KR20130000285A - Wind-power generation device and control method for the same - Google Patents

Wind-power generation device and control method for the same Download PDF

Info

Publication number
KR20130000285A
KR20130000285A KR1020110060885A KR20110060885A KR20130000285A KR 20130000285 A KR20130000285 A KR 20130000285A KR 1020110060885 A KR1020110060885 A KR 1020110060885A KR 20110060885 A KR20110060885 A KR 20110060885A KR 20130000285 A KR20130000285 A KR 20130000285A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
nacelle
torque
pitch angle
wind
Prior art date
Application number
KR1020110060885A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
아바지 타라테 카일라쉬
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020110060885A priority Critical patent/KR20130000285A/en
Publication of KR20130000285A publication Critical patent/KR20130000285A/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • F03D7/0208—Orientating out of wind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0264—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for stopping; controlling in emergency situations
    • F03D7/0268—Parking or storm protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/327—Rotor or generator speeds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE: A wind power generation apparatus and a control method thereof are provided to stop a rotor using a brake unit when the torque of the rotor reaches a target value. CONSTITUTION: A wind power generation apparatus comprises a rotor(10), a nacelle(20), and a nacelle angle control unit(33). A plurality of blades(12) are attached to the rotor. The nacelle is connected to the rotor and generates electric energy by the rotation of the rotor. The control unit controls a direction of the nacelle by stages and reduces the torque of the rotor when the rotor rotates at over speed.

Description

풍력 발전 장치 및 그 제어 방법{WIND-POWER GENERATION DEVICE AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}Wind power generation device and control method thereof {WIND-POWER GENERATION DEVICE AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 풍력 발전 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오버스피드(overspeed)로 구동하는 풍력 발전 장치를 안전하게 정지시킬 수 있는 풍력 발전 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wind power generator and a control method thereof, and more particularly, to a wind power generator and a control method capable of safely stopping the wind power generator driven at overspeed (overspeed).

풍력 발전 장치는 증속기 및 발전기를 포함하는 나셀, 블레이드가 창작된 로터 등의 중량의 구조물이 수십 m 높이의 타워의 상부에 설치되는 구조로 되어 있다. The wind power generator has a structure in which a heavy structure such as a nacelle including a speed increaser and a generator and a rotor in which a blade is created is installed on an upper part of a tower of several tens of meters.

로터는 풍력을 회전력으로 변환하여 증속기 전달하고, 증속기는 회전속도를 증가시켜 발전기에 전달하고, 발전기는 회전력을 전기 에너지로 변환하여 출력한다. 증속기는 발전기에서 최대의 전력을 생산할 수 있도록 로터의 회전력으로부터 최대의 회전속도를 얻는다. 즉, 로터의 회전속도는 풍력 발전 장치가 최대 전력을 생산하는데 있어 매우 중요하다. The rotor converts wind power into rotational force and transmits the speed increaser, and the speed increaser increases the rotational speed and transmits it to the generator, and the generator converts the rotational force into electrical energy and outputs it. The gearbox obtains the maximum rotational speed from the rotational force of the rotor so that the generator can produce the maximum power. In other words, the rotational speed of the rotor is very important for the wind turbine to produce maximum power.

이러한 풍력 발전 장치에 있어서, 정지 풍속(cut-out wind speed)이상의 바람, 갑작스런 돌풍, 제어 시스템의 고장, 계통 사고 등에 의해 풍력 발전 장치의 로터가 오버스피드(overspeed)로 회전할 수 있다. 로터가 오버스피드로 회전하게 되고 풍력 발전 장치가 제어 불능 상태가 되면, 블레이드가 파괴되는 등의 기계적 충격이 발생할 수 있고 심지어 나셀에 화재가 발생할 수도 있다. In such a wind turbine, the rotor of the wind turbine can rotate at an overspeed due to winds above cut-out wind speed, sudden wind gusts, failure of the control system, system accidents, and the like. If the rotor rotates overspeed and the wind turbine is out of control, mechanical shocks such as blade breakage can occur and even a nacelle can fire.

오버스피드로 구동하는 풍력 발전 장치를 기계적 충격 없이 안전하게 정지시킬 수 있는 방법이 필요하다. What is needed is a way to safely stop overspeed driven wind turbines without mechanical impact.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 오버스피드로 구동하는 풍력 발전 장치를 안전하게 정지시킬 수 있는 풍력 발전 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a wind turbine generator and a control method thereof that can safely stop the wind turbine driven by overspeed.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 복수의 블레이드가 부착된 로터, 상기 로터에 연결되어 상기 로터의 회전에 따라 전기 에너지를 생성하는 나셀, 및 상기 로터가 오버스피드로 회전할 때, 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 나셀각 제어부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a wind power generator includes a rotor having a plurality of blades attached thereto, a nacelle connected to the rotor to generate electric energy according to the rotation of the rotor, and a nacelle when the rotor rotates in overspeed. It comprises a nacelle angle control unit for reducing the torque of the rotor by adjusting the direction of the step by step.

상기 로터가 오버스피드로 회전할 때, 상기 복수의 블레이드의 피치각을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 피치각 제어부를 더 포함할 수 있다. When the rotor rotates in overspeed, the pitch angle control unit for reducing the torque of the rotor by adjusting the pitch angle of the plurality of blades may be further included.

상기 나셀각 제어부는 상기 피치각 제어부에 의해 상기 블레이드의 피치각 조절로 상기 로터의 토크가 감소되지 않으면 상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절할 수 있다. The nacelle angle control unit may adjust the direction of the nacelle stepwise if the torque of the rotor is not reduced by adjusting the pitch angle of the blade by the pitch angle controller.

상기 로터의 토크가 목표치 이하로 감소하면 브레이크를 구동시켜 상기 로터의 회전을 정지시키는 브레이크 제어부를 더 포함할 수 있다.When the torque of the rotor is reduced to less than the target value may further include a brake control unit for driving the brake to stop the rotation of the rotor.

상기 나셀각 제어부는 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 목표치 이하로 감소시킨 이후, 상기 브레이크에 의해 상기 로터의 회전이 정지된 상태에서 풍속이 정지 풍속 이상이면 상기 나셀의 방향을 풍향과 90도를 이루도록 조절할 수 있다.The nacelle angle control unit gradually adjusts the direction of the nacelle to reduce the torque of the rotor to a target value or less, and if the wind speed is higher than the stationary wind speed while the rotation of the rotor is stopped by the brake, the direction of the nacelle is wind direction. It can be adjusted to achieve 90 degrees.

복수의 블레이드가 부착된 로터, 상기 로터의 회전에 따라 전기 에너지를 생성하는 나셀을 포함하는 풍력 발전 장치의 제어 방법은 상기 로터의 회전속도가 기준범위를 초과하는 오버스피드를 검출하는 단계, 상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 단계, 및 상기 로터의 토크가 목표치 이하로 감소하면 브레이크를 이용하여 상기 로터의 회전을 정지시키는 단계를 포함한다.A control method of a wind turbine comprising a rotor having a plurality of blades attached thereto and a nacelle generating electrical energy according to the rotation of the rotor, the method comprising: detecting an overspeed in which the rotational speed of the rotor exceeds a reference range, the nacelle Decreasing the torque of the rotor by adjusting the direction of the step by step, and stopping the rotation of the rotor by using a brake when the torque of the rotor decreases below a target value.

상기 복수의 블레이드의 피치각을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include reducing torque of the rotor by adjusting pitch angles of the plurality of blades in steps.

상기 복수의 블레이드의 피치각의 조절로 상기 로터의 토크가 감소되지 않는 경우, 상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절할 수 있다.When the torque of the rotor is not reduced by adjusting the pitch angles of the plurality of blades, the direction of the nacelle may be adjusted step by step.

상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하는 단계는, 적어도 3단계 이상의 나셀각 조절 단계를 가질 수 있다. The step of adjusting the direction of the nacelle may have a nacelle angle adjustment step of at least three or more steps.

상기 복수의 블레이드의 피치각을 단계적으로 조절하는 단계는, 적어도 3단계 이상의 피치각 조절 단계를 가질 수 있다. Step of adjusting the pitch angle of the plurality of blades may have a pitch angle adjustment step of at least three or more steps.

상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 단계는, 상기 복수의 블레이드의 피치각을 현재의 피치각으로 유지할 수 있다.In the step of adjusting the direction of the nacelle to reduce the torque of the rotor, it is possible to maintain the pitch angle of the plurality of blades at the current pitch angle.

상기 브레이크를 이용하여 상기 로터의 회전을 정지시킨 이후 풍속이 정지 풍속 이상이면 상기 나셀의 방향을 풍향과 90도를 이루도록 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.After stopping the rotation of the rotor using the brake may further comprise the step of adjusting the direction of the nacelle 90 degrees to the wind direction if the wind speed is more than the stop wind speed.

오버스피드로 구동하는 풍력 발전 장치를 기계적 충격 없이 안전하게 정지시킬 수 있다. Overspeed driven wind turbines can be safely stopped without mechanical impact.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a configuration diagram schematically showing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a control method of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control method of a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.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 be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in the various embodiments, components having the same configuration are represented by the same reference symbols in the first embodiment. In the other embodiments, only components different from those in the first embodiment will be described .

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 간략하게 도시한 구성도이다. 1 is a configuration diagram schematically showing a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 풍력 발전 장치는 풍력에 의해 회전하는 로터(10), 로터(10)에 연결되어 로터(10)의 회전에 따라 전기 에너지를 생성하는 나셀(20), 및 나셀(20)을 지지하는 타워(40)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a wind turbine generator includes a rotor 10 that is rotated by wind, a nacelle 20 that is connected to the rotor 10 to generate electrical energy according to the rotation of the rotor 10, and a nacelle 20. It includes a tower 40 for supporting.

로터(10)는 주축(21)에 연결되는 허브(11), 허브(11)에서 방사상으로 형성되는 복수의 블레이드(12), 및 블레이드(12)의 각도를 변경시키는 피치 구동부(13)를 포함한다. The rotor 10 includes a hub 11 connected to the main shaft 21, a plurality of blades 12 radially formed at the hub 11, and a pitch driver 13 for changing an angle of the blade 12. do.

나셀(20)은 주축(21), 증속부(22), 브레이크부(23), 발전부(24), 요 구동부(yaw drive)(25), 요 베어링(yaw bearings)(26), 및 제어부(30)를 포함한다. 제어부(30)는 피치각 제어부(31), 브레이크 제어부(32) 및 나셀각 제어부(33)를 포함한다.The nacelle 20 includes a main shaft 21, a speed increasing unit 22, a brake unit 23, a power generation unit 24, a yaw drive 25, yaw bearings 26, and a control unit. (30). The controller 30 includes a pitch angle controller 31, a brake controller 32, and a nacelle angle controller 33.

허브(11)는 복수의 블레이드(12)와 주축(21)을 연결한다. The hub 11 connects the plurality of blades 12 and the main shaft 21.

복수의 블레이드(12)는 바람과의 작용으로 양력을 발생시키는 익형(airfoil)의 형상으로 형성될 수 있다.The plurality of blades 12 may be formed in the shape of an airfoil that generates lift by the action of the wind.

피치 구동부(13)는 피치각 제어부(31)의 제어에 따라 복수의 블레이드(12)의 시위선(chord line)이 추축(21)에 수직인 기준면과 이루는 각도를 변경한다. 블레이드(12)의 시위선과 추축(21)에 수직인 면이 이루는 각도를 피치각이라 한다. 피치 구동부(13)는 전기식 또는 유압식으로 구성될 수 있다. 전기식 피치 구동부는 허브(11)와 블레이드(12)를 연결시키는 베어링, 블레이드(12)를 회전시키는 서보 모터 및 보조 전원장치 등으로 구성될 수 있다. 유압식 피치 구동부는 나셀(20)에 설치되는 유압 공급 장치로부터 유압을 전달받아 블레이드(12)를 회전시키는 유압 엑추에이터 등으로 구성될 수 있다.The pitch driver 13 changes the angle between the demonstration lines of the plurality of blades 12 and the reference plane perpendicular to the axis 21 under the control of the pitch angle controller 31. The angle formed between the demonstration line of the blade 12 and the surface perpendicular to the spindle 21 is called a pitch angle. The pitch drive 13 may be configured by electric or hydraulic. The electric pitch drive unit may include a bearing connecting the hub 11 and the blade 12, a servo motor for rotating the blade 12, an auxiliary power supply, and the like. The hydraulic pitch drive unit may be configured as a hydraulic actuator that rotates the blade 12 by receiving hydraulic pressure from the hydraulic supply device installed in the nacelle 20.

주축(21)은 로터(10)의 토크를 증속부(22)에 전달한다.The main shaft 21 transmits the torque of the rotor 10 to the speed increasing portion 22.

증속부(22)는 저속의 로터(10)의 회전수를 발전기용 고속 회전으로 변환한다. 증속부(22)는 원통 기어, 유성 기어 등의 다양한 조합에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다.The speed increasing unit 22 converts the rotation speed of the low speed rotor 10 into a high speed rotation for a generator. The speed increasing unit 22 may be configured in various forms according to various combinations of cylindrical gears and planetary gears.

브레이크부(23)는 로터(10)의 회전을 기계적으로 정지시킨다. 브레이크부(23)는 기계식 디스크 브레이크를 포함한다.The brake unit 23 mechanically stops the rotation of the rotor 10. The brake portion 23 includes a mechanical disc brake.

발전부(24)는 증속부(22)에서 변환된 고속 회전을 이용하여 전기 에너지를 생성한다. 발전부(24)는 생성된 전기 에너지를 계통 시스템에 전달한다. 계통 시스템은 풍력 발전 장치에서 생산된 전력을 저장하는 배터리, 생산된 전력을 소비하는 부하 또는 상용 계통을 포함한다. The power generation unit 24 generates electric energy using the high speed rotation converted by the speed increasing unit 22. The power generation unit 24 delivers the generated electrical energy to the grid system. The grid system includes a battery that stores the power produced by the wind turbine, a load consuming the produced power, or a commercial grid.

요 구동부(25)는 나셀각 제어부(33)의 제어에 따라 요 베어링(26)을 회전시켜 나셀(20)의 방향을 변경한다. The yaw driver 25 rotates the yaw bearing 26 under the control of the nacelle angle control unit 33 to change the direction of the nacelle 20.

피치각 제어부(31)는 로터(10)가 정해진 범위 내의 회전속도로 회전할 수 있도록 로터(10)의 회전속도에 근거하여 블레이드(12)의 피치각을 조절한다. 특히, 피치각 제어부(31)는 정지 풍속(cut-out wind speed)이상의 바람, 갑작스런 돌풍, 제어 시스템의 고장, 계통 사고 등에 의해 로터(10)가 오버스피드(overspeed)로 회전할 때, 복수의 블레이드(12)의 피치각을 단계적으로 증가시켜 페더링(feathering)을 수행한다. The pitch angle controller 31 adjusts the pitch angle of the blade 12 based on the rotation speed of the rotor 10 so that the rotor 10 can rotate at a rotation speed within a predetermined range. In particular, the pitch angle control unit 31, when the rotor 10 rotates at an overspeed due to wind above cut-out wind speed, sudden gust, failure of the control system, system accident, etc. The pitch angle of the blade 12 is increased in steps to perform feathering.

피치각 제어부(31)는 능동형 실속제어(active stall control) 방식 또는 피치제어(pitch control) 방식으로 피치각을 단계적으로 증가시킬 수 있다. 능동형 실속제어 방식은 바람의 받음각(angle of attack)을 증가시키는 방향으로 블레이드(12)의 각도를 변경하는 방식이다. 피치제어 방식은 바람의 받음각을 감소시키는 방향으로 블레이드(12)의 각도를 변경하는 방식이다. 예를 들어, 익형의 형상으로 형성된 블레이드(12)의 양력은 받음각이 0도 이상일 때 증가하여 대략 10도 부근에서 최대의 양력을 발생시킨다. 받음각이 10도 이상이 되면 급격하게 양력을 잃게 되는 실속(stall) 현상이 발생한다. 따라서, 피치각 제어부(31)는 능동형 실속 제어 방식에 따라 받음각이 10도 이상이 되도록 블레이드(12)의 피치각을 조절하여 로터(10)의 회전속도를 줄일 수 있다. 또는 피치각 제어부(31)는 피치제어 방식에 따라 받음각이 0도 이하로 되도록 블레이드(12)의 피치각을 조절하여 로터(10)의 회전속도를 줄일 수 있다.The pitch angle controller 31 may gradually increase the pitch angle by an active stall control method or a pitch control method. The active stall control method is a method of changing the angle of the blade 12 in a direction of increasing the angle of attack of the wind. The pitch control method is a method of changing the angle of the blade 12 in the direction of reducing the angle of attack of the wind. For example, the lifting force of the blade 12 formed in the shape of the airfoil increases when the angle of attack is 0 degrees or more to generate the maximum lifting force around 10 degrees. When the angle of attack is more than 10 degrees, a stall phenomenon occurs that causes a sudden loss of lift. Therefore, the pitch angle controller 31 may reduce the rotational speed of the rotor 10 by adjusting the pitch angle of the blade 12 such that the angle of attack becomes 10 degrees or more according to the active stall control method. Alternatively, the pitch angle controller 31 may reduce the rotational speed of the rotor 10 by adjusting the pitch angle of the blade 12 such that the angle of attack becomes 0 degrees or less according to the pitch control method.

능동형 실속제어 방식 및 피치제어 방식은 블레이드(12)의 각도를 변경하는 방향이 반대일 뿐이며, 블레이드(12)의 시위선과 주축(21)에 수직인 기준면이 이루는 피치각을 증가시키는 것은 동일하므로, 피치각 제어부(31)가 피치각을 단계적으로 증가시키는 방식은 능동형 실속제어 방식 및 피치제어 방식을 포함한다.In the active stall control method and the pitch control method, the direction of changing the angle of the blade 12 is only opposite, and the pitch angle formed by the demonstration line of the blade 12 and the reference plane perpendicular to the main axis 21 is the same, The manner in which the pitch angle controller 31 incrementally increases the pitch angle includes an active stall control method and a pitch control method.

나셀각 제어부(33)는 평상시에 풍력에 의한 로터(10)의 회전 효율을 높이기 위해 나셀(20)의 방향이 풍향과 일치하도록 요 구동부(25)를 제어하여 나셀(20)의 방향을 조절한다. 나셀(20)의 방향은 주축(21)의 방향을 의미하며, 나셀(20)의 방향과 풍향이 이루는 각을 나셀각이라 한다. 나셀각 제어부(33)는 로터(10)가 오버스피드로 회전할 때, 나셀각을 단계적으로 증가시켜 로터(10)의 회전속도를 줄인다.The nacelle angle control unit 33 controls the yaw driving unit 25 to control the yaw driving unit 25 so that the direction of the nacelle 20 coincides with the wind direction in order to increase the rotational efficiency of the rotor 10 due to wind power. . The direction of the nacelle 20 means the direction of the main axis 21, the angle formed by the direction of the nacelle 20 and the wind direction is called a nacelle angle. The nacelle angle control unit 33 decreases the rotational speed of the rotor 10 by gradually increasing the nacelle angle when the rotor 10 rotates in overspeed.

브레이크 제어부(32)는 페더링 및/또는 나셀각 조절로 오버스피드로 회전하는 로터(10)의 토크가 목표치 이하로 감소하면 브레이크부(23)를 구동시켜 로터(10)를 정지시킨다. The brake control unit 32 stops the rotor 10 by driving the brake unit 23 when the torque of the rotor 10 that rotates in overspeed by feathering and / or nacelle angle decreases below a target value.

이제, 오버스피드로 구동하는 풍력 발전 장치를 기계적 충격 없이 안전하게 정지시킬 수 있는 방법에 대하여 도 2 및 3을 참조하여 설명한다. Now, with reference to Figures 2 and 3 how to safely stop the wind turbine driving in overspeed without mechanical impact.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a control method of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제어부(30)는 풍력 발전 장치의 발전 상태를 측정한다(S110). 즉, 제어부(30)는 로터(10)의 회전속도, 토크, 출력 전기 에너지, 블레이드(12)의 피치각, 풍속 등을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 2, the controller 30 measures the power generation state of the wind power generator (S110). That is, the controller 30 may measure the rotational speed, torque, output electric energy, pitch angle of the blade 12, wind speed, and the like.

제어부(30)는 로터(10)의 회전속도가 기준범위를 초과하는 로터(10)의 오버스피드를 검출할 수 있다(S115). 로터(10)의 오버스피드는 정지 풍속 이상의 바람, 갑작스런 돌풍, 제어 시스템의 고장, 계통 사고 등에 의하여 발생할 수 있다.The controller 30 may detect an overspeed of the rotor 10 in which the rotational speed of the rotor 10 exceeds a reference range (S115). Overspeed of the rotor 10 may be caused by winds above the stopping wind speed, sudden wind gusts, failure of the control system, system accidents, and the like.

로터(10)의 오버스피드가 검출되면, 제어부(30)는 풍력 발전 장치를 계통 시스템과 분리시키지 않은 상태에서 블레이드(12)의 피치각 및 로터(10)의 요구 토크를 단계적으로 조절하여 로터(10)의 회전속도를 서서히 줄인 후 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시킨다. 풍력 발전 장치를 계통 시스템과 연결된 상태에서 풍력 발전 장치에서 발생하는 전기 에너지를 계통 시스템으로 전달하여 에너지의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 발생된 전류를 전기부하 브레이크로써 이용할 수 있다.When the overspeed of the rotor 10 is detected, the controller 30 adjusts the pitch angle of the blades 12 and the required torque of the rotor 10 in a stepwise manner without separating the wind power generator from the grid system. After slowly reducing the rotation speed of 10), the rotation of the rotor 10 is stopped by using the brake unit 22. In the state in which the wind turbine is connected to the grid system, the electrical energy generated by the wind turbine is transferred to the grid system to increase energy efficiency, and the generated current can be used as an electric load brake.

먼저, 제어부(30)는 블레이드(12)의 피치각 및 로터(10)의 요구 토크를 제1 피치각 및 제1 요구 토크로 조절한다(S120). 제1 피치각은 로터(10)의 회전축에 수직인 기준면에 대해 블레이드(12)의 시위선이 이루는 제1 각도이다. 제1 피치각은 평상시의 블레이드(12)의 피치각에 대비하여 소정 각도 증가된 피치각이다. First, the controller 30 adjusts the pitch angle of the blade 12 and the required torque of the rotor 10 to the first pitch angle and the first required torque (S120). The first pitch angle is a first angle formed by the demonstration line of the blade 12 with respect to the reference plane perpendicular to the rotation axis of the rotor 10. The first pitch angle is a pitch angle increased by a predetermined angle relative to the pitch angle of the blade 12 as usual.

평상시의 블레이드(12)의 피치각은 10도보다 작고, 제1 피치각은 대략 10도일 수 있다. 평상시에 익형의 형상으로 형성된 블레이드(12)의 받음각은 0도 내지 10도 사이를 유지한다. 받음각은 풍속 벡터와 블레이드(12)의 선속도 벡터(기준면의 접선 방향 벡터)의 합벡터와 블레이드(12)의 시위선이 이루는 각이다. 따라서, 평상시에 블레이드(12)의 시위선과 주축(21)에 수직인 기준면이 이루는 피치각은 받음각보다 작은 각을 갖는다. 즉, 평상시의 블레이드(12)의 피치각은 10도 이하를 유지한다. 제어부(30)가 블레이드(12)의 피치각을 10도로 조절하면, 블레이드(12)의 받음각은 10도보다 커지고 실속 현상에 따라 블레이드(12)의 양력이 감소한다.The pitch angle of the usual blade 12 may be less than 10 degrees and the first pitch angle may be approximately 10 degrees. In general, the angle of attack of the blade 12 formed in the shape of the airfoil is maintained between 0 degrees and 10 degrees. The angle of attack is an angle formed by the sum vector of the wind speed vector and the linear velocity vector (tangential direction vector of the reference plane) of the blade 12 and the demonstration line of the blade 12. Therefore, the pitch angle between the demonstration line of the blade 12 and the reference plane perpendicular to the main axis 21 normally has an angle smaller than the angle of attack. That is, the pitch angle of the blade 12 normally maintains 10 degrees or less. When the controller 30 adjusts the pitch angle of the blade 12 to 10 degrees, the angle of attack of the blade 12 is greater than 10 degrees and the lifting force of the blade 12 decreases according to the stall phenomenon.

블레이드(12)의 양력이 감소함에 따라 로터(10)의 요구 토크는 최대 토크에 대비하여 소정 비율 감소된 제1 요구 토크로 조절될 수 있다. 제1 요구 토크는 로터(10)의 최대 토크 또는 오버스피드가 검출될 때의 로터(10)의 토크에 대비하여 10% 감소된 토크일 수 있다.As the lifting force of the blade 12 decreases, the required torque of the rotor 10 may be adjusted to the first required torque reduced by a predetermined ratio relative to the maximum torque. The first required torque may be a torque that is reduced by 10% relative to the maximum torque of the rotor 10 or the torque of the rotor 10 when overspeed is detected.

제어부(30)는 풍력 발전 장치의 출력 및 토크를 측정한다(S125). 즉, 제어부(30)는 발전부(24)에서 출력되는 전기 에너지 및 로터(10)의 토크를 측정할 수 있으며, 이를 기반으로 블레이드(12)의 피치각을 검출할 수 있다. The control unit 30 measures the output and torque of the wind turbine (S125). That is, the controller 30 may measure the electric energy output from the power generation unit 24 and the torque of the rotor 10, and detect the pitch angle of the blade 12 based on this.

제어부(30)는 풍력 발전 장치의 출력 및 토크가 감소되는지 여부를 판단한다(S130). 즉, 제어부(30)는 로터(10)의 토크가 제1 요구 토크로 감소하는지 여부를 판단한다. 그리고 제어부(30)는 로터(10)의 토크 감소에 따라 발전부(24)에서 출력되는 전기 에너지가 감소하는지 여부를 판단한다. 제어부(30)는 풍력 발전 장치의 출력 및 토크의 감소 여부에 따라 블레이드(12)의 피치각이 제1 피치각으로 정상적으로 증가되었는지 여부를 판단할 수 있다. 블레이드(12)의 피치각이 제1 피치각으로 정상적으로 증가되면 로터(10)의 토크가 제1 요구 토크로 감소되고 출력되는 전기 에너지가 감소되어야 하기 때문이다.The controller 30 determines whether the output and the torque of the wind power generator are reduced (S130). That is, the controller 30 determines whether the torque of the rotor 10 is reduced to the first requested torque. The controller 30 determines whether the electrical energy output from the power generator 24 decreases as the torque of the rotor 10 decreases. The controller 30 may determine whether the pitch angle of the blade 12 is normally increased to the first pitch angle according to whether the output and the torque of the wind turbine are reduced. This is because if the pitch angle of the blade 12 is normally increased to the first pitch angle, the torque of the rotor 10 should be reduced to the first required torque and the electrical energy outputted should be reduced.

로터(10)의 토크 및 발전부(24)의 출력이 감소되지 않는 것은, 피치각 제어부(31)에 의해 피치각이 정상적으로 조절되지 않거나 피치각의 조절 과정만으로 로터(10)의 오버스피드를 제어할 수 없는 것을 의미한다. 따라서, 제어부(30)는 로터(10)의 토크 및 발전부(24)의 출력이 감소되지 않으면 나셀(20)의 방향을 조절하여 로터(10)의 토크를 감소시키는 A1 과정을 수행한다. A1 과정에 대해서는 도 3에서 후술한다.The torque of the rotor 10 and the output of the power generation unit 24 are not reduced, because the pitch angle is not normally adjusted by the pitch angle control unit 31 or the overspeed of the rotor 10 is controlled only by adjusting the pitch angle. It means you can't. Therefore, if the torque of the rotor 10 and the output of the power generator 24 are not reduced, the controller 30 performs an A1 process of reducing the torque of the rotor 10 by adjusting the direction of the nacelle 20. The A1 process will be described later with reference to FIG. 3.

로터(10)의 토크 및 발전부(24)의 출력이 감소되면, 제어부(30)는 블레이드(12)의 피치각 및 로터(10)의 요구 토크를 제2 피치각 및 제2 요구 토크로 조절한다(S140). 제2 피치각은 제1 피치각에 대비하여 소정 각도 큰 피치각이다. 제1 피치각이 10도 라고 할 때, 제2 피치각은 20도로 정해질 수 있다. 제2 요구 토크는 제1 요구 토크와 동일하거나 더 큰 비율로 감소된 요구 토크일 수 있다. 제1 요구 토크가 로터(10)의 최대 토크 또는 오버스피드가 검출될 때의 로터(10)의 토크에 대비하여 10% 감소된 토크일 때, 제2 요구 토크는 15% 감소된 토크일 수 있다.When the torque of the rotor 10 and the output of the power generation unit 24 are reduced, the controller 30 adjusts the pitch angle of the blade 12 and the required torque of the rotor 10 to the second pitch angle and the second required torque. (S140). The second pitch angle is a pitch angle greater than the first pitch angle by a predetermined angle. When the first pitch angle is 10 degrees, the second pitch angle may be set to 20 degrees. The second demand torque may be a demand torque reduced at a rate equal to or greater than the first demand torque. When the first requested torque is 10% reduced torque relative to the maximum torque of the rotor 10 or the torque of the rotor 10 when overspeed is detected, the second required torque may be 15% reduced torque. .

제어부(30)는 풍력 발전 장치의 출력 및 토크를 측정한다(S145). 제어부(30)는 로터(10)의 토크 또는 발전부(24)에서 출력되는 전기 에너지를 기반으로 블레이드(12)의 피치각을 검출할 수 있다. The control unit 30 measures the output and torque of the wind turbine (S145). The controller 30 may detect the pitch angle of the blade 12 based on the torque of the rotor 10 or the electric energy output from the power generator 24.

제어부(30)는 로터(10)의 토크가 제2 요구 토크로 감소하는지 및 발전부(24)에서 출력되는 전기 에너지가 감소하는지 여부를 판단하다(S150). 즉, 제어부(30)는 피치각 제어부(31)에 의해 피치각이 제2 피치각으로 정상적으로 조절되고, 이에 따라 로터(10)의 토크가 제2 요구 토크로 감소하고 발전부(24)의 출력이 감소하는지 여부를 판단한다.The controller 30 determines whether the torque of the rotor 10 is reduced to the second required torque and whether the electrical energy output from the power generator 24 is reduced (S150). That is, the controller 30 normally adjusts the pitch angle to the second pitch angle by the pitch angle controller 31, thereby reducing the torque of the rotor 10 to the second required torque and outputting the power generation unit 24. Determine whether it is reduced.

제어부(30)는 로터(10)의 토크 및 발전부(24)의 출력이 감소되지 않으면 A1 과정을 수행한다. If the torque of the rotor 10 and the output of the power generation unit 24 are not reduced, the controller 30 performs the A1 process.

로터(10)의 토크 및 발전부(24)의 출력이 감소되면, 제어부(30)는 블레이드(12)의 피치각 및 로터(10)의 요구 토크를 제3 피치각 및 제3 요구 토크로 조절한다(S140). 제3 피치각은 블레이드(12)를 제2 피치각에 대비하여 소정 각도 큰 피치각이다. 제2 피치각이 20도 라고 할 때, 제3 피치각은 30도로 정해질 수 있다. 제3 요구 토크는 제2 요구 토크와 동일하거나 더 큰 비율로 감소된 요구 토크일 수 있다. 제3 요구 토크가 로터(10)의 최대 토크 또는 오버스피드가 검출될 때의 로터(10)의 토크에 대비하여 15% 감소된 토크일 수 있다.When the torque of the rotor 10 and the output of the power generation unit 24 are reduced, the controller 30 adjusts the pitch angle of the blade 12 and the required torque of the rotor 10 to the third pitch angle and the third required torque. (S140). The third pitch angle is a pitch angle greater than the predetermined angle relative to the second pitch angle of the blade 12. When the second pitch angle is 20 degrees, the third pitch angle may be set to 30 degrees. The third demand torque may be a demand torque reduced at a rate equal to or greater than the second demand torque. The third required torque may be a 15% reduced torque relative to the maximum torque of the rotor 10 or the torque of the rotor 10 when overspeed is detected.

제어부(30)는 풍력 발전 장치의 출력 및 토크를 측정한다(S165). 제어부(30)는 로터(10)의 토크 또는 발전부(24)에서 출력되는 전기 에너지를 기반으로 블레이드(12)의 피치각을 검출할 수 있다. The control unit 30 measures the output and torque of the wind turbine (S165). The controller 30 may detect the pitch angle of the blade 12 based on the torque of the rotor 10 or the electric energy output from the power generator 24.

제어부(30)는 로터(10)의 토크가 제3 요구 토크로 감소하는지 및 발전부(24)에서 출력되는 전기 에너지가 감소하는지 여부를 판단하다(S170). 즉, 제어부(30)는 피치각 제어부(31)에 의해 피치각이 제3 피치각으로 정상적으로 조절되고, 이에 따라 로터(10)의 토크가 제3 요구 토크로 감소하고 발전부(24)의 출력이 감소하는지 여부를 판단한다.The controller 30 determines whether the torque of the rotor 10 is reduced to the third requested torque and whether the electrical energy output from the power generator 24 is reduced (S170). That is, the controller 30 normally adjusts the pitch angle to the third pitch angle by the pitch angle controller 31, thereby reducing the torque of the rotor 10 to the third required torque and outputting the power generation unit 24. Determine whether it is reduced.

제어부(30)는 로터(10)의 토크 및 발전부(24)의 출력이 감소되지 않으면 A1 과정을 수행한다. If the torque of the rotor 10 and the output of the power generation unit 24 are not reduced, the controller 30 performs the A1 process.

로터(10)의 토크 및 발전부(24)의 출력이 목표치 이하로 감소되면, 제어부(30)는 브레이크부(22)를 이용하여 풍력 발전을 정지시킨다(S180). 블레이드(12)의 피치각을 제3 피치각까지 단계적으로 조절하여 로터(10)의 토크를 제3 요구 토크까지 줄이는데 소요되는 시간은 대략 60~80초 정도될 수 있다. 블레이드(12)의 피치각을 제3 피치각까지 조절함에 따라 바람에 의해 풍력 발전 장치에 가해지는 로드(load)는 대략 40% 이하로 줄어든다. 즉, 제어부(30)는 적어도 3단계 이상의 피치각 조절 단계를 통하여 풍력 발전 장치에 가해지는 로드(load)를 목표치 이하로 감소시킬 수 있으며, 로드가 목표치 이하로 감소되면 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시킬 수 있다.When the torque of the rotor 10 and the output of the power generation unit 24 are reduced to the target value or less, the control unit 30 stops the wind power generation by using the brake unit 22 (S180). The time required to reduce the torque of the rotor 10 to the third required torque by gradually adjusting the pitch angle of the blade 12 to the third pitch angle may be approximately 60 to 80 seconds. By adjusting the pitch angle of the blade 12 to the third pitch angle, the load applied to the wind turbine by the wind is reduced to approximately 40% or less. That is, the controller 30 may reduce the load applied to the wind power generator to a target value or less through at least three stages of pitch angle adjustment, and use the brake unit 22 when the load is reduced to or below the target value. The rotation of the rotor 10 can be stopped.

로터(10)를 오버스피드로 구동시키는 바람에 의해 풍력 발전 장치에 가해지는 로드가 증가된 상태에서 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시키면, 바람에 의한 로드로 인해 풍력 발전 장치에 기계적 충격이 발생할 수 있고, 이로 인해 풍력 발전 장치가 고장날 수 있다. 그러나, 제안하는 방법에 따라 블레이드(12)의 피치각을 대략 60-80초 동안 단계적으로 조절하여 바람에 의한 로드를 줄인 후 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시키면, 풍력 발전 장치를 기계적 충격 없이 안전하게 정지시킬 수 있다.If the rotation of the rotor 10 is stopped by using the brake unit 22 in a state where the load applied to the wind turbine by the wind driving the rotor 10 at an overspeed is increased, the wind Mechanical shocks can occur in the power plant, which can cause the wind turbine to fail. However, according to the proposed method, the pitch angle of the blade 12 is adjusted stepwise for about 60 to 80 seconds to reduce the load caused by the wind, and then the rotation of the rotor 10 using the brake unit 22 is stopped. The wind turbine can be safely stopped without mechanical impact.

이제, 나셀(20)의 방향을 조절하여 로터(10)의 토크를 감소시키는 과정에 대하여 설명한다. Now, the process of reducing the torque of the rotor 10 by adjusting the direction of the nacelle 20 will be described.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a control method of a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 로터(10)가 오버스피드로 회전하는 상태에서 블레이드(12)의 피치각이 정상적으로 조절되지 않거나 피치각의 조절 과정만으로 로터(10)의 오버스피드를 제어할 수 없는 경우, 제어부(30)는 나셀(20)의 방향을 단계적으로 또는 연속적으로 조절하여 로터(10)의 토크를 감소시킨 후 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시킨다. Referring to FIG. 3, when the pitch angle of the blade 12 is not normally adjusted in the state in which the rotor 10 rotates at overspeed or the overspeed of the rotor 10 cannot be controlled only by adjusting the pitch angle, The controller 30 reduces the torque of the rotor 10 by adjusting the direction of the nacelle 20 stepwise or continuously, and then stops the rotation of the rotor 10 by using the brake unit 22.

제어부(30)는 나셀(20)의 방향 및 로터(10)의 요구 토크를 제1 나셀 방향 및 제1 요구 토크로 조절한다(S210). 제1 나셀 방향은 풍향에 대해 나셀(20)이 향하는 방향이 소정의 제1 나셀각을 이루도록 하는 방향이다. 평상시에 나셀(20)의 방향은 풍향과 일치하도록 제어되는데, 제어부(30)는 제1 나셀 방향이 풍향에 대해 10도의 제1 나셀각을 이루도록 조절할 수 있다.The controller 30 adjusts the direction of the nacelle 20 and the required torque of the rotor 10 to the first nacelle direction and the first required torque (S210). The first nacelle direction is a direction such that the direction in which the nacelle 20 faces the wind direction forms a first predetermined nacelle angle. Normally, the direction of the nacelle 20 is controlled to match the wind direction, and the controller 30 may adjust the first nacelle direction to form a first nacelle angle of 10 degrees with respect to the wind direction.

평상시에 나셀(20)의 방향이 풍향과 일치할 때 복수의 블레이드(12)에 가해지는 풍압이 A라고 하고, 제1 나셀각을 θ1이라 하자. 나셀(20)의 방향이 제1 나셀 방향으로 조절되면 복수의 블레이드(12)에 가해지는 풍압 A'은 A'= A cosθ1 이 된다. 즉, 나셀(20)의 방향을 제1 나셀각으로 조절함에 따라 복수의 블레이드(12)에 가해지는 풍압이 줄어들고, 이에 따라 로터(10)의 요구 토크는 최대 토크에 대비하여 소정 비율 감소된 제1 요구 토크로 조절될 수 있다. 제1 요구 토크는 로터(10)의 최대 토크 또는 오버스피드가 검출될 때의 로터(10)의 토크에 대비하여 10% 감소된 토크일 수 있다.In general, when the direction of the nacelle 20 coincides with the wind direction, the wind pressure applied to the plurality of blades 12 is A, and the first nacelle angle is θ 1 . When the direction of the nacelle 20 is adjusted in the first nacelle direction, the wind pressure A 'applied to the plurality of blades 12 becomes A' = A cosθ 1 . That is, as the direction of the nacelle 20 is adjusted to the first nacelle angle, the wind pressure applied to the plurality of blades 12 is reduced, so that the required torque of the rotor 10 is reduced by a predetermined ratio relative to the maximum torque. 1 can be adjusted to the required torque. The first required torque may be a torque that is reduced by 10% relative to the maximum torque of the rotor 10 or the torque of the rotor 10 when overspeed is detected.

한편, 나셀(20)의 방향을 조절하는 과정에서는 블레이드(12)의 피치각은 현재의 피치각을 유지하거나 0도로 조절되는 것이 바람직하다. 나셀(20)의 방향이 10도의 제1 나셀각으로 조절되고, 블레이드(12)의 피치각이 현재의 피치각을 유지하면, 블레이드(12)의 받음각은 0도보다 작아지거나 10도보다 커지게 되어 블레이드(12)의 양력이 감소하는 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, in the process of adjusting the direction of the nacelle 20, the pitch angle of the blade 12 is preferably maintained to the current pitch angle or adjusted to 0 degrees. When the direction of the nacelle 20 is adjusted to the first nacelle angle of 10 degrees, and the pitch angle of the blade 12 maintains the current pitch angle, the angle of attack of the blade 12 becomes smaller than 0 degrees or larger than 10 degrees. Thus, the lifting force of the blade 12 can be reduced.

제어부(30)는 나셀(20)의 방향 및 로터(10)의 요구 토크를 제2 나셀 방향 및 제2 요구 토크로 조절한다(S220). 제2 나셀 방향은 풍향에 대해 나셀(20)이 향하는 방향이 제1 나셀각보다 큰 제2 나셀각을 이루도록 하는 방향이다. 제2 나셀각은 20도일 수 있다. 제2 요구 토크는 제1 요구 토크와 동일하거나 더 큰 비율로 감소된 요구 토크로서, 로터(10)의 최대 토크 또는 오버스피드가 검출될 때의 로터(10)의 토크에 대비하여 10% 감소된 토크일 수 있다. 나셀(20)의 방향이 제2 나셀각으로 조절됨에 따라 복수의 블레이드(12)에 가해지는 풍압이 더욱 줄어든다. 그리고 블레이드(12)의 받음각도 더욱 작아지거나 더욱 커지게 되어 블레이드(12)의 양력도 더욱 감소하게 된다.The controller 30 adjusts the direction of the nacelle 20 and the required torque of the rotor 10 to the second nacelle direction and the second required torque (S220). The second nacelle direction is a direction such that the direction in which the nacelle 20 faces the wind direction forms a second nacelle angle greater than the first nacelle angle. The second nacelle angle may be 20 degrees. The second demand torque is a demand torque reduced at a rate equal to or greater than the first demand torque, which is reduced by 10% relative to the maximum torque of the rotor 10 or the torque of the rotor 10 when overspeed is detected. Torque. As the direction of the nacelle 20 is adjusted to the second nacelle angle, the wind pressure applied to the plurality of blades 12 is further reduced. In addition, the angle of attack of the blade 12 becomes smaller or larger so that the lifting force of the blade 12 is further reduced.

제어부(30)는 나셀(20)의 방향 및 로터(10)의 요구 토크를 제3 나셀 방향 및 제3 요구 토크로 조절한다(S230). 제3 나셀 방향은 풍향에 대해 나셀(20)이 향하는 방향이 제2 나셀각보다 큰 제3 나셀각을 이루도록 하는 방향이다. 제3 나셀각은 30도일 수 있다. 제3 요구 토크는 제2 요구 토크와 동일하거나 더 큰 비율로 감소된 요구 토크로서, 로터(10)의 최대 토크 또는 오버스피드가 검출될 때의 로터(10)의 토크에 대비하여 15% 감소된 토크일 수 있다.The controller 30 adjusts the direction of the nacelle 20 and the required torque of the rotor 10 to the third nacelle direction and the third requested torque (S230). The third nacelle direction is a direction such that the direction in which the nacelle 20 faces the wind direction forms a third nacelle angle greater than the second nacelle angle. The third nacelle angle may be 30 degrees. The third demand torque is a demand torque reduced at a rate equal to or greater than the second demand torque, which is reduced by 15% compared to the maximum torque of the rotor 10 or the torque of the rotor 10 when overspeed is detected. Torque.

제어부(30)는 나셀(20)의 방향 및 로터(10)의 요구 토크를 제4 나셀 방향 및 제4 요구 토크로 조절한다(S240). 제4 나셀 방향은 풍향에 대해 나셀(20)이 향하는 방향이 제3 나셀각보다 큰 제4 나셀각을 이루도록 하는 방향이다. 제4 나셀각은 40도일 수 있다. 제4 요구 토크는 제3 요구 토크와 동일하거나 더 큰 비율로 감소된 요구 토크로서, 로터(10)의 최대 토크 또는 오버스피드가 검출될 때의 로터(10)의 토크에 대비하여 15% 감소된 토크일 수 있다.The controller 30 adjusts the direction of the nacelle 20 and the required torque of the rotor 10 to the fourth nacelle direction and the fourth required torque (S240). The fourth nacelle direction is a direction such that the direction in which the nacelle 20 faces the wind direction forms a fourth nacelle angle greater than the third nacelle angle. The fourth nacelle angle may be 40 degrees. The fourth demand torque is a demand torque reduced at a rate equal to or greater than the third demand torque, which is reduced by 15% relative to the maximum torque of the rotor 10 or the torque of the rotor 10 when overspeed is detected. Torque.

나셀(20)의 방향을 제4 나셀 방향까지 단계적 또는 연속적으로 조절한 후, 제어부(30)는 브레이크부(22)를 이용하여 풍력 발전을 정지시킨다(S250). 나셀(20)의 방향을 제4 나셀 방향까지 조절하면, 로터(10)의 토크는 대략 50% 정도로 줄어들게 된다. 로터(10)의 토크가 대략 50% 정도의 목표치로 감소하면, 제어부(30)는 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시킨다. 즉, 제어부(30)는 적어도 3단계 이상의 나셀각 조절 단계를 통하여 로터(10)의 토크를 목표치 이하로 감소시킬 수 있고, 로터(10)의 토크가 목표치 이하로 감소되면 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시킬 수 있다. After the direction of the nacelle 20 is adjusted stepwise or continuously to the fourth nacelle direction, the controller 30 stops the wind power generation using the brake unit 22 (S250). When the direction of the nacelle 20 is adjusted to the fourth nacelle direction, the torque of the rotor 10 is reduced by about 50%. When the torque of the rotor 10 decreases to a target value of approximately 50%, the controller 30 stops the rotation of the rotor 10 by using the brake portion 22. That is, the controller 30 may reduce the torque of the rotor 10 to a target value or less through at least three steps of nacelle angle adjustment. When the torque of the rotor 10 decreases to a target value or less, the brake unit 22 may be reduced. Rotation of the rotor 10 can be stopped.

그리고, 로터(10)의 회전을 정지시킨 이후에도 풍속이 정지 풍속 이상을 유지하는 경우, 제어부(30)는 나셀(20)의 방향이 풍향과 90도를 이루도록 조절할 수 있다.In addition, when the wind speed maintains the stop wind speed or more even after the rotation of the rotor 10 is stopped, the controller 30 may adjust the direction of the nacelle 20 to form a 90 degree direction with the wind direction.

이와 같이, 나셀(20)의 방향이 풍향에 비켜나도록 단계적 또는 연속적으로 조절하여 바람에 의한 로드를 줄인 후 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시키면, 풍력 발전 장치를 기계적 충격 없이 안전하게 정지시킬 수 있다.As such, the direction of the nacelle 20 is adjusted stepwise or continuously so as to be out of the wind direction, thereby reducing the load caused by the wind, and then stopping the rotation of the rotor 10 by using the brake unit 22. It can be stopped safely without impact.

한편, 로터(10)가 오버스피드로 회전하는 상태에서 블레이드(12)의 피치각이 정상적으로 조절되지 않거나 피치각의 조절 과정만으로 로터(10)의 오버스피드를 제어할 수 없는 경우에 나셀(20)의 방향을 조절하는 것으로 설명하였으나, 블레이드(12)의 피치각을 조절하는 과정이 생략되고 나셀(20)의 방향을 조절하는 과정이 수행될 수도 있다. 즉, 풍력 발전 장치의 로터(10)가 오버스피드로 회전하면, 제어부(30)는 나셀(20)의 방향을 단계적 또는 연속적으로 조절하여 로터(10)의 토크를 감소시키고, 로터(10)의 토크가 소정의 목표치에 도달하면 브레이크부(22)를 이용하여 로터(10)의 회전을 정지시킬 수 있다. On the other hand, the nacelle 20 when the pitch angle of the blade 12 is not normally adjusted in the state in which the rotor 10 rotates in overspeed or the overspeed of the rotor 10 cannot be controlled only by adjusting the pitch angle. Although described as adjusting the direction of, the process of adjusting the pitch angle of the blade 12 is omitted and the process of adjusting the direction of the nacelle 20 may be performed. That is, when the rotor 10 of the wind turbine rotates in overspeed, the controller 30 adjusts the direction of the nacelle 20 stepwise or continuously to reduce the torque of the rotor 10, and When the torque reaches a predetermined target value, the rotation of the rotor 10 can be stopped by using the brake unit 22.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are illustrative and explanatory only and are intended to be illustrative of the invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10 : 로터
11 : 허브
12 : 블레이드
13 : 피치 구동부
20 : 나셀
21 : 주축
22 : 증속부
23 : 브레이크부
24 : 발전부
30 : 제어부
31 : 피치각 제어부
32 : 브레이크 제어부
33 : 나셀각 제어부10: rotor
11: Hub
12: Blade
13 pitch drive unit
20: nacelle
21: spindle
22: speed increasing unit
23: brake unit
24: power generation unit
30:
31: pitch angle control unit
32: brake control unit
33 nacelle angle control unit

Claims (12)

복수의 블레이드가 부착된 로터;
상기 로터에 연결되어 상기 로터의 회전에 따라 전기 에너지를 생성하는 나셀; 및
상기 로터가 오버스피드로 회전할 때, 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 나셀각 제어부를 포함하는 풍력 발전 장치.A rotor having a plurality of blades attached thereto;
A nacelle connected to the rotor to generate electrical energy according to the rotation of the rotor; And
And a nacelle angle control unit configured to decrease the torque of the rotor by gradually adjusting the direction of the nacelle when the rotor rotates in overspeed. 제1 항에 있어서,
상기 로터가 오버스피드로 회전할 때, 상기 복수의 블레이드의 피치각을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 피치각 제어부를 더 포함하는 풍력 발전 장치.The method according to claim 1,
And a pitch angle control unit configured to reduce the torque of the rotor by gradually adjusting the pitch angles of the plurality of blades when the rotor rotates in overspeed. 제2 항에 있어서,
상기 나셀각 제어부는 상기 피치각 제어부에 의해 상기 블레이드의 피치각 조절로 상기 로터의 토크가 감소되지 않으면 상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하는 풍력 발전 장치.The method of claim 2,
The nacelle angle control unit controls the direction of the nacelle step by step if the torque of the rotor is not reduced by the pitch angle control of the blade by the pitch angle control unit. 제1 항에 있어서,
상기 로터의 토크가 목표치 이하로 감소하면 브레이크를 구동시켜 상기 로터의 회전을 정지시키는 브레이크 제어부를 더 포함하는 풍력 발전 장치.The method according to claim 1,
And a brake control unit for stopping the rotation of the rotor by driving the brake when the torque of the rotor decreases below a target value. 제4 항에 있어서,
상기 나셀각 제어부는 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 목표치 이하로 감소시킨 이후, 상기 브레이크에 의해 상기 로터의 회전이 정지된 상태에서 풍속이 정지 풍속 이상이면 상기 나셀의 방향을 풍향과 90도를 이루도록 조절하는 풍력 발전 장치.5. The method of claim 4,
The nacelle angle control unit gradually adjusts the direction of the nacelle to reduce the torque of the rotor to a target value or less, and if the wind speed is higher than the stationary wind speed while the rotation of the rotor is stopped by the brake, the direction of the nacelle is wind direction. Wind turbines to adjust to 90 degrees. 복수의 블레이드가 부착된 로터, 상기 로터의 회전에 따라 전기 에너지를 생성하는 나셀을 포함하는 풍력 발전 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 로터의 회전속도가 기준범위를 초과하는 오버스피드를 검출하는 단계;
상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 단계; 및
상기 로터의 토크가 목표치 이하로 감소하면 브레이크를 이용하여 상기 로터의 회전을 정지시키는 단계를 포함하는 풍력 발전 장치의 제어 방법.In the control method of the wind turbine generator comprising a rotor having a plurality of blades attached, nacelle to generate electrical energy in accordance with the rotation of the rotor,
Detecting an overspeed in which the rotational speed of the rotor exceeds a reference range;
Stepwise adjusting the direction of the nacelle to reduce torque of the rotor; And
And stopping the rotation of the rotor by using a brake when the torque of the rotor decreases below a target value. 제6 항에 있어서,
상기 복수의 블레이드의 피치각을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 단계를 더 포함하는 풍력 발전 장치의 제어 방법.The method of claim 6,
And controlling the pitch angles of the plurality of blades in steps to reduce torque of the rotor. 제7 항에 있어서,
상기 복수의 블레이드의 피치각의 조절로 상기 로터의 토크가 감소되지 않는 경우, 상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하는 풍력 발전 장치의 제어 방법.The method of claim 7, wherein
If the torque of the rotor is not reduced by adjusting the pitch angle of the plurality of blades, the control method of the wind turbine generator step by step the direction of the nacelle. 제7 항에 있어서,
상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하는 단계는, 적어도 3단계 이상의 나셀각 조절 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치의 제어 방법. The method of claim 7, wherein
Step of adjusting the direction of the nacelle, the control method of the wind turbine generator, characterized in that having at least three or more steps of nacelle angle adjustment. 제9 항에 있어서,
상기 복수의 블레이드의 피치각을 단계적으로 조절하는 단계는, 적어도 3단계 이상의 피치각 조절 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치의 제어 방법. 10. The method of claim 9,
Step of adjusting the pitch angle of the plurality of blades, the control method of the wind turbine generator, characterized in that having at least three or more pitch angle adjustment step. 제6 항에 있어서,
상기 나셀의 방향을 단계적으로 조절하여 상기 로터의 토크를 감소시키는 단계는,
상기 복수의 블레이드의 피치각을 현재의 피치각으로 유지하는 단계를 포함하는 풍력 발전 장치의 제어 방법.The method of claim 6,
Step by adjusting the direction of the nacelle to reduce the torque of the rotor,
And maintaining a pitch angle of the plurality of blades at a current pitch angle. 제6 항에 있어서,
상기 브레이크를 이용하여 상기 로터의 회전을 정지시킨 이후 풍속이 정지 풍속 이상이면 상기 나셀의 방향을 풍향과 90도를 이루도록 조절하는 단계를 더 포함하는 풍력 발전 장치의 제어 방법.The method of claim 6,
And after the rotation of the rotor is stopped using the brake, adjusting the direction of the nacelle to be 90 degrees with a wind direction when the wind speed is equal to or greater than the stop wind speed.
KR1020110060885A 2011-06-22 2011-06-22 Wind-power generation device and control method for the same KR20130000285A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110060885A KR20130000285A (en) 2011-06-22 2011-06-22 Wind-power generation device and control method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110060885A KR20130000285A (en) 2011-06-22 2011-06-22 Wind-power generation device and control method for the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130000285A true KR20130000285A (en) 2013-01-02

Family

ID=47833904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110060885A KR20130000285A (en) 2011-06-22 2011-06-22 Wind-power generation device and control method for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130000285A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150019461A (en) * 2013-08-14 2015-02-25 현대중공업 주식회사 Wind-Electric Power Generation System and Driving Stop Method Thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150019461A (en) * 2013-08-14 2015-02-25 현대중공업 주식회사 Wind-Electric Power Generation System and Driving Stop Method Thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8317471B2 (en) Method for preventing rotor overspeed of a wind turbine
EP2108825B1 (en) System and method for reducing rotor loads in a wind turbine upon detection of blade-pitch failure and loss of counter-torque
EP3071831B1 (en) Rotor blade control for high winds
EP2556249B1 (en) A wind turbine
EP2556248B1 (en) A wind turbine
EP2306003A2 (en) System and methods for controlling a wind turbine
EP2829724A1 (en) Wind turbines and methods for controlling wind turbine loading
EP2522853B1 (en) Wind turbine torque-speed control
TWI632292B (en) Wind power system
EP2957767B1 (en) Methods and systems to operate a wind turbine
JP6282187B2 (en) Windmill and its stopping method
KR101363516B1 (en) Method for controlling a generator of wind turbine generator
US11608811B2 (en) System and method for mitigating loads acting on a rotor blade of a wind turbine
KR102042259B1 (en) Wind-Electric Power Generation System and Driving Stop Method Thereof
JP6227490B2 (en) Downwind type windmill and its stopping method
KR20130000285A (en) Wind-power generation device and control method for the same
KR101516546B1 (en) Wind power generator and method of controlling thereof
TWI784667B (en) Wind turbine operation in extreme wind conditions
EP3699421A1 (en) Method of dynamically adjusting a rate of change of a rotor speed set point during wind turbine shutdown
KR101242766B1 (en) wind-driven generator with Apparatus of reducing rotor load and method of reducing rotor load for wind-driven generator with Apparatus of reducing rotor load
KR20140052447A (en) Method for control of wind turbine generation cut-out wind speed area

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application