• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
• /
• pp.3347-3352
• /
• 2007

This paper describes a research for the performance improvement of the straight-bladed vertical axis wind turbine. To improve the performance of VAWT, the individual blade pitch control method is adopted. For the wind turbine, CFD analysis is carried out by changing blade pitch angle according to the change of wind speed and wind direction. By this method, capacity and power efficiency of VAWT are obtained according to the wind speed and rotating of rotor, and could predict the overall performance of VAWT. It was manufactured to verify performance of the experimental system that consists of rotor including four blades and base. Furthermore, torque sensor and power generator were installed. Also, active controller which can change the pitch angle of the individual blade according to the wind speed and direction was used.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.43-46
• /
• 2008

Quad-Rotor, which consists of four blades, performs a flight task by controling each rotation speed of the four blades. Quad-Rotor blade making no use of cyclic pitch or collective one is a type of fixed-wing as different from helicopter blade. Although, Quad-Rotor is simple and easy to control for those reasons, blade configuration of the fixed wing is one of the critical factors in determining the performance of Quad-Rotor. In the present study, coefficients for thrust and power of Quad-Rotor blade were derived from the data acquired by using 6-component balances. Firstly, Measurements for aerodynamic force were conducted at various pitch angles (i.e., from 0$^{\circ}$ to 90$^{\circ}$ with the interval of 10$^{\circ}$). The blade used in this experiment has aspect ratio of 6 and chord length of 35.5 mm. Secondly, assembled-blade, which was an integral blade but divided into many pieces, was used in order to test aerodynamic forces along twist angles. The curve of thrust coefficient along pitch angle indicates a parabola form. Stall which occurs during wind tunnel test to calculate lift coefficient of airfoil does not generate. When deciding the blade twist angle, structural stability of blade should be considered together with coefficients of thrust and power. Those aerodynamic force data based on experimental study will be provided as a firm basis for the design of brand-new Quad-Rotor blade.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제8권2호
• /
• pp.11-16
• /
• 2007

This paper describes the cycloidal wind turbine, which is a straight blade vertical axis wind turbine using the cycloidal blade system. Cycloidal blade system consists of several blades rotating about an axis in parallel direction. Each blade changes its pitch angle periodically. Cycloidal wind turbine is different from the previous turbines. The wind turbine operates with optimum rotating forces through active control of the blade to change pitch angle and phase angle according to the changes of wind direction and wind speed. Various numerical experiments were conducted to develop a small vertical axis wind turbine of 1 kW class. For this numerical analysis, the rotor system equips four blades consisting of a symmetric airfoil NACA0018 of 1.0m in span, 0.22m in chord and 1.0m in radius. A general purpose commercial CFD program, STAR-CD, was used for numerical analysis. PCL of MSC/PATRAN was used for efficient parametric auto mesh generation. Variables of wind speed, pitch angle, phase angle and rotating speed were set in the numerical experiments. The generated power was obtained according to the various combinations of these variables. Optimal pitch angle and phase angle of cycloidal blade system were obtained according to the change of the wind direction and the wind speed. Based on data obtained from the above analysis, control device was designed. The wind direction and the wind speed were sensed by a wind indicator and an anemometer. Each blades were actuated to optimal performance values by servo motors.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권2호
• /
• pp.111-118
• /
• 2022

전기-기계식 구동기(EMA)는 전기 모터와 기계적 동력전달 요소를 결합한 것으로 설계 자유도와 유지보수 측면에서 도심 항공 모빌리티(UAM)에 적합하다. 본 논문에서는 UAM의 로터 블레이드 피치각을 조종하는 EMA에 대한 연구 결과를 제시한다. 구동기는 역구동형 롤러 스크류를 기반하며, 2절 링크를 통하여 블레이드 피치각을 조종한다. 구동기만의 동역학과 이것을 포함한 블레이드 피치운동의 동역학 방정식을 유도하였다. 블레이드 피치 동역학 방정식의 경우 링크의 영향으로 등가 관성모멘트는 링크 각도에 따라 변한다. 넛트 운동의 관점과 블레이드 피치 운동의 관점에서 등가 관성모멘트의 변동을 분석·비교하는 과정을 제시하였다. 사례로 선정한 모델의 경우에 전자의 등가 관성모멘트 변동이 후자에 비하여 작았으며, 그래서 넛트 운동의 관점에서 유도한 모델이 제어기 설계에 적합하다고 판단한다.

• 조명전기설비학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.91-97
• /
• 2007

This paper presents a pitch angle controller of a grid-connected wind turbine system for extracting maximum power from wind and implements a modeling and simulation of the wind turbine system on MATLAB/Simulink. It discusses the maximum power control algorithm for the wind turbine and presents, in a graphical form, the relationship of wind turbine output, rotor speed, and power coefficient with wind speed when the wind turbine is operated under the maximum power control algorithm. The objective of pitch angle control is to extract maximum power from wind and is achieved by regulating the blade pitch angle during above-rated wind speeds in order to bypass excessive energy in the wind. Case studies demonstrate that the pitch angle control is carried out to achieve maximum power extraction during above-rated wind speeds and effectiveness of the proposed controller would be satisfactory.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.29-36
• /
• 2024

최근 도심항공모빌리티(Urban Air Moility, UAM)의 개념이 미래항공모빌리티(Advanced Air Mobility, AAM)으로 확장되면서 틸트로터형 수직 이착륙기에 관한 연구개발이 활발하다. 틸트로터의 경우 수직비행과 수평비행 사이에 천이비행을 하게 되는데 천이비행 구간의 비행 안정성을 확보하기 위해 블레이드 피치각 제어시스템을 활용할 수 있다. 또한 개별 블레이드 제어(Individual Blade Control, IBC)를 통하여 천이비행 구간 동안 발생하는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 전기-기계식 구동기 기반 블레이드 피치각 제어시스템의 개별 블레이드 제어를 위한 외란 관측기와 시간 지연제어기를 설계하고 수치 시뮬레이션을 통해 설계한 제어기들의 성능을 비교분석한다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.492-497
• /
• 2011

일반적으로 헬리콥터는 양력, 추력 그리고 힘을 발생시키기 위해 로터 시스템을 사용하기 때문에 공력환경이 매우 복잡하다. 블레이드 와류 간섭과 같은 비정상 공력 환경이 발생한다. 이러한 비정상 공력 환경은 진동하중과 높은 공력소음을 유발한다. 진동하중과 공력소음은 로터 블레이드 회전수에 N 배의 해당하는 주파수 (N/rev)를 갖는다. 하지만 스와시 판과 피치링크로 이루어진 전통적인 로터 조종계통은 블레이드가 1 회 회전하는 동안 한번의 조종 변위를 발생시킬 수 있기 때문에 그러한 진동하중을 조절하기에는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 능동 제어 기법들이 개발되었다. 능동 제어기법은 임의의 주파수로 블레이드의 피치 각을 조종할 수 있다. 본 논문에서는 비정상 공력 하중을 변화시키기 위해 능동 제어기법 중 한 가지인 능동 뒷전 플랩 블레이드의 설계를 수행하였다. 능동 뒷전 플랩 블레이드는 에어포일의 캠버를 변화시키기 위해 작동기에 의해 구동되는 뒷전 플랩을 장착한다. 뒷전 플랩을 작동시키기 위해 블레이드 내부에 위치 압전 작동기를 사용하였다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.52-59
• /
• 2019

로터 블레이드는 허브를 통해 전달된 토크와 조종장치를 이용한 피치각 제어를 통해 헬리콥터 비행에 필요한 양력, 추력 및 기동력을 발생시킬 수 있는 핵심 구성품이며, 구조적인 안전성과 함께 공진의 위험성이 없도록 진동 특성을 고려하여 설계되어야 한다. 본 연구에서는 다목적 무인 헬리콥터(Multi-Purpose Utility Helicopter)에 적용하기 위한 주로터 블레이드의 구조 설계를 수행하였으며, 제작된 블레이드의 단면 강성 측정 시험을 수행하였다. 이후 측정된 강성 분포를 반영하여 로터 시스템의 진동특성에 대한 평가를 수행하였다. 로터 블레이드 내부는 스킨, 스파 및 토션박스로 구성되며, 탄소 및 유리 섬유 복합소재를 적용하였다. 블레이드 단면 강성 예측을 위해 Ksec2D 프로그램을 활용하였으며, 실험을 통해 측정된 값과 비교한 결과를 제시하였다. 로터 시스템의 회전으로 인한 고유진동수 변화 및 공진 위험 여부를 확인하기 위해 회전익 항공기의 통합 해석 프로그램인 CAMRADII를 활용하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제49권8호
• /
• pp.649-660
• /
• 2021

S -76 모델을 기준으로 해석을 통해 개별 블레이드에 대한 고조화 가진에 따른 로터 허브 진동 수준을 분석하였다. 개별 블레이드에 대한 고조화 가진 방법은 회전부에 있는 피치링크 자체에서 추가적인 가진력을 발생하는 방법(Actuating by Individual Pitch-link)과 블레이드 능동 뒷전 플랩조절을 통해 가진력을 발생하는 방법(Active Trailing Edge Flap)으로 구분하였다. 100kts의 전진비행 조건에서 개별 블레이드에 대한 2P/3P/4P/5P 조화 가진을 15도의 위상각을 변경시켜가며 허브 하중 해석을 수행하였다. 그 결과를 통해 가진 조건에 따른 로터 시스템의 민감도를 확인하였으며 이 정보를 기반으로 로터 시스템의 특성을 나타내는 전달 행렬(T-matrix)을 구성하였다. 그리고 전달 행렬을 통해 비행조건에 대해 허브 진동 수준을 최소화하는 최적의 고조화 가진 조건을 도출하였다. 그리고 최소 허브 진동 조건에서 로터 시스템의 성능 및 피치링크 하중에 대한 영향성과 더불어 소음해석을 통한 소음 영향성도 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
• /
• pp.93-94
• /
• 2011

This paper analyzes the shaft torsion of a doubly-fed induction generator (DFIG) for a wind farm collector system fault. When a fault occurs, the active power of the DFIG cannot be transmitted to the grid and thus accelerates the rotation of both the blade and the rotor. Due to the different inertia of these, the angle of deviation fluctuates and the shaft torsion is occurred. This becomes much severe when the rotational speed of the blade exceeds a threshold, which activating the pitch control to reduce the mechanical power. The torque, which can be sixty times larger than that in the steady state, may destroy the shaft. The shaft torsion phenomena are simulated using the EMTP-RV simulator. The results indicate that when a wind farm collector system fault occurs, a severe shaft torsion is occurred due to the activation of the pitch control.