• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.28-33
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• 2015

In this paper, we propose a near optimal controller design method for permanent magnet synchronous generators (PMSGs) of MW-class direct-driven wind turbine systems based on SDRE (State Dependent Riccati Equation) approach. Using the solution matrix of an SDRE, we parameterize the optimal controller gain. We present a simple algorithm to compute the near optimal controller gain. The proposed optimal controller can enable PMSGs to precisely track the reference speed determined by the MPPT algorithm. Finally, numerical simulation results are given to verify the effectiveness of the proposed optimal controller.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.245-248
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• 2006

The first of korean 750kW gearless type wind turbine is developed. The wind turbine is designed, manufactured and tested by GE regulation and obtained the design certificate by GL. And the performance test is being performed at the demonstration site now. This paper presents the history of development and performance test for 750kW gearless type wind turbine.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.150-157
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• 2005

본 논문에서는 이중여자 유도발전기의 회전자에 back to back 컨버터가 채용된 가변속 풍력터빈 시스템의 모델링과 해석을 나타내었다. 제어시스템의 특성을 파악하기 위해서 시뮬레이션에서는 Psim 프로그램을 사용하여 660[kW] 의 출력정격을 갖는 시스템을 모델로 하였다. 모델링에서는 블레이드 제어 시스템 모델과 회전자와 계통선에 연결된 컨버터 시스템을 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각을 제어하여 정격풍속 이하에서도 최대출력이 발생하도록 하였고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 하여 정격출력을 유지할 수 있도록 하였다. 또한 무효전력을 제어하여 출력의 역률을 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 시뮬레이션 결과 값들과 제주행원 풍력발전 단지에서 운용되고 있는 V47 660[kW] 시스템의 실측 결과들과 서로 비교 검증하여 제안한 해석 방법의 타당성을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.258-264
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• 2018

본 논문은 마이크로 그리드 최적 운영을 위해 Differential Search (DS) 알고리즘을 적용하였다. DS 알고리즘은 이주하는 생물의 유사 브라운 운동 형태의 임의보행 (random-walk)을 모의하여 개발된 알고리즘이다. DS 알고리즘은 다른 최적화 알고리즘과 달리 한 개 이상의 개체를 동시에 사용 할 수 있고, 유사 최적해중에서 전역 최적 해를 선별하는 직진성 특성으로 multi-modal 함수들의 해법을 위한 성공적인 탐색 전력을 지니고 있으며, 높은 비선형성과 불연속성을 갖는 전력계통의 다른 분야에도 효율적으로 적용될 수 있다. 마이크로 그리드 시스템은 풍력 발전기, 디젤발전기, 연로전지 및 태양광 발전기로 구성된다. 풍력 발전기는 가변 출력특성을 이용하여 모델링 하였다. 연료비용과 연료가 전력으로 변환되는 경우의 효율을 포함시켜 시스템의 비용을 최소화 하였으며, 마이크로 그리드 단독 운용에 관해서만 분석하였다. 본 연구는 신재생 에너지원 기반의 마이크로 그리드의 최적 운영에 대해 코딩의 단순성, 빠른 수렴 속도, 정확성 및 효율성을 갖춘 DS 알고리즘을 적용하여 다른 알고리즘의 최적 값과 비교하였다.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제55권6호
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• pp.325-336
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• 2006

This paper deals with the dynamic analysis of variable speed wind power systems with doubly-fed induction generators (DFIG). First, the mathematical modeling of wind farm which consists of turbine rotor, DFIG, rotor side and grid side converter and control systems is presented. In particular, the equation for dynamic modeling of the DFIG and the AC/DC/AC converter is expressed as dq reference frame. And then, on the basis of mathematical modeling for each component of wind farm, dynamic simulation algorithms for speed and pitch angle control of wind turbine and generated active and reactive power control of the DFIG and the AC/DC/AC converter are established. Finally, Using the MATLAB/SIMULINK, this paper presents dynamic simulation model for 6MW wind power generation systems with the DFIG considering distribution systems and performs the dynamic analysis of wind power systems in steady state. Moreover, this paper also presents the dynamic performance for the case when the voltage sag in grid source and phase fault in bus are occurred.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.15-17
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• 2007

The variable speed engine generator set is interested for an isolated power system due to reduced fuel consumption and less emission. However, because of sluggish dynamic behavior of the internal combustion engine the power quality would be degraded during the sudden load power surge, where the power required by the load is not available by the engine due to the reduced engine speed. An isolated power system based on variable speed engine with a super-capacitor bank improves dynamic characteristics under sudden load change, and power quality, fuel consumption, and pollutants can be reduced remarkably. Also, it is verified by the computer simulation that the inverter of 3phase-4leg is compatible to the isolated power system with unbalanced load. In this paper, the feasibility of the system has been verified based on a 26kw commercial diesel engine system.

• 전기학회논문지
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• 제65권4호
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• pp.533-538
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• 2016

In a power grid that has a high penetration of wind power, the highly-fluctuating output power of wind turbine generators (WTGs) adversely impacts the power quality in terms of the system frequency. This paper proposes a power smoothing scheme of a variable-speed WTG that can smooth its fluctuating output power caused by varying wind speeds, thereby improving system frequency regulation. To achieve this, an additional loop relying on the frequency deviation that operates in association with the maximum power point tracking control loop, is proposed; its control gain is modified with the rotor speed. For a low rotor speed, to ensure the stable operation of a WTG, the gain is set to be proportional to the square of the rotor speed. For a high rotor speed, to improve the power smoothing capability, the control gain is set to be proportional to the cube of the rotor speed. The performance of the proposed scheme is investigated under varying wind speeds for the IEEE 14-bus system using an EMTP-RV simulator. The simulation results indicate that the proposed scheme can mitigate the output power fluctuation of WTGs caused by varying wind speeds by adjusting the control gain depending on the rotor speed, thereby supporting system frequency regulation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.88-92
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• 2017

풍력은 자원이 풍부하고, 끊임없이 재생되며, 공해물질 배출이 없어서 친환경적인 점에서 화석에너지 고갈 시에 대비한 유망한 대체 에너지원으로서 각광받는 에너지이다. 풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 수평축 풍력발전기와 수직축 풍력발전기로 구분되며, 수직축은 발전효율이 낮은 단점이 있는 반면에 바람의 방향에 영향을 받지 않아 요잉 시스템이 필요가 없어 구조가 간단하고, 저 풍속에서도 풍력발전이 가능한 장점이 있어 현재 소형 수직축 풍력발전기가 주목받고 있다. 본 연구에서는 저 풍속에서도 발전 가능한 자이로밀형, 힌지형, 양문형의 블레이드 형태에 따른 소형 수직형 풍력발전기를 이용하여 1m/s~11m/s의 가변풍속에 따른 발전기의 출력전압 및 출력전류를 분석하였다. 연구결과 최대풍속 11m/s일 때 발전기 출력전압은 양문형 블레이드를 적용 시 자이로밀형 블레이드보다 67%, 힌지형 블레이드보다 9%가 증가되었으며, 발전기 출력전류는 양문형 블레이드를 적용 시 자이로밀형 블레이드보다 93%, 힌지형 블레이드보다 5%가 증가되었다. 본 연구를 통해 저풍속 및 고풍속에서의 발전이 용이한 양문형 블레이드의 우수한 출력특성과 실용화 가능성을 확인하였다.

• 전기학회논문지
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• 제58권7호
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• pp.1313-1320
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• 2009

This paper analyzes the steady-state operating characteristics of doubly-fed induction generator(DFIG) and fixed-speed induction generator(FSIG) in wind turbine system. It also presents a modeling and simulation of a grid-connected wind turbine generation system for dynamics analysis on MATLAB/Simulink, and compares the responses between DFIG and FSIG wind turbine systems with respect to wind speed variation, 3-phase fault and 1-phase ground fault of the network. Simulation results show the variations of generator's active/reactive output, rotor speed, terminal voltage, fault current, etc. Case studies demonstrate that DFIG illustrates better performance compared to FSIG.

• 전기학회논문지
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• 제67권6호
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• pp.695-701
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• 2018

For a power grid that has a high wind penetration level, when wind speeds are continuously fluctuating, the maximum power point tracking (MPPT) operation of a variable-speed wind turbine (VSWT) causes the significant output power fluctuation of a VSWT, thereby significantly fluctuating the system frequency. In this paper, an improved power-smoothing scheme of a VSWT is presented that significantly mitigates the frequency fluctuation caused by varying wind speeds. The proposed scheme employs an additional control loop based on the frequency deviation that operates in combination with the MPPT control loop. To improve the power-smoothing capability of a VSWT in the over-frequency section (OFS), the control gain of the additional loop, which is set to be inversely proportional to the rotor speed, is proposed. In contrast, the control gain in the under-frequency section is set to be proportional to the rotor speed to improve the power-smoothing capability while avoiding over-deceleration of the rotor speed of a VSWT. The proposed scheme significantly improves the performance of the power-smoothing capability in the OFS, thereby smoothing the frequency fluctuation. The results clearly demonstrate that the proposed scheme significantly mitigates the frequency fluctuation by employing the different control gain for the OFS under various wind penetration scenarios.