• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.274-277
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• 2008

Pohang Wind Energy Research Center (PoWER-C) is developing a 3 MW Radial Flux Permanent Magnet (RFPM) Synchronous Generator for offshore Wind Energy Converter (WEC). The blade rotor rpm is 15.7 and the gear ratio is set to be 92.93. The nominal generator rpm at the rated load is about 1459. Baseline design with surface mounted PM magnets are completed. However, there is some concern about the excessive eddy current heating in the magnets. To alleviate this problem, another design with embedded magnet is going on. With embedded magnets, the generator length should be increased to compensate the increased flux leakage. But the field fluctuation in the magnets due to the slots are greatly reduced. This means less eddy currents and lower magnet operating temperature. In this report, engineering efforts for embedded rotor is presented.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.15-22
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• 2009

본 논문은 소형 풍력발전용 영구자석형 동기발전기에서 고정자 자속과 역기전력을 이용한 센서리스 제어방법을 제안한다. 기존의 다이오드와 DC-부스트 컨버터를 사용한 소형 풍력발전용 컨버터와는 달리 2-Leg 3상 PWM 컨버터를 사용하여 발전기를 구동한다. 이는 기존의 컨버터와 비교하여 가격적으로 뒤지지 않으며, 발전기의 벡터제어가 가능하여 최대출력 제어시 발전 효율향상을 확인할 수 있다. 그리고 센서리스 제어 알고리즘을 적용하여 속도 측정을 위해 사용되는 엔코더를 제거하므로 시스템의 가격을 저감시킨다. 제안된 알고리즘은 PSIM 시뮬레이션을 사용하여 컨버터 제어 성능과 발전기의 최대 출력 제어의 타당성을 검증한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1108_1109
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• 2009

본 논문은 계통연계형 열병합 발전의 동작특성을 시뮬레이션을 통해 분석하는데 목적이 있다. 계통연계형 열병합 발전은 가스엔진, 영구자석형 동기발전기, 전력변환기로 구성되어 있는 것을 모델링하였다. 본 연구에서는 가스엔진이 일정속도로 동작하고 다극형 영구자석형 발전기에서 생산되는 400Hz 출력을 컨버터와 인버터로 구성되어 있는 전력변환기를 통해 상용주파수의 교류로 전력계통과 연계하는 것을 모의 하였다. 시뮬레이션은 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용하였고 시뮬레이션모델을 통해 다양한 시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 실제모델의 축소 모형을 설계하여 하드웨어 시뮬레이터를 제작하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.423-426
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• 2007

Pohang Wind Energy Research Center (PoWER-C) is developing a 3 MW Radial Flux Permanent Magnet (RFPM) Synchronous Generator for offshore Wind Energy Converter (WEC). The rotor rpm is 15.7 and the gear ratio is set to be 92.93. The nominal generator rpm at the rated load is about 1459. To reduce the switching loss in the power electronics, the maximum frequency is limited to 100 Hz. This requirement limits the number of pole to six or eight. Permanent magnet excitation is assumed for higher energy yield and higher efficiency. In this report, the requirements and the first efforts for the physics design are described.

• 풍력에너지저널
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• 제5권1호
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• pp.50-55
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• 2014

Surface Permanent-Magnetic-Synchronous-Generator (SPMSG) discussed in the present study has operational characteristics such as high rotational speed over 1,000 rpm and centrifugal force of 12 kN·m for each magnet. Structure-development analysis for the minimization of rotor-core weights and the maximization of thermal emission is performed by applying the aluminum-laminated cap which combines the advantages of IPM and SPM in order to overcome the difficulty that attaching the magnet to rotor-core only with an adhesive. In this study, the simulations in terms of structure and electromagnetic were performed with the variable parameters such as shape and thickness of laminated-cap and division method of magnet. As a result, condition for minimized centrifugal force with minimum loss is derived.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.755-760
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• 2016

근래에는 신재생에너지를 이용한 독립적인 발전기의 수요가 증가하고 있는 추세이며 그 중에서 소형 풍력발전기의 개발 또한 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 소형 풍력발전기는 목적에 따라 단순화 및 소형화가 가능하도록 영구자석이 주로 쓰인다. 하지만 영구자석 동기기는 구조적인 원인으로 인하여 코깅토크를 수반하고 이는 소음과 진동의 원인이 된다. 코깅토크는 영구자석이나 코어의 형상에 의해 변하며 적절한 설계기법으로 코깅토크를 저감시킬 수 있다. 본 논문에서는 영구자석의 형상변화를 통해 소형 풍력발전기에 많이 사용되는 표면부착형 영구자석 동기전동기의 코깅토크를 저감시키는 설계기법을 제시하였다. 코깅토크를 줄일 수 있는 영구자석의 형상을 구하는 데에는 확률론적 최적화기법의 일종인 진화론적 최적화기법을 사용했다. 최적화 기법을 적용할 때에 설계변수로는 영구자석의 폭을 조절하는 각도와, 영구자석의 외경을 조절하는 반지름을 설정하였다. 제시된 설계기법을 사용해서 극/슬롯의 조합이 8극/18슬롯이고 출력이 300W급인 풍력발전기를 설계하고 코깅토크와 출력전압 등의 특성을 계산했다. 계산결과에 의하면 초기모델에 비해 최적화모델에서 코깅토크와 토크리플 모두가 감소해서, 본 연구에서 제시한 설계기법이 코깅토크를 줄이는 데에 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.423-426
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• 2009

POSTECH Graduate School of Wind Energy is trying to upgrade the PMSG used for Unison U50 to 900 kW class. Intensive optimization efforts are carried out the reduce the axial size and total weight of the generator while increasing the rated output to 900 kW. The generator features 3.32m stator inner radius, 671mm stator length, 84 pole, 25 rated rpm and 31.6kN/$m^2$ shear force density. To reduce the gross weight, the stronger magnetic material is applied with optimal magnet size resulting lowest cogging torque. Also, instead of stator skewing the stator, the magnet position along the circumference is optimized to further reduce the cogging torque. This scheme eliminates the stator skewing procedure and may enhance the productivity. This method also reduces the total harmonic distortion. In this report, upgrade method, no-load line to line voltage and phase voltage, cogging torque, loss calculations and thermal analysis are presented.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.676-677
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• 2015

본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기로 Belt-Type ISG(Integrated Starter Generator)를 설계하였다. 전동기는 저속영역에서 동손이 크고, 고속 영역에서는 철손의 비중이 크게 나타난다. ISG의 경우 전동기로 동작하는 저속영역은 동작시간이 짧기에 효율이 크게 중요하지 않지만 발전기동작은 고속영역에서 장기간 이루어지기에 이 구간에서 효율을 높이는 것이 중요하다. 특히 분포권에서는 전체 손실성분 중에서 회전자의 영구자석 기본파와 고조파 기자력에 의해 발생하는 치에서의 철손이 가장 큰 비중을 차지한다. 본 논문에서는 분포권에서의 철손에 대해서 분석하고 주된 손실의 원인인 치에서의 철손을 저감하는 설계를 수행하여 효율을 향상시켰다.

• 풍력에너지저널
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• 제2권2호
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• pp.54-60
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• 2011

A PMSG in variable speed wind turbine needs to know the position of rotor for vector control. Since the position sensor has the disadvantage in terms of cost, complexity of the system, a sensorless algorithm is needed. The sensorless strategy using the back EMF estimation is used for PMSG Wind Turbine. This algorithm is comparatively easy to implement than other strategies. This paper introduces the application of stable sensorless control for 2MW direct drive PMSG. In order to confirm the sensorless algorithm, the implementation is proceeded using 2MW direct drive PMSG from no-load condition to full-load condition. To drive 2MW PMSG artificially, 2MW PMSG connected PMSG through the mechanical coupling.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.796_797
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• 2009

1kW급 저소음 수직형 풍력발전기용 동기발전기 설계에 대해 설명한다. 낮은 풍량에 유리한 수직형 블레이드 특성에 맞춰 발전기는 코깅 토크가 낮아야 하며, 고효율화를 위해 다극형 설계가 유리하다. 현제 국내 수직형 풍력에 적합한 발전기가 대부분이며 수직형 풍력발전기에 적합한 낮은 코깅 토크의 발전기는 일반화 되어있지 않다. 본 논문에서는 동기발전기 최적 설계를 통해 코깅토크를 최소화 시켰고, 다극형 형태를 통해 낮은 풍량에서 고효율 출력을 만들어낼 수 있도록 200rpm에서 역기전력 96V, 1kw의 정격출력을 가지도록 설계 하였다. 수직축형태의 블레이드에 구조에 맞춰 축계통형 발전기 구조를 가지고 있고, 유한요소해석법을 이용 회전자, 고정자, 권선법, 영구자석 등의 구조를 최적화 시켰다.