A semi-analytical numerical approach for the effective structural dynamic response analysis of spar floating substructure for offshore wind turbine subject to wave-induced excitation is introduced in this paper. The wave-induced rigid body motions at the center of mass are analytically solved using the dynamic equations of rigid ship motion. After that, the flexible structural dynamic responses of spar floating substructure for offshore wind turbine are numerically analyzed by letting the analytically derived rigid body motions be the external dynamic loading. Restricted to one-dimensional sinusoidal wave excitation at sea state 3, pitch and heave motions are considered. Through the numerical experiments, the time responses of heave and pitch motions are solved and the wave-induced dynamic displacement and effective stress of flexible floating substructure are investigated. The hydrodynamic interaction between wave and structure is modeled by means of added mass and wave damping, and its modeling accuracy is verified from the comparison of natural frequencies obtained by experiment with a 1/100 scale model.
Khan, Umer-Amir;Lee, Sang-Hwa;Seong, Jae-Kyu;Lee, Bang-Wook
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.12
no.2
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pp.17-20
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2010
A considerable amount of research material discussing designs and properties of High Temperature Superconducting Fault Current Limiter (HTS FCL) is available. However, a shortage of research concerning positioning of HTS FCL in power grid is felt. In this paper a feasibility study of HTS FCL positioning in Smart Grid through simulation analysis is carried out. A complete power network (including generation, transmission and distribution) is modeled in Simulink / SimPowerSystems. A generalized HTS FCL is also designed by integrating Simulink and SimPowerSystem blocks. The distribution network of the model has a wind turbine attached to it forming a micro grid. Three phase fault have been simulated along with placing FCL models at key points of the distribution grid. It is observed that distribution grid, having distributed generation sources attached to it, must not have a single FCL located at the substation level. Optimized HTS FCL location regarding the best fault current contribution from wind turbine has been determined through simulation analysis.
Kim, Min;Kang, Ki-Bong;Park, Sang-Hong;Jung, Joo-Ho
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.27
no.8
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pp.742-749
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2016
To cope with the rising cost of the fossil fuel and the need of renewable energy, many wind farms are being constructed along the coasts of Korean peninsula. However, construction of these wind farms may cause negative influences by the shielding effect and the Doppler frequency from the wind turbine on the military radars operated in the nearby region. Therefore, the analysis of electromagnetic phenomenon with the real wind turbine is required. This paper compare the measured electromagnetic shielding effect and Doppler effect with theoretical shielding effect according to obstacle in literature and the extracted Doppler frequency through signal modeling.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.12
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pp.7451-7458
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2014
In this paper, the system modeling and multi-agent control algorithm in isolated wind hybrid power systems are proposed. The multi-agent control is a new type of the hybrid control method that is made up of wind turbine, diesel generator, battery, and dumpload. Fourteen different modes of operations of the wind hybrid power system are performed by wind speed changes and the SOC of battery. Simulation results show that the efficient operations under various wind variations in isolated wind hybrid power systems can be obtained using proposed algorithms.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.52
no.8
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pp.413-419
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2003
The paper presents a simulation model and analysis of a grid-connected variable speed wind energy conversion scheme (VSWECS) using the PSCAD/EMTDC software. The modeled system uses a variable speed drive, a fixed pitch angle, a synchronous generator as a wind generator and an AC-DC-AC conversion scheme, which facilitates the wind generation to efficiently operate under varying wind speed while connected to the distribution network. The power output of the WECS is controlled by the AC-DC-AC conversion scheme, the objective of which is to capture the maximum active power under varying wind conditions and to keep the voltage magnitude of the terminal bus at a specific level. Aerodynamic models are applied for a wind turbine model. An simulation analysis of the scheme in terms of its responding to wind variations is also presented.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.9
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pp.922-929
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2014
Wind turbines are in the limelight in the alternative energy industry. However, they face frequent and various problems during operation. We focused on the supervising of the blades of a wind turbine. In this paper, we present the design of a maintenance robot that takes the size of wind turbine blades into consideration, so the general form of the robot is a square with four wires fixed to its vertices and to the nacelle. After the robot is placed near the nacelle, it moves along the blades. We also designed an attitude control algorithm for the robot to maintain its balance. Our control algorithm for the robot consists of roll and pitch attitude controllers and a height controller. Each controller was designed independently and then superposed together. We used simulations to verify our control algorithm.
The detail simulation modeling of fully-fed induction generator is investigated through PC based MATLAB/Simulink environment. Generator's stator currents are controlled by indirect vector control method. In this method, generator side converter controls the maximum excitation (air gap flux) by stator d-axis current and controls generator torque by stator q-axis current. Induction generator speed is controlled by tip speed ratio (TSR) upon the wind speed variations in order to generate the maximum output power. The generator torque model is specified as a 3-blade wind turbine with rating, then, the model is simulated under normal operating condition and three different fault conditions. The matlab model designed for fully-fed induction generator based wind farm provides good performance under normal and grid fault conditions. It provides good results for different pwm techniques and fault conditions except the single-phase line to ground fault, which should be verified with real time data from wind farms.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.16
no.4
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pp.239-247
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2013
Recently renewable energy such as offshore wind energy takes a higher interest due to the depletion of fossil fuel and the environmental pollution. This paper deals with multi-body dynamics (MBD) analysis technique for offshore wind turbine system considering aerodynamic loads and Thevenin equation used for determination of electric generator torque. Dynamic responses of 5MW offshore wind turbine system are evaluated via the MBD analysis, and the system is the horizontal axis wind turbine (HAWT) which generates electricity from the three blades horizontally installed at upwind direction. The aerodynamic loads acting on the blades are computed by AeroDyn code, which is capable of accommodating a generalized dynamic wake using blade element momentum (BEM) theory. In order that the characteristics of dynamic loads and torques on the main joint parts of offshore wind turbine system are simulated similarly such an actual system, flexible body modeling including the actual structural properties are applied for both blade and tower in the multi-body dynamics model.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.3B
no.1
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pp.1-9
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2003
This paper deals with the nodal admittance approach steady-state frequency domain analysis of the three-phase self-excited induction generator (SEIG) driven by the variable speed prime mover as the wind turbine. The steady-state performance analysis of this power conditioner designed for the renewable energy is based on the principle of equating the input mechanical power of the three-phase SEIG to the output mechanical power of the variable speed prime mover mentioned above. Us-ing the approximate frequency domain based equivalent circuit of the three-phase SEIG. The main features of the present algorithm of the steady-state performance analysis of the three-phase SEIG treated here are that the variable speed prime mover characteristics are included in the approximate equivalent circuit of the three-phase SEIG under the condition of the speed changes of the prime mover without complex computations processes. Furthermore, a feedback closed-loop voltage regulation of the three-phase SEIG as a power conditioner which is driven by variable speed prime movers such as the wind turbine(WT) employing the static VAR compensator(SVC) circuit composed of the thyristor phase controlled reactor(TCR) and the thyristor switched capacitor(TSC) controlled by the PI controller is designed and considered for wind-turbine driving power conditioner.
Kim, Guk-Sun;No, Tae-Soo;Jeon, Gyeong-Eon;Kim, Ji-Yon
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.10
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pp.1147-1154
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2012
In this study, a method for designing blade pitch and generator torque controllers for a wind turbine generator is presented. This method consists of two steps. First, the Lyapunov stability theory is used to obtain nonlinear control laws that can regulate the rotor speed and the power output at all operating ranges. The blade pitch controller is chosen such that it always decreases a positive definite function that represents the error in rotor speed control. Similarly, the generator torque controller always decreases a positive definite function that reflects the error in power output control. Then, the simulation-based optimization technique is used to tune the design parameters. The controller design procedure and simulation results are presented using the widely adopted two-mass model of the wind turbine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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