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풍력 터빈을 제어하는 방법에 있어서,상기 풍력 터빈의 로터 회전 속도 및 발전기 토크 값을 기초로 상기 풍력 터빈의 로터에서 발생하는 공력 토크를 추정하는 단계;상기 풍력 터빈의 작동 상태를 고려하여, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 추정하는 단계;상기 추정된 풍속 및 상기 로터 회전 속도를 기초로 피드포워드 피치량을 산출하는 단계; 및상기 산출된 피드포워드 피치량을 상기 풍력 터빈의 피치 명령으로 입력하는 단계를 포함하는 풍력 터빈 제어 방법
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제1항에 있어서,상기 풍력 터빈의 로터에서 발생하는 공력 토크를 추정하는 단계는상기 풍력 터빈의 드라이브 트레인 모델에 대한 운동 방정식을 기초로, 상기 공력 토크를 추정하는 풍력 터빈 제어 방법
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제1항에 있어서,상기 풍력 터빈의 로터에서 발생하는 공력 토크를 추정하는 단계는입력 프로세스 노이즈, 출력 신호 노이즈 및 상기 풍력 터빈의 상태변수 벡터 중 적어도 하나를 고려하는 칼만 필터를 이용하여, 상기 공력 토크를 추정하는풍력 터빈 제어 방법
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제3항에 있어서,상기 칼만 필터를 이용하기 위해, 상기 추정할 공력 토크를 상태변수로 하는 상태 공간식은 아래와 같이 표현될 수 있는 풍력 터빈 제어 방법
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제4항에 있어서,상기 칼만 필터는 아래의 수학식으로 표현될 수 있는(여기서, 는 상기 칼만 필터에 대한 상태변수 백터이고, L은 칼만 필터 이득값임)풍력 터빈 제어 방법
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제5항에 있어서,상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 추정하는 단계는상기 공력 토크, 피치각, 로터 회전 속도 및 풍속간의 관계식을 이용하여, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 획득하는풍력 터빈 제어 방법
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제6항에 있어서,상기 공력 토크, 피치각, 로터 회전 속도 및 풍속간의 관계식은 아래와 같이 수식화할 수 있는(여기서, 는 공기 밀도이고, R은 로터 반경이고, 는 피치각이고, v는 풍속이고, 는 선단 속도비이고, 는 공력 토크이며, Cp는 풍력 터빈의 파워 계수임)풍력 터빈 제어 방법
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제7항에 있어서,상기 관계식을 기초로, 일정 범위의 피치각, 회전속도 및 공력 토크에 대응하여 풍속이 설정된 룩업 테이블을 작성하는 단계를 더 포함하고,상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 추정하는 단계는상기 작성된 룩업 테이블을 기초로, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 획득하는풍력 터빈 제어 방법
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제8항에 있어서,상기 로터 회전 속도 및 상기 추정된 풍속의 각각에 대한 변화량을 기초로, 상기 풍력 터빈의 출력을 정격 출력이 되도록 하는 명령을 상기 풍력 터빈의 피치 명령으로 더 입력하는 단계를 더 포함하는 풍력 터빈 제어 방법
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제9항에 있어서,상기 풍력 터빈의 출력을 정격 출력이 되도록 하는 명령을 상기 풍력 터빈의 피치 명령으로 더 입력하는 단계는풍속이나 로터 회전 속도가 변화하더라도 상기 풍력 터빈의 출력이 정격 출력을 지속적으로 생성하기 위한 피치각을 상기 풍력 터빈의 피치 명령으로 더 입력하는 풍력 터빈 제어 방법
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제10항에 있어서,상기 피치각은풍속이나 로터 회전 속도가 정상 상태의 값들인 및 에서, 및 만큼 변화했을 때, 아래의 수학식을 통해 도출되는(여기서, 미분계수 및 는 피치각 및 풍속간의 상호 관계를 통해 도출되고, 은 상기 풍력 터빈의 출력을 정격 출력이 되도록 하는 피치각이며, 로서 정격 파워 출력 상태를 유지하는 조건을 등가적으로 표현한 것임
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풍력 터빈을 제어하는 장치에 있어서,상기 풍력 터빈의 로터 회전 속도 및 발전기 토크 값을 센싱하는 센싱부;상기 센싱부를 통해 센싱된 상기 로터 회전 속도 및 상기 발전기 토크 값을 기초로 상기 풍력 터빈의 로터에서 발생하는 공력 토크를 추정하는 공력 토크 추정부;상기 풍력 터빈의 작동 상태를 고려하여, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 추정하는 풍속 추정부; 및상기 추정된 풍속 및 상기 로터 회전 속도를 기초로 피드포워드 피치량을 산출하고, 상기 산출된 피드포워드 피치량을 상기 풍력 터빈의 피치 명령으로 입력하는 피드포워드 처리부를 포함하는 풍력 터빈 제어 장치
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제12항에 있어서,상기 공력 토크 추정부는상기 풍력 터빈의 드라이브 트레인 모델에 대한 운동 방정식을 기초로, 상기 공력 토크를 추정하는풍력 터빈 제어 장치
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제12항에 있어서,상기 공력 토크 추정부는입력 프로세스 노이즈, 출력 신호 노이즈 및 상기 풍력 터빈의 상태변수 벡터 중 적어도 하나를 고려하는 칼만 필터를 이용하여, 상기 공력 토크를 추정하는풍력 터빈 제어 장치
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제14항에 있어서,상기 공력 토크 추정부는상기 칼만 필터를 이용하기 위해, 상기 추정할 공력 토크를 상태변수로 하며 아래와 같이 표현된 상태 공간식을 이용하는 풍력 터빈 제어 장치(여기서, 는 로터의 회전 속도, 는 공력 토크,는 발전기 토크, 는 입력 프로세스 노이즈, 는 출력 신호 노이즈, , y는 칼만 필터에서의 상태 변수, 이고, 는 로터 관성 질량, N은 증속비, 는 발전기 회전자 관성질량, 는 발전기 토크, 는 마찰 토크임)
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제15항에 있어서,상기 공력 토크 추정부는아래의 수학식으로 표현된 칼만 필터를 이용하는(여기서, 는 상기 칼만 필터에 대한 상태변수 백터이고, L은 칼만 필터 이득값임)풍력 터빈 제어 장치
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제16항에 있어서,상기 풍속 추정부는상기 공력 토크, 피치각, 로터 회전 속도 및 풍속간의 관계식을 이용하여, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 획득하는풍력 터빈 제어 장치
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제17항에 있어서,상기 풍속 추정부는아래의 수학식을 이용하여, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 획득하는(여기서, 는 공기 밀도이고, R은 로터 반경이고, 는 피치각이고, v는 풍속이고, 는 선단 속도비이고, 는 공력 토크이며, Cp는 풍력 터빈의 파워 계수임)풍력 터빈 제어 장치
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제18항에 있어서,상기 관계식을 기초로, 일정 범위의 피치각, 회전속도 및 공력 토크에 대응하여 풍속이 미리 설정된 룩업 테이블을 더 포함하고,상기 풍속 추정부는 상기 작성된 룩업 테이블을 기초로, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 획득하는 풍력 터빈 제어 장치
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제19항에 있어서,상기 피드포워드 처리부는상기 로터 회전 속도 및 상기 추정된 풍속의 각각에 대한 변화량을 기초로, 상기 풍력 터빈의 출력을 정격 출력이 되도록 하는 명령을 상기 풍력 터빈의 피치 명령으로 더 입력하는 풍력 터빈 제어 장치
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제20항에 있어서,상기 피드포워드 처리부는 풍속이나 로터 회전 속도가 변화하더라도 상기 풍력 터빈의 출력이 정격 출력을 지속적으로 생성하기 위한 피치각을 산출하고, 상기 산출된 피치각을 상기 풍력 터빈의 피치 명령으로 더 입력하는풍력 터빈 제어 장치
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제21항에 있어서,상기 피드포워드 처리부는 풍속이나 로터 회전 속도가 정상 상태의 값들인 및 에서, 및 만큼 변화했을 때, 아래의 수학식을 통해 상기 풍력 터빈의 출력이 정격 출력을 지속적으로 생성하기 위한 피치각을 도출하는 (여기서, 미분계수 및 는 피치각 및 풍속간의 상호 관계를 통해 도출되고, 은 상기 풍력 터빈의 출력을 정격 출력이 되도록 하는 피치각이며, 로서 정격 파워 출력 상태를 유지하는 조건을 등가적으로 표현한 것임
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풍력 터빈의 로터 회전 속도 및 발전기 토크 값을 센싱하는 센싱기;상기 센싱기를 통해 센싱된 상기 로터 회전 속도 및 상기 발전기 토크 값을 기초로 상기 풍력 터빈의 로터에서 발생하는 공력 토크를 추정하고, 상기 풍력 터빈의 작동 상태를 고려하여, 상기 추정된 공력 토크에 대응하는 풍속을 추정하고, 상기 추정된 풍속 및 상기 로터 회전 속도를 기초로 피드포워드 피치량을 산출하는 피드포워드 제어기; 및상기 피드포워드 제어기에 의해 산출된 피드포워드 피치량을 기초로, 상기 풍력 터빈의 피치각을 제어하는 풍력 터빈 제어기를 포함하는 풍력 터빈 제어 시스템
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제23항에 있어서,상기 피드포워드 제어기는상기 로터 회전 속도 및 상기 추정된 풍속의 각각에 대한 변화량을 기초로, 상기 풍력 터빈의 출력을 정격 출력이 되도록 하는 명령을 상기 풍력 터빈 제어기에 더 입력하는풍력 터빈 제어 시스템
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