The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.6
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pp.1130-1137
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2009
This paper describes a scaled model development of PMSG wind power system using wind turbine simulator and matrix converter. The wind turbine simulator, which consists of an induction motor with vector drive, calculates the output torque of a specific wind turbine using simulation software and sends the torque signal to the vector drive after scaling down the calculated value. The operational feasibility of interconnected PMSG system with matrix converter was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of hardware implementation was conformed by experimental works with a laboratory scaled-model of wind power system. The simulation and experimental results confirm that matrix converter can be effectively applied for the PMSG wind power system.
This paper presents a ride-through skill of PMSG wind turbine system under the distorted and unbalanced grid voltage dips. When voltage dips occur in the grid, pitch control and generator speed control as well as a parallel resistor of DC-link help to keep the turbine's safety. Modern grid code requires a wind turbine to supply reactive currents to help voltage recovery after grid faults clearance. In order to supply reactive currents to the grid in case of the distortedly unbalanced grid voltage dips, a special PLL is needed to control the grid side converter and to regulate the grid voltages symmetrically. The proposed method is applied to 2MW multi-pole PMSG wind turbine system, and verified by simulation.
A PMSG in variable speed wind turbine needs to know the position of rotor for vector control. Since the position sensor has the disadvantage in terms of cost, complexity of the system, a sensorless algorithm is needed. The sensorless strategy using the back EMF estimation is used for PMSG Wind Turbine. This algorithm is comparatively easy to implement than other strategies. This paper introduces the application of stable sensorless control for 2MW direct drive PMSG. In order to confirm the sensorless algorithm, the implementation is proceeded using 2MW direct drive PMSG from no-load condition to full-load condition. To drive 2MW PMSG artificially, 2MW PMSG connected PMSG through the mechanical coupling.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.6
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pp.951-958
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2008
This paper describes development of hardware simulator for the PMSG wind power system, which was designed considering wind characteristic, blade characteristic and blade inertia compensation. The simulator consists of three major parts, such as wind turbine model using induction motor, PMSG generator, converter-inverter set. and control system. The turbine simulator generates torque and speed signals for a specific wind turbine with respect to given wind speed. This torque and speed signals are scaled down to fit the input of 2kW PMSG. The PMSG-side converter operates to track the maximum power point, and the grid-side inverter controls the active and reactive power supplied to the grid. The operational feasibility was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC, and the implementation feasibility was confirmed through experimental works with a hardware set-up.
A various algorism has been studied to extract possibly every energy from a wind turbine in conjunction with the increase of concern about wind power system. In order to verify these control algorism, it is essential to make the most similar conditions to the real wind turbine's environment. Therefore, using separately excited DC motor a wind turbine the most similar to the real turbine is simulated. Tower shadow effect and Wind shear effect are considered as well as inertia emulation. For the control of Back-to-Back Converter Vector current control methods and space vector pulse width modulation are used and for reducing THD of grid current LCL filter is considered. This simulation results verified the energy produced by wind all flows into the utility under the consideration of the characteristics of a wind turbine. The result of this paper is expected to be used as a basic material for analyzing the characteristics of the wind turbine generator.
This paper describes development of PMSG wind power system model using wind turbine simulator and matrix converter. The wind turbine simulator, which consists of an induction motor with vector drive, calculates the output torque of a specific wind turbine using simulation software and sends the torque signal to the vector drive after scaling down the calculated value. The operational feasibility of interconnected PMSG system with matrix converter was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC software. The simulation results confirm that matrix converter can be effectively applied for the PMSG system.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.3
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pp.211-216
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2013
A wind generator system model includes wind model, rotor dynamics, synchronous generator, power converter, distribution line and infinite bus. This paper investigates the low-Voltage Ride-Through capability of PMSG wind turbine in a variable speed. The drive train of a wind turbine on 2-mass modeling can observe the shaft torsional vibration when the low-voltage occur. To reduce the torsional vibration when the low-voltage occur, this paper designs suppression control algorithm of the torsional vibration and implements simulation. The simulation based on MATLAB/SIMULINK has validated at the transient state of the PMSG and an experiment using 3kW simulator has validated the LVRT control.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.25
no.8
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pp.48-59
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2011
This paper presents a new gain scheduling speed controller of permanent magnet synchronous generators(PMSG) for MW-class direct-driven wind turbine systems. The proposed gain scheduling speed controller performs the speed tracking at more than one operating point, and the first-order torque observer estimates the turbine torque which is needed to precisely control the speed of PMSG. The proposed speed controller verifies that the PMSG can successfully follow the reference speed which is determined via the maximum power point tracking(MPPT) control and pitch control under turbulent wind conditions. The proposed speed control algorithm is simulated using Simulink and its performance is confirmed through comparison with the results by PI control method.
This paper deals with a ride-through technique for permanent-magnet synchronous generator (PMSG) wind turbine systems using energy storage systems (ESS). A control strategy which consists of current and power control loops for the energy storage systems is proposed. By increasing the generator speed, some portion of the turbine power can be stored in the system inertia. Therefore, the required energy capacity of the ESS can be decreased, which results in a low-cost system. In addition, the power fluctuations due to wind speed variations can be smoothened by controlling the ESS appropriately. The effectiveness of the proposed method is verified not only by the simulation results for a 2[MW] PMSG wind turbine system, but also by the experiment results for a reduced-scale turbine simulator.
Over the last decade, wind turbine industry has rapidly increased around world. These days many parts of the wind generators are induction generator. But it has some problems such as gearbox failure, rotor excitation and maintenance. Thus many manufacturers are considered permanent magnet synchronous generator named PMSG and direct drive. PMSG uses NdFeB magnet has many the advantage compare with induction generator. In this study, 3MW class outer rotor type PMSG for wind turbine is proposed. The generator features 2.6m stator outer radius, 1200mm stator length, 81 pole pairs, 14 rated rpm, 42kN/$m^2$ shear force density and 94.2% efficiency. Design and analysis generator using FEM program. Then calculate and derivate no load voltage, losses, conductor temperature. To reduce total harmonic distortion and cogging torque, the stator is applied the stator skewing. And to evaluate the designed generator, compare with other generators by active mass per rating torque and torque density.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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