This paper suggests the slot wedge shape for reducing the cogging torque of a direct-drive permanent magnet synchronous generator for a bike. To consider easy coil winding, we applied a structure of open slot for the permanent magnet synchronous generator (PMSG). Because the cogging torque of PWSG with the open slot is very large, we are designed the appropriate specifications of the PMSG by selected the appropriate material of slot wedge and various slot wedge shapes. The prototype model is selected by design theory for reducing cogging torque and maximizing efficiency of PMSG. And the detailed structure design of the model was designed by the loading distribution method. The PMSG models were analyzed by finite element method. Finally, we have suggested appropriate material of slot wedges and its shape which has benefit to further reducing cogging torque and preventing decreasing of the generating power.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권3호
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pp.253-257
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2005
By using a coupled circuit, time-stepping, two-dimensional finite element method (2-D FEM), the performance of a stand-alone permanent-magnet synchronous generator (PMSG) with inset rotor can be computed without involving the classical two-axis model. The effects of interpolar air gap length and armature resistance on the load characteristics are investigated. It is shown that the interpolar flux density, and hence the amount of voltage compensation, is affected by magnetic saturation. Validity of the coupled circuit and field analysis is confirmed by experiments on a prototype generator. The machine exhibits an approximately level load characteristic when it is supplying an isolated unity-power-factor load.
This paper presents design of control system for permanent magnet synchronous generator(PMSG). The gas engine make rotating mechanical energy from gas fuel energy. The rotor of synchronous generator is connected to axis of engine. And it converts the mechanical energy to the electrical energy. The control system of PMSG helps the electrical energy to flow to grid. the single phase pfc rectifier controls the DC-link voltage by controlling the current of filter inductor. If the DC-link voltage is higher than the voltage reference, the filter current could be controlled to flow to grid. The three phase inverter controls the stator current of generator. The direction of the current is controlled depends on motoring or generating mode. The feasibility of the grid-connected PMSG is verified by the experimental results with 1kW prototype.
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.
This paper presents experimental results and its assessment of a variable-speed wind power generation system (VSWPGS) using permanent magnet synchronous generator (PMSG) and boost chopper circuit (BCC). Experimental results are obtained by a test bench with a wind turbine emulator (WTE). WTE reproduces the behaviors of a windmill by using servo motor drives. The mechanical torque references to drive the servo motor are calculated from the windmill wing profile, wind velocity, and windmill rotational speed. VSWPGS using PMSG and BCC has three speed control modes for the level of wind velocity to control the rotational speed of the wind turbine. The control mode for low wind velocity regulates an armature current of generator with BCC. The control mode for middle wind velocity regulates a DC link voltage with a vector-controlled inverter. The control mode for high wind velocity regulates a pitch angle of the wind turbine with a pitch angle control system. The hybrid of three control modes extends the variable-speed range. BCC simplifies the maintenance of VSWPGS while improving reliability. In addition, VSWPGS using PMSG and BCC saves cost compared with VSWPGS using a PWM converter.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제3권2호
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pp.215-221
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2014
To satisfy the high voltage direct current (HVDC) grid connection demand for wind power generation system, a novel topology and control strategy of HVDC grid connection for open-winding permanent magnet synchronous generator (PMSG) based wind power generation system is proposed, in which two generator-side converter and two isolated DC/DC converters are used to transmit the wind energy captured by open winding PMSG to HVDC grid. By deducing the mathematic model of open winding PMSG, the vector control technique, position sensorless operation, and space vector modulation strategy is applied to implement the stable generation operation of PMSG. Finally, the simulation model based on MATLAB is built to validate the availability of the proposed control strategy.
This paper introduces a 3MW embedded Permanent Magnet Synchronous Generator(PMSG) for wind turbine. The generator features 313mm stator inner radius and 974mm stator length. The blade rotor angular velocity is 15.7 rpm and the gear ratio is set to be 92.93. The nominal generator rpm at rated load is about 1459. The number of poles is six and embedded in the generator rotor. Embedded permanent magnet excitation shows higher reliability, and better efficiency. Using the finite element method, electromagnetic and thermal results are simulated by ANSYS and the results are summarized in this report.
영구자석 동기발전기의 벡터제어를 위해서는 회전자 위치가 필요하며 엔코더와 같은 위치센서가 위치 검출 목적으로 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 위치센서의 사용은 영구자석 동기전동기 제어시스템의 신뢰성을 저하시킨다. 본 논문에서는 영구자석 동기전동기 제어시스템을 위한 위치센서 고장 회피 제어 방법을 제안한다. 확장 유기전력에 기반한 센서리스 위치 추정 알고리즘을 센서를 이용하는 벡터 제어와 병렬로 수행함으로써 위치센서 고장발생 시점에서 센서리스 벡터제어로 신속히 재구성할 수 있도록 하였다. 실험을 통해 제안된 방식의 유용성을 보인다.
This paper describes a real-time hardware simulator for a grid-tied Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) wind power system, which consists of an anemometer, a data logger, a motor-generator set with vector drive, and a back-to-back power converter with a digital signal processor (DSP) controller. The anemometer measures real wind speed, and the data is sent to the data logger to calculate the turbine torque. The calculated torque is sent to the vector drive for the induction motor after it is scaled down to the rated simulator power. The motor generates the mechanical power for the PMSG, and the generated electrical power is connected to the grid through a back-to-back converter. The generator-side converter in a back-to-back converter operates in current control mode to track the maximum power point at the given wind speed. The grid-side converter operates to control the direct current link voltage and to correct the power factor. The developed simulator can be used to analyze various mechanical and electrical characteristics of a grid-tied PMSG wind power system. It can also be utilized to educate students or engineers on the operation of grid-tied PMSG wind power system.
This paper deals with the performance analysis and estimation of the electrical parameters of a permanent magnet synchronous generator (PMSG) for hydrokinetic energy conversion applications using vortex induced vibration (VIV). The analytical solutions for the magnetic fields produced by permanent magnets (PMs) and stator winding currents are obtained using a 2D polar coordinate system and a magnetic vector potential. An analytical expression for the 2D permeance is also derived, which takes into account stator skew effects. Based on these magnetic field solutions and the 2D permeance function, electrical circuit parameters such as the backemf constant and the air-gap inductance are obtained analytically. The performances of the PMSG are investigated using the estimated electrical circuit parameters and an equivalent circuit (EC). All analytical results are validated extensively using 2D finite element (FE) analyses. Experimental measurements for parameters such as the back-emf and inductance are also presented to confirm the analyses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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