• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1059-1065
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• 2014

풍력발전시스템은 정격풍속미만에서는 토크를 제어하여 바람의 에너지를 최대로 하고 정격풍속이상에서는 피치를 제어하여 발전량을 정격으로 유지한다. 본 논문에서는 풍력발전시스템의 피치제어를 신경망을 이용하여 제어하는 방안을 제시한다. 피치제어의 목적은 정격풍속 이상에서 발전기의 회전속도를 일정하게 제어하여, 결과적으로 발전기의 출력을 정격전력으로 유지한다. 이 논문에서는 신경망 피치제어기의 성능을 향상시키기 위하여 발전기의 정격회전속도와 현재 회전속도 차이를 풍속과 함께 신경망의 입력으로 사용하는 방법을 제안하였다. 신경망의 훈련 알고리즘은 오류역전파(error back-propagation) 방법이 사용되었고, Matlab/Simulink를 사용하여 제어가 원활하게 되는 것을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.124-130
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• 2005

본 논문에서는 Psim프로그램을 이용하여 가변속 풍력터빈 시스템의 시뮬레이션 모델링과 해석을 수행하였다. 시뮬레이션에서는 제주 행원 풍력발전 단지에 설치되어 운영되고 있는 Vestas V47 660[kW] 시스템을 모델로 하여, 바람 모델, 블레이드 모델, 피치 제어모델과 계통선에 연계된 발전기를 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각 제어를 수행하여 정격풍속 이하에서는 최대 출력이 발생하도록 하고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 운전하여 정격출력을 유지할 수 있도록 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 실측출력 데이터와 시뮬레이션 결과 값을 서로 비교 검증하였으며, 이 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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• pp.12-12
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• 1999

일반적으로 풍력발전기는 교류발전기를 사용하고 있으며 일정한 주파수를 얻기 위해 정속회전수로 운용되고 있다. 또한 대용량의 풍력발전기는 정격풍속이 10-13m/s 정도이므로 년평균풍속이 4m/s 이하인 우리나라에서는 년간 출력의 대부분을 정격출력 이하에서 운용하여야 한다. 이러한 경우 정속회전수에 도달하기 이전에는 발전이 이루어지지 않기 때문에 풍력에너지를 효과적으로 이용하지 못하게 된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.150-157
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• 2005

본 논문에서는 이중여자 유도발전기의 회전자에 back to back 컨버터가 채용된 가변속 풍력터빈 시스템의 모델링과 해석을 나타내었다. 제어시스템의 특성을 파악하기 위해서 시뮬레이션에서는 Psim 프로그램을 사용하여 660[kW] 의 출력정격을 갖는 시스템을 모델로 하였다. 모델링에서는 블레이드 제어 시스템 모델과 회전자와 계통선에 연결된 컨버터 시스템을 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각을 제어하여 정격풍속 이하에서도 최대출력이 발생하도록 하였고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 하여 정격출력을 유지할 수 있도록 하였다. 또한 무효전력을 제어하여 출력의 역률을 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 시뮬레이션 결과 값들과 제주행원 풍력발전 단지에서 운용되고 있는 V47 660[kW] 시스템의 실측 결과들과 서로 비교 검증하여 제안한 해석 방법의 타당성을 입증하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.366-371
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• 2014

본 논문에서는 정격풍속 이상에서 발전량을 일정하게 유지하기 위하여 회전속도의 변화율을 이용한 신경망 피치제어기가 제안되었다. 제안된 신경망 피치제어기는 발전기의 정격 회전속도와 현재 회전속도의 차이를 기본정보로 사용하고 추가적으로 발전기 회전속도의 변화율을 사용하였다. 시뮬레이션은 Matlab/simulink에서 수행되었으며, 시뮬레이션을 통해 제안된 피치제어기를 사용한 풍력발전기는 발전기의 정격 회전속도인 122.9[rad/s]로 잘 유지 되는 것을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.327-333
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• 2015

풍력 터빈은 정격 풍속 미만일 때는 최대 출력을 내기위한 제어를 한다. MPC(Maximun Power Control)제어방법은 발전기의 회전속도를 제어하여 최대 출력을 내는 방법인데 풍속을 알아야한다. 하지만 여러 가지 이유로 풍속을 실측하기보다는 풍속을 예측하여 사용하는 방법들이 제안되고 있다. 풍속예측은 TSR(Tip Speed Ratio)을 알아야 하는 데, TSR은 복잡한 관계식을 풀어야 한다. 그래서 TSR을 구하기 위해 다양한 방법들이 소개되고 있다. 본 논문에서는 TSR을 쉽고 빠르게 구하기 위하여 복잡한 관계식을 리그레션을 이용하여 간단한 방정식으로 근사화하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 Matlab/Simulink 시뮬레이션을 통하여 제대로 작동하는 것을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.260-262
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• 2006

본 논문에서는 블레이드 피치각 변동을 포함한 풍력발전기 출력특성 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 피치각 변동이 필요한 경우를 각각 비상정지, 기동원활, 출력제한의 3가지 사례 연구를 통해 개발된 모델의 검증 수행하였다. 비상정지의 상황에서 풍력발전기의 출력특성을 모의하였고, 초기 정지 상태에서 블레이드 기동을 위한 초기 피치각 설정 및 변동하는 회전 속도에 맞는 블레이드 변동 지령 값을 구현하였으며, 정격 풍속이상에서 피치각을 감소시키는 제어기를 구현하여 정격이상의 출력 발생이 제한되는 것을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.

• 전기의세계
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• 제41권10호
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• pp.3-9
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• 1992

동해안의 6개 예정입지 지점의 다년간 기상데이터를 분석한 결과 3개지점 정도의 유수한 후보지를 발견하였다. 특히 장기갑의 평균풍속은 제주도 월항지역 보다 더 우수한 결과를 얻었다. 이 지역에 설치할 수 있는 풍력터빈의 형식으로 수직축 Darrieus Type을 검토한 결과 무리가 없음을 알 수 있었다. 수직축 터빈은 풍속 6m/s이상이면 정격의 발전모드에 진입하니, 3개 지역의 분석결과 년4000시간 이상의 발전은 가능하리라 사료된다. 단위 풍력발전 용량은 향후 상세설계가 뒤따라야 하겠지만, 대략 150-200KW로 산정되며 년간 단위 기계에서 600-800Mwh의 전력을 얻을 수 있으리라 예상된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권8호
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• pp.935-944
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• 2015

본 논문에서는 가변속 풍력발전시스템의 동적 모델링과 운전제어 시뮬레이션을 수행하였다. 풍속모델, 풍력터빈과 PMSG 모델, MPPT 및 피치 운전제어 모델 등을 구현하였다. 그리고 상용화된 5MW급 풍력터빈 데이터들을 참고하여 실제적인 시스템과 유사한 출력계수 및 가상 운전 조건으로 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 정격속도 12[m/s]까지 최대출력계수를 유지하면서 최대전력추종을 확인하였다. 또한 12[m/s]이상의 고속 풍속에서는 동적으로 피치 각도를 제어하면서, 정격상태의 안정적인 출력을 유지하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.219-228
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• 2005

본 연구에서는 에너지 및 환경에 대한 문제가 대두되면서 기술 개발의 필요성이 높아지고 있는 풍력발전시스템에 대하여 750kW급 Geared Type 가변속 풍력 발전시스템을 개발하였다. 풍력발전시스템이 급속히 대용량화됨을 고려하여 MW급의 기술 조합이 반영되도록 설계하였으며, 베어링과 같은 국내 인프라가 부족한 구성품을 제외한 모든 구성기기들을 자체 설계/제작하였다. 블레이드는 국내 풍황에 적합하도록 자체 에어포일을 설계하여 개발하였으며, 가변속 제어를 위한 이중 여자 유도발전기 및 제어기와 Down sizing 구현을 위한 유성 및 헬리컬 기어 혼합형 증속기를 개발하여 시동 풍속 3.5m/s, 정지 풍속 25m/s, 정격 풍속은 12.7m/s이며 IEC 61400-1의 Class I 에 준한 750kW급 풍력 발전시스템을 개발하였다.