IEC 61400-1 requires design lifetime of wind turbines at least 20 years, thus wind turbine should be assured for structural safety through load assessment. DLCs have been defined with respect to the load assessment in IEC 61400-1. In addition, if the extreme design values for DLC1.3 are equal or exceed the extreme design value for DLC1.1, DLC1.1 may be omitted. To omit DLC1.1, scale factor (c) will be increased in DLC1.3. However, this particular adjustment is not specified guidelines. Thus, this study was conducted. DLC1.1 was calculated for extrapolation of 50 years-extreme events using several probability distribution functions and fitting methods. And DLC1.3 was calculated for up to seven different values of scale factor (c) with $2{\leq}c{\leq}5$ in steps of 0.5. Finally, in this study, scale factor (c) that was the value of 4.51 was determined.
To assure the structural integrity for the hub and low speed shaft (LSS) of the drive train, it is necessary to obtain the ultimate aerodynamic loads acting on the wind turbine blade. The aim of this study is to predict the time histories of 3 forces and 3 moments at the hub and the LSS based on the design load case of the IEC 61400-1. From the calculated results most of the load components have rotor revolution frequency whereas thrust and torque of the LSS show blade passage frequency. It turns out that the EWM wind condition involves the maximum ultimate loads at both hub and LSS of the horizontal axis wind turbine.
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.
The wind generally includes turbulence characteristics in nature. So the yaw errors between wind turbine direction and wind direction occur due to turbulence fluctuation. The yaw errors affect the fatigue load of wind turbine system and power reduction. The components of turbulence intensity are different from those of each site where the wind turbines are installed. We studied that the fatigue load and power efficiency are improved by controlling yaw motions. In this study, we controlled the averaged yaw error time according to site conditions by turbulence intensity.
풍력발전기가 점차 대형화되어가는 추세에 따라 블레이드 역시 점차 길어지고 무거워지는 경향을 보이고 있다. 이는 블레이드뿐만 아니라 풍력발전기 시스템 전체의 하중 및 비용의 증가를 불러오게 되므로, 시스템의 성능 및 하중에 가장 큰 영향을 끼치는 블레이드의 공력특성에 대한 연구가 전 세계적으로 지속되고 있다. 그 중에서도 특히 작동 중 오염에 의한 블레이드 표면 거칠기 변화는 블레이드의 공력특성을 변화시켜, 발전기 전체의 성능뿐만 아니라 전체 하중에도 영향을 끼치는 주요 인자이다. 따라서 풍력발전기 블레이드 설계 시에 예측된 설계하중과 실제 운용 환경에 의해 변화된 운용하중 간의 차이를 예측할 수 있다면, 블레이드 설계 시에 표면 거칠기 변화에 따른 영향을 고려함으로써 실제 운용 환경에 맞는 최적의 블레이드 및 풍력발전기 시스템 설계를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 블레이드의 표면 거칠기 변화에 따라 풍력발전기 하중이 어떻게 영향을 받는지에 대하여 분석하였다. 이를 위하여 표면 거칠기 민감도를 고려하지 않고 설계된 기준 블레이드와, 운용 중 표면 거칠기가 변화된 블레이드의 2개 모델에 대한 하중해석을 수행하고 그 결과를 비교하였다. 보다 실제적인 해석을 위해 Multi-MW 급 풍력발전기 시스템 모델을 대상으로 최적 설계된 블레이드를 기준 모델로 삼았다. 하중계산방법은 IEC 및 GL 2010 가이드라인을 참고하였으며, 일부 주요 극한하중 상황에 대하여 해석을 수행하여 설계하중상황(design load case, DLC) 별로 하중의 증감 및 경향을 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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