Kim, Jeongrok;Kweon, Hyuck-Min;Jeong, Weon-Mu;Cho, Il-Hyoung;Cho, Hong-Yeon
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.4
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pp.739-749
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2015
A new conceptual dual-buoy Wave Energy Converter (WEC) for the enhancement of energy extraction efficiency is suggested. Based on actual wave data, the design process for the suggested WEC is conducted in such a way as to ensure that it is suitable in real sea. Actual wave data measured in Korea's East Sea (position: $36.404N^{\circ}$ and $129.274E^{\circ}$) from May 1, 2002 to March 29, 2005 were used as the input wave spectrum for the performance estimation of the dual-buoy WEC. The suggested WEC, a point absorber type, consists of two concentric floating circular cylinders (an inner and a hollow outer buoy). Multiple resonant frequencies in proposed WEC affect the Power Ttake-off (PTO) performance of the WEC. Based on the numerical results, several design strategies are proposed to further enhance the extraction efficiency, including intentional mismatching among the heave natural frequencies of dual buoys, the natural frequency of the internal fluid, and the peak frequency of the input wave spectrum.
The assessment of the potential for the design of marine renewable energy systems is reviewed and the current situation for marine renewable energy is promising. The most studied forms of marine renewable energy are ocean wind energy, ocean wave energy and tidal energy. Wind turbine generators include mostly horizontal axis type and vertical axis type. But also more exotic ideas such as a kite design. Wave energy devices consist of designs converting wave oscillations in electric power via a power take off equipment. Such equipment can take multiple forms to be more efficient. Nevertheless, the technology alone cannot be the only step towards marine renewable energy. Many other steps must be overcome: policy, environment, manpower as well as consumption habits. After reviewing the current conditions of marine renewable energy development, the authors analyzed the key factors for developing a strong marine renewable energy industry and pointed out the huge potential of marine renewable energy.
In the sea various methods have been conducted to capture wave energy which include the use of pendulums, pneumatic devices, etc. Floating devices, such as a cavity resonance device take advantages of both the water motion and the wave induced motions of the floating body itself. The wave energy converter is known commercially as the WAGB(Wave Activated Generator Buoy) and is used in some commercially available buoys to power navigation aids such as lights and horns. This wave energy converter consists of a circular flotation body which contains a vertical water column that has free communication with the sea. A theoretical analysis of this power generated by a pneumatic type wave energy converter is performed and the results obtained from the analysis are used for a real wave energy converter buoy. This paper is shown to have an optimum value for which maximum power is obtained at a given resonant wave period Also, the length of the internal water column corresponds to that of the water mass in the water column. If designed properly, wave energy converter can take advantage not only of the cavity resonance, but also qf the heaving motion of the buoy. Finally, simulation is performed with a LabVIEW program and the simulation results are applied to a wave energy simulator for modifying design data for a wave energy converter.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.32
no.1
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pp.169-174
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2008
Floating devices, such as a cavity resonance device take advantage of both the water motion and the wave induced motions of the floating body itself. The wave energy converter is known commercially as the WAGB(Wave Activated Generator Buoy) and is used in some commercially available buoys to power navigation aids such as lights and horns. This wave energy converter consists of a circular floatation body which contains a vertical center pipe that has free communication with the sea. A theoretical analysis of this power generated by a pneumatic type wave energy converter is performed and the results obtained from the analysis are used for a real wave energy converter for buoy. This paper presents the analysis results and the design method for the WEC(Wave Energy Converter), and the associate results are application to the commercially available WEC for buoy. Maximum performance of WEC occurs at resonance with driving waves. The analysis of WEC is performed with LabVIEW program, and the design method of WEC for buoy is suggested in this paper.
Lee, Jae-Bok;Shenderey, S. V.;Chang, Sug-Hun;Myung, Sung-Ho;Cho, Yuen-Gue
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.10
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pp.1822-1828
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2008
This paper presents design parameter calculation methodology and its realization to construction for the 10/350${\mu}s$ lightning impulse current generator(ICG) modelled as double exponential function waveform with characteristic parameters ${\alpha},{\beta}$. Matlab internal function, "fzero" was applied to find ${\lambda}={\alpha}/{\beta}$ which is solution of nonlinear equation linearly related with two wave parameter $T_1$ and $T_2$. The calculation results for 10/350${\mu}s$ lightning impulse current show very good accuracy with error less 0.03%. Two type of 10/350${\mu}s$ ICGs based on the calculated design circuit parameters were fabricated by considering the load variation. One is applicable to the MOV based Surge protective device(SPD) for less 15 kA and the other is to test small resistive devices such as spark gap arrester and bonding device with maximum current capability 30 kA. The tested waveforms show error within 10% in comparison with the designed estimation and the waveform tolerance recommended in the IEC 61643-1 and IEC 60060-1.
A PTO (power-take-off) mechanism by using relative heave motions between a floating buoy and its inner mass (magnet or amateur) is suggested. The inner power take-off system is characterized by a mass with linear stiffness and damping. A vertical truncated cylinder is selected as a buoy and a special station-keeping system is proposed to minimize pitch motions while not affecting heave motions. By numerical examples, it is seen that the maximum power can actually be obtained at the optimal spring and damper condition, as predicted by the developed WEC(wave energy converter) theory. Then, based on the developed theory, several design strategies are proposed to further enhance the maximum PTO, which includes the intentional mismatching among heave natural frequency of the buoy, natural frequency of the inner dynamic system, and peak frequency of input wave spectrum. By using the intentional mismatching strategy, the generated power is actually increased and the required damping value is significantly reduced, which is a big advantage in designing the proposed WEC with practical inner LEG (linear electric generator) system.
Abderrahmane Berkani;Mofareh Hassan Ghazwani;Karim Negadi;Lazreg Hadji;Ali Alnujaie;Hassan Ali Ghazwani
Ocean Systems Engineering
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v.14
no.1
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pp.17-52
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2024
In this paper, the authors explore the modeling and control of a point absorber wave energy converter, which is connected to the electric grid via a power converter that is based on a linear permanent magnet synchronous generator (LPMSG). The device utilizes a buoyant mechanism to convert the energy of ocean waves into electrical power, and the LPMSG-based power converter is utilized to change the variable frequency and voltage output from the wave energy converter to a fixed frequency and voltage suitable for the electric grid. The article concentrates on the creation of a predictive control system that regulates the speed, voltage, and current of the LPMSG, and the modeling of the system to simulate its behavior and optimize its design. The predictive model control is created to guarantee maximum energy output and stable grid connection, using Matlab Simulink to validate the proposed strategy, including control side generator and predictive current grid-side converter loops.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.13
no.7
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pp.653-665
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2001
The characteristics of the pulsating flow in a hydraulic pipe have been investigated. It is necessary to study the power control of the power transmission system in the landing gear system of aircraft and the design of robots. In this system, the power transmission pipeline is composed of a hydraulic system, and the operating flow is unsteady flow. The wave equation varying with frequency is analyzed in order to investigate the characteristics of unsteady flow in such a pipe. This wave equation involves the propagation coefficient in terns of frequency and viscosity. The theoretical result of this wave equation are compared with experimental result. Each wave equation, varying with the propagation coefficient, is analyzed theoretically. then, a sinusoidal wave generator is built in order to make better sinusoidal waves, and a rectifier is built to eliminate the noise from the hydraulic pump. The theoretical results of the wave equation in the flow of viscous fluid agree well with experimental results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.17
no.5
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pp.71-85
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1993
The Cycloconverter that the author is going to treat in this paper, has strong advantages over the D.C. Link Inverter in points of chattering torque problem and natural commutation. Thus, the Cycloconverter is expected to be well applied to large and low-speed machines which require better speed control at low frequency. But the control circuit of Cycloconverter has two weak points described as follows. 1) Because of its rather complicated control circuit, it is likely to be illoperating due to unexpected noise signals, thus the higher the accuracy and reliability of the circuit is required to be, the more the circuit may cost. 2) Because the load current is not purely sinusoidal, the Cycloconverter may possibly be destroyed in case of inaccurate convert switching resulted from the difficulties in detecting the load current-zero and the current direction at the moment. In this paper, the author first of all intends to design and build a modified VVVF-type Noncirculating Current Cycloconverter to which recently proposed control methods are applied for improving the circuit simplicity, the control performance, and the system reliability. And then, experiments for observing the output waveforms of the Cycloconverter which is controlled by Singled-Board Computer using 8086 16-bit microprocesser are carried out. Finally the author concludes the result of this study as follows. 1) By replacing the conventional analog control circuits such as Reference Wave Generator, Cosine Timing Wave Generator, and Comparator with softwares, a great circuit simplicity is achieved. 2) The output of the designed Cycloconverter changes its frequency very fast without showing discontinuity of its waveform, and this waveform characteristics enables the smooth speed control of Induction Motor. 3) The design control circuit of Cycloconverter can be applied to the systems of 12 or 24 pulses because of its short processing period.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.31
no.3
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pp.152-155
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2018
Ultrasonic wave technologies have been widely used in ultrasonic washing machines, ultrasonic surgery, ultrasonic welding machines, ultrasonic sensors, and medical instruments. Ultrasonic surgery can be realized through the cavitation effect of ultrasonic waves. In this study, piezoelectric ceramics were manufactured to achieve the optimum design of a piezoelectric vibrator in a handheld generator for ultrasonic surgery. The best specimen showed the excellent piezoelectric properties of kp=0.624, Qm=1,531, and $d_{33}=356pC/N$. Numerical modeling based on the finite element method was performed to find the resonance frequency, the anti-resonance frequency, and the displacement properties of the handheld ultrasonic generator. Maximum displacement was observed in the six-step piezoelectric vibrator at $6.36{\mu}m$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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