초록 ▼

▪ 심해상 풍력시스템과 플랫폼 모델링
FAST를 이용하여 Barge 부유체와 NREL Offshore 5MW Baseline Wind Turbine의 비선형 운동방정식을 정립하고 Matlab/Simulink와 연동시켜 풍력시스템의 성능해석과 제어 시스템 설계/평가 환경을 구축하였다.

▪ 파워커브 추종 및 전력변동 최소화 제어
주어진 바람조건에서 최대의 전력을 생산하기 위한 토크제어는 max-Cp선도를 추종하도록 제어법칙을 설계하였다. 천이 영역을 포함한 3가지 작동영역의 경계에서는 부드러운 제어기 스위치가 이

▪ 심해상 풍력시스템과 플랫폼 모델링
FAST를 이용하여 Barge 부유체와 NREL Offshore 5MW Baseline Wind Turbine의 비선형 운동방정식을 정립하고 Matlab/Simulink와 연동시켜 풍력시스템의 성능해석과 제어 시스템 설계/평가 환경을 구축하였다.

▪ 파워커브 추종 및 전력변동 최소화 제어
주어진 바람조건에서 최대의 전력을 생산하기 위한 토크제어는 max-Cp선도를 추종하도록 제어법칙을 설계하였다. 천이 영역을 포함한 3가지 작동영역의 경계에서는 부드러운 제어기 스위치가 이루어지도록 스위칭 전략을 채택하였다. 본 연구에서는 일반적인 고전제어기와는 달리 현대 제어기법인 LRQI를 이용하여 개별 피치제어기를 설계하였다.

▪ 조종성 해석, 기계적 하중 저감 및 풍력시스템 자세제어
기동풍속과 정격풍속사이의 영역 Ⅱ에서의 바람 속도와 정격풍속과 차단풍속 사이 구간인 영역 Ⅲ에서의 바람 속도에 대한 시스템 모델링 및 선형 해석을 하여 State-Space 시스템을 구축하였다.
그리고 eigenvalue 해석을 통하여 시스템의 안정성을 확인하였고 이를 통해 시스템의 불안정성을 확인하였다. 플랫폼의 운동변수인 플랫폼 피치각, 피치레이트, 롤각, 롤레이트를 포함한 10개의 주요 상태변수를 선정하고, 축소모델을 구축한 후, 가제어성을 확인한 결과, 조종성이 입증되었다. 플랫 자세제어로서, 플랫폼 상태변수로 플랫트폼 자세각과 자세각속도를 사용하였고, 제어입력으로는 기존의 블레이드 피치각과 발전기 반토크가 사용되었다. 시뮬레이션 결과, 자세제어가 양호한 성능을 보였다.

주요 구조물의 하중을 저감하고 댐핑을 증대시키는 제어기로는 개별피치제어기에는 기존 연구와 국제특허에 크게 두 가지 방법이 제시되어 있었는데, 본 연구에서는 회전각을 측정할 필요도, 블레이드의 공기흐름을 측정할 필요가 없는, 시불변 선형제어 형태의 새로운 개별피치제어기를 개발하였고, 특허출원하였다. 이 제어기는 기존의 개별피치제어기의 성능과 비슷하며, μ-제어기가 갖는 특성인 구조적, 비구조적 불확실성에 대해 강력한 강인성을 갖는 장점이 있었다.

▪ 고장 진단 및 고장 허용제어
풍력시스템의 센서 고장들은 참값들로부터 조정되거나 참값들로부터 차감되는 측정들을 포함하는 방식이고, 액추에이터 고장은 블레이드 피치와 발전기 토크에 관한 것으로, damping ratio와 natural frequency의 변화로 모델링 하였다. 발전기 토크의 고장으로 정상적인 값에서 차감하는 것으로 모델링하였다. 패리티 방정식을 유도하고 잔차 확인을 통해 시스템의 고장을 검출하였다. 또한 다수의 필터 출력값과 현재 시스템 출력값을 비교하여 현재 상태와 가장 근접한 다중모델을 선정하여 고장을 진단하였다. 모델별 고장검출 및 분리과정을 통해 출력된 잔차값의 norm을 이용하여 전체 시스템의 고장을 검출하고, 고장 위치를 판별하였다. passive 방식으로 구조적, 비구조적 불확실성에 대해 강력한 강인성을 갖는 μ-제어기를 이용하여 고장식별에 관계없이 고장에 강인한 제어기를 설계하였다. active 방식으로서는 블레이드나 액추에이터, 센서등의 일부 파손과 같은 중대한 이상 현상이 발생할 경우에는 작동을 멈추고 이를 보고할 수 있는 있는 기능을 구현하였다.

( 출처 : 연구결과 요약문 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5 1. 연구과제의 개요 ... 5 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7 5. 연구결과의 활용계획 ... 7 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7Ⅲ. 연구성과 ... 8끝페이지 ... 13