피치·토크·전력 보상 기반 풍력터빈 제어 알고리즘 연구

Power, Torque, and Pitch Compensation Control Algorithms for Wind Turbines

연구 내용

정격·부분부하 전환 및 발전기 손실·모드 전환 조건에서 전력 품질과 구조 하중을 개선하는 피치·토크 제어 및 보상 알고리즘 연구

풍력터빈의 운전 영역별 성능 편차를 줄이기 위해 기준치 편향 기반 PI 개선, 전력 보상, 토크·피치 제어 분리 및 모드 전환 로직을 포함한 제어 알고리즘을 개발합니다. 발전기 효율 저하나 환경 요인에 의해 출력이 감소하는 상황을 가정하고, 추가 손실을 반영한 전력 보상 제어를 설계하여 블레이드 피치 제어 기반 출력 오차를 낮춥니다. 또한 하드웨어 인더루프 시뮬레이션과 풍동 시험을 통해 토크와 피치 전환 시 발생하는 출력/토크 딥을 완화하고, 구조 하중 지표의 감소를 확인합니다. PCS 내 독립 발전기 토크 제어 환경에서도 센서 기반 속도 추정과 모드 전환 알고리즘을 결합해 제어 운용 성능을 검증합니다.

관련 프로젝트

7건

연구 흐름

제어 성과를 높이기 위해 기존 PI 구조의 전환 로직에서 유발되는 출력·토크 딥 문제를 기준치 편향 제어(RBC)로 완화하는 연구를 수행했습니다. 이어서 발전기 손실이 발생하는 운전 환경을 반영하여 전력 보상 제어 알고리즘을 설계하고, 블레이드 피치 및 동역학 모델 기반 시뮬레이션으로 출력 편차 저감 효과를 확인했습니다. 이후 가변속 고정피치 소형터빈에서 영역별 제어(최대 출력계수 추종, 정격 속도 유지, 정격 전력 유지)로 안정 운전을 구현하는 방향으로 확장했습니다. 최근에는 부유식 풍력과 PCS의 독립 발전기 토크 제어를 대상으로 하중 저감 및 운용 모드 전환의 취약점을 보완하는 합성 제어 관점의 연구를 진행했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

부분부하 출력 추종 성능 개선
발전기 효율 저하 대응 전력 보상
전환 구간 출력·토크 딥 완화
PCS 기반 독립 토크 제어 운용
정격 전력 및 정격 속도 유지 제어
부유식 풍력 하중 저감 제어
블레이드 피치 기반 전력 품질 관리
구조 하중 지표 기반 유지보수 최적화
현장 실증형 제어기 튜닝
운영 시나리오 기반 제어 성능 검증