풍력발전기의 이론과 실제(친환경 융합시스템 1)

제 1 장 서 론

1.1 풍력발전기의 역사

1.2 신재생 에너지원으로서 풍력발전의 현황과 전망 ·

1.2.1 해외 풍력 보급 및 계획

1.2.2 국내 풍력 보급 및 기술 개발 현황

1.2.3 풍력발전기 보급 장애요인 및 미래 기술 방향

1.2.3.1 풍력발전기 소음원 분석

1.2.3.2 빔 형성 기법을 이용한 풍력 터빈 음장 가시화

1.2.3.3 경험식을 이용한 음장 가시화

1.2.3.4 소음원별 기여도 분석

1.2.4 해상 풍력발전

1.3 풍력발전기 구조

1.4 풍력발전기 설치-설계 최적화 요건

1.4.1 회전축

1.4.2 기어 형식

1.4.3 크기

1.4.4 날개 끝 속도 비(Tip Speed Ratio)와 강성(Solidity)

1.4.5 파워 조절 방법(Power Regulation Method)



제 2 장 기초 공기역학 이론

2.1 비점성, 비압축성, 정상 유동

2.2 2차원 공기역학

2.3 3차원 공기역학



제 3 장 날개 깃 요소 모멘텀 이론

3.1 모멘텀 이론

3.1.1 축 방향 힘

3.1.2 회전하는 환상(Annular) 스트림 튜브

3.2 날개 깃 요소 이론

3.2.1 상대 유동(Relative Flow)

3.2.2 날개 깃 요소

3.3 날개 끝 손실 보정

3.4 날개 깃 요소 모멘텀방정식

3.5 파워 출력 · 73

3.6 날개 깃 설계 절차

3.7 BEM 방법의 적용 예제 ··

3.7.1 5m 반지름

3.7.2 추가의 반지름 방향 위치들



제 4 장 터빈 조절의 통한 파워 제어

4.1 터빈의 요잉

4.1.1 제어 방식과 요 가속

4.1.2 요 모멘트

4.1.3 요 제어 메커니즘

4.2 회전자 날개 깃 피치 변화

4.2.1 회전자 날개 깃의 모멘트

4.2.2 날개 깃 위치 확인 모텔

4.2.3 단순화한 회전자 날개 위치 확인 모델

4.3 실속을 통한 파워 조절



제 5 장 풍력 터빈용 증속기의 동역학

5.1 서론 ·

5.2 유성기어열의 동역학 해석

5.2.1 유성기어의 구조

5.2.2 기어 트레인의 속도 및 토크 관계식

5.3 동력 흐름 분석

5.4 풍력발전기용 증속기의 동역학 해석



제 6 장 풍력 터빈용 증속기 기본 설계

6.1 기어의 기본 설계

6.1.1 기어의 종류

6.1.2 인벌류트 치형

6.1.3 이의 명칭

6.1.4 기어 쌍의 중심거리와 백래시를 고려한 전위량의 선정

6.1.5 전위기어의 치형 곡선

6.1.6 인벌류트 치형의 생성

6.2 기어 강도 해석

6.2.1 굽힘 강도 설계

6.2.2 면압 강도 설계(Pitting Resistance )

6.3 베어링 강도 ·

6.4 수명 계산

6.4.1 수명 예측 모델

6.4.2 안전율과 수명시간과의 관계

6.4.3 신뢰도와 수명시간과의 관계

6.4.4 기어요소에 대한 수명시간 예측



제 7 장 풍력 터빈용 증속기 시스템의 진동 해석

7.1 풍력 터빈용 증속기의 진동 모델

7.2 수학적 모형화

7.2.1 구성요소 부품별 진동 모델

7.2.1.1 기어 쌍의 치 접촉부에 대한 진동 모델링

7.2.1.2 헬리컬기어 쌍의 진동 모델

7.2.1.3 회전자의 진동 모델

7.2.1.4 축의 진동 해석 모델

7.2.1.5 베어링 강성

7.3 유성기어 시스템의 진동 모델

7.3.1 기어 물림 강성 해석

7.3.1.1 기어치 변형 해석

7.3.1.2 기어치 접촉 위치 해석

7.4 풍력 터빈용 증속기 시스템의 변형 에너지

7.5 풍력 터빈용 증속기 시스템의 운동방정식

7.6 풍력 터빈용 증속기 시스템의 진동 특성

7.6.1 풍력 터빈용 증속기 시스템의 진동/소음에 대한 고찰

7.6.2 풍력 터빈용 증속기 시스템의 위험속도 해석



제8 장 풍력 터빈용 증속기 시스템 소음 저감을 위한 기어 치형 수정

8.1 치합 전달 오차의 정의와 발생 요인

8.2 치합 전달 오차 모델링

8.2.1 치형 수정의 정의 및 필요성

8.3 기어 물림 해석에 의한 치합 전달 오차 규명

8.4 치합 전달 오차와 기어 시스템의 등가 가진력과의 관계

8.5 치합 전달 오차 측정 및 해석 예제



제 9 장 풍력발전

9.1 서론

9.2 풍력 터빈의 개념과 제어

9.2.1 풍력 터빈의 개념

9.2.2 풍력 터빈의 제어

9.3 풍력 터빈 동향

9.4 풍력발전 시스템 모델

9.4.1 축(Shaft) 236

9.4.2 권선형 유도발전기(Generator)

9.4.2.1 권선형 유도발전기(Induction Generator)

9.4.2.2 동기 발전기(Synchronous Generator)

9.5 풍력발전기의 컨버터 제어

9.5.1 DFIG의 회전자 컨버터 제어

9.5.1.1 고정자 자속 추정

9.5.1.2 동기 위상각 계산

9.5.1.3 전류 제어

9.5.1.4 토크 제어

9.5.1.5 회전속도 제어

9.5.1.6 고정자 무효전력 제어

9.5.2 계통 측 컨버터 제어

9.5.2.1 3상 전압방정식

9.5.2.2 전압 기준 제어의 특성

9.5.2.3 전압제어기

9.5.2.4 역률 제어기

9.5.2.5 제어각의 연산



부록

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박노길