KR20110075513A - Power supply apparatus for pitch control device of wind generator - Google Patents

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KR20110075513A
KR20110075513A KR1020090131984A KR20090131984A KR20110075513A KR 20110075513 A KR20110075513 A KR 20110075513A KR 1020090131984 A KR1020090131984 A KR 1020090131984A KR 20090131984 A KR20090131984 A KR 20090131984A KR 20110075513 A KR20110075513 A KR 20110075513A
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강윤종
서인영
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주식회사 효성
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Abstract

PURPOSE: A power supply device for a pitch control device of a wind power generator is provided to prevent the loss of time and cost caused by maintenance of a slip ring by supplying power stably to a pitch control device installed to a hub without using a slip ring. CONSTITUTION: A power supply device for a pitch control device of a wind power generator comprises a permanent magnet(10) mounted to a nacelle(1), a winding wire(20) mounted to a hub(2) and connected to a pitch control device(30), and a gap(G) formed between the nacelle and the hub.

Description

풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치{power supply apparatus for pitch control device of wind generator}Power supply apparatus for pitch control device of wind power generators

본 발명은 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치에 관한 것으로, 특히 슬립링의 교체가 필요 없고 안정적인 전원 공급이 가능하도록 된 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device for a pitch control device of a wind turbine, and more particularly to a power supply device for a pitch control device of a wind turbine, which is capable of supplying a stable power without replacement of slip rings.

풍력발전기는 지면에 견고하게 세워진 타워와, 상기 타워의 상단에서 회전되고 내부에 발전에 필요한 장치들이 구비된 너셀과, 상기 너셀의 전방 단부에 구비된 허브에 복수의 블레이드가 구비되어 풍력을 기계력으로 전환하는 로터로 이루어진다.The wind power generator is provided with a tower built firmly on the ground, a nussel equipped with a device rotated at the top of the tower and necessary for generating power therein, and a plurality of blades provided at a hub provided at the front end of the nussel, thereby providing wind power for mechanical power. Consists of a rotor to switch over.

상기 허브는 메인샤프트, 증속기를 매개로 발전기와 직결된 상태로 회전되도록 되어 있다.The hub is configured to rotate in a state directly connected to the generator through the main shaft and the gearbox.

한편, 상기 블레이드가 바람에 효율적으로 반응(회전)할 수 있고, 회전 안정성 및 작동의 안전성을 도모하기 위하여 블레이드의 피치각을 제어하기 위한 피치제어장치가 상기 허브의 내부에 설치된다.On the other hand, the blade can react (rotate) to the wind efficiently, the pitch control device for controlling the pitch angle of the blade in order to achieve rotational stability and operation safety is installed inside the hub.

상기 피치제어장치의 전원 공급은 상기 메인샤프트의 내부 공간을 통해 배선 된 전선을 통해 이루어지게 되는데, 상기 허브는 회전체이고 너셀은 고정체이므로 양자의 사이에는 양자간 상대적 회전을 수용하여 전선이 꼬이는 것을 방지할 수 있도록 양측 단자가 회전식으로 접촉하는 슬립링이 구비된다.The power supply of the pitch control device is made through a wire wired through the inner space of the main shaft. Since the hub is a rotating body and the nucleus is a fixed body, the wire is twisted by receiving relative rotation between them. In order to prevent this, a slip ring is provided in which both terminals are rotatably contacted.

그런데, 상기 슬립링은 오래 사용하게 되면 마모가 진행되어 단자 접속 상태가 불량해지므로 전원이 정상적으로 공급되지 않게 된다.However, when the slip ring is used for a long time, wear progresses and the terminal connection state becomes poor, so that power is not normally supplied.

따라서, 피치제어장치가 정상적으로 작동하지 않게 되므로 이를 방지하기 위하여 주기적인 교체가 필요하다.Therefore, since the pitch control device does not operate normally, periodic replacement is necessary to prevent this.

이와 같이, 상기 슬립링의 교체나 또는 고장시의 점검이 필요하게 되는 바, 이를 위해서는 풍력발전기의 가동을 정지하여야만 하므로 그로 인한 손실이 발생하고, 슬립링 자체의 유지 보수를 위한 시간 및 비용 손실이 발생하였다.As such, it is necessary to replace the slip ring or check the failure, and thus, the wind turbine must be stopped for this purpose, resulting in a loss, and a loss of time and cost for the maintenance of the slip ring itself. Occurred.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 슬립링을 사용하지 않고 허브에 설치된 피치제어장치로 안정적인 전원 공급이 가능해짐으로써 슬립링의 유지 보수로 인한 시간 및 비용의 손실을 방지할 수 있도록 된 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, it is possible to provide a stable power supply to the pitch control device installed in the hub without using the slip ring to prevent the loss of time and cost due to the maintenance of the slip ring It is an object of the present invention to provide a power supply for a pitch control device of a wind turbine.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

너셀에 장착된 영구자석과;A permanent magnet mounted to the nussel;

허브에 장착되고 피치제어장치에 연결된 권선과;A winding mounted to the hub and connected to the pitch control device;

상기 너셀과 허브 사이에 형성된 공극;Voids formed between the nussel and the hub;

을 포함한다..

또한, 상기 영구자석은 너셀의 허브 대응면에 장착되고,In addition, the permanent magnet is mounted on the hub corresponding surface of the nussel,

상기 권선은 허브의 너셀 대응면에 장착되며,The winding is mounted on the nussel corresponding surface of the hub,

상기 너셀과 허브의 대응면 사이에 상기 공극이 형성된 것을 특징으로 한다.The gap is formed between the nussel and the corresponding surface of the hub.

또한, 상기 영구자석은 너셀의 내부에 설치된 자석마운팅부에 장착되고,In addition, the permanent magnet is mounted to the magnet mounting portion installed inside the nussel,

상기 권선은 허브에 연결된 메인파이프에 장착되며,The winding is mounted on a main pipe connected to the hub,

상기 자석마운팅부와 메인파이프의 사이에 상기 공극이 형성된 것을 특징으로 한다.The gap is formed between the magnet mounting portion and the main pipe.

또한, 상기 권선과 피치제어장치의 사이에 교류를 직류로 변환하는 전류변환기가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, a current converter for converting alternating current into direct current is provided between the winding and the pitch control device.

또한, 상기 전류변환기와 피치제어장치의 사이에 배터리가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, a battery is provided between the current converter and the pitch control device.

한편, 상기 피치제어장치가 교류전원을 사용하는 타입일 경우, 상기 피치제어장치와 배터리의 사이에 DC-AC컨버터가 구비될 수 있다.On the other hand, when the pitch control device is a type using an AC power source, a DC-AC converter may be provided between the pitch control device and the battery.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, According to the present invention as described above,

피치제어장치와 그의 전원 공급부 사이에 전선 꼬임을 방지하기 위한 슬립링을 설치할 필요가 없게 된다.There is no need to install a slip ring to prevent twisting of the wire between the pitch control device and its power supply.

따라서, 상기 슬립링 마모에 대비하여 슬립링을 주기적으로 교체할 필요가 없고, 슬립링 고장에 의한 수리가 필요 없게 된다.Accordingly, it is not necessary to periodically replace the slip ring in preparation for the slip ring wear, and there is no need for repair due to slip ring failure.

따라서, 슬립링의 유지 보수에 의해 발생하는 손실을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.Therefore, there is an effect that it is possible to prevent the loss caused by the maintenance of the slip ring.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 피치제어장치용 전원공급장치의 설치 상태도이다.1 is an installation state diagram of a power supply device for a pitch control device according to the present invention.

도시된 바와 같이, 너셀(1)의 전방 단부에 허브(2)가 장착되어 있다. 상기 허브(2)는 중공형의 메인파이프(3)를 매개로 장착되며, 내부가 빈 공간으로 형성되어 있다.As shown, the hub 2 is mounted at the front end of the nussel 1. The hub 2 is mounted via a hollow main pipe 3 and has an empty space inside.

상기 허브(2)의 외주에 통상 2 ~ 3 개의 블레이드가 회동 가능한 상태로 장착된다.(블레이드의 도시는 생략하였다.)Usually, two to three blades are mounted on the outer circumference of the hub 2 in a rotatable state. (The illustration of the blade is omitted.)

상기 허브(2) 내측 공간에 상기 블레이드의 피치각을 가변 조정하기 위한 피치제어장치(30)가 설치된다.Pitch control device 30 for variablely adjusting the pitch angle of the blade is installed in the inner space of the hub (2).

상기 피치제어장치(30)의 전원공급장치는 너셀(1)에 장착된 영구자석(10)과, 상기 허브(2)에 장착된 권선(20)을 포함한다.The power supply of the pitch control device 30 includes a permanent magnet 10 mounted to the nussel 1 and a winding 20 mounted to the hub 2.

보다 상세히 설명하면, 상기 영구자석(10)은 너셀(1)의 허브(2) 대향면(1a)에 장착된다.In more detail, the permanent magnet 10 is mounted on the opposite surface 1a of the hub 2 of the nussel 1.

또한, 상기 권선(20)은 상기 허브(2)의 너셀(1) 대향면(2a)에 장착된다.In addition, the winding 20 is mounted on the opposite surface 2a of the nussel 1 of the hub 2.

상기 너셀(1)과 허브(2)의 사이 즉, 상기 양쪽 대향면(1a,2a)의 사이에는 갭(G)이 존재한다.A gap G exists between the nussel 1 and the hub 2, ie between the opposing surfaces 1a and 2a.

즉, 상기 영구자석(10), 권선(20), 상기 갭(G)에 의해 동기발전기가 구성된다.That is, the synchronous generator is configured by the permanent magnet 10, the winding 20, and the gap G.

상기 영구자석(10)이 너셀(1)에 회전되어 움직이지 않으므로 고정자가 되고, 상기 권선(20)이 허브(2)와 함께 회전하므로 회전자가 되며, 상기 갭(G)은 공극(air gap)으로 작용한다.Since the permanent magnet 10 is rotated in the nussel 1 and does not move, it becomes a stator, and the winding 20 rotates together with the hub 2 to become a rotor, and the gap G is an air gap. Acts as.

따라서, 풍력발전기 작동에 의해 상기 허브(2)가 회전되면, 상기 권선(20)이 영구자석(10)의 자속을 끓어주는 거동을 지속하게 되므로 권선(20)에 전류가 유도되고, 이를 이용하여 상기 피치제어장치(30)에 전원을 공급할 수 있게 된다.Therefore, when the hub 2 is rotated by the operation of the wind turbine, the winding 20 continues to boil the magnetic flux of the permanent magnet 10, so that a current is induced in the winding 20. It is possible to supply power to the pitch control device (30).

상기 피치제어장치(30)에서 요구되는 전력 용량에 따라 극수와 영구자석(10)의 면적과 권선(20)의 권선수를 설계할 수 있음은 물론이다.It is a matter of course that the number of poles and the area of the permanent magnet 10 and the number of turns of the winding 20 can be designed according to the power capacity required by the pitch control device 30.

상기와 같이, 상대 회전되는 너셀(1)과 허브(2)의 관계를 이용하여 각각에 영구자석(10)과 권선(20)을 설치하여 동기발전기를 구성함으로써 너셀(1)과 허브(2)를 연결하는 피치제어장치(30)의 전력공급선이 필요 없게 된다.As described above, by using the relationship between the relative rotation of the nussel (1) and the hub (2) by providing a permanent magnet 10 and the winding 20 in each of the synchronous generator to configure the nussel (1) and hub (2) The power supply line of the pitch control device 30 to connect the need not be.

따라서, 고정측(너셀측)과 회전측(허브측) 사이의 전선 연결을 위한 슬립링을 사용할 필요가 없게 된다.Therefore, there is no need to use a slip ring for electric wire connection between the fixed side (the nucleus side) and the rotating side (the hub side).

즉, 상기 권선(20)과 피치제어장치(30)는 모두 허브(2) 내에 설치되어 상대 회전이 발생하지 않으므로 양자 간에는 상대 회전에 대응하기 위한 슬립링이 필요 없는 것이다.That is, the winding 20 and the pitch control device 30 are both installed in the hub 2 so that the relative rotation does not occur, there is no need for a slip ring to correspond to the relative rotation between the two.

상기와 같이 피치제어장치(30)의 전력 공급에 슬립링이 필요 없게 됨으로써 슬립링의 유지 보수를 위한 시간과 비용의 손실이 발생하지 않게 된다.As described above, since the slip ring is not required to supply power to the pitch control device 30, a loss of time and cost for maintenance of the slip ring does not occur.

아울러, 슬립링의 유지 보수를 위해 풍력발전기의 가동을 정지하지 않아도 되므로 발전기 가동량이 증가되는 장점이 있다.In addition, since the operation of the wind turbine does not have to be stopped for the maintenance of the slip ring, the generator operation amount is increased.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 너셀(1)의 내부 공간 에 메인파이프(3)에 근접한 위치에 자석마운팅부(1b)를 설치하고, 상기 자석마운팅부(1b)에 영구자석(10)을 장착한다.FIG. 2 illustrates another embodiment of the present invention, in which a magnet mounting portion 1b is installed at a position proximate to the main pipe 3 in an inner space of the nussel 1, and the magnet mounting portion 1b is mounted on the magnet mounting portion 1b. Install the permanent magnet (10).

상기 자석마운팅부(1b)는 상기 메인파이프(3)와 이격되어 그 외주부를 둘러싼 원통 형상으로 형성된다.The magnet mounting portion 1b is formed in a cylindrical shape spaced apart from the main pipe 3 and surrounding the outer peripheral portion thereof.

또한, 상기 메인파이프(3)의 내주면에는 권선(20)을 설치한다.In addition, the winding 20 is installed on the inner circumferential surface of the main pipe 3.

또한, 상기 자석마운팅부(1b)와 상기 메인파이프(3)의 사이에는 갭(G)이 존재한다.In addition, a gap G exists between the magnet mounting portion 1b and the main pipe 3.

따라서, 상기 영구자석(10)과 권선(20)에 의해 동기 발전기가 구성된다.Therefore, the synchronous generator is configured by the permanent magnet 10 and the winding 20.

상기 갭(G)이 공극으로 작용함은 물론이다.It goes without saying that the gap G acts as a void.

상기 너셀(1)은 고정되어 있으므로 상기 영구자석(10)이 고정자가 되고, 상기 메인파이프(3)는 상기 허브(2)와 함께 일체로 회전되므로 상기 권선(20)이 회전자가 된다.Since the nussel 1 is fixed, the permanent magnet 10 becomes a stator, and the main pipe 3 rotates together with the hub 2 so that the winding 20 becomes a rotor.

따라서, 풍력발전기 작동에 의해 상기 허브(2)가 회전되면, 상기 영구자석(10)에 대해 권선(20)이 회전되어 권선(20)에 전압이 유도되고, 이를 이용하여 상기 피치제어장치(30)에 전원을 공급할 수 있게 된다.Therefore, when the hub 2 is rotated by the operation of the wind power generator, the winding 20 is rotated with respect to the permanent magnet 10 to induce a voltage in the winding 20, by using the pitch control device 30 ) Can be powered.

이 경우에도 상기 권선(20)이 허브(2)와 일체로 회전되는 메인샤프트(3)에 장착되어, 피치제어장치(30)와 권선(20)이 함께 회전하므로 슬립링과 같이 상대 회전을 수용하는 부품이 필요 없게 된다.Even in this case, the winding 20 is mounted on the main shaft 3 which is integrally rotated with the hub 2, so that the pitch control device 30 and the winding 20 rotate together to accommodate relative rotation, such as a slip ring. No parts are needed.

따라서, 슬립링의 유지 보수에 의한 손실 발생을 방지할 수 있게 된다.Therefore, it is possible to prevent the occurrence of losses due to the maintenance of the slip ring.

도 3은 본 발명에 있어서, 상기 권선(20)과 피치제어장치(30) 사이의 구성을 나타낸 블록도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 권선(20)과 피치제어장치(30) 사이에 전류변환기(40)가 구비된다.3 is a block diagram showing a configuration between the winding 20 and the pitch control device 30 in the present invention, as shown in the present invention between the winding 20 and the pitch control device 30. The current converter 40 is provided.

상기 권선(20)에 유도되는 전류는 교류전류로서, 이 교류전류를 상기 전류변환기(40)를 이용하여 직류로 변환한 후 상기 피치제어장치(30)에 공급한다.The current induced in the winding 20 is an alternating current, which is converted into a direct current using the current converter 40 and then supplied to the pitch control device 30.

상기 전류변환기(40)로서는 정류기 또는 AC-DC컨버터를 사용할 수 있다.As the current converter 40, a rectifier or an AC-DC converter may be used.

한편, 상기 전류변환기(40)의 출력단을 상기 피치제어장치(30)의 전원 입력단에 직접 연결할 수 있으나, 도시된 바와 같이, 전류변환기(40)의 출력단을 배터리(50)에 연결하고, 상기 배터리(50)의 출력단을 피치제어장치(30)의 입력단에 연결할 수 있다.On the other hand, although the output terminal of the current converter 40 can be directly connected to the power input terminal of the pitch control device 30, as shown, the output terminal of the current converter 40 is connected to the battery 50, the battery An output end of 50 may be connected to an input end of the pitch control device 30.

한편, 상기 피치제어장치(30)는 주로 직류전원을 사용하지만, 경우에 따라 교류전원을 사용하는 경우도 있는데, 이와 같이 교류전원을 사용하는 피치제어장치의 경우에는 상기 배터리(50)와 피치제어장치(30)의 사이에 직류를 교류로 변환하는 DC-AC컨버터를 설치할 수 있다. 별도 도시는 생략한다.On the other hand, the pitch control device 30 mainly uses a direct current power, but in some cases also uses an AC power, in the case of a pitch control device using an AC power as described above, the battery 50 and the pitch control A DC-AC converter for converting direct current to alternating current may be provided between the devices 30. Additional illustration is omitted.

상기와 같이 배터리(50)가 구비될 경우 상기 피치제어장치(30)에 보다 안정적인 상태의 전류를 공급할 수 있으며, 로터 즉, 허브(2)의 회전이 멈춘 경우에도 피치제어장치(30)로의 전력 공급이 가능하여 블레이드의 피치제어가 가능한 장점이 있다.When the battery 50 is provided as described above, it is possible to supply a more stable current to the pitch control device 30, and the power to the pitch control device 30 even when the rotor, that is, the rotation of the hub 2 is stopped. It is possible to supply the pitch control of the blade has the advantage.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치의 구성도,1 is a configuration diagram of a power supply device for a pitch control device of a wind turbine according to the present invention;

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면,2 illustrates another embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 권선과 피치제어장치 사이의 구성도이다.3 is a configuration diagram between the winding and the pitch control device according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : 너셀 2 : 허브1: Nussel 2: Herb

1a, 2a : 대응면 1b : 자석마운팅부1a, 2a: corresponding surface 1b: magnet mounting portion

3 : 메인샤프트 10 : 영구자석3: main shaft 10: permanent magnet

20 : 권선 30 : 피치제어장치20: winding 30: pitch control device

40 : 전류변환기 50 : 배터리40: current converter 50: battery

G : 갭G: gap

Claims (6)

너셀에 장착된 영구자석과;A permanent magnet mounted to the nussel; 허브에 장착되고 피치제어장치에 연결된 권선과;A winding mounted to the hub and connected to the pitch control device; 상기 너셀과 허브 사이에 형성된 공극;Voids formed between the nussel and the hub; 을 포함하는 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치.Power supply for pitch control device of a wind turbine comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 영구자석은 너셀의 허브 대응면에 장착되고,The permanent magnet is mounted on the hub corresponding surface of the nussel, 상기 권선은 허브의 너셀 대응면에 장착되며,The winding is mounted on the nussel corresponding surface of the hub, 상기 너셀과 허브의 대응면 사이에 상기 공극이 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치.Power supply for pitch control device of the wind turbine, characterized in that the gap is formed between the corresponding surface of the nussel and the hub. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 영구자석은 너셀의 내부에 설치된 자석마운팅부에 장착되고,The permanent magnet is mounted to the magnet mounting portion installed inside the nussel, 상기 권선은 허브에 연결된 메인파이프에 장착되며,The winding is mounted on a main pipe connected to the hub, 상기 자석마운팅부와 메인파이프의 사이에 상기 공극이 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치.Power supply device for a pitch control device of a wind turbine, characterized in that the gap is formed between the magnet mounting portion and the main pipe. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 권선과 피치제어장치의 사이에 교류를 직류로 변환하는 전류변환기가 구비된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치.Power supply for the pitch control device of the wind turbine, characterized in that a current converter for converting alternating current into direct current between the winding and the pitch control device. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 전류변환기와 피치제어장치의 사이에 배터리가 구비된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치제어장치용 전원공급장치.Power supply for the pitch control device of the wind turbine, characterized in that the battery is provided between the current converter and the pitch control device. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 피치제어장치가 교류전원을 사용하는 타입이고, 상기 피치제어장치와 배터리의 사이에 DC-AC컨버터가 구비된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치제어용 전원공급장치.The pitch control device is a type using an AC power source, the pitch control power supply device for a wind turbine, characterized in that the DC-AC converter is provided between the pitch control device and the battery.
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