KR20130047699A - 유압 트랜스미션을 가지는 풍력 터빈과 같은 재생가능 에너지 추출 장치 - Google Patents
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Abstract
본원 발명은 풍력 터빈과 같은 에너지 추출 장치를 동작시키는 방법을 제공하고, 상기 에너지 추출 장치는 토크에 의해서 구동되고 그리고 회전 샤프트로 토크를 인가하는 유압 펌프, 로드를 구동하는 유압 모터, 유압 펌프의 배출구 및 유압 모터의 유입구와 유체 소통하고 그리고 유체 어큐뮬레이터와 유체 소통하도록 선택적으로 배치되는 고압 매니폴드; 상기 유압 모터의 배출구 및 상기 유압 펌프의 유입구와 유체 소통하는 적어도 하나의 저압 매니폴드를 포함하고, 상기 유압 펌프 또는 유압 모터 중 적어도 하나가 디지털 유압 기계인, 에너지 추출 장치 동작 방법으로서, 고장 이벤트의 검출에 응답하여 상기 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통을 중단시키는 단계를 특징으로 한다.
Description
본원 발명은 풍력 터빈 발전기들(WTGs)과 같은 재생가능 에너지 장치들에 관한 것이다.
풍력 터빈 발전기들 및 조력(tidal) 증기 발전기들과 같은 재생가능 에너지 장치들이 AC 전기 네트워크들을 위한 점점 더 중요해지고 있는 파워(power) 공급원들이다. 그러한 장치들은 풍력 또는 조력 터빈의 로터와 같은 에너지 추출 메커니즘의 느린 입력 속도를 발전기를 구동하기 위한 빠른 출력 속도로 변화시키기 위한 기어박스 형태의 트랜스미션을 통상적으로 채용한다. 그러한 기어박스들은 고장나기 쉽고 그리고 유지보수 및 교체 또는 수리에 많은 비용이 드는 것과 같은 설계 및 건축상의 난제들을 가지고 있다.
그에 따라, 유체 작업 기계들을 이용하는 재생가능 에너지 장치들을 위한 트랜스미션들을 구축하는 것이 제시되어 있으며, 큰 스케일(scales)에서 그러한 정유압(hydrostatic) 트랜스미션들 가변 비율을 균일하게(even) 만들 수 있다. 그러한 정유압 트랜스미션은 또한 기어박스보다 더 가볍고 보다 더 견고하고, 직류(direct) 발전기 드라이브보다 더 가벼우면서도, 동일한 기능을 수행할 것이며, 그에 따라 전체적인 전기 생산 비용을 감소시킨다. Schacle의 US 4503673 복수의 펌프들에 의해서 구동되는 가변 변위 모터들을 개시하고 있으며, 그러한 모터 변위는 압력 대 로터 속도 함수에 따라서 유압 압력을 제어하도록 전체적으로 변경된다. Chapple의 WO 2007 053036A1는 또한, 측정된 풍력 속도에 따라 모터 변위가 제어되는, 고정형(fixed) 변위 펌프에 의해서 구동되는 가변 변위 모터를 개시하고 있다.
그러나, 경험상, 돌풍들(gusts) 및 난류로 인해서, 재생가능 에너지 장치들에 대한 입력 파워가 초마다(from second to second) 예측될 수 없다. 이는 전기 네트워크에 대한 파워 출력의 바람직하지 못한 변동들을 생성한다. 전기 네트워크가 순간적으로 분리되거나 또는 짧은 시간 동안 장치로부터 과다(extra) 에너지가 요구될 할 때, 추가적인 문제가 발생된다. 이러한 이유들 때문에, 펌프와 모터 사이에 연결된 유체 저장부의 이용, 그리고 펌프 및/또는 모터를 제어하여 유체 저장부에서의 초마다의(second-by-second) 저장 및 과다 에너지 회수가 제안되었다.
Parkins 및 Salter의 US 4496847 & Rae (1984) 모두는 전자적으로-전환되는(electronically-commutated) 펌프를 포함하는 WTG 개시한다(즉, 펌프의 각각의 회전에 의한 유체의 변위를 변화시키도록, 그에 따라 로터로 인가되는 토크를 변화시키도록 개별적인 작업 챔버들이 비활성화될 수 있는 것이다). 로터 토크는 측정된 풍력 속도에 대해서 희망하는 로터 속도 비율을 유지하도록 제어되는 한편, 유체 저장부(각각 압력 용기(vessel) 및 플라이휘일 또는 진공 저장부) 내에서 일정한 압력을 유지하도록 터빈(기능적으로 모터와 동일하다) 또는 모터 각각이 제어되었다. Lawson-Tancred의 US 4280061에는 다른 WTG가 개시되어 있으며, 그에 의해서 펌프 변위가 모터 속도의 제곱(square)에 따라서 제어되었고 그리고 모터는 일정한 압력 유지를 위해서 제어되었으며, 여기에서 유체 저장부는 가중형 유압 램이었다. Lawson-Tancred의 US 4274010는 또한 파워 이용가능성에 따라서 간헐적으로 발전기들/모터들을 턴온 및 턴오프할 수 있는 능력을 개시하였다.
Rampen, Taylor 및 Riddoch (2006)는 에너지 저장부로서 전기적으로-전환되는 펌프 및 유압 어큐뮬레이터(accumulator)를 가지는 WTG를 개시하고 있으나, 과다 에너지의 초마다의 저장 및 회수를 위해서 저장 및 펌프, 모터 및 어큐뮬레이터가 어떻게 제어될 수 있는지는 기술하고 있지 않다.
어큐뮬레이터들이 저렴하고 신뢰가능한 에너지 저장부이지만, 평활(smoothing) 효과를 제공하기 위해서는, 동작 중에 그들의 유체 압력이 매우 넓게 변동되어야 한다. 또한, 유체 작업 기계들의 효율은 동작 압력에 따라 변화되고, 그에 따라 사용 중에 동작 압력을 최적화하는 것이 바람직하다. 특히, 만약 동작 압력이 낮다면, 요동하는(fluctuating) 에너지 입력이, 경고도 없이, 현재 압력에서 억제 토크를 제공하기 위한 펌프의 능력을 넘어서는 로터 토크를 생성할 수 있으며, 그에 따라 로터를 위험하게 가속시킬 수 있다. 다른 비상 정지 조건들은 또한, 블레이드들, 보조 장비, 타워 또는 유체 회로의 고장의 경우와 같이, 로터에 대한 최고(full) 토크의 급격한 인가를 필요로 할 수 있을 것이다. 그러나, 어큐뮬레이터 에너지 저장부를 포함하는 WTG는 토크를 신속하게 증가시킬 수 없는데, 이는 동작 압력을 높이기 위해서 어큐뮬레이터가 반드시 유체로 충진되어야 하기 때문이다.
이러한 이유로, US 4496847은, 필요한 경우에, 펌프를 터빈으로부터 격리시키고, 그에 따라 로터 과속에 대항하여 장치를 제어하기 위해서 압력을 높이기 위한 제어가능한 한정 밸브들(constricting valves)을 개시하고 있다. 그러나, 개방되었을 때에도, 이러한 한정 밸브들은 WTG의 발전 효율을 감소시키는 손실들을 도입한다. 또한, 한정 밸브들이 동작될 때 에너지 발전(발생)이 중단된다. 그에 따라, 본원 발명의 제 1 목적은 정유압 트랜스미션 및 저렴하고 신뢰가능한 에너지 저장 장치를 포함하는 재생가능 에너지 장치를 위한 제어 방법을 제공하는 것이고, 그러한 제어 방법은 검출된 오류들에 대해서 보다 더 신속하게 응답할 수 있는 한편, 정상 동작 중에 발전 효율을 최대화하고 그리고 토크 요구(demand)의 증가를 통해서 에너지 발전을 유지한다.
제 1 양태에 따라서, 본원 발명은 재생가능 에너지 공급원으로부터의 요동하는 에너지 유동으로부터 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치 동작 방법을 제공하며, 상기 장치는: 토크에 의해서 구동되고 그리고 회전 샤프트로 토크를 인가하는 유압 펌프로서, 상기 회전 샤프트가 재생가능 에너지 공급원에 의해서 구동되는, 유압 펌프; 유압 펌프의 배출구 및 유압 모터의 유입구와 유체 소통하고 그리고 유체 어큐뮬레이터와 유체 소통하도록 선택적으로 배치되는 고압 매니폴드; 유압 모터의 배출구와 유압 펌프의 유입구와 유체 소통하는 적어도 하나의 저압 매니폴드; 그리고 고장 이벤트를 검출하기 위한 고장 이벤트 센서를 포함하고; 상기 유압 펌프 또는 유압 모터 중 적어도 하나가 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이고, 상기 가변 변위 유압 기계는 주기적인 가변 부피의 복수의 작업 챔버들 및 각각의 작업 챔버와 각각의 매니폴드 사이의 작업 유체의 정미 변위를 조정하기 위한 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 각각의 작업 챔버와 연관된 적어도 하나의 밸브가 전자적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전자적으로 제어되는 밸브들은 작업 챔버 부피의 각각의 사이클에서 각각의 작업 챔버에 의해서 변위되는 작업 유체의 부피를 선택하도록 그에 따라 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적(net rate)을 조정하도록 동작되는; 방법에 있어서, 상기 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통을 중단시키는 단계, 그리고 고장 이벤트의 검출에 응답하여 상기 고압 매니폴드 내의 유체 압력을 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
종래 기술의 에너지 추출 장치들에 비교할 때, 본원 발명에 따른 장치는 특정 고장들에 대해서 보다 더 빠른 응답 시간을 가지고, 그에 따라 손상될 가능성이 적다. 또한, 본원 발명은 가변 한정 밸브에 의존하지 않으며, 그러한 한정 밸브는 고압을 열로서 소산시키는 것에 의한 막대한 에너지 손실을 도입하며, 그러한 열은 작업 유체의 비등을 초래할 수 있고, 그리고 또한 많은 에너지 추출 장치들의 큰 스케일(예를 들어 > 3MW)에서 실용적이지 못하다. 또한, 유체 유동 내에 직접적으로 배치되는 가변 한정 밸브들이 장치의 효율을 감소시키는 반면, 본원 발명에서는, 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통을 중단시키는 수단을 통한 매번의 통과들 마다 에너지의 적은 분량(fraction)만을 유동시킨다.
각각의 작업 챔버에 의해서 변위되는 작업 유체의 부피가 전자적으로 제어되는 밸브들의 능동적인 제어에 의해서 작업 챔버 부피의 각각의 사이클에서 제어되는 전자적으로 제어되는 가변 변위 기계들은 통상적인 유압 기계들 보다 더 빠르고 더 정확한 변위 제어를 가지며, 그에 따라 그들 중 하나 이상의 채용하는 에너지 추출 장치는, 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통이 중단되었을 때, 제어를 유지할 수 있는 보다 큰 가능성을 가진다(이는, 연속적인 샤프트 및 로드(load) 토크를 의미한다). 그에 따라, 이제까지, 종래 기술의 시스템들은 본원 발명의 특징들과 상이하다.
바람직하게, 고압 매니폴드 내의 유체 압력이 고장 이벤트의 검출에 응답하여 상승된다. 고압 매니폴드 내의 유체 압력이 고장 이벤트에 응답하여 감소될 수 있을 것이다. 하나 이상의 압력 릴리프 밸브들은, 고압 매니폴드 내의 유체 압력의 상승으로 인해서, 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통의 중단에 후속하여 개방될 수 있을 것이다.
본원 발명은 회전 샤프트에 대한 유압 펌프에 의해서 인가되는 토크의 증가 또는 감소에 의해서 완화될 수 있는 고장 이벤트에 대한 응답으로서 특히 유용하다. 그에 따라, 바람직하게, 고장 이벤트를 완화시키는 것은 유압 펌프에 의해서 회전 샤프트로 인가되는 토크를 증가 또는 감소시키는 것을 포함한다.
바람직하게, 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통이 중단된 것에 응답하는 고장 이벤트의 검출시에, 유압 펌프의 배출구와 유압 모터의 유입구 사이의 유체 소통이 유지된다.
유압 모터에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적이 고장 이벤트의 검출에 응답하여 감소될 수 있을 것이다. 그에 따라, 적은 유체가 유압 모터에 의해서 흡수되어, 고압 매니폴드 내의 압력을 높인다. 유압 모터에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적의 감소가, 고장 이벤트의 검출에 후속되는, 일시적인 것일 수 있고, 그리고 유압 모터에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적이, 고압 매니폴드 내의 압력 증가에 후속되어, 증가될 수 있을 것이다. 바람직하게, 유압 모터는 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이다.
바람직하게, 상기 방법은 고장 이벤트의 검출에 응답하여 유압 펌프에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적을 증가시키는 것을 포함한다. 그에 따라, 보다 많은 유체가 유압 펌프에 의해서 펌핑되어, 고압 매니폴드 내의 압력을 상승시킨다. 유압 펌프에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적의 증가가, 고장 이벤트의 검출에 후속되는, 일시적인 것일 수 있고, 그리고 유압 펌프에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적이, 고압 매니폴드 내의 압력 증가에 후속되어, 감소될 수 있을 것이다. 바람직하게, 유압 펌프는 상기 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이다.
바람직하게, 유체 어큐뮬레이터가 격리 밸브에 의해서 고압 매니폴드와 유체 소통되게 선택적으로 배치된다. 바람직하게, 에너지 추출 장치가 제어기를 포함하고, 그러한 제어기는 격리 밸브를 제어하도록 동작될 수 있다. 바람직하게, 제어기는 유압 펌프 및 유압 모터를 제어하도록 동작될 수 있다.
바람직하게, 고장 이벤트는 과속 조건, 돌풍(wind gust), 극심한 돌풍, 회전 샤프트의 중단 요청, 또는 바람직하지 못한 구조적 조건 중 하나 이상이다. 극심한 돌풍은 현재의 평균 풍력 속도 보다 30%, 50%, 또는 심지어 100% 더 빠른 풍력 속도일 수 있을 것이다. 예를 들어, 회전 샤프트의 중단 요청은 로터 샤프트 베어링 손상의 검출, 유압 유체 누출, 피치(pitch) 시스템 고장, 발전기 필드 전류(field current)의 손실 또는 중요 전자 제어 모듈의 고장의 검출에 기인할 수 있다.
바람직하게, 고장 이벤트는 에너지 추출 장치의 허용가능한 동작 범위가 초과되었다는 것 또는 곧 초과될 것이라는 것에 대한 계산에 응답하여 검출된다.
'곧'이 현재 시간('지금')과 장래의 시간 지평(time horizon) 사이를 의미하기 때문에, 지금과 시간 지평 사이의 모든 가능한 동작 조건들을 고려할 때, 지금 취해지는 작용이 지금과 시간 지평 사이의 임의 시간에 허용가능한 동작 범위가 초과되는 것을 방지할 것이다.
바람직하게, 허용가능한 동작 범위는 (예를 들어, 회전 샤프트, 또는 로드의) 허용가능한 속도 범위, (예를 들어, 회전 샤프트, 또는 로드의) 허용가능한 토크 범위, 또는 (예를 들어, 유체 어큐뮬레이터 압력 또는 고압 매니폴드의) 허용가능한 압력 범위, (예를 들어, 로드가 발전기인 경우에, 로드의) 허용가능한 전압 범위, (예를 들어, 로드 또는, 유압 펌프 및 모터의 작업 유체의) 허용가능한 온도 범위, 또는 에너지 저장 장치의 (예를 들어, 로드가 발전기인 경우에, 로드의) 허용가능한 주파수 범위, 또는 (예를 들어, 제 2 부분에 대한 에너지 추출 장치의 제 1 부분의) 허용가능한 이동 범위 중 하나 이상을 포함한다.
바람직하게, 고장 이벤트 센서는 샤프트 속도 센서, 풍력 속도 센서, 압력 센서, 운동/진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 주파수 센서 또는 온도 센서 중 하나 이상을 포함한다. 고장 이벤트 센서는 센서의 측정된 값을 에너지 추출 장치의 허용가능한 동작 범위와 비교하도록 동작될 수 있는 비교 수단을 포함할 수 있을 것이다.
바람직하게, 고장 이벤트의 검출에 대한 응답을 제외하고, 유체 어큐뮬레이터는 일반적으로 유압 펌프 및 유압 모터와 유체 소통한다. 그에 따라, 정상 이용 중에(즉, 고장 이벤트가 검출되기 전의 이용 중에), 바람직하게 로드에서의 요동, 또는 요동하는 에너지 유동에 응답하여, 유체 어큐뮬레이터는 에너지를 흡수하고 그리고 에너지를 유압 모터 및 펌프로 방출한다.
상기 유체 어큐뮬레이터는 복수의 보다 작은 유체 어큐뮬레이터 모듈들을 포함할 수 있을 것이고, 상기 방법은 고장 이벤트의 검출에 응답하여 고압 매니폴드와 상기 복수의 보다 작은 유체 어큐뮬레이터 모듈들 중 하나 이상(그러나 전부는 아니다) 사이의 유체 소통을 중단시키는 것을 포함한다.
바람직하게, 적어도 하나의 어큐뮬레이터 조정기가 상기의 또는 각각의(the or each) 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통을 중단, 또는 허용하기 위해서 제공된다. 바람직하게, 상기의 또는 각각의 어큐뮬레이터 조정기는 개방 상태 및 폐쇄 상태를 가지는 밸브이고, 상기 개방 상태에서는 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터가 고압 매니폴드와 유체 소통되고, 그리고 상기 폐쇄 상태에서는 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터가 고압 매니폴드와 유체 소통하지 않는다. 바람직하게, 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통은 개방 상태에서 직접적이고, 다시 말해서, 임의의 다른 유체 유동 조정 장치들을 통과하지 않는다. 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터 조정기가 하나 이상의 부분적인 상태들을 가질 수 있고, 그러한 부분적인 상태들에서 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터가 고압 매니폴드와 유체 소통되게 배치되며, 그에 따라 유체가 그들 사이에서 점진적으로 유동될 수 있게 된다. 점진적이라는 것은, 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 압력 균등화(equalising)에 몇 초 또는 몇 분이 소요될 것임을 의미한다.
바람직하게, 재생가능 에너지 장치는 고압 매니폴드와 영구적으로 유체 소통하는 적어도 하나의 부가적인 유체 어큐뮬레이터를 더 포함한다.
바람직하게, 방법은 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통이 중단되었는지를 결정하는 단계, 고압 매니폴드 내의 제 1 압력과 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터 내의 제 2 압력을 검출하는 단계, 상기 제 1 압력과 제 2 압력이 수렴되도록 상기 유압 펌프 및 상기 유압 모터 중 적어도 하나의 각각의 작업 챔버에 의해서 변위된 작업 유체의 부피를 선택하는 단계, 그리고 상기 제 1 압력 및 제 2 압력이 품질 기준을 충족시켰을 때 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드를 서로 유체 소통하도록 배치하는 단계를 포함한다. 상기 품질 기준은 상기 제 1 압력 및 제 2 압력이 미리 결정된 공차 범위 내에서 동일한 것일 수 있고, 이는 예를 들어 절대적인 항(terms)으로, 또는 비율로서 표현될 수 있을 것이다.
에너지 추출 장치는 고압 매니폴드 압력 및 상기 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터 압력을 동일한 값으로 유도하도록 정렬된 블리드 밸브(bleed valve)를 포함할 수 있을 것이고, 그리고 상기 방법이 고압 매니폴드와 유체 어큐뮬레이터 사이의 유체 소통이 중단되었을 때 상기 블리드 밸브를 폐쇄하는 단계, 그리고 상기 고압 매니폴드와 상기 유체 어큐뮬레이터 사이의 유체 소통이 회복되기 전에 상기 블리드 밸브를 개방하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다.
상기 제어기는 고압 매니폴드와 어큐뮬레이터들 사이의 유체 소통이 중단되는 것 이전에, 그 후에, 또는 동시에 블레이드들의 피치를 제어하기 위한 피치 작동 신호를 송신할 수 있을 것이다.
에너지 추출 장치는 공기 또는 물의 유동과 같은 재생가능 에너지 공급원으로부터 하나 이상의 터빈들, 프로펠러들 또는 기타 장치들을 통해서 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치이다. 예를 들어, 에너지 추출 장치는 풍력 터빈 발전기(WTG)일 수 있고 또는 유동하는 물로부터 에너지를 추출하기 위한 발전기(예를 들어, 조력 스트림 발전기)일 수 있을 것이다. 통상적으로, 추출된 에너지 유동은 일분(one minute)으로부터 다음 분까지(매분마다) 요동되고, 이는, 유동 어큐뮬레이터의 이득을 취하지 못하고, 유동 어큐뮬레이터가 로드로의 에너지 유동을 요동시킬 것이다. 매끄러운(smoothed) 에너지 출력을 생산하는 재생가능한 에너지 장치들은 그들이 생산하는 에너지에 대해서 보다 더 높은 가격을 지불하도록 요청할 수 있고, 또는 요동 출력을 제공하는 것 보다 더 용이하게 에너지 전력망(grid)에 연결될 수 있을 것이다.
통상적으로, 로드는 전기 전력망으로 공급되는 전력을 발전하기 위한 전기 발전기(특히, 동기식 발전기)이나, 펌프, 팬 또는 압축기일 수도 있을 것이다. 다른 로드들이 다른 시간들에 연결될 수 있을 것이다.
유체 어큐뮬레이터는 통상적으로 가압 질소 또는 다른 가스들로 일 단부가 충진되는 가스-장입형(charged) 어큐뮬레이터이고, 또는 가압된 유압 유체를 저장하기에 적합한 임의의 다른 장치일 수 있을 것이다. 복수의 유체 어큐뮬레이터들이 존재할 수 있고 그리고 각각의 어큐뮬레이터가 다른 압력들의 다른 가스들로 충진될 수 있을 것이다. 복수의 유압 펌프들 및/또는 복수의 유압 모터들이 존재할 수 있을 것이다. 고압 매니폴드 내의 유체 압력은 통상적으로 저압 매니폴드 내의 유체 압력 보다 50 내지 350 바아 더 크게 변화될 수 있다. 저압 매니폴드 내의 유체 압력은 통상적으로 대기 압력보다 약간 더 높으며, 예를 들어, 2 내지 5 바아이나, 대략적으로 대기압일 수 있을 것이다. 저압 펌프들 및 압력 릴리프 밸브들이 저압 매니폴드를 작업 유체의 저장용기로 연결할 수 있을 것이고, 그리고 저압 매니폴드와 유체 소통하는 저압 어큐뮬레이터가 존재할 수 있을 것이다. 작업 유체의 변위의 정미 용적을 선택하는 것은, 시간에 걸쳐서 하나 이상의 작업 챔버들의 변위를 선택하는 것을 의미하고, 또는 시간에 걸쳐 유체의 정미 변위 및 해당 작업 챔버들의 정미 변위를 만드는 작업 챔버들의 수를 선택하는 것을 의미한다.
작업 유체의 정미 변위를 선택하는 것은, 작업 챔버 부피의 개별적인 사이클들과 동기식으로, 고압 매니폴드 내외로의 유체의 부피의 변위를 유도하기 위해서, 작업 챔버와 연관된 적어도 하나의 전기적으로 제어되는 밸브를 능동적으로 제어하는 것을 의미한다.
바람직하게, 작업 유체의 정미 변위는 각각의 개별적인 작업 챔버에 대해서 사이클마다 선택되고, 그에 따라 함께 동작하는 모든 작업 챔버들이 변위의 정미 용적 요건(demand)을 충족시키고, 이는 유체의 변위에 의해서 성취될 수 있다. 바람직하게, 펌프의 작업 챔버들에 대한 변위의 정미 용적 요건은 회전 샤프트에 인가되는 정미 토크로부터 계산된다. 바람직하게, 모터의 작업 챔버들의 변위의 정미 용적 요건이 로드로 인가된 정미 토크 또는 파워로부터 계산되거나, 유체의 변위 비율이 고압 매니폴드로부터 계산된다.
바람직하게, 유압 펌프에 의해서 회전 샤프트로 인가된 토크가 회전 샤프트의 현재 회전 비율 및 회전 샤프트의 회전 비율의 변화 비율 중 하나 이상을 포함하는 함수에 따라서 조정된다. 바람직하게, 유압 펌프에 의해서 회전 샤프트로 인가된 토크는 실질적으로 회전 샤프트의 회전 속도의 제곱의 함수에 따라서 적어도 하나의 일정한 람다(lambda) 범위에서 조정된다. 바람직하게, 유압 펌프에 의해서 회전 샤프트로 인가되는 토크가 회전 샤프트의 회전 비율의 변화의 비율의 함수에 의해서 조절된다.
토크를 조정하는 것은, 토크 요건 함수에 따라서 유압 펌프에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적을 선택하는 것을 의미하고, 이는 에너지 추출 장치 또는 재생가능 에너지 공급원의 하나 이상의 측정된 매개변수들의 함수일 수 있다. 토크 요건 함수가 회전 샤프트의 속도의 또는 요동하는 에너지 유동의 속도의 함수일 수 있을 것이다. 토크 요건 함수는 펌프의 복수의 작업 챔버들에 의해서 회전 샤프트로 인가되는 시간-평균된 정미 토크를 특정할 수 있을 것이다. 바람직하게, 유압 펌프에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적은 토크 요건 함수, 하나 이상의 측정된 매개변수들, 및 측정된 압력에 응답하여 선택된다. 바람직하게, 작업 유체의 정미 변위는 각각의 개별적인 작업 챔버에 대해서 사이클마다 선택되고, 그에 따라 펌프의 능동적인 작업 챔버들에 의해서 회전 샤프트로 인가되는 시간-평균된 정미 토크가 토크 요건 함수를 충족시킨다. 바람직하게, 작업 챔버 부피의 개별적인 사이클들과 동기화된 회전 샤프트에 대한 토크의 작업 챔버에 의한 이송 및 작업 챔버의 가압화를 유도하기 위해서, 작업 챔버들에 의해서 회전 샤프트로 인가되는 토크는 작업 챔버와 연관된 적어도 하나의 전자적으로 제어되는 밸브에 의해서 사이클별로 선택된다.
바람직하게, 고압 매니폴드 내의 압력은 목표(통상적으로 최적) 압력 또는 압력 범위를 향해서 조정된다. 고압 매니폴드 내의 압력을 조정함으로써, 어큐뮬레이터 내에 저장된 유체의 양을 증가 또는 감소시키기 위해서, 그에 따라 고압 매니폴드 내의 작업 유체의 압력을 목표 압력을 향해서 각각 증가 또는 감소시키기 위해서, 유압 펌프 또는 유압 모터 중 다른 하나에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적에 대한 유압 펌프에 의한 또는 유압 모터에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적을 선택하는 것을 포함시켰다.
바람직하게, 압력이 (고정된 또는 가변적인) 문턱값을 초과할 때, 회전 샤프트를 통해서 유압 펌프로 전달되는 토크를 감소시키기 위한 작용이 취해진다. 바람직하게, 압력이 문턱값을 초과할 때, 재생가능 에너지 공급원에 의해서 회전 샤프트로 전달되는 토크를 감소시키도록 재생가능 에너지 공급원이 제어된다. 바람직하게, 압력이 (고정된 또는 가변적인) 문턱값을 초과할 때, 유압 펌프에 의한 작업 유체의 변위의 정미 용적이 감소된다. 바람직하게, 압력이 (고정된 또는 가변적인) 문턱값을 초과할 때, 방법은 요동하는 에너지 공급원으로부터 적은 에너지를 추출하도록 에너지 추출 장치를 재구성하는 단계를 포함한다. 에너지 추출 장치가 터빈인 경우에, 에너지 추출 장치를 재구성하는 단계는 블레이드들의 피치를 변경하는 것, 블레이드들을 페더링하는 것(feathering), 기계적인 제동을 인가하는 것 또는 유압 제동을 인가하는 것 중 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.
바람직하게, 상기 방법은 각각의 작업 챔버에 의해서 변위된 작업 유체의 시간-평균된 정미 변위를 조정하는 것을 포함한다. 유체의 정미 변위는, 작업 챔버 부피의 하나의 완전한 사이클 동안에 유압 펌프 또는 유압 모터에 의해서 고압 매니폴드의 내외로 변위되는 정미 유체를 의미한다.
바람직하게, 에너지 추출 장치는, 각각의 작업 챔버에 의해서 변위된 작업 유체의 변위의 정미 용적을 조정하기 위해서, 작업 챔버 부피의 사이클들에 대한 위상(phased) 관계로 전자 제어식 밸브들을 능동적으로 제어하기 위한 제어기를 포함한다.
바람직하게, 유압 펌프 및 유압 모터 각각은 작업 챔버들에 의해서 주기적으로 구동되거나 또는 주기적으로 구동하기 위한 회전가능한 샤프트를 포함한다. 바람직하게, 샤프트는 편심 캠샤프트이고, 그리고 샤프트가 링 캠을 포함할 수 있을 것이다. 유압 펌프는 단지 펌프로서만 기능할 수 있고 그리고 유압 모터가 단지 모터로서만 기능할 수 있을 것이다. 그 대신에, 유압 펌프 또는 유압 모터가 교호적인 동작 모드들로 모터 또는 펌프로 기능할 수 있을 것이다.
바람직하게, 각각의 작업 챔버는, 챔버가 작업 유체의 정미 변위를 만드는 능동(active) 사이클 또는 챔버가 작업 유체의 정미 변위를 실질적으로 만들지 않는 공회전 사이클을 실행하기 위해서 작업 챔버 부피의 각각의 사이클에 대해서 동작할 수 있다. 능동적인 사이클 동안에 작업 유체의 복수의 부피들(예를 들어, 작업 유체의 부피들의 범위) 중 하나를 변위시키기 위해서 각각의 작업 챔버가 동작될 수 있을 것이다. 부피들의 이러한 범위는 불연속적일 수 있고, 예를 들어, 작업 유체의 부피들의 범위가 실질적으로 정미 유체 변위가 없는 제 1 최소치로부터 작업 챔버의 최대 정미 유체 변위의 25% 또는 40%이하의 제 1 최대치까지, 그리고 이어서 작업 챔버의 최대 정미 유체 변위의 적어도 60% 또는 75%의 제 2 최소치로부터 작업 챔버의 최대 정미 유체 변위의 100% 범위의 제 2 최대치까지 연장하는 범위를 포함할 수 있을 것이다. 이는, 예를 들어, 능동 작업 유체 압력이 충분히 높아서 작업 챔버 부피의 팽창 또는 수축 행정들의 중간에서 밸브들을 개방 또는 폐쇄할 수 없는 경우에, 또는 유체 유동이 충분히 높아서 부피들의 연속적인 범위를 이용하는 동작이 작업 챔버, 작업 챔버의 밸브들, 또는 각각의 유체 작업 기계의 다른 부분들을 손상시킬 수 있는 경우에, 이루어질 것이다.
"능동적인 제어"는, 적어도 일부 상황들에서, 파워를 소비하고 그리고 수동적인 응답만이 유일하지 않은 제어 메커니즘에 의해서 제어기가 밸브의 상태에 영향을 미칠 수 있게 하는 것, 예를 들어, 밸브에 걸친 압력 차이에만 응답하는 밸브의 개방 및 폐쇄에 영향을 미칠 수 있게 하는 것을 지칭한다. "능동 제어"와 같은 관련 용어들은 그에 따라 이해되어야 할 것이다. 그럼에도 불구하고, 바람직하게, 밸브들은 수동적인 수단에 의해서 개방 또는 폐쇄되도록 동작될 수 있다. 통상적으로, 예를 들어 흡입 행정 동안의 작업 챔버 내의 압력 강하로 인해서, 밸브가 수동적으로 개방된다. 예를 들어, 밸브는, 적어도 일부 사이클들에서, 압력 차이로 인해서 수동적으로 개방될 수 있을 것이고 그리고 사이클의 일부 동안에 제어기의 능동 제어하에서 선택적으로 폐쇄될 수 있고 및/또는 개방될 수 있다. 바람직하게, 밸브들은 또한 편향 수단에 의해서 편향적으로 개방되거나 편향적으로 폐쇄될 수 있다. 바람직하게, 밸브들은 능동 제어하에서 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동될 수 있고, 그리고 편향 수단에 의해서 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동될 수 있다. 바람직하게, 제 1 또는 제 2 위치들 중 하나가 폐쇄 위치에 있고, 그리고 다른 하나가 개방 위치에 있다.
"능동적인 제어"(그리고 "능동 제어"와 같은 관련 용어)에 의해서, 제어기가 개방, 폐쇄, 개방 유지 및/또는 폐쇄 유지 중 하나 이상으로 밸브를 선택적으로 유도하도록 동작될 수 있게 하는 가능성을 포함시킬 수 있다. 제어기는 작업 사이클의 일부 동안에만 밸브의 상태에 영향을 미칠 수 있을 것이다. 예를 들어, 제어기는, 작업 챔버 내의 압력이 상당할 때, 작업 사이클의 대부분 동안에 압력 차이에 대항하여 저압 밸브를 개방할 수 없을 것이다. 통상적으로, 제어기는 반도체 스위치와 같은 밸브로 직접 또는 밸브 드라이버로 제어 신호를 전달함으로써 밸브들을 능동적으로 제어한다. 제어 신호를 전달함으로써, 밸브의 상태가 변화되어야 한다는 것(예를 들어, 밸브들이 개방되어야 하거나 폐쇄되어야 한다는 것)을 나타내는 의도된 펄스 또는 밸브의 상태(예를 들어, 개방 또는 폐쇄된 상태)를 나타내는 신호를 전달하는 것을 포함한다. 제어기는 밸브의 상태 변화를 유도하기 위해서 연속적인 것을 기초로 신호를 전달하고 그리고 신호를 정지 또는 변화시킬 수 있을 것이다. 밸브들은 전류의 제공에 의해서 개방되어 유지되고 그리고 전류의 스위칭 오프에 의해서 능동적으로 폐쇄되는 정상상태 폐쇄형의 솔레노이드 개방형 밸브를 포함할 수 있을 것이다.
"작업 챔버 부피의 사이클들에 대한 위상 관계"는 작업 챔버의 부피 사이클들의 위상을 참조하여 밸브들의 제어기에 의한 능동 제어의 타이밍이 결정된다는 것을 의미한다. 따라서, 각각의 유체 작업 기계는 통상적으로 위치 센서와 같은 작업 챔버 위치 결정 수단을 포함한다. 예를 들어, 작업 챔버 부피의 사이클들이 샤프트의 회전에 기계적으로 링크되는 경우에, 각각의 유체 작업 기계는 바람직하게 샤프트 위치 센서, 그리고 선택적으로 샤프트 속도 센서를 포함하고, 그리고 제어기는 샤프트 위치 센서로부터 샤프트 위치 신호를 수신하도록, 그리고 선택적으로 샤프트 속도 센서로부터 샤프트 속도 신호를 수신하도록 동작될 수 있다. 복수의 작업 챔버들을 포함하는 실시예들에서, 다른 작업 챔버들의 부피 사이클들 사이에 위상 차이가 있는 상태에서, 제어기는 통상적으로 개별적인 작업 챔버들의 위상을 결정하도록 동작될 것이다.
바람직하게, 유압 펌프 또는 유압 모터의 작업 챔버에 의한 유체의 변위의 선택된 정미 용적이 충분히 작을 때, 유체를 변위시키도록 동작될 수 있는 작업 챔버들 중 하나 이상은 작업 챔버 부피의 하나 이상의 사이클들 동안에 잉여상태(redundant)가 되며, 다시 말해서, 작업 챔버가 존재하지 않거나 동작되지 않는다면, 유압 펌프 또는 유압 모터 기계는, 작업 챔버 부피의 능동적인 사이클들의 전체적인 주파수를 변화시키지 않고, 요건을 충족시킬 수 있는 충분한 유체를 변위시킬 수 있을 것이다. 바람직하게, 유압 펌프 또는 유압 모터의 작업 챔버들에 의한 유체의 선택된 정미 변위가 충분히 작을 때, 선택된 변위를 제공할 수 있는 작업 챔버들 중 적어도 하나에 의해서 변위되는 유체의 선택된 부피가, 작업 챔버 부피의 적어도 일부 사이클들의 경우에, 실질적으로 영(zero)이 된다. 일부 실시예들에서, 유압 펌프 또는 유압 모터의 작업 챔버들에 의한 유체의 선택된 정미 변위가 충분히 작을 때, 선택된 변위를 제공하기 위해서 이용될 수 있는 작업 챔버들 중 적어도 하나가, 작업 챔버 부피의 적어도 일부의 사이클들에 대해서, 공회전 사이클을 실행한다. 작업 챔버들이 복수의 작업 챔버의 부피들 중 하나를 변위시키도록 동작될 수 있는 일부 실시예들에서, 유압 펌프 또는 유압 모터의 작업 챔버들에 의한 유체의 선택된 정미 변위가 충분히 작을 때, 이용가능한 작업 챔버들 중 적어도 하나에 의해서 변위되는 유체의 선택된 부피는 상기 작업 챔버들 중 적어도 하나가 동작되어 변위시킬 수 있는 작업 유체의 최대 부피 보다 적다.
본원 발명의 제 2 양태에 따라서, 재생가능 에너지 공급원으로부터의 요동하는 에너지 유동으로부터 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치가 제공되고, 그러한 장치는: 회전 샤프트에 의해서 구동되는 (그에 의해서, 사용 중에 회전 샤프트로 토크를 인가하는) 유압 펌프로서, 상기 회전 샤프트가 재생가능 에너지 공급원에 의해서 구동되는, 유압 펌프; 로드를 구동하는 유압 모터; 유체 어큐뮬레이터; 유압 펌프의 배출구 및 유압 모터의 유입구와 유체 소통하는 고압 매니폴드; 상기 유압 모터의 배출구 및 상기 유압 펌프의 유입구와 유체 소통하는 적어도 하나의 저압 매니폴드를 포함하고; 상기 유압 펌프 또는 유압 모터 중 적어도 하나는 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이고, 상기 가변 변위 유압 기계는 주기적으로 변화되는 부피의 복수의 작업 챔버들 그리고 각각의 작업 챔버와 각각의 매니폴드 사이에서 작업 유체의 정미 변위를 조정하기 위한 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 각각의 작업 챔버와 연관된 적어도 하나의 밸브가 전자적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전자적으로 제어되는 밸브들은 작업 챔버 부피의 각각의 사이클에서 각각의 작업 챔버에 의해서 변위되는 작업 유체의 부피를 선택하도록 그에 따라 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적을 조정하도록 동작되는; 장치에 있어서, 상기 어큐뮬레이터가 어큐뮬레이터 조정기 및 고장 이벤트를 검출하도록 동작가능한 고장 이벤트 센서를 통해서 상기 고압 매니폴드와 선택적으로 유체 소통되고, 상기 어큐뮬레이터 조정기는 고장 이벤트의 검출에 응답하여 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통을 중단시키도록 동작될 수 있는 것을 특징으로 한다.
제 3 양태에서, 본원 발명은, 컴퓨터에서 실행될 때 컴퓨터가 제 1 양태의 방법에 따라 재생가능 에너지 장치를 동작시키도록 유도하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 소프트웨어로 확장된다. 본원 발명은 또한 제 3 양태에 따라서 컴퓨터 소프트웨어를 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로 확장된다.
도 1은 전기 네트워크에 연결된 풍력 터빈 발전기 및 본원 발명의 실행을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 풍력 터빈 발전기에서 사용하기 위한 유압 모터를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 풍력 터빈 발전기에서 사용하기 위한 펌프의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 풍력 터빈 발전기의 과속 조건을 방지하는 본원 발명의 일련의 시간을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 풍력 터빈 발전기에서 사용하기 위한 유압 모터를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 풍력 터빈 발전기에서 사용하기 위한 펌프의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 풍력 터빈 발전기의 과속 조건을 방지하는 본원 발명의 일련의 시간을 도시한 도면이다.
도 1은, 에너지 추출 장치로서 작용하고 그리고 전기 네트워크(101)에 연결되는 풍력 터빈 발전기(WTG, 100) 형태의 본원 발명의 가능한 실시예를 도시한다. 동일한 기능을 제공하는 다른 레이아웃들이 배제되는 것은 아니다. WTG는 타워(105)에 회전식으로 장착되고 그리고 허브(107)가 장착되는 나셀(nacelle; 103)을 포함하고, 상기 허브는 집합적으로 로터(110)로서 공지된 3개의 블레이드들(109)을 지지한다. 나셀 외부에 부착된 풍속계(anemometer; 111)는 특정된 풍속 신호(113)를 제어기(112)로 제공한다. 나셀에 위치되는 로터 속도 센서(115)는 로터 속도 신호(117)를 제어기로 제공한다(일부 실시예들의 경우에 고장 이벤트 센서로서 작용한다). 예시적인 시스템에서, 각 블레이드의 바람에 대한 충돌(attack) 각도가 피치 작동기(119)에 의해서 변경될 수 있으며, 상기 피치 작동기는 피치 작동 신호들 및 피치 감지 신호들(121)을 제어기와 교환한다. 본원 발명은 피치 작동기가 없는 WTG에도 적용될 수 있다.
허브는 로터 샤프트(125)를 통해서 펌프(129)에 직접적으로 연결되고, 상기 로터 샤프트는 회전가능한 샤프트로서 작용하고 그리고 로터 회전 방향(127)을 따라 회전한다. 펌프는 바람직하게 도 3을 참조하여 설명되는 타입의 펌프이고, 그리고 바람직하게 도 2를 참조하여 설명되는 타입의 유압 모터(131)에 대한 유체 연결부를 가진다. 펌프와 유압 모터 사이의 유체 연결부는 고압 포트 및 저압 포트가 각각 연결된 고압 매니폴드(133) 및 저압 매니폴드(135)를 통해서 구성되고, 그리고 유동을 제한하는 개재(intervening) 밸브들이 없다는 견지에서 직접적으로 구성된다. 바람직하게, 펌프 및 유압 모터는 서로에 대해서 직접적으로 장착되고, 그에 따라 고압 매니폴드 및 저압 매니폴드가 그들 사이에 그리고 그들 내부에 형성된다. 장입(charge) 펌프(137)는 저장용기(139)로부터 저압 매니폴드 내로 유체를 인출하고, 상기 저압 매니폴드는 저압 어큐뮬레이터(141)에 연결된다. 저압 릴리프 밸브(143)는 저압 매니폴드로부터 저장용기로 유체를 복귀시킨다. 평활화(smoothing) 어큐뮬레이터(145)가 펌프와 유압 모터 사이에서 고압 매니폴드에 연결된다. 제 1 고압 어큐뮬레이터(147) 및 제 2 고압 어큐뮬레이터(149)는 제 1 격리 밸브(148)와 제 2 격리 밸브(150) 각각을 통해서 고압 매니폴드에 연결되어, 함께 어큐뮬레이터 조정기들로서 작용한다. 제 1 및 제 2 격리 밸브들은 그들의 주요 스테이지들과 병렬인 블리드 밸브들을 포함하고, 그리고 어큐뮬레이터들과 고압 매니폴드 사이에서 비교적 적은 유동을 통과시키도록 동작될 수 있다. 제 1 및 제 2 고압 어큐뮬레이터들은 다른 예비장입(precharge) 압력들을 가질 수 있을 것이고, 그리고 보다 더 넓은 예비장입 압력들의 범위(spread)를 가지는 부가적인 고압 어큐뮬레이터들이 존재할 수 있을 것이다. 제 1 및 제 2 격리 밸브들의 상태들은 제 1 격리 밸브 신호(151) 및 제 2 격리 밸브 신호(152) 각각을 통해서 제어기에 의해서 설정된다. 고압 매니폴드 내의 유체 압력은 HP 압력 센서(153)로 측정되고, 그러한 센서는 HP 압력 신호(154)를 제어기로 제공한다. 고압 릴리프 밸브(155)는 고압 매니폴드와 저장용기를 연결한다.
유압 모터가 발전기 샤프트(159)를 통해서 발전기(157)에 연결되어, 로드로서 작용한다. 발전기는 접촉기(contactor)(161)를 통해서 전기 네트워크에 연결되고, 상기 접촉기는 발전기 및 접촉기 제어기(163)로부터 접촉기 제어 신호(162)를 수신한다. 발전기 및 접촉기 제어기는 전기 공급 센서들(168) 및 발전기 출력 센서들(170) 각각에 의해서 측정된 전기 공급 신호들(167) 및 발전기 출력 신호들(169)을 수신하고, 그 신호들을 제어기(112)로 전송하고, 그리고 제어기로부터의 발전기 및 접촉기 제어 신호들(175)에 따라서 필드(field) 전압 발전기 제어 신호들(165)을 조정함으로써 발전기의 출력을 제어한다.
펌프 및 모터는 그들의 각각의 샤프트들의 순간적인 각도 위치 및 회전 속도, 그리고 유압 오일의 온도 및 압력을 제어기로 보고하고, 그리고 상기 제어기는 펌프 작동 신호들 및 펌프 샤프트 신호들(171)과 모터 작동 신호들 및 모터 샤프트 신호들(173)을 통해서 각각의 밸브들의 상태를 설정한다. 제어기는 피치 작동 신호들, 격리 밸브 신호들, 펌프 작동 신호들 및 모터 작동 신호들을 증폭하기 위해서 파워 증폭기들(180)을 이용한다.
도 2는 복수의 작업 챔버들(A 내지 H의 문자들에 의해서 개별적으로 표시된, 202)을 포함하는 전기적으로 전환된 유압 펌프/모터 형태의 유압 모터(131)를 도시하며, 상기 챔버들은 실린더들(204) 및 피스톤들(206)의 내부 표면들에 의해서 형성되는 부피들을 가지고, 상기 피스톤들은 편심 캠(209)에 의해서 회전가능한 크랭크샤프트(208)로부터 구동되고 그리고 실린더들 내에서 왕복되어 작업 챔버들의 부피를 주기적으로 변화시킨다. 회전가능한 크랭크샤프트는 발전기 샤프트(159)에 견고하게 연결되고 그러한 발전기 샤프트를 이용하여 회전된다. 샤프트 위치 및 속도 센서(210)는 샤프트의 순간적인 각도 위치 및 회전 속도를 결정하고, 그리고 신호 라인(211, 모터 작동 및 모터 샤프트 신호들(173)의 일부이다)을 통해서 제어기(112)로 정보를 전달하고, 이에 의해서 제어기가 각 작업 챔버의 사이클들의 순간적인 위상을 결정할 수 있게 된다. 제어기는 통상적으로 이용 중에 저장된 프로그램을 실행하는 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러이다.
작업 챔버들은 전자적으로 작동되는 면-밀봉 포핏(face-sealing poppet) 밸브들(214) 형태의 저압 밸브들(LPVs)과 각각 연관되고, 그러한 밸브들은 그들의 연관된 작업 챔버를 향해서 내측으로 대면하고(face) 그리고 작업 챔버로부터 저압 도관으로 연장되는 채널을 선택적으로 밀봉하도록 동작될 수 있으며, 이는 일반적으로 사용 중에 유체의 정미 공급원 또는 흡수부(sink)로서 기능하고 그리고 저압 포트(217)를 통해서 하나 또는 몇 개의 작업 챔버들, 또는 사실상 여기에서 도시된 모두를 저장용기(도시하지 않음)에 연결할 수 있고, 상기 저압 포트는 저압 매니폴드(135)에 유체적으로 연결된다. LPVs는 정상상태 개방형의 솔레노이드 폐쇄형 밸브들이고, 그러한 밸브들은 작업 챔버 내의 압력이 저압 매니폴드 내의 압력 보다 낮을 때, 즉 흡기 행정 동안에, 수동적으로 개방되어 작업 유체를 저압 매니폴드와 유체 소통시키나, LPV 제어 라인(218, 모터 작동 및 모터 샤프트 신호들(173)의 일부가 된다)을 통한 제어부의 능동적인 제어 하에서 선택적으로 폐쇄되어 작업 챔버가 저압 매니폴드와 유체 소통하지 않게 할 수 있다. 정상상태 폐쇄형의 솔레노이드 개방형 밸브들과 같은 다른 전자적으로 제어가능한 밸브들이 채용될 수 있을 것이다.
작업 챔버들 각각은 압력 작동형 전달 밸브들 형태의 고압 밸브들(HPVs)(220)과 추가적으로 연관될 수 있을 것이다. HPVs는 작업 챔버들로부터 외측으로 개방되고 그리고 작업 챔버로부터 고압 도관(222)까지 연장하는 채널을 밀봉하도록 동작될 수 있고, 이는 일반적으로 사용 중에 유체의 정미 공급원 또는 흡수부로서 기능하고 그리고 하나 또는 몇 개의 작업 챔버, 또는 사실상 여기에서 도시된 모두를 고압 포트(224, 유압 모터의 유입구로서 작용)에 연결할 수 있을 것이고, 상기 고압 포트는 고압 매니폴드(133)와 유체적으로 연결된다. HPVs는 정상상태-폐쇄형의 압력-개방 체크 밸브들로서 기능하고, 그러한 체크 밸브들은 작업 챔버 내의 압력이 고압 매니폴드 내의 압력을 초과할 때, 수동적으로 개방된다. HPVs는 또한 정상상태-폐쇄형의 솔레노이드 개방형 체크 밸브들로서 기능하고, 제어부는 상기 체크 밸브들이 연관된 작업 챔버 내의 압력에 의해서 일단 HPV가 개방되면 HPV 제어 라인들(226, 모터 작동 및 모터 샤프트 신호들(173)의 일부이다)을 통해서 그러한 체크 밸브들을 개방 상태로 선택적으로 유지할 수 있을 것이다. 통상적으로 HPV는 고압 매니폴드 내의 압력에 대항하여 제어기에 의해서 개방될 수 없다. 부가적으로, HPV는, 고압 매니폴드 내에 압력이 존재하나 작업 챔버 내에는 압력이 존재하지 않을 때 제어기의 제어하에서 동작될 수 있을 것이고, 또는 밸브가 예를 들어 WO/2008/029073 또는 PCT/GB2009/051154에 개시된 방법에 따른 타입이고 그리고 그러한 방법에 따라 동작된다면, 부분적으로 동작될 수 있을 것이다.
종래 기술(예를 들어, EP 0361 927, EP 0 494 236, 및 EP 1 537 333)에 개시된 정상 동작 모드에서, 제어기는 연관된 작업 챔버의 사이클에서의 최소 부피 지점(point) 바로 직전에 하나 이상의 LPVs를 능동적으로 폐쇄함으로써 유압 모터에 의해서 고압 매니폴드로부터의 유체의 변위의 정미 용적을 선택하여, 저압 매니폴드로의 경로를 폐쇄하고 그에 따라 적은 양의 유체를 연관된 HPV를 통해서 외부로 지향시킨다. 이어서 제어기는, 연관된 작업 챔버의 사이클에서의 최대 부피에 근접할 때까지, 연관된 HPV를 개방 상태로 능동적으로 유지하여, 고압 매니폴드로부터 유체를 수용하고 그리고 회전가능한 크랭크샤프트로 토크를 인가한다. 선택적인 펌핑 모드에서, 제어기는 연관된 작업 챔버의 사이클에서의 최대 부피 지점 근처에서 하나 이상의 LPVs를 능동적으로 폐쇄함으로써 유압 모터에 의한 고압 매니폴드로의 유체의 변위의 정미 용적을 선택하여, 저압 매니폴드로의 경로를 폐쇄하고 그에 따라 후속 수축 행정 중에 연관된 HPV를 통해서 외부로 유체를 지향시킨다. 제어기는 LPV 폐쇄들 및 HPV 개방들의 수 및 순서(sequence)를 선택하여 유동을 생산하거나 샤프트 토크 또는 파워를 생성함으로써 변위의 선택된 정미 용적을 만족시킨다. 사이클별로 LPVs를 폐쇄 또는 개방 유지할지 또는 그렇게 하지 않을지의 여부를 결정하는 것뿐만 아니라, 제어기는 작업 챔버 부피를 변화시키는 것과 관련하여 HPVs의 폐쇄의 정확한 위상화(phasing)를 변화시키도록 동작될 수 있을 것이고 그에 따라 고압으로부터 저압 매니폴드로 또는 그 반대로 유체의 변위의 정미 용적을 선택할 수 있다.
포트들(217, 224) 상의 화살표들은 모터링 모드에서의 유체 유동을 도시하며; 펌핑 모드에서 유체가 반대가 된다. 압력 릴리프 밸브(228)가 유압 모터의 손상을 방지할 수 있을 것이다.
도 3은 전자적으로 전환되는 밸브들을 가지는 펌프(129)의 부분(301)의 개략적인 형태를 도시한다. 펌프는 방사상 구성의 유사한 작업 챔버들(303)의 수로 이루어지고, 그들 중 3개만이 도 3의 부분에 도시되어 있다. 각각의 작업 챔버는 실린더(305) 및 피스톤(306)의 내부 표면에 의해서 형성된 부피를 가지며, 상기 피스톤은 롤러(308)를 경유하여 링 캠(307)으로부터 구동되고, 그리고 실린더 내에서 주기적으로 왕복하여 작업 챔버의 부피를 변화시킨다. 링 캠은 로터 샤프트(125)에 견고하게(firmly) 연결된 샤프트(322) 상에 장착된 세그먼트들로 분리될 수 있을 것이다. 샤프트를 따라서 축방향으로 정렬된, 방사상으로 정렬된 작업 챔버들의 하나 초과의 뱅크(bank)가 존재할 수 있을 것이다. 링 캠 주위의 압력 보다 더 큰 저압 매니폴드 내의 그에 따라 작업 챔버들 내의 유체 압력이, 또는 그 대신에 스프링(도시하지 않음)이 롤러를 링 캠과 접촉을 유지시킨다. 샤프트 위치 및 속도 센서(309)는 샤프트의 순간적인 각도 위치 및 회전 속도를 결정하고 그리고 전기 연결부(311, 펌프 작동 및 펌프 샤프트 신호들(171)의 일부이다)를 경유하여 제어부(112)로 정보를 제공하고, 이에 의해서 제어부가 각각의 개별적인 작업 챔버의 사이클들의 순간적인 위상을 결정할 수 있게 된다. 제어기는 통상적으로 사용 중에 저장된 프로그램을 실행하는 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러이다.
각각의 작업 챔버는 전자적으로 작동되는 면-밀봉 포핏 밸브(313) 형태의 저압 밸브(LPV)를 포함하고, 그러한 밸브들은 작업 챔버를 향해서 내측으로 대면하고 그리고 작업 챔버로부터 저압 도관(314)으로 연장되는 채널을 선택적으로 밀봉하도록 동작될 수 있으며, 이는 일반적으로 사용 중에 유체의 정미 공급원(또는 모터링의 경우에, 흡수부)으로서 기능한다. 저압 도관은 저압 매니폴드(135)에 유체적으로 연결된다. LPV는 정상상태 개방형의 솔레노이드 폐쇄형 밸브이고, 그러한 밸브는, 흡기 행정 동안에, 작업 챔버 내의 압력이 저압 도관 내의 압력 보다 낮을 때, 수동적으로 개방되어 작업 챔버가 저압 매니폴드와 유체 소통하게 유도하나, 제어기의 능동 제어 하에서, 전기적 LPV 제어 신호(315, 펌프 작용 및 펌프 샤프트 신호(171)의 일부이다)를 통해서, 선택적으로 폐쇄되어 작업 챔버가 저압 매니폴드와 유체 소통되지 않게 할 수 있다. 대안적인, 정상 상태 폐쇄형의 솔레노이드 개방형 밸브들과 같은 전자적으로 제어가능한 밸브들이 채용될 수 있을 것이다.
작업 챔버는 압력 작동형 전달 밸브 형태의 고압 밸브들(HPV, 317)을 더 포함한다. HPV는 작업 챔버로부터 외측으로 대면하고 그리고 작업 챔버로부터 고압 도관(319)으로 연장하는 채널을 밀봉하도록 동작될 수 있으며, 이는 사용 중에 유체의 정미 공급원 또는 흡수부로서 기능하고 그리고 고압 매니폴드(133)와 유체 소통된다. HPV는 정상상태-폐쇄형의 압력-개방형 체크 밸브이고, 그러한 체크 밸브는 작업 챔버 내의 압력이 고압 매니폴드 내의 압력을 초과할 때 수동적으로 개방된다. HPV는 또한 정상상태-폐쇄형 솔레노이드 개방형 체크 밸브로서 기능할 수 있고, 제어부는, 작업 챔버 내의 압력에 의해서, HPV 제어 신호(321, 펌프 작동 및 펌프 샤프트 신호들(171)의 일부이다)를 통해서 그리고 HPV가 일단 개방되면, 상기 체크 밸브를 선택적으로 개방 유지할 수 있다. HPV는 고압 매니폴드 내에 압력이 존재하나 작업 챔버 내에는 압력이 존재하지 않을 때 제어기의 제어하에서 개방될 수 있고, 또는 부분적으로 개방가능할 수 있다.
종래 기술(예를 들어, EP 0361 927, EP 0 494 236, 및 EP 1 537 333)에 개시된 정상 동작 모드에서, 제어기는 연관된 작업 챔버의 사이클에서의 최대 부피 지점에 근접하여 하나 이상의 LPVs를 능동적으로 폐쇄함으로써 유압 펌프에 의해서 고압 매니폴드로의 유체의 변위의 정미 용적을 선택하여, 후속 수축 행정에서 저압 매니폴드로의 경로를 폐쇄하고 그에 따라 유체를 연관된 HPV로 지향시킨다. 제어기는 LPV 폐쇄들 및 HPV 개방들의 수 및 순서를 선택하여 유동을 생산하거나 토크를 샤프트(322)로 인가하여 변위의 선택된 정미 용적을 만족시킨다. 사이클별로 LPVs를 폐쇄 또는 개방 유지할지 또는 그렇게 하지 않을지의 여부를 결정하는 것뿐만 아니라, 제어기는 작업 챔버 부피를 변화시키는 것과 관련하여 LPVs의 폐쇄의 정확한 위상화를 변화시키도록 동작될 수 있을 것이고 그에 따라 저압 매니폴드로부터 고압 매니폴드로의 유체의 변위의 정미 용적을 선택할 수 있다.
도 4는 본원 발명을 설명하는 일련의 시간을 도시하며, 그리고 이는 강한 돌풍이 WTG에 충돌할 때 로터 속도를 허용가능한 속도 범위 내에서 유지한다. t0 와 t1 사이에서, 로터 속도(wr) 및 고압 매니폴드 압력(PHP)은 매우 작은데, 이는 블레이드들에 작용하는 풍력의 공기역학적인 토크(Taero)가 매우 작은 바람 변화로 요동되기 때문이다. 펌프 토크(Tpump)는 PHP를 고려한 후에 펌프에 의한 유체의 변위의 정미 용적을 조정함으로써 제어되고 그리고 설계자가 선택한 제어 알고리즘에 따라 Taero를 대략적으로 따른다(track). t1 에서, 강한 돌풍이 WTG에 충돌하고, 그리고 Taero가 급격하게 상승된다. Tpump 가 즉각적으로 상승되어 로터를 억제하나, 압력이 너무 낮기 때문에, Taero를 매칭(match)시킬 수 없고 그리고 로터가 가속된다. 그럼에도 불구하고, Tpump 증가(그리고 과다 회전 속도)는 펌프가 모터에 의해서 흡수되는 과다 유체를 생산하게 유도하며, 이는 제 1 및 제 2 어큐뮬레이터들에 저장되고 그에 따라 PHP 가 상승되게 한다.
t2 에서, 제어기는, 로터 속도가 Wmax, 즉 로터의 허용가능한 속도 범위의 한계에 너무 급격하게 접근하는 것을 예측하고, 그리고 제 1 및 제 2 격리 밸브들(148, 150, 이들의 폐쇄는 148', 150'에서 트레이스(trace) 내의 검은 박스에 의해서 도시되어 있다)을 폐쇄하여, 고압 매니폴드와 각각의 어큐뮬레이터 사이의 유체 소통을 차단한다. 중단 순간에, 제어기(HP)는 HP 압력 신호(154)의 값을 어큐뮬레이터 압력으로서 저장한다. t2 와 t3 사이에서, 고압 매니폴드 압력이 과다 유체 생산으로 인해서 급격하게 상승하고, 그리고 Tpump는 Taero를 향해서 급격하게 상승될 수 있다. t3 에서, Tpump 가 Taero와 매칭될 때 로터 속도가 안정화되고 그리고 제어된다.
t4 에서, 돌풍이 종료되고, Taero가 원래의 레벨로 복귀된다. t4 와 t5 사이에서 Tpump가 다소 감소되나, 로터 속도(wr)를 원래의 레벨까지 복귀시키기 위해서, t5 까지 Taero 보다 더 높게 유지된다. PHP가 급격하게 떨어지고, 그리고 t5 에서 제어기는 HP 압력 신호가 이전에 저장된 어큐뮬레이터 압력과 매칭되는지를 검출하고 그리고 2개의 격리 밸브들(148,150)을 개방한다. 이제, 유체가 어큐뮬레이터들로부터 빠져나감에 따라서 PHP 가 보다 서서히 떨어진다. 그 대신에, 격리 밸브들 내의 블리드 밸브들이 동작되어 어큐뮬레이터 압력과 고압 매니폴드의 수렴을 가속할 수 있을 것이다.
WTG는 또한, 몇 개의 다른 고장 이벤트들 중 임의의 하나를 제어기가 검출하였을 때 격리 밸브들을 폐쇄하고, 상기 고장 이벤트들은 다음과 같다: 블레이드들에서의 문제들(허용가능한 동작 범위를 넘어서는 응력 또는 진동), 유압 시스템에서의 문제들(허용가능한 동작 범위들을 각각 벗어나는 유체 오염, 저장용기 내의 유체 레벨 또는 온도), 또는 로드에서의 문제들(허용가능한 동작 범위들을 각각 벗어나는 전력망 고장, 전력망 오류, 전압 또는 주파수).
일부 실시예들에서, 제어기는 피치 작동 신호들을 송신하여, 고압 매니폴드와 어큐뮬레이터들 사이의 유체 소통의 중단 이전에, 이후에 또는 동시에 블레이드들의 피치를 제어한다.
정상 사용 중에 펌프와 모터 사이의 유체의 유동을 방해하지 않는 격리 밸브들의 폐쇄로 인해서, 본원 발명은 WTG가 저렴하고 신뢰가능한 에너지 저장 장치를 이용할 수 있게 하고, 그리고 또한, 정상 동작 중에 발전 효율을 최대화하면서 그리고 토크 수요의 증가에 걸쳐 에너지 발전을 유지하면서, 토크 수요의 급격한 증가에 대한 신속한 응답을 달성할 수 있다.
Claims (16)
- 재생가능 에너지 공급원으로부터의 요동하는 에너지 유동으로부터 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치의 동작 방법으로서,
상기 장치는:
토크에 의해서 구동되고 그리고 회전 샤프트로 토크를 인가하는 유압 펌프로서, 상기 회전 샤프트가 재생가능 에너지 공급원에 의해서 구동되는, 유압 펌프;
유압 펌프의 배출구 및 유압 모터의 유입구와 유체 소통하고 그리고 유체 어큐뮬레이터와 유체 소통하도록 선택적으로 배치되는 고압 매니폴드;
유압 모터의 배출구와 유압 펌프의 유입구와 유체 소통하는 적어도 하나의 저압 매니폴드; 그리고
고장 이벤트를 검출하기 위한 고장 이벤트 센서를 포함하고;
상기 유압 펌프 또는 유압 모터 중 적어도 하나가 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이고, 상기 가변 변위 유압 기계는 주기적인 가변 부피의 복수의 작업 챔버들 및 각각의 작업 챔버와 각각의 매니폴드 사이의 작업 유체의 정미 변위를 조정하기 위한 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 각각의 작업 챔버와 연관된 적어도 하나의 밸브가 전자적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전자적으로 제어되는 밸브들은 작업 챔버 부피의 각각의 사이클에서 각각의 작업 챔버에 의해서 변위되는 작업 유체의 부피를 선택하고 그에 따라 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적을 조정하도록 동작되는,
에너지 추출 장치의 동작 방법에 있어서,
상기 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통을 중단시키는 단계, 그리고 고장 이벤트의 검출에 응답하여 상기 고압 매니폴드 내의 유체 압력을 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 고장 이벤트를 완화시키는 것은 유압 펌프에 의해서 회전 샤프트로 인가되는 토크를 증가 또는 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유체 어큐뮬레이터와 상기 고압 매니폴드 사이의 유체 소통이 중단된 것에 응답하는 고장 이벤트의 검출시에, 유압 펌프의 배출구와 유압 모터의 유입구 사이의 유체 소통을 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유압 모터가 상기 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이고, 그리고 상기 방법이 고장 이벤트의 검출에 응답하여 유압 모터에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유압 모터가 상기 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이고, 그리고 상기 방법이 고장 이벤트의 검출에 응답하여 유압 펌프에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 고장 이벤트는 과속 조건, 돌풍, 극심한 돌풍, 회전 샤프트의 중단 요청, 또는 바람직하지 못한 구조적 조건 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고장 이벤트는 에너지 추출 장치의 허용가능한 동작 범위가 초과되었다는 것 또는 곧 초과될 것이라는 것에 대한 계산에 응답하여 검출되는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 허용가능한 동작 범위는 허용가능한 속도 범위, 허용가능한 토크 범위, 허용가능한 압력 범위, 허용가능한 전압 범위, 허용가능한 주파수 범위, 또는 에너지 저장 장치의 허용가능한 이동 범위 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 고장 이벤트의 검출에 대한 응답을 제외하고, 상기 유체 어큐뮬레이터는 일반적으로 유압 펌프 및 유압 모터와 유체 소통하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유체 어큐뮬레이터는 복수의 유체 어큐뮬레이터 모듈들을 포함하고,
상기 방법은 고장 이벤트의 검출에 응답하여 고압 매니폴드와 상기 복수의 보다 작은 유체 어큐뮬레이터 모듈들 중 하나 이상이지만 전부는 아닌 유체 어큐뮬레이터 모듈 사이의 유체 소통을 중단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 재생가능 에너지 장치는 상기 고압 매니폴드와 영구적으로 유체 소통하는 적어도 하나의 부가적인 유체 어큐뮬레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통이 중단되었는지를 결정하는 단계, 고압 매니폴드 내의 제 1 압력과 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터 내의 제 2 압력을 검출하는 단계, 상기 제 1 압력과 제 2 압력이 수렴되도록 상기 유압 펌프 및 상기 유압 모터 중 적어도 하나의 각각의 작업 챔버에 의해서 변위된 작업 유체의 부피를 선택하는 단계, 그리고 상기 제 1 압력 및 제 2 압력이 품질 기준을 충족시켰을 때 상기의 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드를 서로 유체 소통하도록 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 추출 장치는 고압 매니폴드 압력 및 상기 또는 각각의 유체 어큐뮬레이터 압력을 동일한 값으로 유도하도록 정렬된 블리드 밸브를 포함하고,
상기 방법은 고압 매니폴드와 유체 어큐뮬레이터 사이의 유체 소통이 중단되었을 때 상기 블리드 밸브를 폐쇄하는 단계, 그리고 상기 고압 매니폴드와 상기 유체 어큐뮬레이터 사이의 유체 소통이 회복되기 전에 상기 블리드 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치의 동작 방법. - 재생가능 에너지 공급원으로부터의 요동하는 에너지 유동으로부터 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치로서:
상기 장치는
회전 샤프트에 의해서 구동되는 유압 펌프로서, 상기 회전 샤프트가 재생가능 에너지 공급원에 의해서 구동되는, 유압 펌프;
로드를 구동하는 유압 모터;
유체 어큐뮬레이터;
유압 펌프의 배출구 및 유압 모터의 유입구와 유체 소통하는 고압 매니폴드;
상기 유압 모터의 배출구 및 상기 유압 펌프의 유입구와 유체 소통하는 적어도 하나의 저압 매니폴드를 포함하고;
상기 유압 펌프 또는 유압 모터 중 적어도 하나는 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계이고, 상기 가변 변위 유압 기계는 주기적으로 변화되는 부피의 복수의 작업 챔버들 그리고 각각의 작업 챔버와 각각의 매니폴드 사이에서 작업 유체의 정미 변위를 조정하기 위한 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 각각의 작업 챔버와 연관된 적어도 하나의 밸브가 전자적으로 제어되는 밸브이고, 상기 전자적으로 제어되는 밸브들은 작업 챔버 부피의 각각의 사이클에서 각각의 작업 챔버에 의해서 변위되는 작업 유체의 부피를 선택하도록 그에 따라 전자적으로 제어되는 가변 변위 유압 기계에 의해서 작업 유체의 변위의 정미 용적을 조정하도록 동작되는,
에너지 추출 장치에 있어서,
상기 어큐뮬레이터는, 어큐뮬레이터 조정기를 통해 상기 고압 매니폴드에 선택적으로 유체 소통되어, 상기 고압 매니폴드 내에 있어서의 유체 압력을 상승시키고, 상기 어큐뮬레이터 조정기는 고장 이벤트의 검출에 응답하여 유체 어큐뮬레이터와 고압 매니폴드 사이의 유체 소통을 중단시키도록 동작될 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치. - 컴퓨터에서 실행될 때, 컴퓨터가 제 1 항의 에너지 추출 장치의 동작 방법에 따라 재생가능 에너지 장치를 동작시키도록 유도하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 소프트웨어.
- 제 1 항의 에너지 추출 장치의 동작 방법에 따라 동작되거나, 또는 제 15 항에 따른 컴퓨터 소프트웨어 코드를 실행하는 컴퓨터를 포함하는 에너지 추출 장치.
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