• 한국자기학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-8
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• 2017

플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System, FESS)은 회전 운동 에너지를 저장하는 플라이휠 부분과 저장된 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전동기/발전기 부분으로 구성된다. 일반적으로 플라이휠의 회전축은 전동기 및 발전기의 회전축과 동축 일체형으로 연결되고, 이때 전동기 및 발전기의 전자기 토크특성에 따른 동특성 변화는 전체 플라이휠 에너지 저장 장치의 충방전 특성과 기계적인 출력에 영향을 미친다. 본 논문에서는 5[kWh] 급 플라이휠 에너지 저장 장치 용 3상 유도전동기의 설계방법과 회전자 슬롯 수 변화에 따른 토크리플 특성과 고조파 영향을 중점적으로 분석하였다. 먼저, 플라이휠 에너지 저장 장치의 용량과 관성 모멘트에 의한 회전운동에너지의 관계식으로부터 플라이휠 크기와 전동기의 회전자 크기를 산정하는 방법을 제안하였다. 또한 플라이휠 에너지 저장 장치의 회전축의 고속구동 조건을 반영하여, 고속운전 영역에서의 전동기 토크리플 저감을 위한 유도전동기 회전자 슬롯수를 선정하였다. 이로부터 본 논문에서는 전동기 회전축과 동축으로 구성된 플라이휠의 소음 진동을 줄이고 고효율 충방전 특성을 구현하고자 한다.

• Composites Research
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• 제18권1호
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• pp.45-54
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• 2005

필라멘트 와인딩 공정으로 제작된 고속 회전용 복합재 플라이휠 로터는 층간분리 현상에 의해 에너지 저장용량이 저하된다. 그리고 기존의 링 타입 허브는 복합재 로터 내측면에 인장력을 가하게 되고. 이는 로터내의 반경방향 인장응력을 가중시켜 로터의 한계 회전수를 저하시킨다. 복합재 로터의 응력해석을 위해서 2차원 평형방정식과 경계조건이 사용되었고, 이를 근거로 강도비를 최소화시키는 최적의 내압이 존재함을 수치적으로 제시하였다. 이러한 최적의 내압을 발생시키기 위해서 원주방향으로 분할된 스플릿 타입 허브를 제안하고, 링 타입과 스플릿 타입 허브의 두께변화에 따른 내압분포의 영향을 제시하였다. 스플릿 타입 허브의 유효성을 검증하기 위해 허브를 포함한 복합재 로터를 제작한 다음, 최대 회전수 40,000rpm까지 파손 없이 스핀 테스트를 수행하였다. 동시에 로터 표면에 4개의 원주방향 및 반경방향 스트레인게이지를 부착하여 변형률을 무선으로 측정하였다. 측정된 변형률은 해석결과와 매우 잘 일치하였다. 특히 반경방향의 응력을 크게 낮출 수 있었고, 반경방향으로 모두 압축 변형률이 발생함을 확인하였다. 결국 스플릿 타입 허브는 플라이휠 로터의 단점인 반경방향의 낮은 강도를 보안하는 효과를 나타내어, 저장에너지 밀도를 증가시킴으로써 대형 고출력 플라이횔 에너지 저장 시스템의 개발 가능성을 제시하였다.

• 한국초전도학회:학술대회논문집
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• 한국초전도학회 2008년도 High Temperature Superconductivity Vol.XVIII
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• pp.93-93
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• 2008

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.235-236
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• 2008

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.354-355
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• 2018

Flywheel energy storage system (FESS) operates motor or generator by utilizing the stored kinetic energy in the rotating mass. Thus, the FESS can support the frequency control of the power system. However, the FESS is disabled when the rotor speed reaches to its minium value. Thus, the second frequency dip occurs in the power system. This paper proposes the frequency control scheme of FESS based on a variable gain depending on the rotor speed and frequency deviation. The proposed scheme prevents the second frequency dip because the variable gain decreases depending on the stored in the FESS. The performance of the proposed scheme is investigated for the IEEE 14-bus system.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.7-11
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• 2002

This paper proposes an APF(Active Power Filter) with WRIM(Wounded Rotor Induction Motor) controlled by sliding mode which can compensate harmonic currents generated in a power system. As non-linear loads increase gradually in industry fields, harmonic current generated In the electric power network system also increases. Harmonic current makes a power network current distorted and generates heat, vibration and noise In the power machinery, Many approaches have been applied to compensate harmonic currents generated in the power system. Among various control strategy, in this paper, a sliding mode controlled systems is designed and evaluated. This is a flywheel compensator based on secondary excitation of WRIM(wounded rotor induction motor) with SMC(sliding mode controller). The proposed system uses a flywheel as an energy storage device. The designed control scheme is verified through simulation.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.100-101
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• 2010

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.485-490
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• 2004

Flywheel Energy Storage System(FESS) consists of a high speed flywheel with an integral motor/generator suspended on non contact bearings and in an evacuated housing. Permanent magnet machines as the FESS motor/generator are a popular choice, since there are no excitation losses which means substantial increase in the efficiency. In this paper, the structural design method of rotor retainer for a high speed motor/generator are presented.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권4호
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• pp.953-962
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• 2017

Momentum flywheels are widely applied for the generation of small and precise torque for the attitude control and inertial stabilization of satellites and space stations. Due to its inherited system nonlinearity, the tracking performance of the flywheel torque/speed in dynamic/plug braking operations is limited when a conventional controller is employed. To take advantage of the well-separated two-time-scale quantities of a flywheel driving system, the singular perturbation technique is adopted to improve the torque tracking performance. In addition, the composite control law, which combines slow- and fast- dynamic portions, is derived for flywheel driving systems. Furthermore, a novel control strategy for plug braking dynamics, which considers couplings between the Buck converter and the three-phase inverter load, is designed with easy implementation. Finally, experimental results are presented to demonstrate the correctness of the analysis and the superiority of the proposed methods.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권6호
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• pp.1424-1430
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• 2013

This paper presents design procedure of the magnetic bearings used for high-speed electric machines and flywheel energy storage systems. Magnetic bearing can be categorized by inner-rotor type and outer-rotor type according to the position of the rotary disc. These two types are applicable based on application environments such as application space, required attraction force, and controllability. Magnetic bearing is generally designed based on the ratio (geometrical coefficient or geometrical efficiency) of pole width to rotor journal radius but proper ratio is only decided by the analysis. This is the difficulty of the magnetic bearing design. In this paper, proper design technology of the inner-rotor type and outer-rotor-type eight pole magnetic bearings is introduced and compared with the FEM analysis results, which verifies the proposed design procedure is suitable to be applied to the design of the magnetic bearings for the industrial applications and flywheel energy storage system.