Due to the high efficiency and compact mechanical structure, direct drive variable speed generators are used for power conversion in wind turbines. The wind energy conversion system (WECS) considered in this paper consists of a permanent magnet synchronous generator (PMSG), uncontrolled rectifier, dc-dc boost converter controlled with maximum power point tracking (MPPT) and adaptive hysteresis controlled voltage source inverter (VSI). For high utilization of the converter's power capability and stabilizing voltage and power flow, constant DC-link voltage is essential. Step and search MPPT algorithm which senses the rectified voltage ($V_{DC}$) alone and controls the same is used to effectively maximize the output power. The adaptive hysteresis band current control is characterized by fast dynamic response and constant switching frequency. With MPPT and adaptive hysteresis band current control in VSI, the DC link voltage is maintained constant under variable wind speeds and transient grid currents respectively.
Sohn, Y. U.;Son, J. B.;Park, I. S.;Kim, Y. C.;Kim, K. R.;Chung, C. W.;Chun, Ch. H.;Ryu, J. Y.;Park, J, I.;Byun, C. J,;Kim, D. H.
유체기계공업학회:학술대회논문집
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2004.12a
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pp.379-384
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2004
A prototype of 750 kW direct-drive wind turbine generator system, KBP-750D is under development in Korea. For the gearless, direct-drive prototype a synchronous generator with permanent magnets has been developed. The upwind 3-blade type machine employs variable speed and pitch control. The operating ranges of wind and rotor speed are 3 to 25 m/s and 9 to 25 rpm, respectively. The tip speed ratio of rotor blade is 7.5, designed for power coefficient 0.47, The blade pitch and torque are controlled with the predefined torque-speed curve according to the conditions of wind and public electric grid. This paper describes the outlines of primary components of KBP-750D.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.3
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pp.211-216
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2013
A wind generator system model includes wind model, rotor dynamics, synchronous generator, power converter, distribution line and infinite bus. This paper investigates the low-Voltage Ride-Through capability of PMSG wind turbine in a variable speed. The drive train of a wind turbine on 2-mass modeling can observe the shaft torsional vibration when the low-voltage occur. To reduce the torsional vibration when the low-voltage occur, this paper designs suppression control algorithm of the torsional vibration and implements simulation. The simulation based on MATLAB/SIMULINK has validated at the transient state of the PMSG and an experiment using 3kW simulator has validated the LVRT control.
This paper proposes a wind energy conversion system connected to a grid using a self-excited induction generator (SEIG) based on the maximum power point tracking (MPPT) control scheme. The induction generator (IG) is controlled by the MPPT below the base speed and the maximum energy can be captured from the wind turbine. Therefore, the stator currents of the IG are optimally controlled using the indirect field orientation control (IFOC) according to the generator speed in order to maximize the generated power from the wind turbine. The SEIG feeds a (CRPWM) converter which regulates the DC-link voltage at a constant value where the speed of the IG is varied. Based on the IG d-q axes dynamic model in the synchronous reference frame at field orientation, high-performance synchronous current controllers with satisfactory performance are designed and analyzed. Utilizing these current controllers and IFOC, a fast dynamic response and low current harmonic distortion are attained. The regulated DC-link voltage feeds a grid connected CRPWM inverter. By using the virtual flux orientation control and the synchronous frame current regulators for the grid connected CRPWM inverter, a fast current response, low harmonic distortion and unity power factor are achieved. The complete system has been simulated with different wind velocities. The simulation results are presented to illustrate the effectiveness of the proposed MPPT control scheme for a wind energy system. In the simulation results, the d-q axes current controllers and DC-link voltage controller give prominent dynamic response in command tracking and load regulation characteristics.
This paper analyzes the steady state characteristics for variable speed wind power system with doubly-fed induction generator(DFIG). This paper explains the equivalent circuit and phasor diagram of DFIG for different operating conditions. It also simulates the torque-slip characteristics with respect to changes of different parameters. Simulation results show the torque-slip characteristics, stator power factor-rotor voltage and stator current-rotor voltage.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.6
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pp.985-993
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2008
This paper proposes a new DFIG(Doubly-Fed Induction Generator) system using matrix converter, which is very effectively used for interconnecting the wind power system to the power grid. The operation of proposed system was verified by computer simulations with PSCAD/EMTDC software. The feasibility of hardware implementation was conformed by experimental works with a laboratory scaled-model of wind power system. The laboratory scaled-model was built using a motor-generator set with vector drive system, and a matrix converter with DSP(Digital Signal Processor). The operation of scaled-model was tested by modeling the specific variable-speed wind turbine using the real wind data in order to make the scaled-model simulate the real wind power system as close as possible. The simulation and experimental results confirm that matrix converter can be applied for the DFIG system.
In variable speed wind power generating system connected in power grid, how to capture the maximum wind energy is most important thing Using the doubly fed induction machine as a generator in wind power generating system, it is possible to control the bidirectional slip power between grid and rotor side. This means that we can control the generating power under subsynchronous speed. To verify the theoretical analysis, computer simulation results using Psim program are presented to support the discussion.
Kim, Eel-Hwan;Kang, Keong-Bo;Kim, Jae-Hong;Moon, Sang-Ho;Oh, Sung-Bo;Kim, Se-Ho
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.19
no.8
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pp.150-157
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2005
This paper presents the simulation modeling and analysis of variable wind speed turbine system(VWTS) using the doubly fed induction generator(DFIG) connected the back to back converter system in the rotor side. In the simulation, using the model system which has the 660[kW] rated power, blade control and the dual converter system are modeled for verifying the control characteristics. The VWTS is controlled by the optimal pitch angle for maximum output power under the rated wind speed, and for the rated output power over the rated wind speed. And also power factor is controlled by the reactive power. To verify the effectiveness of the proposed method, simulation results are compared with the actual data from the V47 VWTS located in Hangwon wind farm in Jeju-Do. According to the comparison of these results, this method shows excellent performance.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.52
no.6
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pp.307-315
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2003
This paper proposes a novel simulation method of WPGS (Wind Power Generation System). The rotation speed control method of turbine under variable wind speed using the pitch control is proposed. Moreover, when wind speed exceeds the cut-out wind speed, the turbine will be stopped by controlling pitch angle to 90$^{\circ}$, otherwise it will be controlled to steady-state operation. For the purpose of effective simulation, the SWRW (Simulation method for WPGS using Real Weather condition) is used for the utility interactive WPGS simulation in this paper, in which those of three topics for the WPGS simulation: user-friendly method, applicability to grid-connection and the utilization of the real weather conditions, are satisfied. It is impossible to consider the real weather conditions in the WPGS simulation using the EMTP type of simulators and PSPICE, etc. External parameter of the real weather conditions is necessary to ensure the simulation accuracy. The simulation of the WPGS using the real weather conditions including components modeling of wind turbine system is achieved by introducing the interface method of a non-linear external parameter and FORTRAN using PSCAD/EMTDC in this paper. The simulation of long-term, short-term, over cut-out and under cut-out wind speeds will be peformed by the proposed simulation method effectively. The efficiency of wind power generator, power converter and flow of energy are analyzed by wind speed of the long-term simulation. The generator output and current supplied into utility can be obtained by the short-term simulation. Finally, transient-state of the WPGS can be analyzed by the simulation results of over cut-out and under cut-out wind speeds, respectively.
A PMSG in variable speed wind turbine needs to know the position of rotor for vector control. Since the position sensor has the disadvantage in terms of cost, complexity of the system, a sensorless algorithm is needed. The sensorless strategy using the back EMF estimation is used for PMSG Wind Turbine. This algorithm is comparatively easy to implement than other strategies. This paper introduces the application of stable sensorless control for 2MW direct drive PMSG. In order to confirm the sensorless algorithm, the implementation is proceeded using 2MW direct drive PMSG from no-load condition to full-load condition. To drive 2MW PMSG artificially, 2MW PMSG connected PMSG through the mechanical coupling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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