목차
제1장 서론 = 1
1.1. 풍력발전기의 역사 = 1
1.2. 신재생 에너지원으로서 풍력발전의 현황과 전망 = 4
1.2.1. 해외 풍력 보급 및 계획 = 7
1.2.2. 국내 풍력 보급 및 기술 개발 현황 = 9
1.2.3. 풍력발전기 보급 장애요인 및 미래 기술 방향 = 12
1.2.3.1. 풍력발전기 소음원 분석 = 13
1.2.3.2. 빔 형성 기법을 이용한 풍력 터빈 음장 가시화 = 16
1.2.3.3. 경험식을 이용한 음장 가시화 = 19
1.2.3.4. 소음원별 기여도 분석 = 21
1.2.4. 해상 풍력발전 = 24
1.3. 풍력발전기 구조 = 32
1.4. 풍력발전기 설치-설계 최적화 요건 = 35
1.4.1. 회전축 = 36
1.4.2. 기어 형식 = 37
1.4.3. 크기 = 38
1.4.4. 날개 끝 속도 비(Tip Speed Ratio)와 강성(Solidity) = 39
1.4.5. 파워 조절 방법(Power Regulation Method) = 40
제2장 기초 공기역학 이론 = 43
2.1. 비점성, 비압축성, 정상 유동 = 43
2.2. 2차원 공기역학 = 47
2.3. 3차원 공기역학 = 56
2.3.1. 풍력 터빈 뒤로의 와류 시스템 = 60
제3장 날개 깃 요소 모멘텀 이론 = 63
3.1. 모멘텀 이론 = 64
3.1.1. 축 방향 힘 = 64
3.1.2. 회전하는 환상(Annular) 스트림 튜브 = 65
3.2. 날개 깃 요소 이론 = 67
3.2.1. 상대 유동(Relative Flow) = 68
3.2.2. 날개 깃 요소 = 69
3.3. 날개 끝 손실 보정 = 71
3.4. 날개 깃 요소 모멘텀방정식 = 72
3.5. 파워 출력 = 73
3.6. 날개 깃 설계 절차 = 73
3.7. BEM 방법의 적용 예제 = 75
3.7.1. 5m 반지름 = 76
3.7.2. 추가의 반지름 방향 위치들 = 80
제4장 터빈 조절의 통한 파워 제어 = 83
4.1. 터빈의 요잉 = 83
4.1.1. 제어 방식과 요 가속 = 84
4.1.2. 요 모멘트 = 89
4.1.3. 요 제어 메커니즘 = 90
4.2. 회전자 날개 깃 피치 변화 = 91
4.2.1. 회전자 날개 깃의 모멘트 = 91
4.2.2. 날개 깃 위치 확인 모텔 = 95
4.2.3. 단순화한 회전자 날개 위치 확인 모델 = 98
4.3. 실속을 통한 파워 조절 = 99
제5장 풍력 터빈용 증속기의 동역학 = 103
5.1. 서론 = 103
5.2. 유성기어열의 동역학 해석 = 108
5.2.1. 유성기어의 구조 = 108
5.2.2. 기어 트레인의 속도 및 토크 관계식 = 109
5.3. 동력 흐름 분석 = 121
5.4. 풍력발전기용 증속기의 동역학 해석 = 123
제6장 풍력 터빈용 증속기 기본 설계 = 135
6.1 기어의 기본 설계 = 136
6.1.1. 기어의 종류 = 136
6.1.2. 인벌류트 치형 = 138
6.1.3. 이의 명칭 = 139
6.1.4. 기어 쌍의 중심거리와 백래시를 고려한 전위량의 선정 = 143
6.1.5. 전위기어의 치형 곡선 = 144
6.1.6. 인벌류트 치형의 생성 = 145
6.2. 기어 강도 해석 = 148
6.2.1. 굽힘 강도 설계 = 149
6.2.2. 면압 강도 설계(Pitting Resistance) = 154
6.3. 베어링 강도 = 157
6.4. 수명 계산 = 159
6.4.1. 수명 예측 모델 = 159
6.4.2. 안전율과 수명시간과의 관계 = 161
6.4.3. 신뢰도와 수명시간과의 관계 = 162
6.4.4. 기어요소에 대한 수명시간 예측 = 165
제7장 풍력 터빈용 증속기 시스템의 진동 해석 = 169
7.1. 풍력 터빈용 증속기의 진동 모델 = 170
7.2. 수학적 모형화 = 170
7.2.1. 구성요소 부품별 진동 모델 = 171
7.2.1.1. 기어 쌍의 치 접촉부에 대한 진동 모델링 = 172
7.2.1.2. 헬리컬기어 쌍의 진동 모델 = 174
7.2.1.3. 회전자의 진동 모델 = 177
7.2.1.4. 축의 진동 해석 모델 = 178
7.2.1.5. 베어링 강성 = 181
7.3. 유성기어 시스템의 진동 모델 = 182
7.3.1. 기어 물림 강성 해석 = 183
7.3.1.1. 기어치 변형 해석 = 183
7.3.1.2. 기어치 접촉 위치 해석 = 186
7.4. 풍력 터빈용 증속기 시스템의 변형 에너지 = 190
7.5. 풍력 터빈용 증속기 시스템의 운동방정식 = 193
7.6. 풍력 터빈용 증속기 시스템의 진동 특성 = 194
7.6.1. 풍력 터빈용 증속기 시스템의 진동／소음에 대한 고찰 = 194
7.6.2. 풍력 터빈용 증속기 시스템의 위험속도 해석 = 199
제8장 풍력 터빈용 증속기 시스템 소음 저감을 위한 기어 치형 수정 = 203
8.1. 치합 전달 오차의 정의와 발생 요인 = 203
8.2. 치합 전달 오차 모델링 = 204
8.2.1. 치형 수정의 정의 및 필요성 = 204
8.3. 기어 물림 해석에 의한 치합 전달 오차 규명 = 207
8.4. 치합 전달 오차와 기어 시스템의 등가 가진력과의 관계 = 218
8.5. 치합 전달 오차 측정 및 해석 예제 = 222
제9장 풍력발전 = 227
9.1. 서론 = 227
9.2. 풍력 터빈의 개념과 제어 = 228
9.2.1. 풍력 터빈의 개념 = 228
9.2.2. 풍력 터빈의 제어 = 228
9.3. 풍력 터빈 동향 = 231
9.4. 풍력발전 시스템 모델 = 236
9.4.1. 축(Shaft) = 236
9.4.2. 권선형 유도발전기(Generator) = 237
9.4.2.1. 권선형 유도발전기(Induction Generator) = 237
9.4.2.2. 동기 발전기(Synchronous Generator) = 238
9.5. 풍력발전기의 컨버터 제어 = 240
9.5.1. DFIG의 회전자 컨버터 제어 = 240
9.5.1.1. 고정자 자속 추정 = 240
9.5.1.2. 동기 위상각 계산 = 241
9.5.1.3. 전류 제어 = 242
9.5.1.4. 토크 제어 = 244
9.5.1.5. 회전속도 제어 = 246
9.5.1.6. 고정자 무효전력 제어 = 247
9.5.2. 계통 측 컨버터 제어 = 248
9.5.2.1. 3상 전압방정식 = 248
9.5.2.2. 전압 기준 제어의 특성 = 250
9.5.2.3. 전압제어기 = 250
9.5.2.4. 역률 제어기 = 252
9.5.2.5. 제어각의 연산 = 252
부록 = 255
찾아보기 = 259
