KR101475274B1 - 풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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삼성중공업 주식회사
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Abstract

풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 독립 피치 제어를 사용하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템은, 로터에 설치되는 복수의 블레이드; 비상 상황 발생시 상기 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 인가하는 메인 제어부; 및 상기 블레이드의 독립 피치 제어를 하며, 상기 패더링 명령이 인가되면 각 블레이드의 피치 각도를 일정한 제1 패더링 피치 각도 범위 내로 수렴하고, 복수의 블레이드를 일정한 상기 제1 패더링 피치 각도 범위를 유지시키면서 패더링 위치로 이동시키는 독립 피치 제어부를 포함한다.

Description

풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법{PITCH CONTROL SYSTEM AND METHOD OF WIND GENERATOR}
본 발명은 풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
풍력발전기는 바람의 에너지를 사용 가능한 전기에너지로 변환하는 장치이다.
일반적으로 풍력발전기는 크게 복수의 블레이드(blade)가 결합되어 바람의 힘에 의해 회전하는 로터(rotor), 로터에 연결된 메인 샤프트(main shaft)로부터 회전력을 전달받아 전기에너지로 변환하는 발전설비들을 포함하는 나셀 및 상기 로터와 나셀을 지지하는 타워로 구분된다.
이러한 풍력발전기의 로터 회전 시 로터의 최상부와 최하부 간의 풍속 차이로 인하여 로터 상하간 언발란스 하중이 발생하게 되며 이는 풍력발전기의 설계 및 안정된 운용에 있어 중요한 문제로 지적되고 있다.
이를 해결하기 위하여 최근 제작되는 풍력발전기에는 독립피치제어 기법 (IPC)를 적용하는 사례가 늘고 있다. 독립피치제어 기법은 각 블레이드의 위치에 따라 개별 피치제어를 하는 것으로써 통상적으로 10%의 피로하중을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
그러나, 갑작스런 돌풍이 불어 풍력발전기를 정지하는 경우 블레이드는 독립피치 제어되기 때문에 세 개의 블레이드가 각기 다른 피치각으로부터 패더링(feathering)을 시작하게 된다. 이 때, 각 블레이드의 피치각의 차이로 인하여 불안정한 로터 거동이 발생되어 순간적인 하중이 증가하게 되는 문제점이 있다.
한편, 특허문헌 한국공개특허 제2011-0030657호에는 이러한 불안전한 로터거동을 줄이기 위하여 서로 다른 피치각으로 제어되어 있는 블레이드를 일정한 각도로 일치시킨 후 패더링을 시키는 기술을 제안하고 있다.
그러나, 상기 특허문헌의 각 블레이드의 각을 일정한 각도로 일치시키고 페더링을 제어하는 것은 독립피치제어를 하지 않고 일정한 피칭레이트(Piching rate)로 일괄 패더링하기 때문에 여전히 로터의 상하 풍속차에 의한 하중이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 풍력발전기의 페더링시 불안정한 로터 거동을 보다 안정적으로 줄일 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.
특허문헌 1 : 한국등록특허 제1115278호 (2012.03.09. 공고)
본 발명의 실시 예는 풍력발전기가 갑작스런 돌풍으로 인하여 정지하는 경우 각 블레이드의 피치각이 최소한의 각도 차이를 유지하면서 독립피치 제어를 통해 패더링 하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른, 독립 피치 제어를 사용하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템은, 로터에 설치되는 복수의 블레이드; 비상 상황 발생시 상기 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 인가하는 메인 제어부; 및 상기 블레이드의 독립 피치 제어를 하며, 상기 패더링 명령이 인가되면 각 블레이드의 피치 각도를 일정한 제1 패더링 피치 각도 범위 내로 수렴하고, 복수의 블레이드를 일정한 상기 제1 패더링 피치 각도 범위를 유지시키면서 패더링 위치로 이동시키는 독립 피치 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 일측면에 따른, 독립 피치 제어를 사용하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템은, 로터에 설치되는 복수의 블레이드; 비상 상황 발생시 상기 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 인가하는 메인 제어부; 및 상기 블레이드의 독립 피치 제어를 하며, 상기 패더링 명령이 인가되면 각 블레이드의 피치 각도를 일정한 제2 패더링 피치 각도 범위 내로 수렴하고, 복수의 블레이드를 일정한 상기 제2 패더링 피치 각도 범위를 유지시키면서 독립피치제어를 수행하여 패더링 위치로 이동시키는 독립 피치 제어부를 포함한다.
또한, 상기 메인 제어부는, 풍속계를 통해 수집된 현재 풍속이 미리 설정된 정지풍속을 초과하는 경우 상기 풍속정보를 포함하는 상기 패더링 명령을 상기 독립 피치 제어부로 하달할 수 있다.
또한, 풍력발전기의 피치 제어 시스템은, 상기 복수의 블레이드에 각각 대응되어 개별 피치 각도를 조절하는 복수의 피치 모터를 더 포함할 수 있다.
또한, 독립 피치 제어부는, 상기 메인 제어부에서 실시간으로 업데이트 되는 로터 스피드 설정정보에 따라 각 피치모터에 토크 제어 신호를 인가하여 각 블레이드의 각도를 독립적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 독립 피치 제어부는, 복수의 블레이드 중에서 중간 피치 각도를 가지는 블레이드의 피치각도를 기준으로 하여 나머지 블레이드들을 패더링 피치각도 범위 내로 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 독립 피치 제어를 사용하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템의 피치 제어 방법은, a) 상기 풍력발전기의 운용 중 정지 이벤트 상황이 발생되면 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 인가하는 단계; b) 상기 패더링 명령이 인가되면 현재 풍속정보가 미리 설정된 정지풍속 미만인지 여부를 판단하는 단계; 및 c) 상기 현재 풍속정보가 정지풍속 미만이면, 각 블레이드의 피치 각도를 일정한 제1 패더링 피치 각도 범위 내로 수렴하고, 복수의 블레이드를 일정한 상기 제1 패더링 피치 각도 범위를 유지시키면서 패더링 위치로 이동시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 b) 단계 이후에, d) 상기 현재 풍속정보가 정지풍속을 초과하면, 각 블레이드의 피치 각도를 일정한 제2 패더링 피치 각도 범위 내로 수렴하고, 복수의 블레이드를 일정한 상기 제2 패더링 피치 각도 범위를 유지시키면서 독립피치제어를 수행하여 패더링 위치로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는, c-1) 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드들의 피치각도를 상기 제1 패더링 피치각도 범위 내로 조절하는 단계; 및 c-2) 상기 복수의 블레이드가 상기 제1 패더링 피치각도 범위에 들어오면, 각 블레이드를 상기 제1 피치각도 범위로 일정하게 유지시키면서 패더링 위치로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계는, d-1) 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드들의 피치각도를 상기 제2 패더링 피치각도 범위로 조절하는 단계; 및 d-2) 상기 복수의 블레레이드가 상기 제2 패더링 피치각도 범위에 들어오면, 각 블레이드를 상기 제2 피치각도 범위로 유지시킴과 동시에 독립피치제어를 유지하여 패더링 위치로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 패더링 피치각도 범위는 1도 내지 0.1도 이고, 상기 제2 패더링 피치각도 범위는 2도 이내일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 풍력발전기의 패더링 시 서로 다른 각도로 독립 제어되는 블레이드를 최소한의 각도차이를 유지하는 각도로 수렴하여 패더링을 수행함으로써 로터 임발란스로부터 발생되는 하중을 최소화할 수 있다.
또한, 패더링 시에도 독립피치제어를 유지하여 갑작스런 돌풍뿐만 아니라 로터의 상하 풍속차에 의한 하중 발생을 예방하고, 불안전한 로터 거동을 줄임으로써 보다 안정적으로 패더링을 수행할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 구조와 고도에 따른 풍속차를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 피치 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 풍력발전기의 페더링 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 풍력발전기의 페더링 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 피치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 피치 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 구조와 고도에 따른 풍속차를 나타낸다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기는 로터(100), 나셀(200), 타워(300)를 포함하여 이루어진다.
로터(100)는 바람에 의해 회전되는 부분으로 복수의 블레이드(110)가 설치되며, 내부에는 각 블레이드(110)의 피치각도를 조절하는 피치 시스템(120)을 포함한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서 블레이드(110)의 수를 세 개로 가정하여 설명하겠으나 그 수가 이에 한정되지 않으며 설계에 따라 가감 될 수 있다.
복수의 블레이드(110)는 바람의 방향에 대한 피치각이 조절될 수 있도록 회전 가능하게 결합된다.
피치 시스템(120)은 복수의 블레이드(110)에 대한 피치각을 독립적으로 제어하며, 돌풍(Wind shear)으로 인한 풍력발전기의 정지 상황 발생시 각 블레이드(110)간 피치각도를 일정한 각도를 유지하는 독립피치제어를 통해 안전한 페더링 위치에 정지시킨다.
나셀(200)은 내부에 블레이드에 의해 회전하는 로터(Rotor)를 중심으로 그 회전력을 전달하는 샤프트(Shaft), 회전속도를 적정속도로 변경하는 기어박스 및 상기 회전력으로 전력을 생산하는 발전기와 같은 풍력발전 설비가 설치된다.
또한, 나셀(200)은 로터(100) 및 나셀(200)에 포함되는 각종 장비와 후술되는 타워(300)측의 전기 장비를 연결하는 통신장비를 포함할 수 있다.
타워(300)는 로터(100)와 나셀(200)을 지지하는 구조로 안정성을 위하여 그 전체 중량을 충분이 견딜 수 있는 강성을 가지며 내부에 풍력발전기의 전력변환 및 운용을 위한 각종 전기장비가 설치된다.
한편, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 피치 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 피치 제어 시스템(120)은 메인 제어부(121), 독립 피치 제어부(122), 피치 모터부(123)를 포함한다.
메인 제어부(121)는 풍력발전기의 운용을 위한 전반적인 동작을 제어하며, 풍속과 같은 주변환경의 변화에 따른 풍력발전기의 발전 출력을 정상범위 내로 유지시키기 위하여 요구되는 로터 스피드 설정정보를 독립 피치 제어부(122)로 전달한다.
이 때, 메인 제어부(121)는 풍력발전단지에 설치되는 기상타워(Met tower) 또는 풍력발전기의 나셀 상에 설치된 나셀 풍속계 등을 통해 풍속 변화량을 수집하고, 그 풍속 변화량에 대응하는 로터 스피드 설정 정보를 독립 피치 제어부(122)로 하달할 수 있다.
특히, 메인 제어부(121)는 태풍/돌풍으로 인해 풍속이 미리 설정된 정지풍속을 초과하는 경우 풍력발전기를 정지시키기 위해 현재 풍속정보를 포함하는 패더링 명령을 독립 피치 제어부(122)로 하달할 수 있다.
독립 피치 제어부(122)는 메인 제어부(121)에서 실시간으로 업데이트 되는 로터 스피드 설정정보에 따라 후술되는 각 피치모터에 토크 제어 신호를 인가하여 각 블레이드의 각도를 독립적으로 제어하는 역할을 한다.
피치 모터부(123)는 세 개로 구성되는 블레이드(110)에 대응되어 개별 피치 각도를 조절하는 제1 피치모터(123-1), 제2 피치 모터(123-2) 및 제3 피치 모터(123-3)를 포함한다.
즉, 독립 피치 제어부(122)는 메인 제어부(110)로부터 실시간으로 수신되는 로터 스피드 설정 정보와 풍력발전 설비의 출력단에서 피드백되는 로터 스피드(Filtered rotor speed)의 편차를 토대로 각 블레이드의 피치모터(123-1, 123-2, 123-3)에 토크 제어 신호를 생성하여 독립 피치 제어를 수행한다.
특히, 독립 피치 제어부(122)는 세 개의 블레이드(110)를 각기 다른 독립 피치 각도로 제어 하는 상태에서 갑작스런 돌풍으로 인해 메인 제어부(121)로부터 패더링 명령이 인가되면, 풍력발전기의 안전한 정지를 위해 각 블레이드의 피치각도를 일정한 각도 내로 수렴한 후 패더링을 시작한다.
이러한, 독립 피치 제어부(122)가 비상시 풍력발전기를 안전하게 정지시키기 위한 피치 제어를 아래의 두 가지 실시 예를 통해 설명한다.
먼저, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 풍력발전기의 페더링 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 독립 피치 제어부(122)는 페더링 명령이 인가되면 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드(110)들의 피치각도를 로터 임발란스(Rotor imbalance)를 발생시키지 않는 패더링 피치각도 범위(이하, 제1 피치각도 범위라 명명함) 내로 조절한다.
예컨대, 상기 제1 패더링 피치각도 범위는 0.1도 내지 1도로 설정될 수 있으나 그 설정 수치가 이에 한정되지 않으며 최대한 일치하는 것이 바람직하다.
이 때, 독립 피치 제어부(122)는 세 개의 블레이드 중에서 중간 피치 각도를 가지는 특정 블레이드의 피치각도를 기준으로 하여 나머지 블레이드들을 패더링 피치각도 범위 내로 줄일 수 있다. 따라서, 블레이드를 패더링 피치각도 범위로 빠르게 수렴할 수 있으며 수렴 과정에서 고도에 따른 풍속차로 발생되는 로터 임발란스를 예방하는 이점이 있다.
그리고, 독립 피치 제어부(122)는 세 개의 블레레이드(110)가 패더링 피치각도 범위에 들어오면 그 일정한 피치각도 범위를 유지하면서 패더링하도록 제어함으로써 로터 임발란스 하중을 최소화할 수 있다.
이상의 제1 실시 예에 따른 풍력발전기의 페더링 제어는 측정된 풍속정보가 정지풍속 미만인 정상 상태에서 풍속과 무관한 전력계통 등의 이벤트가 발생하는 경우의 페더링 제어에 적합하다.
한편, 풍속정보가 정지풍속을 초과하는 풍속/돌풍 관련 이벤트인 경우에는 각 블레이드의 위치(고도)에 따른 풍속차가 크기 때문에 패더링 시에도 독립피치제어를 유지하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 풍력발전기의 페더링 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 독립 피치 제어부(122)는 페더링 명령이 인가되면 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드(110)들의 피치각도를 로터 임발란스(Rotor imbalance)를 발생시키지 않는 패더링 피치각도 범위(이하, 제2 패더링 피치각도 범위라 명명함) 내로 조절한다. 예컨대, 바람직한 실시 예로 상기 제2 패더링 피치각도 범위는 2도로 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 독립피치제어를 유지하기 위해 적절한 최소한의 범위로 설정될 수 있다.
이 때, 독립 피치 제어부(122)는 세 개의 블레이드 중에서 중간 피치 각도를 가지는 특정 블레이드의 피치각도를 기준으로 하여 나머지 블레이드(110)들을 제2 패더링 피치각도 범위 내로 줄일 수 있다.
그리고, 독립 피치 제어부(122)는 세 개의 블레레이드(110)가 제2 패더링 피치각도 범위에 들어오면 그 일정한 피치각도 범위를 유지하면서 패더링 되도록 제어하되, 세 개의 블레이드(110)가 패더링되면서도 독립피치제어를 유지하여 돌풍 및 고도에 따른 풍속차에 의한 로터 임발란스 하중을 최소화할 수 있다.
한편, 전술한 피치 제어 시스템의 구성을 바탕으로 하는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 피치 제어 방법을 다음의 도 5를 통해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기의 피치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 피치 제어 시스템은 풍발전기를 정지시키는 패더링 동작 시 현재 측정되는 풍속 조건에 따라 상기 제1 실시예 또는 상기 제2 실시 예의 페더링 제어를 선택적으로 적용하는 흐름을 보여준다.
피치 제어 시스템(120)의 메인 제어부(121)는 풍력발전기의 운용 중 정지 이벤트 상황이 발생되면 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 피치 제어부(120)로 하달한다(S110).
여기서, 상기 정지 이벤트 상황은 앞서 설명한 기상 악화나 갑작스런 돌풍으로 인해 풍속이 미리 설정된 정지풍속을 초과하는 경우일 수 있으며, 앞선 설명에서는 생략하였으나 풍속과는 관계 없이 전력 계통과의 문제가 발생되어 정지해야만 하는 등의 비상 상황일 수도 있다.
따라서, 상기 패더링 명령에는 독립 피치 제어부(122)의 선택적인 패더링 동작 제어를 위해 현재 풍속정보나 또는 정지발생 원인인 이벤트 정보(예; 이벤트 코드 정보)가 포함될 수 있다.
피치 제어 시스템(120)의 독립 피치 제어부(122)는 인가된 패더링 명령을 분석 하여(S120), 풍속정보가 정지풍속 미만이거나 전력계통 관련 이벤트인 것으로 판단되면(S130: 아니오), 상기 제1 실시 예에 따른 패더링 제어를 수행한다(S140).
즉, 피치 제어 시스템(120)의 독립 피치 제어부(122)는 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드(110)들의 피치각도를 로터 임발란스를 발생시키지 않는 제1 패더링 피치각도 범위(예; 도 3) 내로 조절한다(S141).
그리고, 독립 피치 제어부(122)는 세 개의 블레이드(110)가 제1 패더링 피치각도 범위에 들어오면, 각 블레이드(110)를 제1 피치각도 범위로 일정하게 유지시키면서 패더링 위치로 제어한다(S142).
한편, 상기 S130 단계에서, 풍속정보가 정지풍속을 초과하거나 돌풍 관련 이벤트인 것으로 판단되면(S130; 예), 각 블레이드의 위치에 따른 풍속차가 크기 때문에 패더링 시에도 독립피치제어를 유지하는 것이 바람직하므로 상기 제2 실시 예에 따른 패더링 제어를 수행한다(S150).
즉, 피치 제어 시스템(120)의 독립 피치 제어부(122)는 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드(110)들의 피치각도를 로터 임발란스를 발생시키지 않는 제2 패더링 피치각도 범위(예; 도 4)로 조절한다(S151).
그리고, 독립 피치 제어부(122)는 세 개의 블레레이드(110)가 제2 패더링 피치각도 범위에 들어오면, 각 블레이드(110)를 제2 피치각도 범위로 유지시키면서 독립피치제어를 수행하여 패더링 위치로 이동시킨다(S152).
이후, 블래이드(110)의 패더링 동작이 완료되면, 로터락 장비를 통해 로터가 임의로 회전하지 않도록 고정함으로써 풍력발전기를 안전하게 정지시킬 수 있다(S160).
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 패더링 시 서로 다른 각도로 독립 제어되는 블레이드를 최소한의 각도차이를 유지하는 각도로 수렴하여 패더링을 수행함으로써 로터 임발란스로부터 발생되는 하중을 최소화할 수 있다.
또한, 패더링 시에도 독립피치제어를 유지하여 갑작스런 돌풍뿐만아니라 로터의 상하 풍속차에 의한 하중 발생을 예방하고, 불안전한 로터 거동을 줄임으로써 보다 안정적으로 패더링을 수행할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 로터 200: 나셀
300: 타워 110: 블레이드
120: 피치 시스템 121: 메인 제어부
122: 독립 피치 제어부 123: 피치 모터부

Claims (11)

  1. 독립 피치 제어를 사용하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템에 있어서,
    로터에 설치되는 복수의 블레이드;
    비상 상황 발생시 상기 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 인가하는 메인 제어부; 및
    상기 복수의 블레이드를 각기 다른 피치 각도로 조절하는 독립 피치 제어를 하며, 상기 패더링 명령이 인가되면 안전한 정지를 위해 각 블레이드의 서로 다른 피치 각도 차이를 로터 임발란스를 발생시키지 않는 일정한 제1 패더링 피치 각도 범위 내로 조절하고, 패더링 제어시 복수의 블레이드 간의 피치 각도 차이를 조절된 상기 제1 패더링 피치 각도 범위 내로 유지시키면서 각 블레이드를 패더링 위치로 제어하는 독립 피치 제어부를 포함하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템.
  2. 독립 피치 제어를 사용하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템에 있어서,
    로터에 설치되는 복수의 블레이드;
    비상 상황 발생시 상기 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 인가하는 메인 제어부; 및
    상기 복수의 블레이드를 각기 다른 피치 각도로 조절하는 독립 피치 제어를 하며, 상기 패더링 명령이 인가되면 안전한 정지를 위해 각 블레이드의 서로 다른 피치 각도 차이를 일정한 제2 패더링 피치 각도 범위 내로 조절하고, 패더링 제어시 복수의 블레이드 간의 피치 각도 차이를 조절된 상기 제2 패더링 피치 각도 범위 내로 유지시키면서 독립피치제어를 수행하여 각 블레이드를 패더링 위치로 제어하는 독립 피치 제어부를 포함하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    풍속계를 통해 수집된 풍속이 미리 설정된 정지풍속을 초과하는 경우 풍속정보를 포함하는 상기 패더링 명령을 하달하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드에 각각 대응되어 개별 피치 각도를 조절하는 복수의 피치 모터를 더 포함하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    독립 피치 제어부는,
    상기 메인 제어부에서 실시간으로 업데이트 되는 로터 스피드 설정정보에 따라 각 피치모터에 토크 제어 신호를 인가하여 각 블레이드의 각도를 독립적으로 제어하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 독립 피치 제어부는,
    각기 다른 피치 각도로 제어되는 복수의 블레이드 중에서 상대적 피치 각도의 차이가 가장 적은 중간 피치 각도에 있는 제1 블레이드의 피치 각도를 기준으로 나머지 제2 블레이드 및 제3 블레이드의 피치 각도 차이를 패더링 피치 각도 범위 내로 줄이는 풍력발전기의 피치 제어 시스템.
  7. 독립 피치 제어를 사용하는 풍력발전기의 피치 제어 시스템의 피치 제어 방법에 있어서,
    a) 상기 풍력발전기의 운용 중 정지 이벤트 상황이 발생되면 풍력발전기를 정지시키기 위한 패더링 명령을 인가하는 단계;
    b) 상기 패더링 명령이 인가되면 현재 풍속정보가 미리 설정된 정지풍속 미만인지 여부를 판단하는 단계; 및
    c) 상기 현재 풍속정보가 정지풍속 미만이면, 안전한 정지를 위해 각 블레이드의 서로 다른 피치 각도 차이를 로터 임발란스를 발생시키지 않는 일정한 제1 패더링 피치 각도 범위 내로 조절하고, 패더링 제어시 복수의 블레이드 간의 피치 각도 차이를 조절된 상기 제1 패더링 피치 각도 범위 내로 유지시키면서 각 블레이드를 패더링 위치로 제어하는 단계를 포함하는 풍력발전기의 피치 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 b) 단계 이후에,
    d) 상기 현재 풍속정보가 정지풍속을 초과하면, 각 블레이드의 서로 다른 피치 각도 차이를 일정한 제2 패더링 피치 각도 범위 내로 조절하고, 패더링 제어시 복수의 블레이드 간의 피치 각도 차이를 조절된 상기 제2 패더링 피치 각도 범위 내로 유지시키면서 독립피치제어를 수행하여 각 블레이드를 패더링 위치로 제어하는 단계를 포함하는 풍력발전기의 피치 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    c-1) 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드들의 피치각도를 상기 제1 패더링 피치각도 범위 내로 조절하는 단계; 및
    c-2) 상기 복수의 블레이드가 상기 제1 패더링 피치각도 범위에 들어오면, 각 블레이드를 상기 제1 피치각도 범위로 일정하게 유지시키면서 패더링 위치로 제어하는 단계를 포함하는 풍력발전기의 피치 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    d-1) 서로 다른 피치 각도에 있는 블레이드들의 피치각도를 상기 제2 패더링 피치각도 범위로 조절하는 단계; 및
    d-2) 상기 복수의 블레레이드가 상기 제2 패더링 피치각도 범위에 들어오면, 각 블레이드를 상기 제2 피치각도 범위로 유지시킴과 동시에 독립피치제어를 유지하여 패더링 위치로 제어하는 단계를 포함하는 풍력발전기의 피치 제어 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 패더링 피치각도 범위는 1도 내지 0.1도 이고, 상기 제2 패더링 피치각도 범위는 2도 이내인 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치 제어 방법.
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