• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.363-373
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• 2014

In this study, computational multi-body dynamic analyses for the drivetrain system of a 5 MW class offshore wind turbine have been conducted using efficient equivalent modeling technique based on the design guideline of GL 2010. The present drivetrain system is originally modeled and its related system data is adopted from the NREL 5 MW wind turbine model. Efficient computational method for the drivetrain system dynamics is proposed based on an international guideline for the certification of wind turbine. Structural dynamic behaviors of drivetrain system with blade, hub, shaft, gearbox, supports, brake disk, coupling, and electric generator have been analyzed and the results for natural frequency and equivalent torsional stiffness of the drivetrain system are presented in detail. It is finally shown that the present multi-body dynamic analysis method gives good agreement with the previous results of the 5 MW class wind turbine system.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.311-320
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• 2014

풍력터빈 블레이드는 바람의 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로써 풍력발전시스템의 출력성능, 에너지변환효율, 하중 및 동적 안정성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 주요부품으로 분류된다. 따라서 최적의 블레이드 설계결과를 얻기 위해서는 시스템 특성이 고려된 공력-구조 통합설계가 중요하며, 국제표준 또는 인증기관의 가이드라인에 따른 설계평가를 통해 구조건전성의 검증이 요구된다. 본 연구에서는 블레이드 설계 인증 시 요구되는 평가항목 및 판정기준에 대한 상세해설과, (사)한국선급의 인증기준에 따른 2 MW 급 블레이드(KR40.1b)에 대한 설계평가 결과를 제시하였다. 유한요소 해석에 의한 극한 강도, 좌굴 안정성, 한계 허용 팁 변형과 누적 손상 법에 의한 피로 강도 해석결과가 검토되었으며, KR40.1b 블레이드는 모든 평가항목에 대한 구조 건전성을 만족하는 것으로 확인되었다.

• 풍력에너지저널
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• 제5권1호
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• pp.22-32
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• 2014

The structural design of a wind turbine must show the verification of the structural integrity of all load-carrying components. Also, design load calculations shall be performed using appropriate and accurate methods. In this study, advanced numerical approach for the calculation of design loads based on unsteady computational fluid dynamics (CFD) is presented considering extreme design load conditions such as the extreme coherent gust (ECG) and the 50 year extreme operating gust (EOG). Unsteady aerodynamic loads are calculated based on Reynolds average Navier-Stokes (RANS) equations with shear-stress transport k-ω(SST k-ω) turbulent model. A full three-dimensional 5 MW offshore wind-turbine model with rotating blades, hub, nacelle, and tower configuration is practically considered and its aerodynamic interference effect among blades, nacelle, and tower is also accurately considered herein. Calculated blade loads based on unsteady CFD method with respect to blade azimuth angle are compared with those by NREL FAST code and physically investigated in detail.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1075-1080
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• 2014

본 연구는 5MW급 해상풍력 하부구조물개발에 있어 설계에 필요한 다양한 해양환경 조건에 대하여 높은 안정성 확보가 요구되는 해상용 풍력발전 하부구조물과 관련, 구조물의 설계방법을 제시하고 그 안정성을 고찰하여 관련 기술 분야에 기여함을 목표로 한다. 특히, 5MW급 해상풍력발전 시스템에 대해 시험영역에서 큰 바람의 방향이 지속되고 있는 동안에 동시에 발달된 파도의 계산에 대한 정보를 제공한다. 그러므로 바람의 영역과 접근하는 파동 행열간의 관련성을 검토하여 강도, 방향 그리고 시간의 이동성을 계산할 수 있음을 확인하였다. 쇄파에서의 국부적인 압력분포를 물리적인 모델링과 수치적 모델링을 통해 조사하는 것이 가능하다. 해상 풍력 에너지 변환장치의 지지구조물들에 대해 최근 적용된 구조 및 피로에 대한 평가는 일반 설계규칙에 근거했다. 5MW 해상풍력 하부구조물은 제약조건이 많아 단일구조로 취급하는데 이는 생산에서 높은 안전계수를 고려해야함을 의미한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.661-668
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• 2024

전력전자 풀파워 컨버터 기반의 직접 구동 영구자석 동기 풍력발전 그리드 연계 시스템의 토폴로지를 기반으로 풍력터빈 모델과 그리드 측 인버터 모델을 연구하고, 기계측 정류기 제어 기반의 전류 및 속도 이중 폐쇄 루프 전략과 전류 및 전압 이중 폐쇄 루프를 기반으로 한 그리드 측 인버터 제어 전략을 설계하여 2레벨 연속 이중 폐쇄 루프 완전 제어 전략을 구현했다. MATLAB/Simulink를 이용하여 시스템 시뮬레이션 모델을 구축하였고, 풍속이 단계별로 변할 때의 장치의 동작을 시뮬레이션하였으며, 그리드 전압의 동일한 위상과 양호한 정현파 특성을 갖는 그리드 연결 전류를 출력하였다. 연결된 시스템이 안정적이고 효율적으로 실행되었다. 시뮬레이션 결과 모델의 타당성과 합리성, 제어 전략의 정확성과 타당성을 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 학술대회 논문집 전문대학교육위원
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• pp.128-131
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• 2005

In this paper a robust controller using adaptive backstepping technique is proposed to control the speed of a wind turbine system. To make wind power generation truly cost effective and reliable, advanced and robust control algorithms are derived to on-line adjust the excitation winding voltage of the generator based on both mechanical and electrical dynamics. This method is shown to be able to achieve smooth and asymptotic rotor position tracking, as justified by analysis.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.23-30
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• 2003

본 연구는 풍력발전 시스템에 관련된 IEC61400-1 국제규격 및 GL규격에 정의된 다양한 하중조건을 고려하였고, 이러한 하중들을 효과적으로 견딜 수 있는 특별한 복합재 구조형상을 제안하였다. 복합재 풍력터빈 블레이드 주고에 대한 평가를 위해 유한요소 구조해석을 수행하였다. 구조설꼐에서는 파라미터 분석 연구를 통해 블레이드 구조형상을 결정하였고, 대부분의 주요 설꼐 피라미터를 결정하였다. FEM을 이용한 응력해석결과를 검토하여 설계된 블레이드 구조는 어떠한 하중조건에 대해서도 안전함을 확인하였다. 뿐만 아니라, 본 연구에 의해 새롭게 고안된 삽입볼트를 사용한 허브 연결부의의 설계하중과 피로하중에 대한 안전성을 검토하였으며, 잘 알려진 S-N 선형 손상 이론, 하중 스펙트럼 및 Spera의 실험식에 의해 20년 이상의 피로수명을 갖도록 하였다. 몇 개의 집중하중으로 모사된 공력하중에 대한 실물 정적구조시험을 수행하였으며, 실험결과로부터 설계된 블레이드는 구조적으로 안전함을 확인하였다. 더욱이, 변위 및 응력, 중량, 무게중심 증의 측정된 결과는 해석결과와 일치함을 확인하였으며, 연구된 블레이드는 독일의 국제적 인증기관인 GL사의 인증을 획득하였다.

• 전기학회논문지
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• 제58권6호
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• pp.1130-1137
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• 2009

This paper describes a scaled model development of PMSG wind power system using wind turbine simulator and matrix converter. The wind turbine simulator, which consists of an induction motor with vector drive, calculates the output torque of a specific wind turbine using simulation software and sends the torque signal to the vector drive after scaling down the calculated value. The operational feasibility of interconnected PMSG system with matrix converter was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of hardware implementation was conformed by experimental works with a laboratory scaled-model of wind power system. The simulation and experimental results confirm that matrix converter can be effectively applied for the PMSG wind power system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.374-377
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• 2007

This paper deals with a pitch control for reducing load of the wind turbine system. To make a model of the wind turbine system, the Momentum Theory and Blade Element Theory are used. Considering wind shear, wind model was also built. Due to a difference of the wind speed between upper parts and lower parts of the sweep area, overturning moment of the wind turbine is generated. So, in this paper through analyzing of the system model of the wind turbine, a control algorithm which was able to achieve both maintaining power and reducing overturning moment was proposed. Using matlab simulink, controller performance was verified.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권1호
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• pp.20-26
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• 2008

The nacelle cover and nosecone are made of composite materials, especially the stiffener is added in the nacelle cover in order to enhance it's stiffness. The nacelle cover consists of all three covers of left, right side cover and upper cover and each cover is connected with bolts. Also, the nacelle cover and nacelle frame are connected with bolts. The nacelle cover and nosecone have a important role to prevent the components of nacelle and rotor from external circumstances such as snow, rain and wind. Therefore, it is necessary to analyze and evaluate the strength and deformation for them in the design level. According to GL Wind Specifications, this paper shows the results that nacelle cover of 2MW wind turbine satisfy the strength and deformation throughout analysis using Patran/Nastran programs.