KR101656674B1 - Power generating apparatus having hydraulic machineries - Google Patents

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최경식
박병철
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Abstract

The present invention relates to a power generating apparatus having multiple hydraulic devices. The power generating apparatus comprises: a rotary blade; at least one hydraulic pump operated by rotation of the rotary blade to enable operation fluid to flow; a transfer line connected to an outlet of the hydraulic pump to form a flow passage of the operation fluid; at least two hydraulic motors connected to the transfer line in parallel to each other; and a power generator converting a rotational force transmitted from the hydraulic motor to electricity. Therefore, capacities of the hydraulic pump and the hydraulic motor are properly divided to efficiently generate power at the low wind speed.

Description

복수의 유압 기기를 갖춘 발전 장치{POWER GENERATING APPARATUS HAVING HYDRAULIC MACHINERIES}[0001] POWER GENERATING APPARATUS HAVING HYDRAULIC MACHINERIES [0002]

본 발명은 복수의 유압 기기를 갖춘 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전력을 유압으로 변환하여 발전기를 구동하는 발전 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation device having a plurality of hydraulic devices, and more particularly, to a power generation device for converting a rotational force to an oil pressure to drive the generator.

도 1은 종래의 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 예컨대 풍력을 이용한 유압식 발전 장치는 회전날개(1), 유압펌프(2), 유압모터(3), 발전기(4), 이송라인(5), 복귀라인(6), 제어기(7), 사판각 조절기(8) 등을 포함하고 있다. 1 is a schematic view showing a conventional power generation apparatus. As shown in Fig. 1, for example, a hydraulic power generation apparatus using wind power includes a rotary vane 1, a hydraulic pump 2, a hydraulic motor 3, a generator 4, a transfer line 5, a return line 6, A controller 7, a swash plate angle controller 8, and the like.

예를 들어, 바람이 불면 회전날개(1)에 토크가 발생하고, 같은 회전축에 물려있는 유압펌프(2)가 작동유체를 토출하게 된다. 토출된 작동유체는 이송라인(5)에 의해 유압모터(3)로 보내어지게 되고, 이어서 유압모터는 발전기(4)를 회전시켜 전력을 생산한다. For example, when the wind blows, torque is generated in the rotary vane 1, and the hydraulic pump 2, which is engaged with the same rotary shaft, discharges the working fluid. The discharged working fluid is sent to the hydraulic motor 3 by the transfer line 5, and then the hydraulic motor rotates the generator 4 to produce electric power.

제어기(7)는 바람으로부터 최대 출력을 얻기 위해 풍속계(9)로부터 오는 바람의 속도를 입력받아 최적의 속도비를 유지하도록 사판각 조절기(8)를 통해 유압펌프(2) 또는 유압모터(3)가 가진 사판의 각도를 조절한다.The controller 7 receives the speed of the wind from the anemometer 9 to obtain the maximum output from the wind and receives the speed of the wind from the hydraulic pump 2 or the hydraulic motor 3 through the swash plate angle controller 8, To adjust the angle of the swash plate.

회전날개(1)는 바람의 에너지를 회전하는 기계 에너지로 변환하고, 유압펌프(2)는 기계 에너지를 유체의 에너지로 변환시킨다. 유압모터(3)는 유체의 에너지를 회전하는 기계 에너지로 변환시켜 주며, 발전기(4)는 전달된 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 한다. The rotary vane 1 converts the energy of the wind into rotating mechanical energy, and the hydraulic pump 2 converts the mechanical energy into the energy of the fluid. The hydraulic motor 3 converts the energy of the fluid into rotating mechanical energy, and the generator 4 converts the transferred mechanical energy into electric energy.

이러한 발전 장치는 유압펌프, 유압모터 또는 발전기가 갖는 용량(정격출력)의 20% 이하의 수준으로 에너지원(바람, 물 등)으로부터 에너지가 입력될 때 효율이 급격하게 떨어지는 문제가 있다. Such power generation apparatus suffers from a problem that the efficiency drops sharply when energy is input from an energy source (wind, water, etc.) at a level of 20% or less of the capacity (rated power) of the hydraulic pump, hydraulic motor or generator.

이에 본 발명은 회전력을 유압으로 변환하여 발전기를 구동하는 발전 장치에서, 저속인 회전에 대해서도 에너지를 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 발전 장치를 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다. Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a power generation device that converts energy from a rotational force to an oil pressure and that enables energy to be efficiently utilized even at low speed rotation.

본 발명에 따른 발전 장치는, 회전날개; 상기 회전날개의 회전으로 구동되어 작동유체를 유동시키는 적어도 하나의 유압펌프; 상기 유압펌프의 토출측에 연결되어 상기 작동유체의 유로를 형성하는 이송라인; 상기 이송라인에 병렬로 연결되는 복수의 유압모터; 및 상기 유압모터로부터 전달되는 회전력을 전력으로 변환하는 복수의 발전기를 포함하고, 상기 복수의 발전기는 서로 다른 용량을 갖고, 상기 복수의 유압모터는 서로 다른 용량을 가지며, 상기 유압모터들 중 상대적으로 용량이 작은 유압모터가, 상기 발전기들 중 상대적으로 용량이 작은 발전기에 연결되는 것을 특징으로 한다. A power generating device according to the present invention includes: a rotary blade; At least one hydraulic pump driven by rotation of the rotary vane to flow a working fluid; A transfer line connected to a discharge side of the hydraulic pump to form a flow path of the working fluid; A plurality of hydraulic motors connected in parallel to the transfer line; And a plurality of generators for converting a rotational force transmitted from the hydraulic motor into electric power, wherein the plurality of electric generators have different capacities, the plurality of hydraulic motors have different capacities, And a hydraulic motor having a small capacity is connected to a generator of a relatively small capacity among the generators.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 유압펌프 및 유압모터 등의 용량을 적절히 분할하여 낮은 풍속에서도 효율적으로 발전할 수 있는 효과가 있게 된다. As described above, according to the present invention, the capacity of the hydraulic pump and the hydraulic motor can be appropriately divided, and the power can be efficiently generated even at a low wind speed.

또한, 본 발명에 의하면, 궁극적으로 발전 효율의 극대화와 발전량의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다. Further, according to the present invention, it is possible to maximize the power generation efficiency and improve the power generation amount.

도 1은 종래의 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 스위칭 유닛과 발전기의 연결관계를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a schematic view showing a conventional power generation apparatus.
2 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic view showing a power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
5 is a schematic view showing a power generation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view schematically showing a connection relationship between the switching unit and the generator shown in FIG. 2 and FIG. 3. Referring to FIG.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명은, 예컨대 바람이나 물 등과 같은 에너지원으로서의 유체가, 원하는 출력의 20% 이하의 수준으로 약하게 불거나 흐를 때 효율 저하가 일어나는 문제점을 해결하기 위해, 유압펌프, 유압모터 또는 발전기 중 적어도 하나는 그 용량을 분할하여 설치한 것을 특징으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve at least one of a hydraulic pump, a hydraulic motor, or a generator, in order to solve the problem of a decrease in efficiency when a fluid as an energy source such as wind, water or the like is weakly blown or flows to a level of 20% Is characterized in that its capacity is divided and installed.

이하에서는 설명의 편의상 에너지원이 바람인 경우를 예로 들어 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 예컨대 물을 이용한 발전 등에 적용될 수 있음은 물론이다.
Hereinafter, for convenience of explanation, the case where the energy source is wind is explained as an example, but the present invention is not limited thereto.

제1실시예First Embodiment

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.2 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치는, 회전날개(10); 이 회전날개의 회전으로 구동되어 작동유체를 유동시키는 적어도 하나의 유압펌프(21, 22); 이 유압펌프의 토출측에 연결되어 작동유체의 유로를 형성하는 이송라인(50); 이 이송라인에 병렬로 연결되는 적어도 2개의 유압모터(31, 32); 및 유압모터로부터 전달되는 회전력을 전력으로 변환하는 발전기(40)를 포함하고 있다. As shown in FIG. 2, the power generating apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a rotating blade 10; At least one hydraulic pump (21, 22) driven by rotation of the rotary vane to flow a working fluid; A transfer line (50) connected to the discharge side of the hydraulic pump to form a flow path of the working fluid; At least two hydraulic motors (31, 32) connected in parallel to the transfer line; And a generator 40 for converting the rotational force transmitted from the hydraulic motor to electric power.

회전날개(10)의 회전축에 유압펌프의 구동축을 함께 연결한다. 이에 따라 회전날개의 회전에 의해 유압펌프가 구동될 수 있다. The drive shaft of the hydraulic pump is connected to the rotary shaft of the rotary vane 10. Accordingly, the hydraulic pump can be driven by the rotation of the rotary vane.

도 2에는 회전날개(10)의 회전축에 복수의 유압펌프(21, 22)가 연결됨과 더불어, 그 구동축들이 서로 간 그리고 회전날개의 회전축과 동축상으로 연결된 예가 나타나 있지만, 이에 한정되지 않고 예컨대 기어박스 등과 같은 수단에 의해 구동축들이 병렬로 연결될 수도 있다. 2 shows an example in which a plurality of hydraulic pumps 21 and 22 are connected to the rotary shaft of the rotary vane 10 and the drive shafts thereof are coaxially connected to each other and to the rotary shaft of the rotary vane. The drive shafts may be connected in parallel by means such as a box or the like.

복수의 유압펌프(21, 22)는 서로 다른 용량을 갖는다. 예를 들어, 제1유압펌프(21)가 상대적으로 제2유압펌프(22)보다 용량이 클 때, 이들 유압펌프가 갖는 용량비는 4:1로 될 수 있다. The plurality of hydraulic pumps 21 and 22 have different capacities. For example, when the first hydraulic pump 21 is relatively larger in capacity than the second hydraulic pump 22, the capacity ratio of these hydraulic pumps can be 4: 1.

유압펌프(21, 22)는 예컨대 사판식 피스톤 펌프 등과 같은 가변 용량형 펌프로 될 수 있다. 이러한 경우에, 유압펌프의 토출량을 제어하기 위한 사판각 조절기(80)를 각각 포함할 수 있다. The hydraulic pumps 21 and 22 may be variable capacity pumps such as a swash plate type piston pump or the like. In this case, each of them may include a swash plate angle regulator 80 for controlling the discharge amount of the hydraulic pump.

또한, 유압펌프(21, 22)는 고정용량형 펌프로 될 수도 있다. 이러한 경우에는, 유압펌프의 구동축에 클러치를 설치하거나 각 유압펌프에 연계되는 순환라인을 병설하여 해당 유압펌프와 유로를 선택할 수 있다. Further, the hydraulic pumps 21 and 22 may be fixed-capacity pumps. In such a case, a clutch may be provided on the drive shaft of the hydraulic pump, or a circulation line connected to each hydraulic pump may be provided in parallel to select the hydraulic pump and the flow path.

이송라인(50)은 유압펌프(21, 22)의 토출측을 복수의 유압모터(31, 32)의 흡입측에 연결한다. 이 이송라인(50)에 의해 유압펌프로부터 토출되는 작동유체가 각 유압모터로 분할되어 유입된다.The transfer line 50 connects the discharge side of the hydraulic pumps 21, 22 to the suction side of the plurality of hydraulic motors 31, 32. The working fluid discharged from the hydraulic pump by the transfer line (50) is divided into the respective hydraulic motors and flows in.

선택적으로, 밸브(52)를 거쳐 이송라인(50)에 연결되는 축압기(51)가 마련될 수 있는데, 이 축압기는 에너지를 저장할 수 있기 때문에, 에너지를 저장한 후 바람이 약할 때 방출하여 발전하면 효율이 높게 발전할 수 있다. Optionally, an accumulator 51 connected to the transfer line 50 via a valve 52 may be provided, which stores the energy and releases it when the wind is weak If developed, efficiency can be improved.

복수의 유압모터(31, 32)는 서로 다른 용량을 갖는다. 예를 들어, 제1유압모터(31)가 상대적으로 제2유압모터(32)보다 용량이 클 때, 이들 유압모터가 갖는 용량비는 4:1로 될 수 있다. The plurality of hydraulic motors 31 and 32 have different capacities. For example, when the first hydraulic motor 31 is relatively larger in capacity than the second hydraulic motor 32, the capacity ratio of these hydraulic motors may be 4: 1.

유압펌프의 작동으로 구동되는 유압모터(31, 32)는 예컨대 사판식 피스톤 모터 등과 같은 가변 용량형 모터로 되는 것이 좋다. 이러한 경우에, 유압모터는 사판각 조절기(80)에 의해 그 용량이 각각 조절될 수 있다. It is preferable that the hydraulic motors 31 and 32 driven by the operation of the hydraulic pump be a variable displacement type motor such as a swash plate type piston motor or the like. In this case, the capacity of the hydraulic motor can be adjusted by the swash plate angle adjuster 80, respectively.

추가로, 유압펌프(21, 22)의 흡입측을 유압모터(31, 32)의 토출측에 연결하는 복귀라인(60)이 포함될 수 있다. 이때, 유압모터 내에서 작동한 작동유체는 복귀라인을 거쳐 유압펌프에 유입되고, 이어서 유압펌프에 의해 압력이 상승되어 유압펌프로부터 토출될 수 있다.In addition, a return line 60 connecting the suction side of the hydraulic pumps 21, 22 to the discharge side of the hydraulic motors 31, 32 may be included. At this time, the working fluid operated in the hydraulic motor flows into the hydraulic pump through the return line, and then the pressure is raised by the hydraulic pump and can be discharged from the hydraulic pump.

선택적으로 복귀라인(60)에 탱크(61)가 마련될 수 있으며, 별도의 공급펌프(62)를 통해 작동유체가 펌핑되어 유압모터로 이송될 수 있다.Alternatively, the return line 60 may be provided with a tank 61 and a working fluid may be pumped through a separate feed pump 62 and delivered to the hydraulic motor.

발전기(40)의 회전자에 유압모터(31, 32)들의 출력축이 함께 연결된다. 이에 따라 유압모터의 회전에 의해 발전기의 회전자가 회전구동됨으로써 교류 전력을 생산하게 된다. 도 2에는 출력축들이 서로 간 그리고 발전기의 회전자와 동축상으로 연결된 예가 나타나 있지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. The output shafts of the hydraulic motors 31 and 32 are connected to the rotor of the generator 40 together. Accordingly, the rotation of the generator is rotationally driven by the rotation of the hydraulic motor, thereby producing AC power. 2 shows an example in which the output shafts are coaxially connected with each other and with the rotor of the generator, but the present invention is not limited thereto.

도 6에 도시된 바와 같이, 발전기(40)는 회전자, 이 회전자가 삽입되는 고정자, 및 고정자에 권취되고 서로 다른 권선수를 갖도록 분할된 복수의 코일부(43, 44)를 포함한다. 이러한 발전기는 풍속계(91) 또는 유압계 및 유량계, 회전날개(10)의 회전각속도 검출계(미도시)로부터 취득되어 계산된 출력에 따라 스위칭 유닛(45)에서 발전기의 제1코일부(43) 또는 제2코일부(44) 중 적어도 하나를 선택적으로 결정하여 발전 효율을 높일 수 있다. As shown in Fig. 6, the generator 40 includes a rotor, a stator into which the rotor is inserted, and a plurality of coil sections 43, 44 that are wound on the stator and are divided to have different turns. This generator is connected to the first coil part 43 of the generator in the switching unit 45 according to the output obtained from the anemometer 91 or the hydraulic system and the flow meter and the rotational angular velocity detection system (not shown) Or the second coil part 44 of the first and second coil parts 44a and 44b to selectively increase the power generation efficiency.

예를 들어, 고정자에 제1 및 제2코일부가 구비되고 제1코일부(43)가 상대적으로 제2코일부(44)보다 권선수가 많을 때, 이들 제1코일부 및 제2코일부의 권선비는 4:1로 될 수 있다.For example, when the stator has the first and second coil portions and the first coil portion 43 has a larger number of windings than the second coil portion 44, the turns ratio of the first coil portion and the second coil portion Can be 4: 1.

본 발명의 발전 장치는 제어기(70)를 포함할 수 있다. 이 제어기는 사판각 조절기(80)에 연결되어 사판의 각도를 조절함으로써, 회전날개(10)가 바람으로부터 최대 에너지를 얻을 수 있도록 익단속도비(Tip Speed Ratio)를 유지하게 함과 더불어, 유압펌프(21, 22) 또는 유압모터(31, 32)의 용량을 선택할 수 있다. The power generation apparatus of the present invention may include a controller (70). The controller is connected to the swash plate angle adjuster 80 to adjust the angle of the swash plate so that the rotary blade 10 maintains the tip speed ratio so as to obtain maximum energy from the wind, The capacity of the hydraulic motors 31, 32 can be selected.

또한, 제어기(70)는 풍속계(91) 또는 유압계 및 유량계, 회전날개(10)의 회전각속도 검출계에 연결될 수 있다. 풍속계로부터 검출되는 풍속이나, 유압계 및 유량계로부터 검출되는 작동유체의 유압 및 유량, 회전각속도 검출계로부터 검출되는 회전날개의 회전각속도 등에 따라 제어기는 제1유압펌프(21) 또는 제2유압펌프(22)를 유로에 연결하고, 제2유압모터(31) 또는 제2유압모터(32)를 유로에 연결할 수 있다. Further, the controller 70 may be connected to the anemometer 91 or the rotational angular velocity detecting system of the hydraulic system, the flow meter, and the rotary vane 10. [ Depending on the wind speed detected from the anemometer, the hydraulic pressure and flow rate of the working fluid detected from the hydraulic system and the flowmeter, the rotational angular speed of the rotary vane detected from the rotational angular velocity detection system, etc., the controller controls the first hydraulic pump 21 or the second hydraulic pump 22 may be connected to the oil line, and the second hydraulic motor 31 or the second hydraulic motor 32 may be connected to the oil line.

또, 제어기(70)는 스위칭 유닛(45)을 매개로 하여 발전기(40)에 연결될 수 있다. 특히, 제어기는 풍속계(91) 또는 유압계 및 유량계, 회전날개(10)의 회전각속도 검출계로부터 취득되어 계산된 출력에 따라 스위칭 유닛(45)이 발전기의 제1코일부(43) 또는 제2코일부(44) 중 적어도 하나를 선택적으로 결정할 수 있게 하고, 선택된 코일부가 전력계통에 연결되게 한다. Further, the controller 70 may be connected to the generator 40 via the switching unit 45. [ In particular, the controller determines whether or not the switching unit 45 is connected to the first coil part 43 of the generator or the second coil part 43 of the generator according to the calculated output obtained from the anemometer 91 or the hydraulic system and the flow meter, Allows at least one of the coil sections 44 to be selectively determined, and causes the selected coil section to be connected to the power system.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치의 작동에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.

회전날개(10)는 예컨대 바람의 에너지를 회전력으로 변환시키고, 그 회전축이 회전하면서 유압펌프(21, 22)를 구동시킨다. 유압펌프가 작동하여 작동유체를 토출하고, 이송라인(50)에 의해 작동유체가 유압모터(31, 32)로 보내어져 유압모터를 구동한다. The rotary vane 10 converts the energy of wind, for example, into rotational force, and drives the hydraulic pumps 21, 22 while the rotary shaft rotates. The hydraulic pump operates to discharge the working fluid and the working fluid is sent to the hydraulic motors 31 and 32 by the transfer line 50 to drive the hydraulic motor.

유압모터(31, 32)의 회전으로 발전기(40)의 회전자가 회전하고, 발전기에서는 교류 전력을 생산한다. 유압모터에서 배출된 작동유체는 복귀라인(60)에 의해 순환되어 다시 유압펌프(21, 22)에 흡인된다. 이와 같이, 회전날개(10)의 회전력이 유압 시스템을 통하여 전동 되어 발전기에서 전력으로 변환되게 된다.Rotation of the hydraulic motors 31 and 32 causes the rotor of the generator 40 to rotate, and the generator produces AC power. The working fluid discharged from the hydraulic motor is circulated by the return line 60 and sucked to the hydraulic pumps 21 and 22 again. As described above, the rotational force of the rotary vane 10 is transmitted through the hydraulic system to be converted into electric power from the generator.

이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치는, 예를 들어 설치장소의 평균 풍속이 원하는 출력의 20% 이하의 수준으로 유지될 때, 발전기(40)의 권선을 분할하여 제1코일부(43) 및 제2코일부(44)의 권선비가 4:1이 되도록 하거나, 이 발전기의 회전자와 동축상으로 연결된 유압모터의 용량을 분할하여 제1유압모터(31) 및 제2유압모터(32)의 용량비가 4:1이 되도록 하거나, 회전날개(10)의 회전축과 동축상으로 연결된 유압펌프의 용량을 분할하여 제1유압펌프(21) 및 제2유압펌프(22)의 용량비가 4:1이 되도록 하여 배치한다. The power generating apparatus according to the first embodiment of the present invention divides the windings of the generator 40 and divides the windings of the generator 40 into a first coil part (for example, 43 and the second coil portion 44 is 4: 1 or the capacity of the hydraulic motor coaxially connected to the rotor of the generator is divided to divide the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic motor The capacity ratio of the first hydraulic pump 21 and the second hydraulic pump 22 is set to 4: 1, or the capacity of the hydraulic pump connected to the rotary shaft of the rotary vane 10 coaxially is divided, : 1.

바람이 원하는 출력의 20% 미만으로 불 때 발전기(40)의 고정자에 권취된 제2코일부(44)만 그 가동을 유지한다. 또한, 바람이 원하는 출력의 20% 이상으로 불 때에는 발전기의 고정자에 권취된 제1코일부(43)에서 전력을 생산하도록 한다. 더욱이, 강풍이 불 때에는 발전기의 고정자에 권취된 제1코일부 및 제2코일부에서 함께 전력을 생산하게 된다.Only the second coil portion 44 wound on the stator of the generator 40 maintains its operation when the wind is less than 20% of the desired output. Further, when the wind is at least 20% of the desired output, the first coil part 43 wound on the stator of the generator produces electric power. Furthermore, when the strong wind is blowing, the first coil part and the second coil part wound on the stator of the generator produce electric power together.

제어기(70)는, 풍속계(91)나 유압계 및 유량계 또는 회전각속도 검출계로부터의 검출 신호가 수신되면, 설정된 운전 사양에 기초하여 스위칭 유닛(45)에 제어 신호를 송신한다. 이 제어 신호에 따라, 스위칭 유닛은 발전기(40)의 제1코일부(43) 또는 제2코일부(44)를 선택적으로 스위칭하여 전력계통에 연결함으로써, 안정적이고 효율적인 발전이 이행되게 한다. The controller 70 receives a detection signal from the anemometer 91, the hydraulic system, the flowmeter, or the rotational angular velocity detection system, and transmits a control signal to the switching unit 45 based on the set operation specification. According to this control signal, the switching unit selectively switches the first coil part 43 or the second coil part 44 of the generator 40 to connect to the power system, thereby ensuring stable and efficient power generation.

더불어, 바람이 원하는 출력의 20% 미만으로 불 때 용량이 작은 제2유압모터(32)로만 작동유체가 흐를 수 있게 한다. 또한, 바람이 원하는 출력의 20% 이상으로 불 때에는 용량이 큰 제1유압모터(31)로 작동유체가 흐르게 한다. 더욱이, 강풍이 불 때에는 제1유압모터 및 제2유압모터 양쪽으로 작동유체가 흐른다. In addition, it allows the working fluid to flow only to the second hydraulic motor 32 whose capacity is small when the wind is blowing to less than 20% of the desired output. Further, when the wind is at least 20% of the desired output, the working fluid flows through the first hydraulic motor 31 having a large capacity. Furthermore, when the strong wind is blowing, the working fluid flows to both the first hydraulic motor and the second hydraulic motor.

풍속계(91)나 유압계 및 유량계 또는 회전각속도 검출계로부터의 검출 신호가 제어기(70)에 수신되면, 제어기는 설정된 운전 사양에 기초하여 사판각 조절기(80)에 제어 신호를 송신한다. 이 제어 신호에 따라, 사판각 조절기(80)는 사판의 각도를 가변해 해당 유압모터(31, 32)의 회전각속도를 제어한다. When the controller 70 receives a detection signal from the anemometer 91, the hydraulic system, the flowmeter, or the rotational angular velocity detection system, the controller transmits a control signal to the swash plate angle controller 80 based on the set operation specification. In accordance with the control signal, the swash plate angle controller 80 varies the angle of the swash plate and controls the rotational angular velocity of the hydraulic motors 31 and 32.

특히, 풍속이 원하는 출력의 20% 미만 수준으로 감소하면 제1유압모터(31)로는 작동유체가 흐르지 않게 하고, 제2유압모터(32)로 작동유체가 흐르도록 하여 적절한 회전각속도로 회전시킬 수 있다. 또, 풍속이 원하는 출력의 20% 이상으로 증가하면 제2유압모터로는 작동유체가 흐르지 않게 하고 제1유압모터가 회전되게 할 수 있다. 더구나, 강풍이 불게 되면 제1유압모터 및 제2유압모터가 모두 회전되게 하여 원하는 출력으로 운전되게 할 수 있다. Particularly, when the wind speed decreases to less than 20% of the desired output, the working fluid does not flow to the first hydraulic motor 31 and the working fluid flows to the second hydraulic motor 32, have. Further, when the wind speed is increased to 20% or more of the desired output, the first hydraulic motor can be rotated by preventing the working fluid from flowing through the second hydraulic motor. In addition, when the strong wind is blown, the first hydraulic motor and the second hydraulic motor are all rotated and can be operated to a desired output.

마찬가지로, 바람이 원하는 출력의 20% 미만으로 불 때 용량이 작은 제2유압펌프(22)로만 작동유체가 흐를 수 있게 한다. 또한, 바람이 원하는 출력의 20% 이상으로 불 때에는 용량이 큰 제1유압펌프(21)로 작동유체가 흐르게 한다. 더욱이, 강풍이 불 때에는 제1유압펌프 및 제2유압펌프 양쪽으로 작동유체가 흐른다. Likewise, the working fluid can only flow through the second hydraulic pump 22, which has a small capacity when the wind is blowing below 20% of the desired output. Further, when the wind is at least 20% of the desired output, the working fluid flows through the first hydraulic pump 21 having a large capacity. Further, when the strong wind is blowing, the working fluid flows to both the first hydraulic pump and the second hydraulic pump.

풍속계(91)나 유압계 및 유량계 또는 회전각속도 검출계로부터의 검출 신호가 제어기(70)에 수신되면, 제어기는 설정된 운전 사양에 기초하여 사판각 조절기(80)에 제어 신호를 송신한다. 이 제어 신호에 따라, 사판각 조절기(80)는 사판의 각도를 가변해 익단속도비를 유지하도록 해당 유압펌프(21, 22)의 회전각속도를 제어한다. When the controller 70 receives a detection signal from the anemometer 91, the hydraulic system, the flowmeter, or the rotational angular velocity detection system, the controller transmits a control signal to the swash plate angle controller 80 based on the set operation specification. In accordance with the control signal, the swash plate angle controller 80 controls the rotational angular velocity of the hydraulic pumps 21 and 22 so as to vary the angle of the swash plate so as to maintain the opening / closing speed ratio.

유압펌프(21, 22)들이 고정용량형 펌프인 경우에는, 제어기(70)가 유압펌프의 구동축에 설치된 클러치 또는 각 유압펌프에 연계되는 순환라인에 배치된 밸브 등에 제어 신호를 전송하여 해당 유압펌프와 유로를 선택할 수 있다. When the hydraulic pumps 21 and 22 are fixed displacement pumps, the controller 70 transmits a control signal to a clutch disposed on a drive shaft of the hydraulic pump or a valve disposed on a circulation line associated with each hydraulic pump, And the Euro.

이 경우도, 풍속이 원하는 출력의 20% 미만 수준으로 감소하면 제1유압펌프(21)의 토출량은 없게 하고, 제2유압펌프(22)의 토출량만 적절히 조절할 수 있다. 이에 따라, 작동유체가 제2유압펌프에서 제2유압모터(32)로 흐를 수 있다. Also in this case, if the wind speed decreases to less than 20% of the desired output, the discharge amount of the first hydraulic pump 21 can be made zero and the discharge amount of the second hydraulic pump 22 can be appropriately adjusted. Thereby, the working fluid can flow from the second hydraulic pump to the second hydraulic motor 32.

또, 풍속이 원하는 출력의 20% 이상으로 증가하면 제2유압펌프(22)의 토출량은 없게 하고, 제1유압펌프(21)의 토출량을 조절할 수 있다. 이에 따라, 작동유체가 제1유압펌프에서 제1유압모터(31)로 흐를 수 있게 된다. When the wind speed is increased to 20% or more of the desired output, the discharge amount of the second hydraulic pump 22 is made to be zero and the discharge amount of the first hydraulic pump 21 can be adjusted. Thereby, the working fluid can flow from the first hydraulic pump to the first hydraulic motor 31. [

더구나, 강풍이 불게 되면 양쪽 제1유압펌프(21) 및 제2유압펌프(22)를 통해 작동유체가 토출되고, 이어서 제1유압모터(31) 및 제2유압모터(32)로 흐를 수 있게 된다. 결국에, 발전기(40)는 원하는 출력 내지 적정한 수준의 출력으로 운전되게 됨으로써, 궁극적으로 발전 효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다. In addition, when a strong wind is blown, the working fluid is discharged through both the first hydraulic pump 21 and the second hydraulic pump 22, and then flows to the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic motor 32 do. As a result, the generator 40 is operated with a desired output and an appropriate level of output, thereby ultimately maximizing power generation efficiency.

여기서, 바람이 원하는 출력 이상으로 불 때 밸브(52)를 개방하여 축압기(51)에 에너지를 저장할 수 있으며, 이때 부족한 작동유체를 보충하기 위해 공급펌프(62)를 가동해서 탱크(61)로부터 작동유체를 축압기로 공급하여 에너지를 저장할 수 있다. 그 후에, 바람이 원하는 출력의 20% 미만으로 불 때 저장된 에너지를 방출하여 발전하면 발전량을 높일 수 있다. Here, when the wind exceeds the desired power, the valve 52 is opened to store energy in the accumulator 51. At this time, the supply pump 62 is operated to compensate for the insufficient working fluid, The working fluid can be supplied to the accumulator to store energy. After that, if the wind blows less than 20% of the desired output, it will be possible to increase the amount of power generated by releasing the stored energy.

또, 바람이 원하는 출력의 20% 미만 수준으로 불 때에도 축압기(51)에 작동유체를 보충한 다음에, 저장된 에너지를 발전기의 효율이 낮은 영역에서 방출하여 발전하면 결과적으로 발전 효율을 높일 수 있다.In addition, even when the wind is at a level lower than 20% of the desired output, it is possible to increase the power generation efficiency by replenishing the working fluid to the accumulator 51 and then discharging the stored energy in a low efficiency region of the generator .

예를 들어, 발전기가 갖는 정격출력의 약 10% 수준으로 바람이 불 때, 도 1에 도시된 종래의 발전 장치에서는 유압펌프 및 유압모터의 효율은 각각 32%이고, 발전기는 68%의 효율을 갖게 되었다.For example, when the wind is blowing at about 10% of the rated output of the generator, the efficiency of the hydraulic pump and the hydraulic motor is 32% and the efficiency of the generator is 68% I got it.

본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치에서, 발전기(40)가 갖는 정격출력의 약 10% 수준으로 바람이 불 때에는, 작동유체의 경로가 제2유압펌프(22)에서 제2유압모터(32)로 결정되고 발전기의 제2코일부(44)가 가동되게 된다. 이 경우에, 제2유압펌프와 제2유압모터의 효율은 각각 72%이며, 발전기의 효율은 87%로 된다. In the power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention, when the wind is blown to about 10% of the rated output of the generator 40, the path of the working fluid flows from the second hydraulic pump 22 to the second hydraulic motor 32) and the second coil part 44 of the generator is activated. In this case, the efficiencies of the second hydraulic pump and the second hydraulic motor are 72%, respectively, and the efficiency of the generator is 87%.

본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치에서, 발전기(40)가 갖는 정격출력의 20% 이상으로 바람이 불 때, 작동유체의 경로는 제1유압펌프(21)에서 제1유압모터(31)로 결정되고 발전기의 제1코일부(43)가 가동되게 된다. 이때부터는 유압펌프, 유압모터 또는 발전기의 효율곡선을 따라가기 때문에 높은 효율을 유지하며 발전할 수 있다. In the power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention, when the wind is blown by 20% or more of the rated output of the generator 40, the path of the working fluid flows from the first hydraulic pump 21 to the first hydraulic motor 31 And the first coil part 43 of the generator is activated. Since then, the efficiency curve of the hydraulic pump, the hydraulic motor or the generator is followed so that the efficiency can be maintained while maintaining high efficiency.

한편, 2개 이상의 회전날개를 사용하여 발전하는 경우에, 도 2에 도시된 바와 같이 발전기(40)를 공유할 수 있도록 배치하여도 된다.
On the other hand, in the case of generating electricity using two or more rotary vanes, the generator 40 may be shared as shown in Fig.

제2실시예Second Embodiment

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 3 is a schematic diagram showing a power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 장치는 회전날개(10)의 회전축에 복수의 유압펌프(20)가 연결됨과 더불어, 이들 유압펌프가 갖는 용량비는 1:1인 점만 제외하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1실시예의 구성요소들과 동일하다. 3, a plurality of hydraulic pumps 20 are connected to a rotary shaft of a rotary vane 10, and a capacity ratio of the hydraulic pumps is 1: 1 Except for the points, the remaining components are the same as those of the first embodiment described above.

이에, 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 장치를 설명함에 있어, 제1실시예에 의한 발전 장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.Therefore, in describing the power generating apparatus according to the second embodiment of the present invention, the same reference numerals are assigned to the same constituent elements as those of the power generating apparatus according to the first embodiment, and detailed description of the configuration and functions thereof will be omitted.

풍속이 높은 지역에서는 발전기(40)가 갖는 정격출력의 20%를 초과하는 바람의 발생 빈도가 커지게 된다. 이러한 경우에, 본 발명의 제1실시예에 따른 발전 장치의 구성을 적용하게 되면 오히려 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. The frequency of occurrence of the wind exceeding 20% of the rated output of the generator 40 is increased in the region where the wind speed is high. In such a case, if the configuration of the power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied, the efficiency may be lowered.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 장치에서는 복수의 유압펌프(20)로 용량을 분할하고서 그 용량비를 1:1로 함으로써 효율 저하를 극복할 수 있다.Therefore, in the power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention, the efficiency can be overcome by dividing the capacity by the plurality of hydraulic pumps 20 and setting the capacity ratio to 1: 1.

보다 구체적으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 발전 장치는, 예를 들어 설치장소의 평균 풍속이 원하는 출력의 20% 이상의 수준으로 유지될 때, 발전기(40)의 권선을 분할하여 제1코일부(43) 및 제2코일부(44)의 권선비가 4:1이 되도록 하거나, 이 발전기의 회전자와 동축상으로 연결된 유압모터의 용량을 분할하여 제1유압모터(31) 및 제2유압모터(32)의 용량비가 4:1이 되도록 하거나, 회전날개(10)의 회전축과 동축상으로 연결된 유압펌프의 용량을 분할하여 유압펌프(20)들의 용량비가 1:1이 되도록 하여 배치한다. More specifically, the power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention divides the windings of the generator 40 and divides the windings of the first and second coils 40 and 50, for example, when the average wind speed at the installation site is maintained at 20% The ratio of the turns of the part 43 and the second coil part 44 is set to 4: 1 or the capacity of the hydraulic motor coaxially connected with the rotor of the generator is divided to divide the capacity of the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic pressure The capacity ratio of the hydraulic pump 20 is set to be 1: 1 so that the capacity ratio of the motor 32 is 4: 1 or the capacity of the hydraulic pump connected coaxially with the rotary shaft of the rotary vane 10 is divided.

바람이 일정 범위의 유속으로 불 때 유압펌프(20)들 중 하나만 작동유체가 흐를 수 있게 한다. 강풍이 불 때에는 유압펌프들 양쪽으로 작동유체가 흐른다. Only one of the hydraulic pumps 20 allows the working fluid to flow when the wind is at a certain range of flow rates. When a strong wind is blowing, the working fluid flows to both sides of the hydraulic pumps.

풍속계(91)나 유압계 및 유량계 또는 회전각속도 검출계로부터의 검출 신호가 제어기(70)에 수신되면, 제어기는 설정된 운전 사양에 기초하여 사판각 조절기(80)에 제어 신호를 송신한다. 이 제어 신호에 따라, 사판각 조절기(80)는 사판의 각도를 가변해 익단속도비를 유지하도록 유압펌프(20)의 회전각속도를 제어한다. When the controller 70 receives a detection signal from the anemometer 91, the hydraulic system, the flowmeter, or the rotational angular velocity detection system, the controller transmits a control signal to the swash plate angle controller 80 based on the set operation specification. In accordance with the control signal, the swash plate angle controller 80 controls the rotational angular velocity of the hydraulic pump 20 so as to vary the angle of the swash plate so as to maintain the blade opening ratio.

유압펌프(20)들이 고정용량형 펌프인 경우에는, 제어기(70)가 유압펌프의 구동축에 설치된 클러치 또는 각 유압펌프에 연계되는 순환라인에 배치된 밸브 등에 제어 신호를 전송하여 해당 유압펌프와 유로를 선택할 수 있다. When the hydraulic pump 20 is a fixed capacity type pump, the controller 70 transmits a control signal to a clutch disposed on a drive shaft of the hydraulic pump or a valve disposed on a circulation line associated with each hydraulic pump, Can be selected.

풍속이 일정 범위 내에 있으면 유압펌프(20)들 중 어느 하나의 토출량은 없게 하고 다른 하나의 토출량을 조절할 수 있다. When the wind speed is within a certain range, the discharge amount of any one of the hydraulic pumps 20 can be eliminated and the discharge amount of the other one can be adjusted.

풍속이 일정 범위를 벗어나는 강풍이 불게 되면 양쪽 유압펌프(20)를 통해 작동유체가 토출되게 하여 원하는 출력으로 운전되게 할 수 있다. When a strong wind blows out of a certain range of wind speeds, the working fluid can be discharged through both hydraulic pumps 20 and operated to a desired output.

이와 같이 평균 풍속을 고려하여 발전 장치가 원하는 출력으로 운전되게 함으로써, 궁극적으로 발전 효율을 극대화할 수 있게 된다.
In this way, by considering the average wind speed, the power generator is operated at a desired output, ultimately maximizing the power generation efficiency.

제3실시예Third Embodiment

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.4 is a schematic view showing a power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치는 복수의 유압모터(31, 32)에 해당 발전기(41, 42)가 하나씩 연결된 점만 제외하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1실시예의 구성요소들과 동일하다. 4, except that the generators 41 and 42 are connected to the plurality of hydraulic motors 31 and 32 one by one, the remaining components are the same as those of the above- Are the same as those of the first embodiment.

이에, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치를 설명함에 있어, 제1실시예에 의한 발전 장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.Therefore, in describing the power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention, the same constituent elements as those of the power generation apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the configuration and functions thereof will be omitted.

전술한 제1실시예와 제2실시예에서는, 그 구조적인 문제로 인해 제1유압모터(31)와 제2유압모터(32) 중 하나는 공회전해야 하며, 발전기(40)의 경우에는 사용하지 않는 코일부에서 권선비만큼의 동손, 관성에 의한 손실, 마찰손 등의 손실이 초래된다. In the first and second embodiments described above, one of the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic motor 32 must idle owing to the structural problem thereof. In the case of the generator 40, Loss due to inertia, frictional loss, and the like as much as the winding ratio in the non-coil portion.

따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치에서는 복수의 발전기(41, 42)로 용량을 분할하고서 그 용량비를 예컨대 4:1로 함으로써 불필요한 손실을 해소할 수 있다. 이러한 복수의 발전기(41, 42)는 각각 전력계통에 연결되어 생산된 전력을 공급할 수 있다. Therefore, in the power generating apparatus according to the third embodiment of the present invention, unnecessary losses can be solved by dividing the capacity by the plurality of generators 41 and 42 and setting the capacity ratio to, for example, 4: 1. The plurality of generators 41 and 42 can be connected to the power system to supply the generated power.

보다 구체적으로, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치는, 상대적으로 용량이 큰 제1유압모터(31)의 출력축에는 대형의 제1발전기(41)가 직결되고, 용량이 작은 제2유압모터(32)의 출력축에는 소형의 제2발전기(42)가 직결되어 있다. More specifically, in the power generating apparatus according to the third embodiment of the present invention, the large first generator (41) is directly connected to the output shaft of the first hydraulic motor (31) having a relatively large capacity, A small second generator (42) is connected directly to the output shaft of the motor (32).

이러한 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치는, 예를 들어 설치장소의 평균 풍속이 원하는 총 출력의 20% 이하의 수준으로 유지될 때, 발전기의 용량을 분할하여 제1발전기(41) 및 제2발전기(42)의 용량비가 4:1이 되도록 하거나, 각 발전기에 연결되는 각 유압모터의 용량을 달리하여 제1유압모터(31) 및 제2유압모터(32)의 용량비가 4:1이 되도록 하거나, 회전날개(10)의 회전축과 동축상으로 연결된 유압펌프의 용량을 분할하여 제1유압펌프(21) 및 제2유압펌프(22)의 용량비가 4:1이 되도록 하여 배치한다. The power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention divides the capacity of the generator and outputs the divided power to the first generator 41 and the second generator 41 when the average wind speed at the installation site is maintained at 20% The capacity ratio of the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic motor 32 is set to 4: 1, or the capacity ratio of the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic motor 32 is set to 4: Or the capacity of the hydraulic pump which is coaxially connected to the rotary shaft of the rotary vane 10 is divided so that the capacity ratio of the first hydraulic pump 21 and the second hydraulic pump 22 is 4: 1.

바람이 원하는 총 출력의 20% 미만으로 불 때 용량이 작은 제2발전기(42)만 그 가동을 유지한다. 또한, 바람이 원하는 총 출력의 20% 이상으로 불 때에는 용량이 큰 제1발전기(41)에서 전력을 생산하도록 한다. 더욱이, 강풍이 불 때에는 제1발전기 및 제2발전기 양쪽에서 함께 전력을 생산하게 된다.Only the second generator 42, whose capacity is small when the wind is less than 20% of the desired total output, maintains its operation. Further, when the wind is equal to or more than 20% of the desired total output, the first generator (41) having a large capacity produces electric power. Moreover, when a strong wind is blowing, both the first and second generators produce electric power together.

더불어, 바람이 원하는 총 출력의 20% 미만으로 불 때 용량이 작은 제2유압모터(32)로만 작동유체가 흐를 수 있게 한다. 또한, 바람이 원하는 총 출력의 20% 이상으로 불 때에는 용량이 큰 제1유압모터(31)로 작동유체가 흐르게 한다. 더욱이, 강풍이 불 때에는 제1유압모터 및 제2유압모터 양쪽으로 작동유체가 흐른다. In addition, it allows the working fluid to flow only to the second hydraulic motor 32 whose capacity is small when the wind is below 20% of the desired total output. Further, when the wind is at least 20% of the desired total output, the working fluid flows through the first hydraulic motor 31 having a large capacity. Furthermore, when the strong wind is blowing, the working fluid flows to both the first hydraulic motor and the second hydraulic motor.

풍속계(91)나 유압계 및 유량계 또는 회전각속도 검출계로부터의 검출 신호가 제어기(70)에 수신되면, 제어기는 설정된 운전 사양에 기초하여 사판각 조절기(80)에 제어 신호를 송신한다. 이 제어 신호에 따라, 사판각 조절기는 사판의 각도를 가변해 해당 유압모터(31, 32)의 회전각속도를 제어한다. When the controller 70 receives a detection signal from the anemometer 91, the hydraulic system, the flowmeter, or the rotational angular velocity detection system, the controller transmits a control signal to the swash plate angle controller 80 based on the set operation specification. In accordance with the control signal, the swash plate angle controller varies the angle of the swash plate and controls the rotational angular velocity of the hydraulic motors 31, 32.

특히, 풍속이 원하는 총 출력의 20% 미만 수준으로 감소하면 제1유압모터(31)로는 작동유체가 흐르지 않게 하고, 제2유압모터(32)로 작동유체가 흐르도록 하여 적절한 회전각속도로 회전시킬 수 있다. 또, 풍속이 원하는 총 출력의 20% 이상으로 증가하면 제2유압모터로는 작동유체가 흐르지 않게 하고 제1유압모터가 회전되게 할 수 있다. 더구나, 강풍이 불게 되면 제1유압모터 및 제2유압모터가 모두 회전되게 하여 원하는 출력으로 운전되게 할 수 있다. Particularly, when the wind speed decreases to less than 20% of the desired total output, the working fluid does not flow through the first hydraulic motor 31 and the working fluid flows through the second hydraulic motor 32, . Further, when the wind speed is increased to 20% or more of the desired total output, the first hydraulic motor can be rotated by preventing the working fluid from flowing through the second hydraulic motor. In addition, when the strong wind is blown, the first hydraulic motor and the second hydraulic motor are all rotated and can be operated to a desired output.

마찬가지로, 바람이 원하는 총 출력의 20% 미만으로 불 때 용량이 작은 제2유압펌프(22)로만 작동유체가 흐를 수 있게 한다. 또한, 바람이 원하는 총 출력의 20% 이상으로 불 때에는 용량이 큰 제1유압펌프(21)로 작동유체가 흐른다. 더욱이, 강풍이 불 때에는 제1유압펌프 및 제2유압펌프 양쪽으로 작동유체가 흐른다. Likewise, the working fluid can flow only to the second hydraulic pump 22 whose capacity is small when the wind is less than 20% of the desired total output. Further, when the wind is at least 20% of the desired total output, the working fluid flows to the first hydraulic pump 21 having a large capacity. Further, when the strong wind is blowing, the working fluid flows to both the first hydraulic pump and the second hydraulic pump.

풍속계(91)나 유압계 및 유량계 또는 회전각속도 검출계로부터의 검출 신호가 제어기(70)에 수신되면, 제어기는 설정된 운전 사양에 기초하여 사판각 조절기(80)에 제어 신호를 송신한다. 이 제어 신호에 따라, 사판각 조절기는 사판의 각도를 가변해 익단속도비를 유지하도록 해당 유압펌프(21, 22)의 회전각속도를 제어한다. When the controller 70 receives a detection signal from the anemometer 91, the hydraulic system, the flowmeter, or the rotational angular velocity detection system, the controller transmits a control signal to the swash plate angle controller 80 based on the set operation specification. In accordance with the control signal, the swash plate angle controller controls the rotational angular velocity of the hydraulic pumps 21 and 22 so as to vary the angle of the swash plate so as to maintain the blade chase ratio.

유압펌프(21, 22)들이 고정용량형 펌프인 경우에는, 제어기(70)가 유압펌프의 구동축에 설치된 클러치 또는 각 유압펌프에 연계되는 순환라인에 배치된 밸브 등에 제어 신호를 전송하여 해당 유압펌프와 유로를 선택할 수 있다. When the hydraulic pumps 21 and 22 are fixed displacement pumps, the controller 70 transmits a control signal to a clutch disposed on a drive shaft of the hydraulic pump or a valve disposed on a circulation line associated with each hydraulic pump, And the Euro.

이 경우도, 풍속이 원하는 총 출력의 20% 미만 수준으로 감소하면 제1유압펌프(21)의 토출량은 없게 하고, 제2유압펌프(22)의 토출량만 적절히 조절할 수 있다. 이에 따라, 작동유체가 제2유압펌프에서 제2유압모터(32)로 흐를 수 있고, 결국 제2발전기(42)가 운전되어 소용량 발전을 하게 된다. In this case as well, if the wind speed decreases to less than 20% of the desired total output, the discharge amount of the first hydraulic pump 21 can be made zero and the discharge amount of the second hydraulic pump 22 can be appropriately adjusted. As a result, the working fluid can flow from the second hydraulic pump to the second hydraulic motor 32, so that the second generator 42 is operated to generate small capacity power.

또, 풍속이 원하는 총 출력의 20% 이상으로 증가하면 제2유압펌프(22)의 토출량은 없게 하고, 제1유압펌프(21)의 토출량을 조절할 수 있다. 이에 따라, 작동유체가 제1유압펌프에서 제1유압모터(31)로 흐를 수 있게 되고, 결국 제1발전기(41)가 운전되어 대용량 발전을 하게 된다. When the wind speed is increased to 20% or more of the desired total output, the discharge amount of the second hydraulic pump 22 is made to be zero, and the discharge amount of the first hydraulic pump 21 can be adjusted. As a result, the working fluid can flow from the first hydraulic pump to the first hydraulic motor 31, so that the first generator 41 is operated to generate a large capacity.

더구나, 강풍이 불게 되면 양쪽 제1유압펌프(21) 및 제2유압펌프(22)를 통해 작동유체가 토출되고, 이어서 제1유압모터(31) 및 제2유압모터(31)로 흐를 수 있게 된다. 결국에, 제1발전기(41) 및 제2발전기(42)가 원하는 총 출력으로 운전되게 됨으로써, 궁극적으로 발전 효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다. In addition, when a strong wind is blown, the working fluid is discharged through both the first hydraulic pump 21 and the second hydraulic pump 22 and then flows to the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic motor 31 do. Eventually, the first generator 41 and the second generator 42 are operated at a desired total output, thereby ultimately maximizing the power generation efficiency.

여기서, 바람이 원하는 출력 이상으로 불 때 탱크(61)로부터 작동유체를 보충하기 위해 공급펌프(62)를 가동한 후 밸브(52)를 개방하여 축압기(51)에 에너지를 저장할 수 있다. 그 후에, 바람이 원하는 출력의 20% 미만으로 불 때 저장된 에너지를 방출하여 발전하면 발전량을 높일 수 있다. Here, energy can be stored in the accumulator 51 by opening the valve 52 after activating the supply pump 62 to replenish the working fluid from the tank 61 when the wind is above the desired output. After that, if the wind blows less than 20% of the desired output, it will be possible to increase the amount of power generated by releasing the stored energy.

또, 바람이 원하는 출력의 20% 미만 수준으로 불 때에도 축압기(51)에 작동유체를 보충한 다음에, 저장된 에너지를 발전기의 효율이 낮은 영역에서 방출하여 발전하면 결과적으로 발전 효율을 높일 수 있다.In addition, even when the wind is at a level lower than 20% of the desired output, it is possible to increase the power generation efficiency by replenishing the working fluid to the accumulator 51 and then discharging the stored energy in a low efficiency region of the generator .

한편, 2개 이상의 회전날개를 사용하여 발전하는 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이 제1발전기(41) 또는 제2발전기(42)를 공유할 수 있도록 배치하여도 된다. On the other hand, in the case of generating electricity using two or more rotary vanes, the first generator 41 or the second generator 42 may be shared as shown in Fig.

이와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치는 에너지를 최대한 유효하게 이용할 수 있게 됨과 동시에, 복잡한 제어수단을 이용하지 않고서도 간단하고 용이하게 구성하여 제어할 수 있는 장점이 있게 된다.
As described above, the power generating apparatus according to the third embodiment of the present invention has the advantage that energy can be utilized as effectively as possible, and can be easily and easily configured and controlled without using complicated control means.

제4실시예Fourth Embodiment

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 발전 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.5 is a schematic view showing a power generation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 따른 발전 장치는 회전날개(10)의 회전축에 복수의 유압펌프(20)가 연결됨과 더불어, 이들 유압펌프가 갖는 용량비는 1:1인 점만 제외하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제3실시예의 구성요소들과 동일하다. 5, a plurality of hydraulic pumps 20 are connected to a rotary shaft of a rotary vane 10, and a capacity ratio of the hydraulic pumps is 1: 1 Except for the points, the remaining components are the same as those of the above-described third embodiment.

다시 말해, 본 발명의 제4실시예에 따른 발전 장치는 제2실시예에 따른 발전 장치와 제3실시예에 따른 발전 장치의 구성상 특징을 조합한 것이다. In other words, the power generation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is a combination of the features of the power generation apparatus according to the second embodiment and the power generation apparatus according to the third embodiment.

이에, 본 발명의 제4실시예에 따른 발전 장치를 설명함에 있어, 제2실시예 및 제3실시예에 의한 발전 장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.In describing the power generating apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the same reference numerals are given to the same constituent elements as those of the power generating apparatus according to the second and third embodiments, It will be omitted.

풍속이 높은 지역에서는 발전기가 갖는 정격출력의 20%를 초과하는 바람의 발생 빈도가 커지게 된다. 이러한 경우에, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전 장치의 구성을 적용하게 되면 오히려 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. In areas with high wind speeds, the frequency of occurrence of winds exceeding 20% of the rated output of the generator is increased. In such a case, if the configuration of the power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention is applied, the efficiency may be lowered.

따라서, 본 발명의 제4실시예에 따른 발전 장치에서는 복수의 유압펌프(20)로 용량을 분할하고서 그 용량비를 1:1로 함으로써 효율 저하를 극복할 수 있다.Therefore, in the power generation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the efficiency can be overcome by dividing the capacity by the plurality of hydraulic pumps 20 and reducing the capacity ratio to 1: 1.

보다 구체적으로, 본 발명의 제4실시예에 따른 발전 장치는, 예를 들어 설치장소의 평균 풍속이 원하는 출력의 20% 이상의 수준으로 유지될 때, 발전기의 용량을 분할하여 제1발전기(41) 및 제2발전기(42)의 용량비가 4:1이 되도록 하거나, 각 발전기에 연결되는 각 유압모터의 용량을 달리하여 제1유압모터(31) 및 제2유압모터(32)의 용량비가 4:1이 되도록 하거나, 회전날개(10)의 회전축과 동축상으로 연결된 유압펌프(20)의 용량을 분할하여 유압펌프들의 용량비가 1:1이 되도록 하여 배치한다. More specifically, the power generation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention divides the capacity of the generator into the first generator 41, for example, when the average wind speed at the installation site is maintained at 20% The capacity ratio of the first hydraulic motor 31 and the second hydraulic motor 32 is set to 4: 1 by varying the capacities of the hydraulic motors connected to the respective generators, 1, or the capacity of the hydraulic pump 20, which is coaxially connected to the rotary shaft of the rotary vane 10, is divided so that the capacity ratio of the hydraulic pumps is 1: 1.

이와 같이 본 발명에 의하면, 평균 풍속을 고려하여 유압펌프, 유압모터 또는 발전기의 용량을 적절히 분할함으로써, 낮은 풍속에서도 발전 효율을 극대화할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, by appropriately dividing the capacity of the hydraulic pump, the hydraulic motor or the generator in consideration of the average wind speed, it is possible to maximize the power generation efficiency even at a low wind speed.

또한, 권선을 분할하는 방식의 단일 발전기를 채택하면 시설 단가를 낮출 수 있으며, 유압모터마다 발전기를 독립적으로 배치하는 경우에는 불필요한 손실을 줄이고 효율을 높일 수 있다.In addition, if a single generator in which the windings are divided can be adopted, the facility cost can be lowered. In the case of arranging the generators independently for each hydraulic motor, unnecessary losses can be reduced and efficiency can be increased.

한편, 2개 이상의 회전날개를 사용하여 발전할 때 발전기를 공유하게 되면 발전기의 효율을 3 ~ 6% 정도로 향상시킬 뿐만 아니라 시설 단가를 절감할 수 있는 장점이 있다. On the other hand, if the generator is shared by using two or more rotary blades, the efficiency of the generator can be improved to about 3 to 6% and the facility cost can be reduced.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 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.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments 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.

10: 회전날개 20: 유압펌프
21: 제1유압펌프 22: 제2유압펌프
31: 제1유압모터 32: 제2유압모터
40: 발전기 41: 제1발전기
42: 제2발전기 43: 제1코일부
44: 제2코일부 45: 스위칭 유닛
50: 이송라인 51: 축압기
60: 복귀라인 61: 탱크
70: 제어기 80: 사판각 조절기
91: 풍속계10: rotary blade 20: hydraulic pump
21: first hydraulic pump 22: second hydraulic pump
31: first hydraulic motor 32: second hydraulic motor
40: generator 41: first generator
42: second generator 43: first coil part
44: second coil part 45: switching unit
50: transfer line 51: accumulator
60: return line 61: tank
70: controller 80: swash plate adjuster
91: Anemometer

Claims (13)

회전날개;
상기 회전날개의 회전으로 구동되어 작동유체를 유동시키는 적어도 하나의 유압펌프;
상기 유압펌프의 토출측에 연결되어 상기 작동유체의 유로를 형성하는 이송라인;
상기 이송라인에 병렬로 연결되는 복수의 유압모터; 및
상기 유압모터로부터 전달되는 회전력을 전력으로 변환하는 복수의 발전기
를 포함하고,
상기 복수의 발전기는 서로 다른 용량을 갖고,
상기 복수의 유압모터는 서로 다른 용량을 가지며,
상기 유압모터들 중 상대적으로 용량이 작은 유압모터가, 상기 발전기들 중 상대적으로 용량이 작은 발전기에 연결되는 발전 장치.Rotary wing;
At least one hydraulic pump driven by rotation of the rotary vane to flow a working fluid;
A transfer line connected to a discharge side of the hydraulic pump to form a flow path of the working fluid;
A plurality of hydraulic motors connected in parallel to the transfer line; And
A plurality of generators for converting the rotational force transmitted from the hydraulic motor to electric power;
Lt; / RTI >
Wherein the plurality of generators have different capacities,
Wherein the plurality of hydraulic motors have different capacities,
Wherein a hydraulic motor having a relatively small capacity among the hydraulic motors is connected to a generator having a relatively small capacity among the generators. 제1항에 있어서,
상기 유압모터는 가변 용량형 모터이고,
상기 유압모터에 각각 연결되는 복수의 사판각 조절기와, 상기 사판각 조절기에 연결되는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치. The method according to claim 1,
The hydraulic motor is a variable displacement type motor,
A plurality of swash plate angle controllers connected to the hydraulic motors respectively, and a controller connected to the swash plate angle regulator. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 회전날개를 구동시키는 에너지원인 유체의 속도나, 상기 작동유체의 유압 및 유량, 상기 회전날개의 회전각속도 중 적어도 하나에 따라 상기 제어기가 해당 사판각 조절기를 제어하여, 상기 유압모터들 중 적어도 하나가 상기 유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the controller controls the swash plate angle controller according to at least one of a velocity of a fluid that causes energy for driving the rotary vane, a hydraulic pressure and a flow rate of the working fluid, and a rotational angular velocity of the rotary vane, Is connected to the flow path. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유압펌프는 복수로 구비되고,
상기 복수의 유압펌프는 서로 다른 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 발전 장치. The method according to claim 1,
The plurality of hydraulic pumps are provided,
Wherein the plurality of hydraulic pumps have different capacities. 제10항에 있어서,
상기 회전날개를 구동시키는 에너지원인 유체의 속도나, 상기 작동유체의 유압 및 유량, 상기 회전날개의 회전각속도 중 적어도 하나로 계산된 출력이 일정 수준 미만일 때, 상기 유압펌프들 중 상대적으로 용량이 작은 유압펌프가 상기 유로에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 장치. 11. The method of claim 10,
When the output calculated by at least one of the speed of the fluid that causes energy to drive the rotary vane, the hydraulic pressure and the flow rate of the working fluid, and the rotational angular velocity of the rotary vane is less than a predetermined level, And a pump is connected to the flow path. 제1항에 있어서,
상기 이송라인에 연결되어 상기 작동유체를 저장해 두고 출력이 일정 수준 미만일 때 상기 작동유체를 상기 유압모터 쪽으로 방출하는 축압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an accumulator connected to the transfer line for storing the working fluid and discharging the working fluid toward the hydraulic motor when the output is less than a predetermined level. 제1항에 있어서,
2개 이상의 상기 회전날개를 사용할 때, 상기 복수의 발전기를 공유하는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
The method according to claim 1,
And said plurality of generators are shared when two or more of said rotary blades are used.
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