• Journal of Power Electronics
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• 제17권1호
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• pp.232-241
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• 2017

Advanced control algorithms must be used to make wind power generation truly cost effective and reliable. In this study, we develop a new and simple control scheme that employs model predictive control (MPC), which is used in permanent magnet synchronous generators and grid-connected inverters. The proposed control law is based on two points, namely, MPC-based torque-current control loop is used for the generator-side converter to reach the maximum power point of the wind turbine, and MPC-based direct power control loop is used for the grid-side converter to satisfy the grid code and help improve system stability. Moreover, a simple prediction scheme is developed for the direct-drive wind energy conversion system (WECS) to reduce the computation burden for real-time applications. A small-scale WECS laboratory prototype is built and evaluated to verify the validity of the developed control methods. Acceptable results are obtained from the real-time implementation of the proposed MPC methods for WECS.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.15-22
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• 2009

본 논문은 소형 풍력발전용 영구자석형 동기발전기에서 고정자 자속과 역기전력을 이용한 센서리스 제어방법을 제안한다. 기존의 다이오드와 DC-부스트 컨버터를 사용한 소형 풍력발전용 컨버터와는 달리 2-Leg 3상 PWM 컨버터를 사용하여 발전기를 구동한다. 이는 기존의 컨버터와 비교하여 가격적으로 뒤지지 않으며, 발전기의 벡터제어가 가능하여 최대출력 제어시 발전 효율향상을 확인할 수 있다. 그리고 센서리스 제어 알고리즘을 적용하여 속도 측정을 위해 사용되는 엔코더를 제거하므로 시스템의 가격을 저감시킨다. 제안된 알고리즘은 PSIM 시뮬레이션을 사용하여 컨버터 제어 성능과 발전기의 최대 출력 제어의 타당성을 검증한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.949-951
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• 2002

Permanent-magnet (PM) synchronous generator is feasible for use with a wind turbine, because the generator for wind power requires variable-speed generation, light weight, and high torque. In this paper, basic design and construction of an axial-flux permanentmagnet generator with power output at 60 [Hz], 300 [r/min] for wind energy system is introduced. Finite-element method (FEM) is applied to analyze generator performance. In order to save time, equivalent analysis model is developed. The performance of the proposed generator at no-load and resistive load are compared, and power output and voltage at various speed and loads are compared as well. The results of FE analysis show that this PM generator is a useful solution for small-scale wind-turbine applications.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권9호
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• pp.1808-1818
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• 2015

최근 신재생 에너지 중 각광을 받고 있는 풍력 발전의 경우 경제성 및 효율성을 높이기 위하여 대부분의 풍력 발전단지들이 해상에 조성된다. 그러나 풍력단지 관리자가 해상에 설치된 풍력발전기에 접근하기 위해서는 헬기 또는 보트를 이용해야하며 많은 비용과 시간을 필요로 한다. 이러한 유지 및 관리 비용을 감소시키기 위한 하나의 대안으로써 풍력발전기의 원격 모니터링 및 제어 기술이 요구된다. 본 논문에서는 풍력발전기의 상태 정보 계측 및 원격 제어 기능을 제공하는 무선 센서 네트워크 기반의 풍력발전기 모니터링 및 제어 시스템을 구현한다. 이를 위해 다수의 센서를 풍력발전기에 설치하여 실시간으로 상태를 계측할 수 있도록 하고 제어 장치를 통해 원격 제어가 가능하도록 한다. 풍력발전기의 센서 장치 및 제어 장치는 무선 센서 네트워크를 통해 제어 센터와 계측 데이터 및 제어 데이터를 주고받도록 한다. 제어 센터에서는 GUI 기반의 모니터링과 제어 기능을 제공하는 중앙 집중형 모니터링 프로그램을 통해 풍력발전기를 관리한다. 또한 제어 센터 이외의 지역에서 원격으로 풍력발전기 모니터링이 가능하도록 스마트 단말기 기반의 웹 프로그램을 구현한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.68-75
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• 2023

This paper proposes a three-phase single-stage AC-DC converter for the small wind generation system. Input power factor improvement and insulated output can be implemented with the proposed three-phase single-stage AC-DC converter under the wide power generation voltage (80-260 V_ac) and frequency (10-42 Hz) in a small wind power generation (WPG) system. The proposed converter is also capable of zero-voltage switching in the primary-side switches and zero-current switching in the secondary-side diodes by phase-shift control at a fixed switching frequency. In addition, it is possible to control a wide output voltage (V_o: 39 V_DC-60 V_DC) by varying the link voltage and improving the input power factor (PF) and the total harmonic distortion factor (THD_i). Simulation and experimental results verified the validity of the proposed converter.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권8호
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• pp.758-765
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• 2011

최근 화석 에너지의 고갈로 신재생 에너지 중에서 풍력 에너지가 각광받고 있다. 본 연구는 국내 기상과 같이 저 풍속 지역에 적합한 500W급 수직축 풍력 터빈에 관한 연구로서 공력 설계를 통해 저풍속에서도 고효율과 저소음을 가진 형상을 제시하였으며, 복합재료를 적용하여 블레이드의 구조 설계를 수행하였다. 구조 설계 후 유한 요소 모델링을 통하여 응력, 변형, 좌굴, 공진가능성에 관한 해석을 수행 하였다. 또한 피로 수명을 예측 하였으며, 최종 제작된 풍력 터빈은 구조 실험과 성능 시험을 통하여 구조 해석 결과 및 공력 해석 결과와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.48-56
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• 2012

The object of this paper is the controller for supplying stably power in a separate house in which a hybrid electrical storage system with a stand-alone photovoltaic/wind power generation system and a small generator is applied. In the photovoltaic/wind hybrid power system used in the separate house, when only the battery is used in sunless days, the capacity of the battery is become larger. In particular, as in recent days, if cloudy days are frequent due to anomaly climate, it is difficult to estimate the number of sunless days. Accordingly, it is preferable to build the electrical storage system that numbers of sunshineless days are to be controlled and a shortage amount of the power generation capacity is to be handled by a small generator system. In order to supply stably power of new renewable energy such as solar to any separate houses, it is preferable to reduce the capacity of battery by decreasing the number of sunless days when estimating the capacity of battery and to drive the small generator for compensation of the power shortage. Such system needs components including inverters for photovoltaic and wind power generation system, batteries and controllers for automatically driving the small generator, based upon the nature of the stand-alone house, and it is preferable to use the controller having a simpler and higher stability by adopting the all-in-one scheme to facilitate its maintenance.

• 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.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.236-241
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• 2021

본 논문에서는 해상에 설치되는 풍력발전기에 의한 해상 관제 레이더의 간섭 여부를 분석하는 방법론을 제시하고, 군산항 인근 해역에 설치되는 소수의 풍력발전기에 의한 해상 관제 레이더의 간섭 여부를 분석하였다. 레이더 간섭 분석은 ray 기반의 전자기 해석 프로그램을 이용하였으며, 고도 정보를 포함하는 수치지형도, 풍력발전기 도면 및 파도를 포함하는 해수면을 전자기 해석 프로그램에 맞게 변환하여 주변 지형과 풍력발전기에 의한 영향을 반영하였다. 분석 결과 대규모 풍력발전단지가 아닌 소수의 풍력발전기의 설치는 해상 관제 레이더의 운용에 심각한 영향이 없는 것으로 분석된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.250-251
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• 2015

세계적으로 핵 연료와 자연에서 발생되는 화석 연료의 급격한 소비로 인해 자원의 부족으로 대체 에너지가 필요한 실정이다. 현재 세계적으로 많은 대체에너지를 개발 연구하고 있다. 그 중에 기존에 풍력발전 시스템은 대형의 추세로 시스템화가 발전되어 왔으며, 소형의 풍력 발전시스템은 단순하게 풍력발전 원리를 이용하여 발전시스템을 만들어져 왔다. 기존의 소형 풍력 발전시스템은 체계적으로 개발되어 온 것이 아니므로 발전 효율의 저하와 유지보수 문제점으로 많은 곳에서 방취되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 소형풍력의 발전 효율 상승과 동시에 태양 에너지를 발전 할 수 있는 하이브리드 발전시스템을 개발하고, 네트워크를 통해 하이브리드 발전시스템을 효율적으로 유지보수 할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다.