A vibration monitoring is performed on a 1kW class stand alone wind turbine(W/T). When a W/T model is developed, general performance under various wind condition should be verified to introduce the product in the market. Especially, vibration characteristics within operating speed range are very important in the aspect of structural stability as well as generator's electrical efficiency. This paper examines the vibration performance of a home made 1kW W/T Various data of the W/T model are acquired in real time using a remote vibration monitoring system installed in Daekwanryung test site. Vibration stability of the W/T structure is diagnosed based upon the data and the result is used to estimate the applicability of the W/T model.
The global performance of the 5MW OC4 semisubmersible floating wind turbine in random waves was numerically simulated by using the turbine-floater-mooring fully coupled and time-domain dynamic analysis program FAST-CHARM3D. There have been many papers regarding floating offshore wind turbines but the effects of second-order wave-body interactions on their global performance have rarely been studied. The second-order wave forces are actually small compared to the first-order wave forces, but its effect cannot be ignored when the natural frequencies of a floating system are outside the wave-frequency range. In the case of semi-submersible platform, second-order difference-frequency wave-diffraction forces and moments become important since surge/sway and pitch/roll natural frequencies are lower than those of typical incident waves. The computational effort related to the full second-order diffraction calculation is typically very heavy, so in many cases, the simplified approach called Newman's approximation or first-order-wave-force-only are used. However, it needs to be justified against more complete solutions with full QTF (quadratic transfer function), which is a main subject of the present study. The numerically simulated results for the 5MW OC4 semisubmersible floating wind turbine by FAST-CHARM3D are also extensively compared with the DeepCWind model test results by Technip/NREL/UMaine. The predicted motions and mooring tensions for two white-noise input-wave spectra agree well against the measure values. In this paper, the numerical static-offset and free-decay tests are also conducted to verify the system stiffness, damping, and natural frequencies against the experimental results. They also agree well to verify that the dynamic system modeling is correct to the details. The performance of the simplified approaches instead of using the full QTF are also tested.
Vibrations of a wind turbine blade have a negative impact on its performance and result in failure of the blade, therefore an approach to effectively control vibration in turbine blades are sought by wind industry. The small domestic horizontal axis wind turbine blades induce flap wise (out-of-plane) vibration, due to varying wind speeds. These flap wise vibrations are transferred to the structure, which even causes catastrophic failure of the system. Shape memory alloys which possess physical property of variable stiffness across different phases are embedded into the composite blades for active vibration control. Previously Shape memory alloys have been used as actuators to change their angles and orientations in fighter jet blades but not used for active vibration control for wind turbine blades. In this work a GFRP blade embedded with Shape Memory Alloy (SMA) and tested for its vibrational and material damping characteristics, under martensitic and austenite conditions. The embedment portrays 47% reduction in displacement of blade, with respect to the conventional blade. An analytical model for the actuated smart blade is also proposed, which validates the harmonic response of the smart blade.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.16
no.3
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pp.485-492
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2021
The wind turbines with a rated capacity of 50kW or less are generally considered as small class. Small wind turbines are an attractive alternative for off-grid power system and electric home appliances, both as stand-alone application and in combination with other energy technologies such as energy storage system, photovoltaic, small hydro or diesel engines. The research objective is to develop the 50kW scale wind turbine blades in ways that resemble as closely as possible with the construction and methods of utility scale turbine blade manufacturing. The mold process based on wooden form is employed to create a hollow, multi-piece, lightweight design using carbon fiber and fiberglass with an epoxy based resin. A hand layup prototyping method is developed using high density foam molds that allows short cycle time between design iterations of aerodynamic platforms. A production process of five blades is manufactured and key components of the blade are tested by IEC 61400-23 to verify the appropriateness of the design. Also, wind system with developed blades is tested by IEC 61400-12 to verify the performance characteristics. The results of blade and turbine system test showed the available design conditions for commercial operation.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.7
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pp.4494-4499
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2014
The margin of transient stability of a weak grid system is very low because of the small short-circuit ratio and large impedance. If the fault of the weak grid is cleared by the protection system, one of the major lines is disconnected after the fault is cleared. This further reduces the system strength. Therefore, it is necessary that a new generation system be added to the weak grid to enhance the transient stability margin. A conventional synchronous generator and wind turbine generator were added to a base grid system. The results of transient stability analysis with additional generators using PSSE were compared. The simulations showed that wind turbine generators provide good damping performance and enhance the transient stability margin based on CCT up to 5 times.
Kim, Hyuncheol;Kim, Imgyu;Kim, Yong Yook;Youn, DongHyup;Han, Soonhung
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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v.2
no.4
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pp.179-191
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2016
As the demand for renewable energy has increased following the worldwide agreement to act against global climate change and disaster, large-scale floating offshore wind systems have become a more viable solution. However, the cost of the whole system is still too high for practical realization. To make the cost of a floating wind system be more economical, a new concept of tension leg platform (TLP) type ocean floating wind system has been developed. To verify the performance of a 5-MW TLP type ocean floating wind power system designed by the Korea Advanced Institute of Science and Technology, the FAST simulation developed by the National Renewable Energy Laboratory is used. Further, 1/50 scale model tests have been carried out in the ocean engineering tank of the Research Institute of Medium and Small Shipbuilding, Korea. This paper compares the simulation and ocean engineering tank test results on motion prediction and tension assessment of the TLP anchor.
Kim, Seok-Hyun;Nam, Yoon-Soo;Yoo, Neung-Soo;Park, Mu-Yeol;Kim, Tae-Hyoung;Park, Hae-Gyun
Journal of Industrial Technology
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v.26
no.A
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pp.75-80
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2006
A vibration monitoring is performed on a 1kW class stand alone wind turbine(W/T). When a W/T model is developed, general performance under various wind condition should be verified to introduce the product in the market. Especially, vibration characteristics within operating speed range are very important in the aspect of structural stability as well as generator's electrical efficiency. This paper examines the vibration performance of a home made 1kW W/T. Various data of the W/T model are acquired in real time using a remote vibration monitoring system installed in Daekwanryung test site. Vibration stability of the W/T structure is diagnosed based upon the data and the result is used to estimate the applicability of the W/T model.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.54
no.5
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pp.79-89
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2012
The objectives of this paper were to evaluate the wind flow behind the livestock ventilation fan for small-scale wind power generation and to make flow profiles of imaginary ventilation fan for future simulation works. The field experiments using typical 50-inch fan indicated that the wind flow behind the ventilation fan had a good possibility of power generation with its high and steady wind speeds up to a distance of 2 m. The expected electricity yield was almost 101~369 W with a small (0.8 m radius) wind turbine. The decline of ventilation fan performance caused by the obstacle was also not significant with about 4 % from a distance of 2 m. The flow profiles for the computational fluid dynamics (CFD) simulation was created by combining the direction vectors analyzed from tuft visualization test and the flow predicted by the rotating fan modeling. The flow profiles are expected to provide an efficient saving of computational time and cost to design a better wind turbine system in future works.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.1
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pp.50-62
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2011
In this paper, analytical techniques for performance characteristics analysis of wind power generator with outer permanent magnet rotor are proposed. Furthermore, the proposed analytical techniques are validated by performance experiments of the manufactured generator. In this part, characteristic equations of losses such as copper loss, core loss are derived. Using the derived loss characteristic equations, electrical parameters obtained in [15] and d-q axes method, constant load and constant speed characteristics of wind power generator are analyzed. And then, to analyze performance of wind power system according to wind speed, d-q analysis model considering wind turbine characteristics is proposed. Finally, the obtained performance characteristics results are validated in comparison with those by experiments.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.367-375
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2020
This paper presents an integrated analysis about dynamic performance of a Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) OC4 DeepCwind with semi-submersible platform under real sea environment. The emphasis of this paper is to investigate how the wave mean drift force and slow-drift wave excitation load (Quadratic transfer function, namely QTF) influence the platform motions, mooring line tension and tower base bending moments. Second order potential theory is being used for computing linear and nonlinear wave effects, including first order wave force, mean drift force and slow-drift excitation loads. Morison model is utilized to account the viscous effect from fluid. This approach considers floating wind turbine as an integrated coupled system. Two time-domain solvers, SIMA (SIMO/RIFLEX/AERODYN) and FAST are being chosen to analyze the global response of the integrated coupled system under small, moderate and severe sea condition. Results show that second order mean drift force and slow-drift force will drift the floater away along wave propagation direction. At the same time, slow-drift force has larger effect than mean drift force. Also tension of the mooring line at fairlead and tower base loads are increased accordingly in all sea conditions under investigation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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