되는 제1 증속 기어 장치; 상기 제1 증속 기어 장치의 출력단에 연결되는 발전기; 상기 제1 회전축을 감속시키거나 회전을 정지시키기 위한 제1 제동 장치; 상기 동체 후반부에 바람의 흐름 방향과 평행하게 설치되는 제2 회전축; 상기 동체 후미의 제2 회전축에 설치되는 제2 허브 및 상기 대형 날개와 상이한 구동 풍속을 가지고 상기 제2 허브에 방사상으로 설치되어 상기 대형 날개와 동일한 방향으로 회전하는 뒷바람 형식의 소형 날개; 상기 제2 회전축에 연결되는 제2 증속 기어 장치; 상기 제2 회전축을 감속시키거나 회전을 정지시키기 위한 제2 제동 장치; 및 풍속에 따라 상기 제1 제동 장치와 제2 제동 장치를 선택 조작하는 콘트롤러를 포함하며, 바람이 시동 풍속과 종단 풍속의 범위 이내일 때에는 상기 대형 날개에 의해 발전이 이루어지고, 바람이 시동 풍속과 종단 풍속의 범위를 벗어난 때에 상기 소형 날개에 의해 발전이 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. Specifically, the horizontal axis wind turbine generator using the double blade of the present invention, the body is rotatably installed around the vertical axis on the top of the tower; A first rotating shaft installed in the first half of the fuselage in parallel with a wind flow direction; A first hub installed on the first rotation shaft of the fuselage tip and a large blade of a head-wind type radially installed on the first hub with a drive wind speed within a range of starting wind speed and end wind speed; A first speed increasing gear device connected to a rear end of the first rotation shaft; A generator connected to an output end of the first speed increasing gear device; A first braking device for slowing down or stopping rotation of the first rotating shaft; A second rotating shaft installed in the rear half of the fuselage in parallel with a wind flow direction; A small blade of a rear wind type that is radially installed on the second hub and has a driving wind speed different from that of the large vane, and is rotated in the same direction as the large vane; A second speed increasing gear device connected to the second rotation shaft; A second braking device for slowing down or stopping the rotation of the second rotating shaft; And a controller for selecting and manipulating the first braking device and the second braking device according to the wind speed. When the wind is within the range of the start wind speed and the end wind speed, power is generated by the large blades, and the wind It is characterized in that the power generation is made by the small blade when out of the range of the end wind speed.

상기한 본 발명의 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 발전기의 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터를 통한 전류를 저장하는 축전 장치와, 상기 콘트롤러의 제어하에 상기 축전 장치의 전기 에너지에 의해 구동하여 상기 제1 증속 기어 장치의 입력축 또는 제1 회전축을 회전시켜 상기 대형 날개를 기동시키는 전동기를 더 포함할 수 있다. In the wind power generator according to the present invention, a converter for converting alternating current of the generator into direct current, a power storage device for storing current through the converter, and electrical energy of the power storage device under control of the controller. It may further include an electric motor for driving the large blade by rotating the input shaft or the first rotary shaft of the first speed increasing gear device.

본 발명에 의하면, 동체의 전, 후방에는 대형 날개와 소형 날개를 설치하여, 풍속이 대형 날개에 설정된 시동 풍속과 종단 풍속의 범위를 벗어난 때에 소형 날개에 의해 발전할 수 있음으로써, 발전 가능 풍속 범위가 확장되고, 그로 인해 풍력 발전 장치의 효율을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, a large wing and a small wing are provided in front and rear of the fuselage, and the wind power can be generated by the small wing when the wind speed is outside the range of the start wind speed and the end wind speed set on the large wing, thereby generating a wind speed range. Can be extended, thereby improving the efficiency of the wind turbine.

이에 더하여, 본 발명에 의하면, 소형 날개를 통한 풍력을 이용해 발전한 에너지를 축전 장치에 저장해 두었다가 대형 날개의 초기 기동에 필요한 에너지로 사용할 수 있음으로써, 정지 상태의 대형 날개의 초기 기동에 필요한 구동력을 쉽게 제공할 수 있어 가동률이 향상된 풍력 발전 장치가 구현된다. In addition, according to the present invention, the energy generated by the wind power through the small blades can be stored in the power storage device and used as energy for the initial startup of the large blades, thereby easily driving the driving force required for the initial startup of the large blades in a stationary state. Wind turbines with improved utilization rates can be implemented.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이중 날개를 이용한 수평축 풍력 발전 장치의 외관을 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 풍력 발전 장치는 타워(50)의 상단에 수직축을 중심으로 회전가능하게 설치되는 동체(100)와, 상기 동체(100)의 전반부에 바람의 흐름 방향과 평행하게 설치되는 제1 회전축(110)을 포함하고, 상기 제1 회전축(110)의 선단에는 제1 허브(111)가 설치되며, 제1 허브(111)에는 맞바람 형식(Upwind type)의 대형 날개(112)가 방사상으로 설치되어 있다. 이에 병행하여, 동체(100)의 후반부에는 제2 회전축(210)의 후단에 제2 허브(211)가 설치되며, 제2 허브(211)에는 뒷바람 형식(downwind type)의 소형 날개(212)가 방사상으로 설치되어 있다. 상기 대형 날개(112)와 소형 날개(212)는 회전 방향이 일치하도록 설정된다. 예를 들어, 상기 대형 날개(112) 맞바람에 의해 시계 방향으로 회전하면 상기 소형 날개(212)는 상기 대형 날개(112)를 지나는 바람을 뒷바람으로 하여 시계 방향으로 회전하도록 설정된다. 이와 같이, 동체(100)의 전방에는 종래와 같은 공지의 대형 날개(112)가 설치되고, 동체(100)의 후방에는 소형 날개(212)가 설치되어, 바람이 상기 대형 날개(112)에 설정된 시동 풍속(Vin)과 종단 풍속(Vout)의 범위 이내일 때에는 대형 날개(112)에 의해 발전을 하고, 시동 풍속과 종단 풍속 범위를 벗어난 때에는 상기 소형 날개(212)에 의해 발전을 할 수 있도록 하여 발전 가능 풍속 범위를 확장시킨 것이다. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a horizontal axis wind turbine generator using a double wing according to the present invention. As shown in FIG. 1, the wind power generator is installed on the top of the tower 50 in a rotatable manner with a body 100 rotatably installed on a vertical axis, and installed in parallel with a direction of wind flow in the first half of the body 100. It includes a first rotating shaft 110, the first hub 111 is installed at the front end of the first rotating shaft 110, the large blade 112 of the upwind type (Upwind type) Is installed radially. In parallel with this, a second hub 211 is installed at the rear end of the second rotating shaft 210 at the second half of the fuselage 100, and a small wing 212 having a downwind type is provided at the second hub 211. It is installed radially. The large blade 112 and the small blade 212 is set to match the direction of rotation. For example, when the large blade 112 is rotated clockwise due to the wind, the small blade 212 is set to rotate clockwise with the wind back through the large blade 112 as the back wind. In this way, the front of the fuselage 100 is provided with a large blade 112 known in the prior art, a small blade 212 is installed behind the fuselage 100, the wind is set on the large blade 112 When within the range of the start wind speed (Vin) and the end wind speed (Vout), the power is generated by the large blade 112, and when out of the range of the start wind speed and the end wind speed (Vin), the power can be generated by the small blade (212) It extends the range of wind speeds that can be generated.

도 2에는 본 발명의 제1실시예에 따른 수평축 풍력 발전 장치의 구성을 보여주는 계통도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 대형 날개(112)가 설치되는 제1 회전축(110)의 후단에는 제1 증속 기어 장치(120)가 연결되고, 제1 증속 기어 장치(120)의 출력단에는 발전기(generator)(300)가 설치된다. 제1 증속 기어 장치(120)는, 상기 대형 날개(112)에 의해 회전하는 제1 회전축(110)으로부터 입력되는 회전수를 발전기(300)의 전기 발전에 적합한 회전수로 증속하는 역할을 한다. 그리고 상기 제1 회전축(110) 상에는 제1 회전축(110)을 감속시키거나 회전을 정지시키기 위한 제1 제동 장치(130)가 설치된다. Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a horizontal axis wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a first speed increasing gear device 120 is connected to a rear end of the first rotating shaft 110 in which the large blade 112 described above is installed, and at an output end of the first speed increasing gear device 120. Generator 300 is installed. The first speed increasing gear device 120 serves to increase the rotation speed input from the first rotation shaft 110 rotated by the large blade 112 to a rotation speed suitable for electric power generation of the generator 300. In addition, a first braking device 130 is installed on the first rotation shaft 110 to decelerate or stop the rotation of the first rotation shaft 110.

한편, 전술한 소형 날개(212)가 설치되는 제2 회전축(210)의 후단에는 제2 증속 기어 장치(220)가 연결되고, 제2 증속 기어 장치(220)의 출력단은 상기한 발전기(300)에 연결된다. 또한 상기 제2 회전축(210) 상에는 제2 회전축(210)을 감속시키거나 회전을 정지시키기 위한 제2 제동 장치(230)가 설치된다. On the other hand, the second speed increasing gear device 220 is connected to the rear end of the second rotating shaft 210, the small blade 212 is installed above, the output terminal of the second speed increasing gear device 220 is the generator 300 Is connected to. In addition, a second braking device 230 is installed on the second rotation shaft 210 to slow down or stop the rotation of the second rotation shaft 210.

상기한 대형 날개(112)와 소형 날개(212)에 의한 발전은 콘트롤러(400)에 의해 제어된다. 상기 콘트롤러(400)는 풍속에 따라 상기 제1 제동 장치(130)와 제2 제동 장치(230) 중 어느 하나를 선택 조작하는 제어동작을 수행한다. Power generation by the large blade 112 and the small blade 212 is controlled by the controller 400. The controller 400 performs a control operation of selecting one of the first braking device 130 and the second braking device 230 according to the wind speed.

이러한 본 발명의 풍력 발전 장치는, 주 제어기(500), 트립(trip) 제어부(600) 및 연계설비(700)를 둘 수 있다. 주 제어기(500)는 상기한 풍력 발전 장치를 외부 계통과의 연계를 제어하고, 트립 제어기(600)는 풍력 발전 장치의 내부 또는 외부 계통에서 발생한 고장이 파급되는 것을 방지하기 위해 긴급하게 계통 간의 단절을 수행하며, 연계설비(700)는 풍력 발전 장치와 외부 계통을 전기, 신호적으 로 연계해 준다. The wind turbine generator of the present invention may include a main controller 500, a trip controller 600, and an associated facility 700. The main controller 500 controls the linkage between the wind turbine and the external grid, and the trip controller 600 is urgently disconnected between the grids in order to prevent the occurrence of a failure occurring in the internal or external grid of the wind turbine. To perform, the linkage facility 700 is electrically connected to the wind power generator and the external system, the signal.

도 3에는 상기와 같이 이루어진 본 발명의 이중 날개를 이용한 수평축 풍력 발전 장치의 동작 과정이 개략적으로 나타나 있다. 도 2를 병행 참조하여 설명한다. 우선, 풍속이 시동 풍속(Vin) 이상이고 종단 풍속(Vout) 이하일 경우 대형 날개(112)에 힘이 작용하게 되어 대형 날개(112)가 회전 동작을 하게 된다. 바람 에너지에 의한 대형 날개(112)의 회전 동작은 제1 허브(111)를 통해 제1 회전축(110)으로 전달되어 회전력 즉, 회전 모멘트로 바뀌게 된다. 이어서 제1 증속 기어 장치(120)를 통해서 회전수가 빨라진 후(보통 약 54배 증속) 발전기(300)로 전달되어 전기 에너지로 변환된다. Figure 3 schematically shows the operation of the horizontal axis wind turbine generator using the double blade of the present invention made as described above. It demonstrates with reference to FIG. First, when the wind speed is more than the start wind speed (Vin) and less than the end wind speed (Vout), a force acts on the large blade (112) and the large blade (112) rotates. The rotational motion of the large blade 112 by the wind energy is transmitted to the first rotation shaft 110 through the first hub 111 is changed to the rotation force, that is, the rotation moment. Subsequently, the number of revolutions is increased through the first speed increase gear device 120 (usually about 54 times speed increase) and then transferred to the generator 300 to be converted into electrical energy.

반대로 풍속이 종단 풍속(Vout) 이상 또는 시동 풍속(Vin) 이하일 경우, 본 발명의 풍력 발전 장치의 제1 제동 장치(130)에 구동 지령을 내려 제1 제동 장치(130)로 하여금 제1 회전축(110)을 잡아 대형 날개(112)의 회전을 멈추도록 한다. 그러면 바람의 에너지는 소형 날개(212) 쪽에 작용하여 소형 날개(212)가 움직이게 된다. 소형 날개(212)의 회전은 제2 허브(211)를 통해 제2 회전축(210)으로 전달된다. 이어서 제2 회전축(210)의 회전력은 제2 증속 기어 장치(220)를 경유하면서 증속된 후(보통 약 54배 증속), 발전기(300)로 전달되어 전기 에너지로 변환된다. On the contrary, when the wind speed is greater than or equal to the end wind speed Vout or less than the start wind speed Vin, a driving command is given to the first braking device 130 of the wind turbine according to the present invention, and the first braking device 130 causes the first rotation shaft ( Grab 110 to stop the rotation of the large blade (112). Then the energy of the wind acts on the small wing 212 to move the small wing (212). The rotation of the small blade 212 is transmitted to the second rotation shaft 210 through the second hub 211. Subsequently, the rotational force of the second rotating shaft 210 is increased while the second speed increasing gear device 220 is increased (usually about 54 times increased), and then transferred to the generator 300 and converted into electrical energy.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 제2실시예에 따른 수평축 풍력 발전 장치의 구성을 보여주는 계통도가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 풍력 발전 장치는, 전술한 제1실시예에 따른 풍력 발전 장치에 비해, 컨버터(800), 축전 장치(810) 및 전동기(900)를 더 포함한 구성으로 이루어져 있다. 상기 컨버터(800)는 상기 발전기(300)의 교류 전류를 직류 전류로 변환하고, 상기 축전 장치(810)는 상기 컨버터(800)를 통한 전류를 저장하며, 상기 전동기(900)는 전술한 콘트롤러(400)의 제어하에 상기 축전 장치(810)의 전기 에너지에 의해 구동하며 상기 제1 증속 기어 장치(120)의 입력축(도시하지 않음) 또는 제1 회전축(110)을 회전시켜 상기 대형 날개(112)를 기동시킨다. 즉, 바람의 세기가 너무 약하거나 앞서 설명한 바와 같이 종단 풍속(Vout)을 초과하여 대형 날개(112)를 멈춘 상태에서, 풍속이 대형 날개(112)에 설정된 시동 풍속(Vin)을 막 넘어서는 상태에서는 대형 날개(112)의 초기 기동이 어렵다. 이때를 대비하여 평소 발전시에 여분의 전류를 축전 장치(810)에 저장해 두거나 바람직하게는 소형 날개(212)의 회전에 의해 생산된 전류를 축전 장치(810)에 저장해 두고, 대형 날개(112)의 초기 기동시 대형 날개(112)를 회전시켜 주기 위한 에너지로 사용할 수 있도록 한 것이다. 전동기(900)에 전류를 인가하면 전동기(900)는 제1 증속 기어 장치(120)의 입력축(도시하지 않음)이나 제1 회전축(110)을 회전시킴으로써 대형 날개(112)가 쉽게 기동할 수 있도록 한다. 4 and 5 are schematic diagrams showing the configuration of the horizontal axis wind turbine generator according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the wind power generator according to the present embodiment includes the converter 800, the power storage device 810, and the electric motor 900 as compared to the wind power generator according to the first embodiment. Consists of more configuration. The converter 800 converts the alternating current of the generator 300 into direct current, the power storage device 810 stores the current through the converter 800, and the electric motor 900 is the controller described above. The large blade 112 is driven by the electric energy of the power storage device 810 under the control of 400 and rotates the input shaft (not shown) or the first rotation shaft 110 of the first speed increase gear device 120. Start up. That is, in a state where the wind strength is too weak or the large blade 112 is stopped by exceeding the terminal wind speed Vout as described above, the wind speed just exceeds the starting wind speed Vin set in the large blade 112. Initial maneuvering of the large blade 112 is difficult. In order to prepare for this time, an extra current is stored in the power storage device 810 at the time of power generation, or preferably, the current produced by the rotation of the small blade 212 is stored in the power storage device 810, and the large blade 112 At the initial startup of the large blades 112 to be used as energy to rotate. When a current is applied to the motor 900, the motor 900 rotates an input shaft (not shown) or the first rotation shaft 110 of the first speed increasing gear device 120 so that the large blade 112 can be easily started. do.

상기 전동기(900)는 상술한 바와 같이 제1 증속 기어 장치(120)의 입력축에 연결되어 이를 통해 제1 회전축(110)을 회전시킬 수 있고, 제1 회전축(110)에 직접 연결되어 회전시킬 수도 있다. As described above, the electric motor 900 may be connected to the input shaft of the first speed increasing gear device 120 to thereby rotate the first rotating shaft 110, and may be directly connected to the first rotating shaft 110 to rotate the same. have.

도 5에는 상기 전동기(900)를 대형 날개(112)와 연결하는 구조 중 하나의 예를 보여준다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 회전축(110)(이는 제1 증속 기어 장 치(120)의 입력축일 수 있다) 상에 피동 기어(910)를 설치하고, 여기에 상기 전동기(900)의 구동 기어(920)를 맞물린다. 필요에 따라, 상기 구동 기어(920)와 피동 기어(910) 사이에는 공회전 기어(921)를 재개할 수 있고, 상기 전동기(900)의 출력측에 감속기(930)를 더 설치하여, 전동기(900)의 회전 속도는 줄이고 회전력은 증대시켜서 구동 기어(920)에 전달되도록 할 수 있다. 5 shows an example of a structure for connecting the electric motor 900 to the large blade 112. As shown in FIG. 5, the driven gear 910 is installed on the first rotational shaft 110 (which may be an input shaft of the first speed increasing gear unit 120), and the electric motor 900 may be installed therein. Engage drive gear 920. If necessary, the idle gear 921 may be restarted between the drive gear 920 and the driven gear 910, and a reduction gear 930 is further provided on the output side of the motor 900, thereby providing an electric motor 900. It is possible to reduce the rotational speed of the to increase the rotational force to be transmitted to the drive gear 920.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 동체의 전방에는 대형 날개를 설치하고 동체의 후방에는 소형 날개를 설치하여서, 풍속이 대형 날개에 설정된 시동 풍속과 종단 풍속의 범위 이내일 때에는 대형 날개에 의해 발전을 하고, 시동 풍속과 종단 풍속 범위를 벗어난 때에는 소형 날개에 의해 발전할 수 있다. 따라서, 종래의 풍력 발전 장치는 한 개의 날개(즉, 대형 날개)만을 사용하여 풍속이 설정 범위를 벗어난 경우에는 풍력 발전이 불가능하였지만, 본 발명에 의하면 소형 날개를 병행하여 구비하는 것에 의해 발전 가능 풍속 범위가 확장됨으로써 효율이 향상된 풍력 발전 장치를 구현할 수 있다. As described above, the present invention is to install a large wing in the front of the fuselage and a small wing in the rear of the fuselage, when the wind speed is within the range of the start wind speed and the end wind speed set in the large blade, the power generation by the large blade However, it may be generated by small vanes when it is outside the range of starting wind speed and terminal wind speed. Therefore, in the conventional wind turbine generator, when wind speed is out of a set range using only one blade (that is, a large blade), wind power generation is impossible, but according to the present invention, the wind power can be generated by providing small blades in parallel. The range has been extended to enable more efficient wind turbines.

또한, 본 발명은 소형 날개를 통한 풍력을 이용해 발전한 에너지를 축전 장치에 저장해 두었다가 대형 날개의 초기 기동에 필요한 에너지로 사용할 수 있다. 따라서, 종래의 풍력 발전 장치에서는 정지되어 있는 대형 날개를 다시 기동시키기 위해서는 시간이 많이 걸리지만, 본 발명에 의하면 대형 날개의 초기 기동에 필요한 구동력을 제공가능함으로써 가동률이 향상된 풍력 발전 장치를 구현할 수 있다. In addition, the present invention can store the energy generated by the wind through the small blades in the power storage device can be used as the energy required for the initial start-up of the large blades. Therefore, in the conventional wind power generator, it takes a long time to restart the large blade stationary, but according to the present invention can provide a driving force necessary for the initial start of the large blade can implement a wind power generator with improved operation rate .

도 1은 본 발명에 따른 이중 날개를 이용한 수평축 풍력 발전 장치의 외관을 개략적으로 보여주는 사시도이다. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a horizontal axis wind turbine generator using a double wing according to the present invention.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 수평축 풍력 발전 장치의 구성을 보여주는 계통도이다. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a horizontal axis wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수평축 풍력 발전 장치의 동작 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart schematically illustrating an operation process of a horizontal axis wind turbine generator according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 수평축 풍력 발전 장치의 구성을 보여주는 계통도이다. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a horizontal axis wind turbine generator according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 전동기와 제1 회전축 또는 제1 증속 기어 장치의 입력축의 연결 관계의 일례를 보여주는 도면이다. FIG. 5 is a view showing an example of a connection relationship between the electric motor of FIG. 4 and the input shaft of the first rotational shaft or the first speed increasing gear device.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

50: 타워(tower) 100: 동체 50: tower 100: fuselage

110: 제1 회전축 111: 제1 허브 110: first axis of rotation 111: first hub

112: 대형 날개 120: 제1 증속 기어 장치 112: large wing 120: first speed gear device

130: 제1 제동 장치 210: 제2 회전축 130: first braking device 210: second rotating shaft

211: 제2 허브 212: 소형 날개 211: second hub 212: small wing

220: 제2 증속 기어 장치 230: 제2 제동 장치 220: second speed increasing gear device 230: second braking device

300: 발전기 400: 콘트롤러 300: generator 400: controller

500: 주 제어부 600: 트립 제어부 500: main control unit 600: trip control unit

700: 연계 설비 800: 컨버터 700: linkage 800: converter

810: 축전 장치 900: 전동기 810: power storage device 900: electric motor

910: 피동기어 920: 구동기어 910: driven gear 920: drive gear

921: 공회전 기어 930: 감속기 921: idle gear 930: reducer

Claims (2)

타워의 상단에 수직축을 중심으로 회전가능하게 설치되는 동체;A fuselage installed rotatably around a vertical axis at the top of the tower; 상기 동체의 전반부에 바람의 흐름 방향과 평행하게 설치되는 제1 회전축;A first rotating shaft installed in the first half of the fuselage in parallel with a wind flow direction; 상기 동체 선단의 제1 회전축에 설치되는 제1 허브 및 시동 풍속과 종단 풍속의 범위 이내의 구동 풍속을 가지고 상기 제1 허브에 방사상으로 설치되는 맞바람 형식의 대형 날개;A first hub installed on the first rotation shaft of the fuselage tip and a large blade of a head-wind type radially installed on the first hub with a drive wind speed within a range of starting wind speed and end wind speed; 상기 제1 회전축의 후단에 연결되는 제1 증속 기어 장치;A first speed increasing gear device connected to a rear end of the first rotation shaft; 상기 제1 증속 기어 장치의 출력단에 연결되는 발전기;A generator connected to an output end of the first speed increasing gear device; 상기 제1 회전축을 감속시키거나 회전을 정지시키기 위한 제1 제동 장치; A first braking device for slowing down or stopping rotation of the first rotating shaft; 상기 동체 후반부에 바람의 흐름 방향과 평행하게 설치되는 제2 회전축;A second rotating shaft installed in the rear half of the fuselage in parallel with a wind flow direction; 상기 동체 후미의 제2 회전축에 설치되는 제2 허브 및 상기 대형 날개와 상이한 구동 풍속을 가지고 상기 제2 허브에 방사상으로 설치되어 상기 대형 날개와 동일한 방향으로 회전하는 뒷바람 형식의 소형 날개;A small blade of a rear wind type that is radially installed on the second hub and has a driving wind speed different from that of the large vane, and is rotated in the same direction as the large vane; 상기 제2 회전축에 연결되고 출력단이 상기 발전기에 연결되는 제2 증속 기어 장치;A second speed increasing gear device connected to the second rotation shaft and having an output end connected to the generator; 상기 제2 회전축을 감속시키거나 회전을 정지시키기 위한 제2 제동 장치; A second braking device for slowing down or stopping the rotation of the second rotating shaft; 풍속이 시동 풍속과 종단 풍속의 범위 이내일 때와 시동 풍속과 종단 풍속의 범위를 벗어났을 때에 각각 대응하여, 상기 제1 제동 장치와 제2 제동 장치를 선택적으로 제어함으로써 풍속에 따라 상기 대형 날개 또는 소형 날개가 선택적으로 회전되도록 하는 콘트롤러;When the wind speed is within the range of the start wind speed and the end wind speed, and out of the range of the start wind speed and the end wind speed, respectively, the large blade or the blades according to the wind speed by selectively controlling the first braking device and the second braking device, or A controller for selectively rotating the small blades; 상기 발전기의 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 컨버터;A converter for converting alternating current of the generator into direct current; 상기 컨버터를 통한 전류를 저장하는 축전 장치; 및A power storage device for storing a current through the converter; And 상기 콘트롤러의 제어하에 상기 축전 장치의 전기 에너지에 의해 구동하여 상기 제1 증속 기어 장치의 입력축 또는 제1 회전축을 회전시켜 상기 대형 날개를 기동시키는 전동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 날개를 이용한 수평축 풍력 발전 장치.A horizontal axis using a double blade, characterized in that it further comprises an electric motor driven by the electrical energy of the power storage device under the control of the controller to rotate the input shaft or the first rotary shaft of the first speed increasing gear device to start the large blades Wind power generation device. 삭제delete
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