• 전력전자학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.503-510
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• 2011

본 논문에서는 기설계된 풍력발전제어시스템의 최적화에 관한 연구로서, 특히 블레이드 피치제어기 및 발전기 토크 제어기의 제어 변수 튜닝 (Tuning) 기법을 제안하고자 한다. 일반적으로 제어기 설계는 간략화된 수학적 모델을 기반으로 이루어지고 실제 적용시 설계단계에서 고려하지 않았거나 수학적 표현이 불가능한 불확실성을 제어 시스템에 반영하기 위하여 반복적인 시험 단계가 필요하다. 본 논문에서는 풍력발전시스템 비선형 시뮬레이션 소프트웨어와 최적화 기법을 이용하여, 풍력발전기의 로터 회전 속도 변화, 발전기 출력 변동, 동력 전달축 비틀림 진동을 최소화하기 위한 제어기 튜닝 절차 및 결과를 제시하고자 한다. 제어기 기본 설계안과 최적화된 최종 설계안의 비교를 통하여 방법의 타당성을 예시하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.236-239
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• 2011

This paper introduces the design concepts and characteristics of WinDS3000$^{TM}$(TC IIa) which is a trade name of Doosan's 3MW offshore/onshore wind turbine. WinDS3000$^{TM}$(TC IIa) has been designed in consideration of high Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability (RAMS) and low cost of electricity (CDE) for the TC IIa condition based on GL guideline. An integrated drive-train design with an innovative three-stage gearbox has been introduced to minimize nacelle weight of the wind turbine and to enhance a high reliability for transmission. A permanent magnet generator with full converter system has been introduced to get higher efficiency in partial load operation and grid-friendly system for both 50 Hz and 60 Hz. A pitch-regulated variable speed control system has been introduced to control wind turbine power while generator reaction torque can be adjusted almost instantaneously by the associated power electronics. The wind turbine has been also equipped with condition monitoring and diagnostic systems in order to meet maintainability requirements.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.1235-1242
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• 2018

풍속이 급변할 경우 전력계통 시스템과 기계시스템의 안전을 위해 풍력발전기를 제동시킨다. 이 때, 풍력발전기 내부의 기어박스에서 기어 이의 접촉하중으로 인한 기어의 손상 및 파손이 발생하며, 브레이크를 이용한 제동 시 블레이드의 동력을 그대로 전달받아 마찰열 상승, 브레이크의 성능 저하 등의 문제가 있다. 본 논문은 풍력 발전 시스템의 동력전달장치인 기계식 기어의 접촉에 의한 문제를 해결하기 위해 동력 차단 시스템을 결합시킨 하이브리드 마그네틱 기어의 형상을 제안한다. 이차원 유한해석법을 활용하여 하이브리드 마그네틱 기어의 형상에 따른 토크와 손실 분석을 통해 풍력발전 시스템에 적합한 하이브리드 마그네틱 기어의 형상을 도출하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2829-2832
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• 2007

In this study, one-way fluid structure interaction analysis(FSI) on wind turbine blade was performed. Both a quantitative fluid analysis on 3-bladed wind turbine and a structural analysis using the surface pressure data resulting from fluid analysis were carried out. Streamlines and angle of attack was easily acquired from analysis results, we showed the inlet velocity that the stall begins to occur. In the structural analysis, structural displacement and maximum stress of the two comparative models was calculated. The location that has maximum stress was found. The pressure difference between back and front part of the blade increases as the inlet velocity increase. The torque and maximum with regard to inlet velocity was also presented.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.179.1-179.1
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• 2010

포항공과대학교 풍력특성화대학원에서는 3MW급 외전형 영구자석 동기발전기 설계를 진행하고 있다. 여기서 외전형이란 RFPM 발전기에서 회전자가 바깥에서 회전하는 형태로 기존의 RFPM 발전기와 비교하여 같은 공극직경에 더 많은 자석을 채택할 수 있고, 회전자와 터빈 블레이드를 직접 연결이 가능하다. 또한, 회전자를 외부에 노출 시킬 수 있으므로 냉각에 유리한 면이 있다. 설계 변수 중 출력과 회전수를 고정시키고 각 극수와 공극 직경, 전압을 변화함에 따른 전기적 특성을 비교하고, 그 중 최적의 모델을 선택한다. 선택된 모델의 전자기장 해석, 손실 계산, 열분석을 수행한다. 본 논문에서는 각 경우에 따른 결과를 비교하고 최적 모델에 대한 해석 결과에 대해 요약한다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제4권1호
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• pp.41-46
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• 2006

In this study, one-way fluid structure interaction analysis(FSI) on wind turbine blade was performed. Both a quantitative fluid analysis on 3-bladed wind turbine and a structural analysis using the surface pressure data resulting from fluid analysis were carried out. Streamlines and angle of attack was easily acquired from analysis results, we showed the inlet velocity that the stall begins to occur. In the structural analysis, structural displacement and maximum stress of the two comparative models was calculated. The location that has maximum stress was found. The pressure difference between back and front part of the blade increases as the inlet velocity increase. The torque and maximum with regard to inlet velocity was also presented.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.492-492
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• 2009

Nowadays in Republic of Korea, there is no distinct reference for the related design technology of rotor blade of wind turbine. Therefore the optimum design and evaluation of performance is carried out with foreign commercial code softwares. This paper shows in-house code software that evaluates the aerodynamic design of wind turbine rotor blade using blade element-momentum theory (BEMT) and processes that is applied through various aerodynamics theories such as momentum theory, blade element theory, prandtl's tip loss theory and strip theory. This paper presents the results of the numerical analysis such as distribution of aerodynamic properties and performance curves using in-house code POSEIDON.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권1호
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• pp.7-14
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• 2013

This study has analysed the ultimate loads acting on a wind turbine which is operating in a high turbulent flow condition because the ultimate loads are critical factors on the safe design of wind turbine. Since wind flow on the most parts of Korean mountainous are strongly influenced by complex configurations of the topography, turbulence intensity on somewhere is so stronger than an international design standard. For this reason, the characteristics of turbulent wind data collected from actual sites were analyzed and used for the ultimate load evaluation of the wind turbine. With the 270 design load cases on the international standards, the differences of ultimate loads on the wind turbine operating in the standard or high turbulent wind condition are calculated and compared for the an enhanced knowledge of the safe design basis. As are result, it is revealed the specific ultimate loads are strongly affected by the high turbulent wind conditions, thus the characteristics of turbulent flow must be considered during the design of wind turbine.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.124-130
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• 2005

본 논문에서는 Psim프로그램을 이용하여 가변속 풍력터빈 시스템의 시뮬레이션 모델링과 해석을 수행하였다. 시뮬레이션에서는 제주 행원 풍력발전 단지에 설치되어 운영되고 있는 Vestas V47 660[kW] 시스템을 모델로 하여, 바람 모델, 블레이드 모델, 피치 제어모델과 계통선에 연계된 발전기를 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각 제어를 수행하여 정격풍속 이하에서는 최대 출력이 발생하도록 하고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 운전하여 정격출력을 유지할 수 있도록 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 실측출력 데이터와 시뮬레이션 결과 값을 서로 비교 검증하였으며, 이 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.81-89
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• 2012

범용적으로 사용되고 있는 수평형 풍력 터빈(HAWT)은 블레이드가 장착된 터빈이 회전부인 너셀에 고정되어 타워의 최상단에 지지되는 구조이다. 터빈에서 생산되는 전력은 너셀 내부에서 증속기를 통하여 발전기로 들어가게 된다. 발전기에서 생산되는 전력은 타워를 통해서 지상과 송전선으로 연결되므로 너셀의 요잉이 발생하는 경우 송전선의 꼬임이 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 슬립링이나 추가적인 요잉 제어 알고리즘이 필요한 단점이 있다. 제안하는 새로운 구조의 HAWT는 베벨기어와 중공축을 이용하여 송전선 문제를 해결하였다. 또한, 병렬로 접속된 두개의 발전기를 이용하여 요잉이 용이할 뿐 아니라 생산 전력을 분산시킴으로써 인버터의 용량을 줄일 수 있다. MPPT 알고리즘과 요잉 제어를 수행하는 시뮬레이션을 통해서 제안하는 구조가 풍력 발전에 효과적임을 보였다.