KR20030027936A - 비상 전원 장치 - Google Patents

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Abstract

풍력 장치에서, 전력 공급 실패의 경우 이 장치에 대한 손상이 발생되지 않는 상태로 있을 수 있도록, 특히 리드 어큐뮬레이터(lead accumulator)와 같은 어큐뮬레이터를 사용하여 풍력 장치의 어떤 부분에 비상 전력 공급을 제공하는 것은 공지되어 있다.
그러나, 리드 어큐뮬레이터의 단점은 비교적 무겁고, 매우 넓은 공간을 점유하며, 횟수의 제한 없이 충전 및 방전하는 것이 불가능하다는 것이다. 또한 리드 어큐뮬레이터의 충전 및 방전 특성은 시간의 경과와 함께 저하되고, 더욱이 어큐뮬레이터 저장 수단은 비교적 고가의 유지 비용을 요구하므로, 어큐뮬레이터는 풍력 장치 및 그 작동 비용을 증대시킨다. 본 발명의 목적은 전술한 단점을 해결하는 것이다. 풍력 장치에서 어큐뮬레이터 대신에 전기 에너지를 위한 저장 수단으로서 캐패시터 저장 수단을 사용하는 방법을 개시한다.

Description

비상 전원 장치 {EMERGENCY POWER SUPPLY DEVICE}
선행기술로서, 1995년 발간된 Elektrizitaetswirtschaft의 볼륨1994, 제14편, 제842쪽 내지 제845쪽에는 에너지 공급을 위한 다양한 전력 저장 장치들이 개시되어 있다. 또한, 그곳에는 전기적 저장 수단이, 비상 전원으로서의 기능과 관련 없이, 공장 발전에서 부하 보상 목적을 위해 사용되고, 에너지 발생 장치의 사용 지속 시간을 향상시키는 예비로서 사용되는 것도 개시되어 있다. 이와 관련해 복층 캐패시터도 언급된다.
독일 특허 DE 196 51 364 A1은 비동기 발전기를 구비한 풍력 장치의 네트워크 호환성을 향상시키는 장치를 개시하고 있는데, 여기서 중간 에너지 저장 수단을 포함한 전기적으로 제어되는 장치는 공중 전력 공급 네트워크와 병렬로 접속되어 있고, 여기서 중간 저장 수단으로서는 캐패시터도 가능하다.
풍력 장치에서 전력 공급이 중단된 경우, 풍력 장치에 손상이 발생되지 않는 상태로 있을 수 있도록, 특히 리드 어큐뮬레이터(lead accumulator)와 같은 어큐뮬레이터를 사용하여 풍력 장치의 특정 부분에 비상 전력 공급을 제공하는 것이 알려져 있다.
리드 어큐뮬레이터는, 예컨대 (예컨대, 전력 공급 시스템의 회로 단락으로 인한) 전력 공급 실패가 발생한 경우, 전체 풍력 장치 회전자를 정지시키고 더 이상 풍력 에너지로 인한 어떤 중대한 구동도 경험하지 못하게 하도록 풍력 장치의 블레이드를 조정하는 블레이드 조정을 위한 비상 전력을 공급하는데 사용된다. 풍력 장치 포드(pod)를 '풍력 없이' 회전시키는 것도 필요하고, 리드 어큐뮬레이터가 비상 전력 공급 장치의 목적으로 사용될 수도 있다.
그러나, 리드 어큐뮬레이터의 단점은 비교적 무겁고, 매우 넓은 공간을 점유하며, 횟수의 제한 없이 충전 및 방전하는 것이 불가능하다는 것이다. 또한, 리드 어큐뮬레이터의 충전 및 방전 특성은 시간의 경과와 함께 저하되고, 더욱이 어큐뮬레이터 저장 수단은 비교적 고가의 유지 비용을 요구하므로, 어큐뮬레이터는 풍력 장치 및 그 작동 비용을 증대시킨다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 단점을 해결하는데 있다.
상기 목적은 청구항 제1항에 기재된 특징을 구비한 발명에 의해 달성된다. 양호한 실시예는 종속하는 청구항에 기재되어 있다.
본 발명은 이제 어큐뮬레이터 대신에 캐패시터, 특히 '울트라 캡(Ultra Cap)' 타입의 캐패시터를 사용하여 풍력 장치에 관한 다양한 사용을 실질적으로 제안한다. 캐패시터의 특별한 장점은 종래의 어큐뮬레이터나 배터리에 비해 유지가 용이하고 충전 및 방전 횟수에 제한이 없다는 것이다.
이 목적에 특별히 유리하게 적합한 것은 명칭 '울트라 캡', 아티클 번호 B48710-A0283-Q035로서 지멘스 마쯔시타 부품 주식회사(Siemens Matsushita Components GmbH & Co KG)에 의해 제조된 캐패시터이다. 이 캐패시터는 다음과 같은 기술 데이터를 가진다.
(명목상) 커패시턴스 CR (DCC(1), 25℃)2.8 F
커패시턴스 허용 한계-10...+30 %
(명목상) 전압 UR75 V
출력(2) 578 W/kg756 W/l
최대 충전/방전 전류 IC(25℃)25 A
저장 에너지 (UR에서)7875 J
특정 에너지 (UR에서)1.09 Wh/kg1.43 Wh/l
써지(Surge) 전압88 V
최대 누설 전류 ILC(12 h, 25℃)4 mA
최대 직렬 저항 ESRDC(DCC, 25℃)800 mΩ
최대 직렬 저항 ESRHF(1 KHz, 25℃)480 mΩ
무게2 kg
부피1.51
동작 온도-25...+65℃
저장 온도-35...+65℃
서비스 수명 (25℃, UR)180,000 h
높이 × 폭 × 길이70 × 70 × 312 mm
주:(1) DCC: 정전류에서 방전(discharge at constant current)
(2) IC = 25 A에서 UR/2 후의 UR의 방전
도1은 풍력 장치의 회전자 블레이드 조정의 기본 다이어그램이다. 풍력 장치의 회전자가 세 개의 회전자 블레이드를 가지고 있고 각각의 블레이드는 소정의 피치각으로 설정(조절)될 수 있으므로, 조정 모터 A, B 또는 C는 각각의 회전자 블레이드에 대해 제공되고, 조정 모터는 각각의 릴레이 A', B' 또는 C'를 이용하여 제어된다.
블레이드 조절 장치 A", B" 또는 C"는 그 값을 제어 장치(콘트롤 캐비넷)로부터 수신하고, 예컨대 풍력 장치나 풍력 장치의 전력 공급 장치 내의 회로 단락에 의해 야기되는 비상 셧-다운의 경우, 블레이드 조정을 반드시 달성하여 회전자의 각각의 회전자 블레이드가 바람에 의하지 않고 회전되도록 하는데, 이는 다시 말해 회전자에 어떤 구동도 생성하지 않는다는 것이다.
상기 목적에 요구되는 에너지는 캐패시터 CA, CB 및 CC에 의해 제공된다. 정상 동작에서 이 캐패시터를 충전하기 위해, 캐패시터에는 접속(도시 생략)이 제공되어, (충전된) 캐패시터는 필요하다면 회전자 블레이드를 소정의 피치각으로 설정하기에 충분한 에너지를 항상 제공한다.
캐패시터는 매우 작은 디자인 구성을 가지고 있으므로, 캐패시터는 조정 모터에 직접 위치될 수 있고 또한 조정 모터에 의해 지지될 수 있다. 그러나 모든 캐패시터가 그들 자체의 수용부에 함께 위치하는 것도 가능하며, 만약 필요하다면, 풍력 장치의 회전자 블레이드 조정이나 다른 부분을 위한 비상 전력 공급 장치로서 스위치 온된다(예컨대 경고 빛이나 위험 빛).
단일 캐패시터 대신에, 병렬로 접속된 복수의 캐패시터를 제공하여 충분한 비상 전력 용량이 항상 가용될 수 있게 하는 것이 바람직하다.

Claims (3)

  1. 풍력 장치에서 어큐뮬레이터(accumulator) 대신에 전기 에너지를 위한 저장 수단으로서 캐패시터 저장 수단을 사용하는 방법.
  2. 풍력 장치에서 비상 전력 공급 유닛으로서 캐패시터 저장 수단을 사용하는 방법에 있어서, 상기 풍력 장치의 개별 회전자 블레이드나 상기 풍력 장치의 복수의 회전자 블레이드는 상기 비상 전력 공급 유닛을 이용하여 조정될 수 있는, 캐패시터 저장 수단 사용 방법.
  3. 풍력 장치의 일부를 위한 비상 전력 공급 장치로서 캐패시터 저장 수단을 사용하는 방법.
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