The parameter K which decides how much to convert wind energy to electric energy in MPPT(maximum power point tracking) control of wind turbine system using torque controller is changed because blade shape and air density change. If the parameter K is not optimal value, power lose occur. The changed parameter K is important issue in wind turbine system. In this paper, to solve this problem, considering wind turbine system using back-to-back converter control and torque control, we propose the adaptive MPPT algorithm which performs fast control by using initial K, estimates mechanical power using Kalman filter method, uses the estimated mechanical power as input for MPPT algorithm again, and consequently performs optimal MPPT control.
Condition Monitoring System (CMS) has been used to detect unexpected faults of wind turbine caused by the abrupt change of circumstances or the aging of its mechanical part. In fact, it is a very hard work to do regular inspection for its maintenance because wind turbine is located on the mountaintop or sea. The purpose of this study is to find out distribution patterns of vibration signals measured from the main mechanical parts of wind turbine according to its operation condition. To this end, acceleration signals of main bearing, gearbox, generator, wind speed, rotational speed, etc were measured through the long period more than 2 years and trend analyses on each signal were conducted as a function of the rotational speed. In addition, correlation analysis among the signals was done to grasp the relation between mechanical parts. As a result, the vibrations were dependent on the rotational speed of main shaft and whether power was generated or not, and their distributions at a specific rotational speed could be approximated to Weibull distribution. It was also investigated that the vibration at main bearing was correlated with vibration at gearbox each other, whereas vibration at generator should be dealt with individually because of generating mechanism. These results can be used for improving performance of CMS that early detects the mechanical abnormality of wind turbine.
This paper provides a loss analysis and comparison of high power semiconductor devices in 5MW Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) Medium Voltage (MV) Wind Turbine Systems (WTSs). High power semiconductor devices of the press-pack type IGCT, module type IGBT, press-pack type IGBT, and press-pack type IEGT of both 4.5kV and 6.5kV are considered in this paper. Benchmarking is performed based on the back-to-back type 3-level Neutral Point Clamped Voltage Source Converters (3L-NPC VSCs) supplied from a grid voltage of 4160V. The feasible number of semiconductor devices in parallel is designed through a loss analysis considering both the conduction and switching losses under the operating conditions of 5MW PMSG wind turbines, particularly for application in offshore wind farms. This paper investigates the loss analysis and thermal performance of 5MW 3L-NPC wind power inverters under the operating conditions of various power factors. The loss analysis and thermal analysis are confirmed through PLECS Blockset simulations with Matlab Simulink. The comparison results show that the press-pack type IGCT has the highest efficiency including the snubber loss factor.
Cho Bong-Hyun;Lee Chang-Su;Choi Sung-Ok;Ryu Ki-Wahn
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2005.06a
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pp.25-32
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2005
The aerodynamic loads at the blade hub and the drive shaft for 1MW horizontal axis wind turbine are calculated numerically. The geometric shape of the blade such as chord length and twist angle can be obtained fran the aerodynamic optimization procedure. Various airfoil data, that is thick airfoils at hub side and thin airfoils at tip side, are distributed along the spanwise direction of the rotor blade. Under the wind data fulfilling design load cases based on the IEC61400-1, all of the shear forces, bending moments at the hub and the low speed shaft of the drive train are obtained by using the FAST code. It shows that shear forces and bending moments have a periodic. trend. These oscillating aerodynamic loads will lead to the fatigue problem at both of the hub and drive train From the load analysis the maximum shear forces and bending moments are generated when wind turbine generator system operates in the case of the extreme speed wind condition.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.12
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pp.1163-1168
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2009
The power quality of wind energy becomes more and more important in connecting wind-farms to the grid, especially weak grid. This paper presents the simulation of a wind farm of a permanent magnet synchronous generator (PMSG) and a doubly fed induction generator (DFIG). Flicker mitigation is performed by using PMSG as a static synchronous compensator (STATCOM) to regulate the voltage at the point of common coupling (PCC). A benefit of the measure is that integrating two function of to control the active power flow and to reduce the voltage flicker in a wind farm. Simulation results show that controlling PMSG is an effective and economic measure in reducing the flicker during continuous operation of grid connected wind turbines regardless of short circuit capacity ratio, turbulence intensity and grid impedance angle.
Kim, Seung-Mo;Oh, Seung-Jin;Lee, Jong-Hak;Kim, Tae-Hyeong;Kwon, Byung-Ki;Ahn, Jae-Min;Jin, Kyung-Min;Choi, Chang-Ho
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.4
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pp.303-311
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2014
This paper shows the test result of 2MVA BESS(Battery Energy Storage System) with wind-turbine in micro-grid of the Gapado. To implement of micro-grid with BESS, characteristics of generator and customer load in grid are considered. Also, to operate of 2-parallel PCU(Power Conversion Unit) in BESS, the droop control is adopted with operating mode of grid independent. Performances of BESS with wind-turbine were verified by analysis of power quality such as voltage harmonics, ratio of voltage and frequency regulation, and by measurement of waveform such as output voltage and current.
Shawon, Mohammad Hasanuzzaman;Al-Durra, Ahmed;Caruana, Cedric;Muyeen, S.M.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.2
no.1
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pp.31-39
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2013
This paper presents small signal stability analysis of a doubly fed induction generator (DFIG) based wind farm including series dynamic braking resistor (SDBR) connected at the stator side. A detailed mathematical model of wind turbine, DFIG machine and converters and SDBR is presented in this paper to derive the complete dynamic equations of the studied system. Small signal stability of this system is carried out by modal and sensitivity analysis, participation factors and eigenvalue analysis. Finally, this paper presents an analysis of the dynamic behavior of DFIG based wind farm under voltage dip condition with and without SDBR.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.30
no.4
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pp.191-199
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2018
In this paper, wind data at 20 locations are collected and analyzed in order to review optimal candidate site for offshore wind farm around Korean marginal seas. Observed wind data is fitted to Rayleigh and Weibull distribution and annual energy production is estimated according to wind frequency. As the model of wind turbine generator, seven kinds of output of 1.5~5 MW were selected and their performance curves were used. As a result, Repower-5 MW turbines showed high energy production at wind speeds of 7.15 m/s or higher, but G128-4.5 MW turbines were found to be favorable at lower wind speeds. In the case of Marado, Geojedo and Pohang, where the rate of occurrence of wind speeds over 10 m/s was high, the capacity factor of REpower's 5 MW offshore wind turbine was 56.49%, 50.92% and 50.08%, respectively.
This paper presents a simulation model based on support vector regression (SVR) for flicker emission estimation from wind turbines. Training patterns are developed by varying the wind speed and network parameters that might affect the expected flicker levels. A comparison is done to the fixed speed wind turbine (WT), which leads to a conclusion that the factors mentioned above have different influences on flicker emission. The simulation results have shown that the flicker estimation is performed accurately.
The 800-kW PM (permanent magnet) synchronous generator is developed as a wind power generator. The matching converter is designed to control the torque and power depending on the wind speed regime. The generator starts to generate the power at the speed of 9 rpm and the rated output is generated at the speed of 25 rpm. The rated output power of an inverter is 750 kW when the PM synchronous generator is delivering 800 kW to the inverter. The inverter is specially designed to perform the maximum power point tracking (MPPT) at the low wind speed regime that is typical wind environment in Korea. The inverter test was done with a 2 MW M-G system at KERI (Korea Electric Research Institute). The M-G set has a 2 MW motor driver and a 38:1 gear to match the speed between the motor and the PM generator. The torque simulating the wind is applied to the PM generator by a DC motor. The test results show the inverter efficiency of $94.3\%$ at the rated power generating condition. The measured values show that the MPPT algorithm is working well. Overall reliability will be verified through the long-term site test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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