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풍력터빈시스템의 회전 날개 피치각 제어를 위한 피치제어기의 성능을 모의 시험하기 위한 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치에 있어서,풍력터빈 실시간 모의장치; 사용자의 설정에 따른 풍황정보를 포함하는 동작 명령들을 발생하고 상기 풍력터빈 실시간 모의장치로부터 풍력터빈 동작 데이터들을 수신하여 표시장치에 표시하기 위한 풍력터빈 운전 및 모니터링 장치;상기 풍황정보에 따라, 정격 풍속 이하 영역에서는 상기 풍력터빈 실시간 모의장치로부터 입력되는 임의의 발전기 회전 속도에서 최대 출력 계수를 유지하도록 발전기 토크 지령치를 상기 풍력터빈 실시간 모의장치로 출력하고, 정격풍속 이상에서는 상기 풍력터빈 실시간 모의장치에서의 정격 출력을 위하여 피치제어 동작명령을 발생하는 주 제어기; 및상기 정격 풍속 이하 영역에서는 동작을 하지 않다가, 상기 정격풍속 이상 영역에서 상기 동작명령에 따라 풍력터빈시스템의 회전날개 피치각 제어를 위한 지령치를 발생하는 피치제어기를 포함하고,풍력터빈시스템에 대한 수학적 모델 기반의 처리 수단을 동작하는 상기 풍력터빈 실시간 모의장치는, 상기 동작 명령들, 상기 발전기 토크 지령치와 상기 회전날개 피치각 제어를 위한 지령치에 따라 동작하여, 상기 발전기 회전 속도, 및 상기 지령치를 발생의 기초가 되는 풍력터빈시스템의 회전날개 회전 속도와 각 회전날개의 회전 평면 외 굽힘 모멘트를 포함하는 상기 풍력터빈 동작 데이터들을 발생하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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제1항에 있어서, 상기 풍력터빈 실시간 모의장치는, 상기 풍력터빈 동작 데이터들을 발생하기 위한 FPGA(Field Programmable Gate Array) 반도체 회로 모듈 기반의 프로세서,상기 풍력터빈 운전 및 모니터링 장치와 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 통신을 하기 위한 TCP/IP 통신부, 및상기 주 제어기 또는 상기 피치제어기와 상기 풍력터빈 동작 데이터들을 입출력하는 아날로그/디지털 입출력 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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제2항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 풍력터빈시스템에 대한 수학적 모델에 따라 상기 풍력터빈 동작 데이터들을 계산하는 계산부, 상기 운전 및 모니터링 장치로 보낼 상기 풍력터빈 동작 데이터들을 수집하는 데이터 수집부, 및상기 데이터 수집부로부터 데이터들을 받아서 상기 TCP/IP 통신부로 전달하기 위하여 데이터를 변환하는 데이터 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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제1항에 있어서, 상기 피치제어기는, 상기 회전날개 회전 속도를 적분한 방위각과 상기 각 회전날개의 회전 평면 외 굽힘 모멘트에 따라 각 회전날개 진동을 감쇠시키는 개별피치제어 피치각을 계산하는 개별피치제어부,상기 회전날개 회전 속도에 따라 풍력터빈시스템의 상기 정격 출력 유지를 위하여 각 회전날개 회전 속도를 유지하는 통합피치제어 피치각을 계산하는 통합피치제어부, 및상기 각 회전날개의 개별피치제어 피치각과 통합피치제어 피치각을 합산하여 상기 풍력터빈 실시간 모의장치로 출력하는 합산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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제1항에 있어서, 상기 풍력터빈 운전 및 모니터링 장치는, 화면표시부; TCP/IP 통신부; 사용자의 설정에 따른 상기 풍황정보를 포함하는 상기 동작 명령들을 발생하는 사용자 설정 입력부, 및상기 동작 명령들이 상기 화면표시부에 표시되도록 데이터 변환하고, 상기 동작 명령들을 상기 TCP/IP 통신부를 통해 송신하기 위한 데이터로 변환하는 데이터 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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제1항에 있어서, 상기 풍력터빈 실시간 모의장치는,상기 정격 출력 Prated 을 하기의 수학식으로 계산하여 상기 풍력터빈 동작 데이터들을 발생하며,여기서, 선단 속도비 λ와 피치각 β의 함수인 출력 계수 Cp는 수학식에 의해 결정되고, ρ는 공기 밀도, R은 회전날개의 길이, υ는 풍속, Ωr은 회전날개 회전 속도인 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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제1항에 있어서, 상기 풍력터빈 실시간 모의장치는,하기의 수학식을 이용하여 상기 발전기 회전 속도 Ωg와 상기 회전날개 회전 속도 Ωr를 계산하며,여기서, Jr 은 회전날개인 회전기 관성, Ta는 공력 토크, N은 낫셀 기어박스의 증속비, Ks 는 낫셀 동력 전달축의 비틀림 계수, Bs는 동력 전달축의 댐핑 계수, θr은 회전기의 회전각도, θg는 발전기의 회전각도, Br은 저속 회전축의 댐핑 계수, Bg는 고속 회전축의 댐핑 계수, Jg 는 발전기 관성, Tg는 발전기 반력 토크인 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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제1항에 있어서, 상기 풍력터빈 실시간 모의장치는,B개의 회전날개가 있는 풍력터빈시스템의 i 번 회전날개의 회전 좌표계의 y축 방향에서의 상기 평면 외 굽힘 모멘트 My,i를 하기의 수학식을 이용하여 계산하며,여기서, ρ는 공기 밀도, R은 회전날개의 길이, υw,i 는 i번 회전날개에 가해지는 풍속, Ωr은 회전날개 회전 속도, υ0,i 는 i번 회전날개의 유효 풍속, xfa는 풍력터빈 타워의 전후(fore-aft) 변위, H는 지면에서 허브까지의 높이, θi는 i번 회전날개의 방위각, CMy(υw,i, βi, Ωr)는 i번 회전날개의 평면외 굽힘 모멘트 계수인 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가장치
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풍력터빈시스템의 회전 날개 피치각 제어를 위한 피치제어기의 성능을 모의 시험하기 위한 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가방법에 있어서,풍력터빈 운전 및 모니터링 장치에서 사용자의 설정에 따른 풍황정보를 포함하는 동작 명령들을 발생하고 풍력터빈 실시간 모의장치로부터 풍력터빈 동작 데이터들을 수신하여 표시장치에 표시하는 단계;주 제어기에서 상기 풍황정보에 따라, 정격 풍속 이하 영역에서는 상기 풍력터빈 실시간 모의장치로부터 입력되는 임의의 발전기 회전 속도에서 최대 출력 계수를 유지하도록 발전기 토크 지령치를 상기 풍력터빈 실시간 모의장치로 출력하고, 정격풍속 이상에서는 상기 풍력터빈 실시간 모의장치에서의 정격 출력을 위하여 피치제어 동작명령을 발생하는 단계;피치제어기에서 상기 정격 풍속 이하 영역에서는 동작을 하지 않다가, 상기 정격풍속 이상 영역에서 상기 동작명령에 따라 풍력터빈시스템의 회전날개 피치각 제어를 위한 지령치를 발생하는 단계; 및풍력터빈시스템에 대한 수학적 모델 기반의 처리 수단을 동작하는 상기 풍력터빈 실시간 모의장치에서, 상기 동작 명령들, 상기 발전기 토크 지령치와 상기 회전날개 피치각 제어를 위한 지령치에 따라 동작하여, 상기 발전기 회전 속도, 및 상기 지령치를 발생의 기초가 되는 풍력터빈시스템의 회전날개 회전 속도와 각 회전날개의 회전 평면 외 굽힘 모멘트를 포함하는 상기 풍력터빈 동작 데이터들을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈 피치제어기의 성능 평가방법
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