• 제목/요약/키워드: Variable speed variable pitch wind turbine

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저속 기어형 2MW급 풍력발전기 개념설계 (Conceptual Design of 2MW Wind Turbine Generator with Low-speed Gearbox)

  • 손영욱;김영찬;김용환;이응채;박인수;정진화;한경섭;전중환
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.319-322
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    • 2006
  • Under the national project for the development of 2MW wind energy convert system, we are under development of the prototype of 2MW wind turbine with low speed gearbox. This system adopts low speed gear box with planetary and spur gear and is pitch regulated variable speed type with the synchronous permanent magnet generator. The compromised size of generator in diameter and width are adopted to meet the structural design requirements. In this paper, the concept study for the type, the aerodynamic design for the blade and the details of load calculation will be presented. The detailed characteristics of the system will also be introduced.

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750kW급 풍력터빈발전기의 기계설계 (Mechanical Design of a 750 kW Direct-drive Wind Turbine Generator System)

  • 손영욱;손정봉;박인수;김영찬;김경렬;정진화;전중환;류지훈;박진일;변철진;김두훈
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2004년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.379-384
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    • 2004
  • A prototype of 750 kW direct-drive wind turbine generator system, KBP-750D is under development in Korea. For the gearless, direct-drive prototype a synchronous generator with permanent magnets has been developed. The upwind 3-blade type machine employs variable speed and pitch control. The operating ranges of wind and rotor speed are 3 to 25 m/s and 9 to 25 rpm, respectively. The tip speed ratio of rotor blade is 7.5, designed for power coefficient 0.47, The blade pitch and torque are controlled with the predefined torque-speed curve according to the conditions of wind and public electric grid. This paper describes the outlines of primary components of KBP-750D.

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Benchmark test of large scale offshore wind turbine with jacket foundation

  • 백재하;박현철;;이주상;이종선
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.37.2-37.2
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    • 2011
  • Nowadays, offshore wind energy experiences a rapid development because of its wind condition and no noise impact problem. Different from Europe, offshore wind is just started in Asia. More work and research are needed in Korea. In this work, a three-bladed upwind variable speed pitch controlled 5MW wind turbine on a jacket support structure is used. During the simulation, several design load cases are investigated in two different fully coupled aero-hydro-servo-elastic codes. Some critical loads on the foundation are compared and analyzed.

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고성능 형상 및 유리섬유/에폭시-우레탄 샌드위치 구조를 사용한 소형 풍력발전 블레이드의 공력 및 구조설계 (Aerodynamic and Structural Design on Small Wind Turbine Blade Using High Performance Configuration and E-Glass/Epoxy-Urethane Foam Sandwich Composite Structure)

  • Chang-Duk Kong;Jo-Hyug Bang
    • 한국추진공학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.70-80
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    • 2004
  • 본 연구에서는 한국과 같이 비교적 저 풍속인 지역에 적용 가능하도록 피치제어장치를 가진 1kW급 소형 풍력발전 시스템의 개발 결과를 제시하였다. 공력설계에서는 블레이드의 직경이 동급의 상용 블레이드 보다 과도하게 크지 않으면서도 저 풍속 지역에서 보다 효율적인 형상설계를 위해 여러 가지 설계 변수분석을 통한 파라미터 연구가 수행되었다. 또한 구조설계를 통해 풍력발전기에 작용하는 다양한 하중을 효과적으로 견딜 수 있는 경량의 복합재 구조가 설계되었다. 구조설계의 평가를 위해 유한요소 구조해석이 수행되었으며, 실물 구조시험을 수행하여 구조적 안전성을 확인하였다.

퍼지제어를 이용한 풍력발전 시스템의 최대출력 제어 (Maximum Output Power Control of Wind Generation System Using Fuzzy Control)

  • 아보칼릴 아메드;김영신;이동춘
    • 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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    • 제54권10호
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    • pp.497-504
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    • 2005
  • For maximum output power, wind turbines are usually controlled at the speed which is determined by the optimal tip-speed ratio. This method requires information of wind speed and the power conversion coefficient which is varied by the pitch angle control. In this paper, a new maximum output power control algorithm using fuzzy logic control is proposed, which doesn't need this information. Instead, fuzzy controllers use information of the generator speed and the output power. By fuzzy rules, the fuzzy controller produces a new generator reference speed which gives the maximum output power of the generator for variable wind speeds. The proposed algorithm has been implemented for the 3[kW] cage-type induction generator system at laboratory, of which results verified the effectiveness of the algorithm.

3MW급 IEC Wind Class IIa 풍력발전시스템 개발 (Development of 3MW Wind Turbine for IEC Wind Class IIa)

  • 이기학;이상일;우상우;오인규;박종포
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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    • pp.236-239
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    • 2011
  • This paper introduces the design concepts and characteristics of WinDS3000$^{TM}$(TC IIa) which is a trade name of Doosan's 3MW offshore/onshore wind turbine. WinDS3000$^{TM}$(TC IIa) has been designed in consideration of high Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability (RAMS) and low cost of electricity (CDE) for the TC IIa condition based on GL guideline. An integrated drive-train design with an innovative three-stage gearbox has been introduced to minimize nacelle weight of the wind turbine and to enhance a high reliability for transmission. A permanent magnet generator with full converter system has been introduced to get higher efficiency in partial load operation and grid-friendly system for both 50 Hz and 60 Hz. A pitch-regulated variable speed control system has been introduced to control wind turbine power while generator reaction torque can be adjusted almost instantaneously by the associated power electronics. The wind turbine has been also equipped with condition monitoring and diagnostic systems in order to meet maintainability requirements.

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3MW급 해상풍력 발전시스템 개발 (3MW Class Offshore Wind Turbine Development)

  • 주완돈;이정훈;김정일;정석용;신영호;박종포
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.491-494
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    • 2009
  • This paper introduces the design concepts and characteristics of WinDS3000$^{TM}$ which is a trade mark of Doosan's 3MW offshore/onshore wind turbine. WinDS3000$^{TM}$ has been designed in consideration of high RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Serviceability) and cost effectiveness for the TC Ia condition in GL guideline. An integrated drive train design with an innovative three-stage gearbox has been introduced to minimize nacelle weight of the wind turbine and to enhance a high reliability for transmission. A permanent magnet generator with full converter system has been introduced to get higher efficiency in part load operation, and grid friendliness use of 50 Hz and 60 Hz grid. A pitch regulated variable speed power control with individual pitch system has been introduced to regulate rotor torque while generator reaction torque can be adjusted almost instantaneously by the associated power electronics. An individual pitch control system has been introduced to reduce fatigue loads of blade and system. The wind turbine has been also equipped with condition monitoring and diagnostic systems in order to meet maintainability requirements. And internal maintenance crane in nacelle has been developed. As a result, the maintenance cost was dramatically reduced and maintenance convenience also enhanced in offshore condition.

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PMSG의 가변 풍속 발전시스템을 위한 퍼지제어 기반의 MPPT 제어 (Fuzzy Logic based MPPT control for the Variable Speed Wind Turbine Energy of the PMSG)

  • 장미금;정동화;송성근;김대경
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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    • pp.512-513
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    • 2011
  • 본 논문에서는 PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator)의 가변속-고정피치(Variable-Speed Fixed-Pitch) 풍력발전시스템을 위한 FLC를 기반으로 하는 최대 전력점제어(MPPT) 알고리즘을 제시한다. 최근에는 풍속변화에 대응하여 최대전력을 발생할 수 있는 가변속 풍력발전 시스템에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 국내의 지형적 조건에 따른 바람의 영향으로 풍력발전 시스템의 MPPT제어가 반드시 필요하다. 종래의 풍력발전 MPPT 제어는 응답속도 등에 대한 문제점이 나타난다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 파라미터 변동에 강인한 FLC를 기반으로 하는 최대 전력점 제어(MPPT)를 제시한다. 또한 본 논문에서 제시한 알고리즘은 시뮬레이션 결과를 통해 타당성을 입증한다.

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이중여자 유도형 풍력 발전기의 PSCAD 시뮬레이션 모델 개발 (Development of PSCAD Simulation Model for Doubly-fed Induction-type Wind Power Generation System)

  • 정병창;김희중;정용호;전영수;곽노홍;송승호
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.261-264
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    • 2006
  • In this paper, doubly-fed induction-type wind power generation system simulation model for grid connection is developed. The simulation model is based on PSCAD/EMTDC and consists of rotor-blade, blade controller, generator power converter and generator controller Blade controller controls the blade pitch angle for starting, peak power limiting and emergency condition. Generator controller controls the generator output power to maximize the system efficiency. Simulation results are shown for the variable wind speed conditions. The simulation model can be utilized for study of actual interaction between wind turbine and grid for reliable operation and protection of power system.

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가변 피치형 수평축 풍력 터빈의 공력 최적설계 및 피치제어 성능 연구 (Optimal Aerodynamic Design and Performance Analysis for Pitch-Controlled HAWT)

  • 유기완
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권10호
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    • pp.891-898
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    • 2007
  • 피치 제어형 수평축 풍력터빈에 대한 공력최적 설계 형상과 피치 변화에 따른 공력 성능 특성을 수치적으로 계산하였다. 수치적 방법은 날개 요소이론을 적용하였으며, Prandtl의 팁 손실 효과, 에어포일의 분포 효과, 후류의 회전 효과 등을 고려하였다. 블레이드 설계에는 총 6개의 서로 다른 에어포일을 사용하였으며, 구조적 강성을 갖기 위해서 허브 측에는 최대 40% 두께비의 에어포일을 분포시켰다. 최적 설계에서 얻어진 비선형 코드 길이는 제작성과 무게 등을 고려하여 선형화 시켰고, 선형화에 따른 공력성능 변화는 무시할만하다는 결과를 얻어내었다. 피치각 변화에 따른 동력성능, 추력성능, 토크 성능 곡선을 비교한 결과 $3^{\circ}$의 피치각 변화에도 민감한 공력 값의 변동이 생김을 알 수 있었고, 정밀한 피치 제어를 위한 각도 제어는 증분이 $3^{\circ}$보다 작은 값으로 피치 제어 알고리즘과 피치 구동 장치가 필요함을 알 수 있었다. 또한 최대 토크는 설계속도비보다 작은 속도비에서 발생되는 결과를 보여주었다.