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제안 방법
- 본 연구에서는 풍속과 난류강도 변화에 대한 출력의 민감도를 정의하여 시스템 평가지표로 활용하였으며 2MW급 직접구동형 풍력발전기들에 대하여 성능해석을 수행하여 출력 변화가 민감한 전이영역(8～11m/s) 구간을 확인하였다. 이를 바탕으로 당사 직접 구동 2MW 풍력발전기 시스템 (HR-D86)에 전이속도 영역에서의 성능과 안정성을 효과적으로 향상하기 위하여 노치필터와 토크모드 스위칭 등의 제어로직을 적용한 후 발전 성능이 향상됨을 GH-Bladed 전산 해석 시뮬레이션을 통하여 분석하였다.
- 본 연구에서는 풍속과 난류강도 변화에 대한 출력의 민감도를 정의하여 시스템 평가지표로 활용하였으며 2MW급 직접구동형 풍력발전기들에 대하여 성능해석을 수행하여 출력 변화가 민감한 전이영역(8～11m/s) 구간을 확인하였다. 이를 바탕으로 당사 직접 구동 2MW 풍력발전기 시스템 (HR-D86)에 전이속도 영역에서의 성능과 안정성을 효과적으로 향상하기 위하여 노치필터와 토크모드 스위칭 등의 제어로직을 적용한 후 발전 성능이 향상됨을 GH-Bladed 전산 해석 시뮬레이션을 통하여 분석하였다.
- 일반적 설계 조건뿐만 아니라 실제 풍황에 따른 운용중의 성능을 예상하기 위하여 주요 풍황의 불확실한 인자에 대한 출력의 민감도를 분석하였다. 민감도는 그림 6 및 식 (1)과 같이 “10분 평균풍속 변화에 대한 풍력발전기 출력 변화량”과 식 (2)와 같이 “10분 평균 난류강도 변화에 대한 풍력발전기 출력 변화량”으로 정의한다.
- 풍력발전기 선정 및 성능평가 기준이 될 수 있도록 일반적인 최적설계 방법 중 하나인 민감도 분석방법을 이용하여 난류강도와 풍속에 대한 민감도 파라미터 분석방법을 독창적으로 제안하였다. 외란을 주는 요소로 선택된 난류강도와 풍속은 선행 연구된 파레토셋 검토를 통해 선택되어진 풍력발전기 발전량에 영향을 주는 민감한 파라미터이며 이를 바탕으로 2MW급 직접구동형 풍력시스템(HR-D86)에 대한 출력 민감도 분석 및 제어기 구성에 따른 시스템 성능해석을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 분석 대상물은 국내 최초의 2MW급 직접구동 영구 자석형 풍력발전기(이하 HR-D86)로써 해외 라이선스에 의한 설계, 생산이 아닌 국내 독자 기술개발을 통해 표 1과 같은 설계사양으로 국책과제에 의하여 개발 완료하였다.
데이터처리
- 스위칭 모드 적용에 따른 풍력발전기의 성능을 비교 분석하기 위하여 GH-Bleded 해석프로그램[8]을 이용하여 시뮬레이션 하였으며 600s Bladed simulation data를 이용하였고 특히 전이영역 부분의 특성을 잘 나타낼 수 있도록 평균풍속 11m/s 난류강도 20.1%인 조건에서 최소 피치제어 각도 1deg. 조건으로 수행하였다.
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