KR20130024108A - Yaw control system of wind power generator - Google Patents

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KR20130024108A
KR20130024108A KR1020110087354A KR20110087354A KR20130024108A KR 20130024108 A KR20130024108 A KR 20130024108A KR 1020110087354 A KR1020110087354 A KR 1020110087354A KR 20110087354 A KR20110087354 A KR 20110087354A KR 20130024108 A KR20130024108 A KR 20130024108A
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심필섭
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대우조선해양 주식회사
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    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
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Abstract

PURPOSE: A yaw control system for an aerogenerator is provided to utilize one controller for stable actuation during malfunction of the other controller, and to save a space for using. CONSTITUTION: A yaw control system(100) for an aerogenerator includes actuating motors, and at least two controlling parts(110,120) with controllers(111,121) which control the actuating motor. At least one controlling part of the controlling parts has at least two actuating motors(112,113) controlled by one controller. A signal connecting line(130) connects the controllers of the controlling parts. Actuating motors respectively installed in the controlling parts have different specifications from each other. The actuating motor is a three-phase motor. The controller is an inverter. The system has at least two controllers which simultaneously control at least two actuating motors. [Reference numerals] (111,121) Controller

Description

풍력 발전기의 요 제어 시스템 {YAW CONTROL SYSTEM OF WIND POWER GENERATOR}Yaw control system of wind generator {YAW CONTROL SYSTEM OF WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로서, 특히 풍력 발전기의 요 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wind generator, and more particularly to a yaw control system of a wind generator.

풍력 발전기는 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 발전기를 구동시킴으로써 전력을 얻는다. 풍력 발전기는 친환경적인 발전기로서 구조가 단순하고 설치가 간단하여 최근 사용이 증가하고 있다.A wind generator converts wind energy into mechanical energy to drive power by driving the generator. Wind power generators are environmentally friendly generators, which are simple in structure and simple to install, and are increasing in recent years.

도 2에는 일반적인 풍력 발전기의 평면도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 풍력 발전기(10)는 타워(11)와, 나셀(12)과, 블레이드(13)와, 허브(14)를 구비한다. 타워(11)는 지면으로부터 위로 소정의 높이까지 연장된다. 나셀(12)은 타워(110)의 상단에 결합된다. 블레이드(13)는 나셀(12)의 선단에 위치하는 허브(14)에 결합된다. 바람(W)에 의해 블레이드(13)가 회전하면서, 나셀(12) 내부에 설치된 발전기(미도시)가 전기를 생산하게 된다. 일반적으로 풍력 발전기(10)는 블레이드(13)가 바람(W)을 향하도록 나셀(12)을 타워(11)에 대해 회전시키는 요 시스템을 구비한다. 요 시스템은 나셀(12)을 타워(11)에 대해 회전시키기 위한 전기 구동모터를 구비하는데, 최근 풍력 발전기가 대형화되면서 요 시스템에서 사용되는 전기 구동모터의 수가 증가하고 있다.2 shows a top view of a typical wind generator. Referring to FIG. 2, the wind generator 10 includes a tower 11, a nacelle 12, a blade 13, and a hub 14. Tower 11 extends above the ground to a predetermined height. The nacelle 12 is coupled to the top of the tower 110. The blade 13 is coupled to a hub 14 located at the tip of the nacelle 12. As the blade 13 rotates due to the wind W, a generator (not shown) installed inside the nacelle 12 produces electricity. The wind generator 10 generally has a yaw system that rotates the nacelle 12 relative to the tower 11 so that the blades 13 face the wind (W). The yaw system is equipped with an electric drive motor for rotating the nacelle 12 relative to the tower 11, the number of electric drive motors used in the yaw system is increasing with the recent increase in wind power generators.

도 2에는 다수의 전기 구동모터를 이용하는 종래의 요 제어 시스템의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 요 제어 시스템(20)은 다수의 전기 구동모터(21, 22, 23, 24)와, 제어기(인버터)(25)를 구비한다. 다수의 전기 구동모터(21, 22, 23, 24)는 하나의 제어기(인버터)(25)에 의해 제어되도록 구성되어 있어서, 각 모터에 대한 효율적인 제어 및 모터 상태 여부 판단이 어렵다. 또한, 다수의 전기 구동 모터가 동일한 사양이어야만 한다. 그리고, 제어기에 고장이 발생한 경우 요 시스템 사용이 완전히 불가능해진다는 문제가 있다.2 schematically shows a configuration of a conventional yaw control system using a plurality of electric drive motors. Referring to FIG. 2, the yaw control system 20 includes a plurality of electric drive motors 21, 22, 23, 24, and a controller (inverter) 25. Since the plurality of electric drive motors 21, 22, 23, 24 are configured to be controlled by one controller (inverter) 25, it is difficult to efficiently control each motor and determine whether the motor is present. In addition, multiple electric drive motors must be of the same specification. In addition, there is a problem that the use of the yaw system becomes completely impossible when a failure occurs in the controller.

최근, 다수의 제어기 각각에 개별적으로 제어기를 설치하여 요 시스템을 제어하는 방식이 제안된 바 있다. 하지만, 다수의 제어기 마다 별도의 제어기를 설치하는 것은 비용적으로 부담이 되고 공간 활용에 있어서도 어려움이 있어서 개선이 요구된다.Recently, a method of controlling a yaw system by separately installing a controller in each of a plurality of controllers has been proposed. However, the installation of a separate controller for each of the plurality of controllers is a burden on the cost and difficult to use the space, so improvement is required.

본 발명의 목적은 풍력 발전기의 요 제어 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a yaw control system for a wind generator.

본 발명의 다른 목적은 안정적인 운영이 가능한 풍력 발전기의 요 제어 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a yaw control system of a wind generator capable of stable operation.

본 발명의 또 다른 목적은 비용 부담 및 공간 사용을 줄일 수 있는 요 제어 시스템을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a yaw control system that can reduce cost and space usage.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object of the present invention,

구동모터와, 상기 구동모터를 제어하는 제어기를 구비하는 적어도 2개의 제어부를 포함하며, 상기 적어도 2개의 제어부 중 적어도 하나의 제어부는 하나의 제어기에 의해 제어되는 적어도 2개의 구동모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템이 제공된다.And at least two control units including a drive motor and a controller for controlling the drive motor, wherein at least one of the at least two control units includes at least two drive motors controlled by one controller. The yaw control system of the wind generator is provided.

상기 요 제어 시스템은 상기 제어부의 각 제어기를 연결하는 신호 연결선을 더 포함할 수 있다.The yaw control system may further include a signal connection line connecting each controller of the controller.

상기 각 제어부에 구비되는 구동모터는 서로 다른 사양일 수 있다.The driving motors provided in the controllers may have different specifications.

상기 구동모터는 3상 모터일 수 있으며, 상기 제어기는 인버터일 수 있다.The drive motor may be a three-phase motor, and the controller may be an inverter.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 2개의 구동모터를 동시에 제어하는 제어기가 적어도 2개 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a yaw control system of a wind generator, characterized in that at least two controllers for controlling at least two drive motors at the same time.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 적어도 2개의 전기 구동모터를 제어하는 제어기가 적어도 2개 구비되므로, 어느 하나의 제어기에 고장이 발생하더라도 나머지 제어기에 의해 요 시스템이 안정적으로 가동될 수 있다. 또한, 다수의 전기 구동모터마다 제어기가 연결되는 종래의 방식에 비해 비용을 절감할 수 있으며, 사용 공간도 줄일 수 있다.According to the present invention, all of the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, since at least two controllers for controlling at least two electric drive motors are provided, the yaw system can be stably operated by the remaining controllers even when a failure occurs in any one controller. In addition, the cost can be reduced compared to the conventional method in which the controller is connected to each of the plurality of electric drive motor, it is possible to reduce the use space.

도 1은 일반적인 풍력 발전기의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 다수의 전기 구동모터를 사용하는 풍력 발전기의 요 시스템에서 종래의 요 제어 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 요 제어 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
1 is a plan view schematically showing the configuration of a typical wind generator.
Figure 2 schematically shows a conventional yaw control system in a yaw system of a wind generator using a plurality of electric drive motors.
3 schematically illustrates a yaw control system of a wind generator according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the configuration and operation of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 요 제어 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 요 제어 시스템(100)은 제1 제어부(110)와, 제2 제어부(120)와, 신호 연결선(130)을 포함한다.
3 schematically shows a yaw control system of a wind generator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the yaw control system 100 includes a first control unit 110, a second control unit 120, and a signal connection line 130.

제1 제어부(110)는 제1 제어기(111)와, 제1 전기 구동모터(112)와, 제2 전기 구동 모터(113)를 구비한다.
The first control unit 110 includes a first controller 111, a first electric drive motor 112, and a second electric drive motor 113.

제1 제어기(111)는 인버터로 구성되며, 3상 교류 전원을 적절히 변환하여 제1 전기 구동모터(112)와 제2 전기 구동모터(113)로 제공한다. 제1 제어기(111)는 신호 연결선(130)을 통해 제2 제어부(120)와 연결되어서 제어 정보를 교환한다.
The first controller 111 is composed of an inverter, and converts the three-phase AC power appropriately to provide the first electric drive motor 112 and the second electric drive motor 113. The first controller 111 is connected to the second control unit 120 through the signal connection line 130 to exchange control information.

제1 전기 구동모터(112)는 3상 모터로서, 인버터인 제1 제어기(111)로부터 적절한 전원을 입력받아서 그 작동이 제어된다. 제1 전기 구동모터(112)는 제1 제어기(111)에 의해 원하는 속도로 구동된다.
The first electric drive motor 112 is a three-phase motor, the operation of which is controlled by receiving the appropriate power from the first controller 111 which is an inverter. The first electric drive motor 112 is driven at a desired speed by the first controller 111.

제2 전기 구동모터(113)는 3상 모터로서, 인버터인 제1 제어기(111)로부터 적절한 전원을 입력받아서 그 작동이 제어된다. 제2 전기 구동모터(113)는 제1 제어기(111)에 의해 원하는 속도로 구동된다.
The second electric drive motor 113 is a three-phase motor, the operation of which is controlled by receiving the appropriate power from the first controller 111 which is an inverter. The second electric drive motor 113 is driven at a desired speed by the first controller 111.

제1 전기 구동모터(112)와 제2 전기 구동모터(113)는 제1 제어기(111)에 의해 함께 제어되므로 동일한 사양으로 구성된다.
Since the first electric drive motor 112 and the second electric drive motor 113 are controlled together by the first controller 111, the first electric drive motor 112 and the second electric drive motor 113 have the same specifications.

제2 제어부(120)는 제2 제어기(121)와, 제3 전기 구동모터(122)와, 제4 전기 구동 모터(123)를 구비한다.
The second control unit 120 includes a second controller 121, a third electric drive motor 122, and a fourth electric drive motor 123.

제2 제어기(111)는 인버터로 구성되며, 3상 교류 전원을 적절히 변환하여 제3 전기 구동모터(122)와 제4 전기 구동모터(123)로 제공한다. 제2 제어기(121)는 신호 연결선(130)을 통해 제1 제어부(110)와 연결되어서 제어 정보를 교환한다.
The second controller 111 is composed of an inverter, and converts the three-phase AC power appropriately to provide the third electric drive motor 122 and the fourth electric drive motor 123. The second controller 121 is connected to the first control unit 110 through the signal connection line 130 to exchange control information.

제3 전기 구동모터(122)는 3상 모터로서, 인버터인 제2 제어기(121)로부터 적절한 전원을 입력받아서 그 작동이 제어된다. 제3 전기 구동모터(122)는 제2 제어기(121)에 의해 원하는 속도로 구동된다.
The third electric drive motor 122 is a three-phase motor, the operation of which is controlled by receiving the appropriate power from the second controller 121 which is an inverter. The third electric drive motor 122 is driven at a desired speed by the second controller 121.

제4 전기 구동모터(123)는 3상 모터로서, 인버터인 제2 제어기(121)로부터 적절한 전원을 입력받아서 그 작동이 제어된다. 제4 전기 구동모터(123)는 제2 제어기(121)에 의해 원하는 속도로 구동된다.
The fourth electric drive motor 123 is a three-phase motor, the operation of which is controlled by receiving the appropriate power from the second controller 121 which is an inverter. The fourth electric drive motor 123 is driven at the desired speed by the second controller 121.

제3 전기 구동모터(122)와 제4 전기 구동모터(123)는 제2 제어기(121)에 의해 함께 제어되므로 동일한 사양으로 구성된다. 또한, 제3, 제4 전기 구동모터(122, 123)는 제1, 제2 전기 구동모터(112, 113)와 서로 다른 제어기(111, 121)에 의해 제어되므로 서로 다른 사양으로 구성될 수 있다
Since the third electric drive motor 122 and the fourth electric drive motor 123 are controlled together by the second controller 121, they are configured to the same specification. In addition, since the third and fourth electric drive motors 122 and 123 are controlled by the first and second electric drive motors 112 and 113 and different controllers 111 and 121, they may be configured to have different specifications.

신호 연결선(130)은 제1 제어부(110)의 제1 제어기(111)와 제2 제어부(120)의 제2 제어기(121)를 연결한다. 신호 연결선(130)에 의해 두 제어기(111, 121) 사이에 제어정보가 전송된다.
The signal connection line 130 connects the first controller 111 of the first controller 110 and the second controller 121 of the second controller 120. Control information is transmitted between the two controllers 111 and 121 by the signal connection line 130.

요 제어 시스템(100)은 제1 제어부(110)와 제2 제어부(120)를 구비하므로, 두 제어부(110, 120) 중 어느 하나에 고장이 발생하더라도 정상인 나머지 하나의 제어부에 의해 요 시스템이 안정적으로 작동하게 된다.
Since the yaw control system 100 includes the first control unit 110 and the second control unit 120, even if a failure occurs in any one of the two control units 110 and 120, the yaw system is stable by the other control unit that is normal. Will work.

이제, 도 3을 참조하여 상기 실시예의 작용을 상세히 설명한다.
Now, the operation of the above embodiment will be described in detail with reference to FIG.

제1 제어부(110)의 제1 제어기(111)와 제2 제어부(120)의 제2 제어기(121)는 주 제어부(미도시)로부터 요 제어를 위한 제어신호를 입력받는다. 제어신호는 주 제어부(미도시)로부터 두 제어기(111, 121) 중 어느 하나의 제어기로 전송된 후, 신호 연결선(130)을 통해 나머지 제어기로 전송될 수 있다.
The first controller 111 of the first controller 110 and the second controller 121 of the second controller 120 receive a control signal for yaw control from a main controller (not shown). The control signal may be transmitted from the main controller (not shown) to one of the two controllers 111 and 121 and then transmitted to the other controller through the signal connection line 130.

인버터로 구성된 제1 제어기(111)는 주 제어부(미도시)로부터 입력된 제어신호에 따라 제1 전기 구동모터(112)와 제2 전기 구동모터(113)에 적절한 전원을 인가한다. 제1 전기 구동모터(112)와 제2 전기 구동모터(113)는 요 시스템을 구동시켜서 나셀(도 1의 12)을 적당한 위치로 회전시킨다.
The first controller 111 configured as an inverter applies appropriate power to the first electric drive motor 112 and the second electric drive motor 113 according to a control signal input from a main controller (not shown). The first electric drive motor 112 and the second electric drive motor 113 drive the yaw system to rotate the nacelle (12 in FIG. 1) to an appropriate position.

인버터로 구성된 제2 제어기(112)는 주 제어부(미도시)로부터 입력된 제어신호에 따라 제3 전기 구동모터(122)와 제4 전기 구동모터(123)에 적절한 전원을 인가한다. 제3 전기 구동모터(122)와 제4 전기 구동모터(123)는 요 시스템을 구동시켜서 나셀(도 1의 12)을 적당한 위치로 회전시킨다.
The second controller 112 configured as an inverter applies appropriate power to the third electric drive motor 122 and the fourth electric drive motor 123 according to a control signal input from a main controller (not shown). The third electric drive motor 122 and the fourth electric drive motor 123 drive the yaw system to rotate the nacelle (12 of FIG. 1) to an appropriate position.

제1 제어기(111)와 제2 제어기(121)는 신호 연결선(130)에 의해 연결되어서 두 제어기(111, 121) 사이에는 제어정보가 전송된다.
The first controller 111 and the second controller 121 are connected by the signal connection line 130 so that control information is transmitted between the two controllers 111 and 121.

만일, 제1 제어부(110)와 제2 제어부(120) 중 어느 하나의 제어부에 고장이 발생한 경우, 예를 들어 제1 제어부(110)의 제1 제어기(111)에 고장이 발생한 경우에는, 제2 제어부(120)가 정상적으로 작동하면서 요 시스템을 구동시키게 된다. 따라서, 요 시스템의 안정적인 가동이 가능해지고 요 시스템에 대한 신뢰성이 향상된다.
If a failure occurs in any one of the first control unit 110 and the second control unit 120, for example, when a failure occurs in the first controller 111 of the first control unit 110, 2 The control unit 120 operates the yaw system while operating normally. Thus, stable operation of the yaw system is possible and the reliability of the yaw system is improved.

상기 실시예에서는 제어부가 2개인 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제어부는 3개 이상일 수 있다. 또한, 상기 실시예에서는 하나의 제어부가 2개의 모터를 구비하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 하나의 제어부에는 3개 이상의 모터가 구비될 수 있다.
In the above embodiment, the control unit has been described as two, but the present invention is not limited thereto. That is, three or more controllers may be provided. In addition, in the above embodiment, one control unit has been described as having two motors, but the present invention is not limited thereto. That is, three or more motors may be provided in one control unit.

이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that the foregoing embodiments are susceptible to modifications and variations that do not depart from the spirit and scope of the invention.

100 : 요 제어 시스템 110 : 제1 제어부
111 : 제1 제어기 112 : 제1 전기 구동모터
113 : 제2 전기 구동모터 120 : 제2 제어부
121 : 제2 제어기 122 : 제3 전기 구동모터
123 : 제4 전기 구동모터 130 : 신호 연결선
100: yaw control system 110: first control unit
111: first controller 112: first electric drive motor
113: second electric drive motor 120: second control unit
121: second controller 122: third electric drive motor
123: fourth electric drive motor 130: signal connection line

Claims (6)

구동모터와, 상기 구동모터를 제어하는 제어기를 구비하는 적어도 2개의 제어부를 포함하며,
상기 적어도 2개의 제어부 중 적어도 하나의 제어부는 하나의 제어기에 의해 제어되는 적어도 2개의 구동모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템.
At least two control unit having a drive motor and a controller for controlling the drive motor,
At least one control unit of the at least two control unit yaw control system of the wind generator characterized in that it comprises at least two drive motors controlled by one controller.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부의 각 제어기를 연결하는 신호 연결선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템.
The method according to claim 1,
Yaw control system of the wind generator further comprises a signal connection line for connecting each controller of the control unit.
청구항 1에 있어서,
상기 각 제어부에 구비되는 구동모터는 서로 다른 사양인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템.
The method according to claim 1,
Yaw control system of the wind generator, characterized in that the drive motor provided in each control unit has a different specification.
청구항 1에 있어서,
상기 구동모터는 3상 모터인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템.
The method according to claim 1,
Yaw control system of the wind generator, characterized in that the drive motor is a three-phase motor.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는 인버터인 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템.
The method according to claim 1,
Yaw control system of the wind generator, characterized in that the controller is an inverter.
적어도 2개의 구동모터를 동시에 제어하는 제어기가 적어도 2개 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 요 제어 시스템.Yaw control system of a wind generator, characterized in that provided with at least two controllers for controlling at least two drive motors at the same time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10215156B2 (en) 2015-05-04 2019-02-26 General Electric Company Autonomous yaw control for a wind turbine

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