This paper presents the MPPT(Maximum Power Point Tracking)control method of the PMSG wind generation system using the turbine model with a squirrel cage induction motor. The torque of squirrel cage induction turbine model is controlled by mathematization of speed characteristics of real blade. In this paper, maintenance and cost issues into consideration, except for previous method using information of the velocity of the wind speed sensor, the algorithm is presented. The algorithm is controlled by tracking the optimal point, the generator speed and maximum grid power. The vector controls of the generator side converter and the grid side converter are controlled respectively to obtain maximum torque and regulate unity power factor. With Psim simulations and experiments, the efficiency of squirrel cage induction turbine model and the validity of control algorithm are verified.
Small wind turbines are becoming a viable technology option to supply electricity to landowners. These systems provide energy security, product relatively no environmental harm, and in an appropriate setting can be quite cost-competitive with traditional electricity options. This paper is dealing with the methods how to overcome such inconvenience and with the analysis of characteristic and a field test with a prototype of the stand alone wind turbine was performed. The method applies to small systems, equipped with a coreless axial-flux permanent magnet(AFPM) generator in the turbine, a dc-dc converter and batteries. The analysis concentrates on the effect of the load on the power-wind speed curve of the turbine. The system is designed for direct driven, coupled with turbine and generator with a rated power of, 3kW.
The detail simulation modeling of fully-fed induction generator is investigated through PC based MATLAB/Simulink environment. Generator's stator currents are controlled by indirect vector control method. In this method, generator side converter controls the maximum excitation (air gap flux) by stator d-axis current and controls generator torque by stator q-axis current. Induction generator speed is controlled by tip speed ratio (TSR) upon the wind speed variations in order to generate the maximum output power. The generator torque model is specified as a 3-blade wind turbine with rating, then, the model is simulated under normal operating condition and three different fault conditions. The matlab model designed for fully-fed induction generator based wind farm provides good performance under normal and grid fault conditions. It provides good results for different pwm techniques and fault conditions except the single-phase line to ground fault, which should be verified with real time data from wind farms.
This paper proposes a simple adaptive sliding mode control algorithm for controlling a permanent magnet synchronous generator (PMSG) of a MW-class direct-driven wind turbine system. The proposed adaptive sliding mode controller does not require accurate knowledge of the PMSG parameter or turbine torque values. The proposed controller can accurately track the reference angular speed computed by the maximum power point tracking(MPPT) algorithm. Finally, this paper gives Matlab/Simulink simulation results to verify the practicality and effectiveness of the proposed adaptive sliding mode controller.
Axial Field Permanent Magnet (AFPM) generators are widely applied for the small wind turbine because of the higher power density per unit weight than that of the conventional radial field generator. It is caused by the disc shaped rotor and the stator structures. The generally used AFPM generator, AFER-NS generator, is composed of the two side's external rotors and non-slotted stator without stator core. However, the output voltage and the output power are limited by the large reluctance by the long air-gap flux paths. In this paper, the design study of AFIR-S generator having double side's slotted stator core is accomplished to improve the output generation characteristics. The electromagnetic design analysis and the design improvement of the suggested AFIR-S generator are studied. Firstly, the electromagnetic design analysis was done to increase the power density. Secondly, the design optimizations of the rotor pole-arc ratio of permanent magnet are accomplished to increase the output power and to reduce the cogging torque. Finally, the output performances of AFER-NS and AFIR-S generator are compared with each other. For this study, 3D FEA is applied for the design analysis because of three dimensional electromagnetic structures.
Reactive power support is considered to be necessary for dealing with a voltage stability issue with wind turbine system employing squirrel-cage induction generator(SCIG). This paper analyses steady-state characteristics of the SCIG wind turbine system by simulating torque-slip characteristics of SCIG with respect to variations of interconnecting network strength and generator terminal voltage. It also presents dynamics analysis of SCIG wind turbine system on Simulink to investigate the impact of static var compensator(SVC) and static synchronous compensator(STATCOM) on transient stability enhancement. It analysed transient stability with varying fault duration times and compared the transient stability characteristics with varying rated capacities of SVC and STATCOM. It is shown that the STATCOM has a better performance and reactive power support compared to SVC.
본 연구에서는 최근 각광받고 있는 풍력-터빈 발전기의 동적 특성에 관한 시뮬레이션을 수행한다. 풍력을 이용한 전기의 생산은 기존의 화력발전에 비해 환경에 악영향이 거의 없고 풍력자원 또한 무한하다고 할 수 있다. 즉, 풍력발전 자체는 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 풍력-터빈 발전기가 기존의 전력계통에 연계되면 전력계통에 미치는 영향은 동기발전기만으로 구성된 전력계통과는 다르며 특히 동적특성이 달라진다. 따라서 안정적인 풍력발전을 보장하기 위해서는 기존의 전력계통에 풍력발전기를 연계할 때 그 특성을 검토하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 PSS/E를 이용하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기에 대한 동적특성을 시뮬레이션 한다. 풍속의 변화, 부하의 변화 그리고 무한대 모선의 전압변화를 통하여 GE1.5MW의 풍력-터빈 발전기의 특성을 검토하였다.
유도기의 고정자를 직접 전력 계통에 연결하는 유도형 풍력발전기의 계통 연계시 과도 상태 돌입 전류의 크기를 줄이기 위한 새로운 소프트 스타터(Soft Starter) 제어 알고리즘을 제안하였다. 현재 국내에 가장 많이 설치되어 있는 정속 운전형 풍력발전시스템의 기본 구성을 살펴보고 특히 소프트 스타터의 계통 연계 알고리즘에 따라 발전 개시 순간 과도 상태 전류의 크기가 크게 달라짐을 확인하였다. 이를 위해 600kw급 유도 발전기를 포함한 정속형 풍력발전 시스템의 시뮬레이션 모델을 개발하였고 실험실 환경에서 제안된 알고리즘을 시험하기 위한 3.7kW급 모의실험장치를 제작하였으며, 소프트 스타터의 제어 알고리즘 개선에 의해 돌입전류의 크기가 약 20$\%$ 감소됨을 확인하였다.
A variable speed wind turbine simulator is designed and implemented for the simulation of wind power generation system. The control algorithm decides the shaft torque delivered to generator taking into consideration the wind speed, the generator rpm, and the rotor blade inertia. It is shown that the proposed control algorithm can emulate the dynamic behavior of actual wind turbine through simulations and experimental.
약한 계통은 단락비가 작고 임피던스가 크므로 과도 안정도 여유도가 매우 낮다. 약한 계통에 사고가 발생하면 보호 시스템은 사고 선로를 개방함으로써 사고를 제거하는데 이것은 시스템의 안정도를 더욱 약하게 만든다. 그러므로 약한 계통의 안정도 여유를 증가시키기 위한 하나의 방법은 시스템에 추가적인 발전기를 연결하는 것이다. 본 논문에서는 약한 계통의 안정도 여유도를 증가시키기 위하여 기존의 동기발전기를 추가하는 경우와 풍력발전기의 를 추가하는 경우의 안정도 여유도를 비교한다. PSSE를 이용한 과도안정도 시뮬레이션 결과 풍력발전기가 충분한 제동력을 제공하고 안정도 여유를 증가시킴을 확인할 수 있었다. 풍력발전기를 추가할 때 안정도 여유도는 CCT 기준으로 5배까지 향상되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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