• Title, Summary, Keyword: 풍력발전기

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Reactive power control in wind turbine considering characteristic of voltage control slope (전압제어 Slope를 반영한 풍력발전기 무효전력출력 제어)

  • Shin, Heewon;Lee, Hwanik;Kim, Dohyuk;Kang, Yongchel;Lee, Byongjun
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1052-1053
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    • 2015
  • 풍력발전기의 대용량화와 전력변환장치를 이용한 출력 안정화로 인하여 그리드 코드에서는 상정 사고 시 풍력발전기를 탈락시키지 않고 전압제어에 참여하도록 요구하고 있다. 풍력발전단지의 전압제어참여는 크게 단지 레벨과 발전기 레벨로 나누어지며, 개별풍력발전기가 단지 급 제어기로부터 무효전력 지령신호를 받아 필요량을 출력하는 구조이다. 따라서 풍력발전단지와 기존발전기 및 FACTS 설비와의 협조제어 알고리즘 연구에 앞서 개별풍력발전기의 전압제어특성에 대한 선행연구가 필요하다. 풍력발전기는 상정사고 시 전압강하가 크게 발생하는 경우 전압제어 Slope 특성을 이용하여 무효전력출력량을 산정하여 제어하도록 구성되어있다. 본 논문에서는 서로 다른 무효전력 출력 전압제어 Slope를 갖는 영구 자석형 풍력발전기의 출력특성에 대하여 모의하였으며, 해외 독일 Grid Code인 E.ON 및 SDLWindV에서 제안하는 전압데드밴드 변경 및 K_slope 변경을 통해 풍력발전기가 전압제어에 효과적으로 참여하여 전압강하가 개선됨을 증명하였다.

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Transfer Torque Comparison Analysis and Design of Magnetic Gear for 10MW Wind Turbine Gearbox (10MW급 대형 풍력발전기 기어박스를 위한 마그네틱 기어의 설계 및 전달토크 비교분석)

  • Kim, Chan-Ho;Jung, Sang-Yong;Kim, Yong-Jae
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.922-923
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    • 2015
  • 풍력발전기는 2000년대 초반에 발전기 회전자 직경이 80m에 이르는 2MW급 풍력발전기들이 여러 회사에서 개발되면서 경제성 및 신뢰성도 향상되어 비약적인 발전을 이루게 되었다. 풍력발전시장의 신규발주와 설치장소가 한계점에 이르게 됨으로써 경제성이 뛰어난 대형 풍력발전기의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같이 풍력발전기의 대형화 추세는 대형화를 통해 에너지 효율의 증대뿐만 아니라 단위 용량 당 건설비 및 설비비 절감이 가능하기 때문에 풍력발전기 대형화를 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 풍력발전기에 사용되는 기계적 기어박스는 윤활유 주입 및 보수 점검의 문제점이나 소음, 진동, 마찰에 의한 열 발생 등의 문제점들을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기계적 기어박스를 마그네틱 기어를 이용하여 구성하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 마그네틱 기어를 이용하여 10MW급 풍력발전기의 기어박스를 설계하고 그 가능성을 검토하고자 한다.

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Effect of Aerodynamic Nonlinearity on Drive-Train of Wind Turbine (공기역학적 비선형성이 풍력발전기 드라이버-트레인에 미치는 영향)

  • Lim, Chae-Wook
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • pp.235-235
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    • 2010
  • 풍력발전기의 공기역학적 비선형성은 풍력발전기 전체 시스템의 동적특성에 영향을 미친다. 풍력발전기의 드라이버-트레인의 감쇠가 매우 작으므로 풍력발전기를 제어함에 있어 드라이버-트레인의 동적특성은 중요하게 고려되어야 한다. 본 논문에서는 풍속에 따른 공기역학적 비선형성이 드라이버-트레인의 동적특성에 미치는 영향을 해석적으로 살펴보고자 한다.

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Industrial Trend Analysis of Windturbine's Part and System (풍력발전기 부품 및 시스템의 산업동향 분석)

  • Kwon, young-il
    • Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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    • pp.554-556
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    • 2010
  • 풍력발전기의 수요가 유럽에서 북미, 아시아로 확대되고 있으며, 육상 풍력발전에 비해 대형 발전기 설치에 공간적 제약이 없는 해상 풍력발전이 선진국들에 의해 채택되고 있고 발전기의 대형화(Repowering)를 통한 에너지효율 증대, 단위 용량당 건설비 감소 등의 유리한 점 때문에 풍력발전기가 대형화되는 추세이다.

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Study of wind power plant power flow modeling for large wind farm analysis (대규모 풍력단지 해석을 위한 조류계산 기반의 풍력발전단지 모델링 기법 연구)

  • Moon, Ji-Hye;Kim, Ji-Hun;Lee, Hwan-Ik;Lee, Byong-Jun
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.278-279
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    • 2011
  • 세계적으로 풍력 에너지에 대한 수요가 증가하고 있으며 이러한 풍력발전의 집중화 및 대규모화에 따라 풍력발전기가 고려된 계통의 해석이 필수적이며 이에 따라 풍력발전기가 고려된 계통의 해석을 위해 풍력발전기의 특성 및 출력을 파악 할 수 있는 정확한 모델링이 요구된다. 따라서 풍력발전기가 포함된 풍력발전단지의 모델링 및 조류계산 레벨에서의 무효전력보상 모델링의 방법을 정립해보며 이를 바탕으로 풍력 발전기가 포함된 모의 계통을 설계하였다.

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The study of sensor malfunction detection and conversion to Sensorless control when the failure of rotational speed sensor is occurred (풍력발전기의 회전속도센서 고장 검출 및 Sensorless 제어로의 운전 전환 연구)

  • Oh, Joongki;Choi, Wonsik;Park, Kihyun;Park, Hyunchul
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.183.1-183.1
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    • 2010
  • 본 논문에서는 풍력발전기의 회전속도센서의 고장 발생 시 고장을 검출하고 회전속도센서의 사용 없이 Sensorless 제어로의 전환에 관한 연구를 기술하였다. 최근 풍력발전은 급속한 성장함에 따라 풍력발전기의 대형화 및 해상풍력화 추세에 있다. 특히 해상풍력발전은 바람 및 설치장소의 제약에서 벗어나는 이점에 반해 염해, 습도 및 파도에 의한 진동 발생으로 센서의 고장 발생률이 높을 것으로 예상된다. 이에 따라 풍력발전기의 회전속도센서 고장 발생 시 이를 검출하는 방법을 제시하였다. 또한 회전속도센서의 고장이 검출되면 회전속도센서를 이용한 풍력발전기 제어방식에서 Sensorless 제어로의 전환을 통해 안전하게 풍력발전기를 운전할 수 있도록 하였다. 연구된 제어기법은 PSIM을 이용한 시물레이션을 통해 결과를 검증하였다.

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A Study on the Effect of Blade Surface Roughness on Wind Turbine Extreme Loads (풍력발전기 블레이드의 표면 거칠기 변화가 하중에 미치는 영향에 대한 연구)

  • Kim, Soo-Hyun;Shin, Hyung-Ki;Bang, Hyung-Joon;Jang, Moon-Seok
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.33.1-33.1
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    • 2011
  • 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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Numerical Analysis for Suppressing Unsteady Wake Flow on Wind Turbine Tower (풍력발전기 타워의 후류 불안정성 억제를 위한 수치연구)

  • Kim, Su-Yong;Jin, Do-Hyeon;Kim, Jong-Am
    • Proceeding of EDISON Challenge
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    • pp.33-36
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    • 2012
  • 풍력발전기 성능은 유동의 안정성과 풍속에 의해 결정되는데, 이때 유동 불안정성은 풍력발전기의 성능뿐만 아니라 구조적 문제를 함께 유발시킨다. 본 연구에서는 풍력발전기 타워 후류에서의 불안정성을 최소화시키기 위하여 타워 단면의 기초 형상설계 연구를 수행하였다. 기존의 풍력발전기 타워 형상에 부가 구조물을 설치함으로써 Karman vortex의 생성을 지연시키고 와류 간섭현상을 줄여 풍력발전기의 안정성을 증대시키고자 하였다. 이를 위해 다양한 타워 단면 형상에 대하여 양력계수 및 항력계수를 비교 분석하였다. 그 결과 반지름의 1/2 길이의 자유류 방향 tip과 splitter plate를 후방에 설치하는 것이 후류 불안정성을 억제하는데 가장 효율적인 것으로 나타났다.

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Wind Generator Exciter Controller Design (풍력 발전기 여자 제어기 설계)

  • Hong, Hyun-Mun
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1731-1732
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    • 2005
  • 본 논문은 풍력발전기 안정된 출력발전을 위하여 풍력 동기발전기 여자기 설계에 중점을 두었다. 풍력발전기 최대 발전을 얻기 위해 동기발전기 속도제어와 여자제어가 필요하다. 속도제어에서 AC/DC 정류기는 전력 다이오드로 구성하고 DC/AC 인버터는 IGBT로 구성하였다. 여자제어 구성은 AC/DC는 전력 다이오드로 구성하고 DC단은 DC/DC 부스트로 구성하였다. 또한, 동기발전기 여자 제어기 제어신호에 동기발전기 출력 AC/DC의 전력과 동기발전기 속도로 적절하게 조절함으로서 안정되고 최대 출력이 되도록 하였다. 또한, 제안된 제어기가 우수한 성능을 보임을 시뮬레이션으로 증명하였다.

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Sensitivity Analysis of Wind turbine System with Real Wind Conditions (실제 풍황 조건에 따른 풍력발전기의 민감도 분석방법 연구)

  • Yoon, Kwangyong;Rho, Joohyun;Kim, Hyunchul;Lee, Kwonhee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.182.2-182.2
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    • 2010
  • 설계단계의 풍력발전시스템 하중계산은 20년이 넘는 시스템 수명과 효율을 결정하는 중요한 부분이다. 일반적인 규정서 기반의 설계하중 계산은 실제 풍황 조건인 발전기 상호 간섭, 설치 지형의 특성 등을 상세히 묘사하기 어렵다. 풍력발전기 설계 단계에서 검토된 평균풍속 또는 난류강도 등이 규정(IEC, GL 등)을 만족한다 하더라도 설계값과 실제값은 서로 다른 결과를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 기 설계된 풍력발전기가 최적 효율을 낼 수 있는 풍력단지의 풍황 특성(평균풍속과 난류강도 등)의 범위를 보다 정확하게 제시하여 설치되는 풍력발전기의 수명과 효율을 높이는 방법을 연구하였다. 이를 위하여 당사의 2MW급 IEC Class II-A로 설계된 직접 구동형 풍력발전기에 대해, 다양한 평균 풍속(7m/s~10m/s)과 난류강도(14%~20%)를 고려한 하중 계산을 수행하였다. 하중 분석을 통해 실제 풍황 조건에 따른 극한하중 산출 및 피로수명의 민감도를 검토하여 풍력발전기 운용의 풍속과 난류강도의 최적범위 제시하여 발전단지 설계에 활용할 수 있도록 하였다.

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