International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.3
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pp.197-205
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2009
Since large-scale commercial wind turbine generator systems such as MW-class wind turbines are becoming widely operated, the vibration and distortion of the blade are becoming larger and larger. Therefore the soft structure design instead of the solid-design is one of the important concepts to reduce the structural load and the cost of the wind turbine rotors. The objectives of the study are development of the fluid-structure coupled analysis code and evaluation of soft rotor-blade design to reduce the unsteady structural blade load. In this paper, fluid-structure coupled analysis for the HAWT rotor blade is performed by free wake panel method coupled with hinge-spring blade model for the flapwise blade motion. In the model, the continuous deflection of the rotor blade is represented by flapping angle of the hinge with one degree of freedom. The calculation results are evaluated by comparison with the database of the NREL unsteady aerodynamic experiment. In the analysis the unsteady flapwise moments in yawed inflow conditions are compared for the blades with different flapwise eigen frequencies.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.53
no.12
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pp.691-699
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2004
SRM(Switched Reluctance Motor) drives require the accurate position information of the rotor. These informations are generally provided by a tacho generator or digital shaft-position encoder These speed sensors lower the system reliability and require special attention to noise. This paper describes a new approach to estimating SRM speed from measured terminal voltages and currents for speed sensorless control. The described method is based on the sliding mode observer. The rotor speed and position observers are estimated by the adaptation law using the real and estimated currents. However, the conventional adaptive sliding mode observer based on the variable structure control theory has some disadvantages that the estimated values including the high-frequency chattering and the steady state error generated due to the infinite feedback gain chosen and the discontinuous control input. To reduce the chattering and steady state error, an integrator is also inserted in the sliding mode observer strategy. The described adaptive sliding mode observer decreases the vibration to the switching hyper-plane of the sliding mode by adding integrator. The described methodology incorporates the Lyapunov algorithm to drive the rotor speed and the stator resistance such that it can overcome the problem of sensitivity in the face of SRM parameter variation. Also, without any mechanical information. The rotor speed of SRM is obtained form adaptive scheme. The described method is verified through the simulation and experiment.
Zullah, Mohammed Aisd;Choi, Young-Do;Kim, Kyu-Han;Lee, Young-Ho
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2009.11a
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pp.600-605
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2009
A general purpose viscous flow solver Ansys CFX is used to study a Savonius type wave energy converter in a 3D numerical viscous wave tank. This paper presents the results of a computational fluid dynamics (CFD) analysis of the effect of blade configuration on the performance of 3 bladed Savonius rotors for wave energy extraction. A piston-type wave generator was incorporated in the computational domain to generate the desired incident waves. A complete OWC system with a 3-bladed Savonius rotor was modeled in a three dimensional numerical wave tank and the hydrodynamic conversion efficiency was estimated. The flow over the rotors is assumed to be two-dimensional (2D), viscous, turbulent and unsteady. The CFX code is used with a solver of the coupled conservation equations of mass, momentum and energy, with an implicit time scheme and with the adoption of the hexahedral mesh and the moving mesh techniques in areas of moving surfaces. Turbulence is modeled with the k.e model. Simulations were carried out simultaneously for the rotor angle and the helical twist. The results indicate that the developed models are suitable to analyze the water flows both in the chamber and in the turbine. For the turbine, the numerical results of torque were compared for all the cases.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.4
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pp.293-298
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2009
This paper presents a variable gain current control algorithm for the stabilized grid connection between the grid and a doubly fed induction(DFIG) as a wind power generator. The performance of a RSC current controller depends highly on accurate machine parameters, and especially requires a fast and robust response regardless of the disturbances such as voltage sag. However, parameter variations of a DFIG occur at the point of grid connection, which affects the current controller gains based on DFIG parameters after a DFIG is connected to the grid. Thus, performance degrades when actual machine parameters depart from values used in the control system. In the proposed algorithm, current controller gains of the rotor side converter(RSC) are changed after a DFIG is connected to the grid. The simulation results and experimental results for a 750kW are shown to illustrate the feasibility of the proposed algorithm.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.14
no.3
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pp.49-58
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2000
This paper deals with a systematic approach to neural network controller design for static VAR compensator (SVC) using a learning algorithm of error back propagation that accepts error and change of error as inputs, the momentum learning technique is used for reduction of learning time, to improve system stability. A SVC, one of the Flexible AC Transmission System(FACTS), constructed by a fixed capacitor(FC) and a thyristor controlled reactor(TCR), is designed and implemented to improve the damping of a synchronous generator, as well as controlling the system voltage.TO verify the robustness of the proposed method, we considered the dynamic response of generator rotor angle deviation, angular velocity deviation and generator terminal voltage by applying a power fluctuation and rotor angle fluctuation in initial point when heavy load and normal load. Thus, we prove the usefulness of proposed method to improve the stability of single machine-infinite bus with SVC system.
Park, Jong-Hyeok;No, Tae-Su;Mun, Jeong-Hui;Kim, Ji-Eon
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.12
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pp.25-34
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2006
In this paper, a method of designing the pitch control algorithm for the wind turbine generator system (WTGS) and results of nonlinear simulation are presented. For this, the WTGS is treated as a multibody system and the blade element and momentum theory are adopted to model the aerodynamic force and torque acting the rotor blades. For the purpose of controller design, the WTGS is approximated to 1 DOF system using the fact that the WTGS is eventually a constrained multibody system. Then a classical PID controller is designed and used to regulate the rotational speed of the generator. FORTRAN based nonlinear simulation program is written and used to evaluate the performance of the proposed controller at the various wind scenario and operational modes.
In recent years, the induction machines are increasingly being used as self-excited induction generators (SEIG). This generator is especially widely employed for small-scale power plants driven by renewable energy sources. The application of power electronic components in the induction generator control (IGC) and the loading of SEIG using nonlinear loads will generate harmonic currents. This paper analyzes the propogation of harmonic currents on the SEIG with nonlinear loads. Transfer function method in the frequency domain is used to calculate the gain and phase angle of each harmonic current component which are generated by a nonlinear loads. Through the superposition approach, this method has also been used to analyze the propagation of harmonic currents from nonlinear load to the stator windings. The simulation for the propagation of harmonic currents for a 4 pole, 1.5 kW, 50Hz, 3.5A, Y-connected, rotor-cage SEIG with energy-saving lamps, have provided results almost the same with the experiment. It can prove that the validity of the proposed models and methods. The study results showed that the propagation of harmonic currents on the stator windings rejects high order harmonics and attenuates low order harmonics, consequently THDI diminish significantly on the stator windings.
This paper discusses the impacts of large scale grid-connected wind farm equipped with permanent magnet synchronous generator (PMSG) on power system small signal stability (SSS) incorporating wind generation uncertainty and volatility. Firstly, a practical simplified PMSG model with rotor-flux-oriented control strategy applied is derived. In modeling PMSG generator side converter, the generator-voltage-oriented control strategy is utilized to implement the decoupled control of active and reactive power output. In modeling PMSG grid side converter, the grid-voltage-oriented control strategy is applied to realize the control of DC link voltage and the reactive power regulation. Based on the Weibull distribution of wind speed, the Monte Carlo simulation technique based is carried out on the IEEE 16-generator-68-bus test system as benchmark to study the impacts of wind generation uncertainty and volatility on small signal stability. Finally, some preliminary conclusions and comments are given.
In this paper, a three-phase induction machine-based wind power generation scheme is proposed. This scheme uses a low-cost diode bridge rectifier circuit connected to an induction machine via an ac load voltage regulator (AC-LVR) to regulate dc power transfer. The AC-LVR is used to regulate the DC load voltage of the diode bridge rectifier circuit which is connected to the three-phase self-excited induction generator (SEIG). The excitation of the three-phase SEIG is supplied by the static VAR compensator (SVC). This simple method for obtaining a full variable-speed wind turbine system by applying a back-to-back power converter to a wound rotor induction generator is useful for wind power generation at widely varying speeds. The dynamic performance responses and the experimental results of connecting a 5kW 220V three-phase SEIG directly to a diode bridge rectifier are presented for various loads. Moreover, the steady-state simulated and experimental results of the PI closed-loop feedback voltage regulation scheme prove the practical effectiveness of these simple methods for use with a wind turbine system.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.5
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pp.503-510
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2011
This paper presents a method of optimizing the blade pitch and generator torque controllers which have been already designed for an existing wind turbine generator system. Since the highly nonlinear and uncertain characteristics of the wind turbine generator can not be fully considered in the controller design phase, some parameters such as control gains must be tuned during the field implementation phase. In this paper, nonlinear simulation software, which is based high fidelity wind turbine model, and optimization technique are effectively combined and used to tune a set of gains for the blade pitch and the generator torque controllers. Simulation results show that the baseline controllers can be effectively optimized to reduce the errors in wind turbine rotor speed and generator power output controls as well as twisting of the high and low speed shafts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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