Kim, Young-Ju;Park, Dae-Jin;Ali, Mohd Hasan;Park, Min-Won;Yu, In-Keun
Proceedings of the KIEE Conference
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2007.07a
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pp.2000-2001
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2007
Wind power generation system based on the PSCAD/EMTD is proposed in this paper for the simulations under the real weather conditions. Real field data of weather condition is interfaced to PSCAD/EMTDC using Fortran program interfaced method. And a new turbine component is developed using characteristic equation of a wind turbine and pitch angle control algorism. The generator output and current supplied into utility can be obtained by the transient analysis using PSCAD/EMTDC.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.9
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pp.929-936
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2015
Nacelle anemometers are mounted on wind-turbine nacelles behind blade roots to measure the free-stream wind speed projected onto the wind turbine for control purposes. However, nacelle anemometers measure the transformed wind speed that is due to the wake effect caused by the blades' rotation and the nacelle geometry, etc. In this paper, we derive the Nacelle Transfer Function (NTF) to calibrate the nacelle wind speed to the free-stream wind speed, as required to carry out the performance test of wind turbines according to the IEC 61400-12-2 Wind-Turbine Standard. For the reference free-stream wind data, we use the Light Detection And Ranging (LiDAR) measurement at the Shinan wind power plant located on the Bigeumdo Island shoreline. To improve the simple linear regression NTF, we derive the multiple nonlinear regression NTF. The standard error of the wind speed was found to have decreased by a factor of 9.4, whereas the mean of the power-output residual distribution decreased by 6.5 when the 2-parameter NTF was used instead of the 1-parameter NTF.
This paper proposes a novel airfoil named "KA2" for the blade of the wind turbine systems. Dynamic loads characteristics are analyzed and compared using aerodynamic data of ten airfoils including the proposed airfoil. The blade is divided into the sixteen elements in the longitudinal direction of the blade for applying the Blade Element Method Theory (BEMT) method, and in each element, torque, thrust, and pitching moment are calculated using turbulent time varying wind speed and aerodynamic data of each wing. Additionally, each force and torque is accumulated in the whole region of the blade for the estimation of representative values. The magnitude of such forces is comparatively analyzed for different airfoils. The angle of attack is constant below the rated wind speed due to the fact that the tip speed ratio is kept at the constant value, and it increases in the region of over rated wind speed as the tip speed ratio decreasing with constant rated rpm and increasing wind speed. Such increase in the angle of attack causes the changes of the force acting on the airfoil with different characteristics of lift and drag in the stall region of each different airfoil. Even though the mean wind speed is in the rated speed in a given time, because of the turbulence, it has either the over rated or under rated speed most of the time. Furthermore, the dynamic properties of each force are analyzed in this rated wind speed in order to objectively understand the dynamic properties of the blades which are designed based on the different airfoils. These dynamic properties are also compared by the standard deviation of time varying characteristics. Moreover, the output characteristics of the wind turbine are investigated with different airfoils and wind speeds. Based on these investigations, it was revealed that the proposed airfoil (KA2) is well applicable to the blade with passive pitch control system.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.55
no.7
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pp.380-388
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2006
In this paper, a novel control algorithm to minimize the power loss of the induction generator for wind power generation system is presented. The proposed method is based on the flux level reduction, where the flux level is computed from the machine model for the optimum d-axis current of the generator. For the vector-controlled induction generator, the d-axis current controls the excitation level in order to minimize the generator loss while the q-axis current controls the generator torque, by which the speed of the induction generator is controlled according to the variation of the wind speed in order to produce the maximum output power. Wind turbine simulator has been implemented in laboratory to validate the theoretical development. The experimental results show that the loss minimization process is more effective at low wind speed and that the percent of power loss saving can approach to 25%. Experimental results are shown to verify the validity of the proposed scheme.
This paper investigates control algorithms for a doubly fed induction generator with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter in medium voltage wind power system under unbalanced grid conditions. Control algorithms to compensate for unbalanced conditions have been investigated with respect to four performance factors; fault ride-through capability, instantaneous active power pulsation, harmonic distortions, and torque pulsation. The control algorithm having zero amplitude of torque ripple shows the most cost-effective performance concerning torque pulsation. The least active power pulsation is produced by control algorithm that nullifies the oscillating component of the instantaneous stator active and reactive power. Combination of these two control algorithms depending on the operating requirements and depth of grid unbalance presents most optimized performance factors under the generalized unbalanced operating conditions leading to high performance DFIG wind turbine system. The proposed control algorithms are verified through transient response in the simulation.
This paper presents an exploration on the effect of wind turbine contribution to the frequency control of individual systems that can be used for efficient power production in India. The research includes the study of Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG), in wind farms. The WTs are tested for inertia and for droop responses with intelligent fuzzy logic controllers (FLC) that choose Double Input Single Output (DISO) strategy that automatically sets gain constants, as well as combined responses for the WTs. Quantitative analyses are presented for the WTs for benefits and drawbacks including appropriate selection parameters. The analysis includes inertia, droop and combined inertia, droop schemes. The reconnaissance also incorporates inertia with FLC, droop with FLC, inertia and droop with FLC schemes for detailed study of WTs, so as to forecast and achieve proper frequency control. Moreover, the analysis provides the best suited method for frequency control in PMSG.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.66
no.4
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pp.158-162
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2017
This paper did basic study on the vertical-axis wind turbine. Namely, This paper was try to find the optimum conditions by using the ANSYS CFX simulation program through the changes of the main-blade angle and sub-blade angle. Main-blade Shape #4 angle $45^{\circ}$ compared to others Shape angle $0^{\circ}$ was increased by 157.2[%] to 263.2[%] in the power output and was increased by 110[%] to 250[%] in the power coefficient. Also, when the Shape #5 Fin length of main-blade doubles, because the power output was 70.8[%] compared to Shape #1 and 27.5[%] compared to Shape #4, and the power coefficient was 60[%] compared to Shape #1 and 28.6[%] compared to Shape #4, the power output and the power efficiency were rather reduced. The output current of Shape #4 was increased 109.9[%] compared to Shape #1 and increased 250[%] compared to Shape #5, and The output voltage of Shape #4 was increased 22.5[%] compared to Shape #1 and increased 3.7[%] compared to Shape #4.
Ahmed Tarek;Nishida Katsumi;Sato Shinji;Nagai Shinichro;Hiraki Eiji;Nakaoka Mutsuo
Proceedings of the KIPE Conference
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2003.07b
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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.
Wu, Xiangguo;Zhang, Xuesen;Zhang, Qingtan;Zhang, Dong;Yang, Xiaojing;Qiu, Faqiang;Park, Suhyun;Kang, Thomas H.K.
Steel and Composite Structures
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v.44
no.3
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pp.407-421
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2022
Prefabricated hybrid wind turbine towers (WTTs) are promising due to height increase. This study proposes the use of ultra-high performance concrete (UHPC) to develop a new type of WTT without the need to use reinforcement. It is demonstrated that the UHPC WTT structure without reinforcing bars could achieve performance similar to that of reinforced concrete WTTs. To simplify the design of WTT, a design approach for the calculation of stresses at the horizontal joints of a WTT is proposed. The stress distribution near the region of the horizontal joint of the WTT structure under normal operating conditions and different load actions is studied using the proposed approach, which is validated by the finite element method. A further parametric study shows that the degree of prestressing and the bending moment both significantly affect the principal stress. The shear-to-torsion ratio also shows a significant influence on the principal tensile stress.
Green hydrogen presents a sustainable and environmentally friendly solution for clean energy production and transportation. This study aims to identify the optimal profile of green hydrogen transportation risers originating from a floating offshore wind turbine (FOWT) integrated with a hydrogen production facility. Employing the Cummins equation, a fully coupled dynamic analysis for FOWT with a flexible riser was conducted, with the tower, mooring lines, and risers described using a lumped mass line model. Initially, motion response amplitude operators (RAOs) were compared with openly published results to validate the numerical model for the FOWT. Subsequently, a parametric study was conducted on the length of the buoyancy module section and the upper bare section of the riser by comparing the riser's tension and bending moment. The results indicated that as the length of the buoyancy module increases, the maximum tension of the riser decreases, while it increases with the lengthening of the bare section. Furthermore, shorter buoyancy modules are expected to experience less fatigue damage, with the length of the bare section having a relatively minor impact on this phenomenon. Consequently, to ensure safety under extreme environmental conditions, both the upper bare section and the buoyancy module section should be relatively short.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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