KR101346275B1

KR101346275B1 - 케이블 꼬임이 방지되는 풍력 발전기의 요 운전 방법

Info

Publication number: KR101346275B1
Application number: KR1020120097491A
Authority: KR
Inventors: 양대장
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-01-03

Abstract

케이블 꼬임이 방지되는 풍력 발전기의 요 운전 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 요 운전 방법은, (a) 풍향각을 측정하는 단계, (b) 상기 풍향각과 나셀각의 비교에 따라 나셀을 회전시킬 최소각 방향을 결정하는 단계, (c) 상기 최소각 방향으로의 회전 시 꼬임각과 꼬임 한계각을 비교하는 단계 및 (d) 비교 결과 상기 회전 시 꼬임각이 상기 꼬임 한계각을 초과하는 경우 상기 최소각 방향과 반대 방향으로 상기 나셀을 회전시키고, 초과하지 않는 경우 상기 최소각 방향으로 상기 나셀을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

케이블 꼬임이 방지되는 풍력 발전기의 요 운전 방법{Method for driving yaw of wind power generator without cable twist}

본 발명은 케이블 꼬임이 방지되는 풍력 발전기의 요 운전 방법에 관한 것이다.

최근 차세대 동력원으로 각광받고 있는 풍력 발전은 전세계적으로 그 규모와 시장성이 증가하고 있다. 일반적으로 풍력 발전은 풍력 터빈을 이용하여, 바람을 전기에너지로 바꾸어 생산하는 발전 방식으로, 풍력이 전력망에서 차지하는 비중이 커지면서 차세대 동력원으로서 중요한 역할을 하고 있다.

수평식 풍력 발전 장치의 경우, 타워의 상단에 나셀(nacelle)이 수직축을 중심으로 수평으로 회전 가능하게 설치되고, 나셀 선단의 허브(hub)에 하나 이상의 블레이드(blade)가 설치되며, 허브의 후방으로 즉, 나셀의 내부로 회전축(rotor shaft)이 설치된다. 회전축의 단부에는 기어 장치와 발전기가 순차 연결되며, 회전축을 감속시키거나 회전을 정지시킬 수 있는 제동 장치가 설치된다.

여기서, 바람이 불어오는 방향으로부터 풍력 발전 장치의 블레이드가 최대의 바람을 맞을 수 있도록 나셀의 위치를 회전시켜 주는 장치가 요(Yaw) 시스템이다.

도 1은 요 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

요 시스템(1)은, 일반적으로 회전을 가능하게 하는 요 모터(30)와, 나셀의 고정을 위한 요 브레이크(40)와, 회전각을 측정하기 위한 요 엔코더(20)와, 요 시스템(1)의 각 구성요소를 제어하는 요 제어부(10)를 포함한다. 요 제어부(10)는 요 엔코더(20)를 통해 현재 나셀의 회전각을 확인하고, 풍향센서(50)에서 측정된 풍향 정보에 따라 나셀을 회전시키기 위해 요 인버터(35)를 동작시켜 요 모터(30)를 구동하게 된다. 그리고 원하는 회전각에 도달한 경우 요 모터(30)의 동작을 정지시키고 요 브레이크(40)를 동작시켜 나셀의 위치를 고정한다.

이 때 나셀에서부터 내려오는 케이블(예를 들어, 전력케이블)은 회전 운동하는 나셀과 타워 접합부를 통과해야 하기 때문에 항상 꼬임에 의한 제한을 가진다. 이 회전운동으로 인한 꼬임력이 케이블이 견디는 한계점을 넘으면 케이블의 기계적 손상으로 이어지므로, 요 시스템은 나셀의 회전 운동을 담당하면서 케이블의 꼬임력에 의한 손상을 방지해야 할 필요가 있다.

하지만, 현재 요 시스템은 엔코더를 통해 케이블의 꼬임각을 측정하고, 최대 꼬임 한계각(사용 케이블마다 상이하며, 예를 들면 730도)까지 회전한 이후에는 풍력발전기의 발전을 멈춘 후 오직 케이블의 꼬임을 0도까지 푸는 동작만을 수행하게 된다. 보통 요 시스템의 회전 속도는 0.5deg/sec 이므로, 730도까지 꼬인 케이블을 0도까지 그 꼬임을 푸는 데에는 약 25분 정도의 시간이 소요된다. 여기에 처음 발전을 차단하는 시간과 꼬임을 푼 이후 발전 준비부터 발전되기까지의 시간을 합하게 되면 최소 30여분의 시간이 소요된다. 일반적으로 하루에 2~3회 정도의 케이블 꼬임 현상이 발생하게 되며, 총 1시간 30분에서 2시간 동안은 풍력 발전기의 발전을 정지시키고 케이블 꼬임을 풀어야 하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 한국공개특허공보 제10-2011-0052905호에는 회전형 변압기를 이용하여 전력케이블의 꼬임을 방지하는 장치가 개시되어 있다. 이 외에도 요 시스템에 슬립링을 적용하는 방법도 있으나, 이는 추가적인 기계 장치를 필요로 하고 있어 추가 비용이 소요되며, 대전력이 흐르는 케이블에 대해 슬립링을 사용함으로써 전기적인 스파크나 사고 위험이 상당히 높은 단점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2011-0052905호

본 발명은 추가적인 기계 장치의 설치 없이 요 운전 방법을 변경함으로써 케이블 꼬임을 방지한 풍력 발전기의 요 운전 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 추가적인 구조 설계의 변경이 필요치 않아 현재 구동 중인 풍력 발전 시스템에도 적용 가능하며, 꼬인 케이블을 풀기 위한 운전 정지 시간이 필요치 않아 효율적인 발전이 가능하게 되어 전체 발전량 또한 증가될 수 있는 케이블 꼬임을 방지한 풍력 발전기의 요 운전 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기의 나셀을 회전시키는 요 시스템에서의 요 운전 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.

일 실시예에 따른 요 운전 방법은, (a) 풍향각을 측정하는 단계; (b) 상기 풍향각과 나셀각의 비교에 따라 나셀을 회전시킬 최소각 방향을 결정하는 단계; (c) 상기 최소각 방향으로의 회전 시 꼬임각과 꼬임 한계각을 비교하는 단계; 및 (d) 비교 결과 상기 회전 시 꼬임각이 상기 꼬임 한계각을 초과하는 경우 상기 최소각 방향과 반대 방향으로 상기 나셀을 회전시키고, 초과하지 않는 경우 상기 최소각 방향으로 상기 나셀을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 단계 (b)는 상기 나셀각이 상기 풍향각이 되도록 함에 있어서 시계 방향으로의 회전과 반시계 방향으로의 회전 중 그 회전각도가 최소인 회전방향을 상기 최소각 방향으로 결정할 수 있다.

상기 꼬임 한계각은 상기 나셀에서 상기 풍력 발전기의 타워 하부로 이어지는 케이블의 최대 꼬임 한계각에 상응하는 각도일 수 있다.

상기 단계 (b)는, (b1) 상기 풍향각이 나셀각에 비해 180도보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및 (b2) 판단 결과 상기 풍향각이 상기 나셀각에 비해 180도보다 큰 경우에는 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크면 최소각 방향이 반시계 방향이고 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크지 않으면 최소각 방향이 시계 방향이며, 상기 풍향각이 상기 나셀각에 비해 180도보다 크지 않은 경우 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크면 최소각 방향이 시계 방향이고 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크지 않으면 최소각 방향이 반시계 방향인 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

(e) 상기 나셀의 회전에 따른 나셀각과 상기 풍향각 사이의 오차가 미리 정해진 최대 허용 오차 범위 이내인지 판단하는 단계; 및 (f) 상기 최대 허용 오차 범위 이내인 경우 상기 나셀의 회전을 정지시키고 요 브레이크를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 단계 (f)에서, 상기 최대 허용 오차 범위 이내가 아닌 경우 단계 (b) 내지 (e)를 반복 수행할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 추가적인 기계 장치의 설치 없이 요 운전 방법을 변경함으로써 케이블 꼬임을 방지하는 효과가 있다.

또한, 추가적인 구조 설계의 변경이 필요치 않아 현재 구동 중인 풍력 발전 시스템에도 적용 가능하며, 꼬인 케이블을 풀기 위한 운전 정지 시간이 필요치 않아 효율적인 발전이 가능하게 되어 전체 발전량 또한 증가될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 요 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 종래 요 운전 방법의 순서도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법 변경을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법의 순서도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법의 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 종래 요 운전 방법의 순서도이다.

이러한 요 운전 방법은 도 1에 도시된 요 시스템의 각 구성요소에 의해 수행될 수 있다.

우선 풍향센서(50)를 이용하여 현재 바람이 불고 있는 풍향각을 측정한다(단계 S100).

제어부(10)는 풍향각과 나셀각의 차이가 180도를 초과하는지 판단한다(단계 S110). 나셀각은 요 시스템(1)의 요 엔코더(20)에서 측정 가능하며, 임의의 나셀이 향하고 있는 방향의 각도를 기준(0(zero)도)으로 하여 현재 나셀이 향하고 있는 방향의 각도를 의미한다. 여기서, 풍향각과 나셀각 모두 기준점에 대해 시계 방향으로 회전한 경우에는 + 각도를 가지고, 반시계 방향으로 회전한 경우에는 - 각도를 가진다.

풍향각이 나셀각에 비해 180도보다 큰 경우 풍향각이 나셀각보다 큰지 여부를 판단한다(단계 S120). 풍향각이 나셀각보다 큰 경우에는 나셀을 반시계 방향으로 회전시키고(단계 S140), 풍향각이 나셀각보다 작거나 같은 경우에는 나셀을 시계 방향으로 회전시킨다(단계 S150).

풍향각이 나셀각에 비해 180도보다 작거나 같은 경우에도 풍향각이 나셀각보다 큰지 여부를 판단한다(단계 S130). 풍향각이 나셀각보다 큰 경우에는 나셀을 시계 방향으로 회전시키고(단계 S150), 풍향각이 나셀각보다 작거나 같은 경우에는 나셀을 반시계 방향으로 회전시킨다(단계 S160).

나셀의 회전을 통해 풍향각과 나셀각의 오차가 소정의 최대 허용 오차 이내에 속하게 되는지 판단하고(단계 S170), 속하지 않는 경우에는 단계 S110으로 되돌아가 전술한 단계들을 반복한다.

풍향각과 나셀각의 오차가 소정의 최대 허용 오차 이내에 속하게 된 경우에는 나셀의 회전을 정지시키고(단계 S180), 요 브레이크를 작동시켜 나셀을 고정시킨다(단계 S190).

이러한 요 운전 방법은 현재 나셀 위치에 상응하는 나셀각과 현재 바람이 불어오는 풍향각을 비교하고, 가장 가까운 방향, 즉 최소각으로 회전시키는 최소각 추정 회전 원리를 이용하고 있다.

이 같은 종래 요 운전 방법의 문제점과 이의 해결을 위해 변경된 요 운전 방법에 대해 다음 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법 변경을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 우선 ①번 방향에서 바람이 불어오고 있으며, 나셀(100)이 ①번 방향을 바라보는 방향으로 위치하고 있는 것으로 가정한다.

다음으로 바람의 방향이 ②번 방향으로 변경된 경우, 나셀(100)은 가장 가까운 방향인 시계 방향으로 회전하게 된다(R1 참조). 그 다음으로 바람의 방향이 ③번 방향으로 변경된 경우, 나셀(100)은 가장 가까운 방향인 시계 방향으로 회전하게 된다(R2 참조).

그 다음으로 바람의 방향이 ④번 방향으로 변경된 경우, 도 2에 도시된 종래 요 운전 방법에 따를 때 나셀(100)은 케이블의 최대 꼬임 한계각에 접근할지라도 가장 가까운 방향인 시계 방향으로 회전하게 된다(R3 참조).

즉, 연속적인 회전에 의해 케이블의 최대 꼬임 한계각에 도달하게 되면, 앞서 설명한 것과 같이 발전을 중단하고 요 시스템은 케이블 꼬임을 풀기 위한 동작만을 수행하게 될 것이다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법에 의할 때에는, 현재의 나셀각 뿐만 아니라 변경될 나셀각이 케이블의 꼬임 한계각(최대 꼬임 한계각 혹은 소정 비율의 최대 꼬임 한계각)에 근접하거나 초과하는 경우에 현재의 나셀각에서 무조건 최소각으로만 회전하는 것이 아니라 케이블 꼬임이 풀릴 수 있는 반대 방향으로 회전함으로써 발전을 수행하는 과정에서 케이블 꼬임이 자연스럽게 풀리도록 한다.

즉, 바람의 방향이 ③번 방향에서 ④번 방향으로 변경된 경우에 ④번 위치로 향하기 위한 최소각에 해당하는 시계 방향 회전(R3)이 아니라 반시계 방향 회전(R3')을 수행하여 나셀이 ④번 위치로 향하도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법에 대하여 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법의 순서도이다.

도 4의 각 단계들은 도 1에 도시된 요 시스템의 각 구성요소에 의해 수행될 수 있다.

우선 제어부(10)는 현재 측정된 풍향각에 따라 나셀을 회전시킴에 있어서 최소각 추정 원리에 따른 최소각 방향을 결정한다(단계 S200). 최소각 방향의 결정은 앞서 도 2의 단계 S110 내지 단계 S160 과정에 의하거나, 도 3에 도시된 것과 같은 원리에 의해 이루어질 수 있다. 다시 말하면, 최소각 방향의 결정은 현재 나셀각에서 풍향각이 되도록 함에 있어서 시계 방향과 반시계 방향으로의 회전 중에서 그 각도가 최소인 방향을 결정하는 것이다.

결정된 최소각 방향으로 최소각만큼 회전 시에 케이블의 꼬임각과 꼬임 한계각을 비교한다(단계 S210). 여기서, 케이블의 최대 꼬임 한계각을 꼬임 한계각으로 설정할 수도 있으나, 필요에 따라 소정 비율의 최대 꼬임 한계각(예를 들어, 최대 꼬임 한계각의 80%)을 꼬임 한계각으로 설정하여 케이블의 꼬임각이 최대 꼬임 한계각에 근접하게 되는 것을 보다 확실히 방지할 수도 있을 것이다.

비교 결과 회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각을 초과하는 경우에는 최소각 추정 원리에 의해 추정된 최소각 방향과는 반대 방향으로 나셀을 회전시키도록 요 모터를 제어한다(단계 S220). 이 경우 회전 각도는 360도에서 최소각을 뺀 각도가 될 것이다.

비교 결과 회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각을 초과하지 않는 경우에는 최소각 추정 원리에 의해 추정된 최소각 방향으로 최소각만큼 나셀을 회전시키도록 요 모터를 제어한다(단계 S230).

전술한 단계들을 반복 수행하는 경우, 케이블의 꼬임이 최대 꼬임 한계각이 도달하지 않고 그 전에 반대 방향으로 풀리게 됨으로써 종전과 같은 케이블 꼬임이 발생하지 않게 되어 발전 중단을 미연에 방지할 수 있게 되고, 그로 인해 발전 효율이 향상되는 효과가 있다.

본 실시예에 따른 요 운전 방법에 대하여 이하 관련 도면을 이용하여 도 2에 도시된 종래 요 운전 방법과의 비교를 통해 그 원리를 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요 운전 방법의 순서도이다.

도 5의 각 단계들은 도 1에 도시된 요 시스템의 각 구성요소에 의해 수행될 수 있다.

풍향센서(50)를 이용하여 현재 바람이 불고 있는 풍향각을 측정한다(단계 S300).

제어부(10)는 풍향각과 나셀각의 차이가 180도를 초과하는지 판단한다(단계 S310). 나셀각은 요 시스템(1)의 요 엔코더(20)에서 측정 가능하며, 임의의 나셀이 향하고 있는 방향의 각도(예를 들면, 케이블의 꼬임이 없는 경우)를 기준(0(zero)도)으로 하여 현재 나셀이 향하고 있는 방향의 각도를 의미한다. 여기서, 풍향각과 나셀각 모두 기준점에 대해 시계 방향으로 회전한 경우에는 + 각도를 가지고, 반시계 방향으로 회전한 경우에는 - 각도를 가진다.

풍향각이 나셀각에 비해 180도보다 큰 경우 풍향각이 나셀각보다 큰지 여부를 판단한다(단계 S320).

풍향각이 나셀각보다 큰 경우에는 도 3에 도시된 것과 같은 최소각 추정에 의하면 반시계 방향이 최소각 방향으로 추정되지만, 회전에 앞서 최소각으로 회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각(예를 들어, 최대 꼬임 한계각의 80%)을 초과하는지 판단한다(단계 S340).

회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각을 초과하는 경우에는 반시계 방향으로 회전할 때에 케이블이 최대 꼬임 한계각이 근접하게 되므로, 나셀을 반대 방향으로 회전(시계 방향으로 회전)시켜(단계 S370) 케이블 꼬임이 풀어지도록 한다. 회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각을 초과하지 않는 경우에는 최대 꼬임 한계각에 이르기까지 어느 정도 여유가 있는 상황으로 발전 효율을 높이기 위해 최소각 추정 회전을 수행하여 나셀을 반시계 방향으로 회전시킨다(단계 S360).

단계 S320에서의 판단 결과, 풍향각이 나셀각보다 크지 않은 경우에는 최소각 추정에 의하면 시계 방향이 최소각 방향으로 추정되지만, 회전에 앞서 최소각으로 회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각을 초과하는지 판단한다(단계 S350).

회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각을 초과하는 경우에는 시계 방향으로 회전할 때에 케이블이 최대 꼬임 한계각이 근접하게 되므로, 나셀을 반대 방향으로 회전(반시계 방향으로 회전)시켜(단계 S380) 케이블 꼬임이 풀어지도록 한다. 회전 시 꼬임각이 꼬임 한계각을 초과하지 않는 경우에는 최대 꼬임 한계각에 이르기까지 어느 정도 여유가 있는 상황으로 발전 효율을 높이기 위해 최소각 추정 회전을 수행하여 나셀을 시계 방향으로 회전시킨다(단계 S370).

단계 S310에서의 판단 결과, 풍향각이 나셀각에 비해 180도보다 크지 않은 경우 풍항각이 나셀각보다 큰지 여부를 판단한다(단계 S330). 풍향각이 나셀각보다 큰 경우에는 단계 S350으로 진행하며, 풍향각이 나셀각보다 크지 않은 경우에는 단계 S340으로 진행한다. 그 이후는 앞서 설명한 바와 같다.

단계 S360 내지 S380 중 하나에 의해 나셀의 회전 방향이 결정되면 나셀을 회전시키며, 나셀의 회전을 통해 풍향각과 나셀각의 오차가 소정의 최대 허용 오차 이내에 속하게 되는지 판단하고(단계 S390), 속하지 않는 경우에는 단계 S310으로 되돌아가 전술한 단계들을 반복한다.

풍향각과 나셀각의 오차가 소정의 최대 허용 오차 이내에 속하게 된 경우에는 나셀의 회전을 정지시키고(단계 S400), 요 브레이크를 작동시켜 나셀을 고정시킨다(단계 S410).

도 2에 도시된 것과 같이 종래 케이블의 꼬임 한계각까지 운전하는 방식에서 현재의 꼬임각과 꼬임 한계각을 비교 계산하여 꼬임 한계각에 근접한 경우에는 별도의 운전 프로세스를 거치게 한다. 즉, 종래 최소각 추정 회전을 최소각 반대각 회전으로 변경 적용시킴으로써 케이블 꼬임을 풀어 케이블 꼬임에 의한 발전 중지 시간을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 4 및/또는 도 5를 참조하여 상술한 요 운전 방법은 요 시스템에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 요 시스템 10: 요 제어부
20: 요 엔코더 30: 요 모터
35: 요 인버터 40: 요 브레이크
50: 풍향센서

Claims

풍력 발전기의 나셀을 회전시키는 요 시스템에서의 요 운전 방법으로서,
(a) 풍향각을 측정하는 단계;
(b) 상기 풍향각과 나셀각의 비교에 따라 나셀을 회전시킬 최소각 방향을 결정하는 단계;
(c) 상기 최소각 방향으로의 회전 시 꼬임각과 꼬임 한계각을 비교하는 단계; 및
(d) 비교 결과 상기 회전 시 꼬임각이 상기 꼬임 한계각을 초과하는 경우 상기 최소각 방향과 반대 방향으로 상기 나셀을 회전시키고, 초과하지 않는 경우 상기 최소각 방향으로 상기 나셀을 회전시키는 단계를 포함하는 요 운전 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (b)는 상기 나셀각이 상기 풍향각이 되도록 함에 있어서 시계 방향으로의 회전과 반시계 방향으로의 회전 중 그 회전각도가 최소인 회전방향을 상기 최소각 방향으로 결정하는 요 운전 방법.
제1항에 있어서,
상기 꼬임 한계각은 상기 나셀에서 상기 풍력 발전기의 타워 하부로 이어지는 케이블의 최대 꼬임 한계각에 상응하는 각도인 요 운전 방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (b)는,
(b1) 상기 풍향각이 나셀각에 비해 180도보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및
(b2) 판단 결과 상기 풍향각이 상기 나셀각에 비해 180도보다 큰 경우에는 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크면 최소각 방향이 반시계 방향이고 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크지 않으면 최소각 방향이 시계 방향이며, 상기 풍향각이 상기 나셀각에 비해 180도보다 크지 않은 경우 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크면 최소각 방향이 시계 방향이고 상기 풍향각이 상기 나셀각보다 크지 않으면 최소각 방향이 반시계 방향인 것으로 결정하는 단계를 포함하는 요 운전 방법.
제1항에 있어서,
(e) 상기 나셀의 회전에 따른 나셀각과 상기 풍향각 사이의 오차가 미리 정해진 최대 허용 오차 범위 이내인지 판단하는 단계; 및
(f) 상기 최대 허용 오차 범위 이내인 경우 상기 나셀의 회전을 정지시키고 요 브레이크를 작동시키는 단계를 더 포함하는 요 운전 방법.
제5항에 있어서,
상기 단계 (f)에서, 상기 최대 허용 오차 범위 이내가 아닌 경우 단계 (b) 내지 (e)를 반복 수행하는 요 운전 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 요 운전 방법을 수행하기 위해 디지털 처리 장치에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 기록되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램이 기록된 기록매체.