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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 백주훈
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 광운대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2014
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범용적으로 사용되고 있는 수평형 풍력 발전기(HAWT)는 블레이드가 장착된 터빈이 회전부인 너셀에 고정되어 타워의 최상단에 지지되는 구조이다. 발전기에서 생산되는 전력은 타워를 통해서 지상과 송전선으로 연결되므로 너셀의 요잉이 발생하는 경우 송전선의 꼬임이 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 슬립 링이나 추가적인 요잉 제어 알고리즘이 필요하다. 이를 위해, 베벨 기어와 중공축을 이용한 병렬형 풍력 발전기가 제안된 바 있으나 기구의 동역학이 자세히 고려되지 않고 기구의 기어비를 이용하여 간략하게 제시 되었다.
이에 본 논문은 라그랑주 방정식을 이용하여 병렬형 풍력 발전기의 동역학 모델을 분석하였고, 시스템의 불확실한 파라미터와 외란에 대한 강인성을 향상시키기 위해 외란 관측기를 도입하였다. 외란 관측기는 간단한 구조에도 시스템 파라미터들의 불확실성과 외란에 강인한 특성을 가지고 있으며, 또한 등가 외란을 제거함으로써 시스템을 공칭 플랜트처럼 동작하도록 하는 장점이 있다. 이러한 특징을 가진 외란 관측기를 기반으로 병렬형 풍력 발전기의 발전 및 요 제어를 제안한다.
제안된 방법은 Matlab/Simulink을 통해 시뮬레이션을 선행하여 그 성능을 검증하였고, 병렬형 풍력 발전기의 시뮬레이터를 제작하여 실제 시스템에 적용, 실험 결과를 통해 성능을 검증하였다.
이에 본 논문은 라그랑주 방정식을 이용하여 병렬형 풍력 발전기의 동역학 모델을 분석하였고, 시스템의 불확실한 파라미터와 외란에 대한 강인성을 향상시키기 위해 외란 관측기를 도입하였다. 외란 관측기는 간단한 구조에도 시스템 파라미터들의 불확실성과 외란에 강인한 특성을 가지고 있으며, 또한 등가 외란을 제거함으로써 시스템을 공칭 플랜트처럼 동작하도록 하는 장점이 있다. 이러한 특징을 가진 외란 관측기를 기반으로 병렬형 풍력 발전기의 발전 및 요 제어를 제안한다.
제안된 방법은 Matlab/Simulink을 통해 시뮬레이션을 선행하여 그 성능을 검증하였고, 병렬형 풍력 발전기의 시뮬레이터를 제작하여 실제 시스템에 적용, 실험 결과를 통해 성능을 검증하였다.
목차
제 1 장 서 론 1제 1.1 절 연구 배경 1제 1.2 절 기존 연구 사례 2제 1.3 절 연구 내용 3제 2 장 시스템 모델링 4제 2.1 절 병렬형 풍력 발전기의 구조 4제 2.2 절 병렬형 풍력 발전기의 모델링 5제 2.2.1 항 베벨 기어 모듈의 운동학적 관계 6제 2.2.2 항 라그랑주 방정식을 이용한 동역학 해석 9제 2.2.3 항 PMSM의 수학적 모델 13제 2.3 절 병렬형 풍력 발전기의 중요한 이슈 16제 3 장 외란 관측기 17제 3.1 절 외란 관측기의 기본 개념 17제 3.2 절 외란 관측기의 주파수 영역 해석 19제 3.3 절 제안하는 외란 관측기의 구조 20제 4 장 통합 제어 알고리듬 23제 4.1 절 전류 제어기 24제 4.2 절 속도 제어기 26제 4.3 절 외란 관측기 28제 4.4 절 요 제어 알고리듬 30제 4.5 절 MPPT 제어 알고리듬 32제 5 장 Simulation 33제 5.1 절 외란 관측기가 적용 된 속도 제어기 35제 5.1.1 항 외란이 없는 경우 35제 5.1.2 항 스텝 형태의 외란이 가해진 경우 37제 5.1.3 항 정현파 형태의 외란이 가해진 경우 39제 5.2 절 통합 제어 알고리듬이 적용 된 병렬형 풍력 발전기 41제 6 장 실험 43제 6.1 절 실험구성 43제 6.2 절 실험 및 결과 45제 6.2.1 항 요축이 롤축에게 끼치는 영향 45제 6.2.2 항 롤축이 요축에게 끼치는 영향 51제 7 장 결론 54제 8 장 참고 문헌 55
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