Mitigation of Mechanical Loads of NREL 5 MW Wind Turbine Tower
NREL 5MW 풍력 터빈 타워의 기계적 하중 완화

Yoon-Su Nam, Chang-Hee Im
2012 Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A  
1. 서 론 풍력 터빈은 바람에너지를 기계에너지로 변환시 키는 에너지 변환장치이므로, 에너지(동등하게 파 워) 회수효율을 정의할 수 있다. 풍력 터빈의 파 워 회수효율은 P C 로 표기하고, 파워 계수(power coefficient)라 부르며, 아래의 식으로 정의된다. (1,2) 3 1/ 2 ELEC ELEC P WIND P P C P Av ρ = = (1) 여기서, P ELEC = 풍력 터빈의 출력 파워(W) ρ= 공기 밀도 A, v= 풍력터빈 회전평면의 면적과 풍속 풍력 터빈의 형상이 결정되었다면, 풍력 터빈의 에너지 회수효율 C P 는 풍력 터빈의 작동환경에 의해서만 결정된다. 풍력 터빈의 작동상태는 풍속 v, 로터 회전속도 Ω r , 그리고 회전 블레이드의 피 치각 β 의 조합인 ( , , r v β Ω )로 결정되고, 이를 풍 력 터빈의 작동점(operating point)이라 부른다. 즉, 풍력 터빈으로 불어오는 풍속이 일정하다면, 회전 날개의 속도와 블레이드의
more » ... 전 날개의 속도와 블레이드의 피치각도 일정한 상태 로 운전되어야 하기 때문이다. Fig. 1 은 풍력 터빈의 출력 파워커브(power curve) 를 개략적으로 나타내는데, 일정 풍속에 대하여, 그 Abstract: As the size of a wind turbine increases, the mechanical structure has to have an increasing mechanical stiffness that is sufficient to withstand mechanical fatigue loads over a lifespan of more than 20 years. However, this leads to a heavier mechanical design, which means a high material cost during wind turbine manufacturing. Therefore, lightweight design of a wind turbine is an important design constraint. Usually, a lightweight mechanical structure has low damping. Therefore, if it is subjected to a disturbance, it will oscillate continuously. This study deals with the active damping control of a wind turbine tower. An algorithm that mitigates the mechanical loads of a wind turbine tower is introduced. The effectiveness of this algorithm is verified through a numerical simulation using GH Bladed, which is a commercial aero-elastic code for wind turbines.
doi:10.3795/ksme-a.2012.36.11.1455 fatcat:4uy6ncittfhvzklpij6lcaytyu