Canal lock variable speed hydropower turbine design and control

The design of a novel submerged hydraulic turbine for producing electricity by converting the available hydropower on canal locks during raising and lowering ships, but with the minimum overall impact on the facility, is being considered. The hydraulic head in such applications is low (few meters) and varies over time (from its maximum value down to zero) resulting in a low potential conversion of hydraulic head in electrical energy. The study involves the modification of the hydraulic transient system, the design and performance estimation of a hydraulic turbine. Based on the performance curves, a permanent magnet Vernier generator is designed. The models of hydraulic turbine and generator are added to the system model and simulations results of the whole system are presented.Region Hauts de Franc

Quantitative Design of a High Performance Permanent Magnet Vernier Generator

Permanent-magnet vernier machines are becoming more and more attractive due to their high torque density and low-speed operating capabilities. This paper investigates the effects of the magnet thickness, magnet pole arc ratio, and slot open ratio on the torque capacity. An analytical model is first presented. It is validated by comparing the results with the finite-element analysis (FEA) under the same hypothesis. A mono-objective optimization is then conducted on the basis of the analytical model coupled to genetic algorithm to reach the optimal values yielding the highest value of the torque. Finally, the influence of nonlinear magnetic material behavior on the optimal design is investigated through nonlinear FEA. The results are presented and discussedRegion Hauts de France EDF VN

Estimation des temps de propagation des débits dans les Vallées Hydrauliques

Cet article apporte une solution technique au problème de l'estimation des temps de propagation des débits dans les vallées hydrauliques. La connaissance des temps de propagation constitue une information essentielle pour le Producteur Hydraulique. Les besoins concernent principalement : 1) l’optimisation des programmes journaliers de production en ajustant les périodes de stockage et déstockage ; 2) l’optimisation de la conduite en mode « fil de l’eau » des aménagements hydroélectriques en cascade dans ces vallées en introduisant les bons termes d’anticipation dans les lois de commande. L’objectif de l’étude est d’estimer ces temps de propagation (assimilés à des retards purs en automatique) à partir des signaux entrée-sortie (i.e. débits, niveaux) mesurés par les systèmes de supervision. Nous proposons une nouvelle méthode d’estimation des temps de propagation, fondée sur la détection d’une discontinuité dans une réponse impulsionnelle du système estimée à l’aide d’une analyse de corrélation à partir des fichiers d’historisation journalière. L'un des apports de l’étude concerne la visualisation des résultats sous la forme d’une « représentation temps-jours » des réponses impulsionnelles estimées sur une année d’épisodes enregistrés. Une telle représentation offre une visualisation originale et intéressante des réponses impulsionnelles et permet d'observer clairement la plage de variation des retards durant l'année en fonction des épisodes de débits. Les estimations des retards issues de l'analyse des « représentations temps-jours » se révèlent cohérentes par rapport aux caractéristiques physiques des biefs et ont permis d'affiner les estimations empiriques initiales. Ces résultats soulignent l'intérêt d'une approche pratique et simple de mise en œuvre