최근 화석연료의 사용으로 인한 연료고갈 및 환경문제가 대두되고 있으며 이를 해결하기 위한 대체에너지 개발이 시급한 실정이다. 풍력에너지는 대체에너지 중 지속적으로 무제한 사용할 수 있고 공해물질 배출이 없는 청정에너지로 각광받고 있다. 풍력발전은 바람에너지가 로터 블레이드를 통해서 운동에너지로 변환되고 다시 발전기를 통해서 전기에너지를 발생시키는 에너지 변환기술이며, 풍력발전기의 중요부품인 블레이드의 설계 및 제작은 매우 중요한 요소이지만, 우리나라는 이에 대한 기초자료 및 핵심기술 등이 부족하여 아직도 중요부품들을 외국에서 수입하여 사용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 저 풍속에서도 발전 가능한 다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용하여 풍속 및 블레이드 개수에 따른 발전기의 출력특성을 분석하였다. 연구결과, 최대풍속 8m/s일 때 블레이드 3개를 적용하면 블레이드를 1개 및 2개를 적용했을 때보다 발전기 출력전압은 33% 및 18%로 증가되었고, 발전기 출력전류는 33% 및 15%로 증가되었으며 발전기 RPM은 23% 및 13%로 증가되었다. 본 연구에서다층형 구조의 블레이드를 소형풍력발전기에 적용한 결과 발전기의 출력특성이 향상되었고 저 풍속에서도 전기에너지의 수집이 가능함을 확인하였다.
Over the last decade, wind turbine industry has rapidly increased around world. These days many parts of the wind generators are induction generator. But it has some problems such as gearbox failure, rotor excitation and maintenance. Thus many manufacturers are considered permanent magnet synchronous generator named PMSG and direct drive. PMSG uses NdFeB magnet has many the advantage compare with induction generator. In this study, 3MW class outer rotor type PMSG for wind turbine is proposed. The generator features 2.6m stator outer radius, 1200mm stator length, 81 pole pairs, 14 rated rpm, 42kN/$m^2$ shear force density and 94.2% efficiency. Design and analysis generator using FEM program. Then calculate and derivate no load voltage, losses, conductor temperature. To reduce total harmonic distortion and cogging torque, the stator is applied the stator skewing. And to evaluate the designed generator, compare with other generators by active mass per rating torque and torque density.
In these days, new and renewable energy is getting popular around globe and wind power generator is one of the renewable energy. In this study, we conducted a study on defect detection of composite material blade for wind power generator by applying active infrared thermography and produced a defect test piece by applying composite material used for blade of wind power generator. An infrared thermal camera and 2 kW halogen lamp are used for the purpose of research as equipments. Also, we analyzed temperature characteristic by using infrared thermal camera after checking a heat source on a test piece and found effectiveness of infrared thermography to blade of wind power generator by detecting defects resulting from temperature difference of a test piece, which eventually improve the safety and reliability of the composite material blade.
This paper presents an innovative design for a low-speed, direct-drive, axial-flux permanent-magnet (AFPM) generator with a coreless stator and rotor that is intended for application to small wind turbine power generation systems. The performance of the generator is evaluated and optimized by means of comprehensive 3D electromagnetic finite element analysis. The main focus of this study is to improve the power output and efficiency of wind power generation by investigating the electromagnetic and structural features of a coreless AFPM generator. The design is validated by comparing the performance achieved with a prototype. The results of our comparison demonstrate that the proposed generator has a number of advantages such as a simpler structure, higher efficiency over a wide range of operating speeds, higher energy yield, lighter weight and better power utilization than conventional machines. It would be possible to manufacture low-cost, axial-flux permanent-magnet generators by further developing the proposed design.
Tile gust generator was designed for generating the gust field in the wind tunnel test of the scaled flexible wing model for validating gust response alleviation system. The ground operation test was performed for estimating the dynamic performance of tile gust generator before installing it in the wind tunnel for gust field measurement. The ground test results showed that the gust generator has sufficient dynamic capability to simulate the sinusoidal and random motion of the gust generator wing and thus can be used in the wind tunnel test related to gust.
Permanent-magnet (PM) synchronous generator is feasible for use with a wind turbine, because the generator for wind power requires variable-speed generation, light weight, and high torque. In this paper, basic design and construction of an axial-flux permanentmagnet generator with power output at 60 [Hz], 300 [r/min] for wind energy system is introduced. Finite-element method (FEM) is applied to analyze generator performance. In order to save time, equivalent analysis model is developed. The performance of the proposed generator at no-load and resistive load are compared, and power output and voltage at various speed and loads are compared as well. The results of FE analysis show that this PM generator is a useful solution for small-scale wind-turbine applications.
For maximum output power, wind turbines are usually controlled at the speed which is determined by the optimal tip-speed ratio. This method requires information of wind speed and the power conversion coefficient which is varied by the pitch angle control. In this paper, a new maximum output power control algorithm using fuzzy logic control is proposed, which doesn't need this information. Instead, fuzzy controllers use information of the generator speed and the output power. By fuzzy rules, the fuzzy controller produces a new generator reference speed which gives the maximum output power of the generator for variable wind speeds. The proposed algorithm has been implemented for the 3[kW] cage-type induction generator system at laboratory, of which results verified the effectiveness of the algorithm.
This paper analyzes the steady-state operating characteristics of doubly-fed induction generator(DFIG) and fixed-speed induction generator(FSIG) in wind turbine system. It also presents a modeling and simulation of a grid-connected wind turbine generation system for dynamics analysis on MATLAB/Simulink, and compares the responses between DFIG and FSIG wind turbine systems with respect to wind speed variation, 3-phase fault and 1-phase ground fault of the network. Simulation results show the variations of generator's active/reactive output, rotor speed, terminal voltage, fault current, etc. Case studies demonstrate that DFIG illustrates better performance compared to FSIG.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제2권1호
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pp.111-119
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2013
This paper present stabilization control of fixed speed wind generator by using variable speed permanent magnet wind generator in a wind farm connected with multi-machine power system. A novel direct-current based d-q vector control technique of back to back converter integrated with Fuzzy Logic Controller for optimal control configuration is proposed, in which both active and reactive powers delivered to a power grid system are controlled effectively. Simulation analyses have been performed using PSCAD/EMTDC. Simulation results show that the proposed control scheme is very effective to enhance the voltage stability of the wind farm during fault condition.
This paper proposes an application of energy storage devices (ESD) for low-voltage ride-through (LVRT) capability enhancement and power smoothening of doubly-fed induction generator (DFIG) wind turbine systems. A grid-side converter (GSC) is used to maintain the DC-link voltage. Meanwhile, a machine-side converter (MSC) is used to control the active and reactive powers independently. For grid disturbances, the generator output power can be reduced by increasing the generator speed, resulting in an increased inertial energy of the rotational body. Design and control techniques for the energy storage devices are introduced, which consist of current and power control loops. Also, the output power fluctuation of the generator due to wind speed variations can be smoothened by controlling the ESD. The validity of the proposed method has been verified by PSCAD/EMTDC simulation results for a 2 MW DFIG wind turbine system and by experimental results for a small-scale wind turbine simulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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