KR20190032034A - Horizontal Axis Wind Turbine Having Auxiliary Blade and Operating Method Thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a horizontal axis wind power generator having an auxiliary blade and an operating method thereof, and more specifically, to a horizontal axis wind power generator having an auxiliary blade and an operating method thereof, wherein an auxiliary blade unit formed in a multi-blade type is formed at the slip stream side of a main blade unit of a horizontal axis wind power generator, such that the auxiliary blade unit may generate starting torque covering for the main blade unit which is difficult to be operated at a low wind velocity.

Description

보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법{Horizontal Axis Wind Turbine Having Auxiliary Blade and Operating Method Thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a horizontal axis wind turbine having auxiliary blades and a method of operating the same.

본 발명은 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프로펠러형 블레이드로 형성되는 주블레이드부 후류면에 다익형 블레이드로 형성되는 보조블레이드부가 형성된 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade and a method of operating the same. More particularly, the present invention relates to a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade formed with a multi-bladed blade on a wake surface of a main blade portion formed of a propeller- Generator and a method of operating the same.

풍력발전은 바람이 갖는 운동에너지를 터빈에 의해 기계적 에너지로 변환하고, 다시 이를 전기에너지로 변환시키는 것으로 보통 풍속의 세제곱과 터빈의 면적에 비례하는 에너지량으로 변환되게 하는 장치이다.Wind power is the device that converts the kinetic energy of wind into mechanical energy by turbine and then converts it into electrical energy, which is converted into the amount of energy proportional to the cube of normal wind speed and the area of turbine.

일반적으로 풍력발전은 정격출력량 및 회전축의 방향에 따라 분류할 수 있다.Generally, wind power generation can be classified according to the rated power and the direction of the rotating shaft.

정격출력량에 따라서는 주택, 농장 등에서 양수나 소규모 전력공급에 사용되며 정격출력량 10kW급 이하는 소형풍력발전으로, 마을 단위에 전력을 공급하기 위한 정격출력량 10 내지 1000kW급은 중형풍력발전으로, 대규모 풍력단지로 1MW급 이상은 대형풍력발전으로 분류할 수 있다.Depending on the rated output, it is used for amphibious and small scale power supply in houses, farms, etc. Small wind power generation with rated output of less than 10kW is a medium size wind power generator with rated output of 10 to 1000kW for supplying power to villages, It can be categorized as large wind power generation with more than 1MW level.

아울러, 회전축의 방향에 따라 분류하는 것은 회전축의 방향에 따라 수평축 풍력발전기(Horizontal Axis Wind Turbine, HAWT)와 수직축 풍력발전기(Vertical Axis Wind Turbine, VAWT)로 분류할 수 있다.In addition, the classification according to the direction of the rotating shaft can be classified into a horizontal axis wind turbine (HAWT) and a vertical axis wind turbine (VAWT) according to the direction of the rotating axis.

상기 수직축 풍력발전기는 중형급 용량 이하의 풍력발전에 많이 사용되며, 날개의 항력(Drag force)을 이용하는 사보니우스형(Savonius type)과 공기역학적 양력(lift force)을 이용하는 다리우스형(Darrieus type)으로 나뉜다.The vertical axis wind power generator is widely used for wind power generation with a mid-capacity capacity or less. The vertical axis wind power generator is composed of a Savonius type using a drag force of a wing and a Darrieus type using an aerodynamic lift force It is divided.

상기 수평축 풍력발전기는 대표적인 예로는 프로펠러형(Propeller type) 풍력발전기를 들 수 있으며, 소형 용량부터 큰 대형 용량에 이르기까지 광범위하게 사용되며, 안정적인 고효율을 달성할 수 있는 풍력발전 시스템으로 인정받고 있다.A typical example of the horizontal axis wind turbine is a propeller type wind turbine generator, and it is widely used from a small capacity to a large capacity and is recognized as a wind turbine system capable of achieving stable high efficiency.

특히, 상기 수평축 풍력 발전기는 타워에 의한 풍력 손실이 없고, 통상 높은 변환 효율을 보이고 있어 소형 풍력발전기에서 대형 풍력발전기까지 널리 사용되고 있다.In particular, the horizontal axis wind power generator is free from loss of wind caused by a tower, and usually has a high conversion efficiency and is widely used from a small wind power generator to a large wind power generator.

아울러, 상기 수평축 풍력발전기는 항상 날개의 면이 바람이 부는 방향으로 향해 있어야 하며, 이를 위해 풍력발전기의 몸체를 꼬리날개를 이용하여 스스로 날개면이 바람과 직교되는 방향으로 위치하도록 해야 하는 특징이 있다.In addition, the horizontal axis wind turbine generator always has a feature that the side of the blade should be directed in the wind direction, and the wind turbine itself must be positioned in a direction orthogonal to the wind by using the tail blade .

상기에 기재된 분류 중, 특히 소규모의 정격출력량과 수평축으로 형성된 소형 수평축 풍력발전기는 대규모 풍력발전에 비해 대규모의 부지가 필요하지 않고, 소음공해로부터 자유로울 뿐만 아니라, 구성이 소규모로 시공이 간편한 장점이 있다.Among the above-mentioned classifications, a small-sized horizontal wind turbine generator, particularly a small-sized horizontal wind turbine generator with a small rated output and a horizontal axis, does not require a large-scale site compared to a large-scale wind turbine, is free from noise pollution, .

상기에 기재된 장점들로 인해 소형 수평축 풍력발전기는 세계적으로 설치가 증대되는 경향을 보이고 있으며, 이에 따른 연구 또한 활발하게 진행되고 있다.Due to the advantages described above, the installation of small-sized horizontal wind turbine tends to be increased worldwide, and studies for this have been actively conducted.

이는 선행기술문헌 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0034999호("소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법", 공개일 2011.04.06.)에 제시되었다.This is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0034999 ("Variable Tail Wing and Control Method of Small Wind Turbine Generator ", published on April 26, 2011).

상기 선행기술문헌에는 소형 풍력발전기에 꼬리날개를 설치하고 블레이드의 속도에 따라 꼬리날개의 위치를 가변시켜 풍력발전 효율을 높이는 제어방법이 제시되었다.The prior art document discloses a control method for increasing the efficiency of wind power generation by installing a tail wing on a small wind power generator and varying the position of the tail wing according to the speed of the blade.

특히, 상기의 선행기술문헌에 제시된 기술을 포함하는 일반적인 꼬리날개를 가지는 소형 수평축 풍력발전기는 고회전에서 고효율인 프로펠러형 날개를 채택한다.In particular, a small horizontal-axis wind power generator having a general tail wing including the techniques described in the above prior art documents adopts propeller-type wings with high efficiency at high rotation.

그러나 상기 선행기술문헌에 제시된 기술을 포함하는 일반적인 꼬리날개를 가지는 소형 수평축 풍력발전기는 프로펠러형 날개를 채택함으로써, 회전면적비(solidity)가 작은 특징이 있으며, 이는 초기 시동 토크가 크지 않아 낮은 풍속에서는 기동 운전이 곤란한 문제점이 있다.However, the small-sized horizontal wind turbine generator having a general tail wing including the technique disclosed in the above prior art is characterized in that the rotation area ratio is small due to the adoption of the propeller-type blade. This is because the initial start torque is not large, There is a problem that operation is difficult.

특히, 상기 소형 수평축 풍력발전기는 연 평균 풍속을 고려하여 설치 또는 시공되는 대규모 풍력발전과는 달리, 연 평균 풍속이 낮은 지역인 주택 및 농장 근처에 주로 설치되므로, 낮은 풍속에서도 기동 운전이 가능한 소형 수평축 풍력발전기의 개발이 필요하다.In particular, the small-sized horizontal wind turbine generator is installed mainly in houses and farms where the average annual wind speed is low, unlike a large-scale wind turbine installed or installed considering an annual average wind speed, so that a small horizontal axis Development of wind turbines is needed.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0034999호("소형 풍력발전기의 가변형 꼬리날개 및 제어방법", 공개일 2011.04.06.)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0034999 ("Variable Tail Wing and Control Method of Small Wind Turbine Generator ", published on April 4, 2011).

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수평축 소형 풍력발전기에 있어서, 프로펠러형 블레이드로 형성되는 주블레이드부의 후류면에 다익형 블레이드로 형성되는 보조블레이드부를 형성함으로써, 낮은 풍속에서 시동 토크를 발생시킬 수 있는 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a horizontal small-size wind turbine in which an auxiliary blade portion formed of a multi-bladed blade is formed on a wake surface of a main blade portion formed of a propeller- To provide a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade capable of generating a starting torque at a low wind speed, and a method of operating the same.

본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력 발전기는 수평축 풍력발전기로서, 풍력발전 타워구조물(110) 상부면에 횡방향으로의 방향선회가 가능하게 형성되는 낫셀 몸체(100); 상기 낫셀 몸체(110) 전면에 형성되되, 프로펠러형 블레이드(210)로 형성되는 주블레이드부(200); 및 상기 낫셀 몸체(100) 후면에 형성되되, 다익형 블레이드(310)로 형성되는 보조블레이드부(300);를 포함하며, 상기 낫셀 몸체(100)는 상기 주블레이드부(200), 낫셀 몸체(100) 및 보조블레이드부(300)를 연결하도록 형성되되, 상기 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)의 동작을 제어 가능하게 형성되는 축(120)을 포함하는 것을 특징으로 한다.A horizontal axis wind power generator having an auxiliary blade according to the present invention is a horizontal axis wind power generator having a nassel body 100 formed on a top surface of a wind power generation tower structure 110 so as to be capable of turning in a lateral direction; A main blade part 200 formed on a front surface of the nacelle body 110 and formed of a propeller type blade 210; And an auxiliary blade unit 300 formed on the rear surface of the nacelle body 100 and formed of a multi-blade blade 310. The nacelle body 100 includes a main blade unit 200, a nacelle body 100 and the auxiliary blade unit 300 and includes an axis 120 formed to control the operation of the main blade unit 200 and the auxiliary blade unit 300. [

또한, 상기 축(120)은 클러치베어링(clutch bearing)인 것을 특징으로 한다.Further, the shaft 120 is a clutch bearing.

또한, 상기 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 유입되는 풍속 및 풍향을 계측하는 계측부(400) 및 상기 계측부(400)의 계측값에 의해 상기 낫셀 몸체(100)와 상기 축(120)을 제어하는 제어부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade includes a measuring unit 400 for measuring an incoming wind speed and a wind direction and a controller 400 for controlling the nussel body 100 and the shaft 120 according to the measured value of the measuring unit 400. [ (500).

본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 작동 방법은 상기 보조블레이드부(300)를 작동시켜 시동 토크를 발생시키며, 발생된 시동 토크를 이용하여 상기 주블레이드부(200)를 작동시키는 저 풍속 영역 작동과, 상기 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)를 함께 작동시키는 중 풍속 영역 작동 및 상기 보조블레이드부(300)를 헛돌도록 하는 고 풍속 영역 작동을 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of operating a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade according to the present invention includes the steps of generating a starting torque by operating the auxiliary blade unit 300 and operating the main blade unit 200 using the generated starting torque, And a high wind speed region operation for causing the auxiliary blade portion 300 to idle and a middle wind speed region operation for operating the main blade portion 200 and the auxiliary blade portion 300 together.

또한, 상기 저 풍속 영역 작동은 풍속 영역이 2m/s 내지 5m/s이며, 상기 중 풍속 영역 작동은 풍속 영역이 5m/s 내지 8m/s이고, 상기 고 풍속 영역 작동은 풍속 영역이 8m/s 이상인 것을 특징으로 한다.The low wind speed range operation is performed at a speed range of 2 m / s to 5 m / s, the medium speed range operation is at a speed range of 5 m / s to 8 m / s, Or more.

본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법은 프로펠러형 블레이드로 형성되는 주블레이드부를 포함하는 수평축 풍력 발전기에 있어서, 상기 주블레이드부 후류면에 다익형 블레이드로 형성되는 보조블레이드부를 포함함으로써, 낮은 풍속에서 시동이 어려운 주블레이드부를 대신하여 낮은 풍속에서 높은 토크를 발생시키는 보조블레이드부가 시동 토크를 발생시켜, 이를 통해 주블레이드부를 수월하게 작동시킬 수 있는 장점이 있다.A horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade according to the present invention and a method of operating the same, the horizontal axis wind turbine including a main blade portion formed of a propeller type blade includes an auxiliary blade portion formed of a multi- The auxiliary blade portion generating the high torque at the low wind speed instead of the main blade portion which is difficult to start at the low wind speed can be generated and the main blade portion can be operated easily through it.

또한, 본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법은 초기 시동 풍속보다 풍속이 증가한 영역에서는 상기 주블레이드부와 상기 보조블레이드부가 함께 동일한 회전방향으로 회전함으로써, 발전기의 회전방향의 출력을 증가시키는 장점이 있다.Also, in the horizontal axis wind turbine generator having the auxiliary blade according to the present invention and its operation method, in the region where the wind speed is higher than the initial startup wind speed, the main blade portion and the auxiliary blade portion rotate together in the same rotating direction, Is increased.

또한, 본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법은 주블레이드부와 보조블레이드부를 연결하는 축을 클러치베어링으로 형성하여 주블레이드부와 보조블레이드부의 작동을 제어할 수 있으므로, 고 풍속 영역에서 보조블레이드부가 주블레이드부에서 나오는 토크에 의해 회전되는 불필요한 동력 손실을 억제할 수 있는 장점이 있다.The horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade according to the present invention and the operation method thereof can control the operation of the main blade portion and the auxiliary blade portion by forming the shaft connecting the main blade portion and the auxiliary blade portion as a clutch bearing, There is an advantage in that unnecessary power loss caused by rotation of the auxiliary blade portion due to the torque from the main blade portion can be suppressed.

또한, 본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법은 주블레이드부와 보조블레이드부를 풍속에 대응하여 작동 가능함으로써, 넓은 풍속 영역에서 효율적인 발전을 수행할 수 있는 장점이 있다.In addition, the horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade according to the present invention and the operation method thereof are advantageous in that efficient power generation can be performed in a wide wind speed range by allowing the main blade portion and the auxiliary blade portion to operate in accordance with the wind speed.

도 1은 종래의 꼬리날개를 가지는 수평축 소형발전기를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 저 풍속 영역에서의 작동을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 중 풍속 영역에서의 작동을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 고 풍속 영역에서의 작동을 나타낸 도면.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a view showing a conventional small-sized horizontal generator with a tail blade.
2 shows a horizontal axis wind turbine with auxiliary blades according to an embodiment of the invention.
3 is a diagram illustrating operation of a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade in a low wind speed region according to an embodiment of the present invention;
4 illustrates operation of the horizontal axis wind turbine with auxiliary blades in the medium wind speed region according to an embodiment of the present invention;
5 illustrates operation of a horizontal axis wind turbine with auxiliary blades in the high wind speed region in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기 및 이의 작동 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade according to an embodiment of the present invention and its operation method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 축에 따라 분류되는 수평축 풍력발전기에 관한 것이다.A horizontal axis wind turbine with auxiliary blades according to the present invention relates to a horizontal axis wind turbine classified along the axis.

아울러, 본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 소형풍력발전을 위한 소형 풍력발전기를 위한 것이나, 소형 풍력발전기에 한정하지는 않는다.In addition, the horizontal axis wind power generator having the auxiliary blade according to the present invention is for a small wind power generator for small wind power generation, but is not limited to a small wind power generator.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 풍력발전을 위한 풍력발전 타워구조물(110) 상부면에 형성되며, 횡방향으로의 선회가 가능하도록 형성되는 낫셀 몸체(100), 낫셀 몸체(100) 전면에 형성되어 유체의 유동에 의해 블레이드가 회전 가능하게 형성되는 주블레이드부(200) 및 낫셀 몸체(100) 후면에 형성되어 유체의 유동에 의해 블레이드가 회전 가능하게 형성되는 보조블레이드부(300)를 포함한다.2, a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade according to an embodiment of the present invention is formed on a top surface of a wind power generator tower structure 110 for wind power generation, and is formed to be capable of turning in a lateral direction A main blade part 200 formed on the entire surface of the nacelle body 100 and having a blade rotatably formed by the flow of the fluid, and a main blade part 200 formed on the back surface of the nacelle body 100, And an auxiliary blade part 300 formed rotatably.

이때, 주블레이드부(200)가 형성되는 낫셀 몸체(100)의 전면은 바람을 맞는 방향 즉, 풍속방향으로 바람과 처음 마주하는 방향을 말하며, 보조블레이드부(300)가 형성되는 낫셀 몸체(100)의 후면은 주블레이드부(200)와 낫셀 몸체(100)를 지나는 바람의 풍속방향 뒷부분을 지칭한다.The front surface of the nacelle body 100 on which the main blade unit 200 is formed refers to a direction in which the auxiliary blade unit 300 is formed and a direction in which the auxiliary blade unit 300 is formed, Refers to the rear part of the wind direction of the wind passing through the main blade part 200 and the nacelle body 100.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 주블레이드부(200)의 중심축, 낫셀 몸체(100) 및 보조블레이드부(300)의 중심축을 연결하는 축(120)을 포함한다.The horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade according to an embodiment of the present invention includes a shaft 120 connecting the central axis of the main blade portion 200, the central axis of the nacelle body 100, and the auxiliary blade portion 300 .

이때, 주블레이드부(200)는 일반적인 수평축 풍력발전기에 이용되는 프로펠러형 블레이드(210)로 형성된다.At this time, the main blade portion 200 is formed of a propeller-type blade 210 used in a general horizontal axis wind power generator.

프로펠러형 블레이드(210)는 2개 또는 3개의 블레이드로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.The propeller-type blade 210 may be composed of two or three blades, but is not limited thereto.

프로펠러형 블레이드(210)는 항공기 날개와 유사하나, 공역학적 손실을 최소화 하도록 블레이드 취부에서는 넓이가 크며, 선단부에서는 넓이가 작게 제작되어 축에 부착되는 특징을 가진다.The propeller-type blade 210 is similar to an airplane wing but has a feature of being large on the blade mounting portion and minimizing the width on the blade mounting portion so as to minimize the aerodynamic loss and attached to the shaft.

이때, 프로펠러형 블레이드(210)는 상기에 기재된 형태에 의해 풍속이 높은 경우 즉, 고회전일 경우 효율성이 뛰어난 반면, 회전면적비가 작으므로 낮은 풍속에서는 초기 시동을 위한 토크가 크지 않아 가동하기 어려운 문제점이 있다.At this time, the propeller-type blade 210 has a high efficiency in the case of a high wind speed due to the above-described mode, that is, in the case of a high speed rotation, but has a problem in that it is difficult to start because the torque for initial start- have.

상술된 프로펠러형 블레이드(210)의 초기 시동을 위해 본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 보조블레이드부(300)는 다익형 블레이드(310)로 형성된다.The auxiliary blade portion 300 of the horizontal axis wind power generator having the auxiliary blade according to the present invention for the initial start of the propeller-type blade 210 described above is formed of the multi-blade blade 310.

다익형 블레이드(310)는 20개 정도의 블레이드로 형성되는 특징을 가지며, 다수의 블레이드에 의해 낮은 풍속에서도 시동이 가능할 뿐만 아니라, 낮은 속도로 회전할 시 큰 토크를 발생시킬 수 있다.The multi-blade type blade 310 is formed of about 20 blades, and can be started at a low wind speed by a plurality of blades, and can generate a large torque when rotating at a low speed.

다만, 다익형 블레이드(310)는 구성의 특성 상, 높은 퐁속에서는 고속 회전의 어려움이 발생하며, 변환효율이 낮아지게 된다.However, due to the characteristics of the structure, the multi-blade type blade 310 is difficult to rotate at a high speed and has a low conversion efficiency.

이를 위해, 축(120)은 클러치베어링(clutch bearing)으로 형성되는 것이 권장된다.For this purpose, it is recommended that the shaft 120 be formed as a clutch bearing.

클러치베어링은 원웨이클러치베어링(one way clutch bearing)이라고도 불리며, 한쪽방향으로만 동력을 전달하며 반대쪽으로는 동력을 전달하지 못하고 헛도는 특징이 있다.Clutch bearings are also known as one way clutch bearings, which transmit power only in one direction and are idle in that they can not transmit power to the other.

특히, 클러치베어링은 두 개 이상의 동력이 들어오는 경우 제일 빠른 부분만 사용하고 싶을 때 사용된다, 다만, 축(120)은 클러치베어링에 한정하지 않고 상기에 기재된 역할을 할 수 있는 다양한 실시예로 구성 가능함은 물론이다.In particular, the clutch bearings are used when only two or more motors are to be used and only the fastest part is desired, although the shaft 120 is not limited to the clutch bearings and can be configured in various embodiments capable of acting as described above. Of course.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 클러치베어링으로 형성되는 축(120)을 통해, 풍속에 따라 주블레이드부(200) 및 보조블레이드부(300)의 작동을 제어하여, 동력손실을 최소화할 수 있다.That is, the horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade according to the embodiment of the present invention controls the operation of the main blade part 200 and the auxiliary blade part 300 according to the wind speed through the shaft 120 formed by the clutch bearing So that the power loss can be minimized.

다시 말해, 풍속 영역에 따라 클러치베어링으로 형성되는 축(120)을 이용하여 고 풍속 영역에서의 작동이 유리한 주블레이드부(200) 및 저 풍속 영역에서의 작동이 유리한 보조블레이드부(300)의 작동을 제어할 수 있으므로, 넓은 풍속 영역에 효율적인 풍력 발전기의 작동이 가능한 장점이 있다.In other words, by using the shaft 120 formed by the clutch bearing according to the wind speed region, the operation of the main blade portion 200 which is advantageous in operation in the high wind speed region and the operation of the auxiliary blade portion 300 which is advantageous in operation in the low wind speed region It is possible to operate the wind turbine efficiently in a wide wind speed range.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 풍속 영역에 따라 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)의 작동이 상이하며, 바람이 불어오는 방향으로 풍력발전기와 맞닥뜨리게 위치시켜야 하므로 이를 위한 계측부(400)가 구비될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade has different operation of the main blade portion 200 and the auxiliary blade portion 300 according to the wind speed region, The measuring unit 400 may be provided.

계측부(400)는 낫셀 몸체(100) 측면 또는 주블레이드부(200)의 중심축 등에 구비될 수 있다.The measuring unit 400 may be provided on the side of the nacelle body 100 or the center axis of the main blade unit 200 or the like.

또한, 계측부(400)는 풍속을 계측하기 위한 풍속계와 풍향을 계측하기 위한 풍향계로 이루어질 수 있으며, 풍속계는 압력차를 이용한 피토관 또는 공기저항을 이용한 로빈슨 풍속계 및 초음파 센서 등 다양한 실시예가 가능하다.The measuring unit 400 may include an anemometer for measuring the wind speed and a weather vane for measuring the wind direction. The anemometer may be a pitot tube using a pressure difference, a Robinson anemometer using an air resistance, and an ultrasonic sensor.

아울러, 풍향계는 화살깃형으로 일반적인 풍향계가 구비될 수 있다.In addition, the weather vane can be equipped with a general weather vane as an arrowhead.

계측부(400)를 이루는 풍속계 및 풍향계는 따로 구비될 수 있을 뿐만 아니라, 함께 인접하여 구비될 수 도 있다.The anemometer and the weather vane constituting the measurement unit 400 may be separately provided or may be provided adjacent to each other.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는 낫셀 몸체(100) 내측 또는 외측에 계측부(400)로부터 정보를 전달받아 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기를 제어하는 제어부(500)를 포함한다.In addition, the horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade according to an embodiment of the present invention receives information from the measuring unit 400 on the inner side or the outer side of the nacelle body 100 and receives the horizontal axis wind power having the auxiliary blade according to an embodiment of the present invention And a control unit 500 for controlling the generator.

제어부(500)는 계측부(400)의 계측값에 따라 낫셀 몸체(100)를 횡방향으로 선회시켜 효율적인 풍력발전이 이루어지도록 제어할 뿐만 아니라, 풍속에 따른 축(120)을 제어함으로써, 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)가 풍속별 영역에 따라 효율적으로 작동하도록 제어한다.The control unit 500 not only controls the efficient operation of wind power generation by turning the nacelle body 100 in the lateral direction according to the measurement value of the measuring unit 400 but also controls the shaft 120 according to the wind speed, The controller 200 controls the auxiliary blade unit 300 to operate efficiently according to the wind speed region.

본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 작동 방법을 도 3 내지 도 5을 참조하여 상세하게 설명한다.A method of operating a horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.

이때, 도 3 내지 도 5에 도시된 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300) 측면에 도시된 화살표의 길이는 블레이드의 회전속도를 나타낸다.The length of the arrows shown in the side of the main blade portion 200 and the auxiliary blade portion 300 shown in FIGS. 3 to 5 represents the rotation speed of the blade.

다만, 화살표의 길이는 주블레이드부9200)와 보조블레이드부(300)의 풍속별 회전속도를 설명하기 위해 주블레이드부(200)의 회전속도와 보조블레이드부(300)의 회전속도를 비교에 의한 상대적으로 나타낸 것이므로, 화살표의 길이는 회전속도를 절대적인 수치값으로 표현한 것이 아님을 이해하여야 한다.The length of the arrow indicates the rotation speed of the auxiliary blade unit 300 by comparing the rotation speed of the main blade unit 200 with the rotation speed of the auxiliary blade unit 300 to explain the rotation speed of the auxiliary blade unit 300 with respect to the wind speed. It should be understood that the length of the arrow is not expressed as an absolute numerical value.

본 발명의 일 실시예에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 작동 방법은 저 풍속 영역 작동, 중 풍속 영역 작동 및 고 풍속 영역 작동을 포함한다.A method of operating a horizontal axis wind turbine with auxiliary blades according to an embodiment of the present invention includes low wind speed region operation, medium wind speed region operation and high wind speed region operation.

저 풍속 영역 작동을 위한 저 풍속 영역은 2m/s 내지 5m/s이다.The low wind speed range for low wind speed range operation is 2 m / s to 5 m / s.

도 3에 도시된 바와 같이, 저 풍속 영역 작동은 저 풍속 영역에서의 작동(회전)이 어려운 주블레이드부(200)를 대신하여 저 풍속에서도 작동이 쉽고 높은 토크를 발생시킬 수 있는 다익형 블레이드(310)로 형성되는 보조블레이드부(300)가 작동한다.As shown in Fig. 3, the low wind speed region operation is a multi-bladed blade (not shown) which can easily operate even at low wind speeds and generate a high torque in place of the main blade portion 200 which is difficult to operate 310 are operated.

즉, 초기 시동에서는 보조블레이드부(300)가 시동 토크를 발생시키며, 낫셀 몸체(100)를 중심으로 축(120)으로 연결된 주블레이드부(200)를 보조블레이드부(300)에서 발생된 토크에 의해 회전시킨다.That is, in the initial start-up, the auxiliary blade portion 300 generates a starting torque, and the main blade portion 200 connected to the shaft 120 by the center of the nacelle body 100 is engaged with the torque generated in the auxiliary blade portion 300 .

다시 말해, 주블레이드부(200)가 가동하기 어려운 저 풍속 영역에서 주블레이드부(200)를 통과한 휴류에 의해 보조블레이드부(300)가 작동되어 시동 토크를 발생시킴으로써, 주블레이드부(200)의 시동을 도와 주블레이드부(200)를 수월하게 작동시킬 수 있다.In other words, the auxiliary blade portion 300 is operated by the deactivation through the main blade portion 200 in the low wind speed region where the main blade portion 200 is hard to operate, thereby generating the starting torque, The blade unit 200 can be easily operated.

중 풍속 영역 작동을 위한 중 풍속 영역은 5m/s 내지 8m/s이다.The medium wind speed range for medium wind speed range operation is 5 m / s to 8 m / s.

도 4 도시된 바와 같이, 중 풍속 영역 작동은 상기 저 풍속 영역 작동에서 발생된 시동 토크에 의해 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)가 작동(회전)하고, 그에 대응하여 풍속이 증가하는 영역에서의 작동이다.As shown in FIG. 4, the operation of the medium wind speed region is performed such that the main blade portion 200 and the auxiliary blade portion 300 are operated (rotated) by the starting torque generated in the low wind speed region operation, . ≪ / RTI >

중 풍속 영역 작동은 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)가 함께 동일한 방향으로 회전하는 작동을 함으로써, 풍력발전기의 회전 방향으로 출력을 증가시킨다.The medium wind speed region operation increases the output in the rotating direction of the wind power generator by performing the operation in which the main blade portion 200 and the auxiliary blade portion 300 rotate together in the same direction.

고 풍속 영역 작동을 위판 고 풍속 영역은 8m/s이상이다.High wind speed area operation is high and the wind speed area is more than 8m / s.

상술된 바와 같이, 보조블레이드부(300)는 다익형 블레이드(310)로 형성되며, 이는 다익형 블레이드(310)의 특성 상 빠르게 회전(작동)할 수 없다.As described above, the auxiliary blade portion 300 is formed of the multi-bladed blade 310, which can not be rapidly rotated (operated) due to the characteristics of the multi-bladed blade 310. [

즉, 고속으로 회전하는 주블레이드부(200)가 보조블레이드부(300)를 회전시키는 불필요한 동력 손실이 발생하는 문제점이 있다.That is, there is a problem that unnecessary power loss occurs in which the main blade unit 200 rotating at high speed rotates the auxiliary blade unit 300.

그러므로 도 5에 도시된 바와 같이, 고 풍속 영역 작동에서는 클러치베어링으로 형성되는 축(120)을 통해 주블레이드부(200)에서만 회전 동력을 전달하게 함으로써, 동력 손실을 억제한다.Therefore, as shown in Fig. 5, in the high wind speed region operation, the rotational power is transmitted only through the main blade portion 200 through the shaft 120 formed by the clutch bearing, thereby suppressing the power loss.

즉, 고 풍속 영역 작동에서는 클러치베어링에 의해 상기 주블레이드부(200)와 상기 보조블레이드부(300)를 함께 돌게 하지 않고 헛돌게 함으로써, 동력손실을 억제한다.That is, in the high wind speed region operation, the main blade portion 200 and the auxiliary blade portion 300 are rotated together without being rotated together by the clutch bearing, thereby suppressing the power loss.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 작동 방법은 저 풍속 영역 작동, 중 풍속 영역 작동 및 고 풍속 영역 작동을 통해 넓은 풍속 영역에서도 효율적인 발전을 할 수 있다.As described above, the operation method of the horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade according to the present invention can efficiently generate power even in a wide wind speed range by operating the low wind speed region, the medium wind speed region and the high wind speed region operation.

100 : 낫셀 몸체
110 : 풍력발전 타워구조물
120 : 축
200 : 주블레이드부
210 : 프로펠러형 블레이드
300 : 보조블레이드부
310 : 다익형 블레이드
400 : 계측부
500 : 제어부100: Nassel body
110: Wind power tower structure
120: Axis
200: Main blade part
210: Propeller-type blade
300: auxiliary blade portion
310: Multi-blade blade
400:
500:

Claims (5)

수평축 풍력발전기로서,
풍력발전 타워구조물(110) 상부면에 횡방향으로의 방향선회가 가능하게 형성되는 낫셀 몸체(100);
상기 낫셀 몸체(110) 전면에 형성되되, 프로펠러형 블레이드(210)로 형성되는 주블레이드부(200); 및
상기 낫셀 몸체(100) 후면에 형성되되, 다익형 블레이드(310)로 형성되는 보조블레이드부(300);를 포함하며,
상기 낫셀 몸체(100)는
상기 주블레이드부(200), 낫셀 몸체(100) 및 보조블레이드부(300)를 연결하도록 형성되되, 상기 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)의 동작을 제어 가능하게 형성되는 축(120)을 포함하는 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기.
As a horizontal axis wind power generator,
A nacelle body (100) formed on the upper surface of the wind power tower structure (110) so as to be capable of turning in the transverse direction;
A main blade part 200 formed on a surface of the nacelle body 110 and formed of a propeller blade 210; And
And an auxiliary blade part 300 formed on the rear surface of the nacelle body 100 and formed of a multi-blade blade 310,
The nacelle body (100)
The main blade part 200 and the auxiliary blade part 300 are connected to each other so as to connect the main blade part 200, the nacelle body 100 and the auxiliary blade part 300. The main blade part 200 and the auxiliary blade part 300, 120). ≪ / RTI >
제 1항에 있어서,
상기 축(120)은
클러치베어링(clutch bearing)인 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기.
The method according to claim 1,
The shaft (120)
A horizontal axis wind turbine having an auxiliary blade that is a clutch bearing.
제 1항에 있어서,
상기 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기는
유입되는 풍속 및 풍향을 계측하는 계측부(400) 및
상기 계측부(400)의 계측값에 의해 상기 낫셀 몸체(100)와 상기 축(120)을 제어하는 제어부(500)를 더 포함하는 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기.
The method according to claim 1,
The horizontal axis wind turbine having the auxiliary blade
A measuring unit 400 for measuring the flow velocity and the wind direction,
Further comprising a control unit (500) for controlling the nacelle body (100) and the shaft (120) according to a measured value of the measuring unit (400).
제 1항 내지 제 3항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 작동 방법에 있어서,
상기 보조블레이드부(300)를 작동시켜 시동 토크를 발생시키며, 발생된 시동 토크를 이용하여 상기 주블레이드부(200)를 작동시키는 저 풍속 영역 작동과,
상기 주블레이드부(200)와 보조블레이드부(300)를 함께 작동시키는 중 풍속 영역 작동 및
상기 보조블레이드부(300)를 헛돌도록 하는 고 풍속 영역 작동을 포함하는 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 작동 방법.
A method of operating a horizontal axis wind power generator having an auxiliary blade according to any one of claims 1 to 3,
A low wind speed range operation in which the auxiliary blade portion 300 is operated to generate a starting torque and the main blade portion 200 is operated using the generated starting torque,
A middle wind speed region operation in which the main blade portion 200 and the auxiliary blade portion 300 are operated together,
Wherein the auxiliary blade portion (300) is idled. ≪ Desc / Clms Page number 24 >
제 4항에 있어서,
상기 저 풍속 영역 작동은 풍속 영역이 2m/s 내지 5m/s이며,
상기 중 풍속 영역 작동은 풍속 영역이 5m/s 내지 8m/s이고,
상기 고 풍속 영역 작동은 풍속 영역이 8m/s 이상인 것을 특징으로 하는 보조 블레이드를 갖는 수평축 풍력발전기의 작동 방법.
5. The method of claim 4,
The low wind speed region operation has an air velocity range of 2 m / s to 5 m / s,
The medium wind speed region operation is performed at a speed range of 5 m / s to 8 m / s,
Wherein the high wind speed region operation has an air velocity region of 8 m / s or more.
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