KR20130003487A - High efficiency wave energy converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고효율 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자이로스코프 효과를 이용하여 파랑 에너지를 전기 에너지로 변환하는 파력 발전 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a high efficiency wave power generator, and more particularly, to a wave power generator for converting wave energy into electrical energy using a gyroscope effect.
이미 알려진 바와 같이 해양에서 바람에 의해 발생된 수면상의 풍랑과 이 풍랑이 다른 해역까지 진행하면서 감쇠하여 생긴 너울을 파랑이라 한다.As is already known, the sea surface wind generated by the wind in the ocean and the undulations caused by the wind as it progresses to other seas are called blue.
이러한 파랑을 이용한 파력 발전 장치는 여러 가지가 있는데, 일예로, 발전기, 진자 등을 내장한 부표를 물에 띄워 파도치는 대로 요동시켜 진자의 움직임을 포착하여 회전 운동으로 바꾸고 기어를 통하여 발전기를 회전시키거나, 파도의 상하 운동을 동력화해서 발전하는 방식 등이 있다.There are many kinds of wave power generators using such a wave. For example, a buoy with a generator, pendulum, etc. is floated on the water to swing as it waves to capture the pendulum's movement and turn it into a rotary motion. Or, the way to develop the power up and down movement of the wave.
그러나, 이러한 형태의 에너지 변환 방식은 파력 발전 장치가 파도와 직접 접촉하거나 수중에 있기 때문에, 기기 부식 및 심한 응력 피로가 있어 파력 발전 장치의 수명이 짧을 수 있는 단점이 있다.However, this type of energy conversion method has a disadvantage in that the wave power generator is in direct contact with water or in the water, and therefore, device corrosion and severe stress fatigue may shorten the life of the wave power generator.
또한, 파랑 에너지 흡수와 관련하여, 종래의 파력 발전 장치는 동체의 진동을 파랑의 주기에 동조시키는 기능이 없어 특정 파랑 조건에서만 에너지 변환 효율이 좋아지도록 기구적으로 제작되는 한계가 있었으며, 해양에서 다양하게 변하는 파랑 조건에서 에너지 변환 효율이 극히 저조하여 약 10% 정도만 활용되는 단점을 지니고 있다.In addition, in relation to the absorption of wave energy, the conventional wave power generation device has no function of synchronizing the vibration of the fuselage with the period of the wave, and has a limitation in that it is mechanically manufactured to improve energy conversion efficiency only under specific wave conditions. The energy conversion efficiency is very low in the changing blue conditions, and only about 10% is used.
이에, 파력 발전 장치가 파도와 직접적으로 접촉을 하지 않고 동력 변환 부위에서 큰 응력이 발생하지 않으며, 다양하게 변하는 파랑 조건에서 에너지 변환 효율을 극대화할 수 있는 파력 발전 장치가 요구되고 있다.
Accordingly, there is a need for a wave power generator that does not directly contact a wave generator and does not generate large stress at a power conversion portion, and maximizes energy conversion efficiency under variously changing wave conditions.
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 자이로스코프 효과를 이용하여 파랑의 에너지를 전기에너지로 변화시키며, 파도와 직접적으로 접촉하지 않고 동력 변환 부위에서 큰 응력이 발생하지 않는 파력 발전 장치를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a gyroscope effect to change the energy of the blue wave into electrical energy, and does not directly contact the wave and does not generate a large stress in the power conversion site without generating a wave power generation device to provide.
또한 본 발명은 다양하게 변하는 파랑 조건에서 에너지 변환 효율을 극대화할 수 있는 파력 발전 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a wave power generation device capable of maximizing energy conversion efficiency in variously changing wave conditions.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 자이로스코프 효과를 이용하여 파랑 에너지를 전기 에너지로 변환하는 파력 발전 장치는 제 1 방향으로의 회전을 통한 각운동량을 가지는 제 1 플라이휠, 상기 제 1 플라이휠에 상기 제 1 방향으로 회전력을 공급하는 제 1 전동기, 파랑의 피칭 운동에 의한 상기 제 1 플라이휠의 각운동량의 변화로 발생하는 토크를 전달하는 제 1 토크 구동부, 상기 전달된 토크를 유압으로 변환하는 제 1 유압 실린더, 상기 변환된 유압을 이용하여 회전력을 공급하는 유압 모터 및 상기 유압 모터의 회전력을 전기로 변환하는 발전기를 포함한다.In order to achieve the above object, the wave power generating device for converting the wave energy into electrical energy by using the gyroscope effect according to an aspect of the present invention is a first flywheel having an angular momentum through rotation in a first direction, the first A first motor for supplying a rotational force to the flywheel in the first direction, a first torque drive for transmitting a torque generated by the change in the angular momentum of the first flywheel by the blue pitching motion, to convert the transmitted torque into hydraulic A first hydraulic cylinder, a hydraulic motor for supplying rotational force using the converted hydraulic pressure and a generator for converting the rotational force of the hydraulic motor into electricity.
본 발명의 일 측면에서, 상기 파력 발전 장치는 상기 제 2 방향으로의 회전을 통한 각운동량을 가지는 제 2 플라이휠, 상기 제 2 플라이휠에 상기 제 2 방향으로 회전력을 공급하는 제 2 전동기, 상기 제 2 전동기의 구동과, 상기 파랑의 피칭 운동에 의한 상기 제 2 플라이휠의 각운동량의 변화로 발생하는 토크를 전달하는 제 2 토크 구동부 및 상기 제 2 토크 구동부로부터 전달된 토크를 유압으로 변환하는 제 2 유압 실린더를 더 포함한다.In one aspect of the invention, the wave power generating device is a second flywheel having an angular momentum through the rotation in the second direction, a second electric motor for supplying rotational force in the second direction to the second flywheel, the second electric motor A second torque drive unit for transmitting torque generated by a change in the angular momentum of the second flywheel due to the blue pitching motion, and a second hydraulic cylinder for hydraulically converting the torque transmitted from the second torque drive unit. It includes more.
본 발명의 일 측면에서, 상기 파력 발전 장치는 상기 파력 발전 장치의 진동 특성을 상기 파랑의 진동 주기에 동조시키는 가변 수주진동 장치를 더 포함하되, 상기 가변 수주진동 장치는 수평 관로와 상기 수평 관로를 통해 서로 연통되는 복수의 수직 관로로 구성된 U자형 관로, 상기 복수의 수직 관로와 연결되면서 격리판을 중심으로 서로 격리된 복수의 에어 챔버 및 상기 복수의 에어 챔버에 배치되는 공기 제어 밸브를 포함하는 가변 수주동체, 상기 복수의 에어 챔버를 연결하는 공기 관로, 상기 공기 관로 사이에 배치되는 복수의 압력 제어 밸브, 상기 복수의 에어 챔버 내의 공기 사이에 배치되는 복수의 압력 센서, 상기 복수의 수직 관로 중 어느 하나에 배치되는 수위 센서 및 상기 공기 제어 밸브, 압력 제어 밸브, 압력 센서 및 수위 센서와 연결되는 제어기를 포함한다.In one aspect of the invention, the wave power generation device further comprises a variable column vibration device for tuning the vibration characteristics of the wave power generator to the vibration period of the blue, the variable column vibration device is a horizontal pipe and the horizontal pipe U-shaped pipe line consisting of a plurality of vertical pipes communicated with each other via a variable, comprising a plurality of air chambers connected to the plurality of vertical pipes and isolated from each other around the separator plate and an air control valve disposed in the plurality of air chambers Any one of a water main body, an air line connecting the plurality of air chambers, a plurality of pressure control valves disposed between the air line, a plurality of pressure sensors disposed between the air in the plurality of air chambers, the plurality of vertical line Connected with the water level sensor and the air control valve, the pressure control valve, the pressure sensor and the water level sensor disposed in one It includes a controller.
본 발명의 일 측면에서, 상기 발전기의 출력은 상기 파랑의 피칭 운동에 의한 각속도에 비례한다.In one aspect of the invention, the output of the generator is proportional to the angular velocity due to the pitching motion of the blue.
본 발명의 일 측면에서, 상기 압력 센서는 상기 복수의 에어 챔버 내의 압력을 측정하여, 상기 측정된 압력의 값에 대응하는 전류 또는 전압으로 변환한다.In one aspect of the invention, the pressure sensor measures the pressure in the plurality of air chambers, and converts it into a current or voltage corresponding to the value of the measured pressure.
본 발명의 일 측면에서, 상기 수위 센서는 상기 U자형 관로의 수위를 측정하여, 상기 측정된 수위의 값에 대응하는 전류 또는 전압으로 변환한다.In one aspect of the present invention, the water level sensor measures the water level of the U-shaped pipe, and converts it into a current or voltage corresponding to the value of the measured water level.
본 발명의 일 측면에서, 상기 수평 관로에는 미리 정해진 양의 내부 작동액이 채워져 있으며, 상기 내부 작동액의 질량과 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기에서 발생하는 에어 스프링 상수는 진동계를 형성한다.In one aspect of the invention, the horizontal line is filled with a predetermined amount of the internal working fluid, the mass of the internal working fluid and the air spring constant generated from the air filled in the plurality of air chambers form a vibrometer.
본 발명의 일 측면에서, 상기 내부 작동액의 유동은 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기를 압축 또는 팽창시킨다.In one aspect of the present invention, the flow of the internal working fluid compresses or expands air filled in the plurality of air chambers.
본 발명의 일 측면에서, 상기 제어기는 상기 공기 제어 벨브를 이용하여 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 에어 스프링 상수를 제어하며, 상기 에어 스프링 상수의 제어를 통하여 상기 파랑의 진동 주기와 상기 가변 수주진동 장치의 진동이 동조되도록 한다.In one aspect of the invention, the controller controls the air spring constant of the air filled in the plurality of air chambers using the air control valve, the vibration period of the blue and the variable through the control of the air spring constant Vibration of the order vibration device is synchronized.
본 발명의 일 측면에서, 상기 압력 제어 밸브는 제 1, 제 2 및 제 3의 압력 제어 밸브를 포함하며, 상기 제어기는 중앙에 위치한 상기 제 2 압력 제어 밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 1 및 제 3 압력 제어 밸브를 이용하여 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어한다.In one aspect of the invention, the pressure control valve comprises a first, second and third pressure control valve, the controller is the first and third in the closed state the second pressure control valve is closed The pressure control valve is used to control the pressure of air filled in the plurality of air chambers.
본 발명의 일 측면에서, 상기 압력 제어 밸브는 제 1, 제 2 및 제 3의 압력 제어 밸브를 포함하며, 상기 제어기는 제 1 및 제 3 압력 제어 밸브가 닫힌 상태에서, 중앙에 위치한 상기 제 2 압력 제어 밸브를 이용하여 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어한다.In one aspect of the invention, the pressure control valve comprises a first, second and third pressure control valve, the controller is the second centrally located, with the first and third pressure control valve closed The pressure control valve is used to control the pressure of air filled in the plurality of air chambers.
본 발명의 일 측면에서, 상기 제어기는 상기 파랑의 진폭과 주기에 따라서 상기 가변 수주진동 장치가 해수면에서 특정 각도만큼 기울어지면, 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어하여 에너지 흡수 효율을 향상시킨다.In one aspect of the invention, the controller is in accordance with the amplitude and the period of the wave when the variable water oscillation device is inclined by a certain angle at sea level, by controlling the pressure of the air filled in the plurality of air chambers to improve energy absorption efficiency Improve.
본 발명의 일 측면에서, 상기 제어기는 상기 파랑의 진폭과 주기에 따라서 상기 복수의 압력 제어 밸브를 상기 내부 작동액의 특정 수위에서 개폐하여 에너지 흡수 효율을 향상시킨다.In one aspect of the present invention, the controller opens and closes the plurality of pressure control valves at a specific level of the internal working fluid according to the amplitude and period of the blue wave to improve energy absorption efficiency.
본 발명의 일 측면에서, 상기 제어기는 극한파(Extreme Wave)가 발생하는 경우, 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어하여 상기 극한파로부터 가해지는 과도한 하중을 경감시킨다.
In one aspect of the invention, when the extreme wave (extreme wave) occurs, the controller controls the pressure of the air filled in the plurality of air chambers to reduce the excessive load applied from the extreme wave.
전술한 본 발명의 파력 발전 장치의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 파도와 직접 접촉하지 않으면서 힘 전달 구동에 심한 응력이 가해지지 않아, 기기의 수명을 연장시킬 수 있다.According to one of the problem solving means of the wave power generator of the present invention described above, severe stress is not applied to the force transmission drive without directly contacting the wave, and thus the life of the device can be extended.
또한, 낮은 파고에서도 효과적으로 전력을 생산할 수 있다.It can also produce power effectively at low crests.
또한, 다양한 파랑의 주기에 동조가 가능하므로 다양하게 변하는 파랑 조건에서 에너지 변환 효율을 극대화할 수 있다.
In addition, since the wave can be tuned to various wave periods, it is possible to maximize energy conversion efficiency under various changing wave conditions.
도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 파랑에 의해 가변 수주동체가 -Y축 속도로 기울어졌을 때 발생하는 토크와 유압 실린더에 작용하는 힘을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수주진동 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수주진동 장치의 고유 진동 주기를 파랑의 주기에 동조시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자이로스코프 에너지 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치가 파랑 운동을 전기적 출력으로 변환하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 제어 방식에 의한 제어 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 제어 방식에 의한 제어 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이다.1 is a view showing the configuration of a wave power generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing the torque and the force acting on the hydraulic cylinder generated when the variable water body is inclined at -Y axis speed due to blue.
3 is a view showing the configuration of a variable order vibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of synchronizing the natural vibration period of the variable column vibration apparatus according to the embodiment of the present invention to the period of the blue wave.
5 is a diagram illustrating a gyroscope energy conversion device according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a process of converting a wave motion into an electrical output by the wave power generator according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating control frequency response characteristics according to a first control method according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph illustrating control frequency response characteristics according to a second control method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to describe the specific content for the practice of the present invention.
도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a wave power generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치는 파력 에너지를 전기 에너지로 변환시켜주는 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)와 파랑 에너지 흡수를 극대화시키기 위한 가변 수주진동 장치(200)를 포함한다.The wave power generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a gyroscope
각 구성을 상세히 설명하면, 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)는 전동기(112)에 연결되어 각운동량을 가지는 플라이휠(111), 플라이휠(111)에 회전력을 공급하는 전동기(112), 파랑의 피칭 운동에 의한 플라이휠의 각운동량의 변화로 발생하는 토크를 유압 실린더(116a, 116b)로 전달하는 토크 구동부(113), 토크 구동부(113)의 표면에 조인트(joint)로 연결되며, 토크 구동부(113)로부터 전달된 토크를 유압으로 변환하는 유압 실린더(116a, 116b)를 포함한다.To describe each configuration in detail, the
참고로, 토크 구동부(113)는 토크 연결 구동부(114b)와 연결되고, 토크 연결 구동부(114b)는 수평축(114a)과 연결됨으로써 수평축(114a)과 토크 연결 구동부(114b) 및 토크 구동부(113)는 일체화될 수 있다.For reference, the
따라서, 수평축(114a)이 베어링(115)에 의해 지지되면서 회전을 하면, 토크 구동부(113)는 수평축(114a)의 회전에 따라서 수평축(114a)에 표시된 화살표 방향으로 진자 운동을 하게 된다.Therefore, when the
더 상세히 설명하면, 파랑의 피칭 운동에 대하여 큰 토크를 얻기 위해 전동기(112)는 플라이휠(111)에 회전력을 공급한다(도 1에서는 시계 방향).In more detail, the
도 2를 참조하여 상세하게 후술하겠지만, 전동기(112)에서 공급하는 회전력을 통해 플라이휠(111)은 각운동량을 가질 수 있다.Although will be described in detail with reference to FIG. 2, the
이후, 파랑의 피칭 운동이 발생하면 가변 수주진동 장치(200)를 통해 파랑 에너지가 흡수되고(극대화되고), 이를 통해, 전동기(112)에 의해 회전하고 있던 플라이휠에는 각운동량의 변화로 인한 토크가 발생하게 된다.Subsequently, when the pitching motion of the blue occurs, the blue energy is absorbed (maximized) through the variable
이때 발생된 토크로 인해, 토크 구동부(113)는 수평축(114a)에 표시된 화살표 방향으로 진자 운동을 하게 되며, 토크 구동부(113)의 표면에 조인트로 연결된 유압 실린더(116a, 116b)는 토크 구동부(113)의 진자 운동에 따라서 유체를 압축할 수 있다.Due to the generated torque, the
즉, 토크 구동부(113)의 진자 운동에서 위치 에너지가 최소가 될 때, 유압 실린더(116a, 116b)는 실린더 내의 유체를 최대로 압축하고, 토크 구동부(113)의 진자 운동에서 위치 에너지가 최대가 될 때, 유압 실린더(116a, 116b)의 내부는 최대로 팽창하게 된다.That is, when the potential energy is minimum in the pendulum motion of the
또한, 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)는 유압 실린더(116a, 116b)와 연결되어 압축된 유체를 유압 공통 헤더(122)로 전달하는 유압 배관(121), 변환된 유압을 이용하여 회전력을 공급하는 유압 모터(123), 유압 모터(123)가 회전된 후, 유압 모터(123)를 회전하는데 사용된 유체를 저장하는 저장조(124), 유압 모터(123) 및 발전기(126)와 연결되어 유압 모터(123)의 회전력을 발전기(126)의 로터축으로 전달하는 커플링(125), 유압 모터(123)의 회전력을 전기로 변환하는 발전기(126)와 연결될 수 있으며, 부식의 절대 영향 인자인 염분으로부터 기기를 보호할 수 있는 차폐체(130)에 의해 보호될 수 있다.In addition, the gyroscope
도 2는 파랑에 의해 가변 수주동체가 -Y축 속도로 기울어졌을 때 발생하는 토크와 유압 실린더에 작용하는 힘을 도시한 도면이다.Figure 2 shows that the variable water body is -Y axis by the blue Figure showing the torque generated when tilted at a speed and the force acting on the hydraulic cylinder.
전동기(112)에 의하여 플라이휠(111)이 시계 방향으로 각속도 ωo 만큼 회전하고 있으며, 이때 플라이휠(111)의 각운동량은 L0(Iωo) 이다.The
만일, 파랑에 의해 가변 수주동체가 속도로 기울어지면, 이때 발생하는 토크는 τ=L0·Ω 가 되며, 이를 벡터 형태로 변환하면 τ=Ω×L0 가 된다.If, by blue, variable water body When inclined at a speed, the torque generated at this time becomes τ = L 0 · Ω, which is converted into a vector form τ = Ω × L 0 .
따라서, 유압 실린더(116a, 116b)에 작용하는 힘 F는 토크량에서 거리 성분을 나누어지는 값이 되며 힘의 방향은 X축의 반대 방향이 된다.Therefore, the force F acting on the
따라서, 파랑의 피칭 운동이 Y축과 -Y축 방향으로 진행된다면, 전동기(112)와 플라이휠(111)을 포함하는 토크 구동부(113)에는 X축과 -X축으로 토크가 발생하게 되고, 이로 인하여 토크 구동부(113)는 진자 운동을 하게 된다.Therefore, if the pitching movement of the blue proceeds in the Y-axis and -Y-axis directions, torque is generated in the X-axis and -X-axis in the
이 힘이 유압 실린더(116a, 116b)를 구동시키고 유압을 발생시키며, 발생된 유압은 유압 모터에 회전력을 공급하고, 발전기(126)는 유압 모터(123)의 회전력을 전기로 변환할 수 있다.This force drives the
이때, 발전기(126) 출력 W은 파랑의 피칭에 의한 각속도(dθ/dt)에 비례한다.At this time, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수주진동 장치(200)의 구성을 도시한 도면이다.3 is a view showing the configuration of the variable
참고로, 도 3에 도시된 가변 수주진동 장치(200)는 도 1에 도시된 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)의 상부 또는 하부에 결합되어 동작할 수 있다.For reference, the variable
본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수주진동 장치(200)는 수평 관로(211) 및 수평 관로(211)를 통해 서로 연통되는 복수의 수직 관로(212a, 212b)(이하에서는, 제 1 수직 관로(212a), 제 2 수직 관로(212b)라고도 칭함)로 구성된 U자형 관로(213), 복수의 수직 관로(212a, 212b)와 연결되면서 격리판(214)을 중심으로 서로 격리된 복수의 에어 챔버(215a, 215b)(이하에서는, 제 1 에어 챔버(215a), 제 2 에어 챔버(215b)라고도 칭함) 및 복수의 에어 챔버(215a, 215b)에 각각 배치되는 공기 제어 밸브(216a, 216b)를 포함하는 가변 수주동체(210), 복수의 에어 챔버(215a, 215b)를 연결하는 공기 관로(221), 공기 관로(221) 사이에 배치되는 복수의 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c), 복수의 에어 챔버(215a, 215b) 내의 공기 사이에 배치되는 복수의 압력 센서(223a, 223b), 복수의 수직 관로(212a, 212b) 중 어느 하나에 배치되는 수위 센서(224) 및 상기한 공기 제어 밸브(216a, 216b), 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c), 압력 센서(223a, 223b), 그리고 수위 센서(224)와 연결되는 제어기(225)를 포함한다.Variable
구성 요소를 설명하면, 압력 센서(223a, 223b)는 에어 챔버(215a, 215b) 내의 압력을 측정하여, 측정된 압력 값을 측정된 압력 값에 대응하는 전류 또는 전압으로 변환한다.In describing the components, the
또한, 수위 센서(224)는 U자형 관로(213)의 수위를 측정하여, 측정된 수위 값을 측정된 수위의 값에 대응하는 전류 또는 전압으로 변환한다.In addition, the
참고로, 압력 센서(223a, 223b)와 수위 센서(224)의 압력 및 수위 변환 값은 제어기(225)에 입력되어 파력 발전 장치의 운전에 이용될 수 있다.For reference, the pressure and level conversion values of the
한편, 수평 관로(211)에는 일정량의 물 또는 해수인 내부 작동액(230)이 채워져 있으며, 내부 작동액(230)의 질량과 에어 챔버(215a, 215b)에 채워져 있는 공기에서 발생하는 에어 스프링 상수는 진동계를 형성할 수 있다.On the other hand, the
또한, 상기한 진동계의 파랑으로부터 힘이 가해지면, 내부 작동액(230)은 유동을 하게 되고, 내부 작동액(230)의 유동은 에어 챔버(215a, 215b)에 채워져 있는 공기를 압축 또는 팽창시키게 된다.In addition, when a force is applied from the above-mentioned blue wave of the vibrometer, the inner working
본 발명에서는 파랑의 주기에 가변 수주진동 장치(200)의 진동을 동조시키기 위하여, 에어 챔버(215a, 215b)에 채워져 있는 공기의 에어 스프링 상수를 공기 제어 밸브(216a, 216b)를 이용하여 조절할 수 있다.In the present invention, the air spring constant of the air filled in the air chambers (215a, 215b) can be adjusted using the air control valves (216a, 216b) in order to synchronize the vibration of the variable water column oscillation device (200) in the period of blue. have.
한편, 제어기(225)는 별도의 센서를 갖춘 파고계(미도시)와 같은 외부 장치를 통해, 외부로부터 입력되는 파랑의 진폭(높이)과 주기에 따라 가변 수주동체(210)가 도 4와 같이 해수면에서 θ 만큼 기울어져 있을 때 평형 상태인 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)을 제어하여 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the
또한, 제어기(225)는 파랑의 진폭과 주기에 따라 에어 챔버(215a, 215b)를 연결하는 공기 관로(221) 사이에 배치되는 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c)를 내부 작동액(230)의 특정 수위(Zs)에서 개폐하여 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수도 있다.In addition, the
여기에서, 특정 수위(Zs)를 기준으로 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c)를 개폐하면, 해당 특정 수위의 설정 값에 따라 비선형적인 에어 스프링 상수를 얻을 수 있다.Here, when the
에어 스프링 상수는 내부 작동계의 질량과 진동계를 형성하므로 특정 수위(Zs)를 파랑의 주기와 진폭을 고려하여 적절히 설정하면, 가변 수주진동 장치(200)를 파랑의 주기에 동조되도록 진동시킴으로써 에너지 흡수율을 향상시킬 수 있다. Since the air spring constants form the mass and vibrometer of the internal working system, if a certain water level (Z s ) is set properly in consideration of the period and amplitude of the blue, the energy of the variable water
참고로, 상기한 특정 수위(Zs)는 파랑의 주기와 진폭을 함수로 하는 수식 또는 룩업(Look-up) 테이블로부터 구할 수 있다.For reference, the specific water level Z s may be obtained from an equation or a look-up table which functions as a function of the period and amplitude of the blue wave.
또한, 제어기(225)는 극한파(Extreme Wave)가 발생할 경우, 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압을 제어함으로써 극한파로부터 가해지는 무리한 하중을 경감시킬 수 있다.In addition, the
여기에서 극한파는 100년 이상의 주기로 발생하는 거대한 파랑을 의미하며, 이러한 거대한 파랑은 파력 발전 장치에 과도한 하중을 발생시켜 고장이 발생할 확률이 높아지게 된다.Here, the extreme wave means a huge wave that occurs at a cycle of more than 100 years, and this huge wave generates an excessive load on the wave power generator, thereby increasing the probability of failure.
한편, U자형 관로(213)에는 일정량의 내부 작동액(230)이 채워져 있으며, 내부 작동액(230)은 물 또는 해수를 사용할 수 있다.On the other hand, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 수주진동 장치(200)의 고유 진동 주기를 파랑의 주기에 동조시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a method of synchronizing the natural vibration period of the variable
복수의 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c) 중 중앙에 위치한 밸브(222b)가 닫힌 상태에서, 에어 챔버(215a, 215b)와 직접 연결된 나머지 양측의 밸브(222a, 222c)를 이용하여 평형 상태에서의 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)을 제어하는 제 1 제어 방식과, 복수의 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c) 중 중앙에 위치한 밸브(222b)를 제외한 나머지 양측의 밸브(222a, 222c)들이 닫힌 상태에서, 중앙에 위치한 밸브(222b)를 이용하여 에어 챔버(215a, 215b)의 압력을 비선형적으로 제어하는 제 2 제어 방식이 있다.In the state in which the
이러한 2가지 제어 방식 모두 공기의 수축 팽창에 의해 발생하는 스프링 효과를 유발하여, 본 발명에 적용된 가변 수주진동 장치(200)의 고유 진동 주기를 제어하게 된다.Both of these control methods induce a spring effect caused by the contracted expansion of the air, thereby controlling the natural vibration cycle of the variable
먼저, 제 1 제어 방식에 따른 에어 스프링의 스프링 상수는 내부 작동액(230)의 수위 변동에 의한 공기 체적의 변화량이 평형 상태에서의 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)에 선형적으로 비례한다.First, a linear to a first pressure of controlled air chamber (215a, 215b) in the equilibrium amount of change in the air volume due to water level variations in the spring constant of the air spring is inside the hydraulic fluid (230) according to (P o) enemy Proportional to
따라서 에어 챔버(215a, 215b)가 완전 진공이면 스프링 상수는 0이 되며, 압력이 증가할수록 스프링 상수는 커지게 된다.Therefore, when the
이에 따라, 평형 상태인 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)은 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c)에 의해 별도의 압축 펌프나 진공 펌프 없이도 조절이 가능하다.Accordingly, the equilibrium in air pressure in the air chamber (215a, 215b) (P o ) is adjustable without the need for compression pump or vacuum pump by a pressure control valve (222a, 222b, 222c).
예를 들어, 가변 수주동체(210)의 내부 작동액(320) 유도에 의해 에어 챔버(215a, 215b)의 압력이 대기압보다 상승한 경우, 제어기(225)는 압력 제어 밸브 중 일부(222a, 222c)를 개방하여 일정량의 공기를 대기중으로 방출할 수 있으며, 이를 통해 평형 상태에서의 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)을 대기압보다 낮게 유지할 수 있다.For example, when the pressure in the
반대로, 평형 상태에서의 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)이 대기압보다 낮아진 경우, 제어기(225)는 압력 제어 밸브 중 일부(222a, 222c)를 개방하여 대기로부터 공기가 흡입되도록 할 수 있으며, 이를 통해 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압을 대기압보다 높게 유지할 수 있다.In contrast, when air pressure in the air chamber (215a, 215b) at equilibrium (P o) is lower than the atmospheric pressure, the
그리고 제 2 제어 방식에서는 내부 작동액(320)의 수위에 따라 특정 조건 동안만 압력 제어 밸브 중 중앙에 위치한 밸브(222b)를 열고 닫아 효율적으로 에어 스프링의 효과를 유발할 수 있다.In the second control method, the
즉, 수직 관로(212a, 212b)에서의 내부 작동액(320)의 수위가, 설정된 특정 수위(Zs)를 초과하여 상승하거나 하강하면, 제어기(225)는 중앙에 위치한 압력 제어 밸브(216b)를 신속하게 닫아 내부 작동액(320)이 관성에 의한 힘으로 에어 챔버(215a, 215b)의 공기를 압축하거나 팽창시킬 수 있으며, 이로 인하여 에어 스프링의 효과를 유발할 수 있다.That is, if the water level of the internal working fluid 320 in the
예를 들어, 도 4 에 도시된 바와 같이, 가변 수주동체(210)가 해수의 파랑에 의해 일정 각도로 회전한 상태에서 압력 제어 밸브(222a, 222b, 222c) 모두가 닫혀 있는 경우, 제 1 수직 관로(212a)의 내부 작동액(320) 수조는 제 1 에어 챔버(215a)의 공기를 압축시키고, 제 2 수직 관로(212b)의 내부 작동액(320) 수조는 제 2 에어 챔버(215b)의 공기를 팽창시키게 되므로, 내부 작동액(320)의 수위는 중앙에 위치한 압력 제어 밸브(222b)가 닫히기 이전의 위치로 복원하려는 힘이 발생하게 된다.For example, as shown in FIG. 4, when all of the
그러나 내부 작동액(320)의 수위가 설정된 특정 수위(Zs) 범위를 초과하지 않는 영역에서는, 중앙에 위치한 압력 제어 밸브(222b)가 열려져 있기 때문에 에어 스프링 효과를 유발하지 않으므로, 내부 작동액(320)은 구속되지 않고 U자형 관로(213)를 자유롭게 이동할 수 있다.However, in the region where the level of the internal hydraulic fluid 320 does not exceed the set specific level Z s , since the centrally located
한편, 파랑의 진폭과 주기는 앞서 설명한 바와 같이 별도의 센서를 갖춘 파고계(미도시)와 같은 외부 장치로부터 입력될 수 있다.On the other hand, the amplitude and period of the blue can be input from an external device such as a crest meter (not shown) having a separate sensor as described above.
본 발명은 평형 상태에서의 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)을 제어하는 제 1 제어 방식과 에어 챔버(215a, 215b)의 압력을 비선형으로 제어하는 제 2 제어 방식에 의해 발생하는 에어 스프링 효과를 이용하여 에어 스프링 효과가 내부 작동액(320)의 질량과 함께 진동계를 구성하게 됨으로써, 파력 발전 장치가 파랑에 반응하는 진동 특성을 파랑 진동주기에 동조시켜 에너지 흡수효율을 더욱 극대화할 수 있다.The present invention is generated by the second control method of controlling the first control method and the pressure of the air chamber (215a, 215b) for controlling the air pressure (P o) of the air chamber (215a, 215b) in a state of equilibrium in a non-linear By using the air spring effect, the air spring effect constitutes a vibrometer together with the mass of the internal working fluid 320, thereby maximizing energy absorption efficiency by synchronizing the vibration characteristic of the wave power generator to the blue vibration cycle. Can be.
출력 운전에서, 전술한 제 1, 제 2 제어 방식에 따라 주어진 파랑의 진폭과 주기에서 최대의 에너지를 흡수하는 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)과 점성 마찰 계수 또는 설정된 특정 수위와 점성 마찰계수를 구한 후, 제어기(225)를 통해 이들 제어 변수들을 파랑의 진폭과 주기에 따라 스케쥴링(Scheduling)하여 적용할 수 있다.In the output operation, the above-described first and second air pressure in the air chamber (215a, 215b) to absorb the maximum energy from the period and amplitude of a given blue in accordance with the control scheme (P o) and a viscosity coefficient of friction or a certain limit, set and After obtaining the viscous friction coefficient, the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a gyroscope
도 5는 파력 발전 장치에 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)를 복수로 장착한 경우로서, 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)가 1개만 설치되는 경우, 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)가 한쪽으로 기울어져 가변 수주동체(210)가 한쪽으로 쏠리게 되어 전복될 수 있는 불안정한 상태가 될 수 있다..FIG. 5 illustrates a case in which a plurality of
이러한 단점을 보완하기 위해, 동일한 자이로스코프 에너지 변환 장치(110’)를 하나 더 설치할 수 있으며, 이때 플라이휠의 회전 방향은 서로 반대방향으로 회전하도록 한다.In order to compensate for this disadvantage, one more gyroscope energy converter 110 'may be installed, and the flywheels rotate in opposite directions.
파랑 피칭에 의해 플라이휠에서 발생하는 토크력이 서로 반대 반향이 되어 파력 발전 장치의 가변 수주동체(210)의 균형이 이루어질 수 있으며, 입력되는 파랑 에너지를 더욱 많은 전기 에너지로 변환할 수 있는 장점이 있다.Torque forces generated from the flywheel are reversed by the wave pitching, so that the variable water
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치가 파랑 운동을 전기적 출력으로 변환하는 과정을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a process of converting a wave motion into an electrical output by the wave power generator according to an embodiment of the present invention.
먼저, 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)는 파랑 에너지 흡수를 극대화하기 위해 파랑의 진폭과 주기에 대한 정보를 취득하여 가변 수주진동 장치(200)에 전달한다(S601).First, the
S601 후, 가변 수주진동 장치(200)는 가변 수주동체(210)가 파랑의 주기와 진폭에 동조되도록 가변 수주동체(210)의 고유 진동 특성을 변화시킨다(S602).After S601, the variable water
S602 후, 가변 수주동체(210)가 공진되어 Y축 방향의 움직임인 피칭(Pitching)이 극대화된다(S603).After S602, the
S603 후, 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)에서는, 가변 수주동체(210)에 회전 각속도가 발생함에 따라 플라이휠(111)의 각운동량에 변화가 일어나고 토크가 발생하여 유압 실린더에 힘이 작용한다(S604).After S603, in the
참고로, 자이로스코프 에너지 변환 장치(110)에서 전동기(112)는 플라이이휠(112)에 회전력을 공급하는데, 그 이유는 파랑의 피칭 운동에 대하여 큰 토크를 얻기 위해서이다. 회전력의 공급이 클수록 더 큰 토크가 발생될 수 있다.For reference, in the
S604 후, 이 힘이 유압을 발생시키며 유압은 발전기의 로터를 회전시켜 전기가 발생한다(S605).After S604, this force generates the hydraulic pressure, the hydraulic pressure is generated by rotating the rotor of the generator (S605).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 제어 방식에 의한 제어 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이다.7 is a graph illustrating control frequency response characteristics according to a first control method according to an embodiment of the present invention.
평형 상태에서의 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)을 크게 할수록 동조 수주댐퍼(Tuned Liquid Column Damper, TLCD라 칭함)영역은 짧은 파랑 주기에서 형성되므로 이 파랑 주기에 따라 공기압(Po)을 적절하게 조절하면 제 1 제어 방식에 의한 본 발명의 응답은 극한파 상태의 응답보다 항상 커지게 된다.An air chamber (215a, 215b) air pressure (P o), the larger the more the tuning order damper (Tuned Liquid Column Damper, TLCD quot;) region is formed in the short blue cycle air pressure according to the blue period (P o of at equilibrium ), The response of the present invention by the first control scheme is always larger than the response of the extreme wave condition.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 제어 방식에 의한 제어 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating control frequency response characteristics according to a second control method according to an embodiment of the present invention.
이는 제 1 제어 방식에 의한 제어 주파수 응답에서와 같이 TLCD 영역이 이동하지 않지만, 수직 관로(212a, 212b)의 설정된 특정 기준 수위(Zs)가 커질수록 짧은 파랑주기에서 응답진폭이 커지는 것을 볼 수 있다.This is because the TLCD region does not move as in the control frequency response of the first control scheme, but as the specific reference level Z s of the
따라서 파랑 주기에 따라 상기 설정된 특정 기준 수위(Zs)를 적절히 조절하면 제 2 방식에 의한 본 발명의 응답을 극한파 상태의 응답보다 항상 커지게 할 수 있다.Therefore, by properly adjusting the specific reference level Z s set according to the wave period, the response of the present invention by the second method can be always larger than the response of the extreme wave state.
전술한 제 1 제어 방식에서는 제어 변수로서 평형 상태에 있을 때 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)을 정의하였고, 제 2 제어 방식에서는 제어 변수로서 내부 작동액(320)의 수위를 따라 중앙에 위치한 공기 제어 밸브(216a)를 열거나 닫는 기준인 수직 관로(212a, 212b)의 설정된 특정 기준 수위(Zs)를 정의하였다.In the first control method described above was defined air pressure (P o) of the air chamber (215a, 215b) when in the state of equilibrium as a control parameter, the second control method, in accordance with the level of internal working fluid 320, as the control variable, The set specific reference water level Z s of the
이들 제어 변수 이외에도, 출력 운전에서는 발전기에서 에너지 흡수를 위해 발생하는 점성 마찰계수도 본 발명에 따른 가변 수주진동 장치(200)의 거동에 큰 영향을 주는 변수가 될 수 있다.In addition to these control variables, in the output operation, the viscous friction coefficient generated for energy absorption in the generator may also be a variable that greatly affects the behavior of the variable water
따라서, 본 발명의 출력 운전에서는 전술한 제 1, 2 제어 방식에 따라 주어진 파랑의 진폭과 주기에서 최대의 에너지를 흡수하는 에어 챔버(215a, 215b)의 공기압(Po)과 점성 마찰계수 또는 설정 기준(Zs)과 점성 마찰계수를 구한 후, 제어기(225)를 통해 이들 제어 변수들을 파랑의 진폭과 주기에 따라 스케줄링(Scheduling)하여 적용할 수 있다.Therefore, in the output operation of the present invention air pressure in the air chamber (215a, 215b) to absorb the maximum energy from the period and amplitude of a given blue according to the aforementioned first and second control scheme (P o) and the viscous friction coefficient, or set After obtaining the reference Z s and the coefficient of viscous friction, the
한편, 본 발명과 이에 적용한 제어 방식을 시뮬레이션 결과, 본 발명은 해양과 같은 파랑 조건에서 종래의 에너지 흡수형 파력 발전기에 비해 제 1 제어방식을 적용한 경우 1.5 ~ 2.6배의 에너지를 흡수하며, 제 2 제어 방식을 적용한 경우 1.9배 ~ 2.2배의 에너지를 흡수하는 것으로 나타났다.Meanwhile, as a result of simulation of the present invention and the control method applied thereto, the present invention absorbs 1.5 to 2.6 times the energy when the first control method is applied as compared to the conventional energy absorbing wave generator in a wave condition such as the ocean, and the second The control method absorbs 1.9 to 2.2 times the energy.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
110 : 자이로스코프 에너지 변환 장치
111 : 플라이휠
112 : 전동기
113 : 토크 구동부
114a : 수평축, 114b : 토크 연결 구동부
115 : 베어링
116a, 116b : 유압 실린더
121 : 유압 배관
122 : 공통 헤더
123 : 유압 모터
124 : 저장조
125 : 커플링
126 : 발전기
130 : 차폐체
200 : 가변 수주진동 장치
210 : 가변 수주동체
211 : 수평 관로
212a, 212b : 수직 관로
213 : U자형 관로
214 : 격리판
215a, 215b : 에어 챔버
216a, 216b : 공기 제어 밸브
221 : 공기 관로
222a, 222b, 222c : 압력 제어 밸브
223a, 223b : 압력 센서
224 : 수위 센서
225 : 제어기
230 : 내부 작동액110: gyroscope energy converter
111: flywheel
112: electric motor
113: torque drive unit
114a: horizontal axis, 114b: torque connection drive unit
115: Bearings
116a, 116b: Hydraulic Cylinder
121: hydraulic piping
122: common header
123: hydraulic motor
124: reservoir
125: coupling
126: generator
130: shield
200: variable order vibration device
210: variable water body
211: horizontal pipeline
212a, 212b: vertical pipeline
213 U-shaped pipe
214: separator
215a, 215b: Air Chamber
216a, 216b: Air Control Valve
221: air duct
222a, 222b, 222c: Pressure Control Valve
223a, 223b: pressure sensor
224: water level sensor
225: controller
230: internal working fluid
Claims (14)
제 1 방향으로의 회전을 통한 각운동량을 가지는 제 1 플라이휠,
상기 제 1 플라이휠에 상기 제 1 방향으로 회전력을 공급하는 제 1 전동기,
파랑의 피칭 운동에 의한 상기 제 1 플라이휠의 각운동량의 변화로 발생하는 토크를 전달하는 제 1 토크 구동부,
상기 전달된 토크를 유압으로 변환하는 제 1 유압 실린더,
상기 변환된 유압을 이용하여 회전력을 공급하는 유압 모터 및
상기 유압 모터의 회전력을 전기로 변환하는 발전기
를 포함하는, 파력 발전 장치.
In the wave power generator for converting the wave energy into electrical energy using the gyroscope effect,
A first flywheel having an angular momentum through rotation in a first direction,
A first electric motor supplying rotational force to the first flywheel in the first direction,
A first torque drive unit for transmitting torque generated by the change in the angular momentum of the first flywheel by the blue pitching motion,
A first hydraulic cylinder for converting the transmitted torque into a hydraulic pressure,
Hydraulic motor for supplying rotational force by using the converted hydraulic pressure and
Generator for converting the rotational force of the hydraulic motor into electricity
Including, a wave power generation device.
제 2 방향으로의 회전을 통한 각운동량을 가지는 제 2 플라이휠,
상기 제 2 플라이휠에 상기 제 2 방향으로 회전력을 공급하는 제 2 전동기,
상기 파랑의 피칭 운동에 의한 상기 제 2 플라이휠의 각운동량의 변화로 발생하는 토크를 전달하는 제 2 토크 구동부 및
상기 제 2 토크 구동부로부터 전달된 토크를 유압으로 변환하는 제 2 유압 실린더
를 더 포함하는, 파력 발전 장치.
The method of claim 1,
A second flywheel having an angular momentum through rotation in a second direction,
A second electric motor supplying rotational force to the second flywheel in the second direction,
A second torque drive unit which transmits torque generated by a change in the angular momentum of the second flywheel due to the blue pitching motion;
A second hydraulic cylinder for converting the torque transmitted from the second torque drive to hydraulic pressure
Further comprising a wave power generation device.
상기 파력 발전 장치의 진동 특성을 상기 파랑의 진동 주기에 동조시키는 가변 수주진동 장치
를 더 포함하되,
상기 가변 수주진동 장치는
수평 관로와 상기 수평 관로를 통해 서로 연통되는 복수의 수직 관로로 구성된 U자형 관로, 상기 복수의 수직 관로와 연결되면서 격리판을 중심으로 서로 격리된 복수의 에어 챔버 및 상기 복수의 에어 챔버에 배치되는 공기 제어 밸브를 포함하는 가변 수주동체,
상기 복수의 에어 챔버를 연결하는 공기 관로,
상기 공기 관로 사이에 배치되는 복수의 압력 제어 밸브,
상기 복수의 에어 챔버 내(內)의 공기 사이에 배치되는 복수의 압력 센서,
상기 복수의 수직 관로 중 어느 하나에 배치되는 수위 센서 및
상기 공기 제어 밸브, 압력 제어 밸브, 압력 센서 및 수위 센서와 연결되는 제어기
를 포함하는, 파력 발전 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Variable water column oscillator for tuning the vibration characteristics of the wave power generator to the vibration period of the blue wave
Further comprising:
The variable column vibration device
A U-shaped pipe line consisting of a horizontal pipe and a plurality of vertical pipes communicating with each other through the horizontal pipe, the plurality of air chambers connected to the plurality of vertical pipes and separated from each other around the separator and disposed in the plurality of air chambers. Variable water body including air control valve,
An air pipe connecting the plurality of air chambers,
A plurality of pressure control valves disposed between the air conduits,
A plurality of pressure sensors disposed between the air in the plurality of air chambers,
A water level sensor disposed in any one of the plurality of vertical pipelines;
A controller connected to the air control valve, a pressure control valve, a pressure sensor, and a water level sensor
Including, a wave power generation device.
상기 발전기의 출력은 상기 파랑의 피칭 운동에 의한 각속도에 비례하는 것인, 파력 발전 장치.
The method of claim 1,
The output of the generator is proportional to the angular velocity due to the blue pitching motion, wave power generation device.
상기 압력 센서는 상기 복수의 에어 챔버 내의 압력을 측정하여, 상기 측정된 압력의 값에 대응하는 전류 또는 전압으로 변환하는, 파력 발전 장치.
The method of claim 3, wherein
And the pressure sensor measures the pressure in the plurality of air chambers and converts the pressure into a current or voltage corresponding to the value of the measured pressure.
상기 수위 센서는 상기 U자형 관로의 수위를 측정하여, 상기 측정된 수위의 값에 대응하는 전류 또는 전압으로 변환하는, 파력 발전 장치.
The method of claim 3, wherein
And the water level sensor measures the water level of the U-shaped pipe line and converts the water level into a current or a voltage corresponding to the value of the measured water level.
상기 수평 관로에는 미리 정해진 양의 내부 작동액이 채워져 있으며, 상기 내부 작동액의 질량과 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기에서 발생하는 에어 스프링 상수는 진동계를 형성하는 것인, 파력 발전 장치.
The method of claim 3, wherein
The horizontal conduit is filled with a predetermined amount of internal working fluid, and the air spring constant generated from the mass of the internal working fluid and the air filled in the plurality of air chambers forms a vibration meter.
상기 내부 작동액의 유동은 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기를 압축 또는 팽창시키는 것인, 파력 발전 장치.
The method of claim 7, wherein
Wherein the flow of the internal working fluid compresses or expands air filled in the plurality of air chambers.
상기 제어기는 상기 공기 제어 벨브를 이용하여 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 에어 스프링 상수를 제어하며, 상기 에어 스프링 상수의 제어를 통하여 상기 파랑의 진동 주기와 상기 가변 수주진동 장치의 진동이 동조되도록 하는, 파력 발전 장치.
The method of claim 3, wherein
The controller controls the air spring constant of the air filled in the plurality of air chambers using the air control valve, and the vibration of the blue vibration period and the vibration of the variable water column vibrator are synchronized through the control of the air spring constant. Power generation device, preferably.
상기 압력 제어 밸브는 제 1, 제 2 및 제 3의 압력 제어 밸브를 포함하며, 상기 제어기는 중앙에 위치한 상기 제 2 압력 제어 밸브가 닫힌 상태에서 상기 제 1 및 제 3 압력 제어 밸브를 이용하여 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어하는, 파력 발전 장치.
The method of claim 9,
The pressure control valve includes first, second and third pressure control valves, the controller using the first and third pressure control valves with the centrally located second pressure control valve closed. A wave power generator that controls the pressure of air filled in a plurality of air chambers.
상기 압력 제어 밸브는 제 1, 제 2 및 제 3의 압력 제어 밸브를 포함하며, 상기 제어기는 제 1 및 제 3 압력 제어 밸브가 닫힌 상태에서, 중앙에 위치한 상기 제 2 압력 제어 밸브를 이용하여 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어하는, 파력 발전 장치.
The method of claim 9,
The pressure control valve includes first, second and third pressure control valves, the controller using the centrally located second pressure control valve with the first and third pressure control valves closed. A wave power generator that controls the pressure of air filled in a plurality of air chambers.
상기 제어기는 상기 파랑의 진폭과 주기에 따라서 상기 가변 수주진동 장치가 해수면에서 특정 각도만큼 기울어지면, 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어하여 에너지 흡수 효율을 향상시키는, 파력 발전 장치.
The method of claim 3, wherein
And the controller improves energy absorption efficiency by controlling the pressure of air filled in the plurality of air chambers when the variable water column oscillation device is inclined at a certain angle in the sea level according to the amplitude and period of the blue wave.
상기 제어기는 상기 파랑의 진폭과 주기에 따라서 상기 복수의 압력 제어 밸브를 상기 내부 작동액의 특정 수위에서 개폐하여 에너지 흡수 효율을 향상시키는, 파력 발전 장치.
The method of claim 3, wherein
And the controller opens and closes the plurality of pressure control valves at a specific level of the internal working fluid according to the amplitude and period of the blue wave to improve energy absorption efficiency.
상기 제어기는 극한파(Extreme Wave)가 발생하는 경우, 상기 복수의 에어 챔버에 채워져 있는 공기의 압력을 제어하여 상기 극한파로부터 가해지는 과도한 하중을 경감시키는, 파력 발전 장치.The method of claim 3, wherein
And the controller controls the pressure of the air filled in the plurality of air chambers when an extreme wave occurs, thereby reducing an excessive load applied from the extreme wave.
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KR20180061977A (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-08 | 주식회사 인진 | Wave power generation system having mechanical energy saving device |
CN110344998A (en) * | 2018-12-17 | 2019-10-18 | 中国船舶工业系统工程研究院 | A kind of gyro wave energy generating set |
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