• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.59-65
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• 2011

블레이드와 바람의 상호작용에 의해 발생하는 풍력터빈의 공기역학적 토크와 파워의 특성은 매우 비선형적이다. 그러므로 풍력터빈의 전체 동적 거동은 풍속의 크기에 따라서 비선형적인 특성을 가진다. 공기역학적 비선형성은 또한 풍력터빈 제어시스템의 특성에 영향을 미치므로, 풍력터빈 제어기를 설계하기 위해서는 비선형적인 공기역학적 특성들에 대한 해석을 통한 고찰이 필연적이다. 본 논문에서는 정격파워 이상에서 풍속 크기에 따른 비선형적인 공기역학적 특성들과 이 비선형성들이 PI 제어기를 가지는 폐루프 피치계에 미치는 영향들을 1-질량 모델의 풍력터빈에 대하여 살펴본다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.29-34
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• 2011

Aerodynamic torque of wind turbine is highly nonlinear due to the nonlinear interactions between wind and blade. The aerodynamic nonlinearity is represented by nonlinear power and torque coefficients which are functions of wind speed, rotational speed of rotor, and pitch angle of blade. It is essential from the viewpoint of understanding and analysis of dynamic characteristics for wind turbine to linearize the aerodynamic torque and define aerodynamic nonlinear parameters as derivatives of aerodynamic torque with respect to the three parameters. In this paper, a linearization method of the aerodynamic torque from power coefficient is presented through differentiating it by the three parameters. And steady-state values of three aerodynamic nonlinear parameters according to wind speed are obtained and their nonlinear characteristics are investigated.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권8호
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• pp.655-661
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• 2012

본 연구에서는 비정렬 중첩 혼합 격자계를 사용하는 전산유체기법으로 무베어링 로터허브의 공기역학적 항력을 계산하였다. 동체와 로터 허브 모두 점성 항력보다는 압력 항력이 주요 요소로 작용하고 있으며, 토크 튜브의 항력이 허브 항력에서 가장 큰 비중을 차지하고 있음을 확인할 수 있었다. 허브 항력은 동체 항력 대비 39~41%를 차지하는 것으로 나타났다. 최종적으로 개발된 헬리콥터의 항력 추세와의 비교를 통해, 설계된 무베어링 로터 허브의 항력은 요구도를 충족시키는 것으로 확인되었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.30-35
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• 2012

Aerodynamic torque of wind turbine has nonlinear properties. Nonlinearity of aerodynamic torque is very important in wind turbine in the aspect of control. The traditional torque control method using optimal mode gain has been applied in many wind turbines but its response is slower as wind turbine size is larger. In this paper, a torque control method using a nonlinear parameter of rotor speed among nonlinear properties of aerodynamic torque. Simulink model is implemented to obtain the nonlinear parameter of rotor speed and numerical simulations for a 2MW wind turbine are carried out and simulation results for the traditional and proposed torque control methods are compared.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1885-1891
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• 2010

풍력터빈의 토크제어는 정격풍속 이하에서 매우 중요하다. 토크제어의 주된 목적은 바람이 가진 공기역학적 파워로부터 최대의 파워를 얻도록 하는 것이다. 풍력터빈의 토크제어 방법은 토크모드 제어와 속도모드 제어로 크게 두 경우로 구분된다. 토크모드 제어는 풍력터빈에서 잘 알려지고 전통적으로 사용되는 방법으로 발전기 회전속도의 제곱에 비례하도록 발전기의 토크크기를 발생시킨다. 속도모드 제어에서는 발전기의 토크크기를 발생하기 위하여 PI 제어기를 사용한다. 본 논문에서는 실제 풍속이 난류인 점을 고려하여 2.75 MW 풍력터빈을 대상으로 두 토크제어 방법을 적용한 수치실험 결과를 제시하고 응답특성을 비교한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권11호
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• pp.894-899
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• 2009

Aerodynamic power and torque of wind turbine are highly nonlinear and its operation mode depends on control strategies. Therefore, it is essential to define steady-state curves for the purpose of control and operation of wind turbine system. The steady-state curves of wind turbine can be defined by determining its operating points. In this paper, an algorithm to determine operating points of variable-speed variable-pitch wind turbine is presented on the basis of pitch-to-feather control strategy. And this algorithm is applied to obtain steady-state curves for an 1.5MW wind turbine.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.699-708
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• 2021

본 논문에서는 제자리 비행하는 동축반전 로터의 설계 파라미터인 상하부 로터의 축 간격에 따른 공력 특성 및 공력소음 특성에 관해 전산유체해석을 통해 분석하였다. Reynolds Averaged Navier Stokes 방정식을 사용하여 공력 해석을 진행하였으며 공력소음 해석 시에 Ffowcs Williams ans Hawkings 방정식을 사용하여 공력 특성 및 공력소음 특성을 비교하였다. 동축반전 로터는 회전에 의해 상하부 로터가 다른 각도를 가지며, 위상이 주기적으로 변하는 비정상 특성을 가진다. 상하부 로터의 간격이 증가함에 따라 유동 상호간섭이 감소하여 추력 및 토크의 공기역학적인 효율이 증가함을 확인하였다. 공력소음 관점에서 회전 평면 방향으로 방사하는 소음 특성은 축 간격에 의한 영향이 미미하게 나타났다. 로터 수직 아래 방향으로 주파수가 증가함에 따라 음압이 감쇄하지 않고 크기가 유지되어 전체 음압 수준을 증가시킨다. 동축반전 로터의 축 간격이 증가함에 따라 유동의 비정상 특성이 감소하여 전체 음압 수준이 크게 감소함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권11호
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• pp.964-972
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• 2007

공기역학적으로 최대동력계수를 얻을 수 있도록 최적화된 블레이드를 장착한 수평축 풍력터빈 모델을 아음속 풍동에 장착하여 공력특성을 실험하였다. Upwind 방식과 downwind방식의 풍력 터빈 로터의 공력 특성을 비교하였을 때, 후자가 전자에 비해 측정토크의 교란이 더 크게 나타났으며, 이는 지지대에서 발생된 후류와 블레이드의 상호간섭이 원인으로 작용한다고 여겨진다. 블레이드 설치각이 0o인 경우에 설계 속도비 6에 해당하는 위치에서 최대 동력계수를 보여주고 있어 설계 조건을 잘 만족함을 알 수 있었다. 또한 음의 피치각 변화가 같은 값의 양의 피치각 변화에 비해 더 커다란 동력 감소가 발생되는 결과를 보여주었다.