• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1059-1065
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• 2014

풍력발전시스템은 정격풍속미만에서는 토크를 제어하여 바람의 에너지를 최대로 하고 정격풍속이상에서는 피치를 제어하여 발전량을 정격으로 유지한다. 본 논문에서는 풍력발전시스템의 피치제어를 신경망을 이용하여 제어하는 방안을 제시한다. 피치제어의 목적은 정격풍속 이상에서 발전기의 회전속도를 일정하게 제어하여, 결과적으로 발전기의 출력을 정격전력으로 유지한다. 이 논문에서는 신경망 피치제어기의 성능을 향상시키기 위하여 발전기의 정격회전속도와 현재 회전속도 차이를 풍속과 함께 신경망의 입력으로 사용하는 방법을 제안하였다. 신경망의 훈련 알고리즘은 오류역전파(error back-propagation) 방법이 사용되었고, Matlab/Simulink를 사용하여 제어가 원활하게 되는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.52-60
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• 2019

차기${\bigcirc}{\bigcirc}$함(FFX) Batch-I 및 차기${\bigcirc}{\bigcirc}$함(LST-II)에 적용된 가변피치프로펠러(CPP) 제어회로는 타 계통에서 접지 현상 발생 시 후진피치 발생이 가능할 수 있으므로, 접지 현상 발생 시에도 피치를 유지할 수 있도록 CPP 제어회로를 개선하는 것이 본 연구의 목적이었다. CPP 제어회로는 전압차이입력으로 프로펠러 각도를 변화시키므로 입력전압이 순간적으로 변동이 생기는 경우 취약할 수 있는 설계구조를 가지고 있었다. 위의 문제를 해결하기 위해서 CPP 제어회로 설계 개선 방안으로 제어전선의 끝단에 종단저항을 적용하고, 제어전선 사이에 Signal Converter를 적용하였다. 그리고 CPP 제어회로 설계 개선에 문제가 없는지 검증하기 위해, 차기${\bigcirc}{\bigcirc}$함(LST-II)으로 실제 항해 시운전에서 CPP 피치 변화 제어를 테스트 하였다. Command 피치 값과 Feedback 피치 값 사이는 매우 유사한 값을 보여주고 있으므로, CPP 제어회로의 제어신호 전달에는 문제가 없기에 적합한 개선방안으로 확인되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.260-262
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• 2006

본 논문에서는 블레이드 피치각 변동을 포함한 풍력발전기 출력특성 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 피치각 변동이 필요한 경우를 각각 비상정지, 기동원활, 출력제한의 3가지 사례 연구를 통해 개발된 모델의 검증 수행하였다. 비상정지의 상황에서 풍력발전기의 출력특성을 모의하였고, 초기 정지 상태에서 블레이드 기동을 위한 초기 피치각 설정 및 변동하는 회전 속도에 맞는 블레이드 변동 지령 값을 구현하였으며, 정격 풍속이상에서 피치각을 감소시키는 제어기를 구현하여 정격이상의 출력 발생이 제한되는 것을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.210-216
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• 2013

풍력터빈이 점차 대형화 되면서 로터 직경도 점차 커지고 있다. 로터 블레이드는 윈드시어와 타워 교란 효과로부터 기계적 하중을 받게 된다. 이러한 기계적 하중은 풍력터빈의 수명을 단축시킨다. 풍력터빈의 크기가 커짐에 따라 기계적 하중 완화를 위한 풍력터빈 제어 시스템 설계가 중요하다. 본 논문에서는 로터 블레이드의 기계적 하중 저감을 위한 천이영역에서의 개별 피치 제어에 대해 소개하고 IPC 성능 검증을 위해 시뮬레이션을 통하여 논의한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.59-65
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• 2011

블레이드와 바람의 상호작용에 의해 발생하는 풍력터빈의 공기역학적 토크와 파워의 특성은 매우 비선형적이다. 그러므로 풍력터빈의 전체 동적 거동은 풍속의 크기에 따라서 비선형적인 특성을 가진다. 공기역학적 비선형성은 또한 풍력터빈 제어시스템의 특성에 영향을 미치므로, 풍력터빈 제어기를 설계하기 위해서는 비선형적인 공기역학적 특성들에 대한 해석을 통한 고찰이 필연적이다. 본 논문에서는 정격파워 이상에서 풍속 크기에 따른 비선형적인 공기역학적 특성들과 이 비선형성들이 PI 제어기를 가지는 폐루프 피치계에 미치는 영향들을 1-질량 모델의 풍력터빈에 대하여 살펴본다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1147-1154
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• 2012

본 논문에서는 풍력발전기의 회전속도와 출력을 제어하기 위한 블레이드 피치 제어기 및 발전기 토크 제어 기법을 제시하고 비선형 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 확인하였다. 회전속도 오차 및 출력오차를 이용한 양한정 함수를 정의하고 리아프노프 안정성 이론을 적용하여 정적 피치 제어기와 동적 토크 제어기를 설계하고, 제어기 설계 모델과 실제 적용 모델간의 차이를 보상할 수 있도록 시뮬레이션 기반 최적화를 이용하여 설계 인자 값을 결정하였다. 풍력발전기 제어기 설계에 가장 많이 사용되는 동력 전달계 모델을 기반으로 제어기 설계 절차를 예시하였고, 대표적으로 사용되는 비례-적분-미분 제어 및 최대 출력점 추종 토크 제어기와 성능 비교를 통하여 제안된 제어 설계 기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제11권3호
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• pp.180-190
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• 1997

잠수함이 저심도 조건에서 특수임무 수행시, 표면파도 및 조류등 외란의 영향하에서 요구심도 및 위치 유지를 위한 강인한 자동항법장치 설계는, 첨단 군용 잠수함 개발에 필수적이다. 본 연구는 잠수함 조종 운동역학계에 기초하여, 정확한 심도 및 피치 운동 제어를 위해 선형 행렬 부등식을 이용한 혼합 $H_2/H_{\infty}$ 설계법을 사용, 다중 목적 함수로 표현된 잠수함의 조종성능들을 개선하였다. 또한, 제어기 설계법의 타당성을 수치 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. 결과적으로 본 제어법은 각종 외란 및 계의 불확실성하에서 잠수정의 만족스러운 과도 상태 응답과 일정 심도 유지 및 피치 각도 변동 최소화에 적합한 강인한 방법임이 검증되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.11-15
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• 2011

본 논문은 풍력터빈의 출력 제어 방법에 관한 논문이다. MW급 풍력 터빈 출력제어의 기본 제어 구조는 가변속도 가변피치 방식을 사용한다. 가변속도 가변피치 제어는 파워 커브를 추종하기 위한 방법으로서, 풍속변화에 따라 이 제어방식이 어떻게 적용되는지 논의한다. 제어 시스템 설계를 위하여 단순화된 드라이브 트레인 모델이 사용되었다. 제어 시스템은 토크제어와 피치제어로 구성되고, 제시된 동적 모델을 사용하여 설계된 제어 시스템의 시뮬레이션 결과에 대하여 논의한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권4호
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• pp.84-91
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• 2003

The paper presents a power control algorithm for a full pitch-controlled wind power system. The design of a pitch controller, in general, is performed by linearizing the torque in the vicinity of a operating point assuming the tip speed ratio is constant. For power control, however, the tip speed ratio is no longer a constant. In this study, a reference pitch model is derived in terms of a wind speed, angular velocity, and pitch angle. The reference pitch model is used to design a controller without linearizing the non-linear torque model of the blade. The validity of the algorithm is demonstrated with the results produced through sets of simulation.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.25-34
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• 2006

본 논문에서는 풍력 발전시스템의 피치 제어 알고리즘 설계 기법을 검토하고 비선형 시뮬레이션을 수행한 결과를 제시한다. 풍력 발전시스템을 다몸체 시스템으로 간주하고 로터 블레이드에 작용하는 공력 및 토크 계산을 위해 블레이드 요소 및 모멘텀 이론을 근거로 공력 모델링을 수행하였다. 제어기 설계를 위해, 풍력 발전시스템은 서로 상대적으로 구속한 체 운동하는 1 자유도 시스템으로 가정하여 선형 방정식을 수립하고, 로터 회전속도를 제어하기 위해 PID 제어기를 설계하였다. FORTRAN 언어를 기반으로 작성된 비선형 시뮬레이터 WINSIM을 이용하여 다양한 풍속 시나리오와 운전 방식에서 제어기의 성능을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.