• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.1
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• pp.59-65
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• 2013

The objective of this paper is to analyze the structure of the wind power tree using a helical type wind turbine. The blades of a helical rotor is designed with a composite material. The structural analyses of a helical rotor have been implemented by finite element method. The structural analyses of the wind power tree which support four helical rotor, have been performed under a wind load, a rotational velocity of a rotor, and dead weight.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.8 no.3
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• pp.266-273
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• 2003

A wind turbine simulator is developed for the emulation of variable input torque from the wind energy without actual rotor blades using motor-generator set. The torque command of dc motor is calculated from the characteristic equation of rotor blade during the change of wind speed. Especially the proposed control algorithm takes into account the fact that the moment of inertia of blade is much larger than that of driving motor. If you select the desired value of inertia, the stored/restored energy of the inertia during acceleration/deceleration can be compensated effectively resulting the only net torque is delivered to the generator. The simulator set-up has been designed and implemented using a do motor and drive. Feasibility of the proposed algorithm is verified by computer simulations and experiments.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.4
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• pp.344-350
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• 2013

The purpose of this study is to examine the structural stability of a low speed 200 W class gyromill type vertical axis wind turbine system. For the analysis, a commercial code is adopted. The pressure distribution on the rotor blade surface is examined in detail. In order to perform unidirectional FSI(Fluid-Structure Interaction) analysis, the pressure resulted from CFD analysis has been mapped on the surface of wind turbine as load condition. The rotational speed and gravitational force of wind turbine are also considered. The results of FSI analysis show that the wind turbine reveals an enough structural margin. The maximum structural displacement occurs at trailing edge of blade and the maximum stress occurs at the strut.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.58.2-58.2
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• 2011

본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드에 대해 국내 서남해안의 풍속특성을 고려한 최적설계를 수행 하였다. 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum Theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드을 선정하였다. 최적설계를 수행하기 전 설계에 사용된 설계변수들이 풍속에 대해 어떠한 경향을 가지고 있는지 알아보기 위해 Parametric Study를 수행 하였으며, 최적설계는 다목적 최적화 유전 알고리즘인 NSGA-II를 이용하여 평균풍속이 낮은 서남해안의 연간에너지 생산량과 설비이용률을 최대화하였다. 최적화 결과들로부터 설계 조건에 맞는 최적해를 도출 할 수 있었으며, 이를 통해 기저형상의 연간에너지 생산량 및 설비이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.182.1-182.1
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• 2010

본 논문에서는 3kW 영구 자석형 동기발전기(PMSG)를 이용한 풍력 터빈 시뮬레이터 개발에 대해 기술하였다. 풍력발전 시스템은 블레이드를 포함한 회전부, 동력 전달부, 발전기, 전력변환기로 크게 나눌 수 있으며, 시뮬레이터는 유도 모터와 PMSG, 인버터-컨버터와 제어 시스템으로 이루어진다. 시뮬레이터를 운전하기 위해서는 특정 속도의 바람 모델을 적용하여 풍력 발전기의 회전부에 걸리게 되는 토크와 회전 속도 값이 요구된다. 풍력 터빈 모델로부터 계산값을 시뮬레이터에 맞게 스케일링하여 유도 모터를 구동 한다. 발전기측 컨버터는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 알고리즘을 통해 제어하고 계통측 인버터는 유효 전력과 무효 전력을 제어하도록 한다. PSIM과 MATLAB/SIMULINK를 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션으로 그 결과를 증명하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.6
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• pp.609-617
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• 2014

Even though the variable pitch control of a wind turbine blade is known as an effective component for power control over the rated wind speed, it has limited applicability to small wind turbines because of its relatively high cost on the price of small wind turbine. Instead, stall control is generally applied in the blade design without any additional cost. However, stall delay can frequently be caused by high turbulence around the turbine blade, and it can produce control failures through excessive rotational speed and overpowering the electrical generator. Therefore, a passive pitch control module should be considered, where the pitch moves with the aerodynamic forces of the blade and returns by the elastic restoring force. In this study, a method to calculate the pitch moment, torque, and thrust based on the lift and drag of the rotating blade wing was demonstrated, and several effective wing shapes were reviewed based on these forces. Their characteristics will be estimated with variable wind speed and be utilized as basic data for the design of the passive pitch control module.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.55.1-55.1
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• 2011

풍력터빈에 적용되는 제어로직에 대한 검증을 실험실 기반에서 검증하기 위해서는 바람 및 터빈에 대한 적절한 모델링이 선행되어야 한다. 특히 피치 및 토크제어에 대한 특성을 검증하기 위해서는 블레이드 공력특성 및 터빈의 동특성에 대한 반영이 필연적이다. 본 논문에서는 풍력터빈 적용 제어로직 검증을 위하여 대상터빈에 대한 스케일링 결과, 바람을 모사하기 위한 구동장치 동작 및 터빈 모사장치에 대한 설계 결과에 대하여 소개하도록 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.04c
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• pp.173-176
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• 2007

본 논문에서는 풍속이 가변하는 상황에서 풍력 발전 시스템의 동작을 모의 할 수 있는 풍력 터빈 시뮬레이터를 설계 구현하였다. 실제 풍속과 회전 속도를 실시간으로 입력받으며, 토크 계산에 필요한 블레이드의 효율을 주속비에 관한 함수로 처리하여 사용함으로써 복잡한 조작 없이 가변 풍속조건에서 블레이드에 의한 토크입력을 모의할 수 있게 하였다. 또한 풍력터빈 시뮬레이터를 이용하여 농형 유도발전기식 풍력발전시스템을 구성하여 계통에 연계하였을 경우 발생되는 무효전력을 보상하기 위해 펄스 다중화 보조브리지회로를 이용한 새로운 구조의 36-펄스 전압원 컨버터방식의 실시간 무효전력보상기(STATCOM)를 적용하였다. 그리고 동작특성을 분석하고 제어시스템의 성능해석을 위하여 시뮬레이션 프로그램인 EMTDC/PSCAD를 이용한 시뮬레이션을 실시하였으며, 축소모형 하드웨어 실험을 통해 실험을 통한 분석을 실시하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.8
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• pp.758-765
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• 2011

Recently, the wind energy has been widely used as a renewable energy resource due to lack and environmental issues of the mostly used fossil fuel. This work is to develop a 500W class blade design of vertical axis wind turbine system which will be applicable to relatively low speed region like Korea and for the domestic use. For this wind turbine a high efficiency and low noise turbine blade was designed with the proposing aerodynamic design procedure, and a light composite structure blade. Structural analyses were performed using the Finite Element Method and fatigue life of the designed blade is estimated. Finally, in order to check its performance, the manufactured blade was tested by using truck and the results of test was good with respect to its analysis result.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.1
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• pp.59-65
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• 2011

The aerodynamic power and torque of wind turbines are extremely nonlinear. Therefore, the overall dynamic behavior of a wind turbine exhibits nonlinear characteristics that are dependent on the magnitude of the wind speed. The nonlinear aerodynamic characteristics of the wind turbine also affect the characteristics of the control system of the wind turbine. Therefore, the analysis of the nonlinear aerodynamic characteristics of wind turbine is essential in designing the wind-turbine controller. In this study, the nonlinear aerodynamic characteristics and the effects of these characteristics on the closed-loop pitch system with PI controller for an 1-mass model of the wind turbine are investigated above rated power.