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.
This paper proposes a novel simulation method of WPGS (Wind Power Generation System). The rotation speed control method of turbine under variable wind speed using the pitch control is proposed. Moreover, when wind speed exceeds the cut-out wind speed, the turbine will be stopped by controlling pitch angle to 90$^{\circ}$, otherwise it will be controlled to steady-state operation. For the purpose of effective simulation, the SWRW (Simulation method for WPGS using Real Weather condition) is used for the utility interactive WPGS simulation in this paper, in which those of three topics for the WPGS simulation: user-friendly method, applicability to grid-connection and the utilization of the real weather conditions, are satisfied. It is impossible to consider the real weather conditions in the WPGS simulation using the EMTP type of simulators and PSPICE, etc. External parameter of the real weather conditions is necessary to ensure the simulation accuracy. The simulation of the WPGS using the real weather conditions including components modeling of wind turbine system is achieved by introducing the interface method of a non-linear external parameter and FORTRAN using PSCAD/EMTDC in this paper. The simulation of long-term, short-term, over cut-out and under cut-out wind speeds will be peformed by the proposed simulation method effectively. The efficiency of wind power generator, power converter and flow of energy are analyzed by wind speed of the long-term simulation. The generator output and current supplied into utility can be obtained by the short-term simulation. Finally, transient-state of the WPGS can be analyzed by the simulation results of over cut-out and under cut-out wind speeds, respectively.
This aim of the study is to demonstrate the effect of a photovoltaic module installed on a small wind-photovoltaic hybrid generation system. Computational fluid dynamics(CFD) is used to interpret the velocity field around the photovoltaic module and the blade areas of a wind turbine. According to the simulation results, it is obvious that x_velocity and y_velocity varies very significantly with time near the photovoltaic module. This would lead to an increase of periodic wind load caused by flow separation at the edge of the photovoltaic module. This study discusses the flow characteristics in term of velocity and frequency analysis. Moreover we suggest a distance between a photovoltaic module and a wind turbine to avoid partially the negative effect caused by the photovoltaic module.
This paper analyzes the steady-state operating characteristics of doubly-fed induction generator(DFIG) and fixed-speed induction generator(FSIG) in wind turbine system. It also presents a modeling and simulation of a grid-connected wind turbine generation system for dynamics analysis on MATLAB/Simulink, and compares the responses between DFIG and FSIG wind turbine systems with respect to wind speed variation, 3-phase fault and 1-phase ground fault of the network. Simulation results show the variations of generator's active/reactive output, rotor speed, terminal voltage, fault current, etc. Case studies demonstrate that DFIG illustrates better performance compared to FSIG.
The production of electricity from wind energy is noticed as economic power generation system in the natural resource. Lately, since lots of wind turbine have installed globally, the accidents have increased gradually. In this paper, we classified domestic information for 10 years, information of new energy and industrial technology development organization(NEDO) for 4years and caithness windfarms information forum(CWIF) for 15 years according to part and cause of wind turbine accident. We found that the main causes of accidents are storm, lightening and carelessness. The results of classifying and analyzing the informations, should be used to take measures on the accident prevention of wind turbine.
As wind power has increased steadily, the importance of a condition monitoring system is being emphasized to maximize the availability and reliability of a wind turbine. To develop the advanced algorithms for fault detection and lifespan estimation, a wind turbine simulator is essential for verification of the proposed algorithms before applying them to a condition diagnosis & integrity prognosis system. The developed new-type simulator in this paper includes blades and various sensors as well as a motor, a gearbox and a generator of which the existing simulators generally consist. It also has similarity with a 3MW class wind turbine and can be used to acquire operational data from various operation conditions. This paper presents a design method of control logic for the wind turbine simulator, which gives a wind generation method and similar dynamic characteristics with the 3MW wind turbine. Finally, the proposed control logic is verified through experiments.
Wind power is one of the fastest growing renewable energy sources. The blades length and tower height of wind turbine have been growing steadily in the last 10 years in order to increase the output amount of wind power energy. The amount of wind turbine energy is increased by increasing the capacity of wind turbine, but the costs of preventive, corrective and replacement maintenance are also increased accordingly. Recently, Condition Monitoring System that can repair the fault diagnose and repair of wind turbine in the real-time. However, these system have a problem that cannot predict and diagnose of the fault. In this paper, wind turbine predict methodology is proposed by using the SVM method. In the case study, correlation analysis between wind turbine fault and external environmental factors is performed by using the SVM method.
Wind-power generation, which is recently drawing attention as one of renewable energies across the world, has been developed mainly by Europe. As the demand for the wind-power generation rose and the amount of wind-power generation increased, the studies on megawatt-class wind-power system have been active, and the use of composite with such properties as less weight, more strength, anti-corrosion and environment-friendliness has required gradually. In other word, wind turbine tower will be required to be lighter, more reliable and more consistent. Therefore it is necessary to lose weight of the wind turbine tower. This points squarely toward hybrid/composite tower production growing. It is important to note however that hybrid/composite tower production as it is today is flawed and that there are ways to improve greatly on the performance of these towers in manufacturing process and in their in-service performance. Through this, we have some detail on the current process and its advantage of cost and weight of towers.
Recent alarming acceleration of global warming has made power generations using renewable energy to be in the middle of the spotlight. Korean government has also announced that it will make the related industry to be nation's one of main export items with high investments to low carbon green growth industry. To achieve this goal of exporting the renewable energy power generation system beyond domestic use, internationally acceptable rules should be applied and the three step processes of design, performance assessment and certification should follow international standards. Corresponding this international requests, IEC(International Electrotechnical Commission) is conducting the establishment of rules in TC88 for technical requirements of wind turbines. Design life-time of a wind turbine is required to be at least 20 years. In the meantime, the wind turbine will experience a lot of load cases such as extreme loads and fatigue loads which will include several typhoons per year and extreme gusts with 50 years recurrence period as well as endless turbulence flow. Therefore, IEC 61400-1 specifies design load cases to be considered in the wind turbine design and requires the wind turbine to withstand the load cases in various operational situations. It thus appears that the examination of contents and decisions discussed in the international standard committee will help people in the field of offshore wind energy and ocean energy converters.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권2호
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pp.11-16
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2007
This paper describes the cycloidal wind turbine, which is a straight blade vertical axis wind turbine using the cycloidal blade system. Cycloidal blade system consists of several blades rotating about an axis in parallel direction. Each blade changes its pitch angle periodically. Cycloidal wind turbine is different from the previous turbines. The wind turbine operates with optimum rotating forces through active control of the blade to change pitch angle and phase angle according to the changes of wind direction and wind speed. Various numerical experiments were conducted to develop a small vertical axis wind turbine of 1 kW class. For this numerical analysis, the rotor system equips four blades consisting of a symmetric airfoil NACA0018 of 1.0m in span, 0.22m in chord and 1.0m in radius. A general purpose commercial CFD program, STAR-CD, was used for numerical analysis. PCL of MSC/PATRAN was used for efficient parametric auto mesh generation. Variables of wind speed, pitch angle, phase angle and rotating speed were set in the numerical experiments. The generated power was obtained according to the various combinations of these variables. Optimal pitch angle and phase angle of cycloidal blade system were obtained according to the change of the wind direction and the wind speed. Based on data obtained from the above analysis, control device was designed. The wind direction and the wind speed were sensed by a wind indicator and an anemometer. Each blades were actuated to optimal performance values by servo motors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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