The detail simulation modeling of fully-fed induction generator is investigated through PC based MATLAB/Simulink environment. Generator's stator currents are controlled by indirect vector control method. In this method, generator side converter controls the maximum excitation (air gap flux) by stator d-axis current and controls generator torque by stator q-axis current. Induction generator speed is controlled by tip speed ratio (TSR) upon the wind speed variations in order to generate the maximum output power. The generator torque model is specified as a 3-blade wind turbine with rating, then, the model is simulated under normal operating condition and three different fault conditions. The matlab model designed for fully-fed induction generator based wind farm provides good performance under normal and grid fault conditions. It provides good results for different pwm techniques and fault conditions except the single-phase line to ground fault, which should be verified with real time data from wind farms.
Photovoltaic and wind power generation have an advantage of unpolluted and unlimited amount of energy resource. Since there is such an advantage in these energies, But photovoltaic system and wind system cannot always generate stable output with ever-changing weather condition. In this paper, the auxiliary power generator for hybrid system(photovoltaic 500[W], wind power generation 400[W]) was suggested. the auxiliary power generator that uses elastic energy of spiral spring to photovoltaic system was also added for present system. when output of photovoltaic system gets lower than 24[V], power was continuously supplied to load through the inverter by charging energy of spiral spring operates in DC generator.
이중여자 유도형 풍력발전 시스템은 다른 풍력발전 시스템에 비하여 에너지 변환 효율이 우수하고 전력변환 장치의 용량이 작아도 되는 특성이 있다. 이러한 특징을 살리기 위해서는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지의 변화를 고려하여 발전기의 제어기를 설계해야 한다. 본 논문에서는 상위 제어기와 하위 제어기로 구분하여 이중여자 유도 발전기의 제어기를 설계하였다. 상위 제어가는 풍력발전 시스템에 입력되는 에너지가 변화함에 따라서 발전기의 운전모드를 결정하고 제어 기준값을 계산한다. 발전기의 운전모드는 최저 속도 제어와 가변 토크 제어, 그리고 토크 제한 모드로 구성된다. 하위 제어기는 상위 제어기의 지령에 따라서 발전 시스템의 전류를 제어한다. 또한 본 논문에서는 3kW급 권선형 유도기를 사용한 이중여자 유도형 풍력발전기의 시뮬레이터를 제작하였다. 설계한 제어기는 시뮬레이터에 적용하여 실험적으로 검증하였다.
Doubly-Fed Induction Generator(DFIG) is adequate to maximize the energy capture from wind energy, whereby the turbine speed can be adjusted to a speed, at which a rated tip speed ratio be kept. In this paper, a power analysis for DFIG and its characteristics of power flow in grid-connected operation, are dealt with in speed range of super- and sub-synchronous region. In a test of the machine, whereby a doubly excited circuit configuration in stator as well as rotor with back to back PWM inverter have been equipped, a constant input torque is given and in that condition, power new in stator and rotor circuit have been measured and compared with theoretical value. Furthermore, the power factor in stator and rotor circuit have been examined.
Photovoltaic and wind power generation have an advantage of unpolluted and unlimited amount of energy resource. Since there is such an advantage in these energies, But photovoltaic system and wind system cannot always generate stable output with ever-changing weather condition. In this paper, the auxiliary power generator for hybrid system(photovoltaic 500[W], wind power generation 400[W]) was suggested. the auxiliary power generator that uses elastic energy of spiral spring to photovoltaic system was also added for present system. when output of photovoltaic system gets lower than 24[V], power was continuously supplied to load through the inverter by charging energy of spiral spring operates in DC generator.
본 논문에서는 3레벨 NPC(Neutral Point Clamped)와 Active NPC 인버터의 스위치 손실 분배 기법에 따른 출력전력 분석을 하였다. 기존 3레벨 NPC 인버터의 경우 특정 불균형한 스위치 발열 때문에 전력밀도를 높이 설계할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 ANPC inverter의 손실 분배기법을 적용하여 시뮬레이션으로 검증하였다.
본 논문은 계통 전압 사고 상황에서 계통 연계형 풍력 발전 시스템이 만족시켜줘야 할 LVRT(Low Voltage Ride Through) 제어 전략을 제안한다. LVRT 규정은 계통 전압 사고 시 풍력 발전 시스템이 지켜야 할 부분들을 전압 감소율과 사고 시간에 대해 나타내고 있다. 특히 전압 감소율이 10% 이상일 경우에는 풍력 발전 시스템은 규정된 무효 전류를 전력 계통에 제공하여 계통 전압 확보에 이바지해야 한다. 본 논문에서의 LVRT 규정은 세계적으로 가장 엄격한 규정인, 독일 계통 연계 규정(German Grid Code)을 기준으로 하고 풀 스케일(Full-scale) 가변 속도 전력 변환 시스템을 고려하여 제어 전략을 수립한다. 본 LVRT 제어 전략은 계통 사고 시 LVRT 규정을 모두 만족시킴과 동시에 직류단 전압 제어의 추가적인 알고리즘으로 직류단 전압의 제어를 통하여 전체 풍력 발전 시스템의 전력 균형을 기할 수 있다. 3상 전압 지락 사고의 경우 계통으로의 전력 제어가 불가능하여 계통 측 컨버터가직류단 전압을 제어할 수 없으므로, 전력 제어의 기능을 발전기 측 인버터로 이행 시켜 상황에 따라 유연한 직류단 전압 제어가 가능함을 보였다. 시뮬레이션과 실험을 통해 LVRT 제어 전략의 타당성을 검증하였다.
This paper deals with the rated output power using grid-connected Doubly-Fed Induction Generator(DFIG) in the supersynchronous speed regions. The rated output power is controlled by both magnitude and frequency of the voltage fed to the rotor. And this rotor voltage is controlled by control of inverter switching frequency and fire angle. A DFIG generating characteristic is analyzed by simulation of steady-state algebraic equation of equivalent circuit using numerical analysis. And it is compared with results of experiment. Consequently, This paper presented to control method for rated output power of DFIG in variable wind speed.
In this paper a new dc-link type wind turbine generator system using a shaft generator system, which is widely used for power sources in a ship, is proposed. The basic configuration of the proposed wind turbine generating system is first explained. And the equations expressing the system are derived. Then the steady-state characteristics of the generating system are discussed. We use an experimental system that can simulate the characteristics of a wind turbine in this study, because it is hard to operate an actual wind turbine in a laboratory. In addition, the transient responses of this system are investigated when the velocity of the wind is changed. It is shown that experimental results were very close to the simulated ones, supporting the usefulness of the theory.
본 연구에서는 풍력발전시스템의 다양한 특성들을 고려한 DFIG풍력발전시스템 하드웨어 시뮬레이터를 개발하였다. 개발한 하드웨어 시뮬레이터는 유도전동기를 이용한 풍력터빈 모델과 이중여자 유도발전기 그리고 컨버터와 인버터로 구성된 Back-to-Back컨버터로 구성되었다. 특히 풍력터빈 시뮬레이터는 풍속계를 이용하여 실시간으로 풍속을 측정하고 측정된 바람으로 블레이드의 특성을 모의하였다. DFIG풍력발전 시뮬레이터에서 생산되는 전력은 MPPT제어를 수행하는 MSC(Machine Side Converter)와 DC link전압을 일정하게 제어하는 GSC(Grid Side Converter)에 의해 계통에 연계되어 운전한다. 제안하는 시스템은 PSCAD/EMTDC 프로그램을 이용하여 시뮬레이션 하였으며, 축소모형실험을 통해서 성능을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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