Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.20
no.6
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pp.852-857
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2010
As the wind has become one of the fastest growing renewable energy sources, the key issue of wind energy conversion systems is on how to efficiently operate the wind turbines in a wide range of wind speeds. In general, the wind speed is the main factor that impact on the dynamics of wind turbine system. Wind turbine algorithms are thus required to improve the performance of wind speed measurements. However, the accurate measurement of the effective wind speed using wind gauge and similar sensors is difficult such that control systems are needed for wind speed estimation using various techniques. Therefore, this research suggests the Maximum Power Point Tracking (MPPT) method for tracking the wind speed based on neural networks. Design experiments were carried out in laboratory environment to validate the application of the proposed method.
Kim, Tae-Hyung;Lee, Seung-Min;Kim, Ho-Geon;Lee, Soo-Gab
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2009.11a
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pp.465-465
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2009
Wind power is one of the most reliable renewable energy sources and the installed wind turbine capacities are increasing radically every year. Although wind power has been favored by the public in general, the problem with the impact of wind turbine noise on people living in the vicinity of the turbines has been increased. Low noise wind turbine design is becoming more important as noise is spreading more adverse effect of wind turbine to public. This paper demonstrates the design of 10 kW class wind turbines, each of three blades, a rotor diameter 6.4m, a rated rotating speed 200 rpm and a rated wind speed 10 m/s. The optimized airfoil is dedicated for the 75% spanwise position because the dominant source of a wind turbine blade has been known as trailing edge noise from the outer 25% of the blade. Numerical computations are performed for incompressible flow and for Mach number at 0.145 and for Reynolds numbers at $1.02{\times}10^6$ with a lift performance, which is resistant to surface contamination and turbulence intensity. The objective in the low design process is to reduce noise emission, while sustaining high aerodynamic efficiency. Dominant broadband noise sources are predicted by semi-empirical formulas composed of the groundwork by Brooks et al. and Lowson associated with typical wind turbine operation conditions. During the airfoil redesign process, the aerodynamic performance is analyzed to minimize the wind turbine power loss. The results obtained from the design process show that the design method is capable of designing airfoils with reduced noise using a commercial 10 kW class wind turbine blade airfoil as a basis. The new optimized airfoil clearly indicates reduction of total SPL about 3 dB and higher aerodynamic performance.
This study is to develop a 1kW-class horizontal axis wind turbine(HAWT) rotor blade which will be applicable to relatively low wind speed regions in southwest islands in Korea. Shape design of 1kW-class small wind turbine rotor blade is carried out using a blade profile with relatively high lift to drag ratio by blade element momentum theory(BEMT). Aerodynamic analysis on the newly designed rotor blade is performed with the variation of tip speed ratio. Power coefficient and pressure coefficient of the designed rotor blade are investigated according to tip speed ratio.
This paper presents a design of vertical axis Darrieus wind turbine for wind-power generating system. The wind turbine consists of two troposkien blades, diameter is 10m approximately, and chord length 380mm, tip ratio speed 4. The design of turbine is laid for the main data of rated wind speed 10m/s, turbine speed 78rpm, the generating power is estimated to 25kW, and this is contorted to commercial power line by means of three phase synchronous generator-inverter system.
This paper presents an approach for evaluating directionality effects for both wind speeds and wind loads in hurricane-prone regions. The focus of this study is on directional wind loads on low-rise structures. Using event-based simulation, hurricane directionality effects are determined for an open-terrain condition at various locations in the southeastern United States. The wind speed (or wind load) directionality factor, defined as the ratio of the N-year mean recurrence interval (MRI) wind speed (or wind load) in each direction to the non-directional N-year MRI wind speed (or wind load), is less than one but increases toward unity with increasing MRI. Thus, the degree of conservatism that results from neglecting directionality effects decreases with increasing MRI. It may be desirable to account for local exposure effects (siting effects such as shielding, orientation, etc.) in design. To account for these effects in a directionality adjustment, the factor described above for open terrain would need to be transformed to other terrains/exposures. A "local" directionality factor, therefore, must effectively combine these two adjustments (event directionality and siting or local exposure directionality). By also considering the direction-specific aerodynamic coefficient, a direction-dependent wind load can be evaluated. While the data necessary to make predictions of directional wind loads may not routinely be available in the case of low-rise structures, the concept is discussed and illustrated in this paper.
Wind speed data from Nepal and adjoining countries have been analyzed to estimate an extreme wind speed climatology for the region. Previously wind speed information for Nepal was adopted from the Indian National Standard and applied to two orographically different regions: above and below 3000 m elevation respectively. Comparisons of the results of this analysis are made with relevant codes and standards. The study confirms that the assigned basic wind speed of 47 m/s for the plains and hills of Nepal (below 3000 m) is appropriate, however, data to substantiate a basic wind speed of 55 m/s above 3000 m is unavailable. Using a composite analysis of 15 geographically similar stations, the study also generated 435 years of annual maxima wind data and fitted them to Type I and Type III extreme value distributions. The results suggest that Type III distribution may better represent the data. The findings are also consistent with predictions made by Holmes and Weller (2002) and to a certain extent those of Sarkar et al. (2014), but lower than the analysis undertaken by Lakshmanan et al. (2009) for northern India. The study also highlights that the use of a load factor of 1.5 on wind load implies lower strength design MRI's of around 260 years compared to the 700 years of ASCE 7-22.
Kim, Sang-Youp;Choi, Jai-Sung;Hwang, Kyung-Sung;Hwang, Kyung-Soo
International Journal of Highway Engineering
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v.11
no.2
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pp.45-54
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2009
Despite vehicle instability problems caused by gusts of wind on freeways located in mountain or seaside areas, current national highway design standards overlook their detrimental effects, and if higher design speed freeways being proposed now by the government are in operation, the strong effect of the gust of wind becomes a highway alignment design issue. This paper presents the vehicle movements and their resulting safety effects by checking vehicle sliding and overturn based on vehicle dynamic analysis for the case when a gust of wind blows to vehicles negotiating curves on higher speed freeways. In this analysis, vehicle types, curve radii, motorist responsive time to vehicle driving path changes, and vehicle speeds are systematically arranged to get vehicle sliding and overturn values in each different conditions. The results showed that there were little overturn possibilities when wind speed would stay in 50m/sec with higher than 600 meter curve radii. Interestingly it was also found in sliding checks that, although being safe at less than 15.0m/sec wind speed levels, there appeared the need of vehicle travel prohibitions when the wind speed could exceed 25.0m/sec level. The findings in this research is of information in future higher speed freeway designs, and particularly useful when designing freeways passing frequent gust wind areas.
Nam, Yoon-su;Jo, Jang-whan;Lim, Chang-Hee;Park, Sung-su;Bottasso, Carlo L.
Journal of Wind Energy
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v.2
no.1
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pp.74-81
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2011
This paper deals with the application of LQ control to the power curve tracking control of wind turbine. However, two more additional tasks are required to apply the LQR theory to wind turbine control. One is the tracking problem instead of regulation, because the wind turbine is controlled as variable speed and variable pitch. The other is LQ integral control., because the rotor speed should be tightly controlled without any steady state error. Starting from the analysis of wind characteristics, design requirement of a wind turbine control system is defined. A design procedure of LQ tracking with integral control is introduced. The performance of LQ tracking system is analyzed and evaluated by numeric simulation.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.2
no.4
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pp.478-485
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2013
This paper focuses on the design and control of a new concept for wind turbines with a planetary gearbox to realize a power split. This concept, where the generated wind power is split into two parts, is to increase the utilization of the wind power and may be particularly suitable for large scale off-shore wind turbines. In order to reduce the cost of the power electronic devices, a synchronous generator, which is driven by the planetary gear, is directly connected to the power grid without electronic converter. A servo drive, which functions as the control actuator, is connected to the power grid by a power electronic converter. With small scale power electronic device, the current harmonics can also be reduced. The speed of the main shaft is controlled to track the optimal tip speed ratio. Meanwhile the speed of the synchronous generator is controlled to stay at the synchronous speed. The minimum rated power of the servo motor and the converter, is studied and discussed in this paper. Different variants of the wind turbine with a planetary gear are also compared. The controller for optimal tip speed ratio and synchronous speed tracking is given.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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