This paper presents an axial flux permanent magnet synchronous generator with a high power-to-weight ratio, dedicated for small-scale gearless wind power generation plants. For this purpose, a specific design is necessary to meet the imposed requirements. In this paper the design technique for the specifications is presented. The aim of the paper is also to discuss some of the first obtained test results and the involved demagnetizing problem (i.e. short-circuit).
KIM, CHUL-KYU;LEE, SANG-MOON;JEON, SEOK-YUN;YOON, JOON-YONG;JANG, CHOON-MAN
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.27
no.5
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pp.547-553
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2016
This paper presents the effect of a grid system on the performance of a small Savonius wind turbine installed side-by-side. Turbine performance is compared using three different grid systems; tetrahedral grid having a concentrated circular grid around turbine rotors, the tetrahedral grid having a concentrated rectangular grid around turbine rotors and the symmetric grid having a concentrated tetrahedral grid near the turbine rotor blades and a hexahedral grid. The commercial code, SC/Tetra has been used to solve the three-dimensional unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis in the present study. The Savonius turbine rotor has a rotational diameter of 0.226m and an aspect ratio of 1.0. The distance between neighboring rotor tips keeps the same length of the rotor diameter. The variations of pressure and power coefficient are compared with respect to blade rotational angles and rotating frequencies of the turbine blade. Throughout the comparisons of three grid systems, it is noted that the symmetric grid having a concentrated tetrahedral grid near the turbine rotor blades and a hexahedral grid has a stable performance compared to the other ones.
Park Se-Jun;Yoon Jeong-Phil;Yoon Hyung-Sang;Lim Jung-Yeol;Kang Byung-Bog;Lee Jeong-Il;Cha In-Su
Proceedings of the KIPE Conference
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2004.07a
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pp.109-112
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2004
Photovoltaic energy and wind energy are very in constant depending on the season, time and extremely intermittent energy sources. Because of these reasons, in view of the reliability the solar and the wind generation system have many problems(energy conversion, energy storage, load control etc.) comparing with a conventional power plant. So, in order to solve these existing problems, hybrid generation system of photovoltaic(500W) and wind power(400W), which combines wind power energy and solar energy to have effect of supporting each other, was suggested. But hybrid generation system cannot always generate stable output with weather condition, the auxiliary power compensation apparatus that uses elastic energy of spiral spring to hybrid generation system was also added for the present study. And it may confirm that power was continuously provided to load by storing energy obtained from generating rotary energy of spiral spring generates in small scale generator.
Kim, Jinho;Park, Geon;Seok, Jul-Ki;Lee, Byongjun;Kang, Yong Cheol
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.2
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pp.504-510
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2015
Because wind generators (WGs) in a wind power plant (WPP) produce different active powers due to wake effects, the reactive power capability of each WG is different. This paper proposes a hierarchical voltage control scheme for a WPP that uses a WPP controller and WG controller. In the proposed scheme, the WPP controller determines a voltage error signal by using a PI controller and sends it to a doubly-fed induction generator (DFIG). Based on the reactive current-voltage ($I_Q-V$) characteristic of a DFIG, the DFIG injects an appropriate reactive power corresponding to the voltage error signal. To enhance the voltage recovery capability, the gains of the $I_Q-V$ characteristic of a DFIG are modified depending on its reactive current capability so that a DFIG with greater reactive current capability may inject more reactive power. The proposed scheme enables the WPP to recover the voltage at the point of common coupling (PCC) to the nominal value within a short time after a disturbance by using the adaptive $I_Q-V$ characteristics of a DFIG. The performance of the proposed scheme was investigated for a 100 MW WPP consisting of 20 units of 5 MW DFIGs for small and larger disturbances. The results show the proposed scheme successfully recovers the PCC voltage within a short time after a disturbance.
The strong turbulence characteristic of typhoon not only will significantly change flow field characteristics surrounding the large-scale wind turbine and aerodynamic force distribution on surface, but also may cause morphological evolution of coast dune and thereby form sand storms. A 5MW horizontal-axis wind turbine in a wind power plant of southeastern coastal areas in China was chosen to investigate the distribution law of additional loads caused by wind-sand coupling movement of coast dune at landing of strong typhoons. Firstly, a mesoscale Weather Research and Forecasting (WRF) mode was introduced in for high spatial resolution simulation of typhoon "Megi". Wind speed profile on the boundary layer of typhoon was gained through fitting based on nonlinear least squares and then it was integrated into the user-defined function (UDF) as an entry condition of small-scaled CFD numerical simulation. On this basis, a synchronous iterative modeling of wind field and sand particle combination was carried out by using a continuous phase and discrete phase. Influencing laws of typhoon and normal wind on moving characteristics of sand particles, equivalent pressure distribution mode of structural surface and characteristics of lift resistance coefficient were compared. Results demonstrated that: Compared with normal wind, mesoscale typhoon intensifies the 3D aerodynamic distribution mode on structural surface of wind turbine significantly. Different from wind loads, sand loads mainly impact on 30° ranges at two sides of the lower windward region on the tower. The ratio between sand loads and wind load reaches 3.937% and the maximum sand pressure coefficient is 0.09. The coupling impact effect of strong typhoon and large sand particles is more significant, in which the resistance coefficient of tower is increased by 9.80% to the maximum extent. The maximum resistance coefficient in typhoon field is 13.79% higher than that in the normal wind field.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.22
no.6
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pp.675-680
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2012
Wind energy is currently the fastest growing source of renewable energy used for electrical generation around the world. Wind farms are adding a significant amount of electrical generation capacity. The increase in the number of wind farms has led to the need for more effective operation and maintenance. CMS(Condition Monitoring System) can be used to aid plant operator in achieving these goals. Its aim is to provide operators with information regarding th e health of their machine, which in turn, can help them improve operation efficiency. In this work, wind turbine fault diagnostic algorithm which can diagnose the mass unbalance and aerodynamic asymmetry of the blades is proposed. Proposed diagnostic algorithm utilizes both FFT(Fast Feurier Transform) of the signal from accelerometers installed inside of nacelle and simple diagnostic logic. Furthermore, to verify the applicability of the proposed system, 3W small sized wind turbine system is tested and physical experiments are carried out.
Park, Kihak;Lee, Hosik;Ha, Junsu;Kim, Keugtae;Lim, Chaeseung
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.37
no.2
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pp.128-136
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2021
It is generally known that a wastewater treatment plant (WWTP) consumes immense energy even if it can produce energy. With an aim to increase the energy independence rate of WWTP from 3.5% in 2010 to 50% in 2030, the Korean government has invested enormous research funds. In this study, cost-effective operating alternatives were investigated by analyzing the energy efficiency and economic feasibility for biogas and power generation using new and renewable energy. Based on the US EPA Energy Conservation Measures and Korea ESCO projects, energy production and independence rate were also analyzed. The main energy consumption equipment in WWTP is the blower for aeration, discharge pump for effluent, and pump for influent. Considering the processes of WWTP, the specific energy consumption rate of the process using media and MBR was the lowest (0.549 kWh/㎥) and the highest (1.427 kWh/㎥), respectively. Energy-saving by enhancing anaerobic digester efficiency was turned out to be efficient when in conjunction with stable wastewater treatment. The result of economic analysis (B/C ratio) was 2.5 for digestive gas power generation, 0.86 for small hydropower, 0.49 for solar energy, and 0.15 for wind energy, respectively. Furthermore, it was observed that the energy independence rate could be enhanced by installing energy production facilities such as solar and small hydropower and reducing energy consumption via the replacement of high-efficiency operating.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.23
no.4
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pp.101-119
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2020
Recently, as a plan to improve the particulate matter and thermal environment in the city, urban forests acting as wind ventilation corridor(wind ventilation forest) are promoted nationwide. This study analyzed the conditions for the creation of wind ventilation forest(vulnerable areas of the particulate matter and thermal environment, distribution of wind ventilation forest, characteristics of ventilation corridor) of in Pyeongtae-si, one of the target cities of wind ventilation forest project. Based on the results, the direction of developing on the wind ventilation forest in Pyeongtaek-si was suggested. As a result of deriving areas vulnerable to particulate matter and thermal environment, it was most vulnerable in urban areas in the eastern area of Pyeongtaek-si. Especially, emissions were high from industrial complexes and roads such as the Pyeongtaek-si thermal power plant, ports, and the national road no. 1. The wind ventilation forest in Pyeongtaek-si was distributed with small-scale windgenerating forests, wind-spreading forests, and wind-connection forests fragmented and disconnected. The characteristic of the overall wind ventilation corridor in Pyeongtaek-si is that the cold air generated from Mt.Mubong, etc., strongly flowed into Pyeongtaek-si and flowed in the northwest direction. Therefore, it is necessary to preserve and expand the wind-generating forests in Pyeongtaek-si in the long term, and it was important to create wind-spreading forests and wind-connection forests so that cold air could flow into the vulnerable area. In addition, in industrial complexes and roads where particulate matter is generated, planting techniques should be applied to prevent the spread of particulate matte to surrounding areas by creating wind-spreading forests considering the particulate matter blocking. This study can be used not only as the basis data for wind ventilation forest project in Pyeongtaek-si, but also as the basis data for urban forest creation and management.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.19
no.4
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pp.347-361
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2003
Sulfur dioxide (SO$_2$), ozone, total suspended particulates (TSP) and PM$_{2.5}$ were measured at Deokjeok Island in the Yellow Sea during April 1999 to June 2000. Although the emission amount of air pollutants is quite low in this small island of 36 km$^2$ with 1.4 thousand inhabitants, there are pollutant sources such as an oil -firing power plant and a wharf for ferryboat. The island is also influenced from the emissions from the greater Seoul area in the east and from China in the west. In order to characterize the pollutant variations due to interactions between transport and local emissions. the correlation between variations of SO$_2$ and ozone was investigated. Mass and ion concentrations of TSP and PM$_{2.5}$ were examined on selected episode days of positive and negative correlations between the two gaseous species in spring and winter. The effects of transport were pronounced on the days of positive correlation in spring with higher concentrations of ozone and PM$_{2.5}$. TSP concentrations were also high on these days because of high wind speeds. On the days of negative correlation in spring, frequent fog associated with low wind speeds facilitated SO$_2$ oxidation and increased sulfate accompanied with decrease in nitrate in PM$_{2.5}$ and chloride in TSP. This latter phenomena was noticeable since it showed that chemical composition of fine particles could be significantly altered not only during the transport but also by local environment.ronment.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.46
no.4
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pp.315-323
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2018
CanSat has being attracted considerable attentions for the use as training purposes owing to its advantage that can implement overall system functions of typical commercial satellites within a small package like a beverage can. So-called P.P.T CanSat (Power Plant Trio Can Satellite), proposed in this study, is the name of a CanSat project which have participated in 2015 domestic CanSat competition. Its main objective is to self-power on a LED and a MEMS sensor module by using electrical energy harvested from solar, wind and piezo energy harvesting systems. This study describes the system design results, payload level function tests, flight test results and lessons learned from the flight tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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