KR101652230B1 - 풍력 발전기 및 그 제어방법 - Google Patents

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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

풍력 발전기 및 그 제어방법을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기는 풍력 터빈의 속도를 감지하는 풍속 감지부 및 감지된 풍속을 표본 추출하여 주파수 변환하고, 변환된 주파수 값을 이용하여 산출한 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 변경하는 제어부를 포함한다.

Description

풍력 발전기 및 그 제어방법{WIND POWER GENERATOR AND METHOD OF CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 풍력 발전기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고풍속으로 인한 풍력 터빈의 운전 정지로 인해 발생하게 되는 전력 손실을 감소시키고, 계통에 원활하게 전력을 공급할 수 있도록 구성된 풍력 발전기 및 풍력 터빈의 극한 풍속 제어 방법에 관한 것이다.
풍력 발전기는 바람의 힘에 의해 회전하고, 여러 개의 블레이드를 가진 로터의 회전력을 이용하여 발전기를 발전시켜 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전력계통이나 수요자에게 공급하는 장치이다.
최근 풍력 발전기가 대형화됨에 따라 풍력 발전기가 받게 되는 풍하중으로 인한 기계적인 하중이 증가한다.
풍력 발전기의 출력 성능을 크게 좌우하는 풍력 발전기의 로터는 바람과 자중으로 인한 동적 하중을 받게 되어 로터의 파손이 우려될 수 있고, 불규칙적으로 부는 바람으로 인해 발생되는 하중 변화로 인해 풍력 발전기의 파워와 로터에 피로 현상이 지배적으로 나타날 수 있다.
풍력 발전기는 특이한 상황에서 몇 가지의 조건이 동시에 발생한다는 가정 하에 정의된 극한적인 조건인 극한 하중의 설계조건을 만족하도록 설계 되어 있다.
최근에는 풍력 발전기의 안전성을 충분히 확보하면서도 설계 하중을 낮출 수 있게 함으로써 풍력 발전기의 경제성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
뿐만 아니라, 풍력 발전기는 이상 상황, 예를 들어 돌풍이 부는 경우 등을 재빨리 감지하여 풍하중으로 인한 기계적인 하중이 증가하는 경우 대처하기 쉬워질 수 있어, 풍력 발전기의 이상 감지를 향상시키기 위한 연구 역시 진행되고 있다.
풍력 발전기의 안정성을 충분히 확보하면서도 설계 하중을 낮추기 위한 연구의 일환으로 로터에 작용하는 추력인 스러스트(thrust)를 제한하는 방법이 있다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 일반적으로 로터에 가해지는 스러스트는 정격 풍속까지는 급격하게 증가하다가, 그 이후에는 블레이드의 피치각도의 제어에 의해 급격하게 줄어든다.
로터의 회전력을 전달받아 발전기가 생산하는 전력은 정격 풍속까지는 급격하게 증가하다가, 그 이후에는 역시 블레이드의 피치각도의 제어로서 출력제어가 이루어져서 일정하게 유지된다.
이와 같이, 로터에 가해지는 스러스트는 정격 풍속 부근에서 스러스트 피크가 나타난다. 이러한 스러스트 피크는 로터와 타워에 있어서 피로 부하를 증가시킨다. 이 스러스트 피크는 불규칙한 바람의 영향으로 나타나는 난류로 인해 더욱 크게 나타나며, 난류는 스러스트가 스러스트 피크에 걸쳐서 반복적으로 나타나도록 함으로써 과도한 스러스트 피로 부하가 나타나게 한다.
스러스트(thrust)를 제한하는 방법은 이 스러스트 피크 부분을 강제로 일정한 스러스트값을 가지도록 제어하는 것이다.
기존에는 로터에 가해지는 스러스트를 제한하기 위해서 풍속에 대응하는 발전기의 전력을 기준으로 스러스트 피크가 나타나는 구간에 대응하는 전력 구간에 대하여 스케쥴 방식으로 블레이드의 피치각도를 천천히 증가시킨다. 즉, 스러스트 피크가 나타나는 구간에서 블레이드의 피치각도를 천천히 증가시킴으로써 발전기의 생산전력의 증가율을 둔화시켜 풍력 발전기의 하중을 줄인다.
하지만, 기존에는 발전기의 전력을 기준으로 스러스트 피크가 나타나는 구간에 대하여 블레이드의 피치각도를 스케쥴 방식으로 천천히 증가시키기 때문에 바람의 변동에 대비하여 블레이드 피치각도의 조절이 지나치게 느려질 수 있다. 이로 인해, 블레이드 피치각도 조절이 적절한 시점에 이루어지지 못한 경우 풍력 발전기의 하중이 증가하게 되어 풍력 발전기의 피로 부하가 커질 우려가 있다. 특히 바람이 불규칙한 난류의 경우 이러한 경향을 더욱 심하게 나타날 수 있다.
따라서, 돌풍이 부는 경우와 같이, 이상 상황을 재빨리 감지하는 것이 매우 중요하여 이와 관련된 알고리즘에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 실시예는 풍력 발전기는 돌풍이 부는 경우 와 같은 이상 상황을 재빨리 감지하고자 한다.
또한, 이상 상황의 데이터를 수집하는 과정에서 메모리가 과도하게 사용되는 것을 방지하기 위한 제어 방법을 제공하고자 한다.
이로 인하여, 안전성을 충분히 확보하고 설계 하중을 낮출 수 있음과 함께 발전기에서 생산되는 전력의 손실을 최소화할 수 있고 바람의 변동에 의한 풍력 발전기의 실제 하중 증가를 감소시킬 수 있는 풍력 발전기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 풍력 터빈의 속도를 감지하는 풍속 감지부; 및
상기 감지된 풍력 발전기의 속도를 표본 추출하여 주파수 변환하고, 변환된 주파수 값을 이용하여 산출한 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 변경하는 제어부;를 포함하는 풍력 발전기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 이상 감지 변수는 기 산출된 이상 감지 변수에 기초하여 산출될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 산출한 이상 감지 변수가 상기 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 안전 단계로 진입시키고, 상기 안전 단계 진입 이후 일정 시간이 경과하면 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 점진적으로 정상 단계로 재진입시킬 수 있다.
또한, 상기 이상 감지 변수는 하기 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
이상 감지 변수i= C* 이상 감지 변수i-1+ (1- C)* [(xi-)/σi]4
단, C는 망각인자(Forgetting factor)
Figure 112014123599738-pat00001
는 표본 평균
σi 는 표본의 표준 편차
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 풍력 터빈의 속도를 감지하는 단계;와 상기 감지된 풍속을 표본 추출하여 주파수 변환하는 단계;와 상기 변환된 주파수 값을 이용하여 이상 감지 변수를 산출하는 단계;와 상기 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 변경하는 단계;를 포함하고,
상기 이상 감지 변수는 기 산출된 이상 감지 변수에 기초하여 산출되는 풍력 발전기의 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 이상 감지 변수가 상기 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 안전 단계로 진입시키고, 상기 안전 단계 진입 이후 일정 시간이 경과하면 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 정상 단계로 점진적으로 재진입시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이상 상황 감지를 재빨리 할 수 있음에 따라, 풍력 발전기의 안전성을 충분히 확보하고 설계 하중을 낮출 수 있음은 물론이고, 발전기에서 생산되는 전력의 손실을 최소화할 수 있고 바람의 변동에 의한 풍력 발전기의 실제 하중 증가를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이상 상황 감지의 데이터를 최소화함으로써 메모리가 과도하게 사용되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 시간에 따른 이상 감지 변수값의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 풍력 발전기(1)는 타워(2)와, 이 타워(2)의 상단부에 설치된 너셀(3)을 포함한다. 너셀(3)은 요(yaw) 방향으로 선회 가능하고, 너셀 선회 유닛(4)에 의해 원하는 방향을 향하게 된다. 너셀(3)에는 발전기(5)와 기어(6)가 탑재되어 있다. 발전기(5)는 기어(6)를 통해 로터(Rotor)(7)에 연결되어 있다.
로터(7)는 블레이드(8)와, 이 블레이드(8)를 지지하는 허브(9)를 포함한다. 블레이드(8)는 그 피치각도가 가변 가능하도록 설치되어 있다. 예를 들면, 허브(9)에는 블레이드(8)를 구동시키는 유압 실린더와, 이 유압 실린더에 유압을 공급하는 서보 밸브가 설치되어 있을 수 있고, 서보 밸브의 개방도에 의해 유압 실린더에 공급되는 유압이 제어되며, 이에 의해 블레이드(8)가 원하는 피치각도로 제어될 수 있다.
너셀(3)에는 또한 풍속계(10)가 설치되어 있다. 풍속계(10)는 풍속과 풍향을 측정한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 풍력 발전기(1)는 발전기(5)가 발생하는 전력이 전력 계통(13)에 출력 가능하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 발전기(5)는 AC-DC-AC 컨버터(17)를 통해 전력 계통(13)에 접속되어 있다.
AC-DC-AC 컨버터(17)는 정류기(14), DC 버스(15) 및 인버터(16)로 구성되어 있고, 발전기(5)에 의해 발생된 교류 전력을 전력 계통(13)의 주파수에 적합한 교류 전력으로 변환한다. 정류기(14)는 발전기(5)에서 발생된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 그 직류 전력을 DC 버스(15)에 출력한다. 인버터(16)는 DC 버스(15)로부터 제공받은 직류 전력을 전력 계통(13)과 동일한 주파수의 교류 전력으로 변환하고, 그 교류 전력을 전력 계통(13)에 출력한다. 발전기(5)가 전력 계통(13)에 출력하는 출력 전력은 정류기(14) 및 인버터(16)에 의해 제어될 수 있다.
풍력 발전기(1)는 회전수감지부(18), 제어부(19), 전압/전류 센서(20), 컨버터 구동부(21), 피치 구동부(22), 저장부(24), 피치각도감지부(25) 및 너셀 가속도 감지부(26)를 포함한다.
회전 수 감지부 (18)는 로터(7)의 회전속도를 감지한다. 로터(7)의 회전속도가 발전기(5)의 회전속도에 대응하는 경우 회전 수 감지부(18)는 발전기(5)의 회전속도를 감지하는 것도 가능하다.
전압/전류 센서(20)는 발전기(5)과 전력 계통(13)을 연결하는 전력선에 설치되되, AC-DC-AC 컨버터(17)와 발전기(5) 사이의 전력선에 마련된다. 전압/전류센서(20)는 발전기(5)로부터 출력되는 출력 전압(Vgrid)과, 발전기(5)로부터 출력되는 출력 전류(Igrid)를 측정한다.
컨버터 구동부(21)는 제어부(19)의 전력 명령에 응답하여 전력 계통(13)에 출력되는 전력을 제어한다. 컨버터 구동부(21)는 정류기(14) 및 인버터(16)의 파워 트랜지스터의 온 오프를 제어한다.
피치 구동부(22)는 제어부(19)의 피치 명령에 응답하여 블레이드(8)의 피치각도를 제어한다. 블레이드(8)의 피치각도는 피치 명령에 상응하도록 제어된다. 블레이드(8)의 피치 각도를 제어하는 이유는 로터(7)의 회전속도를 목표 회전속도에 도달하도록 조절하기 위함이다. 즉, 바람이 너무 강하면 로터(7)의 회전수가 목표 회전수보다 커져서 로터(7)가 기준속도보다 훨씬 더 빠르게 회전하게 되므로, 블레이드(8)의 피치 각도를 증가시켜 블레이드(8)에 가해지는 풍력 에너지를 일부 흘려 보냄으로써 로터(7)의 회전속도를 감소시킨다. 반대로, 불어오는 바람의 세기가 목적하는 수준에 이르지 못하면 로터(7)의 회전수가 목표 회전수보다 적어져서 로터(7)가 기준속도보다 더 느리게 회전하게 되므로, 블레이드(8)의 피치 각도를 감소시켜 블레이드(8)에 가해지는 풍력 에너지가 더 증가하도록 함으로써 로터(7)의 회전속도를 증가시킨다.
저장부(24)에는 블레이드(8)의 피치각도, 발전기에 의해 생산된 전력(Pgrid) 및 로터(7)의 속도 별로 그에 대응하는 로터 풍속이 저장되어 있다. 로터 풍속은 로터(7)에 가해지는 풍속을 의미할 수 있다.
또한, 저장부(25)에는 로터 풍속, 피치각도, 로터속도 별로 그에 대응하는 로터 스러스트가 저장되어 있다.
또한, 저장부(25)에는 제어부(19)를 통하여 산출된 변환된 주파수 값 및 이상 감지 변수가 저장되어 있다.
제어부(19)는 풍력 발전기(1)의 전반적인 작동을 제어한다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바에 따르면, 제어부(19)는 샘플링부(190), 주파수 변환부(191), 분석부(192), 운전 조건 변경부(193)를 포함한다.
샘플링부(190)는 풍력발전기의 속도를 샘플링한다. 즉 샘플링부(190)는 회전 수 감지부(18)에서 감지한 풍력발전기(1)의 회전체의 속도를 측정하고, “sample and hold” 방법을 통해 샘플링하여 이산화된 디지털 값을 구한다.
샘플링부(190)의 샘플링 주파수는 속도 측정에 사용되는 센서(미도시)에 따라 달라지지만 통상 1~수msec 정도이므로 최대 수백Hz 대역까지 검출이 가능하다.
주파수 변환부(191)는 샘플링부(190)에 의해 샘플링된 값을 주파수 대역으로 변환할 수 있다.
주파수 대역으로 변환하기 위하여 종래 여러가지 방법이 사용될 수 있으나, 본 실시예에서 주파수 변환부(191)는 샘플링부(190)에 의해 샘플링되어 디지털화된 값을 고속푸리에변환(FFT)하여 주파수 대역으로 변환할 수 있다.
분석부(192)는 주파수 변환부(191)에서 산출한 주파수를 이용하여 이상 감지 변수를 산출한다. 구체적으로, 분석부(192)는 샘플링부(190)에서 추출한 샘플의 평균과 표준편차값을 이용하여 이상 감지 변수를 산출할 수 있다.
이상 감지 변수를 산출하는 방법을 수식화하면 다음 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
이상 감지 변수i= C* 이상 감지 변수i-1+ (1- C)* [(xi-
Figure 112014123599738-pat00002
)/σi]4
단, 여기서 C는 망각인자(Forgetting factor)로서 (i-1)번째 추출한 샘플값으로터 산출된 이상 감지 변수를 얼마나 사용할 것인지를 결정하는 가중치 요인을 말하며 미리 설정되어 있을 수 있다. 또한,
Figure 112014123599738-pat00003
는 i번째 추출한 표본의 평균값을 의미하고,σi 는 i번째 추출한 표본의 표준 편차를 나타낸다.
예를 들어, 분석부(192)는 [수학식 1]을 통하여 산출된 i번째 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값을 벗어나면 이상상태로 판단할 수 있다.
이로써, 본 실시예에 따른 풍력 발전기(1)는 i번째 이상 감지 변수 산출하려면 i-1 번째에 산출된 이상 감지 변수값과 i번째 표본만을 필요로 하기 때문에, 지나치게 많은 데이터 표본을 저장부(25)에 저장할 필요성이 줄어 메모리를 낭비하지 않을 수 있다.
분석부(192)에서 [수학식 1]을 통하여 산출된 i번째 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값을 벗어나 이상상태로 판단되면, 제어부(19) 내 운전 조건 변경부(193)는 풍력 터빈의 운전 조건을 변경한다.
즉, 풍력 발전기(1)가 분석부(192)에서 이상 상태로 판단되면, 운전 조건 변경부(13)는 풍력 발전기(1)를 안전 단계로 진입시킨다. 구체적으로, 풍력 터빈의 운전 조건을 안전 단계로 진입시키는 것은 풍력 발전기(1)의 정격 출력, 발전기(5)의 정격 회전 속도, 정격 회전 토크, 블레이드(8)의 피치각도 및 가속도 중 적어도 하나를 소정의 범위로 감소시켜 운전하는 것을 말한다.
또한, 운전 조건 변경부(193)는 풍력발전기(1)를 안전단계로 진입시키고, 안전단계로 진입된 시점부터 카운트를 시작한다.
구체적으로, 카운트를 시작하여, 미리 설정된 기준 경과 시간을 초과하면 풍력 발전기(1)를 정상 단계로 재진입시킨다.
또한, 미리 설정된 기준 경과 시간을 초과하여 풍력 발전기(1)를 정상 단계로 진입시키는 것은 풍력 발전기(1)의 정격 출력, 발전기(5)의 정격 회전 속도, 정격 회전 토크, 블레이드(8)의 피치 각도 및 가속도를 정상 범위로 다시 증가시켜 운전시키는 것을 말한다.
단, 정상 범위로 가동시키는 것이 급격하게 운전 조건을 변경하는 것은 아니며, 서서히 점진적으로 진입하도록 제어하는 것일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 제어 방법은 정상 운전 중인 풍력 발전기의 작동으로 시작된다(S1). 즉, 정상 운전 중인 풍력 터빈에 가해지는 풍속을 감지하여 풍속이 일정한 조건 만족 시 풍력 터빈의 출력이 감소되도록 운전 조건을 변경하여 풍력 터빈을 운전하는 것을 특징으로 한다.
풍속 감지 단계(S2)는 정상 운전 중인 풍력 터빈에 가해지는 풍속을 감지할 수 있다. 구체적으로, 회전 수 감지부(18)에서 로터 및 블레이드의 회전 수를 감지하고, 감지한 회전 수를 통하여 제어부(19)에서 풍속을 감지할 수 있다.
이 후, 감지한 풍력 발전기의 속도를 표본 추출하여 주파수 대역으로 변환할 수 있다(S3). 구체적으로, 제어부(19)내 샘플링부(190)에서 풍력 발전기의 속도를 샘플링하고, 주파수 변환부(191)를 통하여 샘플링된 풍력 발전기의 속도를 주파수 대역으로 변환할 수 있다.
또한, 분석부(192)는 주파수 변환부(191)에서 산출한 주파수를 이용하여 이상 감지 변수를 산출한다(S4). 구체적으로, 분석부(192)는 샘플링부(190)에서 추출한 샘플의 평균과 표준편차값을 이용하여 이상 감지 변수를 산출할 수 있다.
산출한 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값보다 크면(S5의 예), 제어부(19)는 풍력 발전기(1)가 안전 단계에 진입하도록 제어한다(S6).
구체적으로, 풍력 발전기(1) 제어부(19) 내 운전 조건 변경부(193)에서 안전 단계에 진입하도록 제어하는 것으로, 풍력 터빈의 정격 출력, 발전기(5)의 정격 회전 속도, 정격 회전 토크, 블레이드의 피치각도 및 가속도 중 적어도 하나를 소정의 범위로 감소시켜 운전할 수 있다.
안전 단계에 진입한 이후, 안전 단계 경과를 카운트하여, 안전단계 경과 카운트가 기준 경과 시간을 초과하는 경우(S7), 풍력 발전기는 다시 풍력 터빈의 운전 조건을 정상 단계로 재진입시킨다(S8).
구체적으로, 제어부(19) 내 운전 조건 변경부(193)에서 풍력 터빈의 운전 조건을 정상 단계로 점진적으로 재진입시킬 수 있다.
다만, 분석부(192)의 주파수 변환부(191)에서 산출한 주파수를 이용하여 산출한 이상 감지 변수가 미리 설정된 임게값보다 작으면(S5의 아니오), 제어부(19)는 풍력 발전기(1)내 풍속을 계속하여 감지 한다(S2). 즉, 계속하여 정상 운전 단계에 머무르는 것으로 제어부(19)에 의하여 제어될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 시간에 따른 이상 감지 변수값의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(19)의 분석부(192)에서 산출된 이상 감지 변수가 실시간으로 산출될 수 있다. 이 때, a[sec]부근에서 미리 설정된 임계값(51)을 초과하면, 제어부(19)는 풍력 터빈의 운전 조건을 안전 단계로 진입시킨다.
이 후, t1[sec]시간을 경과하게 되면, 제어부(19)는 다시 풍력 터빈의 운전 조건을 정상상태로 점진적으로 재 진입시킨다.
또한, 도시된 바와 같이, b[sec]부근에서 미리 설정된 임계값(51)을 초과하게 되면, 제어부(19)는 다시 풍력 터빈의 운전 조건을 안전 단계로 진입 시키고, t1[sec]이후, 풍력 터빈의 운전조건을 정상상태로 점진적으로 재 진입시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 풍력 발전기 2 : 타워
3 : 너셀 5 : 발전기
6 : 기어 7 : 로터
8 : 블레이드 9 : 허브
18 : 로터속도감지부 19 : 제어부
20 : 전압/전류센서 21 : 컨버터 구동부
22 : 피치 구동부 24 : 저장부
25 : 피치각도 감지부 26 : 너셀가속도감지부

Claims (6)

  1. 풍속을 감지하는 풍속 감지부; 및
    상기 감지된 풍속을 표본 추출하여 주파수 변환하고, 변환된 주파수 값을 기초로 산출한 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 풍력 터빈의 운전 조건을 변경하는 제어부;를 포함하는 풍력 발전기에 있어서,
    상기 이상 감지 변수는 하기 수학식 1을 통해 산출되는 풍력 발전기.
    [수학식 1]
    이상 감지 변수i= C* 이상 감지 변수i-1+ (1- C)* [(xi-
    Figure 112016061746803-pat00012
    )/σi]4
    단, C는 망각인자(Forgetting factor)
    Figure 112016061746803-pat00013
    는 표본 평균
    σi 는 표본의 표준 편차
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 감지 변수는 기 산출된 이상 감지 변수에 기초하여 산출되는 풍력 발전기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 산출한 이상 감지 변수가 상기 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 안전 단계로 진입시키고, 상기 안전 단계 진입 이후 일정 시간이 경과하면 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 점진적으로 정상 단계로 재진입시키는 풍력 발전기.
  4. 삭제
  5. 풍속을 감지하는 단계;
    상기 감지된 풍속을 표본 추출하여 주파수 변환하는 단계;
    상기 변환된 주파수 값을 이용하여 이상 감지 변수를 산출하는 단계;
    상기 이상 감지 변수가 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 풍력 터빈의 운전 조건을 변경하는 단계;를 포함하고,
    상기 이상 감지 변수는 기 산출된 이상 감지 변수에 기초하여 산출되는 풍력 발전기의 제어 방법에 있어서,
    상기 이상 감지변수는 하기 수학식 1을 통해 산출되는 풍력 발전기의 제어 방법.
    [수학식 1]
    이상 감지 변수i= C* 이상 감지 변수i-1+ (1- C)* [(xi-
    Figure 112016061746803-pat00014
    )/σi]4
    단, C는 망각인자(Forgetting factor)
    Figure 112016061746803-pat00015
    는 표본 평균
    σi 는 표본의 표준 편차
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 이상 감지 변수가 상기 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 안전 단계로 진입시키고, 상기 안전 단게 진입 이후 일정 시간이 경과하면 상기 풍력 터빈의 운전 조건을 정상 단계로 점진적으로 재진입시키는 풍력 발전기의 제어 방법.
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