This paper proposes a low-cost power converter for micro wind turbine systems using permanent magnet synchronous generators (PMSG). The proposed converter consists of a two-leg three-phase PWM inverter for the generator control and a single-phase half-bridge PWM converter which is connected to the utility grid. For the two separate DC-link voltages, a balancing control is added and the adverse effect of the DC-link voltage ripples on the inverter output voltage is compensated. The control performance of the proposed converter topology for the micro wind turbine system is shown by the simulation results using PSIM software.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.3
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pp.211-216
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2013
A wind generator system model includes wind model, rotor dynamics, synchronous generator, power converter, distribution line and infinite bus. This paper investigates the low-Voltage Ride-Through capability of PMSG wind turbine in a variable speed. The drive train of a wind turbine on 2-mass modeling can observe the shaft torsional vibration when the low-voltage occur. To reduce the torsional vibration when the low-voltage occur, this paper designs suppression control algorithm of the torsional vibration and implements simulation. The simulation based on MATLAB/SIMULINK has validated at the transient state of the PMSG and an experiment using 3kW simulator has validated the LVRT control.
This paper deals with analytical approach for rotor loss prediction of permanent magnet synchronous generator(PMSG). The rotor losses of synchronous generator are induced by the magnets. Since stator of our model is skewed, slotting effect can be negligible for our PM wind turbine generator. In order to calculate eddy current, this paper derives analytical solutions by the magnetic vector potential. Finally this paper compared analytical result with eddy current density obtained from finite element(FE) calculations using phase current harmonics analysis.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.1
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pp.15-22
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2009
In this paper, a sensorless control of PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator) for small wind turbine systems, which is based on stator flux and back-emf estimation. Also, a cost-effective AE/DC/AC converter that consists of a two-leg three-phase PWM converter and a half-bridge PWM converter is used for vector control of PMSG, which is impossible with the conventional diode-rectifier type converter. A sensorless control algorithm can eliminate pulse encoders for speed measurement, which reduces the system cost. Using PSIM simulation, the validity of the converter control performance and MPPT control of PMSG have been verified.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.9
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pp.44-52
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2013
This paper presents the development of 10 kW permanent magnet synchronous generator (PMSG) for small hydropower plants considering flow rates and net head. The initial and detailed design are determined using a load distribution method (LDM) which is a well-known method for designing an electric machine and a 2D-FEA which is performed for more accurate analysis of PMSG. The characteristic analysis results of proposed model with straight line magnet are satisfied with the initial model with curved magnet. Finally, the analysis and the design results are confirmed by the experimental results.
Model predictive direct power control (MPDPC) is a widely recognized high-performance control strategy for a three-phase grid-connected pulse width modulation (PWM) rectifier. Unlike those of conventional grid-connected PWM rectifiers, the active and reactive powers of permanent magnet synchronous generator (PMSG)-connected PWM rectifiers, which are used in electromagnetic transmitters, cannot be calculated as the product of voltage and current because the back electromotive force (EMF) of the generator cannot be measured directly. In this study, the predictive power model of the rectifier is obtained by analyzing the relationship among flux, back EMF, active/reactive power, converter voltage, and stator current of the generator. The concept of duty cycle control in the proposed MPDPC is introduced by allocating a fraction of the control period for a nonzero vector and rest time for a zero vector. When nonzero vectors and their duration in the predefined cost function are simultaneously evaluated, the global power ripple minimization is obtained. Simulation and experimental results prove that the proposed MPDPC strategy with duty cycle control for the PMSG-connected PWM rectifier can achieve better control performance than the conventional MPDPC-SVM with grid-connected PWM rectifier.
Wi, Han Byul;Kang, Seong Hyun;Kim, Sun Pil;Yang, Gi Yeon;Park, Sung Jun
Proceedings of the KIPE Conference
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2013.07a
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pp.98-99
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2013
최근 빠른 산업발달에 따른 전력전자기술발전과 더불어 고효율 발전기 시스템에 대한 관심과 요구가 급증하고 있다. 이에 따라 영구자석 발전기 시스템에 대한 연구가 활발히 진행됨과 동시에 무효전력에 따른 전압강하를 방지하기 위한 보상장치에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. PMSG(영구자석 동기발전기, Permanent Magnetic Synchronous Generator)는 출력전압을 직접적으로 제어할 수 없기 때문에 출력전압을 제어하는 보조적인 장치가 필요하다. 본 논문은 PMSG에 부하가 걸렸을 때 무효전력으로 인한 전압강하를 보상하기 위한 전력회로와 제어기법을 제안하고 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
This paper deals with the design of an 870 krpm class high-speed permanent magnet synchronous generator (PMSG) applied to micro turbine system. Since space where the high-speed PMSG coupled with the micro turbine occupies in the system is strictly limited, the work described in this paper is motivated by the desire to make maximum output power of the generator considering the rotor and stator structures, winding methods and bearing system under restricted space.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.6
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pp.951-958
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2008
This paper describes development of hardware simulator for the PMSG wind power system, which was designed considering wind characteristic, blade characteristic and blade inertia compensation. The simulator consists of three major parts, such as wind turbine model using induction motor, PMSG generator, converter-inverter set. and control system. The turbine simulator generates torque and speed signals for a specific wind turbine with respect to given wind speed. This torque and speed signals are scaled down to fit the input of 2kW PMSG. The PMSG-side converter operates to track the maximum power point, and the grid-side inverter controls the active and reactive power supplied to the grid. The operational feasibility was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC, and the implementation feasibility was confirmed through experimental works with a hardware set-up.
To insure stable operation and eliminate twice torque ripple, a topology for a six phase permanent magnet synchronous generator (SP-PMSG) with a neutral point connected together was analyzed in this paper. By adopting an extended transformation matrix, the mathematic model of the space vector control was established. The voltage and torque equations were deduced while considering the third harmonic flux and inductance. In addition, the suppression third harmonic method and the closed loop control strategy were proposed. A comparison analysis indicates that the cooper loss minimum method and the current magnitude minimum method can meet different application requirements. The voltage compensation amount for each of the methods was deduced which also takes into account the third harmonic effect. A simulation and experimental result comparison validates the consistency through theoretical derivation. It can be seen that all of the two control strategies can meet the requirements of post-fault.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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