• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.39-44
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• 2019

고온 초전도 (HTS) 발전기는 무게, 크기 및 효율의 장점 때문에 활발히 연구되어왔다. 대규모의 초전도 풍력 발전기는 매우 저속의 고토크 회전 기계이다. 이 기계에서는 높은 전자기력과 토크가 중요한 문제이다. 하나의 축에 직렬로 연결된 2개의 발전기는 고토크의 문제를 극복하기위한 하나의 해결 방안이 될 수 있다. 본 논문에서 저자는 15 MW 급 HTS 발전기를 설계하고 분석했다. 3D 유한 요소법을 사용하여 15 MW HTS 발전기의 자기장 분포 및 토크 성능을 확인하였다. 결과적으로 설계된 발전기는 기존의 발전기보다 적은 토크를 생성한다. 제시된 15 MW 초전도 발전기의 설계방식은 대용량 초전도 풍력 발전기의 제작에 있어 고토크로 인한 문제를 해결하는데 활용될 수 있다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.33-40
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• 2019

많은 풍력회사들은 큰 용량, 작은 크기 및 가벼운 무게의 풍력 발전기를 개발하기 위해 노력해 왔다. 고온초전도 풍력발전기는 기존의 풍력 발전기에 비해 부피와 중량을 줄일 수 있기 때문에 풍력 발전시스템에 더 적합하다. 그러나 고온초전도 발전기는 큰 진공 용기 및 계자 코일의 유지 보수가 어려운 문제를 가지고 있다. 이러한 문제는 고온초전도 계자 코일의 모듈화를 통해 해소될 수 있다. 그런데 고온초전도 모듈 코일에는 직류 전류를 전달하기 위한 전류 리드가 필요하며, 이는 큰 열전달 부하를 발생시킨다. 따라서 전류 리드는 전도 및 Joule 열 부하를 줄이기 위해 최적으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 750 kW급 고온초전도 발전기에 대한 모듈 코일의 구조 설계 및 열 해석을 다루었다. 모듈 코일의 전도 및 복사열 해석은 3D 유한요소법 프로그램을 사용하여 분석하였으며, 그 결과 총 열부하는 극저온 냉각장치의 냉각 용량보다 작았다. 본 논문에서 제시한 설계 및 해석결과는 풍력 발전시스템의 초전도 발전기 개발에 효과적으로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.15-23
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• 2019

풍력발전 시스템용 고온 초전도 (HTS) 발전기는 높은 효율과 기존 발전기에 비해 작은 크기로 제작이 가능한 이점을 가지고 있다. 그러나 고온 초전도 발전기는 높은 전류 밀도와 자기장으로 인해 HTS 계자 코일에 작용하는 로렌츠 힘에 따른 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 계자 코일 구조에 따른 750 kW 급 초전도 풍력 발전기에 대한 모듈화 된 HTS 계자 코일의 특성 분석을 다룬다. 모듈화 된 HTS 필드 코일의 구조는 3D 유한 요소법을 사용하여 얻은 전자기 및 기계 분석 결과를 기반으로 설계하였고 모듈 코일의 전자기력도 분석하였다. 그 결과, HTS 코일의 수직 자기장과 최대 자기장은 각각 2.5 T와 3.9 T로 나타났다. 지지대의 최대 응력은 유리 섬유 강화 플라스틱 재료의 허용 응력보다 작았으며, 변위는 허용 범위 이내로 발생하였다. HTS 모듈 코일 구조의 설계 사양 및 결과는 대용량 초전도 풍력 발전기 개발에 효과적으로 활용될 수 있다.

• 한국초전도저온공학회지:초전도와저온공학
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• 제12권2호
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• pp.20-26
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• 2010

원문이미지 참조

• 한국초전도저온공학회지:초전도와저온공학
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• 제13권1호
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• pp.13-21
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• 2011

• 전기산업
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• 제8권3호
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• pp.90-97
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• 1997

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1294-1295
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• 2011

This paper describes a conceptual design of 10 MW class gearless type superconducting synchronous generator for wind turbine. The main benefits of gearless type generator are decrease of the process of maintenance and loss caused by drive-train. The designed generator improves efficiency of high-capacity wind turbine by applying superconducting coil making high magnetic field. Conventional wind turbines were investigated for up-scaling of generator and the generator had been designed with estimated design parameters using a finite elements method analysis tool.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.18-22
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• 2012

This paper presents the magnetic field analysis of the racetrack double pancake field coil for the 10 MW class superconducting wind turbine which is considered to be the next generation of wind turbines using the 3 Dimensional FEM(Finite Elements Method). Generally, the racetrack-shaped field coil which is wound by the second generation(2G) superconducting wire in the longer axial direction is used, because the racetrack-shaped field coil generates the higher magnetic field density at the minimum size and reduces the synchronous reactance. To analysis the performance of the wind turbines, It is important to calculate the distribution of magnetic flux density at the straight parts and both end sections of the racetrack-shaped high temperature superconductivity(HTS) field coil. In addition, Lorentz force acting on the superconducting wire is calculated by the analysis of the magnetic field and it is important that through this way Lorentz force can be used as a parameter in the mechanical analysis which analyzes the mechanical stress on the racetrack-shaped field coil.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1106-1107
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• 2015

A flux pump (FP) can inject the DC current into high temperature superconducting (HTS) field coils of a HTS rotating machine without slip ring and current lead. However, it has limits to improve the value of DC current, and has time constants of DC current according to inductances of the HTS field coils. When a large-scale HTS generator with the FP is designed, a proper point about the inductance, field current, and time constant is demanded to decide parameters of the generator. In this paper, a parameter tuning skill of a large-scale superconducting wind power generator for applying a FP has been proposed. The design of the FP has been fixed, and 12 MW HTS generators have been variously designed by adjusting parameters related with the inductance of the HTS field coil. The induced current values have been calculated based on the FP design. The time constants of the induced currents depending on the DC current values and inductances of the generator have been represented. The results of the parameter tuning of the HTS generator have been discussed in detail.