KR20150019461A - 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법 - Google Patents

풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150019461A
KR20150019461A KR20130096383A KR20130096383A KR20150019461A KR 20150019461 A KR20150019461 A KR 20150019461A KR 20130096383 A KR20130096383 A KR 20130096383A KR 20130096383 A KR20130096383 A KR 20130096383A KR 20150019461 A KR20150019461 A KR 20150019461A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pitch angle
speed
generation system
wind
power generation
Prior art date
Application number
KR20130096383A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102042259B1 (ko
Inventor
이승민
Original Assignee
현대중공업 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 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR1020130096383A priority Critical patent/KR102042259B1/ko
Publication of KR20150019461A publication Critical patent/KR20150019461A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102042259B1 publication Critical patent/KR102042259B1/ko

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
    • F03D7/022—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
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • 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
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • 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
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • 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
    • F05B2270/328—Blade pitch angle
    • 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
    • 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

Abstract

본 발명은 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 풍력에 의해 블레이드를 회전시켜서 주축을 회전하고, 주축의 회전 속도를 증속부에 의해 증가시켜서 발전부를 구동하여 전기를 생산하는 풍력발전시스템으로서, 제어부의 제어에 따라 블레이드의 피치각을 변경하는 피치 구동부와; 정지 이벤트 발생시에 현재 풍속과 현재 블레이드의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하고, 해당 현재 풍속과 피치각에 대응하여 최소 타워 굽힙하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 산정하고, 상기 피치구동부를 제어하여 해당 산정된 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드의 피치각을 변경하여 페더링(Feathering)을 수행하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 풍력발전시스템을 구동하여 발전하는 중에 로터의 구동을 정지시켜서 해당 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 해당 정지 이벤트 발생시의 조건에 대응하는 최적 타워 굽힘 하중 도출 속도 전환 피치각을 이용하여 로터의 구동을 정지시킴으로써, 로터 구동 정지시에 과도하게 블레이드의 피치각을 조정하여서 로터를 구동 정지시킴에 기인하여 풍력발전시스템의 타워 하단부에 걸리는 굽힘 하중을 감소시키므로, 풍력발전시스템의 타워를 경량화할 수 있어서 풍력발전시스템의 설치 비용을 감소시키게 된다.

Description

풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법{Wind-Electric Power Generation System and Driving Stop Method Thereof}
본 발명은 풍력발전시스템에 관한 것으로, 특히 풍력발전시스템을 구동하여 발전하는 중에 로터의 구동을 정지시켜서 해당 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 해당 정지 이벤트 발생시의 조건에 대응하여 사전에 유사한 상황에서 시뮬레이션을 통해 최저 하중이 도출되는 속도 전환 피치각까지 블레이드 피치각을 최대 피치 회전 속도로 조정하고, 그 이후에는 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 블레이드가 바람을 받지 않는 각도까지 블레이드 피치각을 조정하여 로터의 구동을 정지시킴으로써, 로터 구동 정지시에 과도하게 블레이드의 피치각을 조정하여서 로터를 구동 정지시킴에 기인하여 풍력발전시스템의 타워 하단부에 걸리는 굽힘 하중을 감소시키도록 하는 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전시스템은 지상으로부터 수십 미터 높이의 타워 상부에 설치되어서, 로터를 풍력에 의해 회전시키고, 해당 회전을 증속기를 통해 증가시켜서 발전기를 구동함으로써 전기를 생산한다.
로터는 블레이드에 가해지는 풍력을 회전력으로 변환하여 증속기에 전달하고, 증속기는 해당 회전의 속도를 증가시켜서 발전기에 전달하며, 발전기는 해당 회전력에 의하여 전기를 발생한다.
이와 같은 풍력발전시스템은 풍력단지 외부 연계계통의 정전 발생, 갑작스러운 돌풍 발생, 설정 풍속 이상의 바람 발생, 시스템 유지 보수를 위한 구동정지 등과 같이 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 로터의 회전을 정지시켜서 풍력발전시스템의 구동을 정지할 필요성이 있다.
종래의 풍력발전시스템에서는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우에 속도 전환 피치 각이 없거나, 고정된 속도 전환 피치 각도로 블레이드의 피치각을 조정하여 로터의 구동을 정지시키는데, 해당 속도 전환 피치 각도는 모든 조건에서 로터를 구동 정지시킬 수 있도록 동일하게 설정되어 있음에 기인하여, 로터의 구동 정지시에 과도하게 블레이드의 피치각을 조정하여 로터를 구동 정지시킴으로써 로터 구동 정지시에 풍력발전시스템의 타워 하단부에 풍압에 따른 과다한 굽힘 하중이 걸리게 되므로, 풍력발전시스템의 타워를 해당 굽힘 하중에 견디도록 중량화 하여 설치해야 되어서 풍력발전시스템의 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 풍력발전시스템을 구동하여 발전하는 중에 로터의 구동을 정지시켜서 해당 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 해당 정지 이벤트 발생시의 조건에 대응하는 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드의 피치각을 조정하고 속도 전환 피치각 이후로는 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전속도로 패더링하여 로터의 구동을 정지시킴으로써, 로터 구동 정지시에 과도하게 블레이드의 피치각을 조정하여서 로터를 구동 정지시킴에 기인하여 풍력발전시스템의 타워 하단부에 걸리는 굽힘 하중을 감소시키도록 하는 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법을 제공함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 풍력에 의해 블레이드를 회전시켜서 주축을 회전하고, 주축의 회전 속도를 증속부에 의해 증가시켜서 발전부를 구동하여 전기를 생산하는 풍력발전시스템으로서, 제어부의 제어에 따라 블레이드의 피치각을 변경하는 피치 구동부와; 정지 이벤트 발생시에 현재 풍속과 현재 블레이드의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하고, 해당 현재 풍속과 피치각에 대응하는 구동 정지 가능한 속도 전환 피치각을 산정하고, 상기 피치구동부를 제어하여 해당 산정된 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드의 피치각을 변경하고 그 이후에는 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 페더링(Feathering)을 수행하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 풍력발전시스템에 의하면, 상기 제어부는 블레이드가 바람을 받지 않도록 메모리에 설정된 두 가지 이상의 패더링 속도로 블레이드의 각도를 변경한다.
그리고, 본 발명에 따른 풍력발전시스템에 의하면, 상기 제어부는 메모리로부터 상기 현재의 풍속과 피치각에 대응되는 속도 전환 피치각을 선택하여서 구동 정지 가능한 속도 전환 피치각을 산정한다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 풍력발전시스템의 구동 정지 방법으로서, 풍력발전시스템이 발전부에 의해 발전하는 중에, 구동 정지 이벤트의 발생을 확인하는 단계와; 풍력발전시스템이 현재의 풍속과 블레이드의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하여 그에 대응되는 구동 정지 가능한 속도 전환 피치각을 산정하는 단계와; 풍력발전시스템이 상기 산정된 속도 전환 피치각으로 블레이드의 피치각을 변경하여서 페더링을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 구동 정지 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 풍력발전시스템의 구동 정지 방법에 의하면, 풍력발전시스템은 속도 전환 피치각이 메모리에 설정된 수치로 됨을 확인하면, 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 페더링하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 구동 정지 방법에 의하면, 상기 속도 전환 피치각을 산정하는 단계는, 풍력발전시스템이 현재의 풍속과 블레이드의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하는 단계와; 풍력발전시스템이 메모리로부터 상기 현재의 풍속과 피치각에 대응되는 구동 정지 가능한 속도 전환 피치각을 선택하여 속도 전환 피치각을 산정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 풍력발전시스템을 구동하여 발전하는 중에 로터의 구동을 정지시켜서 해당 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 해당 정지 이벤트 발생시의 조건에 대응하는 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드의 피치각을 조정하고 그 이후에는 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 페더링 하여 로터의 구동을 정지시킴으로써, 로터 구동 정지시에 과도하게 블레이드의 피치각을 조정하여서 로터를 구동 정지시킴에 기인하여 풍력발전시스템의 타워 하단부에 걸리는 굽힘 하중을 감소시키므로, 풍력발전시스템의 타워를 경량화할 수 있어서 풍력발전시스템의 설치 비용을 감소시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명에서의 블레이드에 대한 피치각 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 구동 정지 방법을 예시한 도면이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
이하의 설명에서는 본 발명의 기술사상에 집중하여 설명하기 위하여 본 발명의 기술사상과 관계없는 부분은 생략하였음을 밝혀둔다.
본 발명은 풍력발전시스템을 구동하여 발전하는 중에 로터의 구동을 정지시켜서 해당 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 해당 정지 이벤트 발생시의 조건에 대응하는 가변적인 속도 전환 피치각도를 이용하여 블레이드의 피치각을 조정하여 로터의 구동을 정지시킴으로써, 로터 구동 정지시에 과도하게 블레이드의 피치각을 조정하여서 로터를 구동 정지시킴에 기인하여 풍력발전시스템의 타워 하단부에 걸리는 굽힘 하중을 감소시키도록 구현된다.
이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전시스템은 도 1에 예시한 바와 같이 이루어진다. 본 발명에 따른 풍력발전시스템은 풍력에 의하여 회전하는 로터(10)를 구비하되, 로터(10)는 주축(21)에 연결되는 허브(11)와, 허브(11)에 방사상으로 설치된 블레이드(12)와, 제어부(30)의 제어에 따라 블레이드(12)의 각도를 변경시키는 피치 구동부(13)를 포함한다.
풍력에 의해 블레이드(12)가 회전함에 따라 로터(10)가 회전하고, 해당 로터(10)의 회전에 따라 주축(21)이 회전하고, 해당 회전이 증속부(20)에 의해 속도 증가되어서 발전부(40)를 구동함으로써 발전부(40)에 의해 전기를 발생한다.
풍력발전시스템에 구비되는 증속부(20), 제어부(30) 및 발전부(40)는 나셀(50)의 내부에 설치되며, 나셀(40)은 타워(60)에 의해 지지된다.
허브(11)는 복수의 블레이드(12)와 주축(21)을 연결하며, 복수의 블레이드(12)는 바람과의 작용으로 양력을 발생시키는 에어포일(airfoil)의 형상으로 이루어질 수 있다.
피치구동부(13)는 제어부(30)의 제어에 따라 블레이드(12)의 시위선(chord line)이 주축(21)에 수직인 기준면과 이루는 각도를 변경하는데, 블레이드(12)의 시위선과 추축(21)에 수직인 면이 이루는 각도를 피치각 이라고 한다.
피치 구동부(13)는 전기식이나 유압식으로 블레이드(12)의 피치각을 변경할 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(50)에 설치되는 유압 공급 장치로부터 유압을 전달받아 블레이드(12)를 회전시키는 유압 액츄에이터 등으로 구성될 수 있다.
주축(21)은 로터(10)의 토크를 증속부(20)에 전달하며, 증속부(20)는 저속의 로터(10)의 회전수를 발전부 회전으로 변환한다.
발전부(40)는 증속부(20)에서 변환된 고속 회전을 이용하여 전기를 생성하여서, 해당 생성된 전기에너지를 연계 계통에 전달한다. 연계 계통은 풍력발전시스템에서 생산된 전력을 전력 수요처로 전달한다.
제어부(30)는 로터(10)가 정해진 범위 내의 회전속도로 회전할 수 있도록 로터(10)의 회전속도에 기반하여 블레이드(12)의 피치각을 조절하여서, 로터(10)를 정해진 범위 내의 회전속도로 회전시켜 해당 회전력에 의해 발전부(40)를 구동함으로써 전기를 생산한다.
아울러, 본 발명의 풍력발전시스템은 제어부(30)의 제어에 따라 타워(60)를 기준으로 나셀(50)의 방향을 변경할 수 있는 요 구동부를 구비할 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 이에 해당 도면 도시 및 설명을 생략하였다.
본 발명의 풍력발전시스템은 발전부(40)를 구동하여 발전을 수행하는 중에, 풍력단지 외부 연계계통의 정전 발생, 갑작스러운 돌풍 발생, 설정 풍속 이상의 바람 발생, 시스템 유지 보수를 위한 구동정지 등과 같이 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 제어부(30)는 피치구동부(13)를 제어하여서 해당 정지 이벤트 발생시의 조건에 대응하는 속도 전환 피치각도로 이용하여 두 가지 이상의 피치 회전 속도로 블레이드(12)의 피치각을 조정하여 로터(10)의 구동을 정지시킨다.
제어부(30)는 정지 이벤트 발생시에 현재 풍속을 확인함과 아울러 현재 블레이드(12)의 피치각을 확인하여서 현재의 조건을 확인하고, 해당 현재의 풍속과 피치각에 대응하는 속도 전환 피치각을 산정하고, 피치구동부(13)를 제어하여 해당 산정된 속도 전환 피치각으로 블레이드(12)의 피치각을 최대 피치 회전 속도로 변경함으로써 페더링(Feathering)을 수행하고, 속도 전환 피치각이 자체 메모리에 설정된 수치로 되면 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 변경되어져 블레이드(12)가 바람을 받지 않도록 블레이드(12)의 각도를 변경하여서 로터(10)를 정지시켜 풍력발전시스템을 구동 정지시킨다.
아울러, 제어부(30)는 페더링 수행시에 블레이드(12)가 바람을 받지 않도록 자체 메모리에 설정된 두 가지 이상의 페더링 속도로 블레이드 각도를 변경할 수 있다.
제어부(30)가 정지 이벤트 발생시에 현재의 풍속과 피치각을 포함하는 현재 조건에 대응하는 속도 전환 피치각을 산정하는 경우, 자체의 메모리에 미리 설정되어 있는 속도 전환 피치각에 의거하여 속도 전환 피치각을 산정하되, 자체의 메모리에 미리 설정되어 있는 복수의 속도 전환 피치각 중에서 현재의 조건에 따라 하나를 선택하여 속도 전환 피치각으로서 선정한다.
제어부(30)의 메모리에는 정지 이젠트 발생시에 로터(10)의 회전을 정지시키기 위한 복수의 속도 전환 피치각이 설정되어 있는데, 각각의 풍속과 블레이드의 피치각에 대응하여 로터(10)를 회전 정지시킬 수 있는 최적의 속도 전환 피치각을 미리 계산하여서 메모리에 설정하여 놓는다.
제어부(30)는 정지 이벤트 발생시에 현재의 풍속과 블레이드(12)의 피치각을 확인하고, 자체의 메모리로부터 해당 현재의 풍속과 피치각에 대응되는 속도 전환 피치각을 선택함으로써 최저 하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 산정하고, 피치구동부(13)를 제어하여 해당 산정된 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드(12)의 피치각을 변경함으로써 페더링을 수행하고, 속도 전환 피치각이 자체의 메모리에 설정된 수치로 되면 최대 피치 회전각 속도는 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 속도로 변경되어 페더링하여서 로터(10)를 정지시켜 풍력발전시스템을 구동 정지시킨다. 아울러, 제어부(30)는 페더링 수행시에 블레이드(12)가 바람을 받지 않도록 자체 메모리에 설정된 두 가지 이상의 페더링 속도로 블레이드 각도를 변경할 수 있다.
제어부(30)가 피치구동부(13)를 제어하여 블레이드(12)의 피치각을 속도 전환 피치각으로 변경하는 경우에, 도 2에 예시한 바와 같이, 피치구동부(12)에 의해 블레이드(12)를 회살표 방향으로 회전 구동하여서 로터(10)의 회전을 정지시킬 수 있는 속도 전환 피치각으로 블레이드(12)의 피치각을 변경한다.
상술한 바와 같은 기능을 구비하는 본 발명에 따른 풍력발전시스템은 구동 정지하는 경우에 도 3에 예시한 바와 같이 수행한다.
먼저, 풍력발전시스템의 제어부(30)는 구동 시작되면, 센서(도면에 도시하지 않음)를 통해 로터(10)의 회전 속도를 판독하여서(S110), 피치구동부(13)에 의해 블레이드(12)의 피치각을 제어하여 로터(10)를 정해진 범위 내의 회전속도로 회전시켜 발전부(40)를 구동시켜 전기를 생산한다(S120).
이와 같이 발전부(40)를 구동하여 발전을 수행하는 중에, 풍력발전시스템의 제어부(30)는 풍력단지 외부 연계계통의 정전 발생, 갑작스러운 돌풍 발생, 설정 풍속 이상의 바람 발생, 시스템 유지 보수를 위한 구동정지 등과 같은 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는지의 여부를 확인한다(S130).
S130에서, 구동 정지 이벤트가 발생하지 않았으면, 풍력발전시스템의 제어부(30)는 S110으로 귀환하여 상술한 반복 동작을 수행한다.
그러나, S130에서 구동 정지 이벤트가 발생하였으면, 풍력발전시스템의 제어부(30)는 센서를 통해 현재의 풍속과 블레이드(12)의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하여 그에 대응되는 속도 전환 피치각을 산정하되, 자체의 메모리로부터 해당 현재의 풍속과 피치각에 대하여 최소 타워 굽힙하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 선택함으로써 속도 전환 피치각을 산정한다(S140).
그리고, 풍력발전시스템의 제어부(30)는 피치구동부(13)를 제어하여 해당 산정된 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드(12)의 피치각을 변경함으로써 페더링을 수행 시작한다(S150).
또한, 풍력발전시스템의 제어부(30)는 속도 전환 피치각이 자체의 메모리에 설정된 수치로 됨을 확인하면(S160), 피치구동부(13)를 제어하여 최대 피치 회전 속도를 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 변경하여 패더링하여 로터(10)를 정지시켜 풍력발전시스템을 구동 정지시킨다(S170).
상술한 바와 같이, 종래의 풍력발전시스템에서는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우에 모든 조건에서 로터를 구동 정지시킬 수 있도록 고정된 속도 전환 피치각도로 블레이드의 피치각을 설정하여 로터를 구동 정지시킴으로써 로터 구동 정지시에 풍력발전시스템의 타워 하단부에 풍압에 따른 과다한 굽힘 하중이 걸림에 기인하여, 풍력발전시스템의 타워를 해당 굽힘 하중에 견디도록 중량화 하여 설치해야 되어서 풍력발전시스템의 설치 비용이 증가하는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 풍력발전시스템은 발전부(40)에 의해 발전하는 중에 로터(10)의 구동을 정지시켜서 해당 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 해당 정지 이벤트 발생시의 풍속과 블레이드 피치각을 포함하는 현재 조건에 대응하여 최소 타워 굽힙하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 산정하여서 해당 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드(12)의 피치각을 변경하고 속도 전환 피치각 이후에는 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 패더링 하여 로터(10)의 구동을 정지시킴으로써, 로터(10) 구동 정지시에 과도하게 블레이드(12)의 피치각을 조정하여서 로터(10)를 구동 정지시킴에 기인하여 풍력발전시스템의 타워 하단부에 걸리는 굽힘 하중을 감소시키므로, 풍력발전시스템의 타워를 경량화할 수 있어서 풍력발전시스템의 설치 비용을 감소시키게 된다.
본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.
본 발명은 풍력발전시스템에서 로터의 회전을 정지시켜 풍력발전시스템의 구동을 정지시키는 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 풍력발전시스템을 구동하여 발전하는 중에 로터의 구동을 정지시켜서 해당 풍력발전시스템의 구동을 정지해야 하는 구동 정지 이벤트가 발생하는 경우, 해당 정지 이벤트 발생시의 조건에 대응하여 최소 타워 굽힙하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 이용하여 두 가지 이상의 피치 회전 속도로 패더링하여 로터의 구동을 정지시킴으로써, 로터 구동 정지시에 고정된 속도 전환 피치각을 이용하여 블레이드의 피치각을 조정하여서 로터를 구동 정지시킴에 기인하여 풍력발전시스템의 타워 하단부에 걸리는 굽힘 하중을 감소시키므로, 풍력발전시스템의 타워를 경량화할 수 있어서 풍력발전시스템의 설치 비용을 감소시키게 된다.
10; 로터 11; 허브
12; 블레이드 13; 피치구동부
20; 증속부 21; 주축
30; 제어부 40; 발전부
50; 나셀 60; 타워

Claims (6)

  1. 풍력에 의해 블레이드를 회전시켜서 주축을 회전하고, 주축의 회전 속도를 증속부에 의해 증가시켜서 발전부를 구동하여 전기를 생산하는 풍력발전시스템으로서,
    제어부의 제어에 따라 블레이드의 피치각을 변경하는 피치 구동부와;
    정지 이벤트 발생시에 현재 풍속과 현재 블레이드의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하고, 해당 현재 풍속과 피치각에 대응하여 최소 타워 굽힙하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 산정하고, 상기 피치구동부를 제어하여 해당 산정된 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드의 피치각을 변경하고 그 이후에는 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 페더링(Feathering)을 수행하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 페더링 모션 중 메모리에 설정된 두 단계 이상의 패더링 속도와 가변 속도 전환 피치각을 이용하여 블레이드의 각도를 변경하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 메모리로부터 상기 현재의 풍속과 피치각에 대응되는 속도 전환 피치각을 선택하여서 구동 정지 가능한 속도 전환 피치각을 산정하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
  4. 풍력발전시스템의 구동 정지 방법으로서,
    풍력발전시스템이 발전부에 의해 발전하는 중에, 구동 정지 이벤트의 발생을 확인하는 단계와;
    풍력발전시스템이 현재의 풍속과 블레이드의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하여 그에 대응되어 최소 타워 굽힙하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 산정하는 단계와;
    풍력발전시스템이 상기 산정된 속도 전환 피치각까지 최대 피치 회전 속도로 블레이드의 피치각을 변경하여서 페더링을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 구동 정지 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    풍력발전시스템은 속도 전환 피치각이 메모리에 설정된 수치로 됨을 확인하면, 기 설정된 피치 회전 속도 또는 최저 피치 회전 속도로 페더링 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 구동 정지 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 속도 전환 피치각을 산정하는 단계는,
    풍력발전시스템이 현재의 풍속과 블레이드의 피치각을 포함하는 현재 조건을 확인하는 단계와;
    풍력발전시스템이 메모리로부터 상기 현재의 풍속과 피치각에 대응되어 최소 타워 굽힙하중이 도출되는 속도 전환 피치각을 선택하여 속도 전환 피치각을 산정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템의 구동 정지 방법.
KR1020130096383A 2013-08-14 2013-08-14 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법 KR102042259B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130096383A KR102042259B1 (ko) 2013-08-14 2013-08-14 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130096383A KR102042259B1 (ko) 2013-08-14 2013-08-14 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150019461A true KR20150019461A (ko) 2015-02-25
KR102042259B1 KR102042259B1 (ko) 2019-11-07

Family

ID=52578574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130096383A KR102042259B1 (ko) 2013-08-14 2013-08-14 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102042259B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190096573A (ko) 2018-02-09 2019-08-20 정영환 분무용 탈취 조성물 및 이의 제조 방법
CN110307121A (zh) * 2019-06-27 2019-10-08 湘电风能有限公司 一种风力发电机组叶片桨角寻优方法
KR102130972B1 (ko) 2019-10-22 2020-07-07 한국화학연구원 탈취제용 조성물 및 이를 포함하는 탈취제

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100303622A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-02 Nordex Energy Gmbh Method for the emergency braking of a wind power plant and a wind power plant with a rotor blade pitch control for emergency braking
KR20110033236A (ko) * 2009-01-06 2011-03-30 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 제어 방법
KR20130000285A (ko) * 2011-06-22 2013-01-02 삼성중공업 주식회사 풍력 발전 장치 및 그 제어 방법
KR101245685B1 (ko) * 2011-10-20 2013-03-21 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기 패더링 제어 장치, 그 장치를 갖는 풍력 발전기 및 풍력 발전기 패더링 제어 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110033236A (ko) * 2009-01-06 2011-03-30 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 풍력 발전 장치 및 풍력 발전 장치의 제어 방법
US20100303622A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-02 Nordex Energy Gmbh Method for the emergency braking of a wind power plant and a wind power plant with a rotor blade pitch control for emergency braking
KR20130000285A (ko) * 2011-06-22 2013-01-02 삼성중공업 주식회사 풍력 발전 장치 및 그 제어 방법
KR101245685B1 (ko) * 2011-10-20 2013-03-21 삼성중공업 주식회사 풍력 발전기 패더링 제어 장치, 그 장치를 갖는 풍력 발전기 및 풍력 발전기 패더링 제어 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190096573A (ko) 2018-02-09 2019-08-20 정영환 분무용 탈취 조성물 및 이의 제조 방법
CN110307121A (zh) * 2019-06-27 2019-10-08 湘电风能有限公司 一种风力发电机组叶片桨角寻优方法
CN110307121B (zh) * 2019-06-27 2020-12-15 湘电风能有限公司 一种风力发电机组叶片桨角寻优方法
KR102130972B1 (ko) 2019-10-22 2020-07-07 한국화학연구원 탈취제용 조성물 및 이를 포함하는 탈취제

Also Published As

Publication number Publication date
KR102042259B1 (ko) 2019-11-07

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
JP4764422B2 (ja) 風力タービンの制御および調節方法
EP2405133B2 (en) Wind farm and method of controlling power production of a wind turbine of a wind farm
DK2096301T3 (en) Method of operating a wind turbine plant under high wind conditions
US7772713B2 (en) Method and system for controlling a wind turbine
EP2306003B1 (en) System and methods for controlling a wind turbine
US8704393B2 (en) System and method for controlling speed and torque of a wind turbine during post-rated wind speed conditions
EP2737205B1 (en) A method of yawing a rotor of a wind turbine
EP2657518B1 (en) Methods and systems for operating a wind turbine in noise reduced operation modes
US20130134711A1 (en) Wind turbine
US9470208B2 (en) Wind turbine and locking method
US20130129508A1 (en) Wind turbine
US10294920B2 (en) Wind turbine and method for operating a wind turbine
US20110206515A1 (en) Hydraulic yaw drive system for a wind turbine and method of operating the same
EP2485385A2 (en) Method and system for testing a mechanical brake of a wind rotor shaft of a wind turbine
US11708814B2 (en) Method for operating a wind turbine, a method for designing a wind turbine, and a wind turbine
US11608811B2 (en) System and method for mitigating loads acting on a rotor blade of a wind turbine
KR101363516B1 (ko) 풍력 발전기용 발전기의 제어 방법
KR102042259B1 (ko) 풍력발전시스템 및 그것의 구동 정지 방법
TWI784667B (zh) 在極端風力狀態下之風力渦輪機操作
KR20130023524A (ko) 풍력 발전기의 블레이드 피치 제어 시스템
KR20130000285A (ko) 풍력 발전 장치 및 그 제어 방법
KR20140052447A (ko) 정지풍속 구간에서의 풍력발전 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right