(57)【要約】発電設備制御システムは波力エネルギーによって動く浮力体の運動エネルギーを伝達する連結部材を含む動力伝達部と、前記動力伝達部から伝達された運動エネルギーを回転運動エネルギーに変換する運動変換部と、前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて電力を生成する第１経路と、前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて格納したり、格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを前記運動変換部に伝達する第２経路を含む。【選択図】図２
2020516209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波力エネルギーによって動く浮力体の運動エネルギーを伝達する連結部材を含む動力伝達部と、
前記動力伝達部から伝達された運動エネルギーを回転体の回転運動エネルギーに変換する運動変換部と、
前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて電力を生成する第１経路と、
前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて格納したり、格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを前記運動変換部に伝達する第２経路と、
を含む、発電設備制御システム。
【請求項２】
前記第１経路は、前記回転運動エネルギーを用いて交流電力を生成する発電機を含む、請求項１に記載の発電設備制御システム。
【請求項３】
前記発電機の出力交流電力を３相電流整流方式で制御する発電制御部をさらに含む、請求項２に記載の発電設備制御システム。
【請求項４】
前記第２経路は前記連結部材の張力が基準値以下である場合、又は、前記回転体のＲＰＭが基準値以下である場合、前記格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを前記運動変換部に伝達する、請求項１に記載の発電設備制御システム。
【請求項５】
前記第２経路は、
前記回転運動エネルギーが格納される格納部と、
前記回転運動エネルギー又は前記格納部に格納されたエネルギーを用いて駆動されるモータと、
を含む、請求項１に記載の発電設備制御システム。
【請求項６】
電気モータと前記運動変換部との間のエネルギー伝達量をインバータスイッチング方式で制御する復原力制御部をさらに含む、請求項５に記載の発電設備制御システム。
【請求項７】
前記格納部は、前記回転運動エネルギーが電気エネルギーに変換されて格納されるコンデンサを含み、
前記格納部は、前記第１経路で生成された電力を格納するエネルギー格納装置に接続され、前記第１経路で格納されたエネルギーを電気エネルギー格納装置から伝達されたり、前記第２経路で格納されたエネルギーを電気エネルギー格納装置に伝達するように構成される、請求項５に記載の発電設備制御システム。
【請求項８】
前記第２経路は、電気モータと前記運動変換部との間で伝達される回転運動エネルギーによる回転速度及びトルクを変換する変速機をさらに含む、請求項５に記載の発電設備制御システム。
【請求項９】
自然力から発生する運動エネルギーを伝達する連結部材を含む動力伝達部と、
前記動力伝達部から伝達された運動エネルギーを回転体の回転運動エネルギーに変換する運動変換部と、
前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて電力を生成する発電経路と、
前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて格納したり、格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを前記運動変換部に伝達する復原力制御経路と、
を含む、発電設備制御システム。
【請求項１０】
前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値以上である場合、前記運動変換部が前記発電経路に回転運動エネルギーを伝達するように制御する制御部をさらに含む、請求項９に記載の発電設備制御システム。
【請求項１１】
前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値未満である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路に回転運動エネルギーを伝達したり、前記復原力制御経路から回転運動エネルギーを伝達されるように制御する制御部をさらに含む、請求項９に記載の発電設備制御システム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記連結部材の張力が基準値以下である場合、又は、前記回転体のＲＰＭが基準値以下である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路から前記格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを伝達するように制御する、請求項１１に記載の発電設備制御システム。
【請求項１３】
前記発電経路の出力交流電力を３相電流整流方式で制御する発電制御部をさらに含む、請求項９に記載の発電設備制御システム。
【請求項１４】
前記復原力制御経路と前記運動変換部との間のエネルギー伝達量をインバータスイッチング方式で制御する復原力制御部をさらに含む、請求項９に記載の発電設備制御システム。
【請求項１５】
前記復原力制御経路は、
前記回転運動エネルギーが変換されて格納される格納部と、
前記回転運動エネルギー又は前記格納部に格納されたエネルギーを用いて駆動されるモータと、
を含む、請求項９に記載の発電設備制御システム。
【請求項１６】
前記復原力制御経路は、電気モータと前記運動変換部との間で伝達される回転運動エネルギーによる回転速度及びトルクを変換する変速機をさらに含む、請求項１５に記載の発電設備制御システム。
【請求項１７】
連結部材を用いて自然力から発生する運動エネルギーを運動変換部に伝達するステップと、
前記運動変換部で前記運動エネルギーを回転体の回転運動エネルギーに変換するステップと、
前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさを測定するステップと、
前記測定された回転運動エネルギーの大きさに基づいて、発電経路に対するエネルギー伝達量及び復原力制御経路に対するエネルギー伝達方向及びエネルギー伝達量を決定するステップと、
を含む発電設備制御方法。
【請求項１８】
電気エネルギー伝達方向及びエネルギー伝達比率を決定するステップは、前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値以上である場合、前記運動変換部が前記発電経路に回転運動エネルギーを伝達するように制御するステップを含む、請求項１７に記載の発電設備制御方法。
【請求項１９】
電気エネルギー伝達方向及びエネルギー伝達比率を決定するステップは、前記回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値未満である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路に回転運動エネルギーを伝達したり、前記復原力制御経路から回転運動エネルギーが伝達されるように制御するステップを含む、請求項１７に記載の発電設備制御方法。
【請求項２０】
電気エネルギー伝達方向及びエネルギー伝達比率を決定するステップは、前記連結部材の張力が基準値以下である場合、又は前記回転体のＲＰＭが基準値以下である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路から回転運動エネルギーが伝達されるように制御するステップを含む、請求項１７に記載の発電設備制御方法。
【請求項２１】
前記発電経路の出力交流電力を３相電流整流方式で制御するステップをさらに含む、請求項１７に記載の発電設備制御方法。
【請求項２２】
前記復原力制御経路と前記運動変換部との間のエネルギー伝達量をインバータスイッチング方式で制御するステップをさらに含む、請求項１７に記載の発電設備制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
波力発電設備を制御するシステム及び方法に関し、より詳しくは、波力発電設備で波力エネルギーを回転運動エネルギーに変換するステップで復原力を提供するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
潮位差を用いて電気エネルギーを生産する潮力発電と、海水の速い流速を用いて電気エネルギーを生産する潮流発電、及び波を用いて電気エネルギーを生産する波力発電が注目を浴びている。特に、波力発電は、絶えることなく発生する波の動きを用いて電気エネルギーを生産する技術として、持続的にエネルギーを生産できる。
【０００３】
ただし、波の特性上、不規則的な運動エネルギーを提供することから、これを用いて安定にエネルギーを生産するためには、波エネルギーを伝達する動力伝達部及び伝達された運動エネルギーを発電に使用される回転運動エネルギーに変換する運動変換部が安定状態を保持できるよう、効率よく復原力を提供する方法及びシステムが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１５−０１２０７０９号
【特許文献２】日本登録特許第５２６００９２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一側面によると、発電設備制御システムは、波力エネルギーによって動く浮力体の運動エネルギーを伝達する連結部材を含む動力伝達部と、前記動力伝達部から伝達された運動エネルギーを回転体の回転運動エネルギーに変換する運動変換部と、前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて電力を生成する第１経路と、前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて格納したり、格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを前記運動変換部に伝達する第２経路とを含む。
【０００６】
一実施形態において、前記第１経路は、前記回転運動エネルギーを用いて交流電力を生成する発電機を含む。一実施形態において、発電設備制御システムは、前記発電機の出力交流電力を３相電流整流方式で制御する発電制御部をさらに含む。
【０００７】
一実施形態において、前記第２経路は前記連結部材の張力が基準値以下である場合、又は、前記回転体のＲＰＭが基準値以下である場合、前記格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを前記運動変換部に伝達する。
【０００８】
一実施形態において、前記第２経路は、前記回転運動エネルギーが格納される格納部と、前記回転運動エネルギー又は前記格納部に格納されたエネルギーを用いて駆動されるモータとを含む。
【０００９】
一実施形態において、発電設備制御システムは、前記電気モータと前記運動変換部との間のエネルギー伝達量をインバータスイッチング方式で制御する復原力制御部をさらに含む。
【００１０】
一実施形態において、前記格納部は、前記回転運動エネルギーが電気エネルギーに変換されて格納されるコンデンサを含む。
【００１１】
一実施形態において、前記第２経路は、電気モータと前記運動変換部との間で伝達される回転運動エネルギーによる回転速度及びトルクを変換する変速機をさらに含む。
【００１２】
他の一実施形態によると、発電設備制御システムは、自然力から発生する運動エネルギーを伝達する連結部材を含む動力伝達部と、前記動力伝達部から伝達された運動エネルギーを回転体の回転運動エネルギーに変換する運動変換部と、前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて電力を生成する発電経路と、前記運動変換部から回転運動エネルギーが伝達されて格納したり、格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを前記運動変換部に伝達する復原力制御経路とを含む。
【００１３】
一実施形態によると、発電設備制御システムは、前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値以上である場合、前記運動変換部が前記発電経路に回転運動エネルギーを伝達するように制御する制御部をさらに含む。
【００１４】
一実施形態によると、発電設備制御システムは、前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値未満である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路に回転運動エネルギーを伝達したり、前記復原力制御経路から回転運動エネルギーを伝達されるように制御する制御部をさらに含む。
【００１５】
一実施形態において、前記制御部は、前記連結部材の張力が基準値以下である場合、又は、前記回転体のＲＰＭが基準値以下である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路から前記格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを伝達するように制御する。
【００１６】
一実施形態によると、発電設備制御システムは、前記発電経路の出力交流電力を３相電流整流方式で制御する発電制御部をさらに含む。
【００１７】
一実施形態によると、発電設備制御システムは、前記復原力制御経路と前記運動変換部との間のエネルギー伝達量をインバータスイッチング方式で制御する復原力制御部をさらに含む。
【００１８】
一実施形態において、前記復原力制御経路は、前記回転運動エネルギーが変換されて格納される格納部と、前記回転運動エネルギー又は前記格納部に格納されたエネルギーを用いて駆動されるモータとを含む。
【００１９】
一実施形態において、前記復原力制御経路は、電気モータと前記運動変換部との間で伝達される回転運動エネルギーによる回転速度及びトルクを変換する変速機をさらに含む。
【００２０】
他の一実施形態によると、発電設備制御方法は、連結部材を用いて自然力から発生する運動エネルギーを運動変換部に伝達するステップと、前記運動変換部で前記運動エネルギーを回転体の回転運動エネルギーに変換するステップと、前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさを測定するステップと、前記測定された回転運動エネルギーの大きさに基づいて、発電経路に対するエネルギー伝達量及び復原力制御経路に対するエネルギー伝達方向及びエネルギー伝達量を決定するステップとを含む。
【００２１】
一実施形態において、電気エネルギー伝達方向及びエネルギー伝達比率を決定するステップは、前記運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値以上である場合、前記運動変換部が前記発電経路に回転運動エネルギーを伝達するように制御するステップを含む。
【００２２】
一実施形態において、電気エネルギー伝達方向及びエネルギー伝達比率を決定するステップは、前記回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値未満である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路に回転運動エネルギーを伝達したり、前記復原力制御経路から回転運動エネルギーが伝達されるように制御するステップを含む。
【００２３】
一実施形態において、電気エネルギー伝達方向及びエネルギー伝達比率を決定するステップは、前記連結部材の張力が基準値以下である場合、又は前記回転体のＲＰＭが基準値以下である場合、前記運動変換部が前記復原力制御経路から回転運動エネルギーが伝達されるように制御するステップを含む。
【００２４】
一実施形態において、発電設備制御方法は、前記発電経路の出力交流電力を３相電流整流方式で制御するステップをさらに含む。
【００２５】
一実施形態において、発電設備制御方法は、前記復原力制御経路と前記運動変換部との間のエネルギー伝達量をインバータスイッチング方式で制御するステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る発電設備制御システムを説明するためのブロック図である。
【図２】一実施形態に係る発電設備制御システムの概要図である。
【図３】一実施形態に係る発電設備制御システムの概要図である。
【図４】一実施形態に係る発電設備制御方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本明細書で開示されている本発明の概念による実施形態に対して特定の構造的又は機能的な説明は、単に本発明の概念による実施形態を説明するための目的として例示されたものであり、本発明の概念による実施形態は様々な形態で実施され、本明細書に説明された実施形態に限定されることはない。
【００２８】
第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることができるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素にも命名することができる。
【００２９】
単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
【００３０】
異なるように定義さがれない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
【００３１】
以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００３２】
図１は、一実施形態に係る発電設備制御システムを説明するためのブロック図である。一実施形態に係る発電設備制御システムは、様々な環境的な要因によって変化される波エネルギーから電力を生産して電力系統に供給する波力発電システムの一部であり得る。
【００３３】
一実施形態に係る発電設備制御システムは、自然力による波エネルギーを発電設備内に伝達するエネルギー吸収部１１０を含む。エネルギー吸収部１１０は、例えば、浮力体及び動力伝達部を含み得る。浮力体は、波エネルギーを受けて動くことのできる所に配置する。例えば、浮力体は、その運動エネルギーによって動く浮標である。動力伝達部は、浮力体の動きに応じて発生した運動エネルギーを発電設備内に動力を供給するため、発電設備内に伝達する役割を行う。例えば、動力伝達部は、ワイヤー、ロープ、チェーン、スプロケットのように運動エネルギーを伝達できる連結部材を含み得る。
【００３４】
一実施形態に係る発電設備制御システムは、エネルギー吸収部１１０から伝達された運動エネルギーを回転運動エネルギーに変換する運動変換部１２０を含む。エネルギー吸収部１１０の浮力体は、波の動きに応じて、ｘ、ｙ、ｚ軸に変移運動したり、ヨー（ｙａｗ）、ピッチ（ｐｉｔｃｈ）、ロール（ｒｏｌｌ）などの回転運動など合計６自由度（６  Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｆｒｅｅｄｏｍ）運動をするが、このような浮力体の運動が動力伝達部を介して運動変換部１２０に伝達され得る。例えば、浮力体の６自由度の動きに応じて動力伝達部が実質的に往復運動するように配置され、運動変換部１２０はこのような動力伝達部の往復運動を回転運動に変換できる回転軸及び回転体を含む。
【００３５】
一実施形態に係る発電設備制御システムは、運動変換部１２０から回転運動エネルギーが伝達されて電力を生成する第１経路、及び運動変換部１２０から回転運動エネルギーが伝達されて格納したり、格納されたエネルギーを用いて復元される回転運動エネルギーを運動変換部１２０に提供する第２経路を含む。
【００３６】
一実施形態に係る第１経路は、増速機１３０、発電機１４０、及び発電制御部１５０を含む発電経路であり得る。図１に示すように、第１経路は、運動変換部１２０から単方向にエネルギーが伝達されるように構成している。増速機１３０は、ギヤなどを用いて伝達される回転運動エネルギーの回転速度及びトルクを変換する機能を行う。例えば、増速機１３０を介して回転速度を高めてトルクを低くする。発電機１４０は、系統に供給される交流電力を生産する交流発電機を含み得る。発電機１４０の出力制御のために３相電流整流方式の発電制御部１５０が備えられる。
【００３７】
一実施形態に係る第２経路は、変速機１６０、モータ１７０、コンデンサ１８０、及び復原力制御部１９０を含む復原力制御経路である。図１に示すように、第２経路は、運動変換部１２０と双方向に互いにエネルギーを伝達可能なように構成する。変速機１６０は、ギヤなどを用いて伝達される回転運動エネルギーの回転速度及びトルクを変換する機能を行う。
【００３８】
一実施形態に係るモータ１７０は、回転運動エネルギーが伝達される場合、回転運動エネルギーを格納するための媒介の役割を行う。例えば、モータ１７０の回転運動エネルギーは、電気エネルギーに変換されてコンデンサ１８０に格納される。また、モータ１７０は、コンデンサ１８０に格納されたエネルギーを用いて回転運動エネルギーを復元し、運動変換部１２０に伝達する。例えば、波の不規則性又はその他の条件の変化により、運動変換部１２０から出力される回転運動エネルギーの大きさ又は動力伝達部の張力が一定に保持され難い場合、モータ１７０は、格納されたエネルギーを回転運動エネルギーに復元して運動変換部１２０に提供する。モータ１７０を用いたエネルギー伝達量を制御するために、インバータスイッチング方式の復原力制御部１９０が備えられる。
【００３９】
一実施形態に係るコンデンサ１８０は、回転運動エネルギーを変換したり変換しないまま格納できる任意の好適な格納部に代替され得る。また、コンデンサ１８０は、発電経路上のエネルギー格納装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）に接続し、必要に応じて、エネルギーを互いに双方向に伝達可能なように設計される。
【００４０】
一実施形態に係る発電制御部１５０は、３相電流整流方式で発電機１４０の出力を制御し、復原力制御部１９０は、インバータスイッチング方式でモータ１７０を用いたエネルギー伝達量を制御する。３相電流整流方式の場合、制御部の実現に比較的に低い費用が求められ、消耗電力が少ないという長所があり、安定性及び信頼度が相対的に優れる。ただし、３相電流整流方式は、入力される回転運動エネルギーが低い場合、すなわち、例えば、運動変換部１２０のＲＰＭが低い場合は制御性能の低下が大きい方である。これに比べて、インバータスイッチング方式の場合、スイッチング制御に追加的な電力が消耗して安定性及び信頼度が相対的に低いものの、制御性能が優れて入出力の閾値が制限的ではない長所を有する。
【００４１】
このような３相電流整流方式及びインバータスイッチング方式の差異を考慮して、発電制御部１５０及び復原力制御部１９０は運動変換部１２０のＲＰＭが一定レベル以上に保持される間には、回転運動エネルギーを主に第１経路に提供して発電を向上させ、運動変換部１２０のＲＰＭが一定レベル未満に低い状況では、回転運動エネルギーを第２経路に提供してエネルギーを格納したり第２経路から足りない回転運動エネルギーの提供を受けることができる。
【００４２】
すなわち、運動変換部１２０から出力される回転運動エネルギーの大きさを所定の閾値と比較して第１経路及び第２経路の動作を制御する。このように３相電流整流方式及びインバータスイッチング方式の制御を個別経路で並行して使用することで、多少の不規則的な回転運動エネルギーの出力でも性能低下を最小化して効率よく対応することができる。
【００４３】
図２は、一実施形態に係る発電設備制御システムの概要図である。例えば、図２に示された構造は、図１に示す発電設備制御システムを実現した例の一部である。
【００４４】
一実施形態に係る発電設備制御システムは、エネルギー吸収部２１０、運動変換部２２０、増速機２３０、発電機２４０、ＡＣ／ＤＣコンバータ２５０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２６０を含む。また、発電設備制御システムは、変速機２７０、モータ２８０、及びコンデンサ２９０をさらに含む。
【００４５】
エネルギー吸収部２１０は、浮力体及び動力伝達部を介して波力エネルギーを収集して往復運動などの形態に運動エネルギーを伝達することができる。エネルギー吸収部２１０が波力エネルギーを用いて運動エネルギーを収集する実施形態を中心に説明するが、その他の自然力を用いて発生した運動エネルギーを収集して伝達する構成を追加又は代案的に含み得る。
【００４６】
運動変換部２２０は、エネルギー吸収部２１０から伝達された運動エネルギーを回転運動エネルギー形態に変換する役割を行う。例えば、運動変換部２２０は、往復運動を回転運動に変換する回転軸及び回転体を含む。
【００４７】
発電設備制御システムは、運動変換部２２０を分岐点にする発電経路及び復原力制御経路を含み得る。発電経路は、増速機２３０、発電機２４０、ＡＣ／ＤＣコンバータ２５０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２６０を含んでもよく、復原力制御経路は、変速機２７０、モータ２８０及びコンデンサ２９０を含んでもよい。運動変換部２２０は、発電経路に対して単方向にエネルギーを伝達できるように構成され、復原力制御経路とは双方向に互いにエネルギーを伝達できるように構成される。
【００４８】
発電経路は、増速機２３０、発電機２４０、ＡＣ／ＤＣコンバータ２５０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２６０などを用いて発電機２４０で生産された電力を送電に容易な形に製造して系統に供給し得る。ここで、発電機２４０の出力電力は、閾値は高いものの安定性が優れる３相電流整流方式で制御され得る。
【００４９】
復原力制御経路は、変速機２７０、モータ２８０、及びコンデンサ２９０を用いて自然力の不規則性によるエネルギー吸収部２１０及び運動変換部２２０の性能低下を補完する。具体的に、エネルギー吸収部２１０の連結部材の張力が基準値以下に減少した場合、又は運動変換部２２０の回転体のＲＰＭが基準値以下に減少した場合、これを補完するための復原力を運動変換部２２０に伝達する。ここで、モータ２８０を用いた復原力制御経路と運動変換部２２０相互間のエネルギー伝達量は、制御性能に優れて閾値下限の低いインバータスイッチング方式で制御されることができる。
【００５０】
図３は、一実施形態に係る発電設備制御システムの概要図である。例えば、図３に示された構造は、図１に示す発電設備制御システムを実現した例の一部である。
【００５１】
一実施形態に係る発電設備制御システムは、浮力体３１０、運動変換部３２０、増速機３３０、発電機３４０、ＡＣ／ＤＣコンバータ３５０、ＥＳＳ３５５、ＤＣ／ＡＣコンバータ３６０を含む。また、発電設備制御システムは、変速機３７０、モータ３８０、及びコンデンサ３９０をさらに含む。
【００５２】
図２に示す発電設備制御システムと類似に、発電設備制御システムは、運動変換部３２０を分岐点にする発電経路及び復原力制御経路を含み得る。発電経路は、増速機３３０、発電機３４０、ＡＣ／ＤＣコンバータ３５０、ＥＳＳ３５５、ＤＣ／ＡＣコンバータ３６０を含み、復原力制御経路は、変速機３７０、モータ３８０、及びコンデンサ３９０を含む。運動変換部２２０は、発電経路に対して単方向にエネルギーを伝達できるように構成され、復原力制御経路とは双方向に互いにエネルギーを伝達できるように構成される。
【００５３】
図３に示された発電設備制御システム及び図２に示された発電設備制御システム間の差異は、発電経路上のＥＳＳ３５５及び復原力制御経路上のコンデンサ３９０が互いにエネルギーを伝達できるように構成されている点である。また、示された例として、ＥＳＳ３５５及びコンデンサ３９０の間が直接的に接続されているように表現しているが、各経路上の他の構成間にも代案的又は追加的にエネルギー伝達のための連結関係が設定されてもよい。例えば、設計に応じて、発電経路上のＥＳＳ３５５が復原力制御経路上のモータ３８０に直接エネルギーを伝達するように構成されてもよく、発電経路上のＡＣ／ＤＣコンバータ３５０及びＤＣ／ＡＣコンバータ３６０が復原力制御経路上のコンデンサ３９０と直接接続されてもよい。このような連結関係により、各経路上に格納されるエネルギーが相互伝達されるため、比較的に不規則的な電力生産環境でも比較的に柔軟に対応することができる。
【００５４】
図４は、一実施形態に係る発電設備制御方法を説明するためのフローチャートである。一実施形態に係る発電設備制御方法は、例えば、図１ないし図３に示された発電設備制御システムを動作させるために用いてもよい。
【００５５】
ステップ４１０において、運動変換部の回転運動エネルギーが測定される。自然力を用いた発電設備の運動変換部では、様々な要因によって不規則的な回転運動エネルギーが出力される。したがって、運動変換部から出力される回転運動エネルギーに基づいて発電経路及び復原力制御経路を制御する。
【００５６】
運動変換部の回転運動エネルギーは、回転運動する回転体のＲＰＭなどにより測定される。また、回転運動エネルギーの他にも、エネルギー吸収部又は運動変換部内に含まれた連結部材の張力などが追加的又は代案的に測定される。
【００５７】
ステップ４２０において、発電経路と復原力制御経路のそれぞれに対するエネルギー伝達方向及び伝達比率が決定される。一実施形態に係る運動変換部は、発電経路に対して単方向にエネルギーを伝達するように構成され、復原力制御経路とは双方向に互いにエネルギーを伝達するように構成されている。
【００５８】
ここで、ステップ４１０で測定された回転運動エネルギーの大きさなどのパラメータを用いて、運動変換部が発電経路にどの程度の運動エネルギーを伝達するかを決定する。また、運動変換部が復原力制御経路に運動エネルギーを伝達するよう制御するか、そうでなければ、反対に復原力制御経路から運動エネルギーを伝達されるように制御するかについて決定する。
【００５９】
具体的に、運動変換部から出力される回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値以上である場合、運動変換部が発電経路に回転運動エネルギーを伝達して電力生産が行われるようにする。一方、回転運動エネルギーの大きさが所定の閾値未満である場合、運動変換部が復原力制御経路と回転運動エネルギーをやり取りしながらエネルギー吸収部又は運動変換部の性能低下を防止するための復原力が制御されるようにする。
【００６０】
運動変換部及び復原力制御経路の間の回転運動エネルギーの伝達は、例えば、エネルギー吸収部に含まれた連結部材の張力が基準値以下である場合、及び／又は運動変換部に含まれた回転体のＲＰＭが基準値以下である場合、復原力制御経路から運動変換部に回転運動エネルギーが伝達され得る。その他の場合には、運動変換部から復原力制御経路に回転運動エネルギーが伝達され得る。
【００６１】
ステップ４３０において、発電経路に伝達される回転運動エネルギーを用いて３相電流整流方式で発電量を制御し、復原力制御経路に伝達される回転運動エネルギーを用いてインバータスイッチング方式で運動変換部などの復原力を制御し得る。
【００６２】
このように発電経路及び復原力制御経路に一定の基準によって回転運動エネルギーを分配し、それぞれの経路で分配された回転運動エネルギーを３相電流整流方式及びインバータスイッチング方式で制御することで、各制御方式が有する利点を効果的に活用することができる。
【００６３】
以上の実施形態は、波エネルギーから電力を生産して電力系統に供給する波力発電設備を制御するシステム及び方法を中心に説明したが、実施形態は様々な環境的要因によって変化される動力を供給する異なる自然力を使用する発電設備にも適用され得る。
【００６４】
以上述した実施形態は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組合せで具現される。例えば、実施形態で説明した装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサー、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを用いて具現される。処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で実行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。理解の便宜のために、処理装置は１つが使用されるものとして説明する場合もあるが、当該技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数類型の処理要素を含むことが分かる。例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。
【００６５】
ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はこれらのうちの１つ以上の組合せを含み、希望通りに動作するように処理装置を構成し、独立的又は結合的に処理装置に命令する。ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈され、処理装置に命令又はデータを提供するためのあらゆる類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、或いは送信される信号波を介して永久的又は一時的に具現化される。ソフトウェアは、ネットワークに接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散された方法で格納されるか又は実行される。ソフトウェア及びデータは１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納される。
【００６６】
本実施形態による方法は、多様なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組合せて含む。記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。ハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。
【００６７】
上述したように実施形態をたとえ限定された図面によって説明したが、当技の術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で実行されたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって置き換えたり置換されても適切な結果を達成することができる。したがって、他の実現、他の実施形態、及び特許請求の範囲と均等なものも後述する特許請求の範囲に属する。
【図１】
2020516209.tif 000003
【図２】
2020516209.tif 000004
【図３】
2020516209.tif 000005
【図４】
2020516209.tif 000006
【国際調査報告】
2020516209.tif 000007
2020516209.tif 000008
2020516209.tif 000009
2020516209.tif 000010