• Smart Structures and Systems
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• 제7권5호
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• pp.365-378
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• 2011

Piezo-based active structural health monitoring (SHM) requires amplifiers specifically designed for capacitive loads. Moreover, with the increase in number of applications of wireless SHM systems, energy efficiency and cost reduction for this type of amplifiers is becoming a requirement. General lab grade amplifiers are big and costly, and not built for outdoor environments. Although some piezoceramic power amplifiers are available in the market, none of them are specifically targeting the wireless constraints and low power requirements. In this paper, a piezoceramic transducer amplifier for wireless active SHM systems has been designed. Power requirements are met by two digital On/Off switches that set the amplifier in a standby state when not in use. It provides a stable ${\pm}180$ Volts output with a bandwidth of 7k Hz using a single 12 V battery. Additionally, both voltage and current outputs are provided for feedback control, impedance check, or actuator damage verification. Vibration control tests of an aluminum beam were conducted in the University of Houston lab, while wireless active SHM tests of a wind turbine blade were performed in the Harbin Institute of Technology wind tunnel. The results showed that the developed amplifier provided equivalent results to commercial solutions in suppressing structural vibrations, and that it allows researchers to perform active wireless SHM on moving objects with no power wires from the grid.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2002년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.396-401
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• 2002

The purpose of this 3-D numerical simulation is evaluate the application of a commercial CFD code to predict 3-D flow characteristics of wind turbine. The experimental approach, which has been main method of investigation, appears to be its limits, the cost increasing disproportionally with the size of the wind turbines, and is hence mostly limited to observing the phenomena. Hence, the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and Wavier-Stokes solvers are considered a very serious contender. The flow solver CFX-TASCflow is employed in all computations presented in this paper. The 3-D flow separation and the wake distribution of 2 bladed Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs) are compared to Heuristic model and visualized result by NREL(National Renewable Energy Laboratory). Simulated 3-D flow separation structure on the rotor blade is very similar to Heuristic model and the wake structure of the wind turbine is good agree with visualized results.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.922-929
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• 2014

Wind turbines are in the limelight in the alternative energy industry. However, they face frequent and various problems during operation. We focused on the supervising of the blades of a wind turbine. In this paper, we present the design of a maintenance robot that takes the size of wind turbine blades into consideration, so the general form of the robot is a square with four wires fixed to its vertices and to the nacelle. After the robot is placed near the nacelle, it moves along the blades. We also designed an attitude control algorithm for the robot to maintain its balance. Our control algorithm for the robot consists of roll and pitch attitude controllers and a height controller. Each controller was designed independently and then superposed together. We used simulations to verify our control algorithm.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.43.1-43.1
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• 2011

The detail simulation modeling of fully-fed induction generator is investigated through PC based MATLAB/Simulink environment. Generator's stator currents are controlled by indirect vector control method. In this method, generator side converter controls the maximum excitation (air gap flux) by stator d-axis current and controls generator torque by stator q-axis current. Induction generator speed is controlled by tip speed ratio (TSR) upon the wind speed variations in order to generate the maximum output power. The generator torque model is specified as a 3-blade wind turbine with rating, then, the model is simulated under normal operating condition and three different fault conditions. The matlab model designed for fully-fed induction generator based wind farm provides good performance under normal and grid fault conditions. It provides good results for different pwm techniques and fault conditions except the single-phase line to ground fault, which should be verified with real time data from wind farms.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제37권1호
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• pp.1-14
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• 2017

A series of coupled time domain simulations considering stochastic waves and wind based on five 1-h time-domain analyses are performed in normal operating conditions. Power performance and tower base Fore-Aft bending moment and pitching motion response of the floating spar-buoy wind turbine with 2 MW direct-drive PMSG have been analyzed by using HAWC2 that account for aero-hydro-servo-elastic time domain simulations. When the floating spar-buoy wind turbine is tilted in the wind direction, maximum of platform pitching motion is close to $4^{\circ}$. Statistical characteristics of tower base Fore-Aft bending moment of floating spar-buoy wind turbine are compared to that of land-based wind turbine. Maximum of tower base Fore-Aft bending moment of floating spar-buoy wind turbine and land-based wind is 94,448 kNm, 40,560 kNm respectively. This results is due to changes in blade pitch angle resulting from relative motion between wave and movement of the floating spar-buoy wind turbine.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.561-568
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• 2020

본 논문에서는 상용코드인 ANSYS CFX를 통한 해양레저 스포츠 및 야외 활동 시 사용 가능한 휴대용 수평축 수차의 유입유속(U) 및 주속비(TSR, Tip Speed Ratio) 변화에 따른 성능해석을 수행하였으며, 해석결과 및 유동장 분석을 통해 설계에 대한 검토 및 장치의 성능을 확인하였다. 또한, 추가적으로 블레이드의 피치각도(α_pitch) 변화에 따른 성능해석을 통해 수차의 성능개선에 필요한 데이터를 획득하고자 하였다. 본 논문의 연구 결과 수치해석 케이스 중 주속비 4인 경우, 모든 유입속도 및 블레이드 피치 각도에서 가장 높은 성능을 보였으며, 설계 유속 이하의 일부 조건에서도 설계 출력인 30 W 이상의 출력을 보였다. 그리고 수치해석 케이스 중 가장 높은 출력과 출력계수는 유입유속 1.5 m/s, 블레이드 피치 각도 3°, 주속비 4에서 보였으며, 출력 약 85 W, 출력계수 약 0.30이었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권10호
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• pp.891-898
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• 2007

피치 제어형 수평축 풍력터빈에 대한 공력최적 설계 형상과 피치 변화에 따른 공력 성능 특성을 수치적으로 계산하였다. 수치적 방법은 날개 요소이론을 적용하였으며, Prandtl의 팁 손실 효과, 에어포일의 분포 효과, 후류의 회전 효과 등을 고려하였다. 블레이드 설계에는 총 6개의 서로 다른 에어포일을 사용하였으며, 구조적 강성을 갖기 위해서 허브 측에는 최대 40% 두께비의 에어포일을 분포시켰다. 최적 설계에서 얻어진 비선형 코드 길이는 제작성과 무게 등을 고려하여 선형화 시켰고, 선형화에 따른 공력성능 변화는 무시할만하다는 결과를 얻어내었다. 피치각 변화에 따른 동력성능, 추력성능, 토크 성능 곡선을 비교한 결과 $3^{\circ}$의 피치각 변화에도 민감한 공력 값의 변동이 생김을 알 수 있었고, 정밀한 피치 제어를 위한 각도 제어는 증분이 $3^{\circ}$보다 작은 값으로 피치 제어 알고리즘과 피치 구동 장치가 필요함을 알 수 있었다. 또한 최대 토크는 설계속도비보다 작은 속도비에서 발생되는 결과를 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권5호
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• pp.399-406
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• 2016

대형 풍력터빈은 지상 전단 흐름 내에서 회전하면서 주기적인 유입속도의 변동 조건 하에 운용된다. 수직 전단흐름에 의해서 경계층 내의 유입 속도는 최고점에서 속도가 최대가 되고 최저점에서 속도가 최소가 된다. 이러한 공간적인 풍속 분포는 풍력터빈 로터의 허브와 저속회전축에서 6분력 하중에 대한 주기적인 진동을 야기한다. 본 연구에서는 수직 전단 흐름 효과를 무시한 균일 흐름장과 지상 전단 흐름효과를 고려한 두 가지 경우에 대한 공력 하중을 비교분석하였다. 계산 결과로부터 허브에서의 추력과 굽힘모멘트, LSS의 굽힘모멘트가 크게 변동하는 결과를 보여주었다. 따라서 지상 전단흐름 효과를 반영한 공력 해석이 피로 해석을 위해서 반드시 필요함을 확인하였다.

• 신재생에너지
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• 제7권4호
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• pp.58-65
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• 2011

In variable-speed variable-pitch wind turbines, the conventional approach for controlling power-production operation relies on a generator-torque controller and a rotor-collective blade-pitch controller. Both controllers use the generator speed measurement as the sole feedback input. In order to mitigate unwanted excitation of the control system, many filters are adopted. In this study, the characteristics of some filters for signal processing are investigated based on frequency response function. They include low-pass filters, band-pass filters, and notch filters. Especially, this study focuses on design parameters of their filters.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.698-701
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• 2005

본 연구에서는 풍력발전용 블레이드에 대한 일방향 유동/구조 연성해석을 하였다. 계산에 사용된 모델은 100kW급 풍력발전기 블레이드이며 정격용량은 42rpm이다. 유동영역에 대한 계산은 블레이드 표면에 작용하는 압력데이터를 얻기 위하여 행해지고 구조해석에서는 같은 모델에 대하여 얻어진 압력데이터를 하중조건으로 적용하여 풍력발전기의 변위 및 최대응력값을 계산한다. 계산결과 최대응력이 발생하는 지점은 날개의 후면 허브부분인 것으로 나타났다. 입구속도가 증가할수록 전면과 후면에 작용하는 압력차로 인해 출력과 최대변위는 포물선 형태로 증가함을 알 수 있었다.