This paper proposes a novel strategy for attenuating the output power fluctuation of the wind farm (WF) in a range of tens of seconds delivered to the grid, where the kinetic energy caused by the large inertia of the wind turbine systems is utilized. A control scheme of the two-level structure is applied to control the wind farm, which consists of a supervisory control of the wind farm and individual wind turbine controls. The supervisory control generates the output power reference of the wind farm, which is filtered out from the available power extracted from the wind by a low-pass filter (LPF). A lead-lag compensator is used for compensating for the phase delay of the output power reference compared with the available power. By this control strategy, when the reference power is lower than the maximum available power, some of individual wind turbines are operated in the storing mode of the kinetic energy by increasing the turbine speeds. Then, these individual wind turbines release the kinetic power by reducing the turbine speed, when the power command is higher than the available power. In addition, the pitch angle control systems of the wind turbines are also employed to limit the turbine speed not higher than the limitation value during the storing mode of kinetic energy. For coordinating the de-rated operation of the WT and the storing or releasing modes of the kinetic energy, the output power fluctuations are reduced by about 20%. The PSCAD/EMTDC simulations have been carried out for a 10-MW wind farm equipped with the permanent-magnet synchronous generator (PMSG) to verify the validity of the proposed method.
As a new technical approach, an attempt was made to realize a photovoltaic system for an eco-environmental leisure ship by simultaneously actuating nine photovoltaic solar panels in association with the application of a sail-controlling system using wind energy. In this approach, the photovoltaic system consisted of a solar module, an inverter, a battery, and the relevant components, while the sail-controlling device was equipped with sail up/down and mast turning systems. The previously mentioned eco-environmental leisure ship utilizes a photovoltaic hybrid system that uses solar and wind energy as renewable energy sources. Furthermore, this research included a performance evaluation of the manufactured prototype, the acquisition of the purposed quantity values, and development of the purposed items. The significant items, including the sail up/down speed (seconds) and mast turning angle (degrees) were evaluated for a performance test. A wind direction sensitivity of 90% and maximum instant charging power of 900 W were also obtained in the process of the performance evaluation. In addition, the maximum sail time was also evaluated in order to acquire the optimum value. The performance evaluation showed that the prototype with a photovoltaic hybrid system was suitable for sailing an eco-environmental leisure ship using solar and wind energy.
Yousef, Majdi A.A.;Selvam, Panneer R.;Prakash, Jai
Wind and Structures
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v.26
no.6
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pp.369-382
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2018
Tornadoes are vertical swirling air formed because of the existence of layers of air with contrasting features of temperature, wind flow, moisture, and density. Tornadoes induce completely different wind forces than a straight-line (SL) wind. A suitably designed building for an SL wind may fail when exposed to a tornado-wind of the same wind speed. It is necessary to design buildings that are more resistant to tornadoes. In tornado-damaged areas, dome buildings seem to have less damage. As a dome structure is naturally wind resistant, domes have been used in back yards, as single family homes, as in-law quarters, man caves, game rooms, storm shelters, etc. However, little attention has been paid to the tornadic wind interactions with dome buildings. In this work, the tornado forces on a dome are computed using Computational Fluid Dynamics (CFD) for tornadic and SL wind. Then, the interaction of a tornado with a dome and a prism building are compared and analyzed. This work describes the results of the tornado wind effect on dome and prism buildings. The conclusions drawn from this study are illustrated in visualizations. The tornado force coefficients on a dome building are larger than SL wind forces, about 120% more in x- and y-directions and 280% more in z-direction. The tornado maximum pressure coefficients are also higher than SL wind by 150%. The tornado force coefficients on the prism are larger than the forces on the dome, about 100% more in x- and y-directions, and about 180% more in z-direction. The tornado maximum pressure coefficients on prism also are greater those on dome by 150% more. Hence, a dome building has less tornadic load than a prism because of its aerodynamic shape.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.5
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pp.315-319
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2016
This paper proposes a simple adaptive sliding mode control algorithm for controlling a permanent magnet synchronous generator (PMSG) of a MW-class direct-driven wind turbine system. The proposed adaptive sliding mode controller does not require accurate knowledge of the PMSG parameter or turbine torque values. The proposed controller can accurately track the reference angular speed computed by the maximum power point tracking(MPPT) algorithm. Finally, this paper gives Matlab/Simulink simulation results to verify the practicality and effectiveness of the proposed adaptive sliding mode controller.
Experiment was performed in a newly developed wind tunnel with light system to determine the aerodynamic resistance and eddy diffusivity above the plug stand under artificial light. Maximum air temperature appeared near the top of the plug stand under artificial light. Since Richardson number was ranged from -0.07 to +0.01, the atmosphere above the plug stand in wind tunnel was in an unstable or near- neutral stability state. The average aerodynamic resistance at rear region of plug stand was 25 % higher than that at middle region. Eddy diffusivity($K_{M}$) linearly increased with the increasing air current speed. $K_{M}$ at air current speed of 0.9 m.$s^{-1}$ was about two times as many as that at air current speed of 0.3 m.$s^{-1}$. And average $K_{M}$ at the rear region was 15% lower than that at the middle region. These results indicated that the diffusion of heat and mass along the direction of air current inside the plug stand was different. It might cause the lack of uniformity in the growth and quality of plug seedlings. The wind tunnel developed in this study would be useful to investigate the effects of air current speed on microclimates and the growth of plug seedlings under artificial light in a semi- closed ecosystem.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.18
no.2
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pp.142-149
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2004
This paper presents a neural network controller of a grid-connected wind energy conversion system for extracting maximum power from wind and a power controller to transfer the maximum power extracted into a utility grid. It discusses the modeling and simulation of the wind energy conversion system with the controllers, which consists of an induction generator, a transformer, a link of a rectifier, and an inverter. The paper describes tile drive train model, induction generator model and grid-interface model for dynamics analysis. Maximum power extraction is achieved by controlling the pitch angle of the rotor blades by a neural network controller. Pitch control method is mechanically complicated, but the control performance is better than that of the stall regulation. The simulation results performed on MATLAB show the variation of the generator torque, the generator rotor speed, the pitch angle, and real/reactive power injected into the grid, etc. Based on the simulation results, the effectiveness of the proposed controllers is verified.
When performing steering by an autopilot (automatic steering gear), a sensitivity adjustment is mainly determined by P value and D value. These values differ in the optimal combination by model of ship and external forces. This research was carried out simulation case studies and examined movement of Pure Car Carrier, which easily received ship by wind pressure influence in low speed We investigated the relation of horizontal migration(transfer) of ship's body and P-D value. Based on it, four parameters of P-D at approaching berth could be suggested Hence there were suggestions of parameters; Distance to maximum lee point, Time to maximum lee point, Time to return to original course and Time to 300th second. The correlation of these parameters and P-D value were also considered. As a result, we think that this index, like formulated P-D, leads to an easy and safe navigation by utilizing these indices.
Vertical axis wind energy systems including 3 and 4 blades are numerically investigated in a two-dimensional (2D) computational domain. The power coefficient (Cp) is adopted to measure the efficiency of the system and the effect of the rotating velocity on the power coefficient is analyzed for the two different systems. The rotating velocity varies from 30 rad/s to 90 rad/s, which corresponds to the tip speed ratio (T.S.R) of 0.5 to 1.5. The torque exerted on the blades is mainly determined by the aerodynamic force in the x-direction and maximized when the blade is positioned at around θ = 186°. The efficiency of the 4-blade system is higher than that of the 3-blade system within the tip speed ratio range between 0.5 and 0.67, besides where the 3-blade system shows a better performance. For the 3-blade system, the maximum efficiency is reached to 0.082 at the tip speed ratio of 1.083. The maximum efficiency of the 4-blade system is 0.071 at T.S.R. = 0.92. The velocity fields in the x-direction, pressure fields, and the vorticity magnitude are analyzed in detail for the optimal cases of the 3- and 4-blades systems, respectively.
Forest fuel moisture content is a crucial factor influencing the combustion rate and fuel consumption during forest fires, significantly impacting the occurrence and spread of wildfires. In this study, meteorological data were gathered using a meteorological measuring device (HOBO data logger) installed in the south and north slopes of Kangwon National University Forest, as well as on bare land outside the forest, from November 1, 2021, to October 31, 2022. The objective was to analyze the relationship between meteorological data and fuel moisture content. Fuel moisture content from the ground cover on the south and north slopes was collected. Fallen leaves on the ground were utilized, with a focus on broad-leaved trees (Prunus serrulata, Quercus dentata, Quercus mongolica, and Castanea crenata) and coniferous trees (Pinus densiflora and Pinus koraiensis), categorized by species. Additionally, correlation analysis with fuel moisture content was conducted using temperature (average, maximum, and minimum), humidity (average, minimum), illuminance (average, maximum, and minimum), and wind speed (average, maximum, and minimum) data collected by meteorological measuring devices in the study area. The results indicated a significant correlation between meteorological factors such as temperature, humidity, illuminance, and wind speed, and the moisture content of fuels. Notably, exceptions were observed for the moisture content of the on the north slope and that of the ground cover of Prunus serrulata and Castanea crenata.
Kim, Namhun;Lee, Byeongseong;Yoon, Yangil;Oh, Jinseok
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.06a
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pp.183.3-183.3
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2010
This is the research of wind turbine that is designed to supply power to offshore buoy system. In order to reach maximum efficiency in limited space, vertical axis wind turbine was used. Vertical axis wind turbine system that was applied in this research has the form of lift and drag blade combined to achieve high efficiency at both high and low speed. In addition, support system was designed and developed to suit the offshore condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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