In this paper, a power control algorithm for a 30 kW horizontal-axis lift-type stall control wind turbine was developed. The control algorithm consists of three different control strategies for three different control regions. At a wind speed that is much lower than the rated wind speed, it uses a generator speed, generator torque lookup table to track the maximum power coefficient of the rotor. At a wind speed that is higher than the rated wind speed, multiple closed control loops are used to track the rated power. Also, a closed-loop control between the two control regions is used to maintain the rated speed of the rotor. The proposed control algorithm was validated by dynamic simulations using Bladed. Based on the simulation results, it was found that the proposed algorithm works properly in three control regions of the wind turbine. The proposed control algorithm is expected to increase the capacity factor of stall-regulated small wind turbines.
On the prediction of driving performance, an acceleration performance is normally simulated in stall starting condition which is the engine status of full-throttle and high-speed. The lack of transient engine torque data makes the difficulty of predicting an acceleration performance on engine-idle start condition. A experimental equation of transient engine torque is derived from vehicle performance test data. It is applied to simulation the accleration performance prediction on idle starting condition.
Wind turbine system converts wind energy into electric energy. Since the velocity of wind is random in nature, control of the angular velocity of the blade is necessary in order to generate high quality electric power. The control of a blade can be divided into a stall regulation and a pitch control types. The stall regulation type which is based on the characteristics of an aerodynamic stall of the blades is simple and cheap, but it suffers from fluctuation of the resulting power. Or the contrary, pitch control type is based on the fact that the torque of the blade can be changed by varying the pitch angle of the blade. It is mechanically and mathematically complicated, but the control performance is better than that of the stall regulation type. This paper suggests a method of denying a mathematical modeling of the wind turbine system, and develops a speed control algorithm by pitch control. The validity of the algorithm is demonstrated with the results produced through sets of simulation.
To enhance the acceleration performance and fuel consumption rate of a vehicle, the torque converter is modified or newly-developed with reliable analysis model. Up to recently, the one dimensional performance model has been used for the analysis and design of torque converter. The model is described with constant parameters based on the concept of mean flow path. When it is used in practice, some experiential correction factors are needed to minimize tole estimated error. These factors have poor physical meaning and cannot be applied confidently to the other specification of torque converter. In this study, the detail dynamic model of torque converter is presented to establish the physical meaning of correction factors. To verify the validity of model, performance test was carried out with various input speed and oil temperature. The effect of oil temperature on the performance is analysed, and it is applied to the dynamic model. And, to obtain the internal flow pattern of torque converter, CFD(Computational Fluid Dyanmics) analysis is carried out on three-dimensional turbulent flow. Correction factors are determined from the internal flow pattern, and their variation is presented with the speed ratio of torque converter. Finally, the sensitivity of correction factors to the speed ratio is studied for the case of changing capacity factor with maintaining torque ratio.
An ultrasonic motor of high torque with a new configuration for application in automobiles is proposed. The newly designed stator is a two sided vibrator consisting of a toothed metal disk with a piezoelectric ceramic ring bonded on both faces of the disk which generates a flexural traveling wave along the circumference of disk. In this configuration, the displacement on the surface of stator may not be confined. It also produces a large vibrating force and amplitude because the vibrator is sandwiched by two piezoelectric plates. It is possible to increase the torque by improving the vibration characteristics. To compute the vibration mode of the motor of diameter 48 mm, the finite element method was used. A 6th mode was chosen as the operation mode with a resonance frequency of about 64.4 kHz. According to this design and measured its performance, a prototype was fabricated. The performance measurement of the prototype motor showed that its stall torque was about 1.8 Nm and efficiency was 37% at 60% of the maximum torque.
An ultrasonic motor of high torque with a new configuration for application in automobiles is proposed. The newly designed stator is two sided vibrator consisting of a toothed metal disk with a piezoelectric ceramic ring bonded on both faces of the disk which generates a flexural traveling wave along the circumference of disk. In this configuration, the displacement on the surface of stator may not be confined. It also produces a large vibrating force and amplitude because the vibrator is sandwiched by two piezoelectric plates. It is possible to increase the torque by improving the vibration characteristics. To compute the vibration mode of the motor of diameter 48 mm, the finite element method was used. A 6th mode was chosen as the operation mode with a resonance frequency of about 64.4 kHz. According to this design and measured its performance, a prototype was fabricated. The performance measurement of the prototype motor showed that its stall torque was about 1.8 Nm and efficiency was 37 % at 60 % of the maximum torque.
Three models with various degree-of-freedom for a manual transmission clutch full-size tester have been developed and the models' reliability and accuracy have been verified using the measured data. A simulation study has also been conducted to understand dynamic behavior of the tester. The model for this simulation study includes clutch disk friction and damper dynamics. The developed model is very accurate in terms of maximum torque exerted on the clutch, slip duration and the vibration response except a slight difference compared to the measured data. In a history graph of the clutch torque, the maximum torque response from simulation is flat but the measured is sunken with a noticeable curvature. This phenomenon is found to be irrelevant to the dynamics of the full-size tester but is originated from the characteristics of the clutch itself. Thus, the full-size tester has been proven to be a reliable tester for clutch's power and torque transmission capability. To obtain a better understanding of clutch's characteristics and relationship between full-size tester and other testing methodologies, future research directions have been suggested.
Wind turbine system is converting wind energy into electric energy. In nature, torque of the blade is nonlinear function. To get a high quality electric power, system needs control of blade angle. The control of a blade is divided into a stall regulation type and a pitch control type. Pitch control type is more expensive and complicated, but it can make torque of the blade in accordance with variable wind. This paper shows 2MW pitch control system's hardware and electric part.
풍력터빈 블레이드의 가변 피치제어는 풍력발전기의 과풍속 영역 설계에 있어 중요한 요소로 알려져 있으나 원가문제 때문에 소형 풍력터빈에는 적용되지 못하고 실속제어가 많이 적용되고 있다. 하지만, 블레이드 주변의 난류 때문에 설계된 실속이 구현되지 않는 실속지연 현상이 종종 발생되고, 이에 따른 풍력 블레이드의 과회전과 발전기의 과출력 위험이 발생하고 있다. 이에 따라 블레이드에서 발생되는 공력으로 피치가 변하고 스프링의 복원력으로 복귀되는 수동형 피치제어 모듈이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 회전하는 블레이드의 익형에서 발생되는 양력과 항력을 이용하여 회전면으로 작용되는 토크와 블레이드의 Flap 방향으로 작용되는 추력을 계산하는 방법을 제시하고, 이러한 힘들의 크기를 여러 가지 익형에 대해 비교하였으며, 블레이드의 피치모멘트를 정량적으로 산출하여 수동 피치제어 모듈의 설계자료로 활용될 수 있도록 하였다.
This study deals with numerically comparing performance according to rudder shape called 'Twisted rudder and Wavy twisted rudder'. In comparison with conventional rudder, rudder with wavy shape has showed a better performance at high angles of attack($30^{\circ}{\sim}40^{\circ}$) due to delaying stall. But most of study concerned with wavy shape had been performed in uniform flow condition. In order to identify the characteristics behind a rotating propeller, the present study numerically carries out an analysis of resistance and self-propulsion for KCS with twisted rudder and wavy twisted rudder. The turbulence closure model, Realizable $k-{\epsilon}$, is employed to simulate three-dimensional unsteady incompressible viscous turbulent and separation flow around the rudder. The simulation of self-propulsion analysis is performed in two step, because of finding optimization case of wavy shape. The first step presents there are little difference between twisted rudder and case of H_0.65 wavy twisted rudder in delivered power. So two kind of rudders are employed from first step to compare lift-to-drag ratio and torque at high angles of attack. Consequently, the wavy twisted rudder is presented as a possible way of delaying stall, allowing a rudder to have a better performance containing superior lift-to-drag ratio and torque than twisted rudder at high angles of attack. Also, as we indicate the flow visualization, check the quantity of separation flow around the rudder.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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