KR20220117316A - 풍력 터빈 제어 - Google Patents

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Abstract

발전기에 연결된 복수의 로터 블레이드를 구비한 로터를 포함하는 부유식 풍력 터빈용 컨트롤러가 제공된다. 컨트롤러는 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동의 입력 및 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동의 입력에 기초하여, 제 1 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동과 제 2 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 출력을 계산하기 위한 능동적 댐핑 컨트롤러를 포함하며, 컨트롤러는 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두가 댐핑되도록 하는 능동적 댐핑 컨트롤러로부터의 하나 이상의 출력에 기초하여 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력, 및/또는 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하도록 구성된다. 부유식 풍력 터빈을 제어하기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

풍력 터빈 제어
본 발명은 부유식 풍력 터빈용 컨트롤러 및 부유식 풍력 터빈의 블레이드 피치 및/또는 발전기 토크를 제어하는 방법에 관련된다. 이는 부유식 풍력 터빈의 운동을 제어하기 위한 것일 수도 있다.
풍력 터빈 설비는 일반적으로 기다란 타워를 포함하는 지지 구조체로 형성되고, 나셀 및 로터가 지지 구조체의 상단부에 부착된다. 발전기 및 관련 전자 장치는 일반적으로 나셀 내에 위치된다.
풍력 터빈 설비는 육지 또는 해저에 고정된 고정 기반 풍력 터빈 또는 부유식 풍력 터빈일 수도 있다. 하나의 예시적인 부유식 풍력 터빈은 플랫폼 또는 래프트(raft)형 구조체와 같은 부력(buoyant) 기반에 장착된 종래의 풍력 터빈 구조체를 포함한다. 또 다른 예는 "spar buoy"형 구조체이다. 이러한 구조체는 상부에 로터가 장착된 기다란 부력 지지 구조체로 형성된다. 지지 구조체는 단일 구조체일 수도 있고, 기준 타워가 장착된 기다란 하부 구조체일 수 있다.
부유식 풍력 터빈 설비는 앵커가 있는 하나 이상의 계류 라인을 통해 해저에 계류되거나, 예를 들면, 그들의 원하는 설치 위치에 고정하기 위해 하나 이상의 관절형(힌지형) 레그부로 해저에 부착될 수도 있다.
고정 기초 풍력 터빈은 일단부가 육지(landmass)에 단단히 고정된다. 바람의 속도나 방향의 변화로 인한 것과 같은 힘에 의해 작용할 때, 고정 기초 풍력 터빈은 캔틸레버 역할을 하고, 타워가 구부러질 때 진동한다. 이러한 운동은 진폭은 작지만 주파수는 높을 수도 있다, 즉, 작고 빠른 운동일 수 있다. 대조적으로, 부유식 풍력 터빈은 육지에 단단히 고정되지 않고, 결과적으로 전체의 기다란 구조체가 고정 기반 터빈에서 경험하는 것과 동일한 유형의 타워 진동 외에도 강체 방식으로 이동할 수 있다.
바람의 속도나 방향의 변화나 파도에 의한 것과 같은 힘에 의해 부유식 풍력발전기가 작동하면, 전체 구조체가 물속에서 이동할 수도 있다. 이러한 운동은 진폭이 크지만 주파수가 상대적으로 낮을 수 있다, 즉, 크고 느린 운동일 수 있다. 운동은 터빈/로터 자체의 회전 주파수보다 훨씬 낮다는 점에서 주파수가 낮다. 이들은 (굽힘 운동이 아닌) 강체 운동이다. 경험한 운동은 (예를 들면, 로터 축에 수직인 수직 방향으로) 선형 수직(위/아래)인 운동인 "히브(heave)"와, (예를 들면, 로터 축에 수직인 수평 방향으로) 선형 관점(좌우) 운동인 "스웨이(sway)"와, (예를 들면, 로터 축과 평행한 방향으로) 선형 종방향(전방/후방) 운동인 "서지"와, 수평(전방/후방)축에 대한(예를 들면, 로터 축에 대한) 본체의 회전인 "롤"과, 본체의 횡축(좌우축)에 대한(예를 들면, 로터 축에 수직인 수평축에 대한) 본체의 회전인 "피치"와, 본체의 수직축(예를 들면, 로터 축에 수직인 수직 축에 대한)에 대한 본체의 회전인 "요(yaw)"이다.
특정 상황에서, 이러한 운동은 터빈의 전체 효율 또는 전력 출력을 감소시킬 수 있으며, 게다가, 풍력 터빈 구조체 및/또는 관련 계류를 손상시키거나 약화시킬 수 있는 과도한 구조적 응력을 생성하거나, 부유식 풍력 발전용 터빈의 운동에 불안정성을 유발할 수 있다. 그러므로, 이러한 강체 운동을 제어하려는 요구가 있다.
종래의 풍력 터빈에서는, 전력 출력을 조절하기 위해 로터 블레이드의 피치가 제어된다. 터빈에서 생성된 출력은 정격 풍속으로 알려진 특정 풍속에서 최대화된다. 정격 풍속 미만의 바람에서 작동할 때, 블레이드 피치는 최대 전력 출력을 제공하는 각도에서 대략 일정하게 유지된다. 대조적으로, 정격 풍속 초과로 작동할 때, 블레이드 피치는 일정한 전력 출력을 생성하고 발전기 및/또는 관련 전자 장치를 손상시킬 수 있는 과도하게 높은 전력 출력을 방지하기 위해 조정된다. 이 일정한 전력 출력은 풍력 터빈의 정격 전력이라고 할 수도 있다. 이 체제에서, 로터는 일정한 속도로 회전하도록 제어될 수도 있다. 이는 원하는 로터 속도 및/또는 목표 로터 속도라고 할 수도 있다.
풍력 터빈은 또한 손상을 피하기 위해 터빈이 운전정지되는 풍속인 컷아웃(cut-out) 풍속을 가질 수도 있다.
정격 풍속 미만으로 작동할 때, 블레이드 피치가 거의 일정하게 유지되므로, 로터에 작용하는 추력(thrust)은 풍속에 따라 증가한다. 추력은 로터에 대한 풍속의 제곱에 대략적으로 비례한다. 결과적으로, 상대 풍속을 증가시키는 축방향 운동이 댐핑될 수도 있다. 풍속이 정격 풍속 초과로 증가하면, 추력을 줄이기 위해 블레이드 피치가 증가할 수 있다(즉, 블레이드 피치를 바람 방향에 더 평행하게 만드는 것을 의미함).
로터 토크 또는 속도의 증가에 응답하여, 일정한 전력 출력을 위해 상술된 피치 제어를 사용하면, 블레이드 피치 각도는 추력을 감소시켜서 일정한 전력 출력을 유지하기 위해 로터에 작용하는 토크를 감소시키도록 조정된다. 그러나, 추력이 감소함에 따라, 풍력 터빈의 운동에 작용하는 댐핑력은 또한 감소되고 음수가 될 수 있다. 다시 말해서, 운동이 악화되고 그 진폭이 증가할 수 있다. 그 다음에, 이는 상대 풍속이 추가로 변경되고 블레이드 피치가 추가로 조정되어서, 운동이 더욱 커질 수 있다. 풍력 터빈이 바람으로부터 멀리 이동되면 반대가 적용되어서, 운동이 더욱 악화된다. 이는 네거티브 댐핑이라고 한다.
예를 들어, 타워의 자연적인 굽힘 진동의 여기(excitation)로 인해 터빈이 전방 및 후방으로 진동할 수도 있기 때문에, 고정 기반 풍력 터빈에서의 네거티브 댐핑이 발생한다. 풍력 터빈이 바람을 향해 이동함에 따라, 풍력 터빈에 작용하는 상대 풍속이 증가하여, 로터 토크 또는 속도가 증가하는 경향이 있다. 그 다음에, 상술된 바와 같이, 피치 제어를 사용하면, 이러한 진동의 네거티브 댐핑으로 이루어질 수도 있다.
네거티브 댐핑의 문제는 상술된 기준 블레이드 피치 제어를 사용하는 2.3MW 터빈에 대한 풍속의 함수로서 추력을 도시하는 도 1에 설명되어 있다. 12ms-1(정격 풍속일 수 있음) 초과의 풍속에 대한 추력은 블레이드 피치의 조정으로 인해 풍속이 증가함에 따라 감소하고, 결과적으로, 이 풍속 범위에서 시스템에 네거티브 댐핑이 도입될 수도 있다.
고정 기반 풍력 터빈에서, 블레이드 피치 컨트롤러의 대역폭을 타워의 1차 굽힘 모드의 고유 진동수 미만으로 함으로써 네거티브 댐핑을 방지하거나 최소화할 수 있다. 다시 말해서, 컨트롤러는 타워의 1차 굽힘 모드의 고유 진동수보다 높은 주파수로 타워 운동에 대해 블레이드 피치를 조정하지 않는다.
그러나, 부유식 풍력 터빈은 굽힘 모드 외에 다른 진동 모드도 가지고 있고, 이는 부유식 풍력 터빈에서 네거티브 댐핑을 처리하는 문제를 훨씬 더 복잡하게 만든다. 게다가, 상기 논의된 종래기술의 시스템은 부유식 풍력 터빈 설비에서 가장 중요한 진동 모드를 다루지 않는다.
도 2는 다양한 풍력 터빈 설비의 진동에 대한 전력 스펙트럼을 도시한다. 수직축의 스케일은 진동의 진폭에 비례하며, 이는 진동의 힘의 제곱근에 비례한다. 수평축의 스케일은 ㎐의 진동 주파수이다. 파워 스펙트럼에는 4개의 주요 피크가 있음을 알 수 있다. 4번째 피크(제 1 타워 굽힘 모드)만이 고정 기반 풍력 터빈의 전력 스펙트럼에도 존재한다. 좌측에서 3번째 피크(파동 유도 운동)는 부유식 풍력 터빈과 고정식 해상 풍력 터빈에서 볼 수도 있지만, 처음 2개의 피크(서지의 자연 주기 및 피치의 자연 주기)는 부유식 풍력 터빈에서만 볼 수 있다. 서지와 피치의 자연 주기는 강체 운동으로 인해 발생한다.
제 1 피크는 약 0.008㎐의 주파수에서 발생하며, 계류 라인의 복원 효과와 결합된 부유식 풍력 터빈의 서지 운동으로 인해 발생할 수도 있는 지지 구조체의 강체 진동에 대응한다. 이러한 진동에서, 타워는 수평으로 전방 및 후방으로 이동하지만 본질적으로 수직 위치에 유지된다. 이러한 서지 운동은 풍력 터빈의 자연 서지 주파수를 여기(excite)하는 풍속의 변화로 인해 발생할 수도 있으며, 잔잔한 물(calmer water)에서 발생할 가능성이 더 높다.
제 2 피크는 약 0.03㎐ 내지 0.04㎐의 주파수에서 발생하며, 지지 구조체의 강체 피치 진동(즉, 터빈 축에 수직인 수평 축에 대해 지지 구조체가 후방 및 전방으로 "끄덕임(nodding)")에 대응할 수도 있다. 일정한 전력 출력을 생성하기 위해 블레이드 피치를 제어할 때, 이 피크의 크기(즉, 이러한 진동의 크기 또는 에너지)는 이전에 설명된 네거티브 댐핑 효과로 인해 급격히 증가하여, 타워에 큰 구조적 응력을 초래할 뿐만 아니라 전력 출력의 진동을 초래할 수도 있다.
제 3, 상당히 넓은 피크는 약 0.05㎐ 내지 0.15㎐의 주파수에서 발생한다. 이는 부유식 풍력 터빈의 강체 파동 유도 운동(피치와 결합된 서지, 그러나 대부분 피치)에 대응한다. 이 피크의 크기는 부유식 풍력 터빈의 기하학적 구조와 중량 분포를 수정함으로써 최소화할 수도 있다.
제 4 피크는 약 0.3㎐ 내지 0.5㎐의 주파수에서 발생한다. 상기 언급된 바와 같이, 이러한 진동은 부유식 풍력 터빈과 고정 기반 풍력 터빈 둘 모두에 존재하며, 지지 구조체의 구조적인 굽힘 진동에 대응한다.
상기 언급된 바와 같이, 구조적인 굽힘 진동의 네거티브 댐핑을 방지하거나 최소화하기 위해, 블레이드 피치 컨트롤러의 대역폭은 감소되어서, 이러한 주파수(즉, 0.3㎐ 내지 0.5㎐)에서 발생하는 운동에 대해 블레이드 피치를 조정하지 않도록 할 수도 있다.
그러나, 부유식 풍력 터빈에서, 이 접근 방식은 굽힘 진동을 해결하기 위해 여전히 적용될 수 있지만, 블레이드 피치 컨트롤러의 대역폭이 훨씬 더 감소하여, 컨트롤러가 피치(예를 들면, 0.03㎐ 내지 0.04㎐)에서 타워의 강체 진동의 주파수에서 발생하는 운동을 위해 블레이드 피치를 조정하지 않은 경우, 이는 컨트롤러의 대역폭을 크게 줄이고, 전력 생산, 로터 속도 및 로터 추력과 같은 주요 풍력 터빈 특성과 관련하여 허용할 수 없는 성능을 초래할 수 있다. 그러므로, 부유식 풍력 터빈 설비에서 네거티브 댐핑을 피하거나 줄이기 위해, 이러한 방식으로 컨트롤러의 대역폭을 단순히 줄이는 것은 실용적이지 않다.
대부분의 최신 멀티 메가와트 풍력 터빈은 터빈의 정격 풍속 초과로 작동할 때 일정한 로터 속도를 생성하기 위해 블레이드 피치를 제어하도록 비례 적분(PI) 컨트롤러를 사용한다. PI 컨트롤러는 오류(출력/실제 로터 속도와 원하는/목표 로터 속도 사이의 차이)와 그 값의 적분의 가중 합에 기초하여 블레이드 피치, 그리고 이에 의해 로터 속도(즉, 로터의 회전 주파수)를 제어하는 피드백 컨트롤러이다. 블레이드 피치 제어 시스템이 정격 전력 초과로 작동할 때, 발전기 토크는 일반적으로 일정한 토크 또는 일정한 전력을 생성하도록 제어된다.
WO 2010/076557은 정격 풍속 초과에서 발생하는 네거티브 댐핑의 문제에 대응하고 축방향으로, 특히, 부유식 풍력 터빈의 피치 운동과 관련하여 공진 저주파 운동을 감소시키도록 설계된 터빈 컨트롤러를 설명한다. 이는 축방향으로 댐핑 및/또는 복원력을 생성하기 위해 블레이드의 피치를 집합적으로 조정함으로써 달성된다.
WO 2014/096419는 로터 디스크 위의 불균일한 기류에 의해 야기될 수도 있는 터빈의 요잉(yawing) 운동을 제어하기 위한 컨트롤러를 설명한다. 이는 터빈 블레이드의 동적 피칭에 의해 달성되며, 이는 개별 터빈 블레이드의 피치가 요잉 운동을 원하는 범위 내로 가져오도록 조정될 수 있음을 의미한다.
공지된 컨트롤러는 일반적으로 부유식 풍력 터빈에 의해 생성된 특정 운동에 대한 네거티브 댐핑을 피하는 것을 목표로 하고, 부유식 풍력 터빈의 피치 운동에 어느 정도의 양의 댐핑을 제공할 수도 있다.
고정 기반 풍력 터빈을 위한 능동적 댐핑이 있는 진동 컨트롤러를 구비한 제어 시스템(1)의 일례가 도 3에 도시된다. 도 3의 상부 라인은 제어 시스템의 능동적 진동 컨트롤러 부분(2)이며, 이는 상술된 바와 같이 네거티브 댐핑을 방지하거나 최소화하기 위해 타워 속도(v나셀)의 측정을 사용한다. 시스템의 나머지는 로터 속도에 기초하여 블레이드 피치 제어를 제공하는 기준 컨트롤러(4)이다.
도 3에서, v나셀은 나셀의 속도, Kd는 진동 컨트롤러 이득(gain), ωref0은 원하는/목표 속도 풍력 터빈 로터 속도, wr은 실제 풍력 터빈 로터 속도, hc(s)는 로터 속도 오류 신호(ωref0-ωr)를 제 1 블레이드 피치 기준 신호(βref1)로 변환하기 위한 변환 함수이다. 능동적 진동 컨트롤러 부분(2)은 제 2 블레이드 피치 기준 신호(βref2)를 출력한다. hp(s)는 총 블레이드 피치 기준 신호(βref)(여기서, βref= βref1+βref2)와 실제 풍력 터빈 로터 속도(ωr) 사이의 변환 함수이다. 본 경우, "로터 속도 오류"라는 용어는 원하는 로터 속도(즉, 목표 로터 속도)와 실제 로터 속도 사이의 차이를 의미한다.
일반적으로, 변환 함수는 출력의 라플라스 변환과 시스템 구성요소에 대한 입력 사이의 비율을 변수(s)의 함수로 제공한다(여기서, s는 일반적으로 각주파수와 같은 공간 또는 시간 주파수와 관련됨). 즉, 변환 함수는 구성요소를 블록 다이어그램이나 다른 단순화된 다이어그램으로 나타낼 수도 있도록 구성요소를 분석할 수 있다. 이러한 종류의 함수에 대한 배경 수학은 알려져 있으며, 예를 들면, WO 2010/076557에서 논의된다.
변환 함수(hc(s))는 PI 컨트롤러에 의해 제공될 수도 있다. 컨트롤러의 파라미터의 값은 제어 시스템을 원하는 대역폭으로 종래의 조정(tuning)에 의해 결정될 수도 있다.
도 3의 신호 처리 블록(6)은 일반적으로 특정 주파수 성분을 제거하기 위한 일부 적절한 필터링으로 구성된다.
상기 유의된 바와 같이, 고정 기반 풍력 터빈에서, 블레이드 피치 컨트롤러의 제어 파라미터는 컨트롤러의 기준 부분의 대역폭이 구조적인 굽힘 진동의 네거티브 댐핑을 방지 또는 최소화하기 위해, 타워의 제 1 굽힘 모드의 고유 주파수 미만으로 있도록 조정된다. 게다가, 도 3에 도시된 것과 같은 진동 제어 부품은 제 1 굽힘 모드의 주파수를 갖는 진동에 대해 능동적 포지티브 댐핑을 제공하도록 제공될 수도 있는데, 이는 이러한 진동이 컨트롤러의 이 부분에 의해 억제되지 않는 주파수를 가질 수 있기 때문이다.
또한, 상기 언급된 바와 같이, 부유식 풍력 터빈은 약 0.3㎐ 내지 1㎐의 고유 진동수를 갖는 구조적인 굽힘 진동을 가질 수도 있다. 그러나, 이들은 또한 주파수가 예를 들면, 약 0.03㎐ 내지 0.04㎐ 및/또는 약 0.008㎐인 강체 진동을 갖고 있다.
도 3의 제어 시스템이 부유식 풍력 터빈에 사용되고 블레이드 피치 컨트롤러 파라미터가 타워의 제 1 구조적 굽힘 모드의 주파수에 따라 조정된 경우, 능동적 댐핑 기여는 고주파 구조적 굽힘 진동의 포지티브 댐핑을 제공한다. 그러나, 능동적 댐핑은 저주파 진동에 영향을 미치지 않는다. 게다가, 이러한 주파수는 기준 컨트롤러의 대역폭 내에 있으므로, 피치에서의 지지 구조체의 저주파 강체 진동이 네거티브 댐핑을 겪을 수도 있다.
도 3의 컨트롤러는 부유식 풍력 터빈이 경험하는 저주파 진동에 작용하도록 간단히 조정될 수 없다.
부유식 풍력 터빈용 블레이드 피치 컨트롤러는 도 3의 기준 블레이드 피치 컨트롤러의 변경일 수도 있고, 풍력 터빈 구조체 상의 지점의 속도에 기초하여 블레이드 피치를 추가로 제어하도록 배열된 능동적 댐핑 수단을 포함할 수도 있다. 능동적 댐핑 수단은 풍력 터빈 구조체 상의 지점의 속도를 로터 속도 오류로 변환하도록 배열될 수도 있고, 기준 블레이드 피치 제어 수단에서 사용되는 동일한 변환 함수는 로터 속도 오류를 블레이드 피치에 대한 보정으로 변환하기 위해 능동적 댐핑 수단 내에서 사용된다. 이는 WO 2010/076557에 개시된다.
부유식 풍력 터빈의 운동을 효과적으로 댐핑할 수 있는 컨트롤러에 대한 요구가 있다.
제 1 관점에서 바라볼 때, 본 발명은 발전기에 연결된 복수의 로터 블레이드를 구비한 로터를 포함하는 부유식 풍력 터빈용 컨트롤러(즉, 블레이드 피치 컨트롤러 및/또는 발전기 토크 컨트롤러)를 제공하며, 컨트롤러는, 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동의 입력 및 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동의 입력에 기초하여, 제 1 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동과 제 2 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 출력을 계산하기 위한 능동적 댐핑 컨트롤러를 포함하며, 컨트롤러는 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두가 댐핑되도록 하는 능동적 댐핑 컨트롤러로부터의 하나 이상의 출력에 기초하여 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력, 및/또는 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하도록 구성된다.
제 2 관점에서 바라볼 때, 본 발명은 발전기에 연결된 복수의 로터 블레이드를 구비한 로터 및 컨트롤러를 포함하는 부유식 풍력 터빈을 제공하며, 컨트롤러는 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두가 댐핑되도록 하는 능동적 댐핑 컨트롤러로부터의 하나 이상의 출력에 기초하여 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력, 및/또는 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하도록 구성된다.
제 2 관점의 부유식 풍력 터빈은 제 1 관점에 따른 컨트롤러를 포함할 수도 있다.
제 3 관점에서 바라볼 때, 본 발명은 부유식 풍력 터빈의 블레이드 피치 및/또는 발전기 토크를 제어하는 방법을 제공하며, 부유식 풍력 터빈은 발전기에 연결된 복수의 로터 블레이드를 구비한 로터를 포함하고, 상기 방법은, 제 1 주파수 범위에서 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동의 입력을 수신하는 것과, 제 2 주파수 범위에서 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동의 입력을 수신하는 것과, 제 1 운동의 입력 및 제 2 운동의 입력에 기초하여, 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 댐핑 출력을 계산하는 것과, 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두가 댐핑되도록 하는 하나 이상의 댐핑 출력에 기초하여 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력, 및/또는 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하는 것을 포함한다.
제 3 관점의 방법은 제 1 관점의 컨트롤러 및/또는 제 2 관점의 부유식 풍력 터빈을 사용하여 수행될 수도 있다.
제 1 관점의 컨트롤러 및/또는 제 2 관점의 부유식 풍력 터빈은 제 3 관점의 방법을 수행하도록 구성될 수도 있다.
제 4 관점에서 바라볼 때, 본 발명은 부유식 풍력 터빈용 처리 회로에서 실행될 때, 부유식 풍력 터빈의 하나 이상의 로터에 대한 블레이드 피치를 제어하도록, 그리고/또는 부유식 풍력 터빈의 발전기 토크를 제어하도록 처리 회로를 구성하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하며, 명령은, 제 1 주파수 범위에서 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동의 입력을 수신하는 것과, 제 2 주파수 범위에서 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동의 입력을 수신하는 것과, 제 1 운동의 입력 및 제 2 운동의 입력에 기초하여, 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 댐핑 출력을 계산하는 것과, 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두가 댐핑되도록 하는 하나 이상의 댐핑 출력에 기초하여 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력을 계산하는 것을 포함한다.
제 4 관점의 컴퓨터 프로그램 제품은 제 1 관점의 컨트롤러 및/또는 제 2 관점의 부유식 풍력 터빈에 제공될 수도 있다. 제 4 관점의 컴퓨터 프로그램 제품은 제 3 관점의 방법을 수행하는데 사용될 수도 있다. 다시 말해서, 컴퓨터 프로그램 제품은 부유식 풍력 터빈을 위한 처리 회로에서 실행될 때, 제 3 관점의 방법을 수행하도록 처리 회로를 구성하는 명령을 포함할 수도 있다.
이하는 본 발명의 하나 또는 그 이상 또는 모든 관점과 결합될 수도 있는 선택적 특징을 설명한다.
본 발명은 상이한 주파수의 운동의 효과적인 댐핑을 허용한다. 이는 더 높은 주파수와 더 낮은 주파수 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 출력이 계산될 수 있도록, 제 1 주파수 범위의 제 1 운동의 입력과 제 2 주파수 범위의 제 2 운동의 입력 둘 모두를 수신함으로써 달성된다. 운동은 강체 운동일 수도 있다.
풍력 터빈용 기존의 능동적 댐핑 컨트롤러는 일반적으로 약 50초(약 0.02㎐) 미만의 기간을 갖는 부유식 풍력 터빈 운동의 댐핑에 관련된다. 피치 운동의 자연 주기는 일반적으로 약 25초 내지 50초 범위에서 발생하며, 이는 서지 운동과 같이 부유식 풍력 터빈이 경험하는 다른 운동 주기보다 훨씬 빠르거나 느리다. 예를 들어, 서지 운동의 기간은 약 60초이거나, 약 2분 또는 3분으로 더 길 수도 있다. 이러한 서지 운동은 풍력 터빈의 자연 서지 주파수를 여기하는 풍속의 변화로 인해 발생할 수도 있으며, 잔잔한 물에서 발생할 가능성이 더 높다.
본 발명은 피치 운동(전형적인 블레이드 피치 컨트롤러에 의해 댐핑되는 운동임) 및 부유식 풍력 터빈의 더 낮은 주파수 서지 운동과 같은 다중 주파수에서의 운동의 효과적인 댐핑을 허용할 수도 있다. 따라서, 컨트롤러는 예를 들면, 상이한 주파수 범위에서 발생하는 부유식 풍력 터빈의 피치 운동 및 서지 운동과 같은 운동을 효과적으로 댐핑할 수도 있다.
컨트롤러는 부유식 풍력 터빈의 동작을 제어(즉, 댐핑)하기 위한 것이다. 따라서, 컨트롤러는 운동 컨트롤러 및/또는 부유식 풍력 터빈 운동 컨트롤러로 불릴 수도 있다.
컨트롤러는 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한, 그리고/또는 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하기 위한 것이며, 따라서, 컨트롤러는 블레이드 피치 컨트롤러 및/또는 발전기 토크 컨트롤러로 불릴 수도 있다.
제 1 운동은 강체 운동일 수도 있고, 그리고/또는 제 2 운동은 강체 운동일 수도 있다. 운동은 축방향 운동, 예를 들면, 피치 및 서지 운동일 수도 있다. 제 1 운동은 제 1 주파수 범위의 피치 및/또는 서지 운동일 수도 있고, 제 2 운동은 제 2(예를 들면, 더 낮은) 주파수 범위의 피치 및/또는 서지 운동일 수도 있다.
컨트롤러는 온화한 파도 기후의 위치에서 부유식 풍력 터빈에 유용할 수도 있다. 이는 이러한 위치에서 바람 유도 하중이 전체 계류 하중을 좌우할 수 있고, 계류 하중이 댐핑되기를 원하는 다른 중요한 운동과 상이한 주파수에서의 운동으로 인해 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 예를 들면, 부유식 풍력 터빈의 계류 시스템에 대한 과도한 부하의 감소를 허용할 수도 있으며, 이에 의해 풍력 터빈 구조체 자체에 대한 하중을 감소시키는 것에 더하여 계류 시스템의 수명을 연장할 수도 있다.
제 1 운동 및/또는 제 2 운동은 축방향 운동, 즉, 피치 및/또는 서지일 수도 있다.
제 1 운동은 피치 운동 및/또는 서지 운동일 수도 있거나 이를 포함할 수도 있다. 제 1 주파수 범위는 약 0.02㎐ 내지 0.05㎐, 또는 선택적으로 약 0.03㎐ 내지 0.04㎐의 범위 내일 수도 있다. 이 주파수 범위는 이 범위 내에서 고유 또는 구동 주파수를 갖는 부유식 풍력 터빈의 임의의 운동(또는 축방향 운동)과 관련될 수도 있다.
이러한 범위 내에서 발생하는 부유식 풍력 터빈의 운동은 피치 운동에 의해 좌우될 수 있지만, 다른 유형의 운동도 포함할 수도 있다.
제 1 운동은 약 50초 미만의 주기를 가질 수도 있다.
제 2 운동은 예를 들면, 서지 운동, 예를 들면, 저주파 서지 운동일 수도 있거나 이를 포함할 수도 있다.
제 1 운동과 제 2 운동 둘 모두는 서지 운동을 포함할 수도 있지만, 상이한 주파수일 수도 있다.
제 2 주파수 범위는 약 0.006㎐ 내지 0.010㎐, 또는 선택적으로 약 0.007㎐ 내지 0.009㎐의 범위 내일 수도 있다. 이 주파수 범위는 이 범위 내에서 고유 또는 구동 주파수를 갖는 부유식 풍력 터빈의 임의의 운동(또는 축방향 운동)과 관련될 수도 있다. 이러한 범위 내에서 발생하는 부유식 풍력 터빈의 운동은 서지 운동에 의해 좌우될 수도 있지만, 다른 유형의 운동도 포함할 수도 있다.
제 2 운동은 약 2분 내지 3분과 같이 약 60초보다 긴 기간을 가질 수도 있다.
제 1 주파수 범위는 제 2 주파수 범위의 주파수 범위보다 높은 주파수 범위일 수도 있다. 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위는 상이할 수도 있고, 그리고/또는 중첩되지 않을 수도 있다.
제 1 운동의 입력 및/또는 제 2 운동의 입력은 속도일 수도 있다. 따라서, 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 출력은 제 1 운동의 속도 및 제 2 운동의 속도에 기초할 수도 있다. 속도는 측정 또는 추정된 속도일 수도 있다.
제 1 운동의 입력 및/또는 제 2 운동의 입력은 각각 강체 속도 측정 또는 추정치일 수도 있다. 이들은 상이한 주파수 범위로부터 강체 속도 측정치 또는 추정치일 수도 있다.
제 1 운동 및/또는 제 2 운동의 속도 측정치 또는 추정치는 운동, 속도 및/또는 가속도 측정에 기초한 추정치일 수 있다.
제 1 운동의 입력은 측정 또는 추정된 풍력 터빈 피치 속도일 수도 있다(또는 포함할 수도 있음).
제 2 운동의 입력은 측정 또는 추정된 풍력 터빈 서지 속도일 수도 있다(또는 포함할 수 있다).
능동적 댐핑 컨트롤러는 제 1 운동의 입력 및/또는 제 2 운동의 입력을 수신하도록 배열될 수도 있다.
제 1 운동의 입력 및/또는 제 2 운동의 입력은 하나 이상의 센서로부터의 출력을 사용하여 측정 및/또는 추정될 수도 있다.
제 1 운동의 입력은 제 1 센서로부터의 출력을 이용하여 측정 및/또는 추정될 수도 있다. 제 1 센서는 제 1 주파수 범위의 운동을 나타내는 출력을 제공하도록 구성될 수도 있다.
제 2 운동의 입력은 제 2 센서로부터의 출력을 이용하여 측정 및/또는 추정될 수도 있다. 제 2 센서는 제 2 주파수 범위의 운동을 나타내는 출력을 제공하도록 구성될 수도 있다.
제 1 운동의 입력 및 제 2 운동의 입력은 상이한 센서로부터의 출력을 사용하여 측정 및/또는 추정될 수도 있다.
이는 상이한 센서가 상이한 주파수 범위에서의 운동 측정을 획득하는데 더 적합하고, 그리고/또는 획득하는데 필요한 상이한 필터링 및/또는 제어 파라미터를 가질 수도 있기 때문이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제 1 및 제 2 센서는 상이한 유형의 센서일 수도 있다.
제 1 운동의 입력은 운동 센서(예를 들면, 속도 센서 및/또는 가속도계 등)로부터의 출력으로부터 얻어질 수도 있다, 즉, 제 1 센서는 운동 센서일 수도 있다. 제 1 센서는 모션 기준 유닛(Motion Reference Unit; MRU)일 수도 있다. 제 1 센서는 제 1 주파수 범위에서 강체 운동(예를 들면, 피치 및/또는 서지와 같은 축방향 강체 운동)을 측정하기 위한 것일 수도 있다.
제 1 센서로부터의 출력은 제 1 센서가 제 1 주파수 범위 내의 주파수를 갖는 운동만을 측정하도록 필터링될 수도 있다.
제 2 센서로부터의 출력은 제 2 센서가 제 2 주파수 범위 내의 주파수를 갖는 운동만을 측정하도록 필터링될 수도 있다.
풍력 터빈의 운동을 감지하기 위한 운동 센서는 풍력 터빈의 임의의 지점에 위치될 수도 있다. 예를 들어, 센서는 풍력 터빈 타워의 베이스에, 풍력 터빈의 나셀 내에, 또는 풍력 터빈 타워를 따른 임의의 지점에 배치될 수도 있다. 운동 센서는 풍력 터빈의 피치 운동, 예를 들면, 제 1 주파수 범위에서 피치 운동을 측정하도록 구성될 수도 있다.
제 2 운동의 입력은 차동 위성 항법 시스템(differential global positioning system; DGPS)와 같은 위성 항법 시스템(Global Positioning System; GPS)의 출력으로부터 획득될 수도 있다, 즉, 제 2 센서는 GPS(또는 DGPS)일 수도 있다. 위성 항법 시스템은 풍력 터빈의 서지 운동, 예를 들면, 제 2 주파수 범위의 서지 운동을 측정하는데 사용될 수도 있다.
피치 및 서지 운동을 개별적으로, 별개로 또는 동시에 측정하기 위해 임의의 다른 적절한 감지 수단이 사용될 수도 있다.
컨트롤러는 신호 처리 유닛을 포함할 수도 있다. 신호 처리 유닛은 풍력 터빈의 제 1 운동 및/또는 제 2 운동의 속도를 추정하기 위해 센서로부터 요 측정치를 취하고 하나 이상의 추정 기술을 적용하도록 구성될 수도 있다. 추정 기술은 칼만 필터링(Kalman filtering)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 차동 위성 항법 시스템으로부터의 측정은 예를 들면, 제 2 운동, 예를 들면, 서지 속도를 추정하기 위해 칼만 필터링과 같은 추정 기술과 결합될 수도 있다.
컨트롤러는 저역 통과 필터를 포함할 수도 있다. 저역 통과 필터는 피치로 인한 강체 진동의 고유 주파수 초과의 주파수를 갖는 구조체의 지점의 속도의 변화를 필터링하도록 구성될 수도 있다. 필터는 제 2 또는 제 3 버터워스 저역 통과 필터일 수도 있다. 이러한 필터는 원하는 주파수를 갖는 진동만이 능동적으로 댐핑되고 로터 속도에서 너무 많은 변화를 일으키지 않는 것을 보장하도록 구성될 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러/방법은 제 1 운동(예를 들면, 부유식 풍력 터빈의 피치 운동)의 능동적 댐핑 제어를 제공하고 제 2 운동(예를 들면, 부유식 풍력 터빈의 서지 운동)의 능동적 댐핑 제어를 제공하기 위한 것일 수도 있다.
제 2 운동(예를 들면, 부유식 풍력 터빈의 서지 운동)의 능동적 댐핑 제어는 계류 시스템의 하중을 줄이기 위한 것일 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러는 2개의 제어 루프, 즉, 제 1 제어 루프 및 제 2 제어 루프를 포함할 수도 있다. 2개의 제어 루프는 독립적일 수도 있다.
제 1 제어 루프는 제 1 운동(예를 들면, 부유식 풍력 터빈의 피치 운동)의 능동적 댐핑 제어를 제공하기 위한 것일 수도 있다.
제 2 제어 루프는 제 2 운동(예를 들면, 부유식 풍력 터빈의 서지 운동)의 능동적 댐핑 제어를 제공하기 위한 것일 수도 있다.
제 1 제어 루프 및 제 2 제어 루프는 상이한 필터링 및/또는 상이한 파라미터 설정을 포함할 수도 있다. 이는 각각의 제어 루프가 각각의 운동에 맞게 조정 및/또는 최적화됨을 의미할 수도 있다.
제 1 제어 루프는 제 1 운동의 입력, 예를 들면, 부유식 풍력 터빈 구조체에 제공된 운동 센서로부터의 입력을 수신할 수도 있다.
제 2 제어 루프는 제 2 운동의 입력, 예를 들면, 차동 위성 항법 시스템으로부터의 데이터로부터, 또는 데이터에 기초하는 입력을 수신할 수도 있다.
제 1 제어 루프는 제 1 운동을 댐핑하기 위한 출력을 계산하기 위한 것일 수도 있고, 제 2 제어 루프는 제 2 운동을 댐핑하기 위한 출력을 계산하기 위한 것일 수도 있다.
제 1 운동 및/또는 제 2 운동을 댐핑시키기 위한 출력은 로터 속도 기준 신호, 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치 중 하나 이상일 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러는 제 1 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 운동에 기초하여, 그리고/또는 제 2 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 운동에 기초하여, 로터 속도 기준 신호, 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치 계산하도록 구성될 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러는 제 1 주파수 범위에서의 부유식 풍력 터빈의 운동에 기초한 제 1 로터 속도 기준 신호, 제 1 블레이드 피치 조정치 및/또는 제 1 발전기 토크 조정치와, 제 2 주파수 범위에서의 부유식 풍력 터빈의 운동에 기초한 제 2 로터 속도 기준 신호, 제 2 블레이드 피치 조정치 및/또는 제 2 발전기 토크 조정치, 및/또는 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 운동에 기초한 결합된 로터 속도 기준 신호, 결합된 블레이드 피치 조정치 및/또는 결합된 발전기 토크 조정치를 계산하도록 구성될 수도 있다.
컨트롤러는 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 추가의 로터 속도 기준 신호, 제 1 블레이드 피치 조정치, 제 2 추가의 로터 속도 기준 신호, 제 2 블레이드 피치 조정치, 결합된 추가의 로터 속도 기준 신호 및/또는 결합된 블레이드 피치 조정치 중 하나 이상을 포함할 수도 있는 능동적 댐핑 컨트롤러로부터의 출력에 기초한 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하도록 배열될 수도 있다.
컨트롤러는 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 추가의 로터 속도 기준 신호, 제 1 발전기 토크 조정치, 제 2 추가의 로터 속도 기준 신호, 제 2 발전기 토크 조정치, 결합된 추가의 로터 속도 기준 신호 및/또는 결합된 발전기 토크 조정치 중 하나 이상을 포함할 수도 있는 능동적 댐핑 컨트롤러로부터의 출력에 기초한 발전기의 토크를 제어하도록 배열될 수도 있다.
컨트롤러는 하나 이상의 변환기를 포함할 수도 있다. 변환기는 PI 컨트롤러, PID 컨트롤러, 변환 함수, 비선형 방정식, 로터 속도 오류를 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치로 변환하기 위한 일부 다른 함수 또는 일부 다른 변환 수단이거나 이를 포함할 수도 있다. 변환기는 풍력 터빈 제어 시스템이거나 그 일부일 수도 있다.
컨트롤러는 능동적 댐핑 컨트롤러에 더하여 기준 컨트롤러를 포함할 수도 있다. 기준 컨트롤러는 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한, 그리고/또는 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하기 위한 것일 수도 있다. 기준 컨트롤러는 능동적 댐핑 컨트롤러로부터 하나 이상의 출력을 수신하기 위한 것일 수도 있다. 기준 컨트롤러는 실제 로터 속도 및 목표 로터 속도를 수신할 수도 있다.
출력은 로터 블레이드의 피치를 집합적으로 제어하기 위한 것일 수도 있다. 따라서 컨트롤러는 집합적인 블레이드 피치 제어를 제공하기 위한 것일 수도 있다.
실제 로터 속도는 부유식 풍력 터빈의 로터가 회전하는 속도일 수도 있다.
목표 로터 속도는 전력 출력을 위한 최적의 로터 속도일 수도 있다. 목표 로터 속도는 원하는 로터 속도 및/또는 최적의 로터 속도라고 불릴 수도 있다.
정격 풍속 미만에서, 목표 로터 속도는 주어진 풍속에 대해 도달 가능한 최적의 로터 속도가 될 수도 있다. 정격 풍속 초과에서, 목표 로터 속도는 풍력 터빈이 이동하지 않는 시나리오에서 전력 출력에 대한 최대 속도일 수도 있다.
제 1 운동 및 제 2 운동을 댐핑하기 위한 목표 로터 속도와 제 1 및 제 2 또는 결합된 로터 속도 조정치(들)은 로터 속도 기준을 제공하도록 결합될 수도 있다. 실제 로터 속도는 로터 속도 오류를 제공하기 위해 로터 속도 기준으로부터 뺄 수도 있다. 로터 속도 오류(즉, 실제 로터 속도와 운동을 댐핑하도록 조정된 목표 로터 속도 사이의 차이)는 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치로 변환될 수도 있다.
블레이드 피치 조정 및/또는 발전기 토크 조정으로 인해 실제 로터 속도가 변경될 수도 있다. 이는 실제 로터 속도와 기준 로터 속도 사이의 차이를 줄여서, 로터 속도 오류를 줄이기 위한 것일 수도 있다. 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치는 로터 속도 오류가 0이 되도록 풍력 터빈을 제어하는데 사용될 수도 있다.
블레이드 피치 조정 및/또는 발전기 토크 조정은 제 1 및/또는 제 2 운동을 댐핑하고, 및/또는 제 1 및/또는 제 2 운동의 네거티브 댐핑을 방지하는 힘을 제공하면서 최적의 로터 속도를 유발할 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러는 제 1 추가의 로터 속도 기준 신호(ωref1)(제 1 운동을 댐핑시키기 위한 출력일 수도 있음)을 계산하는 제 1 제어 루프(즉, 제어 요)를 포함할 수도 있다. 추가의 로터 속도 기준 신호는 제 1 운동의 측정 또는 추정된 속도(
Figure pct00001
), 컨트롤러 이득(K1) 및 필터, 예를 들면, h1(s)에 기초하여 계산될 수도 있다.
제어 요는,
Figure pct00002
의 형태로 작성될 수도 있다.
h1(s)는 제 2 저역 통과 필터일 수도 있다. 필터는 라플라스 형태를 가질 수도 있으며, h1(s)는 이하와 같을 수도 있다.
Figure pct00003
ωc는 저역 통과 필터 주파수일 수도 있다. ωc는 예를 들면,
Figure pct00004
일 수도 있다.
s는 라플라스 변수일 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러는 제 2 추가의 로터 속도 기준 신호(ωref2)(이는 제 2 운동을 댐핑시키기 위한 출력일 수도 있음)를 계산하는 제 2 제어 루프(즉, 제어 요)를 포함할 수도 있다. 제 2 추가의 로터 속도 기준 신호는 제 2 운동의 측정 또는 추정된 속도(
Figure pct00005
), 컨트롤러 이득(K2) 및 필터(예를 들면, h2(s))에 기초하여 계산될 수도 있다.
제어 요는,
Figure pct00006
의 형태로 작성될 수도 있다.
h2(s)는 제 2 저역 통과 필터일 수 있다. 필터는 라플라스 형태를 가질 수도 있다. h2(s)는 이하와 같을 수도 있다.
Figure pct00007
ωc는 저역 통과 필터 주파수일 수도 있다. ωc는 예를 들면,
Figure pct00008
일 수도 있다.
s는 라플라스 변수일 수도 있다.
컨트롤러 이득 및/또는 저역 통과 필터 주파수는 제 1 및 제 2 제어 루프 사이에서 상이할 수도 있다. 이는 제 1 제어 루프가 제 1 운동에 적합하게 하고 제 2 제어 루프가 제 2 운동에 적합하게 할 수도 있다.
제 1 제어 루프 및 제 2 제어 루프에 대한 저역 통과 필터 주파수는 각각 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위에 따라 설정될 수도 있다.
Figure pct00009
및
Figure pct00010
는 상이한 센서(상기 논의됨)로부터의 출력을 사용하여 측정된 및/또는 추정될 수도 있다.
ωref1 및 ωref2는 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두(즉, 각각)를 댐핑하기 위한 출력일 수도 있다. ωref1 및 ωref2는 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두를 댐핑시키기 위한 출력으로서 제공되는 결합된 추가의 로터 속도 기준 신호를 제공하도록 결합될 수도 있다.
ωref1 및 ωref2는 능동 댐핑 컨트롤러 또는 기준 컨트롤러에서 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치로 (별도로 또는 함께) 변환될 수 있다.
ωref1 및 ωref2는 목표 로터 속도(ωref0)와 결합하여 총 로터 속도 기준 신호(ωref)를 제공할 수도 있다. 다시 말해서,
Figure pct00011
실제 로터 속도(ωr)는 로터 속도 오류(ωerror)를 제공하기 위해 총 목표 로터 속도 기준 신호(ωref)로부터 가져올 수도 있다. 로터 속도 오류(ωerror)는 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크를 계산하는데 사용될 수도 있다. 이는 ωref1 및 ωref2를 포함하기 때문에, 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크로 인해 제 1 동작과 제 2 동작이 댐핑되게 할 수도 있다.
컨트롤러는 (예를 들면, 일단 결합되면) 모든 로터 속도 신호를 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치로 변환하기 위한 단일 변환기(예를 들면, 기준 컨트롤러)를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 컨트롤러는 로터 속도 신호를 블레이드 피치 조정치 및/또는 발전기 토크 조정치로 개별적으로 변환하기 위한 다중 변환기를 포함할 수도 있다. 블레이드 피치 조정 및/또는 발전기 토크 조정은 부유식 풍력 터빈을 제어하는데 사용되는 전체 블레이드 피치 조정 및/또는 전체 발전기 토크 조정을 제공하도록 결합될 수도 있다.
정격 풍속 초과에서, 컨트롤러는 제 1 운동 및/또는 제 2 운동의 네거티브 댐핑을 방지하도록 사용될 수도 있다.
컨트롤러/방법은 바람이 정격 풍속 초과일 때, 부유식 풍력 터빈을 제어하는데 사용될 수도 있다.
컨트롤러/방법은 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동의 능동적 댐핑 제어를 제공하는 것에 더하여, 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동의 추가적인 능동적 댐핑 제어를 제공할 수도 있다(여기서, 2개의 운동은 상이한 주파수 범위 내에 있음).
컨트롤러/방법은 부유식 풍력 터빈 구조체에 하중을 발생시킬 수도 있는 제 1 주파수 범위에서 운동을 댐핑할 수 있고, 부유식 풍력 터빈 구조체의 계류 시스템에 하중을 발생시킬 수도 있는 제 2 주파수 범위에서 운동을 댐핑할 수도 있다. 이는 바람 유도 하중(블레이드 피치 및/또는 발전기 토크 제어로 완화될 수도 있음)가 전체 계류 하중을 좌우하는 온화한 파도 기후의 위치에서 특히 효율적일 수도 있다.
부유식 풍력 터빈은 스파 부이(spar buoy)형 부유식 풍력 터빈일 수도 있다. 부유식 풍력 터빈은 계류 라인 및/또는 하나 이상의 관절식 레그와 같은 계류 시스템의 사용을 통해 해저에 고정될 수도 있다. 대안적으로, 부유식 풍력 터빈은 반잠수형 부유식 풍력 터빈 또는 임의의 다른 종류의 부유식 풍력 터빈일 수도 있다.
부유식 풍력 터빈은 제 1 센서 및/또는 제 2 센서를 포함할 수도 있다.
본 발명은 추가의 컨트롤러 또는 추가의 소프트웨어일 수도 있다. 이는 방법 또는 방법의 적어도 일부를 수행하도록 배열될 수도 있다. 소프트웨어는 물리적 매체나 클라우드 기반 스토리지 솔루션 또는 임의의 다른 적절한 매체에 저장할 수도 있다.
컨트롤러는 기존의 부유식 풍력 터빈에 새로 장착될 수도 있다. 이는 기존의 부유식 풍력 터빈에 추가의 입력(들), 추가의 센서(들) 및/또는 추가의 또는 업데이트된 코드/소프트웨어를 제공함으로써 달성될 수도 있다.
능동 댐핑 컨트롤러는 제 1 운동 및/또는 제 2 운동을 댐핑하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 출력(예를 들면, 로터 속도 기준(들), 블레이드 피치 조정치(들) 및/또는 발전기 토크 조정치(들))을 제공하는데 사용되는 코드일 수도 있다.
컨트롤러/방법이 제 1 주파수 범위의 제 1 운동 및 제 2 주파수 범위의 제 2 운동을 댐핑하는 것과 관련하여 설명되지만, 컨트롤러/방법은 추가의 주파수 범위에서 추가의 운동을 댐핑할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 각각의 복수의 주파수 범위의 복수의 운동을 댐핑하기 위한 것일 수도 있다. 이는 각 주파수 범위에 대해 별도의 제어 루프를 제공하여 달성될 수도 있다. 각 제어 루프는 그 운동을 댐핑하도록 설계된 특정 주파수 범위에 대한 필터링 또는 다른 파라미터를 포함할 수도 있다. 상이한 주파수 범위의 각 운동에 대해 개별 입력(선택적으로는 개별 센서로부터 각각)이 제공될 수도 있다.
특정 실시예는 이제 단지 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 종래의 블레이드 피치 제어 시스템을 사용하는 2.3MW 부유식 풍력 터빈에 대한 풍속의 함수로서의 로터 추력의 그래프이다.
도 2는 부유식 풍력 터빈 설비에서 진동의 일반적인 전력 스펙트럼이다.
도 3은 고정 기반 풍력 터빈용 진동 제어를 갖는 블레이드 피치 제어 시스템의 개략도이다.
도 4는 부유식 풍력 터빈용 컨트롤러의 블록도이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 부유식 풍력 터빈을 위한 대안적인 컨트롤러이다.
도 6 및 도 7은 제 1 주파수 범위 내의 운동만을 처리한 컨트롤러를 구비한 부유식 풍력 터빈을, 오직 제 1 주파수 범위 내의 운동 및 제 2 주파수 범위 내의 운동을 처리한 컨트롤러를 구비한 부유식 풍력 터빈과 비교하는 시뮬레이션으로부터의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 부유식 풍력 터빈에 의해 경험할 수도 있는 상이한 주파수 범위에서의 운동을 처리할 수 있는 블레이드 피치 컨트롤러(10)를 도시한다. 도 4는 제 1 주파수 범위에서 제 1 운동(예를 들면, 피치 및/또는 서지) 및 제 2 주파수 범위에서 제 2 운동(예를 들면, 서지)을 각각 댐핑하기 위한 블레이드 피치 조정치(β2 및 β3)를 계산하기 위한 능동적 댐핑 컨트롤러(12)를 포함하는 블레이드 피치 컨트롤러를 도시한다. 능동적 댐핑 컨트롤러(12)는 기준 블레이드 피치 컨트롤러(14)에 결합된다. 블레이드 피치 컨트롤러(10)는 정격 풍속에서 또는 정격 풍속 초과에서 설명된 방식으로 작동 가능하다.
기준 컨트롤러(14)는 기준 풍력 터빈 로터 속도(ωref0)로부터 실제 풍력 터빈 로터 속도(ωr)를 뺀다. 기준 로터 속도(ωref0)는 부유식 풍력 터빈이 이동하지 않을 때 풍력 터빈이 가장 효율적으로 작동할 수도 있는 목표 로터 속도이다. 그러므로, 기준 피치 제어 수단(14)은 실제 로터 속도(ωr)를 목표 로터 속도(ωref0)에 가능한 한 가깝게 하기 위해 터빈 로터 블레이드의 피치를 지속적으로 수정하려고 시도한다. 그러나, 기준 피치 제어 수단(14)은 풍력 터빈 구조체 자체의 임의의 운동을 처리하지 않는다.
도 4의 능동적 댐핑 컨트롤러(12)는 제 1 주파수 범위에서 풍력 터빈의 강체 운동(예를 들면, 피치 운동이거나 이를 포함할 수도 있음)을 댐핑하기 위한 출력을 계산하기 위한 제 1 댐핑 제어 루프(16)와, 제 2 주파수 범위에서 풍력 터빈의 강체 운동(예를 들면, 서지 운동이거나 이를 포함할 수도 있음)을 댐핑하기 위한 제 2 출력을 계산하기 위한 제 2 능동적 댐핑 제어 루프(18)를 포함한다.
제 1 능동적 댐핑 제어 루프(16)에서, 풍력 터빈의 제 1 측정 또는 추정된 속도(vp)(
Figure pct00012
로 불릴 수도 있음)는 제 1 신호 처리 수단(20)에 의해 처리된 다음에, 제 1 능동적 컨트롤러 이득(Kp) 및 제 1 능동적 댐퍼 컨트롤러 변환 함수(hp(s))에 의해 작동되고, 이는 제 1 추가의 블레이드 피치 조정 신호(β2)를 생성한다. 유사하게, 제 2 능동적 댐핑 제어 루프(18)에서, 풍력 터빈의 제 2 측정 또는 추정된 속도(vs)(
Figure pct00013
로 불릴 수도 있음)는 제 2 신호 처리 수단(22)에 의해 처리된 다음에, 제 2 능동적 컨트롤러 이득(Ks) 및 제 2 컨트롤러 변환 함수(hs(s))에 의해 작동되고, 이는 제 2 추가의 블레이드 피치 조정 신호(β3)를 생성한다.
도 4에 도시된 부유식 터빈용 제 1 댐핑 제어 루프(16)의 제 1 신호 처리 블록(20)은 파장 유도 운동의 댐핑을 피하기 위해, 파동 주파수 범위(0.05㎐ 내지 0.2㎐)보다 충분히 낮은 필터 주파수를 갖는 날카로운 저역 통과 필터를 사용하고 주요 풍력 터빈 파라미터와 관련하여 성능이 저하될 수 있다. 필터 주파수는 부유식 풍력 터빈의 피치에서 고유 주파수에 따라 달라질 수도 있다. 이는 약 0.04㎐ 내지 0.05㎐일 수도 있다.
제 2 댐핑 제어 루프(18)의 제 2 신호 처리 블록(22)은 제 1 주파수 범위에서의 운동의 댐핑을 최소화하기 위해, 제 1 주파수 범위보다 충분히 낮은 필터 주파수를 갖는 유사한 샤프 저역 통과 필터를 사용한다. 필터 주파수는 약 0.01㎐ 내지 0.02㎐일 수도 있다.
능동적 댐핑 이득의 값은 댐핑될 운동에 따라 조정된다. 본 파라미터에 사용되는 정확한 값은 종래의 컨트롤러 조절에 의해 찾을 수도 있다. 실제로, 도 4에 도시된 제 1 및 제 2 능동적 댐핑 이득(Kp 및 Ks)은 또한 일반적으로 제 1 및 제 2 주파수 범위의 운동에 필요할 수도 있는 상이한 댐핑 수준을 처리하기 위해 상이한 값을 가질 것이다.
도 5a는 비례 적분(PI) 컨트롤러(31, 33, 35)의 형태의 변환기를 사용하는 부유식 풍력 터빈용 블레이드 피치 컨트롤러(30)의 일례를 도시한다. 이 블레이드 피치 컨트롤러(30)는 또한 도 4의 컨트롤러(10)와 유사한 능동적 댐핑 컨트롤러(32) 및 기준 컨트롤러(34)를 포함한다.
본 특정 컨트롤러(30)는 제 1 및 제 2 댐핑 제어 루프(36, 38) 각각에 대한 PI 컨트롤러와, 기준 블레이드 피치 제어 수단(34)에 대한 PI 컨트롤러(35)를 사용한다. 도 4의 컨트롤러와 유사하게, 제 1 댐핑 제어 루프(36)는 제 1 PI 컨트롤러(31)에 의해 작동되기 전에 풍력 터빈의 제 1 측정 또는 추정된 속도(vp)로부터 처리된 신호에 대해 작동하는, 제 1 능동적 댐핑 이득 블록(37)으로 나타나는 제 1 능동적 댐핑 이득(Kp)을 사용한다. 제 1 PI 컨트롤러(31)는 제 1 추가의 블레이드 피치 조정치(β2)를 생성하기 위해, 제 1 능동적 댐핑 이득 블록(37)으로부터의 출력을 변환할 수 있는 처리 회로를 포함한다.
유사하게, 제 2 댐핑 제어 루프(38)는 제 2 PI 컨트롤러(33)에 의해 작동되기 전에 풍력 터빈의 제 2 측정 또는 추정된 속도(vs)로부터 처리된 신호에 대해 작동하는, 제 2 능동적 댐핑 이득 블록(39)으로 나타나는 제 2 능동적 댐핑 이득(Ks)을 사용한다. 제 2 PI 컨트롤러(38)는 제 2 추가 블레이드 피치 조정치(β3)를 생성하기 위해, 제 2 능동 댐핑 이득 블록(39)으로부터의 출력을 변환할 수 있는 처리 회로를 포함한다.
추가의 블레이드 피치 조정치(β2 및 β3)는 기준 컨트롤러(34)로부터의 블레이드 피치 조정치(β1)와 결합되어서, 풍력 터빈을 제어하는데 사용되는 전체 블레이드 피치 조정치(βref)를 제공하여서 제 1 및 제 2 운동을 댐핑하고 로터 속도(ωr)가 목표 로터 속도(ωref0)를 향하는 경향이 있다. 이는 주어진 풍속에 대한 출력을 최대화하면서, 풍력 터빈 구조체 및 계류 시스템에 가해지는 힘을 줄이기 위한 것이다. 컨트롤러(30)는 정격 풍속에서 또는 정격 풍속 초과에서 설명된 방식으로 작동 가능하다.
대안적인 컨트롤러(40)가 도 5b에 도시된다. 이는 도 5a에 도시된 바와 같이 2개가 아닌 능동적 댐핑 컨트롤러(42)의 제 1 및 제 2 제어 루프에 대해 단일 PI 컨트롤러(41)를 사용한다는 점을 제외하고는 도 5a에 도시된 컨트롤러(30)와 유사하다. 도 5b는 기준 컨트롤러(44) 및 능동적 댐핑 컨트롤러(42)를 도시하며, 능동적 댐핑 컨트롤러(42)는 단일 PI 컨트롤러(41), 제 1 및 제 2 신호 처리 블록(46, 48) 및 제 1 및 제 2 능동적 댐핑 이득 블록(47, 49)을 포함한다. 기준 컨트롤러(44)는 기준 블레이드 피치 조정치(β1)를 결합된 추가의 블레이드 피치 조정(β4)과 결합하도록 구성되며, 결합된 추가의 블레이드 피치 조정치(β4)는 제 1 추가의 블레이드 피치 조정치(β2) 및 제 2 추가의 블레이드 피치 조정치(β3)의 합이다. 기준 블레이드 피치 조정치(β1) 및 결합된 추가의 블레이드 피치 조정치(β4)의 조합은 전체 블레이드 피치 조정치(βref)를 제공한다. 대안의 컨트롤러(40)는 정격 풍속에서 또는 정격 풍속 초과에서 설명된 방식으로 작동 가능하다.
도 4, 도 5a 및 도 5b의 컨트롤러(10, 30, 40)가 블레이드 피치 컨트롤러로 도시되어 있지만, 제 1 및 제 2 동작을 댐핑하면서 실제 로터 속도(ωr)가 목표 로터 속도(ωref0)를 향하게 하는 경향이 있기 위해, 풍력 터빈을 제어하는데 사용할 수 있는 발전기 토크 조정치를 추가로 또는 대안적으로 계산할 수도 있다. 이는 또한 주어진 풍속에 대한 출력을 최대화하면서 풍력 터빈 구조체 및 계류 시스템에 대한 힘을 감소시키는 효과를 가질 수 있다.
상이한 주파수의 제 1 운동 및 제 2 운동을 댐핑하기 위한 다른 부유식 풍력 터빈 컨트롤러(50)가 도 5c에 도시된다. 이는 또한 기준 컨트롤러(54) 및 능동적 댐핑 컨트롤러(52)를 포함한다.
본 컨트롤러(50)는 제 1 운동의 입력(vp)(제 1 주파수 범위에서 풍력 터빈의 측정 또는 추정된 속도일 수도 있음)을 수신하고, 이를 신호 처리(56) 및 능동적 댐핑 이득(Kp)(57)을 사용하여 처리하여, 이를 제 1 추가의 로터 속도 신호(ωref1)로 변환한다. 컨트롤러(50)는 또한 제 2 운동의 입력(vs)(제 2 주파수 범위에서 풍력 터빈의 측정 또는 추정된 속도일 수도 있음)을 수신하고, 이를 신호 처리(58) 및 능동적 댐핑 이득(Ks)(59)을 사용하여 처리하여, 이를 제 2 추가의 로터 속도 신호(ωref2)로 변환한다. ωref1 및 ωref2는 제 1 운동 및 제 2 운동 각각을 댐핑하기 위한 출력이다. 신호 처리(56 및 58)는 그 제어 루프를 위한 관심의 주파수 범위로 각각 조정될 수도 있다. 컨트롤러(50)는 정격 풍속에서 또는 정격 풍속 초과에서 설명된 방식으로 작동 가능하다.
제 1 및 제 2 운동을 댐핑하기 위한 추가의 로터 속도 신호(ωref1 및 ωref2)는 목표 로터 속도 신호(ωref0)와 결합되고, 실제 로터 속도(ωr)는 로터 속도 오류(ωerror)를 제공하도록 뺀다. 로터 속도 오류(ωerror)는 컨버터(51)를 사용하여 부유식 풍력 터빈을 제어하기 위한 블레이드 피치 조정 신호(βref) 및/또는 발전기 토크 조정 신호(τgref)로 변환된다. 변환기(51)는 PI 컨트롤러, PID 컨트롤러, 변환 함수, 비선형 방정식 및/또는 일부 다른 풍력 터빈 제어 시스템과 같은 로터 속도 신호를 블레이드 피치 조정 신호 및/또는 발전기 토크 신호로 변환하기 위한 임의의 알려진 수단일 수도 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b의 다른 컨트롤러(10, 30, 40)와 같이, 블레이드 피치 조정 신호(βref) 및/또는 발전기 토크 조정 신호(τref)는 실제 로터 속도(ωr)를 목표 로터 속도(ωref0)를 향하게 하기 위해 풍력 터빈을 제어하는데 사용될 수 있으면서, 또한 제 1 및 제 2 운동을 댐핑한다. 이는 풍력 터빈 구조체 및 계류 시스템에 가해지는 힘을 줄이면서, 주어진 풍속에 대한 전력 출력을 최대화할 수 있다.
도 5c의 컨트롤러(50)는 능동적 댐핑 컨트롤러(52) 및 기준 컨트롤러(54)로부터의 입력을 갖는 하나의 변환기(51)를 사용한다.
능동 댐핑 컨트롤러 및 기준 컨트롤러 각각의 기여가 함께 추가되는 순서, 또는 PI 컨트롤러(또는 일부 다른 변환기)에 의해 처리되었는지 여부는 컨트롤러의 상이한 구현예 사이에서 다를 수도 있다.
부유식 풍력 터빈에 대한 다양한 예시적인 컨트롤러 사이의 공통 특징은 컨트롤러가 능동적 댐핑 컨트롤러 및 기준 컨트롤러를 포함한다는 점이다. 능동적 댐핑 컨트롤러는 주파수가 상이한 제 1 운동의 입력과 제 2 운동의 개별 입력을 수신한다. 이러한 운동은 강체 운동, 특히, 피치 및/또는 서지와 같은 축방향 운동일 수도 있다. 입력은 운동 속도의 측정치 및/또는 추정치일 수도 있다. 입력은 상이한 센서의 출력에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 제 1, 더 높은 주파수 운동의 속도는 부유식 풍력 터빈에 제공된 운동 센서의 출력에 기초할 수도 있다. 제 2, 더 낮은 주파수 운동의 속도는 차동 위성 항법 시스템의 출력에 기초할 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러는 제 1 및 제 2 운동의 댐핑을 유발하기 위한 하나 이상의 출력(예를 들면, 2개의 개별 출력 또는 결합된 출력)을 계산한다. 출력은 하나 이상의 추가의 로터 속도 신호, 블레이드 피치 조정 신호 및/또는 발전기 토크 조정 신호일 수도 있다.
능동적 댐핑 컨트롤러의 이러한 출력은 실제 로터 속도 및 목표 로터 속도와 결합되어, 부유식 풍력 터빈의 실제 블레이드 피치 및/또는 발전기 토크를 제어하기 위한 출력을 제공한다. 이러한 출력은 제 1 운동과 제 2 운동을 효과적으로 댐핑하기 위한 것이다. 이는 상이한 주파수의 상이한 유형의 운동으로 인해 발생할 수도 있는 풍력 터빈 구조체와 및 계류 구조체 둘 모두에 대한 하중을 줄일 수 있다.
별도의 제어 루프 및/또는 입력이 상이한 주파수의 제 1 운동 및 제 2 운동에 대해 제공되기 때문에, 이는 2개의 유형의 운동에 대한 효과적인 댐핑이 달성될 수 있도록 상이한 주파수에로 조정될 수 있다.
도 6 및 도 7은 상이한 주파수의 운동을 처리하는 풍력 터빈 제어의 이점을 설명하는데 도움이 되는 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 6은 알려진 컨트롤러와, 2개의 상이한 주파수의 운동(본 경우에, 더 높은 주파수의 피치 운동 및 더 낮은 주파수의 서지 운동)을 처리하는 컨트롤러를 구비한 부유식 풍력 터빈의 서지 운동을 도시한다. 도 7은 동일 시뮬레이션으로부터 가장 높은 하중을 받는 계류 라인의 계류 라인 장력을 도시한다. 시뮬레이션은 부유식 풍력 터빈이 피치 운동에만 능동적 댐핑 기능을 갖는 블레이드 피치 컨트롤러를 사용하는 시나리오와, 부유식 풍력 터빈이 고주파수 피치 운동 및 저주파수 서지 운동에 대해 능동적 댐핑 기능을 갖는 컨트롤러를 구비하는 시나리오를 비교한다.
본 시뮬레이션에서는 3개의 계류 라인을 갖는 8MW 스파 부이형 부유식 풍력 터빈을 모델링하였다. 도 6 및 도 7은 시뮬레이션의 총 길이가 2700초인 700초 내지 1700초 사이의 시뮬레이션 스냅샷을 도시한다. 시뮬레이션의 파라미터는 14ms-1의 평균 풍속을 포함하며, 난류 강도가 8.9%이고, 유의 파고는 1.8m로설정되며, 특성 피크 주기는 13.8초이다.
파라미터 값의 세트에 대한 2700초 시뮬레이션의 범위에 대해서, 계류 라인 피로 수명은 (즉, 하나의 주파수 범위 내에서의 운동을 처리하는) 오직 피치 동작에 대한 능동적 댐핑의 경우에 비해, (즉, 2개의 상이한 주파수 범위의 운동을 처리하는) 피치 운동과 서지 운동에 대한 결합된 능동적 댐핑의 경우, 계수 3.68로 증가된다는 것을 발견하였다,

Claims (20)

  1. 발전기에 연결된 복수의 로터 블레이드를 구비한 로터를 포함하는 부유식 풍력 터빈용 컨트롤러에 있어서,
    상기 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동의 입력 및 상기 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동의 입력에 기초하여, 제 1 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동과 제 2 주파수 범위의 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 출력을 계산하기 위한 능동적 댐핑 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 상기 제 1 운동 및 상기 제 2 운동 둘 모두가 댐핑되도록 하는 상기 능동적 댐핑 컨트롤러로부터의 하나 이상의 출력에 기초하여 상기 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력, 및/또는 상기 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하도록 구성되는
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 운동은 상기 제 1 주파수 범위의 피치 및/또는 서지 운동을 포함하고, 상기 제 2 운동은 상기 제 2 주파수 범위의 피치 및/또는 서지 운동을 포함하며, 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2 주파수 범위보다 높은
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 운동의 입력은 상기 제 1 운동의 측정 또는 추정된 속도이고, 상기 제 2 운동의 입력은 상기 제 2 운동의 측정 또는 추정된 속도인
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 운동의 입력은 제 1 센서로부터의 출력을 사용하여 측정 및/또는 추정되고, 상기 제 2 운동의 입력은 제 2 센서로부터의 출력을 사용하여 측정 및/또는 추정되는
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 운동 센서이고, 그리고/또는 상기 제 2 센서는 위성 항법 센서인
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 능동적 댐핑 컨트롤러는 제 1 제어 루프 및 제 2 제어 루프를 포함하고, 상기 제 1 제어 루프는 상기 제 1 운동의 입력을 수신하고, 상기 제 2 제어 루프는 상기 제 2 운동의 입력을 수신하는
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 루프 및 상기 제 2 제어 루프는 상이한 필터링 및/또는 파라미터 설정을 포함하는
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 운동 및/또는 상기 제 2 운동을 댐핑하기 위한 출력은 추가의 로터 속도 기준 신호, 추가의 블레이드 피치 조정치 및/또는 추가의 발전기 토크 조정치 중 하나 이상을 포함하는
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력은 전체 블레이드 피치 조정치를 포함하고, 그리고/또는 상기 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력은 전체 발전기 토크 조정치를 포함하는
    부유식 풍력 터빈용 컨트롤러.
  10. 발전기에 연결된 복수의 로터 블레이드를 구비한 로터와, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 컨트롤러를 포함하는
    부유식 풍력 터빈.
  11. 부유식 풍력 터빈의 블레이드 피치 및/또는 발전기 토크를 제어하는 방법으로서, 상기 부유식 풍력 터빈은 복수의 로터 블레이드를 구비한 로터를 포함하는, 상기 제어 방법에 있어서,
    제 1 주파수 범위에서 상기 부유식 풍력 터빈의 제 1 운동의 입력을 수신하는 것과,
    제 2 주파수 범위에서 상기 부유식 풍력 터빈의 제 2 운동의 입력을 수신하는 것과,
    상기 제 1 운동의 입력 및 상기 제 2 운동의 입력에 기초하여, 상기 제 1 운동 및 상기 제 2 운동 둘 모두를 댐핑하기 위한 하나 이상의 댐핑 출력을 계산하는 것과,
    실제 로터 속도, 목표 로터 속도, 및 제 1 운동 및 제 2 운동 둘 모두가 댐핑되도록 하는 하나 이상의 댐핑 출력에 기초하여 상기 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력, 및/또는 상기 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력을 계산하는 것을 포함하는
    제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 운동은 상기 제 1 주파수 범위의 피치 및/또는 서지 운동을 포함하고, 상기 제 2 운동은 상기 제 2 주파수 범위의 피치 및/또는 서지 운동을 포함하며, 상기 제 1 주파수 범위는 상기 제 2 주파수 범위보다 높은
    제어 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 운동의 입력은 상기 제 1 운동의 측정 또는 추정된 속도이고, 상기 제 2 운동의 입력은 상기 제 2 운동의 측정 또는 추정된 속도인
    제어 방법.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 운동의 입력은 제 1 센서로부터의 출력을 사용하여 측정 및/또는 추정되고, 상기 제 2 운동의 입력은 제 2 센서로부터의 출력을 사용하여 측정 및/또는 추정되는
    제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 운동 센서이고, 그리고/또는 상기 제 2 센서는 위성 항법 센서인
    제어 방법.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 댐핑 출력은 추가의 로터 속도 기준 신호, 추가의 블레이드 피치 조정치 및/또는 추가의 발전기 토크 조정치 중 하나 이상을 포함하는
    제어 방법.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 로터 블레이드 중 하나 이상의 로터 블레이드의 블레이드 피치를 제어하기 위한 출력은 전체 블레이드 피치 조정치를 포함하고, 그리고/또는 상기 발전기의 토크를 제어하기 위한 출력은 전체 발전기 토크 조정치를 포함하는
    제어 방법.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 컨트롤러를 사용하여 수행되는
    제어 방법.
  19. 부유식 풍력 터빈을 위한 처리 회로에서 실행될 때 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 상기 처리 회로를 구성하는 명령을 포함하는
    컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 컨트롤러, 컴퓨터 프로그램 제품 또는 방법에 있어서,
    상기 댐핑은 상기 정격 풍속에서 또는 상기 정격 풍속 초과에서 발생하는
    컨트롤러, 컴퓨터 프로그램 제품 또는 방법.
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