KR20100032756A - 풍력 발전기의 피치 제어 시스템 및 방법을 실행하는 프로그램 기록매체 - Google Patents

풍력 발전기의 피치 제어 시스템 및 방법을 실행하는 프로그램 기록매체 Download PDF

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KR20100032756A
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Abstract

본 발명은 풍력 발전기의 피치 제어 시스템 및 방법 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기의 피치를 제어하는 피치 제어 시스템을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 제어 시스템은 상기 풍력 발전기의 동작에 따른 발전기 측정 신호와 발전기 기준 신호의 차이에 근거하여 오차 신호를 산출하는 발전기 비교부, 상기 오차 신호를 이용하여 기준 피치각을 산출하는 피치 제어부, 상기 풍력 발전기의 회전자의 오차 속도 값 또는 상기 풍력 발전기의 계통 연계점의 오차 주파수 값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 보상 피치각 산출부 및 상기 기준 피치각 및 상기 보상 피치각을 이용하여 피치각을 산출하는 피치 서보부를 포함할 수 있다.
계통연계점, 주파수, 피치각, 회전자

Description

풍력 발전기의 피치 제어 시스템 및 방법{System and Method for pitch angle control of wind turbine}
본 발명은 풍력 발전기의 피치 제어 시스템 및 방법 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계통연계점의 저전압 발생시 보상 피치각을 생성하는 풍력 발전기의 피치 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
풍력 발전은 어느 곳에나 산재되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 풍력 발전은 대규모 발전단지의 경우에는 발전단가도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준의 신에너지 발전 기술이다.
종래기술 따르면, 풍력 발전 시스템에서 최대출력을 얻기 위한 피치각 제어 방법은 부하, 로터 블레이드의 손상 또는 풍력 터빈의 최고 회전 속도를 감소시킨다.
여기서, 풍력 터빈은 피치 관련 최근 이력 정보 및 풍력 관련 정보를 저장한다. 그래서, 풍력 터빈은 이 정보를 분석하여 빠른 피칭 또는 풍속 저하의 발생 여 부를 결정한다. 분석 결과에 따른 로터 블레이드의 피치각 제어는 최소 피치, 피치율 한계가 결정된다.
하지만, 종래기술에 따른 풍력 발전 시스템에서 최대출력을 얻기 위한 피치각 제어 방법은 풍력 발전기의 지속적이고 안정적인 계통연계를 위한 주파수를 이용한 피치각 제어 방법을 갖고 있지 않은 문제점이 있다. 또한, 이것은 종래의 풍력 발전 시스템이 대용량 풍력발전에서 계통 안정화에 바람직하지 않은 상황을 초래하게 할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 계통연계점에서 주파수 변동 시 변동 주파수 또는 발전기의 회전자 속도에 따른 보상 피치각을 생성하는 풍력 발전기의 피치 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기의 피치를 제어하는 피치 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피치 제어 시스템은 상기 풍력 발전기의 동작에 따른 발전기 측정 신호와 발전기 기준 신호의 차이에 근거하여 오차 신호를 산출하는 발전기 비교부, 상기 오차 신호를 이용하여 기준 피치각을 산출하는 피치 제어 부, 상기 풍력 발전기의 회전자의 오차 속도 값 또는 상기 풍력 발전기의 계통 연계점의 오차 주파수 값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 보상 피치각 산출부 및 상기 기준 피치각 및 상기 보상 피치각을 이용하여 피치각을 산출하는 피치 서보부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 풍력 발전기의 피치 제어 방법을 실행하는 전자장치가 판독 가능한 기록매체를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기록매체는 상기 풍력 발전기의 회전자에서 회전 속도를 측정하는 단계, 상기 측정된 회전 속도와 상기 회전 속도에 상응하여 미리 설정된 기준 속도의 차이에 근거하여 오차 속도를 산출하는 단계, 상기 오차 속도를 이용하여 보상 피치각을 산출하는 단계 및 상기 보상 피치각을 이용하여 상기 풍력 발전기의 피치각을 제어하는 단계를포함하는 피치 제어 방법을 실행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 풍력 발전기의 피치 제어 방법을 실행하는 전자장치가 판독 가능한 기록매체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기록매체는 상기 풍력 발전기의 계통 연계점에서 주파수를 측정하는 단계, 상기 측정된 주파수와 상기 주파수에 상응하여 미리 설정된 기준 주파수의 차이에 근거하여 오차 주파수 값을 산출하는 단계, 상기 오차 주파수 값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 단계 및 상기 보상 피치각을 이용하여 상기 풍력 발전기의 피치각을 제어하는 단계를 포함하는 피치 제어 방법을 실행할 수 있다.
본 발명은 계통연계점에서 주파수 변동 시 정격 주파수 이상으로 유도되는 주파수를 감지하여 풍력 발전기의 피치를 제어함으로써 풍력 발전기의 계통연계점 주파수를 기준 주파수 범위내에서 지속적으로 운영할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 계통연계점의 저전압 발생시 발전기 회전자의 변동속도를 감지 및 제어함으로써 계통 저전압으로 인한 발전기 회전자 속도 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 계통연계점 주파수가 기준 주파수 범위내에서 운영됨으로써 발전기 타입에 관계없이 피치 제어 시스템을 구비한 풍력 발전기의 계통 연계를 안정적으로 지속하게 하여 안정적인 전력품질을 얻을 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 제어 시스템과 풍력 발전 시스템의 관계를 나타낸 도면이고, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피치 제어 시스템과 풍력 발전기의 관계를 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 피치 제어 시스템(10)은 풍력 발전 시스템의 계통 연계점의 주파수를 측정하고, 측정 주파수의 변동에 따른 보상 피치각을 산출함으로써 풍 력 발전 시스템의 피치각을 제어할 수 있다.
풍력 발전 시스템은 일반적으로 피치각을 제어하는 피치 제어 시스템(10)을 구비하고 있다. 여기서, 피치 제어 시스템(10)은 풍력 발전기의 구동 속도, 출력 등의 변동을 감지하고 변동량에 따라 피치각을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피치 제어 시스템(10)은 풍력 발전기의 계통 연계점의 주파수 변동에 따른 보상 피치각을 생성하고, 생성된 보상 피치각을 이용하여 피치각을 생성함으로써, 풍력 발전기의 피치각을 제어할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 피치 제어 시스템(10)은 풍력 발전기의 회전자 속도를 측정하고, 측정 속도의 변동에 따른 보상 피치각을 산출하여 풍력 발전기의 피치각을 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 따른 피치 제어 시스템(10)은 도 2내지 도 3에서 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 제어 시스템을 나타낸 구성도이다. 보다 상세하게는, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 산출부(40)를 포함하는 피치 제어 시스템(10)을 나타낸 구성도이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 보상 피치각 산출부(40)는 피치 제어 시스템(10) 내에 포함될 수 있으며, 피치 제어 시스템(10)과 연결된 외부 장치로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 피치 제어 시스템(10)은 풍력 발전기가 바람의 에너지에서 최대출력을 얻을 수 있는 피치각을 제어하는 장치이다. 본 발명의 따른 피치 제어 시스템(10)을 포함하는 발전 시스템은 풍력 발전 시스템에 적용하는 것이 바람직하나, 이외 피치 제어가 필요한 발전 시스템에 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2를 참조하면, 피치 제어 시스템(10)은 기준 피치각 산출부(20), 기준 피치각 산출부(20)에 연결되어 기준 피치각 산출부(20)에서 생성되는 기준 피치각에 의해 동작하는 피치 서보부(30), 보상 피치각 산출부(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 보상 피치각 산출부(40)는 계통연계점의 오차 주파수 신호에 상응하는 보상 피치각을 피치 서보부(30)로 출력하는 제어기들을 포함할 수 있다.
보상 피치각 산출부(40)는 이후 도 3을 참조하여 상세히 후술한다.
이하, 도 2를 참조하여 피치 제어 시스템(10)의 구성부를 상세히 설명한다.
기준 피치각 산출부(20)로 입력되는 기준 피치각 산출부 입력(ex=Xref-X)은 오차신호이다. 여기서, 오차신호는 발전기 구동 속도 차이, 발전기 출력 차이 등이 될 수 있으며, 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 즉, X는 발전기 동작에 따른 측정 신호이며, Xref는 지정된 기준신호 일 수 있다. 또한, 발전기 구동 속도는 발전기 구동 축의 회전 속도일 수 있고, 발전기의 출력에 비례할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
예를 들어, 기준 피치각 산출부 입력이 발전기 구동 속도 차이라고 가정한다면, X는 발전기 구동 속도를 측정한 값이고, Xref는 사용자에 의해 미리 설정된 발전기 속도 기준값이 된다. 그래서, 발전기 속도의 오차신호(ex)는 발전기 속도 측정 값(X)과 발전기 속도 기준값(Xref)을 이용해서 산출될 수 있다.
다음으로, 기준 피치각 산출부(20)는 입력되는 오차신호(ex=Xref-X)에 상응하는 기준 피치각을 산출한다. 여기서, 기준 피치각 산출부(20)는 선형 제어기로 구성될 수 있다. 여기서, 선형 제어기는 비례 제어기, 비례 미분 제어기, 비례 적분 제어기 또는 비례 적분미분 제어기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 기준 피치각 산출부(20)는 비례 적분 제어기로 구성될 경우, 다음과 같은 수학식 1에 의해 기준 피치각을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112008065818842-PAT00001
여기서, F는 비례 적분 제어기로 가정한다. t는 시간으로 단위는 초(second)이며, 기준값의 단위는 각도 degree이며, 오차신호의 단위는 rpm (revolution per minute)이다. 제어기의 비례값이 1, 적분값이 5, 단위는 degree/rpm 이고, 입력값인 오차속도가 2 rpm일 때, 시간 0.2초에서의 출력값인 기준피치각은 2.2 degree가 된다. 즉, 다음과 같이 연산될 수 있다.
Figure 112008065818842-PAT00002
기준 피치각 산출부(20)는 오차신호를 입력받으면 이 오차신호에 상응하는 값으로 오차신호를 보상하는 값을 산출하는데, 이 산출된 값이 기준 피치각이 된다.
여기서, 기준 피치각은 기준 피치각 산출부(20)가 미리 설정된 기준값(Xref)과 측정값(X)의 차이를 보상하기 위해 산출한 피치각이고, 피치 서보부(30)의 입력값이 된다.
다음으로, 피치 서보부(30)는 기준 피치각 산출부(20)로부터 기준 피치값을 입력받고, 보상 피치각 산출부(40)로부터 보상 피치각을 입력받아 피치각을 산출한다. 여기서, 피치각은 피드백(feedback)으로 피치 서보부(30)의 입력이 된다.
[수학식2]
Figure 112008065818842-PAT00003
여기서, F는 피치서보로 1차 시스템과 같다고 가정한다. t는 시간(단위는 초)이고, 기준 피치각, 보상피치각, 피드백된 피치각의 단위는 각도(degree)이다. 입력값으로 기준피차각이 2.2 degree, 보상피치각이 3 degree, 피드백된 피치각이 4 degree, 시스템정수가 5, 단위는 1/초일 경우, 시간 0.2초일 때 출력값인 피치각은 0.92 degree이다. 즉, 다음과 같이 연산될 수 있다.
Figure 112008065818842-PAT00004
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 구성도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 블록도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보상 피치각 산출부(40)는 계통연계점에서 측정된 측정 주파수와 미리 설정된 계통연계점 기준 주파수를 비교하여 오차 주파수를 산출하는 주파수 비교부(42), 오차 주파수의 한계를 결정하는 오차 주파수 제한부(44), 보상 유효 전력값을 산출하는 보상 유효전력 산출부(46), 보상 피치각을 산출하는 보상 피치각 계산부(48)을 포함할 수 있다.
우선, 주파수 비교부(42)는 계통연계점에서 측정된 측정 주파수(f)와 계통연계점의 기준 주파수(fref)를 비교하여 주파수 차인 오차 주파수(ef)를 산출한다.
여기서, 기준 주파수(fref)는 계통 주파수의 안정적인 운용과 전력을 안정적으로 공급하기 위한 주파수로, 측정 주파수(f)에 상응하여 운용자에 의해 미리 설정될 수 있다.
다음으로, 오차 주파수 제한부(44)는 사용자에 의해 미리 설정된 최대 주파수(fmax) 및 최소 주파수(fmin)을 이용하여 오차 주파수의 한계를 결정한다.
즉, 오차 주파수 제한부(44)는 입력되는 오차 주파수 중에서 최대 주파수(fmax) 및 최소 주파수(fmin)의 범위 안에 포함되는 허용 오차 주파수만을 통과시킨다.
예를 들어, 도 3a에서 최소 주파수(fmin)가 0 Hz, 최대 주파수(fmax)가 1 Hz일 경우, 오차 주파수(ef)가 2 Hz이면, 도3a는 작동을 하지 않으므로, 보상 피치각은 0 degree가 된다. 오차 주파수(ef)가 0.5 Hz이면 허용오차주파수는 0.5 Hz가 된다.
여기서, 입력되는 오차 주파수의 한계를 결정하는 것은 발전기의 피치각이 과도하게 변경되어 발전기가 정지하여 전력계통에 큰 충격을 가하는 것을 방지하고, 피치각이 한번에 너무 많이 변경되는 것을 방지하기 위한 것이다.
다음으로, 보상 유효전력 산출부(46)는 오차 주파수 제한부(44)를 통해 입력받은 허용 오차 주파수를 이용하여 오차 주파수를 보상하는 유효전력값을 산출한다.
여기서, 유효전력값을 산출하는 것은 주파수와 유효전력은 밀접한 관계를 가지고 있어, 유효전력의 변화에따라 주파수가 변하기 때문이다.
즉, 보상 유효전력 산출부(46)는 허용 오차 주파수에 상응한 값으로 오차 주파수를 보상하는 보상 유효전력값을 산출한다.
예를 들어, 보상 유효전력 산출부(46)는 다음과 같은 수학식 3에 의해 보상 유효전력값을 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112008065818842-PAT00005
여기서, F는 비례 적분 제어기로 가정한다. t는 시간으로 단위는 초(second)이다. 제어기 비례값이 1, 적분값이 5, 단위는Watt/Hz이고, 입력값인 허용오차주파수가 0.5Hz일 때, 출력값인 보상유효전력값은 0.55와트(watt)가 된다. 즉, 다음과 같이 연산될 수 있다.
Figure 112008065818842-PAT00006
다음으로, 보상 피치각 계산부(48)는 보상 유효전력 산출부(46)로부터 입력받은 보상 유효 전력값에 상응하는 보상 피치각을 산출한다. 즉, 보상 피치각 계산부(48)는 적분기를 이용해 최종적으로 오차주파수 값이 영이 되게 하는 보상 피치각을 산출한다.
예를 들어, 보상 피치각 계산부(48)는 다음과 같은 수학식 4에 의해 보상 피치각을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112008065818842-PAT00007
여기서, F는 비례 적분 제어기로 가정한다. t는 시간으로 단위는 초(second)이며, 제어기의 비례값이 1, 적분값이 5, 단위는 degree/Watt이고, 입력값인 보상유효전력이 0.55 watt일 때, 출력값인 보상피치각은 1.1 degree가 된다. 즉, 다음과 같이 연산될 수 있다.
Figure 112008065818842-PAT00008
여기서, 보상 피치각은 피치 제어 시스템(10)의 피치 서보부(30)의 입력값으로 이용된다.
보상 유효전력 산출부(46) 및 보상 피치각 계산부(48)는 하나의 제어기로 구현될 수 있다. 그래서, 하나로 구현된 제어기는 입력이 오차 주파수가 되고, 출력이 보상 피치각이 될 수 있다.
또한, 보상 유효전력 산출부(46) 및 보상 피치각 계산부(48)는 비례 제어기, 비례 미분 제어기, 비례 적분 제어기 또는 비례 적분미분 제어기 중 어느 하나또는 혼용일 수 있으며, 선형 제어를 수행한다.
도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 구성도이고, 도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 블록도이다.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 보상 피치각 산출부(40)는 발전기의 회전자에서 측정된 측정 속도와 미리 설정된 발전기 회전자의 기준 속도를 비교하여 오차 속도를 산출하는 속도 비교기(43), 보상 피치각을 산출하는 보상 피치각 계산부(45)를 포함할 수 있다.
우선, 속도 비교기(43)는 직류 발전기의 회전자에서 측정된 측정 속도(W)와 발전기 회전자의 기준 속도(Wref)를 비교하여 속도 차인 오차 속도(eW)을 산출한다.
여기서, 기준 속도(Wref)는 계통의 안정적인 운용과 전력을 안정적으로 공급하기 위한 발전기 회전자의 속도로, 측정 속도(W)에 상응하여 운용자에 의해 미리 설정될 수 있다.
다음으로, 보상 피치각 계산부(45)는 주파수 비교부(43)로부터 입력받은 오차 속도(eW)에 상응하는 보상 피치각을 산출한다. 즉, 보상 피치각 계산부(45)는 적분기를 이용해 최종적으로 오차 속도 값이 영이 되게 하는 보상 피치각을 산출한다.
예를 들어, 보상 피치각 계산부(45)는 다음과 같은 수학식 5에 의해 보상 피치각을 산출할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112008065818842-PAT00009
여기서, F는 비례 적분 제어기로 가정한다. t는 시간으로 단위는 초(second)이며, 제어기의 비례값이 1, 적분값이 5, 단위는degree/rpm이고, 입력값인 오차속도가 5 rpm일 때, 출력값인 보상피치각은 5 degree가 된다. 즉, 다음과 같이 연산될 수 있다.
Figure 112008065818842-PAT00010
보상 피치각 계산부(45)는 입력이 오차 주파수가 되고, 출력이 보상 피치각이 된다.
여기서, 보상 피치각은 피치 제어 시스템(10)의 피치 서보부(30)의 입력값으로 이용된다.
또한, 보상 피치각 계산부(45)는 비례 제어기, 비례 미분 제어기, 비례 적분 제어기 또는 비례 적분미분 제어기 중 어느 하나또는 혼용일 수 있으며, 선형 제어를 수행한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 보다 상세하게, 도 4는 피치 제어 방법 중 보상 피치각 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 각 구성의 기능이 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 산출부(40)내에서 처리되는바, 본 발명의 이해를 도모하기 위해서, 보상 피치각 산출부(40)를 주체로 설명한다.
도 4를 참조하면, 보상 피치각 산출부(40)는 계통연계점에서 주파수를 측정한다(S410).
이어서, 보상 피치각 산출부(40)는 계통연계점의 측정 주파수와 기준 주파수를 이용하여 오차 주파수를 산출한다(S420). 여기서, 기준 주파수는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 또한, 오차 주파수는 기준 주파수와 측정 주파수의 차이이다.
이어서, 보상 피치각 산출부(40)는 오차 주파수의 허용 한계점을 결정한다(S430). 여기서, 허용 한계점을 결정하는 것은 미리 설정된 최대 및 최소 주파수 를 이용하여 오차 주파수 중 최대 및 최소 주파수의 범위내에 포함되는 허용 오차 주파수만을 통과시켜 수행된다.
이어서, 보상 피치각 산출부(40)는 한계점이 결정된 허용 오차 주파수에 상응하는 보상 유효전력값을 산출한다(S440).
이어서, 보상 피치각 산출부(40)는 보상 유효전력값을 이용하여 보상 유효전력값에 상응하는 보상 피치각을 산출한다(S450).
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 피치각 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 보다 상세하게, 도 5는 피치 제어 방법 중 보상 피치각 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 도 3c 및 도 3d를 참조하여 설명한 각 구성의 기능이 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 피치각 산출부(40)내에서 처리되는바, 본 발명의 이해를 도모하기 위해서, 보상 피치각 산출부(40)를 주체로 설명한다.
도 5를 참조하면, 보상 피치각 산출부(40)는 발전기 회전자에서 속도를 측정한다(S510).
이어서, 보상 피치각 산출부(40)는 발전기 회전자의 측정 속도와 기준 속도를 이용하여 오차 속도를 산출한다(S520). 여기서, 기준 속도는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다.
이어서, 보상 피치각 산출부(40)는 오차 속도를 이용하여 오차 속도에 상응하는 보상 피치각을 산출한다(S530).
본 발명의 실시예에 따른 피치 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 제어 시스템과 풍력 발전 시스템의 관계를 나타낸 도면.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피치 제어 시스템과 풍력 발전기의 관계를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 제어 시스템을 나타낸 구성도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 구성도.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 블록도.
도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 구성도.
도 3d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 피치각 산출부의 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 피치각 생성 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 피치각 생성 방법을 나타낸 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 피치 제어 시스템 20: 기준 피치각 산출부
30: 피치 서보부 40: 보상 피치각 산출부
42: 주파수 비교부 44: 오차 주파수 제한부
46: 보상 유효 전력 산출부 48: 보상 피치각 계산부

Claims (11)

  1. 풍력 발전기의 피치를 제어하는 피치 제어 시스템에 있어서,
    상기 풍력 발전기의 동작에 따른 발전기 측정 신호와 발전기 기준 신호의 차이에 근거하여 오차 신호를 산출하는 발전기 비교부;
    상기 오차 신호를 이용하여 기준 피치각을 산출하는 기준 피치각 산출부;
    상기 풍력 발전기의 회전자의 오차 속도 값 또는 상기 풍력 발전기의 계통 연계점의 오차 주파수 값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 보상 피치각 산출부; 및
    상기 기준 피치각 및 상기 보상 피치각을 이용하여 피치각을 산출하는 피치 서보부를 포함하는 피치 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전기 측정 신호는 발전기 구동축의 회전 속도 또는 발전기의 출력에 대한 측정 신호이고, 상기 발전기 기준 신호는 상기 발전기 측정 신호에 상응하여 미리 설정된 기준 신호인 것을 특징으로 하는 피치 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기준 피치각 산출부는 선형 제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 피치 제어 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오차 주파수 값은
    상기 풍력 발전기의 계통 연계점에서 측정된 측정 주파수와 상기 측정 주파수에 상응하여 미리 설정된 기준 주파수의 차이에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 피치 제어 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보상 피치각 산출부는
    상기 오차 주파수 값이 미리 설정된 주파수 범위를 벗어난 경우, 상기 오차 주파수를 상기 미리 설정된 주파수 범위의 허용 오차 주파수 값으로 변경하는 오차 제한부를 포함하는 피치 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보상 피치각 산출부는
    상기 오차 주파수 값을 이용하여 보상 유효 전력값을산출하는 보상 유효 전력 산출부; 및
    상기 산출된 보상 유효 전력값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 보상 피치각 계산부를 포함하는 피치 제어 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오차 속도는
    상기 풍력 발전기의 회전자에서 측정된 측정 속도와 상기 측정 속도에 상응하여 미리 설정된 기준 속도의 차이에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 피치 제어 시스템.
  8. 풍력 발전기의 피치 제어 방법을 실행하는 전자장치가 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    상기 풍력 발전기의 회전자에서 회전 속도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 회전 속도와 상기 회전 속도에 상응하여 미리 설정된 기준 속도의 차이에 근거하여 오차 속도를 산출하는 단계;
    상기 오차 속도를 이용하여 보상 피치각을 산출하는 단계; 및
    상기 보상 피치각을 이용하여 상기 풍력 발전기의 피치각을 제어하는 단계를 포함하는 피치 제어 방법을 실행하는 전자 장치가 판독 가능한 기록매체.
  9. 풍력 발전기의 피치 제어 방법을 실행하는 전자장치가 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    상기 풍력 발전기의 계통 연계점에서 주파수를 측정하는 단계;
    상기 측정된 주파수와 상기 주파수에 상응하여 미리 설정된 기준 주파수의 차이에 근거하여 오차 주파수 값을 산출하는 단계;
    상기 오차 주파수 값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 단계; 및
    상기 보상 피치각을 이용하여 상기 풍력 발전기의 피치각을 제어하는 단계를 포함하는 피치 제어 방법을 실행하는 전자 장치가 판독 가능한 기록매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 오차 주파수를 산출하는 단계는
    상기 오차 주파수 값이 미리 설정된 주파수 범위를 벗어나는 지 확인하는 단계; 및
    상기 오차 주파수 값이 미리 설정된 주파수 범위를 벗어나는 경우, 상기 오차 주파수를 상기 미리 설정된 주파수 범위의 허용 오차 주파수 값으로 변경하는 단계를 더 포함하는 피치 제어 방법을 실행하는 전자 장치가 판독 가능한 기록매 체.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 오차 주파수 값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 단계는,
    상기 오차 주파수 값을 이용하여 보상 유효 전력값을 산출하는 단계; 및
    상기 보상 유효 전력값을 이용하여 보상 피치각을 산출하는 단계를 더 포함하는 피치 제어 방법을 실행하는 전자 장치가 판독 가능한 기록매체.
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