KR20160125567A - Power generating apparatus having flow control device - Google Patents

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KR20160125567A
KR20160125567A KR1020150055831A KR20150055831A KR20160125567A KR 20160125567 A KR20160125567 A KR 20160125567A KR 1020150055831 A KR1020150055831 A KR 1020150055831A KR 20150055831 A KR20150055831 A KR 20150055831A KR 20160125567 A KR20160125567 A KR 20160125567A
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박신열
최경식
박병철
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한국전력공사
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Abstract

The present invention relates to a power generating apparatus having a flow control device. The present invention comprises: a rotary wing; a hydraulic pump which moves working fluid by being driven by the rotation of the rotary wing; a flow control device which controls the flow rate of working fluid by being connected with the inlet side of the hydraulic pump; a transfer line which forms the flow path of working fluid by being connected around the outlet of the hydraulic pump; a hydraulic motor which is connected with the transfer line; and a power generator which converts the rotatory power into electric power by being driven by the rotation of the hydraulic motor. Thus, the present invention is able to: operate in response to the various changes of a wind speed by a simple and cheap structure; and follow a maximum output point by widely controlling the rotation speed of the rotary wing.

Description

유량조절장치를 갖춘 발전장치{POWER GENERATING APPARATUS HAVING FLOW CONTROL DEVICE}POWER GENERATING APPARATUS HAVING FLOW CONTROL DEVICE [0001]

본 발명은 유량조절장치를 갖춘 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압펌프의 입구에서 저압인 작동유체의 유량을 조절할 수 있는 유량조절장치를 설치하여 유압펌프의 작동유체 토출유량을 제어함으로써, 다양한 풍속에서도 최대 출력을 얻을 수 있는, 유량조절장치를 갖춘 발전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation device having a flow rate regulating device, and more particularly, to a power generation device having a flow rate regulating device, and more particularly, to a flow rate regulating device capable of controlling a flow rate of a low- To a power generating device having a flow rate control device capable of obtaining a maximum output in various wind speeds.

일반적으로 유압식 풍력 발전은 회전날개의 회전력으로 유압펌프를 구동하여 작동유체를 고압으로 가압하고 이 고압의 작동유체에 의해 유압모터와 발전기를 구동하여 전력을 생산하는 기술이다.Generally, a hydraulic type wind turbine generates a power by driving a hydraulic pump by rotating force of a rotary blade, pressurizing a working fluid to a high pressure, and driving a hydraulic motor and a generator by the high-pressure working fluid.

도 1은, 대한민국 공개특허공보 2006-0122432호에서 볼 수 있는 종래기술에 따른 풍력 발전의 유압 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이 예컨대 유압식 풍력 발전장치는 각 풍차(217)에 의해 구동되는 복수의 유압펌프(230), 각 유압펌프(230)에서 발생한 유압에 의해 회전되면서 발전기(260)를 구동하는 유압모터(240), 이 유압모터(240)와 발전기(260) 사이에 마련되어 회전 속도를 조절하는 변속기(250) 등으로 구성된다.1 is a hydraulic circuit diagram of a wind turbine according to the prior art, which is disclosed in Korean Patent Publication No. 2006-0122432. As shown in the figure, for example, a hydraulic type wind power generator includes a plurality of hydraulic pumps 230 driven by respective wind turbines 217, a hydraulic motor (not shown) for driving the generator 260 while being rotated by hydraulic pressure generated in each hydraulic pump 230, A transmission 250 provided between the hydraulic motor 240 and the generator 260 to adjust the rotation speed, and the like.

각 유압펌프(230) 측에는 유로를 차단하는 공급차단밸브(V2) 및 토출차단밸브(V1)가 구비되고, 각 유압펌프(230)를 거치지 않도록 바이패스라인(BL) 및 바이패스밸브(BV)가 구비되며, 유압펌프(230)의 입구와 출구 쪽을 연결하는 안전라인(PL) 상에는 과도 압력을 해소하는 자동압력밸브(PV)가 구비될 수 있다.A bypass valve V 2 and a discharge shutoff valve V 1 for shutting off the flow path are provided on the side of each hydraulic pump 230 and a bypass line BL and a bypass valve And an automatic pressure valve PV for relieving the overpressure may be provided on the safety line PL connecting the inlet and the outlet of the hydraulic pump 230. [

또한, 유압모터(240) 측에도 차단밸브(V3)가 구비되고, 유압모터(240)의 입구와 출구 쪽을 연결하는 라인(BL', PL') 상에는 각각 바이패스밸브(BV') 및 자동압력밸브(PV')가 구비될 수 있다.In addition, the hydraulic motor 240 side as well shut-off valve (V 3) is provided, and the respective by-pass valve formed on the line (BL ', PL') connecting the inlet and the outlet side of the hydraulic motor 240 (BV ') and automated A pressure valve PV 'may be provided.

이러한 유압펌프(230) 측의 차단밸브(V1, V2) 및 바이패스밸브(BV) 또는 유압모터(240) 측의 바이패스밸브(BV')를 조절하여 유압모터(240)로 유입되는 유량을 조절함으로써, 출력을 위한 회전 속도의 조절이 가능하도록 구성할 수 있다.The shutoff valves V 1 and V 2 and the bypass valve BV on the side of the hydraulic pump 230 or the bypass valve BV 'on the side of the hydraulic motor 240 are controlled to flow into the hydraulic motor 240 By adjusting the flow rate, the rotational speed can be adjusted for output.

그리고 유압라인(233) 상에는 작동유체가 저장되거나 보충될 수 있도록 어큐뮬레이터 또는 유압탱크(235)가 구비된다. 또한, 유압라인(233) 상에는 압력센서 또는 유량센서(236)가 구비되고, 이 압력센서 또는 유량센서(236)로부터 신호를 입력받아 제어부(270)에서 유압모터(240)의 회전력을 조절할 수 있다.An accumulator or a hydraulic tank 235 is provided on the hydraulic line 233 so that the working fluid can be stored or replenished. A pressure sensor or a flow rate sensor 236 is provided on the hydraulic line 233 and a signal from the pressure sensor or the flow rate sensor 236 is input to the controller 270 to adjust the rotational force of the hydraulic motor 240 .

하지만, 이러한 종래기술에 따른 풍력 발전에서는 유압펌프에서 생성된 고압의 토출유량이 적정 압력의 이상으로 되면, 작동유체의 압력을 적정하게 유지해야 하기 때문에 생성된 토출유량을 발전에 사용되는 유압모터로 보내지 못하고 바이패스라인을 통해 유압탱크 등으로 보내게 됨으로써, 그만큼 에너지를 낭비하는 문제점이 있다.However, in the conventional wind power generation system, when the discharge flow rate of the high pressure generated by the hydraulic pump exceeds the proper pressure, the pressure of the working fluid must be properly maintained. Therefore, And is sent to the hydraulic tank or the like through the bypass line, thereby wasting energy.

이와 같은 문제점을 보완하기 위해 속도 조절이 가능한 복수 또는 다단의 유압모터와 변속기 등을 배치할 수도 있지만, 이러한 경우에는 발전장치의 구조 및 제어가 복잡해지고, 유지보수가 어렵게 되는 또 다른 문제점이 파생된다.In order to solve this problem, it is possible to arrange a plurality of or multi-stage hydraulic motors and a transmission which can control the speed, but in this case, another problem arises in that the structure and control of the power generator are complicated and maintenance becomes difficult .

다른 한편으로, 풍속이 증가했을 때 에너지가 손실되지 않고 발전 출력이 증대되도록 유압펌프의 토출유량을 제어하는 방법으로는, 유압펌프 혹은 유압모터 중 어느 한쪽을 가변용량형으로 구성하는 방법이 있다. On the other hand, as a method of controlling the discharge flow rate of the hydraulic pump so that the energy output is increased without loss of energy when the wind speed increases, either of the hydraulic pump or the hydraulic motor is constituted by a variable capacity type.

그러나 이 경우에도 고정용량형 유압펌프 또는 유압모터로 구성하는 것에 비해 상대적으로 제어가 복잡하고, 고가(高價)인 단점이 있다.However, in this case as well, the control is relatively complicated and has a disadvantage of high price as compared with the case of a constant capacity type hydraulic pump or a hydraulic motor.

이에 본 발명은, 다양한 풍속의 변화에 대응하여 운전이 가능함은 물론, 다양한 풍속에서도 최대 출력을 얻을 수 있는 발전장치를 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다. Accordingly, it is a main object of the present invention to provide a power generating device capable of operating in response to a change in various wind speeds and obtaining a maximum output in various wind speeds.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 유압펌프의 입구에서 저압인 작동유체의 유량을 조절할 수 있는 유량조절장치를 설치하여 유압펌프의 작동유체 토출유량을 제어함으로써, 바이패스되는 고압의 작동유체가 발생하지 않아 에너지의 손실이 없는 발전장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a flow rate adjusting device capable of adjusting the flow rate of the low-pressure working fluid at the inlet of the hydraulic pump to control the operating fluid discharge flow rate of the hydraulic pump, And to provide a power generation device that does not lose energy.

본 발명의 또 다른 목적은, 단일의 고정용량형 유압펌프를 사용함에도 풍속이 증가했을 때 에너지가 손실되지 않고 발전 출력을 증대시킬 수 있는 발전장치를 제공하는 데에 있다. It is still another object of the present invention to provide a power generation apparatus capable of increasing power generation output without loss of energy when the wind speed is increased even when a single fixed capacity hydraulic pump is used.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치는, 회전날개; 상기 회전날개의 회전으로 구동되어 작동유체를 유동시키는 유압펌프; 상기 유압펌프의 유입측에 연결되어 상기 작동유체의 유량을 조절하는 유량조절장치; 상기 유압펌프의 토출측에 연결되어 상기 작동유체의 유로를 형성하는 이송라인; 상기 이송라인에 연결되는 유압모터; 및 상기 유압모터의 회전으로 구동되어 회전력을 전력으로 변환하는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a power generation apparatus comprising: a rotary blade; A hydraulic pump driven by rotation of the rotary vane to flow a working fluid; A flow rate regulating device connected to an inlet side of the hydraulic pump to regulate a flow rate of the working fluid; A transfer line connected to a discharge side of the hydraulic pump to form a flow path of the working fluid; A hydraulic motor connected to the transfer line; And a generator driven by the rotation of the hydraulic motor to convert rotational force into electric power.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 단순하고 저렴한 구성으로 다양한 풍속의 변화에 대응하여 운전이 가능하며, 회전날개의 회전속도를 폭 넓게 제어하여 최대 출력점을 추종할 수 있는 발전장치를 제공하는 효과가 있게 된다. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power generating device capable of operating in response to a change in various wind speeds with a simple and inexpensive configuration, and capable of controlling the rotation speed of the rotary blades to widely follow the maximum output point .

또한, 본 발명에 의하면, 유압펌프의 입구에서 저압인 작동유체의 유량을 조절할 수 있는 유량조절장치를 설치하여 유압펌프의 토출유량을 제어하기 때문에, 바이패스되는 고압의 작동유체가 발생하지 않아 에너지의 손실이 발생하지 않는 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, a flow rate regulating device capable of regulating the flow rate of the low-pressure working fluid at the inlet of the hydraulic pump is provided to control the discharge flow rate of the hydraulic pump, so that the bypassed high- It is possible to obtain an effect that no loss occurs.

또, 본 발명에 의하면, 제어가 복잡하고 고가인 가변용량형 유압펌프 또는 유압모터 대신에 단일의 고정용량형 유압펌프를 사용하므로, 상대적으로 발전장치의 제어가 간단하며 설치 및 조작이 단순화되고 유지보수가 편리해지는 장점이 있다.Further, according to the present invention, since a single fixed displacement hydraulic pump is used in place of the variable displacement hydraulic pump or the hydraulic motor which is complicated and expensive in control, the control of the generator is relatively simple, and the installation and operation are simplified and maintained There is an advantage that maintenance is convenient.

본 발명에 의하면, 궁극적으로 발전 효율의 극대화와 발전량의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect that ultimately maximization of power generation efficiency and improvement of power generation amount can be achieved.

도 1은 종래기술에 따른 풍력 발전의 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 발전장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 1 is a hydraulic circuit diagram of a wind power generator according to the prior art.
2 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하에서는 설명의 편의상 에너지원이 바람인 경우를 예로 들어 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 예컨대 물을 이용한 발전 등에 적용될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, for convenience of explanation, the case where the energy source is wind is explained as an example, but the present invention is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.2 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전장치는, 회전날개(10); 이 회전날개의 회전으로 구동되어 작동유체를 유동시키는 유압펌프(20); 이 유압펌프의 흡입측에 연결되어 작동유체의 유량을 조절하는 유량조절장치(30); 유압펌프의 토출측에 연결되어 작동유체의 유로를 형성하는 이송라인(40); 이 이송라인에 연결되는 유압모터(50); 및 이 유압모터의 회전으로 구동되어 회전력을 전력으로 변환하는 발전기(60)를 포함하고 있다. As shown in the drawing, the power generating apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a rotary vane 10; A hydraulic pump (20) driven by rotation of the rotary vane to flow a working fluid; A flow rate regulating device 30 connected to the suction side of the hydraulic pump to regulate the flow rate of the working fluid; A transfer line (40) connected to the discharge side of the hydraulic pump to form a flow path of the working fluid; A hydraulic motor 50 connected to the transfer line; And a generator 60 driven by the rotation of the hydraulic motor to convert the rotational force into electric power.

회전날개(10)의 회전축에 유압펌프(20)의 구동축을 함께 연결한다. 이에 따라 회전날개의 회전에 의해 유압펌프가 구동될 수 있다. And the drive shaft of the hydraulic pump 20 is connected to the rotary shaft of the rotary vane 10 together. Accordingly, the hydraulic pump can be driven by the rotation of the rotary vane.

도 2에서는 회전날개(10)의 회전축에 유압펌프(20)가 연결되는데, 예컨대 기어박스 등으로 구성된 증속기(12)를 매개로 하여 연결될 수 있다. 이 증속기는 회전날개의 회전 에너지를 유압펌프(20) 및 유압모터(50)의 구동에, 그리고 발전에 필요한 회전속도로 증속시키게 된다. In FIG. 2, a hydraulic pump 20 is connected to the rotary shaft of the rotary vane 10, and may be connected via a speed reducer 12 composed of, for example, a gear box. This accelerator increases the rotational energy of the rotary vane to drive the hydraulic pump 20 and the hydraulic motor 50 and to increase the rotational speed required for power generation.

하지만, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전장치에서는 반드시 증속기를 구비할 필요는 없고, 회전날개(10)의 회전축에 유압펌프(20)의 구동축이 직결되어도 된다. However, in the power generating apparatus according to the first embodiment of the present invention, it is not always necessary to provide an accelerator, and the drive shaft of the hydraulic pump 20 may be directly connected to the rotary shaft of the rotary vane 10.

또한, 회전날개(10)의 회전축에는 이 회전축의 회전속도를 감지하는 속도센서(14)가 추가로 설치될 수 있다. 이와 별개로 풍속계(16)가 설치될 수 있다.Further, a speed sensor 14 for sensing the rotational speed of the rotary shaft may be additionally provided on the rotary shaft of the rotary vane 10. The anemometer 16 may be separately provided.

유압펌프(20)는 고정용량형 펌프로 될 수 있다. 물론, 가변용량형 펌프도 사용될 수 있지만, 제어가 복잡하고 고가여서 바람직하지 않다. The hydraulic pump 20 may be a fixed displacement pump. Of course, a variable displacement pump can also be used, but the control is complicated and expensive, which is undesirable.

이송라인(40)은 유압펌프(20)의 토출측을 유압모터(50)의 흡입측에 연결한다. 이 이송라인(40)에 의해 유압펌프로부터 토출되는 작동유체가 유압모터로 유입된다.The transfer line 40 connects the discharge side of the hydraulic pump 20 to the suction side of the hydraulic motor 50. The working fluid discharged from the hydraulic pump is introduced into the hydraulic motor by the transfer line (40).

선택적으로, 이송라인(40)에 연결되는 축압기(80)가 마련될 수 있다. 이 축압기(80)는 이송라인(40)으로부터 유입되는 작동유체의 압력을 축적한 후 유압모터(50)에 일정한 유압을 제공하여 유압모터에 연결된 발전기(60)에서 일정한 출력이 발생하게 한다. Optionally, an accumulator 80 connected to the transfer line 40 may be provided. The accumulator 80 accumulates the pressure of the working fluid flowing from the transfer line 40 and then supplies a constant hydraulic pressure to the hydraulic motor 50 so that a constant output is generated in the generator 60 connected to the hydraulic motor.

이로부터, 작동유체가 축압기(80)를 통해 유압모터(50)에 일정하게 공급될 수 있을 뿐 아니라, 작동유체의 유동에 의해 유압 시스템에 가해지는 충격을 최소화하여 장치 또는 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, not only the working fluid can be uniformly supplied to the hydraulic motor 50 through the accumulator 80 but also minimizes the impact applied to the hydraulic system by the flow of the working fluid, thereby improving the durability of the apparatus or the system .

발전기(60)의 회전자에 유압모터(50)의 출력축이 함께 연결된다. 이에 따라 유압모터의 회전에 의해 발전기의 회전자가 회전구동됨으로써 전력을 생산하게 된다. 도 2에는 유압모터(50)의 출력축이 발전기의 회전자와 동축상으로 연결된 예가 나타나 있지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. The output shaft of the hydraulic motor 50 is connected to the rotor of the generator 60 together. Accordingly, the rotation of the generator is rotationally driven by the rotation of the hydraulic motor, thereby generating electric power. 2 shows an example in which the output shaft of the hydraulic motor 50 is coaxially connected with the rotor of the generator, but is not limited thereto.

발전기(60)의 출력 전압 또는 출력 전류가 후술하는 제어기(90)에 입력되어 발전기의 출력이 검출 가능하게 되어 있다.The output voltage or output current of the generator 60 is input to the controller 90 to be described later so that the output of the generator can be detected.

추가로, 유압펌프(20)의 흡입측을 유압모터(50)의 토출측에 연결하는 복귀라인(70)이 포함될 수 있다. 이때, 유압모터 내에서 작동한 작동유체는 복귀라인을 거쳐 유압펌프에 유입되고, 이어서 유압펌프에 의해 압력이 상승되어 유압펌프로부터 토출될 수 있다.In addition, a return line 70 connecting the suction side of the hydraulic pump 20 to the discharge side of the hydraulic motor 50 may be included. At this time, the working fluid operated in the hydraulic motor flows into the hydraulic pump through the return line, and then the pressure is raised by the hydraulic pump and can be discharged from the hydraulic pump.

선택적으로 복귀라인(70)에는 작동유체를 회수 또는 저장하는 탱크(72)가 마련될 수 있으며, 별도의 공급펌프(74)를 통해 작동유체가 펌핑되어 유압펌프로 이송될 수 있다.Alternatively, the return line 70 may be provided with a tank 72 for recovering or storing working fluid, and the working fluid may be pumped through a separate feed pump 74 to be delivered to the hydraulic pump.

본 발명의 주요부를 구성하는 유량조절장치(30)는 모터로 구동되는 유량제어밸브(32)를 포함하고 있다. 또한, 유량조절장치는 후술하는 제어기(90)로부터 제어신호를 전달받아 유량제어밸브의 모터를 제어함으로써, 유량제어밸브의 개도를 조절할 수 있는 유량제어기(34)를 추가로 포함할 수 있다.The flow regulating device 30 constituting the main part of the present invention includes a flow control valve 32 driven by a motor. The flow rate adjusting device may further include a flow rate controller 34 that receives the control signal from the controller 90 to control a motor of the flow rate control valve to adjust the opening degree of the flow rate control valve.

본 발명의 제1실시예에 따른 발전장치는 제어기(90)를 포함할 수 있다. 이 제어기는 유량제어기(34)에 연결되어 유량제어밸브(32)의 개도를 조절함으로써, 회전날개(10)가 바람으로부터 최대 에너지를 얻을 수 있도록 유압펌프(20)의 유량을 조절하게 된다. The power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention may include a controller 90. [ The controller is connected to the flow controller 34 to adjust the opening of the flow control valve 32 to adjust the flow rate of the hydraulic pump 20 so that the rotary vane 10 can obtain maximum energy from the wind.

또한, 제어기(90)는 풍속계(16), 속도센서(14), 압력센서(42), 유량센서(44) 등에 연결될 수 있다. The controller 90 may be connected to the anemometer 16, the velocity sensor 14, the pressure sensor 42, the flow rate sensor 44, and the like.

압력센서(42)는 이송라인(40)에 설치되어 유압펌프(20)로부터 토출되는 작동유체의 압력을 측정하고, 이 압력값에 따른 전류 또는 전압으로 변환하여 제어기(90)로 전송한다. The pressure sensor 42 is installed on the transfer line 40 to measure the pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump 20 and converts it into a current or voltage according to the pressure value and transmits it to the controller 90.

마찬가지로, 유량센서(44)는 이송라인(40)에 설치되어 유압펌프(20)로부터 토출되는 작동유체의 유량을 측정하고, 이 유량값에 따른 전류 또는 전압으로 변환하여 제어기(90)로 전송한다. Similarly, the flow rate sensor 44 measures the flow rate of the working fluid that is installed in the transfer line 40 and is discharged from the hydraulic pump 20, converts the flow rate into a current or voltage corresponding to the flow rate value, and transmits the current or voltage to the controller 90 .

압력센서(42) 및 유량센서(44)로부터 검출되는 작동유체의 유압 및 유량, 속도센서(14)로부터 검출되는 회전날개의 회전속도 등과 같은 측정값에 따라, 제어기(90)는 설정된 운전 사양에 기초하여 유압펌프(20)의 회전에 필요한 유량을 산출하고, 그 결과에 맞추어 전술한 바와 같이 유량제어기(34)에 제어신호를 송신한다. 이 제어신호에 따라, 유량제어기는 유량제어밸브(32)에 구비된 모터를 제어하여 그 개도를 조절함으로써, 유압펌프(20)의 유량을 조절하게 되고, 이로써 효율적인 발전이 이행되게 한다. The controller 90 controls the hydraulic pressure and flow rate of the working fluid detected from the pressure sensor 42 and the flow sensor 44 and the measured value such as the rotating speed of the rotating blades detected from the speed sensor 14, And calculates the flow rate required for the rotation of the hydraulic pump 20 based on the calculated result, and transmits a control signal to the flow controller 34 as described above in accordance with the result. In accordance with the control signal, the flow controller controls the motor provided in the flow control valve 32 to regulate the degree of opening thereof, thereby adjusting the flow rate of the hydraulic pump 20, thereby enabling efficient power generation to be performed.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 발전장치의 작동에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.

회전날개(10)는 예컨대 바람의 에너지를 회전력으로 변환시키고, 그 회전축이 회전하면서 유압펌프(20)를 구동시킨다. 유압펌프가 작동하여 작동유체를 토출하고, 이송라인(40)에 의해 작동유체가 유압모터(50)로 보내어져 유압모터를 구동한다. The rotary vane 10 converts the energy of wind, for example, into rotational force, and drives the hydraulic pump 20 while rotating the rotary shaft. The hydraulic pump operates to discharge the working fluid and the working fluid is sent to the hydraulic motor 50 by the transfer line 40 to drive the hydraulic motor.

유압모터(50)의 회전으로 발전기(60)의 회전자가 회전하고, 발전기에서는 전력을 생산한다. 유압모터에서 배출된 작동유체는 복귀라인(70)에 의해 순환되어 다시 유압펌프(20)에 흡인된다. 이와 같이, 회전날개(10)의 회전력이 유압 시스템을 통하여 전동 되어 발전기에서 전력으로 변환되게 된다.The rotation of the hydraulic motor 50 causes the rotor of the generator 60 to rotate, and the generator produces electric power. The working fluid discharged from the hydraulic motor is circulated by the return line (70) and sucked back to the hydraulic pump (20). As described above, the rotational force of the rotary vane 10 is transmitted through the hydraulic system to be converted into electric power from the generator.

축압기(80)가 마련된 경우에는 유압펌프(20)로부터 고압의 작동유체가 토출되어 축압기에 저장된 후 유압모터(50)의 회전에 필요한 유압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 풍속이 불규칙한 경우에, 풍속이 빠를 때 일부 작동유체를 이용하여 발전하고 나머지 작동유체는 축압기(80)에 저장하여 유압을 축적하며, 풍속이 느릴 때 축압기(80)에 저장된 유압을 이용하여 발전할 수 있게 되므로, 이를 통해 일정한 출력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 발전 효율이 향상되는 효과가 있게 된다.When the accumulator 80 is provided, a high-pressure working fluid is discharged from the hydraulic pump 20 and stored in the accumulator, and then the hydraulic pressure required for rotating the hydraulic motor 50 can be provided. For example, when the wind speed is irregular, when the wind speed is high, some hydraulic fluid is used to generate electricity and the remaining working fluid is stored in the accumulator 80 to accumulate hydraulic pressure. When the wind speed is low, The power can be generated by using the hydraulic pressure, so that not only a constant output can be obtained but also the power generation efficiency is improved.

특히, 이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 발전장치에서는, 유압펌프(20)가 고정용량형이더라도 그 내부로 유입된 작동유체가 고압으로 토출되어 유량제어가 가능하게 된다. 즉, 유압펌프가 작동유체를 흡입할 때 유압펌프의 입구에 일정량의 부압이 형성되도록 유량제어밸브(32)의 개도를 조절하면 유압펌프로 유입되는 유량을 조절할 수 있고, 예컨대 유압펌프의 실린더에 유입된 작동유체만 피스톤에 의해 가압되어 토출되므로 토출유량을 제어할 수 있게 된다.Particularly, in the power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention, even if the hydraulic pump 20 is of the fixed capacity type, the working fluid introduced into the hydraulic pump 20 is discharged at a high pressure to control the flow rate. That is, if the opening degree of the flow control valve 32 is adjusted so that a certain amount of negative pressure is formed at the inlet of the hydraulic pump when the hydraulic pump sucks the working fluid, the flow rate to the hydraulic pump can be adjusted. Only the inflowing working fluid is pressurized and discharged by the piston, so that the discharge flow rate can be controlled.

유량제어기(34)는 제어기(90)로부터 제어신호를 받아 유량제어밸브(32)의 개도를 조절하게 되는데, 유량제어밸브의 개도를 크게 하면, 유압펌프(20)에 작동유체의 흡입이 증가하여, 회전날개(10)의 부하 토크가 증가한다. 부하 토크가 증가하면 회전날개의 회전속도는 감소한다.The flow controller 34 receives the control signal from the controller 90 to adjust the opening degree of the flow control valve 32. When the opening degree of the flow control valve is increased, suction of the working fluid increases in the hydraulic pump 20 , The load torque of the rotary vane 10 increases. As the load torque increases, the rotational speed of the rotating blades decreases.

반대로, 유량제어밸브(32)의 개도를 작게 하면, 유압펌프(20)에 흡입되는 작동유체의 양이 감소하여, 이에 따라 회전날개(10)의 부하 토크가 감소한다. 부하 토크가 감소하면 회전날개의 회전속도는 증가한다.Conversely, if the opening degree of the flow control valve 32 is reduced, the amount of the working fluid sucked into the hydraulic pump 20 decreases, thereby reducing the load torque of the rotary vane 10. As the load torque decreases, the rotational speed of the rotary blades increases.

제어기(90)는 압력센서(42)와 유량센서(44)로부터 신호를 받아 유압펌프(20)의 출력을 계산하며, 이는 유량과 압력의 곱에 해당한다. 또, 최대 출력을 내는 회전날개(10)의 회전속도는 풍속에 의해 결정되므로, 풍속계(16)로 측정된 풍속에 해당하는 최적의 회전속도를 제어할 수 있다. 회전날개의 회전속도는 속도센서(14)에 의해 측정되는데, 이에 따라 출력이 상승하는 방향으로 회전속도가 제어될 수 있다. The controller 90 receives signals from the pressure sensor 42 and the flow sensor 44 and calculates the output of the hydraulic pump 20, which corresponds to the product of the flow rate and the pressure. In addition, since the rotational speed of the rotary vane 10 that produces the maximum output is determined by the wind speed, it is possible to control the optimum rotational speed corresponding to the wind speed measured by the anemometer 16. The rotational speed of the rotary vane is measured by the speed sensor 14, so that the rotational speed can be controlled in the direction in which the output rises.

결국에, 제어기(90)는 유량제어기(34)를 통해 유량제어밸브(32)의 개도를 조절함으로써, 유압펌프(20)의 토출유량을 제어한다. 이와 같이, 풍속의 증가에 수반하여 회전날개(10)의 회전수가 상승하면, 유압펌프(20)의 일회전 토출량을 증가시켜 부하 토크를 증대시킨다. 이로써, 회전날개의 회전속도의 상승을 억제함과 동시에, 작동유체의 유량을 증대시켜 유압모터(50)의 회전도 증속시킴에 따라 발전의 출력을 증가시킬 수 있다.The controller 90 controls the discharge flow rate of the hydraulic pump 20 by adjusting the opening degree of the flow control valve 32 through the flow controller 34. [ Thus, when the number of revolutions of the rotary vane 10 increases with the increase of the wind speed, the amount of one revolution of the hydraulic pump 20 is increased to increase the load torque. Thus, the output of the power generation can be increased by increasing the rotation speed of the hydraulic motor 50 by increasing the flow rate of the working fluid while suppressing the increase of the rotation speed of the rotary vane.

발전기(60)는 원하는 출력 내지 최대 수준의 출력으로 운전되게 됨으로써, 궁극적으로 발전 효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다.
The generator 60 is operated with a desired output or a maximum output level, thereby ultimately maximizing power generation efficiency.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 발전장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 3 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 발전장치는 복수의 회전날개(10), 복수의 유압펌프(20), 및 복수의 유량조절장치(30)를 구비함과 더불어, 복수의 이송라인(40)이 공용의 축압기(80)에 연결되는 점만 제외하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1실시예의 구성요소들과 동일하다. As shown in the drawing, the power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of rotary vanes 10, a plurality of hydraulic pumps 20, and a plurality of flow rate regulating devices 30, Except that the transfer line 40 is connected to the common accumulator 80, the remaining components are the same as those of the first embodiment described above.

이에, 본 발명의 제2실시예에 따른 발전장치를 설명함에 있어, 제1실시예에 의한 발전장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.Therefore, in describing the power generating apparatus according to the second embodiment of the present invention, the same reference numerals are assigned to the same constituent elements as those of the power generating apparatus according to the first embodiment, and detailed description of the configuration and functions thereof will be omitted.

2개 이상의 회전날개(10)를 사용하여 발전하는 경우에, 도 3에 도시된 바와 같이 축압기(80)를 공유할 수 있도록 배치하여도 된다. In the case of generating electricity using two or more rotary vanes 10, the accumulator 80 may be shared as shown in Fig.

복수의 회전날개(10)에 각각 연결되어 있는 복수의 유압펌프(20)로부터 공급되는 작동유체를 한곳에 모아, 즉 하나의 축압기(80)를 거쳐 유압모터(50)와 발전기(60)를 구동하여 전력을 생산하게 되면 유압모터와 발전기를 에너지 변환효율이 높게 운전할 수 있는 장점을 갖게 된다. The hydraulic fluid supplied from a plurality of hydraulic pumps 20 connected to the plurality of rotary vanes 10 is collected in one place and the hydraulic motor 50 and the generator 60 are driven via one accumulator 80 The power generation efficiency of the hydraulic motor and the generator can be increased.

제어기(90)는 복수의 유압펌프(20) 및 복수의 유량조절장치(30)에 대해 공통으로 사용될 수도 있고, 각각의 유압펌프 및 유량조절장치에 독립적으로 연결될 수도 있다.The controller 90 may be commonly used for the plurality of hydraulic pumps 20 and the plurality of flow rate regulating devices 30, or may be independently connected to each of the hydraulic pumps and the flow rate regulating device.

또한, 하나의 축압기(80)에 대해 복수의 유압모터(50)와 복수의 발전기(60)가 연결될 수 있으며, 복수의 유압모터를 연결하는 복귀라인(70)에는 공통으로 작동유체를 회수 또는 저장하는 탱크(72) 또는 작동유체를 펌핑하는 공급펌프(74)를 연결할 수 있다.A plurality of hydraulic motors 50 and a plurality of generators 60 may be connected to one accumulator 80 and a return line 70 connecting a plurality of hydraulic motors may commonly collect or collect the working fluid. A reservoir tank 72 for storing or a feed pump 74 for pumping the working fluid.

회전날개(10)에 연결된 유압펌프(20)의 토크는 유압펌프의 토출유량과 축압기(80)의 압력의 곱에 비례한다. 여기서, 복수의 회전날개를 갖는 본 발명의 제2실시예에 따른 발전장치의 경우에, 축압기의 압력이 모든 유압펌프에 공통으로 작용하게 되므로, 결국 각 유압펌프에서 토출되는 유량을 제어하면 회전날개가 최대로 출력할 수 있게 되는 것이다. The torque of the hydraulic pump 20 connected to the rotary vane 10 is proportional to the product of the discharge flow rate of the hydraulic pump and the pressure of the accumulator 80. [ Here, in the case of the power generating apparatus according to the second embodiment of the present invention having a plurality of rotating blades, the pressure of the accumulator acts on all the hydraulic pumps in common, so that if the flow rate discharged from each hydraulic pump is controlled, The wings will be able to output at maximum.

예를 들어, 복수의 회전날개(10)가 서로 다른 풍황 조건에 있거나 유압펌프(20)의 특성이 상이한 경우에, 회전날개의 회전속도가 작동유체의 유압에 민감하게 된다. 이러한 경우에 유량을 제어하지 않으면, 유압을 낮게 발생하는 어느 한쪽 유압펌프는 공통으로 연결된 축압기(80)의 압력을 극복할 수가 없어 회전을 멈추게 된다. For example, when the plurality of rotary blades 10 are in different wind-up conditions or the characteristics of the hydraulic pump 20 are different, the rotational speed of the rotary blades becomes sensitive to the hydraulic pressure of the working fluid. In this case, if the flow rate is not controlled, any one of the hydraulic pumps that generate a low hydraulic pressure can not overcome the pressure of the common accumulator 80 and stops rotating.

이때, 유압을 낮게 발생하는 해당 유압펌프(20)의 유량조절장치(30)를 통해 유량을 적게 토출하면 해당 회전날개(10)의 회전속도를 상승시켜 회전날개의 출력이 최대가 되게 할 수 있다. At this time, if the flow rate is reduced through the flow rate regulating device 30 of the hydraulic pump 20 with low hydraulic pressure, the rotation speed of the rotary vane 10 is increased to maximize the output of the rotary vane 10 .

반대로, 축압기(80)의 압력이 상대적으로 낮아 회전날개(10)의 회전속도가 과도하게 상승할 때에는 유량을 많이 토출하여 회전속도를 늦추면 회전날개의 출력을 최대로 유지할 수 있다.On the other hand, when the pressure of the accumulator 80 is relatively low and the rotational speed of the rotary vane 10 rises excessively, the output of the rotary vane can be kept to a maximum when the flow rate is increased to slow the rotational speed.

이와 같이 본 발명에 따른 발전장치는 에너지를 최대한 유효하게 이용할 수 있게 됨과 동시에, 복잡한 제어수단을 이용하지 않고서도 간단하고 저렴하게 유압 시스템을 구성하여 제어할 수 있는 장점이 있게 된다. As described above, the power generation apparatus according to the present invention has an advantage that energy can be utilized as effectively as possible and a hydraulic system can be constructed and controlled simply and inexpensively without using complicated control means.

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 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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 foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art 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 within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10: 회전날개 20: 유압펌프
30: 유량조절장치 32: 유량제어밸브
34: 유량제어기 40: 이송라인
50: 유압모터 60: 발전기
70: 복귀라인 80: 축압기
90: 제어기10: rotary blade 20: hydraulic pump
30: Flow control device 32: Flow control valve
34: Flow controller 40: Transfer line
50: Hydraulic motor 60: Generator
70: return line 80: accumulator
90:

Claims (10)

회전날개;
상기 회전날개의 회전으로 구동되어 작동유체를 유동시키는 유압펌프;
상기 유압펌프의 유입측에 연결되어 상기 작동유체의 유량을 조절하는 유량조절장치;
상기 유압펌프의 토출측에 연결되어 상기 작동유체의 유로를 형성하는 이송라인;
상기 이송라인에 연결되는 유압모터; 및
상기 유압모터의 회전으로 구동되어 회전력을 전력으로 변환하는 발전기
를 포함하는 발전장치. Rotary wing;
A hydraulic pump driven by rotation of the rotary vane to flow a working fluid;
A flow rate regulating device connected to an inlet side of the hydraulic pump to regulate a flow rate of the working fluid;
A transfer line connected to a discharge side of the hydraulic pump to form a flow path of the working fluid;
A hydraulic motor connected to the transfer line; And
A generator that is driven by the rotation of the hydraulic motor and converts the rotational force into electric power;
. 제1항에 있어서,
상기 유량조절장치는 모터로 구동되는 유량제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전장치.The method according to claim 1,
Wherein the flow rate regulating device includes a flow rate control valve driven by a motor. 제2항에 있어서,
상기 유량조절장치는 상기 모터를 제어하여 상기 유량제어밸브의 개도를 조절하는 유량제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전장치.3. The method of claim 2,
Wherein the flow rate regulating device further comprises a flow rate controller for controlling the opening of the flow rate control valve by controlling the motor. 제3항에 있어서,
상기 유량제어기는 제어기로부터 제어신호를 전달받고,
상기 제어기는 풍속을 측정하는 풍속계, 상기 회전날개의 회전속도를 측정하는 속도센서, 상기 유압펌프로부터 토출되는 상기 작동유체의 압력을 측정하는 압력센서, 상기 유압펌프로부터 토출되는 상기 작동유체의 유량을 측정하는 유량센서 중 적어도 하나에 연결되어, 해당 측정값에 따라 상기 유압펌프의 회전에 필요한 유량을 산출하고, 산출 결과에 맞추어 상기 유량제어기에 상기 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 발전장치.The method of claim 3,
The flow controller receives a control signal from the controller,
Wherein the controller is provided with an anemometer for measuring the speed of air, a speed sensor for measuring the rotational speed of the rotary vane, a pressure sensor for measuring the pressure of the working fluid discharged from the hydraulic pump, a flow rate of the working fluid discharged from the hydraulic pump And the flow rate controller is connected to at least one of the flow rate measuring sensors to calculate a flow rate required for rotation of the hydraulic pump according to the measured value, and transmits the control signal to the flow rate controller in accordance with the calculation result. 제4항에 있어서,
상기 유압펌프는 고정용량형 펌프인 것을 특징으로 하는 발전장치.5. The method of claim 4,
Wherein the hydraulic pump is a fixed displacement pump. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이송라인에 축압기가 연결되는 것을 특징으로 하는 발전장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And an accumulator is connected to the transfer line. 제6항에 있어서,
상기 유압펌프의 흡입측을 상기 유압모터의 토출측에 연결하는 복귀라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전장치.The method according to claim 6,
Further comprising a return line connecting the suction side of the hydraulic pump to the discharge side of the hydraulic motor. 제7항에 있어서,
상기 복귀라인에는,
상기 작동유체를 회수 또는 저장하는 탱크; 및
상기 작동유체를 펌핑하는 공급펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 발전장치.8. The method of claim 7,
In the return line,
A tank for recovering or storing the working fluid; And
And a supply pump for pumping the working fluid. 제6항에 있어서,
복수의 회전날개, 복수의 유압펌프, 및 복수의 유량조절장치를 구비할 때, 하나의 축압기가 복수의 이송라인에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발전장치.The method according to claim 6,
Wherein one accumulator is connected to a plurality of conveyance lines when a plurality of rotary vanes, a plurality of hydraulic pumps, and a plurality of flow rate regulating devices are provided. 제9항에 있어서,
상기 하나의 축압기에 대해 복수의 유압모터와 복수의 발전기가 연결되는 것을 특징으로 하는 발전장치.
10. The method of claim 9,
Wherein a plurality of hydraulic motors and a plurality of generators are connected to the one accumulator.
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