• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집
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• pp.82-84
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• 2008

This paper presents the modeling and power quality analysis of Jeju island power system connected with wind farm, and thermal power plant. It is for indicating the influence of wind farm operation in steady and transient state in Jeju island power system during the HVDC system overhaul period. For the computer simulation, three kinds of main item are modeled, which are 67[MW] wind farm, thermal power plant and Jeju power load. To analyze the influence of the wind power generation to the Jeju power system, two kinds of simulations are carried out by using the PSCAD/EMTDC program. One is the steady state operation under the variable speed wind, and the other is the transient state operation when all of wind farms in Jeju island are disconnected from the Jeju power grid instantaneously on the rated power output. With the comparison of these results, it is useful for analyzing the power quality of Jeju power system versus wind power generation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.609-617
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• 2014

풍력터빈 블레이드의 가변 피치제어는 풍력발전기의 과풍속 영역 설계에 있어 중요한 요소로 알려져 있으나 원가문제 때문에 소형 풍력터빈에는 적용되지 못하고 실속제어가 많이 적용되고 있다. 하지만, 블레이드 주변의 난류 때문에 설계된 실속이 구현되지 않는 실속지연 현상이 종종 발생되고, 이에 따른 풍력 블레이드의 과회전과 발전기의 과출력 위험이 발생하고 있다. 이에 따라 블레이드에서 발생되는 공력으로 피치가 변하고 스프링의 복원력으로 복귀되는 수동형 피치제어 모듈이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 회전하는 블레이드의 익형에서 발생되는 양력과 항력을 이용하여 회전면으로 작용되는 토크와 블레이드의 Flap 방향으로 작용되는 추력을 계산하는 방법을 제시하고, 이러한 힘들의 크기를 여러 가지 익형에 대해 비교하였으며, 블레이드의 피치모멘트를 정량적으로 산출하여 수동 피치제어 모듈의 설계자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권2호
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• pp.545-550
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• 2015

High Temperature Superconducting (HTS) synchronous generators can be designed with either an air-core type or iron-core type. The air-core type has higher efficiency under rated rotating speed and load than the iron-core type because of the iron losses which may produce much heat. However, the total length of HTS wire in the air-core type is longer than the iron-core type because the generated magnetic flux density of the air-core type is low. This paper deals with designs of 10 MW air-core and iron-core HTS wind power generators for wind turbines. Fully air-core, partially iron-core, and fully iron-core HTS generators are designed, and various stator winding methods in the three HTS generators are also considered, such as short-pitch concentrated winding, full-pitch concentrated winding, short-pitch distributed winding, and full-pitch distributed winding. These HTS generators are analyzed using a 3D finite elements method program. The analysis results of the HTS generators are discussed in detail, and the results will be effectively utilized for large-scale wind power generation systems.

• 한국추진공학회지
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• 제1권2호
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• pp.12-21
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• 1997

무공해 에너지원은 화석에너지의 고갈과 환경오염의 심각한 문제로 인하여 절실히 요구되고 있는 실정이다. 그중 풍력발전 시스템은 타 에너지원에 비해 여러 가지 측면에서 유리한 점을 가지고 있다. 본 연구에서는 500㎾급 풍력발전 시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력성능 및 구조성능을 가지는 회전날개 설계과정을 수행하였다. 공력설계는 운용지역의 풍황을 고려하여 회전날개의 외형을 결정하였고 이를 바탕으로 공력성능해석이 수행되었으며, 구조설계는 복합재료를 사용하여 쉘-스파 구조를 갖도록 설계하여 굽힘 및 비틀림 그리고 피로수명에 대한 구조해석이 수행되었다. 그 결과 4m/s의 미풍에서도 운용가능하며, 12m/s에서는 정격출력 500㎾를 생산할 수 있는 형상이 설계되었고, 또한 20년 이상의 피로수명이 확보되었으며, 공진 등의 동적인 문제도 발생하지 않음을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권1호
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• pp.68-74
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• 2015

본 논문은 정격속도 이상의 고속 영역에서 운전되는 스위치드 릴럭턴스 발전기의 효율 개선에 대하여 기술한다. 전류 형상은 발전기 손실에 큰 영향을 미치기 때문에 전류 모양을 조정함으로서 시스템 효율이 개선될 수 있다. 풍력 또는 소수력 발전과 같이 속도 범위가 넓은 경우 정격속도 이상에서도 최적의 전류 형상을 얻을 수 있도록 스위칭각 조정 방법이 제시된다. 제시된 방법을 검증하기 위해 실험장치가 구성되고, 이론의 가능성이 시뮬레이션과 실험결과에 의해 검증된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.1-6
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• 2013

정격풍속이상에서 발전기의 출력을 일정하게 유지하기 위하여 PID에 기초한 다양한 종류의 방법들이 발표되었다. 그러나 고정된 PID 이득을 이용한 이러한 방법에서는 전 영역에서 동작하리라는 보장이 없다. 이 논문에서는 전 영역에서 동작하는 시스템을 설계하기 위하여 풍속의 강도에 따라 PID 이득이 변하는 방법을 제안하였다. 풍속의 강도에 따라 피치각에 따른 전력의 민감도는 계속 변하는데, PID 이득을 민감도의 함수로 유도하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권3호
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• pp.835-842
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• 2014

Cutback control in a grid code is one of the functions of a wind power plant (WPP) that is required to support the system protection and frequency stability. When a cutback control command signal is delivered to the WPP from the system operator, the output of a WPP should be decreased to 20% of the rated power within 5 s. In this paper, we propose a dedicated cutback control algorithm of a WPP based on the ratio of the command power to the available power. If a cutback control signal is delivered, the algorithm determines the pitch angle for the cutback control and starts the pitch angle control. The proposed algorithm keeps the rotor speed at the speed before the start of the cutback control to quickly recover the previous output prior to the cutback control. The performance of the algorithm was validated for a 100 MW aggregated WPP based on a permanent magnet synchronous generator under various wind conditions using an EMTP-RV simulator. The results clearly shows that the proposed algorithm not only successfully reduces the output to the command power within 5 s by minimizing the fluctuation of the pitch angle, but also rapidly recovers to the output level before the cutback control.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.905-911
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• 2012

부유식 해상풍력발전기의 시뮬레이션을 위해서 본 연구에서는 2MW 육상 풍력발전기에 부유구조물인 Tension Leg Platform(TLP) 구조를 추가하였다. 기상청 관측데이터와 해수면으로부터의 높이에 대해 풍속을 정의하는 지수법칙을 이용하여 풍하중을 산출하고 블레이드와 타워에 일정한 높이간격으로 적용하였다. 상대모리슨 방정식을 이용하여 파랑하중을 모델링하였다. 블레이드의 회전속도를 정격속도인 18rpm 으로 고려하고, 풍하중과 파랑하중 작용 시 2MW의 부유식 해상풍력기의 동적거동 해석을 수행하였다. 파랑하중에 대한 해상풍력기의 공진특성을 조사하기 위해 타워와 블레이드의 탄성체 모델을 구성하여 해상풍력기의 고유진동수를 계산하였다. 타워와 블레이드의 탄성효과가 해상풍력기의 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 타워만 탄성체로 구성된 탄성타워모델과 타워와 블레이드가 탄성체로 고려된 탄성타워 블레이드모델을 각각 강체 모델과 비교하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권1호
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• pp.9-20
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• 2018

Due to integrated stochastic wind and wave loads, the supporting platform of a Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) has to bear six Degrees of Freedom (DOF) motion, which makes the random cyclic loads acting on the structural components, for instance the tower base, more complicated than those on bottom-fixed or land-based wind turbines. These cyclic loads may cause unexpected fatigue damages on a FOWT. This paper presents a study on short-term fatigue damage at the tower base of a 5 MW FOWT with a spar-type platform. Fully coupled time-domain simulations code FAST is used and realistic environment conditions are considered to obtain the loads and structural stresses at the tower base. Then the cumulative fatigue damage is calculated based on rainflow counting method and Miner's rule. Moreover, the effects of the simulation length, the wind-wave misalignment, the wind-only condition and the wave-only condition on the fatigue damage are investigated. It is found that the wind and wave induced loads affect the tower base's axial stress separately and in a decoupled way, and the wave-induced fatigue damage is greater than that induced by the wind loads. Under the environment conditions with rated wind speed, the tower base experiences the highest fatigue damage when the joint probability of the wind and wave is included in the calculation. Moreover, it is also found that 1 h simulation length is sufficient to give an appropriate fatigue damage estimated life for FOWT.

• 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.