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Analysis of Mechanical Loads During Yawing

풍력터빈 요 운동에 대한 기계적 하중 해석

  • Nam, Yoon-Su (Dept. of Mechanical and Mechatronics Engineering, Kangwon Nat'l Univ.) ;
  • Choi, Han-Soon (Dept. of Mechanical and Mechatronics Engineering, Kangwon Nat'l Univ.)
  • 남윤수 (강원대학교 기계메카트로닉스공학부) ;
  • 최한순 (강원대학교 기계메카트로닉스공학부)
  • Received : 2011.12.29
  • Accepted : 2012.02.23
  • Published : 2012.05.01

Abstract

The yaw control, a major part of the wind turbine, is closely related to the efficiency of electric power production and the mechanical load. The yaw error, which results from the nacelle not being appropriately aligned in the wind direction, not only decreases the power output but also reduces the lifetime of the wind turbine as a result of large fatigue loads. However, the yawing rate cannot be increased indefinitely because of constraints on mechanical loads. This paper investigates the characteristics of an active yaw control system, the basic principle of the system, and mechanical loads around the yaw axis during yawing.

요 제어는 풍력 터빈의 전력 생산과 구조물의 기계적인 하중 발생에 밀접한 관계를 갖고 있다. 풍력 터빈으로 불어오는 바람의 방향과 나셀(nacelle)의 방향이 일치하지 않을 경우 발생하는 요 오차에 의하여, 풍력 터빈의 에너지 회수 효율이 감소하고, 블레이드(blade)에는 비대칭/불평형 하중이 증가하게 된다. 따라서, 요 오차를 감소시키기 위한 요 제어 시스템은 풍력 터빈의 중요한 서브 시스템 중에 하나이다. 그러나, 요 운동은 요 축 주위에 발생하는 여러 하중들에 의하여, 그 운동의 빠르기가 제약을 받게 된다. 본 논문에서는 기본적인 요 시스템의 원리에 대하여 간략히 살펴보고, 요 운동에 의하여 회전 날개에 발생된 기계적 하중이 어떻게 요 축 주위의 하중들로 전파되는 지, 또한 이러한 하중들의 특성은 무엇인 지에 대하여 살펴보았다.

Keywords

References

  1. Hau, E., 2005, Wind Turbines: Fundamentals, Technologies, Application, Economics, 2nd edition, springer, pp. 402-405.
  2. Bu, F., Huang, W., Hu, Y., Shi, K. and Wang, Q., 2009, "Study and Implementation of a Control Algorithm for Wind Turbine Yaw Control System," World Non-Grid-Connected Wind Power and Energy Conference.
  3. Wu, K.C., Joseph, R.K. and Thupili, N.K., 1993, "Evaluation of Classical and Fuzzy Logic Controllers for Wind Turbine Yaw Control," Proceedings of the First IEEE Regional Conference on Aerospace Control Systems, pp.254-258.
  4. DNV/Riso, 2002, "Guidelines for Design of Wind Turbines," DNV/Riso , pp. 158-167.
  5. Bossanyi, E. A., 2003, "GH Bladed User Manual," Garrad Hassan, pp. 90-102.
  6. van Egelen, T. G., Markou, H., Buhl, T. and Marrant, B., 2002, "Morphological Study of Aeroelastic Control Concept for Wind Turbines," European Union Project STABCON Task-7 Report, EU-Contract ENK5-CT-2002-00627, pp. 11-52.
  7. van Egelen, T. G. and van der Hooft, E. L., 2003, "Individual Pitch Control Inventory," Report ECNC−03-138, ECN.
  8. Nam, Y. S., 2009, Wind Turbine Control, GSIntervision, Seoul, pp. 91-102.