New concept of wind energy conversion system is proposed to increase the energy density at a given working space. The quality of wind for wind power generation is depend on its direction and speed. However, the quality is not good on land because wind direction is changeable all the time and the speed as well. The most popularly operated wind turbine system is an axial-flow free turbine. But its conversion efficiency is less than 30% and even less than 20% considering the operating time. In this research, a cross-flow type wind turbine system is proposed with a convergent-divergent duct system to accelerate the low speed wind at the inlet of the wind turbine. Inlet guide vane is also introduced to the wind turbine system to have continuous power generation under the change of wind direction. In here, the availability of wind energy generation is evaluated with the change of the size of the inlet guide vane and the optimum geometry of the turbine impeller blade was found for the innovative wind power generation system.
Kim, Young-Jung;Ryou, Young-Sun;Kang, Geum-Choon;Paek, Yee;Yun, Jin-Ha;Kang, Youn-Ku
Agricultural and Biosystems Engineering
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제6권2호
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pp.65-69
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2005
A windheat generation system with a Savonius windturbine was developed and the performance was evaluated through field tests. The system consisted of a heat generation drum, heat exchanger, water storage tank, and two circulation pumps. Frictional heat is created by rotation of a rotor inside the drum containing thermo oil, and was used to heat water. In order to estimate the capacity of this windheat generation system, weather data was collected for one year at the site near the windheat generation system. Wind Power from the savonius wind turbine mill was transmitted to the heat generation system with an one-to-three gear system. Starting force to rotate the savonius wind turbine and the whole system including the windheat generation system were 1.0 and 2.5 kg, respectively. Under the outdoor wind condition, maximum speed of the rotor in the drum was 75rpm at wind speed 6.5 m/sec, which was not fast enough to produce heat for greenhouse heating. Annual cumulative hours for wind speeds greater than 5 m/sec at height of 10, 20, 30 m were 190, 300 and 1020 hrs, respectively. A $5^{\circ}C$ increase in water temperature was achieved by the windheat generation system under the tested wind environment.
This study suggests a modeling of grid-connected wind turbine generation systems and performs simulation according to increase/decrease of real wind speed. MATLAB/Simulink implemented modeling of grid-connected wind turbine generation system. Terminal voltage, grid voltage, and active/reactive power shall be observed following the performance of simulation.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제17권2호
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pp.167-174
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2016
Even though the differential drag type machines of the vertical wind turbines are a bit less efficient than the lift type machines such as Darrieus type machines, they have an advantage of low starting torque. The flapping blade type wind turbine is a specific type of the differential drag machines, and it has no need for orientation as well as quite low starting torque. This work is to develop an innovative 5kW class flapping type vertical wind turbine system which will be applicable to a hybrid power generation system driven by the diesel engine and the wind turbine. The parametric study was carried out to decide an optimum aerodynamic configuration of the wind turbine blade. In order to evaluate the designed blade, the subscale wind tunnel test and the performance test were carried out, and their test results were compared with the analysis results.
This paper presents a modeling and simulation of a grid-connected wind turbine generation system with respect to wind variations, starting of large induction motor and three-phase fault in the system, and investigates voltage variations of the system for disturbances. It describes the modeling of the wind turbine system including the drive train model, induction generator model, and grid-interface model on MATLAB/Simulink. The simulation results show the variation of the generator torque, the generator rotor speed, the pitch angle, terminal voltage, system voltage, fault current, and real/reactive power output, etc. Case studies demonstrate that the pitch angle control is carried out to achieve maximum power extraction for wind speed variations, starting of a large induction motor causes a voltage sag due to a large starting current, and a fault on the system influences on the output of the wind turbine generator.
Recently, researches related to the green energy generation systems have increased significantly. Among them wind turbines are the most spread practical green energy generation systems. In order to enhance the power generation capacity of the wind turbine blade, the length of wind turbine blade has increased. It might cause undesirable excessive dynamic loads. Therefore dynamic characteristics of a wind turbine blade system should be identified for a safe design of the system. In this study, the equations of motion of a wind turbine blade system undergoing gravitational force are derived considering wind force and pitch angle. Effects of wind speed, variation of pitch angle of the wind turbine blade, rotating speed, and the blade length on its stability characteristics are investigated.
As the Kyoto Protocol, which aims at reducing greenhouse gases in accordance to the UNFCCC, came into force, research on environment friendly energy resources has been a matter of concern worldwide. As a general power generation system, among renewable energy resources, that is interconnected and operated with power system, the wind turbine is emerging as an effective alternative. Since power capacity of the wind turbine has been steadily increasing and its relative importance is also increasing in total facility capacity, we cannot ignore its effect. Because controlling generation output in the wind turbine is not as easy as in the synchronous machine due to its facility characteristics and it generates irregular output fluctuations when interconnected with power system, system interconnection was difficult. But the effect of large capacity wind turbine on isolated power system like Jeju island is serious problem on the frequency stability. Accordingly, it is necessary to analyze the effects of wind turbine on system interconnection and assess the optimum capacity of wind turbine that satisfies the most important principle of stable power supply. This paper have analyzed the effects of wind turbine capacity increases on the system and suggested the method of the capacity to achieve its steady operation. And It is applied to the Jeju island.
This study suggests a modeling of grid-connected wind turbine generation system that has induction generator, and aims to perform simulations for outputs by the variation of actual wind speed and for fault current of wind generation system by the transformer winding connection. This study is implemented by matlab&simulink. The simulation shall be performed by assuming single line to ground fault generated in the system. Generator power, generator rotor speed, generator terminal current and fault current shall be observed following the performance of simulation. The fault current change will be dealt through the simulation results for fault current of wind generation system following the grid-connected transformer winding connection and the simulation result by the transformer neutral ground method.
본 연구에서는 최근 각광받고 있는 풍력-터빈 발전기의 동적 특성에 관한 시뮬레이션을 수행한다. 풍력을 이용한 전기의 생산은 기존의 화력발전에 비해 환경에 악영향이 거의 없고 풍력자원 또한 무한하다고 할 수 있다. 즉, 풍력발전 자체는 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 풍력-터빈 발전기가 기존의 전력계통에 연계되면 전력계통에 미치는 영향은 동기발전기만으로 구성된 전력계통과는 다르며 특히 동적특성이 달라진다. 따라서 안정적인 풍력발전을 보장하기 위해서는 기존의 전력계통에 풍력발전기를 연계할 때 그 특성을 검토하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 PSS/E를 이용하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기에 대한 동적특성을 시뮬레이션 한다. 풍속의 변화, 부하의 변화 그리고 무한대 모선의 전압변화를 통하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기의 특성을 검토하였다.
This study is to develop a 1kW-class small wind turbine blade which will be applicable to relatively low speed regions. For this blade, a high efficiency wind turbine blade is designed and a light and low cost composite structure blade is adopted considering fatigue life. In this study, shape design of 1kW-class small wind turbine blade for hybrid power generation system is carried out by BEMT(blade element momentum theory). X-FOIL open software was used to acquire lift and drag coefficients of the 2D airfoils used in power prediction procedure. Moreover, pressure and velocity distributions are investigated according to TSR by CFD analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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