KR101643897B1 - Wind generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전기에 구비되며, 바람에 의해 회전 운동을 하는 블레이드, 블레이드가 기 설정된 rpm 이하로 회전하는 경우, 풍력 발전기가 주 전원 저장부에서 보조 전원 저장부로 충전하도록 변경하는 스위치, 블레이드의 회전 속도, 회전 속도에 따른 스위치의 이동 및 풍력 발전기의 동작을 제어하는 제어부, 주 전원 저장부, 보조 전원 저장부를 포함하는 풍력 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a wind turbine generator, more particularly, to a wind turbine generator which is provided in a wind turbine generator, in which, when a blade or a blade rotating by wind is rotated at a predetermined rpm or less, The present invention relates to a wind power generator including a switch for changing the rotation speed of the blade, a rotation speed of the blade, a movement of the switch in accordance with the rotation speed, a control unit for controlling the operation of the wind power generator,
Description
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정 속도 범위 안의 풍속에서 발전기의 무부하 전압을 이용하여 보조 전원 저장부에 충전하고, 긴급 상황시 내부 시스템 또는 외부 장치에 전력을 공급하도록 하는 풍력 발전기에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind turbine generator, more particularly, to a wind turbine generator for charging an auxiliary power source using a no-load voltage of a generator at a wind speed within a constant speed range, .
풍력 에너지는 친환경 에너지 중 하나로, 태양열 발전, 수력 발전, 지열 발전, 조력 발전, 파력 발전 등 신재생 에너지 중에서 최근 가장 많은 연구가 이루어지고 있으며, 투자 대비 생산 전력의 효율성도 높은 편에 속하여 급성장하고 있는 에너지 공급원이다. Wind energy is one of the eco-friendly energies. Most of the renewable energies such as solar power generation, hydroelectric power generation, geothermal power generation, tidal power generation, and wave power generation are currently being studied the most. It is an energy source.
풍력 발전은 도 1과 같은 풍력 발전기를 바람이 지니고 있는 에너지를 통해 전기 에너지로 바꾸어 주는 장치로, 일정 풍속 이상에서 바람의 힘으로 풍력 발전기의 블레이드(날개)를 회전시키게 되며, 이 때 생기는 회전력으로 발전기를 작동시켜 전기를 생산할 수 있다. 블레이드에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시키게 되며, 블레이드에서 발생한 기계적인 에너지를 전기 에너지로 변환하게 되는 것이다.The wind power generator is a device that turns the wind power generator as shown in FIG. 1 into electric energy through the energy of the wind. The wind power generator rotates the blades (wings) of the wind power generator at a predetermined wind speed or higher. The generator can be operated to produce electricity. The rotational force generated by the blade is increased to the rotational speed required by the generator through the central rotational shaft to rotate the generator and the mechanical energy generated by the blade is converted into electric energy.
또한, 풍력 발전기의 발전량은 바람의 세기와 풍차의 크기에 의존하며, 풍력발전량은 블레이드 길이의 제곱에 비례하고 풍속의 세제곱에 비례하므로, 발전기가 크고 바람이 강한 곳일수록 더 많은 풍력 에너지를 생산할 수 있어 유리하다. In addition, since the amount of power generated by a wind turbine depends on the wind intensity and the size of the wind turbine, and the amount of wind power is proportional to the square of the blade length and proportional to the cube of the wind speed, the larger the generator and the stronger the wind, It is advantageous.
도 2를 참조하면, 풍속이 v1(cut-in wind speed; 시동 풍속) 이상이 되는 경우에 풍력 발전기가 풍력 발전을 시작하게 된다. 그러나, 풍속이 v2(rated wind speed; 정격 풍속)까지 도달하기 전까지는 풍력 발전기가 발전을 시작하지 않고 무부하 상태를 유지하게 된다. 이 때, 풍력 발전기의 블레이드는 계속해서 돌아가게 되지만 발전된 전력을 저장하지는 않으므로, 시동 풍속과 정격 풍속 사이의 자연 에너지는 전기 에너지로 변환되지 못하고 버려지게 되는 문제점이 있다.Referring to FIG. 2, when the wind speed becomes equal to or greater than v1 (cut-in wind speed), the wind power generator starts wind power generation. However, until the wind speed reaches v2 (rated wind speed), the wind power generator will not start generating power and will remain in no-load state. At this time, the blades of the wind turbine continue to rotate but do not store the generated electric power, so that the natural energy between the starting wind speed and the rated wind speed can not be converted into electric energy and is discarded.
한편, 풍력발전 시스템은 환경 문제나 소음 등으로 사람의 발길이 닿지 않는 해안이나 해상 등에 설치되는 경우가 많아진다. 그런데, 풍력발전 시스템 내부의 계통 전원이 이상이 생겨 차단이 되는 경우, 내부 시스템 전원을 유지하는 UPS(Uninterruptible power supply; 무정전 전원 장치)는 최대 1시간 이내 가량 전원을 공급할 수 밖에 없으며, 계통 전원 차단이 길어지게 되는 경우에는 UPS 의 용량 한계로 풍력 발전기 내부에 전원을 공급을 할 수 없게 되는 문제점이 있다.
On the other hand, the wind power generation system is often installed on the coast or the sea where people can not get out because of environmental problems or noise. However, when the system power inside the wind power generation system is interrupted due to an abnormality, the uninterruptible power supply (UPS) which maintains the internal system power can not supply power within a maximum of one hour, There is a problem that the power supply can not be supplied to the inside of the wind power generator due to the capacity limit of the UPS.
본 발명은 상술한 바와 같이 기존의 풍력발전 시스템이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍력 발전기가 정격 풍속 이하인 경우 버려지게 되는 에너지를 보조 전원 저장부에 저장하고, 추후 계통 전원 차단 등의 비상 상황시 충전한 보조 전력을 공급하는 풍력 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.As described above, the present invention is to solve the problems of existing wind power generation systems. When the wind power generator is below the rated wind speed, the energy that is discarded is stored in the auxiliary power storage unit, and an emergency situation And to provide a wind power generator that supplies auxiliary power charged at the time of power generation.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and various technical problems can be included within the scope of what is well known to a person skilled in the art from the following description.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기는, 풍력발전기에 구비되며, 바람에 의해 회전 운동을 하는 블레이드, 상기 블레이드가 기 설정된 rpm 이하로 회전하는 경우, 풍력 발전기가 주 전원 저장부에서 보조 전원 저장부로 충전하도록 변경하는 스위치, 상기 블레이드의 회전 속도, 상기 회전 속도에 따른 스위치의 이동 및 풍력 발전기의 동작을 제어하는 제어부, 주 전원 저장부, 보조 전원 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind turbine generator for a wind turbine generator, comprising: a blade that rotates by wind; a wind turbine generator that rotates the blade at a predetermined rpm or less; A switch for changing the rotation speed of the blade, a movement of the switch according to the rotation speed, and a control unit for controlling the operation of the wind power generator, a main power storage unit, and an auxiliary power storage unit .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기는, 상기 풍력 발전기가 발전한 교류 전원을 직류 전원으로 전환하여 상기 주 전원 저장부, 상기 보조 전원 저장부 중 적어도 어느 하나에 저장하도록 하는 전력변환장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The wind turbine according to an embodiment of the present invention further includes a power conversion device for converting the AC power generated by the wind turbine generator to DC power and storing the AC power in at least one of the main power storage unit and the auxiliary power storage unit And further comprising:
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기는, 상기 제어부가 상기 풍력 발전기에 외부의 전원 공급이 중단되면, 상기 보조 전원 저장부에 충전된 전원을 풍력발전기 내부 시스템에 공급하며, 상기 풍력 발전기의 외부 전원 공급이 기 설정된 시간 이상 중단되면, 풍력 발전기가 보조 전원 장치에 충전하도록 상기 스위치를 변경하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the wind turbine according to an embodiment of the present invention, when the external power supply to the wind turbine is interrupted, the controller supplies the power stored in the auxiliary power storage to the internal system of the wind turbine generator, When the external power supply of the wind power generator is interrupted for a predetermined time or more, the switch is changed so that the wind power generator charges the auxiliary power supply.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기는, 상기 제어부가 상기 풍력 발전기에 UPS 전원 공급이 중단되면, 상기 보조 전원 저장부에 충전된 전원을 풍력발전기 내부 시스템에 공급하는 것을 특징으로 한다.Further, in the wind turbine according to an embodiment of the present invention, when the UPS power supply to the wind turbine is interrupted, the controller supplies the power charged in the auxiliary power storage unit to the internal system of the wind turbine generator.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기는, 상기 제어부가 상기 보조 전원 저장부가 충전 완료되면, 풍력 발전기가 주 전원 장치에 충전하도록 상기 스위치를 변경하고, 상기 보조 전원 저장부의 충전 용량이 기 설정된 용량보다 적어지면, 풍력 발전기가 보조 전원 장치에 충전하도록 상기 스위치를 변경하는 것을 특징으로 한다.
Meanwhile, in the wind turbine according to the embodiment of the present invention, when the control unit completes charging the auxiliary power source storage unit, the switch is changed so that the wind power generator charges the main power source device, And the switch is changed so that the wind power generator charges the auxiliary power source device when the capacity is smaller than the set capacity.
종래의 풍력 발전기는 시동 풍속과 정격 풍속 사이의 구간에서 발전을 시작하지 않고 무부하 상태를 유지하게 되므로, 풍력 발전기의 블레이드는 계속해서 돌아가게 되지만 발전된 전력을 저장하지는 않아 자연 에너지는 전기 에너지로 변환되지 못하고 버려지게 되었으나, 본 발명은 풍력 발전기의 블레이드의 rpm으로 풍속을 판단하고 기 설정된 rpm 범위에서 회전하는 경우 보조 전원 장치에 충전하도록 변경하도록 하여, 발전기 무부하 전력을 유용하게 사용할 수 있게 된다.Conventional wind power generators maintain a no-load state without starting power generation in the interval between the starting wind speed and the rated wind speed, so that the blades of the wind power generator continue to rotate, but do not store the developed electric power and the natural energy is converted into electric energy However, the present invention makes it possible to judge the wind speed at the rpm of the blade of the wind power generator and change the charging to the auxiliary power supply when rotating at a predetermined rpm range, so that the generator no-load power can be usefully used.
또한, 본 발명에 따르면 풍력발전 시스템 내부의 계통 전원이 이상이 생겨 차단이 되는 경우, 최대 1시간 가량의 전원을 공급할 수 밖에 없는 내부 시스템 전원을 유지하는 UPS 이외에, 시동 풍속과 정격 풍속 사이의 구간에서 충전된 보조 전원 장치의 전력을 풍력발전 시스템에 공급하도록 하여, 항공 장애등, 통신 장비 등 풍력 발전기 내부 시스템에 전력을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.
In addition, according to the present invention, in addition to a UPS that maintains internal system power that can only supply a maximum of about one hour of power when the system power inside the wind power generation system is interrupted due to an abnormality, the interval between the starting wind speed and the rated wind speed It is possible to stably supply power to an internal system of a wind turbine generator such as an aviation obstacle or communication equipment.
도 1은 풍력 발전기를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기가 구동되는 풍속의 구간을 나타내는 그래프이다.
도 3, 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기가 풍속의 구간에 따라 주 전원 저장부와 보조 전원 저장부 사이를 변환하는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기가 비상시에 전력을 공급하는 구성도이다.1 is an exemplary view showing a wind turbine generator.
2 is a graph showing a section of a wind speed at which a wind turbine is driven according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views showing a configuration in which a wind turbine according to an embodiment of the present invention changes between a main power storage unit and an auxiliary power storage unit according to a section of wind speed.
5 is a configuration diagram of a wind turbine according to an embodiment of the present invention to supply power in an emergency.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '풍력 발전기'를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, a wind turbine generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. In addition, the matters described in the attached drawings may be different from those actually implemented by the schematic drawings to easily describe the embodiments of the present invention.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.In the meantime, each constituent unit described below is only an example for implementing the present invention. Thus, in other implementations of the present invention, other components may be used without departing from the spirit and scope of the present invention.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. Also, the expression " comprising " is intended to merely denote that such elements are present as an expression of " open ", and should not be understood to exclude additional elements.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
Also, the expressions such as 'first, second', etc. are used only to distinguish between plural configurations, and do not limit the order or other features among the configurations.
도 1은 종래의 풍력 발전기를 나타내는 예시도이며, 도 2는 풍력 발전기가 풍속에 따라 생산할 수 있는 출력을 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a diagram showing a conventional wind turbine generator, and FIG. 2 is a graph showing an output of the wind turbine generator according to the wind speed.
도 1, 2를 참조하면, 종래의 풍력 발전기가 풍속에 따라서 생산할 수 있는 출력은 풍속에 따라 달라지게 된다. 풍력 발전기에 인가되는 풍속은 v1(cut-in wind speed; 시동 풍속), v2(rated wind speed; 정격 풍속), v3(cut-off wind speed; 차단 풍속)에 따라서 풍력 발전기의 출력이 달라지게 된다. 먼저 시동 풍속(v1)은 약 3~4m/s 가량으로, 바람이 거의 불지 않거나 불더라도 풍력 발전기의 블레이드를 회전시키기에 충분하지 않은 풍속이므로, 출력이 거의 발생하지 않는다.Referring to FIGS. 1 and 2, the output of the conventional wind turbine generator according to the wind speed varies depending on the wind speed. The output of the wind turbine generator varies depending on the cut-in wind speed (v1), the rated wind speed (v2), and the cut-off wind speed (v3) . First, the starting wind speed (v1) is about 3 to 4 m / s, and since the wind speed is not enough to rotate the blades of the wind power generator even if the wind is hardly blown or blows, the output is hardly generated.
이어, 시동 풍속(v1)을 지나 정격 풍속(v2)에 이르기까지, 풍력 발전기가 발생시킬 수 있는 출력은 완만하게 증가한다. 이 때 정격 풍속(v2)은 대략 14~15m/s 정도가 되는데, 정격 풍속에 도달하여야 해당 풍력 발전기가 생산할 수 있는 최대 출력에 도달하게 되므로, 효율성을 고려하여 시동 풍속(v1)에서 정격 풍속(v2)까지의 구간에서는 발전기에 부하가 없는 무부하 상태에서 작동하게 된다.Then, until the rated wind speed v2 exceeds the starting wind speed v1, the output power that the wind power generator can generate gradually increases. In this case, the rated wind speed (v2) is about 14 to 15 m / s. When the rated wind speed is reached, the maximum output that can be produced by the wind power generator is reached. v2), the generator will operate in a no-load state with no load.
정격 풍속(v2)을 지나 차단 풍속(v3)의 구간 까지는, 풍력 발전기가 풍속과 무관하게 일정한 출력을 발생할 수 있다. 이 때, 정격 풍속(v2)이상의 바람이 불게 되면 풍력 발전기의 회전자 출력을 제어하여 발전기에 과부하가 걸리지 않도록 하며, 블레이드의 각도를 제어하는 등의 방법으로 회전자 출력을 일정하게 제어할 수 있다. 그러나, 25~30m/s 정도의 차단 풍속(v3)에 도달하게 되면, 강력한 바람(ex; 태풍, 토네이도, 싹쓸바람 등)이 풍력 발전기 자체가 파손될 정도로 회전시킬 우려가 있게 되므로, 풍력 발전기의 회전을 멈추게 하고 발전을 중단하도록 한다.The wind turbine generator can generate a constant output regardless of the wind speed up to the interval of the rated wind speed (v2) and the intercept wind speed (v3). At this time, if the wind blows over the rated wind speed (v2), the output of the rotor of the wind power generator is controlled so that the generator is not overloaded, and the rotor output can be controlled constantly by controlling the angle of the blade . However, when the breaking wind speed (v3) of about 25 to 30 m / s is reached, there is a fear that the strong wind (ex: typhoon, tornado, wind blowing) And stop development.
이 때, 종래의 풍력 발전기는 시동 풍속(v1)에서 정격 풍속(v2) 사이의 구간에서 발전을 시작하지 않고 무부하 상태를 유지하여, 발전된 전력을 저장하지 않아 버려지게 되었으므로, 본 발명은 보조 전원 저장부와 스위치의 구성을 더 포함시켜 발전기 무부하 전력을 유용하게 사용할 수 있게 된다.
At this time, since the conventional wind power generator does not start power generation in the section between the starting wind speed (v1) and the rated wind speed (v2) and keeps the no-load state and does not store the generated power, The configuration of the part and the switch is further included, so that the no-load power of the generator can be usefully used.
도 3, 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기가 풍속의 구간에 따라 주 전원 저장부와 보조 전원 저장부 사이를 변환하는 구성도이다.3 and 4 are views showing a configuration in which a wind turbine according to an embodiment of the present invention changes between a main power storage unit and an auxiliary power storage unit according to a section of wind speed.
도 3을 참조하면, 본 발명의 풍력 발전기(300)는, 블레이드(310), 스위치(320), 제어부(330), 주 전원 저장부(341), 보조 전원 저장부(342)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the wind turbine 300 of the present invention may include a blade 310, a switch 320, a control unit 330, a main power storage unit 341, and an auxiliary
블레이드(310)는 풍력 발전기에 구비되며, 바람에 의해 회전 운동을 한다. 블레이드에는 발전기(311)가 부착되어, 블레이드의 회전 운동에 따라서 전기를 직접 출력할 수 있다. The blade 310 is provided in the wind power generator and rotates by the wind. The generator 311 is attached to the blade so that electricity can be directly output in accordance with the rotational motion of the blade.
스위치(320)는 블레이드가 기 설정된 rpm 이하로 회전하는 경우, 풍력 발전기가 주 전원 저장부에서 보조 전원 저장부로 충전하도록 변경한다. 이 때, 스위치는 기계적인 스위치나 전기적인 스위치를 모두 포함할 수 있다.The switch 320 changes the wind power generator to charge from the main power storage to the auxiliary power storage when the blade rotates below a predetermined rpm. At this time, the switch may include both a mechanical switch and an electrical switch.
상술한 바와 같이 풍속이 정격 풍속(v2)과 차단 풍속(v3)의 구간에 위치하는 경우, 바람의 세기는 블레이드가 돌아가는 rpm(revolution per minute)으로 판단할 수 있다. 기본적으로 풍력 발전이 전기 에너지를 공급할 수 있도록, 정격 풍속(v2)과 차단 풍속(v3)의 사이에서는, 스위치가 주 전원 저장부에 연결되어 있다. 그러나, 블레이드가 기 설정된 rpm 범위에서 회전하는 경우, 제어부는 시동 풍속(v1)과 정격 풍속(v2)의 구간에 위치하는 것임을 판단하고, 풍력 발전기가 보조 전원 저장부에 충전하도록 스위치를 변경한다. 따라서, 종래의 경우 블레이드가 회전하더라도 전력을 생산하지 않고 버려지게 되었던 전력을 보조 전원 저장부에 충전함으로써, 긴급 상황 발생시 사용할 수 있게 된다.When the wind speed is in the interval between the rated wind speed v2 and the blocked wind speed v3 as described above, the wind intensity can be determined as rpm (revolution per minute) at which the blade runs. Basically, the switch is connected to the main power storage unit between the rated wind speed (v2) and the cutoff wind speed (v3) so that the wind power can supply electric energy. However, when the blade rotates within the predetermined rpm range, the control unit determines that the control unit is located in the interval between the starting wind speed v1 and the rated wind speed v2, and changes the switch so that the wind power generator charges the auxiliary power storage unit. Therefore, in the conventional case, even when the blade rotates, the auxiliary power storage unit is charged with electric power that has been discarded without generating electric power, so that the auxiliary power storage unit can be used when an emergency occurs.
특히, 주 전원 저장부에 전력을 저장하는 경우, 풍력 발전기는 부하 운전을 하게 된다. 부하 운전은 발전기에 생산된 전기를 사용하는 모든 기계, 기기, 기구 등이 연결된 상태에서 발전기를 작동하는 것이므로, 해당 기계, 기기, 기구들이 사용하는 전기 에너지를 소비하게 된다. 그러나, 시동 풍속(v1)에서 정격 풍속(v2) 사이의 구간에는, 스위치를 통해 보조 전원 저장부로 변경하게 되므로 무부하 상태에서 발전기가 생산한 전력을 충전 가능해지므로 보다 더 효율적으로 보조 전원 저장부를 충전시킬 수 있다.In particular, when power is stored in the main power storage unit, the wind power generator is subjected to load operation. The load operation is to operate the generator with all the machines, equipment, and appliances that use the electricity produced by the generator connected, consuming the electrical energy used by the machine, equipment, and equipment. However, since the auxiliary power storage unit is changed over from the starting wind speed v1 to the rated wind speed v2 through the switch, the power generated by the generator can be charged in the no-load state, so that the auxiliary power storage unit can be charged more efficiently .
제어부(330)는 블레이드의 회전 속도와, 회전 속도에 따른 스위치의 이동 및 풍력 발전기의 동작을 제어한다. 이 때, 제어부는 시동 풍속(v1), 정격 풍속(v2), 차단 풍속(v3)에 따라서 블레이드의 회전 동작을 시작하고 멈추도록 제어하며, 다양한 외부 환경에 따라서 주 전원 저장부에 충전할 것인지 보조 전원 저장부에 충전할 것인지도 판단한다. 또한 제어부는, 보조 전원 저장부의 충전이 완료되면 풍력 발전기가 주 전원 저장부에 충전하도록 스위치를 변경하여 풍력 발전기의 정상적인 가동이 진행되도록 할 수 있다.The control unit 330 controls the rotation speed of the blades, the movement of the switch according to the rotation speed, and the operation of the wind power generator. At this time, the control unit controls to start and stop the rotating operation of the blades according to the starting wind speed v1, the rated wind speed v2, and the blocking wind speed v3, and determines whether to charge the main power storage unit It is also determined whether or not to charge the power storage unit. In addition, the controller may change the switch so that the wind power generator is charged to the main power storage when the charging of the auxiliary power storage unit is completed, so that the normal operation of the wind power generator can proceed.
또한, 제어부는 바람이 시동 풍속(v1)과 정격 풍속(v2) 사이의 구간에 위치할 때 보조 전원 저장부에 충전할 수도 있지만, 보조 전원 저장부의 충전 용량이 기 설정된 용량(ex; 보조 전원 저장부의 충전 용량이 30% 이하로 내려 가는 경우) 보다 적어지는 경우 비상 상황을 대비할 수 있도록 스위치를 변경하여 풍력 발전기가 보조 전원 장치에 충전하도록 할 수 있다.
Also, the control unit may charge the auxiliary power source storage unit when the wind is positioned between the starting wind speed v1 and the rated wind speed v2. However, when the charging capacity of the auxiliary power source storage unit exceeds a preset capacity The charge capacity of the secondary battery is reduced to less than 30%), it is possible to change the switch so that the wind power generator charges the auxiliary power supply to prepare for the emergency situation.
또한, 본 발명의 풍력 발전기는, 풍력 발전기가 발전한 교류 전원을 직류 전원으로 전환하여 주 전원 저장부, 보조 전원 저장부 중 적어도 어느 하나에 저장하도록 하는 전력변환장치(350)를 더 포함할 수 있다.The wind turbine of the present invention may further include a power conversion device 350 for converting the AC power generated by the wind power generator into DC power and storing the AC power in at least one of a main power storage unit and an auxiliary power storage unit .
전력변환장치(350)는, 풍력 발전기가 발전한 계통 전력을 저장부의 충전에 사용할 수 있도록 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전원으로 변환한다. 또한, 직류-직류 변환(DC-DC), 전력을 송전할 때 사용되는 직류-교류(DC-AC) 변환장치도 사용될 수 있다.
The power conversion apparatus 350 converts an AC power source to a DC power source so that the grid power generated by the wind power generator can be used for charging the storage unit. Also, DC-DC conversion (DC-AC) conversion devices used for power transmission can be used.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기가 비상시에 전력을 공급하는 구성도이다.5 is a configuration diagram of a wind turbine according to an embodiment of the present invention to supply power in an emergency.
도 5를 참조하면, 본 발명의 풍력 발전기는 풍력발전시스템의 계통 전원이 차단되는 경우, 내부 시스템 전원을 유지할 수 있는 UPS(uninterruptible power supply; 무정전 전원 장치)를 구비한다. 이러한 UPS는 일반 전원 또는 예비 전원을 사용할 때 전압 변동, 순간 정전, 과도 전압 등으로 인한 전원 이상을 방지하고 안정된 전원을 공급하기 위한 장치이다. 그러나, 풍력 발전 시스템과 같은 대규모 플랜트의 경우 UPS의 구동 시간은 길게 잡아도 1시간 가량에 불과하며, 특히 풍력 발전기는 인적이 드문 해안, 해상 등에 위치하므로 풍력발전기 내부에 장기간 전원을 공급하기가 용이하지 않다. Referring to FIG. 5, the wind turbine of the present invention includes an uninterruptible power supply (UPS) capable of maintaining internal system power when the system power of the wind power generation system is shut off. Such a UPS is a device for preventing a power failure due to voltage fluctuation, momentary power failure, transient voltage and the like and supplying stable power when using a general power or a spare power. However, in the case of a large-scale plant such as a wind power generation system, the operation time of the UPS is only about one hour even if it is long, and in particular, since the wind turbine is located in a coastal area and a sea where the human being is uncommon, not.
따라서, 본 발명의 풍력 발전기의 제어부(330)는, 풍력 발전기에 외부의 전원 공급이 중단되면, 보조 전원 저장부에 충전된 전원을 풍력발전기 내부 시스템에 공급하도록 한다. 이 때, 외부의 전원 공급이 중단되는 것을 감지하여 보조 전원 저장부를 작동할 수도 있고, 긴급 상황에서 동작하는 UPS의 풍력 발전기로 전원 공급이 중단되면 긴급 상황을 감지하여 보조 전원 저장부를 작동할 수도 있다. 이 때, 계통 전원 차단이 장기간 지속될 수 있는 위험이 존재하므로, 전원을 공급하는 장치는 풍력발전기 자체의 항공장애등, 통신장비 등 필수적으로 동작되어야 하는 구성에만 전원을 공급하는 것이 바람직하다.Accordingly, the control unit 330 of the wind turbine generator of the present invention supplies power to the internal system of the wind turbine generator when the external power supply to the wind turbine generator is interrupted. In this case, the auxiliary power storage unit may be activated by detecting the external power supply interruption. Alternatively, when the power supply is stopped by the wind turbine of the UPS operating in an emergency, the auxiliary power storage unit may be operated by sensing an emergency situation . At this time, there is a risk that the system power shutdown may be continued for a long period of time. Therefore, it is preferable that the power supply device supplies power only to a configuration that must be essentially operated, such as aviation failure of the wind turbine itself, and communication equipment.
또한, 제어부는 풍력 발전기의 외부 전원 공급이 기 설정된 시간 이상 중단되면, 풍력 발전시스템을 자가발전하기 위하여, 발전기 부하 운전을 하는 주 전원 저장부보다 효율이 높은 발전기 무부하 운전을 하는 보조 전원 저장부에 충전하도록 스위치를 변경한다.
In addition, when the external power supply of the wind turbine is interrupted for a predetermined time or longer, the controller controls the auxiliary power storage unit to perform the no-load operation of the generator, which is more efficient than the main power storage unit that operates the generator load, Change the switch to charge.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
The embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and the present invention is not limited thereto. 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 and scope of the invention.
300: 풍력 발전기
310: 블레이드
311: 발전기
320: 스위치
330: 제어부
331: 제동 장치
340: 보조전원 저장부
341: 주전원 저장부
342: UPS
350: 전력 변환장치
360: 내부시스템 및 외부장치300: Wind generator
310: blade
311: Generator
320: Switch
330:
331: Braking device
340: auxiliary power storage unit
341: Main power storage unit
342: UPS
350: power converter
360: Internal system and external devices
Claims (7)
상기 블레이드가 기 설정된 rpm 이하로 회전하는 경우, 풍력 발전기가 보조 전원 저장부에 충전하도록 변경하는 스위치;
상기 블레이드의 회전 속도, 상기 회전 속도에 따른 스위치의 이동 및 풍력 발전기의 동작을 제어하는 제어부;
주 전원 저장부;
보조 전원 저장부;
를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 블레이드가 기 설정된 rpm 이하로 회전하는 경우, 상기 풍력발전기에 인가되는 풍속이 시동 풍속과 정격 풍속 사이의 구간임을 판단하고 상기 스위치를 변경하여, 상기 주 전원 저장부 대신 상기 보조 전원 저장부에 충전하고,
상기 풍력 발전기에 외부의 전원 공급이 중단되면, 상기 보조 전원 저장부에 충전된 전원을 풍력발전기 내부 시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
A blade provided in the wind power generator and rotating by wind;
A switch for changing the wind power generator to charge the auxiliary power source when the blade rotates at a predetermined rpm or less;
A control unit for controlling the rotation speed of the blade, the movement of the switch according to the rotation speed, and the operation of the wind power generator;
A main power storage unit;
An auxiliary power storage unit;
Lt; / RTI >
Wherein,
The control unit determines that the wind speed to be applied to the wind turbine is a period between the starting wind speed and the rated wind speed and changes the switch to charge the auxiliary power storage unit instead of the main power storage unit, and,
Wherein the power supplied to the auxiliary power storage unit is supplied to the internal system of the wind power generator when the external power supply to the wind power generator is interrupted.
상기 풍력 발전기가 발전한 교류 전원을 직류 전원으로 전환하여 상기 주 전원 저장부, 상기 보조 전원 저장부 중 적어도 어느 하나에 저장하도록 하는 전력변환장치;
를 더 포함하는 풍력 발전기.
The method according to claim 1,
A power conversion device for converting the AC power generated by the wind power generator into a DC power and storing the AC power in at least one of the main power storage unit and the auxiliary power storage unit;
And a wind turbine.
상기 제어부는,
상기 풍력 발전기의 외부 전원 공급이 기 설정된 시간 이상 중단되면, 풍력 발전기가 보조 전원 저장부에 충전하도록 상기 스위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein,
And changes the switch so that the wind power generator charges the auxiliary power storage unit when the external power supply of the wind power generator is stopped for a predetermined time or more.
상기 제어부는,
상기 풍력 발전기에 UPS 전원 공급이 중단되면, 상기 보조 전원 저장부에 충전된 전원을 풍력발전기 내부 시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein,
And supplies the power charged in the auxiliary power storage unit to the internal system of the wind power generator when the UPS power supply to the wind power generator is stopped.
상기 제어부는,
상기 보조 전원 저장부가 충전 완료되면, 풍력 발전기가 주 전원 저장부에 충전하도록 상기 스위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
The method according to claim 1,
Wherein,
And when the auxiliary power source storage unit is charged, changes the switch so that the wind power generator charges the main power source storage unit.
상기 제어부는,
상기 보조 전원 저장부의 충전 용량이 기 설정된 용량보다 적어지면, 풍력 발전기가 보조 전원 저장부에 충전하도록 상기 스위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.The method according to claim 1,
Wherein,
And changes the switch so that the wind power generator charges the auxiliary power source storage unit when the charging capacity of the auxiliary power source storage unit is less than the predetermined capacity.
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| JP2000102294A (en) * | 1998-09-24 | 2000-04-07 | Meidensha Corp | Medium and small-sized wind power station |
| JP2007231778A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Wind power generation system and method for controlling the same |
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2015
- 2015-01-19 KR KR1020150008697A patent/KR101643897B1/en active IP Right Grant
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