KR101444321B1 - Wind power generator and control method thereof - Google Patents

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KR101444321B1
KR101444321B1 KR1020130050056A KR20130050056A KR101444321B1 KR 101444321 B1 KR101444321 B1 KR 101444321B1 KR 1020130050056 A KR1020130050056 A KR 1020130050056A KR 20130050056 A KR20130050056 A KR 20130050056A KR 101444321 B1 KR101444321 B1 KR 101444321B1
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이승혁
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

A wind power generator according to an embodiment of the present invention is provided. The wind power generator comprises a rotor rotated by wind power; a generator which is mechanically connected to the rotor, and either generates electricity by receiving the rotatory power of the rotor or transfers driving force to the rotor by receiving electricity from the outside; a clutch unit of which both ends are separately connected to the rotor and the generator either to block transferring of the driving force or to transfer the driving force between the rotor and the generator; and a control unit controlling the generator. When the clutch resumes transferring the driving force between the rotor and the generator after blocking, the control unit synchronizes the rotational speed of both ends of the clutch unit and then transfers the driving force between the rotor and the generator.

Description

풍력발전기 및 그의 제어방법{Wind power generator and control method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a wind power generator and a control method thereof,

본 발명은 풍력발전기 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비상 상황이 발생하면 장치를 분리하여 로터와 발전기 사이의 동력을 쉽게 차단하고, 비상 상황이 종료되면 장치를 무리없이 연결하여 동력을 다시 전달할 수 있는 풍력발전기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wind turbine generator and a control method thereof. More particularly, it relates to a wind turbine generator and a control method thereof, more particularly, To a wind turbine generator, and to a control method thereof.

일반적으로, 풍력발전기는 공기의 유동이 가진 운동에너지를 이용하여 로터(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환하고, 변환된 기계적 에너지로 발전기를 회전시켜 전기 에너지를 얻는다. 이러한 풍력발전기는 풍력을 받기에 적합한 높이를 갖는 타워(tower)와, 타워의 상부에 설치되며 복수의 블레이드(blade)가 결합되어 풍력에 의해 회전하는 로터와, 로터에 연결된 주축의 회전 속도를 증가시켜 전달하는 기어박스(gear box), 및 기어박스에서 증속된 회전력을 전달받아 전기 에너지로 변환하는 발전기로 구성된다.Generally, a wind turbine uses kinetic energy of air flow to rotate a rotor to convert it into mechanical energy, and rotates the generator with converted mechanical energy to obtain electric energy. Such a wind turbine generator includes a tower having a height suitable for receiving wind power, a rotor installed on an upper portion of the tower and coupled with a plurality of blades to rotate by wind force, And a generator for converting rotational force, which is increased in the gear box, to electric energy.

또한, 풍력발전기는 제동저항기(DBR; Dynamic breaking resistor)를 구비하고 있다. 따라서, 로터의 과속 회전이나 전력계통의 이상 상황 발생 시, 발전기에서 발생된 전기 에너지를 제동저항기에서 열로 소모하여 전력계통으로 에너지가 전달되는 것을 방지하고 있다. 그러나, 대용량의 전기 에너지가 제동저항기에서 소모됨에 따라 에너지의 낭비를 초래하게 되었다. 또한, 제동저항기의 방열이 원활하게 이루어지지 않게 되어 열교환기의 용량이 커지고 냉각유로가 복잡해지는 문제점이 발생하게 되었다. 또한, 풍력발전기의 용량이 증가할수록 제동저항기의 내부에 장착되는 각종 소자를 선정하는데 어려움이 발생하게 되었다.In addition, the wind power generator is equipped with a dynamic breaking resistor (DBR). Therefore, when over-speed rotation of the rotor or an abnormal state of the electric power system occurs, electric energy generated in the electric generator is consumed as heat in the braking resistor to prevent energy from being transmitted to the electric power system. However, a large amount of electric energy is consumed in the braking resistor, resulting in a waste of energy. In addition, the heat dissipation of the braking resistor is not smoothly carried out, so that the capacity of the heat exchanger becomes large and the cooling flow path becomes complicated. Further, as the capacity of the wind turbine generator increases, it becomes difficult to select various devices to be installed in the braking resistor.

대한민국 공개특허 제10-2005-0094746호 2005.09.28Korean Patent Publication No. 10-2005-0094746 2005.09.28

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 비상 상황이 발생하면 장치를 분리하여 로터와 발전기 사이의 동력을 쉽게 차단하고, 비상 상황이 종료되면 장치를 무리없이 연결하여 동력을 다시 전달할 수 있는 풍력발전기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a wind turbine generator capable of separating a device from an emergency situation and easily interrupting the power between the rotor and the generator, .

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 비상 상황이 발생하면 장치를 분리하여 로터와 발전기 사이의 동력을 쉽게 차단하고, 비상 상황이 종료되면 장치를 무리없이 연결하여 동력을 다시 전달할 수 있는 풍력발전기의 제어방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wind turbine generator capable of separating a device from an emergency situation and easily interrupting the power between the rotor and the generator, And to provide a control method.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the technical matters mentioned above, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기는, 풍력에 의해 회전하는 로터와, 상기 로터와 기계적으로 연결되어 상기 로터의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키거나 외부로부터 전기를 공급받아 상기 로터에 구동력을 전달하는 발전기와, 양단이 각각 상기 로터와 상기 발전기에 연결되어, 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력 전달을 차단하거나 전달하는 클러치부, 및 상기 발전기를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 클러치부가 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력을 차단하였다가 다시 전달할 때, 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킨 후 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력을 전달한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind turbine comprising: a rotor rotating by wind power; a rotor connected mechanically to the rotor to generate electricity by receiving rotational force of the rotor; A clutch for connecting the rotor and the generator to each other to block or transmit power transmission between the rotor and the generator, and a controller for controlling the generator, The control unit synchronizes the rotational speeds of both ends of the clutch unit and transmits power between the rotor and the generator when the clutch unit disengages and transmits power between the rotor and the generator.

상기 제어부는 상기 발전기의 회전속도를 높여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.The control unit may increase the rotational speed of the generator to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit.

상기 로터의 회전을 제한하는 제동부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 제동부를 동작하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.The control unit may operate the braking unit to reduce the rotational speed of the rotor to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit.

상기 로터와 상기 클러치부 사이에 결합되어, 상기 클러치부와 연결된 축의 회전속도를 가변하는 기어박스를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 기어박스를 동작하여 상기 클러치부와 연결된 상기 축의 속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.Further comprising a gear box coupled between the rotor and the clutch unit and varying a rotational speed of a shaft connected to the clutch unit, wherein the control unit operates the gear box to reduce the speed of the shaft connected to the clutch unit, The rotational speed of both ends of the part can be synchronized.

상기 로터는, 회전축이 되는 주축과, 상기 주축의 일단부에 형성된 허브와, 상기 허브에 결합되며 바람의 받음각이 조절되는 적어도 하나의 블레이드를 포함하되, 상기 제어부는 상기 블레이드의 상기 받음각을 조절하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.The rotor includes a main shaft as a rotating shaft, a hub formed at one end of the main shaft, and at least one blade coupled to the hub and having an angle of wind adjustment, wherein the control unit adjusts the angle of attack of the blade The rotational speed of the rotor can be reduced to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit.

상기 클러치부는, 상기 로터와 연결되는 제1 클러치와 상기 발전기와 연결되는 제2 클러치를 포함하고, 상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치가 서로 마찰하여 동력을 전달할 수 있다.The clutch portion may include a first clutch connected to the rotor and a second clutch connected to the generator, and the first clutch and the second clutch may friction with each other to transmit power.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 풍력발전기의 제어방법은, 양단이 각각 로터와 발전기에 연결된 클러치부를 제어하여 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력 전달을 차단하는 단계와, 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계, 및 상기 클러치부를 제어하여 상기 로터와 상기 발전기 사이에 동력을 전달하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a wind turbine generator, comprising: controlling a clutch unit connected to a rotor and a generator at both ends thereof to interrupt power transmission between the rotor and the generator; Synchronizing the rotational speed, and controlling the clutch to transfer power between the rotor and the generator.

상기 클러치부는, 상기 로터와 연결되는 제1 클러치와 상기 발전기와 연결되는 제2 클러치를 포함하여, 상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치가 서로 마찰하면 동력을 전달하고 상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치가 서로 이격되면 동력이 차단될 수 있다.Wherein the clutch portion includes a first clutch connected to the rotor and a second clutch connected to the generator to transmit power when the first clutch and the second clutch are engaged with each other, When the clutches are separated from each other, the power may be cut off.

상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 발전기의 회전속도를 높여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.The step of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch unit may increase the rotational speed of the generator to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit.

상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 로터를 제동하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.The step of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch unit may synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit by reducing the rotational speed of the rotor by braking the rotor.

상기 로터와 상기 클러치부 사이에 상기 클러치부와 연결된 축의 회전속도를 가변하는 기어박스가 설치되며, 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 기어박스의 기어비를 가변하여 상기 클러치부와 연결된 축의 속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.Wherein the step of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch unit is performed by varying a gear ratio of the gear box to change the gear ratio of the clutch unit and the clutch unit, The speed of the connected shaft can be reduced to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit.

상기 로터는, 회전축이 되는 주축과, 상기 주축의 일단부에 형성된 허브와, 상기 허브에 결합되며 바람의 받음각이 조절되는 적어도 하나의 블레이드를 포함하되, 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 블레이드의 상기 받음각을 조절하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.The rotor includes a main shaft as a rotating shaft, a hub formed at one end of the main shaft, and at least one blade coupled to the hub and having an angle of wind adjustment, wherein the rotating speed of the both ends of the clutch unit May adjust the angle of attack of the blade to reduce the rotational speed of the rotor to synchronize the rotational speed of both ends of the clutch unit.

본 발명에 따르면, 로터의 과속회전이나 전력계통의 이상과 같은 비상 상황 시 클러치부를 분리하여 로터와 발전기 사이의 동력을 쉽게 차단할 수 있다. 따라서, 불필요하게 에너지를 생산하고 생산된 에너지를 제동저항기에서 소모하던 종래의 과정이 생략되어 에너지의 낭비가 발생하지 않는다. 또한, 비상 상황 종료 시 제어부가 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킨 후 클러치부를 연결하여 장치에 무리가 가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 장치의 내구성이 좋아지고, 로터와 발전기 사이의 동력이 원활하게 전달될 수 있다.According to the present invention, it is possible to isolate the clutch portion in an emergency situation such as overspeed rotation of the rotor or abnormality of the power system, and to easily block the power between the rotor and the generator. Therefore, the conventional process of unnecessarily producing energy and consuming the produced energy in the braking resistor is omitted, so that no energy is wasted. In addition, at the end of the emergency situation, the control unit can synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit, and then connect the clutch unit to prevent the device from being overloaded. Thus, the durability of the device is improved, and the power between the rotor and the generator can be smoothly transmitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 풍력발전기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 풍력발전기의 제어과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4 내지 도 6은 풍력발전기의 제어과정을 간략하게 도시한 도면이다.1 is a perspective view illustrating a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of the wind turbine generator of FIG.
3 is a flowchart for explaining the control process of the wind turbine generator of FIG.
FIGS. 4 to 6 are views showing a control procedure of the wind power generator.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 풍력발전기의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a wind turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the wind turbine of FIG. 1. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기(1)는 공기가 블레이드(13)를 지날 때 양력과 항력이 발생하는 공기역학적 특성에 의해 로터(10)가 회전하는데, 이 때 발생하는 기계적 회전 에너지를 발전기(20)를 통해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 풍력발전기(1)는 클러치부(30)를 연결 또는 분리하여 로터(10)와 발전기(20) 사이의 동력의 전달 및 차단을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 동력을 차단하였다가 다시 전달할 때, 제어부(40)가 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킨 후 클러치부(30)를 연결하여 장치의 내구성이 좋아지고 동력이 원활하게 전달될 수 있다.The wind turbine 1 according to the embodiment of the present invention rotates the rotor 10 by the aerodynamic characteristic that the lift and the drag are generated when the air passes the blade 13, Generator 20 into electrical energy. The wind turbine generator 1 can easily control transmission and interruption of power between the rotor 10 and the generator 20 by connecting or disconnecting the clutch portion 30. [ In addition, when the power is intercepted and transmitted again, the control unit 40 synchronizes the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30, and then connects the clutch unit 30 so that the durability of the apparatus is improved and the power is smoothly transmitted .

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 풍력발전기(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the wind turbine generator 1 will be described in detail with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

본 발명에 따른 풍력발전기(1)는 풍력에 의해 회전하는 로터(10)와, 전기를 발생시키는 발전기(20)와, 로터(10)와 발전기(20) 사이에 개재되는 클러치부(30), 및 발전기(20)를 제어하는 제어부(40)를 포함한다.A wind turbine generator according to the present invention comprises a rotor 10 rotating by wind force, a generator 20 generating electricity, a clutch 30 interposed between the rotor 10 and the generator 20, And a control unit (40) for controlling the generator (20).

로터(10)는 직접적으로 바람을 받아 회전하는 것으로, 회전축이 되는 주축(11)과, 주축(11)의 일단부에 형성된 허브(12), 및 허브(12)에 결합되며 바람의 받음각이 조절되는 적어도 하나의 블레이드(13)를 포함한다.The rotor 10 rotates with direct wind and includes a main shaft 11 as a rotating shaft, a hub 12 formed at one end of the main shaft 11, and a hub 12, At least one blade (13).

주축(11)은 로터(10)의 회전축이 되는 동시에 발생된 회전력을 전달하는 역할을 하며, 로터(10)의 전체 크기에 대응하여 길이 및 두께가 형성될 수 있다. 주축(11)의 일단에는 허브(12)가 회전 가능하게 결합된다. 허브(12)는 주축(11)과 블레이드(13)의 단부를 연결하는 동시에 보호하는 역할을 하며, 풍력발전기(1)의 전방으로 갈수록 단면적이 작아지는 원추형 또는 타원형의 형상으로 형성될 수 있다. 허브(12)에는 적어도 하나의 블레이드(13)가 결합된다. 블레이드(13)는 단면이 익형(翼型)의 형상을 갖으며, 허브(12)에 회전 가능하게 결합되어 전방에서 불어오는 바람에 대하여 일정한 받음각을 유지하도록 조절될 수 있다. 여기서, 받음각은 블레이드(13)와 바람이 이루는 각도를 의미한다. 블레이드(13)의 개수는 필요에 따라 조절할 수 있으나, 일반적으로 허브(12)에는 3개의 블레이드(13)가 설치되어 소음 및 외관상의 문제를 극복하고 안정적으로 장치를 구동할 수 있다. 각각의 블레이드(13)는 일정한 간격으로 이격되어 배치되며, 허브(12)의 외주면을 따라 방사형으로 설치될 수 있다. 바람을 받아 회전하는 블레이드(13)에 의해 허브(12)와 주축(11)도 함께 회전하게 된다. 이러한 로터(10)는 제동부(50)에 의해 제어될 수 있다.The main shaft 11 serves as a rotation axis of the rotor 10 and transmits the generated rotational force. The main shaft 11 may have a length and a thickness corresponding to the overall size of the rotor 10. A hub (12) is rotatably coupled to one end of the main shaft (11). The hub 12 serves to connect and protect the end of the main shaft 11 and the blade 13 and may be formed in a conical or elliptic shape having a smaller cross sectional area toward the front of the wind turbine generator 1. At least one blade (13) is coupled to the hub (12). The blade 13 has an airfoil-shaped cross section and is rotatably coupled to the hub 12 so that the blade 13 can be adjusted to maintain a constant angle of attack with respect to wind blowing from the front. Here, the angle of attack means the angle between the blade 13 and the wind. The number of the blades 13 can be adjusted as needed, but generally three blades 13 are provided in the hub 12 to overcome noise and apparent problems and to drive the apparatus stably. Each of the blades 13 is spaced apart at regular intervals and can be radially installed along the outer circumferential surface of the hub 12. The hub 12 and the main shaft 11 are also rotated together by the blade 13 rotating with the wind. This rotor 10 can be controlled by the braking unit 50. [

제동부(50)는 로터(10)의 회전을 제한하는 것으로, 로터(10)와 근접한 위치에 배치될 수 있다. 제동부(50)는 로터(10)와 기계적 또는 전기적으로 연결되어 있어 로터(10)의 회전을 제어한다. 예를 들어, 제동부(50)는 주축(11) 또는 허브(12)에 기계적 또는 전기적으로 연결되어 로터(10)의 회전을 제한할 수 있다.The braking unit 50 limits the rotation of the rotor 10 and can be disposed at a position close to the rotor 10. [ The braking section 50 is mechanically or electrically connected to the rotor 10 to control the rotation of the rotor 10. For example, the braking section 50 may be mechanically or electrically connected to the main shaft 11 or the hub 12 to limit the rotation of the rotor 10. [

로터(10)에서 발생된 회전력은 발전기(20)에 전달된다. 발전기(20)는 로터(10)의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키거나 외부로부터 전기를 공급받아 로터(10)에 구동력을 전달하는 것으로, 로터(10)와 기계적으로 연결될 수 있다. 발전기(20)는 로터(10)의 회전으로 발생된 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 하며, 풍력발전기(1)에는 적어도 하나의 발전기(20)가 설치될 수 있다. 발전기(20)는 클러치부(30)에 의해 로터(10)와 연결될 수 있다.The rotational force generated in the rotor 10 is transmitted to the generator 20. The generator 20 may be mechanically connected to the rotor 10 by receiving electric power from the rotor 10 to generate electric power or supplying electric power to the rotor 10 from an external source. The generator 20 serves to convert the mechanical energy generated by the rotation of the rotor 10 into electrical energy and at least one generator 20 may be installed in the wind turbine 1. The generator 20 can be connected to the rotor 10 by the clutch portion 30. [

클러치부(30)는 로터(10)와 발전기(20) 사이의 동력 전달을 차단하거나 전달하는 것으로, 양단이 각각 로터(10)와 발전기(20)에 연결될 수 있다. 즉, 클러치부(30)는 일단이 제1 축(21)에 의해 로터(10)와 연결되고, 타단은 제2 축(22)에 의해 발전기(20)와 연결된다. 클러치부(30)는 로터(10)와 발전기(20) 사이에 개재되어 로터(10)에서 발생된 회전력을 발전기(20)에 선택적으로 전달할 수 있다. 이러한 클러치부(30)는 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 포함한다.The clutch unit 30 interrupts or transmits power transmission between the rotor 10 and the generator 20 so that both ends of the clutch unit 30 can be connected to the rotor 10 and the generator 20, respectively. That is, one end of the clutch portion 30 is connected to the rotor 10 by the first shaft 21 and the other end is connected to the generator 20 by the second shaft 22. The clutch unit 30 is interposed between the rotor 10 and the generator 20 to selectively transmit the rotational force generated by the rotor 10 to the generator 20. The clutch portion 30 includes a first clutch 31 and a second clutch 32. [

제1 클러치(31)는 제1 축(21)의 단부에 결합되어 로터(10)와 연결되며, 제2 클러치(32)는 제2 축(22)의 단부에 결합되어 발전기(20)와 연결된다. 따라서, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 서로 접촉되어 마찰하면 제2 축(22)을 통해 발전기(20)로 동력이 전달되고, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 서로 분리되어 이격되면 동력 전달이 차단된다. 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)는 기계식 또는 유압식으로 구동되어 서로 접촉하거나 분리될 수 있다.The first clutch 31 is coupled to the end of the first shaft 21 and connected to the rotor 10 while the second clutch 32 is coupled to the end of the second shaft 22 and connected to the generator 20 do. Therefore, when the first clutch 31 and the second clutch 32 are in contact with each other and rubbed against each other, power is transmitted to the generator 20 through the second shaft 22 and the first clutch 31 and the second clutch 32 are separated from each other and separated from each other. The first clutch 31 and the second clutch 32 may be mechanically or hydraulically driven to contact each other or separate from each other.

제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 서로 이격되어 동력이 차단되는 경우에도, 블레이드(13)와 허브(12), 및 주축(11)은 계속 회전상태를 유지한다. 또한, 발전기(20)는 동력 전달이 차단되더라도 완전히 정지되지 않고 최소한의 전력으로 구동되는 대기모드로 전환될 수 있다. 발전기(20)가 대기모드로 전환됨으로써, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 다시 접촉하여 동력이 전달될 때 발전기(20)가 재가동되는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 그러나, 발전기(20)가 대기모드로 전환되는 것으로 한정될 것은 아니며, 발전기(20)는 구동을 멈춰 완전히 정지될 수도 있다.The hub 13, the hub 12, and the main shaft 11 are kept rotating even when the first clutch 31 and the second clutch 32 are separated from each other and the power is interrupted. Further, the generator 20 can be switched to the standby mode which is driven with minimum power without stopping completely even if power transmission is interrupted. The generator 20 is switched to the standby mode so that the time required for restarting the generator 20 when the first clutch 31 and the second clutch 32 come into contact again and the power is transmitted can be shortened. However, the present invention is not limited to switching the generator 20 to the standby mode, and the generator 20 may be stopped completely to stop the operation.

또한, 로터(10)와 클러치부(30) 사이에는 기어박스(60)가 결합된다. 기어박스(60)는 로터(10)의 회전력을 소정의 기어비에 따라 변환하여 클러치부(30)와 연결된 축의 회전속도를 가변할 수 있다. 그러나, 기어박스(60)의 기어비가 변환되는 것으로 한정될 것은 아니며, 기어비는 고정될 수도 있다. 기어박스(60)는 로터(10)와 연결되는 주축(11)과 클러치부(30)와 연결되는 제1 축(21)을 내부에 수용하며, 주축(11)과 제1 축(21)은 서로 나란하게 배치된다. 즉, 클러치부(30)는 기어박스(60)를 통해 로터(10)와 연결된다. 주축(11)과 제1 축(21)에는 각각 톱니가 형성된 기어가 결합되는데, 주축(11)의 회전에 의해 톱니가 서로 맞물리면서 제1 축(21)의 회전속도가 증가하거나 감소할 수 있다. 예를 들어, 주축(11)에는 톱니가 많은 큰 기어와 톱니가 적은 작은 기어가 차례로 설치되고, 제1 축(21)에는 작은 기어와 큰 기어가 차례로 설치될 수 있다. 따라서, 주축(11)의 큰 기어와 제1 축(21)의 작은 기어가 맞물릴 경우에는 제1 축(21)의 회전속도가 증가하게 되고, 주축(11)의 작은 기어와 제1 축(21)의 큰 기어가 맞물릴 경우에는 제1 축(21)의 회전속도가 감소하게 된다. 이 때, 주축(11)에 결합된 기어와 제1 축(21)에 결합된 기어는 기계적 또는 전기적으로 제어되어 선택적으로 맞물릴 수 있다. 기어박스(60)에 의해 제1 축(21)의 회전속도가 가변됨으로써, 발전기(20)에 일정한 크기의 동력이 전달되도록 할 수 있다. 제1 축(21) 상에는 적어도 하나의 브레이크(211)가 결합되어 있어 기어박스(60)는 더욱 용이하게 제1 축(21)의 회전속도를 가변할 수 있다. 이러한 기어박스(60)는 피치조절부(70)와 연결될 수 있다.Further, a gear box 60 is coupled between the rotor 10 and the clutch portion 30. The gear box 60 can vary the rotational speed of the shaft connected to the clutch unit 30 by converting the rotational force of the rotor 10 according to a predetermined gear ratio. However, the gear ratio of the gearbox 60 is not limited to being converted, and the gear ratio may be fixed. The gear box 60 accommodates therein a main shaft 11 connected to the rotor 10 and a first shaft 21 connected to the clutch portion 30. The main shaft 11 and the first shaft 21 Are arranged side by side. That is, the clutch portion 30 is connected to the rotor 10 through the gear box 60. [ The main shaft 11 and the first shaft 21 are respectively coupled with gears having teeth. The rotation speed of the first shaft 21 can be increased or decreased as the teeth are meshed with each other by the rotation of the main shaft 11. For example, the main shaft 11 is provided with a large gear having a large number of teeth and a small gear having a small number of teeth, and a small gear and a large gear can be arranged in this order on the first shaft 21. Therefore, when the large gear of the main shaft 11 and the small gear of the first shaft 21 engage with each other, the rotational speed of the first shaft 21 is increased and the small gear of the main shaft 11 and the small gear of the first shaft 21 21 are engaged with each other, the rotation speed of the first shaft 21 is reduced. At this time, the gear coupled to the main shaft 11 and the gear coupled to the first shaft 21 can be mechanically or electrically controlled to selectively engage. The rotational speed of the first shaft 21 is varied by the gear box 60 so that a certain amount of power can be transmitted to the generator 20. At least one brake 211 is coupled to the first shaft 21 so that the gear box 60 can more easily change the rotational speed of the first shaft 21. [ The gear box 60 may be connected to the pitch adjusting portion 70.

피치조절부(70)는 블레이드(13)의 받음각을 조절하는 것으로, 일 측이 기어박스(60)에 수용된 주축(11)과 연결될 수 있다. 피치조절부(70)는 주축(11)을 통해 블레이드(13)와 연결되어 받음각을 조절할 수 있다. 예를 들어, 정격풍속 이상의 바람이 부는 경우, 피치조절부(70)는 블레이드(13)의 받음각이 감소하도록 조절하여 발전기(20)에 과부하가 걸리지 않도록 할 수 있다. 피치조절부(70)가 바람의 세기에 따라 블레이드(13)의 받음각을 적절하게 조절함으로써 풍력발전기(1)는 안정적으로 구동될 수 있다.The pitch adjusting portion 70 adjusts the angle of attack of the blade 13, and one side of the pitch adjusting portion 70 can be connected to the main shaft 11 housed in the gear box 60. The pitch adjusting portion 70 is connected to the blade 13 through the main shaft 11 to adjust the angle of attack. For example, when the wind exceeds the rated wind speed, the pitch adjusting portion 70 can be adjusted so as to reduce the angle of attack of the blade 13 so that the generator 20 is not overloaded. The wind power generator 1 can be stably driven by the pitch adjusting portion 70 appropriately adjusting the angle of attack of the blades 13 according to the wind strength.

한편, 발전기(20)는 제어부(40)에 의해 제어될 수 있다. 제어부(40)는 클러치부(30)가 로터(10)와 발전기(20) 사이의 동력을 차단하였다가 다시 전달할 때, 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킨 후 로터(10)와 발전기(20) 사이의 동력을 전달한다. 제어부(40)가 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킴으로써, 계속 회전상태를 유지하고 있던 로터(10)와 대기모드로 전환되어 있던 발전기(20) 사이의 속도 차이가 줄어들게 된다. 따라서, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)는 안정적으로 연결되어 로터(10)에 의해 발생한 동력이 발전기(20)에 원활하게 전달될 수 있다. 제어부(40)가 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시키지 않을 경우, 로터(10)와 발전기(20)의 속도 차이로 인해 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 탄력적으로 튀는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 동력 전달이 안정적으로 이루어지지 않을 수 있으며, 풍력발전기(1)의 고장을 유발하여 내구성이 저하될 수 있다.On the other hand, the generator 20 can be controlled by the control unit 40. The control unit 40 synchronizes the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30 when the clutch unit 30 disengages the power between the rotor 10 and the generator 20, Generator 20 in the same manner as in the first embodiment. The control unit 40 synchronizes the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30 so that the speed difference between the rotor 10 that has been kept in the continuously rotating state and the generator 20 that has been switched to the standby mode is reduced. Therefore, the first clutch 31 and the second clutch 32 are stably connected, so that the power generated by the rotor 10 can be smoothly transmitted to the generator 20. When the control section 40 does not synchronize the rotational speeds of the both ends of the clutch section 30, the first clutch 31 and the second clutch 32 are resiliently rotated due to the speed difference between the rotor 10 and the generator 20 And the like may occur. As a result, the power transmission may not be performed stably and the durability of the wind turbine generator 1 may be reduced due to the failure of the wind turbine generator 1.

제어부(40)는 발전기(20), 제동부(50), 기어박스(60), 및 피치조절부(70) 중 적어도 하나를 제어하여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다.The control unit 40 can control at least one of the generator 20, the braking unit 50, the gear box 60, and the pitch adjusting unit 70 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30 .

클러치부(20)의 양단의 회전속도를 동기화시키는 첫번째 방법으로, 제어부(40)는 발전기(20)의 회전속도를 높여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다. 클러치부(30)에 의해 동력 전달이 차단되면, 발전기(20)는 최소한의 전력으로 구동되는 대기모드로 전환된다. 따라서, 발전기(20)에 연결되어 있는 제2 축(22)은 로터(10)에 연결되어 있는 제1 축(21)에 비해 상대적으로 회전속도가 감소하게 된다. 따라서, 제2 축(22)의 회전속도를 제1 축(21)의 회전속도와 동일하거나 유사할 정도로 높임으로써, 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다. 제2 축(22)의 회전속도를 높여 클러치부(30)의 양단의 회전속도가 동기화되면, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 연결하여 발전기(20)로 동력을 전달할 수 있다.As a first method of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch portion 20, the control portion 40 can increase the rotational speed of the generator 20 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch portion 30. [ When the power transmission is interrupted by the clutch portion 30, the generator 20 is switched to the standby mode which is driven with minimum power. Therefore, the rotation speed of the second shaft 22 connected to the generator 20 is reduced relative to the first shaft 21 connected to the rotor 10. [ Therefore, by increasing the rotational speed of the second shaft 22 to be the same or similar to the rotational speed of the first shaft 21, the rotational speeds of both ends of the clutch portion 30 can be synchronized. When the rotation speed of the second shaft 22 is increased to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30, the first clutch 31 and the second clutch 32 may be connected to transmit power to the generator 20 have.

클러치부(20)의 양단의 회전속도를 동기화시키는 두번째 방법으로, 제어부(40)는 제동부(50)를 동작하여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수도 있다. 전술한 대로, 제동부(50)는 로터(10)와 기계적 또는 전기적으로 연결되어 로터(10)의 회전을 제한할 수 있다. 제동부(50)를 동작하여 로터(10)의 회전속도를 줄이면, 로터(10)와 연결된 제1 축(21)의 회전속도도 감소하게 된다. 제1 축(21)의 회전속도를 제2 축(22)의 회전속도와 동일하거나 유사할 정도로 줄임으로써, 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다. 제1 축(21)의 회전속도가 감소하여 클러치부(30)의 양단의 회전속도가 동기화되면, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 연결한 후 제1 축(21)과 제2 축(22)의 회전속도를 다시 높여 발전기(20)로 동력을 전달할 수 있다.As a second method of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch portion 20, the control portion 40 may operate the braking portion 50 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch portion 30. [ As described above, the braking portion 50 can be mechanically or electrically connected to the rotor 10 to limit the rotation of the rotor 10. [ When the rotation speed of the rotor 10 is reduced by operating the braking unit 50, the rotational speed of the first shaft 21 connected to the rotor 10 also decreases. The rotational speeds of both ends of the clutch portion 30 can be synchronized by reducing the rotational speed of the first shaft 21 to be the same or similar to the rotational speed of the second shaft 22. [ When the rotational speed of the first shaft 21 is reduced and the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30 are synchronized, the first and second clutches 31 and 32 are connected to each other, The rotational speed of the second shaft 22 can be increased again and the power can be transmitted to the generator 20.

클러치부(20)의 양단의 회전속도를 동기화시키는 세번째 방법으로, 제어부(40)는 기어박스(60)를 동작하여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수도 있다. 전술한 대로, 기어박스(60)는 클러치부(30)와 연결된 제1 축(21)의 회전속도를 가변할 수 있다. 기어박스(60)를 동작하여 제1 축(21)의 회전속도를 제2 축(22)의 회전속도와 동일하거나 유사할 정도로 줄임으로써, 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다. 이 때, 제어부(40)는 제1 축(21) 상에 결합된 브레이크(211)를 동작하여 제1 축(21)의 회전속도를 줄일 수도 있다. 제1 축(21)의 회전속도가 감소하여 클러치부(30)의 양단의 회전속도가 동기화되면, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 연결한 후 제1 축(21)과 제2 축(22)의 회전속도를 다시 높여 발전기(20)로 동력을 전달할 수 있다.In a third method of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch portion 20, the control portion 40 may operate the gear box 60 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch portion 30. [ As described above, the gear box 60 can vary the rotational speed of the first shaft 21 connected to the clutch portion 30. [ The rotational speed of the first shaft 21 is reduced to be the same or similar to the rotational speed of the second shaft 22 by operating the gear box 60 so that the rotational speeds of both ends of the clutch 30 can be synchronized have. At this time, the control unit 40 may reduce the rotation speed of the first shaft 21 by operating the brake 211 coupled to the first shaft 21. When the rotational speed of the first shaft 21 is reduced and the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30 are synchronized, the first and second clutches 31 and 32 are connected to each other, The rotational speed of the second shaft 22 can be increased again and the power can be transmitted to the generator 20.

클러치부(20)의 양단의 회전속도를 동기화시키는 네번째 방법으로, 제어부(40)는 피치조절부(70)를 동작하여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수도 있다. 전술한 대로, 피치조절부(70)는 주축(11)과 연결되어 블레이드(13)의 받음각을 조절할 수 있다. 블레이드(13)의 받음각을 조절하여 로터(10)의 회전속도를 줄이면, 로터(10)와 연결된 제1 축(21)의 회전속도도 감소하게 된다. 제1 축(21)의 회전속도를 제2 축(22)의 회전속도와 동일하거나 유사할 정도로 줄임으로써 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다. 클러치부(30)의 양단의 회전속도가 동기화되면, 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 연결한 후 제1 축(21)과 제2 축(22)의 회전속도를 다시 높여 발전기(20)로 동력을 전달할 수 있다.In the fourth method of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch portion 20, the control portion 40 may operate the pitch adjusting portion 70 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch portion 30. [ As described above, the pitch adjusting portion 70 can be connected to the main shaft 11 to adjust the angle of attack of the blade 13. The rotation speed of the first shaft 21 connected to the rotor 10 is also reduced by reducing the rotation speed of the rotor 10 by adjusting the angle of attack of the blade 13. [ The rotation speed of both ends of the clutch portion 30 can be synchronized by reducing the rotation speed of the first shaft 21 to be the same or similar to the rotation speed of the second shaft 22. [ When the rotational speeds of both ends of the clutch portion 30 are synchronized, the rotational speeds of the first shaft 21 and the second shaft 22 are increased again after connecting the first clutch 31 and the second clutch 32 Power can be transmitted to the generator 20.

발전기(20)로 전달된 동력은 전기 에너지로 변환되며, 변환된 전기 에너지는 컨버터부(80)로 공급된다.The power transmitted to the generator 20 is converted into electric energy, and the converted electric energy is supplied to the converter unit 80.

컨버터부(80)는 발전기(20)로부터 공급받은 전기 에너지를 사용 가능한 전압과 위상을 갖는 상태로 변환하는 것으로, 일 측이 발전기(20)와 연결될 수 있다. 발전기(20)에서 변환된 전기 에너지는 전압과 위상이 불안정한 상태이므로, 전력계통부(90)에 공급할 수 없다. 따라서, 컨버터부(80)는 불안정한 상태의 전기 에너지를 안정된 전압과 위상을 갖는 상태로 변환시켜 전력계통부(90)에 공급한다.The converter unit 80 converts electric energy supplied from the generator 20 into a state having a usable voltage and phase, and one side can be connected to the generator 20. The electric energy converted by the generator 20 can not be supplied to the power system unit 90 because the voltage and phase are unstable. Therefore, the converter unit 80 converts the unstable electric energy into a state having a stable voltage and phase, and supplies it to the electric power system unit 90. [

전력계통부(90)는 전력 회사 또는 발전 회사에서 제공하는 교류 전원 시스템으로, 발전소, 변전소, 송전선 등을 포함할 수 있다. 전력계통부(90)는 풍력발전기(1)의 작동을 위한 전원을 공급하며, 풍력발전기(1)에서 생산된 전력을 소비처로 수송 및 배분하는 역할을 한다. 전력계통부(90)는 타워(2)의 하부에 설치되어 지면과 가깝게 배치될 수 있다.The power system unit 90 is an AC power system provided by a power company or a power generation company, and may include a power plant, a substation, a transmission line, and the like. The power system unit 90 supplies power for operation of the wind turbine generator 1 and serves to transport and distribute the power produced by the wind turbine generator 1 to the consumer. The power system barrel 90 may be disposed at a lower portion of the tower 2 and disposed close to the ground.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 풍력발전기(1)의 제어과정에 관해 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the control process of the wind turbine generator 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 6. FIG.

도 3은 도 2의 풍력발전기의 제어과정을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4 내지 도 6은 풍력발전기의 제어과정을 간략하게 도시한 도면이다.FIG. 3 is a flow chart for explaining the control process of the wind turbine generator of FIG. 2, and FIGS. 4 to 6 are views showing a control procedure of the wind turbine generator.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기(1)는 로터(10)의 과속 회전이나 전력계통의 이상 상황 발생 시 클러치부(30)의 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 분리하여 발전기(20)로 동력이 전달되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 발전기(20)에서 전기 에너지가 생성되는 것을 방지하여 전력계통부(90)로 에너지가 전달되지 않도록 할 수 있다. 또한, 동력을 차단하였다가 다시 전달할 때, 제어부(40)가 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시켜 동력이 발전기(20)로 원활하게 전달되도록 할 수 있다.The wind turbine generator 1 according to the embodiment of the present invention separates the first clutch 31 and the second clutch 32 of the clutch unit 30 when the rotor 10 is overspeed or an abnormal situation occurs in the power system So that power is not transmitted to the generator 20. Accordingly, it is possible to prevent the generation of electric energy in the generator 20 and prevent the energy from being transmitted to the power system cylinder 90. In addition, when the power is intercepted and transmitted again, the control unit 40 synchronizes the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30, so that the power can be smoothly transmitted to the generator 20.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 블레이드(13), 허브(12) 및 주축(11)은 전방에서 불어오는 바람에 의해 회전한다. 로터(10)의 회전으로 발생된 기계적 에너지는 클러치부(30)에 의해 발전기(20)로 전달되어 전기 에너지로 변환된다. 이 때, 클러치부(30)는 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 서로 접촉하여 마찰된 상태로 배치되며, 제1 클러치(31)가 결합된 제1 축(21)과 제2 클러치(32)가 결합된 제2 축(22)은 동일한 회전속도로 회전하게 된다(W1=W2). 따라서, 로터(10)에서 발생한 동력은 발전기(20)로 원활하게 전달될 수 있다.3 and 4, the blade 13, the hub 12, and the main shaft 11 are rotated by wind blowing from the front. The mechanical energy generated by the rotation of the rotor 10 is transmitted to the generator 20 by the clutch portion 30 and converted into electric energy. The first clutch 31 and the second clutch 32 are disposed in a frictional state while the first clutch 31 and the second clutch 32 are in contact with each other. The second shaft 22 to which the second clutch 32 is engaged rotates at the same rotational speed (W1 = W2). Therefore, the power generated in the rotor 10 can be smoothly transmitted to the generator 20.

한편, 풍력발전기(1)는 작동 중 정격풍속 이상의 바람이 불어 로터(10)의 과속회전이 발생하거나(S100), 순간 정전과 같은 전력계통의 이상상황이 발생할 수 있다(S101). 전력계통의 이상상황이 발생하는 경우에는 LVRT(저전압 보상; Low Voltage Ride Through) 상황에 대한 부분 발전 제어를 한다(S102). LVRT는 계통 전원 사고 시에도 풍력발전기(1)가 전력계통에 연계되어 있도록 제어하는 방법이다. 블레이드(13)의 피치각을 제어하거나 발전기(20)의 토크를 제어함으로써(S110), 로터(10)의 과속회전을 억제하거나 LVRT에 대한 부분 발전 제어를 할 수 있다. 그러나 블레이드(13)의 피치각을 제어하거나 발전기(20)의 토크를 제어하여도 추가로 동력 차단이 요구되는 경우(S120), 양단이 각각 로터(10)와 발전기(20)에 연결된 클러치부(30)를 제어하여 로터(10)와 발전기(20) 사이의 동력 전달을 차단할 수 있다.On the other hand, when the wind turbine 1 is blown by wind over the rated wind speed during operation, overspeed rotation of the rotor 10 occurs (S100) or an abnormal state of the power system such as instantaneous power failure may occur (S101). If an abnormal situation occurs in the power system, partial power generation control for the LVRT (Low Voltage Ride Through) situation is performed (S102). LVRT is a method of controlling the wind turbine generator (1) to be linked to the power system even in case of a system power failure. By controlling the pitch angle of the blade 13 or controlling the torque of the generator 20 (S110), overspeed rotation of the rotor 10 can be suppressed or partial power generation control for LVRT can be performed. However, when the pitch angle of the blade 13 is controlled or the torque of the generator 20 is controlled and further power interruption is required (S120), both ends of the clutch 13 are connected to the rotor 10 and the clutch 20 30 to control power transmission between the rotor 10 and the generator 20.

이어서, 도 3 및 도 5를 참조하면, 접촉된 상태로 배치된 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 분리하여 이격된 상태로 배치한다(S130). 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 서로 이격되면 동력 전달이 차단되는데, 이 때, 블레이드(13)와 허브(12), 주축(11), 및 기어박스(60)는 계속 구동하여 회전상태를 유지한다(S140). 또한, 동력 전달이 차단된 발전기(20)는 대기모드로 전환되거나 완전히 정지된다. 따라서, 제2 클러치(32)가 결합된 제2 축(22)은 제1 클러치(31)가 결합된 제1 축(21)보다 회전속도가 감소하게 된다(W1>W2). 로터(10)의 과속회전이나 전력계통의 이상상황이 종료되면(S150), 제어부(40)를 작동하여(S160) 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킨다(S170).3 and 5, the first clutch 31 and the second clutch 32, which are disposed in contact with each other, are separated and arranged (S130). When the first clutch 31 and the second clutch 32 are separated from each other, power transmission is interrupted. At this time, the blade 13, the hub 12, the main shaft 11, And the rotation state is maintained (S140). Further, the generator 20 whose power transmission is interrupted is switched to the stand-by mode or completely stopped. Therefore, the second shaft 22 to which the second clutch 32 is engaged is reduced in rotational speed (W1 > W2) than the first shaft 21 to which the first clutch 31 is engaged. When the overspeed rotation of the rotor 10 or the abnormal state of the power system ends (S150), the control unit 40 is operated (S160) to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30 (S170).

이어서, 도 3 및 도 6을 참조하면, 제어부(40)는 발전기(20)의 회전속도를 높여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수 있다. 또한, 제어부(40)는 로터(10)를 제동하여 로터(10)의 회전속도를 줄여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수도 있다. 또한, 제어부(40)는 기어박스(60)의 기어비를 가변하여 클러치부(30)와 연결된 축의 속도를 줄여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수도 있다. 또한, 제어부(40)는 블레이드(13)의 받음각을 조절하여 로터(10)의 회전속도를 줄여 클러치부(30)의 양단의 회전속도를 동기화시킬 수도 있다.3 and 6, the control unit 40 may increase the rotational speed of the generator 20 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30. FIG. In addition, the control unit 40 may synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30 by reducing the rotational speed of the rotor 10 by braking the rotor 10. The control unit 40 may also change the gear ratio of the gear box 60 to reduce the speed of the shaft connected to the clutch unit 30 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30. [ The control unit 40 may also adjust the angle of attack of the blade 13 to reduce the rotational speed of the rotor 10 to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit 30. [

제어부(40)에 의해 제1 축(21)과 제2 축(22)의 회전속도가 동기화되면(W1≒W2), 클러치부(30)를 제어하여 로터(10)와 발전기(20) 사이에 동력을 전달할 수 있다. 동력을 다시 전달하기 위해서 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)를 연결하여 마찰된 상태로 배치한다(S180). 제1 클러치(31)와 제2 클러치(32)가 연결되면, 발전기(20)로 동력이 전달되어(S190) 풍력발전기(1)는 재가동하여 정상운전을 한다(S200).When the rotational speed of the first shaft 21 and the rotational speed of the second shaft 22 are synchronized by the control unit 40 (W1? W2), the clutch unit 30 is controlled to rotate the rotor 10 and the generator 20 Power can be delivered. In order to transmit the power again, the first clutch 31 and the second clutch 32 are connected and arranged in a friction state (S180). When the first clutch 31 and the second clutch 32 are connected, power is transmitted to the generator 20 (S190), and the wind turbine generator 1 restarts and operates normally (S200).

발전기(20)로 전달된 동력은 전기 에너지로 변환되며, 전기 에너지는 컨버터부(80)로 공급되어 사용 가능한 전압과 위상을 갖는 상태로 변환된다. 변환된 전기 에너지는 전력계통부(90)로 공급되어 소비처로 수송되거나 풍력발전기(1)의 작동을 위한 전원을 공급할 수 있다.The power transmitted to the generator 20 is converted into electric energy, and the electric energy is supplied to the converter unit 80 to be converted into a state having a usable voltage and phase. The converted electric energy may be supplied to the power system unit 90 to be transported to the consumer or to supply power for operation of the wind power generator 1. [

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1: 풍력발전기 10: 로터
11: 주축 12: 허브
13: 블레이드 20: 발전기
21: 제1 축 211: 브레이크
22: 제2 축 30: 클러치부
31: 제1 클러치 32: 제2 클러치
40: 제어부 50: 제동부
60: 기어박스 70: 피치조절부
80: 컨버터부 90: 전력계통부1: Wind generator 10: Rotor
11: Main spindle 12: Hub
13: blade 20: generator
21: first shaft 211: brake
22: second shaft 30: clutch part
31: first clutch 32: second clutch
40: control unit 50:
60: gear box 70: pitch adjusting portion
80: converter section 90: power meter cylinder

Claims (12)

풍력에 의해 회전하는 로터;
상기 로터와 기계적으로 연결되어 상기 로터의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키거나 외부로부터 전기를 공급받아 상기 로터에 구동력을 전달하는 발전기;
양단이 각각 상기 로터와 상기 발전기에 연결되어, 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력 전달을 차단하거나 전달하는 클러치부; 및
상기 발전기를 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 클러치부가 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력을 차단하였다가 다시 전달할 때, 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시킨 후 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력을 전달하는 풍력발전기.A rotor rotating by wind force;
A generator mechanically connected to the rotor to generate electric power by receiving the rotational force of the rotor or to receive driving force from the outside to transmit driving force to the rotor;
A clutch coupled to both the rotor and the generator to shut off or transmit power transmission between the rotor and the generator; And
And a control unit for controlling the generator,
Wherein the control unit synchronizes the rotation speeds of both ends of the clutch unit and transmits power between the rotor and the generator when the clutch unit disengages and transmits power between the rotor and the generator. 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 발전기의 회전속도를 높여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기The method according to claim 1,
Wherein the control unit synchronizes the rotation speeds of both ends of the clutch unit by increasing the rotation speed of the generator, 제1 항에 있어서,
상기 로터의 회전을 제한하는 제동부를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 제동부를 동작하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기.The method according to claim 1,
Further comprising a braking unit for restricting rotation of the rotor,
Wherein the control unit operates the braking unit to reduce the rotational speed of the rotor to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit. 제1 항에 있어서,
상기 로터와 상기 클러치부 사이에 결합되어, 상기 클러치부와 연결된 축의 회전속도를 가변하는 기어박스를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 기어박스를 동작하여 상기 클러치부와 연결된 상기 축의 속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기.The method according to claim 1,
And a gear box coupled between the rotor and the clutch unit and varying a rotational speed of a shaft connected to the clutch unit,
Wherein the control unit operates the gear box to reduce the speed of the shaft connected to the clutch unit to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit. 제1 항에 있어서, 상기 로터는,
회전축이 되는 주축과, 상기 주축의 일단부에 형성된 허브와, 상기 허브에 결합되며 바람의 받음각이 조절되는 적어도 하나의 블레이드를 포함하되,
상기 제어부는 상기 블레이드의 상기 받음각을 조절하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기.The rotor according to claim 1,
A hub formed at one end of the main shaft; and at least one blade coupled to the hub, the angle of which is controlled by the angle of wind,
Wherein the control unit adjusts the angle of attack of the blade to reduce the rotation speed of the rotor to synchronize the rotation speeds of both ends of the clutch unit. 제1 항에 있어서, 상기 클러치부는,
상기 로터와 연결되는 제1 클러치와 상기 발전기와 연결되는 제2 클러치를 포함하고, 상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치가 서로 마찰하여 동력을 전달하는 풍력발전기.The clutch device according to claim 1,
A first clutch connected to the rotor and a second clutch connected to the generator, wherein the first clutch and the second clutch frictionally transmit power to each other. 양단이 각각 로터와 발전기에 연결된 클러치부를 제어하여 상기 로터와 상기 발전기 사이의 동력 전달을 차단하는 단계;
상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계; 및
상기 클러치부를 제어하여 상기 로터와 상기 발전기 사이에 동력을 전달하는 단계를 포함하는 풍력발전기의 제어방법.Controlling both the rotor and the clutch connected to the generator to block power transmission between the rotor and the generator;
Synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch portion; And
And controlling the clutch to transmit power between the rotor and the generator. 제7 항에 있어서, 상기 클러치부는,
상기 로터와 연결되는 제1 클러치와 상기 발전기와 연결되는 제2 클러치를 포함하여, 상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치가 서로 마찰하면 동력을 전달하고 상기 제1 클러치와 상기 제2 클러치가 서로 이격되면 동력이 차단되는 풍력발전기의 제어방법.8. The clutch according to claim 7,
A first clutch coupled to the rotor and a second clutch connected to the generator, wherein when the first clutch and the second clutch frictionally engage with each other, the first clutch and the second clutch transfer power, The power is cut off. 제7 항에 있어서,
상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 발전기의 회전속도를 높여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기의 제어방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch unit synchronizes the rotational speeds of both ends of the clutch unit by increasing the rotational speed of the generator. 제7 항에 있어서,
상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 로터를 제동하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기의 제어방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch unit synchronizes the rotational speeds of both ends of the clutch unit by reducing the rotational speed of the rotor by braking the rotor. 제7 항에 있어서,
상기 로터와 상기 클러치부 사이에 상기 클러치부와 연결된 축의 회전속도를 가변하는 기어박스가 설치되며,
상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 기어박스의 기어비를 가변하여 상기 클러치부와 연결된 축의 속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기의 제어방법.8. The method of claim 7,
A gear box is provided between the rotor and the clutch unit for varying the rotational speed of the shaft connected to the clutch unit,
Wherein the step of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch unit varies the gear ratio of the gear box to reduce the speed of the shaft connected to the clutch unit to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit. 제7 항에 있어서, 상기 로터는,
회전축이 되는 주축과, 상기 주축의 일단부에 형성된 허브와, 상기 허브에 결합되며 바람의 받음각이 조절되는 적어도 하나의 블레이드를 포함하되,
상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 단계는, 상기 블레이드의 상기 받음각을 조절하여 상기 로터의 회전속도를 줄여 상기 클러치부의 양단의 회전속도를 동기화시키는 풍력발전기의 제어방법.8. The rotor of claim 7,
A hub formed at one end of the main shaft; and at least one blade coupled to the hub, the angle of which is controlled by the angle of wind,
Wherein the step of synchronizing the rotational speeds of both ends of the clutch unit adjusts the angle of attack of the blades to reduce the rotational speed of the rotor to synchronize the rotational speeds of both ends of the clutch unit.
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