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수직풍력터빈 블레이드의 조정 및 제어장치

전문가 제언: ○ 이 특허는 수직 축 풍력터빈의 제어장치와 블레이드 정렬을 제어하는?? 방법에 관한 것이다. 전단 풍(wind shear) 및 바람 오 정렬을 보상하기 위한 제어장치 및 설치방법에 관한 시스템을 제안하고 있다.

○ 본 특허의 특징은 다수의 로터 블레이드를 갖는 풍력터빈의 제어방법 및 장치로써 모멘트 불균형 보상방법을 제시한다. 풍속모멘트 불균형은 수직 전단 풍, 수평 전단 풍, 바람 오 정렬, 요 오차, 또는 다른 원인에 의하여 야기된다. 이는 형상설계나 제어에 의해 조정된다.

○ 전단 풍의 전단은 서서히 변화하는 평균 성분(mean component)을 가진 변동이지만, 순간적으로 난류에 의해 변화하기도 한다. 제어시스템에서는 부하의 감소, 모터 토크의 감소 및 제어 향상을 위하여 평균 성분을 고려하여야 한다. 제어시스템은 단순한 비례, 적분 및 미분(PID) 통합 블레이드 제어기로부터 독립 블레이드 상태 공간(state space) 제어기에 이르기까지 종류가 다양하다. 어떤 종류의 제어기라도 확정된 변동이 포함되거나 보상될수록 제어 메커니즘이 향상되는데, 그 이유는 확률적인 변동의 영향이 감소하기 때문이다.

○ 바람을 에너지원으로 이용하는 풍력발전은 밤과 낮의 구분이 없고 언제 어디서나 전기의 생산이 가능한 방식이므로 많은 연구와 개발이 진행되고 있으며, 풍속이 낮고 풍량이 적은 바람의 환경에서도 발전 효율이 좋은 사보니우스(SAVONIUS) 터빈 방식과 소정의 풍속과 풍량에서 발전효율이 좋은 다리우스(DARRIEUS) 터빈 방식 등을 이용하고 있다. 회피방안으로 두 방식을 결합한 풍력제어방안과 보상방법이 새로운 대안으로 연구되고 있다. 허브에 인접하여 설치된 센서와 풍속계로 연결된 제동시스템의 연결방법이 중요하다.

○ 현재 가변풍속 제어용 대형 수직형 복합발전기의 디자인이 독일과 영국에서 시험 개발 중이다. 최첨단 디지털 제어장치와 시스템, 설치방법이 시험적으로 연구되고 있다.

저자: PEACE, Steven, John
자료유형: 특허정보