KR20170108195A - 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법 - Google Patents

파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR20170108195A
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Abstract

본 발명은 파력 발전 시스템에서 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 파력 모델의 댐핑 맵(Damping map)에 따른 P&O(Perturbation and Observation)를 이용하여 최대 파워를 출력하는 PTO 댐핑(Power Take Off damping) 지점을 추종함으로써 파력발전 시스템의 최대 파워 지점을 추종하여 높은 발전량을 기대할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for controlling Maximum Power Point Tracking in wave power generation system}
본 발명은 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 파력 모델의 댐핑 맵(Damping map)에 따른 P&O(Perturbation and Observation)를 이용하여 최대 파워를 출력하는 PTO 댐핑(Power Take Off damping) 지점을 추종하기 위한 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어 신재생 에너지 의무할당제(RPS, Renewable Portapolio standard)와 같이, 정책과 경제성을 고려하여 신재생 해양에너지 개발에 전 세계적인 관심이 증대되고 있으며, 특히, 무한정 에너지원인 파랑을 이용한 파력발전의 상용화를 위해 많은 국가와 기업체가 노력하고 있다.
일반적으로 파력발전은 연속적으로 발생하는 파랑현상을 기계적 운동으로 변환 후, 이를 다시 전기 에너지로 변환하여 발전이 이루어지는 방식의 발전방법을 말한다.
이와 같은 파력 발전의 제어 방식의 경우 파도의 움직임에 따라 부이에 연결된 발전기의 왕복운동을 발전측 컨버터를 이용하여 전기적인 에너지로 변환한다. 파력 발전의 파워는 선형발전기의 추력 및 속도에 의해 결정되며 이는 PTO 댐핑(damping)과 속도의 관계로 분석할 수 있다.
하지만, 파도의 운동이 매우 비선형적이며 불규칙적이기 때문에 일정한 PTO 댐핑을 정확히 해석하기 어려웠다.
한국공개특허 제2013-126950호 (명칭: 전기 기기 및 파력발전을 위한 방법, 2013.11.21)
따라서 상술한 점을 감안한 본 발명의 목적은 파력 모델의 댐핑 맵(Damping map)에 따른 P&O(Perturbation and Observation)를 이용하여 최대 파워를 출력하는 PTO damping 지점을 추종할 수 있도록 하기 위한 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 파도의 속도 및 파력 발전기의 추력, 파워를 모니터링 하여 발전기의 댐핑 제어를 통한 P&O를 이용하여 최대 파워지점을 추종할 수 있도록 하기 위한 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 장치는 PTO(Power Take Off) 댐핑(damping) 지점 추종을 위해 사용되는 PTO 댐핑 증가량, PTO 댐핑 감소량, 기준 파워(PK)를 저장하는 메모리부; 선형발전기의 추력, 속도를 모니터링하고, 상기 모니터링한 추력 및 속도를 기반으로 출력 파워를 계산한 후 미리 설정된 PTO 댐핑량 만큼을 증가 또는 감소시키면서 상기 출력 파워의 추이에 따라 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 장치의 상기 제어부는, 상기 PTO 댐핑 지점을 추종하도록 제어할 시 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 증가시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교하고, 상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 증가시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 장치의 상기 제어부는, 상기 PTO 댐핑 지점을 추종하도록 제어할 시 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 감소시킨 후 비교 기준이 되는 상기 기준 파워(PK)와 상기 출력 파워(PK-1)를 비교하고, 상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 감소시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 방법은 최대 파워 추종을 위한 제어 장치가, 선형발전기의 추력, 속도를 모니터링하는 과정; 상기 모니터링한 추력 및 속도를 기반으로 출력 파워를 계산하는 과정; PTO(Power Take Off) 댐핑(damping)을 증가 또는 감소시키도록 제어하여 이에 따른 파워 추이에 따라 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정을 포함하고, 상기 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정은 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 증가 또는 감소시키면서 상기 출력 파워의 추이에 따라 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 방법에서 상기 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정은, 상기 최대 파워 추종을 위한 제어 장치가 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 증가시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교하는 단계; 상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 증가시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 방법에서 상기 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정은, 상기 최대 파워 추종을 위한 제어 장치가 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 감소시킨 후 비교 기준이 되는 상기 기준 파워(PK)와 상기 출력 파워(PK-1)를 비교하는 단계; 상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 감소시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 파력 모델의 Damping map에 따른 P&O(Perturbation and Observation)를 이용하여 최대 파워 지점을 추종한다. 또한, 파도의 속도 및 파력 발전기의 추력, 파워를 모니터링하여 발전기의 damping 제어를 통한 P&O를 이용하여 최대 파워지점을 추종함으로써 파력발전 시스템의 최대 파워 지점을 추종하여 높은 발전량을 기대할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 선형발전기를 이용한 파력 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최대 파워 지점의 PTO 댐핑 값을 결정하기 위한 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 규칙파에 대한 파력 발전기 출력 파워와 PTO 댐핑의 관계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 방법 제공을 위한 장치의 오퍼레이팅 환경을 나타낸 도면이다.
본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하의 설명 및 도면에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "부", "기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
상술한 용어들 이외에, 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
아울러, 본 발명의 범위 내의 실시 예들은 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조를 가지거나 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다.
예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, CD-ROM 또는 기타 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터 실행가능 명령어, 컴퓨터 판독가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 된 소정의 프로그램 코드 수단을 저장하거나 전달하는 데에 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 기타 매체와 같은 물리적 저장 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
아울러, 본 발명은 퍼스널 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 핸드헬드 장치, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램 가능한 가전제품(programmable consumer electronics), 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 모바일 전화, PDA, 페이저(pager) 등을 포함하는 다양한 유형의 컴퓨터 시스템 구성을 가지는 네트워크 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 PTO damping을 조절하면서 최대 파워 출력하는 damping 값을 추종하기 위한 제어 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 실시예가 적용되는 선형발전기를 이용한 파력 발전 시스템에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 선형발전기를 이용한 파력 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 선형발전기(104)는 플로팅 바디(100)와 스프링(102)으로 연결된 부이(106)의 움직임을 통해 선형 발전이 이루어짐을 알 수 있다.
이때, 부이(106)의 움직임은 하기 <수학식 1>과 같이 도시할 수 있다.
Figure pat00001
A : 부이 면적, g : 중력가속도, M : 부이 질량, ma : 추가 질량
c : PTO 댐핑, b : radiation 댐핑, K : 스프링상수
또한, 선형발전기의 파워 및 추력은 하기 <수학식 2>, <수학식 3>과 같이 도시할 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
P : 출력 파워, vd, vq : d,q축 전압, id, iq : d,q축 전류
w : 모터 속도(rad/sec), Ls : 모터 인덕턴스, pm : 쇄교좌속
F : 모터 추력, V : 모터 속도(m/s), : 극 피치
여기서, PTO damping c는 선형발전기의 전류를 통해 제어가 됨을 확인할 수 있다.
Figure pat00004
P : 출력 파워, F : 모터 추력, V: 모터 속도 (m/s), c : PTO 댐핑
파력발전의 파워는 상기 <수학식 4>와 같이 나타나며 PTO 댐핑(damping)과 V의 인자에 의해 결정된다.
이와 같은 파력발전기의 출력 파워(P)와 PTO 댐핑과의 관계를 그래프 상으로 나타내면 도 5와 같이 도시할 수 있다.
도 5는 규칙파에 대한 파력 발전기 출력 파워와 PTO 댐핑의 관계를 설명하기 위한 예시도이다.
불규칙파의 경우 도시된 도 5와는 다르게 PTO 댐핑의 값이 일정하지 않고 계속 변동하므로 일정한 값 제어를 통해서는 최대 파워를 추종할 수 없게 된다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 최대 파워 지점의 PTO 댐핑 값을 결정하기 위해 P&O(Perturbation and Observation)를 이용하여 최대 파워를 출력하는 PTO damping 지점을 추종할 수 있도록 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치(200)는 제어부(210), 메모리부(314)를 포함하여 구성되고, 선형 발전기(300)로부터 입력되는 선형발전기의 전류를 통해 제어된다.
본 발명에 따른 제어부(210)는 전반적인 파력 발전 시스템의 최대 파워 추종을 위한 제어를 수행한다. 특히, 본 발명에 따른 제어부(210)는 최대 파워 추종을 위한 PTO 댐핑 지점 추종 모듈(212)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 모듈은 각각 소정의 기능을 수행하는 구성 요소로서, 하드웨어, 소프트웨어, 혹은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈은 프로그램 모듈을 의미할 수 있으며, 이는 프로세서(Processor)에 의해 실행되어 소정의 기능을 수행하는, 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 또한, 구성요소들과 '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.
이러한 본 발명의 제어부(210)의 동작에 대해 보다 더 구체적으로 설명하면, PTO 댐핑 지점 추종 모듈(212)은 선형 발전기(300)의 추력, 속도를 모니터링하여 출력 파워를 계산한다. 또한, PTO 댐핑을 증가 또는 감소시키면서 출력 파워의 추이를 살펴보며, 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종한다.
이때, PTO 댐핑 지점 추종 모듈(212)은 PTO 댐핑을 증가시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교한다. 이때, PTO 댐핑 증가량은 미리 설정되어야 할 것이다. 만약, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 증가시키고, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 감소시킨다.
또한, PTO 댐핑 지점 추종 모듈(212)은 PTO 댐핑을 감소시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교한다. 이때, PTO 댐핑 감소량은 미리 설정되어야 할 것이다. 만약, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 감소시키고, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 증가시킨다.
상기한 바와 같이 PTO 댐핑 지점 추종 모듈(212)은 선형발전기의 추력, 속도를 모니터링하여 출력 파워를 계산하고, PTO 댐핑을 증가 또는 감소시키면서 파워의 추이를 살펴보며 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종하는 것이다.
메모리부(314)는 제어부(210)에 의해 실행되거나 처리되는 데이터 혹은 프로그램을 저장하기 위한 구성으로, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media) 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다. 특히, 본 발명에서의 메모리부(314)는 PTO 댐핑 지점 추종 과정에서 사용되는 PTO 댐핑 증가량, PTO 댐핑 감소량, 기준 파워(PK)를 저장한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 3을 참조하여 파도의 속도 및 파력 발전기의 추력, 파워를 모니터링하여 발전기의 댐핑 제어를 통한 P&O를 이용하여 최대 파워지점을 추종할 수 있도록 하기 위한 제어 방법을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 최대 파워 추종을 위한 제어 장치는 선형발전기의 추력, 속도를 모니터링하여 출력 파워를 계산한다.(S300, S302)
이후, PTO 댐핑을 증가 또는 감소시키도록 제어하여 이에 따른 파워 추이를 살펴보며 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종한다.(S304, S306)
상기의 S304, S306단계에서 최대 파워 지점의 PTO 댐핑 값을 결정하기 위한 구체적인 과정은 하기 도 4를 참조하여 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최대 파워 추종을 위한 제어 장치에서 최대 파워 지점의 PTO 댐핑 값을 결정하기 위한 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 최대 파워 추종을 위한 제어 장치는 PTO 댐핑을 증가시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교한다.(S400, S402) 이때, PTO 댐핑 증가량은 미리 설정되어야 할 것이다. 만약, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 증가시키고, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 감소시킨다.
또한, 최대 파워 추종을 위한 제어 장치는 PTO 댐핑을 감소시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교한다.(S400, S402) 이때, PTO 댐핑 감소량은 미리 설정되어야 할 것이다. 만약, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 감소시키고, 출력 파워(PK-1)가 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 증가시킨다.
즉, PTO damping을 증가, 감소시키면서 파워의 추이를 살펴보며 최대 파워를 내는 PTO damping 지점을 추종하는 것이다.
이상으로 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 방법에 대해 설명하였다.
이때, 기록매체에 기록된 프로그램은 컴퓨터에서 읽히어 설치되고 실행됨으로써 전술한 기능들을 실행할 수 있다.
여기서, 컴퓨터가 기록매체에 기록된 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 기능들을 실행시키기 위하여, 전술한 프로그램은 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 컴퓨터의 장치 인터페이스(Interface)를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다.
이러한 코드는 전술한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Function Code)를 포함할 수 있고, 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수도 있다. 또한, 이러한 코드는 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조 되어야 하는지에 대한 메모리 참조 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨터의 프로세서가 전술한 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 컴퓨터의 프로세서가 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야만 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수도 있다.
이러한, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)과 같은 반도체 메모리를 포함한다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램과 이와 관련된 코드 및 코드 세그먼트 등은, 기록매체를 읽어서 프로그램을 실행시키는 컴퓨터의 시스템 환경 등을 고려하여, 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론되거나 변경될 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시 예들에 따른 각 단계는, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어로 구현되어 컴퓨팅 시스템에 의해 실행될 수 있다. 여기서, "컴퓨팅 시스템"은 전자 데이터 상의 동작의 수행과 함께 동작하는 하나 이상의 소프트웨어 모듈, 하나 이상의 하드웨어 모듈, 또는 그 조합으로서 정의된다. 예를 들면, 컴퓨터 시스템의 정의는 퍼스널 컴퓨터의 오퍼레이팅 시스템과 같은 소프트웨어 모듈 및 퍼스널 컴퓨터의 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 모듈의 물리적인 레이아웃(layout)은 중요하지 않다. 컴퓨터 시스템은 네트워크를 통하여 연결된 하나 이상의 컴퓨터를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 컴퓨팅 시스템은 메모리 및 프로세서와 같은 내부 모듈이 전자 데이터 상의 동작의 수행과 함께 동작하는 하나의 물리적 장치로 구현될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 방법은 이하에서 설명하는 컴퓨팅 시스템을 기반으로 상술한 실시 예들을 수행하도록 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 장치를 제공하기 위한 오퍼레이팅 환경에 대하여 설명하도록 하겠다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 방법 제공을 위한 장치의 오퍼레이팅 환경을 나타낸 도면이다.
도 6 및 이하의 설명은 본 발명이 구현될 수 있는 적절한 컴퓨팅 환경의 간단하고, 일반적인 설명을 제공하고자 한다. 요구사항은 아니지만, 본 발명은 컴퓨터 시스템에 의해 실행되고 있는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터 실행가능 명령어와 관련하여 기술될 수 있다.
일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 태스크를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 컴퓨터 실행가능 명령어, 관련 데이터 구조, 및 프로그램 모듈은 본 명세서에 개시된 발명의 행위를 실행하는 프로그램 코드 수단의 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명을 구현하는 예시적인 컴퓨팅 시스템은 프로세싱 유닛(11), 시스템 메모리(12), 및 상기 시스템 메모리(12)를 포함하는 다양한 시스템 컴포넌트를 상기 프로세싱 유닛(11)에 연결시키는 시스템 버스(10)를 포함하는 형태로 된 컴퓨팅 장치를 포함한다.
프로세싱 유닛(11)은 본 발명의 특징을 구현하도록 설계된 컴퓨터-실행가능 명령어를 실행시킬 수 있다.
시스템 버스(10)는 다양한 버스 아키텍처 중의 임의의 것을 사용하는 로컬 버스, 주변 버스, 및 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러를 포함하는 몇 가지 유형의 버스 구조 중의 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(12)는 ROM(Read Only Memory)(12a) 및 RAM(Random Access Memory)(12b)을 포함한다.
시동중과 같은 때에 컴퓨팅 시스템 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 것을 돕는 기본 루틴을 포함하는 기본 입출력 시스템(BIOS)(13a)은 일반적으로 ROM(12a)에 저장될 수 있다.
컴퓨팅 시스템은 저장 수단을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 하드 디스크로부터 정보를 판독하거나 그 하드 디스크에 정보를 기록하는 하드 디스크 드라이브(15), 자기 디스크로부터 정보를 판독하거나 그 자기 디스크에 정보를 기록하는 자기 디스크 드라이브(16), 및 예를 들면, CD-ROM 또는 기타 광 매체 등의 광 디스크로부터 정보를 판독하거나 그 광 디스크에 정보를 기록하는 광 디스크 드라이브(17)를 포함할 수 있다.
하드 디스크 드라이브(15), 자기 디스크 드라이브(16), 및 광 디스크 드라이브(17)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(18), 자기 디스크 드라이브-인터페이스(19), 및 광 드라이브 인터페이스(20)에 의해 시스템 버스(10)에 접속된다.
또한, 컴퓨팅 시스템은, 저장 수단으로서 외장 메모리(21)를 더 구비할 수 있다. 상기 외장 메모리(21)는 입출력 인터페이스(24)를 통해서 시스템 버스(10)에 접속될 수 있다.
상술한 드라이브 및 그 드라이브에 의해 판독 및 기록되는 관련 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 실행가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 및 기타 데이터의 비휘발성 저장을 제공한다.
본 명세서에서 기술된 예시적인 환경은 하드 디스크(15), 자기 디스크(16) 및 광 디스크(17)를 예시하고 있으나, 이외에 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, DVD, 베루누이 카트리지(Bernoulli cartridge), RAM, ROM, 등을 포함하는, 데이터를 저장하는 다른 유형의 컴퓨터 판독가능 매체가 이용될 수 있다.
상기 프로세싱 유닛(11)에 의해 로딩되어 실행되는, 오퍼레이팅 시스템(13b), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(13c), 기타 프로그램 모듈(13d), 및 프로그램 데이터(13c)를 포함하는 하나 이상의 프로그램 모듈을 포함하는 프로그램 코드 수단은 하드 디스크(15), 자기 디스크(16), 광 디스크(17), ROM(12a) 또는 RAM(12b)에 저장될 수 있다.
아울러, 상기 컴퓨팅 시스템은, 키보드, 포인팅 장치, 마이크로폰, 조이 스틱, 게임 패드, 스캐너, 등과 같은 기타 입력 장치(22)를 통해 사용자로부터 명령 및 정보를 입력 받을 수 있다.
이들 입력 장치(22)는 시스템 버스(10)에 연결된 입출력 인터페이스(24)를 통해 프로세싱 유닛(11)에 접속될 수 있다. 입출력 인터페이스(24)는 예를 들면, 직렬 포트 인터페이스, PS/2 인터페이스, 병렬 포트 인터페이스, USB 인터페이스, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1394 인터페이스(즉, 파이어와이어(FireWire) 인터페이스)와 같은 매우 다양한 서로 다른 인터페이스 중 임의의 것을 논리적으로 나타내거나, 다른 인터페이스의 조합까지도 논리적으로 나타낼 수 있다.
더하여, 본 발명이 적용되는 컴퓨팅 시스템은, 모니터 혹은 LCD와 같은 디스플레이 장치(26) 또는 스피커나 마이크로폰과 같은 오디오 장치(27)를 더 포함할 수 있으며, 이들은, 비디오/오디오 인터페이스(25)를 통해서 시스템 버스(10)에 접속된다. 예를 들면, 스피커 및 프린터 등의 (도시되지 않은) 기타 주변 출력 장치가 컴퓨터 시스템에 또한 접속될 수 있다.
상기 비디오/오디오 인터페이스부(25)는 HDMI(High Definition Multimedia Interface), GDI(Graphics Device Interface) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명을 실행하는 컴퓨팅 시스템은, 예를 들면, 사무실-광역 또는 기업-광역 컴퓨터 네트워크, 홈 네트워크, 인트라넷, 및/또는 인터넷과 같은 네트워크에 접속 가능하다.
컴퓨터 시스템은 이러한 네트워크를 통해, 예를 들면, 원격 컴퓨터 시스템, 원격 애플리케이션, 및/또는 원격 데이터베이스와 같은 외부 소스들과의 데이터를 교환할 수 있다.
이를 위해 본 발명이 적용되는 컴퓨팅 시스템은 외부 소스로부터 데이터를 수신하고/거나 외부 소스로 데이터를 전송하는 네트워크 인터페이스(28)를 포함한다.
네트워크 인터페이스(28)는, 예를 들면, 네트워크 인터페이스 카드 및 대응하는 네트워크 드라이버 인터페이스 사양(Network Driver Interface Specification: "NDIS") 스택과 같은 하나 이상의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 모듈의 논리적 조합으로 나타낼 수 있다.
마찬가지로, 컴퓨터 시스템은 입출력 인터페이스(24)를 통해 외부 소스로부터 데이터를 수신하거나 외부 소스로 데이터를 전송한다.
입출력 인터페이스(24)는 모뎀(23)(예를 들면, 표준 모뎀, 케이블 모뎀, 또는 디지털 가입자선(digital subscriber line: ) 모뎀)에 연결될 수 있으며, 이러한 모뎀(23)을 통해 외부 소스로부터 데이터를 수신하고/거나 외부 소스로 데이터를 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명에 적절한 오퍼레이팅 환경을 나타내지만, 본 발명의 원리는, 필요하다면 적절한 수정으로, 본 발명의 원리를 구현할 수 있는 임의의 시스템에 채용될 수 있다.
도 6에 도시된 환경은 단지 예시적이며 본 발명의 원리가 구현될 수 있는 매우 다양한 환경의 작은 일부도 나타내지 못한다.
아울러, 본 발명의 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 시 발생되는 다양한 정보는 컴퓨팅 시스템에 관련된 임의의 컴퓨터 판독가능 매체에 저장되고 액세스될 수 있다.
예를 들면, 이러한 프로그램 모듈들의 일부 및 관련 프로그램 데이터의 일부는, 시스템 메모리(12)에 저장하기 위해, 오퍼레이팅 시스템(13b), 애플리케이션 프로그램(13c), 프로그램 모듈(13d), 및/또는 프로그램 데이터(13e)에 포함될 수 있다.
또한, 하드 디스크와 같은 대용량(mass) 저장 장치가 컴퓨팅 시스템에 연결되면, 이러한 프로그램 모듈 및 관련 프로그램 데이터는 대용량 저장 장치에 저장될 수 있다.
네트워크 환경에서, 본 발명과 관련된 프로그램 모듈 또는 그 일부는 입출력 인터페이스(24)의 모뎀(23) 또는 네트워크 인터페이스(25)를 통해 연결된 원격 컴퓨터 시스템에 저장될 수 있다. 이러한 모듈의 실행은 전술한 바와 같이 분산형 환경에서 수행될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.
개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다.
반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다.
나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 설명한 주제의 특정한 실시형태를 설명하였다.
기타의 실시형태들은 이하의 청구항의 범위 내에 속한다.
예컨대, 청구항에서 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서도 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다.
일 예로서, 첨부도면에 도시한 프로세스는 바람직한 결과를 얻기 위하여 반드시 그 특정한 도시된 순서나 순차적인 순서를 요구하지 않는다. 특정한 구현 예에서, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 통상의 기술자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다.
이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
본 발명은 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 방법 제공을 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파력 모델의 댐핑 맵(Damping map)에 따른 P&O(Perturbation and Observation)를 이용하여 최대 파워를 출력하는 PTO damping 지점을 추종할 수 있다.
이에 따라 파력발전 시스템의 최대 파워 지점을 추종하여 높은 발전량을 기대할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
따라서 본 발명은 파력 발전 시스템에서 최대 파워 추종을 위한 제어 방법을 통해 파력 발전 산업에 이바지 할 수 있으며, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.
10: 파도 100: 플로팅 바디
102: 스프링 104: 선형발전기
106: 부이 200: 최대 파워 추종을 위한 제어 장치
210: 제어부 212: PTO 댐핑 지점 추종 모듈
314: 메모리부

Claims (6)

  1. PTO(Power Take Off) 댐핑(damping) 지점 추종을 위해 사용되는 PTO 댐핑 증가량, PTO 댐핑 감소량, 기준 파워(PK)를 저장하는 메모리부;
    선형발전기의 추력, 속도를 모니터링하고, 상기 모니터링한 추력 및 속도를 기반으로 출력 파워를 계산한 후 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 증가 또는 감소시키면서 상기 출력 파워의 추이에 따라 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종하도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 파워 추종을 위한 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 PTO 댐핑 지점을 추종하도록 제어할 시 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 증가시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교하고, 상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 증가시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 최대 파워 추종을 위한 제어 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 PTO 댐핑 지점을 추종하도록 제어할 시 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 감소시킨 후 비교 기준이 되는 상기 기준 파워(PK)와 상기 출력 파워(PK-1)를 비교하고, 상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 감소시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 최대 파워 추종을 위한 제어 장치.
  4. 최대 파워 추종을 위한 제어 장치가, 선형발전기의 추력, 속도를 모니터링하는 과정;
    상기 모니터링한 추력 및 속도를 기반으로 출력 파워를 계산하는 과정;
    PTO(Power Take Off) 댐핑(damping)을 증가 또는 감소시키도록 제어하여 이에 따른 파워 추이에 따라 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정은,
    미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 증가 또는 감소시키면서 상기 출력 파워의 추이에 따라 최대 파워를 내는 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정인 것을 특징으로 하는 최대 파워 추종을 위한 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정은,
    상기 최대 파워 추종을 위한 제어 장치가 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 증가시킨 후 비교 기준이 되는 기준 파워(PK)와 이전 출력 파워(PK-1)를 비교하는 단계;
    상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 증가시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 파워 추종을 위한 제어 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 PTO 댐핑 지점을 추종하는 과정은,
    상기 최대 파워 추종을 위한 제어 장치가 미리 설정된 PTO 댐핑량만큼을 감소시킨 후 비교 기준이 되는 상기 기준 파워(PK)와 상기 출력 파워(PK-1)를 비교하는 단계;
    상기 비교 결과 만약 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK)를 초과하면 PTO 댐핑을 감소시키고, 상기 출력 파워(PK-1)가 상기 기준 파워(PK) 미만이면 PTO 댐핑을 증가시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 파워 추종을 위한 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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