This paper describes a real-time hardware simulator for a grid-tied Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) wind power system, which consists of an anemometer, a data logger, a motor-generator set with vector drive, and a back-to-back power converter with a digital signal processor (DSP) controller. The anemometer measures real wind speed, and the data is sent to the data logger to calculate the turbine torque. The calculated torque is sent to the vector drive for the induction motor after it is scaled down to the rated simulator power. The motor generates the mechanical power for the PMSG, and the generated electrical power is connected to the grid through a back-to-back converter. The generator-side converter in a back-to-back converter operates in current control mode to track the maximum power point at the given wind speed. The grid-side converter operates to control the direct current link voltage and to correct the power factor. The developed simulator can be used to analyze various mechanical and electrical characteristics of a grid-tied PMSG wind power system. It can also be utilized to educate students or engineers on the operation of grid-tied PMSG wind power system.
In this paper, it is developed simulator system of 3 D.O.F parallel robot for educate of expertness. This simulator system is composed of three parts ? 3 D.O.F parallel robot, controller (hardware) and software. First, basic structure of the robot is 3 active rotary actuator that small geared step motor with fixed base. An input-link is connected to this actuator, and this input-link can connect two ball joints. Thus, two couplers can be connected to the input-link as a pair. An end-plate, which is jointed by a ball joint, can be connected to the opposite side of the coupler. A sub-link is produced and installed to the internal spring, and then this sub-link is connected to the upper and bottom side of the coupler in order to prevent a certain bending or deformation of the two couplers. The robot has the maximum diameter of 230 mm, 10 kg of weight (include the table), and maximum height of 300 mm. Hardware for control of the robot is composed of computer, micro controller, pulse generator, and motor driver. The PC used in the controller sends commands to the controller, and transform signals input by the user to the coordinate value of the robot by substituting it into equations of kinematics and inverse kinematics. A controller transfer the coordinate value calculated in the PC to a pulse generator by transforming it into signals. A pulse generator analyzes commands, which include the information received from the micro controller. A motor driver transfer the pulse received from the pulse generator to a step motor, and protects against the over-load of the motor Finally, software is a learning purposed control program, which presents the principle of a robot operation and actual implementation. The benefit of this program is that easy for a novice to use. Developed robot simulator system can be practically applied to understand the principle of parallel mechanism, motors, sensor, and various other parts.
This paper presents a modeling and simulation of a grid-connected wind turbine generation system with respect to wind variations, starting of large induction motor and three-phase fault in the system, and investigates voltage variations of the system for disturbances. It describes the modeling of the wind turbine system including the drive train model, induction generator model, and grid-interface model on MATLAB/Simulink. The simulation results show the variation of the generator torque, the generator rotor speed, the pitch angle, terminal voltage, system voltage, fault current, and real/reactive power output, etc. Case studies demonstrate that the pitch angle control is carried out to achieve maximum power extraction for wind speed variations, starting of a large induction motor causes a voltage sag due to a large starting current, and a fault on the system influences on the output of the wind turbine generator.
This paper proposes an efficient measurement system for the velocity and direction of the wind using the dual rotor wind power generator in vessel. Conventional digital measurement system recognizes the direction and the velocity of the wind using the electric compass or synchronous motor and Vane probe method using hall sensors. But each system has its own short-comings: the synchronous motor has a larger measurement error than the magnetic compass and magnetic compass is weak for the external disturbances such as fluctuation of the vessel. To compensate these short-comings, this paper proposes a new compensation algorithm for the fluctuation errors according to the external interference and the unexpected movement of the vessel along the roll and pitch directions. The proposed system is implemented with the dual compasses and a synchronous motor. The proposed independent power generation system can be operated by itself and can raise the efficiency of the wind power generation systems of 30 ~ 400 W installed along the vertical and horizontal axes. The proposed system also realizes the efficient and reliable power production system by the MPPT algorithm for the real-time recognition of the wind direction and velocity. An advanced switching algorithm for the battery charging system has been also proposed. Effectiveness of the proposed algorithm has been verified through the real experiments and the results are demonstrated.
본 연구는 발전기와 충전기를 통합하여 필요에 따라서 용접기 또는 발전기로 사용할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는, 발전기를 제어하는 제어장치와 다기능 용접기를 사용할 수 있도록 하는 선택 스위치로 구성된 하이브리드 용접기로써 그 기능은 발전기 전원을 충전지에 충전이 완료되면, 발전기는 자동 정지하도록 구성하는 부분과 Co2 MMA TIG MIG MAG 용접기를 모제와 용제에 따라서 공급하는 가스를 제어하도록 제안하였다. 이는 한 번에 한 가지 또는 두 가지 정도만을 선택하는 기존 용접기의 성능과 편리성을 개선하기 위해 전압, 고주파, 모터 그리고 가스 밸브를 제어하는 시스템을 구현하였다.
Due to the need for improved fuel consumption and the trend towards increasing the electrical content in automobiles, integrated starter generator (ISG) systems are being considered by the automotive industry. In this paper, in order to change the conventional generator of a vehicle, a belt driven integrated starter generator is considered. The overall ISG system, the design considerations for the claw pole type AC electric machine and a low voltage very high current power stage implementation are discussed. Test data on the low voltage claw pole type machine is presented, and a large current voltage source DC/AC inverter suitable for low voltage integrated starter generator operation is also presented. A metal based PCB (Printed Circuit Board) power unit to attach the 4-parallel MOS-FETs is used to achieve extremely high current capability. Furthermore, issues related to the torque assistance during vehicle acceleration and the generation/regeneration characteristics are discussed. A prototype with the capability of up to 1000 A and 27 V is designed and built to validate the kilo-amp inverter.
This paper propose a improved operating characteristics of the 5-phase 5kW within developed the surface permanent mount synchronous generator (SPMSG) in order to make a study of a polyphase ac motors keeping hold of more advantages. The developed manufacturing motor was necessary to do improvement of voltage regulation, efficiency, operating characteristics, and so on at the rated load. There are remake a redesigned and distributed stator winding connection without changing the frames of stator and rotor core in previous established generator by a repeat tests. There are shown a amplitude and waveform of the generated electromotive force, FFT analysis of harmonics within output voltages, and reviewing a experiment results in load of resistive and 5-phase induction motor by variable generator output frequency.
The 800-kW PM (permanent magnet) synchronous generator is developed as a wind power generator. The matching converter is designed to control the torque and power depending on the wind speed regime. The generator starts to generate the power at the speed of 9 rpm and the rated output is generated at the speed of 25 rpm. The rated output power of an inverter is 750 kW when the PM synchronous generator is delivering 800 kW to the inverter. The inverter is specially designed to perform the maximum power point tracking (MPPT) at the low wind speed regime that is typical wind environment in Korea. The inverter test was done with a 2 MW M-G system at KERI (Korea Electric Research Institute). The M-G set has a 2 MW motor driver and a 38:1 gear to match the speed between the motor and the PM generator. The torque simulating the wind is applied to the PM generator by a DC motor. The test results show the inverter efficiency of $94.3\%$ at the rated power generating condition. The measured values show that the MPPT algorithm is working well. Overall reliability will be verified through the long-term site test.
Superconducting synchronous generators and motors are designed based on 2 dimensional electro-magnetic approach. In the case of generator, if the machine output rating and terminal voltage are decided the armature rating current will be decided automatically according to its power factor. However, in the case of motor, if the output rating is given with [hp] or [kw] units, the armature terminal voltage and current are not decided directly because the machines armature input power and mechanical output are different by way of losses. So in order to calculate the armature current more accurately. the machine losses must be included in the design procedure. In this paper the machine loss of superconducting motor are analyzed and used for decision of the armature input power and current. Moreover, the differences of voltage equations between superconducting synchronous generator and motor are considered.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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