The detail simulation modeling of fully-fed induction generator is investigated through PC based MATLAB/Simulink environment. Generator's stator currents are controlled by indirect vector control method. In this method, generator side converter controls the maximum excitation (air gap flux) by stator d-axis current and controls generator torque by stator q-axis current. Induction generator speed is controlled by tip speed ratio (TSR) upon the wind speed variations in order to generate the maximum output power. The generator torque model is specified as a 3-blade wind turbine with rating, then, the model is simulated under normal operating condition and three different fault conditions. The matlab model designed for fully-fed induction generator based wind farm provides good performance under normal and grid fault conditions. It provides good results for different pwm techniques and fault conditions except the single-phase line to ground fault, which should be verified with real time data from wind farms.
Recently, various building integrated wind power (BIWP) approaches have been used to produce energy by installing wind power generators in high-rise buildings constructed in urban areas. BIWP has advantages in that it does not require support to position the turbine up to the installation height, and the energy produced by the wind turbine can be applied directly to the building. The accurate evaluation of wind speed is important in urban wind power generation. In this study, a wind tunnel test and computational fluid dynamics (CFD) analysis were conducted to evaluate the wind speed for installing wind turbines between buildings. The analysis results showed that the longer the length of the buildings, which had the same height, the larger the wind speed between the two buildings. Furthermore, the narrower the building's width, the higher the wind velocity; these outcomes are due to the increase in the Venturi effect. In addition, the correlation coefficient between the results of the wind tunnel test and the CFD analysis was higher than 0.8, which is a very high value.
The purpose of this study is to compare the part-load performance of a SOFC/GT hybrid power system with three different kinds of load-following operation modes. The primary mode for the part load operation of a hybrid power system is the reduction of supplied fuel (e.g., fuel control mode) to the hybrid system. The other two options, i.e., variable speed and VIGV controls, are related to the reduction of supplied air simultaneously with the reduction of supplied fuel to the system. With the performance analysis of a SOFC/GT hybrid power system, it is concluded that the variable speed con佐ol mode Provides the best performance for the part-load operations. It is also found that the VIGV control mode, with its better performance behavior than the fuel control mode, can be used as an important option for the part-load operation especially in case that the variable speed control mode can not be adopted.
High Speed permanent magnet machines are currently being developed for a number of applications including gas turbine power plants, air conditioning systems, machine tools, gas pumps, high performance vacuum pumps, flywheel energy storage systems, aircraft fuel pumps, and so on. Using a high-speed machine eliminates the necessity of the mechanical gearbox and could certainly increase the system efficiency and reduce the total cost. In addition, a high-speed machine has the advantage of small dimension and low weight, i.e. low weight to power and volume to power ratio. This paper presents a review of some important applications (mostly still under development) where high-speed machines arc used, highlighting the advantages of the technology in each case.
In the paper, the prototype development of a 75kW class microturbine for the distributed generation market is partly presented which has continued with the government funding. In the introduction, an overview of the development of microturbines in the world is presented. A series of development procedures are shown with design, manufacture and self-sustaining tests. During the first year, aerodynamic and structural design/analysis, mechanical design are performed for the compressor, the turbine and the combustor. A premixed lean burn combustor technology is used fur the low emission requirements. Foil air bearings and high-speed motors are employed for higher reliability. The self-sustaining conditions have been successfully achieved with the prototype manufactured engine as a preceding operation.
최근 전세계적으로 재생에너지의 관심이 증가하고 있다. 그 중 많은 관심을 받고 있는 것이 상대적으로 낮은 온도의 폐열을 사용하는 유기랭킨사이클(ORC)이다. 유기랭킨사이클은 기존의 증기터빈사이클과 유사한 기술을 사용하지만 낮은 온도의 폐열을 사용하기 위해서 증기대신 냉매를 작동유체로 사용한다. 작동유체를 냉매로 사용함으로 인해 이상기체 가정을 사용할 수 없고, 이는 ORC 시스템에 이용되는 터빈의 설계를 좀 더 복잡하게 만든다. 또, 냉매의 큰 분자량과 복잡한 분자구조로 인하여 낮은 음속을 가지게 되고 이로 인해서 쉽게 초킹 조건에 접근하게 된다. 본 연구에서 R245fa를 작동유체로 하여 입구온도 $124^{\circ}$에 팽창비 9 의 조건에서 터빈의 효율을 증가시키기 위해 다단으로 설계된 아음속 ORC 터빈을 설계하는 과정과 터빈의 성능에 대하여 설명하고자 한다. 설계된 터빈은 200kW 급의 ORC 발전 시스템에 사용될 예정이다.
Nuclear and thermal power plants must provide the turbines with an appropriate degree of high temperature and high pressure steam, to produce the optimum electricity. Additionally, in the event of system and power system failure during electrical production, the steam is immediately disabled, to protect the turbines and generators rotating at high speed. The plant thus uses a special steam control valve system for turbine control, which is opened by force of the hydraulic servo actuator and closed by a large steel spring force. In this study, the causes of failure of the turbine control valve system, a key device of the power plants, were analyzed, and the causes of failure were improved relative to reliability of the equipment.
Sundaresan, Aakhash;Arunvinthan, S.;Pasha, A.A.;Pillai, S. Nadaraja
Wind and Structures
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제32권3호
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pp.205-217
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2021
Cold regions with high air density and wind speed attract wind energy producers across the globe exhibiting its potential for wind exploitation. However, exposure of wind turbine blades to such cold conditions bring about devastating impacts like aerodynamic degradation, production loss and blade failures etc. A series of wind tunnel tests were performed to investigate the effect of icing on the aerodynamic properties of wind turbine blades. A baseline clean wing configuration along with four different ice accretion geometries were considered in this study. Aerodynamic force coefficients were obtained from the surface pressure measurements made over the test model using MPS4264 Simultaneous pressure scanner. 3D printed Ice templates featuring different ice geometries based on Icing Research Tunnel data is utilized. Aerodynamic characteristics of both the clean wing configuration and Ice accreted geometries were analysed over a wide range of angles of attack (α) ranging from 0° to 24° with an increment of 3° for three different Reynolds number in the order of 105. Results show a decrease in aerodynamic characteristics of the iced aerofoil when compared against the baseline clean wing configuration. The key flow field features such as point of separation, reattachment and formation of Laminar Separation Bubble (LSB) for different icing geometries and its influence on the aerodynamic characteristics are addressed. Additionally, attempts were made to understand the influence of Reynolds number on the iced-aerofoil aerodynamics.
가스터빈 엔진을 모사하기 위한 프로그램을 2차원 CFD 코드를 기반으로 개발 하였다. 압축기와 터빈은 k-$\omega$ SST 난류 모델의 2차원 NS(Navier Stokes) 코드를 이용하였고, 연소기는 lumped method 화학 평형 코드를 바탕으로 완전 혼합 상태에서 연소효율 100%로 가정된 케로신 공기 반응의 생성물 중 대표적인 10종류를 몰분율을 계산, 당량비에 따른 연소기 온도를 예측하였다. 압축기, 터빈에서 로터의 회전에 의한 비정상 유동 현상은 mixing-plane 기법을 이용한 경계면 처리로 그 효과를 나타내었고, 압축기는 연소기로 온도 압력을 주고, 연소기는 터빈으로 온도와 질유량을 전달하나 압력의 변화가 없는 것으로 가정하였다. 이를 바탕으로 아음속 조건에서의 압축기 입구 조건과 터빈 출구 조건, 회전수, 연소기의 당량비를 주는 것만으로 엔진의 성능이 계산 될 수 있는 통합 코드를 구성하였다.
Effects of Weibull shape parameter, k, on capacity factors of wind turbines were investigated. Wind distributions with mean wind speeds of 5 m/s, 6 m/s, 7 m/s and 8 m/s were simulated and used to estimate the annual energy productions and capacity factors of a 2MW wind turbine for various Weibull shape parameters. It was found from the study that the capacity factors of wind turbines are much affected by Weibull shape parameters. When the annual mean wind speed at the hub height of a wind turbine was about 7 m/s, and the air density was assumed to be 1.225 $kg/m^3$, the maximum capacity factor of a 2 MW wind turbine having a rated wind speed of 13 m/s was found to occur with the shape parameter of 2. It was also found that as the mean wind speed increased, the Weibull k parameter which yielded the maximum capacity factor increased. The simulated results were also validated by predictions of capacity factors of wind turbines using wind data measured in complex terrain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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