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WO2018182086A1 - 파력 발전 설비 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

파력 발전 설비 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2018182086A1
WO2018182086A1 PCT/KR2017/004160 KR2017004160W WO2018182086A1 WO 2018182086 A1 WO2018182086 A1 WO 2018182086A1 KR 2017004160 W KR2017004160 W KR 2017004160W WO 2018182086 A1 WO2018182086 A1 WO 2018182086A1
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WO
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energy
kinetic energy
path
power generation
rotational kinetic
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2017/004160
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English (en)
French (fr)
Inventor
성용준
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Ingine Inc
Original Assignee
Ingine Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US15/533,324 priority patent/US10794355B2/en
Priority to JP2017533970A priority patent/JP2020516209A/ja
Priority to DK17726104.7T priority patent/DK3611370T3/da
Priority to ES17726104T priority patent/ES2913056T3/es
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • It relates to a system and method for controlling a wave power plant, and more particularly to a system and method for providing resilience in the step of converting wave energy into rotational kinetic energy in the wave power plant.
  • wave power generation is a technology for producing electrical energy by using the continuously generated wave movement, it is possible to continuously produce energy.
  • a power transmission unit for transmitting wave energy and a kinetic conversion unit for converting the received kinetic energy into rotational kinetic energy used for power generation are stable. What is needed is a method and system that effectively provides resilience to maintain state.
  • the power generation facility control system includes a power transmission unit including a connection member for transmitting the kinetic energy of the buoyancy body moving by the wave energy, converting the kinetic energy received from the power transmission unit to the rotational kinetic energy of the rotating body
  • the motion converting unit, the first path receives the rotational kinetic energy from the motion conversion unit to generate electric power, and the rotational kinetic energy received by the rotational kinetic energy from the motion conversion unit stored or restored using the stored energy It includes a second path to the conversion unit.
  • the first path includes a generator for generating alternating current power using the rotational kinetic energy.
  • the power generation facility control system further includes a power generation control unit for controlling the output AC power of the generator in a three-phase current rectification method.
  • the second path transmits the rotational kinetic energy restored using the stored energy when the tension of the connecting member is less than the reference value or the RPM of the rotating body is less than the reference value to the motion conversion unit.
  • the second path includes a storage unit in which the rotational kinetic energy is stored, and a motor driven using the rotational kinetic energy or the energy stored in the storage unit.
  • the power generation facility control system further includes a restoring force control unit for controlling the amount of energy transfer between the motor and the motion conversion unit by an inverter switching method.
  • the storage unit includes a condenser in which the rotational kinetic energy is converted into electrical energy and stored.
  • the second path further includes a transmission for converting the rotational speed and torque according to the rotational kinetic energy transmitted between the motor and the motion conversion unit.
  • the power generation equipment control system includes a power transmission unit including a connection member for transmitting the kinetic energy generated from the natural force, the kinetic conversion unit for converting the kinetic energy received from the power transmission unit to the rotational kinetic energy of the rotating body
  • a power generation path that receives rotational kinetic energy from the kinetic converter and generates electric power, and transmits the kinetic energy that is stored by storing the stored kinetic energy from the kinetic converter or restored using the stored energy. It includes a resilience control path.
  • the power generation facility control system further includes a control unit for controlling the motion conversion unit to transmit the rotational kinetic energy to the power generation path when the magnitude of the rotational kinetic energy output from the motion conversion unit is more than a predetermined threshold value.
  • the power generation equipment control system is the rotational energy output from the kinetic converter is less than a predetermined threshold value when the kinetic converter transfers the kinetic energy to the restoring force control path or rotates from the restoring force control path It further includes a control unit for controlling to receive the kinetic energy.
  • control unit to transfer the rotational kinetic energy is restored by using the stored energy from the restoring force control path when the tension of the connection member is below the reference value or the RPM of the rotating body is below the reference value. To control.
  • the power generation facility control system further includes a power generation control unit for controlling the output AC power of the power generation path in a three-phase current rectification scheme.
  • the power generation facility control system further includes a restoring force control unit for controlling the energy transfer amount between the restoring force control path and the motion conversion unit by an inverter switching method.
  • the restoring force control path includes a storage unit in which the rotational kinetic energy is converted and stored, and a motor driven using the rotational kinetic energy or the energy stored in the storage unit.
  • the restoring force control path further includes a transmission for converting the rotational speed and torque according to the rotational kinetic energy transmitted between the motor and the motion conversion unit.
  • the power generation equipment control method using the connection member for transmitting the kinetic energy generated from the natural force to the kinetic conversion unit, the kinetic conversion unit converts the kinetic energy into rotational kinetic energy of the rotating body, Measuring the magnitude of the rotational kinetic energy output from the kinetic converter, and determining the energy transfer direction for the power generation path and the energy transfer direction and energy transfer amount for the resilience control path based on the measured magnitude of the rotational kinetic energy. Steps.
  • the determining of the energy transfer direction and the energy transfer ratio may include: when the magnitude of the rotational kinetic energy output from the kinetic converter is greater than or equal to a predetermined threshold value, the kinetic converter outputs the rotational kinetic energy to the power generation path. Controlling to deliver.
  • the determining of the energy transfer direction and the energy transfer ratio may include: when the magnitude of the rotational kinetic energy is less than a predetermined threshold, the kinetic converter transfers the rotational kinetic energy to the restoring force control path or controls the restoring force control. Controlling to receive rotational kinetic energy from the path.
  • the determining of the energy transfer direction and the energy transfer ratio may include: when the tension of the connection member is equal to or less than the reference value or when the RPM of the rotor is equal to or less than the reference value, the motion conversion unit rotates rotational kinetic energy from the restoring force control path. Controlling to receive the.
  • the method for controlling a power generation facility further includes controlling the output AC power of the power generation path in a three-phase current rectification scheme.
  • the method for controlling a power plant further includes the step of controlling the amount of energy transfer between the restoring force control path and the motion conversion unit by an inverter switching method.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a power plant control system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a power plant control system according to an embodiment
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a power plant control system according to an embodiment
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a power plant control method according to an embodiment.
  • first or second may be used to describe various components, but such terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one component from another component.
  • first component may be referred to as a second component
  • second component may also be referred to as a first component.
  • the power generation facility control system may be part of a wave power generation system that generates power from wave energy that can be changed by various environmental factors and supplies the power system.
  • the power generation facility control system may include an energy absorbing unit 110 for transmitting wave energy by natural force into the power generation facility.
  • the energy absorbing unit 110 may include, for example, a buoyancy body and a power transmission unit.
  • the buoyancy body can be placed where it can receive the wave energy and move.
  • the buoyancy body may be a buoy moving by the kinetic energy of the wave.
  • the power transmission unit may serve to transfer kinetic energy generated according to the movement of the buoyancy body into the power generation facility to supply power to the power generation facility.
  • the power transmission unit may include a connection member capable of transmitting kinetic energy, such as a wire, a rope, a chain, and a sprocket.
  • the power generation facility control system may include a kinetic converter 120 for converting the kinetic energy received from the energy absorbing unit 110 into rotational kinetic energy.
  • the buoyancy body of the energy absorbing unit 110 has a total of six degrees of freedom, such as shifting in the x, y, and z axes according to the movement of the wave, or rotational movement such as yaw, pitch, and roll. (6 Degree of Freedom) exercise, the movement of the buoyancy body may be transmitted to the motion converter 120 through the power transmission unit.
  • the power transmission unit may be arranged to substantially reciprocate according to the six degrees of freedom movement of the buoyancy body, and the motion converter 120 may include a rotating shaft capable of converting the reciprocating motion of the power transmission unit into a rotational motion. It may include a rotating body.
  • the power generation equipment control system receives the rotational kinetic energy from the first path and the kinetic conversion unit 120 to generate power by receiving the rotational kinetic energy from the kinetic converter 120, or use the stored energy It may include a second path for providing the kinetic energy restored by the motion conversion unit 120.
  • the first path may be a power generation path including an speed increaser 130, a generator 140, and a power generation controller 150.
  • the first path may be configured to receive energy in one direction from the motion converter 120.
  • the speed increaser 130 may perform a function of converting rotational speed and torque of rotational kinetic energy transmitted using a gear or the like.
  • the speed increaser 130 may increase the rotation speed and reduce the torque.
  • the generator 140 may include an alternator for producing alternating current power to be supplied to the system.
  • the power generation controller 150 of the three-phase current rectification method may be provided for output control of the generator 140.
  • the second path may be a restoring force control path including a transmission 160, a motor 170, a condenser 180, and a restoring force controller 190.
  • the second path may be configured to transfer energy with each other in both directions with the motion converter 120.
  • the transmission 160 may perform a function of converting rotational speed and torque of rotational kinetic energy transmitted using a gear or the like.
  • the motor 170 may serve as a medium for storing the rotational kinetic energy when the rotational kinetic energy is received.
  • the rotational kinetic energy of the motor 170 may be converted into electrical energy and stored in the condenser 180.
  • the motor 170 may restore the rotational kinetic energy using the energy stored in the condenser 180 and transmit the restored kinetic energy to the kinetic converter 120.
  • the motor 170 rotates the stored energy.
  • the kinetic energy may be restored and provided to the kinetic converter 120.
  • An inverter switching type restoring force controller 190 may be provided to control the energy transfer amount using the motor 170.
  • the condenser 180 may be replaced with any suitable storage that can store or convert the rotational kinetic energy with or without conversion.
  • the capacitor 180 may be designed to be connected to an energy storage system (ESS) on a power generation path so that energy may be bidirectionally transferred to each other as needed.
  • ESS energy storage system
  • the power generation controller 150 may control the output of the generator 140 in a three-phase current rectification method
  • the restoring force controller 190 may control the amount of energy transfer using the motor 170 in an inverter switching method.
  • the three-phase current rectification method has the advantage of relatively low cost and low power consumption in implementing the control unit, and has excellent stability and reliability.
  • the three-phase current rectifying method when the input rotational kinetic energy is low, that is, for example, when the RPM of the motion converter 120 is low, the deterioration of the control performance tends to be large.
  • additional power may be consumed in the switching control, and stability and reliability may be relatively low.
  • the inverter switching method may have excellent control performance and limited input / output threshold value.
  • the power generation control unit 150 and the restoring force control unit 190 mainly generate rotational kinetic energy while the RPM of the motion conversion unit 120 is maintained at a predetermined level or more. Providing power to the first path and progressing, and in a situation where the RPM of the motion converter 120 is lowered to a predetermined level, the rotational kinetic energy is provided to the second path to store energy or insufficient rotational kinetic energy from the second path. You can be provided.
  • the operation of the first path and the second path may be controlled by comparing the magnitude of the rotational kinetic energy output from the motion converter 120 with a predetermined threshold value.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a power plant control system according to an embodiment;
  • the structure shown in FIG. 2 may be part of an example of implementing the power plant control system of FIG. 1.
  • the power generation facility control system includes an energy absorber 210, a motion converter 220, an accelerator 230, a generator 240, an AC / DC converter 250, a DC / AC converter 260. It may include. In addition, the power generation facility control system may further include a transmission 270, a motor 280, and a condenser 290.
  • the energy absorbing unit 210 may collect the wave energy through the buoyancy body and the power transmission unit to transfer the kinetic energy in the form of reciprocating motion. Although the energy absorbing unit 210 is described with reference to an embodiment of collecting kinetic energy using wave energy, a configuration for collecting and transferring kinetic energy generated using other natural forces may be additionally or alternatively included.
  • the kinetic converter 220 converts the kinetic energy received from the energy absorbing unit 210 into a rotational kinetic energy form.
  • the motion converter 220 may include a rotating shaft and a rotating body capable of converting a reciprocating motion into a rotational motion.
  • the power generation facility control system may include a power generation path having a motion converting unit 220 as a branch point, and a restoring force control path.
  • the power generation path may include a speed increaser 230, a generator 240, an AC / DC converter 250, a DC / AC converter 260, and the restoring force control path may include a transmission 270, a motor 280, and a condenser. 290 may include.
  • the motion conversion unit 220 is configured to transfer energy in one direction with respect to the power generation path, and is configured to transfer energy to each other in both directions with the restoring force control path.
  • the power generation path is a system that makes power generated in the generator 240 easy to transmit using the speed increaser 230, the generator 240, the AC / DC converter 250, the DC / AC converter 260, and the like. Can be supplied to Here, the output power of the generator 240 may be controlled by a three-phase current rectification method having a high threshold but excellent stability.
  • the restoring force control path may compensate for the performance degradation of the energy absorber 210 and the motion converter 220 due to the irregularities of the natural force by using the transmission 270, the motor 280, and the condenser 290. Specifically, when the tension of the connection member of the energy absorbing unit 210 is reduced to below the reference value or when the RPM of the rotating body of the motion conversion unit 220 is reduced to below the reference value, the restoring force to compensate for the motion conversion unit (220).
  • the amount of energy transfer between the restoring force control path using the motor 280 and the motion converter 220 may be controlled by an inverter switching method having excellent control performance and a low threshold lower limit.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a power plant control system according to an embodiment;
  • the structure shown in FIG. 3 may be part of an example implementation of the power plant control system of FIG. 1.
  • the power plant control system is a buoyancy body 310, motion converter 320, gearbox 330, generator 340, AC / DC converter 350, ESS 355, DC / AC It may include a transducer 360.
  • the power generation facility control system may further include a transmission 370, a motor 380, and a condenser 390.
  • the power generation facility control system may include a power generation path and a restoring force control path having the exercise converter 320 as a branch point.
  • the power generation path may include a speed increaser 330, a generator 340, an AC / DC converter 350, an ESS 355, and a DC / AC converter 360, and the restoring force control path may include a transmission 370 and a motor. 380 and a condenser 390.
  • the motion conversion unit 220 is configured to transfer energy in one direction with respect to the power generation path, and is configured to transfer energy to each other in both directions with the restoring force control path.
  • the ESS 355 on the power generation path and the condenser 390 on the resilience control path are configured to transfer energy to each other.
  • the ESS 355 and the capacitor 390 are represented as being directly connected, but alternatively or additionally, a connection relationship for energy transfer may be established between other components on each path.
  • the ESS 355 on the power generation path may be configured to deliver energy directly to the motor 380 on the resilience control path, the AC / DC converter 350 and the DC / AC converter on the power generation path. 360 may be directly connected to the condenser 390 on the restoring force control path.
  • FIGS. 4 is a flowchart illustrating a power plant control method according to an embodiment.
  • the power plant control method according to an embodiment may be used, for example, to operate the power plant control system shown in FIGS.
  • step 410 the rotational kinetic energy of the kinetic converter may be measured.
  • irregular rotational kinetic energy may be output by various factors. Therefore, the power generation path and the restoring force control path can be controlled based on the rotational kinetic energy output from the motion conversion unit.
  • the rotational kinetic energy of the motion conversion unit may be measured through RPM of the rotating body performing the rotational motion.
  • the tension of the connecting member included in the energy absorbing portion or the kinetic conversion portion, etc. may additionally or alternatively be measured.
  • the energy transfer direction and transfer rate for each of the power generation path and the resilience control path can be determined.
  • the kinetic converter is configured to transfer energy in one direction with respect to the power generation path, and is configured to transfer energy to each other in both directions with the restoring force control path.
  • the motion converter may determine how much kinetic energy is to be transmitted to the power generation path using parameters such as the magnitude of the rotational kinetic energy measured in step 410.
  • the motion conversion unit may determine whether to control to transfer the kinetic energy to the restoring force control path or vice versa.
  • the kinetic converter may transmit the rotational kinetic energy to the power generation path to allow the power production to proceed.
  • the magnitude of the rotational kinetic energy is less than a predetermined threshold value, while the motion converter exchanges the rotational kinetic energy with the restoring force control path, the restoring force may be controlled to prevent performance degradation of the energy absorbing unit or the kinetic conversion unit.
  • the rotational kinetic energy transfer between the kinematic converter and the restoring force control path is for example when the tension of the connecting member included in the energy absorbing unit is below the reference value and / or when the RPM of the rotor included in the kinematic converter is below the reference value.
  • Rotational kinetic energy may be transmitted from the path to the motion converter. In other cases, rotational kinetic energy may be transmitted from the motion converter to the restoring force control path.
  • step 430 the amount of power generation can be controlled by the three-phase current rectification method using the rotational kinetic energy transmitted to the power generation path, the motion conversion unit, etc. by the inverter switching method using the rotational kinetic energy transmitted to the restoring force control path It is possible to control the resilience of the.
  • the embodiments have been described centering on systems and methods for controlling wave power generation facilities that generate power from wave energy and supply it to the power system, the embodiments are alternative natural forces that provide power that can be varied by various environmental factors. It can also be applied to power plants using.
  • the embodiments described above may be implemented as hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components.
  • the devices, methods, and components described in the embodiments may include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable gates (FPGAs). It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

발전 설비 제어 시스템은 파력 에너지에 의해 움직이는 부력체의 운동 에너지를 전달하는 연결 부재를 포함하는 동력 전달부, 상기 동력 전달부로부터 전달 받은 운동 에너지를 회전 운동 에너지로 변환하는 운동 변환부, 상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 전력을 생성하는 제1 경로, 및 상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 저장하거나 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 상기 운동 변환부에 전달하는 제2 경로를 포함한다.

Description

파력 발전 설비 제어 시스템 및 방법
파력 발전 설비를 제어하는 시스템 및 방법에 연관되며, 보다 구체적으로는 파력 발전 설비에서 파력 에너지를 회전 운동 에너지로 변환하는 단계에서 복원력을 제공하는 시스템 및 방법에 연관된다.
조수간만의 차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 조력 발전과, 바닷물의 빠른 유속을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 조류 발전 및 파도 물결을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 파력 발전이 주목 받고 있다. 특히, 파력 발전은 끊임없이 발생되는 파도의 움직임을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 기술로서, 지속적으로 에너지를 생산할 수 있다.
다만, 파도의 특성상 불규칙적인 운동 에너지가 제공되므로 이를 이용하여 안정적으로 에너지를 생산하기 위해서는 파도 에너지를 전달하는 동력 전달부 및 전달 받은 운동 에너지를 발전에 이용되는 회전 운동 에너지로 변환하는 운동 변환부가 안정적인 상태를 유지할 수 있도록 복원력을 효과적으로 제공하는 방법 및 시스템이 요구된다.
선행기술 특허문헌
한국공개특허 제10-2015-0120709호
일본등록특허 제5260092호
일측에 따르면, 발전 설비 제어 시스템은 파력 에너지에 의해 움직이는 부력체의 운동 에너지를 전달하는 연결 부재를 포함하는 동력 전달부, 상기 동력 전달부로부터 전달 받은 운동 에너지를 회전체의 회전 운동 에너지로 변환하는 운동 변환부, 상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 전력을 생성하는 제1 경로, 및 상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 저장하거나 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 상기 운동 변환부에 전달하는 제2 경로를 포함한다.
일실시예에서, 상기 제1 경로는 상기 회전 운동 에너지를 이용하여 교류 전력을 생성하는 발전기를 포함한다. 일실시예에서, 상기 발전 설비 제어 시스템은 상기 발전기의 출력 교류 전력을 3상 전류 정류 방식으로 제어하는 발전 제어부를 더 포함한다.
일실시예에서, 상기 제2 경로는 상기 연결 부재의 장력이 기준치 이하인 경우 또는 상기 회전체의 RPM이 기준치 이하인 경우 상기 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 상기 운동 변환부에 전달한다.
일실시예에서, 상기 제2 경로는, 상기 회전 운동 에너지가 저장되는 저장부, 및 상기 회전 운동 에너지 또는 상기 저장부에 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 모터를 포함한다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 상기 모터 및 상기 운동 변환부 간의 에너지 전달량을 인버터 스위칭 방식으로 제어하는 복원력 제어부를 더 포함한다.
일실시예에서, 상기 저장부는 상기 회전 운동 에너지가 전기 에너지로 변환되어 저장되는 콘덴서를 포함한다.
일실시예에서, 상기 제2 경로는 상기 모터 및 상기 운동 변환부 사이에서 전달되는 회전 운동 에너지에 따른 회전 속도 및 토크를 변환하는 변속기를 더 포함한다.
다른 일측에 따르면, 발전 설비 제어 시스템은 자연력으로부터 발생된 운동 에너지를 전달하는 연결 부재를 포함하는 동력 전달부, 상기 동력 전달부로부터 전달 받은 운동 에너지를 회전체의 회전 운동 에너지로 변환하는 운동 변환부, 상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 전력을 생성하는 발전 경로, 및 상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 저장하거나 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 상기 운동 변환부에 전달하는 복원력 제어 경로를 포함한다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 이상인 경우 상기 운동 변환부가 상기 발전 경로에 회전 운동 에너지를 전달하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로에 회전 운동 에너지를 전달하거나 상기 복원력 제어 경로로부터 회전 운동 에너지를 전달받도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.
일실시예에서, 상기 제어부는 상기 연결 부재의 장력이 기준치 이하인 경우 또는 상기 회전체의 RPM이 기준치 이하인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로로부터 상기 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 전달하도록 제어한다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 상기 발전 경로의 출력 교류 전력을 3상 전류 정류 방식으로 제어하는 발전 제어부를 더 포함한다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 상기 복원력 제어 경로 및 상기 운동 변환부 간의 에너지 전달량을 인버터 스위칭 방식으로 제어하는 복원력 제어부를 더 포함한다.
일실시예에서, 상기 복원력 제어 경로는, 상기 회전 운동 에너지가 변환되어 저장되는 저장부, 및 상기 회전 운동 에너지 또는 상기 저장부에 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 모터를 포함한다.
일실시예에서, 상기 복원력 제어 경로는 상기 모터 및 상기 운동 변환부 사이에서 전달되는 회전 운동 에너지에 따른 회전 속도 및 토크를 변환하는 변속기를 더 포함한다.
다른 일측에 따르면, 발전 설비 제어 방법은 연결 부재를 이용하여 자연력으로부터 발생된 운동 에너지를 운동 변환부에 전달하는 단계, 상기 운동 변환부에서 상기 운동 에너지를 회전체의 회전 운동 에너지로 변환하는 단계, 상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 회전 운동 에너지의 크기에 기초하여 발전 경로에 대한 에너지 전달량 및 복원력 제어 경로에 대한 에너지 전달 방향 및 에너지 전달량을 결정하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 에너지 전달 방향 및 에너지 전달 비율을 결정하는 단계는, 상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 이상인 경우 상기 운동 변환부가 상기 발전 경로에 회전 운동 에너지를 전달하도록 제어하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 에너지 전달 방향 및 에너지 전달 비율을 결정하는 단계는, 상기 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로에 회전 운동 에너지를 전달하거나 상기 복원력 제어 경로로부터 회전 운동 에너지를 전달받도록 제어하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 에너지 전달 방향 및 에너지 전달 비율을 결정하는 단계는, 상기 연결 부재의 장력이 기준치 이하인 경우 또는 상기 회전체의 RPM이 기준치 이하인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로로부터 회전 운동 에너지를 전달받도록 제어하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 방법은 상기 발전 경로의 출력 교류 전력을 3상 전류 정류 방식으로 제어하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 방법은 상기 복원력 제어 경로 및 상기 운동 변환부 간의 에너지 전달량을 인버터 스위칭 방식으로 제어하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 일실시예에 따른 발전 설비 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 발전 설비 제어 시스템의 개요도이다.
도 3은 일실시예에 따른 발전 설비 제어 시스템의 개요도이다.
도 4는 일실시예에 따른 발전 설비 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되지 않는다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 발전 설비 제어 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 일실시예에 따른 발전 설비 제어 시스템은 다양한 환경적 요인에 의해 변화할 수 있는 파도 에너지로부터 전력을 생산하여 전력 계통에 공급하는 파력 발전 시스템의 일부일 수 있다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 자연력에 의한 파도 에너지를 발전 설비 내로 전달하는 에너지 흡수부(110)를 포함할 수 있다. 에너지 흡수부(110)는 예를 들어 부력체 및 동력 전달부를 포함할 수 있다. 부력체는 파도 에너지를 받아서 움직일 수 있는 곳에 배치될 수 있다. 예를 들어, 부력체는 파도의 운동 에너지에 의해 움직이는 부표일 수 있다. 동력 전달부는 부력체의 움직임에 따라 발생한 운동 에너지를 발전 설비 내에 동력을 공급하기 위하여 발전 설비 내로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 동력 전달부는 와이어, 로프, 체인, 스프로킷과 같이 운동 에너지를 전달할 수 있는 연결 부재를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 에너지 흡수부(110)로부터 전달 받은 운동 에너지를 회전 운동 에너지로 변환하는 운동 변환부(120)를 포함할 수 있다. 에너지 흡수부(110)의 부력체는 파도의 움직임에 따라 x, y, z 축으로 변이운동을 하거나, 요우(yaw), 피치(pitch), 롤(roll) 등의 회전운동 등 총 6 자유도(6 Degree of Freedom) 운동을 하게 되는데, 이러한 부력체의 운동이 동력 전달부를 통해 운동 변환부(120)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 부력체의 6 자유도 움직임에 따라 동력 전달부가 실질적으로 왕복 운동을 하도록 배치될 수 있으며, 운동 변환부(120)는 이러한 동력전달부의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환할 수 있는 회전축 및 회전체를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 운동 변환부(120)로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 전력을 생성하는 제1 경로 및 운동 변환부(120)로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 저장하거나 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 운동 변환부(120)에 제공하는 제2 경로를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 제1 경로는 증속기(130), 발전기(140) 및 발전 제어부(150)를 포함하는 발전 경로일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 경로는 운동 변환부(120)로부터 단방향으로 에너지를 전달 받도록 구성될 수 있다. 증속기(130)는 기어 등을 이용하여 전달되는 회전 운동 에너지의 회전 속도 및 토크를 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 증속기(130)를 통해 회전 속도를 높이고 토크를 낮출 수 있다. 발전기(140)는 계통에 공급될 교류 전력을 생산하는 교류 발전기를 포함할 수 있다. 발전기(140)의 출력 제어를 위하여 3상 전류 정류 방식의 발전 제어부(150)가 구비될 수 있다.
일실시예에서, 제2 경로는 변속기(160), 모터(170), 콘덴서(180) 및 복원력 제어부(190)를 포함하는 복원력 제어 경로일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 경로는 운동 변환부(120)와 양방향으로 서로 에너지를 전달 가능하도록 구성될 수 있다. 변속기(160)는 기어 등을 이용하여 전달되는 회전 운동 에너지의 회전 속도 및 토크를 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
일실시예에서, 모터(170)는 회전 운동 에너지를 전달 받는 경우 회전 운동 에너지를 저장하기 위한 매개 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 모터(170)의 회전 운동 에너지는 전기 에너지로 변환되어 콘덴서(180)에 저장될 수 있다. 또한, 모터(170)는 콘덴서(180)에 저장된 에너지를 이용하여 회전 운동 에너지를 복원하여 운동 변환부(120)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 파도의 불규칙성 또는 다른 조건의 변화로 인하여 운동 변환부(120)에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기 또는 동력전달부의 장력이 일정하게 유지되기 어려운 경우, 모터(170)는 저장된 에너지를 회전 운동 에너지로 복원하여 운동 변환부(120)에 제공할 수 있다. 모터(170)를 이용한 에너지 전달량 제어를 위하여 인버터 스위칭 방식의 복원력 제어부(190)가 구비될 수 있다.
일실시예에서, 콘덴서(180)는 회전 운동 에너지를 변환하거나 변환하지 않은 채로 저장할 수 있는 임의의 적합한 저장부로 대체될 수 있다. 또한, 콘덴서(180)는 발전 경로 상의 에너지 저장 장치(Energy Storage System; ESS)와 연결되어 필요에 따라 에너지를 서로 양방향으로 전달 가능하도록 설계될 수 있다.
일실시예에서, 발전 제어부(150)는 3상 전류 정류 방식으로 발전기(140)의 출력을 제어하고, 복원력 제어부(190)는 인버터 스위칭 방식으로 모터(170)를 이용한 에너지 전달량을 제어할 수 있다. 3상 전류 정류 방식의 경우 제어부 구현에 비교적 낮은 비용이 소요되고 소모 전력이 적다는 장점이 있으며, 안정성 및 신뢰도가 상대적으로 우수하다. 다만, 3상 전류 정류 방식은 입력되는 회전 운동 에너지가 낮은 경우, 즉 예를 들어 운동 변환부(120)의 RPM이 낮은 경우에는 제어 성능의 저하가 큰 편이다. 이에 비하여, 인버터 스위칭 방식의 경우 스위칭 제어에 추가적 전력이 소모될 수 있고 안정성 및 신뢰도가 상대적으로 낮은 편이지만 제어 성능이 우수하고 입출력 임계(threshold) 값이 제한적이지 않다는 장점이 있다.
이와 같은 3상 전류 정류 방식 및 인버터 스위칭 방식의 차이점을 고려하여, 발전 제어부(150) 및 복원력 제어부(190)는 운동 변환부(120)의 RPM이 일정 수준 이상으로 유지되는 동안에는 회전 운동 에너지를 주로 제1 경로에 제공하여 발전을 진행하고, 운동 변환부(120)의 RPM이 일정 수준 미만으로 낮아진 상황에서는 회전 운동 에너지를 제2 경로에 제공하여 에너지를 저장하거나 제2 경로로부터 부족한 회전 운동 에너지를 제공 받을 수 있다.
즉, 운동 변환부(120)에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기를 미리 결정된 임계 값과 비교하여 제1 경로 및 제2 경로의 동작을 제어할 수 있다. 이와 같이 3상 전류 정류 방식 및 인버터 스위칭 방식의 제어를 개별 경로에서 병행하여 사용함으로써, 다소 불규칙적인 회전 운동 에너지 출력에도 성능 저하를 최소화하여 효율적으로 대응할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 발전 설비 제어 시스템의 개요도이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 구조는 도 1의 발전 설비 제어 시스템을 구현한 예의 일부일 수 있다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 에너지 흡수부(210), 운동 변환부(220), 증속기(230), 발전기(240), AC/DC 변환기(250), DC/AC 변환기(260)를 포함할 수 있다. 또한, 발전 설비 제어 시스템은 변속기(270), 모터(280) 및 콘덴서(290)를 더 포함할 수 있다.
에너지 흡수부(210)는 부력체 및 동력 전달부를 통해 파력 에너지를 수집하여 왕복 운동 등의 형태로 운동 에너지를 전달할 수 있다. 에너지 흡수부(210)가 파력 에너지를 이용하여 운동 에너지를 수집하는 실시예를 중심으로 설명되지만, 다른 자연력을 이용하여 발생된 운동 에너지를 수집하여 전달하는 구성이 추가적으로 또는 대안적으로 포함될 수 있다.
운동 변환부(220)는 에너지 흡수부(210)로부터 전달 받은 운동 에너지를 회전 운동 에너지 형태로 변환하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 운동 변환부(220)는 왕복 운동을 회전 운동으로 변환할 수 있는 회전축 및 회전체를 포함할 수 있다.
발전 설비 제어 시스템은 운동 변환부(220)를 분기점으로 하는 발전 경로 및 복원력 제어 경로를 포함할 수 있다. 발전 경로는 증속기(230), 발전기(240), AC/DC 변환기(250), DC/AC 변환기(260)를 포함할 수 있고, 복원력 제어 경로는 변속기(270), 모터(280) 및 콘덴서(290)를 포함할 수 있다. 운동 변환부(220)는 발전 경로에 대하여 단방향으로 에너지를 전달할 수 있도록 구성되고, 복원력 제어 경로와는 양방향으로 서로 에너지를 전달할 수 있도록 구성된다.
발전 경로는 증속기(230), 발전기(240), AC/DC 변환기(250), DC/AC 변환기(260) 등을 이용하여 발전기(240)에서 생산된 전력을 송전에 용이한 형태로 만들어 계통에 공급할 수 있다. 여기서, 발전기(240)의 출력 전력은 임계 값이 높지만 안정성이 뛰어난 3상 전류 정류 방식으로 제어될 수 있다.
복원력 제어 경로는 변속기(270), 모터(280) 및 콘덴서(290)를 이용하여 자연력의 불규칙성으로 인한 에너지 흡수부(210) 및 운동 변환부(220)의 성능 저하를 보완할 수 있다. 구체적으로, 에너지 흡수부(210)의 연결 부재의 장력이 기준치 이하로 감소된 경우 또는 운동 변환부(220)의 회전체의 RPM이 기준치 이하로 감소된 경우에 이를 보완하기 위한 복원력을 운동 변환부(220)에 전달할 수 있다. 여기서, 모터(280)를 이용한 복원력 제어 경로와 운동 변환부(220) 상호 간의 에너지 전달량은 제어 성능이 뛰어나고 임계 값 하한이 낮은 인버터 스위칭 방식으로 제어될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 발전 설비 제어 시스템의 개요도이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 구조는 도 1의 발전 설비 제어 시스템을 구현한 예의 일부일 수 있다.
일실시예에서, 발전 설비 제어 시스템은 부력체(310), 운동 변환부(320), 증속기(330), 발전기(340), AC/DC 변환기(350), ESS(355), DC/AC 변환기(360)를 포함할 수 있다. 또한, 발전 설비 제어 시스템은 변속기(370), 모터(380) 및 콘덴서(390)를 더 포함할 수 있다.
도 2의 발전 설비 제어 시스템과 유사하게, 발전 설비 제어 시스템은 운동 변환부(320)를 분기점으로 하는 발전 경로 및 복원력 제어 경로를 포함할 수 있다. 발전 경로는 증속기(330), 발전기(340), AC/DC 변환기(350), ESS(355), DC/AC 변환기(360)를 포함할 수 있고, 복원력 제어 경로는 변속기(370), 모터(380) 및 콘덴서(390)를 포함할 수 있다. 운동 변환부(220)는 발전 경로에 대하여 단방향으로 에너지를 전달할 수 있도록 구성되고, 복원력 제어 경로와는 양방향으로 서로 에너지를 전달할 수 있도록 구성된다.
도 3에 도시된 발전 설비 제어 시스템 및 도 2에 도시된 발전 설비 제어 시스템 간의 차이점은, 발전 경로 상의 ESS(355) 및 복원력 제어 경로 상의 콘덴서(390)가 서로 에너지를 전달할 수 있도록 구성된다는 점이다. 또한, 도시된 예에서는 ESS(355) 및 콘덴서(390) 사이가 직접적으로 연결된 것으로 표현되었으나, 각 경로 상의 다른 구성 간에도 대안적으로 또는 추가적으로 에너지 전달을 위한 연결 관계가 설정될 수 있다. 예를 들어, 설계에 따라서는 발전 경로 상의 ESS(355)가 복원력 제어 경로 상의 모터(380)에 직접 에너지를 전달하도록 구성될 수 있으며, 발전 경로 상의 AC/DC 변환기(350) 및 DC/AC 변환기(360)가 복원력 제어 경로 상의 콘덴서(390)와 직접 연결될 수도 있다. 이러한 연결 관계를 통해 각 경로 상에 저장되는 에너지가 상호 전달될 수 있으므로, 비교적 불규칙적인 전력 생산 환경에서도 비교적 유연하게 대응할 수 있게 된다.
도 4는 일실시예에 따른 발전 설비 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 일실시예에 따른 발전 설비 제어 방법은 예를 들어 도 1 내지 3에 도시된 발전 설비 제어 시스템을 동작시키는 데 이용될 수 있다.
단계(410)에서, 운동 변환부의 회전 운동 에너지가 측정될 수 있다. 자연력을 이용한 발전 설비의 운동 변환부에서는 다양한 요인에 의해 불규칙적인 회전 운동 에너지가 출력될 수 있다. 따라서, 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지에 기초하여 발전 경로 및 복원력 제어 경로를 제어할 수 있다.
운동 변환부의 회전 운동 에너지는 회전 운동을 하는 회전체의 RPM 등을 통해 측정될 수 있다. 또한, 회전 운동 에너지 이외에도 에너지 흡수부 또는 운동 변환부 내에 포함된 연결 부재의 장력 등이 추가적으로 또는 대안적으로 측정될 수 있다.
단계(420)에서, 발전 경로와 복원력 제어 경로 각각에 대한 에너지 전달 방향 및 전달 비율이 결정될 수 있다. 일실시예에서, 운동 변환부는 발전 경로에 대하여 단방향으로 에너지를 전달할 수 있도록 구성되고, 복원력 제어 경로와는 양방향으로 서로 에너지를 전달할 수 있도록 구성된다.
이 때, 단계(410)에서 측정된 회전 운동 에너지의 크기 등의 파라미터를 이용하여 운동 변환부가 발전 경로에 어느 정도의 운동 에너지를 전달할 것인지를 결정할 수 있다. 또한, 운동 변환부가 복원력 제어 경로에 운동 에너지를 전달하도록 제어할 것인지 아니면 반대로 복원력 제어 경로로부터 운동 에너지를 전달받도록 제어할 것인지를 결정할 수 있다.
구체적으로, 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 이상인 경우 운동 변환부가 발전 경로에 회전 운동 에너지를 전달하여 전력 생산이 진행되도록 할 수 있다. 한편, 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 운동 변환부가 복원력 제어 경로와 회전 운동 에너지를 주고 받으면서 에너지 흡수부 또는 운동 변환부의 성능 저하를 방지하기 위한 복원력이 제어되도록 할 수 있다.
운동 변환부 및 복원력 제어 경로 간의 회전 운동 에너지 전달은 예를 들어 에너지 흡수부에 포함된 연결 부재의 장력이 기준치 이하인 경우 및/또는 운동 변환부에 포함된 회전체의 RPM이 기준치 이하인 경우에 복원력 제어 경로로부터 운동 변환부에게 회전 운동 에너지가 전달될 수 있다. 그 밖의 경우에는 운동 변환부로부터 복원력 제어 경로로 회전 운동 에너지가 전달될 수 있다.
단계(430)에서, 발전 경로에 전달되는 회전 운동 에너지를 이용하여 3상 전류 정류 방식으로 발전량을 제어할 수 있으며, 복원력 제어 경로에 전달되는 회전 운동 에너지를 이용하여 인버터 스위칭 방식으로 운동 변환부 등의 복원력을 제어할 수 있다.
이와 같이 발전 경로 및 복원력 제어 경로에 일정한 기준을 통해 회전 운동 에너지를 분배하고, 각각의 경로로 분배된 회전 운동 에너지를 3상 전류 정류 방식 및 인버터 스위칭 방식으로 제어함으로써, 각 제어 방식이 가지는 이점을 효과적으로 활용할 수 있다.
이상의 실시예들은 파도 에너지로부터 전력을 생산하여 전력 계통에 공급하는 파력 발전 설비를 제어하는 시스템 및 방법을 중심으로 설명되었지만, 실시예들은 다양한 환경적 요인에 의해 변화할 수 있는 동력을 공급하는 다른 자연력을 이용하는 발전 설비에도 적용될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (22)

  1. 파력 에너지에 의해 움직이는 부력체의 운동 에너지를 전달하는 연결 부재를 포함하는 동력 전달부;
    상기 동력 전달부로부터 전달 받은 운동 에너지를 회전체의 회전 운동 에너지로 변환하는 운동 변환부;
    상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 전력을 생성하는 제1 경로; 및
    상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 저장하거나 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 상기 운동 변환부에 전달하는 제2 경로
    를 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 경로는 상기 회전 운동 에너지를 이용하여 교류 전력을 생성하는 발전기를 포함하는,
    발전 설비 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발전기의 출력 교류 전력을 3상 전류 정류 방식으로 제어하는 발전 제어부
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 경로는 상기 연결 부재의 장력이 기준치 이하인 경우 또는 상기 회전체의 RPM이 기준치 이하인 경우 상기 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 상기 운동 변환부에 전달하는,
    발전 설비 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 경로는,
    상기 회전 운동 에너지가 저장되는 저장부; 및
    상기 회전 운동 에너지 또는 상기 저장부에 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 모터
    를 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모터 및 상기 운동 변환부 간의 에너지 전달량을 인버터 스위칭 방식으로 제어하는 복원력 제어부
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 저장부는 상기 회전 운동 에너지가 전기 에너지로 변환되어 저장되는 콘덴서를 포함하고,
    상기 저장부는 상기 제1 경로에서 생성된 전력을 저장하는 에너지 저장 장치(Energy Storage System)와 연결되어 상기 제1 경로에서 저장된 에너지를 상기 에너지 저장 장치로부터 전달받거나 상기 제2 경로에서 저장된 에너지를 상기 에너지 저장 장치에 전달하도록 구성되는,
    발전 설비 제어 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 경로는 상기 모터 및 상기 운동 변환부 사이에서 전달되는 회전 운동 에너지에 따른 회전 속도 및 토크를 변환하는 변속기를 더 포함하는,
    발전 설비 제어 시스템.
  9. 자연력으로부터 발생된 운동 에너지를 전달하는 연결 부재를 포함하는 동력 전달부;
    상기 동력 전달부로부터 전달 받은 운동 에너지를 회전체의 회전 운동 에너지로 변환하는 운동 변환부;
    상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 전력을 생성하는 발전 경로; 및
    상기 운동 변환부로부터 회전 운동 에너지를 전달 받아 저장하거나 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 상기 운동 변환부에 전달하는 복원력 제어 경로
    를 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 이상인 경우 상기 운동 변환부가 상기 발전 경로에 회전 운동 에너지를 전달하도록 제어하는 제어부
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로에 회전 운동 에너지를 전달하거나 상기 복원력 제어 경로로부터 회전 운동 에너지를 전달받도록 제어하는 제어부
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 연결 부재의 장력이 기준치 이하인 경우 또는 상기 회전체의 RPM이 기준치 이하인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로로부터 상기 저장된 에너지를 이용하여 복원되는 회전 운동 에너지를 전달하도록 제어하는,
    발전 설비 제어 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 발전 경로의 출력 교류 전력을 3상 전류 정류 방식으로 제어하는 발전 제어부
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 복원력 제어 경로 및 상기 운동 변환부 간의 에너지 전달량을 인버터 스위칭 방식으로 제어하는 복원력 제어부
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 복원력 제어 경로는,
    상기 회전 운동 에너지가 변환되어 저장되는 저장부; 및
    상기 회전 운동 에너지 또는 상기 저장부에 저장된 에너지를 이용하여 구동되는 모터
    를 포함하는, 발전 설비 제어 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복원력 제어 경로는 상기 모터 및 상기 운동 변환부 사이에서 전달되는 회전 운동 에너지에 따른 회전 속도 및 토크를 변환하는 변속기를 더 포함하는,
    발전 설비 제어 시스템.
  17. 연결 부재를 이용하여 자연력으로부터 발생된 운동 에너지를 운동 변환부에 전달하는 단계;
    상기 운동 변환부에서 상기 운동 에너지를 회전체의 회전 운동 에너지로 변환하는 단계;
    상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 회전 운동 에너지의 크기에 기초하여 발전 경로에 대한 에너지 전달량 및 복원력 제어 경로에 대한 에너지 전달 방향 및 에너지 전달량을 결정하는 단계
    를 포함하는 발전 설비 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 에너지 전달 방향 및 에너지 전달 비율을 결정하는 단계는,
    상기 운동 변환부에서 출력되는 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 이상인 경우 상기 운동 변환부가 상기 발전 경로에 회전 운동 에너지를 전달하도록 제어하는 단계
    를 포함하는, 발전 설비 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 에너지 전달 방향 및 에너지 전달 비율을 결정하는 단계는,
    상기 회전 운동 에너지의 크기가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로에 회전 운동 에너지를 전달하거나 상기 복원력 제어 경로로부터 회전 운동 에너지를 전달받도록 제어하는 단계
    를 포함하는, 발전 설비 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 에너지 전달 방향 및 에너지 전달 비율을 결정하는 단계는,
    상기 연결 부재의 장력이 기준치 이하인 경우 또는 상기 회전체의 RPM이 기준치 이하인 경우 상기 운동 변환부가 상기 복원력 제어 경로로부터 회전 운동 에너지를 전달받도록 제어하는 단계
    를 포함하는, 발전 설비 제어 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 발전 경로의 출력 교류 전력을 3상 전류 정류 방식으로 제어하는 단계
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 복원력 제어 경로 및 상기 운동 변환부 간의 에너지 전달량을 인버터 스위칭 방식으로 제어하는 단계
    를 더 포함하는, 발전 설비 제어 방법.
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