In this paper, we have studied about minimizing the Energy Storage System (ESS) capacity for mitigating the fluctuation of Wind Turbine Generation System (WTGS) by using Electric Double Layer Capacitor (EDLC) and Battery Energy Storage System (BESS). In this case, they have some different characteristics: The EDLC has the ability of generating the output power at high frequency. Thus, it is able to reduce the fluctuation of WTGS in spite of high cost. The BESS, by using Li-Ion battery, takes the advantage of high energy density, however it is limited to use at low frequency response. To verify the effectiveness of the proposed method, simulations are carried out with the actual data of 2MW WTGS in case of worst fluctuation of WTGS is happened. By comparing simulation results, this method shows the excellent performance. Therefore, it is very useful for understanding and minimizing the ESS capacity for mitigating the fluctuation of WTGS.
This paper proposes a new configuration for the Unified Power Quality Conditioner, which has a DC/DC converter with super-capacitors for energy storage. The proposed UPQC can compensate the reactive power, harmonic current, voltage sag and swell, voltage imbalance, and voltage interruption. The performance of the proposed system was analyzed through simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of system implementation is confirmed through experimental works with a prototype. The proposed UPQC has ultimate capability to improve the power quality at the point of installation on power distribution systems and industrial power systems.
Negative output elementary super lift Luo converter (NOESLLC), which has the significant advantages including high-voltage transfer gain, high efficiency, high power density, and reduced output voltage/inductor current ripples when compared to the traditional DC-DC converters, is an attractive DC-DC converter for the field of negative DC voltage applications. In this study, in consideration of the voltage across the energy transferring capacitor changing abruptly at the beginning of each switching cycle, the improved averaged model of the NOESLLC operating in continuous conduction mode (CCM) is established. The improved DC model and transfer functions of the system are derived and analyzed. The current mode control is applied for this NOESLLC. The results from the theoretical calculations, the PSIM simulations and the circuit experiments show that the improved DC model and transfer functions here are more effective than the existed ones of the NOESLLC to describe its real dynamical behaviors.
This paper describes the development of a single-phase DVR(Dynamic voltage Restorer), which is composed of H-bridge inverter and super-capacitors. The operational feasibility was verified through computer simulations with PSCAD/EMTDC software, and experimental works with 3kVA prototype. The developed system can compensates the input voltage sag and interruption within 2ms, in which the maximum allowable duration of voltage interruption is 1.5 seconds. It can be effectively used to compensate the voltage interruption in the sensitive load, such as computer, communication equipment, automation equipment, and medical equipment. The developed system has a simple structure to be easily implemented with commercially available components and to be highly reliable in operation.
The improved performance of computer parts, such as graphic card, CPU, and main board, has led to the need for power supplies with a high power output. The dynamic load profile rapidly changes the usage of power consumption depending on load operations, such as PC power and air conditioner. Under dynamic load profile conditions, power consumption can be classified into maximum, normal, and standby power. Several problems arise in the case of maximum power. Peak power is generated at the system power source in the maximum-power situation. Frequent generation of peak power can cause high-frequency problems and reduce the life of high-pressure parts (especially high-pressure capacitors). For example, when a plurality of PCs are used, system overload occurs due to peak power generation and causes problems, such as power failure and increase in electricity bills due to exceeded contract power. To solve this problem, a system peak power limit/compensation power circuit is proposed for a power supply under dynamic load profile conditions. The proposed circuit detects the system current to determine the power situation of the load. When the system current is higher than the set level, the circuit recognizes that the system current generates peak power and compensates for the load power through a converter using a super capacitor as the power source. Thus, the peak power of loads with a dynamic load profile is limited and compensated for, and problems, such as high-frequency issues, are solved. In addition, the life of high-pressure parts is increased.
본 논문에서는 LoRaEnergySim에 최적의 실시간 스케줄링 알고리즘으로 알려진 ED-H 스케줄링 알고리즘을 연동하여 LoRaWAN 클래스-A 단말기에 슈퍼 커패시터 기반의 에너지 하베스팅 시스템을 전원 공급 장치를 적용하였을 때 시간 제약성을 갖는 LoRaWAN 컨트롤러의 태스크와 응용 태스크의 실시간 스케줄링 알고리즘 간의 상호 시뮬레이션이 가능하도록 한다. 이를 위해 LoRaWAN의 상태와 상태 전환에 따른 시간과 에너지 특성을 로그 형태로 추출하고 타임 슬롯 기반의 ED-H 스케줄링 알고리즘에 적합하도록 태스크 모델을 수립하고 태스크가 CPU에 의해서 수행되는 특성에 따라 알고리즘이 시간 제약성을 만족하며 태스크를 수행할 수 있도록 확장하였다. 본 논문에서 제안한 기법의 평가를 위해 LoRaEnergySim 시뮬레이션 결과가 제시된 동일 환경에서 패킷 송수신이 수행되는 것과 동시에 10%에서 90%의 CPU 점유율을 갖는 다양한 시간과 에너지 특성을 갖는 태스크 집합에 대해 ED-H 스케줄링 알고리즘을 수행하였으며, 실험 결과로 스케줄링 알고리즘에 따라 시간 제약성의 만족을 위해 슈퍼 커패시터의 에너지가 고갈되지 않는 한 태스크의 시급성을 우선하여 사용하는 것을 확인하여 상호 시뮬레이션의 적용 가능성을 확인하였다.
Pseudo capacitors belong to one group of super capacitors which are consisted with non carbon based electrodes. As such, conducting polymers and metal oxide materials have been employed for pseudo capacitors. Conducting polymer based pseudo capacitors have received a great attention due to their interesting features such as flexibility, low cost and ease of synthesis. Much work has been done using liquid electrolytes for those pseudo capacitors but has undergone various drawbacks. It has now been realized the use of solid polymer electrolytes as an alternative. Among them gel polymer electrolytes (GPEs) are in a key place due to their high ambient temperature conductivities as well as suitable mechanical properties. In this study, composition of a polyacrylonitrile (PAN) based GPE was optimized and it was employed as the electrolyte in a pseudo capacitor having polypyrrole (PPy) electrodes. GPE was prepared using ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), sodium thiocyanate (NaSCN) and PAN as starting materials. The maximum room temperature conductivity of the GPE was $1.92{\times}10^{-3}Scm^{-1}$ for the composition 202.5 PAN : 500 EC : 500 PC : 35 NaSCN (by weight). Performance of the pseudo capacitor was investigated using Cyclic Voltammetry technique, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) technique and Continuous Charge Discharge (GCD) test. The single electrode specific capacity (Cs) was found out to be 174.31 F/g using Cyclic Voltammetry technique at the scan rate of 10 mV/s and within the potential window -1.2 V to 1.2 V. The same value obtained using EIS was about 84 F/g. The discharge capacity ($C_d$) was 69.8 F/g. The capacity fade over 1000 cycles was rather a low value of 4%. The results proved the suitability of the pseudo capacitor for improving the performance further.
Lithium Ion capacitor (LIC) is a new storage device which combines high power density and high energy density compared to conventional supercapacitors. LIC is capable of storing approximately 5.10 times more energy than conventional EDLCs and also have the benefits of high power and long cycle-life. In this study, LICs are assembled with activated carbon (AC) cathode and pre-doped graphite anode. Cathode material of natural graphite and artificial graphite kinds of MAGE-E3 was selected as the experiment proceeds. Super-P as a conductive agent and PTFE was used as binder, with the graphite: conductive agent: binder of 85: 10: 5 ratio of the negative electrode was prepared. Lithium doping condition of current density of $2mA/cm^2$ to $1mA/cm^2$, and was conducted by varying the doping. Results Analysis of Inductively Coupled Plasma Spectrometer (ICP) was used and a $1mA/cm^2$ current density, $2mA/cm^2$, when more than 1.5% of lithium ions was confirmed that contained. In addition, lithium ion doping to 0.005 V at 10, 20 and $30^{\circ}C$ temperature varying the voltage variation was confirmed, $20^{\circ}C$ cell from the low internal resistance of $4.9{\Omega}$ was confirmed.
본 논문에서는 E-bike 구동을 위한 Boost 컨버터의 배터리 전류 제한 기법에 관해 제안한다. Boost 컨버터를 E-bike에 적용할 경우, 기동 시 큰 전류를 보충하기 위해 출력 단에 Super Capacitor가 사용된다. 이로 인해 생기는 입력 단의 Inrush 전류는 회로 구성 소자의 파손 문제를 발생시킬 수 있다. 그 뿐만 아니라, 배터리 입장에서의 Inrush 전류 및 모터 기동 시 순간의 큰 전류는 자체적 손상 및 수명 저하 문제를 야기한다. 상기 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 E-bike 적용 배터리의 수명 연장을 위한, 배터리 전류 제한 제어 기법을 제안한다. 컨버터 입력 전류인 배터리 전류를 제한함으로써, 큰 전류에 의한 소자 파손 및 배터리의 안정성 문제를 해결하였으며, 이를 통해 배터리의 수명을 연장이 가능하였다. 이를 모의실험 및 실험을 통해 타당성을 검증하였다.
본 논문은 이중여자권선을 갖는 권선형 유도발전기와 농형유도발전기사이의 운전특성비교를 보여준다. 농형유도발 전기는 자화리액턴스에 의한 무효전력소비 때문에, 역률을 보상하기 위한 콘덴서를 필요로 하나, DFIG는 회전자에 Back-To Back컨버터를 가지고 있기 때문에 저속/고속에서 유도발전기가 운전이 가능하다. 본 논문에서는 PSCAD/TMTDC를 이용하여 농형유도기와 DFIG의 응답특성이 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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