Zhao, Hongyan;Zheng, Trillion Q.;Li, Yan;Du, Jifei;Shi, Pu
Journal of Power Electronics
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제17권1호
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pp.212-221
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2017
Permanent-Magnet Synchronous Generators (PMSGs) are used widely in Wind Power Generation Systems (WPGSs), and the Vienna rectifier was recently proposed to be used as the generator-side converter to rectify the AC output voltage in PMSG-based WPGS. Compared to conventional six-switch two-level PWM (2L-PWM) converters, the Vienna rectifier has several advantages, such as higher efficiency, improved total harmonic distortion, etc. The motivation behind this paper is to verify the performance of direct-driven PMSG wind turbine system based-Vienna rectifier by using a simulated direct-driven PMSG WPGS. In addition, for the purpose of reducing the reactive power loss of PMSGs, this paper proposes an induced voltage sensing scheme which can make the stator current maintain accurate synchronization with the induced voltage. Meanwhile, considering the Neutral-Point Voltage (NPV) variation in the DC-side of the Vienna rectifier, a NPV balancing control strategy is added to the control system. In addition, both the effectiveness of the proposed method and the performance of the direct-driven PMSG based-Vienna rectifier are verified by simulation and experimental results.
The isolated self-generating electricity with diesel engine generator has been used in islands far away from main land. It costs high because of increasing oil price, and unsafe to have supplying oil and its related components by ship due to unexpectable marine conditions. Therefore there is the need for the hybrid system of renewable energy like wind or solar energy systems with oil engine generator, which can reduce oil use and extend oil supplying period. In this study, the feasibility of such hybrid system with smart micro grid on the eight islands of Jeon-nam province is surveyed to find good place for the demonstration test of the hybrid system. In each island, 3 wind turbine systems of 10 kW and photovoltaic of 20 kW are tested with already installed diesel engine. The performance and costs of the hybrid system in each island are compared in the given conditions of solar and wind energy potential. As a result of the study, Jung-ma island is recommended for the optimum place to make real field demonstration test of isolated hybrid generating and smart grid systems.
This paper describes comparative analysis results about the dynamic interaction of interconnected wind power system using the actual-size hardware simulator and the simulation model with PSCAD/EMTDC. The hardware simulator, which is composed of 2.0MVA induction motor with drive system and 1.5MW doubly-fed induction generator, was built and tested in Go-Chang Test Site of KEPCO for analyzing the dynamic interaction with the interconnected distribution system. The operation of hardware simulator was verified through comparative analysis between experimental results and simulation results obtained by simulation model with PSCAD/EMTDC. The developed hardware simulator and simulation model could be effectively used for analyzing the dynamic interaction, which has various phenomena depending on the wind variation and the network state of interconnected power system.
Upon detecting a frequency event in a power system, the stepwise inertial control (SIC) of a wind turbine generator (WTG) instantly increases the power output for a preset period so as to arrest the frequency drop. Afterwards, SIC rapidly reduces the WTG output to avert over-deceleration (OD). However, such a rapid output reduction may act as a power deficit in the power system, and thereby cause a second frequency dip. In this paper, a hybrid reference function for the stable SIC of a doubly-fed induction generator is proposed to prevent OD while improving the frequency nadir (FN). To achieve this objective, a reference function is separately defined prior to and after the FN. In order to improve the FN when an event is detected, the reference is instantly increased by a constant and then maintained until the FN. This constant is determined by considering the power margin and available kinetic energy. To prevent OD, the reference decays with the rotor speed after the FN. The performance of the proposed scheme was validated under various wind speed conditions and wind power penetration levels using an EMTP-RV simulator. The results clearly demonstrate that the scheme successfully prevents OD while improving the FN at different wind conditions and wind power penetration levels. Furthermore, the scheme is adaptive to the size of a frequency event.
This paper discusses design aspects of slotless permanent magnet generator for high performance and low speed applications. The airgap flux density in was obtained from finite element analysis and the design of a PM generator. The relatively large diameter stator laminations of such machines tend, therefore, to have a very thin back of core and narrow teeth, which make them expensive and difficult to manufacture. this thesis proposes an alternative PM generator topology featuring a slotless stator whose laminations are manufactured from a split core. The test results with a resistive load confirm the satisfactory operation of generator.
In order to transmit energy generated through the stator winding of a doubly-fed induction generator (DFIG), we need to synchronize the generated voltage vector with the grid voltage vector. However, the existing synchronization methods work only when the encoder is installed at a specific position and equivalent constant is precise. In order to solve this problem, a new synchronization method has been proposed and a way of applying the method to existing doubly-fed induction generator control algorithm has been also proposed. The validities of the methods proposed were verified by using a prototype converter for a 1.5MW-class doubly-fed induction generator and experimental results showed the validity of that against variation of an encoder positions, generator parameters, and grid voltages.
It is a crucial requirement to utilize an economical battery capacity for the wind energy conversion system. In this paper, the optimal BESS capacity is determined for the wind farm whose dispatched power is assigned by the min-max dispatching method. Based on a lifetime cost function that indicates the BESS cost spent to dispatch 1kWh wind energy into grid, the battery capacity can be optimized so as to obtain the minimum system operation cost. Moreover, the battery state of charge (SOC) is also managed to be in a safe operating range to ensure the system undamaged. In order to clarify the proposed optimizing method, a 3MW permanent magnet synchronous generator (PMSG) wind turbine model and real wind speed data measured each minute are investigated.
Recently, the development of offshore wind farms based on past technical experiences from onshore wind turbine installations has become a worldwide issue. This study investigated the technical issues related to offshore wind farms and large-diameter monopiles from an economic perspective. In particular, the monopile foundation system (MFS), which is the most important part of the proposed fast construction system, is applied for the first time in Korea, and structural verification is essential because it supports large-diameter monopiles and is in charge of excavation. Therefore, in this study, a rapid construction system for large offshore wind power generators was introduced, and stability verification was performed through the structural analysis of the MFS.
The objective of this study was to evaluate the foundation structure of a 3.6-MW wind turbine generator (WTG) installed offshore in Western Korea. The ultimate limit state (ULS) and fatigue limit state (FLS) of the multi-pile steel foundation (MSF) installed at the Saemangeum offshore wind farm were structurally investigated using the finite element (FE) software, ANSYS Workbench 19.0. According to the ULS analysis, no plastic deformation was found in any of the components constituting the substructure. At the same time, the maximal stress value reached the calculation limit of 335 MPa. According to the FLS results, the stress concentration factor (SCF) ranged from 1.00 to 1.88 in all components. The results of this study can be applied to determine the optimal design for MSFs.
Kim, Yun-Hae;Ha, Jin-Cheol;Lee, Jin-Woo;Park, Jun-Mu;Han, Joong-Won;Choi, Byung-Keun;Moon, Kyung-Man;Nisitani, Hironobu
International Journal of Ocean System Engineering
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제3권1호
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pp.38-43
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2013
Wind turbine generator is, recently, becoming bigger and bigger. So, in order to produce large amounts of electricity generation, we have to consider the length and thickness of the blade. We investigated the skills of processing for making the super thickness laminate through development fabrication process for high speed curing composite heating table.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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