KR101304917B1 - Driving control system and driving control method of wind power generator - Google Patents
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Abstract
풍력 발전기의 운전 제어 시스템 및 그 운전 제어 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 시스템은, 회전 날개의 회전력에 의해 바람 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 발전하는 풍력 발전기로서, 상기 풍력 발전기의 적어도 하나의 부품의 온도를 측정하여 온도 검출 신호를 생성하여 전달하는 적어도 하나의 센서, 및 상기 온도 검출 신호를 수신하고 상기 부품의 상태별 온도 범위와 대비하여 상기 부품 온도에 따른 부품 상태를 판단하고, 상기 풍력 발전기의 출력량을 감소시키도록 가압 토크값을 변경하여 출력하며, 상기 가압 토크값에 대응하여 증가되는 회전 속도를 정격 속도로 유지하기 위해 상기 회전 날개의 피치 각도값을 변경하여 출력하는 제어부를 포함한다Disclosed are a driving control system of a wind generator and a driving control method thereof.
Operation control system of a wind generator according to an embodiment of the present invention, a wind generator for generating wind power by converting the wind energy into electrical energy by the rotational force of the rotary blade, by measuring the temperature of at least one part of the wind generator temperature At least one sensor for generating and transmitting a detection signal, and receiving the temperature detection signal and determining a part state according to the part temperature in comparison with a temperature range for each part state, and reducing the output of the wind generator. And a control unit for changing and outputting a pressurized torque value, and for changing and outputting a pitch angle value of the rotary vane to maintain an increased rotational speed corresponding to the pressurized torque value at a rated speed.
Description
본 발명은 풍력 발전기의 운전 제어 시스템 및 운전 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력 발전기의 온도 제어를 수행하는 시스템과 방법에 있어서 운전 가동율을 향상시킬 수 있는 운전 시스템과 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving control system and a driving control method of a wind generator, and more particularly, to a driving system and a driving method which can improve a driving operation rate in a system and method for performing temperature control of a wind generator.
자연 에너지원이 고갈되어 심각한 에너지난이 예상되는 현대에 있어서 자연친화적 에너지인 풍력을 이용하여 발전을 행하는 풍력 발전 장치에 대한 시대적 요구가 급증하고 있다.In modern times when natural energy sources are depleted and serious energy shortages are expected, the demand for wind power generation devices that generate power by using wind, which is nature-friendly energy, is increasing rapidly.
풍력 발전 장치는 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 유도 전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 장치이다.The wind power generator is a device that supplies induction electricity generated by converting wind power into rotational power to a power system or a consumer.
풍력 발전 장치는 구조 및 기능적인 측면에서 크게 바람으로부터 회전력을 생산하는 기계장치 부문과, 이들 기계 장치로부터 발생되는 전력을 안정적으로 공급하는 전력안정화 장치 부문과, 각 구성들의 운전 및 상태를 판단하여 조절하는 제어 장치 부문으로 구성될 수 있다.The wind turbine generator is a mechanical and mechanical part that produces rotational force from the wind in terms of structure and function, and a power stabilization device part that stably supplies power generated from these mechanical devices, and judges and adjusts the operation and status of each component. It can be configured as a control unit section.
풍력 발전 장치는 최적의 출력을 얻기 위해 다수의 구동 부품의 긴밀한 구동 제어가 필요하고, 환경 친화적 에너지 발전기로서 바람, 날씨, 온도, 습도 등 외부의 환경에 대하여 큰 영향을 받기 때문에, 특별히 풍력 발전 장치의 제어 장치에 대한 연구 개발이 활발하다.Wind turbines require close drive control of a number of drive components in order to obtain optimum power output, and as a wind energy generator, they are particularly affected by the external environment such as wind, weather, temperature and humidity. The research and development of the control device is active.
특히 다양한 요인에 대한 풍력 발전의 구동 제어 연구가 있었으나, 풍력 발전 장치에서 구동 제어는 가동율에 영향을 미치게 되고 이는 풍력 발전 장치의 전체 발전 출력량에 영향을 주게 된다.In particular, there have been studies on the drive control of wind power generation for various factors, but the drive control in the wind power generator affects the operation rate, which affects the total power output of the wind power generator.
따라서, 외적 요인 또는 내적 요인에 대한 풍력 발전의 구동 제어를 수행함과 동시에 풍력 발전 장치의 가동율을 유지 및 향상하여 전체 출력량을 효율적으로 향상시킬 수 있는 운전 제어 방법과 그에 관한 시스템에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a study on a driving control method and a system related thereto that can efficiently improve the total output by maintaining and improving the operation rate of a wind power generator while simultaneously controlling the external or internal factors. to be.
본 발명의 실시 예들은 풍력 발전의 구동 제어를 수행함과 동시에 풍력 발전 장치의 가동율을 유지 및 향상시킬 수 있는 운전 제어 시스템과 그 운전 제어 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a driving control system and a driving control method thereof capable of maintaining and improving an operation rate of a wind power generation device while performing driving control of wind power generation.
본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기의 운전 제어 시스템은 회전 날개의 회전력에 의해 바람 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 발전하는 풍력 발전기의 운전 제어 시스템으로서, 상기 풍력 발전기의 적어도 하나의 부품의 온도를 측정하여 온도 검출 신호를 생성하여 전달하는 적어도 하나의 센서, 및 상기 온도 검출 신호를 수신하고 상기 부품의 상태별 온도 범위와 대비하여 상기 부품 온도에 따른 부품 상태를 판단하고, 상기 풍력 발전기의 출력량을 감소시키도록 가압 토크값을 변경하여 출력하며, 상기 가압 토크값에 대응하여 증가되는 회전 속도를 정격 속도로 유지하기 위해 상기 회전 날개의 피치 각도값을 변경하여 출력하는 제어부를 포함한다. 상기 풍력 발전기에 포함되는 다수의 부품은 제한이 없으며 이들에 대한 온도를 검출하는 센서는 각각의 부품마다 구비될 수 있다. 또한 그렇지 않고 기능별로 분류된 부품에 대해 통합적인 센서를 구비하여 측정할 수도 있다.According to an aspect of the present invention, the driving control system of a wind generator is a driving control system of a wind power generator to generate wind power by converting the wind energy into electrical energy by the rotational force of the rotary blades, the temperature of at least one component of the wind generator At least one sensor measuring and generating and transmitting a temperature detection signal, and receiving the temperature detection signal and determining a part state according to the part temperature in comparison with a temperature range of each part of the part, and measuring the output of the wind generator. And a control unit for changing and outputting a pressurized torque value to reduce the output torque, and for changing and outputting a pitch angle value of the rotary blade to maintain the increased rotational speed corresponding to the pressurized torque value at the rated speed. A plurality of components included in the wind generator is not limited and a sensor for detecting a temperature thereof may be provided for each component. Alternatively, measurements can be made with integrated sensors on parts classified by function.
이때 상기 제어부는 상기 부품 온도의 수준을 정상 수준의 제1 범위, 경고 수준의 제2 범위 및 위험 수준의 제3 범위로 구분하고, 상기 온도 검출 신호에 대응하여 검출된 부품 온도가 상기 제2 범위에 속하는 것으로 판단되는 경우 상기 가압 토크값을 감소하여 전달할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 3 단계의 온도 범위로 구분하였으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니며 특히 세심한 온도 제어를 위하여 다양한 범위로 분류할 수도 있다.In this case, the controller divides the level of the part temperature into a first range of a normal level, a second range of a warning level, and a third range of a dangerous level, and the part temperature detected in response to the temperature detection signal is equal to the second range. If it is determined to belong to the reduced torque value can be transmitted. In the embodiment of the present invention, but divided into three temperature ranges, but is not necessarily limited thereto, and may be classified into various ranges in particular for careful temperature control.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 감소된 가압 토크값에 대응하는 회전축의 회전수 정보를 취득할 수 있다. 상기 회전수에 따라 회전 속도가 정격 속도를 초과하는 경우 상기 회전 속도를 상기 정격 속도로 유지하기 위해 상기 회전 날개의 피치 각도값을 단계적으로 증가하여 전달할 수 있다.In the present invention, the control unit may acquire the rotation speed information of the rotating shaft corresponding to the reduced pressure torque value. When the rotational speed exceeds the rated speed according to the rotational speed, the pitch angle value of the rotary blade may be increased in steps to maintain the rotational speed at the rated speed.
또한 상기 제어부는, 상기 온도 검출 신호에 대응하여 검출된 부품 온도가 상기 제3 범위에 속하는 것으로 판단되는 경우 해당 부품에 대한 동작을 정지시키는 동작 오프 신호를 생성하여 전달할 수 있다.The controller may generate and transmit an operation off signal for stopping the operation of the corresponding component when it is determined that the detected component temperature falls within the third range.
상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 부품의 온도에 대한 온도 검출 신호 및 상기 가압 토크값에 대응하는 풍력 발전기의 회전축의 회전수 정보를 수신하는 정보 수신부, 상기 수신된 온도 정보 및 회전수 정보를 이용하여 풍력 발전기의 운전 제어를 위한 토크 또는 피치 각도에 대한 명령값을 산출하는 연산부, 및 상기 산출된 명령값들을 출력하여 상기 풍력 발전기의 대응하는 구성부에 전달하는 명령값 출력부를 포함할 수 있으나, 이러한 구성에 반드시 제한되는 것은 아니다.The controller may include an information receiver configured to receive a temperature detection signal for a temperature of the at least one component and rotational speed information of a rotation shaft of a wind generator corresponding to the pressurized torque value, using the received temperature information and the rotational speed information. It may include a calculation unit for calculating a command value for the torque or pitch angle for the operation control of the wind generator, and a command value output unit for outputting the calculated command values to the corresponding component of the wind generator, It is not necessarily limited to the configuration.
상기 명령값 출력부는, 상기 토크에 대한 명령값을 풍력 발전기의 컨버터에 전달하여 컨버터가 발전기의 고정자에 인가하는 전류를 제어할 수 있다.The command value output unit may transmit a command value for the torque to the converter of the wind generator to control the current applied by the converter to the stator of the generator.
또한 상기 명령값 출력부는 상기 피치 각도에 대한 명령값을 풍력 발전기의 회전 날개에 대한 피치 제어부에 전달하고, 상기 피치 제어부가 각 회전 날개의 피치 구동부와 인버터로 피치 각도값을 전달하여 회전 날개의 경사각을 변경하게 할 수 있다.In addition, the command value output unit transmits the command value for the pitch angle to the pitch control unit for the rotary blades of the wind generator, the pitch control unit transmits the pitch angle value to the pitch drive unit and the inverter of each rotary blade inclination angle of the rotary blades Can be changed.
상기 제어부는 상기 풍력 발전기의 출력량의 감쇠 출력값을 설정하고 상기 가압 토크값을 변경하여 선형적으로 또는 단계적으로 출력량을 감쇠 제어할 수 있다.The control unit may set the attenuation output value of the output amount of the wind power generator and change the pressurized torque value to control the attenuation output amount linearly or stepwise.
상기 센서는 상기 풍력 발전기의 다양한 부품 중 특히 베어링부, 기어부, 발전기, 및 컨버터 중 적어도 하나에 구비되어 온도를 측정할 수 있다.The sensor may be provided in at least one of various parts of the wind generator, in particular, a bearing part, a gear part, a generator, and a converter to measure temperature.
본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기의 운전 제어 방법은, 회전 날개의 회전력에 의해 바람 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 발전하는 풍력 발전기가 정상 운전되는 동안, 상기 풍력 발전기의 적어도 하나의 부품의 온도를 측정하는 단계, 상기 해당 부품의 상태별 온도 범위를 정상 수준의 제1 범위, 상기 제1 범위보다 온도가 높은 경고 수준의 제2 범위 및 상기 제2 범위보다 온도가 높은 위험 수준의 제3 범위로 구분하고, 상기 측정된 부품 온도를 상기 상태별 온도 범위와 대비하여 상기 부품 온도에 따른 부품 상태를 판단하는 단계, 및 상기 부품 상태가 상기 정상 수준인 경우 상기 풍력 발전기를 정상 운전하고, 상기 경고 수준인 경우 상기 풍력 발전기의 출력량을 감소시키도록 가압 토크값을 변경하여 출력하고, 상기 위험 수준인 경우 상기 해당 부품에 대한 동작을 정지시키는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 부품 상태가 경고 수준인 경우 상기 변경된 가압 토크값에 대응하여 증가되는 회전 속도를 정격 속도로 유지하기 위해 회전 날개의 피치 각도값을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the driving control method of the wind generator, the temperature of the at least one component of the wind generator during the normal operation of the wind generator that generates power by converting the wind energy into electrical energy by the rotational force of the rotary blades Measuring a temperature range of each of the parts according to a first range of a normal level, a second range of a warning level having a higher temperature than the first range, and a third range of a dangerous level having a higher temperature than the second range And determining the part state according to the part temperature by comparing the measured part temperature with the temperature range for each state, and if the part state is the normal level, operating the wind generator normally, and the warning. If the level is changed to output the pressurized torque value to reduce the output of the wind generator, and if the dangerous level is And a step of stopping the operation on each component. And adjusting the pitch angle value of the rotary vane to maintain the increased rotational speed at the rated speed when the component state is at the warning level.
본 발명의 운전 제어 방법은 상기 측정된 부품 온도가 상기 제1 범위보다 높은 경우 해당 부품을 냉각하고 상기 제1 범위보다 낮은 경우 상기 해당 부품을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.The operation control method of the present invention may further include cooling the part when the measured part temperature is higher than the first range and heating the part when the part temperature is lower than the first range.
이때 상기 가압 토크값은 상기 풍력 발전기의 회전 속도가 정격 속도를 유지하는 정격속도 토크값 내지 상기 풍력 발전기의 출력량을 정격 출력으로 유지하는 정격출력 토크값의 범위 내에서 변경될 수 있다.In this case, the pressurized torque value may be changed within a range of the rated speed torque value at which the rotational speed of the wind generator maintains the rated speed, and the rated output torque value at which the output amount of the wind generator is maintained at the rated output.
또한 상기 피치 각도값을 조정하는 단계는, 상기 변경된 가압 토크값에 대응하는 회전축의 회전수 정보를 취득하는 단계, 상기 회전수에 따라 회전 속도가 정격 속도를 초과하는 경우 상기 회전 속도를 상기 정격 속도로 유지하기 위해 상기 회전 날개의 피치 각도값을 소정의 각도로 증가하는 단계, 및 상기 증가된 피치 각도값으로 회전 날개의 피치 각도를 조정하여 구동한 후 회전 속도가 정격 속도에 해당할 때까지 상기 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다.The adjusting of the pitch angle value may include obtaining rotational speed information of a rotation shaft corresponding to the changed pressurized torque value, and when the rotational speed exceeds the rated speed according to the rotational speed, the rotational speed is the rated speed. Increasing the pitch angle value of the rotary vane to a predetermined angle to maintain it, and adjusting and driving the pitch angle of the rotary vane with the increased pitch angle value until the rotational speed corresponds to the rated speed; It further includes repeating the steps.
본 발명의 실시 예들은 풍력 발전 장치에 영향을 주는 외적 요인 또는 내적 요인에 대한 풍력 발전의 구동 제어를 수행하면서도 풍력 발전 장치의 가동율을 유지 및 향상하여 전체 출력량을 효율적으로 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention can efficiently improve the total output by maintaining and improving the operation rate of the wind power generator while performing the drive control of the wind power generator for external factors or internal factors affecting the wind turbine.
특히 본 발명의 실시 예들에 풍력 발전 장치의 각 부품에 대한 온도 제어를 위한 구동을 하면서도 풍력 발전 장치의 발전 정지로 인하여 가동율이 떨어지지 않도록 유지하는 운전 제어 방법과 운전 제어 시스템을 제공할 수 있다.In particular, embodiments of the present invention can provide a driving control method and a driving control system for driving the temperature control for each component of the wind turbine generator while maintaining the operation rate does not fall due to the power generation stop of the wind turbine generator.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방법을 통해 가동율과 출력량이 기존 제어 방법에 비해 개선된 효과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방법에서 풍력 발전기 토크와 회전 속도와의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram showing the configuration of a driving control system of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation control method of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing an improved operation rate and output compared to the conventional control method through the operation control method of the wind generator according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a relationship between a wind generator torque and a rotation speed in a wind turbine generator operation control method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
또한, 여러 실시 예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 제1 실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in the various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, only the configuration different from the first embodiment will be described.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
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.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a driving control system of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기(100)는 복수의 회전 날개, 상기 회전 날개 쪽에 위치하는 피치 시스템부(10), 상기 회전 날개로부터 전달되는 회전력을 전달하고 발전시켜 전력을 외부 전력 계통으로 내보내는 베어링부(20), 기어부(30), 발전 시스템부(40), 및 제어부(60)를 포함한다.1, the
또한 본 발명의 풍력 발전기는 각 부품별로 부품의 상태를 측정할 수 있는 복수의 센서를 구비할 수 있다. In addition, the wind generator of the present invention may be provided with a plurality of sensors that can measure the state of the components for each component.
구체적으로 풍력 발전기의 구동에 큰 영향을 주는 인자로서 부품의 온도를 측정할 수 있는 복수의 온도 센서를 구비할 수 있다. 도 1의 실시 예에서는 베어링부(20), 기어부(30), 발전 시스템부(40)에 포함된 발전기(41) 및 컨버터(42) 각각에 구비되어 온도를 측정하는 센서1(50) 내지 센서4(53)를 포함하지만, 이들 구성 부품은 발명의 설명의 편의를 위해 일부 부품을 대표적으로 도시한 것으로서 이러한 구성 부품의 온도를 측정하는 센서에 한정되지 않음은 물론이다. 상기 센서(50~53)는 제어부(60)에 연결되어 각 부품의 현재 상태에 대한 정보를 제어부(60)로 전달한다. 즉, 센서(50~53)에서 각각의 부품별로 실시간으로 측정된 온도 정보는 제어부(60)에 전달될 수 있다.Specifically, a plurality of temperature sensors capable of measuring the temperature of the component may be provided as a factor that greatly affects the driving of the wind power generator. In the embodiment of FIG. 1, the sensors 1 to 50 are provided in the
본 발명의 풍력 발전기에서 피치 시스템부(10)는 도 1에 도시하지 않았으나, 각각의 회전 날개에 대한 구동을 담당하는 피치 모터, 피치 모터에 구동 전력을 전달하는 인버터, 및 회전 날개 각각에 대한 피치 각도 명령을 출력하여 회전 날개의 구동 제어를 수행하는 피치 제어부 등으로 구성될 수 있다. 그러나 피치 시스템부(10)는 상기 구성에 한정되지 않고 회전 날개의 시동, 운전, 및 정지 등에 관여하는 공지된 구성과 회전 날개의 상태와 구동 제어에 관여하는 공지된 구성이 포함될 수 있음은 물론이다.In the wind generator of the present invention, the
도 1의 풍력 발전기에서 베어링부(20)는 상기 회전 날개와 연결되어 있는 풍력 발전기의 회전축을 일정한 위치에 고정시키고 회전축의 자중(自重)과 회전축에 걸리는 하중을 지지하면서 회전축을 회전시켜서 회전 날개의 회전력을 전달한다. 베어링부(20)의 온도 정보는 센서1(50)을 통하여 제어부(60)에 전달된다.In the wind generator of FIG. 1, the
기어부(30)는 일반적으로 정속 운전 유도형 및 영구자석형 발전기를 사용하는 풍력 발전기에 포함되어 유도형 및 영구자석형 발전기의 높은 정격 회전수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하여 적정속도로 변환하는 기어 박스이다. 본 발명의 실시 예에서 기어부(30)의 온도 정보는 센서2(51)를 통해 제어부(60)에 전달된다.The
그러나 이는 일 실시 예일 뿐이고, 기어리스형 풍력 발전기에서는 증속 기어 장치 없이 회전자와 발전기가 직결되어 구동되기 때문에 기어부(30)가 생략될 수 있다.However, this is only an embodiment, and in the gearless type wind generator, the
발전 시스템부(40)는 회전 날개의 회전에 의해 생성되고 회전축을 통해 전달되는 회전력을 사용하여 전기 에너지를 생산하고, 생성된 전기 에너지를 외부 전력 계통에 전달한다. 구체적으로 발전 시스템부(40)는 회전력을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 발전기(41)와 발전기에서 생성된 전류를 변환하여 외부 계통으로 전달하는 컨버터(42) 등을 포함할 수 있다. 또한 컨버터(42)는 발전기(41)에서 전달되는 전류 및 전압 정보를 기초로 하여 회전축의 회전수를 판단할 수 있다.The power
상기 발전기(41)과 컨버터(42) 각각의 온도는 센서3(52) 및 센서4(53)를 통해 감지되고, 각각의 온도 정보는 제어부(60)에 전달될 수 있다.The temperature of each of the
즉, 도 1에서 각 부품별로 취득된 온도 감지 정보는 (a)와 같은 방향으로 제어부(60)의 정보 수신부(61)에 전달될 수 있다.That is, the temperature sensing information acquired for each component in FIG. 1 may be transmitted to the
제어부(60)는 풍력 발전기의 각 부품에 구비되어 부품의 상태를 측정하는 센서로부터 취득된 다양한 정보를 수신하는 정보 수신부(61), 이들 정보를 바탕으로 풍력 발전기의 각 부품별 구동 제어 또는 전체 출력량, 회전수, 회전속도 등의 풍력 발전기 운전 제어를 위한 명령값들을 산출하는 연산부(62), 및 상기 산출된 명령값을 각 부품 또는 구동부에 전달하는 명령값 출력부(63)를 포함한다. 그러나 이는 일 실시 예일 뿐이고 이러한 제어부(60)의 구성에 한정되는 것은 아니다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기에서 운전 제어 시스템은 제어부(60)의 정보 수신부(61)에서 수신된 각 부품별 온도 정보 등 풍력 발전기의 상태 정보를 바탕으로 연산부(62)에서 풍력 발전기 회전 구동을 위한 토크 명령값 등 제어 명령을 산출하고, 이들 제어 명령을 명령값 출력부(63)를 통하여 제어 명령을 수행하는 구성(구동부)에 전달하는 구성이다.In the wind generator according to an embodiment of the present invention, the operation control system rotates the wind generator in the
구체적으로 정보 수신부(61)에 전달된 각 부품의 온도 정보를 바탕으로 연산부(62)에서 경고 수준의 온도 범위를 초과하는지 판단한다. 상기 경고 수준의 온도 범위는 부품의 온도 상승이 운전 정지를 유도하는 위험 수준의 온도에는 이르지 않으나, 관리자에게 온도 상승의 위험성을 경계하도록 알려야 할 수준의 온도 범위를 의미한다.Specifically, it is determined whether the
정보 수신부(61)에 전달된 각 부품의 온도 정보가 경고 수준의 온도 범위 내에 속할 경우 부품 온도가 상기 위험 수준의 온도에 이르지 않도록 풍력 발전기의 출력량을 낮춘다. 즉, 부품 온도의 급격한 상승을 낮추기 위해 전체 출력량(발전량)을 낮추는 방식으로 토크 명령값을 산출한다. 그러면, 명령값 출력부(63)를 통하여 발전기(41)에 연결된 컨버터(42)로 상기 토크 명령값이 전달된다. 컨버터(42)는 감소된 토크 명령값에 따라 발전기(41)의 고정자(stator) 전류를 감소시킴으로써 발전량(출력량)을 낮출 수 있게 된다. 즉, 다양한 풍력 발전기의 부품 중 어느 하나 이상의 부품의 온도가 상승함으로 인해 풍력 발전 구동에 이상을 초래하기 이전에, 온도 상승을 지연시키기 위하여 풍력 발전량(출력량)을 낮추는 토크 명령값을 산출하여 (b)의 방향과 같이 컨버터(42)에 상기 토크 명령값을 전달한다. 이때 상기 토크 명령값은 특별히 제한되지 않으나, 정격 출력 토크를 기준하여 감쇠된 토크값을 반영한 토크의 상대적 크기를 % 단위로 나타낼 수 있다. When the temperature information of each part transmitted to the
풍력 발전 장치에서 가압 토크는 일반적으로 시동 토크, 정격속도 토크, 및 정격출력 토크로 구분할 수 있다. 시동 토크는 회전 날개가 회전하기 시작한 후 풍력 발전 장치의 구동을 개시하는 시동속도에 도달했을 때 전기 에너지를 발전시킬 수 있는 수준의 가압 토크값을 의미한다. In a wind turbine, pressurized torque is generally divided into starting torque, rated speed torque, and rated output torque. The starting torque refers to a pressurized torque value that is capable of generating electrical energy when reaching the starting speed at which the wind turbine starts to drive after the rotary vanes start to rotate.
정격속도 토크는, 시동 토크 이후에 회전 날개의 회전 속도가 점차 증가하게 되면서 풍력 발전 장치의 구동 최적화에 해당하는 속도인 정격 속도에 도달했을 때, 상기 정격 속도를 유지하기 위한 최소의 토크값을 지칭한다.Rated speed torque refers to the minimum torque value for maintaining the rated speed when the rotation speed of the rotor blades gradually increases after the starting torque and reaches the rated speed corresponding to the drive optimization of the wind turbine. do.
또한 정격출력 토크는 회전 날개가 정격 속도를 유지하는 동안 풍력 발전 장치에서 최대의 출력량(발전량)을 생성할 수 있는 최대의 토크값을 의미한다.In addition, the rated output torque means the maximum torque value that can generate the maximum output (power generation) in the wind turbine while the rotor blades maintain the rated speed.
따라서, 본 발명의 풍력 발전 장치의 운전 시스템에서 부품의 온도 제어를 위한 구동에서 발전 장치에 손상을 가하지 않으려면 회전 날개의 정격 속도를 유지하는 것이 중요하다. 이러한 정격 속도를 유지하기 위해 상기 토크 출력값은 정격출력 토크와 정격속도 토크의 범위 내에서 조절될 수 있으며, 정격출력 토크값을 100%로 기준할 때 감소되는 토크값을 명령값으로 출력할 수 있다.Therefore, it is important to maintain the rated speed of the rotary vanes so as not to damage the generator in the drive for temperature control of the components in the drive system of the wind turbine generator of the present invention. In order to maintain the rated speed, the torque output value may be adjusted within the range of the rated output torque and the rated speed torque, and the torque value reduced when the rated output torque value is 100% may be output as a command value. .
예를 들어 소정의 정격 속도에서 최대 출력량(발전량)을 생산하도록 풍력 발전기를 구동할 때의 최대 토크값에 대한 감쇠되는 출력량을 생산하도록 구동할 때의 토크값의 비를 % 단위로 산출하여 토크 명령값으로 전달할 수 있다. 만일 토크 명령값을 90%로 산출하여 구동 제어한다면, 소정의 정격 속도에서의 정격출력 토크값의 90%에 해당하는 토크값으로 발전기의 구동을 제어하게 된다. 바람직하게는 상기 토크 명령값은 정격출력 토크의 60% 이하로 떨어지지 않도록 제어될 수 있다. For example, the torque command is calculated by calculating the ratio of the torque value at the time of driving to produce the attenuated output amount to the maximum torque value at the time of driving the wind generator to produce the maximum output amount (generation amount) at a predetermined rated speed in units of torque. Can be passed by value. If the torque command value is calculated at 90% to drive the control, the drive of the generator is controlled to a torque value corresponding to 90% of the rated output torque value at the predetermined rated speed. Preferably, the torque command value may be controlled so as not to fall below 60% of the rated output torque.
도 1에서 상기 명령값 출력부(63)를 통해 구동 제어하는 명령값은 토크 명령값에 제한되지 않으며 풍력 발전의 구동 제어에 관한 다양한 명령을 출력할 수 있다. 특히 온도 상승의 범위가 정상 범위를 벗어나서 위험 수준에 이른 경우 구동 제어를 하지 않고 곧바로 운전 자체를 정지할 수 있기 때문에 이러한 경우 상기 명령값 출력부(63)는 동작 온/오프 명령을 출력할 수도 있다.In FIG. 1, a command value for driving control through the command
도 1의 실시 예에서 상기와 같이 부품 온도의 상승을 제어하기 위하여 출력량(발전량)을 낮추도록 토크 명령값을 출력하게 되면, 회전 속도가 정격 속도 이상으로 증가할 수 있기 때문에 이로 인한 풍력 발전기의 구동 장치에 손상을 가할 수 있다. 따라서 회전 속도를 정격 속도의 범위 내로 유지해야 하는데 그러기 위해서 발전기(41)로부터 회전속도를 측정하기 위한 회전수 정보를 전달받아야 한다.In the embodiment of FIG. 1, when the torque command value is output to lower the output amount (power generation amount) in order to control the increase of the component temperature as described above, the rotation speed may increase beyond the rated speed, thereby driving the wind generator. It may damage the device. Therefore, the rotational speed must be maintained within the range of the rated speed. In order to do so, the rotational speed information for measuring the rotational speed must be received from the
구체적으로, 발전기(41)와 연결된 컨버터(42)는 발생 전력에 대응하는 전류 및 전압 정보를 취득하여 회전수를 검출할 수 있는데, 이러한 회전수 정보를 제어부(60)의 정보 수신부(61)에서 취득할 수 있다. 즉, 컨버터(42)에서 제어부(60)의 정보 수신부(61)에 이르는 (c)의 방향으로 현재의 회전수 정보가 실시간으로 전달될 수 있다.In detail, the
그러면 연산부(62)에서 상기 검출된 회전수에 대응하는 회전 속도를 산출하고, 정격 속도의 범위를 벗어나서 증가되었는지 판단한다. 만일 정격 속도를 초과하여 회전 속도가 증가된 것으로 판단되면, 회전 속도를 정격 속도로 유지하기 위하여 종전의 회전 날개의 피치각도에서 변경된 피치각도를 설정한다. Then, the calculating
연산부(62)에서 설정된 피치 각도는 명령값 출력부(63)를 통해 (d)의 방향으로 피치 시스템부(10)에 전달된다. 피치 시스템부(10)의 피치 제어부는 변경된 피치 각도의 명령값에 근거하여 회전 날개 각각의 피치 각도를 변경하도록 각 회전 날개의 피치 모터와 인버터에 제어 명령을 전달할 수 있다. 그러면 변경된 피치 각도에 따라 회전 날개가 회전하게 되는데, 변경된 회전 속도는 발전기(41)로부터 컨버터(42)가 회전수를 다시 검출하여 변경된 회전수 정보로부터 다시 산출될 수 있다. 변경된 회전수에 따른 회전 속도가 여전히 정격 속도의 범위를 벗어난 경우로 판단되면 다시 제어부(60)의 연산부(62)에서 피치각도를 재변경하게 된다. 즉, 회전속도가 정격 속도의 범위를 유지하기 위하여 피치각도를 변경하는 과정은 상기 (c) 및 (d)의 루프를 반복한다.The pitch angle set by the calculating
풍력 발전 과정의 초기에 회전 날개의 피치각도는 적정(fine) 각도로서 0도에서 풍량을 최대 면적으로 받을 수 있는 경사 각도의 범위로 설정된다. 그러다가 본 발명의 풍력 발전 운전 제어 시스템에 의해 온도 변화를 제어하면서 구동할 때 정격 속도를 초과하는 회전 속도를 정격 속도로 유지하기 위하여 변경시키는 피치 각도는 0도에서 90도 방향으로 소정의 각도씩 증가시키면서 구할 수 있다. 최종적으로 피치 각도를 조금씩 증가하면서 검출되는 회전수를 피드백 받아 회전속도가 정격 속도로 유지되는 변경된 피치 각도를 찾을 수 있다.At the beginning of the wind power generation process, the pitch angle of the rotor blades is set to a range of inclination angles capable of receiving a maximum amount of air volume at 0 degrees as a fine angle. Then, when driving while controlling the temperature change by the wind power generation operation control system of the present invention, the pitch angle which is changed to maintain the rotation speed exceeding the rated speed at the rated speed increases by a predetermined angle from 0 degree to 90 degree direction. You can get it while. Finally, by increasing the pitch angle little by little, the detected rotational speed is fed back to find the changed pitch angle at which the rotational speed is maintained at the rated speed.
도 1에 따른 본 발명의 운전 제어 시스템은 부품의 검출 온도가 소정의 경고 수준의 온도 범위 내에 진입했을 때, 전체 발전량을 토크 명령값을 제어하여 낮추면서 동시에 회전 날개의 피치 각도를 제어하여 회전 속도는 정격 속도를 유지하기 때문에, 부품 온도가 위험 수준의 온도로 상승하는 것을 지연시켜 풍력 발전기의 전체 가동시간을 연장시키고 가동율을 향상할 수 있다.The operation control system of the present invention according to the present invention, when the detection temperature of the part enters the temperature range of the predetermined warning level, while reducing the total amount of power generated by controlling the torque command value while controlling the pitch angle of the rotary blades at the same time Maintains the rated speed, which can delay component temperature rises to dangerous levels, extending the overall uptime of the wind generator and improving the operating rate.
도 2의 흐름도를 통하여 상기에서 살펴본 풍력 발전기의 운전 제어 시스템을 이용한 풍력 발전기의 운전 제어 방법을 설명하기로 한다.The operation control method of the wind power generator using the operation control system of the wind power generator described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 2.
먼저, 풍력 발전기에서 정상적으로 운전이 진행되는 단계이다(S1). 이 단계에서 정상 운전은 부품 상태가 정상적인 수준으로 유지되면서 풍력 발전 장치가 구동되는 과정을 의미한다. 즉, 풍력 발전기의 회전 날개가 가동되기 시작하면서 그 회전 속도가 풍력 발전을 개시하는 시동 속도를 지나 소정의 정격 속도에 도달하고, 상기 정격 속도를 유지하면서 풍력 발전기의 발전 장치를 구동하여 전기에너지를 생산, 출력하는 단계를 의미한다.First, the operation is normally performed in the wind generator (S1). Normal operation at this stage means the process of driving the wind turbine while the parts status is normal. That is, as the rotary blades of the wind generator start to operate, the rotational speed reaches a predetermined rated speed beyond the start speed of starting the wind power generation, and drives the wind turbine generator to maintain the rated speed. It means the stage of production and output.
따라서, 회전 날개의 회전 속도는 상기 정격 속도의 오차범위 내를 유지하면서 가압 토크에 대응하여 전력을 생산하게 된다. 도 1에서 상술한 바와 같이 가압 토크는 정격 속도를 유지하는 최소의 토크값(정격속도 토크)에서 정격 속도 하에서 최대의 출력량을 생산할 수 있는 최대 토크값(정격출력 토크)의 범위 내에서 조절될 수 있다.Therefore, the rotational speed of the rotary blade is produced in response to the pressurized torque while maintaining the error range of the rated speed. As described above in Fig. 1, the pressurized torque can be adjusted within the range of the maximum torque value (rated output torque) that can produce the maximum output amount under the rated speed at the minimum torque value (rated speed torque) that maintains the rated speed. have.
정상적인 운전 단계(S1)에서 각 부품별로 부착된 센서는 실시간으로 또는 미리 설정된 단위 시간별로 각 부품의 상태를 체크하여 검출 신호를 생성 및 전달할 수 있다.In the normal operation step S1, the sensor attached to each component may generate and transmit a detection signal by checking a state of each component in real time or at a predetermined unit time.
특히, 풍력 발전기의 각 부품들은 부품의 온도를 검출하는 온도 센서를 구비하고 있는데, 상기 온도 센서를 통해 각 부품별로 온도가 실시간으로 또는 설정된 시간별로 측정된다(S2).In particular, each component of the wind generator is provided with a temperature sensor for detecting the temperature of the component, the temperature is measured for each component in real time or for each set time through the temperature sensor (S2).
상기 S2 단계에서 측정된 온도 검출 신호들은 풍력 발전기의 제어부로 전달되는데, 부품별로 온도 검출 신호를 전달 받은 후 상기 제어부에서는 측정된 부품별 온도 각각이 해당 부품의 정상 온도의 범위 내에 속하는지 판정한다. The temperature detection signals measured in step S2 are transmitted to the control unit of the wind power generator. After receiving the temperature detection signal for each part, the control unit determines whether each of the measured temperature for each part is within a range of the normal temperature of the corresponding part.
먼저 각 부품 온도가 정상 온도 범위의 하한치에 도달했는지 판단한다(S3). 만일 특정의 부품의 측정 온도가 정상 온도에 도달하지 않았으면 해당 부품을 가열한다(S4). 해당 부품의 가열은 열선 등과 같은 보조적인 가열 수단을 이용할 수도 있고 가동 시간이 경과함에 따라 구동으로 인하여 자체적으로 부품이 발열되어 온도가 높아질 수 있다. 해당 부품이 가열되면서 S1 단계의 풍력 발전기의 정상 운전은 진행된다.First, it is determined whether the temperature of each component reaches the lower limit of the normal temperature range (S3). If the measured temperature of a particular part does not reach the normal temperature, the part is heated (S4). The heating of the component may use an auxiliary heating means such as a heating wire, and as the operating time elapses, the component may generate heat by itself and the temperature may increase. As the part is heated, the normal operation of the wind power generator in step S1 is performed.
만일 특정의 부품 측정 온도가 정상 온도 이상인 경우, 구체적으로 해당 부품의 정상 온도 범위의 하한치 이상으로 상승하는 경우에는 해당 부품을 냉각시켜서 부품 온도를 낮추도록 유도한다(S5). 해당 부품의 냉각은 유체 냉매를 이용한 냉각팬 등과 같은 보조적인 냉각 수단을 이용할 수 있다.If the specific component measurement temperature is above the normal temperature, specifically, when the temperature rises above the lower limit of the normal temperature range of the component, the component is cooled to induce the component temperature to be lowered (S5). The cooling of the component may use an auxiliary cooling means such as a cooling fan using a fluid refrigerant.
다음으로 해당 부품을 냉각시킨 후 다시 부품 온도를 측정하여 부품 온도가 경고 수준 온도와 위험 수준 온도의 제1 판단 범위 내에 포함되는지 한다(S6). 구체적으로 제1 판단 범위는 경고 수준 온도 이상, 및 위험 수준 온도 미만의 범위일 수 있다. 이때 상기 위험 수준 온도는 해당 부품의 온도 상승이 운전을 정지해야 할 정도로 손상을 가져오는 수준의 온도를 의미한다. 또한 상기 경고 수준 온도는 해당 부품의 온도가 상기 위험 수준 온도에는 이르지 않으나, 관리자에게 온도 상승의 위험성을 경계하도록 알려야 할 수준 중에서 최하 온도를 의미한다. 그러므로 S6 단계에서 부품 온도가 상기 제1 판단 범위에 속한다는 것은 관리자에게 온도 상승의 경계 경보를 제공해야 하는 경우임을 의미한다.Next, after cooling the part, the part temperature is measured again to determine whether the part temperature is within the first determination range of the warning level temperature and the dangerous level temperature (S6). Specifically, the first determination range may be a range above the warning level temperature and below the danger level temperature. In this case, the dangerous level temperature means a temperature at which the temperature rise of the corresponding parts causes damage to stop operation. In addition, the warning level temperature means the lowest temperature among the levels that the temperature of the component does not reach the dangerous level temperature, but the manager should be alerted to the danger of temperature rise. Therefore, when the part temperature is in the first determination range in step S6, it means that the manager should provide a warning of the temperature rise.
본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방법은 이러한 경계 경고의 기간을 연장하도록 제어하여 부품 온도가 위험 수준 온도에 도달할 정도로 상승하는 것을 지연시킨다. 일반적인 경우 부품 온도가 경계 경보의 수준에서 위험 수준으로 도달할 때까지 별도의 제어 처리가 없고, 계속적으로 부품 온도가 상승하여 위험 수준 온도에 도달하게 되면 가동을 정지하게 되어 전체 가동율이 떨어지게 된다. 본 발명의 운전 제어 방법은 S6 단계에서 부품 온도가 제1 판단 범위에 속해서 경고 수준의 온도 범위 내에 있다고 판단될 때 출력 감쇠 제어 모드로 진입하게 된다(S7). S7 단계의 출력 감쇠 제어 모드는 풍력 발전기의 발전기에서 전기 에너지를 생성하는 출력량(발전량)을 이전보다 감소하도록 조절하는 것이다. 이를 위하여 본 발명의 풍력 발전기의 제어부는 정격 출력으로 발전되고 있는 발전기에 출력 요청값을 변경하여 전달한다(S8). 이때 출력 요청값은 발전기의 출력량 감소의 가장 하한치에 해당하는 출력값을 의미한다.Operation control method of the wind power generator according to an embodiment of the present invention is controlled to extend the period of the warning warning to delay the rise of the component temperature to reach the dangerous level temperature. In general, there is no separate control until the part temperature reaches a critical level at the alert level. If the part temperature continuously rises and reaches the critical level temperature, the operation stops and the overall operation rate decreases. The operation control method of the present invention enters the output attenuation control mode when it is determined in step S6 that the component temperature falls within the warning range temperature range within the first determination range (S7). The output attenuation control mode of the step S7 is to adjust the output (power generation) to generate electrical energy in the generator of the wind generator than before. To this end, the control unit of the wind generator of the present invention changes and outputs the output request value to the generator being generated at the rated output (S8). At this time, the output request value means an output value corresponding to the lowest limit of the output amount decrease of the generator.
제어부는 종전까지 회전 날개의 정격 속도에 대응하는 정격 출력으로 발전하고 있는 발전기의 출력량을 상기 변경된 출력 요청값까지 감쇠 출력하면서 발전하도록 상기 출력 요청값을 발전기에 전달할 수 있다. The control unit may transmit the output request value to the generator to generate power while attenuating and outputting the output amount of the generator, which is generated at the rated output corresponding to the rated speed of the rotary blade, to the changed output request value.
그런 다음, 제어부는 상기 변경된 출력 요청값에 이르기까지 발전기가 감쇠 출력하도록 가압 토크값을 산출한다(S9). 도 1에서 설명된 바와 같이 변경된 가압 토크값은 제어부에서 산출되어 발전기의 구동 제어를 위해 컨버터에 전달되고, 컨버터는 상기 변경된 가압 토크값에 대응하여 발전기의 고정자 전류를 감소시킨다.Then, the control unit calculates the pressurized torque value so that the generator attenuates output until the changed output request value (S9). As described in FIG. 1, the changed pressurized torque value is calculated by the controller and transmitted to the converter for driving control of the generator, and the converter reduces the stator current of the generator in response to the changed pressurized torque value.
이렇게 변경된 가압 토크값에 대응하여 발전기의 출력량이 점차 감쇠되면서 경고 수준의 온도 범위 내에서 풍력 발전기의 구동이 유지되고 가동 기간과 가동율이 증가될 수 있다. As the output power of the generator gradually decreases in response to the changed pressurized torque value, the driving of the wind generator may be maintained within the temperature range of the warning level, and the operation period and the operation rate may be increased.
그런데 S9 단계에서 변경된 가압 토크값은 발전기의 출력량을 낮추기 위하여 발전기에 인가되는 토크값을 낮춘 것이므로 회전 속도가 증가하게 되는 문제가 있다. 따라서 다음 단계로서 본 발명의 운전 제어 방법은 제어부에서 발전기의 출력 전류 및 전압에 기초하여 검출된 회전축의 회전수를 이용하여 회전 속도를 측정한다(S10). 본 발명의 풍력 발전기에서 회전 날개의 회전 속도는 정격 속도로 일정하게 유지되어야 하기 때문에 S10 단계에서 측정된 회전 속도가 정격 속도에 해당하는지 비교 판단한다(S11).However, since the pressure torque value changed in step S9 is to lower the torque value applied to the generator in order to lower the output amount of the generator, there is a problem that the rotation speed increases. Therefore, as a next step, the operation control method of the present invention measures the rotational speed using the rotational speed of the rotating shaft detected based on the output current and voltage of the generator (S10). In the wind generator of the present invention, since the rotational speed of the rotary blades must be kept constant at the rated speed, it is determined whether the rotational speed measured in step S10 corresponds to the rated speed (S11).
만일 회전 속도가 정격 속도와 동일한 오차범위 내인 경우라면, 회전 속도의 증가로 인한 부차적인 풍력 발전기의 손상이 염려되지 않을 것이므로 출력량을 낮게 제어한 상태에서 S1 단계의 정상 운전이 진행되도록 한다.If the rotational speed is within the same error range as the rated speed, the secondary wind generator will not be damaged due to the increase in the rotational speed, so that the normal operation of the step S1 is performed while the output is controlled low.
한편, S10 단계에서 측정된 회전 속도가 정격 속도와 동일한 오차범위를 벗어나는 경우라면, 정격 속도와 동일하게 될 때까지 회전 날개의 피치 각도값을 변경한다(S12). 도 2의 운전 제어 과정에서 회전 날개의 회전 속도가 변경된 토크값으로 인해 증가되는 경우이므로, 상기 피치 각도는 회전 속도를 감소시킬 수 있도록 소정의 각도씩 증가하면서 변경될 수 있다. 피치 각도값을 변경하고 나서 변경된 경사각으로 회전하여 발전할 때 S10 단계로 돌아가서 회전 속도를 다시 측정하고, 정격 속도의 동일 범위에 속하는지 판단하는 루프를 반복한다. 최종적으로 회전 속도가 정격 속도의 동일 범위에 속할 때까지 반복 수행한다.On the other hand, if the rotational speed measured in step S10 is out of the same error range as the rated speed, the pitch angle value of the rotary blade is changed until the same as the rated speed (S12). Since the rotation speed of the rotary blade is increased due to the changed torque value in the driving control process of FIG. 2, the pitch angle may be changed while increasing by a predetermined angle to reduce the rotation speed. After changing the pitch angle value and rotating to the changed inclination angle to generate power, go back to step S10 to measure the rotation speed again and repeat the loop to determine whether it is within the same range of the rated speed. Finally, repeat until the rotation speed is in the same range of rated speed.
한편, S6 단계에서 해당 부품에 이상이 발생하여 측정된 부품 온도가 경고 수준의 온도 범위인 제1 판단 범위를 벗어나는 경우, 상기 부품 온도가 위험 수준 온도 이상인지 비교 판단한다(S13).On the other hand, if an abnormality occurs in the corresponding component in step S6 and the measured component temperature is outside the first determination range of the temperature range of the warning level, it is determined whether the component temperature is above the dangerous level temperature (S13).
부품 온도가 S6 단계와 S13 단계의 어떤 온도 범위에도 속하지 않는다면 경고 수준의 온도 범위에도 미치지 않는 정상 온도임을 의미하므로 S1 단계로 돌아가서 풍력 발전기는 정상적으로 운전하게 된다. 그러나 만일 부품 온도가 위험 수준 온도 이상인 경우라면 해당 부품을 더 이상 동작하지 않도록 정지시키기 때문에 전체 풍력 발전기의 운전은 정지된다(S14). 그러나 실시 예에 따라서는, 발전기의 운전이 정지되고 소정의 기간이 경과된 이후에 S2 단계의 부품별 온도 측정을 수행하고 S2 내지 S13 의 일련의 과정을 반복하면서 풍력 발전기의 재가동이 이루어질 수 있다.If the part temperature does not fall within any of the temperature ranges of steps S6 and S13, it is normal temperature that does not fall below the warning level temperature range, so the wind generator will run normally with step S1. However, if the part temperature is higher than the dangerous level temperature, the operation of the entire wind generator is stopped because the part is stopped to no longer operate (S14). However, according to the embodiment, after the operation of the generator is stopped and a predetermined period has elapsed, the wind generator may be restarted while performing the temperature measurement for each part of the step S2 and repeating a series of processes of S2 to S13.
도 3은 도 2의 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방법을 통해 가동율과 출력량이 기존 제어 방법에 비해 개선된 효과를 나타내는 그래프이다. 3 is a graph showing an improved operation rate and output compared to the conventional control method through the operation control method of the wind generator according to the embodiment of FIG.
구체적으로 도 3을 참조하면 두 개의 그래프가 함께 도시되어 있는데, 상위 그래프는 소정의 시간이 경과함에 따른 특정의 부품 온도 변화를 나타낸 것으로서 본 발명과 기존 기술의 온도 제어 방식을 설명한다. 또한 하위 그래프는 상기 소정의 시간과 동일하게 시간이 경과함에 따라 풍력 발전기에서 출력되는 출력량(발전량)의 변화를 나타낸다.Specifically, referring to FIG. 3, two graphs are shown together. The upper graph illustrates a specific part temperature change as a predetermined time elapses, and describes the temperature control scheme of the present invention and the existing technology. In addition, the lower graph shows a change in the output amount (power generation amount) output from the wind generator as time passes, in the same manner as the predetermined time.
그래서 도 3의 그래프 중 상위 그래프의 가로축은 풍력 발전기의 구동 시간이고, 세로축은 특정 부품의 온도를 나타낸다. 또한 하위 그래프의 가로축은 상기 상위 그래프와 동일한 풍력 발전기의 구동 시간이고, 세로축은 풍력 발전기에서 생산되는 출력량(발전량)을 나타낸다.Thus, the horizontal axis of the upper graph of the graph of Figure 3 is the drive time of the wind generator, the vertical axis represents the temperature of a particular component. In addition, the horizontal axis of the lower graph is the driving time of the same wind generator as the upper graph, the vertical axis represents the output (power generation) produced by the wind generator.
먼저 도 3의 상위 그래프를 참조하면, 풍력 발전기의 특정 부품의 측정 온도는 풍력 발전기가 구동됨에 따라 t1 시점까지 정상 온도를 거쳐 정상 온도 수준의 범위 내에서 증가하게 된다. First, referring to the upper graph of FIG. 3, the measured temperature of a specific component of the wind generator is increased in the range of the normal temperature level through the normal temperature until time t1 as the wind generator is driven.
풍력 발전기의 특정 부품의 온도가 t1 시점에 경고 수준 온도에 이르고 나면 종래 운전 제어 방식의 경우는 특별히 온도 제어 처리를 하지 않기 때문에 비교예의 실선과 같이 부품 온도가 지속적으로 상승하여 t2 시점에 위험 수준 온도에 도달하게 된다. 즉, t1 시점 내지 t2 시점의 경고 수준 온도 범위 내에서 상승하고, 결국 발전기의 손상을 초래하게 되는 위험 수준 온도에 도달할 때까지 종래 운전 제어 방식은 특별한 구동 제어 처리를 하지 않는다. 그래서 위험 수준으로 온도가 상승된 부품을 보호하기 위하여 동작 오프 신호를 전달하여 해당 부품의 구동을 정지시키게 된다. 이 경우 풍력 발전기는 해당 부품의 정지로 인하여 발전 동작이 정지된다. 따라서 종래 운전 제어 방식의 경우는 위험 수준 온도 이상으로 부품 온도가 증가된 경우에 한하여 가동을 정지시키는 방식이므로 도 3에서와 같이 가동시간이 P1 구간에 해당된다. 그리고, 도 3의 하부 그래프에서와 같이 t2 시점에 가동을 정지하기 때문에 출력량은 정격 출력을 유지하다가 t2 시점에 출력량이 제로 상태로 떨어지게 된다.When the temperature of a specific part of the wind generator reaches the warning level temperature at the time t1, the conventional operation control method does not perform temperature control processing. Therefore, the temperature of the part continuously increases as in the solid line of the comparative example, and thus the dangerous level temperature at the time t2. Will be reached. That is, the conventional operation control method does not perform a special drive control process until it rises within the warning level temperature range from the time point t1 to the time point t2, and eventually reaches a dangerous level temperature that causes damage to the generator. Therefore, in order to protect a component whose temperature has risen to a dangerous level, an operation off signal is transmitted to stop the operation of the component. In this case, the wind power generator is stopped due to the stop of the component. Therefore, in the conventional operation control method, since the operation is stopped only when the part temperature is increased above the dangerous level temperature, the operation time corresponds to the P1 section as shown in FIG. 3. Since the operation is stopped at the time t2 as shown in the lower graph of FIG. 3, the output amount maintains the rated output and the output amount drops to zero at the time t2.
이와 달리 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방식은, 도 3의 상위 그래프의 점선과 같이 부품 온도가 t1 시점에서 경고 수준 온도로 도달한 후 위험 수준 온도에 이르는 시간을 연장하도록 풍력 발전기의 가동을 제어한다.In contrast, the operation control method of the wind generator according to an embodiment of the present invention, as shown in the dotted line of the upper graph of Figure 3 wind power to extend the time to reach the dangerous level temperature after reaching the warning level temperature at the time point t1 Control the operation of the generator.
즉, 도 3의 하위 그래프를 참조하여 알 수 있듯이, t1 시점까지 정격 출력을 유지하다가 t1 시점부터 소정의 감쇠 출력 명령값에 이르도록 출력량을 감쇠하면서 풍력 발전기를 구동한다. 풍력 발전기의 회전 날개의 회전수가 정격 출력에 대응하여 계속 유지되면, 회전량이 증가하고 축계에 걸리는 토크가 커지므로, 부품 온도가 비교예와 같이 빨리 상승하게 되는데, 본 발명에서는 부품 온도의 상승 시간을 t3 시점까지 늦추기 위해 출력량을 정격 출력값에서 감쇠 출력값까지 선형적으로 저감시킨다.That is, as can be seen with reference to the lower graph of Figure 3, while maintaining the rated output until the time t1, the wind generator is driven while attenuating the output amount from the time t1 to a predetermined attenuation output command value. If the rotational speed of the rotor blades of the wind generator is maintained in correspondence with the rated output, the amount of rotation increases and the torque applied to the shaft system increases, so that the component temperature rises quickly as in the comparative example. To slow down to time t3, the output is linearly reduced from the rated output to the attenuation output.
도 3의 하위 그래프에서는 부품 온도가 경고 수준 온도에서 위험 수준 온도에 도달하는 t3 시점까지 풍력 발전기의 출력량을 감쇠 출력값만큼 선형적으로 감소시키고 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고 단계적으로 출력 감쇠를 수행할 수도 있다. 풍력 발전기에 대한 감쇠 출력을 수행하기 위해서는 도 1 및 도 2에서 상술하였듯이 가압 토크값을 낮게 조정하여 컨버터에 지시한다. 구체적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방법에서 풍력 발전기 토크와 회전 속도와의 관계를 도 4를 참조하면, 상기 가압 토크값을 조정하는 영역은 A 영역에 해당된다.In the lower graph of FIG. 3, the output of the wind generator is linearly reduced by the attenuation output value from the warning level temperature to the critical point temperature until t3, but the present invention is not limited thereto. It may be. In order to perform the attenuation output for the wind power generator, as described above with reference to FIGS. 1 and 2, the pressure torque value is adjusted low to instruct the converter. In detail, referring to FIG. 4, a relationship between a wind generator torque and a rotation speed in a wind turbine generator control method according to an embodiment of the present invention corresponds to a region A for adjusting the pressurized torque value.
도 4에서 회전 날개의 회전속도가 초기 시동 속도를 지나서 정격 속도에 도달함에 따라 풍력 발전기의 발전을 위해 가압 토크값이 발전기에 인가되는데, 이때 가압 토크값은 정격 속도를 유지하기 위한 가장 낮은 토크값에서 정격 속도로 회전하여 발전할 때 생성되는 정격 출력량을 위한 정격출력 토크값까지 변경될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 풍력 발전기의 운전 제어 방법에서 가압 토크값의 조정은 A 영역에 해당되는 토크 범위에서 점차적으로 낮게 변경될 수 있다. 왜냐하면 상술하였듯이 발전기의 손상을 막기 위해서 정격 속도를 유지하는 것이 중요하기 때문이다. 또한 풍력 발전기의 감쇠 출력을 수행하기 위해 가압 토크값을 점차 낮게 조정한다고 하더라도 낮은 토크로 인해 회전수가 증가되어 회전 속도를 정격 속도로 유지하지 못할 수가 있는데, 이를 유지하기 위해서 본 발명의 풍력 발전기는 피치 각도를 변경하여 제어할 수 있다.In FIG. 4, as the rotational speed of the rotor blade reaches the rated speed beyond the initial starting speed, a pressurized torque value is applied to the generator for power generation of the wind generator, wherein the pressurized torque value is the lowest torque value for maintaining the rated speed. It can be changed up to the rated output torque value for the rated output generated when rotating at the rated speed at power generation. Therefore, the adjustment of the pressurized torque value in the operation control method of the wind power generator according to the present invention may be gradually changed in the torque range corresponding to the A region. Because, as mentioned above, it is important to maintain the rated speed to prevent damage to the generator. In addition, even if the pressurized torque value is gradually adjusted to perform the damping output of the wind generator, the rotation speed may be increased due to the low torque, and thus the rotation speed may not be maintained at the rated speed. It can be controlled by changing the angle.
한편, 도 3의 그래프에서 본 발명의 풍력 발전기의 운전 제어 방법 역시 t3 시점에서 부품 온도가 위험 수준 온도 이상으로 증가되면 가동을 정지한다. 따라서, 풍력 발전기는 t1 시점까지 정격 출력으로 전력을 생산하고, t1 시점 내지 t3 시점까지 점차 출력량을 감소시키면서 감쇠 출력으로 전력을 생산한다. 따라서, 본 발명의 풍력 발전기의 가동 시간은 종래 방식으로 구동되는 풍력 발전기보다 P2 구간만큼 연장된 P3 구간이다. 그리고, 도 3의 하부 그래프에서와 같이 본 발명의 풍력 발전기는 t3 시점에 가동을 정지하기 때문에 출력량은 정격 출력->감쇠 출력의 형태로 진행하다가 t3 시점에 출력량이 제로 상태로 떨어지게 된다.On the other hand, the operation control method of the wind generator of the present invention in the graph of FIG. Therefore, the wind generator produces power at rated output until time t1, and produces power at attenuation output while gradually decreasing output from time t1 to time t3. Therefore, the operating time of the wind generator of the present invention is a P3 section extended by a P2 section than a wind generator driven in a conventional manner. In addition, as shown in the lower graph of FIG. 3, since the wind power generator of the present invention stops operation at time t3, the output amount proceeds in the form of rated power-> attenuation output, and the output amount drops to zero at time t3.
한편, 도 3의 하위 그래프에서 알 수 있듯이 비록 본 발명의 풍력 발전기가 소정의 시점부터(부품 온도의 경고 수준 온도 도달시점, t1 시점) 출력 감쇠 제어모드로 운전된다 하더라도, 감쇠 제어 모드로 인한 출력 손실 부분(LO)보다 출력 이득 부분(GA)이 현저하게 크기 때문에 풍력 발전기의 전체 출력량은 증가한다. 도 3의 실시 예에 따른 전체 출력량은 다음과 같은 수식에 의해 산출될 수 있다. 하기의 수식은 일례일 뿐이고 전체 출력량은 다양한 인자에 의해 산출될 수 있음은 물론이다.On the other hand, as can be seen in the lower graph of Figure 3, even if the wind generator of the present invention is operated in the output attenuation control mode from a predetermined time point (at the time of warning level temperature of the part temperature, time t1), the output due to the attenuation control mode Since the output gain portion GA is significantly larger than the loss portion LO, the total output of the wind generator is increased. The total output amount according to the embodiment of FIG. 3 may be calculated by the following equation. The following formula is just an example, and the overall output may be calculated by various factors.
전체출력량=정격출력+(부품온도-경고수준온도)*(정격출력-감쇠출력)/(경고수준온도-위험수준온도)Total output = rated output + (part temperature-warning level temperature) * (rated output-attenuation output) / (warning level temperature-dangerous level temperature)
본 발명의 운전 제어 방법에 의하면 출력량이 증가되고, 가동시간이 연장되므로 전체 가동율이 향상되는 장점이 있다. According to the operation control method of the present invention, the output amount is increased, and the operating time is extended, so that the overall operation rate is improved.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.The present invention has been described above in connection with specific embodiments of the present invention, but this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art can change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention, and such changes or modifications are within the scope of the present invention. In addition, the materials of each component described in the specification can be easily selected and substituted for various materials known to those skilled in the art. Those skilled in the art will also appreciate that some of the components described herein can be omitted without degrading performance or adding components to improve performance. In addition, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein depending on the process environment or equipment. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and equivalents thereof, not by the embodiments described.
100: 풍력 발전기 10: 피치 시스템부
20: 베어링부 30: 기어부
40: 발전 시스템부 50: 센서
60: 제어부 61: 정보 수신부
62: 연산부 63: 명령값 출력부100: wind generator 10: pitch system unit
20: bearing portion 30: gear portion
40: power generation system unit 50: sensor
60: control unit 61: information receiving unit
62: calculator 63: command value output unit
Claims (12)
상기 풍력 발전기의 적어도 하나의 부품의 온도를 측정하여 온도 검출 신호를 생성하여 전달하는 적어도 하나의 센서, 및
상기 온도 검출 신호를 수신하고 상기 부품의 상태별 온도 범위와 대비하여 상기 부품 온도에 따른 부품 상태를 판단하고, 상기 풍력 발전기의 출력량을 감소시키도록 가압 토크값을 변경하여 출력하며, 상기 가압 토크값에 대응하여 증가되는 회전 속도를 정격 속도로 유지하기 위해 상기 회전 날개의 피치 각도값을 변경하여 출력하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 적어도 하나의 부품의 온도에 대한 부품 온도 수준을 정상 수준의 제1 범위, 경고 수준의 제2 범위, 및 위험 수준의 제3 범위로 구분한 온도 검출 신호 및 상기 가압 토크값에 대응하는 풍력 발전기의 회전축의 회전수 정보를 수신하는 정보 수신부,
상기 수신된 온도 정보 및 회전수 정보를 이용하여 풍력 발전기의 운전 제어를 위한 토크 또는 피치 각도에 대한 명령값을 산출하되, 상기 부품 온도 수준에 따라 상기 토크 명령값을 조절하는 연산부, 및
상기 산출된 명령값들을 출력하여 상기 풍력 발전기의 대응하는 구성부에 전달하는 명령값 출력부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 온도 검출 신호에 대응하여 검출된 부품 온도가 상기 제2 범위에 속하는 것으로 판단되는 경우 상기 가압 토크값을 감소하여 전달하고, 상기 제3 범위에 속하는 것으로 판단되는 경우 해당 부품에 대한 동작을 정지시키는 동작 오프 신호를 생성하여 전달하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 시스템. As a wind generator that generates wind energy by converting the wind energy into electrical energy by the rotational force of the rotating blades,
At least one sensor measuring a temperature of at least one component of the wind generator to generate and transmit a temperature detection signal;
Receives the temperature detection signal and determines the state of the part according to the temperature of the part in comparison with the temperature range for each state of the part, and outputs by changing the pressure torque value to reduce the output of the wind generator, the pressure torque value And a control unit for changing and outputting a pitch angle value of the rotary vane to maintain the increased rotational speed at a rated speed corresponding to
The control unit,
A wind generator corresponding to the temperature detection signal and the pressurized torque value divided into a part temperature level for the temperature of the at least one part into a first range of normal levels, a second range of warning levels, and a third range of dangerous levels; An information receiving unit for receiving rotational speed information of a rotating shaft of
Computation unit for calculating a command value for the torque or pitch angle for the operation control of the wind power generator using the received temperature information and the rotation speed information, the control unit for adjusting the torque command value according to the part temperature level;
A command value output unit for outputting the calculated command values and transferring the calculated command values to a corresponding component of the wind generator,
The control unit decreases and transmits the pressurized torque value when it is determined that the detected part temperature corresponding to the temperature detection signal belongs to the second range, and operates when the part temperature is determined to belong to the third range. Driving control system for a wind generator, characterized in that for generating and transmitting an operation off signal to stop the operation.
상기 제어부는 상기 감소된 가압 토크값에 대응하는 회전축의 회전수 정보를 취득하고, 상기 회전수에 따라 회전 속도가 정격 속도를 초과하는 경우 상기 회전 속도를 상기 정격 속도로 유지하기 위해 상기 회전 날개의 피치 각도값을 단계적으로 증가하여 전달하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 시스템. The method of claim 1,
The controller acquires rotational speed information of the rotation shaft corresponding to the reduced pressure torque value, and maintains the rotational speed at the rated speed when the rotational speed exceeds the rated speed according to the rotational speed. Operation control system of a wind generator characterized in that the step of increasing the pitch angle value transmitted.
상기 명령값 출력부는, 상기 토크에 대한 명령값을 풍력 발전기의 컨버터에 전달하고, 상기 피치 각도에 대한 명령값을 풍력 발전기의 회전 날개에 대한 피치 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 시스템.The method of claim 1,
The command value output unit transmits the command value for the torque to the converter of the wind generator, and the operation control of the wind generator, characterized in that for transmitting the command value for the pitch angle to the pitch control unit for the rotor blades of the wind generator. system.
상기 제어부는 상기 풍력 발전기의 출력량의 감쇠 출력값을 설정하고 상기 가압 토크값을 변경하여 선형적으로 또는 단계적으로 출력량을 감쇠 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 시스템.The method of claim 1,
The control unit sets the attenuation output value of the output amount of the wind generator and the operation control system of the wind generator, characterized in that for controlling the attenuation output amount linearly or stepwise by changing the pressure torque value.
상기 센서는 상기 풍력 발전기의 베어링부, 기어부, 발전기, 및 컨버터 중 적어도 하나에 구비되어 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 시스템.The method of claim 1,
The sensor is provided in at least one of a bearing unit, a gear unit, a generator, and a converter of the wind generator to measure the temperature of the wind generator operation control system.
상기 해당 부품의 상태별 온도 범위를 정상 수준의 제1 범위, 상기 제1 범위보다 온도가 높은 경고 수준의 제2 범위 및 상기 제2 범위보다 온도가 높은 위험 수준의 제3 범위로 구분하고, 상기 측정된 부품 온도를 상기 상태별 온도 범위와 대비하여 상기 부품 온도에 따른 부품 상태를 판단하는 단계; 및
상기 측정된 부품 온도가 상기 정상 수준의 제1 범위인 경우 상기 풍력 발전기를 정상 운전하고, 상기 경고 수준의 제2 범위인 경우 상기 풍력 발전기의 출력량을 감소시키도록 가압 토크값을 변경하여 출력하고, 상기 위험 수준의 제3 범위인 경우 상기 해당 부품에 대한 동작을 정지시키는 단계;를 포함하고,
상기 측정된 부품 온도가 상기 경고 수준의 제2 범위인 경우 상기 변경된 가압 토크값에 대응하여 증가되는 회전 속도를 정격 속도로 유지하기 위해 회전 날개의 피치 각도값을 조정하는 단계를 더 포함하고,
상기 피치 각도값을 조정하는 단계는,
상기 변경된 가압 토크값에 대응하는 회전축의 회전수 정보를 취득하는 단계;
상기 회전수에 따라 회전 속도가 정격 속도를 초과하는 경우 상기 회전 속도를 상기 정격 속도로 유지하기 위해 상기 회전 날개의 피치 각도값을 소정의 각도로 증가하는 단계; 및
상기 증가된 피치 각도값으로 회전 날개의 피치 각도를 조정하여 구동한 후 회전 속도가 정격 속도에 해당할 때까지 상기 단계를 반복하는 단계인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 방법.Measuring a temperature of at least one component of the wind generator during normal operation of the wind generator that converts wind energy into electrical energy by the rotational force of the rotary blades and generates the wind energy;
The temperature range for each state of the component is divided into a first range of a normal level, a second range of a warning level having a higher temperature than the first range, and a third range of a dangerous level having a higher temperature than the second range, Determining a part state according to the part temperature by comparing the measured part temperature with the temperature range for each state; And
When the measured part temperature is the first range of the normal level, the wind generator is operated normally, and when the second range of the warning level is changed, the pressurized torque value is changed and output to reduce the output of the wind generator, Stopping the operation of the corresponding component when the third range of the risk level is included;
Adjusting the pitch angle value of the rotary vane to maintain the increased rotational speed at the rated speed when the measured part temperature is within the second range of the warning level,
Adjusting the pitch angle value,
Acquiring rotational speed information of the rotating shaft corresponding to the changed pressure torque value;
Increasing the pitch angle value of the rotary vane to a predetermined angle to maintain the rotational speed at the rated speed when the rotational speed exceeds the rated speed according to the rotational speed; And
Driving after adjusting the pitch angle of the rotary blade to the increased pitch angle value, and repeating the above steps until the rotation speed corresponds to the rated speed.
상기 측정된 부품 온도가 상기 제1 범위보다 높은 경우 해당 부품을 냉각하고 상기 제1 범위보다 낮은 경우 상기 해당 부품을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 방법. The method of claim 9,
And cooling the corresponding part when the measured part temperature is higher than the first range, and heating the corresponding part when the measured part temperature is lower than the first range.
상기 가압 토크값은 상기 풍력 발전기의 회전 속도가 정격 속도를 유지하는 정격속도 토크값 내지 상기 풍력 발전기의 출력량을 정격 출력으로 유지하는 정격출력 토크값의 범위 내에서 변경되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 운전 제어 방법.The method of claim 9,
The pressurized torque value may be changed within a range of a rated speed torque value at which the rotational speed of the wind generator maintains a rated speed to a rated output torque value at which the output amount of the wind generator is maintained at a rated output. Driving control method.
Priority Applications (1)
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59150982A (en) * | 1983-02-14 | 1984-08-29 | Toshiba Corp | Generator protecting device for wind power plant |
WO2009003478A2 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Vestas Wind Systems A/S | Thermal monitoring of doubly-fed generator |
US20100253079A1 (en) * | 2007-11-12 | 2010-10-07 | Repower Systems Ag | Wind energy installation with a heating device |
KR20090116372A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | 엘에스전선 주식회사 | Wind power generating system having surveying temperature function and method for surveying temperature of wind power apparatus using the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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