KR101722189B1 - 풍력 발전기 및 그 운용방법 - Google Patents

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Abstract

회전관성 모멘트를 정확하게 산출함으로써 성능이 향상된 풍력 발전기 및 그 운용방법이 제공된다. 상기 운용방법은 제1 위치에 제1 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시켜, 제1 회전 파라미터를 측정하고, 상기 제1 회전 파라미터를 기초로, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)를 산출하고, 상기 제1 부가질량체의 질량과 상기 제1 위치를 기초로, 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 산출하고, 상기 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 상기 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 기초로, 제1 회전관성 모멘트(Io1)를 산출하고, 제2 위치에 제2 부가질량체가 설치된 상기 블레이드를 회전시켜, 제2 회전 파라미터를 측정하고, 상기 제2 회전 파라미터를 기초로, 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)를 산출하고, 상기 제2 부가질량체의 질량과 상기 제2 위치를 기초로, 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 산출하고, 상기 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)와 상기 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 기초로, 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 산출하고, 상기 제1 회전관성 모멘트(Io1)와 상기 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 기초로, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정하는 것을 포함한다.

Description

풍력 발전기 및 그 운용방법{Wind generator and operating method thereof}
본 발명은 풍력 발전기 및 그 운용방법에 관한 것이다.
일반적으로 풍력 발전기(wind generator)는 바람이 불어 블레이드가 회전하면, 이에 따른 회전력으로부터 발전을 하는 방식이다. 즉, 풍력 발전기는 풍하중을 블레이드를 이용하여 회전력으로 변환하고, 기계적으로 회전속도를 증가시켜 발전기를 통해 전기를 생산한다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2012-0073156 호 (2012년07월04일)
풍력 발전기의 기어박스, 축 등 회전하는 부품은, 회전관성 모멘트를 특성값으로 갖는다. 동일한 회전력(토크)에 대해서, 회전관성 모멘트가 크면 회전 가속도가 작게 되고, 회전관성 모멘트가 작으면 회전 가속도가 크게 된다. 따라서, 회전관성 모멘트를 기초로 풍력 발전기의 회전력이 제어될 수 있다.
그런데, 회전관성 모멘트는 설계단계에서부터 정확하게 추정하기 어렵다. 생산 및 조립 단계에서 오차가 발생하므로, 최종 생산된 풍력 발전기의 회전관성 모멘트는 설계 단계의 회전관성 모멘트와 달라질 수 있다. 따라서, 설계 단계에서 계산/추정한 회전관성 모멘트를 최종 생산된 풍력 발전기에 그대로 적용하는 경우, 제어 명령에 오차가 발생할 수 있다. 이는 곧 성능 저하로 나타난다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 회전관성 모멘트를 정확하게 산출함으로써 성능이 향상된 풍력 발전기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 회전관성 모멘트를 정확하게 산출함으로써 성능을 향상시킨 풍력 발전기의 운영방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기의 운영방법의 일 면(aspect)은, 제1 위치에 제1 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시켜, 제1 회전 파라미터를 측정하고, 상기 제1 회전 파라미터를 기초로, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)를 산출하고, 상기 제1 부가질량체의 질량과 상기 제1 위치를 기초로, 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 산출하고, 상기 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 상기 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 기초로, 제1 회전관성 모멘트(Io1)를 산출하고, 제2 위치에 제2 부가질량체가 설치된 상기 블레이드를 회전시켜, 제2 회전 파라미터를 측정하고, 상기 제2 회전 파라미터를 기초로, 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)를 산출하고, 상기 제2 부가질량체의 질량과 상기 제2 위치를 기초로, 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 산출하고, 상기 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)와 상기 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 기초로, 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 산출하고, 상기 제1 회전관성 모멘트(Io1)와 상기 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 기초로, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정하는 것을 포함한다.
상기 제1 위치는, 상기 블레이드 상에서, 허브로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치이고, 상기 제2 위치는, 상기 블레이드 상에서, 상기 허브로부터 상기 제1 거리와 다른 제2 거리만큼 떨어진 위치이다.
상기 제1 부가질량체와 상기 제2 부가질량체는, 포인트 매스(point mass)로 간주될 수 있도록 대칭 형상을 갖는다.
상기 제1 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시키는 것은, 상기 블레이드와 연결된 컨버터에 전원을 인가하여, 상기 인가된 전원으로 상기 블레이드를 회전시키는 것을 포함하고, 상기 제1 회전 파라미터는 상기 인가된 전원의 출력과, 회전 가속도 및 회전 속도를 포함한다.
상기 제1 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시키는 것은, 바람에 의한 정상 운전을 통해서 상기 블레이드를 회전시키는 것을 포함하고, 상기 제1 회전 파라미터는 발전기의 회전력 및 회전 가속도를 포함한다.
상기 제1 회전관성 모멘트(Io1)를 산출하는 것은, 상기 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 상기 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)의 차를 계산하는 것을 포함한다.
상기 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정하는 것은, 상기 제1 회전관성 모멘트(Io1)와 상기 제2 회전관성 모멘트(Io2)의 평균값을 계산하는 것을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기의 운영방법의 다른 면(aspect)은, 허브로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치에 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시켜, 회전 파라미터를 측정하고, 상기 회전 파라미터를 기초로, 측정 회전관성 모멘트를 산출하고, 상기 부가질량체의 질량과 상기 제1 거리를 기초로, 부가 회전관성 모멘트를 산출하고, 상기 측정 회전관성 모멘트와 상기 부가 회전관성 모멘트 사이의 차를 산출하여, 회전관성 모멘트를 결정한다.
상기 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시키는 것은, 상기 블레이드와 연결된 컨버터에 전원을 인가하여, 상기 인가된 전원으로 상기 블레이드를 회전시키는 것을 포함하고, 상기 회전 파라미터는 상기 인가된 전원의 출력과, 회전 가속도 및 회전 속도를 포함한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기의 일 면(aspect)은, 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시키는 동안, 상기 블레이드의 회전 속도 또는 회전 가속도를 측정하는 센서; 상기 측정된 회전 속도 또는 회전 가속도를 저장하는 메모리; 및 상기 회전 속도 또는 회전 가속도를 이용하여, 측정 회전관성 모멘트를 산출하는 연산기를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 풍력 발전기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 운영방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 도 3의 S310 단계를 설명하기 위한 블레이드의 정면도이다.
도 5는 도 3의 S320 단계를 설명하기 위한 블레이드의 정면도이다.
도 6은 블레이드 상의 위치와, 회전관성 모멘트 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 운영방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 풍력 발전기의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 풍력 발전기(10)는 로터(20), 타워(40) 및 너셀(30)을 포함한다.
로터(20)는 블레이드(21), 허브(22), 스피너(23) 및 피칭 시스템(미도시)를 포함한다. 로터(20)의 블레이드(21)가 바람에 의해서 회전하고, 블레이드(21)가 회전하면 허브(22)가 회전하게 된다.
블레이드(blade)(21)는 바람에 의해 회전되면서 회전운동을 발생시키는 일종의 날개이다. 블레이드(21)는 허브(22)를 기준으로 방사상으로 배치될 수 있다. 블레이드(21)는 바람에 의해 쉽게 회전될 수 있도록 유선형의 날개 형상을 가질 수 있다. 블레이드(21)는 2개 이상이 설치될 수 있다. 예를 들어, 풍력 발전기(10)는 3개의 블레이드(21)가 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 블레이드(21)는 바람에 의해 힘을 받을 수 있다. 블레이드(21)의 일단은 허브(22)의 일측과 결합할 수 있다. 블레이드(21)는 알루미늄, 철, 아연, 천막, 플라스틱 등으로 이루어 질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
허브(hub)(22)는 블레이드(21)에 작용되는 힘을 회전력으로 변환 시켜주는 부품이다. 허브(22)는 복수 개의 블레이드(21)가 연결될 수 있다. 허브(22)는 정면에서 바라볼 때 대략 원형의 형상을 가지며, 측면에서 바라볼 때는 돔(dome) 형상을 가질 수 있다.
허브(22)는 블레이드(21)의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 너셀(30)이 연결될 수 있다.
스피너(23)는 허브(22)와 블레이드(21)의 일부를 감쌀 수 있다. 스피너(23)는 허브(22) 및 허브(22)와 블레이드(21)의 연결부에 이물질이 들어가는 것을 막아주는 일종의 커버 역할을 할 수 있다.
너셀(30)은 너셀 커버에 의해 보호될 수 있다. 너셀(30)은 블레이드(21)의 회전운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기에너지를 생산하는 기계부품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 너셀(30)은 메인 샤프트(main shaft)(31), 하우징(housing)(32), 기어 박스(gear box)(33), 발전기(generator)(34)와 같은 기계부품들이 구조적으로 결합되어 있는 구조체가 될 수 있다.
구체적으로, 허브(22)의 회전에 따라 너셀(30)로 전달된 회전력은 너셀(30) 내부의 기어박스(33)를 통해서 증속된다. 증속된 회전력은 너셀(30) 내부에 위치되는 발전기(34)에 의하여 전기 에너지로 변환될 수 있다.
또한, 너셀(30)은 너셀(30)의 하측에 위치되는 타워(40)에 의하여 지지된다. 타워(40)는 하부가 넓고 가운데가 빈 원통형의 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 너셀(30)은 타워(40)의 상측에 위치되어 타워(40)를 중심으로 좌우 방향으로 회전한다. 여기에서 타워(40)를 중심으로 한 좌우 방향 회전은 요(yaw) 방향 회전으로 지칭될 수 있다. 이와 같이 너셀(30)이 타워(40)의 상측에서 바람이 불어오는 방향에 따라 요 방향으로 회전하기 위하여 너셀(30)과 타워(40) 사이에는 요 시스템(yaw system)(35)이 구비될 수 있다.
요 시스템(35)은 풍력 발전기(10)의 로터(20)와 너셀(30)을 바람이 불어오는 방향으로 향하게 하여 풍력 발전기(10)의 효율이 최대가 되게 하고, 풍력 발전기(10) 전체에 작용하는 피로하중을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 운영방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4는 도 3의 S310 단계를 설명하기 위한 블레이드의 정면도이다. 도 5는 도 3의 S320 단계를 설명하기 위한 블레이드의 정면도이다. 도 6은 블레이드 상의 위치와, 회전관성 모멘트 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 블레이드(21a, 21b, 21c)의 제1 위치(121a, 121b, 121c)에 제1 부가질량체를 설치한다(S310).
제1 위치(121a, 121b, 121c)는 블레이드(21a, 21b, 21c) 상에서, 허브(22)로부터 제1 거리(L1)만큼 떨어진 위치일 수 있다. 제1 부가질량체는 포인트 매스(point mass)로 간주될 수 있도록 대칭 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 부가질량체는 구형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이어서, 제1 회전 파라미터를 측정한다(S312). 제1 위치(121a, 121b, 121c)에 제1 부가질량체가 설치된 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시켜, 제1 회전 파라미터를 측정한다.
여기서, 제1 부가질량체가 설치된 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시키는 것은, 인칭(inching) 동작일 수 있다. 즉, 블레이드(21a, 21b, 21c)와 연결된 컨버터에 전원을 인가하여, 인가된 전원으로 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시키는 것을 의미한다. 이러한 경우, 측정되는 제1 회전 파라미터는 인가된 전원의 출력과, 회전 가속도(α), 회전 속도(Ω)를 포함할 수 있다.
또는, 제1 부가질량체가 설치된 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시키는 것은, 바람에 의해서(즉, 정상 운전을 통해서) 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제1 회전 파라미터는 발전기(34)의 회전력, 회전 가속도(α)를 포함할 수 있다.
이어서, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)를 산출한다(S314).
구체적으로, 아래의 (식1)과 (식2)를 이용하여, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)를 산출할 수 있다.
(식1): T = I × α
T 는 회전력이고, I는 회전관성 모멘트이고, α는 회전 가속도를 의미한다.
(식2): P = T × Ω = (I × α) × Ω
P는 인가된 전원의 출력이고, T 는 회전력이고, I는 회전관성 모멘트이고, α는 회전 가속도이고, Ω는 회전 속도를 의미한다.
S312 단계에서, 인칭(inching) 동작을 이용한 경우에는 (식2)를 이용할 수 있다. 측정된 제1 회전 파라미터 값을 (식2)에 대입하여, 회전관성 모멘트(I)를 산출할 수 있다.
또는, S312 단계에서, 정상 운전을 이용한 경우에는 (식1)을 이용할 수 있다. 측정된 제1 회전 파라미터 값을 (식1)에 대입하여, 회전관성 모멘트(I)를 산출할 수 있다.
이와 같이, (식1) 또는 (식2)를 이용하여 산출된 회전관성 모멘트를 "제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)"라고 부른다.
이어서, 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 산출한다(S316).
구체적으로, 아래의 (식3)을 이용하여, 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 산출할 수 있다.
(식3): I = Σmr2 = ML2
M은 제1 부가질량체의 질량을 의미하고, L은 블레이드(21a, 21b, 21c) 상의 제1 위치(즉, 도 4의 L1에 대응됨)를 의미한다.
제1 부가질량체는 포인트 매스(point mass)로 간주될 수 있는 형상이기 때문에, (식3)을 이용하여 회전관성 모멘트(I)를 산출할 수 있다. 이와 같이, (식3)을 이용하여 산출된 회전관성 모멘트를 "제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)"라고 부른다.
이어서, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 기초로, 제1 회전관성 모멘트(Io1)를 산출한다(S318).
여기서, 도 6을 참조하면, 도 6은 부가질량체의 거리(L)와 회전관성 모멘트(I) 사이의 관계를 설명한다. 제1 회전관성 모멘트(Io1)는, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1) 사이의 차에 해당할 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 블레이드(21a, 21b, 21c)의 제2 위치(221a, 221b, 221c)에 제2 부가질량체를 설치한다(S320).
제2 위치(221a, 221b, 221c)는 블레이드(21a, 21b, 21c) 상에서, 허브(22)로부터 제2 거리(L2)만큼 떨어진 위치일 수 있다. 도시된 것과 같이, 제1 거리(L1)와 제2 거리(L2)는 서로 다르다. 제2 부가질량체는 포인트 매스(point mass)로 간주될 수 있도록 대칭 형상을 가질 수 있다. 제2 부가질량체는 제1 부가질량체와 동일한 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이어서, 제2 회전 파라미터를 측정한다(S322). 제2 위치(221a, 221b, 221c)에 제2 부가질량체가 설치된 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시켜, 제2 회전 파라미터를 측정한다. 여기서, 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시키는 것과, 제2 회전 파라미터를 측정하는 것은, 전술한 S312 단계와 실질적으로 동일하다.
이어서, 제2 회전 파라미터를 기초로, 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)를 산출한다(S324). 여기서, 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)를 산출하는 것은 전술한 S314 단계와 실질적으로 동일하다.
이어서, 제2 부가질량체의 질량과 제2 위치를 기초로, 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 산출한다(S326). 여기서, 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 산출하는 것은, 전술한 S316 단계와 실질적으로 동일하다.
이어서, 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)와 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 기초로, 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 산출한다(S328). 여기서, 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 산출하는 것은, 전술한 S318 단계와 실질적으로 동일하다.
이어서, 제1 회전관성 모멘트(Io1)와 상기 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 기초로, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정한다(S330).
예를 들어, 최종 회전관성 모멘트(Io)는 제1 회전관성 모멘트(Io1)와 제2 회전관성 모멘트(Io2)의 평균값(예를 들어, 산술평균, 가중평균)일 수 있다.
도 3에서는 예시적으로, 2개의 회전관성 모멘트(Io1, Io2)를 기초로, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 정확도를 높이기 위해서, 3개 이상의 회전관성 모멘트를 산출하고, 이들을 기초로 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정할 수도 있다.
이와 같은 방식으로 최종 회전관성 모멘트(Io)를 정확하게 추정 및 결정할 수 있다. 특히, 최종 생산된 풍력 발전기를 이용(인칭 동작, 정상 동작)하기 때문에, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 완성된 풍력 발전기를 구동시키는 데 오차없이 이용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3 내지 도 6을 이용하여 설명한 풍력 발전기의 운영 방법을 구현하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 발전기는 컨트롤러(410), 센서(420), 메모리(430), 연산기(440) 등을 포함할 수 있다.
컨트롤러(410)는 센서(420), 메모리(430) 및 연산기(440)를 제어하고, 연산기(440)에 의해 연산된 결과(즉, 최종 회전관성 모멘트(Io))에 따라서 풍력 발전기를 제어할 수 있다.
센서(420)는 부가질량체가 설치된 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시키는 동안, 블레이드(21a, 21b, 21c)의 회전 가속도(α) 또는 회전 속도(Ω)를 측정할 수 있다. 구체적으로, 블레이드(21a, 21b, 21c)를 인칭(inching) 동작으로 회전시킬 때 센서(420)는 회전 가속도(α), 회전 속도(Ω)를 측정하고, 블레이드(21a, 21b, 21c)를 정상 운전으로 회전시킬 때 센서(420)는 회전 가속도(α)만 측정할 수 있다.
메모리(430)는 측정된 회전 가속도(α) 또는 회전 속도(Ω)를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(430)는 연산기(440)에서 산출된 측정 회전관성 모멘트(Imsd1, Imsd2), 부가 회전관성 모멘트(Iext1, Iext2), 회전관성 모멘트(Io1, Io2), 최종 회전관성 모멘트(Io)를 저장할 수 있다.
연산기(440)는 회전 가속도(α) 또는 회전 속도(Ω)를 이용하여, 측정 회전관성 모멘트(Imsd1, Imsd2)를 산출한다. 또한, 연산기(440)는 부가질량체를 포인트 매스로 간주하고 거리(L1, L2)를 이용하여 부가 회전관성 모멘트(Iext1, Iext2)를 산출할 수 있다. 또한, 연산기(440)는 측정 회전관성 모멘트(Imsd1, Imsd2)와 부가 회전관성 모멘트(Iext1, Iext2)의 차를 이용하여, 회전관성 모멘트(Io1, Io2)를 산출할 수 있다. 또한, 연산기(440)는 회전관성 모멘트(Io1, Io2)의 평균을 이용하여, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 산출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력 발전기의 운영방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의상, 도 3 내지 도 7을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 8을 참조하면, 블레이드(21a, 21b, 21c)의 제1 위치(121a, 121b, 121c)에 제1 부가질량체를 설치한다(S310). 이어서, 제1 위치(121a, 121b, 121c)에 제1 부가질량체가 설치된 블레이드(21a, 21b, 21c)를 회전시켜, 제1 회전 파라미터를 측정한다(S312). 이어서, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)를 산출한다(S314). 이어서, 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 산출한다(S316). 이어서, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 기초로, 제1 회전관성 모멘트(Io1)를 산출한다(S318). 산출된 회전관성 모멘트(Io1)를 최종 회전관성 모멘트(Io)으로 결정한다.
도 3에서는 예시적으로, 2개의 회전관성 모멘트(Io1, Io2)를 기초로, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정하였다.
하지만, 도 8에서는, 1개의 회전관성 모멘트(Io1)만을 산출하고, 산출된 회전관성 모멘트(Io1)를 최종 회전관성 모멘트(Io)으로 결정한다. 회전관성 모멘트(Io1)를 산출하는 과정이 충분히 정확하여, 평균을 사용하지 않더라도 정확성을 담보할 수 있는 경우에, 도 8의 방식을 사용할 수도 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 풍력 발전기 20: 로터
21: 블레이드 22: 허브
23: 스피너 30: 너셀
40: 타워

Claims (10)

  1. 제1 위치에 제1 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시켜, 제1 회전 파라미터를 측정하고,
    상기 제1 회전 파라미터를 기초로, 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)를 산출하고,
    상기 제1 부가질량체의 질량과 상기 제1 위치를 기초로, 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 산출하고,
    상기 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 상기 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)를 기초로, 제1 회전관성 모멘트(Io1)를 산출하고,
    제2 위치에 제2 부가질량체가 설치된 상기 블레이드를 회전시켜, 제2 회전 파라미터를 측정하고,
    상기 제2 회전 파라미터를 기초로, 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)를 산출하고,
    상기 제2 부가질량체의 질량과 상기 제2 위치를 기초로, 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 산출하고,
    상기 제2 측정 회전관성 모멘트(Imsd2)와 상기 제2 부가 회전관성 모멘트(Iext2)를 기초로, 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 산출하고,
    상기 제1 회전관성 모멘트(Io1)와 상기 제2 회전관성 모멘트(Io2)를 기초로, 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정하는 것을 포함하는 풍력 발전기의 운영방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 위치는, 상기 블레이드 상에서, 허브로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치이고,
    상기 제2 위치는, 상기 블레이드 상에서, 상기 허브로부터 상기 제1 거리와 다른 제2 거리만큼 떨어진 위치인 풍력 발전기의 운영방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 부가질량체와 상기 제2 부가질량체는, 포인트 매스(point mass)로 간주될 수 있도록 대칭 형상을 갖는 풍력 발전기의 운영방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시키는 것은, 상기 블레이드와 연결된 컨버터에 전원을 인가하여, 상기 인가된 전원으로 상기 블레이드를 회전시키는 것을 포함하고,
    상기 제1 회전 파라미터는 상기 인가된 전원의 출력과, 회전 가속도 및 회전 속도를 포함하는 풍력 발전기의 운영방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시키는 것은, 바람에 의한 정상 운전을 통해서 상기 블레이드를 회전시키는 것을 포함하고,
    상기 제1 회전 파라미터는 발전기의 회전력 및 회전 가속도를 포함하는 풍력 발전기의 운영방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 회전관성 모멘트(Io1)를 산출하는 것은, 상기 제1 측정 회전관성 모멘트(Imsd1)와 상기 제1 부가 회전관성 모멘트(Iext1)의 차를 계산하는 것을 포함하는 풍력 발전기의 운영방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 최종 회전관성 모멘트(Io)를 결정하는 것은, 상기 제1 회전관성 모멘트(Io1)와 상기 제2 회전관성 모멘트(Io2)의 평균값을 계산하는 것을 포함하는 풍력 발전기의 운영 방법.
  8. 허브로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치에 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시켜, 회전 파라미터를 측정하고,
    상기 회전 파라미터를 기초로, 측정 회전관성 모멘트를 산출하고,
    상기 부가질량체의 질량과 상기 제1 거리를 기초로, 부가 회전관성 모멘트를 산출하고,
    상기 측정 회전관성 모멘트와 상기 부가 회전관성 모멘트 사이의 차를 산출하여, 회전관성 모멘트를 결정하는 풍력 발전기의 운영방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 부가질량체가 설치된 블레이드를 회전시키는 것은, 상기 블레이드와 연결된 컨버터에 전원을 인가하여, 상기 인가된 전원으로 상기 블레이드를 회전시키는 것을 포함하고,
    상기 회전 파라미터는 상기 인가된 전원의 출력과, 회전 가속도 및 회전 속도를 포함하는 풍력 발전기의 운영방법.
  10. 삭제
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