Multiple studies conducted in the past evaluated the conductor response under one tornado wind field, while the performance of transmission lines under different tornado wind fields still remains unknown. Thus, the objective of this paper is to estimate the variation in the conductor's critical longitudinal and transverse reactions under different tornado wind fields, as well as providing the corresponding critical tornado configurations. The considered full-scale tornadoes are the Spencer, South Dakota, 1998, the Stockton, Kansas, 2005 and the Goshen County, Wyoming, 2009. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were previously conducted to develop these wind fields. All tornadoes have been rescaled to have a common velocity matching the upper limit of the F2 Fujita scale. Eight conductor systems, each including six spans, are considered in this paper. For each conductor, parametric studies are conducted by varying the location of the three tornado wind fields relative to the tower of interest, therefore the peak reactions associated with each tornado are determined. A semi-analytical closed-form solution, previously developed and validated, is used to calculate the reactions. The study conducted in this paper can be divided into two parts: In the first part, a parametric study considering a wide range of tornado locations is conducted. In the second part, the parametric study focuses on the tornado location leading to the critical tangential velocity on the tower. Based on this extensive parametric study, a critical tornado defined as the Design Tornado and its critical locations, tornado distance R = 125 m, tornado angle 𝜃 = 15° and 30°, are recommended for design purposes.
The purpose of this paper is to describe the control system for optimal performance of 2MW gearless PMSG wind turbine system, and to afford some techniques of the algorithm selection and design optimization of the wind turbine control system through analysis of load calculation and control characteristic. Wind turbine control system is composed of the main control system and remote control and monitoring system. The main control system is industrial PC based controller, and the remote control and monitoring system is a server based computer system. The main control system has a supervisory control of the wind turbine with operation procedures and power-speed control through the torque control by pitch angle. There are some applications to optimize the wind turbine system at the starting mode with increasing of rotor speed, and cut-in operating mode to prevent trundling cut-in and cut-out, a gain scheduling of pitch PID controller, torque scheduling and limitation of generation power by temperature limitation or remote command by remote control and monitoring system. Also, the server operation program of the remote control and monitoring system and the design of graphical display are described in this paper.
Yongoon Oh;Jeonggi Kim;Miseon Kim;Jonghun Jung;Johyug Bang
Journal of Wind Energy
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v.14
no.1
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pp.14-20
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2023
In this study, using the commercial software Bladed developed by DNV for integrated load calculation of wind turbines, the generation of seismic waves according to soil type based on Korea's domestic regulations, and load calculation considering earthquake conditions were performed according to the IEC standard, and load in the main coordinate system of the fixed offshore wind turbine was calculated. By comparing the calculated load with the design load of the fixed offshore wind turbine, the effect of earthquake loads according to soil type on the main components of fixed offshore wind turbines was evaluated. As a result of the evaluation, when an earthquake load on a wind turbine is considered, the effect of the earthquake load is related to the natural frequency of the major components and the magnitude of the adjacent acceleration in the earthquake response spectrum, and the earthquake load differs according to soil type and may exceed the design load.
International Journal of Aerospace System Engineering
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v.11
no.1
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pp.1-3
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2024
Around the world, fossil fuel energy is being replaced with renewable energy due to environmental problems and sharp price increases. Many countries are making a change in the direction of moving toward eco-friendliness by reducing carbon emissions. Among renewable energies, the wind energy is eco-friendly because it produces electricity by wind power without carbon emissions, and it attracts attention worldwide as a great alternative to the exhausted fuel energy. To improve the efficiency of wind turbines, large and extra-large wind turbines have been developed all over the world by increasing install and diameter. These wind turbines have difficulty in transport after manufacture because of their size and height. Since the height of wind turbine blades is higher than the existing tunnel height, it is impossible to transport them. In this study, therefore, a 5 MW class large blade was separated for transport easiness as wind power generators became larger globally. Aerodynamic design and analysis was carried out for the blade. After performing structural design and analysis with the model designed, the stress concentration of the analyzed model and the various factors for consideration when separating were considered to conduct the study of selecting the optimal blade separation positions.
This paper describes the effort for the development of an actual wind simulation method on the wind turbine performance evaluation. It should be emphasized that the deep knowledge on real wind field is a key factor for both the design of a wind turbine and the performance evaluation. With this reason, there had been several simulation attempts to accurately match with the actual wind data. With an existing wind generation algorithm is under consideration, this study introduces several more new concepts including Van der Hoven spectrum being implemented in different methodology. Also this paper will compare the result from the wind simulations by using the basic formula with that by using MATLAB and SIMULINK previously developed. In addition, like the existing wind generation algorithm, random process for actual wind field simulation and white noise are incorporated to closely produce the actual wind field models.
A field study of wind-induced internal pressures in a flexible and porous industrial warehouse with a single dominant opening, of various sizes for a range of moderate wind speeds and directions, is reported in this paper. Comparatively weak resonance of internal pressure for oblique windward opening situations, and hardly discernible at other wind directions, is attributed to the inherent leakage and flexibility in the envelope of the building in addition to the moderate wind speeds encountered during the tests. The measured internal pressures agree well with the theoretical predictions obtained by numerically simulating the analytical model of internal pressure for a porous and flexible building with a dominant opening. Ratios of the RMS and peak internal to opening external pressures obtained in the study are presented in a non-dimensional format along with other published full scale measurements and compared with the non-dimensional design equation proposed in recent literature.
With the development of wind industry, the rated power of wind turbine also increase gradually. Accordingly, the size of wind turbine tower becomes larger and larger. The tower base diameter of 2MW wind turbine is about 4m. Larger tower is expected for 4MW or 5MW turbine. Due to limitation of transportation, new type of tower with smooth transportation and effective cost is needed. In this work, a hybrid tower consisting of steel and concrete is designed and analyzed. The optimum ratio of steel and concrete of hybrid tower are calculated as well as the thickness of the concrete part. Different FE analysis including modal analysis, buckling analysis and fatigue analysis are performed to check the design of hybrid tower comparing with the steel tower. Redesign is also expected after various analysis.
With respect to serviceability, antenna masts should be designed so that wind-induced motion will not cause unacceptable lack of transmission for broadcasting users and wireless communication. For such antenna masts with directional radio transmission the serviceability limit state is predominantly governed by the tolerable change of the broadcasting angle of the mounted antenna assembly and therefore by the tip distortion of the mast. In this paper it will be shown that refinements of the present state of design of antenna masts are possible by using the statistics of extremes applied to extreme wind situations and by consideration of the statistical and reliability requirements given by the operator such as frequency and return period of passing the serviceability limit.
Miller, Craig A.;Cook, Nicholas J.;Barnard, Richard H.
Wind and Structures
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v.4
no.3
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pp.197-212
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2001
Observations of extreme wind speeds in the United Kingdom from 1970 to 1980, corrected for the influence of upwind ground roughness and topography, have been analysed using the recently-developed "Improved Method of Independent Storms" (IMIS). The results have been used to compile two new maps of base wind speed and to confirm the climatic factors in current use. One map is 'irrespective' of wind direction and the other is 'equally weighted' by direction. The 'equally weighted' map is expected to be more consistently reliable and appropriate for use with the climatic factors for the design of buildings and structures.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.24
no.10
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pp.149-156
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2010
In this paper, the optimal design of a wind generator, implemented with the hybridized GA(Genetic Algorithm) and ES(Expert System), has been performed to maximize the AEP(Annual Energy Production) over the whole wind speed characterized by the statistical model of wind speed distribution. In particular, to solve the problem of calculation iterate, ES finds the superior individual and apply to initial generation of GA and it makes reduction of search domain. Meanwhile, for effective searching in reduced search domain, it propose Intelligent GA algorithm. Also, it shows the results of optimized model 500[kW] wind generator using hybridized algorithm and benchmark result of compare with GA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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