KR101375768B1 - The Wind turbine individual blade pitch controlling method and controlling system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법 및 제어 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 시스템은 통합 블레이드 피치 각을 제어하는 제1제어부와, 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 제2제어부와; 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 결정하는 제3제어부와, 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산부;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법은 통합 블레이드 피치 각 제어단계; 개별 블레이드 피치 각 제어단계; 개별 블레이드 피치 각 가중치 결정단계; 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법 및 제어 시스템에 따르면, 정격 풍속 이상에서 일정한 최대 출력 전력을 유지하면서 풍력발전기의 기계적 부하를 감소시킬 수 있다.

Figure R1020090082032

The present invention relates to a method and control system for the individual blade pitch of the wind turbine, the individual blade pitch control system of the wind turbine according to the present invention comprises a first control unit for controlling the integrated blade pitch angle, and for controlling the individual blade pitch angle A second control unit; And a third controller configured to determine weights of individual blade pitch angles, and a calculator configured to calculate respective blade final pitch angles.

In addition, the individual blade pitch control method of the wind turbine according to the present invention comprises: integrated blade pitch angle control step; Individual blade pitch angle control step; Determining individual blade pitch angle weights; Calculating a final pitch angle of each blade.

According to the individual blade pitch control method and control system of the wind turbine, it is possible to reduce the mechanical load of the wind turbine while maintaining a constant maximum output power above the rated wind speed.

Figure R1020090082032

Description

풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법 및 제어 시스템{The Wind turbine individual blade pitch controlling method and controlling system}The wind turbine individual blade pitch controlling method and controlling system

본 발명은 풍력발전기의 제어기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 풍력발전기의 개별 블레이드 각도를 조절하여 풍력발전기의 기계적 부하 감소 및 일정한 최대 출력 발전을 가능하게 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a controller of a wind turbine, and more particularly, to control and control individual blade pitches of a wind turbine to control the individual blade angles of the wind turbine to reduce the mechanical load of the wind turbine and to generate a constant maximum output power. It is about the system.

최근 세계적으로 에너지 고갈 및 환경오염을 대비하기 위해 친환경 신 재생 에너지 설치가 증가하면서 대표적인 신 재생 에너지인 풍력발전기의 수요가 증가하고 있는 추세이다. Recently, as the installation of eco-friendly renewable energy has increased in order to prepare for energy depletion and environmental pollution, the demand for wind power generators, a representative renewable energy, is increasing.

풍력발전기의 궁극적인 목표는 바람에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 것으로, 불규칙한 바람을 이용하여 일정한 최대 전력을 생산하는 기술이 중요하다. 따라서, 불규칙한 바람의 영향을 제어하기 위해 내부에 다양한 제어기법 및 시스템을 탑재한 가변풍속 풍력발전기가 개발되었다.The ultimate goal of wind power generators is to convert wind energy into electrical energy to produce electricity. It is important to use a technique that produces constant maximum power using irregular wind. Therefore, in order to control the effects of the irregular wind, a variable wind speed generator having various control methods and systems therein has been developed.

상기 가변풍속 풍력발전기의 가장 중요한 제어방법이 블레이드의 피치 각도를 제어하여 정격속도 이상의 바람이 불 때 일정한 최대 출력을 발생하도록 하는 것이다. 이를 위해 기존의 풍력발전기들은 풍속과 운전중인 발전기 각속도 값을 입력으로 하고 최대 출력을 발생시키는 발전기 각속도 값을 더하는 구조로 구성된 PI 제어기와 리미터를 이용한 블레이드 피치 제어 기법을 널리 사용하고 있다. 또한, 신경회로망, 퍼지제어기법 등의 인공지능 기법이 연구되고 있다. 이는 일정한 최대 출력을 목표로 하는 기법으로 풍력발전기의 모든 블레이드의 피치 각을 동일한 값으로 제어하는 즉, 통합 블레이드 피치 제어 방식을 사용하고 있다.The most important control method of the variable wind speed wind turbine generator is to control the pitch angle of the blade so as to generate a constant maximum output when the wind blows above the rated speed. To this end, existing wind power generators are widely using the blade pitch control technique using the PI controller and limiter, which are configured to input the wind speed and the generator angular velocity value during operation and add the generator angular velocity value to generate the maximum output. In addition, artificial intelligence techniques such as neural networks and fuzzy control techniques have been studied. This technique aims at a constant maximum power and uses an integrated blade pitch control method that controls the pitch angles of all blades of a wind turbine to the same value.

또한, 최근 풍력발전기의 대형화로 인하여 블레이드의 기계적 부하가 증가하게 되면서 풍력발전기의 일정한 최대 출력뿐만 아니라 풍력발전기 수명 증가를 위한 기계적 부하 감소가 주된 관심사가 되고 있다. 이를 위해 각각의 블레이드에 기계적 부하를 측정할 수 있는 센서를 설치하고, 상기 센서에서 나오는 실시간 출력 부하 값을 이용해 각각의 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 기법이 적용되고 있다. 하지만, 현재 적용되고 있는 방식은 기존에 사용되는 통합 블레이드 피치 제어 방식의 출력 값인 피치 각에 개별 피치 제어 방식의 출력인 1도∼10도 정도의 각을 더해 최종 개별 블레이드 피치 각을 산출한다.In addition, as the mechanical load of the blades increases due to the recent increase in the size of the wind turbine, the reduction of the mechanical load for increasing the wind turbine life as well as the constant maximum output of the wind turbine has become a major concern. To this end, a technique for installing a sensor capable of measuring a mechanical load on each blade and controlling each individual blade pitch angle using a real-time output load value from the sensor is applied. However, the presently applied method calculates the final individual blade pitch angle by adding an angle of about 1 degree to 10 degrees, which is the output of the individual pitch control method, to the pitch angle which is the output value of the integrated blade pitch control method used in the past.

그러나, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 피치 각 1도의 차이가 출력 전력 값에 크게 영향을 미칠 수 있기 때문에 기계적 부하 감소를 위한 개별 피치 방식의 적용은 기계적 부하를 감소시킬 수는 있지만, 풍력발전기 출력 전력 값을 일정하게 유지하기는 어려운 문제점이 있다.However, as shown in FIG. 1, since the difference of the pitch angle of 1 degree can greatly influence the output power value, the application of the individual pitch method for reducing the mechanical load can reduce the mechanical load, but the wind turbine output It is difficult to keep the power value constant.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 정격 풍속 이상에서 일정한 최대 출력 전력을 유지하면서 풍력발전기의 기계적 부하를 감소시킬 수 있도록 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법 및 제어 시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to provide an individual blade of a wind turbine to reduce the mechanical load of the wind turbine while maintaining a constant maximum output power above the rated wind speed. The present invention provides a pitch control method and control system.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 시스템은 발전기의 정격 각속도와 실시간 발전기 각속도를 더하는 PI 제어기에 의해 산출된 연산값과 리미터를 이용하여 통합 블레이드 피치 각을 제어하는 제1제어부; 각각의 블레이드에 설치된 센서를 통해 실시간으로 감지되는 기계적 부하 값을 이용하여 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 제2제어부; 최대 출력, 부하감소를 위한 목적함수를 최소화시키는 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 결정하는 제3제어부; 상기 제2제어부에서 출력된 개별 블레이드 피치 각과, 상기 제3제어부에서 출력된 개별 블레이드 피치 각 가중치를 곱하여 산출된 가중 피치 각에 상기 제1제어부에서 제어된 통합 블레이드 피치 각을 더하는 과정을 통해 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the individual blade pitch control system of the wind turbine according to the present invention controls the integrated blade pitch angle by using the calculation value and the limiter calculated by the PI controller that adds the rated angular velocity of the generator and the real-time generator angular velocity. A first controller; A second controller for controlling individual blade pitch angles by using a mechanical load value sensed in real time through a sensor installed in each blade; A third control unit for determining a weight of an individual blade pitch angle for minimizing an objective function for maximum output and load reduction; The integrated blade pitch angle controlled by the first controller is added to the weighted pitch angle calculated by multiplying the individual blade pitch angles output from the second controller and the individual blade pitch angle weights output from the third controller. It is characterized in that it comprises a; calculating unit for calculating the blade final pitch angle.

상기 제2제어부는 기계적 부하 값을 감소시킬 수 있는 피치 각을 계산하기 위하여 d-q변환기와 PI 제어기 등을 사용하며, 상기 기계적 부하 값은 웨이블릿 필 터를 사용하여 센서 노이즈를 제거한다.The second controller uses a d-q converter, a PI controller, and the like to calculate a pitch angle that can reduce the mechanical load value, and the mechanical load value uses a wavelet filter to remove sensor noise.

상기 제3제어부의 목적함수는 풍속, 블레이드 피치 각에 따른 풍력발전기의 특성곡선, 발전기 각속도, 개별 피치 각, 개별 블레이드 부하를 입력하여 결정된다.The objective function of the third control unit is determined by inputting a characteristic curve of the wind power generator according to the wind speed, blade pitch angle, generator angular velocity, individual pitch angle, and individual blade load.

본 발명에 따른 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법은 풍력발전기의 모든 블레이드의 피치 각을 동일한 값으로 제어하는 통합 블레이드 피치 각 제어단계; 각각의 블레이드에 설치된 센서를 통해 실시간으로 제공되는 기계적 부하 값을 감소시킬 수 있는 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 개별 블레이드 피치 각 제어단계; 최대 출력, 부하감소를 위한 목적함수를 최소화시키는 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 결정하는 개별 블레이드 피치 각 가중치 결정단계; 상기 개별 블레이드의 피치 각에 개별 블레이드 피치각 가중치를 곱하여 산출된 개별 피치각을 상기 통합 블레이드 피치 각과 더하여 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Individual blade pitch control method of the wind turbine according to the present invention includes an integrated blade pitch angle control step of controlling the pitch angle of all the blades of the wind turbine to the same value; An individual blade pitch angle control step of controlling an individual blade pitch angle capable of reducing a mechanical load value provided in real time through a sensor installed in each blade; An individual blade pitch angle weight determining step of determining weights of individual blade pitch angles for minimizing an objective function for maximum output and load reduction; And calculating the final pitch angle of each blade by adding the individual pitch angles calculated by multiplying the pitch angles of the individual blades by the individual blade pitch angle weights with the integrated blade pitch angles.

상기 통합 블레이드 피치 각 제어단계는 발전기의 정격 각속도와 실시간 발전기 각속도를 더하는 PI 제어기와 리미터를 이용하여 제어한다.The integrated blade pitch angle control step is controlled using a PI controller and a limiter that adds the rated angular velocity of the generator and the real-time generator angular velocity.

상기 개별 블레이드 피치 각 제어 단계에서 기계적 부하 값은 웨이블릿 필터를 사용하여 센서 노이즈를 제거하는 과정을 거친다.In the individual blade pitch angle control step, the mechanical load value is subjected to a process of removing sensor noise using a wavelet filter.

상기 개별 블레이드 피치 각 가중치 결정단계에서 목적함수는 풍속, 블레이드 피치 각에 따른 풍력발전기의 특성곡선, 발전기 각속도, 개별 피치 각, 개별 블레이드 부하를 입력하여 결정된다.In the step of determining the weight of each blade pitch angle, the objective function is determined by inputting a characteristic curve of the wind power generator according to the wind speed and blade pitch angle, generator angular velocity, individual pitch angle, and individual blade load.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법 및 제어 시스템에 따르면, 정격 풍속 이상에서 일정한 최대 출력 전력을 유지하면서 풍력발전기의 기계적 부하를 감소시킬 수 있어 제품의 상품성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, according to the individual blade pitch control method and control system of the wind turbine of the present invention, it is possible to reduce the mechanical load of the wind turbine while maintaining a constant maximum output power above the rated wind speed, thereby improving the merchandise and reliability of the product. It works.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 먼저, 발명에 따른 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 시스템을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the individual blade pitch control system of the wind turbine according to the invention.

도 2는 본 발명 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어시스템을 도시한 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing an individual blade pitch control system of the present invention wind turbine.

먼저, 상기 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 시스템의 제어 동작은 정격 풍속 이상의 바람이 불 때 시작한다. First, the control operation of the individual blade pitch control system of the wind turbine starts when the wind above the rated wind speed blows.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 시스템은 통합 블레이드 피치 각을 제어하는 제1제어부(100)와, 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 제2제어부(200)와; 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 결정하는 제3제어부(300)와, 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산부(400);를 포함하여 이루어진다.As shown, the individual blade pitch control system of the wind power generator according to the present invention includes a first controller 100 for controlling the integrated blade pitch angle, and a second controller 200 for controlling the individual blade pitch angle; And a third controller 300 for determining the weights of the individual blade pitch angles, and a calculation unit 400 for calculating the final pitch angles of the respective blades.

상기 제1제어부(100)는 정격 풍속 이상에서 일정한 최대 출력을 유지할 수 있는 기준 피치 각을 제공하기 위하여 발전기의 정격 각속도(110)와 실시간 발전기 각속도(120)를 더하는 구조로 구성된 PI 제어기(130)와 리미터(140)를 이용하여 통 합 블레이드 피치 각을 제어한다.The first controller 100 has a PI controller 130 configured to add a rated angular velocity 110 and a real-time generator angular velocity 120 of the generator in order to provide a reference pitch angle that can maintain a constant maximum output above the rated wind speed. And the limiter 140 to control the integrated blade pitch angle.

상기 제2제어부(200)는 각각의 블레이드(210)에 설치된 센서(220)를 통해 실시간으로 제공되는 기계적 부하 값을 감소시킬 수 있는 피치 각을 계산하기 위하여 d-q변환기(240)와 PI제어기(250) 등을 사용한다. 그리고, 상기 기계적 부하 값은 웨이블릿 필터(230)를 통해 센서 노이즈를 제거한다. The second controller 200 is a dq converter 240 and the PI controller 250 to calculate the pitch angle that can reduce the mechanical load value provided in real time through the sensor 220 installed in each blade (210) ), Etc. The mechanical load value removes sensor noise through the wavelet filter 230.

상기 제3제어부(300)는 풍속, 블레이드 피치 각에 따른 풍력발전기의 특성곡선, 발전기 각속도, 개별 피치 각, 개별 블레이드 부하(310)를 모두 입력 또는 일부를 입력하여 최대 출력, 부하 감소를 위한 목적함수를 결정(320)한 다음, Linear Programming, 인공지능 및 예측 해석 기법(330)을 적용하여 목적함수를 최소화(340)시키는 개별 피치 각의 가중치를 결정(350)한다.The third controller 300 inputs all or part of the characteristic curve of the wind power generator according to the wind speed and the blade pitch angle, the generator angular velocity, the individual pitch angle, and the individual blade load 310 to output the maximum output and the load. After determining the function 320, the linear programming, artificial intelligence, and prediction analysis technique 330 is applied to determine the weight of the individual pitch angle 350 that minimizes the objective function 340.

상기 연산부(400)는 제1제어부(100)에서 출력되는 통합 블레이드 피치 각, 제2제어부(200)에서 출력되는 개별 블레이드 피치 각, 제3제어부(300)에서 출력되는 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 연산하여 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출한다.The calculation unit 400 may determine a weight of the integrated blade pitch angle output from the first controller 100, the individual blade pitch angle output from the second controller 200, and the individual blade pitch angle output from the third controller 300. The calculation yields the final pitch angle of each blade.

상기 연산은 제2제어부(200)에서 출력되는 개별 블레이드 피치 각과 상기 제3제어부(300)에서 출력되는 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 곱하여 산출된 개별 피치 각을 상기 제1제어부(100)에서 출력되는 통합 블레이드 피치 각과 더하는 과정을 통해 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하게 된다.The calculation is performed by the first controller 100 to output the individual pitch angle calculated by multiplying the weights of the individual blade pitch angles output from the second controller 200 and the individual blade pitch angles output from the third controller 300. Each blade final pitch angle is calculated by adding the integrated blade pitch angle.

상기 산출된 개별 블레이드의 최종 피치 각은 정격 풍속 이상에서 일정한 최대 출력 전력을 유지하면서 블레이드의 기계적 부하를 감소시키게 된다.The final pitch angle of the calculated individual blades reduces the mechanical load of the blades while maintaining a constant maximum output power above the rated wind speed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명에 따른 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to describe in detail the individual blade pitch control method of the wind turbine according to the invention.

도 3은 본 발명 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method for controlling individual blade pitches of the wind turbine according to the present invention.

먼저, 상기 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 시스템의 제어 동작은 정격 풍속 이상의 바람이 불 때 시작한다. First, the control operation of the individual blade pitch control system of the wind turbine starts when the wind above the rated wind speed blows.

상기 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 방법은 통합 블레이드 피치 각 제어단계(S100); 개별 블레이드 피치 각 제어단계(S200); 개별 블레이드 피치 각 가중치 결정단계(S300); 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산단계(S400);를 포함하여 이루어진다.Individual blade pitch control method of the wind turbine is integrated blade pitch angle control step (S100); Individual blade pitch angle control step (S200); Determining individual blade pitch weights (S300); It comprises a; calculating step (S400) for calculating the final pitch angle of each blade.

상기 통합 블레이드 피치 각 제어단계(S100)는 발전기의 정격 각속도(110)와 실시간 발전기 각속도(120)를 더하는 PI 제어기(130)와 리미터(140)를 이용하여 풍력발전기의 모든 블레이드의 피치 각을 동일한 값으로 하는 통합 블레이드 피치 각을 계산한다.The integrated blade pitch angle control step (S100) is the same as the pitch angle of all blades of the wind turbine using the PI controller 130 and the limiter 140 to add the rated angular velocity 110 and real-time generator angular velocity 120 of the generator. The integrated blade pitch angle as a value is calculated.

상기 개별 블레이드 피치 각 제어단계(S200)는 각각의 블레이드(210)에 설치된 센서(220)를 통해 실시간으로 제공되는 기계적 부하 값을 웨이블릿 필터(230)를 사용하여 센서 노이즈를 제거하는 과정을 거치고, d-q변환기(240), PI 제어기(250) 등을 사용하여 기계적 부하값을 감소시킬 수 있는 피치 각을 계산한다. The individual blade pitch control step (S200) is a process of removing the sensor noise using the wavelet filter 230 the mechanical load value provided in real time through the sensor 220 installed in each blade 210, Using the dq converter 240, PI controller 250, etc. to calculate the pitch angle that can reduce the mechanical load value.

상기 개별 피치 각 가중치 결정단계(S300)는 풍속, 블레이드 피치 각에 따른 풍력발전기의 특성곡선, 발전기 각속도, 개별 피치 각, 개별 블레이드 부하(310)를 모두 또는 일부 입력하여 최대 출력, 부하 감소를 위한 목적함수를 결정(320)한 다음, Linear Programming, 인공지능 및 예측 해석 기법(330)을 적용하여 목적함수를 최소화(340)시키는 개별 피치 각의 가중치를 결정(350)한다.The individual pitch angle weight determining step (S300) is a wind turbine, the characteristic curve of the wind turbine according to the blade pitch angle, the generator angular velocity, the individual pitch angle, inputting all or part of the individual blade load 310 for maximum output, load reduction After determining the objective function 320, a linear pitch, artificial intelligence, and predictive analysis technique 330 is applied to determine the weight of the individual pitch angles 350 to minimize the objective function 340.

상기 연산단계(S400)는 개별 블레이드 피치 각 제어단계(S200)에서 출력된 개별 블레이드의 피치 각에 상기 개별 피치 각 가중치 결정단계(S300)에서 출력된 개별 블레이드 피치각 가중치를 곱하여 산출된 개별 피치 각을 상기 통합 블레이드 피치 각 제어단계(100)에서 출력된 통합블레이드 피치 각과 더하여 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출한다. The calculation step (S400) is an individual pitch angle calculated by multiplying the pitch angles of the individual blades output in the individual blade pitch angle control step (S200) by the individual blade pitch angle weights output in the step of determining the individual pitch angle weights (S300). Is added to the integrated blade pitch angle output from the integrated blade pitch angle control step 100 to calculate the final blade angle of each blade.

상기의 방법으로 산출된 개별 블레이드의 최종 피치 각은 정격 풍속 이상에서 일정한 최대 출력 전력을 유지하면서 블레이드의 기계적 부하를 감소시키게 된다.The final pitch angle of the individual blades calculated by the above method reduces the mechanical load of the blades while maintaining a constant maximum output power above the rated wind speed.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Of course.

따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 상기 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

도 1은 종래 개별 블레이드 피치 각에 따른 풍력발전기 특성 곡선을 도시한 도면.1 is a view showing a wind turbine characteristic curve according to the conventional individual blade pitch angle.

도 2는 본 발명 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어시스템을 도시한 구성도.Figure 2 is a block diagram showing an individual blade pitch control system of the present invention wind turbine.

도 3은 본 발명 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어방법을 도시한 순서도.Figure 3 is a flow chart illustrating a method for controlling the individual blade pitch of the wind turbine of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

100: 제1제어부 200: 제2제어부100: first control unit 200: second control unit

300: 제3제어부 400: 연산부300: third controller 400: calculator

S100: 통합 블레이드 피치 각 제어단계S100: Integrated blade pitch angle control step

S200: 개별 블레이드 피치 각 제어단계S200: individual blade pitch angle control step

S300: 개별 블레이드 피치 각 가중치 결정단계S300: determining individual blade pitch angle weights

S400: 연산단계 S400: operation step

Claims (7)

발전기의 정격 각속도와 실시간 발전기 각속도를 더하는 PI 제어기에 의해 산출된 연산값과 리미터를 이용하여 통합 블레이드 피치 각을 제어하는 제1제어부;A first controller configured to control the integrated blade pitch angle by using a calculation value and a limiter calculated by a PI controller that adds a rated angular velocity of the generator and a real-time generator angular velocity; 각각의 블레이드에 설치된 센서를 통해 실시간으로 감지되는 기계적 부하 값을 이용하여 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 제2제어부;A second controller for controlling individual blade pitch angles by using a mechanical load value sensed in real time through a sensor installed in each blade; 최대 출력, 부하감소를 위한 목적함수를 최소화시키는 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 결정하는 제3제어부;A third control unit for determining a weight of an individual blade pitch angle for minimizing an objective function for maximum output and load reduction; 상기 제2제어부에서 출력된 개별 블레이드 피치 각과, 상기 제3제어부에서 출력된 개별 블레이드 피치 각 가중치를 곱하여 산출된 가중 피치 각에 상기 제1제어부에서 제어된 통합 블레이드 피치 각을 더하는 과정을 통해 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어 시스템. The integrated blade pitch angle controlled by the first controller is added to the weighted pitch angle calculated by multiplying the individual blade pitch angles output from the second controller and the individual blade pitch angle weights output from the third controller. Computation unit for calculating the blade final pitch angle; individual blade pitch control system of a wind turbine comprising a. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제2제어부는 기계적 부하 값을 감소시킬 수 있는 피치 각을 계산하기 위하여 d-q변환기와 PI 제어기를 사용하며, 상기 기계적 부하 값은 웨이블릿 필터를 사용하여 센서 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어시스템. The second control unit uses a dq converter and a PI controller to calculate the pitch angle that can reduce the mechanical load value, the mechanical load value of the wind turbine, characterized in that to remove the sensor noise using a wavelet filter Individual blade pitch control system. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제3제어부의 목적함수는 풍속, 블레이드 피치 각에 따른 풍력발전기의 특성곡선, 발전기 각속도, 개별 피치 각, 개별 블레이드 부하를 모두 입력하여 결정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어시스템. The objective function of the third control unit is the individual blade pitch control system of the wind turbine generator, characterized in that all of the wind speed, the characteristic curve of the wind power generator according to the blade pitch angle, the generator angular velocity, the individual pitch angle, the individual blade load is determined. 풍력발전기의 모든 블레이드의 피치 각을 동일한 값으로 제어하는 통합 블레이드 피치 각 제어단계;Integrated blade pitch angle control step of controlling the pitch angle of all blades of the wind turbine to the same value; 각각의 블레이드에 설치된 센서를 통해 실시간으로 제공되는 기계적 부하 값을 감소시킬 수 있는 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 개별 블레이드 피치 각 제어단계;An individual blade pitch angle control step of controlling an individual blade pitch angle capable of reducing a mechanical load value provided in real time through a sensor installed in each blade; 최대 출력, 부하감소를 위한 목적함수를 최소화시키는 개별 블레이드 피치 각의 가중치를 결정하는 개별 블레이드 피치 각 가중치 결정단계;An individual blade pitch angle weight determining step of determining weights of individual blade pitch angles for minimizing an objective function for maximum output and load reduction; 상기 개별 블레이드의 피치 각에 개별 블레이드 피치각 가중치를 곱하여 산출된 가중 피치각에 상기 통합 블레이드 피치 각을 더하여 각각의 블레이드 최종 피치 각을 산출하는 연산단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어방법.And calculating the final pitch angle of each blade by adding the integrated blade pitch angle to the weighted pitch angle calculated by multiplying the pitch angles of the individual blades by the individual blade pitch angle weights. Individual blade pitch control method. 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 통합 블레이드 피치 각 제어단계는 발전기의 정격 각속도와 실시간 발전기 각속도를 더하는 PI 제어기와 리미터를 이용하여 제어하는 것을 특징으로 하 는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어방법.The integrated blade pitch angle control step of the individual blade pitch control method of the wind turbine, characterized in that the control by using a PI controller and limiter to add the rated angular speed and real-time generator angular speed of the generator. 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 개별 블레이드 피치 각 제어 단계에서 기계적 부하 값은 웨이블릿 필터를 사용하여 센서 노이즈를 제거하는 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어방법.The individual blade pitch control method of the individual blade pitch, characterized in that the mechanical load value is subjected to the process of removing sensor noise using a wavelet filter. 제 4항에 있어서, 5. The method of claim 4, 상기 개별 블레이드 피치 각 가중치 결정단계에서 목적함수는 풍속, 블레이드 피치 각에 따른 풍력발전기의 특성곡선, 발전기 각속도, 개별 피치 각, 개별 블레이드 부하를 입력하여 결정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 개별 블레이드 피치 제어방법.In the step of determining the weight of each blade pitch, the objective function is determined by inputting a characteristic curve of the wind power generator according to the wind speed and the blade pitch angle, the generator angular velocity, the individual pitch angle, and the load of the individual blades. Control method.
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