A target of this paper is to get some elementary experimental data on the energy harvesting using a piezoelectric material. A THUNDER series piezo material (TH7-R), which has been developed by NASA engineer is selected for this study. In order to provide a mechanical energy to the piezoelectric material, a mechanical motion vibrator and its driving electronics are designed. Using a simple PWM control, the excitation frequency of vibrating mechanical motion is varied. The generated electric power as a function of the excitation frequency is monitored and analyzed. This initial experiment shows a possible energy source using a piezoelectric material for the application to low-power consumed small electronic devices such as RFID, MEMS, and etc.
This paper presents a voltage and frequency controller (VFC) for a 4-wire stand-alone wind energy conversion system (WECS) employing an asynchronous generator. The proposed VF con-troller consists of a three leg IGBT (Insulated Gate Bipolar Junction Transistor) based voltage source converter and a battery at its DC bus. The neutral terminal for the consumer loads is created using a T-connected transformer, which consists of only two single phase transformers. The control algorithm of the VF controller is developed for the bidirectional flow capability of the active power and reactive power control by which it controls the WECS voltage and frequency under different dynamic conditions, such as varying consumer loads and varying wind speeds. The WECS is modeled and simulated in MATLAB using Simulink and PSB toolboxes. Extensive results are presented to demonstrate the capability of the VF controller as a harmonic eliminator, a load balancer, a neutral current compensator as well as a voltage and frequency controller.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.4
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pp.566-572
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2013
A microgrid is a small scale power system. The microgrid is operated in two operation modes, the grid-connected mode and the islanded mode. In the islanded mode, the frequency of a microgrid should be maintained constantly. For this, the balance between power supply and power demand during islanded mode should be met. In general, energy storage systems (ESSs) are used to solve power imbalance. In this paper, the frequency control effect of a Lithium-ion battery energy storage system (Li-ion BESS) has been tested on the hardware-in-the loop simulation (HILS) system environment.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2014.10a
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pp.771-772
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2014
In this paper, the integrated design method of suction muffler in compressor was studied. There are three things to consider when designing this. First, the transmission loss was maximized to consider the noise reduction. Second, dissipation energy of fluid flow was minimized for energy efficiency. Finally, acoustical resonance frequency of suction muffler was controlled because energy efficiency can be increased by supercharging of refrigerant. Therefore, suction muffler was designed to have the specific resonance frequency. The input impedance was used for designing target acoustical resonance frequency. Topology optimization was used for optimization method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.9
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pp.2764-2781
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2024
Federated learning (FL) has been proposed as an emerging distributed machine learning framework, which lowers the risk of privacy leakage by training models without uploading original data. Therefore, it has been widely utilized in the Industrial Internet of Things (IIoT). Despite this, FL still faces challenges including the non-independent identically distributed (Non-IID) data and heterogeneity of devices, which may cause difficulties in model convergence. To address these issues, a local surrogate function is initially constructed for each device to ensure a smooth decline in global loss. Subsequently, aiming to minimize the system energy consumption, an FL approach for joint CPU frequency control and bandwidth allocation, called FCBAFL is proposed. Specifically, the maximum delay of a single round is first treated as a uniform delay constraint, and a limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno bounded (L-BFGS-B) algorithm is employed to find the optimal bandwidth allocation with a fixed CPU frequency. Following that, the result is utilized to derive the optimal CPU frequency. Numerical simulation results show that the proposed FCBAFL algorithm exhibits more excellent convergence compared with baseline algorithm, and outperforms other schemes in declining the energy consumption.
Power consumed by modern computer systems, particularly servers in data centers has almost reached an unacceptable level. However, their energy consumption is often not justifiable when their utilization is considered; that is, they tend to consume more energy than needed for their computing related jobs. Task scheduling in distributed computing systems (DCSs) can play a crucial role in increasing utilization; this will lead to the reduction in energy consumption. In this paper, we address the problem of scheduling precedence-constrained parallel applications in DCSs, and present two energy- conscious scheduling algorithms. Our scheduling algorithms adopt dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) to minimize energy consumption. DVFS, as an efficient power management technology, has been increasingly integrated into many recent commodity processors. DVFS enables these processors to operate with different voltage supply levels at the expense of sacrificing clock frequencies. In the context of scheduling, this multiple voltage facility implies that there is a trade-off between the quality of schedules and energy consumption. Our algorithms effectively balance these two performance goals using a novel objective function and its variant, which take into account both goals; this claim is verified by the results obtained from our extensive comparative evaluation study.
Vortex-induced vibrations are a type of flow-induced vibrations caused by alternating lift forces. With increasing demand for renewable energy, the application of vortex-induced vibrations to renewable energy has been widely studied. Vortex-induced vibrations for aquatic clean energy (VIVACE) converter is a renewable energy device that generates electricity from rivers or oceans using vortex-induced vibrations. To increase the design life and power harnessing capacity of the VIVACE converter, the estimation of fluid forces due to vortex-induced vibrations is essential. Herein, vortex-induced vibrations were experimentally tested, and their amplitude and frequency response were measured. The amplitude results showed four different branches: initial branch, upper branch, lower branch, and desynchronization range. According to the fluid force coefficient results, the maximum lift coefficient occurred at the upper branch. Additionally, a mathematical model is proposed to estimate fluid forces due to vortex-induced vibrations without using measurement devices. This mathematical model enables the estimation of fluid force coefficients and phase lag using amplitude and frequency response of vortex-induced vibrations.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.6
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pp.661-668
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2012
Wireless sensor network is one of prospective methods for railway monitoring due to the long-term operation and low-maintenance performances. How to supply power to the wireless sensor nodes has drawn much attention recently. In railway monitoring, the idea of converting ambient vibration energy from vibration of railway track induced by passing trains to electric energy has made it a potential way for powering the wireless sensor nodes. In this paper, a bimorph cantilever piezoelectric energy harvester was designed based on a single degree-of-freedom model. Experimental test was also performed to validate the design. The first natural frequency of the bimorph piezoelectric energy harvester was decreased from 117.1 Hz to 65.2 Hz by adding 4 gram tip mass to the free end of the 8.6 gram energy harvester. In addition, the power generation of the piezoelectric energy harvester with 4 gram tip mass at resonant frequency was increased from 0.14 mW to 0.74 mW from $2.06m/s^2$ base excitation compared to stand-alone piezoelectric energy harvester without tip mass.
This paper presents a novel prototype of the utilityinteractive voltage source type sinewave pulse modulated power inverter using a high-frequency flyback transformer link. The proposed power conditioner circuit for the solar photovoltaic generation and small scale fuel cell has an isolation function due to the safety of the power processing system, which is more cost effective and acceptable for the small-scale distributed renewal energy conditioning and processing systems. The discontinuous current mode(DCM) of this power processing conversion circuit is applied to implement a simple circuit topology and pulse modulated control scheme. Its operation principle is described on the basis of simulation evaluations and theoretical considerations. The simulation results obtained herein prove that the proposed inverter outputs with sinusoidal waveforms and unity power factor currents are synchronized to the main voltage in utility power source grid. In this paper, the soft switching topology of highfrequency linked sinewave pulse modulation inverter is proposed and discussed.
The megacity Istanbul was struck by an earthquake on September 26, 2019, with a moment magnitude (Mw) of 5.8. The mainshock was followed by many aftershocks. Although the peak ground acceleration (PGA) of the mainshock was as low as 0.08 g, its effect has been more than expected. The intensive reconnaissance studies were accomplished in the highly populated Zeytinburnu and Pendik districts of Istanbul. While the earthquake (EQ) was relatively smaller concerning record-specific intensity measures; the damages such as concrete spalling in reinforced concrete (RC) members, detachment and diagonal cracking of infill walls in RC frames as well as cracks in masonry structures were reported from non-engineered and some engineered buildings. Many studies in the literature state that record-specific intensity measures are not sufficient to evaluate the seismic performance of the structures. The structure-specific intensity measures, soil characteristics, as well as significant duration, energy, and frequency content of EQs should be considered for the evaluation. Dependently, the frequency and energy contents of the Istanbul Earthquake are evaluated to discuss the possible reasons for the perceived effects and the damages. It is concluded that the EQ caused resonance effects on a variety of structures because of its complex frequency content as well as rather low building quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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