KR101535372B1 - Electric Load for Performance Test of Marine Micro Hydropower Turbines - Google Patents

Electric Load for Performance Test of Marine Micro Hydropower Turbines Download PDF

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KR101535372B1
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류형민
조용진
박종천
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동의대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an electric load device for a performance test of a marine micro-hydro power turbine for continuously varying an operating point of the micro-hydro power turbine by using a semiconductor switching device and testing the performance of the micro-hydro power turbine. The electric load device of the present invention, in an electric load device for a performance test of a marine micro-hydro power turbine, comprises: a power supply unit for supplying an alternating current; a rectifying unit for converting the alternating current of the power supply unit into a direct current and supply the direct current; a smoothing circuit unit for removing a pulsating current from the direct current of the rectifying unit and supplying a direct current of a uniform size; and a load varying unit for responding to an operation signal entered from the outside, amplifying the direct current of the smoothing circuit, and providing the direct current to the load unit. The present invention can make the structure of a load device simple and make the load device be applied to all types of power generators which generate power by rotating a propeller.

Description

해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치{Electric Load for Performance Test of Marine Micro Hydropower Turbines}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an electric load for a performance test of a marine small-

본 발명은 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치에 관한 것으로, 특히 반도체 스위칭 소자를 이용하여 소수력 발전 터빈의 동작점을 연속적으로 가변시키면서 소수력 발전 터빈의 성능을 시험할 수 있도록 하는 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an electric load device for performance testing of a marine hydroelectric turbine. More particularly, the present invention relates to an electric load device for a marine hydroelectric power generation turbine, which can test the performance of a small hydroelectric turbine while continuously changing the operating point of the small- The present invention relates to an electric load device for a performance test of an electric motor.

수소력발전(small hydro power)은 설비 용량이 15,000 ㎾ 미만의 소규모 수력 발전을 의미하나 국내에서는 보통 3,000㎾ 미만을 소수력발전으로 부르고 있다. 소수력발전은 일반적인 대규모 수력 발전과 원리면에서는 차이가 없으나 대규모 수력발전이 환경에 부정적 영향을 미치는 점을 생각한다면 국지적인 지역 조건과 조화를 이루는 규모가 작고 기술적으로 단순한 수력 발전이라고 할 수 있다.Small hydro power means small-scale hydroelectric power generation with a capacity of less than 15,000 kW, but in Korea, less than 3,000 kW is usually called small hydro power generation. Small hydro power is not different in principle from general large scale hydro power generation, but if it is considered that large scale hydro power has adverse effect on the environment, it is small and technically simple hydropower which harmonizes with local local conditions.

소수력발전은 공해가 없는 청정 에너지로서 국내에도 15MW 이상의 부존량이 확인되어 있으며, 다른 재생가능한 에너지원에 비해 높은 에너지 밀도를 가지고 있기 때문에 개발 가치가 큰 부존 자원으로 평가되어 구미 선진국을 중심으로 기술 개발과 개발 지원 사업이 경쟁적으로 활발하게 진행되고 있다.Small hydro power generation is clean energy without pollution, and it has been confirmed that it has more than 15MW in domestic capacity. Because it has higher energy density than other renewable energy sources, it is regarded as an abundant resource with high development value. Development support programs are actively being actively promoted.

또한, 소수력발전은 다른 에너지원에 비해 CO2 배출량이 적고, 친환경적인 대표적 저탄소 녹색기술로 평가 받고 있으며, 국내 신재생에너지 중 단위 용량당 에너지생산량이 가장 높은 에너지원으로 적용 요소 기술의 역사가 길고, 원자재의 해외의존도가 낮은 검증된 실용에너지다.In addition, small hydro power generation is evaluated as a representative low carbon green technology with less CO2 emission compared to other energy sources, and it is the energy source with the highest energy production per unit capacity of new renewable energy in Korea. Is a verified utility energy with low dependence on foreign countries.

이러한 소수력 발전의 변환 효율은 발전 터빈의 형상에 크게 좌우되므로 개발 단계에서 발전 터빈의 형상을 최적화하고 그 성능을 검증하는 일은 매우 중요하다. 풍력 발전 시스템에 적용되는 터빈과 마찬가지로 소수력 발전 터빈의 토크(torque)는 도 1에 도시된 그래프와 같이 날개끝속도비(TSR, Tip Speed Ratio)에 반비례한다. 소수력 발전 터빈의 성능시험은 이러한 날개끝속도비 대 토크 곡선의 측정을 의미하며, 이를 위해 역토크를 발생하는 장치인 부하 장치가 필요하다.It is very important to optimize the shape of the power turbine and verify its performance at the development stage because the conversion efficiency of such a small power generation depends greatly on the shape of the power turbine. As with the turbine applied to the wind power generation system, the torque of the small hydroelectric turbine is inversely proportional to the tip speed ratio (TSR) as shown in the graph of FIG. The performance test of a small hydroelectric turbine means measurement of the wing tip speed versus torque curve, and a load device that generates a reverse torque is required for this purpose.

도 2는 소수력 발전 터빈의 성능을 시험하기 위한 일반적인 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a general configuration for testing the performance of a small hydroelectric turbine.

도 2에 도시된 바와 같이 소수력 발전 터빈의 성능을 시험하기 위한 장치는 프로펠러(10)에 토크센서(20)가 연결되어 있고, 토크센서(20)에는 부하장치(30)가 연결된 발전기(40)와 디지털타입의 인디케이터(50)가 연결되어 있다. 2, the apparatus for testing the performance of a small hydroelectric turbine includes a torque sensor 20 connected to the propeller 10, a generator 40 connected to the load device 30, And a digital type indicator 50 are connected.

이러한 구성을 가지는 소수력 발전 터빈의 성능을 시험하기 위한 장치를 이용하여 소수력 발전 터빈의 성능을 시험하기 위해서는 먼저 부하장치(30)를 통해 발전기(40)에서 발생하는 역토크의 크기를 변화시킨다. 정상 상태에서 물의 흐름이 프로펠러에 가하는 토크는 발전기에서의 역토크와 크기가 같아지며, 도 1에 도시된 그래프에서 알 수 있듯이 토크가 증가할수록 프로펠러의 회전 속도, 즉 날개끝속도비는 감소한다. 이때 토크 센서(20)는 프로펠러(10)에 가해지는 토크를 감지하여 디지털 타입의 인디케이터(50)에 제공하고, 디지털 타입의 인디케이터(50)는 토크센서(20)로부터 전달된 토크를 수치화하여 화면상에 제공한다.In order to test the performance of the small hydroelectric turbine using the apparatus for testing the performance of the small hydroelectric turbine having such a configuration, the magnitude of the reverse torque generated in the generator 40 is changed through the load device 30 first. The torque applied to the propeller by the flow of water at the steady state becomes the same as the reverse torque at the generator. As can be seen from the graph shown in FIG. 1, the rotational speed of the propeller, that is, the blade tip speed ratio decreases as the torque increases. At this time, the torque sensor 20 senses the torque applied to the propeller 10 and provides it to the digital type indicator 50. The digital type indicator 50 digitizes the torque transmitted from the torque sensor 20, Lt; / RTI >

도 3은 도 2에 적용된 부하장치의 상세 구성도면이다.3 is a detailed configuration diagram of the load device applied to Fig.

도 3에 도시된 바와 같이 부하장치(30)는 3상 교류전원을 공급하는 전원공급부(310)와, 전원공급부(310)로부터 공급되는 3상 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부(320)와, 정류부(320)에 연결되어 있으며 복수개의 부하저항이 병렬로 연결되어 있는 부하부(330)와, 복수개의 부하저항 각각에 연결되어 있으며 부하부(330)의 부하를 가변시키는 부하가변부(340)로 이루어진다.3, the load device 30 includes a power supply unit 310 for supplying three-phase AC power, a rectification unit 320 for converting the three-phase AC power supplied from the power supply unit 310 to DC power, A load unit 330 connected to the rectification unit 320 and having a plurality of load resistors connected in parallel, a load variable unit 340 connected to each of the plurality of load resistors and configured to vary a load of the load unit 330 ).

이와 같이 구성된 부하장치(30)의 작용에 대해서 간단히 설명하면, 전원공급부(310)를 통해 3상 교류전원이 정류부(320)로 공급되면, 정류부(320)는 이를 직류전원으로 변환시켜 부하부(330)의 각 저항으로 공급한다. 이때 부하가변부(340)에 의해 하나의 저항만 정류부(320)와 폐쇄회로를 이루게 되면 전류는 전압/저항(R)과 같다. 이때 토크는 전류에 정비례하고 전압은 속도인 즉, 날개끝속도비에 거의 정비례하므로, 토크는 k/R×TSR로 1차 근사할 수 있다. 여기서 k는 상수이다.When the three-phase alternating current power is supplied to the rectifying unit 320 through the power supply unit 310, the rectifying unit 320 converts the three-phase alternating current power into direct current power, 330, respectively. At this time, when only one of the resistors forms a closed circuit with the rectifying part 320 by the load variable part 340, the current is equal to the voltage / resistance (R). At this time, the torque is directly proportional to the current and the voltage is almost directly proportional to the speed, that is, the wing tip speed ratio, so that the torque can be first approximated to k / R x TSR. Where k is a constant.

그러므로 부하부(330)에서 n개의 저항으로 연결되는 경우는 병렬 등가 저항이 R/n이므로 이의 경우 토크는 k/(R/n)×TSR가 된다.Therefore, when the load unit 330 is connected with n resistors, the parallel equivalent resistance is R / n, so that the torque in this case is k / (R / n) x TSR.

이와 같DL 다수의 저항과 다수의 스위치를 사용하여 발전기에서 발생하는 역토크를 가변할 수 있는 부하장치(30)는 제작이 단순하다는 장점을 가지고 있으나, 도 4에 도시된 그래프를 통해 알 수 있는 바와 같이 동작점이 불연속적이며, 전속도 범위에서 충분한 샘플링 데이터를 얻기 위해서는 많은 수의 부하 저항과 스위치가 필요하다는 문제점이 있다.
As described above, the load device 30 capable of varying the reverse torque generated from the generator by using a plurality of DL resistors and a plurality of switches has an advantage of being simple to manufacture. However, There is a disadvantage in that a large number of load resistors and switches are required to obtain sufficient sampling data in the entire speed range.

일본 특개평 제 10-16868 호[발명의 명칭 : 전기 자전거]Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-16868 [Title of the invention: electric bicycle] 일본 특개 제 2004-58993 호[발명의 명칭 : 전기 자동 변속 자전거, 자동 변속 시스템, 자전거 컨트롤 유닛 제어 방법 및 자전거 시프트 제어 방법]Japanese Patent Laid-Open No. 2004-58993 [Title of the invention: Electric automatic transmission bicycle, automatic transmission system, bike control unit control method and bike shift control method] 한국 공개특허 제 10-2013-0131907 호[발명의 명칭 : 전기자전거 및 그 제어방법]Korean Patent Publication No. 10-2013-0131907 [Title of the invention: electric bicycle and control method thereof] 한국 공개특허 제 10-2014-0000357 호[발명의 명칭 : 스마트폰을 이용한 자전거 대여시스템]Korean Patent Publication No. 10-2014-0000357 [Title of the invention: bicycle rental system using smart phone]

이와 같은 문제점을 해소시키기 위해 본 발명은 반도체 스위칭 소자를 이용하여 소수력 발전 터빈의 동작점을 연속적으로 가변시키면서 소수력 발전 터빈의 성능을 시험할 수 있도록 하는 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve such a problem, the present invention provides an electric load device for performance testing of a marine small-capacity power turbine, which can test the performance of a small-hydroelectric turbine while continuously varying the operating point of the small-hydroelectric turbine using a semiconductor switching device .

본 발명의 실시예에 따른 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치는 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치에 있어서, 교류전류를 공급하는 전원공급부, 전원공급부의 교류전류를 직류전류로 변환시켜 공급하는 정류부, 정류부의 직류전류로부터 맥동전류를 제거하여 일정한 크기의 직류 전류를 공급하는 평활회로부 및 외부로부터 입력되는 작동신호에 응하여 상기 평활회로부의 직류 전류를 증폭시켜 부하부로 제공하는 부하가변부를 포함할 수 있다.
An electric load device for a performance test of a marine small-capacity power generation turbine according to an embodiment of the present invention is an electric load device for performance testing of a marine small-capacity power generation turbine, comprising: a power supply part for supplying an alternating current; A smoothing circuit portion for removing a ripple current from a DC current of a rectifying portion and a rectifying portion to supply a DC current of a predetermined magnitude, and a load varying portion for amplifying a DC current of the smoothing circuit portion in response to an externally input operation signal, can do.

본 발명과 관련된 실시예로서, 부하가변부는, 반도체 스위칭 소자로 이루어질 수 있다.
As an embodiment related to the present invention, the load variable portion may be formed of a semiconductor switching element.

본 발명과 관련된 실시예로서, 반도체 스위칭 소자는, 모스트랜지스터(MOSFET) 또는 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(IGBT) 중 하나일 수 있다.
As an embodiment related to the present invention, the semiconductor switching element may be one of a MOS transistor (MOSFET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT).

본 발명과 관련된 실시예로서, 외부로부터 입력되는 작동신호는 듀티비이며, 상기 부하장치에 듀티비 조정장치가 별도로 연결될 수 있다.
As an embodiment related to the present invention, an operation signal input from the outside is a duty ratio, and the duty ratio adjusting device may be separately connected to the load device.

본 발명과 관련된 실시예로서, 부하부는 저항 및 스위치 오프시간이 짧은 프리휠링 다이오드로 이루어질 수 있다.
As an embodiment related to the present invention, the load part may be made of a freewheeling diode having a short resistance and a switch-off time.

본 발명은 반도체 스위칭 소자를 이용하여 기존의 다수의 부하 저항과 다수의 스위치를 대신하여 하나의 부하저항과 하나의 스위치만으로 소수력 발전 터빈의 동작점을 연속적으로 가변시키면서 소수력 발전 터빈의 성능을 시험할 수 있고, 프로펠러를 회전시켜 발전하는 모든 형태의 발전장치에 부하장치로 적용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
The present invention uses a semiconductor switching device to test the performance of a small hydroelectric turbine while continuously changing the operating point of the small hydroelectric turbine with one load resistor and one switch instead of a plurality of existing load resistors and a plurality of switches And can be applied to all types of power generating devices that rotate by turning the propeller as a load device.

도 1은 날개끝속도비(TSR) 및 토크(Torque) 관계 곡선 그래프이다.
도 2는 소수력 발전 터빈의 성능을 시험하기 위한 일반적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 적용된 부하장치의 상세 구성도면이다.
도 4는 도 3에 따른 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치의 토크(Torque) 및 날개끝속도비(TSR)의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따라 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치의 구성을 설명한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치의 토크(Torque) 및 날개끝속도비(TSR)의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
FIG. 1 is a graph of a wing tip speed ratio (TSR) and torque curve.
2 is a diagram showing a general configuration for testing the performance of a small hydroelectric turbine.
3 is a detailed configuration diagram of the load device applied to Fig.
4 is a graph for explaining the relationship between the torque and the blade tip speed ratio (TSR) of the electric load device for performance testing of the marine hydroelectric turbine according to FIG.
5 is a view for explaining a configuration of an electric load device for performance testing of a marine hydroelectric turbine according to the present invention.
FIG. 6 is a graph for explaining the relationship between the torque and the blade tip speed ratio (TSR) of an electric load device for performance testing of a marine hydroelectric turbine according to the present invention.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be construed in a sense generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. In addition, when a technical term used in the present invention is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the present invention, it should be understood that technical terms can be understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
Furthermore, the singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprising" or "comprising" and the like should not be construed as encompassing various elements or various steps of the invention, Or may further include additional components or steps.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 따라 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치의 구성을 설명한 도면이다. 5 is a view for explaining a configuration of an electric load device for performance testing of a marine hydroelectric turbine according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치(500)는 전원공급부(510), 정류부(520), 평활회로부(530), 부하부(540) 및 부하가변부(550)로 이루어진다.5, the electric load device 500 for the performance test of a marine hydroelectric turbine includes a power supply unit 510, a rectification unit 520, a smoothing circuit unit 530, a load unit 540, and a load variable unit 550, .

3상 전원공급부(510)는 교류전류를 공급한다.The three-phase power supply 510 supplies an alternating current.

정류부(520)는 3상 전원공급부(510)의 교류전류를 직류전류로 변환시켜 공급한다.The rectification unit 520 converts the AC current of the three-phase power supply unit 510 into a DC current and supplies the DC current.

평활회로부(530)는 정류부(520)의 직류전류로부터 맥동전류를 제거하여 일정한 크기의 직류 전류를 제공한다.The smoothing circuit portion 530 removes the ripple current from the DC current of the rectifying portion 520 to provide a DC current of a predetermined magnitude.

부하가변부(550)는 외부로부터 입력되는 작동신호에 응하여 평활회로부(530)의 직류 전류를 증폭시켜 부하부(540)로 제공하여 부하부(540)의 저항을 등가적으로 가변한다. 여기서, 외부로부터 입력되는 작동신호는 전압이며, 부하장치(500)에 전압공급장치를 별도로 연결시키고, 전압공급장치를 통해 부하가변부(550)로 공급되는 전압의 듀티비를 변경시켜 가면서 공급할 수 있도록 구현할 수 있다.The load variable unit 550 amplifies the direct current of the smoothing circuit unit 530 in response to an externally inputted operation signal and provides the amplified direct current to the load unit 540 to equivalently change the resistance of the load unit 540. Here, the operation signal input from the outside is a voltage, and the voltage supply device may be separately connected to the load device 500, and the duty ratio of the voltage supplied to the load variable part 550 may be changed through the voltage supply device Can be implemented.

부하가변부(550)는 반도체 스위칭 소자로 이루어지며, 반도체 스위칭 소자는 금속 산화막 반도체 전계효과 모스트랜지스터(MOSFET) 또는 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(IGBT) 등으로, 게이트 전압을 변화시켜 채널 전류를 변화시켜 제공되도록 하는 소자로 이루어진다.The load variable unit 550 is composed of a semiconductor switching element. The semiconductor switching element is a metal oxide semiconductor field effect MOS transistor (MOSFET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT) .

부하부(540)는 저항 및 스위치 오프시간이 짧은 프리휠링 다이오드로 이루어진다.
The load portion 540 is composed of a freewheeling diode having a short resistance and a switch-off time.

상기와 같이 구성된 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the electric load device for the performance test of a marine small-capacity turbine constructed as described above will be described below.

도 6은 본 발명에 따른 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치의 토크(Torque) 및 날개끝속도비(TSR)의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 6 is a graph for explaining the relationship between the torque and the blade tip speed ratio (TSR) of an electric load device for performance testing of a marine hydroelectric turbine according to the present invention.

도 1 내지 도3을 참조하여 도 6을 살펴보면, 반도체 스위칭 소자(550)를 계속 켤 경우, 즉, 듀티비가 1이면 부하부(540)의 저항에 흐르는 전류는 전압/저항(R)이다. 발전기의 토크는 전류에 정비례하고 전압은 발전기의 회전 속도인 날개끝속도비(TSR)에 거의 정비례하므로, 토크는 k/R*TSR로 1차 근사할 수 있다. 여기서 k는 상수이다.Referring to FIGS. 1 to 3 and referring to FIG. 6, when the semiconductor switching element 550 is continuously turned on, that is, when the duty ratio is 1, the current flowing in the resistor of the load portion 540 is the voltage / resistance R. Since the torque of the generator is directly proportional to the current and the voltage is almost directly proportional to the wing tip speed ratio (TSR), which is the rotational speed of the generator, the torque can be first approximated to k / R * TSR. Where k is a constant.

반도체 스위칭 소자(550)의 듀티비(D)를 변화시키면 부하 저항이 등가적으로 R/D가 되므로 토크는 k/(R/D)*TSR이 된다. 따라서 도 6에 도시된 그래프와 같이 듀티비가 1일 때 날개끝속도비에 따른 토크, 즉 부하 고선의 기울기가 최대이고, 듀티비가 감소할 수록 부하 곡선의 기울기가 감소한다. 발전 터빈의 동작점은 이러한 부하 곡선과 발전 터빈의 성능 곡선이 만나는 점이며, 듀티비를 연속적으로 가변함으로써 발전 터빈의 성능 곡선을 연속적으로 측정할 수 있다.When the duty ratio D of the semiconductor switching element 550 is changed, the load resistance is equivalently R / D, so that the torque becomes k / (R / D) * TSR. Therefore, as shown in the graph of FIG. 6, when the duty ratio is 1, the torque according to the wing tip speed ratio, that is, the slope of the load high line is maximum, and the slope of the load curve decreases as the duty ratio decreases. The operating point of the power generation turbine is the point at which the load curve and the performance curve of the power generation turbine meet, and the performance curve of the power generation turbine can be continuously measured by continuously varying the duty ratio.

토크 센서(20)는 프로펠러(10)에 가해지는 토크를 감지하여 디지털 타입의 인디케이터(50)에 제공하고, 디지털 타입의 인디케이터(50)는 토크센서(20)으로부터 전달된 토크를 수치화하여 화면상에 제공할 수 있게 된다.
The torque sensor 20 senses the torque applied to the propeller 10 and provides it to the digital type indicator 50. The digital type indicator 50 digitizes the torque transmitted from the torque sensor 20, As shown in FIG.

더불어, 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치에 구비된 부하가변부(550)의 듀티비를 도 6의 그래프에 도시된 바와 같이 0.04~1 범위 내에서 변화시켜 가면서 발전기로 공급되는 직류 전류값을 변경시킨다. 즉 부하가변부(550)인 반도체 스위칭 소자의 게이트 전압으로 일정 전압이 공급되도록 외부에서 연결된 듀티비 조정장치를 통해 듀티비를 조정한다. In addition, the duty ratio of the load variable portion 550 provided in the electric load device for performance testing of the marine small-capacity turbine is changed within the range of 0.04 to 1 as shown in the graph of FIG. 6, and the DC current value . That is, the duty ratio is adjusted through a duty ratio adjusting device connected externally so that a constant voltage is supplied to the gate voltage of the semiconductor switching device which is the load variable unit 550.

그리고 반도체 스위칭 소자(550)의 게이트 전압에 따라 소스와 드레인 간을 흐르는 전류가 변화하게 되고, 이로 인해 부하부(540)의 저항으로 흐르는 전류값이 변화하게 되므로 결국은 발전기로 공급되는 직류 전류값이 변화하게 된다.The current flowing between the source and the drain changes according to the gate voltage of the semiconductor switching element 550. As a result, the value of the current flowing to the resistor of the load part 540 changes. Therefore, the DC current value .

따라서 발전기로 공급되는 직류 전류값을 변화시키고 프로펠러로 공급되는 토크를 변경시켜 프로펠러의 회전속도를 변경시키게 된다. 이때 발전기와 프로펠러 사이에 구비된 토크센서는 프로펠러로 공급되는 토크를 감지하여 디지털 타입의 인디케이터에 표시하여, 소수력 발전 터빈의 성능 시험자가 알 수 있도록 한다. Therefore, the direct current value supplied to the generator is changed and the torque supplied to the propeller is changed to change the rotational speed of the propeller. At this time, the torque sensor provided between the generator and the propeller senses the torque supplied to the propeller and displays the torque on the digital type indicator so that the performance tester of the small hydroelectric turbine knows.

여기서 발전기, 토크센서, 프로펠러, 디지털 타입의 인디케이터는 도 2에 도시된 도면을 참조하여 이해하면 되므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
Here, the generator, the torque sensor, the propeller, and the indicator of the digital type can be understood with reference to the diagrams shown in FIG. 2, and a detailed description thereof will be omitted.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

500 : 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치
510 : 전원공급부
520 : 정류부
530 : 평활회로부
540 : 부하부
550 : 부하가변부
500: Electric load device for performance test of marine hydroelectric turbine
510: Power supply
520: rectification part
530: Smoothing circuit portion
540: Load section
550: load variable section

Claims (5)

해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치에 있어서,
교류전류를 공급하는 전원공급부;
상기 전원공급부의 교류전류를 직류전류로 변환시켜 공급하는 정류부;
상기 정류부의 직류전류로부터 맥동전류를 제거하여 일정한 크기의 직류 전류를 공급하는 평활회로부; 및
외부로부터 입력되는 작동신호에 응하여 상기 평활회로부의 직류 전류를 증폭시켜 부하부로 제공하는 부하가변부를 포함하고,
상기 외부로부터 입력되는 작동신호는 듀티비이며, 상기 부하장치에 듀티비 조정장치가 별도로 연결되는 것을 특징으로 하는 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치.
1. An electric load device for performance testing of a marine hydroelectric turbine,
A power supply unit for supplying an alternating current;
A rectifying unit for converting an AC current of the power supply unit into a DC current and supplying the DC current;
A smoothing circuit for removing a pulsating current from a DC current of the rectifying part and supplying a DC current of a predetermined magnitude; And
And a load variable section for amplifying the direct current of the smoothing circuit section in response to an externally input operation signal and providing the amplified direct current to the load section,
Wherein the operation signal input from the outside is a duty ratio and the duty ratio adjusting device is separately connected to the load device.
제 1 항에 있어서,
상기 부하가변부는, 반도체 스위칭 소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치.
The method according to claim 1,
Wherein the load variable portion comprises a semiconductor switching element.
제 2 항에 있어서,
상기 반도체 스위칭 소자는, 모스트랜지스터(MOSFET) 또는 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(IGBT) 중 하나인 것을 특징으로 하는 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the semiconductor switching element is one of a MOS transistor (MOSFET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 부하부는 저항 및 스위치 오프시간이 짧은 프리휠링 다이오드로 이루어진 것을 특징으로 하는 해양 소수력 발전 터빈의 성능시험용 전기부하장치.


The method according to claim 1,
Wherein the load portion is made up of a freewheeling diode having a short resistance and a short switch-off time.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0736681Y2 (en) * 1989-08-03 1995-08-23 セノー株式会社 Electromagnetic load drive device
JP2001242946A (en) * 2000-03-01 2001-09-07 Osaka Gas Co Ltd Variable load device and its use method

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