KR101556188B1 - Wind turbine generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 풍력발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 바람에 의한 타워의 진동을 저감할 수 있는 풍력발전기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind power generator, and more particularly, to a wind power generator capable of reducing vibration of a tower caused by wind.
일반적으로, 전기를 생산하기 위한 대표적인 발전 형태로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전 및 핵분열을 이용하는 원자력발전을 들 수 있다.Generally, typical types of power generation for generating electricity include thermal power generation using fossil fuel as an energy source and nuclear power generation using nuclear power.
그러나, 화력발전은 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 공해유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제점이 있다.However, thermal power generation has a problem of causing pollution due to utilization of the energy generated by the combustion of fossil fuel and a huge construction cost.
그리고, 원자력발전은 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 막대한 시설비가 요구됨은 물론 방사선 누출의 위험성 때문에 지역주민들의 강한 반발이 예상되며, 나아가 폐기물처리도 쉽지 않으며, 사소한 사고라할지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항상 존재하는 등 다양한 문제점이 있다.In addition, nuclear power generation is advantageous in producing a large amount of electricity, but an enormous facility cost is required to prevent radiation leakage, and a strong rebound of local residents is expected due to the risk of radiation leakage. Furthermore, There is always a risk of causing severe environmental destruction.
이에, 화력이나 원자력 발전으로 인한 공해문제로부터 자유롭고 고갈될 염려없는 영구적인 에너지원으로서 풍력, 조력, 수력, 태양열 등과 같은 자연 에너지를 에너지원으로 활용하려는 연구들이 활발하게 진행되고 있다.Therefore, researches are actively conducted to utilize natural energy such as wind power, tidal power, hydroelectric power, and solar energy as an energy source as a permanent energy source free from exhaustion problems due to firepower or nuclear power generation.
특히, 자연 에너지를 이용한 발전 가운데 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 풍력발전이 대안으로 부각되고 있으며, 풍력발전은 구조나 설치 등이 간단함과 동시에 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있는 실정이다.In particular, wind power generation is emerging as an alternative from the viewpoint of using clean energy sources among natural energy-based power generation. Wind power generation is easy to operate and manage, and can be operated unattended and automated. Therefore, the introduction has increased dramatically in recent years.
한편, 과거에는 풍력발전 구조물들이 주로 육상에서 이루어졌으나, 소음과 진동 등에 의한 환경피해가 속출하고 발전용량이 대형화되고, 미관, 장소의 제약 등의 여러문제로 인하여 최근에는 해상에 풍력발전단지를 집약적으로 집단화시켜 건설하는 것이 추세이다.On the other hand, in the past, wind power generation structures were mainly located on land, but due to environmental problems caused by noise and vibration, power generation capacity has become larger, and aesthetics, As a result,
풍력발전기는 바람에 의한 회전에너지로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 풍력발전기는 바람에 의해 회전되는 복수의 블레이드(blade)가 연결되는 허브(hub)를 구비한 로터(rotor)와, 로터와 연결되는 나셀(nacelle)과, 블레이드와 로터 및 나셀 등을 지지하는 타워(tower)를 포함한다.A wind turbine generator is a device for producing electric energy from wind-induced rotational energy. The wind turbine generator includes a rotor having a hub to which a plurality of blades rotated by the wind are connected, and a rotor And a tower supporting a blade, a rotor, and a nacelle.
블레이드는 공기 역학적으로 설계된 형상을 이용하여 바람 에너지에서 유용한 공력 토크(torque)를 발생시키고, 공력 토크를 이용하여 발전기를 회전시켜 전기를 발생시킨다.The blade uses aerodynamically designed geometry to generate useful aerodynamic torques in the wind energy and generates electricity by rotating the generator using aerodynamic torques.
블레이드는 전기 발생량을 증가시키기 위해 공기 역학적 형상이 중요할 뿐만 아니라, 구조적으로 그 형상으로부터 유발되는 하중을 적절히 지지할 수 있어야 한다.The blade must be able to support the load induced by its shape structurally as well as aerodynamic shape is important to increase the amount of electricity generated.
하중은 공기역학적 형상에 지배적이지만 구조적인 최적 설계를 통해 동일한 하중을 지지하면서도 최대한 가벼운 블레이드를 설계하는 것이 또 하나의 중요한 설계 기술이다.The load is dominant in the aerodynamic shape, but designing a blade that is as light as possible while supporting the same load through structural optimization is another important design technique.
한편, 풍력발전기는 주기적으로 유지보수 작업을 필요로 한다. 풍력발전기의 가동에 따른 고장 및 주기적인 유지보수 작업을 위해 풍력발전기를 정지한 상태에서 바람에 의해 타워가 진동하는 경우 유지보수 작업의 효율성이 저하되며 작업자의 안전상의 문제가 발생될 수 있다.On the other hand, wind turbines require periodic maintenance work. If the tower is vibrated by the wind while the wind turbine is stopped for the failure and periodical maintenance work due to the operation of the wind turbine generator, the efficiency of the maintenance work may be reduced and the safety of the operator may be problematic.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유지보수 작업을 위해 블레이드를 정지하는 동안 바람에 의한 타워의 진동을 저감할 수 있는 풍력발전기를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a wind power generator capable of reducing vibration of a tower due to wind during stoppage of a blade for maintenance work.
본 발명의 일 측면에 따르면, 바람에 의해 회전되는 블레이드가 연결된 로터; 상기 로터에 연결되는 나셀(nacelle); 상기 나셀을 지지하는 타워; 및 상기 나셀 상에 위치하며, 상기 블레이드의 회전을 정지하는 동안, 바람에 대한 저항력을 증감시켜 상기 타워의 진동을 저감시키는 진동 저감유닛을 포함하는 풍력발전기가 제공될 수 있다According to an aspect of the present invention, there is provided a rotor comprising: a rotor to which a blade rotated by wind is connected; A nacelle connected to the rotor; A tower for supporting the nacelle; And a vibration reduction unit located on the nacelle and reducing vibration of the tower by increasing or decreasing resistance to wind while stopping the rotation of the blade can be provided
상기 진동 저감유닛은, 상기 타워의 진동을 저감하도록 상기 타워의 진동방향에 따라 바람에 대향되는 면적이 변화되어 바람에 대한 저항력이 증감되는 저항체; 상기 저항체의 양측을 지지하는 지지부; 및 상기 저항체를 회전시켜 바람에 대향되는 상기 저항체의 면적을 변화시키는 구동부를 포함할 수 있다.Wherein the vibration reduction unit includes: a resistance body having a resistance to wind increasing or decreasing, the area facing the wind being changed according to a vibration direction of the tower so as to reduce vibration of the tower; A support for supporting both sides of the resistor; And a driver for rotating the resistor to change an area of the resistor facing the wind.
상기 저항체는, 상기 타워의 진동방향에 따라 회전되어 바람에 대향되는 면적이 변화되는 익형 단면을 갖는 날개부를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 날개부의 일측에 연결되어, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동되는 경우 상기 날개부를 회전시켜 바람에 대향되는 상기 날개부의 면적을 증가시키고, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향에 반대방향으로 이동되는 경우 상기 날개부를 회전시켜 바람에 대향되는 상기 날개부의 면적을 감소시킬 수 있다.Wherein the resistor includes a blade portion having an airfoil cross section that is rotated according to a vibration direction of the tower and changes an area facing the wind, the drive portion is connected to one side of the blade portion, The wing portion is rotated to increase the area of the wing portion opposed to the wind, and when the tower is moved in a direction opposite to the wind direction, the wing portion is rotated so that the area of the wing portion opposed to the wind .
상기 날개부는, 전연(leading edge)에 대해 후연(trailing edge)이 상대 회동가능하게 형성되며, 상기 구동부는, 상기 날개부의 전연 및 후연에 각각 연결되며, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동되는 경우 상기 날개부의 전연을 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 증가시키고 상기 날개부의 후연을 전연에 대해 상대회동시켜 바람이 상기 날개부의 후연을 따라 유입되는 방향에 반대방향으로 토출되게 하며, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향에 반대방향으로 이동되는 경우 상기 날개부의 전연을 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 감소시키고 상기 날개부의 후연을 전연에 대해 평행되게 상대회동시킬 수 있다.The wing portion is formed so that a trailing edge is relatively rotatable with respect to a leading edge, the driving portion is connected to a leading edge and a trailing edge of the wing portion, and the tower is moved in a direction opposite to the wind The front edge of the wing portion is rotated to increase the area facing the wind, and the trailing edge of the wing portion is rotated relative to the leading edge so that the wind is discharged in a direction opposite to the direction in which the wind flows along the trailing edge of the wing portion, The leading edge of the wing portion is rotated to reduce the area facing the wind and the trailing edge of the wing portion can be relatively rotated in parallel with the leading edge.
상기 나셀 및 상기 타워 중 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 타워의 진동방향을 감지하는 센싱부를 더 포함할 수 있다.And a sensing unit installed in at least one of the nacelle and the tower to sense a vibration direction of the tower.
본 발명의 실시예는, 유지보수 작업을 위해 블레이드를 정지하는 동안 바람에 의한 타워의 진동을 저감하는 진동 저감유닛을 마련함으로써, 유지보수 작업의 효율성을 향상시키고 안전상의 문제점을 해결할 수 있다.Embodiments of the present invention can improve the efficiency of maintenance work and solve safety problems by providing a vibration reduction unit that reduces the vibration of the tower due to wind while the blades are stopped for maintenance work.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워의 진동상태를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감유닛을 나타내는 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감유닛을 나타내는 측면도이다.
도 5는 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이다.
도 6은 타워가 바람의 풍향방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이다.
도 7은 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이다.
도 8은 타워가 바람의 풍향방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 진동 제어방법을 나타내는 순서도이다.1 is a schematic view of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a vibration state of a tower according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged perspective view showing a vibration reduction unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view showing a vibration damping unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a side sectional view showing an operating state of a wing according to an embodiment of the present invention when the tower moves in a direction opposite to the wind.
6 is a side cross-sectional view illustrating an operating state of a wing according to an embodiment of the present invention when the tower moves in the wind direction direction.
7 is a side sectional view showing an operating state of a wing according to another embodiment of the present invention when the tower moves in a direction opposite to the wind.
8 is a side sectional view showing an operating state of a wing according to another embodiment of the present invention when the tower moves in the wind direction direction.
9 is a flowchart showing a method of controlling the vibration of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a schematic view of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 풍력발전기(100)는 나셀(130,nacelle)에 연결되고 바람에 의해 회전되는 복수의 블레이드(110, blade)와, 블레이드(110)의 회전에 따라 회전하되 블레이드(110)가 연결되는 허브(121)를 구비한 로터(120,rotor)와, 블레이드(110)와 로터(120) 및 나셀(130)을 지지하는 타워(140,tower)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a
블레이드(110)는 바람에 의해 회전되어 회전운동을 발생시키는 일종의 날개이다.The
로터(120)를 기준으로 방사상으로 배치되는 블레이드(110)는 바람에 의해 쉽게 회전될 수 있도록 유선형의 날개 형상을 가진다.The
그리고, 본 실시예에 따른 풍력발전기(110)는 바람의 특성을 최대한 활용하면서 안정성을 추구할 수 있도록 3개의 블레이드(110)를 구비하나, 이에 한정되지 않으며 블레이드(110)의 개수에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.The
블레이드(110)는 시계 또는 반시계 방향으로 자유롭게 회전가능한 양방향 타입의 블레이드(110)가 설치되며, 특히 낮에는 육지쪽으로, 밤에는 바다쪽으로 부는 바람을 고려하여 설치되어야 한다.The
로터(120)의 허브(121)는 복수의 블레이드(110)가 연결되는 장소이다.The
허브(121)는 정면에서 바라볼 때 대략 원형의 형상을 가지며, 측면에서 바라볼 때는 돔(dome)형상을 가질 수 있다.The
그리고, 허브(121)의 일측에는 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 전기에너지를 생산하는 나셀(130)이 연결된다.One end of the
나셀(130)은 블레이드(110)의 회전운동을 전달받아 전기에너지를 생산하는 등 풍력발전기를 구동시키는데 있어 중요한 역할을 담당하는 기계부품들, 예컨대 메인 샤프트(main shaft, 미도시), 기어박스(gear box, 미도시), 발전기(generator, 미도시)와 같은 기계부품들이 구조적으로 결합되어 있는 구조체를 통틀어 일컫는다.The
나셀(130)은 외기에 그대로 노출되어 눈, 비 혹은 햇볕 등에 상시 노출되기 때문에 어느 정도의 강성이 보장되어야 한다. 따라서 나셀(130)의 외면은 내구성이 우수한 비금속 혹은 금속 복합 재질로 제작된다.Since the
한편, 타워(140)는 상하로 길게 배치되는 축으로서, 복수의 블레이드(110)와 허브(121) 및 나셀(130) 등의 구조물에 대한 축 방향 하중을 지지한다.The
타워(140)는 위치별로 아랫부분의 로워 타워(lower tower)와, 윗부분의 어퍼 타워(upper tower)로 구분될 수 있다.The
타워(140)는 내부가 빈 파이프(pipe) 형의 구조물이며, 타워(140)의 내부 빈 공간을 통해 케이블(cable) 등이 통과된다. 케이블은 송전용 파워 케이블(power cable), 통신용 케이블(cable) 등을 포함한 다양한 종류의 케이블일 수 있다.The
한편, 풍력발전기(100)는 가동에 따른 고장 및 주기적인 유지보수 작업을 위해 블레이드(110)를 포함한 로터(120) 및 나셀(130) 등을 일시적으로 정지하게 된다.Meanwhile, the
풍력발전의 운전 중에는 블레이드(110)의 피치(pitch) 각도를 조절하여 바람에 의해 타워(140) 등의 진동을 저감하였으나, 풍력발전의 정지 중에는 블레이드(110) 등을 정지한 상태이므로 블레이드(110)의 피치각도를 조절하는 방안을 사용할 수 없다.During the operation of the wind power generator, the pitch angle of the
따라서, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍력발전기(100)는 유지보수 작업을 위해 블레이드(110) 등을 정지하는 경우 바람에 의해 타워(140) 등의 진동을 저감하기 위한 진동 저감유닛(150)을 더 포함한다.1, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타워의 진동상태를 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a vibration state of a tower according to an embodiment of the present invention.
전술한 바와 같이, 유지보수 작업을 위해 블레이드(110) 등을 정지하는 경우에 바람에 의해 타워(140)가 진동하게 된다.As described above, when the
구체적으로, 도 2에서 도시한 바와 같이 타워(140)는 바람의 영향으로 진동하므로 주로 바람의 풍향 방향인 전후방향으로 진동하나, 바람의 풍향 방향과 교차되는 좌우방향으로도 진동할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 2, the
본 실시예에서 타워(140)의 진동방향은 주로 바람에 의해 야기되므로 바람의 풍향 방향인 전후방향으로 진동하는 것을 상정하여 설명하기로 한다.In this embodiment, since the vibration direction of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감유닛을 나타내는 확대 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 저감유닛을 나타내는 측면도이고, 도 5는 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이고, 도 6은 타워가 바람의 풍향방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이다. 4 is a side view showing a vibration damping unit according to an embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a side view showing a vibration damping unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a side view showing the operation state of the wing according to an embodiment of the present invention when the tower moves in the direction of the wind; FIG. Fig.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 진동 저감유닛(150)은, 나셀(130) 상에 위치하며 풍력발전기(100)의 유지보수 작업 중 바람에 의해 타워(140) 등이 진동하는 것을 저감하는 역할을 한다.3 and 4, the
진동 저감유닛(150)은, 나셀(130) 상에 위치하며 타워(140)의 진동을 저감하도록 타워(140)의 진동방향에 따라 바람에 대향되는 면적이 변화되어 바람에 대한 저항력이 증감되는 저항체(151)와, 저항체(151)의 양측을 지지하는 지지부(153)와, 저항체(151)에 연결되되 저항체(151)를 회전시켜 바람에 대향되는 저항체(151)의 면적을 변화시키는 구동부(157)와, 나셀(130) 및 타워(140) 중 적어도 어느 하나에 설치되어 타워(140)의 진동방향을 감지하는 센싱부(159)를 포함한다.The
센싱부(159)는 타워(140)의 진동방향을 감지하는 역할을 한다.The
센싱부(159)는 타워(140)의 진동방향을 감지하도록 나셀(130) 및 타워(140) 중 적어도 어느 하나에 설치된 가속도센서를 포함한다.The
가속도센서는 나셀(130) 및 타워(140) 중 적어도 어느 하나에 설치되며, 바람에 의한 타워(140)의 변형 및 변형에 따른 진동방향을 파악할 수 있다.The acceleration sensor is installed in at least one of the
그리고, 3차원 가속도센서를 사용하는 경우 타워(140)의 3차원공간에서의 진동에 따른 궤적을 파악할 수 있다.When the 3D acceleration sensor is used, the trajectory of the
본 실시예에 따른 저항체(151)는 센싱부(159)에서 감지한 타워(140)의 진동방향에 따라 바람에 대향되는 면적을 변화됨으로써 바람에 대한 저항력이 증감되어 타워(140)의 진동을 저감하는 역할을 한다.The area of the
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 저항체(151)는 나셀(130)의 상면에 배치되도록 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 나셀(130)의 양측면 및 하면에 배치될 수도 있다.3 and 4, the
저항체(151)는 타워(140)의 진동방향에 따라 바람에 대향되는 면적이 변화되는 익형 단면을 갖는 날개부(152,vane)를 포함한다.The
그리고, 날개부(152)는 나셀(130)의 상면에 복수 개 적층되어 배치된다. 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 날개부(152)는 나셀(130)의 상면에 높이방향으로 복수 개 배치될 수 있다.A plurality of
본 실시예에서는 날개부(152)를 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 변화시킴으로써 바람에 대한 저항력을 조절한다.In the present embodiment, the resistance to wind is adjusted by rotating the
예를들어, 도 2에서 도시한 바와 같이, 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어난 후 바람에 대향되는 방향이고 기준위치방향으로 이동되는 경우(A방향 운동)와 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어나 바람에 대향되는 방향으로 이동되는 경우(B방향 운동)에, 날개부(152)의 면적을 증가시켜 바람에 대한 저항력을 증가시킨다.For example, as shown in FIG. 2, when the
즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 후술할 구동부(157)를 이용하여 날개부(152)를 바람에 대향되는 면적을 증가시키는 방향으로 회전시켜 바람에 대한 저항력을 증가시킴으로써 타워(140)의 진동폭을 줄여 타워(140)의 진동을 저감시킨다.5, by using the
그리고, 도 2에서 도시한 바와 같이, 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어난 후 바람의 풍향 방향인 바람에 대향되는 방향에 반대방향이고 기준위치방향으로 이동되는 경우(C방향 운동)와 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어나 바람의 풍향 방향인 바람에 대향되는 방향과 반대방향으로 이동되는 경우(D방향 운동)에, 날개부(152)의 면적을 감소시켜 바람에 대한 저항력을 감소시킨다.As shown in Fig. 2, when the
즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 구동부(157)를 이용하여 날개부(152)를 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 감소시키는 방향으로 회전시켜 바람에 대한 저항력을 감소시킴으로써 타워(140)의 진동폭이 커지는 것을 방지하여 타워(140)의 진동을 저감시킨다.6, by using the
상기와 같은 날개부(152)의 회전동작은 구동부(157)에 의한다.The rotation of the
구동부(157)는 날개부(152)의 일측에 연결되어 날개부(152)의 바람에 대향되는 면적을 변화시키는 역할을 한다.The driving
구동부(157)는 센싱부(159)로부터 전송된 타워(140)의 진동방향에 따라 정회전 및 역회전하여 날개부(152)를 정방향 및 역방향으로 회전시키는 구동모터를 포함한다.The driving
도 7은 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이고, 도 8은 타워가 바람의 풍향방향으로 이동하는 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 날개부의 동작상태를 나타내는 측단면도이다.FIG. 7 is a side sectional view showing an operating state of a wing according to another embodiment of the present invention when the tower moves in a direction opposite to the wind, and FIG. 8 is a cross- Fig. 8 is a side cross-sectional view showing an operating state of a wing portion according to another embodiment;
한편, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 날개부(152a)는 전연(152b,leading edge)에 대해 후연(152c,trailing edge)이 상대 회동가능하게 형성될 수 있다.7 and 8, the
날개부(152a)의 후연(152c)이 전연(152b)에 대해 상대회동가능하게 형성된 경우, 구동부(157)는 날개부(152a)의 전연(152b) 및 후연(152c)에 각각 연결되며, 전연(152b)의 회전과 별개로 후연(152c)을 바람에 대향되게 회전시킨다.The
상기와 같이, 날개부(152a)의 전연(152b)에 대해 후연(152c)이 상대 회동가능하게 형성된 경우 구동부(157)에 의한 날개부(152a)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the
도 2에서 도시한 바와 같이, 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어난 후 바람에 대향되는 방향이고 기준위치방향으로 이동되는 경우(A방향 운동)와 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어나 바람에 대향되는 방향으로 이동되는 경우(B방향 운동)에, 도 7에서 도시한 바와 같이, 구동부(157)는 날개부(152a)의 전연(152b)을 바람에 대향되는 면적을 증가시키는 방향으로 회전시켜 바람에 대한 저항력을 증가시키고 동시에 날개부(152a)의 후연(152c)을 전연(152b)에 대해 상대회동시켜 바람이 유입되는 방향에 반대방향으로 토출되도록 한다.As shown in FIG. 2, when the
그리고, 도 2에서 도시한 바와 같이, 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어난 후 바람의 풍향 방향인 바람에 대향되는 방향에 반대방향이고 기준위치방향으로 이동되는 경우(C방향 운동)와 타워(140)가 진동되어 기준위치를 벗어나 바람의 풍향 방향인 바람에 대향되는 방향과 반대방향으로 이동되는 경우(D방향 운동)에, 도 8에서 도시한 바와 같이, 구동부(157)는 날개부(152a)의 전연(152b)을 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 감소시키고 또한 날개부(152a)의 후연(152c)을 전연(152b)에 대해 평행되게 상대회동시킨다.As shown in Fig. 2, when the
즉, 구동부(157)는 날개부(152a)의 전연(152b) 및 후연(152c)을 바람에 대향되는 면적을 감소시키는 방향으로 회전시켜 바람에 대한 저항력을 감소시킨다.That is, the driving
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기(100)의 진동 제어방법을 설명하면 다음과 같다.The vibration control method of the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 진동 제어방법을 나타내는 순서도이다.9 is a flowchart showing a method of controlling the vibration of a wind turbine according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 2, 도 5 내지 도 9를 참조하면, 풍력발전기(100)에 대한 유지보수 작업 중 바람에 의해 타워(140)가 진동하는 경우 유지보수 작업의 효율성 및 작업자의 안전상의 문제가 발생될 수 있다.Referring to FIGS. 1, 2, and 5 to 9, when the
따라서, 유지보수 작업 중 바람에 의한 타워(140)의 진동을 저감시켜야 할 필요성이 대두된다.Therefore, there is a need to reduce the vibration of the
본 실시예에서는 유지보수 작업 중 바람에 의한 타워(140)의 진동을 감지하기 위해, 나셀(130) 및 타워(140) 중 적어도 어느 하나에 바람에 의한 타워(140)의 진동을 감지하기 위한 가속도센서를 포함하는 센싱부(159)를 설치한다(S100).In this embodiment, at least one of the
그리고, 센싱부(159)를 이용하여 타워(140)의 변형에 따른 진동방향을 감지한다(S200).The
그리고, 본 실시예에서는 날개부(152,152a)를 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 변화시켜 바람에 대한 저항력을 조절함으로써 타워(140)의 진동을 저감시킨다.In this embodiment, the
먼저 타워(140)의 진동방향이 바람에 대향되는 방향인지 여부를 판단한다(S300).First, it is determined whether the vibration direction of the
타워(140)가 바람에 대향되는 방향으로 이동되는 경우, 즉 도 2에서 도시한 바와 같이 타워(140)가 A방향 및 B방향으로 운동하는 경우에 날개부(152,152a)의 면적을 증가시켜 바람에 대한 저항력을 증가시킨다(S350).When the
이는 도 5 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 구동부(157)를 이용하여 날개부(152,152a)를 바람에 대향되는 면적을 증가시키는 방향으로 회전시켜 바람에 대한 저항력을 증가시킴으로써 타워(140)의 진동폭을 줄여 타워(140)의 진동을 저감시킨다.As shown in FIGS. 5 and 7, by using the
그리고, 타워(140)의 진동방향이 바람에 대향되는 방향이 아닌 경우, 즉 타워(140)의 진동방향이 바람에 대향되는 방향에 반대방향인지 여부를 판단한다(S400).Then, it is determined whether the vibration direction of the
타워(140)가 바람에 대향되는 방향에 반대방향으로 이동되는 경우, 즉 도 2에서 도시한 바와 같이 타워(140)가 C방향 및 D방향으로 운동하는 경우에 날개부(152,152a)의 면적을 감소시켜 바람에 대한 저항력을 감소시킨다.When the
이는 도 6 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 구동부(157)를 이용하여 날개부(152,152a)를 바람에 대향되는 면적을 감소시키는 방향으로 회전시켜 바람에 대한 저항력을 감소시킴으로써 타워(140)의 진동폭이 커지는 것을 방지하여 타워(140)의 진동을 저감시킨다.6 and 8, by using the
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100: 풍력발전기 110: 블레이드
120: 로터 130: 나셀
140: 타워 150: 진동 저감유닛
151: 저항체 152,152a: 날개부
153: 지지부 157: 구동부
159: 센싱부100: Wind power generator 110: Blade
120: rotor 130: nacelle
140: Tower 150: Vibration reduction unit
151:
153: support part 157:
159:
Claims (5)
상기 로터에 연결되는 나셀(nacelle);
상기 나셀을 지지하는 타워; 및
상기 나셀 상에 위치하며, 상기 블레이드의 회전을 정지하는 동안, 바람에 대한 저항력을 증감시켜 상기 타워의 진동을 저감시키는 진동 저감유닛을 포함하며,
상기 진동 저감유닛은,
상기 타워의 진동을 저감하도록 상기 타워의 진동방향에 따라 회전되고 바람에 대향되는 면적이 변화되어 바람에 대한 저항력이 증감되는 익형 단면을 갖는 날개부를 구비하는 저항체;
상기 저항체의 양측을 지지하는 지지부; 및
상기 날개부의 일측에 연결되어, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동되는 경우 상기 날개부를 회전시켜 바람에 대향되는 상기 날개부의 면적을 증가시키고, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향에 반대방향으로 이동되는 경우 상기 날개부를 회전시켜 바람에 대향되는 상기 날개부의 면적을 감소시키는 구동부를 포함하는 풍력발전기.A rotor to which a blade rotated by the wind is connected;
A nacelle connected to the rotor;
A tower for supporting the nacelle; And
And a vibration reduction unit located on the nacelle and reducing the vibration of the tower by increasing or decreasing resistance to wind while stopping the rotation of the blade,
The vibration reduction unit includes:
And a blade portion having an airfoil section having an airfoil section whose resistance to wind is increased or decreased by changing an area facing the wind and being rotated along a vibration direction of the tower so as to reduce vibration of the tower;
A support for supporting both sides of the resistor; And
Wherein when the tower is moved in a direction opposite to the wind, the wing portion is rotated to increase the area of the wing portion facing the wind, and the tower is moved in a direction opposite to the direction in which the wind is opposed to the wind And a driving unit that rotates the wing unit to reduce an area of the wing unit facing the wind.
상기 날개부는, 전연(leading edge)에 대해 후연(trailing edge)이 상대 회동가능하게 형성되며,
상기 구동부는,
상기 날개부의 전연 및 후연에 각각 연결되며, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향으로 이동되는 경우 상기 날개부의 전연을 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 증가시키고 상기 날개부의 후연을 전연에 대해 상대회동시켜 바람이 상기 날개부의 후연을 따라 유입되는 방향에 반대방향으로 토출되게 하며, 상기 타워가 바람에 대향되는 방향에 반대방향으로 이동되는 경우 상기 날개부의 전연을 회전시켜 바람에 대향되는 면적을 감소시키고 상기 날개부의 후연을 전연에 대해 평행되게 상대회동시키는 풍력발전기.The method according to claim 1,
The wing portion is formed so that a trailing edge is relatively rotatable with respect to a leading edge,
The driving unit includes:
And when the tower is moved in a direction opposite to the wind, the leading edge of the wing portion is rotated to increase an area facing the wind, and the trailing edge of the wing portion is rotated relative to the leading edge When the tower is moved in a direction opposite to the direction in which the wind is opposed to the wind, the leading edge of the wing portion is rotated to reduce the area facing the wind, A wind turbine generator that rotates the trailing edge of the beam relative to the leading edge in parallel.
상기 나셀 및 상기 타워 중 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 타워의 진동방향을 감지하는 센싱부를 더 포함하는 풍력발전기.The method according to claim 1,
And a sensing unit installed in at least one of the nacelle and the tower to sense a vibration direction of the tower.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140070741A KR101556188B1 (en) | 2014-06-11 | 2014-06-11 | Wind turbine generator |
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KR1020140070741A KR101556188B1 (en) | 2014-06-11 | 2014-06-11 | Wind turbine generator |
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