The liberalization of electricity market and environmental concerns are the major driving forces for the development of Distributed Generation (DG). The mode of grid-connected wind power generation is becoming popular and has matured as a reliable DG technology. The voltage generated by the wind generator is stepped up to the higher voltage by the transformers before connecting to the grid. Operating algorithm of the differential relays for transformer protection used in the wind farms need to be modified to take care of the dynamic nature of fault current caused by the intermittent nature of the wind power. An algorithm for the differential relay is proposed in which dual slope characteristics are adjusted with varying fault level situation according to the wind generator in service as well as with the wind speed. A case study conducted for a typical wind farm shows that the proposed method avoids mal-operation of the differential relay in varying wind power conditions.
Ahmed Tarek;Nishida Katsumi;Sato Shinji;Nagai Shinichro;Hiraki Eiji;Nakaoka Mutsuo
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 2003년도 춘계전력전자학술대회 논문집(2)
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pp.532-535
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2003
In this paper, a Pl controlled feedback closed-loop voltage regulation scheme of the three-phase squirrel cage rotor self-excited induction generator (SEIG) driven by a variable-speed prime mover (VSPM) such as a wind turbine is designed on the basis of the static VAR compensator (SVC) and discussed in experiment fer the promising stand-alone power independent conditioner. The simulation and experimental results of the three-phase SEIG with the simple SVC controller for its stabilized voltage regulation prove the practical effectiveness of the additional SVC control loop scheme including the PI controller with fast response characteristics and steady-sate performance improvement.
We propose a torque and pitch control scheme for variable speed wind turbines with permanent magnet synchronous generator (PMSG). A torque controller is designed to maximize the power below the rated wind speed and a pitch controller is designed to regulate the output power above the rated wind speed. The controllers exploit the sliding mode control scheme considering the variation of wind speed. Since the aerodynamic torque and rotor acceleration are difficult to measure in practice, a finite time convergent observer is designed which estimates them. In order to verify the proposed control strategy, we present stability analysis as well as simulation results.
This paper proposes a new DFIG(Doubly-Fed Induction Generator) system using matrix converter, which is very effectively used for interconnecting the wind power system to the power grid. The operation of proposed system was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of hardware implementation was conformed by experimental works with a laboratory scaled-model of wind power system. The laboratory scaled-model was built using a motor-generator set with vector drive system, and a matrix converter with DSP(Digital Signal Processor). The operation of scaled-model was tested by modeling the specific variable-speed wind turbine using the real wind data in order to make the scaled-model simulate the real wind power system as close as possible. The simulation and experimental results confirm that matrix converter can be applied for the DFIG system.
This paper discusses the impacts of large scale grid-connected wind farm equipped with permanent magnet synchronous generator (PMSG) on power system small signal stability (SSS) incorporating wind generation uncertainty and volatility. Firstly, a practical simplified PMSG model with rotor-flux-oriented control strategy applied is derived. In modeling PMSG generator side converter, the generator-voltage-oriented control strategy is utilized to implement the decoupled control of active and reactive power output. In modeling PMSG grid side converter, the grid-voltage-oriented control strategy is applied to realize the control of DC link voltage and the reactive power regulation. Based on the Weibull distribution of wind speed, the Monte Carlo simulation technique based is carried out on the IEEE 16-generator-68-bus test system as benchmark to study the impacts of wind generation uncertainty and volatility on small signal stability. Finally, some preliminary conclusions and comments are given.
We present the design optimization of the magnetic pole and slot design options that minimize the cogging torque of permanent-magnet (PM) brushless generators for small wind turbine generators. Most small wind-turbines use direct-driven PM generators which have the characteristics of low speed and high efficiency. Small wind-turbines are usually self-starting and require very simple controls. The cogging torque is an inherent characteristic of PM generators, and is mainly caused by the generator's geometry. The inherent the cogging torque can cause problems during turbine start-up and cut-in in order to start softly and to run a power generator even when there is little wind power during turbine start-up. Thus, to improve the operation of small turbines, it is important to minimize the cogging torque. To determine the effects of the cogging torque reductions, we adjust the slot opening width, slot skewing, mounting method of magnets, magnet shape, and the opening and combinations of different numbers of slots per pole. Of these different methods, we combine the methods and optimized the design variables for the most significant design options affecting the cogging torque. Finally, we apply to the target design model and compare FEA simulation and measured results to validate the design optimization.
This paper proposes the battery charging algorithm for small-scale wind power generator using three phase PWM converter. it is impossible to control output power of the converter in over wind speed region since back EMF of PMSG is higer than battery voltage. Therefore, battery charging algorithm is proposed to expand battery charging over wind speed region. The suggested method is using the q-axis current for battery charging in the rated wind speed region. In the over wind speed region after it lower back EMF of PMSG using d-axis current it can control output power of the converter. The validity of the proposed algorithm are verified by experiments.
수직축 풍력발전기의 발전 전력을 유동해석을 이용하여 예측하였다. 해석은 블레이드 회전 속도를 고정하고 그 회전 속도에서 토크를 반력으로 추출하였다. 여러 경우의 블레이드의 회전 속도에 대해 토크를 구하고 발전 용량을 계산하였다. 회전 속도에 따른 발전 토크와 발전 용량을 계산함으로써 최적의 발전기와 그 때의 회전 속도를 선정할 수 있었다. 또한, 블레이드의 개수와 블레이드의 형상에 대해 해석을 수행하여 그 영향을 분석하였다. 마지막으로 실험을 수행하여 그 결과를 비교하였다.
This paper describes a research for the performance improvement of the straight-bladed vertical axis wind turbine. To improve the performance of VAWT, the individual blade pitch control method is adopted. For the wind turbine, CFD analysis is carried out by changing blade pitch angle according to the change of wind speed and wind direction. By this method, capacity and power efficiency of VAWT are obtained according to the wind speed and rotating of rotor, and could predict the overall performance of VAWT. It was manufactured to verify performance of the experimental system that consists of rotor including four blades and base. Furthermore, torque sensor and power generator were installed. Also, active controller which can change the pitch angle of the individual blade according to the wind speed and direction was used.
This paper proposes design and implementation of wind turbine simulators which incorporate the turbine dynamic characteristics. At first, the turbine output characteristic in steady state is modelled as a function of wind speed and then dynamic characteristics are modelled such as pitch angle control, torsional vibration, tower shadow effect, wind shear effect, and inertia effect. In addition, a wind speed simulator is developed which can generate the real wind speed pattern. The wind turbine simulator is implemented with 3[kW] M-G set(cage-type induction motor coupled with doubly-fed induction generator) at laboratory.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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