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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

라요한 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수
남윤수
발행연도
2013
저작권
강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2013

MW급 풍력터빈의 개별피치제어
라요한 융합시스템공학과 2013.01 학위논문

2012

NREL 5MW 풍력터빈의 블레이드 하중 저감을 위한 개별피치제어
라요한 ,  남윤수 ,  손재훈 대한기계학회 논문집 A권 2012.11 학술저널
NREL 5MW 풍력터빈의 블레이드 하중 저감을 위한 개별피치제어
라요한 ,  남윤수 ,  손재훈 대한기계학회 춘추학술대회 2012.04 학술대회자료

초록· 키워드

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This paper describes a specific method for using filter(1P band pass filter, 3P harmonic notch filter, lead compensation) on the individual pitch control and a supervisory control of a MW class wind turbine. This paper describes wind (turbulence, wind shear, tower shadow effect), which is the cause of the vibration of the wind turbine structure. We introduced NREL 5MW wind turbine specifications in our study for analyzing and analyzed the wind turbine linear dynamic characteristics which were obtained from GH Bladed. Also, we described a power tracking control strategy and how to design a controller. We then analyzed nonlinear simulation results. In this paper, the most important thing is the individual pitch control. The IPC theory and control method for reducing blade load was described. In order to verify the IPC performance, the nonlinear simulation results were analyzed. Finally, the #1 blade out of plane root moment DEL(Damage Equivalent Load) was decreased by -26.4% in a wind speed of 18m/s, TI 16.9% simulation. In addition, we studied a supervisory control the algorithm which included the power tracking control and IPC. In order to verify algorithm, we introduced the real-time simulation and how to configure a hardware interface. We used Bachmann PLC(Programmable Logic Controller) for the real-time simulation and checked the real-time communication from the GH Bladed hardware test module.
#Individual Pitch Control(개별피치제어) #Wind Turbine Control(풍력터빈 제어) #Load Reduction(하중저감) #Supervisory Control(운영제어) #Real-time Simulation(실시간 시뮬레이션) #GH Bladed

목차

I.서론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구의 목적 3
1.3 논문의 구성 5
Ⅱ.바람 6
2.1 난류(Turbulence) 6
2.1.1 자기상관(auto correlation)과 파워 스펙트럼 밀도(power spectrum density) 6
2.1.2 상호상관과 상호 스펙트럼 밀도(cross spectrum density), 동조(coherence) 8
2.1.3 von Karman 난류 스펙트럼 8
2.1.4 Kaimal 난류 스펙트럼 10
2.2 윈드시어(Wind shear) 11
2.3 타워 간섭효과(Tower shadowing) 13
2.4 바람과 풍력터빈 14
2.4.1 블레이드 회전에 의한 바람 샘플링(rotational sampling) 14
2.4.2 바람에 의한 기계적 하중 17
2.4.3 Coleman 변환 (dq-축 변환) 18
2.4.4 윈드시어와 타워 간섭효과에 의한 기계적 하중 19
Ⅲ. 풍력터빈 20
3.1 풍력터빈의 제원 20
3.1.1 성능계수 (Performance coefficients) 21
3.2 풍력터빈의 동적특성 25
3.2.1 캠벨(Campbell) 선도 26
3.2.2 선형화 27
3.3 풍력터빈의 출력제어 30
3.3.1 제어 전략 30
3.3.2 제어 구조 32
3.3.3 정상상태 해석 33
3.3.4 토크루프 제어기 설계 35
3.3.5 피치루프 제어기 설계 38
3.3.6 비선형 시뮬레이션 41
Ⅳ. 개별피치제어 43
4.1 개별피치제어 이론 43
4.2 개별피치제어 구조 46
4.3 제어기 설계 47
4.3.1 1P 대역통과필터(Band Pass Filter) 48
4.3.2 3P 노치필터(Notch Filter) 48
4.3.3 앞섬 보상(Lead compensation) 50
4.3.4 게인 선정 52
4.4 시뮬레이션 54
4.5 풍속 영역에 따른 개별피치제어 59
4.5.1 천이영역에서의 개별피치제어 59
4.5.2 전 풍속구간에서의 개별피치제어 60
Ⅴ. 풍력터빈 운영제어 61
5.1 제어 및 안전시스템 61
5.2 운영제어의 구성 62
5.3 시뮬레이션 64
Ⅵ. 실시간 시뮬레이션 66
6.1 하드웨어 인터페이스 구성 66
6.1.1 기본 사양 66
6.1.2 환경 구축 66
6.2 GH Bladed 하드웨어 테스트 모듈 67
6.3 PLC(Programmable Logic Controller) 69
6.4 시뮬레이션 70
Ⅶ. 결론 72
부록 A. 풍력터빈의 좌표계 73
부록 B. Matlab/simulink 구조 76

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