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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

장현무 (강원대학교, 강원대학교 일반대학원)

지도교수
백인수
발행연도
2018
저작권
강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수6

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이 논문의 연구 히스토리 (6)

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In this study, an in-house code to perform aerodynamic design and performance prediction of a small-capacity wind turbine rotor including furling system has been developed. The code was made to have GUI environment with Matlab. The aerodynamic design of a blade in the code is performed based on the blade element momentum theory, and Xfoil is used to obtain aerodynamic data for sections(airfoils) of the blade based on the panel method. The code was made to predict the rotor performance including a side-furling system which is commonly used as overspeed protection mechanism for small-capacity lift-type wind turbines. Also the code has a functionality to find out optimal torque schedule for power maximization and power regulation for below and above rated wind speed regions, respectively.
To validate the code without the furling system, a commercial wind turbine named SERI-8 was modeled and simulated using the program. The simulation results were compared with the simulation results available in the literature. The validation of the code with the furling system was also performed with a commercial wind turbine named Excel 10 with a side-furling system. The simulation results with the proposed code compared with the results obtained with the aero-elastic simulation tool, FAST developed by NREL, with the same (Excel 10) geometry and the wind turbine torque control method. For both simulations with two different wind turbines, the results from the proposed code were found to be close to the results in the literature or by FAST.
Finally, using the proposed code, the torque schedule of the Excel 10 wind turbine was optimized to maximize the power coefficient below the rated wind speed, and to regulate the power output not to exceed the rated power. The optimized torque schedule was found to increase the power production of Excel 10 substantially and to regulate the power better not to exceed the rated power compared with the performance of the same wind turbine available in the literature.

목차

목 차
Ⅰ. 서론 1
1. 연구배경 및 목적 1
2. 논문의 구성 4
Ⅱ. 본론 5
1. 블레이드 설계 이론 5
1.1. 운동량이론 5
1.2. 익요소 운동량이론 15
1.3. Prandtl의 익단손실 보정 19
1.4. 블레이드 최적화 22
2. 블레이드 성능 예측 23
2.1. 섹션 공력데이터 외삽 25
2.2. 출력계수 산정 28
2.3. 추력계수 산정 29
3. 출력 및 과풍속 제어 30
3.1. 출력곡선산출 30
3.1.1. 토크를 이용한 과풍속 제어 30
3.1.2. 사이드 펄링을 이용한 과풍속 제어 31
3.2. 최적 토크스케줄 산출 35
3.3. 연간발전량 산출 37
4. 프로그램 구성 38
4.1. XFoil 38
4.2. 블레이드 공력설계 40
4.3. 그래픽유저인터페이스 구성 42
5. 프로그램 성능검증 49
5.1. 상용터빈과의 비교를 통한 성능검증 49
5.1.1. 블레이드 최적화 알고리즘 검증 49
5.1.2. 블레이드 성능예측 알고리즘 검증 57
5.2. 펄링시스템 시뮬레이션 검증 60
5.2.1. 시뮬레이션 검증 60
6. 최적 토크스케줄 산출 65
6.1. 토크제어가 적용된 최적 토크스케줄 65
6.2. 사이드 펄링이 적용된 최적 스케줄 68
Ⅲ. 결론 70
□ 참고문헌 72
□ Abstract 75

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