Analysis on turbulence intensity profile depending on wind speed is an important process to set up design condition of wind turbine in terms of fatigue load. This paper tests goodness of fit of turbulence intensity empirical equations suggested by the IEC 61400 Standards with Jejudo Gimnyeong met-tower measurement, which is erected at a seashore. Therefore sea breeze and land breeze coexist. Sea breeze case showed apparent increasing trend of turbulence intensity in a high wind speed regime due to increase of sea surface roughness. However, neither inland wind turbine standard IEC 61400-1 nor offshore wind turbine standard IEC 61400-3 fit such a trend adequately. On the other hand, the modified empirical equation of turbulence intensity of IEC 61400-3 derived from Germany FINO1 application study by considering turbulence intensity behavior in a high wind speed regime showed good agreement with the measurement. Therefore, we can reconfirm and conclude that IEC 61400-3 Ed.1 legislated in 2009 needs to be modified.
In this study, the effect of wake on the energy production of a downstream wind turbine was analyzed on the base of operation practices of wind farm in the coastal complex terrain which has 2 row array of wind turbines. And changes in the variation of wind speed and turbulence intensity was analyzed. In case wind turbines are spaced 4-rotor diameter-apart in the prevailing wind direction, reduction in energy production was confirmed due to the decrease of wind speed and the increase of turbulence intensity by wake. Especially a radical change of wind direction caused wind turbine a sudden stop and energy production significantly reduced. It is considered improvement of yaw brake can prevent the sudden stop and increase energy production.
The electrically excited synchronous generator (EESG) is applied in wind turbine systems recently. In an EESG control system, electrical torque is affected by stator flux and rotor current. So the control system is more complicated than that of the permanent-magnet synchronous generator (PMSG). Thus, the higher demanding of the control system is required especially in case of wind turbine mechanical resonance. In this paper, the mechanism of rotor speed resonant phenomenon is introduced from the viewpoint of mechanics firstly, and the characteristics of an effective damping torque are illustrated through system eigenvalues analysis. Considering the variables are tightly coupled, the four-order small signal equation for torque is derived considering stator and rotor control systems with regulators, and the bode plot of the closed loop transfer function is analyzed. According to the four-order mathematical equation, the stator flux, stator current, and electrical torque responses are derived by torque reference step and ramp in MATLAB from a pure mathematical deduction, which is identical with the responses in PSCAD/EMTDC simulation results. At last, the simulation studies are carried out in PSCAD software package to verify the resonant damping control strategy used in the EESG wind turbine system.
Kim, Hyoung-Gil;Kim, Chul-Ho;Seo, Young-Taek;Oh, Chul-Soo
Proceedings of the KIEE Conference
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2007.07a
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pp.959-960
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2007
The wind power has been used steadily since long ago, but the importance of it has been faded because of the abundant and convenient fossil energy. Now, due to the energy crisis, experiencing the environmental problems etc, the necessity of using it growing bigger. Because the small wind turbines under a few kW grade has the merits of setting up with low costs by individuals, and get the energy saving effects that, it has the secured, separate markets from the range systems, and the developing of it is continuously proceeding. The small wind turbine system must have the output power regulating system for the over wind speed, to run steadily in the various wind speed environment. In case of the small wind turbine system, to prevent the breaking and for safety, at the over wind speed, additional system is required, and in most cases, output power is restricted by mechanical means. In this paper, the furling system makes the tail and the head move to make the blades to the wind in slanted angle, restrict the output power at the over wind speed. In thesis, small prototype wind turbine is made, and analyzing the output power characteristics at the over wind speed, and to verify, through the logical study and tests.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.42
no.2
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pp.134-143
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2014
A significant degradation in the aerodynamic performance of wind turbine system can occur by ice accretion on the surface of blades operated in cold climate. The ice accretion can result in performance loss, overloading due to delayed stall, excessive vibration associated with mass imbalance, ice shedding, instrumental measurement errors, and, in worst case, wind turbine system shutdown. In this study, the effects of ice accretions on the aerodynamic characteristics of wind turbine blade sections are investigated on the basis of modern CFD method. In addition, the computational results are used to predict the performance of three-dimensional wind turbine blade system through the blade element momentum method. It is shown that the thickness of ice accretion increases from the root to the tip and the effects of icing conditions such as relative wind velocity play significant role in the shape of ice accretion.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.1
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pp.11-15
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2011
In this paper, a methodology for the power control of a wind turbine, which is the variable-speed and variable-pitch (VSVP) control system, is introduced. This control methodology maximizes the capability of the turbine to extract maximum power from the wind in the regions with low wind speeds. Further, it regulates the wind-turbine power as the rated power in the case of the regions with high wind speeds. A simple drive train model is used to design the VSVP control system. The methodology for VSVP control is mechanized by controlling the generator torque and blade pitch. Finally, some simulation results for the VSVP control to a MW wind turbine are discussed in this paper.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.1
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pp.115-120
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2011
The dynamic responses of a 5 MW wind turbine lifted by a floating crane with two elastic booms are analyzed. Dynamic equations of motions of a multibody system that consists of a floating crane, two elastic booms, and a wind turbine are derived. The six-degree-of-freedom (DOF) motions for the floating crane and the wind turbine are considered in the equations of motions. The hydrostatic force, the hydrodynamic force due to a regular wave, the mooring force, the wire rope force, and the gravitational force are considered as external forces. By solving the equations numerically, the dynamic responses of cargo are simulated. The simulation results are compared with those in the case of one elastic boom. Finally, the dynamic responses of the wind turbine lifted by the floating crane are analyzed under regular wave condition.
The use of wind energy resources is developing rapidly in recent decades. There is an increasing number of wind farms in high wind-velocity areas such as the Pacific Rim regions. Wind turbine towers are vulnerable to tropical cyclones and tower failures have been reported in an increasing number in these regions. Existing post-disaster failure case studies were mostly performed through forensic investigations and there are few numerical studies that address the collapse mode simulation of wind turbine towers under strong wind loads. In this paper, the wind-induced failure analysis of a conventional 65 m hub high 1.5-MW wind turbine was carried out by means of nonlinear response time-history analyses in a detailed finite element model of the structure. The wind loading was generated based on the wind field parameters adapted from the cyclone boundary layer flow. The analysis results indicate that this particular tower fails due to the formation of a full-section plastic hinge at locations that are consistent with those reported from field investigations, which suggests the validity of the proposed numerical analysis in the assessment of the performance of wind-farms under cyclonic winds. Furthermore, the numerical simulation allows to distinguish different failure stages before the dynamic collapse occurs in the proposed wind turbine tower, opening the door to future research on the control of these intermediate collapse phases.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.4
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pp.490-496
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2012
The main object of this research is to minimize the shock effects which frequently result in fatal damage in offshore wind turbine on impact of barge. The collision between offshore wind turbine and barge is generally a complex problem and it is often impractical to perform rigorous finite element analyses to include all effects and sequences during the collision. On applying the impact force of a barge to the offshore wind turbine, the maximum acceleration, internal energy, and plastic strain are calculated for each load case using the finite element method. A parametric study is conducted with the experimental data in terms of the velocity of barge, thickness of the offshore wind turbine, and thickness and Mooney-Rivlin coefficient of the rubber fender. Through the analysis proposed in this study, it is possible to determine the proper size and material properties of the rubber fender and the optimal moving conditions of barge.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2003.05a
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pp.123-126
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2003
The uncertainties generated by measurement parameters are propagated to the uncertainty of total-to-total efficiency on an experiment. The effect of uncertainties’ propagation are analyzed through a turbine performance test. A tested 3-D axial type turbine has a 0.373 degree of reaction at the mean radius and the performance test is conducted at the low pressure and cold temperature status. The uncertainty of turbine inlet and exit total pressure shows the strong propagation effect to the uncertainty of total-to-total efficiency. This means that a high precision pressure measuring system is required to reduce the uncertainty propagated by the pressure. In the uncertainty portion of each measurement parameters to the uncertainty of total-to-total efficiency, the uncertainty by torque is the highest and the uncertainty by RPM is the lowest. In case of the total pressure, the effect of the uncertainty by torque is increased with the increasing RPM. The uncertainty of total pressure at the turbine exit shows more influence to the results than that at the turbine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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