High efficiency flywheel motor generator model with frequency converter controlled

• Autorzy: Ali M. S. , Sarker Mahidur R. , Ibrahim Ahmad Asrul , Mohamed Ramizi

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.11.34

Warianty tytułu

PL

Wysokowydajny model generatora silnika z kołem zamachowym ze sterowaniem przemiennikiem częstotliwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Flywheel motor generator (FMG) system or normally called a flywheel energy storage system (FESS) becomes the main consideration in power stability of micro-grid, transportation, portable power supply, and renewable energy power station such a solar or wind. Its contribution in stabilizing power production and reducing power consumption is undeniable. High power consumption in the small-scale industry especially sprays dryer factory become a major issue due to high-cost production. Load such a heating element needs more power consumption to operate and achieve the desired temperature. High-efficiency FMG can be an alternative power backup to reduce power consumption by serving a separate supply to the load (heater). This paper is focused on modeling and simulation of the FMG system. The simulation result shows that the system proposed can provide very high efficiency with stable output power and also can reduce the cost of production due to power consumption reduction.

PL

System silnika generatora z kołem zamachowym (FMG) lub zwykle nazywany systemem magazynowania energii koła zamachowego (FESS) staje się głównym czynnikiem stabilności energetycznej mikrosieci, transportu, przenośnego źródła zasilania i elektrowni energii odnawialnej, takiej jak energia słoneczna lub wiatrowa. Jego wkład w stabilizację produkcji energii i zmniejszenie zużycia energii jest niezaprzeczalny. Wysokie zużycie energii w przemyśle na małą skalę, zwłaszcza w fabryce suszarek rozpyłowych, staje się poważnym problemem ze względu na wysokie koszty produkcji. Obciążenie takiego elementu grzejnego wymaga większego zużycia energii do działania i osiągnięcia pożądanej temperatury. Wysokowydajny FMG może być alternatywnym zasilaniem awaryjnym w celu zmniejszenia zużycia energii poprzez dostarczanie oddzielnego zasilania do obciążenia (grzałki). Artykuł koncentruje się na modelowaniu i symulacji systemu FMG. Wyniki symulacji pokazują, że proponowany system może zapewnić bardzo wysoką sprawność przy stabilnej mocy wyjściowej, a także może obniżyć koszty produkcji dzięki zmniejszeniu zużycia energii.

Słowa kluczowe

EN

simulation; modelling; flywheel; motor generator; power consumption; voltage stability; frequency stability

PL

silnik z kołem zamachowym; zasobnik energii; FMG

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 11
• Strony: 184--189
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ali M. S.

• Faculty of Engineering and Built Environment, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi 43600, Malaysia
• Electrical Engineering Department, German-Malaysian Institute , Jalan Ilmiah, Taman Universiti,43000, Kajang, Selangor, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0001-7142-7755

autor

Sarker Mahidur R.

• Institute of IR 4.0, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 UKM Bangi, Selangor, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-5363-6219

autor

Ibrahim Ahmad Asrul

• Faculty of Engineering and Built Environment, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi 43600, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0003-4997-3578

autor

Mohamed Ramizi

• Faculty of Engineering and Built Environment, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi 43600, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0003-1534-6760

Bibliografia

• 1. Islam, S.; Ponnambalam, S.G.; Lam, H.L. Energy management strategy for industries integrating small scale waste-to-energy and energy storage system under variable electricity pricing. J. Clean. Prod. 127(2016), 352–362.
• 2. Sarker, M.R., Mohamed, A., Mohamed, R. Performance evaluation modeling a Microelectromechanical system based Finite Element piezoelectric shear actuated beam. Prz. Elektrotechniczny 2015, 91.
• 3. Nadaleti, W.C. Utilization of residues from rice parboiling industries in southern Brazil for biogas and hydrogen-syngas generation: Heat, electricity and energy planning. Renew. Energy. 131(2019), 55–72.
• 4. Sarker, M.R., Mohamed, R. A Batteryless low input voltage micro-scale thermoelectric based energy harvesting interface circuit with 100mV start-up voltage. Prz. Elektrotechniczny 2014, 90.
• 5. Gilbert, B., Graff Zivin, J. Dynamic salience with intermittent billing: Evidence from smart electricity meters. J. Econ. Behav. Organ. 107(2014), 176–190.
• 6. Wu, Y.; Bingham, C.M.; Peel, D.J.; Howe, D. Active magnetic bearings for a flywheel peak power buffer for electric vehicles. Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 2001, 15, 201–206.
• 7. Mohamed, R., Sarker, M.R., Mohamed, A. An optimization of rectangular shape piezoelectric energy harvesting cantilever beam for micro devices. Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 50(2016), 537–548.
• 8. Sebastián, R., Peña-Alzola, R. Control and simulation of a flywheel energy storage for a wind diesel power system. Int. J. Electr. Power Energy Syst. 64(2015), 1049–1056.
• 9. Brühl, J., Smith, G., Visser, M. Simple is good: Redesigning utility bills to reduce complexity and increase understanding. Util. Policy. 60(2019), 100934.
• 10. Thakre, S.B., Zode, S.H., Singh, A.S., Ingole, S.R. Self Generator Free Energy Flywheel. Int. Res. J. Eng. Technol. 2018, 1062–1065.
• 11. Zhang, C., Tseng, K.J., Nguyen, T.D., Zhao, G. Stiffness analysis and levitation force control of active magnetic bearing for a partially-self-bearing flywheel system. Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 36(2011), 229–242.
• 12. Hedlund, M., Abrahamsson, J., Pérez-Loya, J.J., Lundin, J., Bernhoff, H. Eddy currents in a passive magnetic axial thrust bearing for a flywheel energy storage system. Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 54(2017), 389–404.
• 13. Nagaya, K., Kanno, K., Hayashi, N. Control of flywheel system with high-Tc superconducting bearings. Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 10(1999), 237–247.
• 14. Jin, Z., Sun, X., Yang, Z., Wang, S., Chen, L., Li, K. A novel four degree-of-freedoms bearingless permanent magnet machine using modified cross feedback control scheme for flywheel energy storage systems. Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 60(2019), 379–392.
• 15. Sarker, M.R., Mohamed, A., Mohamed, R. Implementation of non-controlled rectifier circuit based on vibration utilizing piezoelectric bending generator. Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 2017, 54.
• 16. Soomro, A., Amiryar, M.E., Pullen, K.R., Nankoo, D. Comparison of Performance and Controlling Schemes of Synchronous and Induction Machines Used in Flywheel Energy Storage Systems. Energy Procedia. 151(2018), 100–110.
• 17. Amiryar, M., Pullen, K., Nankoo, D. Development of a High- Fidelity Model for an Electrically Driven Energy Storage Flywheel Suitable for Small Scale Residential Applications. Appl. Sci. 8(2018), 453.
• 18. Daoud, M.I., Abdel-Khalik, A.S., Massoud, A., Ahmed, S. An asymmetrical six phase induction machine for flywheel energy storage drive systems. In Proceedings of the Proceedings - 2014 International Conference on Electrical Machines, ICEM 2014; Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2014; 692–698.
• 19. Gurumurthy, S.R., Sharma, A., Sarkar, S., Agarwal, V. Apportioning and mitigation of losses in a Flywheel Energy Storage system. In Proceedings of the 2013 4th IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems, PEDG 2013 - Conference Proceedings; IEEE Computer Society, 2013.
• 20. Çelikel, R., Özdemir, M., Aydoǧmuş, Ö. Implementation of a flywheel energy storage system for space applications. Turkish J. Electr. Eng. Comput. Sci. 25(2017), 1197–1210.
• 21. Dergachev, P.; Kosterin, A.; Kurbatova, E.; Kurbatov, P. Flywheel energy storage system with magnetic hts suspension and embedded in the flywheel motor-generator. In Proceedings of the Proceedings - 2016 IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference, PEMC 2016; Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2016; 574–579.
• 22. Caruso, J.F.; Coday, M.A.; Davidson, M.E.; Riner, R.D.; Borgsmiller, J.A.; Olson, N.M.; Taylor, S.T.; McLagan, J.R. The effect of flywheel-based resistive exercise workouts on testosterone/cortisol ratios. Isokinet. Exerc. Sci. 20(2012), 51– 60.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).