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김동언(Kim, Dong-Eon),김태훈(Kim, Tae-Hoon),이상우(Lee, Sang-Woo),정진화(Chung, Chin-Wha),박현철(Park, H.C.) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
Unison의 U50 풍력발전기는 실증실험을 거쳐서 상용화 되어 시장에 제품으로 나와 있다. U50에 사용되는 영구자석 동기발전기는 Stator 내경 3.32 m 로 84극을 가지고 있으며 정격 25 rpm으로 운전되는 직접구동형이다. 직접구동형 발전기는 Gearbox 가 불필요한 반면에 높은 torque로 인해서 발전기가 무거운 단점이 있다. 기존의 U50 에 사용되는 발전기는 지지 구조물까지 포함할 경우 총중량이 약 20톤 이상이다. 발전기의 중량을 줄이고 경량화 시키기 위하여 slot에 들어가는 Ampere turn을 증가시키고 turn 수를 증가시켜서 기존과 유사한 전압, 전류, 출력을 유지하면서 축방향 Stator 길이를 감소시킨 최적화 모델에 대한 설계에 대하셔 연구를 진행하였으며 이 보고에서는 그 결과와 절차에 대해서 요약한다.
변범석(Beom-Seok Byeon),박의종(Eui-Jong Park),김용재(Yong-Jae Kim) 한국전자통신학회 2022 한국전자통신학회 논문지 Vol.17 No.6
동기발전기의 고조파는 철손과 동손을 증가시켜 발열의 원인이 된다. 이를 감소시키기 위하여 전기자의 권선법을 분포권, 단절권을 이용하여 고조파를 감소시키는 방법이 있으나 본 논문에서는 영구자석의 형상을 기존에 연구되었던 방법이 아닌 새로운 형상 변형을 통해 고조파를 감소시키며 기전압의 파형을 개선하고자 한다. 형상 변형 방법으로 영구자석의 양단을 절단하고 설정값에 따라 영구자석의 면적을 증가, 감소시켜 공극의 길이를 조절한다. 이때 자속밀도의 분포를 다르게 하여 이에 따른 기전압과 왜형률을 비교하였다. 이를 통해 논문에 기술된 영구자석의 형상 변화 모델들을 비교하고 가장 효과적인 변형 방법을 나타냈다. The harmonics of synchronous generators increase iron and copper loss, which is the cause of fever. For harmonic reduction, the armature winding method is used as a distribution winding, a short pitch winding. In this paper, we want to improve the waveform of the instrument voltage by reducing the harmonics in a new way to the shape of the permanent magnet. The method cuts both ends of the permanent magnet and adjusts the air gap by increasing and decreasing the area according to the set value. By varying the distribution of magnetic flux density, the resulting electromotive voltage and strain were compared. This compares the shape-changing models of permanent magnets and shows an effective deformation method.
KBP-2000M 풍력발전기용 영구자석형 동기발전기의 냉각시스템 설계
이홍기(Lee, H.G.),김동언(Kim, D.E.),서형석(Suh, H.S.),한홍식(Han, H.S.),정영규(Jung, Y.G.),이월우(Lee, W.W.),박기현(Park, K.H.),정진화(Chung, C.W.) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.06
포항풍력에너지연구소에서는 에너지 관리공단의 지원으로 2004년부터 풍력터빈 KBP-2000M에 사용될 발전기를 개발해 오고 있다. KBP-2000M에 사용되는 발전기는 기어비가 24인 기어박스를 가진 가변속도형식의 발전기이다. 발전기의 직경은 1.87m 이고 축 방향의 길이는 1.288m 로 영구자석을 사용하여 여자하는 형식으로 설계되었다. 이러한 설계는 풍력발전기에서 요구하는 주요 요구조건인 고효율, 고 신뢰성을 만족시키기 위해서 매우 중요하다 이 보고에서는 발전기의 물리설계에서 얻어진 사양을 기준으로 하여 열 해석에서 얻어진 열 손실을 이용하여 냉각시스템 설계를 하였으며 펌프 및 라디에이터 선정에 관해서 논의한다.
정문선(Moon-Seon Jeong),문채주(Chae-Joo Moon),장영학(Young-Hak Chang),김형길(Hyoung-Gil Kim),김상덕(Sang-Deok Kim) 한국해양환경·에너지학회 2013 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.11
최근 풍력발전시스템의 무게 감소 및 고효율을 위한 영구자석 동기발전기의 개발이 활발히 진행 중에 있다. 또한 영구자석을 사용하는 발전기들은 계자자속이 자석으로 대체되어 회전자의 손실이 감소되어 결과적으로 더 효율적이며, 발전 효율도 개선이 가능하다. 따라서 본 논문에서는 소형화, 고출력밀도를 갖춘 50kw급 영구자석 동기발전기를 설계한다. The development of a permanent magnet synchronous generator is actively in progress for weight reduction and high efficiency of the recent wind power generating system. In addition, the field magnet of generators using permanent magnet is replaced by magnet so the loss of a rotor is reduced and consequently it is more efficient and it is possible to improve generating efficiency. Therefore, in this paper, a permanent magnet synchronous generator rated 50kw equipped with miniaturization and high power density is designed.
파라미터 보정을 가지는 풍력 동기발전기의 센서리스 최대전력 제어
채창호,권영안 한국마린엔지니어링학회 2017 한국마린엔지니어링학회지 Vol.41 No.9
The power control of a permanent magnet synchronous generator for the wind power generation is typically implemented through measuring the rotor speed or position. However, speed and position sensors require additional mounting space, reduce their reliability in harsh environments, and increase the cost of a generator. Various control algorithms for the elimination of speed and position sensors have been proposed. This paper investigates a sensorless control that eliminates the position and speed sensors in the maximum power control of a permanent magnet synchronous generator for the wind power generation system. Most sensorless control algorithms are based on the back-EMF and speed estimations obtained from voltage equations. Therefore, the sensorless control performance is largely affected by the parameter error of a generator. A novel sensorless control with the parameter compensation is proposed for the maximum power control in this paper. The proposed parameter compensation is obtained from the d-axis current error between the real and estimated currents. The proposed algorithm is verified through simulations and experiments. 풍력발전용 영구자석 동기발전기의 전력제어를 위해서는 회전자의 속도 및 위치 정보가 반드시 요구된다. 그러나위치 및 속도 센서들은 경제적인 문제점, 추가적인 센서의 부착 공간, 취약한 환경에서 신뢰도 감소 등의 단점을 가진다. 따라서 이러한 문제점들을 개선하기 위하여 회전자의 위치 검출기나 속도 센서가 없는 센서리스 제어 방식이 많이 연구되고 있다. 본 논문은 풍력발전용 동기발전기의 최대전력 제어에서 위치 및 속도센서를 제거하는 센서리스 제어에 관한연구이다. 대부분의 센서리스 제어 방식은 전압방정식으로부터 역기전력 정보와 속도 정보를 구하게 된다. 따라서 파라미터 오차는 센서리스 제어 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 영구자석 동기발전기의 센서리스 제어 성능을 개선하기 위해 역기전력 상수의 오차를 d축 전류의 측정치와 추정치를 이용하여 보상하는 방식을 제안하고 시뮬레이션과 실험을 통해 본 논문에서 제안한 방식을 검증한다.
김태훈(Kim, Taehun),김거화(Kim, Geohwa),원정현(Won, Junghyun),이수호(Lee, Sooho),김동언(Kim, Dongeun),정진화(Chung, Chinwha),박현철(Park, H.C.) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
포항공과대학교 풍력특성화대학원에서는 STX Windpower의 풍력발전기 국산화 사업의 일환으로 2MW 직접 구동형 영구자석 동기발전기의 설계를 변경 하였다. 정격 출력 2.3MW급으로 정격 RPM은 16.5, 고정자 내경은 2.1m로 128극을 가지고 있다. 본 설계 발전기는 STX93 모델을 기반으로 하고 있으며, 기존 발전기보다 더 compact하고 더 높은 효율의 발전기로 설계 변경하였다. 본 논문에서는 발전기 물리 설계와 그에 따른 전자기 해석 및 열 분석을 수행하고 손실을 계산한다. 또한, 그 결과와 절차에 대하여 요약하고 기존 발전기와 설계 발전기를 비교 분석한다.
자이로 파력발전용 저속 고 토크 6kW급 영구자석 동기발전기 설계
홍경표,강규홍,이선권 한국마린엔지니어링학회 2017 한국마린엔지니어링학회지 Vol.41 No.9
Ships are subject to movement due to the influence of maritime waves during operation or berth. Among them, rolling has a significant influence on the restoration performance of the ships. In this paper, the design of a 6kW class permanent synchronous generator with low speed and high torque to develop the electric power required for the motor that drives the flywheel of the gyrostabilizer by driving the generator by the angular velocity caused by the gimbal’s precessional motion of the gyrostabilizer and generated torque is studied. The design specifications are set out by deriving the basic design requirements of the generator through the specification of the marine environment and the gyro wave power generation system and than carried out the analysis of generator’s characteristics considering irregular wave power energy. For validation of design and finite element method analysis of the generator, the generator is manufactured and performance test is carried out. 선박은 운항이나 정박 시 해상파고의 영향으로 다양한 운동이 발생한다. 이 중 횡동요를 롤링이라 하며 선박의 복원성능에 큰 영향이 있다. 선박의 복원력을 향상하여 횡동요를 억제하는 방식 중 자이로 방식이 있다. 본 논문에서는 자이로 안정기의 짐벌의 세차 운동에 의한 각속도 및 이에 따라 발생한 토크에 의하여 발전기를 구동시켜 자이로 안정기의 플라이휠을 구동하는 전동기에 필요한 전력을 발전시키는 자이로 파력발전용 저속 고 토크 6kW급 영구자석 동기발전기 설계에 대하여 연구하였다. 해상 환경 및 자이로 파력 발전 시스템의 사양을 통한 발전기 설계 기본 요구 사양을도출하여 설계 사양을 설정하였으며, 불규칙한 에너지원인 파력발전 특성을 고려한 발전기 특성 분석을 수행하였다. 최종 설계된 발전기의 설계 타당성 및 유한 요소 분석의 검증을 위해 시제품을 제작하고 성능 시험을 수행하였다.
김동언(Kim, Dong-Eon),이홍기(Lee, Hong-Gi),한홍식(Han, Hong-Sik),정영규(Jung, Yung-Gyu),서형석(Suh, Hyung-Suck),정진화(Chung, Chin-Wha),임민수(Lim, Min-Soo),곽승근(Kwak, Seung-Keun),오만수(Oh, Man-Soo),최준혁(Choi, June-Hyuk) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.05
Pohang Wind Energy Research Center (PoWER-C) is developing a 3 MW Radial Flux Permanent Magnet (RFPM) Synchronous Generator for offshore Wind Energy Converter (WEC). The blade rotor rpm is 15.7 and the gear ratio is set to be 92.93. The nominal generator rpm at the rated load is about 1459. Baseline design with surface mounted PM magnets are completed. However, there is some concern about the excessive eddy current heating in the magnets. To alleviate this problem, another design with embedded magnet is going on. With embedded magnets, the generator length should be increased to compensate the increased flux leakage. But the field fluctuation in the magnets due to the slots are greatly reduced. This means less eddy currents and lower magnet operating temperature. In this report, engineering efforts for embedded rotor is presented.
김동언(Kim, Dong-Eon),한홍식(Han, Hong-Sik),이홍기(Lee, Hong-Gi),정영규(Jung, Yung-Gyu),서형석(Suh, Hyung-Suck),정진화(Chung, Chin-Wha) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.06
Pohang Wind Energy Research Center (PoWER-C) is developing a 3 MW Radial Flux Permanent Magnet (RFPM) Synchronous Generator for offshore Wind Energy Converter (WEC). The rotor rpm is 15.7 and the gear ratio is set to be 92.93. The nominal generator rpm at the rated load is about 1459. To reduce the switching loss in the power electronics, the maximum frequency is limited to 100 Hz. This requirement limits the number of pole to six or eight. Permanent magnet excitation is assumed for higher energy yield and higher efficiency. In this report, the requirements and the first efforts for the physics design are described.
Design of a kW-class PM Generators for Wind Turbine
이수호(Lee, Soohoh),김거화(Kim, Geohwa),원정현(Won, Junghyun),김동언(Kim, Dong-Eon),박현철(Park, H.C.),정진화(Chung, Chinwha) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
This research has been performed to provide fundamental design aspects of Permanent Magnet Synchronous Generators(PMSGs) for a kilowatt class wind turbine. When it comes to kilowatt class wind turbines, the typical type of generators are Axial Flux Permanent Magnet(AFPM) generators. However, Radial Flux Permanent Magnet(RFPM) generators have been optimally designed to study the output characteristics of a kilowatt class wind turbine in Graduate School of Wind Energy, POSTECH. An existing squirrel-cage rotor has been modified for another newly designed permanent magnet rotor to utilize the commercially existing stator rotor. Electromagnetic analysis utilizing Finite Element Methods tools(ANSYS, MAXWELL 2D) has been applied to analyze the system.