This paper presents a axial flux permanent magnet synchronous generator(AFPMSG), which is suitable for both vertical-axis and horizontal-axis wind turbine generation system. The design and construction features of the AFPMSG are reviewed. The characteristic analysis is performed such as cogging torque and e.m.f waveform, with the aid of a 3D finite element method. The experimental results confirm the characteristic analysis developed.
A series of coupled time domain simulations considering stochastic waves and wind based on five 1-h time-domain analyses are performed in normal operating conditions. Power performance and tower base Fore-Aft bending moment and pitching motion response of the floating spar-buoy wind turbine with 2 MW direct-drive PMSG have been analyzed by using HAWC2 that account for aero-hydro-servo-elastic time domain simulations. When the floating spar-buoy wind turbine is tilted in the wind direction, maximum of platform pitching motion is close to $4^{\circ}$. Statistical characteristics of tower base Fore-Aft bending moment of floating spar-buoy wind turbine are compared to that of land-based wind turbine. Maximum of tower base Fore-Aft bending moment of floating spar-buoy wind turbine and land-based wind is 94,448 kNm, 40,560 kNm respectively. This results is due to changes in blade pitch angle resulting from relative motion between wave and movement of the floating spar-buoy wind turbine.
가변속 직접 구동형 영구자석 농기발전기와 감속기(38:1)를 2 MW의 유도전동기축에 직결로 결합하여 유도전동기의 속도제어 통하여 발전기 단자전압을 인버터의 출력으로 계통에 전력을 전송하는 시험을 전기연구원에서 수행하였다. 인버터 출력 60 Hz의 상용전원으로 계통과 연계되는 동기발전기의 정격출력은 800 kW이며, 손실분을 제외한 인버터의 정격출력은 750 kW이다. 동기발전기는 속도 9 rpm에서 발전을 시작하여 정격속도인 25 rpm에서 정상적인 출력을 내도록 되어있다. 시험은 유도전동기 속도를 가변으로 각각의 속도에서 발전기 단자전압과 토오크를 측정하고, 정격속도에서 토오크 제어를 통한 최대전력을 측정하였다. 본 논문에서는 시험결과 분석 및 계통사고, 발전기 단락사고와 같은 극한상황에서 전력변환 장치를 보호하기 위한 보호시스템에 대한 국내 규정에 준하는 시험에 대한 결과를 보이고자 한다.
Kim, Dong-Sok;Sung, Il-Kwon;Kim, Jang-Mok;Park, Gwan-Soo;Kim, Han-Deul;Shin, Pan-Seok
Proceedings of the KIEE Conference
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2005.10c
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pp.47-49
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2005
최근의 선박 추진시스템은 기존의 엔진, 터빈 둥의 구동 원에서 선박의 발전기로부터 선체 외부의 프로펠러와 일체형으로 구성된 모터를 구동하여 추진하는 전기추진식으로 변화되고 있다. 특히, 히토류계 영구자석재질의 발달로 인하여 대형선박의 추진을 위한 대용량 자석계자형 BLDC와 영구자석형 동기전동기의 설계 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 여전히 MW급 대용량 BLDC 추진전동기의 설계 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 5MW급 대용량 BLDC 추진전동기 설계 연구를 진행하였으며, 그 결과 슬롯 수에 의한 고정자 형상이 다른 3가지 타입의 인버터 내장형 MW급 모델을 설계하였다. 그리고 이들 모델들을 정자계 유한요소법을 이용하여 해석함으로써 고정자 형상에 따른 회전특성을 분석하였고, 이를 바탕으로 본 설계 조건에 적합한 고정자 형상 설계 방향을 제시하였다.
Kim, Hong-Woo;An, Hae-Joon;Jang, Gil-Soo;Kim, Sung-Soo;Ko, Hee-Sang
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.23
no.8
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pp.116-123
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2009
This study performs modelling and simulation of permanent magnetic synchronous generator wind turbine by using Matlab & Simulink. In simulation, change of wind velocity, change of load, and voltage decrease of infinite bus are performed. Through such simulation, different with wiring system that there is only existing load, this study can confirm problems and voltage changing characteristics, which can occur in distributed electric power that load and electric power is mixed and operated, especially, in interconnecting with wind power generation.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.10
no.6
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pp.610-617
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2005
A variable speed wind turbine simulation model for grid connection is developed based on PSCAD/EMTDC. The model consists of wind model, rotor dynamics, synchronous generator, power converter, transformer, distribution line and infinite bus. Implementation of blade characteristics and power converter control strategies are included. Several transient case studies are performed including wind speed change, local load change and grid-side voltage unbalance using developed simulation model. The results of this work can be utilized for study of actual interaction between wind turbine and grid for reliable operation and protection of power system.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.15
no.4
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pp.296-308
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2010
This paper proposes a design of the three-parallel converter system and grid-connection technique for a PMSG based wind turbine systems. The back-to-back converter of the PMSG based wind turbine system is directly connected to the grid so that both the power devices and the filters are needed to have large power ratings. The three-parallel converter configuration can reduce the required power ratings of the devices and filters. However, the three-parallel converter can cause circulating currents. These circulating currents can be suppressed by sellecting proper inner inductance at each leg. An LCL filter design is used to meet the THD regulations. The latent resonance caused by the LCL filter is compensated by an active damping method without additional loss. The decline of the power quality caused by the unbalanced and distorted grid voltages is also compensated with an additional compensation algorithm. The simulation and experimental results show that the proposed system and compensation methods are effective for the wind turbine systems.
Kim, Gyeong-Hun;Park, Min-Won;Yu, In-Keun;Jeon, Jin-Hong;Ahn, Jong-Bo
Proceedings of the KIEE Conference
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2011.07a
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pp.1292-1293
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2011
Electric double layer capacitor (EDLC) is used to overcome power quality problem caused by output power oscillation of wind turbines. A novel EDLC application for permanent magnet synchronous generator type wind power generation system is proposed in this paper. The structure of the proposed system is cost-effective and efficient. The proposed system including an EDLC is modeled and analyzed by PSCAD/EMTDC. The simulation results show the effectiveness and major features of the proposed system.
Kim, Bong-Ju;Park, Su-Kang;Moon, Jae-Won;Kwon, Byung-Il
Proceedings of the KIEE Conference
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2011.07a
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pp.936-938
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2011
This paper suggests the slot wedge shape for reducing the cogging torque of a gearless type direct-drive permanent magnet synchronous generator with open slot shape. To achieve this, we are designed the appropriate specifications of the permanent magnet synchronous generator by selected the appropriate material of slot wedge and various slot wedge shapes. The PMSG models were analyzed by finite element method. Finally, we have suggested appropriate material of slot wedges and its shape which has benefit to further reducing cogging torque and preventing decreasing of the generating power.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.25
no.2
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pp.69-79
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2011
This paper proposes a new fuzzy speed control method based on Takagi-Sugeno fuzzy method of permanent magnet synchronous generators(PMSM) for variable-speed wind turbine systems. The proposed fuzzy speed controller consists of the control terms that compensate for the nonlinearity of PMSG and the control terms that stabilize the error dynamics. The conditions are derived for the existence of the proposed speed controller, and the gain matrices of the controller are given. The proposed control method can guarantee that the PMSG can effectively track the speed reference which is calculated through the MPPT control and can reduce the fluctuations of the generated power under even fast random wind conditions. To verify the performance of the proposed fuzzy speed controller, the simulation results are demonstrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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