KR20220133241A - 블레이드를 조정할 수 있는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템 - Google Patents

블레이드를 조정할 수 있는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템 Download PDF

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Abstract

조정 가능한 블레이드(blades)를 갖는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템으로서, 시스템은: 베이스 구조 상에 배열된 하나 이상의 출력 구동 로터 - 각 출력 로터는 하나 이상의 1차 제어 배열체(arrangements)를 사용하여 하나 이상의 암(arms)과 연결됨 -; 하나 이상의 암 각각과 회전 가능하게 장착된 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리로서, 각각의 블레이드 패널 어셈블리는: 하나 이상의 암 각각에 회전 가능하게 장착된 보조 회전 샤프트; 하나 이상의 1차 제어 배열체에 의해 제어되는 보조 회전 샤프트와 연결된 장착 배열체 - 각각의 블레이드 패널 장착 배열체는 하나 이상의 2차 제어 배열체를 사용하여 장착 배열체의 하나 이상의 피벗 지점(pivot points)에서 피벗 가능한 하나 이상의 서브-블레이드 패널을 하우징하여, 하나 이상의 서브-블레이드 패널이 회전하는 것을 허용하고, 그로 인해 바람이 블레이드 패널을 부분적으로 또는 완전히 통과하는 것을 차단 및/또는 허용함 - 를 포함하는, 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리; 하나 이상의 처리 모듈, 하나 이상의 1차 제어 배열체 및 하나 이상의 2차 제어 배열체와 연결된 하나 이상의 메인 제어 유닛(Main Control Unit; MCU)과 커플링된, 시스템 제어 매개변수를 판독하기 위한 하나 이상의 센서; 및 하나 이상의 출력 구동 로터의 회전 토크를 하나 이상의 에너지 형태로 변환하도록 구성된 출력 배열체를 포함한다.

Description

블레이드를 조정할 수 있는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템
본 발명의 실시예는 일반적으로 재생 가능 에너지 생성 시스템 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 조정 가능한 블레이드를 갖는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템에 관한 것이다.
배경 섹션에서 논의된 주제는 단순히 배경 섹션에서 언급된 결과로 선행 기술로 간주되어서는 안 됩니다. 유사하게, 배경 섹션에서 언급되거나 배경 섹션의 주제와 관련된 문제는 선행 기술에서 이전에 인식된 것으로 가정되어서는 안 됩니다. 배경 섹션의 주제는 단지 그 자체로 청구된 기술의 구현에 대응할 수 있는 다른 접근 방식을 나타냅니다.
종종 청정 에너지라고 불리는 재생 에너지는 전 세계적으로 주요 에너지원 중 하나가 되었습니다. 재생 불가능한 자원의 고갈, 오염 증가, 전력에 대한 요구 사항의 증가로 인해 세계는 이제 환경을 해치지 않으면서 에너지 수요를 충족시키기 위해 재생 에너지에 관심을 돌리고 있습니다. 재생 에너지의 가장 인기 있는 두 가지 소스는 태양 에너지와 풍력 에너지입니다. 풍력 터빈과 풍차는 수세기 동안 존재해 왔으며 세계 여러 지역에서 가장 저렴한 에너지원을 제공합니다.
모노폴 타워에 수평축 3개 날개가 있는 풍력 터빈이 있는 풍차의 기본 플랫폼 구성은 많이 변경되지 않았습니다. 그러나 풍차 크기는 허브 높이가 6~7배, 로터 직경이 6~8배, 정격 출력이 30~50배 증가했다. 오늘날 풍력 터빈의 크기는 대규모 기념물 및 건물에 필적하는 동시에 터빈 수명 내내 동적이고 복잡한 하중을 견뎌냅니다. 대부분의 풍력 터빈은 관형 강철로 만들어진 타워에 장착된 3개의 블레이드가 장착된 터빈으로 구성됩니다. 두 개의 블레이드가 있거나 콘크리트 또는 강철 격자 타워가 있는 덜 일반적인 품종이 있습니다. 지상 100피트 이상에서 타워는 터빈이 더 높은 고도에서 발견되는 더 빠른 풍속을 활용할 수 있도록 합니다.
과 접촉하는 면적이 전체 면적의 작은 부분을 차지하는 원형 날개와 같은 역할을 하는 프로펠러와 같은 블레이드로 바람의 에너지를 포착합니다. 바람이 불면 블레이드 한쪽에 저기압 공기 주머니가 형성됩니다. 그런 다음 저압 에어 포켓이 블레이드를 쪽으로 잡아당겨 로터가 바람 방향과 직각으로 회전하도록 하며, 이를 리프트라고 합니다. 양력의 힘은 항상 블레이드 전면에 가해지는 바람의 총 힘보다 작으며, 블레이드를 바람의 방향으로 밀려고 하는 힘을 항력이라고 하는 것은 약 300% 이상입니다. 항력을 양력으로 부분적으로 변환하면 로터가 프로펠러처럼 회전합니다. 일련의 기어는 로터의 회전을 분당 약 18회전에서 분당 약 1,500 또는 1,800회전으로 증가시킵니다. 이는 터빈 발전기가 로컬 그리드에 따라 AC 전기를 생산할 수 있게 하는 속도입니다.
유선형 인클로저는 일반적으로 나셀이라고 하는 하우징 내에서 발견되는 기어, 로터 및 발전기를 포함한 주요 터빈 구성요소를 수용합니다. 터빈 타워 꼭대기에 있는 일부 나셀은 헬리콥터가 착륙할 만큼 충분히 큽니다. 확립된 또 다른 핵심 구성요소는 강풍에 의한 손상을 피하기 위해 55mph를 초과하는 바람으로부터 로터 속도를 조절하는 터빈 컨트롤러입니다. 풍속계는 지속적으로 풍속을 측정하고 데이터를 터빈 컨트롤러로 전송합니다. 나셀에 장착된 브레이크도 비상 시 로터를 기계, 전기 또는 유압으로 정지시킵니다.
다가오는 바람의 방향과 다가오는 바람에 대한 블레이드의 피치 사이의 각도를 "받음각"이라고 합니다. 이 받음각이 커질수록 더 많은 양력이 생성되지만 약 20도 이상으로 더 커지면 블레이드가 양력을 감소시키기 시작합니다. 따라서 최적의 토크를 생성하는 로터 블레이드의 이상적인 피치 각도가 있습니다.
풍력 터빈 블레이드 디자인과 같은 이 프로펠러는 바람의 양력 에너지만 토크라고 하는 사용 가능한 샤프트 동력으로 변환한다고 말할 수 있습니다. 이것은 바람이 블레이드 위로 미끄러질 때 바람을 늦추거나 감속하여 바람에서 에너지를 추출함으로써 달성됩니다.
따라서, 블레이드의 더 많은 접촉 면적을 제공하고 낮은 풍속 및 200km/h 이상의 높은 풍속에서도 기능하는 조정 가능한 블레이드를 갖는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템이 필요합니다. 향상된 효율성, 비용 효율성 및 유지 관리가 쉬운 디자인.
본 발명의 목적은 블레이드를 바람과 함께 회전시키고 효율을 개선하기 위해 직각이 아닌 회전함으로써 항력 및 양력이 가산되는 조정 가능한 블레이드를 갖는 드래그 겸 양력 기반 풍력 터빈 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각 회전 내에서 블레이드의 회전 위치에 응답하여 블레이드의 받음각을 동적으로 변경하여 항력을 주요 추진제로 만들고 양력을 추가하는 것입니다.
초당 5Mtrs 미만에서 초당 80Mtrs 초과로 작동 풍속 범위를 증가시키는 서브-블레이드 패널을 포함하는 블레이드 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 풍력 터빈을 보다 저렴하고 유지 보수가 용이하도록 하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 조정 가능한 블레이드를 갖는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템이 제공된다. 시스템은 베이스 상에 배열된 하나 이상의 출력 구동 로터를 포함하며, 각각의 출력 로터는 하나 이상의 암과 하나 with 이상의 1차 제어 장치에 연결됨; 및 상기 하나 이상의 각각의 암과 회전 가능 하게 연결된 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리 를 포함한다. 각각의 블레이드 패널 어셈블리는 하나 이상의 암 각각으로부터 회전 가능하게 연장되는 보조 회전 샤프트 ; 및 하나 이상의 1차 제어 장치를 통해 보조 회전 샤프트와 연결된 장착 장치를 포함하고, 각각 의 장착 장치 는 하나 이상의 서브 블레이드 패널이 회전하여 바람이 블레이드 패널을 부분적으로 또는 완전히 통과하는 것을 차단 및/또는 허용합니다. 시스템은 하나 이상의 보조 회전 샤프트, 장착 장치, 하나 이상의 서브 블레이드 패널 및 하나 이상의 출력 구동 로터와 결합된 하나 이상의 센서를 더 포함 하고; to collect control information, 주 제어 장치(MCU)는 하나 이상의 센서, 하나 이상의 1차 제어 장치 및 하나 이상의 2차 제어 장치와 연결된 처리 모듈을 가질 수 있습니다. 및 하나 이상의 출력 구동 로터의 회전 토크를 하나 이상의 에너지 형태로 변환하도록 구성된 출력 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, MCU는 처리 모듈을 통해 풍향, 풍속, 하나 이상의 출력 구동 로터의 회전 속도, 하나 또는 그 이상의 개별 각도 위치를 동적으로 결정하도록 구성된다. 최대 추력 지점에 대한 더 많은 암 및 하나 이상의 센서를 사용하여 각 장착 장치에 가해지는 힘; 전방 항력 및/또는 양력을 최적화하고 바람에 대한 각 블레이드의 부분 회전 assembly중 역항력 respective.
본 발명의 실시예에 따르면, 처리 모듈을 통한 MCU는 역항력을 감소시키고 토크를 조절하고 평활화하기 위해 하나 이상의 2차 제어 장치를 사용하여 하나 이상의 서브 블레이드 패널의 개방을 조정하도록 추가로 구성된다. 거센 바람을 차단하고 설계 한계를 초과하는 속도로부터 시스템을 보호하여 중단 없이 안정적이고 최적의 용량 출력을 보장하는 동시에 시스템 손상을 방지합니다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 출력 구동 로터는 직렬 또는 병렬 배열로 베이스 상에서 수평으로, 수직으로 또는 그 사이에서 비스듬히 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 아암은 하나 이상의 출력 구동 로터 각각 또는 이들의 조합의 양 단부 사이의 섹션 또는 양 단부로부터 반경방향 또는 접선방향으로 연장된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 서브-블레이드 패널은 수직으로 또는 수평으로 또는 비스듬히 개방되도록 구성되며 with, 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리 의 각각의 장착 배열은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 서브-블레이드 패널은 금속, non-metal, 합금, 폴리머, 섬유, 유리, ceramic, 목재 또는 이들의 조합으로부터 선택된 재료로 제조된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 1차 제어 장치 및 2차 제어 장치는 캠 및 종동자 장치, 서보 모터, 벨트 및 풀리 장치, 체인 및 스프로킷 중 하나 이상으로부터 선택되지만 이에 국한되지 않는다. 메커니즘, 기어 장치, 선형 및 회전 액추에이터, 레버 메커니즘, 원심분리기, 유압, 공압 제어, 수치 제어, 스테퍼 모터, 전자기 모터, 전자석, 나사 액추에이터 또는 이들의 조합.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 센서는 방향 센서, 속도 센서, 가속도계, 자이로 센서, 자력계, 방향 센서, 홈 판독기, 돌출 판독기, 광학 판독기, 압력 센서, 방사선 센서를 포함하지만 이에 제한되지는 않습니다. , 천공 디스크 판독기, 자기 센서, 홀 효과 센서, 중력 스위치, 기울기 센서, 인코더, 위치 센서, 회전 속도계, 모션 센서 또는 이들의 조합.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 풍력 터빈 시스템용 블레이드 패널 조립체가 제공된다. 장착 장치 및 패널 어셈블리는 하나 이상의 1차 제어 장치를 통해 연결된 풍력 터빈 시스템 장착 장치의 하나 이상의 암 각각으로부터 연장되는 보조 회전 샤프트 또는 피봇팅 장치를 포함 한다. 각각의 장착 장치는 하나 이상의 서브 블레이드 n패널이 개별적으로 또는 집합적으로 회전하여 차단 및/ 또는 바람이 블레이드 패널을 부분적으로 또는 완전히 통과하도록 합니다.
이상에서 인용한 본 발명의 특징이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략히 요약된 본 발명의 설명은 첨부된 도면에 도시된 일부 실시예를 참조하여 가질 수 있다. 그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 전형적인 실시예만을 예시하고 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 되며, 본 발명은 다른 동등하게 효과적인 실시예를 허용할 수 있음을 주목해야 한다.
걸쳐 유사한 구조를 지칭하는 유사한 참조 번호와 함께 다음의 텍스트 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 축 배열의 드래그 컴 리프트 기반 풍력 터빈 시스템의 등각 투영도를 도시한다.
도 1b 내지 도 1c cum lift 는 본 발명의 실시예에 따른 도 1a의 항력 기반 풍력 터빈 시스템의 정면도 및 평면도를 각각 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 시스템에서 메인 제어 유닛(MCU)으로서 작용하는 홈 판독기 형태의 캠 및 종동 장치를 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 폐쇄, (b) 부분 개방/폐쇄 및 (c) 개방 서브 블레이드 패널을 갖는 블레이드 패널 어셈블리를 도시한다.
도 4a cum lift 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평축 배열의 항력 기반 풍력 터빈 시스템의 등각투영도를 도시한다. 그리고
도 4b cum lift 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4a의 항력 기반 풍력 터빈 시스템의 측면도를 도시한다.
본 발명은 실시예 및 예시적인 도면을 사용하여 예시적으로 설명되지만, 당업자는 본 발명이 설명된 도면 또는 도면의 실시예로 제한되지 않고 다양한 구성요소의 축척을 나타내도록 의도되지 않음을 인식할 것이다.. 또한, 본 발명의 일부를 형성할 수 있는 일부 구성요소는 예시의 용이함을 위해 특정 도면에서 예시되지 않을 수 있으며, 그러한 생략은 어떤 식으로든 개략된 실시예를 제한하지 않는다. 도면 및 그에 대한 상세한 설명은 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하려는 것이 아니라, 반대로, 본 발명은 다음과 같은 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 수정, 균등물 및 대안을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 청구범위에 의해 정의됩니다. 이 설명 전반에 걸쳐 사용된 "~할 수 있다"라는 단어 는 의무적 의미(즉, 해야 함을 의미)가 아니라 허용적 의미(즉, 잠재적인 의미)로 사용됩니다. 또한, "a" 또는 "an"이라는 단어는 "적어도 하나"를 의미하고 "복수성"이라는 단어는 달리 언급되지 않는 한 "하나 이상"을 의미합니다. 또한, 여기에서 사용된 용어 및 구문은 설명의 목적으로만 사용된 것으로, "포함하는", "포함하는", "갖는", "함유하는" 또는 "포함하는"과 같은 언어 및 이들의 변형은 광범위하고 그 이후에 나열된 주제를 포괄하는 것으로 의도됩니다. 및 인용되지 않은 추가 주제 및 them and 다른 첨가제, 구성 요소, 정수 또는 단계를 배제하기 위한 것이 아닙니다. 마찬가지로 "포함하는"이라는 용어는 적용 가능한 법적 목적에서 "포함하는" 또는 "포함하는"이라는 용어와 동의어로 간주됩니다. 문서, 행위, 재료, 장치, 물품 등은 오로지 본 발명의 맥락을 제공하기 위한 목적으로 명세서에 포함되며, 이러한 사항 중 일부 또는 전부가 선행 기술의 일부를 형성한다고 제안하거나 표현하지 않습니다. b 본 발명과 관련된 분야에서 일반적이거나 일반적인 지식이었다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 다양한 실시예에 의해 설명되며, 첨부된 도면에서 사용된 참조 번호는 설명 전체를 통하여 유사한 구성요소에 대응한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 실시예는 본 개시가 철저하고 완전할 수 있고 본 발명의 범위가 당업자에게 충분히 전달될 수 있도록 제공된다. 다음의 상세한 설명에서, 설명된 구현의 다양한 측면에 대해 숫자 값 및 범위가 제공됩니다. 이러한 값 및 범위는 단지 예로서 취급되어야 하며 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지 않습니다. 또한 구현의 다양한 측면에 적합한 것으로 여러 재료가 식별됩니다. 이들 물질은 예시적인 것으로 취급되어야 하며 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 또한, 여기에 사용된 용어 및 어구는 설명의 목적으로만 사용되며 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 됩니다.
본 발명은 다수의 조정 가능한 블레이드 패널 어셈블리를 갖고 각각의 블레이드 패널 어셈블리 자체가 다수의 제어 가능한(회전 가능한) 서브-블레이드 패널을 포함하는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템을 제공합니다. 새롭고 독창적인 배열을 갖는 본 발명은 전방 항력을 최적화하거나 역항력을 감소시키고 부품 회전 동안 약간의 양력을 생성하기 위해 각 회전 동안 연속적으로 각 블레이드 패널 어셈블리의 입사각을 독립적으로 변경할 수 있습니다. 이 장치는 바람이 메인 로터의 회전에 접선 방향으로 불지 않고 축 방향으로 부는 방식으로 구성됩니다. 메인 로터(들)는 수직, 수평 또는 그 사이의 임의의 각도로 배치될 수 있으며, 각각은 로터 길이의 어느 곳에서나 로터에 연결된 각각의 암에 고정된 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리를 갖는다. 블레이드 패널 어셈블리의 이러한 보조 샤프트는 주 제어 장치 및 제어 장치(예: CAM 장치, 액추에이터 등)에 의해 제어되어 각 회전 주기 동안 지속적으로 변화하는 풍향에 대해 블레이드 패널 의 ,입사각 을 조정합니다. 터빈과 메인 로터의 회전으로부터 에너지를 활용하기 위한 출력 장치가 제공됩니다.
또한, 각 블레이드 패널 어셈블리는 이동 가능하거나 제어 가능한 하위 블레이드 패널을 포함하므로 일반적인 바람/작동 조건에서 하위 블레이드 패널은 공기를 차단하기 위해 닫힌 위치에 있습니다(바람이 치는 최대 영역 제공). 전방 항력 및 양력. 그러나 풍속이 미리 정해진 특정 한계를 초과하기 시작하면 각 블레이드 패널 어셈블리의 서브 블레이드 패널은 독립적으로(부분적으로 또는 완전히) 열리며 과도한 공기가 블레이드 패널을 부분적으로 또는 완전히 통과할 수 있습니다. 이러한 서브 블레이드 패널의 독립적인 제어는 풍속이 30배 이상 변화하더라도 전진 토크를 일정하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 이 설계 기능은 과도한 풍속에서 회전을 제어하기 위해 브레이크가 필요하지 않습니다. 이 방법을 사용하면 수집된 회전력을 필요에 따라 다른 형태의 에너지로 추가 변환할 수 있습니다.
본 발명은 이제 본 발명의 다양한 실시예를 커버하는 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 축 배열의 항력 기반 풍력 터빈 시스템(100)의 등각도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 항력 기반 풍력 터빈 시스템(100)(이하 "시스템(100)"이라 함)은 수직 축 배열로 배열된다. 그러나, 본 발명의 시스템(100)은 본 발명 의 범위를 벗어나지 않고 수직축, 수평축, 또는 그 사이의 임의의 위치에 배열될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 다른 종류의 배열은 또한 설명에서 나중에 설명되는 본 발명 의 다른 실시예에서 논의되었다. 더 나은 설명과 이해의 명확성을 위해, 도 1a 의 시스템(100)의 정면도 및 평면도가 각각 도 1b 내지 도 1c에 도시되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이 , 시스템(100)은 베이스 구조물(120) 상에 배열된 하나 이상의 출력 구동 로터(102)를 포함한다. 베이스 구조(120)는 시스템(100)이 원하는 높이에 도달할 수 있게 하고 시스템(100)의 구성요소를 수용할 수 있는 구조로 이해될 수 있습니다. 높이는 적용 유형에 따라 1m 에서 수백 미터까지 다양합니다. eter따라서, 그런 의미에서 베이스(120)는 시스템(100)의 구성요소를 수용하기 위해 하나 이상의 레그(1204)와 하나 이상의 수평 /vertical플랫폼(1202)을 갖는 타워 등일 수 있지만 이에 국한되지 않습니다. 그림 1A 및 1B에 표시된 대로). 또한, 하나 이상의 풍력 터빈이 단일 시스템(100)에서 사용되는 경우 다중 기본 구조(120)가 있을 수 있습니다. 하나 이상의 출력 구동 로터(102)는 수직 또는 수평으로 또는 그 사이의 임의의 각도로 베이스 구조(120)에 배열될 수 있으며, 이는 사용되는 배열 유형(수평, 수직 등)에 따라 다릅니다. 시스템(100). 하나 이상의 출력 구동 로터(102)는 전체 회전 터빈의 허브 역할을 하고 시스템(100)에 의해 생성된 에너지를 수집하고 이를 전기, 기계, 유압, 열 등
설명을 간단하게 하기 위해, 도 1A-1C에 도시된 실시예에서, 단지 하나의 출력 구동 로터(102)가 베이스 상에 수직으로 배열되는 것으로 도시되어 있다. 또한, 하나 이상의 출력 구동 로터(102)는 하나 이상의 암(104)과 연결된다. 하나 이상의 아암 구조는 하나 이상의 출력 구동 로터(102) 각각의 양 끝단 또는 양 끝단 사이의 섹션 또는 하나 이상의 끝단으로부터 반경 방향 또는 접선 방향으로 연장할 수 있습니다. 예를 들어, 4개의 암(104)은 도 1a에 도시된 출력 구동 로터(102)의 상단부로부터 방사상으로(90도 떨어져) 연장된다. 하나 이상의 암(104)은 1차 제어 장치(106)를 사용하여 하나 이상의 출력 구동 로터(102)와 연결된다. "1차 제어 장치(106)"라는 용어는 여러 유형의 메커니즘 및 여러 유형의 메커니즘/장치의 조합을 포함하는 것으로 예상됩니다.
그런 의미에서 , 하나 이상의 1차 제어 장치(106) 및 2차 제어 장치(110)는 캠 및 종동자 장치, 서보 모터, 벨트 및 풀리 장치, 체인 중 하나 이상으로부터 선택되지만 이에 국한되지는 않습니다. 및 스프로킷 메커니즘, 선형 및 회전 액추에이터(1066), 기어 배열, 레버 메커니즘, 원심분리기, 유압, 공압 제어, 수치 제어, 스테퍼 모터, 전자기 모터, 전자석, screw actuators, groove readers, digital and analog controls 또는 이들의 조합. 예: 그림 1A-1B에 표시된 실시예는 홈 판독기(1062) 메커니즘, 선형 액추에이터, 제어 로드(1064), 회전식 액추에이터(1066), 선형 베어링, 기어 장치 등의 형태로 캠 및 팔로워의 사용을 보여줍니다. 1차 통제 장치로 사용(106).
도 1A-1C의 실시예에 사용된 캠 및 팔로워(1062) 메커니즘은 도 2A-2C에 더 자세히 도시되어 있습니다. 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 메인 제어 유닛(MCU)(112)으로서 작용하는 홈 판독기 형태의 캠 및 종동 장치를 도시한다. 도 2a에서, 캠 및 팔로워(1062) 메커니즘은 MCU(112)에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 도 2B 및 2C는 각각 동일한 것의 상부 개방도 및 분해도를 예시한다. 도 2a 내지 도 2c에서 알 수 있는 바와 같이 MCU(112)는 하우징(202)을 포함한다. 또한, 캠(204)은 그 주위에 미리 정의된 폭의 홈을 가지며, 미리 결정된 모양을 갖는 캠(204)은 하우징(202)에 배치되고 각각의 제어 로드(1064)와 연결된 4개의 팔로워(206)에 의해 둘러싸여 있습니다. 4개의 암(104) 각각을 따라 선형 액추에이터. 팔로워(206)에는 캠(204)의 윤곽을 따라 이동하도록 구성된 캠 홈에 맞도록 적절한 크기의 2개의 자유롭게 회전하는 휠/베어링(208)이 각각 장착되어 있습니다. 홈의 모양은 미리 정의된 풍향이 북쪽이라고 가정할 때 360° 한 번 완전히 회전하는 동안 각 블레이드 패널 어셈블리의 받음각을 최적화하도록 미리 프로그래밍되었습니다. 이 완전한 홈 어셈블리를 시계 방향으로 90° 회전하면 모든 블레이드에 대한 최적의 풍향이 기존 북쪽 방향에서 동쪽 방향으로 90° 변경됩니다.
하우징(202)에서 이 완전한 홈 어셈블리의 회전은 주 제어 장치의 제어 하에 모터(명확하게 보이지 않음)에 의해 구동되는 방향 제어 기어(1068)와 맞물리는 더 작은 구동 기어(1070)를 포함하는 기어 어셈블리에 의해 달성됩니다. (MCU)(112) 풍력 터빈 시스템(100)이 바람의 모든 방향에서 최적으로 활성화되도록 합니다. 구동 기어(1070) 는 풍향 센서로부터의 입력에 따라 원하는 방향 으로 하우징(202)과 함께 방향 제어 기어(1068)를 돌리는 것을 돕습니다. 추가로, 구성요소를 제자리에 고정하고 부드러운 상대 운동을 가능하게 하기 위한 attached to(베어링, 리벳, 작은 바퀴 , 로드 등) 하나 이상의 보조 구성요소 (208)도 제공될 수 있습니다.
위에서 언급되거나 도 1A-1C 및 도 2A-2C에 도시된 1차 제어 장치(106)의 모든 구성요소 및 연결부는 단지 예시적이라는 점에 유의해야 한다. 이는 1차 제어 장치(106)가 순전히 기계적일 수 있지만 자동 작동을 위해 사전 구성될 수 있음을 보여줍니다. 그러나, 위에서 언급한 구성요소는 위의 1차 제어 장치(106)에 나열된 다른 전기 구성요소로 간단히 대체될 수 있습니다. 본 발명은 캠 팔로워 메커니즘(1062) 또는 선형 및 회전 액추에이터(1066) 대신 전기 모터를 간단히 사용할 수 있습니다. 추가적으로, 하나 이상의 출력 구동 로터(102)와 하나 이상의 암(104)(또는 임의의 움직이는 구성요소) 사이의 연결은 전자석(예를 들어, 하우징(202) 내)을 포함할 수 있고 최적화를 위해 자기 부상을 활용할 수 있습니다. 저속풍시 제거 및 고속풍시 증가) 가동부 사이의 마찰. 이러한 방식으로 필요한 구성 요소(및 움직이는 구성 요소)의 수를 줄일 수 있습니다.
도 1a로 돌아가서, 시스템(100)은 하나 이상의 개별 암(104)과 회전 가능하게 연결된 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리(108)를 더 포함한다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 각각의 암(104)은 각각의 암(104)의 말단에서 하나의 블레이드 어셈블리(108)와 연결된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 각 블레이드 패널 어셈블리(108)는 하나 이상의 주 제어 장치(106)를 통해 연결된 하나 이상의 암(104) 각각에 회전 가능하게 장착된 보조 회전 샤프트(1084)를 포함합니다.. 주 제어 장치(106)는 보조 회전 샤프트(108 4)를 회전시켜 각 블레이드 패널 어셈블리(108)의 받음각을 변경합니다. 또한, 보조 회전축(1084)과 연결된 장착 장치(1082)가 제공된다. 장착 장치는 프레임, 연결 수단, 피팅 수단 등 중 하나 이상을 포함할 수 있습니다.
도시된 예에서, 장착 배열은 정사각형, 직사각형 또는 임의의 다각형 형상을 가질 수 있는 블레이드 프레임을 포함하는 것으로 도시되어 있습니다. 또한, 각각의 장착 장치(1082)(이 예에서는 블레이드 프레임임)는 장착 장치(1082)의 하나 이상의 피봇 지점에서 선회 가능한 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)을 갖는다. 이것은 장착 장치(1082)와 연결된 하나 이상의 2차 제어 장치(110)에 의해 가능합니다. 이것은 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)이 회전(개방 및 폐쇄)되도록 하여 바람이 블레이드 패널을 부분적으로 또는 완전히 통과하는 것을 차단 및/또는 허용합니다. 다른 실시예에서, 장착 장치(1082)는 연결 수단을 통해(임의의 프레임을 필요로 하지 않고) 보조 회전 샤프트(1084)에 직접 회전 가능한 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)을 회전 가능 하게 고정/장착하는 것을 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 (a) 폐쇄, (b) 부분 개방/폐쇄 및 (c) 개방 서브 블레이드 패널(1086)을 갖는 블레이드 패널 어셈블리(108)를 도시한다. 도 1a 내지 도 1c 및 도 3a 내지 도 3c는 서브 블레이드 패널(1086)이 수평으로 피벗되고 각 행에서 하나로 분할되는 실시예를 도시한다. 그러나 다른 실시예에서 서브 블레이드 패널(1086)은 수직으로 또는 비스듬히 회전할 수 있고 각 열에서 하나씩 분할될 수 있습니다. 또 다른 실시예에서, (체스판과 같은) 각각의 행 및 열에 다수의 서브-블레이드 패널(1086)이 있을 수 있으며, 여기서 각각의 서브-블레이드 패널 또는 서브-블레이드 패널의 그룹(1086)은 독립적으로 작동한다. 게다가, 하나 이상의 서브-블레이드 패널(1086)은 금속, non-metal, 합금, 폴리머, 섬유, 유리, ceramic, 목재 또는 이들의 조합으로부터 선택되지만 이에 제한되지 않는 재료로 만들어진다. 블레이드 패널 어셈블리(108)는 개선을 제공하는 기존 풍력 터빈을 수정하는 데 사용될 수도 있기 때문에 그 자체로 새롭고 독창적입니다.
앞서 언급한 바와 같이, 2차 제어 장치(110)는 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)의 선회 운동을 용이하게 하도록 구성된다. 그런 의미에서 2차 제어 장치(110)는 캠 및 팔로워 장치, 서보 모터, 벨트 및 풀리 장치, 체인 및 스프로킷 메커니즘, 기어 장치, 선형 및 회전 액추에이터 중 하나 이상에서 선택되지만 이에 국한되지 않습니다. (1066), 레버 메커니즘, 원심 분리기, 유압, 공압 제어, 수치 제어, 스테퍼 모터, 전자기 모터, 전자석, 나사 작동기, groove readers, digital and analog controls 또는 이들의 조합.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 예시적인 실시예에서, 2차 제어 장치는 제어 로드, 모터(110), 회전 액추에이터 및 각 장착 장치(1082)에 장착된 레버를 포함한다. 제어봉은 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086) 각각과 연결되고 서보 모터는 제어봉과 연결된다. 서보 모터는 제어봉을 움직이고 제어봉은 차례로 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086) 각각을 움직여 완전히 열거나 부분적으로 열거나 닫거나 완전히 닫습니다.
또한, 시스템(100)은 보조 회전 샤프트(1084), 장착 장치(1082), 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086) 및 하나 이상의 출력 구동 로터(102). 하나 이상의 센서는 방향 센서, 속도 센서, 가속도계, 자이로 센서, 자력계, 방향 센서, 홈 판독기, 돌출 판독기, 광학 판독기, 압력 센서, 방사선 센서, 천공 디스크 판독기, 자기 센서, 풍속계, 홀 효과 센서 또는 이들의 조합. 이러한 센서는 시스템(100)이 구현되는 위치 에 따라 시스템(100)에서 필요한 곳에 배치될 수 있습니다.
추가적으로, 시스템(100)은 또한 주 제어 유닛(MCU(112))을 포함한다는 1차 제어 장치(106) 동안 이전에 언급된 바와 같이. 본 발명의 일 실시예에 따르면, MCU(112)는 일반적으로 하나 이상의 암 구조(104)와 하나 이상의 출력 구동 로터(102) 사이에 배치된다. 다중 출력 구동 회전자(102) 및 하나 이상의 MCU(112)를 포함하는 다른 실시예에서, 각각의 출력 구동 회전자(102)(및 그것의 연결된 구성요소)와 함께 각각의 MCU(112)가 있을 수 있다. 1차 제어 장치(106)와는 별도로, MCU(112)는 처리 모듈(미도시)을 더 포함하거나 이에 연결될 수 있다. 도 1a에 도시된 것과 유사한 실시예에서, 출력 구동 로터가 하나뿐인 경우, 처리 모듈은 캠 및 팔로워(1062)와 함께 하우징(202)에 배치될 수 있다. 다중 출력 구동 로터(102) 및 하나 이상의 MCU(112)를 포함하는 다른 실시예에서, 각 MCU(112)에 배치된 처리 모듈이 있을 수 있거나 전체 시스템을 위한 단일 중앙 배치된 처리 모듈이 있을 수 있습니다. 처리 모듈을 갖는 MCU(112) 는 하나 이상의 센서, 하나 이상의 1차 제어 장치(106) 및 하나 이상의 2차 제어 장치(110)와 연결된다. 처리 모듈은 하나 이상의 센서, 입력 장치로부터 입력을 수신할 수 있거나 LAN/WAN, 인터넷 등 을 통해 외부적으로 연결될 수 있으며 또한 하나 이상의 기본 제어 장치(106) 및 수신된 입력에 기초한 하나 이상의 2차 제어 장치(110).and direction control arrangements,
처리 모듈(미도시) 은 기계 판독 가능 명령어를 저장하도록 구성된 메모리 유닛과 같은 컴퓨팅 능력을 포함할 수 있다. 기계 판독 가능 명령어는 CD-ROM, DVD-ROM 및 플래시 드라이브와 같은 비일시적 기계 판독 가능 매체로부터 메모리 유닛으로 로드될 수 있습니다. 대안적으로, 기계가 읽을 수 있는 명령어는 컴퓨터의 형태로 로드될 수 있습니다. 메모리 유닛에. 이러한 방식으로 메모리 유닛은 EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 또한, 처리 모듈은 메모리 유닛과 동작 가능하게 연결된 프로세서를 포함한다. 다양한 실시예에서, 프로세서는 FPGA(field-programmable gate array), 범용 프로세서 및 ASIC(application specific integrated circuit) 형태의 ARM 기반 또는 멀티코어 기반 프로세서일 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 처리 모듈은 마이크로컨트롤러일 수 있다. 마이크로컨트롤러는 메모리 및 프로그래밍 가능한 입/출력 주변기기와 함께 하나 이상의 CPU(프로세서 코어)를 포함할 수 있습니다. 강유전성 RAM, NOR 플래시 또는 OTP ROM 형태의 프로그램 메모리와 소량의 RAM도 종종 칩에 포함됩니다. 또 다른 실시예에서, 처리 모듈은 마이크로프로세서이다. 마이크로프로세서는 이진 데이터를 입력으로 받아들이고 메모리에 저장된 명령에 따라 처리하고 결과를 출력으로 제공하는 다목적 클록 구동 레지스터 기반 디지털 집적 회로일 수 있습니다. 마이크로프로세서는 조합 논리와 순차 디지털 논리를 모두 포함할 수 있으며 SBC처럼 작동할 수 있습니다. 또 다른 실시예에서 처리 모듈은 제어 기능을 갖는 원격 연결 외부 인터페이스일 수 있으며, 처리는 외부 네트워크로부터 로드될 수 있다.
도 1A-1B에 도시된 바와 같이 하나 이상의 출력 구동 로터(102)와 연결된 출력 장치(114)를 포함한다. 출력 장치(114)는 베이스 상의 하나 이상의 플랫폼(1202)에 위치될 수 있습니다. 출력 장치(114)는 하나 이상의 출력 구동 로터(102)의 회전 토크를 하나 이상의 에너지 형태로 변환하도록 구성된다. 에너지 형태는 애플리케이션에 따라 전기적, 기계적 등일 수 있습니다. 그런 의미에서, 하나 이상의 출력 장치(114)는 발전기(전기 에너지를 생성하기 위한) 또는 기계적 에너지 기어, 벨트, 체인, 펌프 등을 생성하기 위한 발전기를 포함할 수 있습니다. 출력 장치(114)는 또한 제작 액세서리 및 고정 장치를 포함할 수 있습니다. 하드웨어 및 다양한 종류의 베어링 및 마찰 감소 액세서리, 비율 변환기(요구 사항에 따라 회전자의 회전 증가/감소) 및 기어 및 벨트 또는 기타 수단을 사용하는 방향 변환기. 간단히 말해서, 출력 장치(114)는 시스템(100) 내, 사이트 내 또는 그 너머의 한 지점에서 다른 지점으로의 에너지 변환 또는 에너지 전달을 위한 보조 장비를 포함하는 모든 기반 시설을 포함하는 것으로 예상됩니다.
도 1A-1C에 도시된 바와 같이 항력 기반 풍력 터빈 시스템(100)의 실시예(수직 축)에 대한 작업 방법:
이미 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 구조에 대한 손상 없이(심지어 사이클론 폭풍에서도) 시간당 수 마일에서 수백 마일 범위의 풍속으로부터 최대 풍력 에너지를 이용할 수 있습니다. 이것은 innovative 본 발명의 두 가지 고유한 특징, 즉
전방 항력 및 양력을 최적화하면서 역항력을 감소시키기 위해 각 위치에 따라 각 회전 동안 자체 축에서 동적으로 개별적으로 회전하는 블레이드 패널 어셈블리(108) ; of rotor
(2) 블레이드 패널 어셈블리(108)의 회전 가능한 하위 블레이드 패널( 1086 ), 바람과의 접촉 영역을 변경하기 위해 회전(개방/닫힘)할 수 있고 과도한 바람이 통과하도록 the panel assembly 하고 높은 동안 손상을 방지합니다. 속도 바람.
상술한 특징을 이용한 동작 방법을 이제 상세히 설명한다. 도 1a의 실시예를 참조하면, 바람이 순방향(검은색 윤곽선으로 표시된 흰색 화살표로 표시됨)으로 흐르는 것으로 가정합니다. 4개의 암(104)이 있으며, 각각은 하나의 블레이드 패널 어셈블리(108)와 연결되어 있습니다(따라서 4개의 블레이드 패널 어셈블리(108)). 블레이드 패널 어셈블리(108)의 보조 회전 샤프트(1084)는 각각의 암 구조(104)에 의해 지지되고 1차 제어 장치(106)를 통해 제어됩니다. 따라서, 각 블레이드 패널 어셈블리(108)는 보조 회전축(1084)을 중심으로 0~270도 회전하도록 구성되지만 이에 제한되지 않는다. 그러나 모터가 각각의 암 구조(104)와 보조 회전축(1084) 사이의 주 제어 장치(106)로 사용되는 경우 블레이드 패널 어셈블리(108)의 360도 회전도 가능합니다.
현재 시스템(100)의 작동이 시작되기 전에도 바람이 이미 흐르고 있고, 블레이드 패널 어셈블리(108)가 흐르는 바람으로 인해 회전할 수도 있고 회전하지 않을 수도 있는 것과 같은 특정 조건을 이해하는 것이 분명합니다. 각 블레이드 패널 어셈블리(108)에 특정 힘이 가해지고 , 4개의 암(104)이 특정 각도 위치에 있게 되는 식입니다. 따라서 이러한 매개변수를 먼저 결정해야 합니다. 따라서, 하나 이상의 센서의 도움으로 처리 모듈은 풍향, 풍속, 하나 이상의 출력 구동 로터(102)의 회전 속도, 개별 각도 위치를 동적으로 결정하지만 이에 국한되지 않습니다. 하나 이상의 센서를 사용하여 하나 이상의 암 및 각 블레이드 프레임(1082)에 가해지는 힘.
또한, 바람의 방향, 적용에 필요한 회전 방향 및 각 블레이드 패널 어셈블리(108)에 가해지는 힘에 따라, 하나 이상의 센서를 사용하는 처리 모듈은 시스템(100)의 최대 추력 지점을 결정하도록 구성됩니다. 즉 최대. 시스템(100)을 원하는 방향으로 회전시키는 힘 포인트.
예를 들어, 그림 1C(시스템(100)의 평면도)에 표시된 것처럼 원하는 회전은 시계 반대 방향(두꺼운 검은색 화살표로 표시됨)이고 최대 항력은 오른쪽의 블레이드 패널 어셈블리(108)에 있습니다( 다이어그램에 표시됨). 가장 오른쪽 블레이드 패널 어셈블리(108)에 대한 드래그 힘은 바람과 함께 시스템(100)을 시계 반대 방향으로 회전시킵니다. 전진 추력을 최대화하고 역항력을 최소화하기 위해 다른 3개의 패널에서 공격 각도가 MCU(112)에 의해 최적의 위치로 지속적으로 변경됩니다. 계속해서 도 1C에 도시된 바와 같이, 가장 왼쪽에 있는 블레이드 패널 어셈블리(108)는 바람을 거슬러 이동할 때 역항력을 겪을 가능성이 가장 높고 반시계 방향 회전에 문제가 있으므로 왼쪽 블레이드를 배향하여 바람과의 접촉 면적을 최소화할 수 있습니다. 패널 어셈블리(108)는 바람 방향과 평행하거나 약간 안쪽/바깥쪽을 향하여 약간 possible 의 양력을 생성합니다. 유사하게, 전면 및 후면의 블레이드 패널 어셈블리(108)(각각 도 1C의 하단 및 상단에 도시됨)는 각각의 암(104)에서 토크를 추가하기 위해 전방 드래그 및/또는 양력을 생성하는 방식으로 배향됩니다. 시계 반대 방향(& 반대 방향 아님). Point to note is that these two blades are generating lift as well as drag and both these forces are additive despite lift being at rightangle to wind direction but is synchronous with anticlockwise rotation. 위에서 언급한 모든 매개변수는 하나 이상의 센서의 도움으로 MCU(112)(처리 모듈을 가짐)에 의해 동적으로 결정됩니다. 또한, "동적 결정"이라는 용어는 위의 모든 매개변수가 throughout 한 번이 아니라 회전할 때마다 지속적으로 결정되는 것을 의미하는 데 사용된다는 점에 유의해야 합니다. 이것은 원하는 결과를 달성하기 위해 시스템(100)에 대한 더 나은 제어를 제공한다.
MCU(112)는 각 회전 동안 각각의 장착 장치(1082)의 받음각을 동적으로 조정하고 각 회전마다 프로세스를 반복하도록 구성됩니다. 따라서, 도 1C에 도시된 바와 같이, 4개의 블레이드 패널 어셈블리(108) 각각은 제어 중인 1차 제어 장치(106)를 사용하여 각각의 보조 회전 샤프트(1086)를 중심으로 회전함으로써 최적화된 받음각으로 위치를 점진적으로 교환합니다. 순방향 토크를 최적화하기 위해 원하는 방향을 달성하기 위해 MCU(112)의 도 1C에 도시된 4개의 블레이드 패널 어셈블리(108)의 위치는 증상이 있으며, 예를 들어 암(104)이 시계 반대 방향으로 90도 회전하면 오른쪽의 블레이드 패널 어셈블리(108)가 위치(상단은 그림 1C와 같이 뒤쪽이 왼쪽으로 이동하고 왼쪽이 앞쪽으로 이동하고(그림 1C와 같이 아래쪽) 앞쪽/아래쪽이 오른쪽으로 이동하며 360도 회전 내에서 n개의 다른 중간 위치가 있습니다. 패널은 MCU(다양한 유형)의 제어 하에 이러한 위치를 차례로 반복합니다.
주의할 점은 왼쪽(그림 1C)의 블레이드 패널 어셈블리(108)가 앞쪽(즉, 하단 위치)으로 이동할 때 and change its attack angle by 약 100도 회전한다는 것입니다. 120도 회전 ±50 degrees 하여 이전에 전면에 있는 블레이드 패널에 의해 유지되었던 내부 방향에서 외부 방향으로 이동합니다. 이 갑작스러운 회전은 역추력 생성이 최소화되고 가장 짧은 시간 동안 사전 프로그래밍된 회전 위치에서 발생합니다. 주 제어 장치(MCU(112))는 도 2B에 도시된 바와 같은 단순한 홈 판독기 또는 프로그래밍이 있는 복잡한 전자 제어기(도시되지 않음)일 수 있는 1차 제어 장치(106)를 사용하여 위에서 언급한 기능을 용이하게 합니다.
도시된 예시적인 실시예에서, 주요 제어 장치(106)는 홈 판독기(1062), 제어 로드(1064), 선형 액추에이터, 회전식 액추에이터(1066) 등의 형태의 캠-종동체를 포함한다. 도 2B 및 2C를 참조하면, 캠의 윤곽은 대부분의 회전 동안 중심에서 천천히 멀어지는 홈을 동반하고 회전의 아주 작은 부분에서 갑자기 안쪽으로 이동하여 라운드를 완료하는 것을 알 수 있습니다. Here fig 2B depicts contour position for wind direction from West to East and 2C from North to South, where as the Fig 1A-C is showing blade assembly positions for wind direction South to North. 이미 말한 바와 같이, 종 동자 (206)는 캠(204) 주위의 홈에서 캠(204)의 윤곽을 중심으로 회전하고 제어봉(1064)에 추가로 부착됩니다. 패널과 암의 움직임은 추종자(206)가 홈에서 움직이게 하고 홈의 모양이 제어봉(1064)에서 앞뒤(선형 운동)를 유발하여 블레이드 패널 어셈블리가 선형을 통해 패널의 받음각을 최적화하도록 합니다. 및 회전식 액츄에이터(1066).
캠(204)의 윤곽의 다른 부분이 블레이드 패널 어셈블리(108)의 회전을 야기한다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어, 갑작스러운 침지 부분은 최하단 블레이드의 위치에 도달하기 전에 가장 왼쪽 블레이드 패널 어셈블리(108)에 필요한 약 120도 회전과 같이 블레이드 패널 어셈블리(108)의 큰 회전을 유발할 수 있습니다. ±50 degrees 따라서 캠(204)의 절대적인 위치는 풍향과 관련하여 큰 역할을 한다. 풍향이 반대인 경우 캠 프로파일의 침지 위치가 반대인 경우에 필요하다고 가정해 보겠습니다 like. fig2B 각 블레이드 패널 어셈블리(108)에 대한 원하는 방향은 해당 위치에서 180도 변경됩니다. 따라서, 풍향의 변화를 감지/판단한 후 MCU(112)는 도 1b에 도시된 구동기어(1070)와 제어기어(1068)를 이용하여 캠 어셈블리(202)를 원하는 방향으로 회전시켜 구동한다. 작은 모터에 의해 (그림에서 완전히 보이지 않음).
하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리(108)의 원하는 회전을 야기하는 위에서 언급된 구성요소 및 그 방법은 기계적 1차 제어 장치(106)의 예라는 점에 유의해야 합니다. 즉, 전술한 구성요소 및 방법을 사용하여 숙련된 수취인은 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리(108)의 자동 또는 반자동 동적 회전 메커니즘을 달성할 수 있습니다. 그러나 위에서 언급한 기계적 수단은 모터(스테퍼/서보 모터, 피스톤 등)와 같은 전기, 전자, 유압, 공압 구성 요소로 대체되어 사용되는 구성 요소의 수를 쉽게 줄이고 동적 받음각 변경 메커니즘을 수행할 수 있습니다.. 이들 외에도, 1차/2차 제어 장치(106)의 목록에 언급된 다른 수단도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
또한, e 본 명세서에서 사용된 "최적화"라는 용어는 전방 항력 및 양력의 증가 및 감소 모두를 포괄하는 것으로 생각되지 않는데, 이는 일부 조건에서 전방 항력을 감소시키는 것이 바람직할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 또한 그렇게 할 수 있다.
풍력 터빈 시스템(100) 의 전체 설계 목표를 초과하는 폭풍 등과 같은 시나리오가 있을 수 있다. 예: 50미터/초의 풍속은 기존 풍력 터빈이 토크를 생성하기에는 너무 높은 것으로 간주됩니다. 따라서, 이러한 시나리오에서, 본 발명은 모든 서브 블레이드를 적절하게 개방하여 바람을 치는 대신 통과할 수 있도록 함으로써 위험할 정도로 고속의 바람이 블레이드 패널 어셈블리(108)를 통과하도록 하는 고유한 능력을 제공합니다. 이러한 능력을 통해 본 발명은 손상을 피할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 열악한 환경 조건에서도 에너지를 계속 생성할 수 있습니다.
이는 본 발명의 각 블레이드 패널 어셈블리(108) 자체가 회전 가능한 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)로 만들어지기 때문에 달성된다(도 3 참조). 계속해서 도 1a의 예에서, 풍속이 미리 결정된 한계를 초과할 때(시스템(100)에 의해 감지된 바와 같이), 처리 모듈을 통해 MCU(112)는 하나 이상의 서브 블레이드의 개방도를 조정하도록 추가로 구성된다. 하나 이상의 2차 제어 장치(110)를 사용하는 패널. 이것은 바람이 제한 없이 블레이드 프레임(1082)을 통과하도록 합니다(블레이드 프레임(1082) 이 완전히 열리면 볼 수 있음). 2차 제어 장치(110)는 can 역항력을 감소시킬 뿐만 아니라 돌풍 동안 토크를 조절하고 부드럽게 하고 비정상적인 속도로부터 시스템(100)을 보호합니다. 이와 별도로 시스템(100)의 손상을 방지하면서 중단 없이 풍속의 매우 큰 변동으로 안정적이고 최적의 용량 출력이 생성되도록 합니다.
열리거나 닫힐 뿐만 아니라 부분적으로 열리는 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)의 능력은 본 발명이 고속 바람과는 별도로 여러 시나리오에 사용될 수 있도록 합니다. 이것은 본 발명이 돌풍을 견디고 여전히 일정한 출력을 생성하도록 한다. 예를 들어, 돌풍의 경우 불규칙적으로 몇 초 동안 돌풍에 따라 풍속이 증가합니다. 이 변화는 일반적으로 풍속이 20% 증가/감소하는 것으로 나타났습니다. 이 20%의 과도한 풍력은 이러한 변동 중에 터빈 시스템에 170% 이상 과부하를 일으킬 수 있습니다. 짧은 시간 동안은 발전된 전기에 파문을 일으키고 장기간 지속되면 발전 장비를 손상시키거나 영구적으로 손상시킬 수 있습니다.
현재 풍력 터빈 시스템(100)은 초당 약 3미터 이하의 낮은 풍속으로 발전을 시작할 수 있으므로 초당 10~20미터 사이의 중간 풍속으로 정격 최대 용량에 빠르게 도달합니다. invented 바람이 좋은 지역에서는 바람이 초당 20미터 이상의 속도로 흐를 수 있으며 초당 최대 30~40미터가 정상입니다. 본 시스템(100)에서, 하나 이상의 서브 블레이드 패널은 최적의 일정하게 유지되도록 출력을 조정하기 위해 부분적으로 개방될 수 있다. 따라서, 본 발명은 80미터/초 이상까지(이에 한정되지 않음) 설계된 최적의 전체 부하 풍속을 넘어서 일정한 출력을 생성하도록 하나 이상의 서브 블레이드를 제어할 수 있다. 이 설계는 최적 속도의 최대 10배까지 풍속 변화로 설계 최대값을 유지하도록 터빈 시스템(100)의 출력 토크를 유지하고 제어할 수 있습니다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 시스템(100)은 수평축 항력 기반 풍력 터빈 시스템(100)으로도 구현될 수 있다. 이 실시예는 도 4A 및 4B에 도시되어 있다. 이 실시예는 수평 축(또는 각도) 배향, 다중 출력 구동 로터(102), 출력 구동 로터의 양단에 있는 다중 암 구조와 같이 도 1A-1C에서 논의되었지만 예시되지 않은 더 넓은 측면을 다루기 위한 것입니다. (102), 중앙 또는 각각의 MCU(112) 등. 이 실시예에서 사용된 모든 구성 요소 및 작동 원리는 도 1a의 수직축 실시예의 것과 동일하지만 구성 요소의 수와 디자인만 다릅니다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 베이스 구조물(120)에 장착된 수평축 항력 기반 풍력 터빈 시스템(100)이 있다. 이전에 설명한 바와 같이, 기본 구조 (120)는 시스템(100)의 구성요소를 수용하기 위해 하나 이상의 다리(1204)와 하나 이상의 플랫폼(1202)을 갖는 타워, 기둥 등일 수 있지만 이에 국한되지 않습니다.. 그의 실시예에서, 출력 배열체(114)는 베이스 구조(120)의 상부에 배열된다. 실시예는 하나 이상의 출력 구동 회전자(102)(예를 들어, 2개, 도 4a에 도시된 직렬 배열로)를 도시하며, 각각은 각각의 MCU(112) 및 1차 회전자를 통해 양쪽에서 출력 배열(114)과 연결된다. 하나 이상의 출력 구동 로터(102)에서 출력 장치(114)로 회전 에너지를 전달하기 위한 기어, 샤프트, 풀리 벨트, 체인 스프로킷 등과 같은 제어 장치(106)(이 경우 발전기). 처리 모듈은 각각의 MCU(112)의 중앙에 배치되거나 배치될 수 있다. 또한, 하나 이상의 암(104)(예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이 4개 + 4개) 이 2개의 출력 구동 로터(102) 각각의 양 단부 로부터 방사상으로(90도 간격으로) 연장된다 (패널을 효과적으로 45도 간격으로 만든다).
또한, 하나 이상의 아암(104)은 각각의 블레이드 패널 어셈블리(108)와 연결된다. 이 실시예는 여기에서와 같은 수직 축 배열과 상이하며, 수직 축 설계에서 하나의 암 구조 대신에 두 개의 평행한 암(104)이 블레이드 패널 어셈블리(108)를 장착합니다(유사한 암 구조도 사용 가능함). 다시 말하지만, 각 블레이드 패널은 1차 제어 장치(106)를 사용하여 회전할 수 있는 보조 회전 샤프트(1086)와 보조 제어 장치(110)를 사용하여 회전 할 수 있는 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)을 가지고 있습니다. 따라서 수평축 항력 양력 기반 풍력 터빈 시스템(100)의 설계는 양쪽에 병렬 로 배열된 두 개의 풍력 터빈처럼 보일 수 있습니다 ( is양쪽 사이 에 45도의 오프셋이 있거나 필요한 경우 최대 ±180°). shown 출력 장치(114).
알 수 있는 바와 같이, 출력 장치(114)는 2개의 MCU(112)가 측면에서 연결된 하우징(도 4A에 도시된 바와 같이 상자 모양)에 배치된다. 수직 축 배열과 유사하게 box shaped 하우징은 connected to풍향에 따라 전체 풍력 터빈 배열을 회전시키는 데 사용되는 기어 어셈블리입니다. 예를 들어, 현재 풍향 perpendicular 은 top 블레이드 패널 어셈블리(108)로 표시되지만 풍향이 하나 이상의 출력 구동 로터(102)에 대해 축방향이 되면 전체 풍력 터빈 장치가 90도 회전할 수 있습니다. 바람의 방향 remains perpendicular이 the top 블레이드 패널 어셈블리(108) 로 향하도록 always.
동작 방법 역시 수직축 시스템(100)과 동일한 단계를 따른다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 바람이 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르고 하나 이상의 출력 구동 로터(102)의 원하는 회전 방향이 시계 방향임을 알 수 있다. 다시, MCU(112) 및 처리 모듈 은 풍향, 풍속, 하나 이상의 출력 구동 로터(102)의 회전 속도, 에 대한 하나 이상의 암의 개별 각도 위치를 동적으로 결정합니다. 하나 이상의 센서를 사용하여 각 장착 장치(1082)에 대한 최대 추력 지점 및 힘. 따라서 전방 항력과 양력을 최대화하기 위해 상반부의 윈드 블레이드 어셈블리(그림 4B 참조)는 최대 가능한 영역과 최대 90도까지 최적의 입사(공격) 각도를 제공하는 방식으로 배향됩니다.
예를 들어, 가장 상단의 블레이드 패널 어셈블리(108)는 바람과 함께 전방 항력 및 패널 움직임을 생성할 수 있는 최대 면적을 제공하기 위해 바람 방향에 수직으로 유지되고 바람에 반대하여 움직이는 가장 낮은 블레이드는 바람 방향과 평행하게 유지됩니다. 바람이 닿는 면적을 최소화하고 역항력을 최소화합니다. 유사하게, 모든 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리(108)는 회전하는 동안 특정 위치에서 사전 정의된 방향을 달성하여 받음각을 최적화(증가 또는 감소)하고 전방 항력 및/또는 양력을 증가시키고 역항력을 감소시키도록 구성됩니다. 각 블레이드 패널 어셈블리(108)에 대한 미리 결정된 회전 위치를 기반으로 바람에 대한 부품 회전.
또한, 수직축 시스템(100)과 마찬가지로 풍속이 증가하면 하나 이상의 보조 날개 패널의 개방도가 하나 이상의 2차 제어 장치(110)를 사용하여 조정되어 바람의 유효 면적을 줄여 전방 추력을 줄입니다. 블레이드가 바람과 접촉하여 돌풍이 부는 동안 토크를 조절하고 부드럽게 하고 설계 한계를 초과하는 속도로부터 시스템(100)을 보호합니다. 이것은 시스템(100)의 손상을 방지하면서 중단 없이 안정적이고 최적의 전체 용량 출력을 보장합니다.
당업자는 위의 실시예가 하나의 출력 구동 로터(102)와 arms 출력 장치(114)의 한 측면에 있는 4개로 쉽게 작동할 수 있음을 이해할 것입니다. 그러나 다중 출력 구동 로터(102)와 터빈을 결합하여 단일 시스템(100)을 형성할 수 있는 방법을 증명하기 위해 이중 배열이 방금 보여졌습니다. 유사하게, 더 많은 수의 출력 구동 로터(102) 및 직렬/병렬 연결을 갖는 많은 그러한 배열 and reduced or increased arms on each side 이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 가능하다.
도 4A 및 4B에 도시된 실시예의 한 가지 이점은 출력 구동 로터(102) 상의 구성요소 세트 모두가 독립적으로 구성되거나 전체 구조에 물리적 균형을 제공하면서 서로를 보완하도록 구성될 수 있다는 것입니다. 단순화를 위해 그림은 단일 로터에 두 세트를 표시하는 것으로 보입니다.
수직축, 수평축 또는 그 사이의 각도의 구현에 관계없이 본 발명의 2개의 새롭고 독창적인 특징은 하나가 오작동하는 경우 서로를 덮는 것을 가능하게 한다. 따라서 다음 기능 은 작동을 방해하지 않으면서 본 발명의 유연성 및 문제 해결 기능을 설명합니다.
예: 다른 구현에서 피벗 가능 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)의 동작은 본 발명이 블레이드 패널 어셈블리(108) 각각을 제어하는 MCU(212)의 동적 회전 메커니즘 없이 작동하도록 한다. 보조 회전 샤프트(1086)에서 블레이드 패널의 회전이 작동 하지 않거나 블레이드 패널 어셈블리(108) 중 일부 또는 전체의 회전 액추에이터(1066)에 문제가 있는 시나리오가 있을 수 있습니다. 그런 다음 그 경우에 결함이 있는 블레이드 패널 어셈블리(108) 또는 어셈블리의 일부 또는 전부가 각각의 암 구조(104)와 직렬로 돌출된 직선 위치에 유지될 수 있습니다. 이러한 구현에서, 보조 제어 메커니즘은 최대 항력을 생성하는 바람으로 이동하는 동안 서브 블레이드 패널을 닫고 바람 all the 에 대해 회전하는 동안 패널에서 모든 서브 블레이드를 열어 전방 항력을 최대화하고 역방향 항력을 감소시킵니다. 이것은 블레이드 패널 어셈블리(108) 중 하나 또는 둘 또는 전체의 회전 메커니즘이 작동하지 않는 경우 수행될 수 있습니다.
유사하게, in another implementation 시스템(100)의 설계 한계를 초과하는 고속 바람이 optimum 있는 불리한 기상 조건 이 있고 서브 블레이드 패널(1086) 의 회전 가능한 동작이 작동하지 않는 경우가 있을 수 있습니다. 따라서 이 경우 에너지 생성을 중단하지 않고 시스템(100)에 대한 손상을 방지하기 위해 시스템(100)은 블레이드 패널 어셈블리(108)를 구성하여 블레이드 패널 어셈블리(108)를 동적으로 회전하고 필요한 최소 받음각이 있는 위치에서 방향을 지정합니다. 원하는 방향으로 계속 회전합니다. 그러한 시나리오에서, 모든 블레이드 패널 어셈블리(108)는 of 바람의 방향에 실질적으로 평행한 위치에서 배향될 수 있다. 용어 "실질적으로"는 터빈 및 시스템(100)의 작동을 유지하기 위해 전방 항력을 생성하기 위해 약간의 각도가 있음을 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 또한, 주 제어 장치(106)가 서보 모터 또는 스테퍼 모터 또는 보조 회전 샤프트(1084)를 동적으로 회전할 수 있는 기타 모터인 경우 이는 쉽게 수행될 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 하나, 둘 또는 모든 블레이드 어셈블리의 회전 가능한 하나 이상의 서브 블레이드 패널(1086)이 작동하지 않거나 사용되지 않는 경우에도 수행될 수 있습니다. 이 구현은 본 발명이 일반 블레이드 패널( 피벗 가능한 서브 블레이드 패널(1086) 없이)과 함께 사용될 때 도움이 될 수 있습니다.
모든 설명 외에도 다음은 선행 기술과 비교하여 몇 가지 작동상의 차이점입니다.
ㆍ 선행 기술 설계에서 축방향에 비해 메인 로터 회전에 접선 방향으로 바람이 분다.
ㆍ 로터 추력은 선행 기술 설계의 양력과 비교하여 항력(대부분)에 의해 생성됩니다.
ㆍ 항력 및 양력은 선행 기술 설계에서 항력이 직각인 것과 비교하여 회전 방향에서 가산적입니다.
ㆍ 블레이드에 의해 휩쓸리는 영역은 선행 기술 디자인과 비교하여 동일한 출력에 대해 훨씬 더 작습니다.
ㆍ 타워에 대한 총 추력 대 출력의 비율은 발명된 프로세스에서 훨씬 더 좋습니다.
ㆍ 블레이드 패널 어셈블리는 선행 기술 설계의 단일 블레이드와 비교하여 많은 서브 블레이드 패널로 구성됩니다.
ㆍ 각 블레이드 패널 어셈블리의 절대 각도는 모든 블레이드가 종래 기술의 설계에서 풍속으로 조정되는 피치 변경과 비교하여 일정한 풍속에서도 각 회전에서 최대 270도 또는 그 이상으로 변경될 수 있습니다.
ㆍ 윈드 블레이드 패널 제작, 설치 및 운송은 선행 기술 설계에 비해 쉽습니다.
ㆍ 본 발명의 1차 제어 및 2차 제어 장치 중 임의의 하나 또는 둘 모두는 and 더 높은 출력을 달성하는 발명 작업을 수행할 수 있습니다.
본 발명은 또한 종래 기술에 비해 많은 이점을 제공한다:
1. 청소 면적의 평방 미터당 초고에너지 출력
2. 경량 터빈 설계
3. 현장 제작 및 조립이 용이
4. 초고출력 대형 터빈에도 쉽게 관리할 수 있는 치수의 부품을 사용합니다.
5. 더 작은 부품으로 쉽게 어려운 현장 위치로 자재 운송
6. 유지 보수에는 특별한 인프라가 필요하지 않습니다.
7. 효과적인 에너지 생성은 낮은 풍속(5km/h 미만)에서 시작됩니다.
8. 시스템 손상이나 에너지 생성 중단 없이 200km/h 이상의 풍속에서도 스탠드를 사용하여 에너지를 생성할 수 있습니다.
9. 사이클론 풍속에 대한 보호 기능 내장 without generation shut down
10. 안전 브레이크 기구 불필요
11. 수직 로터 설계에서 회전 에너지가 지면으로 쉽게 전달됨
12. 에너지 수확은 수직 로터 설계에서 다목적일 수 있습니다.
일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 용어 "모듈"은 하드웨어 또는 펌웨어로 구현된 로직, 또는 예를 들어 Java, C 또는 어셈블리와 같은 프로그래밍 언어로 작성된 소프트웨어 명령의 집합을 의미한다. 하나 이상의 소프트웨어 모듈의 명령어는 EPROM과 같은 펌웨어에 내장될 수 있습니다. 모듈은 게이트 및 플립플롭과 같은 연결된 논리 장치를 포함할 수 있고 프로그램 가능한 게이트 어레이 또는 프로세서와 같은 프로그램 가능한 장치를 포함할 수 있음을 이해할 수 있습니다. 여기에 설명된 모듈은 소프트웨어 및/또는 하드웨어 모듈로 구현될 수 있으며 임의의 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 다른 컴퓨터 저장 장치에 저장될 수 있습니다.
또한, 하나 이상의 동작이 특정 모듈, 디바이스 또는 엔티티에 의해 수행되거나 이와 달리 관련되는 것으로 설명되었지만, 동작은 임의의 모듈, 디바이스 또는 엔티티에 의해 수행되거나 이와 달리 관련될 수 있습니다. 이와 같이, 모듈에 의해 수행되는 것으로 설명된 임의의 기능 또는 동작은 대안적으로 다른 세트의 모듈, 서버, 클라우드 컴퓨팅 플랫폼, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 본 개시의 기술은 다양한 기술을 사용하여 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 여기에 설명된 방법은 적절한 컴퓨터 판독 가능 매체에 있는 일련의 컴퓨터 실행 가능 명령에 의해 구현될 수 있습니다. 적절한 컴퓨터 판독 가능 매체는 휘발성(예: RAM) 및/또는 비휘발성(예: ROM, 디스크) 메모리, 반송파 및 전송 매체를 포함할 수 있습니다. 예시적인 반송파 는 LAN, WAN 및 인터넷과 같은 공개적으로 액세스 가능한 네트워크 또는 로컬 네트워크를 따라 아날로그 /디지털 데이터 증기를 전달하는 전기, 전자기 또는 광학 신호의 형태를 취할 수 있습니다.
다음 논의에서 명백하게 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 설명 전반에 걸쳐 "제어" 또는 "얻는" 또는 "계산" 또는 "저장" 또는 "수신"과 같은 용어를 사용하는 논의가 이해되어야 함을 이해해야 합니다. 또는 "결정하는" 등 은 컴퓨터 시스템의 레지스터 및 메모리 내에서 물리적(전자적) 수량으로 표시된 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 또는 기타 정보 저장, 전송 또는 표시 장치 내의 물리량.
이들 실시예에 대한 다양한 수정은 설명 및 첨부 도면으로부터 당업자에게 명백하다. 여기에 설명된 다양한 실시예와 관련된 원리는 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 설명은 첨부된 도면과 함께 도시된 실시예에 제한되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시되거나 제안된 신규하고 독창적인 특징 및 원리 및 신규하고 독창적인 특징에 부합하는 가장 넓은 범위를 제공하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명 및 첨부된 특허청구 범위의 범위에 속하는 다른 모든 그러한 대안, 수정 및 변형을 유지할 것으로 예상됩니다.

Claims (10)

  1. 조정 가능한 블레이드(blades)를 갖는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템으로서, 상기 시스템은:
    베이스 구조 상에 배열된 하나 이상의 출력 구동 로터 - 각 출력 로터는 하나 이상의 1차 제어 배열체(arrangements)를 사용하여 하나 이상의 암(arms)과 연결됨 -;
    상기 하나 이상의 암 각각과 회전 가능하게 장착된 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리로서, 각각의 블레이드 패널 어셈블리는:
    상기 하나 이상의 암 각각에 회전 가능하게 장착된 보조 회전 샤프트;
    상기 하나 이상의 1차 제어 배열체에 의해 제어되는 상기 보조 회전 샤프트와 연결된 장착 배열체 - 각각의 블레이드 패널 장착 배열체는 하나 이상의 2차 제어 배열체를 사용하여 상기 장착 배열체의 하나 이상의 피벗 지점(pivot points)에서 피벗 가능한 하나 이상의 서브-블레이드 패널을 하우징하여, 상기 하나 이상의 서브-블레이드 패널이 회전하는 것을 허용하고, 그로 인해 바람이 상기 블레이드 패널을 부분적으로 또는 완전히 통과하는 것을 차단 및/또는 허용함 - 를 포함하는, 상기 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리;
    하나 이상의 처리 모듈, 상기 하나 이상의 1차 제어 배열체 및 상기 하나 이상의 2차 제어 배열체와 연결된 하나 이상의 메인 제어 유닛(Main Control Unit; MCU)과 커플링된, 시스템 제어 매개변수를 판독하기 위한 하나 이상의 센서; 및
    상기 하나 이상의 출력 구동 로터의 회전 토크를 하나 이상의 에너지 형태로 변환하도록 구성된 출력 배열체를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 MCU는 처리 모듈과 연결될 수 있고,
    상기 하나 이상의 센서를 사용하여, 풍향, 풍속, 상기 하나 이상의 출력 구동 로터의 회전 속도, 최대 추력 지점에 대한 상기 하나 이상의 블레이드 패널 장착 배열체의 개별적인 각도 위치 및 상기 각 블레이드 패널 장착 배열체에 대한 힘을 동적으로 결정하거나 제어하고;
    상기 바람을 통한 부품 회전 동안 전방 항력(forward drag) 및/또는 양력을 최적화하고 상기 바람에 대한 부품 회전 동안 역 항력(reverse drag)을 감소시키기 위해, 상기 1차 제어 배열체를 사용하여, 각각의 회전 동안 동적으로 상기 바람에 대해 상기 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리 각각의 받음각(attack angle)을 개별적으로 그리고 집합적으로 조정하도록 구성되는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 MCU는 상기 처리 모듈과 연결되고, 상기 시스템에 대한 임의의 손상을 방지하면서 중단 없이 신뢰성 있고 최적인 용량 출력을 보장하면서, 역 항력을 감소시키고, 돌풍이 부는 동안 토크를 조절할 뿐만 아니라 평활화하며, 미리 결정된 속도를 초과하는 바람에 대하여 상기 시스템을 보호하도록, 상기 하나 이상의 2차 제어 배열체를 사용하여 상기 하나 이상의 서브 블레이드 패널의 개구를 조정하도록 구성되는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 출력 구동 로터는 직렬 또는 병렬 배열로 상기 베이스 구조 상에서 수평으로, 수직으로 또는 그들 사이에 각도를 이루어 배열될 수 있는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 암은 상기 하나 이상의 출력 구동 로터 각각의 양 단부 사이의 섹션, 또는 임의의 단부 또는 양 단부 또는 이들의 조합으로부터 방사상으로 또는 접선 방향으로 연장하는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 서브 블레이드 패널은, 상기 하나 이상의 블레이드 패널 어셈블리 각각의 장착 배열체 내부 또는 외부에서, 수직으로 또는 수평으로 또는 각을 이루어 개방되도록 구성되는 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 서브 블레이드 패널은 금속, 비금속, 합금, 폴리머, 섬유, 유리, 세라믹, 목재 또는 이들의 조합으로부터 선택된 재료로 이루어지는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 1차 제어 배열체 및 상기 2차 제어 배열체는 캠(cam) 및 팔로워(follower) 배열체, 서보 모터, 벨트 및 풀리 배열체, 체인 및 스프로킷 메커니즘, 기어 배열체, 선형 및 회전 액추에이터, 레버 메커니즘, 원심분리기, 유압, 공압 제어, 수치 제어, 스테퍼 모터, 전자기 모터, 전자석, 나사 액추에이터, 홈부 판독기, 디지털 및 아날로그 제어 또는 이들의 조합 중 하나 이상으로부터 선택되는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 방향 센서, 속도 센서, 가속도계, 자이로 센서, 자력계, 배향 센서, 홈부 판독기, 돌출부 판독기, 광학 판독기, 압력 센서, 방사선 센서, 천공 디스크 판독기, 자기 센서, 홀 효과 센서, 중력 스위치, 기울기 센서, 인코더, 위치 센서, 회전 속도계, 모션 센서 및 이들의 조합을 포함하는, 시스템.
  10. 풍력 터빈 시스템을 위한 블레이드 패널 어셈블리로서, 상기 블레이드 패널 어셈블리는:
    상기 풍력 터빈 시스템의 하나 이상의 회전 암에 회전 가능하게 장착된 보조 회전 샤프트;
    상기 하나 이상의 제어 배열체를 통해 상기 보조 회전 샤프트와 연결된 장착 배열체 - 상기 장착 배열체는 하나 이상의 제어 배열체를 사용하여 상기 장착 배열체 상의 하나 이상의 피벗 지점에서 피벗 가능한 하나 이상의 서브-블레이드 패널을 하우징하여, 상기 하나 이상의 서브-블레이드 패널이 회전하여 개방 및/또는 폐쇄되는 것을 허용하고, 그로 인해 바람이 상기 블레이드 패널을 부분적으로 또는 완전히 통과하는 것을 차단 및/또는 허용함 -; 및
    처리 모듈, 상기 하나 이상의 제어 배열체와 연결되고, 하나 이상의 센서, 외부 연결된 소스, 피드백 메커니즘, 제어기, 프로그램 가능 디바이스 및 이들의 조합으로부터 선택되는 정보에 대한 액세스를 갖는 메인 제어 유닛(MCU)을 포함하고,
    상기 MCU는 상기 시스템에 대한 임의의 손상을 방지하면서 중단 없이 신뢰성 있고 최적인 용량 출력을 보장하면서, 전방 토크를 최대화하고, 역 항력을 감소시키고, 돌풍이 부는 동안 토크를 조절할 뿐만 아니라 평활화하고, 미리 결정된 속도를 초과하는 바람에 대해 시스템을 보호하도록 상기 하나 이상의 제어 배열체를 사용하여 상기 하나 이상의 서브 블레이드 패널의 개구를 조정하도록 구성되는, 시스템.
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