KR20180014041A - 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 컴퓨터 저장 매체, 방법 및 장치 - Google Patents

풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 컴퓨터 저장 매체, 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

풍력 발전기 유닛의 컴퓨터 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 요잉 제어 방법 및 장치가 개시된다. 풍력 발전기 유닛의 요잉 제어 방법은 미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻는 단계(11); 주 풍력 방향각을 미리결정된 시간 내에 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터에 벡터 분석을 수행하는 단계(12); 및 주 풍력의 방향각에 따라 풍력 발전기 유닛의 요잉을 제어하는 단계(13)를 포함한다. 풍력 발전기 유닛의 컴퓨터 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 요잉 제어 방법 및 장치에 의해, 비교적 정확한 데이터 기반이 풍력 발전기 유닛의 요잉에 대해 제공되고, 이에 의해 유닛의 요잉의 정확도를 향상시키고, 풍력 에너지의 이용률을 증가시킨다.

Description

풍력 발전기 유닛 컴퓨터 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 요잉 제어 방법 및 장치
본 발명은 풍력 에너지 기술의 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어(yaw control)를 위한 컴퓨터 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 방법 및 장치에 관한 것이다.
풍력 터빈 발전기 시스템(이하, 발전기 시스템이라 칭함)의 중요한 구성요소인 요잉 제어 시스템은 정면측에서 바람에 대면하도록 바람에 대한 발전기 시스템의 위치를 제어하고, 풍력 에너지의 흡수 효율을 증가시키고, 바람에 직접 대면하지 않는 임펠러(impeller)에 기인하는 비대칭 부하를 효과적으로 감소시키는데 사용된다. 요잉 제어 시스템의 목표는 가능한 한 풍력 에너지의 높은 흡수 효율을 갖고 풍향 범위에서 발전기 시스템을 동작 유지하는 것이다.
일반적으로, 기존의 요잉 제어 방식은 일반적으로 이하의 2개의 종류를 갖는데, 하나의 종류는 윈드 베인(wind vane)이 9도의 풍향 편차가 90초 동안 지속되고, 15도의 편차가 50초 동안 지속되고, 또는 최대 25도의 편차가 20초 동안 지속되는 것을 검출하면 시작 요잉과 같은, 윈드 베인에 의한 풍향 피드백을 통해 요잉을 수행하는 것이고, 다른 종류는 팬 임펠러의 전방에 복수의 가상 단면을 설정하고, 이어서 각각의 순간에 임펠러의 전방의 N개의 상이한 단면의 섹션 풍향 및 풍속을 측정하고, 현재 순간(t)까지 각각의 순간에 대응하는 상이한 섹션의 섹션 풍향 및 풍속에 등가의 처리를 수행함으로써, 현재 순간(t)에 대응하는 등가의 풍향(θt)을 발생하고 이를 발전 시스템 요잉 제어를 위한 기초로서 사용하는 것이다.
그러나, 상기 2개의 방식의 결점은 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 위해 제공된 더 낮은 기준 정확도를 야기하는 윈드 시어(wind shear)의 효과에 민감하다는 점이며, 이는 발전기 시스템의 요잉의 정확도를 감소시키고, 풍력 에너지의 이용률의 향상을 방해한다.
본 발명의 제1 양태는 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법을 제공하고, 이 방법은 미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻는 단계; 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하는 단계; 및 주 풍력 에너지의 방향각에 따라 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제2 양태는 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치를 제공하고, 이 장치는 미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻도록 구성된 파라미터 획득 모듈; 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하도록 구성된 방향각 발생 모듈; 및 주 풍력 에너지의 방향각에 따라 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된 요잉 제어 모듈을 포함한다.
본 발명의 제3 양태는 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치를 제공하고, 이 장치는 미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻도록 구성된 획득 디바이스; 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하도록 구성된 프로세서; 및 주 풍력 에너지의 방향각에 따라 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
본 발명의 제4 양태는 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때 컴퓨터 프로세서가 상기 요잉 제어를 위한 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 저장 매체를 제공한다.
본 발명의 제5 양태는 컴퓨터 저장 매체에 의해 판독가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 컴퓨터가 상기 요잉 제어를 위한 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 개략 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계 12의 개략 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 벡터 분해 연산의 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 벡터 합성 연산의 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계 12의 다른 개략 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계 12의 또 다른 개략 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치의 개략도이다.
본 발명의 몇몇 구현예가 첨부 도면과 조합하여, 이하에 상세히 설명될 것이다. 이하의 실시예 및 이하의 실시예의 특징은 상충이 없는 조건 하에서 서로 조합될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 개략 흐름도이고, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법은:
단계 11: 미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻는 단계를 포함한다.
바람 조건의 파라미터는 풍향각 및 풍속을 포함할 수도 있다는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어, 순간(tj)에서 풍향각(θi) 및 대응 풍속(vij)과 같은 바람 조건의 파라미터가 풍속계 및 풍향계와 같은 바람 측정 디바이스에 의해 실시간으로 측정되고 저장될 수도 있다.
실용적인 용례에서, 풍속계 및 풍향계의 이용은 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어의 비용을 절감할 수 있다. 풍속계 및 풍향계에 추가하여, 레이저 레이더 또는 초음파와 같은 바람 조건의 파라미터를 얻는 것이 가능한 다른 디바이스가 또한 데이터 측정을 수행하는데 이용될 수도 있다.
단계 12: 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행함.
시간(tj)에서 풍향각(θi) 및 대응 풍속(vij)과 같은 바람 조건의 상기 파라미터의 획득 후에, 벡터 분석이 0초로부터 tj까지 각각의 순간에 방향각 및 풍속에 따라 수행되어, 주 풍력 에너지의 방향각을 계산한다.
단계 13: 주 풍력 에너지의 방향각에 기초하여 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어함.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 단계 13은 현재 시간에 풍력 터빈 발전기 시스템의 캐빈의 방위각(azimuth angle)을 얻는 단계; 주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 차이값을 계산하는 단계; 주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 차이값에 기초하여 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하는 단계를 포함한다.
주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 차이값의 획득 후에, 차이값은 대응 요잉 동작을 이용하도록 요잉 시스템을 제어하기 위한 결정을 위해 사용될 수도 있다. 요잉을 수행하는 특정 결정 방법 및 동작은 본 실시예에서 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 본 실시예는 이하와 같이: 즉 요잉 편차 임계치 이득의 미리설정된 스케쥴 표에서 현재 풍속에 대응하는 요잉 편차 임계치를 찾아봄으로써, 주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 차이값에 기초하여 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하는 특정 구현예를 제공하는데, 여기서 요잉의 스케쥴을 결정하기 위해 요잉을 제어하는 시뮬레이션 및 실제 경험으로부터 얻어진 요잉 편차 임계치가 요잉 편차 임계치 이득의 상기 스케쥴 표에 저장되어 있다. 주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 상기 차이값이 발견된 요잉 편차 임계치보다 크면, 요잉 동작을 트리거링하기 위해 발전기 시스템에 지시를 결정한다. 발전기 시스템은 요잉 동작의 절차에 기초하여 요잉을 성취할 수도 있다.
본 발명의 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법은 또한, 미리결정된 시간 길이 동안 풍력 터빈 발전기 시스템의 상황 하에서 바람 조건의 파라미터를 실시간으로 얻음으로써, 주 풍력 에너지의 방향각을 결정하기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하여, 비교적 정확한 데이터가 풍력 터빈 발전기 시스템을 위해 제공되고, 발전기 시스템의 요잉의 정확도가 향상되게 되어, 풍력 에너지의 이용률을 증가시킨다.
상기 실시예에 기초하여, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계 12의 개략 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 단계 12는 이하의 단계들을 포함할 수도 있다:
단계 1221: 미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에 대응하는 풍속의 세제곱값을 계산함.
단계 1222: 각각의 순간에서 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 지리 좌표계에서 풍속의 대응 세제곱값에 각각 벡터 분해 연산을 수행함. 구체적으로, 지리 좌표계에서 vij 3의 벡터 분해 연산을 수행한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 벡터 분해 연산의 예시적인 도면이다. 도 3을 참조하면, 0도의 방향이 양의 x-방향이고, 그 반대가 음의 x-방향이고, 90도의 방향이 양의 y-방향이고, 그 반대가 음의 y-방향이라고 가정하여, 상기 시간 기간 동안 바람 조건의 모든 파라미터의 분해 연산을 수행하기 위해 이하의 식 (1) 및 식 (2)를 사용한다.
Figure pct00001
(1)
Figure pct00002
(2)
단계 1223: 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 합계값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 합계값을 각각 계산함.
구체적으로, 그 단위가 헤르츠인 데이터 수집 주파수가 h인 조건에서, 상기 시간 기간 동안 수집된 총 데이터량은 이하와 같다.
Figure pct00003
(3)
0초로부터 tj로의 시간 기간 동안 바람 조건의 파라미터를 도 2에 도시되어 있는 좌표축으로 분해한 후에, 이하의 식 (4) 및 식 (5)를 사용하여 각각의 축의 성분의 합계값을 계산한다.
Figure pct00004
(4)
Figure pct00005
(5)
단계 1224: 합계값에 기초하여, 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 평균값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 평균값을 각각 계산함.
구체적으로, 각각의 축의 성분의 합계값의 평균값을 계산하기 위해 이하의 식 (6) 및 식 (7)을 사용한다.
Figure pct00006
(6)
Figure pct00007
(7)
단계 1225: 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 합계값의 평균값 및 0도 축 성분의 합계값의 평균값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행함.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 벡터 합성 연산의 예시적인 도면이다. 도 4를 참조하면, 계산에 의해, 합성 벡터(vij 3)를 얻고 이어서 vij 3의 대응각인 θj를 얻기 위해, 축 성분의 상기 2개의 합계값의 평균값에 벡터 합성 연산을 수행하는데, 여기서 각도(θj)는 이하의 식 (8)을 사용함으로써 얻어질 수도 있다.
Figure pct00008
(8)
마침내, 벡터 합성 연산의 특징으로부터, 합성 벡터(vij 3)는 최고 풍력 에너지를 갖는 방향인데, 즉 주 풍력 에너지의 방향각(θj)의 얻어지고, 이하의 식 (9)는 주 풍력 에너지의 얻어진 방향각과 캐빈의 현재 방위각에 산술 연산을 수행하도록 구성된다.
Figure pct00009
(9)
따라서, 각도차(△θ)는 바람에 정확하게 대면하는 목적을 성취하고 결국에는 풍력 에너지의 이용률을 향상시키기 위해 요잉 동작을 수행하도록 구성될 수 있는 요잉을 위한 기초를 제공한다.
전술된 바와 같이 먼저 풍속의 세제곱값에 벡터 분해를 수행하는 것 이외에, 대안적으로, 속도에 먼저 벡터 분해를 수행하고, 이어서 세제곱 및 평균 연산을 수행하고 마지막으로 벡터 합성을 통해 방향각을 얻고; 또는 먼저 속도에 벡터 분해를 수행하고, 이어서 각각의 축의 성분의 합계값을 계산하고, 그 후에 평균값을 계산하고 이어서 세제곱 연산을 수행하고, 마지막으로 벡터 합성 연산을 수행함으로써 방향각을 얻는다.
이에 따라, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계 12의 다른 개략 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 단계 12는 이하의 단계들을 포함할 수도 있다:
단계 1251: 미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 각각의 순간에 풍속값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 지리 좌표계에서 대응 풍속값에 분해 연산을 각각 수행함;
단계 1252: 각각의 순간에 대응하는 풍속값의 90도 축 성분의 세제곱값 및 0도 축 성분의 세제곱값을 계산함;
단계 1253: 풍속값의 90도 축 성분의 세제곱값의 합계값 및 풍속값의 0도 축 성분의 세제곱값의 합계값을 계산함;
단계 1254: 합계값에 기초하여 풍속값의 90도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값 및 풍속값의 0도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값을 계산함;
단계 1255: 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값 및 0도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행함.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계 12의 또 다른 개략 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 단계 12는 이하의 단계들을 포함할 수도 있다:
단계 1261: 미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 각각의 순간에 풍속값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 지리 좌표계에서 대응 풍속값에 분해 연산을 각각 수행함;
단계 1262: 풍속값의 90도 축 성분의 합계값 및 풍속값의 0도 축 성분의 합계값을 계산함;
단계 1263: 합계값에 기초하여 풍속값의 90도 축 성분의 합계값의 평균값 및 풍속값의 0도 축 성분의 합계값의 평균값을 계산함;
단계 1264: 평균값에 기초하여 풍속값의 90도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값 및 풍속값의 0도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값을 계산함;
단계 1265: 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값 및 0도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행함.
벡터 분해를 수행하는 단계, 세제곱값을 계산하는 단계, 합계값을 계산하는 단계 및 평균값을 계산하는 단계의 시퀀스는 상이할 수도 있다는 것이 명백하다. 각각의 단계의 특정 계산식은 도 2에 상세히 설명되어 있다. 단계의 시퀀스는 도 5 및 도 6의 다양한 계산 요구에 적응하도록 조정되어 있다. 계산식은 도 2의 견지에서 관련 설명을 참조할 수도 있고, 여기서 반복되지 않을 것이다. 실제 용례에서, 전술된 데이터 처리의 이들 3개의 예시적인 절차 중 하나는 필드 조건에 기초하여 선택될 수도 있다. 게다가, 바람 조건의 파라미터는 또한 기존의 속도 벡터 연산 바람 측정 디바이스에 의해 수집될 수도 있고; 이어서 데이터 처리 및 분석은 본 발명의 실시예에 따른 개념을 이용함으로써 수행되고; 결국에는 요잉을 위한 기초가 제공된다.
전술된 실시예에 기초하여, 이하의 기술적 효과가 또한 얻어질 수도 있는데: 일 양태에서, 벡터 합성 연산의 원리로부터, 순간 기류 교란의 영향이 바람에 정확하게 대면하는 목적을 성취하기 위해 효과적으로 필터링되고; 다른 양태에서, 기류 특성 테스트의 안정성이 데이터 수집을 위한 시간 기간을 적절하게 선택하고 평균값 연산을 수행함으로써 향상되고, 따라서 에러가 감소되고; 다른 양태에서, 본 발명의 실시예는 장비 비용을 증가시키지 않고 적용이 간단하고, 실용적이고, 용이하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치의 개략 흐름도이고, 이 장치는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계를 구현하도록 구성될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치는 파라미터 획득 모듈(710), 방향각 발생 모듈(720) 및 요잉 제어 모듈(730)을 포함한다.
파라미터 획득 모듈(710)은 미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻도록 구성된다.
여기서, 바람 조건의 파라미터는 풍향각 및 풍속을 포함한다.
방향각 발생 모듈(720)은 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방향각 발생 모듈(720)은:
미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에 대응하는 풍속의 세제곱값을 계산하도록 구성된 세제곱 계산 유닛(도면에 도시되어 있지 않음);
각각의 순간에서 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 지리 좌표계에서 풍속의 대응 세제곱값에 각각 벡터 분해 연산을 수행하도록 구성된 벡터 분해 유닛(도면에는 도시되어 있지 않음);
풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 합계값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 합계값을 각각 계산하도록 구성된 합계 계산 유닛(도면에는 도시되어 있지 않음);
합계값에 기초하여, 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 평균값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 평균값을 각각 계산하도록 구성된 평균 계산 유닛(도면에는 도시되어 있지 않음); 및
주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 합계값의 평균값 및 0도 축 성분의 합계값의 평균값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행하도록 구성된 벡터 합성 유닛(도면에는 도시되어 있지 않음)을 포함할 수도 있다.
요잉 제어 모듈(730)은 주 풍력 에너지의 방향각에 따라 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된다.
구체적으로, 요잉 제어 모듈(730)은:
미리설정된 시간에 풍력 터빈 발전기 시스템의 캐빈의 방위각을 얻도록 구성된 방위각 획득 유닛(도면에 도시되어 있지 않음);
주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 차이값을 계산하도록 구성된 차이값 계산 유닛(도면에 도시되어 있지 않음);
차이값에 기초하여 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된 요잉 제어 유닛(도면에 도시되어 있지 않음)을 포함할 수도 있다.
본 발명의 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치는, 미리결정된 시간 길이 동안 풍력 터빈 발전기 시스템의 상황 하에서 바람 조건의 파라미터를 실시간으로 얻고, 주 풍력 에너지의 방향각을 결정하기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하여, 풍력 터빈 발전기 시스템을 위한 비교적 정확한 데이터가 제공되고, 발전기 시스템의 요잉의 정확도가 향상되게 되어, 풍력 에너지의 이용률을 증가시킨다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치의 개략 흐름도이고, 이 장치는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법의 단계를 구현하도록 구성될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치는 획득 디바이스(810), 프로세서(820) 및 제어기(830)를 포함한다.
획득 디바이스(810)는 미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻도록 구성된다.
획득 디바이스는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 바람 측정 센서, 풍속계 및 풍향계, 또는 바람 조건을 수신하기 위한 다른 수신 장치일 수도 있다는 것이 주목된다. 여기서, 바람 조건을 수신하기 위한 수신 장치는 바람 조건의 파라미터가 바람 측정 센서 또는 풍속계 및 풍향계에 의해 측정된 후에 바람 측정 센서 또는 풍속계 및 풍향계에 의해 측정된 바람 조건의 데이터를 수신한다.
프로세서(820)는 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하도록 구성된다.
제어기(830)는 주 풍력 에너지의 방향각에 따라 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된다.
달리 말하면, 요잉 제어를 위한 장치의 프로세서(820)는 바람 조건의 얻어진 파라미터에 따라 주 풍력 에너지의 방향각을 분석하고 계산하고, 결국에는 바람 에너지의 방향각에 따라 요잉 제어를 위한 장치 자체에 의해 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어한다. 특정 구현예에서, 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치는 또한 풍력 터빈 발전기 시스템의 중앙 제어 시스템으로부터 독립적인 장치일 수도 있다. 구체적으로, 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치는 바람 조건의 파라미터를 얻고 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 파라미터의 벡터 분석을 수행하고, 주 풍력 에너지의 최종 방향각을 풍력 터빈 발전기 시스템의 중앙 제어 시스템에 송신하고, 이 중앙 제어 시스템은 이어서 대응 요잉 동작을 구현하기 위해 요잉 명령을 송신한다.
본 발명의 실시예는 컴퓨터 저장 매체 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품을 또한 제공하는데, 여기서 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 프로그램을 저장하고, 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 저장 매체에 의해 판독가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 도 1 또는 도 2에 설명된 요잉 제어를 위한 방법을 수행하게 한다.
통상의 기술자는 본 발명의 실시예가 방법, 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 제공될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 하드웨어 실시예, 소프트웨어 실시예 또는 소프트웨어 및 하드웨어 양태를 조합하는 실시예의 형태를 취할 수도 있다. 더욱이, 본 발명은 컴퓨터 사용가능 프로그램 코드를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 사용가능 저장 매체(이들에 한정되는 것은 아니지만, 디스크 저장장치, 광학 저장장치 등을 포함함)에 의해 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수도 있다.
이들 컴퓨터 프로그램은 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 디바이스 내에 로딩될 수도 있어, 일련의 동작 단계가 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 디바이스 상에서 실행될 수 있게 하여, 컴퓨터 구현된 프로세스를 발생하고, 따라서 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 디바이스에 의해 실행된 명령이 흐름도의 하나 이상의 흐름 및/또는 블록도의 하나 이상의 블록 내의 지정된 기능을 구현하기 위한 단계를 제공한다.
마지막으로, 상기 실시예는 그를 위한 한정이 아니라, 단지 본 발명의 기술적 방안을 예시하기 위한 것이고; 상세한 설명은 상기 실시예를 참조하여 이루어졌지만, 통상의 기술자는 상기 실시예에 따른 기술적 방안에 대한 다양한 수정이 이루어질 수도 있고, 또는 등가물이 기술적 양태의 일부 또는 모두에 대해 치환될 수도 있고; 이러한 수정 또는 치환은 본 발명에 따른 실시예에서 구체화된 기술적 해결책의 범주로부터 기술적 해결책의 성질을 벗어나지 않는다는 것이 주목되어야 한다.

Claims (14)

  1. 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 방법이며,
    미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻는 단계;
    미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하는 단계; 및
    상기 주 풍력 에너지의 방향각에 따라 상기 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바람 조건의 파라미터는 풍향각 및 풍속을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하는 단계는 특히:
    미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에 대응하는 풍속의 세제곱값을 계산하는 단계;
    각각의 순간에서 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 지리 좌표계에서 풍속의 대응 세제곱값에 각각 벡터 분해 연산을 수행하는 단계; 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 합계값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 합계값을 각각 계산하는 단계;
    상기 합계값에 기초하여, 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 평균값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 평균값을 각각 계산하는 단계; 및
    주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 합계값의 평균값 및 0도 축 성분의 합계값의 평균값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하는 단계는 특히:
    미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 각각의 순간에 풍속값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 지리 좌표계에서 대응 풍속값에 분해 연산을 각각 수행하는 단계;
    각각의 순간에 대응하는 풍속값의 90도 축 성분의 세제곱값 및 0도 축 성분의 세제곱값을 계산하는 단계;
    풍속값의 90도 축 성분의 세제곱값의 합계값 및 풍속값의 0도 축 성분의 세제곱값의 합계값을 계산하는 단계;
    상기 합계값에 기초하여 풍속값의 90도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값 및 풍속값의 0도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값을 계산하는 단계; 및
    주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값 및 0도 축 성분의 세제곱값의 합계값의 평균값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하는 단계는 특히:
    미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 각각의 순간에 풍속값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 지리 좌표계에서 대응 풍속값에 분해 연산을 각각 수행하는 단계;
    풍속값의 90도 축 성분의 합계값 및 풍속값의 0도 축 성분의 합계값을 계산하는 단계;
    상기 합계값에 기초하여, 풍속값의 90도 축 성분의 합계값의 평균값 및 풍속값의 0도 축 성분의 합계값의 평균값을 계산하는 단계;
    평균값에 기초하여, 풍속값의 90도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값 및 풍속값의 0도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값을 계산하는 단계; 및
    주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값 및 0도 축 성분의 합계값의 평균값의 세제곱값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 풍력 에너지의 방향각에 기초하여 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하는 단계는:
    미리설정된 순간에 상기 풍력 터빈 발전기 시스템의 캐빈의 방위각을 얻는 단계;
    주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 차이값을 계산하는 단계; 및
    상기 차이값에 기초하여 상기 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치이며,
    미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻도록 구성된 파라미터 획득 모듈;
    미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하도록 구성된 방향각 발생 모듈; 및
    주 풍력 에너지의 방향각에 따라 상기 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된 요잉 제어 모듈을 포함하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 바람 조건의 파라미터는 풍향각 및 풍속을 포함하는, 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 방향각 발생 모듈은 특히:
    미리결정된 시간 기간에 각각의 순간에 대응하는 풍속의 세제곱값을 계산하도록 구성된 세제곱 계산 유닛;
    각각의 순간에서 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분 및 0도 축 성분을 얻기 위해, 각각의 순간에서의 풍향각에 기초하여, 지리 좌표계에서 풍속의 대응 세제곱값에 각각 벡터 분해 연산을 수행하도록 구성된 벡터 분해 유닛;
    풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 합계값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 합계값을 각각 계산하도록 구성된 합계 계산 유닛;
    상기 합계값에 기초하여, 풍속의 세제곱값의 90도 축 성분의 평균값 및 풍속의 세제곱값의 0도 축 성분의 평균값을 각각 계산하도록 구성된 평균값 계산 유닛; 및
    주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 90도 축 성분의 합계값의 평균값 및 0도 축 성분의 합계값의 평균값에 기초하여 벡터 합성 연산을 수행하도록 구성된 벡터 합성 유닛을 포함하는, 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요잉 제어 모듈은:
    미리설정된 시간에 상기 풍력 터빈 발전기 시스템의 캐빈의 방위각을 얻도록 구성된 방위각 획득 유닛;
    주 풍력 에너지의 방향각과 캐빈의 방위각 사이의 차이값을 계산하도록 구성된 차이값 계산 유닛; 및
    상기 차이값에 기초하여 상기 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된 요잉 제어 유닛을 포함하는, 장치.
  11. 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉 제어를 위한 장치이며,
    미리결정된 시간 길이에 따라 바람 조건의 실시간 파라미터를 얻도록 구성된 획득 디바이스;
    미리결정된 시간 길이 동안 주 풍력 에너지의 방향각을 얻기 위해 바람 조건의 얻어진 파라미터의 벡터 분석을 수행하도록 구성된 프로세서; 및
    주 풍력 에너지의 방향각에 따라 상기 풍력 터빈 발전기 시스템의 요잉을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 바람 조건의 파라미터는 풍향각 및 풍속을 포함하는, 장치.
  13. 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때 상기 컴퓨터 프로세서가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 요잉 제어를 위한 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는, 컴퓨터 저장 매체.
  14. 컴퓨터 저장 매체에 의해 판독가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 컴퓨터가 제1항에 따른 요잉 제어를 위한 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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