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임채욱(Chae Wook Lim) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
MW급 풍력터빈의 출력 응답의 확인 및 검증을 위하여 피치 제어기뿐만 아니라 피치 구동기의 동특성을 고려하여 수치실험을 수행하는 것이 필요하다. MW급 풍력터빈에 사용되는 피치 구동기는 전기식과 유압식 두 종류가 있고, 실제 피치 구동기에서 피치각을 조절할 때 시간지연이 존재한다. 이 시간지연에는 피치 구동기 자체의 시간지연과 피치 베어링에서 쿨롱마찰에 의해 발생하는 시간지연 등이 있다. 쿨롱마찰에 의한 시간지연의 경우 전기식 피치 구동기는 최대 100 ms 정도이고 유압식 피치 구동기는 최대 150 ms 정도이다. 쿨롱마찰에 의해 발생하는 시간지연을 고려한 피치 구동기의 대역폭이 MW급 풍력터빈의 출력응답에 미치는 영향을 수치실험을 통하여 정량적으로 확인하였다. 2MW급 풍력터빈을 대상으로 수치실험을 수행하였는데, 2 MW급 풍력터빈의 출력응답 확인을 위해 1-질량 모델을 고려하였다. 평균풍속은 16 m/s이고 난류강도는 17.6%인 난류풍속에 대한 수치실험 결과를 분석하였다. 피치 구동기의 쿨롱마찰에 의한 시간지연이 출력의 평균과 표준편차 그리고 로터속도의 평균에 미치는 영향은 매우 적으나, 로터속도의 표준편차와 과속에는 약간의 영향을 미침을 확인할 수 있었다. 시간지연이 있으면 피치 구동기의 응답은 더 느려지기 때문에 피치 구동기의 대역폭은 더 크게 사용해야 한다. 쿨롱마찰에 의한 로터속도의 표준편차와 과속의 영향을 최소화할 수 있는 피치 구동기의 대역폭을 확인하였다.