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피치제어기를 갖는 대상 풍력터빈의 피치응답과 상사성을 갖도록 설계된 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기에 있어서, 상기 대상 풍력터빈의 피치제어기와 상기 시뮬레이터의 피치제어기는 폐루프 피치제어시스템이고 PI제어기와, 게인 스케쥴러를 포함하며, 상기 시뮬레이터의 피치제어기는 상기 풍력터빈의 피치제어기의 출력계수, 고유진동수 및 감쇠비와 대응되도록 설계되고, 상기 게인 스케쥴러는 블레이드 피치각이 커짐에 따라 설계된 상기 PI제어기의 PI게인값을 게인 제수로 나누도록 구성되며,공기역학 토크를 블레이드 피치각에 대해 편미분한 제1비선형 파라미터와 공기역학 토크를 로터속도에 대해 편미분한 제2비선형 파라미터는 PI 제어기의 P게인과 I게인에 영향을 미치고,상기 제1, 제2비선형 파라미터는 상기 폐루프 피치제어시스템의 두 극점의 위치를 결정하는 상기 고유진동수와 상기 감쇠비에 영향을 미치며,상기 풍력터빈의 피치제어기의 게인 스케쥴러의 게인 제수와, 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 게인 스케쥴러의 게인 제수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기
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제 1항에 있어서, 정격풍속 근처에서 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 고유진동수가 상기 풍력터빈의 피치제어기의 고유진동수와 동일하게 설계되고, 정지풍속 근처에서 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 고유진동수를 상기 풍력터빈의 피치제어기의 고유진동수와 동일하게 설계하여 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 게인 스케쥴러의 게인 제수를 결정하는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기
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제 6항에 있어서, 정격풍속 근처에서의 피치각부터 설정피치각까지의 범위에서 상기 게인 제수는 1이고, 이하의 수학식 19와 수학식 20에 의해 P게인과 I게인 값이 결정되는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기:[수학식 19][수학식 20]상기 수학식 19, 20에서, Jeq는 등가 이산 관성모멘트, Beq는 등가 댐핑, 는 제1비선형파라이터, 는 제2비선형파라미터, KP는 P게인값, KI는 I게인값, 는 고유진동수, 는 감쇠비이다
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제 7항에 있어서, 정지풍속 근처에서 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 고유진동수가 상기 풍력터빈의 피치제어기의 고유진동수와 동일하게 설계하여 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 게인 스케쥴러의 게인 제수를 결정하고, 상기 정지풍속 근처의 피치각 이상의 범위에서 상기 결정된 게인 제수를 적용하는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기
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제 8항에 있어서, 상기 설정피치각과 상기 정지풍속 근처에서의 피치각 범위 내에서의 게인 제수는 피치각에 따라 비례하여 증가되는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기
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제 1항에 따른 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기의 설계 방법에 있어서, 상기 풍력터빈을 1 질량 모델로 모델링하는 단계; 상기 풍력터빈의 출력계수의 최대값을 갖는 최적 TSR값과 최적 피치각값을 산출하고, 비선형 공기역학 토크를 선형화하는 단계; 공기역학 토크를 블레이드 피치각에 대해 편미분한 제1비선형 파라미터와 공기역학 토크를 로터속도에 대해 편미분한 제2비선형 파라미터를 산출하고, 상기 제1, 제2비선형 파라미터에 영향을 받으며 폐루프 피치제어시스템의 두 극점의 위치를 결정하는 고유진동수와 감쇠비를 산출하는 단계; 및폐루프 피치제어시스템이고 PI제어기와, 게인 스케쥴러를 포함하며, 상기 풍력터빈의 피치제어기와 출력계수, 고유진동수 및 감쇠비가 대응되도록 시뮬레이터의 피치제어기를 설계하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기의 설계방법
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제 10항에 있어서, 상기 시뮬레이터의 PI제어기의 P 게인값과 I 게인값을 설계하는 단계; 및상기 게인 스케쥴러에 의해 블레이드 피치각이 커짐에 따라 설계된 상기 PI제어기의 P게인값과 I게인값을 게인 제수로 나누는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기의 설계방법
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제 11항에 있어서, 정격풍속 근처에서 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 고유진동수가 상기 풍력터빈의 피치제어기의 고유진동수와 동일하게 설계되고, 정지풍속 근처에서 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 고유진동수를 상기 풍력터빈의 피치제어기의 고유진동수와 동일하게 설계하여 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 게인 스케쥴러의 게인 제수를 결정하는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기의 설계방법
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제 12항에 있어서, 정격풍속 근처에서의 피치각부터 설정피치각까지의 범위에서 상기 게인 제수는 1이고, 이하의 수학식 19와 수학식 20에 의해 P게인과 I게인 값이 결정되는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기의 설계방법:[수학식 19][수학식 20]상기 수학식 19, 20에서, Jeq는 등가 이산 관성모멘트, Beq는 등가 댐핑, 는 제1비선형파라이터, 는 제2비선형파라미터, KP는 P게인값, KI는 I게인값, 는 고유진동수, 는 감쇠비이다
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제 13항에 있어서, 정지풍속 근처에서 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 고유진동수를 상기 풍력터빈의 피치제어기의 고유진동수와 동일하게 설계하여 상기 시뮬레이터의 피치제어기의 게인 스케쥴러의 게인 제수를 결정하고, 상기 정지풍속 근처의 피치각 이상의 범위에서 상기 결정된 게인 제수를 적용하는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기의 설계방법
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제 14항에 있어서, 상기 설정피치각과 상기 정지풍속 근처에서의 피치각까지의 범위에서 게인 제수는 피치각에 따라 비례하여 증가되는 것을 특징으로 하는 피치응답의 상사성을 위한 풍력터빈용 시뮬레이터의 피치제어기의 설계방법
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