In remote islands, due to expense of existing generation systems, installation of photovoltaic cells (PVs) and wind turbines has a chance of reducing generation costs. However, in island power systems, even short-term power fluctuations change the frequency of grids because of their small inertia constant. In order to compensate power fluctuations, the authors proposed the power consumption control of pumps which send water to tanks. The power control doesn’t affect water users’ convenience as long as tanks hold water. Based on experimental characteristics of a pump system, this paper shows methods to determine reference power consumption of the system with compensation for short-term PV fluctuations while satisfying water demand. One method uses a PI controller and the other method calculates reference power consumption from water flow reference. Simulations with a PV and a pump system are carried out to find optimum parameters and to compare the methods. Results show that both PI control method and water flow calculation method are useful for satisfying the water demand constraint. The water demand constraint has a little impact to suppression of the short-term power fluctuation in this condition.
Most of the small wind turbines are set as the stand alone type in the area where the access to the grid is difficult and compulsorily uses the battery. Depending on the volume of the battery, securing of the space necessary, and has the shortcoming of replacing the battery periodically due to it's limited working life span. Recently, setting up in the vicinity of the city area is increasing and the trend of using the Grid inverter instead of battery is also increasing. This thesis is aiming mainly analyzing the characteristics of the output power of the Prototype Permanent Magnet Generator(PMG) and the Grid-Inverter and to verify through the theoretical study and tests. Tested the characteristics of the output power of the PMG through the stage 1-2 and at the stage 3 connected the output of the PMG to the Inverter and tested the characteristics of the Inverter. And at the stage 4, the maximum output power is confirmed by the continuous running test of the PMG.
Most modern wind turbines employ a doubly-fed induction generator (DFIG) system due to its many advantages, such as variable speed operation, relatively high efficiency, and small converter size. The DFIG system uses a wound rotor induction machine so that the magnetizing current of the generator can be fed from both the stator and the rotor. We propose a protection algorithm for a DFIG based on a d-q equivalent circuit in the time domain. In the DFIG, the voltages and currents of the rotor side and the stator side are available. The proposed algorithm estimates the instantaneous induced voltages of magnetizing inductance using those voltages and currents from both the stator and the rotor sides. If the difference between the two estimated induced voltages exceeds the threshold, the proposed algorithm detects an internal fault. The performance of the proposed algorithm is verified under various operating and fault conditions using a PSCAD/EMTDC simulator.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.52
no.1
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pp.1-7
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2015
The weight estimation of floating offshore structures such as FPSO, TLP, semi-Submersibles, Floating Offshore Wind Turbines etc. in the preliminary design, is one of direct measures of both construction cost and basic performance. Through both literature investigation and internet search, the weight data of floating offshore structures such as FPSO and TLP was collected. In this study, the weight estimation model with the genetic programming was suggested for FPSO. The weight estimation model using genetic programming was established by fixing the independent variables based on this data. In addition, the correlation analysis was performed to make up for the weak points of genetic programming; it is apt to induce over-fitting when the number of data is relatively smaller than that of independent variables. That is, by reducing the number of variables through the analysis of the correlation between the independent variables, the increasing effect in the number of weight data can be expected. The reliability of the developed weight estimation model was within 2% of error rate.
Kim, Garam;Park, Donggyu;Kyung, Doohyun;Lee, Junhwan
Geomechanics and Engineering
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v.7
no.4
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pp.459-475
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2014
In this study, a CPT-based p-y analysis method was proposed for the displacement analysis of laterally loaded piles. Key consideration was the continuous soil profiling capability of CPT and cone resistance profiles that do not require artificial assumption or simplification for input parameter selection. The focus is on the application into offshore mono-piles embedded in clays. The correlations of p-y function components to the effective cone resistance were proposed, which can fully utilize CPT measurements. A case example was selected from the literature and used to validate the proposed method. Various parametric studies were performed to examine the effectiveness of the proposed method and investigate the effect of property profile and its depth resolution on the p-y analysis. It was found that the calculation could be largely misleading if wrongly interpreted sub-layer condition or inappropriate resolution of input soil profile was involved in the analyses. It was also found that there is a significant influence depth that dominates overall load response of pile. The soil profile and properties within this depth range affect most significantly calculated load responses, confirming that the soil profile within this depth range should be identified in more detail.
This paper proposes a novel scheme for the current controller for the grid-side converter (GSC) of permanent-magnet synchronous generator (PMSG) wind turbines to eliminate the high-order harmonics in the grid currents under grid voltage disturbances. The voltage unbalance and harmonics in three-phase systems cause grid current distortions. In order to mitigate the input current distortions, multi-loop current controllers are applied, where the positive-sequence component is regulated by proportional-integral (PI) controllers, and the negative-sequence and high-order harmonic components are regulated by proportional-resonance (PR) controllers. For extracting the positive/negative-sequence and harmonic components of the grid voltages and currents without a phase delay or magnitude reduction, composite observers are applied, which give faster and more precise estimation results. In addition, an active damping method using PR controllers to damp the grid current component of the resonant frequency is employed to improve the operating stability of VSCs with inductor-capacitor-inductor (LCL) filters. The validity of the proposed method is verified by simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.3
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pp.249-255
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2017
This paper presents air-gap control according to Y and Delta connections of a double-sided air-gap permanent magnet synchronous motor (DA-PMSM) with independent three-phase structure. In particular, the DA-PMSM used in this study can be applied to low-speed and high-torque applications, such as wind turbines, tidal power generations, and electric propulsion ships, because of its modular stators and a rotor with numerous permanent magnets. Unlike conventional three-phase machines, the DA-PMSM has a symmetrical configuration with double-sided air-gap. Therefore, Y/Delta winding connections and serial/parallel configurations between stator modules are possible. To identify the DA-PMSM operating characteristics, mathematical modeling is analyzed according to the Y/Delta connections. Moreover, air-gap control performances by applying the winding connection methods are verified through experimental results.
The coupled soil-pile-structure seismic response is recently in the spotlight of researchers because of its extensive applications in the different fields of engineering such as bridges, offshore platforms, wind turbines, and buildings. In this paper, a simple analytical model is developed to evaluate the dynamic performance of seismically isolated bridges considering triple interactions of soil, piles, and bridges simultaneously. Novel expressions are proposed to present the dynamic behavior of pile groups in inhomogeneous soils with various shear modulus along with depth. Both cohesive and cohesionless soil deposits can be simulated by this analytical model with a generalized function of varied shear modulus along the soil depth belonging to an inhomogeneous stratum. The methodology is discussed in detail and validated by rigorous dynamic solution of 3D continuum modeling, and time history analysis of centrifuge tests. The proposed analytical model accuracy is guaranteed by the acceptable agreement between the experimental/numerical and analytical results. A comparison of the proposed linear model results with nonlinear centrifuge tests showed that during moderate (frequent) earthquakes the relative differences in responses of the superstructure and the pile cap can be ignored. However, during strong excitations, the response calculated in the linear time history analysis is always lower than the real conditions with the nonlinear behavior of the soil-pile-bridge system. The current simple and efficient method provides the accuracy and the least computational costs in comparison to the full three-dimensional analyses.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.4
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pp.87-106
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2024
Vehicle-to-Home (V2H) and Home Centralized Photovoltaic (HCPV) systems can address various energy storage issues and enhance demand response programs. Renewable energy, such as solar energy and wind turbines, address the energy gap. However, no energy management system is currently available to regulate the uncertainty of renewable energy sources, electric vehicles, and appliance consumption within a smart microgrid. Therefore, this study investigated the impact of solar photovoltaic (PV) panels, electric vehicles, and Micro-Grid (MG) storage on maximum solar radiation hours. Several Deep Learning (DL) algorithms were applied to account for the uncertainty. Moreover, a Reinforcement Learning HCPV (RL-HCPV) algorithm was created for efficient real-time energy scheduling decisions. The proposed algorithm managed the energy demand between PV solar energy generation and vehicle energy storage. RL-HCPV was modeled according to several constraints to meet household electricity demands in sunny and cloudy weather. Simulations demonstrated how the proposed RL-HCPV system could efficiently handle the demand response and how V2H can help to smooth the appliance load profile and reduce power consumption costs with sustainable power generation. The results demonstrated the advantages of utilizing RL and V2H as potential storage technology for smart buildings.
Jang, Hwa Sup;Kim, Ho Sun;Kwak, Yeon Min;Park, Jae Hyun
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.25
no.4
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pp.421-430
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2013
To predict behaviors of offshore wind turbines which are highly laterally loaded structures and to design them rationally, evaluating the soil-foundation interaction is important. Nowadays, there are many soil modeling methods for structural analysis of general structures subjected to vertical loads, but using the methods without any consideration for design of a monopile foundation is eschewed because it might cause wrong structural design due to the deferent loading state. In this paper, we identify the differences of the member forces and displacements by design methods. The results show that fixed end method is barely suitable for monopile design in terms of checking the serviceability because it underestimate the lateral displacement. Fixed end method and stiffness matrix method underestimate the member forces, whereas virtual fixed end method overestimates them. The results of p-y curve method and coefficient of subgrade reaction method are similar to the results of 3D soil modeling method, and 2D soil modeling method overestimates the displacement and member forces as compared with other methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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