This paper deals with the NREL (National Renewable Energy Laboratory) 5-MW reference wind turbine. The controller which include MPPT (Maximum power point tracking) control algorithm and tower load reduction control algorithm was designed by MATLAB Simulink. This paper propose a tower damper algorithm to improve the existing tower damper algorithm. To improve the existing tower damper algorithm, proposed tower damper algorithm were applied the thrust sensitivity scheduling and PI control method. The thrust sensitivity scheduling was calculated by thrust force formula which include thrust coefficient table. Power and Tower root moment DEL (Damage Equivalent Load) was set as a performance index to verify the load reduction algorithm. The simulation were performed 600 seconds under the wind conditions of the NTM (Normal Turbulence Model), TI (Turbulence Intensity)16% and 12~25m/s average wind speed. The effect of the proposed tower damper algorithm is confirmed through PSD (Power Spectral Density). The proposed tower damper algorithm reduces the fore-aft moment DEL of the tower up to 6% than the existing tower damper algorithm.
Il Yang;Woo-Joon Kim;Tuan-Vu Le;Seong-Mi Park;Sung-Jun Park;Ancheng Liu
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_1
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pp.967-976
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2023
Currently, with the thriving development in the field of solar energy, the widespread adoption of solar grid-connected power conversion systems is rapidly expanding. As the market continues to grow, the efficiency of solar power conversion systems is steadily increasing, while prices are rapidly decreasing. Photovoltaic panels often produce low output voltages, and Boost converters are commonly employed to elevate and stabilize these voltages. They are also utilized for implementing Maximum Power Point Tracking (MPPT), ensuring the full utilization of solar power generation. Recently, synchronous control techniques have been introduced, using controllable switching devices like Si IGBT or SiC MOSFET to replace the diodes in the original circuits. However, this has raised concerns related to costs. This paper offers a compromise solution, considering both the performance and economic factors of the converter. It proposes a hybrid high-efficiency synchronous converter structure that combines Si IGBT and SiC MOSFET. Additionally, the proposed topology has been practically implemented and tested, with results confirming its feasibility and cost-effectiveness.
Kim, Dong-Hwan;Jung, Seung-Hwan;Song, Seung-Ho;Choi, Ju-Yeop;Choi, Ick;An, Jin-Ung;Lee, Sang-Chul;Lee, Dong-Ha
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.32
no.spc3
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pp.245-254
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2012
In photovoltaic system, the characteristics of photovoltaic module such as open circuit voltage and short circuit current will be changed because of cell temperature and solar radiation. Therefore, the boost converter of a PV system connects between the output of photovoltaic system and DC link capacitor of grid connected inverter as controlling duty ratio for maximum power point tracking(MPPT). This paper shows the dynamic characteristics of the boost converter by comparing single-loop and two-loop control algorithm using both analog and digital control. Both proposed compensation methods have been verified with computer simulation to demonstrate the validity of the proposed control schemes.
Kim, Jun-Gu;Kim, Kyu-Dong;Noh, Yong-Su;Jung, Yong-Chae;Won, Chung-Yuen
Journal of Power Electronics
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v.13
no.4
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pp.558-568
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2013
In this paper, a new decoupling technique for a flyback inverter using an active power decoupling circuit with auxiliary winding and a novel switching pattern is proposed. The conventional passive power decoupling method is applied to control Maximum Power Point Tracking (MPPT) efficiently by attenuating double frequency power pulsation on the photovoltaic (PV) side. In this case, decoupling capacitor for a flyback inverter is essentially required large electrolytic capacitor of milli-farads. However using the electrolytic capacitor have problems of bulky size and short life-span. Because this electrolytic capacitor is strongly concerned with the life-span of an AC module system, an active power decoupling circuit to minimize input capacitance is needed. In the proposed topology, auxiliary winding defined as a Ripple port will partially cover difference between a PV power and an AC Power. Since input capacitor and auxiliary capacitor is reduced by Ripple port, it can be replaced by a film capacitor. To perform the operation of charging/discharging decoupling capacitor $C_x$, a novel switching sequence is also proposed. The proposed topology is verified by design analysis, simulation and experimental results.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.25
no.3
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pp.299-305
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2015
Global environmental concerns and the ever increasing need of energy, coupled with steady progress in renewable energy technologies, are opening up new opportunities for utilization of renewable energy resources. Distributed electricity generation is a suitable option for sustainable development thanks to the load management benefits and the opportunity to provide electricity to remote areas. Solar energy being easy to harness, non-polluting and never ending is one of the best renewable energy sources for electricity generation in present and future time. Due to the random and intermittent nature of solar source, PV plants require the adoption of an energy storage and management system to compensate fluctuations and to meet the energy demand during night hours. This paper presents an efficient, economic and technical model for the design of a MPPT based grid connected PV with battery storage and management system. This system satisfies the energy demand through the PV based battery energy storage system. The aim is to present PV-BES system design and management strategy to maximize the system performance and economic profitability. PV-BES (photovoltaic based battery energy storage) system is operated in different modes to verify the system feasibility. In case of excess energy (mode 1), Li-ion batteries are charged using CC-CV mechanism effectively controlled by fuzzy logic based PID control system whereas during the time of insufficient power from PV system (mode 2), batteries are used as backup to compensate the power shortage at load and likewise other modes for different scenarios. This operational mode change in PV-BES system is implemented by State flow chart technique based on SOC, DC bus voltages and solar Irradiance. Performance of the proposed PV-BES system is verified by some simulations study. Simulation results showed that proposed system can overcome the disturbance of external environmental changes, and controls the energy flow in efficient and economical way.
본 논문은 최대전력추종 태양광 충전법을 적용한 LED 동기점멸등 제어시스템 설계 및 구현을 목표로 한다. 즉, 선박의 야간 안전항해를 돕기 위한 항로표지인 등부표에 장착되는 LED 동기점멸등의 구동제어 시스템, 최대전력추종 방식의 전류제어 벅 컨버터를 적용한 배터리 충전시스템의 설계 및 구현, 그리고 그 특성파악에 대해 중점적으로 다룬다. 시스템에 적용한 태양광 모듈의 모델링 및 MATLAB 시뮬레이션을 통해 추출한 태양전지 파라미터를 충전회로 시스템에 적용하여 최대전력추종 태양광 충전시스템을 설계하였다. 따라서, 본 논문에서는 원칩 마이크로컨트롤러를 사용하여 최대전력추종(MPPT) 태양광 충전제어시스템과 GPS활용 LED 동기점멸등 구동제어시스템을 구현하여, 그 특성파악을 통한 실시스템 적용가능성을 확인하였다.
Kim, Eung-Sang;Kim, Seul-Ki;Jeon, Jin-Hong;Ahn, Jong-Bo
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.7
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pp.1211-1217
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2007
In this paper, a 10kVA PV inverter applying Incremental Conductance(IncCond) method for maximum power point tracking WIS developed and its performance tests were carried out. Modeling and simulation of PV array and system controller was performed using PSCAD/EMTDC, an electromagnetic transient analysis program. After comparison and analysis of Perturbation & Observation (P & O) and IncCond method, a PV inverter based on IncCond method was designed and manufactured. Grid interface transient characteristics including start-up, normal operation, and fault operation were tested, which verified the usefulness of the proposed system. In the near future, commercialization process will proceed through additional extensive tests of transients.
The stand-alone photovoltaic power systems are widely used for lighting equipment and CCTV. In order for these devices to be competitive, the life of power storage devices such as batteries is very important. The characteristic Hybrid supercapacitor is the high power density and long life. We have proposed a stand-alone photovoltaic power system that uses hybrid supercapacitor. The charge and discharge characteristics and the internal resistance of the hybrid capacitor were measured to configure the power converter. A stable maximum output point tracking control algorithm is proposed even with the change in solar radiation. In order to verify the validity of the proposed system, a prototype was fabricated and tested using a 18W hybrid capacitor and a 10W solar cell.
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.
Park, Bong-Hee;Jeong, Seung-Whan;Choi, Ju-Yeop;Choy, Ick;Lee, Sang-Cheol;Lee, Dong-Ha
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.34
no.2
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pp.1-7
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2014
Generally, buck converter controller is designed to control the output voltage of the converter. However, design of the controller in a photovoltaic power conditioning system is different from theoretical design guideline. The controller in a photovoltaic power conditioning system controls the input voltage of the converter (the output voltage of the solar cell) to meet a maximum power point tracking (MPPT) performance. In this study, a new model for buck converter used in a photovoltaic power conditioning system is proposed, which is linearized after state-space averaging in each period. Also, mathematical expression of the modeled buck converter is interpreted separately as small and large signals; therefore its appropriateness is measured to design linear voltage and current controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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