KR101685949B1 - 블레이드 소음 저감 시스템 - Google Patents

블레이드 소음 저감 시스템 Download PDF

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KR101685949B1
KR101685949B1 KR1020150091240A KR20150091240A KR101685949B1 KR 101685949 B1 KR101685949 B1 KR 101685949B1 KR 1020150091240 A KR1020150091240 A KR 1020150091240A KR 20150091240 A KR20150091240 A KR 20150091240A KR 101685949 B1 KR101685949 B1 KR 101685949B1
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이수갑
김재현
전민우
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서울대학교산학협력단
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Abstract

압력면, 흡입면, 앞전, 뒷전으로 구성된 풍력발전기의 복수의 블레이드; 상기 뒷전에 배치되되, 복수의 톱니로 돌출되어 형성되는 뒷전 소음 저감 장치; 및 상기 블레이드의 받음각에 따라 상기 뒷전 소음 저감 장치의 각 톱니의 높이와 각 톱니 사이의 간격을 제어하여 상기 뒷전에서 발생하는 소음을 저감시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

블레이드 소음 저감 시스템{Blade noise reduction system}
본 발명은 블레이드 소음 저감 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뒷전 소음 저감 장치를 사용해 뒷전에서 발생하는 소음을 저감할 수 있는 블레이드 소음 저감 시스템에 관한 것이다.
풍력발전기 운용 시 발생하는 소음은 메커니즘에 따라 크게 기계소음과 공력소음으로 나누어진다.
상기 기계소음은 회전자, 증속기, 피치 드라이브, 요 드라이브, 냉각 팬 등에 의해 발생하는 소음으로 작동 시 진동 등에 의해 발생되는 소음을 말한다. 이는 톤 소음을 갖는 것을 특징으로 하며 진동 저감의 기술 발전으로 일정 수준 가량 소음 저감이 이루어 졌다.
상기 공력소음은 풍력발전기 블레이드가 회전 시에 주위의 기류에 의하여 발생하는 소음을 말한다. 현대 풍력 발전기 공력소음은 크게 난류 유입 소음 및 익형 자체 소음으로 나눌 수 있다. 난류 유입 소음은 대기의 난류와 풍력발전기 블레이드의 상호작용으로 인해 발생한다. 익형 자체 소음에는 난류경계층 뒷전 소음, 층류 경계층 와류 흘림 소음, 박리 소음 및 블런트한 뒷전의 와류 흘림 소음이 있다.
대기 난류와 난류 경계층에서 난류 소용돌이가 파수 영역에서 광대역 스펙트럼을 갖는다. 이로 인해 톤 소음 특성을 갖는 상기 기계소음과는 달리 광대역 소음을 갖게 된다.
상기 공력소음의 가장 지배적인 소음은 블레이드 표면에 형성 되는 난류 경계층 내의 와류와 날개 뒷전 특성에 의하여 산란되며 발생하는 난류 경계층 뒷전 소음이다.
그리고 풍력발전기는 대기의 유속에 따라서 블레이드로 유입되는 유동의 받음각(angle of attack)이 변화하는데, 이러한 고주파 소음의 증가는 받음각이 높아질수록 더 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같이 종래 기술에 따른 블레이드에서 발생하는 뒷전소음의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 받음각에 따라 변화되는 뒷전 소음 저감장치와 제어부를 이용하여, 소음을 저감시키키는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템은 압력면, 흡입면, 앞전, 뒷전으로 구성된 풍력발전기의 복수의 블레이드; 상기 뒷전에 배치되되, 복수의 톱니로 돌출되어 형성되는 뒷전 소음 저감 장치; 및 상기 블레이드의 받음각에 따라 상기 뒷전 소음 저감 장치의 각 톱니의 높이와 각 톱니 사이의 간격을 제어하여 상기 뒷전에서 발생하는 소음을 저감시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뒷전 소음 저감 장치는, 상기 뒷전 내부로 유입 및 상기 뒷전 외부로 돌출이 가능하고, 상기 톱니로 구성되는 소음 저감부; 및 상기 소음 저감부 일단과 상기 뒷전을 연결하여, 상기 소음 저감부가 회동가능하도록 하는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소음 저감부는, 상기 각 톱니가 각각 독립되어, 좌우로 이동하며 교차할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뒷전 소음 저감 장치는, 상기 뒷전에 연결되되, 탄성 및 연성 값을 가지는 소재로 형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뒷전 소음 저감 장치는, 전체를 연성을 가진 소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 풍력발전기의 기어박스에 배치되어 기어의 회전속도를 측정하고, 기어비에 따른 상기 블레이드의 회전속도를 측정하는 회전속도측정부; 풍속을 측정하는 풍속측정부; 상기 풍력발전기의 각 풍속별 블레이드 피치각이 저장되고, 상기 각 블레이드별 트위스트 앵글이 저장되고, 상기 풍속이 입력되면 블레이드 피치각이 외부로 출력될 수 있는 운용데이터저장부; 상기 풍력발전기의 낫셀 제어부에 배치되고, 상기 블레이드의 회전속도, 상기 풍속, 상기 블레이드 피치각, 상기 트위스트 앵글을 수신받아 받음각을 연산하여 출력하는 받음각 연산부; 상기 받음각 연산부로부터 받음각을 수신하여 상기 뒷전 소음 저감 장치의 회동각 및 상기 각 톱니의 높이와 각 톱니 사이의 간격을 연산하는 구동값 연산부; 및 상기 구동값 연산부에서 수신된 상기 각 톱니의 높이와 각 톱니 사이의 간격대로 상기 소음저감부를 구동시키는 저감장치 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 받음각 연산부는, 상기 회전속도와 상기 풍속을 수신받아 상대바람(realative wind)의 벡터를 계산하고, 상기 상대바람의 벡터에서 상기 블레이드 피치각과 상기 트위스트 앵글을 제외한 받음각을 연산하는 것을 특징으로 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동값 연산부는, 상기 받음각이 0도 이상 18도 미만일 때는, 상기 뒷전 소음 저감 장치의 회동각을 0도로 출력하고, 상기 각 톱니 사이의 간격과 상기 각 톱니의 높이의 비율을 1로 출력하고, 상기 받음각이 18도 이상일 때는, 상기 뒷전 소음 저감 장치의 회동각을 20도로 출력하고, 상기 각 톱니 사이의 간격과 상기 각 톱니의 높이의 비율을 2로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뒷전 소음 저감 장치는, 상기 뒷전에 탈부착이 가능한 구성인 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력발전기는 블레이드, 뒷전 소음 저감 장치, 제어부를 포함하고, 받음각에 따라 상기 뒷전 소음 저감장치의 구동으로 뒷전에서 발생되는 소음을 저감하는 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템을 가진다.
본 발명은 전술한 바와 같이 종래 기술에 따른 블레이드에서 발생하는 뒷전소음의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 받음각에 따라 변화되는 뒷전 소음 저감장치와 제어부를 이용하여, 소음을 저감시키키는 것을 목적으로 한다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 블레이드와 소음 저감 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 소음 저감 장치의 교차 전 상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 소음 저감 장치의 교차 후 상태도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 블레이드와 소음 저감 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 블레이드와 소음 저감 장치가 탈착식으로 장착이 가능한 구성의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 제어부의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템의 받음각 연산의 개념도이다.
도 8은 일반적인 받음각 별 음압차를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템이 받음각이 0도 이상 18도 미만일 경우 뒷전 소음 저감 장치의 회동각이 0도가 되는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템이 받음각이 18도 이상일 경우 뒷전 소음 저감 장치의 회동각이 20도가 되는 상태를 나타낸 개념도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능, 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 블레이드와 소음 저감 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 소음 저감 장치의 교차 전 상태도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 소음 저감 장치의 교차 후 상태도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 블레이드와 소음 저감 장치의 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 블레이드와 소음 저감 장치가 탈착식으로 장착이 가능한 구성의 개념도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템을 구성하는 제어부의 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템의 받음각 연산의 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템이 받음각이 0도에 가까운 경우 뒷전 소음 저감 장치의 회동각의 상태를 나타낸 개념도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 시스템이 받음각이20도에 가까운 경우 뒷전 소음 저감 장치의 회동각의 상태를 나타낸 개념도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드 소음 저감 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드(100) 소음 저감 시스템은 블레이드(100), 뒷전 소음 저감 장치(200), 제어부(300)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 블레이드(100)는, 풍력발전기의 설치되는 블레이드(100)로서 압력면(140), 흡입면(130), 앞전(110), 뒷전(120)으로 구성될 수 있다.
상기 뒷전 소음 저감 장치(200)는 상기 뒷전(120)에 배치되되, 복수의 톱니(211)로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 블레이드(100)의 받음각(α-β)에 따라 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 각 톱니(211)의 높이(2h)와 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)을 제어하여 상기 뒷전(120)에서 발생하는 소음을 저감시킬 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)는, 상기 뒷전(120) 내부로 유입 및 상기 뒷전(120) 외부로 돌출이 가능하고, 상기 톱니(211)로 구성되는 소음 저감부(210); 및 상기 소음 저감부(210) 일단과 상기 뒷전(120)을 연결하여, 상기 소음 저감부(210)가 회동가능하도록 하는 연결부(220);를 포함 할 수 있다.
상기 소음 저감부(210)는, 상기 각 톱니(211)가 각각 독립되어, 좌우로 이동하며 교차할 수 있도록 형성되어, 상기 톱니(211)의 높이(2h)와 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)을 조정할 수 있는 기능을 수행한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 소음 저감부(210)가 회동가능하도록 하는 연결부(220)의 구성이 불가피한 진동이 발생하는 등의 이유로 회전축을 사용하지 않을 경우, 적절한 탄성 및 연성 값을 가지는 소재를 이용하여 연결부(220)를 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 뒷전 소음 저감 장치(200) 전체를 유연한 재질로 제작 할 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)는, 상기 뒷전(120)에 탈부착이 가능한 구성(230)일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(300)는, 상기 풍력발전기의 기어박스에 배치되어 기어의 회전속도를 측정하고, 기어비에 따른 상기 블레이드(100)의 회전속도를 측정하는 회전속도측정부(310), 풍속을 측정하는 풍속측정부(320), 상기 풍력발전기의 각 풍속별 블레이드(100) 피치각이 저장되고, 상기 각 블레이드(100)별 트위스트 앵글이 저장되고, 상기 풍속이 입력되면 블레이드(100) 피치각이 외부로 출력될 수 있는 운용데이터저장부(330), 상기 풍력발전기의 낫셀 제어부에 배치되고, 상기 블레이드(100)의 회전속도, 상기 풍속, 상기 블레이드(100) 피치각, 상기 트위스트 앵글을 수신받아 받음각(α-β)을 연산하여 출력하는 받음각 연산부(340), 상기 받음각 연산부(340)로부터 받음각(α-β)을 수신하여 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각 및 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)와 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)을 연산하는 구동값 연산부(350), 상기 구동값 연산부(350)에서 수신된 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)와 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)대로 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)를 구동시키는 저감장치 구동부(360)를 포함 할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 받음각 연산부(340)는, 상기 회전속도와 상기 풍속을 수신받아 상대바람(realative wind)의 벡터를 계산하고, 상기 상대바람의 벡터에서 상기 블레이드(100) 피치각과 상기 트위스트 앵글을 제외한 받음각(α-β)을 연산한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 실험에 따르면 상기 블레이드(100)의 뒷전(120)에서 발생하는 소음은, 동일한 받음각(α-β) 이라 하더라도, 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)와 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)의 비율에 따라 그 음암차(SPL difference)가 발생된다. 한편, 받음각(α-β)이 커지면 커질수록 뒷전(120)에 발생하는 소음도 커지는데, 이에 따라 받음각(α-β)의 변화도 필요하게 된다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 받음각(α-β)의 크기에 따라 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회전 정도는 달라지게 설계 된다.
즉, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 구동값 연산부(350)는, 상기 받음각(α-β)이 0도 이상 18 도 미만일 때는, 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각을 0도로 출력하고, 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율을 1로 출력하고, 상기 받음각(α-β)이 18도 이상일 때는, 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각을 20도로 출력하고, 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율을 2로 출력하게 된다. 이에 따라 상기 구동값 연산부(350)로부터 명령을 수신하여 상기 저감장치 구동부(360)가 상기 조건에 맞게 운영될 수 있다.
상술한 구성의 측면은, 상기 제어부(300)를 채용함으로써, 실시간으로 상기 받음각(α-β)을 연산하게 되고, 상기 받음각(α-β)에 따르는 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각과 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율을 제어함으로써, 상기 뒷전(120)에서 발생하는 소음을 저감하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(300)는, 상기 뒷전(120)에서 발생하는 소음을 측정하는 소음 측정부; 상기 받음각(α-β), 상기 소음, 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각, 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율을 테이블로 저장하는 소음 특성 메모리부; 상기 소음 특성 메모리부에 저장된 상기 테이블로부터 상기 각 받음각(α-β)에 따라 최소 소음이 발생하는 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각, 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율을 소정의 주기별로 출력하는 최적화부;를 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 구동값 연산부(350)는, 상기 최적화부로부터 수신되는 상기 받음각(α-β)별 최소 소음이 발생하는 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각, 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율을 수신받아, 상기 저감장치 구동부(360)로 송신할 수 있다.
상술한 구성의 측면은, 상기 받음각(α-β)과 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각, 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율, 상기 소음을 실시간으로 저장하여, 그 중 상기 받음각(α-β)에 따르는 가장 적은 소음을 내는 상기 뒷전 소음 저감 장치(200)의 회동각, 상기 각 톱니(211) 사이의 간격(λ)과 상기 각 톱니(211)의 높이(2h)의 비율을 찾아내어, 그 특성대로 상기 저감장치 구동부(360)를 작동시킬 수 있게 된다. 따라서 결과적으로 가장 소음이 저감되는 형태의 구동을 추적하는 기술적인 효과가 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 블레이드
200 : 뒷전 소음 저감 장치
300 : 제어부

Claims (10)

  1. 압력면, 흡입면, 앞전, 뒷전으로 구성된 풍력발전기의 복수의 블레이드(100);
    상기 뒷전에 배치되되, 복수의 톱니로 돌출되어 형성되는 뒷전 소음 저감 장치; 및
    상기 블레이드의 받음각에 따라 상기 뒷전 소음 저감 장치의 각 톱니의 높이와 각 톱니 사이의 간격을 제어하여 상기 뒷전에서 발생하는 소음을 저감시키는 제어부(300);를 포함하며,
    상기 뒷전 소음 저감 장치는,
    상기 뒷전 내부로 유입 및 상기 뒷전 외부로 돌출이 가능하고, 상기 톱니로 구성되는 소음 저감부; 및
    상기 소음 저감부 일단과 상기 뒷전을 연결하여, 상기 소음 저감부가 회동가능하도록 하는 연결부;를 포함하고,
    상기 소음 저감부는,
    상기 각 톱니가 각각 독립되어, 좌우로 이동하며 교차할 수 있도록 형성되며,
    상기 제어부는,
    상기 풍력발전기의 기어박스에 배치되어 기어의 회전속도를 측정하고, 기어비에 따른 상기 블레이드의 회전속도를 측정하는 회전속도측정부;
    풍속을 측정하는 풍속측정부;
    상기 풍력발전기의 각 풍속별 블레이드 피치각이 저장되고, 상기 각 블레이드별 트위스트 앵글이 저장되고, 상기 풍속이 입력되면 블레이드 피치각이 외부로 출력될 수 있는 운용데이터저장부;
    상기 풍력발전기의 낫셀 제어부에 배치되고, 상기 블레이드의 회전속도, 상기 풍속, 상기 블레이드 피치각, 상기 트위스트 앵글을 수신받아 받음각을 연산하여 출력하는 받음각 연산부;
    상기 받음각 연산부로부터 받음각을 수신하여 상기 뒷전 소음 저감 장치의 회동각 및 상기 각 톱니의 높이와 각 톱니 사이의 간격을 연산하는 구동값 연산부; 및
    상기 구동값 연산부에서 수신된 상기 각 톱니의 높이와 각 톱니 사이의 간격대로 상기 뒷전 소음 저감 장치를 구동시키는 저감장치 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 뒷전 소음 저감 장치는,
    상기 뒷전에 연결되되, 탄성 및 연성 값을 가지는 소재로 형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로하는 블레이드 소음 저감 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 뒷전 소음 저감 장치는, 전체를 연성을 가진 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 뒷전 소음 저감 장치는, 상기 뒷전에 탈부착이 가능한 구성인 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 받음각 연산부는,
    상기 회전속도와 상기 풍속을 수신받아 상대바람(realative wind)의 벡터를 계산하고,
    상기 상대바람의 벡터에서 상기 블레이드 피치각과 상기 트위스트 앵글을 제외한 받음각을 연산하는 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 구동값 연산부는,
    상기 받음각이 0도 이상 18도 미만일 때는, 상기 뒷전 소음 저감 장치의 회동각을 0도로 출력하고, 상기 각 톱니 사이의 간격과 상기 각 톱니의 높이의 비율을 1로 출력하고,
    상기 받음각이 18도 이상일 때는, 상기 뒷전 소음 저감 장치의 회동각을 20도로 출력하고, 상기 각 톱니 사이의 간격과 상기 각 톱니의 높이의 비율을 2로 출력하는 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템.
  10. 제 1항, 제4항 내지 제 6항 및 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 기재된 블레이드, 뒷전 소음 저감 장치, 제어부를 포함하고, 받음각에 따라 상기 뒷전 소음 저감장치의 구동으로 뒷전에서 발생되는 소음을 저감하는 것을 특징으로 하는 블레이드 소음 저감 시스템을 가지는 풍력발전기.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190030240A (ko) * 2017-09-13 2019-03-22 주식회사 신명전기 풍력 및 태양광 발전시스템 및 그 제어 방법
CN110242494A (zh) * 2019-07-25 2019-09-17 无锡风电设计研究院有限公司 一种具有襟翼功能的风力机可动锯齿尾缘结构
EP4306796A1 (de) * 2022-07-11 2024-01-17 Wobben Properties GmbH Verfahren zur beeinflussung einer geräuschemission eines windenergieanlagen-rotorblattes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003336572A (ja) * 2002-02-22 2003-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ナセル構造の風車
KR100809620B1 (ko) * 2007-01-31 2008-03-05 장길훈 풍력 발전용 풍차
KR20130090937A (ko) * 2012-02-07 2013-08-16 서울대학교산학협력단 풍력발전기 소음 저감을 위한 유연한 재질의 부착형 톱니 형태의 뒷전
WO2014086919A1 (de) * 2012-12-07 2014-06-12 Wobben Properties Gmbh Rotorblatthinterkante

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003336572A (ja) * 2002-02-22 2003-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ナセル構造の風車
KR100809620B1 (ko) * 2007-01-31 2008-03-05 장길훈 풍력 발전용 풍차
KR20130090937A (ko) * 2012-02-07 2013-08-16 서울대학교산학협력단 풍력발전기 소음 저감을 위한 유연한 재질의 부착형 톱니 형태의 뒷전
WO2014086919A1 (de) * 2012-12-07 2014-06-12 Wobben Properties Gmbh Rotorblatthinterkante

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190030240A (ko) * 2017-09-13 2019-03-22 주식회사 신명전기 풍력 및 태양광 발전시스템 및 그 제어 방법
KR102011398B1 (ko) 2017-09-13 2019-08-23 주식회사 신명전기 풍력 및 태양광 발전시스템 및 그 제어 방법
CN110242494A (zh) * 2019-07-25 2019-09-17 无锡风电设计研究院有限公司 一种具有襟翼功能的风力机可动锯齿尾缘结构
EP4306796A1 (de) * 2022-07-11 2024-01-17 Wobben Properties GmbH Verfahren zur beeinflussung einer geräuschemission eines windenergieanlagen-rotorblattes

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