KR20070099627A - 다중화된 여분의 제어 시스템을 포함하는 풍력 터빈과 풍력터빈을 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

제어하에 있는 장비를 포함하는 풍력 터빈(1)이 개시되는데, 이것은 풍력 터빈의 주 구성 요소(5,7,9)들중 하나 이상을 위한 적어도 하나의 제어 시스템(14, 14A, 14B)를 포함한다. 제어 시스템(14A)은 제어하에 있는 상기의 같은 장비를 제어하기 위한 적어도 하나의 다른 제어 시스템(14B)에 의해 다중화된다. 그것의 이용 뿐만 아니라 제어 장치와 방법도 개시된다.

Description

다중화된 여분의 제어 시스템을 포함하는 풍력 터빈과 풍력 터빈을 제어하는 방법{Wind turbine comprising a multiplied redundancy control system and method of controlling a wind turbine}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 풍력 터빈, 제어 장치, 풍력 터빈의 제어하에 같은 장비를 제어하도록 적어도 하나의 다른 제어 시스템에 의해 다중화되는 제어 시스템의 제어 방법 및 그것의 이용에 관한 것이다.

풍력 터빈들은 수년간의 오랜 기간 동안 거칠고 변화 무쌍한 날씨에 대응할 수 있도록, 그리고 높은 신뢰성을 계속해서 나타내도록 설계된다. 이전에는, 풍력 터빈의 정상적인 이용중에 필요로 하는 것과 관련하여 풍력 터빈의 크기를 크게 설계함으로써 신뢰성이 달성되었다.

타워, 풍력 터빈 블레이드들 및 차단 시스템들은, 풍력 터빈 회전자의 제어 또는 설비 그리드(utility grid)의 손실과 같은 기능 불량 동안에 과도한 힘이나 또는 극단적인 날씨 상황을 처리하기 위하여 크기를 대형화시켜서 만들 수 있다.

그러나, 대형의 현대적인 풍력 터빈들의 풍력 터빈 구성 요소를 운반하고 처리하는 것은 문제점을 확대시킨다. 결국, 커다란 구성 요소들은 재료 비용이 비쌀 뿐만 아니라 운반 및 취급중에 크기와 무게에 관련된 현저한 문제를 야기한다.

이전에는 풍력 터빈에 같은 종류로서 하나 이상의 구성 요소가 있는 것이 공지되어 있다. 이러한 여분의 것은 예를 들면 유압 피치 액튜에이터(pitch actuator)와 같은 현저한 기계적인 응력에 맞서는 구성 요소들에서 특히 이용된다. 여분의 구성 요소는 수리 요원이 도착할 때까지 주 구성 요소가 고장난 이후의 짧은 기간 동안 작동 부하를 감당할 수 있으며, 따라서 풍력 터빈의 유용성과 신뢰성을 향상시킨다. 그러나, 같은 종류인 하나 이상의 구성 요소는 풍력 터빈 구성 요소들의 재료 비용 뿐만 아니라 무게와 크기에 관한 상기 언급된 문제점을 해결하거나 변화시키지 않는다.

본 발명의 목적은 무게 및 비용의 면에서 더욱 효과적인 풍력 터빈들이 제작될 수 있게 하는 기술을 확립하는 것이다.

본 발명은, 제어하에 있는 같은 장비를 제어하기 위한 적어도 하나의 다른 제어 시스템에 의하여, 제어 시스템이 다중화되는(multiplied) 풍력 터빈에 관한 것이다.

본 발명에 의해서 종래 기술의 상기 언급된 단점들 없이 풍력 터빈이 확립된다. 시스템 레벨의 기능성을 안정화시킴으로써 제어하에 있는 장비의 제어에서 고장 가능성의 개개 지점들을 제거하는 것이 유리하다. 안전 레벨을 향상시키고 따라서 풍력 터빈의 신뢰성을 향상시킴으로써, 과도한 하중에 대한 설계를 하는 대신에, 정상적인 이용과 피로에 대한 상이한 풍력 터빈 구성 요소를 설계할 수 있다.

풍력 터빈 타워는 예를 들면 "정상적인 크기"의 재료 견고성을 가지고 설계될 수 있는데, 이는 제어의 상실에 기인하여 위험한 회전자 과속의 위험성과 같은 기능 불량의 위험성이 현저하게 감소되기 때문이다. "정상 크기"인 타워와 풍력 터빈의 다른 구성상의 요소들에서 절감된 재료는 25% 를 초과할 수 있다.

"제어하의 장비" 및 "주 구성 요소"와 같은 용어는 풍력 터빈 블레이드, (만약 존재한다면) 풍력 터빈의 기어 및 발전기로서 특히 이해되어야 한다.

"제어 시스템"과 같은 용어는, 주 구성 요소를 관리하고 제어하며 그렇게 하는데 필요한 구성 요소를 구비하는 시스템으로서 이해되어야 한다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 제어하의 상기 장비는 풍력 터빈 블레이드들과 같은 풍력 터빈의 주 구성 요소들이다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템은 동시에, 그리고 서로 독립적으로 작동한다. 그에 의하여 하나의 제어 시스템이 고장나는 것에 무관하게 연속적으로 주 구성 요소를 연속적으로 제어할 수 있다. 따라서 고장난 시스템의 교체가 수행될 수 있을 때까지 풍력 터빈이 계속 발전할 수 있거나 또는 제어된 방식으로 차단될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들은 서로 의존적인 관리 관계를 가지고 동시에 작동된다. 그에 의해서, 제어 시스템들은 주 구성 요소의 유리한 제어로써 함께 작동하는 것이 보장된다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 제어하의 상기 장비는 적어도 하나의 피치(pitch) 또는 액티브 스톨(active stall) 터빈 블레이드를 구비한다. 각각의 블레이드의 피치 메카니즘이 회전자의 브레이크 시스템이므로 대형 풍력 터빈들과 관련하여 본 발명을 이용하는 것이 유리하다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 적어도 하나의 풍력 터빈 블레이드는 2 개 또는 3 개의 블레이드들을 가진 풍력 터빈의 부분이다. 하나의 블레이드에서 제어를 상실하는 것은 그로써 풍력 터빈 회전자를 정지시키는 능력을 상실하는 결과를 초래하므로 본 발명을 2 개 블레이드의 풍력 터빈들과 관련하여 이용하는 것이 특히 유리하다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 풍력 터빈은 티터(teeter) 각도 센서들을 포함하는 티터 메카니즘(teeter mechanism)을 구비한다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 제어 시스템은 피치 또는 액티브 스톨 풍력 터빈 블레이드를 위한 관리 시스템을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들중 하나는, 예를 들면 블레이드 하중 센서, 피치 위치 센서, 방위각 센서 및/또는 티터각 센서(teeter angle sensor)와 같은, 피치 및/또는 티터 구성 요소들, 피치 액튜에이터 및/또는 티터 액튜에이터와 같은 액튜에이터, UPS를 포함하는 전력 공급부 및/또는 마이크로콤퓨터들과 같은 콘트롤러들을 포함한다. 그에 의해서 시스템의 구성 요소들이 다중화되므로 그 어떤 유형의 고장도 치명적인 것이 되지 않으며, 결과적으로 하나 또는 그 이상의 나머지 제어 시스템들이 풍력 터빈의 정상적인 제어를 계속할 수 있거나 또는 적어도 제어된 방식으로 풍력 터빈을 정지시킬 수 있는 것이 보장된다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들중 하나에 있는 센서들은 상기 제어 시스템들중 다른 것에 있는 대응 센서들의 위치에 대하여 다르게 위치된다. 그에 의해서, 예를 들면 제어 시스템의 센서들에서 낙뢰의 타격에 의한, 피치 풍력 터빈 블레이드와 같은 풍력 터빈 구성 요소의 부분에 대한 손상이 다른 제어 시스템의 센서들에 자동적으로 영향을 미치지 않는 것이 보장된다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 풍력 터빈은 2 개 이상의 제어 시스템들을 포함하는데, 예를 들면 3 개 또는 4 개의 제어 시스템들을 포함한다. 다른 제어 시스템들의 수는 풍력 터빈의 필요한 신뢰성을 달성하기 위하여 시스템에 대한 손상의 위험성에 의해 선택될 수 있다. 2 개 또는 3 개의 블레이드인 풍력 터빈의 유형, 풍력 터빈이 세워지는 장소, 빈번한 낙뢰 폭풍 및, 예를 들면 앞바다를 향한 풍력 터빈과 같은 풍력 터빈의 접근성에 의해서 수가 선택될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 풍력 터빈은 적어도 2 개의 제어 시스템들을 포함하는데, 여기에서 상기 시스템들의 하나 이상의 구성 요소들은 2 개 이상의 피치 구성 요소, 티터 구성 요소(teete component) 및/또는 콘트롤러들과 같은 적어도 2 개 또는 3 개의 구성 요소들에 의해 다중화된다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들은 다수의 중앙 콘트롤러들을 포함한다. 그에 의해서, 콘트롤러들을 보호되고 안전한 환경에 위치시키는 것이 용이하다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들은, 예를 들면 풍력 터빈 허브(hub), 주 샤프트(main shaft), 풍력 터빈 블레이드의 뿌리 부분(root) 및/또는 블레이드의 내측에 분산 배치된 콘트롤러들과 같은, 다수의 분산 배치된 콘트롤러들을 구비한다. 그에 의해서, 만약 제어하에 있는 하나의 장비에 분산 배치된 콘트롤러들이 고장나도 제어 시스템들이 작동을 계속할 수 있으므로 제어 시스템들의 신뢰성이 향상될 수 있다. 제어하에 있는 다른 장비에 분산 배치되어 있는 콘트롤러들은 고장난 콘트롤러들로부터 제어를 넘겨받을 수 있으며, 예를 들면 블레이드의 낙뢰 타격에 의해 야기되는 블레이드 콘트롤러의 고장에 기인하여 하나의 블레이드의 콘트롤러들이 2 개 블레이드들의 제어 시스템을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들은 구성 요소들 사이의 개별적인 케이블과 같은 케이블에 의해 연결된다. 그에 의해서 상이한 세트들 사이의 개별적인 연결 회로가 확립되며 따라서 제어 시스템의 높은 신뢰성이 더욱 향상된다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 제어 시스템들은 통신 버스 시스템에 의해 연결되는데, 예를 들면 구리 케이블 및/또는 섬유 통신 케이블, 블루투스(bluetooth) 연결과 같은 무선 통신 연결 및/또는 라디오 통신 연결에 의해 연결된다. 개별적인 연결 회로, 광섬유 통신 케이블 및/또는 무선 통신은 낙뢰 타격 이후의 기능 불량에 대하여 특히 높은 신뢰성을 보장한다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들은 부분적으로 또는 완전히 같은 시스템들이다. 그에 의해서, 제어 시스템의 공통적인 안전 수준을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들은 다중화된 여분의 시스템(multiplied redundancy system)이다. 그에 의해서 본 발명의 유리한 구현예가 달성된다.

본 발명은 또한 적어도 2 개의 풍력 터빈 블레이드들을 구비하는 풍력 터빈 회전자를 위한 제어 장치에 관한 것인데, 여기에서 상기 장치는 풍력 터빈 블레이드의 같은 부분 또는 같은 풍력 터빈 블레이드를 제어하기 위한 복수개의 제어 시스템들을 포함하고, 상기 복수개의 제어 시스템들의 콘트롤러들이 적어도 제어되고 있는 풍력 터빈 블레이드의 같은 부분 또는 풍력 터빈 블레이드에 분산 배치되며, 상기 제어 시스템들이 연결된다.

그에 의해서, 제어 장치들은 분산 배치되지만 연결되므로 하나 또는 그 이상의 콘트롤러들의 고장에 무관하게 풍력 터빈 블레이드들의 제어를 계속할 수 있으므로 풍력 터빈 회전자의 제어 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어부들은 하나 이상의 마이크로프로세서를 구비한다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 제어 시스템들은 통신 버스 시스템들에 의해 연결되는데, 예를 들면 구리 케이블 및/또는 광섬유 통신 케이블, 블루투스와 같은 무선 통신 연결 및/또는 라디오 연결을 이용하여 연결된다. 버스 시스템은 제어 시스템들과 콘트롤러들 사이에 그 어떤 데이터라도 공유될 수 있는 것을 보장한다. 그에 의해서, 풍력 터빈 회전자의 그 어떤 블레이드라도, 제어 시스템 및 콘트롤러들 일부에서의 고장에 무관하게 제어하에 유지될 수 있는 것이 보장된다.

본 발명의 일 특징에 있어서, 상기 콘트롤러들은 풍력 터빈 허브, 주 샤프트, 풍력 터빈 블레이드의 뿌리 부분 및/또는 블레이드의 내측에 분산 배치된다. 콘트롤러들을 제어하의 장비에 근접하게 지역적으로 위치시킴으로써 간단하고 보다 신뢰성 있는 제어 장치의 구조가 달성된다.

본 발명은 또한 청구 범위 제 1 항 내지 제 18 항에 따른 풍력 터빈의 제어하에서 같은 장비를 제어하기 위한 적어도 하나의 다른 제어 시스템에 의하여 다중화되는 제어 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 특징들에 있어서, 상기 제어 시스템들은 동시에 서로 독립적으로 작동되거나 또는 제어 통신을 교환함으로써 서로 의존하면서 작동된다. 그에 의하여 본 발명의 유리한 구현예들이 달성된다.

본 발명의 특징에 있어서, 제어 통신은 상기 제어 시스템들을 연결하는 통신 버스 시스템상에서 전달된다. 본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 통신은 중앙의 콘트롤러나 또는 분산 배치된 콘트롤러들 사이의 통신 버스 시스템상에서 전달된다. 그에 의하여 본 발명의 유리한 구현예들이 달성된다.

본 발명은 또한 날씨 상황 또는 설비 그리드(utility grid)의 손실과 같은 극단적인 상황 동안에 풍력 터빈의 비상 정지와 관련된 제어 장치 및 방법과, 풍력 터빈의 이용에 관한 것이다.

본 발명은 이제 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 풍력 터빈 회전자에 3 개의 풍력 터빈 블레이드들을 구비하는 대형의 현대적인 풍력 터빈을 도시한다.

도 2 는 본 발명에 따른 풍력 터빈의 일 부분을 개략적으로 도시한다.

도 3 은 3 개 블레이드의 풍력 터빈의 중앙 제어 시스템을 개략적으로 도시 한다.

도 4 는 도 3 의 제어 시스템을 보다 상세하게 도시한다.

도 5 는 2 개 블레이드의 풍력 터빈을 위한 도 3 의 제어 시스템을 상세하게 도시한다.

도 6 은 3 개 블레이드의 풍력 터빈에서 분산 배치된 제어 시스템들을 포함하는 제어 장치를 개략적으로 도시한다.

도 7 은 2 개 블레이드의 풍력 터빈에서 분산 배치된 제어 시스템들을 포함하는 제어 장치를 도시한다.

도 8 은 2 개 블레이드의 풍력 터빈에서 분산 배치된 제어 시스템들을 포함하는 제어 장치의 다른 구현예를 도시한다.

도 1 은 현대적인 풍력 터빈(1)으로서, 타워(2)와 풍력 터빈 엔진실(3)이 타워의 상부에 위치되어 있는 것이다. 풍력 터빈 로터의 블레이드(5)들은 엔진실 전방의 밖으로 연장된 저속 샤프트를 통하여 엔진실에 연결된다.

도면에 도시된 바와 같이, 특정 레벨 이상의 풍력은 로터를 활성화시킬 것이며 로터가 풍력에 수직인 방향으로 회전할 수 있게 한다. 회전의 움직임은 전력으로 변환되는데, 전력은 통상적으로 당업자들에게 이해되는 바와 같이 송전 그리드(transmission gird)로 공급된다.

도 2 는 제어하에 있는 장비를 개략적으로 도시하는데, 즉, 풍력 터빈 블레이드(5), 기어(9) 및 전기 발전기(7)를 도시한다. 제어하에 있는 장비는 본 발명에 따른 풍력 터빈의 제어 시스템(14)에 의하여 관리되고 제어된다. 풍력 터빈은 풍력 터빈 블레이드(5), 기어(9) 및 전기 발전기(7)를 연결하는 연결하는 저속 및 고속 샤프트(10,8)를 더 구비한다. 티터 장치(teeter mechanism)는 풍력 터빈이 수직의 평면에 대하여 각도를 형성할 수 있게 한다.

제어 시스템(14)은 풍력 터빈의 정상적인 사용 및 정지 동안에 풍력 터빈 블레이드(5)와 같은, 제어하에 있는 장비의 그 어떤 것이라도 관리하고 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제어 시스템(14)은 제 1 제어 시스템(14a)을 포함하는데, 제 1 제어 시스템은 제어하에 있는 같은 장치를 관리하고 제어하도록 적어도 하나의 다른 제어 시스템(14b)에 의해서 다중화(multiply)된다.

제어 시스템(14a,14b)들이 바람직스럽게는 구조상 동일한 시스템들이고 같은 기능을 수행한다. 이들은 제어하에 있는 같은 장비를 관리하고 제어하는데 있어서 동시에 그리고 서로 독립적으로 작동할 수 있다.

도 3 은 3 개 블레이가 있는 풍력 터빈의 중앙 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.

도면은 풍력 터빈 블레이드들이 제어 시스템들로부터 어떻게 중앙 제어되는지를 나타내며, 여기에서 제어 시스템들과 블레이드들에 있는 구성 요소들 사이의 통신은 통신 버스(communication bus)상에서 수행된다. 통신 버스는 와이어 연결일 수 있으며, 예를 들면 구리 케이블 및/또는 섬유 광 통신 케이블을 이용한 통신 버스 시스템일 수 있다. 또한, 통신 버스는 제어 시스템들 사이의 블루투스 연결과 같이, 라디오 및/또는 무선 통신 연결을 포함할 수 있다. 통신 버스는 예를 들면 표준적인 LAN 기술을 이용할 수 있다.

제어 시스템들과 블레이드들의 개별 구성 요소들 사이의 연결은 개별적이거나 또는 공통의 케이블들에 의해서 설정될 수 있으며, 예를 들면 전력을 각각의 관련 구성 요소에 전달하는 개별의 전력 케이블들에 의해 설정될 수 있다.

도 4 는 도 3 의 중앙 제어 시스템을 더욱 상세하게 도시하는 것으로서, 제어 시스템(14a,14b)들은 3 개의 블레이드를 가진 풍력 터빈의 일부이다.

제어 시스템(14a,14b)들의 각각의 세트는 하나 또는 그 이상의 마이크로콘트롤러(17, μCtrl A, μCtrl B)를 구비하는데, 이것은 데이터를 수집, 처리 및 송신하는 것으로서, 제어하의 관련 장비에 있는 제어 시스템 센서들로부터 데이터를 수집하고 제어 데이터를 제어 시스템 구성 요소들에 송신하여 제어하의 관련 장비를 제어한다.

제어 시스템 센서들과 구성 요소들의 예는 하나의 풍력 터빈 블레이드(5)에 대한 피치 액튜에이터들 뿐만 아니라 블레이드 부하 센서(load sensor)들과 피치 위치(pitch position) 센서이다. 블레이드의 배치는 모든 블레이드(5)에서 복제된다.

또한, 제어 시스템(14a,14b)들의 각각의 세트는 데이터를 블레이드 마이크로콘트롤러(17)들에 송신하는 방위 센서(azimuth sensor, 15)를 구비할 수 있다.

제어 시스템(14a,14b)들의 세트들의 2 개의 마이크로콘트롤러(17)들은 그들 자체의 개별적인 전력 공급부(16)로부터 전력이 공급되며, 여기에서 각각의 전력 공급부는 개입 불가능의 전력 공급부(UPS A, UPS B)를 구비한다. 2 개의 UPS 는 제어 시스템들에 전력을 공급하여, 예를 들면 전력 라인에서 직접적인 낙뢰의 타격에 의해 야기되는 전력의 정전시에 풍력 터빈이 제어되고 정지될 수 있게 한다.

상이한 세트들의 제어 시스템 센서들은 서로 근접하여 위치될 수 있는데, 예를 들면 하나의 블레이드 부하 센서는 다음의 블레이드 부하 센서에 근접하지만, 바람직스럽게는 풍력 터빈 블레이드(5)상에서 같은 위치에 있지 않게 된다.

도 5 는 2 개 블레이드의 풍력 터빈에 있는 도 3 의 중앙 제어 시스템을 도시한 것이다.

도 4 의 제어 시스템(14a,14b)들의 구조는 도 4 의 시스템들에 실질적으로 대응한다. 하나 이상의 제어 시스템이 기능 불량이 되는 후속의 결과로서 풍력 터빈이 손상되는 것에 대하여 안전성 수준을 향상시키기 위하여, 하나의 블레이드가 없는 상황에서, 2 개 이상의 동일한 제어 시스템들을, 예를 들면 3 개 또는 그 이상의 제어 시스템들을 이용하기 시작할 수 있다.

본 발명에 따른 제어 시스템은 풍력 터빈 블레이드들 이외에 다른 주 구성 요소들과 관련하여 이용될 수도 있다. 제어 시스템은 예를 들면 전기 발전기를 관리하고 제어하는 것과 관련하여 이용될 수도 있으며, 따라서 제어 시스템이 기능 불량이 되는 후속의 결과로서 작업 조건이 손상되는 상황에 직면하지 않는 것을 보장한다.

도 6 은 3 개 블레이드 풍력 터빈에서 분산 배치된 제어 시스템들을 포함하는 제어 장치를 개략적으로 도시한다.

도면은 각각의 풍력 터빈 블레이드가 어떻게 각각의 블레이드에 지역적으로 위치되어 있는 제어 시스템으로부터 제어되는가를 나타낸다. 제어 시스템들과 블레이드들에 있는 구성 요소들 사이의 통신은 통신 버스상에서 수행되며, 예를 들면 도 3 과 관련하여 언급된 통신 버스에 대응하는 것에서 수행된다.

도 7 은 2 개 블레이드의 풍력 터빈에서 분산 배치된 제어 시스템들을 포함하는 제어 장치를 상세하게 도시한다.

도면은 각각의 블레이드의 제어 시스템이 어떻게 다중화되는지를, 예를 들어 센서들, 콘트롤러들 및 UPS를 포함하는 전력 공급부들과 관련하여 나타낸다. 콘트롤러들은 지역 네트워크 LAN 에 연결되며, 그러한 것이 각각의 다른 기능들과 통신하고 그것을 관리할 수 있다.

도 8 은 2 개 블레이드의 풍력 터빈내에 분산 배치된 제어 시스템들을 포함하는 제어 장치의 다른 구현예를 도시한다.

도면의 콘트롤러들은 LAN 에 있는 통신 버스에 의해 연결되며 그러한 것으로써 다중화된 콘트롤러들; 도면의 콘트롤러 1, 콘트롤러 2 및 콘트롤러를 설정한다.

본 발명에 따른 풍력 터빈은 풍력장(wind park)의 일부일 수 있으며, 여기에서 모든 풍력 터빈은 중앙의 제어 스테이션에 연결되어서, 중앙 스테이션은 고장난 제어 시스템과 같은 풍력 터빈들로부터의 고장 메시지에 대하여 풍력 터빈에 관리 요원을 보내거나 또는 정지 신호를 보냄으로써 응답하게 된다.

본 발명은 제어 시스템들을 가진 풍력 터빈의 특정한 예를 참고로 위에서와 같이 예시되었다. 상기 시스템은 예를 들면 비상 정지와 같은 하나의 제어 시스템 의 기능 불량시에 정지하는 과정중이나 또는 사용중에 풍력 터빈을 제어할 수 있다. 그러나, 본 발명은 위에서 설명된 특정한 예에 제한되는 것은 아니며 첨부된 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 안에서 다양하게 변경되고 설계될 수 있다는 점이 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 풍력 터빈 발전기등에서 이용될 수 있다.

Claims (30)

1. 제어하에 있는 장비(5,7,9) 및

   상기의 주 구성 요소들(5,7,9)중 하나 이상을 위한 제어 시스템(14,14A, 14B)을 구비하며,

   상기 제어 시스템(14A)은 상기 제어하에 있는 장비와 동일한 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 추가적인 제어 시스템(14B)에 의해서 다중화되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어하에 있는 장비는 풍력 터빈 블레이드들과 같은 풍력 터빈의 주 구성 요소(5,7,9)들인 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제어 시스템(14A,14B)들은 동시에 서로 독립적으로 작동되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제어 시스템(14A,14B)들은 서로 의존적인 관리 관계(supervision)를 가지고 동시에 작동하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
5. 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어하에 있는 장비는 적어도 하나의 피치(pitch) 또는 액티브 스톨(active stall) 풍력 터빈 블레이드(5)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 풍력 터빈 블레이드(5)는 2 개 또는 3 개의 블레이드를 가진 풍력 터빈의 일부인 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
7. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어 시스템(14A,14B)들은 상기 피치 또는 액티브 스톨 풍력 터빈 블레이드(5)들을 위한 관리 시스템(supervision system)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
8. 제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 풍력 터빈(1)은 티터각 센서(teeter angle sensors, 18)를 구비하는 티터 메카니즘(teeter mechanism)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
9. 제 1 항 내지 제 8 항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어 시스템(14A,14B)들중 하나는, 예를 들면 블레이드 부하 센서들, 피치 위치 센서들, 방위각 센서들 및/또는 티터각 센서(18)들과 같은 피치 및/또는 티터 구성 요소들, 피치 액튜에이터들 및/또는 티터 액튜에이터들과 같은 액튜에이터들, UPS를 포함하는 전력 공급부(16)들 및/또는 마이크로컴퓨터(17)들과 같은 콘트롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제어 시스템들중 하나(14A)에 있는 센서들은 상기 제어 시스템들중 다른 것(14B)에 있는 대응하는 센서들의 위치에 대하여 상이하게 위치되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
11. 제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항에 있어서,

    풍력 터빈은 2 개 이상의 제어 시스템들(14A,14B), 예를 들면 3 개 또는 4 개의 제어 시스템들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
12. 제 1 항 내지 제 11 항의 어느 한 항에 있어서,

    풍력 터빈은 적어도 2 개의 제어 시스템(14A,14B)들을 구비하고, 상기 시스템들중 하나 이상의 구성 요소들은, 2 개 이상인, 피치 구성 요소들, 티터 구성 요소들 및/또는 콘트롤러들과 같은, 적어도 2 개 또는 3 개의 구성 요소들에 의해 다중화되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
13. 제 1 항 내지 제 12 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 시스템(14A,14B)들은 다수의 중앙 콘트롤러들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
14. 제 1 항 내지 제 12 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 시스템(14A,14B)들은, 예를 들면, 풍력 터빈 허브, 주 샤프트, 풍력 터빈 블레이드의 뿌리 부분 및/또는 블레이드 내측에 분산 배치된 콘트롤러들과 같은, 다수의 분산 배치된 콘트롤러들을 구비하는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
15. 제 1 항 내지 제 14 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 시스템(14A,14B)들은 구성 요소들 사이의 개별적인 케이블들과 같은 케이블들에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
16. 제 1 항 내지 제 15 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 시스템(14A,14B)들은, 예를 들면 구리 케이블 및/또는 광섬유 통신 케이블, 블루투스 연결과 같은 라디오 및/또는 무선 통신 연결을 이용하는, 통신 버스 시스템에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
17. 제 1 항 내지 제 16 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 시스템(14A,14B)들은 부분적으로 또는 완전히 동일한 시스템들인 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
18. 제 1 항 내지 제 17 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 시스템(14A,14B)들은 다중화된 여분의 여분의 시스템인 것을 특징으로 하는, 풍력 터빈(1).
19. 적어도 2 개의 풍력 터빈 블레이드들을 구비하는 풍력 터빈 회전자용 제어 장치로서, 상기 제어 장치는 동일한 풍력 터빈 블레이드 또는 풍력 터빈 블레이드 의 동일한 부분을 제어하기 위한 복수개의 제어 시스템(14A,14B)들을 포함하고, 적어도 상기 복수개의 제어 시스템(14A,14B)들의 콘트롤러(17)들은 제어되고 있는 풍력 터빈 블레이드의 동일한 부분 또는 풍력 터빈 블레이드에 분산 배치되고, 상기 제어 시스템(14A,14B)들은 연결되는, 풍력 터빈 회전자용 제어 장치.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 콘트롤러(17)들은 하나 이상의 마이크로프로세서들을 구비하는, 풍력 터빈 회전자용 제어 장치.
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

    상기 제어 시스템(14A,14B)들은, 예를 들면, 구리 케이블 및/또는 광섬유 통신 케이블, 블루투스 연결과 같은 라디오 및/또는 무선 통신 연결을 이용하는 통신 버스 시스템에 의하여 연결되는, 풍력 터빈 회전자용 제어 장치.
22. 제 19 항 내지 제 21 항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 콘트롤러들은 풍력 터빈 허브, 주 샤프트, 풍력 터빈 블레이드의 뿌리 부분 및/또는 블레이드 내부에 분산 배치되는, 풍력 터빈 회전자용 제어 장치.
23. 제 1 항 내지 제 18 항의 어느 한 항에 따른 풍력 터빈(5)의 제어하에 있는 동일한 장비를 제어하기 위한 적어도 하나의 추가적 제어 시스템에 의하여 다중화되는 제어 시스템의 제어 방법.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 제어 시스템들은 동시에 그리고 서로 독립적으로 작동되는, 제어 시스템의 제어 방법.
25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

    상기 제어 시스템들은 제어 통신을 교환함으로써 서로 의존적으로 그리고 동시에 작동되는, 제어 시스템의 제어 방법.
26. 제 23 항 내지 제 25 항의 어느 한 항에 있어서,

    제어 통신은 상기 제어 시스템들을 연결하는 통신 버스 시스템상에서 전달되는, 제어 시스템의 제어 방법.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 통신은 중앙의 콘트롤러들 또는 분산 배치된 콘트롤러들 사이의 통신 버스 시스템상에서 전달되는, 제어 시스템의 제어 방법.
28. 설비 그리드(utility grid)의 손실 또는 날씨 상황과 같은 극단적인 상황 동안에 풍력 터빈(1)의 비상 정지와 관련된, 제 1 항 내지 제 18 항의 어느 한 항에 따른 풍력 터빈의 이용.
29. 설비 그리드(utility grid)의 손실 또는 날씨 상황과 같은 극단적인 상황 동안에 풍력 터빈(1)의 비상 정지와 관련된, 제 19 항 내지 제 22 항의 어느 한 항에 따른 제어 장치의 이용.
30. 설비 그리드(utility grid)의 손실 또는 날씨 상황과 같은 극단적인 상황 동안에 풍력 터빈(1)의 비상 정지와 관련된, 제 23 항 또는 27 항에 따른 방법의 이용.

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