KR20120004202A - Standby power supply system for wind turbine system - Google Patents

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KR20120004202A KR1020100064931A KR20100064931A KR20120004202A KR 20120004202 A KR20120004202 A KR 20120004202A KR 1020100064931 A KR1020100064931 A KR 1020100064931A KR 20100064931 A KR20100064931 A KR 20100064931A KR 20120004202 A KR20120004202 A KR 20120004202A
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Abstract

PURPOSE: A standby power supply device of a wind turbine system is provided to prevent damage due to impulse or common mode noise by using shunt transformer. CONSTITUTION: A standby power supply device of a wind turbine system comprises a capacitor unit(410), an inverting unit(420), and a shunt transformer(430). The capacitor unit includes at least one capacitor connected to a DC connection unit of a converter(310) and an inverter(320) in parallel. The inverting unit outputs AC power by transferring DC power outputted from the capacitor unit to AC. The shunt transformer supplies standby power of wind turbine system by transforming AC power outputted from the inverting unit.

Description

풍력발전장치의 대기전력 공급장치{Standby power supply system for wind turbine system}Standby power supply system for wind turbines

본 발명은 풍력 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기전력을 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wind turbine, and more particularly to a standby power supply of the wind turbine for supplying standby power.

일반적으로, 대형 풍력 발전기는 내부 전기장치의 대기전력을 공급하기 위해 계통 시스템의 전력을 이용 하였다. 여기서 계통 시스템이란, 풍력 발전기에서 생성된 전력을 이용하는 가정이나 공장 등의 부하 장치를 의미한다. In general, large wind generators used the power of the grid system to provide standby power for internal electrical equipment. Here, the system refers to a load device such as a home or a factory using electric power generated by a wind generator.

이에 계통 시스템이 차단될 경우 풍력 발전기의 연속제어가 불가능하다. 이를 개선코자 종래에는 풍력 발전기의 발전되는 전력 중 일부를 내부 전기장치에서 사용하였다. 그러나, 이는 풍력발전단에서 풍력 발전기의 효율을 낮추게 되며, 또한 풍속이 약하여 풍력 발전기가 발전을 멈추는 경우에는 계통의 전력을 사용하여야만 한다.If the system is cut off, it is impossible to control the wind generator continuously. In order to improve this, conventionally, some of the generated power of the wind generator is used in the internal electric apparatus. However, this lowers the efficiency of the wind power generator in the wind farm, and when the wind power generator is stopped due to the wind speed, the power of the system must be used.

도 1은 풍력 발전기의 운전 영역을 나타낸 것으로서, 풍속이 하한기준속도(cut-in speed) 이하이면, 발전이 되지 않고, 풍속이 상한 기준속도(Speed limit) 이상이어도 소정의 전력을 생산하도록 하고 있다.FIG. 1 shows an operating area of a wind power generator. When the wind speed is less than the cut-in speed, power generation is not performed, and even if the wind speed is more than the upper speed limit, predetermined power is produced. .

도 2는 종래의 에너지 효율을 나타낸 도면으로서, 윈드터빈(1)과 연결된 생성기(2)에서 전력을 생성하면, 파워 변환 유닛(3)에서 직류로 변환하여 계통시스템(4)으로 전력을 전달하게 된다.2 is a view showing a conventional energy efficiency, when generating power in the generator (2) connected to the wind turbine 1, the power conversion unit (3) is converted to direct current to transfer power to the grid system (4) do.

풍력 발전기는 풍속이 작을 때는 컷아웃(cut-out)하여 발전을 멈추게 된다. 하지만 내부의 전기장치(1, 2, 3)는 연속적으로 동작하여야 하므로 계통 시스템(4)으로부터 에너지를 받아야만 한다. 또한 풍속이 커져 컷인(cut-in) 하는 경우는 풍력 발전기의 출력 에너지의 일부분을 내부 전기장치 구동용으로 사용하며 이에 발전단에서의 풍력발전기의 효율은 컨버터의 효율을 약 4~5% 낮아지게 만든다.The wind generator cuts out when the wind speed is small and stops generating electricity. However, the internal electrical devices 1, 2 and 3 must operate continuously so they must receive energy from the grid system 4. In the case of cut-in due to the high wind speed, a part of the output energy of the wind generator is used to drive the internal electric device. Therefore, the efficiency of the wind power generator in the power generation stage reduces the efficiency of the converter by about 4 to 5%. Make.

여기서, 전력 효율은 도 2에 도시된 바와 같이, 생성된 전력(Pg)으로 계통 시스템으로 보내준 전력(Po)을 나눈값에 백분율을 곱하여 계산하게 되는데, 종래에는 이와 같이 대기전력 공급으로 인해 전력효율이 줄어드는 문제점이 있었다. Here, as shown in FIG. 2, the power efficiency is calculated by multiplying the value of the power Po sent to the grid system by the generated power Pg by a percentage, and in the related art, power efficiency due to the standby power supply. There was a problem with this shrinking.

본 발명의 실시예는 별도의 에너지원에서 대기전력을 공급하여 에너지 효율을 높이는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치를 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a standby power supply of the wind power generator to increase the energy efficiency by supplying standby power from a separate energy source.

본 발명의 특징에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치는,Standby power supply of the wind power generator according to a feature of the present invention,

블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기의 전력을 컨버터와 인버터로 변환하여 계통시스템에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서,As a standby power supply of the wind power generator that converts the power of the synchronous generator generated by the rotation of the blade to the converter and inverter to supply to the grid system,

상기 컨버터와 인버터의 직류 연결부에 병렬로 연결되는 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 커패시터부;A capacitor unit including at least one capacitor connected in parallel with a DC connection unit of the converter and the inverter;

상기 커패시터부에서 출력되는 직류 전원을 교류로 변환하여 출력하는 인버팅부;An inverting unit converting the DC power output from the capacitor unit into AC and outputting the alternating current;

상기 인버팅부에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하는 분권 변압기를 포함한다.It includes a decentralized transformer for transforming the AC power output from the inverting unit to supply to the standby power of the wind power generator.

필요에 따라 대기전력 공급장치는,If necessary, the standby power supply

외부의 계통시스템의 전원을 스위칭하는 스위치부; Switch unit for switching the power of the external system system;

상기 커패시터부의 충전상태를 감지하여 소정레벨 이하의 방전상태인 경우 상기 스위칭부를 온시켜 상기 계통시스템의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.And a control unit which senses the charging state of the capacitor unit and controls the power supply of the grid system to be supplied to standby power of the wind turbine when the discharge state is below a predetermined level.

본 발명의 다른 특징에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치는,Standby power supply of the wind power generator according to another aspect of the present invention,

블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기의 전력을 컨버터와 인버터로 변환하여 계통시스템에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서,As a standby power supply of the wind power generator that converts the power of the synchronous generator generated by the rotation of the blade to the converter and inverter to supply to the grid system,

태양빛을 수신하여 직류전원을 생성하는 태양열 발전부;Solar power generation unit for generating sunlight by receiving the sunlight;

상기 태양열 발전부에서 생성된 직류전원을 승압하는 승압 컨버터;Step-up converter for boosting the DC power generated by the solar power generation unit;

상기 승압 컨버터에서 승압된 직류전원을 교류로 변환하는 인버팅부;An inverting unit converting the DC power boosted by the boost converter into AC;

상기 인버팅부에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하는 분권 변압기를 포함한다.It includes a decentralized transformer for transforming the AC power output from the inverting unit to supply to the standby power of the wind power generator.

필요에 따라 대기전력 공급장치는,If necessary, the standby power supply

외부의 계통시스템의 전원을 스위칭하는 스위치부; Switch unit for switching the power of the external system system;

상기 태양열 발전부의 상태를 감지하여 소정레벨 이하의 방전상태인 경우 상기 스위칭부를 온시켜 상기 계통시스템의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.The controller may further include a controller configured to detect a state of the solar power generator to control the power supply to the standby power of the wind power generator by turning on the switching unit when the discharge state is below a predetermined level.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치는,Standby power supply of the wind power generator according to another feature of the present invention,

블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기의 전력을 컨버터와 인버터로 변환하여 계통시스템에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서,As a standby power supply of the wind power generator that converts the power of the synchronous generator generated by the rotation of the blade to the converter and inverter to supply to the grid system,

상기 블레이드의 회전에 의해 교류 전원을 생성하는 동기발전기;Synchronous generator for generating AC power by the rotation of the blade;

상기 동기발전기에서 생성된 교류전원을 소정의 전압을 가진 교류전원으로 변환하는 전력변환부;A power converter converting the AC power generated by the synchronous generator into an AC power having a predetermined voltage;

상기 전력변환부에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하는 분권 변압기를 포함한다.It includes a decentralized transformer for transforming the AC power output from the power converter to supply to the standby power of the wind turbine.

필요에 따라 대기전력 공급장치는,If necessary, the standby power supply

외부의 계통시스템의 전원을 스위칭하는 스위치부; Switch unit for switching the power of the external system system;

상기 동기발전기의 발전 상태를 감지하여 소정레벨 이하의 발전상태인 경우 상기 스위칭부를 온시켜 상기 계통시스템의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.And a control unit for sensing the power generation state of the synchronous generator to control the power supply of the grid system to standby power of the wind turbine generator when the power generation state is below a predetermined level.

본 발명의 실시예에서는 별도의 에너지원에서 대기전력을 공급하여 에너지 효율을 향상시키는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치를 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it is possible to provide a standby power supply device of a wind power generator that improves energy efficiency by supplying standby power from a separate energy source.

도 1은 일반적인 풍력발전기의 운전영역을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 풍력발전기의 대기전력 공급에 과하여 전력흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치의 구성도이다.1 is a view showing the operating area of a typical wind power generator.
2 is a view showing the power flow in excess of the standby power supply of the conventional wind power generator.
3 is a configuration diagram of a standby power supply apparatus of the wind power generator according to the first embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a standby power supply device of the wind power generator according to the second embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram of a standby power supply apparatus of the wind power generator according to the third embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치에 관하여 상세히 설명하기로 한다 Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail with respect to the standby power supply of the wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a standby power supply apparatus of the wind power generator according to the first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 풍력발전장치는, 블레이드 및 기어부(100)의 블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기(200)의 전력을 컨버터(310)와 인버터(320)로 변환하여 계통시스템(600)에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서, 커패시터부(410), 인버팅부(420), 분권 변압기(430), 스위치부(SW), 제어부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 3, in the wind power generator according to the first embodiment, the power of the synchronous generator 200 generated by the rotation of the blades and the blades of the gear unit 100 to the converter 310 and the inverter 320. As a standby power supply of the wind power generator for converting and supplying to the system system 600, the capacitor unit 410, the inverting unit 420, decentralized transformer 430, switch unit (SW), the control unit 500 Include.

커패시터부(410)는 상기 컨버터(310)와 인버터(320)의 직류 연결부에 병렬로 연결되는 적어도 하나의 커패시터를 포함한다.The capacitor unit 410 includes at least one capacitor connected in parallel to the DC connection of the converter 310 and the inverter 320.

인버팅부(420)는 상기 커패시터부(410)에서 출력되는 직류 전원을 교류로 변환하여 출력한다.The inverting unit 420 converts the DC power output from the capacitor unit 410 into AC and outputs the alternating current.

분권 변압기(430)는 상기 인버팅부(420)에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급한다.The decentralized transformer 430 transforms the AC power output from the inverting unit 420 and supplies it to standby power of the wind power generator.

스위치부(SW)는 외부의 계통시스템(600)의 전원을 스위칭한다.The switch unit SW switches the power of the external system 600.

제어부(500)는 상기 커패시터부(410)의 충전상태를 감지하여 소정레벨 이하의 방전상태인 경우 상기 스위칭부(SW)를 온시켜 상기 계통시스템(600)의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 한다.The control unit 500 detects the charging state of the capacitor unit 410 and turns on the switching unit SW when the discharge state is below a predetermined level to turn on the power of the system system 600 to standby power of the wind turbine generator. To be supplied.

본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 대기전력 공급장치의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the standby power supply of the wind turbine generator according to the first embodiment of the present invention.

먼저, 블레이드 및 기어부(100)의 블레이드가 바람에 따라 회전하고, 블레이드에 연결된 기어가 회전하면, 동기 발전기(200)에서는 전력이 생성된다.First, when the blade and the blade of the gear unit 100 rotates according to the wind, and the gear connected to the blade rotates, the synchronous generator 200 generates power.

그러면, 컨버터(310)에서는 생성된 교류전원을 소정크기의 직류로 변환하고, 인버터에서는 직류를 계통 시스템(600)의 부하에서 사용하는 레벨의 교류전원으로 변환하여 계통 시스템(600)으로 출력한다.Then, the converter 310 converts the generated AC power into DC of a predetermined size, and the inverter converts DC into AC power having a level used by the load of the system system 600 and outputs the DC power to the system system 600.

여기서, 커패시터부(410)의 복수의 커패시터가 컨버터(310)와 인버터(320)의 직류링크에 병렬로 연결되어 충전을 하게 된다. 본 실시예에서는 커패시터로 충전을 하도록 하였으나 이에 한정되지 아니하며, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 배터리를 장착하여 커패시터부(410)에 포함된 복수의 커패시터가 충전을 하도록 할 수도 있고, 필요에 따라 배터리 충전회로를 별도로 추가할 수도 있다.Here, a plurality of capacitors of the capacitor unit 410 are connected to the DC link of the converter 310 and the inverter 320 in parallel to charge. In this embodiment, but to charge with a capacitor, but is not limited to this, by mounting a battery according to the environment to which the present invention is applied may be a plurality of capacitors included in the capacitor unit 410 to charge, if necessary Charging circuits can be added separately.

커패시턴스가 매우 큰 커패시터를 여러개 직렬 및 병렬 연결할 경우 커패시터에 저장되는　에너지는 수학식1의 E[J] 와 같다. When multiple capacitors with very large capacitance are connected in series and in parallel, the energy stored in the capacitor is equal to E [J] in Equation 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

그리고 이와 같은 저장된 에너지로 충전전류가 없어도 수학식 2와 같이 부하에 전력 P[W] 를 t[s] 동안 공급가능하다. 또한, 전력 공급시간은 커패시터의 커패시턴스를 조절하여 변경이 가능하다. And even if there is no charging current with the stored energy, the power P [W] can be supplied to the load for t [s] as shown in Equation 2. In addition, the power supply time can be changed by adjusting the capacitance of the capacitor.

따라서, 동기발전기(200)가 동작하는 구간에서는 커패시터부(410)가 지속적으로 충전을 하고, 충전된 전압으로 인버팅부(420) 및 분권 변압기(430)를 통해 풍력발전장치의 각부(100, 200, 300)에 대기전력을 공급할 수 있다.Therefore, in the section in which the synchronous generator 200 operates, the capacitor unit 410 continuously charges the respective parts 100 of the wind power generator 100 through the inverting unit 420 and the decentralized transformer 430 at the charged voltage. Standby power may be supplied to the controller 200 and 300).

한편, 동기발전기(200)가 동작하지 않는 구간에서도 소정의 시간동안 커패시터부(410)가 기 충전된 전압으로 인버팅부(420) 및 분권 변압기(430)를 통해 풍력발전장치의 각부(100, 200, 300)에 대기전력을 공급할 수 있다.Meanwhile, even when the synchronous generator 200 does not operate, each part 100 of the wind power generator 100 through the inverting unit 420 and the decentralized transformer 430 at the voltage pre-charged by the capacitor unit 410 for a predetermined time. Standby power may be supplied to the controller 200 and 300).

여기서, DC/AC 변환장치인 인버팅부(420)는 프리휠링(Freewheeling)이 장치된 IGBT로 구성된 3상 인버터일 수 있고, 필요에 따라 지령전압에 일치되도록 전압을 제어하는 전압제어기 기능을 포함할 수 있다. 또한 인버팅부(420)는 전압의 고조파를 상쇄코자 별도의 필터를 구비할 수도 있다. Isolation TR로 구성된 분권 변압기(430)는 임펄스나 공통형잡음(Common Mode Noise)에 의한 손상을 막을 수 있다. Here, the inverting unit 420, which is a DC / AC converter, may be a three-phase inverter composed of IGBTs equipped with freewheeling, and includes a voltage controller function for controlling the voltage to match the command voltage as necessary. can do. Inverter 420 may also include a separate filter to cancel the harmonics of the voltage. The decentralized transformer 430 configured as isolation TR may prevent damage caused by impulses or common mode noise.

그리고, 제어부(500)는 커패시터부(410)의 충전상태를 감지하여 소정 전압 이하로 방전될 경우, 스위치부(SW)를 온시켜 계통 시스템(600)의 전원을 대기전력으로 공급할 수도 있다.In addition, when the controller 500 senses the state of charge of the capacitor unit 410 and discharges it below a predetermined voltage, the controller 500 may turn on the switch unit SW to supply power of the system system 600 to standby power.

그러나, 커패시터부(410)의 전력 공급시간이 동기 발전기(200)가 발전을 하지 못하는 시간(바람이 약한 시간) 이상이 되도록 커패시터를 설계하면, 계통 시스템(600)의 전력을 사용할 경우가 거의 없게 된다.However, if the capacitor is designed such that the power supply time of the capacitor unit 410 is equal to or greater than the time when the synchronous generator 200 cannot generate power (weak time), there is almost no use of the power of the system system 600. do.

따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 종래에 비해 전력 효율이 향상된다.Therefore, according to the first embodiment of the present invention, the power efficiency is improved as compared with the related art.

이러한 본 발명의 제1 실시예는 다양한 변형이 가능하며, 도 4에 태양전지를 이용한 제2 실시예를 도시하였다.The first embodiment of the present invention can be variously modified, and FIG. 4 shows a second embodiment using a solar cell.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a standby power supply device of the wind power generator according to the second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치는, 블레이드 및 기어부(100)의 블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기(200)의 전력을 컨버터(310)와 인버터(320)로 변환하여 계통시스템(600)에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서, 태양열 발전부(411), 승압컨버터(421), 인버팅부(431), 분권 변압기(441), 스위치부(SW), 제어부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the standby power supply apparatus of the wind power generator according to the second embodiment of the present invention may convert the power of the synchronous generator 200 generated by the rotation of the blades and the blades of the gear unit 100 into a converter ( As a standby power supply device of the wind power generator which converts into the 310 and the inverter 320 to supply to the system system 600, the solar power generator 411, boost converter 421, inverting unit 431, decentralized transformer 441, a switch unit SW, and a control unit 500.

태양열 발전부(411)는 태양빛을 수신하여 직류전원을 생성하며, 태양열 발전에 관한 기술은 잘 알려져 있으므로 상세 설명은 생략한다.The solar power generation unit 411 receives the sunlight to generate a direct current power source, and since solar technology is well known, a detailed description thereof will be omitted.

승압 컨버터(421)는 태양열 발전부(411)에서 생성된 직류전원을 승압한다.The boost converter 421 boosts the DC power generated by the solar power generator 411.

인버팅부(431)는 상기 승압 컨버터(421)에서 출력되는 직류 전원을 교류로 변환하여 출력한다.The inverting unit 431 converts the DC power output from the boost converter 421 into AC and outputs the AC.

분권 변압기(441)는 상기 인버팅부(431)에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급한다.The decentralized transformer 441 transforms the AC power output from the inverting unit 431 and supplies it to standby power of the wind turbine generator.

스위치부(SW)는 외부의 계통시스템(600)의 전원을 스위칭한다.The switch unit SW switches the power of the external system 600.

제어부(500)는 상기 태양열 발전부(411)의 발전상태를 감지하여 소정레벨 이하의 발전상태인 경우 상기 스위칭부(SW)를 온시켜 상기 계통시스템(600)의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 한다.The control unit 500 detects a power generation state of the solar power generator 411 and turns on the switching unit SW when the power generation state is lower than a predetermined level to turn on the power of the grid system 600 in the standby state of the wind power generator. Supply power.

이러한 구성을 가진 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 대기전력 공급장치는 대부분의 동작이 제1 실시예와 유사하며, 태양열 발전부(411)를 통해 전력을 생성하는 점이 다르다.The standby power supply apparatus of the wind power generator according to the second embodiment of the present invention having such a configuration has most operations similar to the first embodiment, and differs in generating power through the solar power generator 411.

태양열 방전이 어려운 경우에는 제1 실시예와 마찬가지로 계통 시스템으로부터 대기전력이 공급된다.If solar discharge is difficult, standby power is supplied from the grid system as in the first embodiment.

태양열 발전부(411)는 필요에 따라 태양전지판을 설치하여 태양광 발전을 하게 되며, 승압 컨버터(421)의 입력전압에 맞는 직렬접속된 태양전지 어레이를 병렬 접속하여 발전전력을 결정한다.The solar power generation unit 411 installs a solar panel as needed to generate solar power, and determines a generation power by parallelly connecting a solar cell array connected in series corresponding to the input voltage of the boost converter 421.

그리고, 태양전지 어레이의 병렬접속수에 맞추어 직류배전반이 결정되고 이것을 경유하여　인버팅부(431)에 직류전력이 공급된다. 인버팅부(431)는 태양전지 출력특성의 최대전력을 발전하기 위하여 최대전력추종제어기능을 가지도록 한다. Then, the DC switchboard is determined according to the number of parallel connections of the solar cell array, and the DC power is supplied to the fan inverting unit 431 via this. The inverting unit 431 has a maximum power tracking control function for generating the maximum power of the solar cell output characteristics.

본 발명의 제1 실시예에를 도시한 도 5에는, 태양광 발전부(411)와 인버팅부(431) 사이에 승압 컨버터(421)가 포함되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 승압 컨버터(421)는 생략될 수 있다. 이 경우 필요한 전력을 고려하여 태양전지 어레이의 병렬접속수 또는 인버팅부(431)가 구성될 수 있다.Although FIG. 5 illustrates the first embodiment of the present invention, a boost converter 421 is included between the photovoltaic unit 411 and the inverting unit 431. However, in an environment to which the present invention is applied, FIG. Accordingly, the boost converter 421 may be omitted. In this case, the number of parallel connections or the inverting unit 431 of the solar cell array may be configured in consideration of the required power.

다음, 소형의 동기발전기를 이용하여 대기전력을 공급하는 제3 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.Next, a third embodiment of supplying standby power using a small synchronous generator will be described.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치의 구성도이다. 5 is a configuration diagram of a standby power supply apparatus of the wind power generator according to the third embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전장치의 대기전력 공급장치는, 블레이드 및 기어부(100)의 블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기(200)의 전력을 컨버터(310)와 인버터(320)로 변환하여 계통시스템(600)에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서, 동기발전기(412), 전력변환부(422), 분권 변압기(432), 스위치부(SW), 제어부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the standby power supply apparatus of the wind power generator according to the third embodiment of the present invention may convert the power of the synchronous generator 200 generated by the rotation of the blade and the blade of the gear unit 100 into a converter ( As a standby power supply device of the wind power generator which is converted into 310 and the inverter 320 and supplied to the system system 600, the synchronous generator 412, the power converter 422, decentralized transformer 432, switch unit ( SW), and the control unit 500.

동기 발전기(412)는 고속기어로 블레이드 및 기어부(100)의 기어부와 맞물려 약한 바람에서도 소형으로 전력을 생산한다.The synchronous generator 412 meshes with the gear part of the blade and the gear part 100 by the high speed gear to produce power in a small size even in a weak wind.

전력 변환부(422)는 대기전력으로 적합한 소정의 전압으로 전력을 변환한다. 전력 변환부(422)는 상술한 컨버터(310), DC link(300), 인버터(320)와 유사한 구조로 구성될 수 있으며, 이에 대해서는 공지된 여러 기술이 적용될 수 있다.The power converter 422 converts the power to a predetermined voltage suitable for standby power. The power converter 422 may be configured in a structure similar to the converter 310, the DC link 300, and the inverter 320 described above, and various known technologies may be applied thereto.

분권 변압기(432)는 상기 전력 변환부(422)에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급한다.The decentralized transformer 432 transforms the AC power output from the power converter 422 and supplies it to standby power of the wind turbine generator.

스위치부(SW)는 외부의 계통시스템(600)의 전원을 스위칭한다.The switch unit SW switches the power of the external system 600.

제어부(500)는 상기 동기 발전기(412)의 발전상태를 감지하여 소정레벨 이하의 발전상태인 경우 상기 스위칭부(SW)를 온시켜 상기 계통시스템(600)의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 한다.The control unit 500 detects a power generation state of the synchronous generator 412 and turns on the switching unit SW when the power generation state is lower than a predetermined level to turn on the power of the system system 600 to standby power of the wind turbine generator. To be supplied.

이러한 구성을 가진 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 대기전력 공급장치는 대부분의 동작이 제1 실시예 및 제2 실시예와 유사하며, 동기 발전기(412)를 통해 전력을 생성하는 점이 다르다.The standby power supply apparatus of the wind power generator according to the third embodiment of the present invention having such a configuration has most operations similar to those of the first and second embodiments, and generates power through the synchronous generator 412. The point is different.

여기서, 동기 발전기(412)는 풍속이 작아 풍력 발전기가 컷아웃될 때에도, 발전을 계속할 수 있다.Here, the synchronous generator 412 may continue to generate power even when the wind speed is cut out because the wind speed is small.

따라서, 약한 바람에서도 대기전력을 별도로 계속 공급할 수 있고, 이에 따라 풍력발전장치의 전력효율을 향상할 수 있다.Therefore, even in the weak wind can continue to supply standby power separately, thereby improving the power efficiency of the wind turbine.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (7)

블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기의 전력을 컨버터와 인버터로 변환하여 계통시스템에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서,
상기 컨버터와 인버터의 직류 연결부에 병렬로 연결되는 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 커패시터부;
상기 커패시터부에서 출력되는 직류 전원을 교류로 변환하여 출력하는 인버팅부;
상기 인버팅부에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하는 분권 변압기를 포함하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치.As a standby power supply of the wind power generator that converts the power of the synchronous generator generated by the rotation of the blade to the converter and inverter to supply to the grid system,
A capacitor unit including at least one capacitor connected in parallel with a DC connection unit of the converter and the inverter;
An inverting unit converting the DC power output from the capacitor unit into AC and outputting the alternating current;
Standby power supply of the wind power generator comprising a decentralized transformer for transforming the AC power output from the inverting unit to supply to the standby power of the wind turbine. 제1항에 있어서,
외부의 계통시스템의 전원을 스위칭하는 스위치부;
상기 커패시터부의 충전상태를 감지하여 소정레벨 이하의 방전상태인 경우 상기 스위칭부를 온(on)시켜 상기 계통시스템의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치.The method of claim 1,
Switch unit for switching the power of the external system system;
And a controller configured to detect a charging state of the capacitor unit and to control the power supply of the grid system to standby power of the wind power generator when the switching unit is turned on in a discharge state of a predetermined level or less. Standby power supply. 블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기의 전력을 컨버터와 인버터로 변환하여 계통시스템에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서,
태양빛을 수신하여 직류전원을 생성하는 태양열 발전부;
상기 태양열 발전부에서 생성된 직류전원을 교류로 변환하는 인버팅부;
상기 인버팅부에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하는 분권 변압기를 포함하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치.As a standby power supply of the wind power generator that converts the power of the synchronous generator generated by the rotation of the blade to the converter and inverter to supply to the grid system,
Solar power generation unit for generating sunlight by receiving the sunlight;
An inverting unit converting the DC power generated by the solar power generation unit into AC;
Standby power supply of the wind power generator comprising a decentralized transformer for transforming the AC power output from the inverting unit to supply to the standby power of the wind turbine. 제3항에 있어서,
외부의 계통시스템의 전원을 스위칭하는 스위치부;
상기 태양열 발전부의 상태를 감지하여 소정레벨 이하의 발전상태인 경우 상기 스위칭부를 온시켜 상기 계통시스템의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치.The method of claim 3,
Switch unit for switching the power of the external system system;
Standby power of the wind power generator further comprises a control unit for detecting the state of the solar power generation unit to control the power supply to the standby power of the wind power generator by turning on the switching unit in a power generation state of a predetermined level or less. Feeder. 블레이드의 회전에 의해 발생되는 동기발전기의 전력을 컨버터와 인버터로 변환하여 계통시스템에 공급하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치로서,
상기 블레이드의 회전에 의해 교류 전원을 생성하는 소형 동기발전기;
상기 동기발전기에서 생성된 교류전원을 소정의 전압을 가진 교류전원으로 변환하는 전력변환부;
상기 전력변환부에서 출력되는 교류전원을 변압하여 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하는 분권 변압기를 포함하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치.As a standby power supply of the wind power generator that converts the power of the synchronous generator generated by the rotation of the blade to the converter and inverter to supply to the grid system,
A small synchronous generator for generating AC power by rotating the blades;
A power converter converting the AC power generated by the synchronous generator into an AC power having a predetermined voltage;
Standby power supply apparatus of the wind power generator including a decentralized transformer for transforming the AC power output from the power converter to supply to the standby power of the wind turbine. 제5항에 있어서,
외부의 계통시스템의 전원을 스위칭하는 스위치부;
상기 동기발전기의 발전 상태를 감지하여 소정레벨 이하의 발전상태인 경우 상기 스위칭부를 온시켜 상기 계통시스템의 전원을 상기 풍력발전장치의 대기전원으로 공급하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치.The method of claim 5,
Switch unit for switching the power of the external system system;
And a control unit which senses a power generation state of the synchronous generator and controls the power supply of the grid system to be supplied to standby power of the wind power generator when the power generation state is lower than a predetermined level. Power supply. 제6항에 있어서,
상기 소형 동기발전기는 상기 블레이드의 기어와 고속기어로 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치의 대기전력 공급장치.


The method of claim 6,
The small synchronous generator is a standby power supply of the wind turbine generator, characterized in that coupled to the gear of the blade and the high speed gear.


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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101368778B1 (en) * 2013-01-11 2014-03-04 삼성중공업 주식회사 Pitch control backup device of wind power generating system using battery booster
KR101390306B1 (en) * 2012-03-14 2014-04-29 삼성중공업 주식회사 Wind power generator
KR20150101804A (en) * 2014-02-27 2015-09-04 주식회사 씨윈피에스 MPPT control for switching system of super capacitor with variable voltage
KR20190139182A (en) * 2019-12-06 2019-12-17 두산중공업 주식회사 Apparatus and method for reducing peak power consumption of wind power generation system and wind power generation system using the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101379250B1 (en) * 2012-08-30 2014-03-28 삼성중공업 주식회사 DC link charging system
KR101555498B1 (en) * 2013-12-30 2015-09-24 주식회사 효성 Power supply for high voltage direct current controller

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007077895A (en) 2005-09-15 2007-03-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Windmill auxiliary driving device
KR20100035289A (en) * 2008-09-26 2010-04-05 김용주 That can correct generator starting wind velocity combined power generation system of wind power generation device
BRPI0822536A2 (en) 2008-10-16 2015-06-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Wind turbine generator system, and method for controlling the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101390306B1 (en) * 2012-03-14 2014-04-29 삼성중공업 주식회사 Wind power generator
KR101368778B1 (en) * 2013-01-11 2014-03-04 삼성중공업 주식회사 Pitch control backup device of wind power generating system using battery booster
KR20150101804A (en) * 2014-02-27 2015-09-04 주식회사 씨윈피에스 MPPT control for switching system of super capacitor with variable voltage
KR20190139182A (en) * 2019-12-06 2019-12-17 두산중공업 주식회사 Apparatus and method for reducing peak power consumption of wind power generation system and wind power generation system using the same

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