This paper presents a new stand-alone wind-based induction generator system with constant frequency and adjustable output voltage. The proposed generator consists of a six-phase cage-rotor induction machine with two separate three-phase balanced stator windings and a three-phase space vector pulse width modulation inverter that operates as a static synchronous compensator (STATCOM). The first stator winding is fed by the STATCOM and used to excite the machine while the second stator winding is connected to the generator external load. The main frequency of the STATCOM is determined to be constant and equal to the load-requested frequency. The generator output frequency is independent of the load power demand and its prime mover speed because the frequency of the induced emf in the second stator winding is the same as this constant frequency. A sliding mode control (SMC) is developed to regulate the generator output voltage. A second SMC is used to force the zero active power exchanged between the machine and the STATCOM. Some simulation and experimental results are presented to prove the validity and effectiveness of the proposed generator system.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.54
no.10
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pp.497-504
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2005
For maximum output power, wind turbines are usually controlled at the speed which is determined by the optimal tip-speed ratio. This method requires information of wind speed and the power conversion coefficient which is varied by the pitch angle control. In this paper, a new maximum output power control algorithm using fuzzy logic control is proposed, which doesn't need this information. Instead, fuzzy controllers use information of the generator speed and the output power. By fuzzy rules, the fuzzy controller produces a new generator reference speed which gives the maximum output power of the generator for variable wind speeds. The proposed algorithm has been implemented for the 3[kW] cage-type induction generator system at laboratory, of which results verified the effectiveness of the algorithm.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.9
no.1
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pp.73-80
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2004
In this paper, a maximum output power control of stand-alone cage-type induction generator systems for wind power generation is proposed. The induction generator is operated in a vector-controlled mode, which is excited with d-axis current and of which torque is controlled with q-axis current. The generator speed is controlled by this torque, along which speed the generator produces the maximum output power. The generated power charges the battery bank for energy storage through an ac/dc PWM converter. The proposed scheme has been verified for the wind turbine simulator system which consists of M-G set.
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.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.6
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pp.985-993
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2008
This paper proposes a new DFIG(Doubly-Fed Induction Generator) system using matrix converter, which is very effectively used for interconnecting the wind power system to the power grid. The operation of proposed system 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 laboratory scaled-model was built using a motor-generator set with vector drive system, and a matrix converter with DSP(Digital Signal Processor). The operation of scaled-model was tested by modeling the specific variable-speed wind turbine using the real wind data in order to make the scaled-model simulate the real wind power system as close as possible. The simulation and experimental results confirm that matrix converter can be applied for the DFIG system.
This paper presents a design approach for wind power generator. Among several different generator systems, doubly-fed induction generator(DFIG) is selected for Hyosung 2MW wind turbine system from the view of cost and weight. The time step finite element method is applied to analyze the performance of DFIG, and design of experiment(DOE) is used as an optimization method.
Application of induction machines in wind turbine driven generators is a good alternative due to their good characteristics such as efficiency, reliability and low cost. Nevertheless, when isolated operation is required, the application of external capacitive bank, connected to the stator windings, to provide self-excitation results in a rather complex analysis. This paper presents an analysis of self-excited induction generator connected to a load either directly or by an intermediate of a power converter. At first a dynamic model of the induction generator accounting for magnetic saturation is developed. Then a number of balanced and unbalanced capacitors, passive and active loads are verified. Experimental results obtained from laboratory tests are compared to those simulated; the two are shown to be in good agreement.
In this paper, doubly-fed induction-type wind power generation system simulation model for grid connection is developed. The simulation model is based on PSCAD/EMTDC and consists of rotor-blade, blade controller, generator power converter and generator controller Blade controller controls the blade pitch angle for starting, peak power limiting and emergency condition. Generator controller controls the generator output power to maximize the system efficiency. Simulation results are shown for the variable wind speed conditions. The simulation model can be utilized for study of actual interaction between wind turbine and grid for reliable operation and protection of power system.
In this paper, we develop PCS for doubly-fed induction-type wind generator(DFIG). PCS consists of a converter set and a controller. PCS controls the active power of wind generator and the reactive power of wind turbine system according to rotating speed, instantaneous power, grid quality, and order by transmission system operator.
Squirrel cage induction motor is the main driving system of industrial field and familiar with its use in a large variety of applications. The structure and operating characteristics of induction generator is almost identical to induction motor, but the induction generator part is used restrictively from hydropower power and wind power development etc. Recently induction generator is commonly used for micro & small hydro power applications due to its simplicity, reliability, low cost and robustness. Input and output of induction motor has turned against at the induction generator operation. Rotation speed of induction generator is small faster than synchronous speed of induction motor. As output of induction machines increases with the increasement of speed, so loss is same. Actually, generator efficiency is lower than motor at this condition. If induction generator is connected with mechanical load such as increaser, total efficiency is decreased. Consequently the quality in compliance with an induction motor parameter applying like that in the generator is a possibility of having the error of some. In this paper, we analyzed that input, output, torque and efficiency of induction machine is different from each other above and below synchronous speed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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