Park, Sun-Jae;Lee, Hwa-Seok;Kim, Chan-In;Park, Joung-Hu;Jeon, Hee-Jong;Ryeom, Jeongduk
Journal of Power Electronics
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v.13
no.3
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pp.390-399
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2013
As a result of the depletion of fossil fuels and environmental contamination, it has become important to use renewable energy. For the stable utilization of renewable energy sources, energy storage devices must be used. In addition, renewable and distributed power sources with energy storage devices must operate stably under grid-connected mode. This paper proposed dynamic response modeling for renewable power generation systems including a charger/discharger with an energy storage device in order to derive a method to guarantee stable operation while fully utilizing the energy from the energy storage device. In this paper, the principle operation and design guidelines of the proposed scheme are presented, along with a performance analysis and simulation results using MATLAB and PSIM. Finally, a hardware prototype of a 1kW power conditioning system with an energy storage device has been implemented for experimental verification of the proposed converter system.
Low Calorific Gas Turbine (LCGT) has been developed as a next generation power system using landfill gas (LFG) and biogas made from various organic wastes, food Waste, waste water and Livestock biogas. Low calorific fuel purification by pretreatment system and carbon dioxide fixation by green house system are very important design target for the optimum applications of LCGT. Main troubles of Low Calorific Gas Turbine system was derived from the impurities such as hydro sulfide, siloxane, water contained in biogas. Even if the quality of the bio fuel is not better than natural gas, LCGT may take low quality gas fuel and environmental friendly power system. The mechanical characterisitics of LCGT system is a high energy efficiency (>70%), wide range of output power (30 kW - 30 MW class) and very clean emission from power system (low NOx). A green house has been designed for four different carbon dioxide concentration from ambient air to 2000 ppm by utilizing the exhaust gas and hot water from LCGT system. LCGT is expected to contribute achieving the target of Renewable Portfolio Standards (RPS).
In this paper, design and control is proposed for a four input-series-output-series-connected ZVS full bridge converter for the photovoltaic power conditioning system (PCS). The novel topology for a photovoltaic (PV) DC/DC converter that can dramatically reduce the power rating and increase the efficiency of a PV system by analyzing PV module characteristics is proposed. The control scheme, including an input voltage controller is proposed to achieve equal sharing of the input voltage as well output voltages by a four series connected module. Design methods for ZVS power stage are also introduced. The total PV system is implemented for a 250-kW PV power conditioning system (PCS). This system has only three DC/DC converters with a 25-kW power rating and uses only one-third of the total PV PCS power. The 25-kW prototype PV DC/DC converter is introduced to verify experimentally the proposed topology. In addition, an experimental result shows that the proposed topology exhibits good performance.
This paper presents the concept design procedure of a floating-type combined renewable energy platform based on hydrodynamic analyses and is focused on the fatigue design of taut-type mooring lines of the platform. Two types of combined renewable energy platforms are considered: a combination of wind turbine, wave turbine and photovoltaic energy plant and a combination of wind turbine, current turbine and photovoltaic energy plant. The basic configurations are conceptually determined from the understanding of floating offshore plants, while the main dimensions have been determined based on a hydrostatic calculation. Fully coupled hydrodynamic analyses have been carried out to identify the motion characteristics of the floating body and the tension histories of the mooring lines. The tension history is used for the fatigue life prediction based on the rain-flow cycle counting method. For the fatigue life prediction, tension life curves from API and the Palmgren-Miner rule are employed.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.5
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pp.511-520
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2011
Nowadays, industry of smart grid is important for practical use of the renewable energy. In this situation, it is important to use the energy storage to make more stable and efficient renewable energy sources. The power conditioning systems consist in a boost converter which makes renewable energy source connected with the grid-connected inverter and the charger/discharger which takes the energy transfer between the boost converter and an energy storage. The effects on the controller design of each converter must be investigated to avoid the instability of the entire system. small-signal modelling of the boost converter and charger/discharger have been done and a controller design example is also presented. In this paper, effects on the controller design of the boost converter and the charger/discharger are investigated according to the existence of the parasitic resistance of the boost converter. In conclusion, the parasitic resistance of the inductor should be considered from the aspect of both the frequency domain analysis and time domain simulation using both MATLAB and PSIM.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.1
no.2
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pp.70-78
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2012
Due to the variable nature of renewable energy resources and power demand by consumers, it is difficult to operate a power system installed with only one type of renewable energy resource. Grid-based renewable generation may be the only solution to overcome this problem. The conventional approach based on a low-voltage converter with power frequency transformer is commonly employed for grid connection of offshore renewable energy systems. Because of the heavy weight and large size of the transformer, the system can be expensive and complex in terms of installation and maintenance. In this paper, an 11-kV series connected H-bridge (SCHB) multilevel voltage source converter (VSC) is proposed to achieve a compact and light direct grid connection of renewable energy systems. This paper presents the design, simulation and analysis of a five level (5L)-SCHB and an eleven level (11L)-SCHB VSC for 11-kV grid-based renewable energy systems. The performance, cost, modulation scheme and harmonic spectra of the converter are analyzed.
Sun, Wenjin;Jin, Xiang;Zhang, Li;Hu, Haibing;Xing, Yan
Journal of Power Electronics
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v.17
no.4
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pp.849-859
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2017
This paper illustrates the analysis and design of a multi-resonant converter applied to an electric vehicle (EV) charger. Thanks to the notch resonant characteristic, the multi-resonant converter achieve soft switching and operate with a narrowed switching frequency range even with a wide output voltage range. These advantages make it suitable for battery charging applications. With two more resonant elements, the design of the chosen converter is more complex than the conventional LLC resonant converter. However, there is not a distinct design outline for the multi-resonant converters in existing articles. According to the analysis in this paper, the normalized notch frequency $f_{r2n}$ and the second series resonant frequency $f_{r3n}$ are more sensitive to the notch capacitor ratio q than the notch inductor ratio k. Then resonant capacitors should be well-designed before the other resonant elements. The peak gain of the converter depends mainly on the magnetizing inductor ratio $L_n$ and the normalized load Q. And it requires a smaller $L_n$ and Q to provide a sufficient voltage gain $M_{max}$ at ($V_{o\_max}$, $P_{o\_max}$). However, the primary current increases with $(L_nQ)^{-1}$, and results in a low efficiency. Then a detailed design procedure for the multi-resonant converter has been provided. A 3.3kW prototype with an output voltage range of 50V to 500V dc and a peak efficiency of 97.3 % is built to verify the design and effectiveness of the converter.
Recent alarming acceleration of global warming has made power generations using renewable energy to be in the middle of the spotlight. Korean government has also announced that it will make the related industry to be nation's one of main export items with high investments to low carbon green growth industry. To achieve this goal of exporting the renewable energy power generation system beyond domestic use, internationally acceptable rules should be applied and the three step processes of design, performance assessment and certification should follow international standards. Corresponding this international requests, IEC(International Electrotechnical Commission) is conducting the establishment of rules in TC88 for technical requirements of wind turbines. Design life-time of a wind turbine is required to be at least 20 years. In the meantime, the wind turbine will experience a lot of load cases such as extreme loads and fatigue loads which will include several typhoons per year and extreme gusts with 50 years recurrence period as well as endless turbulence flow. Therefore, IEC 61400-1 specifies design load cases to be considered in the wind turbine design and requires the wind turbine to withstand the load cases in various operational situations. It thus appears that the examination of contents and decisions discussed in the international standard committee will help people in the field of offshore wind energy and ocean energy converters.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.8
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pp.1134-1139
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2014
Recently the need for renewable energy development is expanding due to the global climate change, the environmental issues and the limited fossil energy resources. Dependence of energy on overseas is high in Korea. To resolve the environmental problems and to improve the energy independence rate, the development of renewable energy is more required. The small hydro power, one of the renewable energy resources, has been developing and operating from a long time ago. If we are new developing a small hydro power with the use existing dams and reservoirs, we will design the length of inlet pipe and the diameter suitable for it. However, in case of using the existing water supply pipe which had been designed suitable for water service, the designer has to review and check that the pipe is suitable for operating a generator. In this paper, the design of small hydro power using the existing long pipe of water supply, we suggest the optimum way to reduce the water hammer in pipe which causes the unsteady flow during the load-shutdown of generator, the generator operation plan for the stable supply of water and the design factor of determining the generator capacity through the analysis between discharge and head-loss.
Husein, Munir;Hau, Vu Ba;Chung, Il-Yop;Chae, Woo-Kyu;Lee, Hak-Ju
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.12
no.5
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pp.1777-1788
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2017
This paper presents the design and dynamic analysis of a stand-alone microgrid with high penetration of renewable energy. The optimal sizing of various components in the microgrid is obtained considering two objectives: minimization of levelized cost of energy (LCOE) and maximization of renewable energy penetration. Integrating high renewable energy in stand-alone microgrid requires special considerations to assure stable dynamic performance, we therefore develop voltage and frequency control method by coordinating Battery Energy Storage System (BESS) and diesel generators. This approach was applied to the design and development of Gasa Island microgrid in South Korea. The microgrid consists of photovoltaic panels, wind turbines, lithium-ion batteries and diesel generators. The dynamic performance of the microgrid during different load and weather variations is verified by simulation studies. Results from the real microgrid were then presented and discussed. Our approach to the design and control of microgrid will offer some lessons in future microgrid design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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