Figure 1. Power output vs. Rotor sp

Figure 1. Power output vs. Rotor speed characteristic of a
wind turbine for different wind speeds.
bances such as the tower effect [2]. In some simulators
permanent magnet synchronous motors are used as the
prime mover with a voltage sourced converter.
Similar to the prime movers, there are many types of
generators used in different wind turbine simulators. Induction
generators are the most common with the occasional
use of synchronous and DC generators [3,4].
Although not very popular in modern era, wind systems
having a wind turbine connected to a DC generator
and a battery bank were used in small scale wind topologies
[5]. However, with so much attention on distributed
generation and integration of renewable energies becoming
indispensable, these small scale wind turbines come
into the picture again. The objective of this work is to
simulate a small scale wind energy system that can be
connected to a microgrid. Here, at the initial stage, only
the isolated operation of a wind turbine coupled to a DC
generator, connected to resistive load is considered.
2. Mathematical Analysis and Modeling
Wind turbines are capable of capturing the kinetic energy
of the wind and transfer it into an electrical generator.
Some of the wind turbines are coupled with the generator
through a gear set but many turbines are directly coupled
to low speed generators without a gear set to minimize
the losses [1].
2.1. Power Output of a Wind Turbine
The total amount of energy extractable from a wind turbine
can be calculated theoretically, using translational
momentum theory [6]. Power extractable from the wind
passing across an area A, when the wind speed is v can be
expressed as,
1 3
2
P A w  
Here, ρ is the density of air, which depends on the
pressure and moisture levels of air. Betz’s law states that
the maximum fraction of power extracted by a wind turbine
would be theoretically 16/27 of Pw. However in
practice, turbines would extract a significantly lesser
portion of wind power. Even modern commercial wind
turbines extract about 0.45 of Pw [7]. Thus, a coefficient
is defined to express the useful mechanical power extracted
from the wind by the turbine. It is called the
power coefficient or the Betz factor, cp, and defined as,
turbine power power coefficient,
power of wind p c  (2)
Power coefficient, cp, is a function of two variables,
namely, tip speed ratio, λ, and pitch angle, β. Tip speed
ratio, λ, is the ratio between the speed of the tip of the
blade, ωR, and the velocity of wind, v. Here, ω is the
rotational speed of the turbine rotor and R is the radius of
the turbine blade.
R
v
   (3)
Moreover, cp is also a function of the pitch angle, β but
for a fixed pitch wind turbine, β, is generally zero [7].
Then the turbine power extracted by a fixed pitch wind
turbine can be expressed as,
  1 3
2
P Av c t   p  (4)
In Equation (4), the circular swept area of the turbine
is given as A [6]. Further it can be seen that for
a given wind speed, tip speed ratio, λ, is a function of ω
only and hence, cp becomes a function of ω only. Therefore,
the power extracted by a fixed pitch wind turbine,
Pt, is a function of its rotor speed, ω, only, provided that
the wind speed remains constant.
2 πR
Similarly, a coefficient can be defined for the torque
extracted as ct, and the torque output of a fixed pitch
wind turbine can be given as,
  1 2
2
 t t  Av c  (5)
Torque of the turbine can also be expressed as,
  1 3
2
 t p    Av c  (6)
Furthermore,
  p   t
c c 

  (7)
2.2. Modeling of the DC Motor-DC Generator
Couple
In the following analysis, a mathematical model is developed
for a DC motor and a DC generator, which are
v (1

Kết quả (Việt) 1:

Hình 1. Năng lượng đầu ra so với tốc độ Rotor đặc trưng của mộttua-bin gió cho tốc độ gió khác nhau.bances chẳng hạn như hiệu quả tháp [2]. Trong một số mô phỏngNam châm vĩnh cửu xoay động cơ được sử dụng như là cácđộng lực với một bộ chuyển đổi điện áp nguồn.Tương tự như thủ tướng movers, có rất nhiều loại củaMáy phát điện được sử dụng trong mô phỏng tua-bin gió khác nhau. Cảm ứngMáy phát điện là phổ biến nhất với thỉnh thoảngsử dụng đồng bộ và máy phát điện DC [3,4].Mặc dù không phải rất phổ biến trong thời kỳ hiện đại, gió hệ thốngcó một tuốc bin gió, kết nối với một máy phát điện DCvà một ngân hàng pin được sử dụng ở quy mô nhỏ gió topo[5]. Tuy nhiên, với rất nhiều sự chú ý trên phân phốithế hệ và tích hợp nguồn năng lượng tái tạo trở thànhkhông thể thiếu, các tua bin gió quy mô nhỏ đếnhình ảnh một lần nữa. Mục tiêu của công việc này là đểMô phỏng một hệ thống năng lượng gió quy mô nhỏ có thểkết nối với một microgrid. Ở đây, ở giai đoạn ban đầu, chỉhoạt động bị cô lập của một tuốc bin gió cùng với một DCMáy phát điện, kết nối với resistive tải được coi là.2. toán học phân tích và mô hình hóaTua bin gió có khả năng thu năng lượng động họcGió và chuyển nó vào một máy phát điện.Một số các tua bin gió được kết hợp với các máy phát điệnthông qua một bánh thiết lập nhưng nhiều tua bin được trực tiếp kết hợpđể tốc độ thấp máy phát điện mà không có một bánh thiết lập để giảm thiểuthiệt hại [1].2.1. điện đầu ra của một tuốc bin gióTổng số tiền của năng lượng extractable từ một tuốc bin giócó thể được tính toán về lý thuyết, bằng cách sử dụng tịnhĐà các lý thuyết [6]. Điện extractable từ Gióđi qua trên một khu vực một, khi tốc độ gió là v có thểthể hiện như là,1 32P A w  Ở đây, ρ là mật độ của không khí, mà phụ thuộc vào cácmức độ áp lực và độ ẩm không khí. Betz của luật tiểu bang rằngCác phần tối đa của điện chiết xuất bởi một tuốc bin giósẽ theo lý thuyết là 16/27 của Pw. Tuy nhiên trongthực hành, tua bin sẽ giải nén một thấp hơn đáng kểphần của điện gió. Gió thương mại ngay cả hiện đạitua bin trích xuất về 0,45 Pw [7]. Do đó, là một yếu tốđược định nghĩa để thể hiện sức mạnh cơ khí hữu ích chiết xuấttừ gió của tuabin. Nó được gọi là cácnăng lượng và hệ số hoặc các yếu tố Betz, cp, và định nghĩa là,tua bin điện điện hệ số,sức mạnh của gió p c  (2)Hệ số sức mạnh, cp, là một chức năng của hai biến,cụ thể là, Mẹo tốc độ tỷ lệ, λ, và góc sân, β. Mẹo tốc độtỷ lệ, λ, là tỷ lệ giữa tốc độ của đầu của cáclưỡi dao, ωR, và vận tốc gió, v. Ở đây, ω là cácCác tốc độ quay tuabin cánh quạt và R là bán kính củaCác lưỡi tuabin.Rv   (3)Hơn nữa, cp cũng là một chức năng của góc sân, β nhưngcho một tuốc bin gió cố định sân, β, nói chung là không [7].Sau đó lực đẩy tuabin được chiết xuất bởi một cơn gió sân cố địnhtua bin có thể được biểu thị dưới dạng,  1 32P Av c t   p  (4)Trong phương trình (4), khu vực xuôi tròn của tuabinđược cho là một [6]. Hơn nữa nó có thể được nhìn thấy rằng đối vớimột tốc độ nhất định gió, tỷ lệ tốc độ Mẹo, λ, là một hàm ωchỉ và do đó, cp sẽ trở thành một hàm ω chỉ. Do đó,lực đẩy được chiết xuất bởi một tuốc bin gió cố định sân,PT, là một chức năng của tốc độ cánh quạt, ω, chỉ, cung cấp màtốc độ gió vẫn không đổi.2 ΠRTương tự, một yếu tố có thể được xác định cho mô-men xoắnchiết xuất như ct, và đầu ra mô-men xoắn của một sân cố địnhtua bin gió có thể được đưa ra như là,  1 22 t t  Av c  (5)Mô-men xoắn của các tua bin có thể cũng được biểu thị dưới dạng,  1 32 t p    Av c  (6)Hơn nữa,  p   tc c   (7)2.2. mô hình của máy phát điện động cơ DC DCCặp vợ chồngTrong phân tích sau, một mô hình toán học được phát triểnĐối với một động cơ và một máy phát điện DC, mà làv (1

Kết quả (Việt) 2:

Hình đầu ra 1. Power vs tốc độ Rotor đặc trưng của một
tuabin gió với tốc độ gió khác nhau.
Bances như hiệu ứng tháp [2]. Trong một số mô phỏng
nam châm vĩnh cửu động cơ đồng bộ được sử dụng như là
động lực chính với một điện áp nguồn chuyển đổi.
Tương tự như các máy động lực, có rất nhiều loại
máy phát điện được sử dụng trong mô phỏng tuabin gió khác nhau. Cảm ứng
máy phát điện là phổ biến nhất với việc thỉnh thoảng
sử dụng đồng bộ và DC máy phát điện [3,4].
Mặc dù không phải là rất phổ biến trong thời kỳ hiện đại, hệ thống gió
có một tuabin gió kết nối với một máy phát điện DC
và một ngân hàng pin được sử dụng trong gió quy mô nhỏ topo
[5]. Tuy nhiên, với rất nhiều sự chú ý trên phân
hệ và hội nhập của các nguồn năng lượng tái tạo trở nên
không thể thiếu, những quy mô tua bin gió nhỏ đi
vào hình ảnh một lần nữa. Mục đích của việc này là để
mô phỏng một hệ thống năng lượng gió quy mô nhỏ có thể được
kết nối với một microgrid. Ở đây, ở giai đoạn ban đầu, chỉ có
các hoạt động biệt lập của một tuabin gió cùng với một DC
máy phát điện, kết nối với điện trở tải được xem xét.
2. Toán học Phân tích và mô hình hóa
gió tuabin có khả năng nắm bắt các động năng
của gió và chuyển nó vào một máy phát điện.
Một số các tua-bin gió được kết hợp với máy phát điện
thông qua một thiết bị thiết nhưng nhiều tua-bin được nối trực tiếp
với máy phát tốc độ thấp mà không một thiết lập để giảm thiểu
các tổn thất [1].
2.1. Sản lượng điện của một Turbine gió
tổng lượng năng lượng chiết từ một tuabin gió
có thể được tính toán theo lý thuyết, sử dụng tịnh
thuyết đà [6]. Điện chiết từ gió
đi qua trên một khu vực A, khi tốc độ gió là v có thể được
thể hiện như là,
1 3
2
PA w  
đây, ρ là mật độ không khí, mà phụ thuộc vào
mức độ áp lực và độ ẩm của không khí. Luật Betz biểu rằng
phần tối đa sức mạnh chiết xuất bởi một turbine gió
sẽ là về mặt lý thuyết 16/27 của Pw. Tuy nhiên trong
thực tế, tuabin sẽ trích ra một ít đáng kể
phần sức mạnh của gió. Ngay cả gió thương mại hiện đại
tuabin trích xuất khoảng 0,45 của Pw [7]. Như vậy, hệ số
được định nghĩa để thể hiện sức mạnh cơ khí hữu dụng chiết xuất
từ gió của tuabin. Nó được gọi là
hệ số điện hoặc Betz yếu tố, cp, và xác định là,
tuabin hệ số công suất điện năng,
sức mạnh của máy tính gió  (2)
hệ số điện, cp, là một chức năng của hai biến,
cụ thể là, tỷ lệ tốc độ tip, λ, và góc sân, β. Tốc Mẹo
tỷ lệ, λ, là tỷ số giữa tốc độ của các tip của
lưỡi, ωR, và vận tốc của gió, v. Dưới đây, ω là
tốc độ quay của rotor tuabin và R là bán kính của
các lưỡi tuabin.
R
v
   (3)
Hơn nữa, cp cũng là một chức năng của các góc sân, β nhưng
cho một turbine cố định sân gió, β, nói chung là zero [7].
Sau đó, các điện tua bin chiết xuất bởi một cơn gió cố định pitch
tuabin thể được thể hiện như,
  1 3
2
P Av ct   p  (4)
Trong phương trình (4), các khu vực quét tròn của tuabin
được cho là A [6]. Hơn nữa nó có thể được nhìn thấy rằng đối với
một tốc độ gió nhất định, tỷ lệ tốc độ tip, λ, là một chức năng của ω
chỉ và do đó, cp trở thành một chức năng của ω chỉ. Do đó,
sức mạnh được chiết xuất bằng tuabin gió cố định pitch,
Pt, là một chức năng của tốc độ rotor của nó, ω, chỉ với điều kiện
tốc độ gió vẫn không đổi.
2 πR
Tương tự như vậy, một hệ số có thể được xác định cho các mô-men xoắn
được trích ra như ct, và đầu ra mô-men xoắn của một sân cố định
turbine gió có thể được đưa ra là,
  1 2
2
 tt  Av c  (5)
Mô-men xoắn của tuabin cũng có thể được diễn tả như,
  1 3
2
 tp    Av c  (6)
Hơn nữa,
    p t
cc 

  (7)
2.2. Mô hình của DC Motor-DC Generator
Couple
Trong phân tích sau đây, một mô hình toán học được phát triển
cho một động cơ DC và một máy phát điện DC, mà là
v (1