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 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.
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.
Kim, Hong-Woo;Ko, Suk-Whan;An, Hae-Joon;Jang, Gil-Soo;Ko, Hee-Sang
조명전기설비학회논문지
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제25권7호
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pp.97-104
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2011
This paper presents modeling and control for the emerging IGBT converter-based high-voltage direct-current system (IGBT-HVDC). This paper adds to the representation of the IGBT-HVDC system in the dq-synchronous reference frame and its decoupled control scheme. Additionally, since the IGBT-HVDC is able to actively support the grid due to its capacity to control independently active and reactive power production, a reactive power control scheme is presented in order to regulate/contribute to the voltage at a remote location by taking into account its operational state and limits. The ability of the control scheme is assessed and discussed by means of simulations using ahybrid power system, which consists of a permanent magnetic synchronous-generator (PMSG) based wind turbine, an IGBT-HVDC, and a local load.
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.
This paper presents the development of a hardware simulator for a 3-parallel grid-connected PMSG wind power system. With the development of permanent magnetic materials in recent years, the capacity of a PMSG based wind turbine system, which requires a full-scale power converter, has been raised up to a few MW. Since it is limited by the available semiconductor technology, such large amounts of power cannot be delivered with only one power converter. Hence, a parallel connecting technique for converters is required to reduce the ratings of the converters. In this paper, a hardware simulator with 3-parallel converters is described and its control issues are presented as well. Some experimental results are given to illustrate the performance of the simulator system.
Cogging Torque is induced by the magnetic attraction between the rotor mounted permanent magnet(PM) and the stator teeth. This torque is an unwanted effect causing shaft vibration, noises, metal fatigues and increased stator length. A variety of techniques exist to reduce the cogging torque of PM generator. Even though the cogging torque can be vanished by skewing the stator slots by one slot pitch or rotor magnets, manufacturing cost becomes high due to the complicated structure and increased material costs. This paper introduces a new cogging torque reduction technique for PM generators that adjusts the azimuthal positions of the magnets along the circumference. A 900 kW class PMSG model is simulated using a three dimensional finite element method and the resulting cogging torques is analyzed using the Maxwell tensor stress tensor. Using the 3D simulation, the end contribution of the cogging torque is accurately calculated.
POSTECH Graduate School of Wind Energy is trying to upgrade the PMSG used for Unison U50 to 900 kW class. Intensive optimization efforts are carried out the reduce the axial size and total weight of the generator while increasing the rated output to 900 kW. The generator features 3.32m stator inner radius, 671mm stator length, 84 pole, 25 rated rpm and 31.6kN/$m^2$ shear force density. To reduce the gross weight, the stronger magnetic material is applied with optimal magnet size resulting lowest cogging torque. Also, instead of stator skewing the stator, the magnet position along the circumference is optimized to further reduce the cogging torque. This scheme eliminates the stator skewing procedure and may enhance the productivity. This method also reduces the total harmonic distortion. In this report, upgrade method, no-load line to line voltage and phase voltage, cogging torque, loss calculations and thermal analysis are presented.
This study deals with output characteristics of a hybrid power generation system for a vehicle such as a crane, a fire engine, and a wingbody. The proposed method obtains the commercial AC voltage of single phase 220V/60Hz by connecting a variable speed three-phase PMSG(Permanent magnetic synchronous generator) and an AC/DC/AC power converter to PTO (Power take off) or hydraulic motor. The proposed system is fabricated and tested to demonstrate the usefulness of the proposed system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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