• 제목/요약/키워드: Torque Generator

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모델 기반의 풍력발전용 유도발전기의 최소 손실 제어 (Model-Based Loss Minimization Control for Induction Generators - in Wind Power Generation Systems)

  • 아보칼릴 아메드;이동춘
    • 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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    • 제55권7호
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    • pp.380-388
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    • 2006
  • In this paper, a novel control algorithm to minimize the power loss of the induction generator for wind power generation system is presented. The proposed method is based on the flux level reduction, where the flux level is computed from the machine model for the optimum d-axis current of the generator. For the vector-controlled induction generator, the d-axis current controls the excitation level in order to minimize the generator loss while the q-axis current controls the generator torque, by which the speed of the induction generator is controlled according to the variation of the wind speed in order to produce the maximum output power. Wind turbine simulator has been implemented in laboratory to validate the theoretical development. The experimental results show that the loss minimization process is more effective at low wind speed and that the percent of power loss saving can approach to 25%. Experimental results are shown to verify the validity of the proposed scheme.

HVDC단에 연결된 터빈-발전기의 비틀림 스트레스 해석 (Torsional Stress Analysis of Turbine-Generator Connected to HVDC System)

  • 김찬기
    • 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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    • 제50권8호
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    • pp.416-426
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    • 2001
  • This paper deals with the impact of an inverter station on the torsional dynamics of turbine-generator which is located at the inverter side of a HVDC-AC network power system. The studies show that the torsional stress of turbine-generator depends on the AC network fault locations because of the commutation failures of inverter station. And the torsional stress induce fatigue in the shaft material and reduce the shaft life-time. So, the purpose of this paper is to analysis the torsional stress of turbine-generator shaft at inverter side, to find the checked points of turbine-generator. The EMTDC program is used for the simulation studies.

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운동 에너지를 고려한 Flywheel Energy Storage System 설계와 진동 저감을 위한 3상 유도기의 슬롯수 산정에 관한 연구 (A Study on the Determination of Slot's Number of Rotor to Reduce Noise and Vibration and Design the 3-Phase Induction Motor Considering Kinetic Energy in Flywheel Energy Storage System)

  • 류재호;김희민;이치우;박관수;정동욱
    • 한국자기학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.1-8
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    • 2017
  • 플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System, FESS)은 회전 운동 에너지를 저장하는 플라이휠 부분과 저장된 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전동기/발전기 부분으로 구성된다. 일반적으로 플라이휠의 회전축은 전동기 및 발전기의 회전축과 동축 일체형으로 연결되고, 이때 전동기 및 발전기의 전자기 토크특성에 따른 동특성 변화는 전체 플라이휠 에너지 저장 장치의 충방전 특성과 기계적인 출력에 영향을 미친다. 본 논문에서는 5[kWh] 급 플라이휠 에너지 저장 장치 용 3상 유도전동기의 설계방법과 회전자 슬롯 수 변화에 따른 토크리플 특성과 고조파 영향을 중점적으로 분석하였다. 먼저, 플라이휠 에너지 저장 장치의 용량과 관성 모멘트에 의한 회전운동에너지의 관계식으로부터 플라이휠 크기와 전동기의 회전자 크기를 산정하는 방법을 제안하였다. 또한 플라이휠 에너지 저장 장치의 회전축의 고속구동 조건을 반영하여, 고속운전 영역에서의 전동기 토크리플 저감을 위한 유도전동기 회전자 슬롯수를 선정하였다. 이로부터 본 논문에서는 전동기 회전축과 동축으로 구성된 플라이휠의 소음 진동을 줄이고 고효율 충방전 특성을 구현하고자 한다.

750kW gearless 풍력발전기 인버터 시험 (Test results of an inverter system for 750kW gearless wind turbine)

  • 손윤규;서재학;권세진;장성덕;오종석;황진수;강신일;박가우;권오정;정진화;한경섭;전중환
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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    • pp.59-63
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    • 2005
  • The 800-kW PM (permanent magnet) synchronous generator is developed as a wind power generator. The matching converter is designed to control the torque and power depending on the wind speed regime. The generator starts to generate the power at the speed of 9 rpm and the rated output is generated at the speed of 25 rpm. The rated output power of an inverter is 750 kW when the PM synchronous generator is delivering 800 kW to the inverter. The inverter is specially designed to perform the maximum power point tracking (MPPT) at the low wind speed regime that is typical wind environment in Korea. The inverter test was done with a 2 MW M-G system at KERI (Korea Electric Research Institute). The M-G set has a 2 MW motor driver and a 38:1 gear to match the speed between the motor and the PM generator. The torque simulating the wind is applied to the PM generator by a DC motor. The test results show the inverter efficiency of $94.3\%$ at the rated power generating condition. The measured values show that the MPPT algorithm is working well. Overall reliability will be verified through the long-term site test.

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분수슬롯을 가지는 축방향 자속형 영구자석 동기전동기의 코깅토크 및 전압리플 저감에 관한 연구 (Development of Fractional Slot Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generator with Low Cogging Torque and Reduced Voltage Regulation)

  • 최다운;이건;조윤현
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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    • pp.1111-1112
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    • 2011
  • This paper investigated application of fractional-slot concentrated-winding axial flux permanent magnet machines for wind turbines. Design criteria of cogging torque and voltage regulation was firstly proposed for this kind of application. Fractional winding has small cogging torque which is highlight for wind turbines, but slot leakage inductance would increase voltage regulation, which is an important performance index of generators. By varying slot opening, cogging torque and slot leakage inductance could be adjusted. In this paper, cogging torque and inductances were calculated by both analytical and finite element methods. Voltage regulation was studied by two-axis model under unity-power-factor load and verified by transient finite element analysis.

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Sliding Mode Controller for Torque and Pitch Control of PMSG Wind Power Systems

  • Lee, Sung-Hun;Joo, Young-Jun;Back, Ju-Hoon;Seo, Jin-Heon;Choy, Ick
    • Journal of Power Electronics
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    • 제11권3호
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    • pp.342-349
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    • 2011
  • We propose a torque and pitch control scheme for variable speed wind turbines with permanent magnet synchronous generator (PMSG). A torque controller is designed to maximize the power below the rated wind speed and a pitch controller is designed to regulate the output power above the rated wind speed. The controllers exploit the sliding mode control scheme considering the variation of wind speed. Since the aerodynamic torque and rotor acceleration are difficult to measure in practice, a finite time convergent observer is designed which estimates them. In order to verify the proposed control strategy, we present stability analysis as well as simulation results.

PMS HILS 구축을 위한 Dual Fuel Generator 모델링 및 시뮬레이션 (Dual Fuel Generator Modeling and Simulation for Development of PMS HILS)

  • 황준태;홍석윤;권현웅;이광국;송지훈
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제21권3호
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    • pp.613-619
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    • 2017
  • 본 논문에서는 PMS(Power Management System) HILS(Hardware In the Loop Simulaition) 가상 제어기 환경 구축을 위하여 디젤과 LNG를 연료로 사용가능한 DF(Dual Fuel) Generator를 MATLAB/SIMULINK 기반으로 모델링을 수행하고 시뮬레이션 결과 모니터링이 가능한 인터페이스를 구현하였다. DF Generator의 주요 구성은 기계적 동력을 공급하는 DF 엔진과 기계적 동력을 받아 전력을 생산 및 공급을 하는 동기발전기가 있다. DF 엔진의 서브모델은 throttle body, intake manifold, torque generation 그리고 mass of LNG and diesel quantity 가 있다. 또한, 단일 용량을 초과하는 전체 부하를 공유하기 위하여 병렬 연결된 DF Generator 와 governor 모델을 이용하여 부하 분담 시스템을 구현하였다. 시뮬레이션 결과와 가상 부하에 따른 예상 결과의 비교를 통해 DF Generator 모델의 신뢰성을 검증하였다.

가변관성 모의 기능을 가진 풍력터빈 시뮬레이터의 제어 알고리즘 (Control Algorithm for Wind Turbine Simulator with Variable Inertia Emulation)

  • 정병창;정세종;송승호
    • 전력전자학회논문지
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    • 제8권3호
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    • pp.266-273
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    • 2003
  • 풍력 발전 시스템의 제어 알고리즘 개발 및 개발 제품의 성능 시험을 위해 회전자 블레이드를 대신하여 발전기축에 토오크를 입력할 수 있는 풍력 발전기 시뮬레이터를 개발하였다. 제안된 알고리즘은 풍속의 변화에 따른 블레이드의 출력 토오크 변화를 실시간으로 계산하여 직류 전동기 구동을 위한 토오크 지령값으로 사용하며, 특히 회전자 블레이드의 관성이 일반적으로 전동기보다 매우 큰 점에 착안하여 가감속시 회전자 관성에 의한 영향을 고려할 수 있도록 설계되었다. 즉, 바람으로부터 획득하는 운동에너지 중에서 미리 회전자 블레이드 관성 모멘트에 저장/변환되는 에너지를 계산하여 나머지 성분만 발전기 축에 전달하도록 하여 실제로 커다란 관성체를 사용하지 않고도 효과적으로 회전자 블레이드와 발전기부의 동특성을 실제 상황에 가깝게 모의할 수 있다. 직류 전동기를 사용하여 풍속의 변화에 따른 풍력 터빈 시뮬레이터를 설계 제작하고, 시뮬레이션 및 실험을 통해 그 성능을 보였다.

계통 불평형시 과도 응답 특성이 개선된 고압 이중여자 유도형 풍력발전 시스템의 제어 전략 (Control Strategy of Improved Transient Response for a Doubly Fed Induction Generator in Medium Voltage Wind Power System under Grid Unbalance)

  • 한대수;서용석
    • 전력전자학회논문지
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    • 제20권1호
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    • pp.91-103
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    • 2015
  • This paper investigates control algorithms for a doubly fed induction generator with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter in a medium-voltage wind power system under unbalanced grid conditions. Negative sequence control algorithms to compensate for unbalanced conditions have been investigated with respect to four performance factors: fault ride-through capability, instantaneous active power pulsation, harmonic distortions, and torque pulsation. The control algorithm having zero amplitude of torque ripple indicates the most cost-effective performance in terms of torque pulsation. The least active power pulsation is produced by a control algorithm that nullifies the oscillating component of the instantaneous stator active and reactive power. A combination of these two control algorithms depending on operating requirements and depth of grid unbalance presents the most optimized performance factors under generalized unbalanced operating conditions, leading to a high-performance DFIG wind turbine system with unbalanced grid adaptive features.

영구자석동기발전기 풍력시스템의 하드웨어 시뮬레이터 개발 (Development of Hardware Simulator for PMSG Wind Power System)

  • 이두영;윤동진;정종규;양승철;한병문;송승호
    • 전기학회논문지
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    • 제57권6호
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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.