KR101119937B1 - 풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법 - Google Patents

풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력발전기의 회전날개 방향을 풍속에 따라 적응적으로 제어함으로써 발전 효율을 증대시키고, 불필요한 에너지의 낭비를 방지할 수 있도록 한 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법은 풍향을 감지하는 풍향 감지부; 풍속을 감지하는 풍속 감지부; 회전날개의 현재의 방향을 감지하는 날개방향 감지부; 회전날개의 방향을 조절하는 모터와 모터 구동부 및 모터 구동부에 의해 모터를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 풍력발전기에서 상기 제어부에 의해 수행되되, 현재의 풍속이 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지했을 때 최대 발전 효율을 갖는 한계 풍속인 제2 기준치(R2)에 미달하는지를 판단하는 단계; 현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지하는 단계 및 현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2) 이상인 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 비스듬히 서도록 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법{blade direction control method adapted by wind speed for wind power generation}
본 발명은 풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법에 관한 것으로, 특히 풍력발전기의 회전날개 방향을 풍속에 따라 적응적으로 제어함으로써 발전 효율을 증대시킴과 함께 불필요한 에너지의 낭비를 방지할 수 있도록 한 풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 화석연료는 유한한 자원이어서 인류의 전기 사용량이 증가함에 따라 빠르게 고갈되고 있으며, 나아가 이러한 화석연료를 사용하여 전기를 생산함에 있어서는 각종 환경 공해가 유발됨은 물론 지구 온난화를 촉진시키는 문제점이 있다. 이를 감안하여, 최근에 원자력 발전이 새삼 주목을 받고 있으나, 이러한 원자력 발전은 초기 시설투자비용이 막대하다는 문제점 이외에 만에 하나 있을지도 모를 안전 문제로 인하여 긍정적인 여론을 형성하는데 어려움이 있다.
한편, 태양열 발전과 풍력 발전은 비록 현재까지는 투자 대비 효율이 다소 떨어지는 문제점이 있으나 자연 에너지를 이용함으로써 환경오염을 유발하지 않고 그 효율도 점진적으로 개선되고 있어서 그 비중이 점진적으로 확대되고 있는 추세에 있다.
여기에서, 풍력발전기는 풍력이 가진 에너지를 흡수, 변환하는 운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치 및 제어장치 등으로 구성되어 있으며 각 구성요소들은 독립적으로 그 기능을 발휘하지 못하며 상호 연관되어 전체적인 시스템으로서의 기능을 수행하게 된다.
이 중에서, 기계장치부는 바람으로부터 회전력을 생산하는 회전날개(Blade), 회전축(Shaft)을 포함한 회전자(Rotor), 회전자의 회전 속도를 적정 속도로 변환하는 증속기(Gearbox), 기동?제동 및 운용 효율성 향상을 위한 브레이크(Brake) 및 피칭 및 요잉(Pitching & Yawing) 시스템과 같은 제어부문으로 구성될 수 있다. 다음으로, 전기장치부는 발전기 및 기타 안정된 전력을 공급토록 하는 전력안정화 장치로 구성되어 있다. 마지막으로, 제어부문은 풍력발전기를 무인 운전이 가능토록 설정하고 운전하는 관리 시스템, 날개의 경사각(Pitch) 조절로 출력을 능동적으로 제어하는 피치 컨트롤 시스템, 회전날개의 방향이 바람 방향을 향하도록 조절하는 요잉(Yawing) 컨트롤 시스템 및 풍력발전기의 동작 및 운전 상태를 감시하는 모니터링 시스템을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 풍력발전기는 발전 용량, 예를 들어 30㎾를 기준으로 대형과 소형으로 구분될 수 있는데, 소형발전기의 경우에는 전술한 바와 같은 피칭 및 요잉 컨트롤 시스템을 채택하지 않고 단순히 회전날개의 샤프트 후단에 후익을 고정 설치하는 간단한 구성에 의해 회전날개의 방향이 공기역학적으로 바람 방향과 직각이 되도록 하고 있다.
이와는 달리, 대형 풍력발전기의 경우에는 통상적으로 요잉 컨트롤에 의해 회전날개의 방향이 풍향과 직각이 되도록 조절하고 있다.
도 1은 풍속에 따른 풍력발전기의 발전 효율을 보인 그래프로서, 회전날개의 방향을 풍향과 직각이 되도록 한 상태에서의 발전 효율을 나타낸 그래프이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 통상적으로 풍속이 13㎧ 이하인 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 직각인 상태로 유지할 때 최대의 발전 효율이 달성되는 반면에 그 이상인 경우에는 회전날개의 방향이 풍향과 직각이 되면 과전압에 의해 발전 효율이 저하되게 된다. 그러나 종래의 풍력발전기에 따르면, 풍속이 회전날개를 파손시킬 정도의 한계치, 예를 들어 40㎧를 초과하지 않는 한 풍속에 관계없이 회전날개의 방향을 일률적으로 풍향에 직각이 되도록 제어함으로써 최대의 발전 효율을 도모하지 못하는 문제점이 있었다.
더욱이, 풍속이 2㎧ 이하인 경우에는 전기가 전혀 생산되지 않는바, 종래의 풍력발전기의 경우에는 이 경우에도 피칭 및 요잉 컨트롤 시스템을 동작시킴으로써 충전기에 비축된 전기 에너지를 불필요하게 소비하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 풍력발전기의 회전날개 방향을 풍속에 따라 적응적으로 제어함으로써 발전 효율을 증대시키고, 불필요한 에너지의 낭비를 방지할 수 있도록 한 풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 풍속 적응형 풍력발전기는 회전날개: 상기 회전날개를 수평으로 지지하는 수평 지지부; 상기 회전날개의 후측의 상기 수평 지지부에 설치되어 상기 회전날개의 회전에 따라 교류 전력을 생산하는 올터네이터; 상기 수평 지지부와 직각을 이루면서 상기 수평 지지부를 지지하는 수직 지지부; 상기 수직 지지부를 회전 가능하게 지지하는 지주; 상기 수직 지지부의 각도를 조절하여 상기 회전날개의 방향을 변경하는 회전날개 방향 조정 수단; 현재의 풍향과 풍속을 감지하는 풍향/풍속 감지부; 상기 회전날개의 현재의 방향을 감지하는 회전날개 방향 감지부 및 상기 풍향/풍속 감지부로부터 제공된 감지 신호에 의해 현재의 풍향과 풍속을 확인한 후에 현재의 풍속이 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 상기 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지하는 반면에 이상인 경우에는 상기 회전날개의 방향을 풍향과 비스듬히 서도록 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 회전날개 방향 조정 수단은, 상기 수직 지지부의 적소에 고정 설치되는 종동기어; 상기 지주에 고정 설치되는 모터 및 상기 모터에 축결합된 채로 상기 종동기어와 치결합되는 구동기어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와는 달리 상기 회전날개 방향 조정 수단은, 상기 수평 지지부의 후단에 고정 설치된 모터; 상기 모터에 축결합된 구동기어 및 상기 수직 지지부에 축결합된 채로 상기 구동기어에 치결합된 종동기어를 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기 모터의 구동 전력은 배선의 꼬임을 방지하기 위한 브러시 구조에 의해 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 풍력발전기의 회전날개 방향 제어 방법은 풍향을 감지하는 풍향 감지부; 풍속을 감지하는 풍속 감지부; 회전날개의 현재의 방향을 감지하는 날개방향 감지부; 회전날개의 방향을 조절하는 모터와 모터 구동부 및 모터 구동부에 의해 모터를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 풍력발전기에서 상기 제어부에 의해 수행되되, 현재의 풍속이 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지했을 때 최대 발전 효율을 갖는 한계 풍속인 제2 기준치(R2)에 미달하는지를 판단하는 단계; 현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지하는 단계 및 현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2) 이상인 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 비스듬히 서도록 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 풍력발전기의 동작 중지 여부의 기준이 되는 제1 기준치(R1; 단 R2>R1) 이상인지를 재차 판단하여, 현재의 풍속이 상기 제1 기준치(R1)에 미달하는 경우에는 회전날개 방향에 대한 제어를 중지하는 반면에 이상인 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
한편, 현재의 풍속이 제2 기준치(R2) 이상인 경우에는 회전날개의 파손 한계 풍속인 제3 기준치(R3; 단 R3>R2) 이상인지를 재차 판단하여, 현재의 풍속이 제3 기준치(R3) 이상인 경우에는 회전날개를 풍향에 대해 평행하게 되도록 제어하는 반면에 미달하는 경우에는 회전날개의 방향이 풍향에 대해 비스듬히 서도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법에 따르면, 풍속에 적응하여 회전날개의 방향 제어를 중지하거나 또는 제어는 하되 그 각도를 적절하게 변경시킴으로써 불필요한 전력의 낭비를 방지함은 물론 최대의 발전 효율을 도모할 수가 있고, 나아가 강풍에 회전날개가 파손되는 것을 용이하게 방지할 수가 있다.
도 1은 풍속에 따른 풍력발전기의 발전 효율을 보인 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도,
도 6은 본 발명의 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 시스템의 전기적인 블록 구성도,
도 7은 본 발명의 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도인바, 회전날개로 바람개비형 날개를 채택한 예를 도시하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전기의 기구적인 구성에 따르면, 회전날개(50)는 이를 수평으로 지지하는 수평 지지부(30)의 선단에 회전 가능하도록 설치(미도시된 샤프트에 축지됨)되고, 이러한 회전날개(50) 후측의 수평 지지부(30)에는 회전날개(50)의 회전에 따라 교류 전력을 생산하는 올터네이터(Alternater)(40)가 설치된다. 한편, 수평 지지부(30)는 이와 직각으로 연결된 수직 지지부(20)에 의해 지지되는데, 수직 지지부(20)의 타단은 도시하지 않은 베어링 등에 의해 지주(10) 내부에 회전 가능하게 설치된다.
한편, 본 발명에 따르면 수직 지지부(20)의 적소에는 종동기어(110)가 고정 설치되고, 이러한 종동기어(110)와 치결합되는 구동기어(120)는 지주(10)에 고정 설치된 모터(100)에 축결합되어 있는데, 모터(100)에 의해 구동기어(120)와 치결합된 종동기어(110)가 회전하고 이에 따라 회전날개의 방향이 원하는 대로 제어되게 된다. 종동기어(110)와 구동기어(120)는, 예를 들어 평기어로 이루어질 수 있으며, 회전날개(50)의 각도, 즉 방향을 정밀 제어할 수 있도록 종동기어(110)와 구동기어(120)의 감속비를 적절하게 설정할 수 있을 것이다.
도면에서, 미설명 부호 130은 풍향과 풍속을 감지하는 풍향/풍속 센서를 나타내는바, 이러한 풍향/풍속 센서(130)는, 풍향과 풍속을 감지하기에 적합한 개소, 예를 들어 본 실시예에서와 같이 수직 지지부(20)의 상단에 설치되거나 지주(10) 벽면 등에 설치될 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도인바, 도 2와 동일한 구성에는 동일한 참조 번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다. 도 3의 실시예에 따른 풍력발전기에서는 모터(100’)가 수평 지지부(30)의 후단에 고정 설치된 예를 도시하고 있다. 한편, 이러한 구조에서는 모터(100‘)가 수평 지지부(30)에 설치되어 회전하는 구조로 되어 있는바, 모터(100’)에의 전력 공급용 배선(미도시)의 꼬임을 방지하기 위해 직류 모터와 같은 브러시 구조(지주 내부에 설치)에 의해 전력을 공급할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도인바, 도 2와 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다. 도 4의 실시예에서는 회전날개(50’)를 바람개비형이 아닌 시로코팬형(물레방아 형)으로 구현한 예를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍속 적응형 풍력발전기의 개략 구성도로서, 빌딩의 옥상에 설치된 예를 도시하고 있다. 도 5의 실시예에 있어서는 빌딩(B)을 타고 상승하는 빌딩풍을 최대한 이용하기 위해 회전날개(250)가 상하로도 회전(빌딩풍의 영향을 배제하기 위해서는 옥상으로부터 30m 정도 높이의 지주 상에 회전날개를 설치해야 하는데, 설치비용이 많이 소요됨)할 수 있도록 구현하고 있는바, 도 5a에서와 같이 회전날개(250)를 수직 지지부(220)와 평행하기 유지시키는 것보다 도 5b에서와 같이 밑으로 틀어주어, 즉 수직 지지부(220)와 수평 지지부(230)가 예각을 이루도록 하여 회전날개(250)가 풍향과 최대한 직각이 되도록 함으로써 발전 효율을 더욱 향상시킬 수가 있다.
도 6은 본 발명의 풍속 적응형 풍력발전기 회전날개 방향 제어 시스템의 전기적인 블록 구성도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전기의 회전날개 방향 제어 시스템은 크게 풍향을 감지하는 풍향 감지부(310), 풍속을 감지하는 풍속 감지부(320), 회전날개의 현재의 방향을 감지하는 날개방향 감지부(330), 회전날개의 방향을 조절하는 모터(350)와 그 구동부(340) 및 날개방향 감지부(330)에 의해 회전날개의 현재 방향을 감지하고, 풍향 감지부(310)와 풍속 감지부(320)에 의해 감지된 풍향과 풍속에 의거하여 모터(350)를 구동함으로써 회전날개의 방향을 최적으로 제어하는 제어부(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서, 풍향 감지부(310)와 풍속 감지부(320)는 포텐시오미터 방식, 광전 방식, 열선 방식 또는 자기 검출 방식 등의 다양한 종류의 것이 이용될 수 있는데, 근래 들어서는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 타입도 채택 가능하다. 이러한 풍향 감지부(310) 및 풍속 감지부(320)는 통상적으로 양자가 단일의 몸체에 함께 내장될 수 있는데, 공지의 구성이기에 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
날개방향 감지부(330)는, 포텐시오미터 방식이나 광전 방식의 엔코더 등으로 구현될 수 있는데, 제어부(300)는 날개방향 감지부(330)로부터 제공되는 감지 신호에 의해 소정의 기준 방향에 대한 회전날개의 현재 방향, 즉 그 각도를 확인할 수 있다. 모터(350)는 스테핑 모터나 서보 모터 등으로 구현될 수 있을 것이다. 마지막으로 제어부(300)는 하드웨어적인 구성 또는 CPU와 같은 소프트웨어적인 구성으로 구현될 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 별다른 설명이 없는 한 제어부(300)가 주체가 되어 수행함을 밝혀둔다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법에 따르면, 먼저 단계 S10에서는 풍향 감지부(310) 및 풍속 감지부(320)의 감지 신호에 의해 현재의 풍향과 풍속을 실시간으로 체크하고, 다시 단계 S12에서는 이렇게 체크된 풍속이 풍력발전기의 동작 중지 여부의 기준이 되는 제1 기준치(R1), 예를 들어 2㎧ 이상인지를 체크한다.
단계 S12에서의 판단 결과, 현재의 풍속이 제1 기준치(R1)에 미달하는 경우에는 풍력발전기를 동작시키더라도 전기가 전혀 생산되지 않기 때문에 단계 S14로 진행하여 회전날개 방향에 대한 제어를 중지함으로써 모터(350)를 구동함에 따른 불필요한 전력이 소비되는 것을 방지하게 된다. 반면에 단계 S12에서의 판단 결과, 현재의 풍속이 제1 기준치(R1) 이상이 되는 경우에는 풍속에 적응하여 회전날개의 방향을 적절하게 제어하게 되는데, 이를 위해 단계 S16에서 날개방향 감지부(330)로부터 제공되는 감지 신호에 의해 회전날개의 현재 방향을 실시간으로 체크한다.
다음으로, 단계 S18에서는 다시 현재의 풍속이, 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지했을 때 최대 발전 효율을 갖는 한계 풍속인 제2 기준치(R2), 예를 들어 13㎧에 미달하는지를 판단한다. 단계 S18에서의 판단 결과, 현재의 풍속이 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 단계 S20으로 진행하여 회전날개의 방향이 풍향과 직각이 되도록 모터 구동부(340)를 통해 모터(350)를 제어하게 되는데, 이 경우에 회전날개의 방향은, 예를 들어 그 각도를 1°단위로 제어할 수 있을 것이다. 반면에 단계 S18에서의 판단 결과, 현재의 풍속이 제2 기준치(R2) 이상인 경우에는 단계 S22로 진행하여 현재의 풍속이 회전날개가 파손될 수 있을 정도의 한계 풍속인 제3 기준치(R3), 예를 들어 40㎧ 이상인지를 판단한다. 단계 S22에서의 판단 결과, 현재의 풍속이 제3 기준치(R3) 이상인 경우에는 회전날개가 파손될 염려가 있기 때문에 단계 S26으로 진행하여 회전날개를 풍향에 대해 평행하게 되도록 모터 구동부(340)를 통해 모터(350)를 제어하게 된다. 반면에 단계 S22에서의 판단 결과, 풍속이 제3 기준치(R3)에 미달하는 경우에는 단계 S22로 진행하여 회전날개를 그 방향이 풍향에 대해 비스듬히 서도록 모터 구동부(340)를 통해 모터(350)를 제어하는데, 풍속의 크면 회전날개의 방행이 풍향에 대해 평행에 가까워지도록 제어하게 된다.
본 발명의 풍속 적응형 풍력발전기 및 그 회전날개 방향 제어 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어 회전날개의 형태는 전술한 실시예 이외에 다른 형태로 변형할 수도 있을 것이고, 모터나 풍향/풍속 센서의 설치 위치도 적절하게 변경할 수 있을 것이다.
10: 지주, 20: 수직 지지부,
30: 수평 지지부, 40: 올터네이터,
50: 바람개비형 회전날개, 50’: 시로코형 회전날개,
100, 100‘: 모터, 110: 종동기어,
120: 구동기어, 130: 풍향/풍속 센서,
220: 수직 지지부, 230: 수평 지지부,
250: 회전날개, 300: 제어부,
310: 풍향 감지부, 320: 풍속 감지부,
330: 회전각 감지부, 340: 모터 구동부,
350: 모터, B: 빌딩

Claims (7)

  1. 회전날개:
    상기 회전날개를 수평으로 지지하는 수평 지지부;
    상기 회전날개의 후측의 상기 수평 지지부에 설치되어 상기 회전날개의 회전에 따라 교류 전력을 생산하는 올터네이터;
    상기 수평 지지부와 직각을 이루면서 상기 수평 지지부를 지지하는 수직 지지부;
    상기 수직 지지부를 회전 가능하게 지지하는 지주;
    상기 수직 지지부의 각도를 조절하여 상기 회전날개의 방향을 변경하는 회전날개 방향 조정 수단;
    현재의 풍향과 풍속을 감지하는 풍향/풍속 감지부;
    상기 회전날개의 현재의 방향을 감지하는 회전날개 방향 감지부 및
    상기 풍향/풍속 감지부로부터 제공된 감지 신호에 의해 현재의 풍향과 풍속을 확인한 후에 현재의 풍속이 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 상기 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지하는 반면에 이상인 경우에는 상기 회전날개의 방향을 풍향과 비스듬히 서도록 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 풍속 적응형 풍력발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전날개 방향 조정 수단은,
    상기 수직 지지부의 적소에 고정 설치되는 종동기어;
    상기 지주에 고정 설치되는 모터 및
    상기 모터에 축결합된 채로 상기 종동기어와 치결합되는 구동기어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 풍속 적응형 풍력발전기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전날개 방향 조정 수단은,
    상기 수평 지지부의 후단에 고정 설치된 모터;
    상기 모터에 축결합된 구동기어 및
    상기 수직 지지부에 축결합된 채로 상기 구동기어에 치결합된 종동기어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 풍속 적응형 풍력발전기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 모터의 구동 전력은 배선의 꼬임을 방지하기 위한 브러시 구조에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 풍속 적응형 풍력발전기.
  5. 풍향을 감지하는 풍향 감지부; 풍속을 감지하는 풍속 감지부; 회전날개의 현재의 방향을 감지하는 날개방향 감지부; 회전날개의 방향을 조절하는 모터와 모터 구동부 및 모터 구동부에 의해 모터를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 풍력발전기에서 상기 제어부에 의해 수행되되,
    현재의 풍속이 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지했을 때 최대 발전 효율을 갖는 한계 풍속인 제2 기준치(R2)에 미달하는지를 판단하는 단계;
    현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지하는 단계 및
    현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2) 이상인 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 비스듬히 서도록 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    현재의 풍속이 상기 제2 기준치(R2)에 미달하는 경우에는 풍력발전기의 동작 중지 여부의 기준이 되는 제1 기준치(R1; 단 R2>R1) 이상인지를 재차 판단하여, 현재의 풍속이 상기 제1 기준치(R1)에 미달하는 경우에는 회전날개 방향에 대한 제어를 중지하는 반면에 이상인 경우에는 회전날개의 방향을 풍향과 직각으로 유지하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    현재의 풍속이 제2 기준치(R2) 이상인 경우에는 회전날개의 파손 한계 풍속인 제3 기준치(R3; 단 R3>R2) 이상인지를 재차 판단하여, 현재의 풍속이 제3 기준치(R3) 이상인 경우에는 회전날개를 풍향에 대해 평행하게 되도록 제어하는 반면에 미달하는 경우에는 회전날개의 방향이 풍향에 대해 비스듬히 서도록 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 풍속 적응형 회전날개 방향 제어 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100671721B1 (ko) 2001-03-17 2007-01-19 알로이즈 우벤 풍력 발전 플랜트의 부하 감시 방법
JP2007263089A (ja) 2006-03-30 2007-10-11 Daiwa House Ind Co Ltd 風車の回転数制御システム
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