KR20130059361A - 발전기를 구비한 에너지 추출 장치 및 발전기를 구비한 에너지 추출 장치의 운전방법 - Google Patents
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Abstract
풍력 발전 장치(100) 또는 기타 에너지 추출 장치는 회전 샤프트(125)에 의해 구동되는 유압 펌프(129)와, 발전기(157)를 구동하는 유압 모터(131)를 갖는 유압 회로를 구비하고 있다. 발전기가 스위치 오프되었을 때, 풍력 발전 장치는 1 회 이상의 펌핑 사이클을 실행하여 고압 매니폴드를 가압하고, 그에 의해서 전력 계통(101)을 위하여 정확한 운전 스피드까지 발전기 로터를 다시 가속하기 위하여 나중에 사용 가능한 각운동 에너지를 발전기 로터로부터 회수한다. 결과적으로, 전체로서의 에너지 효율은 향상되고, 고압 매니폴드의 최소 운용 전력은 감소 가능하다.
Description
본 발명은 재생가능 에너지원으로부터 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출장치, 예를 들면 바람으로부터 에너지를 추출하는 풍차에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에너지 추출 장치는 회전 샤프트에 의해 구동되는 유압 펌프와 발전기와 같은 부하를 구동하는 유압 모터를 갖는 유압 트랜스미션을 구비한다.
바람으로부터 에너지를 추출하는 풍력 발전 장치(WTG)인 에너지 추출 장치를 참조하여 본 발명의 배경기술에 관하여 설명한다. 그러나 동일한 원리는 다른 재생가능 에너지원으로부터 에너지를 추출하기 위한 다른 타입의 에너지 추출 장치나 적어도 일부의 에너지를 회수할 수 있는 다른 타입의 부하를 구동하는 모터를 구비한 에너지 추출 장치에도 적용할 수 있을 것이다.
전력계통에 공급되는 전력을 발전기에 의해 생성하는 풍차나 기타 에너지 추출 장치의 경우, 출력의 상당량이 전력계통에의 전달과정이 아니라 발전기의 운전으로 인해 손실된다. 발전기는 마찰에 의해 에너지를 잃게 되고, 전형적으로는 그 회전속도나 계자전류에 상관없이 이른바 "권선손실"에 의해서 상당량의 파워를 소비한다. 이러한 손실은 특히 최대출력에 대한 비율이 낮은 경우에 상당한 양이 될 수 있고, 발전효율은 상당히 낮아질 수 있다. 그러나 풍차나 기타 재생가능 에너지원에 있어서 에너지 포착율은 일반적으로 변동하기 때문에 여러가지의 파워레벨에서 발전이 효율적으로 이루어지는 것이 중요하다.
미국 특허 제4,274,010호(Lawson-Tancred)는 추(weight)가 탑재된 피스톤의 형태의 작동유체 저장기를 포함하는 유압회로를 통해서 풍차를 발전기에 연결한 풍력 발전 장치를 개시하고있다. 발전기는 작동유체가 피스톤에 저장되는 소정의 기간 동안 스위치가 차단되고 그 후 일정한 압력에 의해 소정의 기간 동안 구동될 수 있다. 축적된 작동유체가 고갈되면, 발전기가 다시 차단된다. 이에 의하면 발전기를 통한 파워 손실이 최소화되는 기간 동안 기다림으로써 에너지 손실을 저감한다. 바람직하게는, 풍차는 회전을 계속하고, 발전기의 스위치가 차단되어 휴지상태에 있는 동안 파워를 축적할 수 있다.
병렬로 접속된 2개의 발전기를 포함하는 유압 트랜스미션을 갖는 풍력 발전 장치를 제공하는 것도 알려져있다. 출력이 최대출력의 50%를 초과할 때, 적어도 하나의 발전기의 스위치가 항상 온으로 되고 때로는 양쪽 발전기의 스위치가 온으로 된다. 출력이 최대출력의 50%를 밑돌 때, 때로는 하나의 발전기의 스위치가 온으로 되고 나머지의 시간 동안 양쪽 발전기의 스위치가 오프로 된다. 2개 이상의 발전기가 병렬로 접속 가능하고 서로 동일 사이즈가 아닌 2개의 발전기를 설치한 장치도 있을 수 있다.
그러나 전력계통에 대하여 올바른 주파수 및 위상으로 전력을 공급하기 위하여 필요한 스피드로 발전기 (예를 들면, 동기 발전기)가 되돌아가기 위해서는 상당한 양의 에너지가 필요하다. 따라서, 상술한 어프로치에 의해 얻어지는 에너지 효율의 개선은 한정된 것으로 알려져 있다.
따라서, 본 발명은 회전 샤프트에 의해 구동되는 유압 펌프 및 부하를 구동하는 유압 모터를 포함하는 유압 트랜스미션을 구비한 에너지 추출 장치에 있어서 발전기의 운전에 의해 생기는 에너지 손실을 감소시킨다고 하는 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명의 제 1 태양에 의하면, 컨트롤러 및 유압 회로를 구비하고 재생가능 에너지원으로부터 에너지를 추출하는 에너지 추출 장치에 있어서,
상기 유압 회로는 적어도 하나의 유압 펌프 및 적어도 하나의 유압 모터를 구비하고, 상기 유압 펌프는 재생가능 에너지원에 의해 구동되는 회전 샤프트에 의해 구동되고, 상기 유압 모터는 부하를 구동하고, 상기 유압 회로는 상기 적어도 하나의 유압 모터로부터 상기 적어도 하나의 유압 펌프로 작동 유체를 보내는 저압 매니폴드와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프로부터 상기 적어도 하나의 유압 모터로 작동 유체를 보내는 고압 매니폴드를 더 구비하고, 상기 유압 펌프와 상기 유압 모터는 각각 주기적으로 체적이 변화하는 복수의 작동실과, 각 작동실과 상기 고압 매니폴드 및 상기 저압 매니폴드 사이에서 작동 유체의 정미 용량을 조절하기 위한 복수의 밸브를 구비하고, 각 작동실에 관련하는 적어도 하나의 밸브는 전기적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전기적으로 제어되는 밸브는 컨트롤러에 의해서 작동실 체적의 각 사이클에 있어서 각 작동실에 의해 이동되는 작동 유체의 체적을 선택하고 이에 의해 상기 적어도 하나의 유압 펌프와 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동 유체의 정미 이동 레이트를 조절하도록 작동 가능하고,
하나 이상의 상기 유압 모터는 활동상태와 휴지상태의 사이에서 전환 가능하고, 적어도 하나의 유압 모터는 펌핑 사이클을 행하도록 작동 가능하고, 상기 컨트롤러는 각 유압 모터가 휴지상태로 전환되었을 때 상기 적어도 하나의 유압 모터가 1회 이상의 펌핑 사이클을 수행하도록 구성되고, 이에 의해 각 부하로부터의 에너지를 이용하여 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드로 작동 유체를 펌핑하도록 구성되어있는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치가 제공된다.
이에 따라, 에너지가 부하로부터 회수되어 상기 저압 매니폴드로부터 수취한 작동 유체의 가압에 사용되고, 상기 고압 매니폴트로 직접적 또는 간접적으로(예를 들면, 고압 매니폴드에 연속적 또는 선택적으로 유체 접속되는 가압 작동 유체의 저장소로) 토출된다. 따라서, 에너지를 저장해 두고, 나아가서 모터링 사이클을 행함으로써 부하에 에너지를 되돌리기 위하여 나중에 사용 가능하고, 전체적으로 에너지 효율이 향상된다.
본 발명은 예를 들면 관성에 의해서 어떤 기간 동안 부하가 에너지를 공급할 수 있는 경우에 유용하다. 상기 부하는 로터를 갖는 발전기이고, 각 부하로부터의 에너지는 상기 로터의 회전 운동 에너지이더라도 좋다. 이에 따라, 로터의 회전 운동 에너지가 적어도 어느 정도는 회수되고 작동 유체의 가압에 이용된다. 그러므로, 전력 계통에 동기시키는 데 필요한 주파수 및 위상으로 다시 로터가 되돌아갈 때까지 로터를 가속하기 위하여 나중에 사용할 에너지를 저장할 수 있다.
그렇지 않으면 손실되었을 회전 운동 에너지를 저장할 수 있을 뿐만 아니고, 증가한 압력은 유압 모터를 급속히 기동하는 것을 촉진할 수 있다. 이에 따라, 로터의 운동 에너지를 가압 작동 유체로 회수한 후 유압 펌프의 신속한 기동을 위하여 충분한 압력이 존재하는 것을 계속해서 보증하면서, 예를 들면, 그 이외의 경우에 비하여 고압 매니폴드에 있어서의 최소 운용 압력을 감소시킬 수 있다. 또한 마찰이나 난류에 의해서 저절로 발전기가 감속하는 경우에 비하면 훨씬 적은 양의 에너지가 열로서 분산되기 때문에, 에너지 추출 장치 전체로서의 에너지 포착량이 증가한다.
전형적으로는, 고압 매니폴드는 (연속적 또는 선택적으로) 적어도 하나의 작동 유체 저장기에 유체 접속되어있다. 상기 적어도 하나의 작동 유체 저장기는 그것이 유지하는 작동 유체의 체적과 함께 변화하는 작동 유체 유지 용적을 갖는 적어도 하나의 가압 가능한 용기를 구비하고 있다. 상기 적어도 하나의 가압 가능한 용기는, 예를 들면 한 쪽이 가압된 질소 또는 기타 기체, 긴 고무, 강성 호스 혹은 유체용적으로 채워진 기체 충전 공유압식 어큐뮤레이터이어도 좋다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 유압 모터가 펌핑 사이클을 실행할 때 상기 적어도 하나의 작동 유체 저장기로 들어가는 작동유체의 정미 흐름이 존재한다. 이에 따라, 상기 적어도 하나의 작동 유체 저장기는 에너지를 축적하기 위한 유압 트랜스미션의 능력을 향상시킨다. 전형적으로는, 상기 유압 모터가 상기 활동상태로 전환되었을 때 상기 적어도 하나의 작동 유체 저장기로부터 나오는 작동 유체의 정미 흐름이 존재한다.
바람직하게는, 상기 에너지 추출 장치의 하나의 운전 모드에 있어서, 상기 유압 펌프는 상기유압 모터가 상기 휴지상태에 있는 동안 에너지 수취를 계속하고 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드 (및 만약 있다면 하나 이상의 작동 유체 저장기)로 작동 유체를 이동시키도록 작동 가능하다.
전형적으로는, 상기 컨트롤러는 상기 휴지상태 또는 상기 활동상태에 있어서 교대로 상기 유압 모터의 일부 또는 전부를 가동시키도록 구성되어 있고, 상기 휴지상태에서는 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동 유체의 정미 이동이 적거나 없고, 상기 활동상태에서는 상기 적어도 하나의 유압 모터는 연속한 장면에 있어서 작동 유체의 정미 이동 레이트가 대략 동일하다. (상기 활동상태에 있어서의 작동 유체의 정미 이동 레이트는 보다 긴 기간에 걸쳐서 크게 변동해도 좋다).
바람직하게는, 상기 휴지상태에 있어서는 작동실의 체적은 사이클하지 않고 (즉, 유압 모터의 샤프트는 정지하고 있고), 고압 매니폴드와 저압 매니폴드 사이에서 작동 유체의 이동이 일어나지 않도록 컨트롤러가 전기적으로 조작되는 밸브를 제어한다. 작동실의 체적이 사이클을 계속하지만 작동 유체의 정미 이동이 없거나 거의 없고 혹은 적어도 작동 유체의 정미 이동 레이트가 활동상태에 있어서의 작동 유체의 정미 이동 레이트의 1/10 미만, 바람직하게는 1/20 미만이 되도록 상기 휴지상태에 있어서 작동실에 의해 이동되는 작동 유체의 체적을 컨트롤러가 선택하도록 되어있어도 좋다. 예를 들면, 고압 매니폴드로부터 작동실이 시일된 상태가 유지되고 이를 위해 고압 매니폴드로부터 저압 매니폴드로의 작동 유체의 정미 이동이 없는 아이들 사이클을 작동실이 행하도록 휴지상태에 있어서 전기적으로 제어되는 밸브를 조작해도 좋다. 전형적으로는, 작동실의 체적이 사이클을 계속하는 경우, 활동상태에 있어서 사이클하는 속도의 1/10 미만, 바람직하게는 1/20 미만으로 사이클한다. 아이들 사이클 동안, 저압 매니폴드로부터 수취하는 작동 유체를 저압 매니폴드로 되돌려도 좋고, 예를 들면 본원 명세서에 인용되는 국제 공개 제2007/088380호에 개시되어있는 바와 같이 캐비테이션 아이들 모드에서는 작동실 체적의 사이클을 통해서 작동실이 시일된 상태를 유지해도 좋다.
컨트롤러는 프로세서와 이 프로세서에 전기적으로 접속되고 프로그램 코드가 기억된 컴퓨터로 읽기 가능한 기억매체 (예를 들면, 메모리)를 구비하고, 이에 따라 본 발명의 제 1 태양인 에너지 추출 장치 또는 본 발명의 제 2 태양인 하기의 제어방법으로서 상기 에너지 추출 장치를 기능시키도록 컨트롤러를 구성해도 좋다.
상기 부하가 발전기인 경우, 해당 발전기는 차단기를 통해서 전력 계통에 접속되는 아웃풋을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 에너지 추출 장치(예를 들면, 차단기 또는 상기 에너지 추출 장치의 컨트롤러에 의한 제어하의 차단기)는 상기 유압 모터가 상기 휴지상태에 있을 때 (및 유압 모터가 펌핑 사이클을 실행하고 있는 기간 중에도 수시로) 상기 발전기의 상기 아웃풋을 상기 전력 계통으로부터 차단하도록 구성되어있어도 좋다. 유압 모터가 휴지상태에 있을 때 에너지 추출 장치는 활동상태에 있어서 전류가 흐르는 발전기의 하나 이상의 계자 회로에의 출력을 차단하도록, 혹은 변화시키도록 (전형적으로는, 계자 회로에의 출력을 감소시키도록) 구성되어있어도 좋다.
에너지 추출 장치는 예를 들면 풍력 발전 장치 혹은 조류 터빈 등과 같은 물의 흐름으로부터 에너지를 생성하기 위한 터빈 발전 장치이어도 좋다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 컨트롤러 및 유압 회로를 구비하고 재생가능 에너지원으로부터 에너지를 추출하는 에너지 추출 장치의 제어방법에 있어서,
상기 유압 회로는 재생가능 에너지원에 의해 구동되는 회전 샤프트에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압 펌프와, 부하를 구동하는 적어도 하나의 유압 모터와, 상기 적어도 하나의 유압 모터로부터 상기 적어도 하나의 유압 펌프로 작동 유체를 보내는 저압 매니폴드와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프로부터 상기 적어도 하나의 유압 모터로 작동 유체를 보내는 고압 매니폴드를 구비하고, 상기 적어도 하나의 유압 펌프와 상기 적어도 하나의 유압 모터는 각각 주기적으로 체적이 변화하는 복수의 작동실과, 각 작동실과 상기 고압 매니폴드 및 상기 저압 매니폴드 사이에서 작동 유체의 정미 용량을 조절하기 위한 복수의 밸브를 구비하고, 각 작동실에 관련하는 적어도 하나의 밸브는 전기적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전기적으로 제어되는 밸브는 컨트롤러에 의해서 작동실 체적의 각 사이클에 있어서 각 작동실에 의해 이동되는 작동 유체의 체적을 선택하고 이에 의해 상기 적어도 하나의 유압 펌프와 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동 유체의 정미 이동 레이트를 조절하도록 작동 가능하고,
상기 적어도 하나의 유압 모터는 펌핑 사이클을 행하도록 작동 가능하고, 상기 제어 방법은 각 모터가 활동상태로 부터 휴지상태로 전환되었을 때 1회 이상의 펌핑 사이클을 상기 적어도 하나의 유압 모터로 하여금 실행시키고, 이에 의해서 각 부하로부터의 에너지를 이용하여 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드로 작동 유체를 펌핑하도록 구성되어있는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 제어방법이 제공된다.
상기 제어방법은 상기 유압 모터가 모터링 사이클을 행하는 활동상태로부터 상기 유압 모터가 1회 이상의 펌핑 사이클을 행하는 펌핑상태로, 상기 고압 매니폴드로부터 상기 저압 매니폴드에의 상기 유압 모터를 통한 작동유체의 정미 이동이 최소한 또는 제로인 휴지상태로 각 유압모터를 전환하도록 해도 좋다.
전형적으로는, 상기 적어도 하나의 유압 모터의 하나 이상은 상기 휴지상태 또는 상기 활동상태에 있어서 교대로 구동되고, 상기 활동상태에서는 상기 적어도 하나의 유압 모터는 연속한 장면에 있어서 작동 유체의 정미 이동 레이트가 대략 동일하고, 상기 휴지상태에서는 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동유체의 정미 이동 레이트가 상기 활동상태에 있어서의 작동 유체의 정미 이동 레이트의 1/10 미만(바람직하게는, 1/20 미만 혹은 정미 이동이 존재하지 않음)이다.
전형적으로는, 상기 부하는 로터를 갖는 발전기이고, 각 부하로부터의 에너지는 상기 로터의 회전 운동 에너지이다. 전형적으로는, 각 부하로부터의 에너지는 저압 매니폴드로부터 고압 매니폴드로 작동 유체를 펌핑하기 위하여 과도적으로 이용된다. 그리하여 상기 제어방법은 과도적이고 유압 모터의 샤프트가 회전하는 과도적 펌핑 모드를 통해 상기 활동상태로부터 상기 휴지상태로 전환되는 것을 구비해도 좋다. 상기 휴지상태에서는 유압 모터의 샤프트는 실질적으로 정지하도록 되어있어도 좋다.
상기 유압 모터가 상기 휴지상태에 있는 에너지 추출 장치의 하나의 운전 모드에서는, 상기 유압 펌프는 에너지의 수취를 계속하고, 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드(및 만약 있다면 하나 이상의 작동 유체 저장기)로 작동 유체를 이동시키도록 되어있어도 좋다.
상기 유압 모터가 상기 휴지상태로부터 상기 활동상태로 전환되었을 때, 상기 전기적으로 제어되는 밸브가 정미량의 작동 유체의 이동을 작동실로 하여금 수행하도록 조작되는 작동실 체적의 사이클의 비율은 적어도 하나의 중간값을 통해서 커져도 좋다.
본 발명의 제 1 태양 또는 제 2 태양 중 어느 하나와 관련하여 위에서 설명한 임의적 특징은 본 발명의 제 1 태양 또는 제 2 태양의 양쪽의 임의적 특징이다.
본 발명은, 제 3 태양에 있어서, 본 발명의 제 1 태양에 따른 상기 에너지 추출 장치의 상기 컨트롤러에 의하여 실행될 때 본 발명의 제 2 태양에 따른 상기 제어방법을 상기 에너지 추출 장치로 하여금 행하게 하는 프로그램 코드를 기억한 컴퓨터에 의해 읽기 가능한 기억매체까지 확장된다.
본 발명은 예를 들면 관성에 의해서 어떤 기간 동안 부하가 에너지를 공급할 수 있는 경우에 유용하다. 상기 부하는 로터를 갖는 발전기이고, 각 부하로부터의 에너지는 상기 로터의 회전 운동 에너지이더라도 좋다. 이에 따라, 로터의 회전 운동 에너지가 적어도 어느 정도는 회수되고 작동 유체의 가압에 이용된다. 그러므로, 전력 계통에 동기시키는 데 필요한 주파수 및 위상으로 다시 로터가 되돌아갈 때까지 로터를 가속하기 위하여 나중에 사용할 에너지를 저장할 수 있다.
그렇지 않으면 손실되었을 회전 운동 에너지를 저장할 수 있을 뿐만 아니고, 증가한 압력은 유압 모터를 급속히 기동하는 것을 촉진할 수 있다. 이에 따라, 로터의 운동 에너지를 가압 작동 유체로 회수한 후 유압 펌프의 신속한 기동을 위하여 충분한 압력이 존재하는 것을 계속해서 보증하면서, 예를 들면, 그 이외의 경우에 비하여 고압 매니폴드에 있어서의 최소 운용 압력을 감소시킬 수 있다. 또한 마찰이나 난류에 의해서 저절로 발전기가 감속하는 경우에 비하면 훨씬 적은 양의 에너지가 열로서 분산되기 때문에, 에너지 추출 장치 전체로서의 에너지 포착량이 증가한다.
본 발명에 따른 예시적인 실시형태를 다음의 도면을 이용해서 설명한다.
도 1은 전력 네트워크에 접속되어 본 발명을 실시하기 위한 풍력 발전 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 풍력 발전 장치에 이용되는 유압모터의 개략도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 풍력 발전 장치의 운전시에 있어서의 유압 모터 및 발전기의 운전을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 1은 전력 네트워크에 접속되어 본 발명을 실시하기 위한 풍력 발전 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 풍력 발전 장치에 이용되는 유압모터의 개략도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 풍력 발전 장치의 운전시에 있어서의 유압 모터 및 발전기의 운전을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 1은 전력 네트워크(101)에 접속되고 에너지 추출 장치로서 기능하는 충력발전장치(WTG)(100)로서의 본 발명의 예시적인 실시형태를 나타내고 있다. 풍력 발전 장치(100)는 타워(105)에 선회가능하게 탑재된 나셀(nacelle)(103)을 포함하며, 나셀(103)에는 로터(110)라고 알려진 3개의 블레이드(109)를 지지하는 허브(107)가 탑재되어있다. 나셀 외부에 부착된 풍속계(111)는 컨트롤러(112)에 풍속 계측치 신호(113)를 공급한다. 나셀에 있어서의 로터 속도계(115)는 (회전 샤프트의 현재의 회전 속도를 대표하는) 로터 속도 신호(117)를 컨트롤러(112)에 공급한다. 예시적인 시스템에서는 피치 액츄에이터(119)에 의해 바람에 대한 각 블레이드의 앙각을 조절할 수 있도록 되어 있으며, 피치 액츄에이터(119)는 피치 구동 신호 및 피치 검지 신호(121)를 컨트롤러와의 사이에서 주고받는다.
허브는 회전 샤프트로서 작용하고 로터 회전 방향(127)으로 회전하는 로터 샤프트(125)에 의해 펌프(129)에 직접 연결되어있다. 펌프(129)는 도 2를 참조하여 후술되는 타입의 유압 모터(131)에 유체적으로 접속되어있다. 펌프와 유압 모터 사이의 유체 접속은 고압 포트와 저압 포트에 각각 접속되는 고압 매니폴드(133) 및 저압 매니폴드(135)를 통해서 이루어지며, 이 유체 접속은 흐름을 규제하는 밸브가 개재되어있지 않다고 하는 의미에서 직접적인 접속이다. 펌프와 유압 모터는 바람직하게는 한쪽이 다른 쪽에 직접적으로 탑재되고 고압 매니폴드 및 저압 매니폴드가 펌프와 유압 모터 사이에서 그들의 내부에 형성되어있다. 챠지 펌프(137)는 리저버(139)로부터 저압 어큐뮤레이터(141)가 접속된 저압 매니폴드(135)로 유체를 연속적으로 흡입한다. 저압 릴리프 밸브(143)는 열교환기(144)를 통해서 저압 매니폴드(135)로부터 리저버(139)로 유체를 되돌려 보내며, 열교환기(144)는 작동 유체의 온도에 영향을 미치도록 기능하고, 열교환 제어 라인(146)을 통해서 컨트롤러에 의해 제어 가능하다. 고압 매니폴드, 저압 매니폴드, 펌프, 모터 그리고 리저버는 유압 회로를 형성한다. 평활 어큐뮤레이터(145)는 펌프와 유압 모터 사이의 고압 매니폴드에 접속되어있다. 제 1 고압 어큐뮤레이터(147) 및 제 2 고압 어큐뮤레이터(149) (어느 쪽이든 작동 유체의 저장용기로서 기능함)는 각각 제 1 분리 밸브(148) 및 제 2 분리 밸브(150)를 통해서 고압 매니폴드(133)에 접속되어있다. 제 1 고압 어큐뮤레이터 및 제 2 고압 어큐뮤레이터에는 서로 다른 압력(프리챠지 압력)이 미리 부여되어있어도 좋고, 넓은 프리챠지 압력대를 구비한 복수의 고압 매니폴드가 추가로 마련되어있어도 좋다. 제 1 분리 밸브 및 제 2 분리 밸브의 상태는 각각 제 1 분리 밸브 신호(151)와 제 2 분리 밸브 신호(152)에 따라 컨트롤러(112)에 의해 설정된다. 고압 매니폴드의 유체 압력은 압력 센서(153)에 의해 계측되고, 압력 센서는 고압 매니폴드 압력 신호(154)를 컨트롤러에 부여한다. 압력 센서(153)는 선택적으로 유체 온도 또한 계측하고 컨트롤러에 유체 온도 신호를 부여해도 좋다. 고압 릴리프 밸브(155)는 고압 매니폴드와 저압 매니폴드를 접속한다.
유압 모터(131)는 발전기 샤프트(159)를 통해서 부하로서 기능하는 발전기(157)에 접속된다. 발전기(157)는 컨택터(161)를 통해서 전력 네트워크에 접속되며, 컨택터는 발전기 및 컨택터 컨트롤러(163)으로부터 컨택터 제어 신호(162)를 수취하여 선택적으로 발전기를 전력 네트워크에 접속하거나 혹은 발전기를 전력 네트워크로부터 차단한다. 발전기 및 컨택터의 컨트롤러는 전력 공급 센서(168) 및 발전기 출력 센서(170)에 의해서 각각 계측된 전력 공급 신호(167) 및 발전기 출력 신호(169)로부터 전압, 전류 및 주파수의 계측 결과를 취득하고, 이들을 컨트롤러(112)로 보내고, 컨트롤러로부터의 발전기 및 컨택터 제어 신호(175)에 의거하여 계자 전압 발전기 제어 신호(165)를 조절함으로써 발전기의 출력을 제어한다.
유압 펌프 및 유압 모터는 순간적인 각도 위치와, 각각의 회전 샤프트의 스피드와, 작동 유체의 온도 및 압력을 컨트롤러에 보고한다. 컨트롤러는 펌프 구동 신호 및 펌프 샤프트 신호(171)와 모터 구동 신호 및 모터 샤프트 신호(173)에 따라 펌프 및 모터의 밸브 상태를 설정한다. 컨트롤러는 도시하지 않은 팜 컨트롤러와의 사이에서 조정신호(177)를 수취하거나 모니터링 신호(179)를 보내거나 한다. 모니터링 신호는 전형적으로는 고압 매니폴드의 압력 Ps, 어큐뮤레이터의 압력 Pacc 및 로터 속도 Wr을 포함한다. 물론, 모니터링 신호는 풍력 발전 장치의 상태 및 기능을 감시하는 데 유용한 임의의 값을 더 포함하고 있어도 좋다. 컨트롤러는 파워 증폭기(180)를 이용하여 피치 구동 신호, 분리 밸브 신호, 펌프 구동 신호 및 모터 구동 신호를 증폭한다.
도 2는 복수의 작동실 (202)(각각 부호 A 내지 H를 붙임) 을 구비한 전기적으로 정류된 유압 펌프/모터로서의 유압 모터(131)를 나타내고 있으며, 작동실(202)은 실린더(204)와 피스톤(206)의 내표면에 의해서 규정된 용적을 가지며, 피스톤(206)은 회전 샤프트(208)로부터의 구동력으로 편심 캠(209)에 의해서 구동되고, 작동실의 용적이 주기적으로 변화하도록 실린더 내에서 왕복 운동한다. 회전 샤프트는 발전기 샤프트(159)에 견고하고 고정되어 그것과 함께 회전하도록 되어있다. 유압 모터는 마찬가지로 간격을 두고 마련된 편심 캠에 의해서 발전기 샤프트에 의해서 구동되고 축방향으로 간격을 두고 마련된 복수의 작동실 뱅크를 구비하고 있어도 좋다. 샤프트 위치 및 속도 센서(210)는 샤프트의 순간적인 각도 위치 및 회전 속도를 판정하고, 이들을 신호 라인(211)(모터 구동 및 모터 샤프트 신호(173)의 일부)를 통해서 컨트롤러(112)에 통지하며, 이에 따라, 컨트롤러는 각 작동실의 사이클의 순간적인 위상을 판정할 수 있다. 컨트롤러는 전형적으로는 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러이고, 사용되는 보존 프로그램을 실행한다. 컨트롤러는 해당 컨트롤러의 전체의 기능 중 일부를 각각 실행하는 복수의 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러이어도 좋고, 이들은 분산되어있어도 좋다.
작동실은 각각 전기적으로 구동되는 페이스 실링 타입의 포핏 밸브(214)인 저압 밸브(LPV)와 연관되어 있으며, 포핏 밸브(214)는 그것이 연관된 작동실을 향해서 내측으로 면하고 있고, 작동실로부터 저압 회로(216)로 연장되는 채널을 선택적으로 폐쇄하도록 작동 가능하며 저압 유로는 일반적으로 유체의 소스 또는 싱크로서 기능하고, 하나 또는 몇 개, 혹은 본원 도면에 나타내는 바와 같이 전부의 작동실을 저압 포트(217)에 접속할 수 있으며, 저압 포트(217)는 풍력 발전 장치의 저압 매니폴드(135)에 유체적으로 접속된다. 저압 밸브는 작동실 내의 압력이 저압 매니폴드내의 압력 이하로 되었을 때(즉, 흡입 스트로크 동안) 수동적으로 열려서 작동실을 유체적으로 저압 매니폴드에 접속하지만, 저압 밸브 제어 라인(218)(모터 구동/모터 샤프트 신호(173)의 일부)를 통해서 컨트롤러에 의한 적극적인 제어하에 선택적으로 닫히고, 작동실을 저압 매니폴드로부터 차단하는 상시 개방형 솔레노이드 폐쇄 밸브이다. 이와 달리, 상시 폐쇄형 솔레노이드 개방 밸브와 같이 전기적으로 제어 가능한 대체적인 밸브를 이용해도 좋다.
작동실은 각각 압력에 의해서 구동되는 송출 밸브인 고압 밸브(HPV)(220)와도 연관되어있다. 고압 밸브는 작동실로부터 외측을 향해서 열리고, 작동실로부터 고압 회로(222)로 연장되는 채널을 폐쇄하도록 작동 가능하다. 고압 회로(222)는 유체의 소스 또는 싱크로서 기능하고, 하나 또는 몇 개, 혹은 본원 도면에 나타내는 바와 같이 전부)의 작동실을 고압 포트(224)에 접속하는 것이어도 좋다. 고압 포트(224)는 유압 모터의 입구로서 기능하고, 고압 매니폴드(133)에 유체적으로 접속된다. 고압 밸브(HPV)는 작동실 내의 압력이 고압 매니폴드 내의 압력을 초과했을 때 수동적으로 열리고, 상시 폐쇄되고 압력으로 열리는 체크 밸브로서 기능한다. 고압 밸브(HPV)는, 컨트롤러에 의한 고압 밸브 제어 라인(226)을 통한 제어에 의해서, 고압 밸브가 연관된 작동실 내의 압력에 의해서 일단 열리면 그 열림 상태가 선택적으로 유지되어도 좋은 상시 폐쇄형 솔레노이드 개방 체크 밸브로서도 기능한다. 고압 밸브 제어 라인(226)은 모터 구동 및 모터 샤프트 신호(173)의 일부이다. 전형적으로는, 고압 밸브(HPV)는 고압 매니폴드에 있어서의 압력에 대항하여 컨트롤러에 의해서 열리지 않도록 되어있다. 고압 밸브는, 예를 들면 밸브가 이와 같은 타입이고 국제공개 제2008/029073호 또는 국제공개 제2010/029358호에 개시된 방법에 따라 작동되는 경우, 고압 매니폴드에 압력이 발생하고 작동실에는 압력이 발생하지 않을 때 컨트롤러에 의한 제어하에 열리거나 혹은 부분적으로 열리도록 되어있어도 좋다.
여기서 풍력 발전 장치의 운전(300)에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 풍속이 변동하고 블레이드에 작용하는 토크 등의 특성을 최적화하기 위하여 유압 펌프의 용량을 컨트롤러가 변화시키므로, 유압 펌프는 운전 중 계속해서 이동 레이트를 변화시키면서 연속적으로 저압 매니폴드로부터 고압 매니폴드로 유체를 펌핑한다.
활동상태(301)에 있어서, 유압 모터는 예를 들면 유럽 특허출원공개 제0361927호, 유럽 특허출원공개 제0494236호 및 유럽 특허출원공개 제1537333호(이들의 문헌에 기재된 내용은 본 명세서에서 원용함)에 개시된 순서에 따라 모터링 사이클을 실행한다. 이 순서에서는, 컨트롤러는 관련 작동실의 사이클에 있어서의 최소 용적 점 직전에서 하나 이상의 저압 밸브를 적극적으로 닫아서 저압 매니폴드로의 유로를 막고 (이에 따라 나머지의 수축 스트로크에 의해 작동실 내의 유체가 압축된다), 유압 모터에 의한 고압 매니폴드로부터의 유체의 정미 이동 레이트를 선택한다. 연관 고압 밸브는 그 양측의 압력이 같아지면 열리고, 소량의 유체가 그 연관 고압 밸브를 통해서 안내된다. 그리고, 컨트롤러는 전형적으로는 연관 작동실의 사이클에 있어서의 최대 용적 근방까지 그 연관 고압 밸브가 열린 상태를 적극적으로 유지하고, 고압 매니폴드로부터의 유체의 흐름을 허용함과 아울러, 회전 샤프트에 토크를 부여한다. 포트(217, 224)에 있어서의 화살표는 모터링 모드에 있어서의 유체의 흐름 방향을 나타낸다. 후술하는 펌프 모드에 있어서는, 유체의 흐름 방향은 역으로 된다. 압력 릴리프 밸브(228)는 유압 모터를 손상으로부터 보호하도록 되어있어도 좋다.
이 순서에 따라 유압모터는 회전 샤프트에 의해서 발전기 모터를 구동하고 전력 계통으로 출력되는 전력을 생성한다.
유압 모터 샤프트의 회전 속도 및 그 위상은 전형적으로는 생성된 전력을 전력 계통과 동조하고 있어야 한다는 요구(즉, 발전기 및 유압 모터는 전력 계통의 주파수에 관련한 고정의 주파수로 또한 전력 계통에 대하여 적절한 위상으로 회전해야한다고 하는 요구)에 따라서 필연적으로 결정된다. 유압 모터는 전형적으로는 로터로부터 전력 계통에의 파워의 최적한 전달 효율이 얻어지도록 선택된 실질적으로 일정한 작동 유체의 이동 레이트로 구동된다. 작동실 용적의 각 사이클에 있어서의 작동 유체의 이동량은 컨트롤러에 의해서 선택 가능하므로, 정확한 주파수 및 위상으로 발전기를 계속 구동하면서 작동 유체의 이동 레이트는 어느 정도 변동 가능하다.
도 3을 참조하면, 통상 운전(300)중에 있어서 때때로 컨트롤러는 유압 모터를 정지시키는 결정을 행한다 (302). 예를 들면, 고압 어큐뮤레이터에 있어서의 작동 유체의 축적량 또는 고압 매니폴드에 있어서의 작동 유체의 압력이 임계치를 밑돈다는 이유로 혹은 기타 운전상의 이유로 컨트롤러에 의한 유압 모터 정지의 결정이 내려져도 좋다.
유압 모터를 시프트 다운하기 위하여, 컨트롤러는 발전기의 전기적인 출력이 제로로 될 때까지 유압 모터에 의한 작동 유체의 이동 레이트를 감소시킨다. 이 조작은 작동 유체의 이동 레이트의 급격한 변화를 수반하는 유압 시스템의 동요를 회피하기 위하여 수초에 걸쳐서 서서히 행하는 것이 바람직하다. 발전기의 전기적 출력이 제로로 감소하면, 컨트롤러는 발전기/컨택터의 컨트롤러(163)에 지시를 하여 컨택터(161)를 열어서 발전기의 전기적인 아웃풋을 전력 계통으로부터 차단한다(303). 이 시점에서 유압 모터에 의해서 부여되는 토크는 발전기의 손실을 메우는데 충분한 양뿐이므로, 유압 모터 및 발전기는 그들의 통상 운전시에 있어서의 스피드를 초과하여 가속되는 일이 없다.
그 후, 컨트롤러는 유압 펌프에 펌핑 사이클을 행하게 하기 위하여 밸브 제어 신호의 타이밍을 변경한다(304). 펌핑 사이클을 실현하기 위해서는 컨트롤러는 연관 작동실의 사이클에 있어서의 최대 용적 점의 근방에 있는 하나 이상의 저압 밸브를 닫고, 저압 매니폴드로의 유로를 폐쇄하고, 이에 의해서 그 후에 이어지는 수축 스트로크에 있어서 연관 고압 밸브를 통해서 유체를 밀어내도록 제어 신호를 보낸다. 통상 운전과 비교하면, 펌핑 사이클을 지시하기 위하여 컨트롤러는 임의의 작동실의 팽창 스트로크에 있어서 하나 이상의 고압 밸브가 열린 상태를 유지하도록 제어 신호를 보내는 일은 없다. 컨트롤러는 펌핑 사이클이 일어나는 작동실의 용적의 사이클의 비율을 선택 가능하고, 각 사이클에 있어서의 작동 유체의 정미 용량을 선택하도록 작동실 용적을 변화시키는 것에 대하여 저압 밸브를 닫는 정확한 위상을 변화시킬 수도 있다.
유압 모터 및 발전기가 발전기의 통상 (계통 연계)운전 속도 보다 낮은 속도 임계치를 향해서 감속할 때, 컨트롤러는 발전기 및 컨택터의 컨트롤러에 지시를 보내고, 발전기의 단자 전압이 스피드에 대하여 비례적으로 감소하여 상기 속도 임계치에 있어서 제로까지 감소하도록 계자를 감소시켜도 좋다.
컨트롤러는 유압 모터 또는 발전기의 스피드를 감시하고(305), 그들이 거의 정지하고 있을 때, 컨트롤러는 유압 모터의 저압 밸브가 열리고 유압 모터의 고압 밸브가 닫히도록 전기적으로 조작되는 밸브 스위치를 차단한다(306).
이 순서의 효과는, 발전기 로터가 급속히 감속되지만 저압 매니폴드로부터 고압 매니폴드로 작동 유체를 펌핑함으로써 로터의 각운동 에너지가 분산되지 않고 이것이 축적된다는 것이다.
그 후에, 컨트롤러는 유압 모터의 재기동을 결정한다(310). 예를 들면, 고압 어큐뮤레이터에 있어서의 작동 유체의 축적량 또는 고압 어큐뮤레이터에 있어서의 압력이 임계치를 초과했다는 이유로 혹은 기타 운전상의 이유로 유압 모터의 재기동의 결정이 행하여져도 좋다. 컨트롤러는 그 후에 이전과 마찬가지로 모니터링 사이클을 유압 모터로 하여금 행하게 하기 위하여 전기적으로 제어되는 밸브로 제어 신호를 보낸다(311). 처음에는 컨트롤러는 전력 계통을 위한 정확한 주파수로 전력이 생성되기 위하여 필요한 각속도 부근까지 유압 모터의 샤프트 및 발전기 로터를 급속히 가속시키도록 유압 모터에 의한 정미 용량을 선택한다(313).
컨트롤러는 유압 모터 또는 발전기의 스피드를 감시하고(315), 이들의 스피드가 임계치에 도달하면 발전기 자계 권선에의 전류를 스위치 온으로 한다(312). 컨트롤러는 발전기 로터의 위상 및 주파수가 전력 생성을 위하여 필요한 정확한 위상 및 주파수호 수렴하도록 유압 모터에 의한 정미 용량을 선택한다. 전형적으로는, 이 기간 동안 유압 모터는 전회의 가속 페이즈 중에 있어서의 레이트보다도 상당히 낮은 레이트로 작동 유체를 이동 시킬 것이다. 유압 모터 및 발전기 로터가 정확한 회전 주파수에 도달하기 위해서는, 상당한 양의 에너지가 입력될 필요가 있고, 이 에너지는 고압 매니폴드 및 고압 어큐뮤레이터에 있어서의 가압된 유체로서 저장된 에너지로부터 얻는다.
전력 계통과 동기한 상태로 전력이 생성되도록 정확한 주파수 및 위상으로 발전기가 회전하면(313), 발전기 및 컨택터의 컨트롤러는 발전기를 전력 계통에 다시 연결하도록 지시를 받는다(314). 컨트롤러는 그 후 통상의 활동 모드로 유압 모터의 운전을 계속한다(301).
유압 모터가 휴지상태로 전환되어있을 때 몇 번의 펌핑 사이클을 실행함으로써, 풍력 발전 장치는 유압 모터를 재기동하거나 전력 생성을 위한 정확한 주파수까지 발전기 로터를 가속하기 위하여 나중에 사용 가능한 에너지를 축적한다. 그리하여 발전기가 회전을 계속하고 그 운동 에너지가 서서히 열로 확산되는 것을 허용하는 공지의 풍력 발전 장치와는 대조적으로, 회전 운동 에너지의 손실이 적어진다. 유압 모터가 휴지 상태에 있는 동안, 유압 펌프는 터빈에 의해서 계속 구동되고, 가압된 유체가 고압 어큐뮤레이터에 축적된다.
따라서, 본 발명은 상당한 양의 에너지를 절약 가능하다. 어떤 기간에 걸쳐서 발전기가 타성에 의해서 정지하는 것을 허용하는 것과는 대조적으로, 휴지상태에 있어서 회전의 손실은 회피할 수 있다. 다른 이점은 발전기 로터로부터의 에너지가 작동 유체를 가압하는데 사용되므로, 발전기가 급속히 기동하는 데 필요한, 통상 운전시에 있어서의 고압 매니폴드의 최소 운용 압력 및/또는 고압 어큐뮤레이터에 축적되는 작동 유체의 양은, 그렇지 않은 경우에 비하여 약간 작아도 좋다고 하는 점이다(이것은 발전기의 운동 에너지를 포착하는 스텝이 고압 매니폴드에 있어서의 압력을 유압 모터에 의해 발전기를 재기동하는 데 필요한 정도로 상승시킬 것이기 때문이다). 또한, 추가적인 압력 또는 가압된 유체의 공급에 의해 발전기를 보다 신속히 가속시킬 수 있다.
몇 가지의 실시형태에 있어서, 유압 회로는 각각이 발전기를 구동하는, 병렬로 접속된 1개 초과의 유압 모터를 구비하고 있을 것이다. 이 경우, 유압 모터는 개별로 운전될 수 있고, 그 결과 다른 시기에 있어서 다른 수의 유압 모터가 운전된다. 예를 들면, 동일의 능력을 가지고 최대 정격 출력의 54%에 있어서 에너지를 수취하는 2개의 발전기를 구비한 풍력 발전 장치에 있어서, 하나의 발전기가 항상 온으로 되고, 양쪽의 발전기가 때때로 온으로 되는 것이 바람직하다. 그리하여 하나의 발전기를 혹은 양쪽의 발전기를 순차로 상술한 방법에 의해 어느 기간 동안 오프로 전환하여 나중에 재기동해도 좋다.
당업자라면, 펌핑 사이클을 선택적으로 실행 가능한 대체적인 타입의 유압 펌프를 채용해도 좋다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 채용되는 실제 기기나 설계자의 목적에 따라서 전력 계통에 대한 발전기의 병렬 또는 해열을 변경하거나 발전기 자계 전류를 변경하거나 발전기의 가속시 및 감속시에 있어서의 유압 모터를 통한 작동 유체의 정미 이동 레이트를 변경하거나 할 여지가 있다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않는 추가적인 개량 및 변경은 본 기술분양의 지식이 풍부한 자에게 이해 가능할 것이다.
Claims (14)
- 컨트롤러 및 유압 회로를 구비하고 재생가능 에너지원으로부터 에너지를 추출하는 에너지 추출 장치로서,
상기 유압 회로는 적어도 하나의 유압 펌프 및 적어도 하나의 유압 모터를 구비하고, 상기 유압 펌프는 재생가능 에너지원에 의해 구동되는 회전 샤프트에 의해 구동되고, 상기 유압 모터는 부하를 구동하고, 상기 유압 회로는 상기 적어도 하나의 유압 모터로부터 상기 적어도 하나의 유압 펌프로 작동 유체를 보내는 저압 매니폴드와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프로부터 상기 적어도 하나의 유압 모터로 유체를 보내는 고압 매니폴드를 더 구비하고, 상기 유압 펌프와 상기 유압 모터는 각각 주기적으로 체적이 변화하는 복수의 작동실과, 각 작동실과 상기 고압 매니폴드 및 상기 저압 매니폴드 사이에서 작동 유체의 정미 용량을 조절하기 위한 복수의 밸브를 구비하고, 각 작동실에 관련하는 적어도 하나의 밸브는 전기적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전기적으로 제어되는 밸브는 컨트롤러에 의해서 작동실 체적의 각 사이클에 있어서 각 작동실에 의해 이동되는 작동 유체의 체적을 선택하고 이에 의해 상기 적어도 하나의 유압 펌프와 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동 유체의 정미 이동 레이트를 조절하도록 작동 가능한 에너지 추출 장치에 있어서,
하나 이상의 상기 유압 모터는 활동상태와 휴지상태의 사이에서 전환 가능하고, 적어도 하나의 유압 모터는 펌핑 사이클을 행하도록 작동 가능하고, 상기 컨트롤러는 각 유압 모터가 휴지상태로 전환되었을 때 상기 적어도 하나의 유압 모터가 1회 이상의 펌핑 사이클을 수행하도록 구성되며, 이에 의해 각 부하로부터의 에너지를 이용하여 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드로 작동 유체를 펌핑하도록 구성되어있는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 부하는 로터를 갖는 발전기이고, 각 부하로부터의 에너지는 상기 로터의 회전 운동 에너지인 에너지 추출 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 휴지상태 또는 상기 활동상태에 있어서 교대로 상기 유압 모터의 일부 또는 전부를 가동시키도록 구성되어있고, 상기 휴지상태에서는 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동 유체의 정미 용량이 상기 활동상태에 있어서의 작동 유체의 정미 용량의 1/10 미만이고, 상기 활동상태에 있어서는 상기 적어도 하나의 유압 모터는 연속한 장면에 있어서 작동 유체의 정미 용량이 대략 동일한 에너지 추출 장치.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 발전기는 차단기를 통해서 전력 계통에 접속되는 아웃풋을 구비하고, 상기 에너지 추출 장치는 상기 유압 모터가 상기 휴지상태에 있을 때 상기 발전기의 상기 아웃풋을 상기 전력 계통으로부터 차단하도록 구성되어 있는 에너지 추출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고압 매니폴드는 연속적으로 또는 선택적으로 적어도 하나의 작동 유체 저장기와 유체적으로 접속되는 에너지 추출 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유압 모터가 펌핑 사이클을 실행할 때 상기 적어도 하나의 작동유체 저장기로 들어가는 작동 유체의 정미 흐름이 존재하고, 상기 유압 모터가 상기 활동상태로 전환되었을 때 상기 적어도 하나의 작동 유체 저장기로부터 나오는 작동 유체의 정미 흐름이 존재하는 에너지 추출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 추출 장치의 하나의 운전 모드에 있어서 상기 유압 펌프는 상기 유압 모터가 상기 휴지상태에 있는 동안 에너지의 수취를 계속하고 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드로 작동 유체를 이동시키도록 작동 가능한 에너지 추출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 추출 장치는 풍력 발전 장치인 에너지 추출 장치.
- 컨트롤러 및 유압 회로를 구비하고 재생가능 에너지원으로부터 에너지를 추출하는 에너지 추출 장치의 제어방법으로서,
상기 유압 회로는 재생가능 에너지원에 의해 구동되는 회전 샤프트에 의해 구동되는 적어도 하나의 유압 펌프와, 부하를 구동하는 적어도 하나의 유압 모터와, 상기 적어도 하나의 유압 모터로부터 상기 적어도 하나의 유압 펌프로 작동 유체를 보내는 저압 매니폴드와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프로부터 상기 적어도 하나의 유압 모터로 작동 유체를 보내는 고압 매니폴드를 구비하고, 상기 적어도 하나의 유압 펌프와 상기 적어도 하나의 유압 모터는 각각 주기적으로 체적이 변화하는 복수의 작동실과, 각 작동실과 상기 고압 매니폴드 및 상기 저압 매니폴드 사이에서 작동 유체의 정미 용량을 조절하기 위한 복수의 밸브를 구비하고, 각 작동실에 관련하는 적어도 하나의 밸브는 전기적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전기적으로 제어되는 밸브는 컨트롤러에 의해서 작동실 체적의 각 사이클에 있어서 각 작동실에 의해 이동되는 작동 유체의 체적을 선택하고 이에 의해 상기 적어도 하나의 유압 펌프와 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동 유체의 정미 이동 레이트를 조절하도록 작동 가능한 에너지 추출 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 유압 모터는 펌핑 사이클을 행하도록 작동 가능하고, 상기 제어 방법은 각 모터가 활동상태로 부터 휴지상태로 전환되었을 때 상기 적어도 하나의 유압 모터가 1회 이상의 펌핑 사이클을 수행하도록 하며, 이에 의해 각 부하로부터의 에너지를 이용하여 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드로 작동 유체를 펌핑하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 제어방법. - 제 9 항에 있어서, 상기 유압 모터가 모터링 사이클을 행하는 활동상태로부터 상기 유압 모터가 1회 이상의 펌핑 사이클을 행하는 펌핑 상태로 상기 고압 매니폴드로부터 상기 저압 매니폴드로의 상기 유압 모터를 통한 작동 유체의 정미 이동이 최소한 또는 제로인 휴지상태로 전환되는 제어방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유압 모터의 하나 이상은 상기 휴지상태 또는 상기 활동상태에 있어서 교대로 구동되고, 상기 활동상태에서는 상기 적어도 하나의 유압 모터는 연속한 장면에 있어서 작동 유체의 정미 이동 레이트가 대략 동일하고, 상기 휴지상태에서는 상기 적어도 하나의 유압 모터에 의한 작동 유체의 정미 이동 레이트가 상기 활동상태에 있어서의 작동 유체의 정미 이동 레이트의 1/10 미만인 제어방법.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 유압 모터가 상기 휴지상태인 상기 에너지 추출 장치의 하나의 운전 모드에서는, 상기 유압 펌프는 에너지의 수취를 계속하고 상기 저압 매니폴드로부터 상기 고압 매니폴드로 작동 유체를 이동시키는 제어방법.
- 제 12 항에 있어서, 상기 유압 모터가 상기 휴지상태로부터 상기 활동상태로 전환되었을 때, 상기 전기적으로 제어되는 밸브가 정미량의 작동 유체의 이동을 작동실로 하여금 수행하도록 조작되는 작동실 체적의 사이클의 비율은 적어도 하나의 중간값을 통해서 커지는 제어방법.
- 제 1 항에 기재된 상기 에너지 추출 장치의 상기 컨트롤러에 의해 실행될 때, 제 9 항에 기재된 상기 제어방법을 상기 에너지 추출 장치로 하여금 행하게 하는 프로그램 코드를 기억한 컴퓨터 판독가능 기억매체.
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