KR20140056703A - Wind power generation system having variable displacement and method thereof - Google Patents

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오승열
송성근
신덕식
이상택
조주희
최정식
차대석
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Abstract

The present invention relates to a wind power generation system having a variable displacement and a wind power generation method. The wind power generation system having a variable displacement according to the present invention comprises: a generator having multiple generation modules comprising a stator and a rotor corresponding to the stator; multiple boost convertors individually connected to the multiple unit generation modules to track the maximum power point for each unit generation module and to output maximum power; and an inverter into which power outputted by the multiple boost converters is inputted to stabilize the power. Therefore, the present invention improves the utilization of wind power generation to be used in urban areas having variable air volume; and reduces production costs by combining the unit generation modules by the displacements to produce a generation system having a variable displacement.

Description

용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 방법{Wind power generation system having variable displacement and method thereof}≪ Desc / Clms Page number 1 > BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind power generation system,

본 발명은 풍력 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍량변화에 따라 풍력 발전 시스템의 용량이 가변 가능한 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind power generation system, and more particularly, to a wind power generation system and a wind power generation method capable of varying the capacity of a wind power generation system in accordance with a change in wind amount.

풍력은 자연 상태의 무공해 에너지원으로서 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 에너지원이다.Wind power is a pollution-free energy source in the natural state, and it is the most economical energy source among alternative energy sources.

풍력 발전기는 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 발전기를 말한다.A wind turbine generator is a generator that converts wind energy into mechanical energy using various types of windmills and drives the generator with this mechanical energy to generate electric power.

이러한 풍력 발전기는 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 하므로 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전방식과 달리 발열에 의한 열공해나 대기오렴 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전방식이다.Unlike conventional fossil fuel or uranium power generation methods, these wind power generators are windless power generation systems that have no problems such as heat radiation due to heat generation, air circulation, and radiation leakage.

이에 따라 풍력 발전은 현재 가장 유력한 대체 에너지원으로 인정받고 있는 상태이다.As a result, wind power generation is currently recognized as the most promising alternative energy source.

또한, 풍력 발전기는 구조나 설치가 간단하고 운영 및 관리가 용이하여 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 전 세계적으로 그 활용이 증가하고 있는 추세에 있다.In addition, since the wind turbine is simple in structure and installation, and can be easily operated and managed, it can be used unmanned and automated, and thus its utilization is increasing worldwide.

하지만, 얻고자 하는 풍력은 장소, 지형, 높이, 계절, 시간, 기상 등에 따라 다르고, 일반적으로 우리나라에서는 풍속이 충분하지 않으며 시간 분포상 저속일 때가 훨씬 더 많다.However, the wind power to be obtained differs depending on the place, the terrain, the height, the season, the time, the weather, etc. In general, the wind speed is not sufficient in Korea,

그렇기 때문에 타국에 비해 우리나라에서의 풍속발전 이용률은 저조하다.Therefore, the utilization rate of wind speed power generation in Korea is low compared to other countries.

특히 타지역에 비해 에너지를 많이 사용하는 도심지역에서 풍력 발전이 무엇보다 필요하지만 도심지역은 풍량의 변화가 심하기 때문에 풍력을 이용한 발전 시스템의 이용률이 매우 낮은 실정이다.Especially, wind power generation is needed in urban areas that use more energy compared to other regions. However, the use of wind power generation system is very low because urban areas are subject to a large change in wind volume.

따라서, 풍량의 변화가 심한 곳에서도 풍력 발전의 이용률이 높은 풍력 발전 시스템의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a wind power generation system having a high utilization rate of wind power generation even in a place where the wind quantity changes greatly.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 풍량의 변화가 심한 도심지역에서도 이용할 수 있게 풍력 발전의 이용률을 높이고, 제작 단가를 줄일 수 있는 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a wind power generation system and a wind power generation method capable of increasing the utilization rate of wind power generation and reducing the manufacturing cost, .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정자 및 상기 고정자와 대응하는 회전자로 이루어진 다수의 단위 발전모듈을 구비한 발전기, 상기 다수의 단위 발전모듈에 각각 연결되어 각각의 최대 전력점을 추적하여 최대전력을 출력하는 다수의 부스트 컨버터, 상기 다수의 부스트 컨버터에서 출력되는 전력을 입력받아 안정화 시키는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a generator comprising a plurality of unit generators, each of which includes a stator and a rotor corresponding to the stator, A plurality of boost converters for outputting a maximum power, and an inverter for receiving and stabilizing power output from the plurality of boost converters.

본 발명의 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템에 있어서, 상기 다수의 단위 발전모듈 중 적어도 하나는 용량이 상이한 것을 특징으로 한다.In the variable capacity wind turbine system of the present invention, at least one of the plurality of unit generation modules is different in capacity.

본 발명의 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템에 있어서, 상기 다수의 단위 발전모듈은 회전축에 탈부착이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the variable capacity wind turbine system according to the present invention, the plurality of unit generation modules may be detachably attached to a rotary shaft.

본 발명의 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템에 있어서, 상기 다수의 부스트 컨버터는 상기 인버터에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.In the variable capacity wind turbine system of the present invention, the plurality of boost converters are connected in parallel to the inverter.

본 발명의 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템에 있어서, 상기 부스트 컨버터는 인터리브 방식인 것을 특징으로 한다.In the variable capacity wind turbine system of the present invention, the boost converter is an interleaved system.

본 발명은 발전기가 다수의 단위 발전모듈을 구비하고, 상기 다수의 단위 발전모듈을 통해 각각 전력을 생산하는 생산단계, 다수의 부스트 컨버터가 각각 상기 다수의 단위 발전모듈에 연결되어 각각 상기 다수의 단위 발전모듈에서 생산된 전력의 최대 전력점을 추적하여 최대 전력을 출력하는 출력단계 및 인버터가 상기 다수의 부스트 컨버터에서 출력되는 전력을 입력 받아 안정화 시키는 안정화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a power generator, the power generator comprising a plurality of unit generators and a plurality of boost converters connected to the plurality of unit generators, An output step of outputting a maximum power by tracking the maximum power point of the power generated by the power generation module; and a stabilization step of receiving and stabilizing power output from the plurality of boost converters by the inverter. Provides a wind power generation method.

본 발명의 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법에 있어서, 상기 다수의 단위 발전모듈 중 적어도 하나는 용량이 상이한 것을 특징으로 한다.In the wind power generation method capable of varying the capacity of the present invention, at least one of the plurality of unit generation modules is different in capacity.

본 발명의 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법에 있어서, 상기 다수의 단위 발전모듈은 회전축에 탈부착이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the wind power generation method according to the present invention, the plurality of unit generation modules may be detachably attached to a rotary shaft.

본 발명에 따른 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템 및 풍력 발전 방법에 따르면, 다수의 단위 발전모듈을 구비한 발전기와 다수의 단위 발전모듈에 각각 연결되어 각각의 최대 전력점을 추적하여 최대전력을 출력하는 다수의 부스트 컨버터를 포함하고 있어, 풍량 가변에 따라 이용률을 높일수 있고, 단위 발전모듈의 용량별 조합을 통해 다양한 용량의 발전시스템 제작을 가능하게 하여 제작 단가를 낮출 수 있다.According to the variable capacity wind power generation system and the wind power generation method according to the present invention, a generator having a plurality of unit generation modules and a plurality of unit generation modules are connected to each other, It is possible to increase the utilization ratio according to the variation of the air volume, and it is possible to manufacture the power generation system of various capacities by combining the capacity of each unit generation module, so that the manufacturing cost can be lowered.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic diagram of a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a wind turbine generating method capable of variable capacity according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 풍력 발전 시스템이 풍량 변화가 심한 지역에서도 이용률이 높고, 발전기의 용량별 조합을 통해 다양한 용량의 풍력 발전 시스템의 제작을 가능하게 하여 제작 단가를 낮출 수 있다는 점을 설명한다.It is possible to manufacture the wind turbine system of various capacities through the combination of the capacity of the generator with high utilization rate even in the region where the wind volume change of the present invention is high in the embodiment of the present invention, .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a wind power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 시스템(100)은 발전기(10), 부스트 컨버터(30) 및 인버터(40)를 포함하고, 날개(54)를 포함하는 풍력 회전 동력 장치(52), 회전축(50)을 포함할 수 있다.1, a wind turbine system 100 according to an embodiment of the present invention includes a generator 10, a boost converter 30, and an inverter 40, (52), and a rotary shaft (50).

즉, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 시스템(100)은 고정자(12) 및 고정자(12)와 대응하는 회전자(14)로 이루어진 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)을 구비한 발전기(10), 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)에 각각 연결되어 각각의 최대 전력점을 추적하여 최대전력을 출력하는 다수의 부스트 컨버터(30), 다수의 부스트 컨버터(30)에서 출력되는 전력을 입력받아 안정화 시키는 인버터(40)를 포함하고, 풍력 회전 동력 장치(52), 회전축(50)을 포함할 수 있다.That is, the wind power generation system 100 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of unit generation modules 20, 22, and 24 including the stator 12 and the stator 12, A plurality of boost converters 30 connected to the generator 10, a plurality of unit generators 20, 22, and 24 for tracking the maximum power point to output maximum power, a plurality of boost converters 30, And an inverter 40 for receiving and stabilizing the output power, and may include a wind power rotation device 52 and a rotary shaft 50.

풍력 발전 시스템(100)은 바람의 힘을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것으로서 풍력 발전 시스템(100)을 사용하고자 하는 지면에 기둥을 설치하고, 기둥의 상단에 바람의 힘에 의해 회전되는 풍력 회전 동력 장치(54)를 설치하여 이를 통해 얻은 에너지를 발전기(10)로 보내 발전, 즉 전기 에너지를 생산하는 시스템이다.The wind power generation system 100 generates electrical energy by using the wind force. The wind power generation system 100 is provided with a column on the ground where the wind power generation system 100 is to be used. The wind power generation system 100, A device 54 is installed and the energy obtained through the device 54 is sent to the generator 10 to generate electric power, that is, electric energy.

풍력 회전 동력 장치(52)는 날개(54)의 회전력을 회전축(12)으로 전달한다.The wind power rotating device 52 transmits the rotating force of the blades 54 to the rotating shaft 12.

즉, 풍력 회전 동력 장치(52)는 바람 에너지를 기계적 에너지로 전환한다.That is, the wind power rotation device 52 converts wind energy into mechanical energy.

풍력 회전 동력 장치(52)는 수평축풍력회전장치(HAWT : Horizontal Axis Wind Turbie), 수직축풍력회전장치(VAWT: Vertical Axis Wind Turbine), 유체양력원리장치(Lifting Devices) 및 유체저항 또는 압력차 이용 장치(Drag or Pressure Difference Devices) 등이 있고, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 풍력 회전 동력 장치(52)가 채용될 수 있다.The wind power rotation device 52 may be a horizontal axis wind turbine (HAWT), a vertical axis wind turbine (VAWT), a fluid lift principle device, (Drag or Pressure Difference Devices), and the technical idea of the present invention is not limited to this, and various wind turbine rotational power devices 52 may be employed.

이와 같은 풍력 회전 동력 장치(52)에 포함 될 수 있는 날개(54)의 형태는 프로펠러형(Propeller Type), 다리우스형(Darrieus Type) 및 사보니어스형(Savonius Type) 등이 있으며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태가 채용될 수 있다.The vanes 54 that can be included in the wind turbine power unit 52 include propeller type, Darrieus type, and Savonius type. The technical idea is not limited to this, and various forms can be employed.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 날개(54)는 발전기(10)의 전체 용량에 맞는 날개(54)가 채용될 수 있다.Further, the vanes 54 that can be used in the embodiment of the present invention can be adapted to the vanes 54 that match the overall capacity of the generator 10. [

발전기(10)는 고정자(12) 및 고정자(12)와 대응하는 회전자(14)로 이루어진 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)을 포함한다.The generator 10 includes a plurality of unit generators 20, 22, 24 each comprising a stator 12 and a stator 12 and corresponding rotors 14.

발전기(10)는 풍력 회전 동력 장치(52)를 통해 얻은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환한다.The generator 10 converts the mechanical energy obtained through the wind power rotating device 52 into electric energy.

발전기(10)가 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해, 영구자석을 포함하고 있는 회전자(14)는 회전축(50)에 고정설치되고, 코일이 감겨져 있는 고정자(12)는 회전자(14)와 대응되게 설치된다.The rotor 14 including the permanent magnet is fixed to the rotary shaft 50 and the stator 12 having the coil wound thereon is rotatably supported by the rotor 14 so as to convert the mechanical energy into electric energy, Respectively.

회전자(14)는 영구자석을 포함하여 회전축(50)에 고정설치되어 있고, 고정자(12)는 코일이 감겨져 회전자(14)와 대응되게 설치된다. The rotor 14 includes a permanent magnet and is fixed to the rotary shaft 50. The stator 12 is wound around a coil and installed so as to correspond to the rotor 14. [

즉, 회전자(14)는 회전축(50)에 고정설치되고, 고정자(12)는 관형의 구조로서 회전자(14)의 외측에 회전자(14)와 마주보게 설치된다.That is, the rotor 14 is fixed to the rotary shaft 50, and the stator 12 has a tubular structure, and is installed facing the rotor 14 on the outer side of the rotor 14.

풍력 회전 동력 장치(52)에 의해 회전축(50)이 회전하게 되면, 회전축(50)에 고정설치되어 있는 회전자(14)도 회전하게 된다.When the rotating shaft 50 is rotated by the wind power rotating device 52, the rotor 14 fixed to the rotating shaft 50 is also rotated.

회전자(14)의 회전에 의해 영구자석에서 나오는 자력선을 고정자(12)가 끊음으로서 전자기 유도에 의해 고정자(12)에 전기 에너지, 즉, 전류가 발생하게 된다.Electric current, that is, electric current, is generated in the stator 12 by electromagnetic induction as the stator 12 is cut by a magnetic force line coming out of the permanent magnet by the rotation of the rotor 14.

본 발명의 실시예에서 발전기(10)는 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)을 포함 할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the generator 10 may include a plurality of unit generation modules 20, 22 and 24.

즉, 본 발명의 발전기(10)는 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)을 포함하고 있어, 풍력 발전 시스템(100)이 설치되는 장소에 발생하는 풍속에 의거하여 발전기(10)의 발전 용량을 선택, 즉 풍속에 따른 필요한 단위 발전모듈(20)만 선택하여 저풍속에서부터 고풍속에 이르기까지 발전기(10)를 최대 효율로 구동시킬 수 있다.That is, the generator 10 of the present invention includes a plurality of unit generation modules 20, 22, and 24, and generates power of the generator 10 based on the wind speed generated at a place where the wind power generation system 100 is installed. It is possible to select the capacity, that is, to select only the required unit generating module 20 according to the wind speed, and to drive the generator 10 with the maximum efficiency from low wind speed to old wind.

본 발명의 실시예에서 발전기(10)는 3개의 단위 발전모듈(20,22,24)을 포함하고 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 풍력 발전 시스템(100)이 사용되는 장소에 따라 적합한 단위 발전모듈(20)의 수를 선택하여 사용할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the generator 10 includes three unit generators 20, 22, and 24, but the technical idea of the present invention is not limited thereto. The number of unit generating modules 20 suitable for the place can be selected and used.

즉, 본 발명의 실시예에서 3개의 단위 발전모듈(20,22,24)만 포함하고 있지만 풍력 발전 시스템(100)이 설치되는 장소가 강한 바람이 부는 장소라면 3개 이상의 단위 발전모듈(20)이 발전기(10)에 포함될 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, only three unit generating modules 20, 22 and 24 are included. However, if the place where the wind power generating system 100 is installed is a place where strong wind is blowing, May be included in the generator 10.

다수의 단위 발전모듈(20,22,24)은 회전축(50)에 탈부착이 가능하게 구성될 수 있다.The plurality of unit generation modules 20, 22, and 24 can be detachably attached to the rotary shaft 50.

따라서, 발전기(10)가 포함하고 있는 단위 발전모듈(20)의 수를 자유롭게 변경할 수 있고, 단위 발전모듈(20)의 회전자(14)가 회전축(50)에 탈부착이 가능하게 구성되어 있어 회전축(50)의 회전을 통해서 회전자(14)도 회전 가능하게 된다. Therefore, the number of the unit generating modules 20 included in the generator 10 can be changed freely and the rotor 14 of the unit generating module 20 can be attached to and detached from the rotating shaft 50, The rotor 14 is also rotatable through the rotation of the rotor 50.

다수의 단위 발전모듈(20,22,24)은 다수의 단위 발전모듈(20,22,24) 중 적어도 하나는 용량이 상이할 수 있다.At least one of the plurality of unit generation modules 20, 22, 24 may have different capacities.

다수의 단위 발전모듈(20,22,24)의 용량을 상이하게 함으로서 풍력 발전 시스템(100)을 설치하는 장소에 적합한 단위 발전모듈(20)을 선택하는데 용이하다.It is easy to select the unit power generation module 20 suitable for the place where the wind power generation system 100 is installed by making the capacity of the plurality of unit power generation modules 20, 22, and 24 different.

또한, 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)의 용량을 상이하게 함으로서 다양한 용량의 풍력 발전 시스템(100)의 제작이 용이하고, 이를 통해 풍력 발전 시스템(100)의 제작 단가를 낮출 수 있다.Further, by making the capacity of the plurality of unit generators 20, 22, and 24 different from each other, it is easy to manufacture the wind turbine system 100 having various capacities, thereby reducing the manufacturing cost of the wind turbine generator 100 .

다수의 단위 발전모듈(20,22,24) 중 적어도 하나의 용량을 상이하게 하기 위해 고정자(12) 및 회전자(14)의 지름은 일정하게 유지하고, 고정자(12)에 감기는 코일의 양의 차이를 둘 수 있다.The diameters of the stator 12 and the rotor 14 are kept constant in order to make the capacities of at least one of the plurality of unit generation modules 20, 22, and 24 different, and the amount of the coils wound on the stator 12 .

또한, 다수의 단위 발전모듈(20,22,24) 중 적어도 하나의 용량을 상이하게 하기 위해 고정자(12)의 코어 부분의 두께에 차이를 둘 수 있다.In addition, the thickness of the core portion of the stator 12 may be different in order to make the capacity of at least one of the plurality of unit generation modules 20, 22, 24 different.

하지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니고, 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)의 용량을 상이하게 하기 위해 본 기술영역의 통상의 기술자가 다양한 방법으로 할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to this, and a person skilled in the art can make various changes in the capacity of a plurality of unit generation modules 20, 22, 24.

발전기(10)에서 생산되는 전류는 교류 전압이므로, 교류 전압을 직류 전압으로 바꾸기 위해 다수의 부스트 컨버터(30)로 전압을 보내기 전에 우선 교류 전압을 직류 전압으로 바꾸어 주는 정류기를 거치지만 상술한 구성은 공지기술이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Since the current generated by the generator 10 is an AC voltage, a rectifier for changing an AC voltage to a DC voltage is applied to the plurality of boost converters 30 before the AC voltage is converted to a DC voltage. Since it is a known technology, a detailed description will be omitted.

다수의 부스트 컨버터(30)는 직류 전압을 승압할 수 있다.The plurality of boost converters 30 can boost the DC voltage.

즉, 다수의 부스트 컨버터(30)는 발전기(10)를 통해 입력된 전압을 직렬연결을 통해 원하는 전압으로 승압하여 출력할 수 있다.In other words, the plurality of boost converters 30 can boost the voltage input through the generator 10 to a desired voltage through the series connection and output.

다수의 부스트 컨버터(30)는 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)에 각각 연결되어 각각의 최대 전력점을 추적하여 최대전력을 출력한다.The plurality of boost converters 30 are respectively connected to the plurality of unit power generation modules 20, 22 and 24 to track the respective maximum power points to output maximum power.

즉, 다수의 부스트 컨버터(30)는 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)과 동일한 수로 구성된다.That is, the plurality of boost converters 30 are configured in the same number as the plurality of unit generation modules 20, 22, and 24.

예를 들어, 본 발명의 실시예처럼 풍력 발전 시스템(100)이 3개의 단위 발전모듈(20,22,24)을 포함하면 3개의 부스트 컨버터(31,32,34)가 구비되고, 4개의 단위 발전모듈을 포함하면 4개의 부스트 컨버터가 구비된다.For example, as in the embodiment of the present invention, when the wind power generation system 100 includes three unit generators 20, 22, and 24, three boost converters 31, 32, and 34 are provided, When the power generation module is included, four boost converters are provided.

본 발명은 다수의 단위 발전모듈(20,22,24)에 각각 연결된 다수의 부스트 컨버터(30)를 구비하므로서 최대전력을 출력할 수 있다. The present invention includes a plurality of boost converters 30 connected to a plurality of unit generation modules 20, 22, and 24, respectively, to output maximum power.

본 발명과 달리 풍력 발전 시스템이 다수의 단위 발전모듈에 하나의 부스트 컨버터를 구비할 수 있다.Unlike the present invention, the wind power generation system may include one boost converter in a plurality of unit generation modules.

이 때, 다수의 단위 발전모듈이 직렬로 연결되어 있다면, 가장 낮은 전류가 흐르는 단위 발전모듈이 전체 전류값을 결정한다.At this time, if a plurality of unit generation modules are connected in series, the unit generation module in which the lowest current flows determines the total current value.

다수의 단위 발전모듈이 병렬로 연결되어 있다면, 가장 낮은 전압이 걸린 단위 발전모듈이 전체 전압을 결정한다.If a plurality of unit generating modules are connected in parallel, the unit generating module with the lowest voltage determines the total voltage.

그 결과, 하나의 단위 발전모듈만으로 최적의 작업포인트가 결정되고, 이 단위 발전모듈이 최적의 전력을 생산한다.As a result, an optimal working point is determined by only one unit generating module, and this unit generating module produces optimum power.

즉, 다수의 단위 발전모듈이 직렬연결의 경우에는 전류가 가장 낮은 단위 발전모듈이, 병렬연결의 경우에는 전압이 가장 낮은 단위 발전모듈이 최적의 전력을 생산한다.That is, when a plurality of unit generation modules are connected in series, the unit power generation module having the lowest current produces the lowest power. In the case of parallel connection, the unit power generation module having the lowest voltage produces the optimum power.

이렇게 되면 다수의 단위 발전모듈을 포함하는 발전기의 최대 효율을 얻을 수 없다.In this case, the maximum efficiency of the generator including a plurality of unit generation modules can not be obtained.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 각각의 단위 발전모듈(20,22,24)에 대응하는 각각의 부스트 컨버터(31,32,34)가 연결될 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the respective boost converters 31, 32, and 34 corresponding to the unit generators 20, 22, and 24 may be connected.

각각의 단위 발전모듈(20,22,24)은 각각 최적의 작업포인트가 결정되고, 각각의 단위 발전모듈(20,22,24)이 최적의 전력을 생산하게 되어 다수의 부스트 컨버터(30)는 최대전력을 출력할 수 있다.Each of the unit generating modules 20, 22 and 24 is determined to have an optimum working point, and each of the unit generating modules 20, 22 and 24 produces the optimum power, The maximum power can be outputted.

즉, 본 발명의 실시예에서 각각의 단위 발전모듈(20,22,24)의 용량이 상이하더라도 이와 연결된 3개의 부스트 컨버터(31,32,34)가 각각의 작업포인트를 개별적으로 찾아서 최대 전력점을 추적할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, even if the capacity of each unit generation module 20, 22, 24 is different, the three boost converters 31, 32, 34 connected thereto find each operation point individually, . ≪ / RTI >

다수의 부스트 컨버터(30)는 인버터(40)에 병렬로 연결될 수 있다.A plurality of boost converters 30 may be connected in parallel to the inverter 40.

따라서, 다수의 부스트 컨버터(30)는 인버터(40)에 병렬로 연결될 수 있어, 병렬로 연결된 부스트 컨버터(31,32,34)의 개수(n)에 따라 360°/n 만큼 위상지연을 가지고 동일한 스위칭 주파수를 가지는 신호로 스위칭 하는 인터리브 방식일 수 있다.Accordingly, the plurality of boost converters 30 can be connected in parallel to the inverter 40 and can have the same phase delay of 360 / n according to the number n of the boost converters 31, 32, May be interleaved to switch to a signal having a switching frequency.

인터리브 방식의 부스트 컨버터(30)는 성능면에서 부스트 컨버터(30)로 들어오는 전류(입력 전류)가 병렬 연결된 부스트 컨버터(31,32,34)에 각각 분배되기 때문에 소자의 전류정격 및 전류 스트레스를 줄일 수 있다.The interleaved boost converter 30 reduces the current rating and the current stress of the device since the current (input current) input to the boost converter 30 from the performance side is distributed to the boost converters 31, 32 and 34 connected in parallel .

또한, 입력 전류는 각각의 부스트 컨버터(31,32,34)의 입력 전류가 중첩되어 나타나기 때문에 입력 전류 리플(ripple)을 저감할 수 있고 그에 따른 인버터(40)로 보내지는 출력전압 리플을 저감할 수 있다.Also, since the input currents of the boost converters 31, 32, and 34 appear superimposed on each other, the input current ripple can be reduced and the output voltage ripple sent to the inverter 40 can be reduced .

인터리브 방식의 부스트 컨버터(30)는 제작 크기면에서 커플(coupled)형 인덕터를 사용할 수 있어 소자의 크기를 줄일 수 있다.The interleaved boost converter 30 can use a coupled-type inductor in terms of production size, thereby reducing the size of the device.

인버터(40)는 다수의 부스트 컨버터(30)에서 출력되는 전류을 입력받아 안정화 시킬 수 있다.The inverter 40 can receive and stabilize the current output from the plurality of boost converters 30.

즉, 인버터(40)는 인버터(40)로 입력되는 직류 전류를 안전하게 사용할 수 있는 교류 전류로 출력할 수 있다.In other words, the inverter 40 can output the DC current input to the inverter 40 as an AC current that can be safely used.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a wind turbine generating method capable of variable capacity according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법은 발전기가 전력을 생산하는 생산단계(S10), 다수의 부스트 컨버터가 최대 전력을 출력하는 출력단계(S20) 및 인버터가 전력를 안정화 시키는 안정화단계(S30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a capacity variable wind turbine generator according to an embodiment of the present invention includes a production step S10 for generating power by a generator, an output step S20 for outputting a maximum power of a plurality of boost converters, A stabilization step S30 for stabilizing the power.

먼저, 생산단계(S10)에서 발전기는 다수의 단위 발전모듈을 구비하고, 다수의 단위 발전모듈을 통해 각각 전력을 생산할 수 있다.First, in the production step S10, the generator includes a plurality of unit generation modules, and power can be generated through the plurality of unit generation modules.

다음으로, 출력단계(S20)에서 다수의 부스트 컨버터는 각각 다수의 단위 발전모듈에 연결되어 각각 다수의 단위 발전모듈에서 생산된 전력의 최대 전력점을 추적하여 최대 전력을 출력할 수 있다.Next, in the output step S20, each of the plurality of boost converters is connected to a plurality of unit power generation modules, and each of the plurality of boost converters tracks the maximum power point of the power generated by the plurality of unit power generation modules, thereby outputting the maximum power.

그리고 안정화단계(S30)에서 인버터는 다수의 부스트 컨버터에서 출력되는 전기를 입력 받아 안정화시킬 수 있다.In the stabilization step S30, the inverter can receive and stabilize the electricity output from the plurality of boost converters.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the drawings are merely examples of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 발전기
12 : 고정자
14 : 회전자
20 : 제1 발전모듈
22 : 제2 발전모듈
24 : 제3 발전모듈
30 : 부스트 컨버터
31 : 제1 부스트 컨버터
32 : 제2 부스트 컨버터
34 : 제3 부스트 컨버터
40 : 인버터
50 : 회전축
52 : 풍력 회전 동력 장치
54 : 날개
100 : 풍력 발전 시스템10: generator
12: Stator
14: Rotor
20: first power generation module
22: Second power generation module
24: Third power generation module
30: Boost converter
31: First boost converter
32: second boost converter
34: Third boost converter
40: Inverter
50:
52: wind power rotating power unit
54: Wings
100: Wind power system

Claims (8)

고정자 및 상기 고정자와 대응하는 회전자로 이루어진 다수의 단위 발전모듈을 구비한 발전기;
상기 다수의 단위 발전모듈에 각각 연결되어 각각의 최대 전력점을 추적하여 최대전력을 출력하는 다수의 부스트 컨버터;
상기 다수의 부스트 컨버터에서 출력되는 전력을 입력받아 안정화 시키는 인버터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템.A generator having a plurality of unit generation modules each comprising a stator and a rotor corresponding to the stator;
A plurality of boost converters connected to the plurality of unit generators to output maximum power by tracking each maximum power point;
An inverter for receiving and stabilizing power output from the plurality of boost converters;
Wherein the variable capacity wind turbine system comprises: 제1항에 있어서,
상기 다수의 단위 발전모듈 중 적어도 하나는 용량이 상이한 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the plurality of unit generation modules has a different capacity. 제1항에 있어서,
상기 다수의 단위 발전모듈은 회전축에 탈부착이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of unit generation modules are detachably attached to a rotating shaft. 제1항에 있어서,
상기 다수의 부스트 컨버터는 상기 인버터에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 용량 가변이 가능한 풍력 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of boost converters are connected in parallel to the inverter. 제1항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는 인터리브 방식인 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the boost converter is an interleaved type wind turbine generator. 발전기가 다수의 단위 발전모듈을 구비하고, 상기 다수의 단위 발전모듈을 통해 각각 전력을 생산하는 생산단계;
다수의 부스트 컨버터가 각각 상기 다수의 단위 발전모듈에 연결되어 각각 상기 다수의 단위 발전모듈에서 생산된 전력의 최대 전력점을 추적하여 최대 전력을 출력하는 출력단계;
인버터가 상기 다수의 부스트 컨버터에서 출력되는 전력을 입력 받아 안정화 시키는 안정화단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법. Wherein the generator includes a plurality of unit generation modules and generates power through the plurality of unit generation modules;
A plurality of boost converters each connected to the plurality of unit generators to track a maximum power point of the power generated by the plurality of unit generators to output a maximum power;
A stabilization step in which an inverter receives and stabilizes power output from the plurality of boost converters;
Wherein the variable capacity variable wind power generation method comprises: 제6항에 있어서,
상기 다수의 단위 발전모듈 중 적어도 하나는 용량이 상이한 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법.The method according to claim 6,
Wherein at least one of the plurality of unit generation modules has a different capacity. 제6항에 있어서,
상기 다수의 단위 발전모듈은 회전축에 탈부착이 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변이 가능한 풍력 발전 방법.The method according to claim 6,
Wherein the plurality of unit generating modules are detachably attached to a rotating shaft.
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