Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.7
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pp.258-264
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2018
This paper presents application of a differential search (DS) meta-heuristic optimization algorithm for optimal operation of a micro grid system. The DS algorithm simulates the Brownian-like random-walk movement used by an organism to migrate. The micro grid system consists of a wind turbine, a diesel generator, a fuel cell, and a photovoltaic system. The wind turbine generator is modeled by considering the characteristics of variable output. Optimization is aimed at minimizing the cost function of the system, including fuel costs and maximizing fuel efficiency to generate electric power. The simulation was applied to a micro grid system only. This study applies the DS algorithm with excellence and efficiency in terms of coding simplicity, fast convergence speed, and accuracy in the optimal operation of micro grids based on renewable energy resources, and we compared its optimum value to other algorithms to prove its superiority.
Advanced control algorithms must be used to make wind power generation truly cost effective and reliable. In this study, we develop a new and simple control scheme that employs model predictive control (MPC), which is used in permanent magnet synchronous generators and grid-connected inverters. The proposed control law is based on two points, namely, MPC-based torque-current control loop is used for the generator-side converter to reach the maximum power point of the wind turbine, and MPC-based direct power control loop is used for the grid-side converter to satisfy the grid code and help improve system stability. Moreover, a simple prediction scheme is developed for the direct-drive wind energy conversion system (WECS) to reduce the computation burden for real-time applications. A small-scale WECS laboratory prototype is built and evaluated to verify the validity of the developed control methods. Acceptable results are obtained from the real-time implementation of the proposed MPC methods for WECS.
The wind turbine captures the wind's kinetic energy in a rotor consisting of two or more blades mechanically coupled to an electrical generator. In this paper is proposed models for wind energy power plants using V.A.W.T. and complex concepts using shapes of a half cylinder for blades. A familiar configuration for a drag-type wind machine is shown this paper. In this simple machine, kinetic energy in the wind is converted into mechanical energy in a vertical rotating shaft.
Wind power system attracts most interest because of high-energy efficiency with environment-friendly. Small scale wind power applications requires a cost effective and mechanically simple generator in order to be a reliable energy source. The use of direct driven generators, instead of geared machines, reduces the number of drive components, which offers the opportunity to reduce costs and increases system reliability and efficiency. This paper presents the development of a coreless axial-flux permanent magnet(AFPM) generator for a urban wind power system. It is analyzed by electromagnetic simulation program Maxwell 3D
The wind turbine gearbox is important rotating part to transmit torque from turbine blade to generator. Generally, gear shaft which rotates causes vibration by influence of stiffness and mass with gear shaft. Root cause of this vibration source is well known to gear transmission error that is decided from gear tooth property. Transmission error excites a gear, and makes excitation force that is vibrated shaft. This vibration of shaft is transmitted to gearbox housing through gearbox bearing. If the resonance about which the natural frequency of the gearbox accords with shaft exciting frequency occurs, a wind turbine can lead to failure. The gearbox for wind turbine should be considered influence of vibration as well as the fatigue life and its performance by such reason. The cause to vibration should be closely examined to reduce influence of such vibration. In this paper, the cause of the vibration which occurs by a gearbox is closely examined and the method which can reduce the vibration which occurred is shown. It is compared with vibration test outcome of a 3MW gearbox for verification of the method shown by this paper.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.1
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pp.11-15
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2011
In this paper, a methodology for the power control of a wind turbine, which is the variable-speed and variable-pitch (VSVP) control system, is introduced. This control methodology maximizes the capability of the turbine to extract maximum power from the wind in the regions with low wind speeds. Further, it regulates the wind-turbine power as the rated power in the case of the regions with high wind speeds. A simple drive train model is used to design the VSVP control system. The methodology for VSVP control is mechanized by controlling the generator torque and blade pitch. Finally, some simulation results for the VSVP control to a MW wind turbine are discussed in this paper.
Kim, Jae-Heui;Jo, Hyo-Jae;Hwang, Jae-Hyuk;Jang, Min-Suk;Lee, Byeong-Seong
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.32
no.3
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pp.202-207
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2018
This paper presents the efficiency of a floating vertical axis wind turbine with variable-pitch. A model was designed to use the lift force and drag force for blades with various pitch angles. The blade's pitch angle is controlled by the stopper. To validate the efficiency of the wind turbine discussed in this paper, a model test was carried out through a single model efficiency experiment and wave tank experiment. The parameters of the single model efficiency experiment were the wind speed, electronic load, and pitch angle. The wave tank experiment was performed using the most efficient pitch angle from the results of the single model efficiency experiment. According to the results of the wave tank experiment, the surge and pitch motion of a structure slightly affect the efficiency of a wind turbine, but the heave motion has a large effect because the heights of the wind turbine and wind generator are almost the same.
Kim, Se-Yoon;Kim, Sung-Ho;Lee, Jong-Hee;Moon, Jin-Young
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.24
no.6
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pp.579-585
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2014
10kW wind turbine is widely studied in the field of renewable energy for the merits of easy installation to the confined area such as hill, park and urban areas. The performance of various electrical devices such as converter and inverter in the wind turbine system should be systematically analyzed for various wind speeds. However, it is impossible to apply these devices directly to practical wind turbine system for the safety of wind turbine system. Therefore, it is required to develop torque simulator which can generate corresponding torque according to its wind speed. In this work, 10kW torque simulator which consists of three phase torque control inverter, 3 phase induction motor and PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator) is developed.
This paper analyzes the steady state characteristics for variable speed wind power system with doubly-fed induction generator(DFIG). This paper explains the equivalent circuit and phasor diagram of DFIG for different operating conditions. It also simulates the torque-slip characteristics with respect to changes of different parameters. Simulation results show the torque-slip characteristics, stator power factor-rotor voltage and stator current-rotor voltage.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.6
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pp.985-993
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2008
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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