• Title/Summary/Keyword: 블레이드풍속

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The Design and Electrical characteristics of Wind Turbine Blades for Low Wind Speed (저풍속에 적합한 풍력터빈 블레이드의 설계 및 전기적 특성)

  • Lee, Jong-Deok
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2007.06a
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    • pp.513-514
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    • 2007
  • 본 연구는 우리나라와 같은 상대적으로 낮은 풍속에 적합한 6[W]급 풍력터빈의 블레이드를 개발하고자 하였다. 풍력발전기의 출력은 풍속 및 블레이드의 회전수에 매우 의존적으로 풍속이 증가함에 따라 전력도 증가하였다. 또한, 피치각에 따라 블레이드의 회전수도 매우 다르며, 낮은 풍속 상태에서는 공기의 힘을 받는 면적이 클수록 출력특성이 줄게 나타났다. 최대출력은 피치각 $10^{\circ}$, 풍속 5.5[m/s]일 때 3.8[W] 의 출력을 보였다.

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The Effect on Power Characteristics of Wind Turbine with Blade Shape and Pitch Angle (블레이드의 형태와 피치각이 풍력터빈의 출력에 미치는 영향)

  • Lee, Jong-Deok;Song, Min-Jong
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2008.04b
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    • pp.17-19
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    • 2008
  • 본 연구에서는 우리나라와 같은 낮은 풍속에서 사용 가능한 블레이드의 형태와 블레이드의 피치각이 풍력터빈의 효율에 미치는 영향을 확인하고자 블레이드를 2종류의 형태로 제작하여 블레이드의 피치각에 따른 출력특성을 측정 하였다. 풍력터빈의 효율은 블레이드의 형태와 피치각에 대해 출력이 크게 좌우되었으며, 낮은 풍속 상태에서는 공기의 힘을 받는 면적이 클수록 출력특성이 좋게 나타났다.

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Multi-Point Design Optimization of 5MW HAWT Blade (5MW급 수평축 풍력발전 블레이드의 다점 최적설계)

  • Park, Kyung-Hyun;Jun, Sang-Ook;Kim, Sang-Hun;Jung, Ji-Hun;Lee, Ki-Hak;Jeon, Yong-Hee;Choi, Dong-Hoon;Lee, Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.11a
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    • pp.474-477
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    • 2009
  • 본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력발전 블레이드에 대한 정격풍속과 낮은 풍속 영역을 고려하여 풍속에 대한 다점 최적설계를 수행하였다. 다점 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드이다. 최적화 과정을 통해 얻어진 최적해의 집합에 대하여 L2 Norm을 통한 파레토분석을 하였으며, 이를 통해 기저형상의 연간 에너지생산량과 설비 이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

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Experimental Study of Small Vertical Axis Wind Turbine according to Type of Blades (블레이드 형태에 따른 소형 수직축 풍력발전기의 실험적 연구)

  • Lee, Min-Gu;Oh, Hun;Park, Wal-Seo
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.18 no.12
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    • pp.88-92
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    • 2017
  • Owing to the depletion of fossil energy, wind power is attracting attention as a promising environmentally friendly alternative energy source, because it is abundant, renewable, and non-polluting. Wind turbines are divided into horizontal axis wind turbines (HAWTs) and vertical axis wind turbines (VAWTs) according to the direction of the rotating shaft. VAWTs have a low power generation efficiency, but are not affected by the wind direction and, thus, no yaw system is required and their structure is simple. Small VAWTs are attracting much attention because they can generate power even at low wind speeds. In this study, the output voltages and output currents of small VAWTs with gyromill type, hinge type and double door type blades capable of generating power even at low wind speeds were analyzed at variable wind speeds in the range of 1~11 m/s. At the maximum wind speed of 11m/s, the application of the double door type blades achieved 67% and 9% higher wind turbine output voltages than that of the gyromill type and hinge type blades, respectively. As regards the wind turbine output currents, the application of the double door type blades gave rise to 93% and 5% higher results than that of the gyromill type and hinge type blades, respectively. Through this study, the excellent output characteristics and commercialization potential of the double door type blades, which can generate power both at low and high wind speeds, were confirmed.

Evaluation of Dynamic Thrust Under Wind Shear in Wind Turbine Below Rated Wind Speed (정격풍속 이하에서 풍력터빈의 윈드쉬어 추력 동하중 개발)

  • Lim, Chae-Wook
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.40 no.4
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    • pp.407-414
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    • 2016
  • As wind turbines are getting larger in size with multi-MW capacity, the blades are getting longer, over 40 m, and hence the asymmetric loads produced during the rotation of the rotor blades are increasing. Some factors such as wind shear, tower shadow, and turbulence have an effect on the asymmetric loads on the blades. This paper focuses on a method of modeling the dynamic load acting on a blade because of thrust variation under wind shear. A method that uses thrust coefficient is presented. For this purpose, "wind shear coefficient of thrust variation" is defined and introduced. Further, we calculate the values of the "wind shear coefficient of thrust variation" for a 2 MW on-shore wind turbine, and analyze them for speeds below the rated wind speed. Then, we implement a dynamic model that represents the thrust variation under wind shear on a blade, using MATLAB/Simulink. It is shown that it is possible to express thrust variations on three blades under wind shear by using both thrust coefficient and "wind shear coefficient of thrust variation."

Blade Design Optimization for 5MW HAWT Considering Wind Environment on Domestic West-South Coast (국내 서남해안 풍황을 고려한 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드의 최적설계)

  • Park, Kyung-Hyun;Jun, Sang-Ook;Jung, Ji-Hun;Cho, Jun-Ho;Lee, Ki-Hak;Lee, Dong-Ho
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2011.05a
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    • pp.58.2-58.2
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    • 2011
  • 본 연구에서는 5MW급 수평축 풍력터빈 블레이드에 대해 국내 서남해안의 풍속특성을 고려한 최적설계를 수행 하였다. 최적설계를 수행하기 위해 블레이드 해석은 Blade Element and Momentum Theory를 이용 하였으며, 설계 시 적용된 기저형상은 NREL에서 제안한 5MW급 풍력터빈 블레이드을 선정하였다. 최적설계를 수행하기 전 설계에 사용된 설계변수들이 풍속에 대해 어떠한 경향을 가지고 있는지 알아보기 위해 Parametric Study를 수행 하였으며, 최적설계는 다목적 최적화 유전 알고리즘인 NSGA-II를 이용하여 평균풍속이 낮은 서남해안의 연간에너지 생산량과 설비이용률을 최대화하였다. 최적화 결과들로부터 설계 조건에 맞는 최적해를 도출 할 수 있었으며, 이를 통해 기저형상의 연간에너지 생산량 및 설비이용률을 보다 향상 시킬 수 있었다.

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Output Characteristics of Small Wind Power Generator Applying Multi-Layered Blade (다층형 블레이드를 적용한 소형 풍력발전기의 출력특성)

  • Lee, Min-Gu;Park, Wal-Seo
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.18 no.11
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    • pp.663-667
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    • 2017
  • Fuel depletion and environmental problems due to the use of fossil fuels have been worsening of late, and the development of alternative energy sources is urgently required to address these problems. Among the alternative energy sources, wind energy is attracting much attention as a clean energy source, because it can be used unlimitedly without any pollutant emissions. In wind power generation, wind energy is converted to kinetic energy through rotor blades and this kinetic energy is converted to electric energy through generators. The design and manufacturing of the blades, which are the major parts of wind power generators, are very important, but South Korea still lacks the requisite basic data and key technologies and, therefore, has to import the blades from overseas. In this study, multi-layered blades capable of generating power at low wind speeds were applied to a small wind power generator and the output characteristics of the generator according to the wind speed and the number of blades were analyzed. As a result, at the maximum wind speed of 8m/s, the application of three blades achieved up to 33% and 18% higher generator output voltage, up to 33% and 15% higher generator output current, and up to 23% and 13% higher generator RPM than the application of one or two blades, respectively. In this study, the application of multi-layered blades to a small wind power generator was shown to improve the output characteristics of the generator and make the collection of electric energy possible even at low wind speeds.

Control Algorithm for Wind Turbine Simulator with Variable Inertia Emulation (가변관성 모의 기능을 가진 풍력터빈 시뮬레이터의 제어 알고리즘)

  • 정병창;정세종;송승호
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.8 no.3
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    • pp.266-273
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    • 2003
  • A wind turbine simulator is developed for the emulation of variable input torque from the wind energy without actual rotor blades using motor-generator set. The torque command of dc motor is calculated from the characteristic equation of rotor blade during the change of wind speed. Especially the proposed control algorithm takes into account the fact that the moment of inertia of blade is much larger than that of driving motor. If you select the desired value of inertia, the stored/restored energy of the inertia during acceleration/deceleration can be compensated effectively resulting the only net torque is delivered to the generator. The simulator set-up has been designed and implemented using a do motor and drive. Feasibility of the proposed algorithm is verified by computer simulations and experiments.

Simulator Development and Performance Analysis of Wind Power System Interconnected with Induction Generator (농형유도발전기로 연계된 풍력발전시스템의 시뮬레이터 개발)

  • Lee, Dong-Geun;Lee, Doo-Young;Han, Byung-Moon;Ko, Jong-Sun;Choi, Nam-Sub
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2007.04c
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    • pp.173-176
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    • 2007
  • 본 논문에서는 풍속이 가변하는 상황에서 풍력 발전 시스템의 동작을 모의 할 수 있는 풍력 터빈 시뮬레이터를 설계 구현하였다. 실제 풍속과 회전 속도를 실시간으로 입력받으며, 토크 계산에 필요한 블레이드의 효율을 주속비에 관한 함수로 처리하여 사용함으로써 복잡한 조작 없이 가변 풍속조건에서 블레이드에 의한 토크입력을 모의할 수 있게 하였다. 또한 풍력터빈 시뮬레이터를 이용하여 농형 유도발전기식 풍력발전시스템을 구성하여 계통에 연계하였을 경우 발생되는 무효전력을 보상하기 위해 펄스 다중화 보조브리지회로를 이용한 새로운 구조의 36-펄스 전압원 컨버터방식의 실시간 무효전력보상기(STATCOM)를 적용하였다. 그리고 동작특성을 분석하고 제어시스템의 성능해석을 위하여 시뮬레이션 프로그램인 EMTDC/PSCAD를 이용한 시뮬레이션을 실시하였으며, 축소모형 하드웨어 실험을 통해 실험을 통한 분석을 실시하였다.

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Stress Analysis of the Blade Joint for a Small Wind Turbine (소형풍력터빈 블레이드 체결부의 응력해석)

  • Kim, Deok-Su;Jung, Won-Young;Jung, Jin-Tai
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.36 no.1
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    • pp.117-124
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    • 2012
  • In this paper, an analysis of the joint that transmits power from the blades to the generator is performed using the FEM (finite element method). The mode shapes and natural frequencies were extracted using experimental modal analysis in order to establish the FEM model. Then, the model was verified by comparing the mode shapes and natural frequencies to those obtained from the ANSYS modal analysis. Dynamic stress analysis was performed at the rated and limited wind speeds considering the wind load and gravity.