KR101215502B1 - Low temperature wind turbine and operation process for the same - Google Patents

Low temperature wind turbine and operation process for the same Download PDF

Info

Publication number
KR101215502B1
KR101215502B1 KR1020110014762A KR20110014762A KR101215502B1 KR 101215502 B1 KR101215502 B1 KR 101215502B1 KR 1020110014762 A KR1020110014762 A KR 1020110014762A KR 20110014762 A KR20110014762 A KR 20110014762A KR 101215502 B1 KR101215502 B1 KR 101215502B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control device
main control
heating
temperature
component
Prior art date
Application number
KR1020110014762A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120095224A (en
Inventor
하인철
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020110014762A priority Critical patent/KR101215502B1/en
Publication of KR20120095224A publication Critical patent/KR20120095224A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101215502B1 publication Critical patent/KR101215502B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/303—Temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

가동률이 향상된 풍력 터빈이 제공된다. 풍력 터빈은 풍력에 의한 동력 에너지를 기계 에너지 또는 전기 에너지로 전환시키는 동작에 필요한 적어도 하나의 부품; 비활성화 상태에서 피가열되어 활성화되고, 활성화 상태에서 상기 부품의 가열 및 동작을 제어하는 주 제어 장치; 및 상기 주 제어 장치가 비활성화 상태이고 상기 부품의 온도가 동작 온도 이하인 경우 상기 부품의 가열을 제어하는 비상 제어 장치를 포함한다. Wind turbines with improved utilization are provided. The wind turbine includes at least one component necessary for an operation of converting power energy by wind power into mechanical energy or electrical energy; A main control device activated by being heated in an inactive state and controlling heating and operation of the component in an activated state; And an emergency control device for controlling heating of the part when the main control device is in an inactive state and the temperature of the part is below an operating temperature.

Figure R1020110014762
Figure R1020110014762

Description

저온용 풍력 터빈 및 풍력 터빈의 가동 방법{LOW TEMPERATURE WIND TURBINE AND OPERATION PROCESS FOR THE SAME }LOW TEMPERATURE WIND TURBINE AND OPERATION PROCESS FOR THE SAME}

풍력 터빈 및 이의 가동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가동률이 향상된 저온용 풍력 터빈 및 온도 상승 제어를 통한 효율적인 가동 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wind turbine and a method of operating the same, and more particularly, to a low temperature wind turbine having an improved operation rate and an efficient operation method through temperature rise control.

풍력 터빈은 풍력에 의한 동력 에너지를 기계적인 에너지로 전환시키는 기계이다. 기계적인 에너지가 물을 펌핑(pumping)하거나 밀(mill)을 가는 것과 같은 기계에 의해 직접 사용된다면, 풍력 터빈은 풍차라고 할 수 있다. 유사하게, 기계적인 에너지가 전기로 전환된다면, 기계는 풍력 발전기 또는 풍력 발전 플랜트라고 할 수 있다. 풍력 터빈은 어느 곳에나 산재되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있다. 게다가 풍력 발전은 발전 단가도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준으로 신에너지 생성 수단으로서 대두되고 있다. Wind turbines are machines that convert power energy from wind into mechanical energy. If mechanical energy is used directly by a machine, such as pumping water or grinding a mill, a wind turbine is a windmill. Similarly, if mechanical energy is converted into electricity, the machine can be referred to as a wind generator or a wind power plant. Since wind turbines use pollution-free and indefinite winds scattered everywhere, there is little effect on the environment and the land can be used efficiently. In addition, wind power generation has emerged as a means of generating new energy, with the cost of generating power competing with existing power generation methods.

풍력 터빈은 매우 다양한 환경에 놓여질 수 있으며 외기 온도가 영하 30도 정도가 되는 한랭지에 설치될 수도 있다. 한랭지에 설치된 풍력 터빈에 정전이 발생하면 풍력 터빈의 주 제어 장치 및 부품들이 동작을 멈추게 된다. 이후 정전 후 전기의 공급이 재개되더라도 주 제어기와 부품들이 저온 상태에 놓여져 있기 때문에 바로 동작을 할 수 없게 된다. 따라서 주 제어기와 부품들을 가열하기 위해서는 거의 반나절에 가까운 장시간이 필요하고 이로 인해 풍력 터빈의 가동 시간이 줄어들게 되어 풍력 터빈의 가동률이 저하된다. Wind turbines can be placed in a wide variety of environments, or they can be installed in cold climates where the outside temperature is around 30 degrees Celsius. In the event of a power outage in a cold wind turbine, the main controls and components of the wind turbine will stop working. After the power failure, the electricity supply resumes, but the main controller and the components are in a low temperature state, and therefore cannot operate immediately. Therefore, the heating of the main controller and components requires almost half a long time, which reduces the operating time of the wind turbine and thus lowers the utilization rate of the wind turbine.

단시간에 주 제어 장치와 부품들을 가열하여 가동률이 향상된 저온용 풍력 터빈을 제공하고자 한다. The company intends to provide a low-temperature wind turbine with improved utilization by heating the main control unit and components in a short time.

단시간에 주 제어 장치와 부품들을 가열하여 풍력 터빈의 가동률을 향상시킬 수 있는 온도 상승 제어를 통한 효율적인 풍력 터빈의 가동 방법을 제공하고자 한다. The present invention aims to provide an efficient method of operating a wind turbine through temperature rise control that can heat the main control unit and components in a short time to improve the operation rate of the wind turbine.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력에 의한 동력 에너지를 기계 에너지 또는 전기 에너지로 전환시키는 동작에 필요한 적어도 하나의 부품; 비활성화 상태에서 피가열되어 활성화되고, 활성화 상태에서 상기 부품의 가열 및 동작을 제어하는 주 제어 장치; 및 상기 주 제어 장치가 비활성화 상태이고 상기 부품의 온도가 동작 온도 이하인 경우 상기 부품의 가열을 제어하는 비상 제어 장치를 포함하는 풍력 터빈이 제공된다.According to one aspect of the invention, at least one component required for the operation of converting power energy by wind power into mechanical energy or electrical energy; A main control device activated by being heated in an inactive state and controlling heating and operation of the component in an activated state; And an emergency control device for controlling the heating of the part when the main control device is in an inactive state and the temperature of the part is below an operating temperature.

또한, 상기 비상 제어 장치는 상기 주 제어 장치가 활성화되면 비활성화될 수 있다. In addition, the emergency control device may be deactivated when the main control device is activated.

또한, 상기 부품의 온도 측정값을 상기 주 제어 장치 및 상기 비상 제어 장치로 전달하는 적어도 하나의 온도 센서; 상기 주 제어 장치와 상기 부품을 가열하는 가열 장치; 상기 주 제어 장치와 상기 가열 장치 사이에 연결된 노말 오픈인 제1 작동 릴레이; 상기 비상 제어 장치에 연결된 노말 오픈인 제2 작동 릴레이; 및 상기 제2 작동 릴레이와 상기 가열 장치 사이에 연결되고, 상기 주 제어 장치와 상기 가열 장치 사이에 연결된 노말 클로즈인 제3 작동 릴레이를 더 포함할 수 있다. In addition, at least one temperature sensor for transmitting the temperature measurement of the part to the main control device and the emergency control device; A heating device for heating the main control device and the component; A first actuating relay, normally open, connected between the main control device and the heating device; A second actuating relay normally open connected to the emergency control device; And a third actuating relay connected between the second actuating relay and the heating apparatus and being a normal close connected between the main control apparatus and the heating apparatus.

또한, 상기 주 제어 장치가 비활성화 상태이고 상기 부품의 온도가 동작 온도 이하인 경우, 상기 비상 제어 장치는 상기 제2 작동 릴레이를 노말 클로즈로 변화시키고, 상기 가열 장치를 제어하여 상기 부품의 가열을 제어할 수 있다. In addition, when the main control device is in an inactive state and the temperature of the part is below the operating temperature, the emergency control device changes the second operation relay to a normal close and controls the heating device to control the heating of the part. Can be.

상기 주 제어 장치가 활성화 된 경우, 상기 주 제어 장치는 상기 제3 작동 릴레이를 노말 오픈으로 변화시키고, 상기 비상 제어 장치는 비활성화 될 수 있다.When the main control device is activated, the main control device changes the third operation relay to normal open, and the emergency control device can be deactivated.

또한, 상기 주 제어 장치는 상기 제1 작동 릴레이를 노말 클로즈로 변화시키고 상기 가열 장치를 제어하여 상기 부품의 가열을 제어할 수 있다.The main control device may also change the first actuating relay to normal close and control the heating device to control the heating of the component.

본 발명의 다른 측면에 의하면, (a) 주 제어 장치가 비활성화된 경우, 비상 제어 장치의 제어 하에 풍력에 의한 동력 에너지를 기계적 에너지 또는 전기 에너지로 전환시키는 동작에 필요한 적어도 하나의 부품을 활성화 시키기 위하여 가열하는 단계; (b)상기 주 제어 장치가 활성화되면 상기 주 제어 장치의 제어 하에 상기 부품의 가열을 완료하는 단계; 및 (c)상기 부품이 활성화되면 상기 주 제어 장치의 제어 하에 상기 부품의 동작을 개시하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the invention, (a) when the main control device is deactivated, in order to activate at least one component necessary for the operation of converting power energy from wind power into mechanical energy or electrical energy under the control of the emergency control device. Heating; (b) completing heating of the part under control of the main control device when the main control device is activated; And (c) initiating operation of the component under control of the main control device when the component is activated.

또한, 상기 (b) 단계는 상기 주 제어 장치가 활성화되면 상기 비상 제어 장치를 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, step (b) may include deactivating the emergency control device when the main control device is activated.

정전 등과 같은 비상 상황 발생 후 동작 재개까지의 시간을 단축하여 풍력 터빈의 가동률을 향상시킬 수 있다. The operation time of the wind turbine can be improved by shortening the time until the operation resumes after an emergency such as a power failure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온용 풍력 터빈의 부분 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온용 풍력 터빈의 가동 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온용 풍력 터빈의 가동 방법과 종래의 가동 방법의 효율을 비교하기 위한 시간 대 온도 그래프를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온용 풍력 터빈의 가동 방법과 종래의 가동 방법의 효율을 비교하기 위한 타이밍도이다. 1 is a partial configuration diagram of a low-temperature wind turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method of operating a low-temperature wind turbine according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a time versus temperature graph for comparing the efficiency of the operation method of the low-temperature wind turbine and the conventional operation method according to an embodiment of the present invention.
4 is a timing diagram for comparing the efficiency of the operation method of the low-temperature wind turbine according to an embodiment of the present invention and the conventional operation method.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 개략도, 구성도 및/또는 흐름도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some embodiments, well known techniques are not described in detail in order to avoid obscuring the present invention. Unless otherwise defined, all terms used in the present specification (including technical and scientific terms) may be used as meanings that can be commonly understood by those skilled in the art. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise. Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. In addition, singular forms also include the plural unless specifically stated otherwise in the text. Embodiments described herein will be described with reference to schematic diagrams, schematic diagrams and / or flow diagrams, which are ideal illustrative diagrams of the present invention. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes and are not intended to limit the scope of the invention. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온용 풍력 터빈(100)의 부분 구성도이다.1 is a partial configuration diagram of a low-temperature wind turbine 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 저온용 풍력 터빈(100)은 타워(2), 나셀(3) 및 로터(4)로 구성된다. 로터(4)는 로터 허브(미도시)를 덮고 있는 스피너(5)와 로터 허브 상에 장착된 로터 블레이드(6)로 구성된다. 나셀(3)은 증속 기어와 발전기 및 기타 관련 구성 요소들로 이루어진 구동 발전 기구(7)을 수납한다. 타워(2)는 나셀(3)과 로터(4)를 일정 높이에서 지지하기 위한 구조물로 육지 또는 해저에 설치되는 고정 장치 또는 부유 장치일 수 있으며, 해저에 설치될 경우에는 그 자체가 해저의 앵커에 연결된 앵커 연결부를 구비하는 부유 장치일 수 있다. 타워(2) 내에는 구동 발전 기구(7)에서 생산되는 전력을 변환하는 전력 변환기 등이, 나셀(3)에는 나셀의 요(yaw)를 제어하기 위한 요 제어 장치가, 로터(4)에는 로터 블레이드(6)의 피치를 제어하기 위한 피치 제어 장치가 설치될 수 있다. Referring to FIG. 1, the low temperature wind turbine 100 is composed of a tower 2, a nacelle 3, and a rotor 4. The rotor 4 consists of a spinner 5 covering a rotor hub (not shown) and a rotor blade 6 mounted on the rotor hub. The nacelle 3 houses a drive generation mechanism 7 consisting of a speed increasing gear and a generator and other related components. The tower (2) is a structure for supporting the nacelle (3) and the rotor (4) at a certain height may be a fixed device or a floating device installed on land or seabed, and when installed on the seabed itself is anchor of the seabed It may be a floating device having an anchor connection connected to the. In the tower 2, a power converter for converting the power produced by the drive generation mechanism 7, a yaw control device for controlling the yaw of the nacelle in the nacelle 3, and a rotor in the rotor 4. A pitch control device for controlling the pitch of the blade 6 may be installed.

저온용 풍력 터빈(100)이 한랭지 등의 극한 조건에 설치되어 있다가 정전이 발생하는 경우, 이후 전력의 공급이 재개되더라도 주 제어 장치(20)와 피치 제어 장치, 증속 기어, 발전기, 요 제어 장치, 전력 변환기 등과 같은 부품들이 저온 상태에 놓여져 있기 때문에 바로 동작을 할 수 없게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 터빈(100)에서는 예기치 못한 정전 등으로 인한 한랭 조건이 발생할 경우 단시간에 효과적으로 동작을 다시 진행할 수 있도록 하기 위하여 온도 센서(15), 주 제어 장치(20), 비상 제어 장치(30) 및 가열 장치(40)를 포함한다. If the low-temperature wind turbine 100 is installed in extreme conditions such as cold districts and a power failure occurs, the main control device 20, the pitch control device, the speed gear, the generator, the yaw control device even if the power supply is resumed thereafter. In other words, components such as power converters are placed at low temperatures, and therefore cannot be operated immediately. Therefore, in the wind turbine 100 according to an embodiment of the present invention, in order to effectively resume operation in a short time when a cold condition occurs due to an unexpected power failure, the temperature sensor 15, the main control device 20, An emergency control device 30 and a heating device 40.

온도 센서(15)는 피치 제어 장치 온도 센서(15a), 증속기 온도 센서(15b), 발전기 온도 센서(15c), 나셀 내부 온도 센서(15d), 요 제어 장치 온도 센서(15e), 전력 변환기 온도 센서(15f) 등을 포함할 수 있으며, 이 외에도 다수의 온도 센서가 설치될 수 있다. 피치 제어 장치 온도 센서(15a)와 요 제어 장치 온도 센서(15e)는 베어링의 온도를 측정할 수 있으며, 증속기 온도 센서(15b)는 증속기의 윤활유 온도를 측정할 수 있으며, 발전기 온도 센서(15c)는 베어링 또는 권선의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(15)로부터 얻어진 온도 측정값은 주 제어 장치(20) 및 비상 제어 장치(30)에 입력된다. The temperature sensor 15 includes a pitch control device temperature sensor 15a, a speed increaser temperature sensor 15b, a generator temperature sensor 15c, a nacelle internal temperature sensor 15d, a yaw control device temperature sensor 15e, and a power converter temperature. The sensor 15f may be included, and in addition, a plurality of temperature sensors may be installed. The pitch control device temperature sensor 15a and the yaw control device temperature sensor 15e can measure the temperature of the bearing, the speed increaser temperature sensor 15b can measure the lubricating oil temperature of the speed increaser, and the generator temperature sensor ( 15c) may measure the temperature of a bearing or winding. The temperature measurement value obtained from the temperature sensor 15 is input to the main control device 20 and the emergency control device 30.

주 제어 장치(20)는 풍력 터빈(100)의 발전 동작을 제어하기 위한 다양한 기능을 수행하기 위한 장치이다. 따라서, 주 제어 장치(20)는 내부에 소프트웨어를 다수 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 주 제어 장치(20)는 소프트웨어를 실행시킬 수 있는 전자장치를 포함할 수 있다. 여기서, 소프트웨어를 실행시키는 전자장치는 일반적으로 온도에 민감하다. 예를 들어, 주 제어 장치(20)는 영하 30℃와 같은 한랭 조건하에서는 바로 동작 활성화가 되지 않을 수 있다. 따라서 가열 장치(40)에 의해 먼저 일정 시간 가열된 후 소정 온도에 도달한 후에야 활성화가 되어 온도 센서(15)로부터 입력된 값에 따라 피치 제어 장치, 증속 기어, 발전기, 요 제어 장치, 전력 변환기 등과 같은 부품들의 온도를 제어하여 이들의 온도가 동작 온도가 되도록 할 뿐만 아니라 발전 제어 기능 등을 수행할 수 있다. The main control device 20 is a device for performing various functions for controlling the power generation operation of the wind turbine 100. Therefore, the main control device 20 may include a plurality of software therein. More specifically, the main control device 20 may include an electronic device capable of executing software. Here, the electronics running the software are generally temperature sensitive. For example, the main control device 20 may not be activated immediately under cold conditions such as minus 30 ° C. Therefore, the heating device 40 is first heated for a predetermined time, and then activated only after reaching a predetermined temperature, and according to the value input from the temperature sensor 15, a pitch control device, a speed gear, a generator, a yaw control device, a power converter, and the like. By controlling the temperature of the same components to ensure that their temperature is the operating temperature, it is possible to perform the power generation control function.

비상 제어 장치(30)는 주 제어 장치(20)가 활성화될 때까지 피치 제어 장치, 증속 기어, 발전기, 요 제어 장치, 전력 변환기 등과 같은 부품들을 미리 가열하기 위한 장치이다. 그러므로, 비상 제어 장치(30)는 주 제어 장치(20)가 비활성화 상태일 때 활성화되는 장치이어야 한다. 즉, 정전 후 전력이 공급될 때 바로 가열 장치(40)를 제어할 수 있는 장치이어야 한다. 따라서, 비상 제어 장치(30)는 주 제어 장치(20)와 달리 소프트웨어가 없는 물리적인 제어 장치로 구현될 수 있다. 예를 들면, 서머스탯(thermostat)으로 비상 제어 장치(30)를 구성할 수 있다. 물론, 비상 제어 장치(30)가 정전과 같은 비상 상황에서도 동작이 유지될 수 있도록 외부 발전기로부터 전력을 공급받을 수 있거나 상비 배터리를 구비하고 있는 경우에는 온도 제어를 위한 비교적 단순한 소프트웨어 구성을 가지고 있을 수 있다. The emergency control device 30 is a device for preheating components such as a pitch control device, a speed increasing gear, a generator, a yaw control device, a power converter and the like until the main control device 20 is activated. Therefore, the emergency control device 30 should be a device that is activated when the main control device 20 is in an inactive state. That is, it should be a device capable of controlling the heating device 40 immediately when power is supplied after a power failure. Therefore, unlike the main control device 20, the emergency control device 30 may be implemented as a physical control device without software. For example, the emergency control device 30 may be configured by a thermostat. Of course, the emergency control device 30 may be powered from an external generator so that the operation can be maintained even in an emergency situation such as a power failure or, if equipped with a standby battery, may have a relatively simple software configuration for temperature control. have.

정전 후 전력 공급이 재개될 때 주 제어 장치(20)의 가열과 비상 제어 장치(30)의 제어 동작이 병렬 진행되도록 하고, 주 제어 장치(20)가 활성화된 후에는 비상 제어 장치(30)에 의한 온도 제어를 비활성화시키고 주 제어 장치(20)의 제어에 의한 온도 제어가 이루어지도록 하는 동작은 도 1에 예시되어 있는 바와 같이 제1 내지 제3 작동 릴레이(52, 54, 56)를 설치함으로써 달성할 수 있다. 주 제어 장치(20)와 가열 장치(40) 사이에 노말 오픈인 제1 작동 릴레이(52)를 연결하고, 비상 제어 장치(30)에 노말 오픈인 제2 작동 릴레이(54)를 연결하고, 제2 작동 릴레이(54)와 가열 장치(40) 사이에 노말 클로즈인 제3 작동 릴레이(56)를 연결하고, 주 제어 장치(20)와 가열 장치(40) 사이에 노말 클로즈인 제3 작동 릴레이(56)를 연결할 수 있다. When the power supply is resumed after a power failure, the heating of the main control device 20 and the control operation of the emergency control device 30 proceed in parallel, and after the main control device 20 is activated, the emergency control device 30 Deactivation of the temperature control by means of the control of the main control device 20 and temperature control by the control of the main control device 20 are achieved by installing the first to third operational relays 52, 54, 56 as illustrated in FIG. 1. can do. Connect the first operation relay 52 which is normally open between the main control device 20 and the heating device 40, and connect the second operation relay 54 which is normally open to the emergency control device 30, and A third closed relay 56 is connected between the two actuating relays 54 and the heating device 40, and a third closed relay is normally closed between the main control device 20 and the heating device 40. 56) can be connected.

이하, 도 2를 참조하여 정전 후 전력 재 공급시의 풍력 터빈(100)의 가동 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of operating the wind turbine 100 at the time of resupply of power after a power failure will be described with reference to FIG. 2.

정전 후 먼저 전력이 공급된다(S1). 전력 공급 후 주 제어 장치(20)의 활성화 여부에 따라 동작 흐름이 결정된다(S2). 주 제어 장치(20)가 비활성화되어 있는 상태에서 비상 제어 장치(30)가 활성화(S3)되어 있으면, 제1 작동 릴레이(52)는 오픈 상태를 유지하고, 제2 작동 릴레이(54)는 클로즈 상태로 변화하고, 제3 작동 릴레이(56)는 클로즈 상태를 유지(S4)한다. 따라서, 비상 제어 장치(30)의 제어에 의한 부품들의 가열 및 주 제어 장치(20)의 가열(S5)이 수행된다. After power failure, power is first supplied (S1). After the power supply, the operation flow is determined according to whether the main control device 20 is activated (S2). If the emergency control device 30 is activated (S3) while the main control device 20 is inactive, the first operation relay 52 remains open and the second operation relay 54 is closed. And the third actuation relay 56 maintains the closed state (S4). Therefore, the heating of the parts by the control of the emergency control device 30 and the heating S5 of the main control device 20 are performed.

여기서, 주 제어 장치(20)의 가열(S5)은 본 발명의 적용되는 환경에 따라 후술하는 비상 제어 장치(30)가 후술하는 가열장치(40)를 제어하거나, 또는 별도로 구비된 장치가 후술하는 가열장치(40)를 제어하여 수행될 수 있다. 후자의 경우, 별도로 구비된 장치는 주 제어 장치(20)에서 측정되는 온도를 참조하여 가열 장치(40)를 제어할 수 있음도 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다.Here, the heating S5 of the main control device 20 controls the heating device 40 described later by the emergency control device 30 described later according to the environment to which the present invention is applied, or a device provided separately is described later. It can be carried out by controlling the heating device (40). In the latter case, it will be apparent to those skilled in the art in view of the technical idea of the present invention that the separately provided device can control the heating device 40 with reference to the temperature measured by the main control device 20.

주 제어 장치(20) 및 부품의 가열이 소정 시간 진행되어 주 제어 장치(20)가 활성화되면 제1 작동 릴레이(52)를 클로즈 상태로 변화시키고, 제3 작동 릴레이(56)를 오픈 상태로 변화시킨다(S6). 따라서, 비상 제어 장치(30)는 비활성화된다(S7). 각 부품은 다양한 소재로 구성되어 있으며 그 크기 또한 일반적으로 주 제어 장치(20)보다 크다. 따라서, 각 부품을 동작온도로 가열하여 활성화시키기에 필요한 열량이 주 제어 장치(20)를 가열하여 활성화시키기에 필요한 열량보다 더 크다. 따라서, 상대적으로 주 제어 장치(20)의 활성화가 각 부품의 활성화보다 빨리 일어날 수 있다. When the heating of the main control device 20 and the components proceeds for a predetermined time and the main control device 20 is activated, the first operating relay 52 is changed to the closed state, and the third operating relay 56 is changed to the open state. (S6). Therefore, the emergency control device 30 is deactivated (S7). Each component is made of a variety of materials, the size of which is generally larger than the main control device 20. Therefore, the amount of heat required for heating and activating each component to the operating temperature is greater than the amount of heat necessary for heating and activating the main control device 20. Thus, activation of the main control device 20 can occur relatively sooner than activation of each component.

이어서 활성화된 주 제어 장치(20)가 각 부품의 가열을 담당하여 각 부품의 동작 온도인지를 판단한다(S8). 각 부품의 동작 온도에 도달하지 않은 경우 주 제어 장치(20)의 제어에 의한 부품의 가열이 수행된다(S9). 주 제어 장치(20)의 제어에 의한 부품의 가열이 소정 시간 진행되어 부품의 가열이 완료되면 풍력 터빈의 동작이 개시(S10)된다. Subsequently, the activated main control device 20 is responsible for heating each component to determine whether the operating temperature of each component is S8. When the operating temperature of each component has not been reached, heating of the component by the control of the main control apparatus 20 is performed (S9). When the heating of the component by the control of the main control device 20 proceeds for a predetermined time and the heating of the component is completed, the operation of the wind turbine is started (S10).

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 터빈(100)의 가동 방법(①)과 종래의 가동 방법(②)의 효율을 비교하기 위한 시간 대 온도 그래프와 타이밍도를 각각 나타낸다.3 and 4 respectively show a time versus temperature graph and a timing diagram for comparing the efficiency of the operation method (①) and the conventional operation method (②) of the wind turbine 100 according to an embodiment of the present invention, respectively. .

도 3에서 그래프 ③은 주 제어 장치(20)의 시간에 따른 온도 그래프이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 종래의 가동 방법(②)에서는 정전 후 전력이 공급되면 주 제어 장치(20)가 활성화 되는데 필요한 온도(T1)까지 주 제어 장치(20)를 가열한다. 이어서 주 제어 장치(20)가 활성화되면 그 때서야 주 제어 장치(20)의 제어 하에 각 부품의 온도 제어를 시작한다. 즉, 개별 부품의 가열이 시간 t2가 되어서 시작된다. 이후 부품들의 활성화 온도(T3)까지 부품들을 가열한다. 즉, 종래의 가동 방법(②)에서는 전력 재 공급부터 발전의 시작까지 t4에서 t1의 시간차이(t4-t1)만큼의 시간이 필요하다. In FIG. 3, the graph ③ is a temperature graph over time of the main control device 20. 3 and 4, in the conventional operation method ②, when power is supplied after a power failure, the main control device 20 is heated to a temperature T1 necessary for activating the main control device 20. Subsequently, when the main control device 20 is activated, the temperature control of each component is started only under the control of the main control device 20. In other words, the heating of the individual parts starts at time t2. The parts are then heated to the activation temperature T3 of the parts. That is, in the conventional operation method (2), a time equal to the time difference (t4-t1) from t4 to t1 is required from the power supply supply to the start of power generation.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동 방법(①)에서는 전력이 재 공급됨과 동시에 주 제어 장치(20)의 가열이 시작되고 비상 제어 장치(30)의 제어에 의한 개별 부품의 가열이 동시에 시작된다. 즉 주 제어 장치(20)의 가열과 개별 부품의 가열이 시간 t1에서부터 병렬적으로 진행된다. 이어서 주 제어 장치(20)가 활성화되는 시간 t2에서 비상 제어 장치(30)는 비활성화되고 주 제어 장치(20)의 제어에 의해 개별 부품의 가열이 잔여 시간(t3-t2) 만큼 진행된다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 가동 방법(①)에서는 전력 공급부터 발전의 시작까지 t3에서 t1의 시간차이(t3-t1)만큼이 시간이 필요하다.On the other hand, in the operating method ① according to the embodiment of the present invention, the power is supplied again and the heating of the main control device 20 starts and the heating of the individual parts by the control of the emergency control device 30 starts at the same time. do. In other words, the heating of the main control device 20 and the heating of the individual components proceed in parallel from the time t1. The emergency control device 30 is then deactivated at the time t2 at which the main control device 20 is activated and the heating of the individual parts proceeds by the remaining time t3-t2 by the control of the main control device 20. That is, in the operating method ① according to the embodiment of the present invention, this time is required by the time difference t3-t1 from t3 to t1 from the power supply to the start of power generation.

주 제어 장치(20)의 가열에 필요한 시간을 4시간으로 각 부품의 가열에 필요한 시간을 6시간으로 가정한다면, 종래의 가동 방법(②)에서는 발전이 시작되기까지 총 10시간(=4시간+6시간)이 필요한 반면 본 발명의 일 실시예에 따른 가동 방법(①)에서는 6시간(=4시간+2시간(=6-4시간))만이 필요하게 된다. 따라서, 풍력 터빈(100)의 가동 시간을 4시간이나 연장시킬 수 있으므로 가동율이 증가하게 된다. If the time required for heating of the main control device 20 is assumed to be 4 hours and the time required for heating of each component is assumed to be 6 hours, in the conventional operation method (②), a total of 10 hours (= 4 hours + until power generation starts) 6 hours) is required, but in the operating method ① according to an embodiment of the present invention, only 6 hours (= 4 hours + 2 hours (= 6-4 hours)) are required. Therefore, since the operating time of the wind turbine 100 can be extended by 4 hours, an operation rate will increase.

도 4에는 비상제어 장치(30)가 가열장치(40)을 제어하여 주 제어 장치(20)을 가열하는 것으로 도시하였으나, 앞서 상술한 바와 같이 이는 일 실시예에 불과하며, 별도로 구비된 장치가 주 제어 장치(20)에서 측정되는 온도에 기초하여 가열장치(40)을 제어하여 주 제어 장치(20)을 제어할 수 있다.In FIG. 4, the emergency control device 30 controls the heating device 40 to heat the main control device 20. However, as described above, this is only an embodiment, and a separate device is mainly provided. The main control device 20 may be controlled by controlling the heating device 40 based on the temperature measured by the control device 20.

한편, 도면에는 미도시하였으나 주 제어 장치(20) 및 부품들의 냉각에 필요한 냉각 장치를 포함하여 주 제어 장치(20)의 온도가 활성화 온도(T1) 및 최고 제한 온도(T2) 사이에서 움직일 수 있도록 하고, 부품들의 온도가 정해진 활성화 온도(T3) 및 최고 제한 온도(T4) 사이에서 움직일 수 있도록 할 수 있다. Meanwhile, although not shown in the figure, the main control device 20 and a cooling device for cooling the parts may be moved so that the temperature of the main control device 20 can be moved between the activation temperature T1 and the maximum limit temperature T2. And allow the temperature of the components to move between the defined activation temperature T3 and the maximum limit temperature T4.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are illustrative and explanatory only and are intended to be illustrative of the invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

2: 타워 3: 나셀
4: 로터 6: 로터 블레이드
7: 구동 발전 기구 15: 온도 센서
20: 주 제어 장치 30: 비상 제어 장치
40: 가열 장치 52, 54, 56: 제1 내지 제3 작동 릴레이2: tower 3: nacelle
4: rotor 6: rotor blades
7: driving power generation mechanism 15: temperature sensor
20: main control unit 30: emergency control unit
40: heating apparatus 52, 54, 56: first to third actuation relay

Claims (8)

풍력에 의한 동력 에너지를 기계 에너지 또는 전기 에너지로 전환시키는 동작에 필요한 적어도 하나의 부품;
비활성화 상태에서 가열되어 활성화되고, 활성화 상태에서 상기 부품의 가열 및 동작을 제어하는 주 제어 장치; 및
상기 주 제어 장치가 비활성화 상태이고 상기 부품의 온도가 동작 온도 이하인 경우 상기 부품의 가열을 제어하는 비상 제어 장치를 포함하는 풍력 터빈.At least one component necessary for the operation of converting power energy from wind power into mechanical energy or electrical energy;
A main control device heated and deactivated in an inactive state and controlling heating and operation of the component in an activated state; And
And an emergency control device for controlling heating of the part when the main control device is inactive and the temperature of the part is below the operating temperature. 제1 항에 있어서,
상기 주 제어 장치가 활성화되면 상기 비상 제어 장치는 비활성화되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈. The method according to claim 1,
And the emergency control device is deactivated when the main control device is activated. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 부품의 온도 측정값을 상기 주 제어 장치 및 상기 비상 제어 장치로 전달하는 적어도 하나의 온도 센서;
상기 주 제어 장치와 상기 부품을 가열하는 가열 장치;
상기 주 제어 장치와 상기 가열 장치 사이에 연결된 노말 오픈인 제1 작동 릴레이;
상기 비상 제어 장치에 연결된 노말 오픈인 제2 작동 릴레이; 및
상기 제2 작동 릴레이와 상기 가열 장치 사이에 연결되고, 상기 주 제어 장치와 상기 가열 장치 사이에 연결된 노말 클로즈인 제3 작동 릴레이를 더 포함하는 풍력 터빈. 3. The method according to claim 1 or 2,
At least one temperature sensor for conveying a temperature measurement of the component to the main control device and the emergency control device;
A heating device for heating the main control device and the component;
A first actuating relay, normally open, connected between the main control device and the heating device;
A second actuating relay normally open connected to the emergency control device; And
And a third actuating relay connected between said second actuating relay and said heating apparatus and being a normal close connected between said main control apparatus and said heating apparatus. 제 3항에 있어서,
상기 주 제어 장치가 비활성화 상태이고 상기 부품의 온도가 동작 온도 이하인 경우,
상기 비상 제어 장치는 상기 제2 작동 릴레이를 노말 클로즈로 변화시키고, 상기 가열 장치를 제어하여 상기 부품의 가열하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.The method of claim 3,
If the main control device is inactive and the temperature of the part is below the operating temperature,
And said emergency control device changes said second actuating relay to a normal close and controls said heating device to heat said component. 제 4항에 있어서,
상기 주 제어 장치가 활성화 된 경우,
상기 주 제어 장치는 상기 제3 작동 릴레이를 노말 오픈으로 변화시키고, 상기 비상 제어 장치는 비활성화 되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.5. The method of claim 4,
If the main control device is activated,
And said main control device changes said third actuating relay to normal open and said emergency control device is deactivated. 제 5항에 있어서,
활성화된 상기 주 제어 장치는 상기 제1 작동 릴레이를 노말 클로즈로 변화시키고 상기 가열 장치를 제어하여 상기 부품을 가열하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈.6. The method of claim 5,
Wherein said activated main control device changes said first actuating relay to normal close and controls said heating device to heat said component. (a) 주 제어 장치가 비활성화된 경우, 비상 제어 장치의 제어 하에 풍력에 의한 동력 에너지를 기계적 에너지 또는 전기 에너지로 전환시키는 동작에 필요한 적어도 하나의 부품을 활성화 시키기 위하여 가열하는 단계;
(b)상기 주 제어 장치가 활성화되면 상기 주 제어 장치의 제어 하에 상기 부품의 가열을 완료하는 단계; 및
(c)상기 부품이 활성화되면 상기 주 제어 장치의 제어 하에 상기 부품의 동작을 개시하는 단계를 포함하는 풍력 터빈의 가동 방법.(a) when the main control device is deactivated, heating to activate at least one component necessary for the operation of converting power energy by wind power into mechanical energy or electrical energy under the control of the emergency control device;
(b) completing heating of the part under control of the main control device when the main control device is activated; And
(c) initiating operation of the component under control of the main control device when the component is activated. 제 7항에 있어서,
상기 (b) 단계는
상기 주 제어 장치가 활성화되면 상기 비상 제어 장치를 비활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈의 가동 방법. 8. The method of claim 7,
The step (b)
And deactivating the emergency control device when the main control device is activated.
KR1020110014762A 2011-02-18 2011-02-18 Low temperature wind turbine and operation process for the same KR101215502B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110014762A KR101215502B1 (en) 2011-02-18 2011-02-18 Low temperature wind turbine and operation process for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110014762A KR101215502B1 (en) 2011-02-18 2011-02-18 Low temperature wind turbine and operation process for the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120095224A KR20120095224A (en) 2012-08-28
KR101215502B1 true KR101215502B1 (en) 2012-12-26

Family

ID=46885842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110014762A KR101215502B1 (en) 2011-02-18 2011-02-18 Low temperature wind turbine and operation process for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101215502B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004297892A (en) 2003-03-26 2004-10-21 Ebara Corp Wind power generator
KR100898595B1 (en) 2008-09-18 2009-05-21 주식회사 다텍 Electric generator having heat-resistant fan interior operated according to temperature

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004297892A (en) 2003-03-26 2004-10-21 Ebara Corp Wind power generator
KR100898595B1 (en) 2008-09-18 2009-05-21 주식회사 다텍 Electric generator having heat-resistant fan interior operated according to temperature

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120095224A (en) 2012-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7153676B2 (en) Wind Turbine Operation During Grid Loss Using Energy Storage Units
EP2405133B2 (en) Wind farm and method of controlling power production of a wind turbine of a wind farm
CN107735567B (en) The initialization of wind turbine control function
CN101900081B (en) Operating a wind turbine at motor over-temperature conditions
EP3051124B1 (en) Method of operating a wind turbine without grid connection and wind turbine
US10100812B2 (en) Methods and systems to operate a wind turbine system
CA2813234C (en) Methods and systems for operating a wind turbine in noise reduced operation modes
KR101304402B1 (en) Variable speed wind turbine system
US8121739B2 (en) Reactive power management for wind power plant internal grid
CN102979674A (en) System and method for operating a wind turbine using adaptive reference variables
CN104463342A (en) System and method to minimize grid spinning reserve losses
CN104716671A (en) Black-start method for power grid
CN106337778A (en) Control method for pre-start of wind generating set
CA2905643A1 (en) Wind park and method for controlling a wind park
CN105074203A (en) Wind turbine and method for operating a wind turbine
US9228568B2 (en) Methods for scheduling the replacement of wind turbine batteries and related systems
Jayaprakash et al. Achieving efficient and secure data acquisition for cloud-supported internet of things in grid connected solar, wind and battery systems.
KR101215502B1 (en) Low temperature wind turbine and operation process for the same
CN108397349B (en) Low-temperature standby control method for wind power plant
KR20120094238A (en) Decreasing the standby power for wind turbine generator system
CN114729624A (en) Auxiliary power system control for hybrid power plant
KR20140067218A (en) Pre-heating system of wind power generator and method for controlling the same
WO2018049676A1 (en) Wind turbine and method for controlling wind turbine
Chen et al. Wind turbine drive trains with synchronous generators and performance improvement via the model-based control

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee