KR20160087623A - 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법. - Google Patents

외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법. Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법은 풍력 발전 유닛에 설치된 풍속 센서로부터 풍속을 측정하는 외부환경 측정 단계와, 풍속 센서로부터 측정된 실시간 풍속으로부터 난류강도(TI)를 도출하는 난류강도 도출단계와, 측정된 외부환경에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전 속도(Additional setspeed)를 가하여, 피치 각도를 증가시킴으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계를 포함할 수 있다.

Description

외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.{a control method for reducing wind load of a wind generator unit depended on external environment}
본 발명은 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난류의 강도가 높은 풍황 또는 진동과 같은 외부환경의 변화에 대응하여, 장기적으로 풍력 발전 유닛의 하중을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다
풍력 발전 유닛은 바람에 의한 운동 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있도록 구성되는 시스템으로서, 바람에 의해 회전하는 블레이드, 상기 블레이드가 고정되어 회전중심축이 되는 샤프트, 상기 샤프트의 회전에 의해 전력을 생산하는 발전기가 마련되는 나셀 및 상기 나셀을 지지하는 타워를 포함하여 구성된다.
난류강도(turbulence intensity)가 높은 지역에 설치된 풍력 발전 유닛의 경우, 운전 시 하중 증가로 인하여 기기의 수명이 단축되는 문제점이 있다. 보다 상세하게는 난류에 따른 하중 변화로 블레이드 등의 구조물에 진동이 발생하게 되고 이러한 진동은 구조적인 피로를 야기시킨다.
또한, 적절한 제어가 이루어 지지 않은 상태에서 난류강도가 설계 기준치를 초과할 경우 잦은 에러가 발생하게 되고 결과적으로 운전을 정지하게 되어 가동률이 낮아지는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 도입된 풍력 발전 유닛의 풍력 제어 방식은 아래와 같다.
도 1은 종래에 풍력 제어를 하는 방식을 도시한 것이다.
풍력 발전 유닛의 출력은, 출력(P) = 회전력(토크) X 시간당 회전수(블레이드 회전 속도)와 같은 상관관계를 가진다.
블레이드의 회전 속도를 감속시키기 위하여는 i) 출력(P)가 일정한 전제에서 회전력(토크)를 증가시키는 것, ii) 발전기 회전력(토크)가 일정한 전제에서 출력(P)를 감소시키는 것, iii) 상기 회전력(토크)를 증가시키는 동시에 출력을 감소시키는 것, 세가지를 고려할 수 있다.
먼저, 상기 i)의 경우 전체 출력(P)을 유지시킨 상태, 즉 블레이드 피치 앵글 유지한 상태에서, 발전기의 회전자 부하를 증가시켜 결과적으로 발전기 회전력(토크)을 증가시키고 결과적으로 동일 출력(P)에서 블레이드 회전 속도를 감소시키는 것을 고려할 수 있다.
그리고, ii)의 경우 발전기의 회전자 부하를 유지시켜 발전기 회전력(토크)를 유지한 상태에서 피치 각도를 조절하고 결과적으로 출력(P)를 감소시켜 블레이드의 회전 속도를 감소시키는 것이다.
마지막으로, iii)의 경우 발전기 회전자의 부하를 증가시켜 발전기 회전력(토크)를 증가시킴과 동시에 블레이드 피치 각도를 조절하여 출력을 감소시킴으로써 블레이드 회전속도를 감소를 가중시키는 것이다.
외부 환경에 의해 하중이 증가되면, ii) 또는 iii)의 경우와 마찬가지로 피치 각도를 조절하여 하중을 감소시킬 수 있다. 그러나 종래의 방식은 추가 피치 요구(additional pitch demand)를 가하여 피치 조절을 하기 때문에 일시적인 하중 감소만 가능한 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 외부환경의 변화에 대응하여, 지속적이며 안정적으로 풍력 발전 유닛의 하중을 감소시키기 위한 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법은 풍력 발전 유닛에 설치된 센서로부터 외부환경을 측정하는 외부환경 측정 단계; 및 상기 측정된 외부환경에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도(Additional setspeed)를 가하여, 피치 각도를 증가시킴으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법은 풍력 발전 유닛에 설치된 풍속 센서로부터 풍속을 측정하는 외부환경 측정 단계;와, 풍속 센서로부터 측정된 실시간 풍속으로부터 난류강도(TI)를 도출하는 난류강도 도출단계; 상기 측정된 외부환경에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도(Additional setspeed)를 가하여, 피치 각도를 증가시킴으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 난류강도 도출단계는, 상기 풍속 센서로부터 측정된 실시간 풍속(WS)의 표준편차(SD) 및 상기 실시간 풍속(WS)의 평균(AVE)을 도출하고, 상기 표준편차(SD)와 평균(AVE)의 비율로 난류강도(TI)를 도출하는 것 특징으로 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 평균(AVE)은, 상기 실시간 풍속(WS) 값에 대하여, 저역 통과 필터(low pass filter) 또는 이동 평균 필터(moving average filter)를 적용하여 도출될 수 있다.
그리고 상기 표준편차(SD)는, 상기 실시간 풍속(WS)의 분산(V) 값에 대하여, 저역 통과 필터(low pass filter) 또는 이동 평균 필터(moving average filter)를 적용하여 도출될 수 있다.
상기 운전제어단계에서, 도출된 난류강도(TI)가 제한난류강도(LTI)의 1~1.5배 사이에 있을 때, 추가 발전기 목표 회전속도는 목표 회전 속도의 0~0.5배로 비례하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법은 풍력 발전 유닛에 설치된 진동 센서로부터 진동 강도(VI)를 측정하는 외부환경 측정 단계와 상기 측정된 외부환경에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도(Additional setspeed)를 가하여, 피치 각도를 증가시킴으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계를 포함한다,
상기 운전제어단계에서, 측정된 진동강도(VI)가 제한진동강도(LVI)의 0.8~1배 사이에 있을 때, 추가 발전기 목표 회전속도는 목표 회전 속도의 0~0.5배로 비례하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 난류강도를 기반으로 풍력 발전 유닛의 운전속도를 지속적이며 안정적으로 제어함으로써 설계치를 초과하는 강한 난류에 의해 발생되는 진동 및 에러로 인한 풍력 발전 유닛의 손상 및 수명 단축을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
난류강도에 따라 실시간으로 대처가 가능하며, 이에 따라 유닛의 수명증가로 발전량 증가가 가능하다.
또한, 난류강도가 높은 육상지역 또는 단지의 유닛 배치거리가 짧아 큰 후류 영향이 발생되는 경우의 풍력 발전 유닛의 설치에 어려움이 있었으나, 본 발명에 따른 제어 방법을 적용하게 될 경우, 보다 난류강도가 비교적 높은 육상지역에서도 용이한 입지 선정이 가능하며, 나아가 유닛 간 배치 거리를 좁히는 것 또한 가능하다 효과가 있다.
도 1은 종래에 풍력 제어 방법을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법을 간략하게 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경(풍속)에 따른 하중 감소 제어 방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법의 난류강도 도출단계의 세부 순서도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법의 운전제어단계의 세부 순서도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법의 발전기 추가 회전속도 입력 단계의 세부 순서도를 도시한 것이다.
도 7은 풍속에 따른 난류강도(turbulence intensity)의 설계 기준을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외부환경(진동)에 따른 하중 감소 제어 방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법을 적용한 피치 각도 조절 그래프이다.
도 10은 본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법을 적용한 발전기 회전 속도 그래프이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시하게 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 1은 종래에 풍력 제어 방법을 간략하게 도시한 것이다.
종래에 풍력 제어 방법은 발전기 목표 회전 속도(Setspeed) 입력 단계(S10), 피치 조절 단계(S20), 토크 조절 단계(S30), 실제 발전기 속도 측정단계(S40)을 포함한다. 즉, 발전기 목표 회전 속도(Setspeed)가 입력되면, 피치 제어 로직과 토크 제어 로직을 통해, 발전기 속도가 맞춰진다. 즉, 측정된 실제 발전기 속도가 목표 회전 속도와 차이가 있다면, 피치 제어 로직과 토크 제어 로직을 통하여 상기 차이를 0으로 수렴시킨다. 또한, 돌풍 또는 진동과 같은 급작스런 외부 환경의 변화가 생기면 추가 피치 요구 입력(Additional pitch demand) 단계(S21)을 통해, 일시적으로 피치 각도를 증가시켜 바람을 흘려보내어 발전기 속도를 정상치로 유지한다.
도 2는 본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법을 간략하게 도시한 것이다.
본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법은 종래에 풍력 제어 방법의 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전 속도 입력단계(S50)를 더 포함한다.
구체적으로는, 풍력 발전 유닛에 설치된 센서로부터 외부환경을 측정하는 외부환경 측정 단계(S100) 및 상기 측정된 외부환경에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도를 가하여, 피치 조절을 함으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계(S300)를 포함한다.
종래의 방식은 추가 피치 요구(additional pitch demand)를 가하여 피치 조절을 하기 때문에 일시적인 하중 감소만 가능한 문제가 있었지만, 본 발명은 난류강도나 진동에 따라, 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도를 가함으로써, 지속적이며 안정적으로 풍력 제어를 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경(풍속)에 따른 하중 감소 제어 방법의 순서도를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법은 풍력 발전 유닛에 설치된 풍속 센서로부터 풍속을 측정하는 외부환경 측정 단계(S100)와, 풍속 센서로부터 측정된 실시간 풍속으로부터 난류강도(TI)를 도출하는 난류강도 도출단계(S200)와, 측정된 외부환경에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도를 가하여 피치 각도를 증가시킴으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계(S300)를 포함한다.
본 발명에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법은 풍력 발전 유닛에 설치된 풍속 센서로부터 실시간 풍속(WS)을 측정하는 외부환경 측정 단계(S100)로부터 시작된다.
여기서, 상기 풍속 센서는 풍속을 측정하는 다양한 장치로 이루어질 수 있으며, 풍력 발전 유닛의 나셀의 상부에 설치된 풍속계를 활용하는 것 또한 고려할 수 있다.
상기 외부환경 측정 단계(S100)에서 실시간 풍속(WS)이 측정되면, 실시간 풍속(WS)의 변화를 기반으로 난류강도(TI)를 정량화하는 난류강도 도출단계(S200)가 진행된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법의 난류강도 도출단계의 세부 순서도를 도시한 것이다.
상기 난류강도 도출단계(S200)는 실시간 풍속 측정단계에서 측정된 실시간 풍속(WS)의 표준편차(SD) 및 상기 실시간 풍속의 평균(AVE)을 계산하고(S210,S220), 상기 표준편차(SD)와 평균(AVE)의 비율로 난류강도(TI)를 도출(S230)하게 된다.
즉, 난류강도(TI)는 난류의 변화 정도를 나타내는 표준편차(SD) 값에 비례할 뿐만 아니라, 평균 풍속(AVE) 값의 역수에 비례하게 된다. 표준편차(SD) 값이 커질수록 증가하며, 평균 풍속(AVE)이 커질수록 감소한다.
한편, 여기서 평균(AVE)이라 함은, 일정 시간 간격으로 측정된 실시간 풍속(WS)의 산술평균으로 도출될 수 있을 뿐만 아니라, 보다 의미 있는 평균값을 도출하기 위하여 추가로 각종 필터를 사용하여 도출될 수 있다.
먼저, low pass filter(저역 통과 필터)를 적용하는 것을 고려할 수 있다. 실시간 풍속(WS) 값에 대하여 low pass filter(저역 통과 필터)를 적용한 후 일정 값 이상의 실시간 풍속(WS) 값을 노이즈로 간주하여 무시하고 일정 값 이하의 실시간 풍속(WS)를 유효 범위로 간주하여 그 산술평균을 통하여 상기 평균(AVE)을 도출하는 것이다.
한편으로는, moving average filter(이동 평균 필터)를 적용하는 것을 고려할 수 있다. 실시간 풍속(WS) 값에 대하여 moving average filter(이동 평균 필터)를 적용하여 현 시점으로부터 일정 시간 이전의 실시간 풍속(WS) 값을 노이즈로 간주하여 무시하고, 현 시점으로부터 일정 시간 이내에 측정된 실시간 풍속(WS) 값을 유효 범위로 간주하여 그 산술평균을 통하여 상기 평균(AVE)을 도출하는 것이다.
그리고, 상기 표준편차(SD)를 도출함에 있어서도 low pass filter(저역 통과 필터) 또는 moving average filter(이동 평균 필터)를 적용하는 것을 고려할 수 있다.
첫 번째로 low pass filter(저역 통과 필터)를 적용하는 것을 고려할 수 있다. 분산(V) 값에 대하여 low pass filter(저역 통과 필터)를 적용한 후 일정 값 이상의 분산(V) 값을 노이즈로 간주하여 무시하고 일정 값 이하의 분산(V) 값을 유효 범위로 간주하여 상기 유효 범위 내의 분산(V) 값을 기초로 상기 표준편차(SD)를 도출하는 것이다.
두 번째로 moving average filter(이동 평균 필터)를 적용하는 것을 고려할 수 있다.
분산(V) 값에 대하여 moving average filter(이동 평균 필터)를 적용하여 현 시점으로부터 일정 시간 이전에 측정된 실시간 풍속(WS) 값을 기초로 도출된 분산(V) 값을 노이즈로 간주하여 무시하고, 현 시점으로부터 일정 시간 이내에 측정된 실시간 풍속(WS) 값을 기초로 도출된 분산(V) 값을 유효 범위로 간주하여 상기 유효 범위 내의 분산(V) 값을 기초로 상기 표준편차(SD)를 도출하는 것이다.
low pass filter(저역 통과 필터) 또는 moving average filter(이동 평균 필터)를 적용하여 도출된 표준편차(SD) 값을 실효값(rms, root mean square)라 볼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법의 운전제어단계의 세부 순서도를 도시한 것이다.
한편, 운전제어단계(S300)에서는 상기 난류강도 도출단계(S200)에서 도출된 난류강도(TI)에 따라서 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도를 가하여 (S310)하여, 피치 조절(S320)을 함으로써, 출력(P)을 감소(S330)시킨다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법의 발전기 추가 회전속도 입력 단계의 세부 순서도를 도시한 것이고, 도 7는 풍속에 따른 난류강도(turbulence intensity)의 설계 기준을 나타낸다.
난류강도 도출단계(S200)에서 각종 필터를 통해 측정된 풍속의 평균값 및 도 7에서 도시한 풍속에 따른 설계 기준 난류강도(limit turbulence intensity, LTI, 이하 ‘제한난류강도(LTI)’라 한다) 관계 그래프를 이용하면, 측정된 풍속에 따른 제한난류강도(LTI) 측정(S311)이 가능하다. 제한난류강도(LTI) 측정 후, 난류강도 도출단계(S200)에서 도출된 난류강도(TI)가 제한난류강도(LTI)의 몇 배인지에 해당하는 값인 1차 비례상수(C1)가 결정(S312)된다. 1차 비례상수 C1값에 비례하여 2차 비례상수 (C2)가 결정되며, 결정된 2차 비례상수(C2)를 발전기 목표 회전 속도(Setspeed)에 곱하여 추가 발전기 목표 회전 속도(Additional setspeed)를 결정한다.
구체적으로는, 난류강도(TI)가 제한난류강도(LTI)의 1~1.5배 사이에 있을 때, 추가 발전기 목표 회전속도는 목표 회전 속도의 0~0.5배로 비례하여 결정된다. 상기 수치범위에서, 하중 감소 효과가 최대로 나타난다.
예를 들면, 20m/s에서 설계 기준 난류강도(limit turbulence intensity, LTI, 이하 제한난류강도(LTI)라 한다.)는 약 0.175에 해당한다. 만약 풍속 20m/s 풍속하에서 별다른 제어가 이루어지지 않은 상태에서 약 0.25 정도의 난류가 발생된다면 1차 비례상수 C1은 0.25를 0.175로 나눈 값인 1.43로 결정된다. 따라서 2차 비례상수 C2는 0.5*(0.43/0.5)=0.43으로 결정되어, 발전기 목표 회전 속도가 A라 할 때, 추가 발전기 목표 회전 속도(Additional setspeed)는 0.43*A로 결정된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 외부환경(진동)에 따른 하중 감소 제어 방법의 순서도를 도시한 것이다.
풍력 발전 유닛에 설치된 진동 센서로부터 진동 강도(VI)를 측정하는 외부환경 측정 단계(S100)와 상기 측정된 진동에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도를 가하여, 피치 조절을 함으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계(S300)를 포함한다.
먼저, 상기 풍력 발전 유닛은 일측에 진동 센서를 마련한다. 상기 일측이라 함은 풍력 발전기의 나셀 내부, 블레이드 내부, 타워 상부 등 효율적으로 진동을 감지할 수 있는 다양한 지점을 의미한다.
한편, 진동강도(VI)는 단순히 실시간 진동의 크기 즉 진폭을 의미할 수 있으며, 제한진동강도(LVI)는 제한된 설계 기준 진폭을 의미할 수 있다.
또한, 측정된 진동강도(VI)가 제한진동강도(LVI)의 0.8~1배 사이에 있을 때, 추가 발전기 목표 회전속도가 목표 회전 속도의 0~0.5배로 비례하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 측정된 진동강도(VI)가 제한진동강도(LVI)의 0.9배에 해당하고 목표 회전 속도가 A라 할 때, 추가 발전기 목표 회전 속도는 0.25*A로 결정된다. 정된 진동강도(VI)가 제한진동강도(LVI)의 1배에 해당된다면, 추가 발전기 목표 회전 속도는 0.5*A로 결정된다.
도 9는 본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법을 적용한 피치 각도 조절 그래프이다.
검은색 실선은 종래의 방식대로 추가 피치 요구(additional pitch demand)를 가하여 일시적으로 피치 조절을 한 경우이며, 붉은색 실선은 본 발명의 하중 감소 제어 방법을 통해 피치 조절을 한 경우이다. 본 발명의 하중 감소 제어 방법을 적용한 경우, 종래의 방식에 비해 전체적으로 약 4 내지 5 deg 만큼 피치 각도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이는, 돌풍이 지속되는 환경과 같은 특수한 외부환경에 처했을 경우, 추가 발전기 목표 회전속도가 입력되어, 계속적으로 피치 조절이 가능하기 때문에, 전체적으로 피치 각도를 약 4 내지 5 deg 만큼 더 증가시킬 수 있는 것이다. 반면에, 종래의 방식은 일시적으로만 피치 조절이 가능하기 때문에, 전체적으로 매우 낮은 피치 각도가 유지되다가 바람의 환경이 강해지는 순간에만 피치 각도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법을 적용한 발전기 회전 속도 그래프이다.
검은색 실선은 종래의 방식대로 추가 피치 요구(additional pitch demand)를 가하여 피치 조절을 한 경우이며, 붉은색 실선은 본 발명의 하중 감소 제어 방법을 통해 피치 조절을 한 경우이다. 본 발명의 하중 감소 제어 방법을 적용한 경우, 종래의 방식에 비해 전체적으로 약 5 내지 10 rad/s 만큼 실제 측정되는 발전기 회전 속도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 돌풍이 지속되는 환경과 같은 특수한 외부환경에 처했을 경우, 추가 발전기 목표 회전속도가 입력되어, 실제 발전기 회전 속도(출력)를 손해보더라도, 장기적인 운전을 위해, 계속적으로 피치 조절이 되기 때문이다.
종래의 방식은 추가 피치 요구(additional pitch demand)를 가하여 피치 조절을 하기 때문에 일시적인 하중 감소만 가능한 문제가 있었지만, 본 발명은 난류강도나 진동에 따라, 추가 발전기 회전 목표속도를 가하여, 피치 조절을 함으로써, 지속적이며 안정적으로 풍력 제어를 할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
WS: 실시간풍속
SD: 표준편차
V: 분산
AVE: 평균
TI: 난류강도
LTI: 제한난류강도
RV: 실시간 진동
VI: 진동강도
LVI: 제한진동강도

Claims (9)

  1. 풍력 발전 유닛에 설치된 센서로부터 외부환경을 측정하는 외부환경 측정 단계(S100);및
    상기 측정된 외부환경에 따라 피치 제어 로직에 추가 발전기 목표 회전속도(Additional setspeed)를 가하여, 피치 각도를 증가시킴으로써, 출력(P)을 감소시키는 운전제어단계(S300);를 포함하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부환경은 풍속(WS)이며, 상기 센서는 풍속 센서인 것을 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 풍속 센서로부터 측정된 실시간 풍속으로부터 난류강도(TI)를 도출하는 난류강도 도출단계(S200);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 난류강도 도출단계는, 상기 풍속 센서로부터 측정된 실시간 풍속(WS)의 표준편차(SD) 및 상기 실시간 풍속(WS)의 평균(AVE)을 도출하고, 상기 표준편차(SD)와 평균(AVE)의 비율로 난류강도(TI)를 도출하는 것 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 평균(AVE)은,
    상기 실시간 풍속(WS) 값에 대하여, 저역 통과 필터(low pass filter) 또는 이동 평균 필터(moving average filter)를 적용하여 도출되는 것을 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 표준편차(SD)는,
    상기 실시간 풍속(WS)의 분산(V) 값에 대하여, 저역 통과 필터(low pass filter) 또는 이동 평균 필터(moving average filter)를 적용하여 도출되는 것을 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 운전제어단계에서,
    도출된 난류강도(TI)가 제한난류강도(LTI)의 1~1.5배 사이에 있을 때, 추가 발전기 목표 회전속도가 목표 회전 속도의 0~0.5배로 비례하여 결정되는 것을 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외부환경은 진동강도(VI)이며, 상기 센서는 진동 센서인 것을 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 운전제어단계에서,
    측정된 진동강도(VI)가 제한진동강도(LVI)의 0.8~1배 사이에 있을 때, 추가 발전기 목표 회전속도가 목표 회전 속도의 0~0.5배로 비례하여 결정되는 것을 특징으로 하는 외부환경에 따른 하중 감소 제어 방법.
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