KR20180033799A - Method, apparatus and computer program for testing pitch control device for wind power generator - Google Patents

Method, apparatus and computer program for testing pitch control device for wind power generator Download PDF

Info

Publication number
KR20180033799A
KR20180033799A KR1020160123196A KR20160123196A KR20180033799A KR 20180033799 A KR20180033799 A KR 20180033799A KR 1020160123196 A KR1020160123196 A KR 1020160123196A KR 20160123196 A KR20160123196 A KR 20160123196A KR 20180033799 A KR20180033799 A KR 20180033799A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pitch control
pitch
information
power generator
wind power
Prior art date
Application number
KR1020160123196A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김진욱
김춘경
이종무
이주훈
천종민
홍지태
조창희
Original Assignee
한국전기연구원
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 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020160123196A priority Critical patent/KR20180033799A/en
Publication of KR20180033799A publication Critical patent/KR20180033799A/en

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
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/30—Commissioning, e.g. inspection, testing or final adjustment before releasing for production
    • 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
    • F03D7/024—Adjusting aerodynamic properties of the blades of individual blades
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The present invention relates to a test method for a wind power generator pitch control device, a device and a computer program for performing a method thereof. More specifically, the test method for testing whether or not the pitch control device appropriately controls each blade of a wind power generator in a collective pitch control (CPC) mode or an individual pitch control (IPC) mode by which virtual environment information such as wind speed generated by a simulator and the rotational speed of the wind power generator is inputted in place of the actual wind power generator, and the device for performing the method thereof are disclosed.

Description

풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법, 그 방법을 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램{METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR TESTING PITCH CONTROL DEVICE FOR WIND POWER GENERATOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wind turbine pitch controller test method, a device for performing the method, and a computer program.

본 발명은 풍력발전기 피치 제어 장치를 테스트하는 방법 및 그 방법을 수행하는 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 실제의 풍력발전기를 대신하여 시뮬레이터에서 생성한 풍속, 풍력발전기 회전 속도 등의 가상의 환경 정보를 입력하고, 통합 피치 제어(CPC: Collective Pitch Control) 및 개별 피치 제어(IPC: Individual Pitch Control) 모드에서 피치 제어 장치가 풍력발전기의 각 블레이드를 적절히 제어하는지 여부를 테스트하는 방법, 그 방법을 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a method of testing a wind turbine pitch controller and an apparatus for performing the method. More specifically, the present invention relates to a wind turbine pitch controller, And a method for testing whether the pitch control device properly controls each blade of the wind power generator in a collective pitch control (CPC) and an individual pitch control (IPC) mode, and a method thereof And a computer program.

최근 세계적으로 에너지 고갈 및 환경오염을 대비하기 위해 친환경 신재생 에너지에 대한 필요성이 증가하면서 대표적인 신재생 에너지인 풍력발전의 효율적으로 이용하고자 하는 노력도 계속되고 있다.Recently, as the need for eco-friendly new renewable energy has increased in order to prepare for energy depletion and environmental pollution worldwide, efforts to efficiently utilize representative renewable energy, such as wind power generation, are continuing.

풍력발전기의 궁극적인 목표는 바람에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하는 것으로, 불규칙한 바람을 이용하여 일정한 최대 전력을 생산하는 기술이 중요하다. 따라서, 불규칙한 바람의 영향을 제어하기 위해 내부에 다양한 제어기법 및 시스템을 탑재한 가변풍속 풍력발전기가 개발되었다.The ultimate goal of wind power generators is to convert wind energy into electrical energy to produce electricity. Techniques that produce constant maximum power using irregular wind are important. Therefore, a variable wind speed wind turbine equipped with various control techniques and systems has been developed to control the influence of irregular winds.

상기 가변풍속 풍력발전기의 가장 중요한 제어방법이 블레이드의 피치 각도를 제어하여 정격속도 이상의 바람이 불 때 일정한 최대 출력을 발생하도록 하는 것이다. 이를 위해 기존의 풍력발전기들은 풍속과 운전중인 발전기 각속도 값을 입력으로 하고 최대 출력을 발생시키는 발전기 각속도 값을 더하는 구조로 구성된 PI 제어기와 리미터를 이용한 블레이드 피치 제어 기법을 널리 사용하고 있었다. 또한, 신경회로망, 퍼지제어기법 등의 인공지능 기법이 연구되고 있다. 여기에는 일정한 최대 출력을 목표로 하는 기법으로 풍력발전기의 모든 블레이드의 피치 각을 동일한 값으로 제어하는 즉, 통합 피치 제어 방식(CPC: Collective Pitch Control)을 사용하고 있었다.The most important control method of the variable wind speed wind power generator is to control the pitch angle of the blades so as to generate a constant maximum output when the wind blows over the rated speed. For this purpose, existing wind turbines have widely used blade pitch control technique using a PI controller and limiter, which has a structure that inputs wind speed and angular speed of generator in operation and adds a generator angular speed value that generates maximum output. Also, artificial intelligence techniques such as neural network and fuzzy control technique are studied. We used a collective pitch control (CPC) method to control the pitch angle of all the blades of the wind turbine to the same value with a technique aiming at a constant maximum output power.

최근에는 풍력발전기의 대형화로 인하여 블레이드의 기계적 부하가 증가하게 되면서 풍력발전기의 일정한 최대 출력뿐만 아니라 풍력발전기 수명 증가를 위한 기계적 부하 감소가 주된 관심사가 되고 있다. 이를 위해 각각의 블레이드에 기계적 부하를 측정할 수 있는 센서를 설치하고, 상기 센서에서 나오는 실시간 출력 부하 값을 이용해 각각의 개별 블레이드 피치 각을 제어하는 개별 피치 제어 방식(IPC: Individual Pitch Control)도 적용되고 있다.Recently, due to the increase in the mechanical load of the blades due to the enlargement of the wind power generators, the mechanical load reduction for increasing the lifetime of the wind power generators as well as the constant maximum output of the wind power generators has become the main concern. For this purpose, a sensor capable of measuring the mechanical load is installed on each blade, and an individual pitch control (IPC: Individual Pitch Control) is applied to control the individual blade pitch angle using the real-time output load value from the sensor .

본 발명은 풍력발전기의 블레이드 수에 대응되는 피치 제어 구동부 및 그에 대응되는 개별 피치 제어 테스트 베드를 구성하여 통합 피치 제어뿐만 아니라 개별 피치 제어 방식이 해당 풍력발전기에 미치는 영향을 테스트하고, 최적화하기 위한 환경을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a pitch control driving unit corresponding to the number of blades of a wind turbine generator and an individual pitch control test bed corresponding thereto, so as to test not only the integrated pitch control but also the influence of the individual pitch control system on the wind turbine, And to provide the above objects.

본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 시스템은,A wind turbine pitch controller test system according to the present invention includes:

풍력발전기의 각 블레이드의 전원 백업장치, 피치 드라이브, 피치 모터, 피치 베어링, 감속기, 피니언 기어, 부하 모터, 부하 모터용 인버터를 포함하는 피치 제어 구동부; 풍속, 풍력발전기의 회전 속도를 포함하는 제1 정보 및 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트(bending moment), 방위각(azimuth angle)을 포함하는 제2 정보를 생성하는 시뮬레이터; 및 상기 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기에 대한 피치 제어 명령을 생성하고, 이를 기초로 상기 피치 제어 구동부의 각 구성을 구동시키는 중앙 제어부를 포함할 수 있다.A pitch control driver including a power backup device for each blade of the wind power generator, a pitch drive, a pitch motor, a pitch bearing, a speed reducer, a pinion gear, a load motor, and an inverter for a load motor; A simulator for generating first information including a wind speed and a rotational speed of the wind power generator and second information including a bending moment and an azimuth angle of each blade of the wind power generator; And a central control unit for generating a pitch control command for the wind turbine based on the first information and the second information, and for driving each configuration of the pitch control driver based on the generated pitch control command.

여기서, 상기 중앙 제어부는, 상기 풍력발전기에 대한 통합 피치 제어(CPC: Collective Pitch Control) 및 개별 피치 제어(IPC: Individual Pitch Control) 중 어느 하나 이상을 포함하는 피치 제어 모드 정보를 생성하는 모드 설정부; 상기 제1 정보에 기초하여 통합 피치 제어 명령을 산출하는 터빈 제어부; 및 상기 피치 제어 모드 정보에 개별 피치 제어 모드가 포함되어 있는 경우에는 상기 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 개별 피치 제어 명령을 산출하고, 상기 통합 피치 제어 명령 및 개별 피치 제어 명령 중 어느 하나 이상을 상기 피치 제어 구동부에 전송하는 피치 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the central control unit may include a mode setting unit for generating pitch control mode information including at least one of a collective pitch control (CPC) and an individual pitch control (IPC) for the wind turbine generator, ; A turbine control unit for calculating an integrated pitch control command based on the first information; And generating a separate pitch control command for each blade of the wind power generator based on the second information when the pitch control mode information includes an individual pitch control mode, And a pitch control unit for transmitting at least one of the pitch control signals to the pitch control driver.

또한, 상기 테스트 시스템은, 상기 제1 정보 및 제2 정보로부터 산출한 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 부하값을 이용하여 상기 부하 모터에 대한 토크 명령을 산출하는 부하 모터 제어부를 더 포함하며, 상기 부하 모터는, 상기 피치 모터의 반대방향으로 회전할 수 있다.The test system may further include a load motor control unit that calculates a torque command for the load motor using a load value for each blade of the wind power generator calculated from the first information and the second information, The load motor can rotate in the direction opposite to the pitch motor.

또한, 상기 시뮬레이터는, 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트, 방위각 및 풍속을 별도로 생성하고, 상기 피치 제어부는, 상기 풍력발전기의 각 블레이드마다 별도로 개별 피치 제어 명령을 생성할 수 있다.Further, the simulator separately generates a bending moment, an azimuth angle, and a wind speed of each blade of the wind power generator, and the pitch control unit may separately generate a separate pitch control command for each blade of the wind power generator.

본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법은,A method for testing a wind turbine pitch controller according to the present invention includes:

풍속, 풍력발전기의 회전 속도를 포함하는 제1 정보 및 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트(bending moment), 방위각(azimuth angle)을 포함하는 제2 정보를 생성하는 단계; 상기 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기에 대한 피치 제어 명령을 생성하고, 이를 기초로 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 전원 백업장치, 피치 드라이브, 피치 모터, 피치 베어링, 감속기, 피니언 기어, 부하 모터, 부하 모터용 인버터를 포함하는 피치 제어 구동부의 각 구성을 구동시키는 단계를 포함할 수 있다.Generating second information including first information including a wind speed and a rotational speed of the wind power generator and a bending moment and an azimuth angle of each blade of the wind power generator; A pitch drive, a pitch motor, a pitch bearing, a speed reducer, a pinion gear, and a pinion gear of each of the blades of the wind power generator based on the first information and the second information, , A load motor, and an inverter for a load motor.

여기서, 상기 구동시키는 단계는, 상기 풍력발전기에 대한 통합 피치 제어(CPC: Collective Pitch Control) 및 개별 피치 제어(IPC: Individual Pitch Control) 중 어느 하나 이상을 포함하는 피치 제어 모드 정보를 생성하는 단계; 상기 제1 정보에 기초하여 통합 피치 제어 명령을 산출하는 단계; 및 상기 피치 제어 모드 정보에 개별 피치 제어 모드가 포함되어 있는 경우에는 상기 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 개별 피치 제어 명령을 산출하고, 상기 통합 피치 제어 명령 및 개별 피치 제어 명령 중 어느 하나 이상을 상기 피치 제어 구동부에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the driving may include generating pitch control mode information including at least one of a collective pitch control (CPC) and an individual pitch control (IPC) for the wind turbine generator; Calculating an integrated pitch control command based on the first information; And generating a separate pitch control command for each blade of the wind power generator based on the second information when the pitch control mode information includes an individual pitch control mode, To the pitch control driver.

본 발명의 실시예에 따르면, 풍력발전기의 피치 제어에 있어서 통합 피치 제어뿐만 아니라 개별 피치 제어 방식이 풍력발전기에 미치는 영향을 테스트하기 위한 환경을 마련하였다.According to the embodiment of the present invention, an environment for testing the influence of the individual pitch control method on the wind turbine as well as the integrated pitch control in the pitch control of the wind turbine is provided.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 시스템의 전체 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법의 순서를 도시한 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 shows the overall configuration of a wind turbine pitch controller test system according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of testing a wind turbine pitch controller according to the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.The following examples are provided to aid in a comprehensive understanding of the methods, apparatus, and / or systems described herein. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. The terms used in the detailed description are intended only to describe embodiments of the invention and should in no way be limiting. Unless specifically stated otherwise, the singular forms of the expressions include plural forms of meanings. In this description, the expressions "comprising" or "comprising" are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, Should not be construed to preclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, operations, elements, portions or combinations thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.It is also to be understood that the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms may be used to distinguish one component from another .

이하에서는, 본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법, 그 방법을 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램을 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a method for testing a wind turbine pitch controller according to the present invention, an apparatus for performing the method, and a computer program will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 시스템의 전체 구성을 도시한 것이다.1 shows the overall configuration of a wind turbine pitch controller test system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 시스템은 시뮬레이터(100), 중앙 제어부(200) 및 피치 제어 구동부(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 피치 제어 구동부(300)는 풍력발전기의 각 블레이드에 대응되므로 3개의 구동부 세트로 구성될 수 있다. 또한, 상기 시뮬레이터(100)와 중앙 제어부(200)를 구분된 구성으로 도시하였으나, 단일 물리장치에 포함되는 구성일 수도 있다.Referring to FIG. 1, a wind turbine pitch controller test system according to the present invention may include a simulator 100, a central controller 200, and a pitch control driver 300. In addition, the pitch control driver 300 corresponds to each blade of the wind power generator, and thus may be composed of three sets of driving units. In addition, although the simulator 100 and the central control unit 200 are shown as separate components, they may be included in a single physical device.

상기 시뮬레이터(100)는 풍속, 풍력발전기의 회전 속도, 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트(bending moment), 방위각(azimuth angle) 등 풍력발전기의 주변 환경이나 풍력발전기의 각 블레이드 조건에 대한 가상의 정보를 생성할 수 있다. 설명의 편의상, 통합 피치 제어에 요구되는 풍속과 풍력발전기의 회전 속도 등의 정보를 제1 정보라고 하고, 개별 피치 제어에 요구되는 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트, 방위각 등의 정보를 제2 정보라고 칭한다. 풍력발전기 피치 제어 장치의 테스트를 위하여 실물 크기의 풍력발전기를 설치하여 테스트하는 것은 현실적으로 여러가지 제약이 있으므로, 본 발명에서는 위와 같이 가상 데이터를 이용하여 테스트하게 된다. 특히, 풍력발전기 블레이드의 실제 길이는 수십 미터에 달하므로 테스트 시스템 내에서 실물로 구현하는데는 한계가 있어 블레이드의 휨 모멘트, 방위각 등의 가상 데이터를 이용하게 되는 것이다.The simulator 100 calculates the virtual environment information of the wind turbine generating conditions such as the wind speed, the rotational speed of the wind turbine generator, the bending moment of each blade of the wind turbine generator, the azimuth angle, Lt; / RTI > For convenience of explanation, the information such as the wind speed required for the integrated pitch control and the rotational speed of the wind power generator is referred to as first information, and the information such as the bending moment and the azimuth angle of each blade of the wind power generator required for the individual pitch control, Quot; Since there are practical limitations in installing and testing a real size wind turbine for testing the wind turbine pitch controller, the present invention uses the virtual data as described above. In particular, since the actual length of a wind turbine blade reaches several tens of meters, there is a limitation in actual implementation in a test system, and virtual data such as the bending moment and azimuth angle of the blade are used.

또한, 상기 시뮬레이터(100)에서 생성되는 상기 제1 정보 및 제2 정보는 외부 센서로부터 획득된 데이터에 기초하여 동적으로 변화되는 값일 수 있으며, 필요에 따라서는 사용자가 임의의 값을 입력하는 방법으로 생성할 수도 있다. The first information and the second information generated by the simulator 100 may be dynamically changed values based on data obtained from an external sensor. If necessary, the user may input an arbitrary value .

상기 중앙 제어부(200)는 상기 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기에 대한 피치 제어 명령을 생성을 생성할 수 있다. 상기 중앙 제어부(200)는 데이터 연산 처리, 데이터 송수신 등의 기능을 수행할 수 있고, 기능이 제한되어 있지 않으며 응용 프로그램을 통해 상당 부분 기능을 변경하거나 확장할 수 있는 전자 장치를 포함할 수 있다. 또한, 하나의 물리적 서버로 구현될 수도 있으나, 필요에 따라서는 복수의 물리적 서버로 구현하는 것도 가능하다.The central control unit 200 may generate a pitch control command for the wind turbine based on the first information and the second information. The central control unit 200 may include an electronic device capable of performing data arithmetic processing, data transmission / reception, and the like, and whose functions are not limited and can be changed or expanded substantially through an application program. Also, it may be implemented as one physical server, but it may be implemented by a plurality of physical servers as needed.

상기 중앙 제어부(200)는 보다 구체적으로, 모드 설정부(210), 터빈 제어부(220), 피치 제어부(230) 및 부하 모터 제어부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.More specifically, the central control unit 200 may include a mode setting unit 210, a turbine control unit 220, a pitch control unit 230, and a load motor control unit 240.

상기 모드 설정부(210)는 풍력발전기의 피치 제어를 위하여 통합 피치 제어 및 개별 피치 제어 중 어느 하나 이상을 포함하는 피치 제어 모드 정보를 생성할 수 있다. 즉, 상기 풍력발전기를 통합 피치 제어 또는 개별 피치 제어 중 어느 하나의 방식으로만 제어하도록 하는 모드 정보를 생성할 수도 있고, 양자 모두를 이용하여 제어하도록 하는 모드 정보를 생성할 수도 있다.The mode setting unit 210 may generate pitch control mode information including at least one of integrated pitch control and individual pitch control for pitch control of the wind turbine generator. That is, it is possible to generate mode information for controlling the wind power generator only in one of the integrated pitch control and the individual pitch control, or to generate mode information for controlling the both using both.

또한, 상기 모드 설정부(210)는 피치 제어 모드 정보뿐만 아니라 상기 피치 제어 구동부(300)의 각 구성을 구동시키기 위한 각종 시스템 구동 정보를 생성 및 제공할 수도 있다.In addition, the mode setting unit 210 may generate and provide various system drive information for driving each configuration of the pitch control driver 300 as well as the pitch control mode information.

상기 터빈 제어부(220)는 상기 시뮬레이터(100)로부터 상기 제1 정보를 수신하고, 그에 기초하여 통합 피치 제어 명령을 산출할 수 있다. 또한, 상기 모드 설정부(210)로부터는 피치 제어 모드 정보를 수신할 수 있다. 상기 터빈 제어부(220)는 수신한 피치 제어 모드 정보에 통합 피치 제어 모드가 포함되어 있는 경우에만 상기 통합 피치 제어 명령을 생성할 수도 있다.The turbine control unit 220 may receive the first information from the simulator 100 and may calculate an integrated pitch control command on the basis of the first information. In addition, the mode setting unit 210 can receive the pitch control mode information. The turbine control unit 220 may generate the integrated pitch control command only when the integrated pitch control mode is included in the received pitch control mode information.

상기 피치 제어부(230)는 상기 터빈 제어부(220)로부터 산출된 통합 피치 제어 명령 및 피치 제어 모드 정보를 수신할 수 있다. 만약, 상기 피치 제어 모드 정보에 개별 피치 제어 모드가 포함되어 있는 경우에는 상기 시뮬레이터(100)로부터 수신한 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 개별 피치 제어 명령을 산출할 수 있다. 산출된 개별 피치 제어 명령과 상기 통합 피치 제어 명령을 합산하여 풍력발전기의 각 블레이드에 대응되는 피치 제어 구동부(300)에 전송할 수 있다.The pitch controller 230 may receive the integrated pitch control command and the pitch control mode information calculated from the turbine controller 220. If the pitch control mode information includes the individual pitch control mode, the individual pitch control command for each blade of the wind power generator can be calculated based on the second information received from the simulator 100. The calculated individual pitch control command and the integrated pitch control command may be summed and transmitted to the pitch control driver 300 corresponding to each blade of the wind power generator.

즉, 상기 터빈 제어부(220)는 통합 피치 제어를 담당하게 되고, 상기 피치 제어부(230)는 개별 피치 제어를 담당하게 된다.That is, the turbine control unit 220 performs integrated pitch control, and the pitch control unit 230 performs individual pitch control.

상기 부하 모터 제어부(240)는 상기 제1 정보 및 제2 정보로부터 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 부하값을 산출하고, 그에 기초하여 부하 모터에 대한 토크 명령을 산출할 수 있다. 다만, 이에 국한되는 것은 아니고 상기 부하 모터에 대한 토크 명령은 상기 중앙 제어부(200)에서 산출하여 상기 부하 모터 제어부(240)에 제공하는 것으로 설계할 수도 있다.The load motor control unit 240 may calculate a load value for each blade of the wind power generator from the first information and the second information, and calculate a torque command for the load motor based thereon. However, the present invention is not limited to this, and the torque command for the load motor may be calculated by the central control unit 200 and provided to the load motor control unit 240.

상기 피치 제어 구동부(300)는 풍력발전기의 각 블레이드의 전원 백업장치, 피치 드라이브, 피치 모터, 피치 베어링, 감속기, 피니언 기어, 부하 모터, 부하 모터용 인버터 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 풍력발전기는 3개의 블레이드를 가지므로 본 발명에 따른 시스템은 3 세트의 물리적으로 구분된 피치 제어 구동부를 포함할 수 있다. 실제 풍력발전기의 블레이드 수와 동일하게 구분된 피치 제어 구동부를 마련하게 되므로 종래에 하나의 피치 제어 구동부만으로 시뮬레이션을 수행하던 것에 비하여 실험의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The pitch control driver 300 may include a power backup device for each blade of the wind power generator, a pitch drive, a pitch motor, a pitch bearing, a speed reducer, a pinion gear, a load motor, an inverter for a load motor, Generally, since the wind turbine has three blades, the system according to the present invention may include three sets of physically separated pitch control drivers. Since the pitch control driver is divided into the same number as the number of blades of the actual wind turbine generator, it is possible to improve the accuracy and reliability of the experiment as compared with the conventional simulation in which only one pitch control driver is used.

도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법의 순서를 도시한 것이다.2 is a flowchart illustrating a method of testing a wind turbine pitch controller according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법은, 풍력발전기 시뮬레이션 정보 수신 단계(S210), 통합 피치 제어 명령 산출 단계(S220) 및 개별 피치 제어 명령 산출 및 명령 전송 단계(S230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the method for testing a wind turbine pitch controller according to the present invention includes a wind power generator simulation information receiving step S210, an integrated pitch control command calculating step S220, and an individual pitch control command calculating and command transmitting step S230 ).

우선, S210 단계에서 풍속, 풍력발전기의 회전 속도를 포함하는 제1 정보 및 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트(bending moment), 방위각(azimuth angle)을 포함하는 제2 정보를 생성할 수 있다. 다만, 이에 국한되는 것은 아니고, 별도의 주체에서 생성된 제1 정보 및 제2 정보를 수신하여 동작할 수도 있다.First, in step S210, first information including the wind speed, the rotational speed of the wind power generator, and second information including the bending moment and the azimuth angle of each blade of the wind power generator can be generated. However, the present invention is not limited to this, and the first information and the second information generated by another subject may be received and operated.

S220 단계에서는 상기 제1 정보에 기초하여 통합 피치 제어 명령을 산출할 수 있다.In step S220, the integrated pitch control command may be calculated based on the first information.

S230 단계에서는 상기 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 개별 피치 제어 명령을 산출하고, 상기 통합 피치 제어 명령과 개별 피치 제어 명령을 합산한 제어 명령을 각 블레이드에 대응되는 피치 제어 구동부에 전송할 수 있다.In step S230, a control command is generated for each blade of the wind turbine based on the second information, and a control command, which is a sum of the integrated pitch control command and the individual pitch control command, Lt; / RTI >

여기서, 상기 S220 단계에서의 통합 피치 제어 명령 및 S230 단계에서의 개별 피치 제어 명령은 피치 제어 모드에 각각 통합 피치 제어 모드 정보 및 개별 피치 제어 모드 정보가 포함되어 있는 경우에만 산출될 수도 있다.Here, the integrated pitch control command in step S220 and the individual pitch control command in step S230 may be calculated only when the pitch control mode information includes the integrated pitch control mode information and the individual pitch control mode information, respectively.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 작성된 프로그램은 매체에 저장될 수 있다.Meanwhile, the embodiments of the present invention described above can be written in a program that can be executed in a computer, and the created program can be stored in a medium.

상기 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The medium may be a storage such as a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (e.g. CD ROM, DVD, etc.) and a carrier wave Media, but is not limited thereto.

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 기재된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 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 described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but are intended to be illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 시뮬레이터 200: 중앙 제어부
210: 모드 설정부 220: 터빈 제어부
230: 피치 제어부 240: 부하 모터 제어부
300: 피치 제어 구동부100: simulator 200: central control unit
210: mode setting unit 220: turbine control unit
230: pitch controller 240: load motor controller
300: pitch control driver

Claims (7)

풍력발전기의 각 블레이드의 전원 백업장치, 피치 드라이브, 피치 모터, 피치 베어링, 감속기, 피니언 기어, 부하 모터, 부하 모터용 인버터를 포함하는 피치 제어 구동부;
풍속, 풍력발전기의 회전 속도를 포함하는 제1 정보 및 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트(bending moment), 방위각(azimuth angle)을 포함하는 제2 정보를 생성하는 시뮬레이터; 및
상기 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기에 대한 피치 제어 명령을 생성하고, 이를 기초로 상기 피치 제어 구동부의 각 구성을 구동시키는 중앙 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 시스템.
A pitch control driver including a power backup device for each blade of the wind power generator, a pitch drive, a pitch motor, a pitch bearing, a speed reducer, a pinion gear, a load motor, and an inverter for a load motor;
A simulator for generating first information including a wind speed and a rotational speed of the wind power generator and second information including a bending moment and an azimuth angle of each blade of the wind power generator; And
A central control unit for generating a pitch control command for the wind turbine based on the first information and the second information and for driving each configuration of the pitch control driver based on the generated pitch control command;
Wherein the wind turbine pitch control device test system comprises:
제1항에 있어서,
상기 중앙 제어부는,
상기 풍력발전기에 대한 통합 피치 제어(CPC: Collective Pitch Control) 및 개별 피치 제어(IPC: Individual Pitch Control) 중 어느 하나 이상을 포함하는 피치 제어 모드 정보를 생성하는 모드 설정부;
상기 제1 정보에 기초하여 통합 피치 제어 명령을 산출하는 터빈 제어부; 및
상기 피치 제어 모드 정보에 개별 피치 제어 모드가 포함되어 있는 경우에는 상기 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 개별 피치 제어 명령을 산출하고, 상기 통합 피치 제어 명령 및 개별 피치 제어 명령 중 어느 하나 이상을 상기 피치 제어 구동부에 전송하는 피치 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 시스템.
The method according to claim 1,
The central control unit,
A mode setting unit for generating pitch control mode information including at least one of a collective pitch control (CPC) and an individual pitch control (IPC) for the wind turbine generator;
A turbine control unit for calculating an integrated pitch control command based on the first information; And
And if the pitch control mode information includes an individual pitch control mode, generates an individual pitch control command for each blade of the wind power generator based on the second information, A pitch control unit transmitting at least one of the pitch control signals to the pitch control driver;
Wherein the wind turbine pitch control device test system comprises:
제1항에 있어서,
상기 테스트 시스템은,
상기 제1 정보 및 제2 정보로부터 산출한 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 부하값을 이용하여 상기 부하 모터에 대한 토크 명령을 산출하는 부하 모터 제어부를 더 포함하며,
상기 부하 모터는, 상기 피치 모터의 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 시스템.
The method according to claim 1,
The test system includes:
Further comprising a load motor control unit for calculating a torque command for the load motor by using a load value for each blade of the wind power generator calculated from the first information and the second information,
And the load motor rotates in a direction opposite to the pitch motor.
제2항에 있어서,
상기 시뮬레이터는,
상기 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트, 방위각 및 풍속을 별도로 생성하고,
상기 피치 제어부는,
상기 풍력발전기의 각 블레이드마다 별도로 개별 피치 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치 제어 장치 테스트 시스템.
3. The method of claim 2,
The simulator includes:
The bending moment, the azimuth angle, and the wind speed of each blade of the wind power generator are separately generated,
Wherein the pitch control unit includes:
Wherein each of the blades of the wind turbine generates a separate pitch control command for each blade of the wind turbine.
풍속, 풍력발전기의 회전 속도를 포함하는 제1 정보 및 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 휨 모멘트(bending moment), 방위각(azimuth angle)을 포함하는 제2 정보를 생성하는 단계; 및
상기 제1 정보 및 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기에 대한 피치 제어 명령을 생성하고, 이를 기초로 상기 풍력발전기의 각 블레이드의 전원 백업장치, 피치 드라이브, 피치 모터, 피치 베어링, 감속기, 피니언 기어, 부하 모터, 부하 모터용 인버터를 포함하는 피치 제어 구동부의 각 구성을 구동시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 피치 제어 장치 테스트 방법.
Generating second information including first information including a wind speed and a rotational speed of the wind power generator and a bending moment and an azimuth angle of each blade of the wind power generator; And
A pitch drive, a pitch motor, a pitch bearing, a speed reducer, a pinion gear, and a pinion gear of each of the blades of the wind power generator based on the first information and the second information, Driving each constitution of a pitch control driver including a load motor and an inverter for a load motor;
And a pitch control device for testing the pitch control device.
제5항에 있어서,
상기 구동시키는 단계는,
상기 풍력발전기에 대한 통합 피치 제어(CPC: Collective Pitch Control) 및 개별 피치 제어(IPC: Individual Pitch Control) 중 어느 하나 이상을 포함하는 피치 제어 모드 정보를 생성하는 단계;
상기 제1 정보에 기초하여 통합 피치 제어 명령을 산출하는 단계; 및
상기 피치 제어 모드 정보에 개별 피치 제어 모드가 포함되어 있는 경우에는 상기 제2 정보에 기초하여 상기 풍력발전기의 각 블레이드에 대한 개별 피치 제어 명령을 산출하고, 상기 통합 피치 제어 명령 및 개별 피치 제어 명령 중 어느 하나 이상을 상기 피치 제어 구동부에 전송하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the driving comprises:
Generating pitch control mode information including at least one of Collective Pitch Control (CPC) and Individual Pitch Control (IPC) for the wind turbine;
Calculating an integrated pitch control command based on the first information; And
And if the pitch control mode information includes an individual pitch control mode, generates an individual pitch control command for each blade of the wind power generator based on the second information, Transmitting at least one to the pitch control driver;
Wherein the wind turbine pitch control device is a wind turbine pitch control device.
하드웨어와 결합되어 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 풍력발전기 피치 제어 장치 테스트 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a medium for executing a wind turbine pitch controller test method according to any one of claims 5 and 6 in combination with hardware.
KR1020160123196A 2016-09-26 2016-09-26 Method, apparatus and computer program for testing pitch control device for wind power generator KR20180033799A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160123196A KR20180033799A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Method, apparatus and computer program for testing pitch control device for wind power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160123196A KR20180033799A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Method, apparatus and computer program for testing pitch control device for wind power generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180033799A true KR20180033799A (en) 2018-04-04

Family

ID=61975297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160123196A KR20180033799A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Method, apparatus and computer program for testing pitch control device for wind power generator

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180033799A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108343565A (en) * 2018-04-26 2018-07-31 中国矿业大学 Wind turbines permanent magnet direct-drive pitch-variable system dynamic load simulating device and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108343565A (en) * 2018-04-26 2018-07-31 中国矿业大学 Wind turbines permanent magnet direct-drive pitch-variable system dynamic load simulating device and method
CN108343565B (en) * 2018-04-26 2023-12-19 中国矿业大学 Dynamic load simulation device and method for permanent magnet direct drive variable pitch system of wind turbine generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fitzgerald et al. Improved reliability of wind turbine towers with active tuned mass dampers (ATMDs)
Barlas et al. Model predictive control for wind turbines with distributed active flaps: incorporating inflow signals and actuator constraints
US9784241B2 (en) System and method for controlling a wind turbine
Fleming et al. SOWFA super-controller: A high-fidelity tool for evaluating wind plant control approaches
EP3263890B1 (en) Methods and systems for feedforward control of wind turbines
US12037981B2 (en) Wind turbine yaw offset control based on reinforcement learning
CN102852719A (en) System and methods for controlling the amplitude modulation of noise generated by wind turbines
CN102852718A (en) System and methods for controlling the amplitude modulation of noise generated by wind turbines
Zhang et al. Load mitigation of unbalanced wind turbines using PI‐R individual pitch control
Pahn et al. Inverse load calculation procedure for offshore wind turbines and application to a 5‐MW wind turbine support structure
Odgaard et al. Wind turbine fault detection and fault tolerant control-a second challenge
Oh et al. Development of a 20 kW wind turbine simulator with similarities to a 3 MW wind turbine
Gaidai et al. Bivariate reliability analysis for floating wind turbines
Cao et al. LPV control for the full region operation of a wind turbine integrated with synchronous generator
Gaamouche et al. Optimal feedback control of nonlinear variable-speed marine current turbine using a Two-Mass model
US9851737B1 (en) Computing an operating parameter of a unified power flow controller
CN103207924B (en) Wind power generating set machinery transient state and electric transient hybrid simulation system and method
Krajinski et al. Analysis of the potential for increased power production in an onshore test wind farm using active wake control methods
CN103207373A (en) Test system and test method of backup power of pitch system of wind turbine generator set
Wang et al. Variable torque control of offshore wind turbine on spar floating platform using advanced RBF neural network
KR20180033799A (en) Method, apparatus and computer program for testing pitch control device for wind power generator
Moussa et al. kW wind turbine emulator implementation on FPGA using matlab/simulink
Biazar et al. Sensitivity analysis for evaluation of the effect of sensors error on the wind turbine variables using Monte Carlo simulation
CN103207082A (en) Test system and test method of variable propeller system of wind turbine generator group
Henz et al. Development of a variable speed wind turbine emulator for research and training