KR101673527B1 - System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid - Google Patents

System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid Download PDF

Info

Publication number
KR101673527B1
KR101673527B1 KR1020160005345A KR20160005345A KR101673527B1 KR 101673527 B1 KR101673527 B1 KR 101673527B1 KR 1020160005345 A KR1020160005345 A KR 1020160005345A KR 20160005345 A KR20160005345 A KR 20160005345A KR 101673527 B1 KR101673527 B1 KR 101673527B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
generator
inertia
output
ref
Prior art date
Application number
KR1020160005345A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박정욱
김재우
유재익
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020160005345A priority Critical patent/KR101673527B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101673527B1 publication Critical patent/KR101673527B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0284—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to the state of the electric grid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • H02J3/386—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y02E10/763—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

The present invention relates to a system and a method to control a wind turbine inertia in an inverter-based stand-alone type microgrid, to stabilize a DC-link voltage of the system and to rapidly recover an effective power balance between the power generation and a load, when changing the power generation and the load of the system using the inertia energy of the wind turbine in a stand-alone system. The system comprises: a first inertia control module to use a changing amount of the DC-link voltage (V_DC droop) from a normal value; and a second inertia control module to use a change rate per time of the DC-link voltage. A new reference value (P*_ref/ T*_ref) is calculated by adding an auxiliary output valve (P/T) to an effective power supply/a toque reference value (Pref/Tref) to control the wind turbine. The new reference value is entered to a converter controller on a wind turbine side, to control the rotor inertia to absorb or discharge the motion energy when the DC-link voltage is changed.

Description

인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법{System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wind turbine inertia control system and method for controlling a wind turbine inertia in an inverter-based standalone micro grid,

본 발명은 풍력발전 관성 제어에 관한 것으로, 구체적으로 독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지 활용을 통하여 계통의 발전 및 부하 변동 시, 계통의 DC-link 전압을 안정화하고 발전과 부하 간의 유효 전력 균형을 빠르게 수복할 수 있도록 한 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to wind power generation inertia control, more specifically, to stabilize DC-link voltage of a system and to balance active power between power generation and load And more particularly, to a wind turbine inertia control system and method in an inverter-based stand-alone microgrid that can be repaired.

현재 풍력발전용으로 주로 사용되는 가변속 풍력발전기는 풍속에 따라 최대출력을 내기 위해 회전자속도를 제어하는 최대출력추종(Maximum power point tracking, MPPT) 제어를 수행한다.Currently, a variable-speed wind power generator, which is mainly used for wind power generation, performs maximum power point tracking (MPPT) control for controlling the rotor speed to achieve maximum output according to the wind speed.

MPPT 제어는 전력망 주파수의 변동에 관계없이 수행되므로, 풍력수용률이 높으면, 전력망의 관성이 감소한다. 이로 인해 전력망에 외란이 발생하면 주파수 하락이 커지므로, 이를 방지하기 위해 풍력발전기의 주파수 제어 기능이 필요하다.Since the MPPT control is performed irrespective of fluctuations in the grid frequency, the inertia of the grid is reduced if the wind capacity is high. Because of this, when the disturbance occurs in the power grid, the frequency decrease becomes large. Therefore, the frequency control function of the wind power generator is required to prevent this.

풍력발전기가 전력망의 주파수 회복에 기여할 수 있는 많은 방법들이 제안되었다. 풍력발전기의 MPPT 제어를 수행하기 위한 출력의 기준값에, 전력망 주파수 변화율(Rate of change of frequency) 루프에 의해서 생성된 기준값을 더하는 방식이 제안되었다.Many methods have been proposed for wind turbines to contribute to the recovery of the power grid frequency. A method of adding a reference value generated by a rate of change of frequency loop to a reference value of an output for performing MPPT control of a wind power generator has been proposed.

이 방식은 외란 발생 후에 풍력발전기의 회전자에 저장되어 있는 에너지를 일시적으로 방출함으로써, 전력망 주파수 하락을 억제하는데 기여할 수 있는데, 외란 발생 직후에는 주파수 변화율이 큰 값을 가져 주파수 회복에 대한 기여도가 크지만, 시간이 지남에 따라 이 값이 점차 감소하므로 주파수 회복에 대한 기여도가 감소한다.This method can contribute to suppressing the deterioration of the power grid frequency by temporarily releasing the energy stored in the rotor of the wind power generator after disturbance occurs. Since the frequency change rate is large immediately after the disturbance occurs, the contribution to the frequency recovery is large However, as the value gradually decreases over time, the contribution to frequency recovery decreases.

대부분의 경우 외란 발생 이후에 운전 중인 동기기의 관성 응답과 드룹 제어에 의해 방출하는 전력의 양이 탈락된 발전기의 용량보다 크다. 그러므로 주파수는 하락 이후에 반등하게 되고 주파수 변화율의 부호가 반대가 된다.In most cases, the inertia response of the synchronous machine in operation after the disturbance and the amount of electric power emitted by the droop control are larger than the capacity of the eliminated generator. Therefore, the frequency rises after the drop and the sign of the rate of change of frequency is reversed.

따라서 이 방식은 주파수 반등 이전까지는 주파수 회복에 기여를 하지만, 주파수가 반등된 이후에는 반대가 된 주파수 변화율의 부호로 인하여 풍력단지의 출력이 감소하게 되고 그 결과 주파수 회복에 대한 기여도가 적어진다.Therefore, this method contributes to the frequency recovery before the frequency rebound, but after the frequency rebounds, the sign of the opposite frequency change rate decreases the output of the wind turbine, which results in less contribution to frequency recovery.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 종래 기술의 풍력발전기 관성에너지 활용 기술은 주로 대형 계통이나 동기 발전기 기반 계통에서 통용되는 기술이다.In order to solve such a problem, the prior art wind turbine inertial energy utilization technology is mainly used in a large-scale system or a synchronous generator-based system.

이와 같은 종래 기술의 관성제어는 주파수 측정 기반으로 동작한다. 발전량이나 부하량 변동 시, 동기발전기의 주파수가 하락할 때 풍력발전의 관성에너지를 계통으로 내보내, 주파수 하락과 변동을 완화하는데 이용되었다.(대한민국 등록특허 제10-1450147호, 대한민국 등록특허 제10-1318124호)Such prior art inertial control operates on a frequency measurement basis. When inertia energy of a wind power generator is sent out to the system when the power generation amount or load fluctuation, when the frequency of the synchronous generator falls, it is used to alleviate the frequency drop and fluctuation (Korean Patent No. 10-1318124 number)

도 1은 종래 기술의 풍력 발전에서의 관성 제어 적용 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the result of application of inertia control in a conventional wind power generation.

그러나 계통에 직접 연결된 동기 발전기를 포함하지 않는 인버터 기반 독립계통의 경우, 주파수가 발전기의 회전자 속도가 아닌, 인버터 모듈레이터의 스위칭 제어(switching control)에 의하여 결정되므로, 유효 전력 변화에 대한 주파수 특성이 기존의 동기 발전기 기반 계통과는 완전히 다르다.However, in the case of an inverter-based independent system that does not include a synchronous generator connected directly to the system, since the frequency is determined by the switching control of the inverter modulator, not the rotor speed of the generator, It is completely different from the existing synchronous generator based system.

따라서, 종래 기술의 풍력발전기 관성에너지의 활용 방안은 인버터 기반 독립 계통에서 동일한 효과를 갖기 힘들다.Thus, prior art wind turbine inertial energy utilization schemes do not have the same effect in inverter based independent systems.

대한민국 등록특허 제10-1450147호Korean Patent No. 10-1450147 대한민국 등록특허 제10-1318124호Korean Patent No. 10-1318124

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 풍력발전기 관성에너지의 활용 및 제어의 문제를 해결하기 위한 것으로, 독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지를 활용할 수 있는 관성제어기를 설계하고 적용하여 계통의 발전 또는 부하 변동 시, 계통의 DC-link 전압과 PCC 전압을 안정화할 수 있도록 한 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention solves the problem of utilization and control of inertial energy of a wind turbine of the prior art, and an inertia controller capable of utilizing the inertial energy of a wind turbine in an independent system is designed and applied, The present invention also provides a system and method for controlling wind turbine inertia in a stand-alone micro grid based on an inverter capable of stabilizing the DC-link voltage and the PCC voltage of the system.

본 발명은 풍력발전기의 관성에너지를 계통 안정화에 활용하기 위하여 주파수 기반이 아닌 DC-link 전압 제어기와 관성 제어기를 추가 설치하여 DC-link 전압과 PCC-전압 측면에서 계통의 안정도에 기여할 수 있도록 한 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to utilize the inertial energy of the wind turbine generator for system stabilization, an inverter (not shown) which can contribute to the stability of the system in terms of DC-link voltage and PCC-voltage by additionally providing a DC- Based inertial control system and method in a stand-alone microgrid.

본 발명은 독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지 활용을 통하여 계통의 발전 및 부하 변동 시, 계통의 DC-link 전압을 안정화하고 발전과 부하 간의 유효 전력 균형을 빠르게 수복할 수 있도록 한 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to an inverter-based stand-alone micro grid which stabilizes the DC-link voltage of the system and quickly restores the active power balance between the power generation and the load when the power generation and the load change of the system are utilized by utilizing the inertial energy of the wind power generator in the independent system. And to provide a wind turbine inertia control system and method in a wind turbine.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템은 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 모듈;DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 모듈;으로 포함하고, 풍력발전기의 제어를 위한 유효전력/토크 기준값(P ref / T ref )에 얻어진 보조 출력값(ΔP/ΔT)을 더하여 새로운 기준값(P* ref / T* ref )을 발전기측 컨버터 제어기로 입력하여 DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 제어하는 관성 제어기가 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind power generation inertia control system in a stand-alone inverter type micro-grid, including: a first inertia control module using a change amount of a DC-link voltage from a normal value ( V DC drop) the new reference value, and includes the, addition of the secondary output (ΔP / ΔT) obtained in the active power / torque reference value (P ref / T ref) for the control of the wind turbine (P * ref; second inertia control module using the hour rate of change of / T * ref ) to the generator-side converter controller to control the rotor inertia to absorb or release kinetic energy when the DC-link voltage changes.

여기서, DC-link 전압 감소의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 방출을 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) > 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 증가되고, DC-link 전압 증가의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 흡수를 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) < 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 감소되는 것을 특징으로 한다.In the case of DC-link voltage reduction, the final input reference value (P * ref / T * ref ) is increased to an assist output value (DELTA P / DELTA T) The final input reference value P * ref / T * ref is reduced to an auxiliary output value [Delta] P / [Delta] T &lt; 0 in order to absorb the inertia energy of the generator rotor.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템은 계통연계점에서의 기준전압 크기를 도출하고, 위상각과 기준전압을 변환하여 계통측 컨버터로 입력하는 계통측 컨버터 제어기;발전기측 컨버터로 입력되는 전압과 전류를 측정하여 유효전력 출력을 계산하고, d축과 q축 성분 전압 기준치 출력을 변환하여 발전기측 컨버터로 입력하는 발전기측 컨버터 제어기;DC-Link의 전압과 기준 DC-Link의 전압을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값을 출력하여 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 DC-link 전압 제어기;DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 제어하는 관성 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A wind power generation inertia control system in an inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention for achieving another object derives a reference voltage magnitude at a grid connection point, converts a phase angle and a reference voltage, Converter controller A generator-side converter controller that measures the voltage and current input to the generator-side converter to calculate the active power output, converts the d- axis and q- axis component voltage reference output, and inputs it to the generator-side converter; And a DC-link voltage controller for comparing the voltage of the reference DC-link and outputting the output reference value of the generator itself and inputting the output reference value to the generator side converter controller, and controlling the rotor inertia to absorb or release kinetic energy And an inertia controller.

그리고 계통측 컨버터 제어기는, 유/무효전력 제어를 사용하지 않고 전압-위상고정 제어를 사용하는 것을 특징으로 한다.And the system side converter controller is characterized by using the voltage-phase fixed control without using the reactive / reactive power control.

그리고 계통측 컨버터 제어기는, 풍력발전기가 계통에 연결되는 계통연계점에서의 전압(V PCC )을 받아와서 계통연계점 전압 기준치(V * PCC ) 와 비교하여 기준 전압 크기(|V * |)를 도출하고, 풍력발전기의 출력을 제어하기 위한 위상각(δ)와|V * |를 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * sabc )으로 변환한 후 계통측 컨버터의 신호로 입력하는 것을 특징으로 한다.The system side converter controller receives the voltage ( V PCC ) at the grid connection point where the wind turbine is connected to the grid and compares the reference voltage magnitude ( V * * ) with the grid connection point voltage reference value ( V * PCC ) And the phase angles? And? For controlling the output of the wind power generator, V * | is converted into a three-phase voltage ( V * sabc ) using a converter and then input as a signal of the system side converter.

그리고 발전기측 컨버터 제어기는, 풍력발전기에서 나와 발전기측 컨버터로 입력되는 전압(V m,abc )과 전류(i m,abc ) 를 측정하여 변환기를 사용해 d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )하고, 변환된 성분은 발전기측 컨버터 제어기로 입력되어 d축과 q축 성분 전압 기준치(V * mq , V * md ) 출력으로 발생하고, 해당 출력값은 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * mabc )으로 변환한 후 발전기측 컨버터의 신호로 입력하는 것을 특징으로 한다.And the generator-side converter controller is out of the wind turbine by using the measured voltage (V m, abc) and current (i m, abc) is input to the generator-side converter converters convert the d-axis and q-axis components (i md, i mq, V md, V mq), and the transformed components are input to the generator-side converter controller generating a d-axis and q-axis component of the voltage reference value (V * mq, V * md ) output, and the output values using the transducer ( V * mabc ), and then inputs the signal as a signal of the generator-side converter.

그리고 d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )은,

Figure 112016004732096-pat00001
으로 풍력발전기의 유효전력 출력을 계산하는 것을 특징으로 한다.The transformations ( i md , i mq , V md , V mq ) into the d- axis and q-
Figure 112016004732096-pat00001
To calculate the effective power output of the wind power generator.

그리고 DC-Link 전압 제어기는, 유효 전력을 제어하기 위해 발전기측 컨버터로 입력되는 기준 q축 전류값(I * mq )으로 DC-Link 전압 제어기를 통해 나온 출력값이 입력되도록 하고, DC-Link의 전압(V DC )과 기준 DC-Link의 전압(V * DC )을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값(P ref )을 출력하여 발전기 자체의 출력(P)을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.In order to control the active power, the DC-Link voltage controller inputs the output value from the DC-Link voltage controller to the reference q-axis current value ( I * mq ) input to the generator side converter, comparing (V DC) and a voltage (V * DC) of the DC-Link standard and is characterized in that for outputting the output reference value (P ref) of the generator itself to maintain a constant output (P) of the generator itself.

그리고 관성 제어기는, 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 모듈과, DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The inertia controller includes a first inertia control module using a change amount of a DC-link voltage from a normal value ( V DC drop) and a second inertia control module using a change rate of a DC-link voltage per unit time.

그리고 관성 제어기에서 얻어진 결과 값(P* ref , T* ref )은 전력 혹은 토크를 제어하는 컨버터에 입력되어 DC-link 전압이 하락하거나 증가할 때, 발전기에서 관성력을 활용하여 추가 출력을 내도록 하여 DC-link 전압의 변동을 완화시키는 것을 특징으로 한다.The output value (P * ref , T * ref ) obtained from the inertia controller is input to a converter that controls power or torque. When the DC-link voltage decreases or increases, the generator uses inertial force to generate additional output, and the variation of the -link voltage is mitigated.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법은 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 단계;DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 단계;풍력발전기의 제어를 위한 유효전력/토크 기준값(P ref / T ref )에 제 1,2 관성 제어 단계에서 얻어진 보조 출력값(ΔP/ΔT)을 더하여 새로운 기준값(P* ref / T* ref )을 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wind power generation inertia control method for an inverter-based standalone micro grid, including: a first inertia control step of using a change amount of a DC link voltage from a normal value ( V DC drop) A second inertia control step of using a change rate per unit time of the first inertia control step and an auxiliary output value DELTA P / DELTA T obtained in the first and second inertia control steps to an active power / torque reference value P ref / T ref for controlling the wind power generator, (P * ref / T * ref ) to the generator side converter controller.

여기서, DC-link 전압 감소의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 방출을 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) > 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 증가되고, DC-link 전압 증가의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 흡수를 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) < 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 감소되는 것을 특징으로 한다.In the case of DC-link voltage reduction, the final input reference value (P * ref / T * ref ) is increased to an assist output value (DELTA P / DELTA T) The final input reference value P * ref / T * ref is reduced to an auxiliary output value [Delta] P / [Delta] T &lt; 0 in order to absorb the inertia energy of the generator rotor.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법은 계통연계점에서의 기준전압 크기를 도출하고, 위상각과 기준전압을 변환하여 계통측 컨버터로 입력하는 계통측 컨버터 제어 단계;발전기측 컨버터로 입력되는 전압과 전류를 측정하여 유효전력 출력을 계산하고, d축과 q축 성분 전압 기준치 출력을 변환하여 발전기측 컨버터로 입력하는 발전기측 컨버터 제어 단계;DC-Link의 전압과 기준 DC-Link의 전압을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값을 출력하여 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 DC-link 전압 제어 단계;DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 제어하는 관성 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wind power generation inertia control method in an inverter-based stand-alone microgrid in accordance with the present invention, comprising: deriving a reference voltage magnitude at a grid connection point; converting a phase angle and a reference voltage into a system- Side converter control step: a generator-side converter control step of calculating an active power output by measuring the voltage and current input to the generator-side converter, converting the d- axis and q- axis component voltage reference output and inputting the output to the generator- Link voltage control step of comparing the voltage of the link with the voltage of the reference DC-link and outputting the output reference value of the generator itself and inputting the output reference value to the generator-side converter controller, wherein the rotor inertia absorbs kinetic energy And an inertia control step of controlling the release of the inertia force.

여기서, 계통측 컨버터 제어 단계는, 풍력발전기가 계통에 연결되는 계통연계점에서의 전압(V PCC )을 받아와서 계통연계점 전압 기준치(V * PCC ) 와 비교하여 기준 전압 크기(|V * |)를 도출하는 단계와, 풍력발전기의 출력을 제어하기 위한 위상각(δ)와|V * |를 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * sabc )으로 변환한 후 계통측 컨버터의 신호로 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the grid-side converter control method, a wind generator is to come receives the voltage (V PCC) in the grid-point connected to the system compared to the grid-point voltage reference value (V * PCC) based on the voltage magnitude (| V * | ) And a phase angle (?) And a phase angle (?) For controlling the output of the wind power generator, V * | into a three-phase voltage ( V * sabc ) using a converter and then inputting the signal as a signal of the system side converter.

그리고 발전기측 컨버터 제어 단계는, 풍력발전기에서 나와 발전기측 컨버터로 입력되는 전압(V m,abc )과 전류(i m,abc ) 를 측정하여 변환기를 사용해 d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )하는 단계와, 변환된 성분은 발전기측 컨버터 제어기로 입력되어 d축과 q축 성분 전압 기준치(V * mq , V * md ) 출력으로 발생하는 단계와, 해당 출력값은 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * mabc )으로 변환한 후 발전기측 컨버터의 신호로 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And the generator-side converter control step, out of the wind generator voltage input to the generator-side converter (V m, abc) and current (i m, abc) for the measurement by using the converter converts the d-axis and q-axis components (i md , i mq, V md, V mq); and the transformed component is comprising the steps of: the input to the generator-side converter controller generating a d-axis and q-axis component of the voltage reference value (V * mq, V * md ) outputs, to the The output value is converted into a three-phase voltage ( V * mabc ) using a converter, and then input into a signal of a generator-side converter.

그리고 DC-Link 전압 제어 단계는, 유효 전력을 제어하기 위해 발전기측 컨버터로 입력되는 기준 q축 전류값(I * mq )으로 DC-Link 전압 제어기를 통해 나온 출력값이 입력되도록 하는 단계와, DC-Link의 전압(V DC )과 기준 DC-Link의 전압(V * DC )을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값(P ref )을 출력하여 발전기 자체의 출력(P)을 일정하게 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of controlling the DC-Link voltage includes the steps of: inputting an output value through the DC-Link voltage controller as a reference q-axis current value ( I * mq ) input to the generator-side converter to control the active power; Link voltage V DC and the reference DC-link voltage V * DC to output the output reference value P ref of the generator itself to maintain the output P of the generator itself constant .

그리고 관성 제어 단계는, 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하고, DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 것을 특징으로 한다.The inertia control step is characterized by using a change amount of the DC-link voltage ( V DC drop) from the normal value and using a rate of change per unit time of the DC-link voltage.

이와 같은 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The wind turbine inertia control system and method in the inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention has the following effects.

첫째, 독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지를 활용할 수 있는 관성제어기를 설계하고 적용하여 계통의 발전 또는 부하 변동 시 안정적인 제어가 가능하다.First, an inertial controller capable of utilizing the inertial energy of a wind turbine in an independent system is designed and applied, so that it is possible to stably control the generation of the system or the change in the load.

둘째, 독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지를 활용하여 계통의 DC-link 전압과 PCC 전압을 안정화할 수 있다.Second, the DC-link voltage and the PCC voltage of the system can be stabilized by utilizing the inertia energy of the wind power generator in the independent system.

셋째, 독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지 활용을 통하여 계통의 발전 및 부하 변동 시, 계통의 DC-link 전압을 안정화하고 발전과 부하 간의 유효 전력 균형을 빠르게 수복할 수 있다.
Third, it is possible to stabilize the DC-link voltage of the system and recover the active power balance between the power generation and the load at the time of system power generation and load change by utilizing the inertia energy of the wind power generator in the independent system.

도 1은 종래 기술의 풍력 발전에서의 관성 제어 적용 결과를 나타낸 그래프
도 2는 풍력발전기를 포함하는 인버터 기반 마이크로그리드 구성도
도 3은 풀 컨버터 기반 풍력발전기의 전력전달 과정을 나타낸 구성도
도 4는 본 발명에 따른 DC-link 전압 기반의 관성 제어기의 구성도
도 5는 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템의 전체 구성도
도 6은 본 발명에 따른 DC-link 전압 기반의 관성 제어기의 상세 구성도
도 7은 본 발명에 따른 풍력발전 관성 제어 시스템 적용 결과를 나타낸 그래프
도 8은 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법을 나타낸 플로우 차트1 is a graph showing the result of application of inertia control in wind power generation of the prior art
Figure 2 shows an inverter-based microgrid configuration including a wind turbine
FIG. 3 is a diagram showing a power transfer process of a full converter-based wind turbine generator.
4 is a block diagram of a DC-link voltage-based inertia controller according to the present invention
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a wind power generation inertia control system in an inverter-based standalone micro grid according to the present invention
6 is a detailed block diagram of a DC-link voltage-based inertia controller according to the present invention
7 is a graph showing the results of applying the wind power generation inertia control system according to the present invention
FIG. 8 is a flow chart illustrating a method of controlling wind power inertia in an inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a wind power generation inertia control system and method in an inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The characteristics and advantages of the wind power generation inertia control system and method in an inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention will be apparent from the following detailed description of each embodiment.

도 2는 풍력발전기를 포함하는 인버터 기반 마이크로그리드 구성도이고, 도 3은 풀 컨버터 기반 풍력발전기의 전력전달 과정을 나타낸 구성도이다.FIG. 2 is an inverter-based microgrid configuration diagram including a wind turbine generator, and FIG. 3 is a diagram illustrating a power transfer process of a full converter turbine generator.

본 발명은 인버터 기반 독립 계통에서의 풍력발전기 관성에너지를 활용하여 계통 안정화를 할 수 있도록 한 것으로, 독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지를 활용할 수 있는 관성제어기를 설계하고 적용하여 계통의 발전 또는 부하 변동 시, 계통의 DC-link 전압과 PCC 전압을 안정화하는 것이다.The present invention can stabilize the system by utilizing the inertial energy of the wind power generator in the inverter based independent system and design and apply the inertial controller that can utilize the inertial energy of the wind power generator in the independent system, And stabilize the DC-link voltage and the PCC voltage of the system and the system.

도 2는 풍력발전기를 포함하는 인버터 기반 마이크로그리드 구성을 나타낸 것으로, 인버터 기반 마이크로그리드 혹은 소규모 독립 계통의 각 인버터들은 전압/위상 제어 혹은 유효/무효 전력 제어를 수행하고 있다.FIG. 2 shows an inverter-based microgrid configuration including a wind turbine, wherein each inverter of the inverter-based microgrid or small independent system performs voltage / phase control or effective / reactive power control.

독립계통을 유지하기 위해서는 기본적으로 계통 전체 발전량 대비 특정 비율 이상의 발전량을 가진 인버터가 전압 및 위상제어를 수행하여야 한다.In order to maintain the independent system, an inverter having a power generation amount exceeding a specific ratio with respect to the total power generation amount of the system should basically perform voltage and phase control.

도 3에서와 같이, 풍력발전기의 인버터가 전압 제어를 수행하고 있는 경우, 계통의 급격한 부하 증가 나 발전량 감소 시, DC-link에 있던 에너지가 순간적으로 줄어 back-to-back 컨버터의 DC-link 전압 하락이 발생한다.As shown in FIG. 3, when the inverter of the wind turbine generator is performing the voltage control, when the power of the system is suddenly increased or the power generation is reduced, the energy of the DC link is instantaneously decreased to reduce the DC- A decrease occurs.

이때, 발전기의 회전자 관성이 운동 에너지를 방출하여 DC-link의 에너지 하락을 완화할 수 있으며, 결과적으로 DC link 전압의 하락 폭이 감소한다.At this time, the rotor inertia of the generator emits kinetic energy to mitigate the energy drop of the DC-link, and as a result, the drop width of the DC link voltage decreases.

반대로, 부하 감소나 발전량 증가로 인해, DC-link의 에너지가 순간적으로 증가하여 DC-link 전압이 상승한다면, 발전기의 회전자 관성이 운동 에너지를 더 흡수하도록 하여, DC-link의 에너지 상승량을 줄임으로써, DC-link 전압의 상승폭을 더 완화할 수 있다.On the other hand, if the DC-link voltage increases due to a decrease in the load or an increase in the power generation, the DC inertia of the generator will absorb the kinetic energy, thereby reducing the energy increase of the DC-link , The increase in the DC-link voltage can be further mitigated.

구체적으로, 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템 및 방법에서의 관성 제어는 다음과 같은 메커니즘에 의해 이루어진다.Specifically, the inertia control in the wind power generation inertia control system and method in the inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention is performed by the following mechanism.

첫째, 계통 부하증가 → 계통출력(계통측 컨버터 출력 전력) 증가 → 발전기 출력(발전기측 컨버터 입력 전력) 증가는 계통 출력 증가보다 더 느려 부족한 전력을 커패시터에서 방출 → DC-link 전압 감소 → 계통 출력만큼 발전기 출력 증가(여기서 발전기 회전자에서 관성에너지를 더 방출하면 발전기 출력 증가가 빨라져 DC-link 전압의 회복이 빨라짐) → DC-link 전압 회복의 과정으로 관성 제어가 이루어진다.First, increasing the system load → Increasing the system output (output power of the system side converter) → Increasing the generator output (generator side converter input power) is slower than increasing the system output, releasing the insufficient power from the capacitor → Decreasing the DC-link voltage → Increasing the generator output (where more inertia energy is released from the generator rotor, the generator output increases faster and the recovery of the DC-link voltage becomes faster) → inertia control is performed in the process of DC-link voltage recovery.

둘째, 계통 부하감소 → 계통 출력 감소 → 발전기 출력 감소가 계통 출력 감소보다 더 느려 초과 전력을 커패시터에서 흡수 → DC-link 전압 증가 → 계통 출력만큼 발전기 출력 감소(여기서 발전기 회전자에서 관성에너지를 더 흡수하면 발전기 출력 감소가 빨라져 DC-link 전압의 회복이 빨라짐) → DC-link 전압 회복의 과정으로 관성 제어가 이루어진다.Second, reduce system load → decrease system power → decrease generator output is slower than system output decrease absorb excess power from capacitor → increase DC-link voltage → decrease generator output by system output (here absorbs more inertia energy from generator rotor) The DC-link voltage is recovered faster as the output of the generator decreases faster) → inertia control is performed in the process of DC-link voltage recovery.

도 4는 본 발명에 따른 DC-link 전압 기반의 관성 제어기의 구성도이다.4 is a block diagram of a DC-link voltage-based inertia controller according to the present invention.

DC-link 전압 변화 시, 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 하기 위하여, 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)과 DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 관성 제어기를 더 포함하는 구조는 도 4에서와 같다.The inertia controller further includes an inertia controller that uses a change amount of the DC-link voltage ( V DC drop) from the normal value and a rate of change of the DC-link voltage per unit time in order to allow the rotor inertia to absorb or release kinetic energy at the DC- The structure of FIG.

도 4에서, P ref / T ref = 풍력발전기의 제어를 위한 유효전력/토크 기준값이고, P* ref / T* ref = 제어기에서 얻어진 새로운 유효전력/토크 기준값 결과, V DC = 풍력발전기 컨버터의 DC-link 전압, V* DC = 풍력발전기 컨버터의 DC-link 전압 기준값이고, K 1 , K 2 = 상수이다.In Figure 4, P ref / T ref = a real power / torque reference for the control of the wind turbine, P * ref / T * ref = new active power / torque reference value, a result obtained by the controller, V DC = the wind turbine converter DC -link voltage, V * DC = DC-link voltage reference value of the wind turbine converter, and K 1 , K 2 = constant.

본 발명에 따른 DC-link 전압 기반의 관성 제어기는 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 모듈과, DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 모듈을 포함한다.The inertial controller based on the DC-link voltage according to the present invention includes a first inertia control module using a change amount of a DC link voltage ( V DC drop) from a normal value, a second inertia control module using a change rate of a DC- .

풍력발전기의 제어를 위한 유효전력/토크 기준값(P ref / T ref )에 DC-link 전압 기반의 관성 제어기로 인하여 얻어진 보조 출력값(ΔP/ΔT)을 더하여 새로운 기준값(P* ref / T* ref )을 발전기측 컨버터 제어기로 입력하여 DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 제어하는 것이다.In addition to the auxiliary output value (ΔP / ΔT) obtained due to the inertia controller in the DC-link voltage based on the active power / torque reference value for controlling the wind turbine (P ref / T ref) a new reference value (P * ref / T * ref ) Is input to the generator-side converter controller to control the rotor inertia to absorb or release kinetic energy when the DC-link voltage changes.

DC-link 전압 기반의 관성 제어기에서 얻어진 결과값 P* ref , T* ref 은 전력 혹은 토크를 제어하는 컨버터에 입력되어 DC-link 전압이 하락하거나 증가할 때, 발전기에서 관성력을 활용하여 추가 출력을 내어 주도록 하며 DC-link 전압의 변동을 완화한다.The output values P * ref and T * ref obtained from the DC-link voltage-based inertia controller are input to the converter that controls the power or torque, and when the DC-link voltage decreases or increases, And alleviates fluctuations in the DC-link voltage.

즉, DC-link 전압 감소의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 방출을 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) > 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 증가되고,That is, in case of DC-link voltage reduction, the final input reference value (P * ref / T * ref ) is increased to the auxiliary output value (ΔP / ΔT)> 0 for the inertial energy release of the generator rotor,

DC-link 전압 증가의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 흡수를 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) < 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 감소되는 것이다.In the case of DC-link voltage increase, the final input reference value (P * ref / T * ref ) is reduced to an auxiliary output value (ΔP / ΔT) <0 for absorbing the inertia energy of the generator rotor.

도 5는 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템의 전체 구성도이다.FIG. 5 is an overall configuration diagram of a wind power generation inertia control system in an inverter-based standalone micro grid according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 DC-link 전압 기반의 관성 제어기의 상세 구성도이다.6 is a detailed block diagram of a DC-link voltage-based inertia controller according to the present invention.

본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템은 계통측 컨버터 제어기(50), 발전기측 컨버터 제어기(60), DC-link 전압 제어기(70), 관성 제어기(80)를 포함한다.The wind power generation inertia control system in the inverter-based stand-alone microgrid according to the present invention includes a system side converter controller 50, a generator side converter controller 60, a DC-link voltage controller 70 and an inertia controller 80 .

구체적으로 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템은 풍력발전기가 계통에 연결되는 계통연계점에서의 전압을 받아와서 계통연계점 전압 기준치와 비교하여 기준 전압 크기를 도출하고, 위상각과 기준전압을 삼상 전압으로 변환한 후 계통측 컨버터의 신호로 입력하는 계통측 컨버터 제어기(50)와, 풍력발전기에서 나와 발전기측 컨버터로 입력되는 전압과 전류를 측정하여 변환기를 사용해 d축과 q축 성분으로 변환하여 풍력발전기의 유효전력 출력을 계산하고, 발전기측 컨버터 제어기로 입력되어 d축과 q축 성분 전압 기준치 출력으로 발생하도록 하여 삼상 전압으로 변환한 후 발전기측 컨버터의 신호로 입력되도록 하는 발전기측 컨버터 제어기(60)와, DC-Link의 전압과 기준 DC-Link의 전압을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값을 출력하여 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 DC-link 전압 제어기(70)와, DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 하는 관성 제어기(80)를 포함한다.Specifically, the wind power generation inertia control system in the inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention receives the voltage at the grid connection point where the wind turbine generator is connected to the grid, derives the reference voltage magnitude by comparing with the grid connection point voltage reference value, and the grid side converter controller 50 that converts the phase angle and the reference voltage into three-phase voltage inputted to the signal of a grid-side converters, out of the wind turbine by using the measured voltage and current input to the generator-side converter transformer d-axis and q- axis component to calculate the active power output of the wind turbine generator, to be input to the generator-side converter controller, to be generated at the d- axis and q- axis component voltage reference output, to be converted into three-phase voltage, And a generator-side converter controller 60 for comparing the voltage of the DC-Link with the voltage of the reference DC-Link A DC-link voltage controller 70 for outputting the output reference value of the generator itself and inputting the output reference value to the generator-side converter controller, and an inertia controller 80 for allowing the rotor inertia to absorb or release kinetic energy when the DC- do.

인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서 풍력 발전기가 연계될 경우 계통측 컨버터 제어기(50)는 유/무효전력 제어기를 사용하지 않고 전압-위상고정 제어를 사용한다.When a wind turbine is connected in an inverter-based stand-alone microgrid, the grid-side converter controller 50 uses voltage-phase fixed control without using a reactive / reactive power controller.

풍력발전기가 계통에 연결되는 계통연계점에서의 전압(V PCC )을 받아와서 계통연계점 전압 기준치(V * PCC ) 와 비교하여 기준 전압 크기(|V * |)를 도출해 낸다. 풍력발전기의 적합한 출력을 위한 위상각(δ)와|V * |를 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * sabc )으로 변환한 후 계통측 컨버터의 신호로 입력된다.The wind turbine receives the voltage ( V PCC ) at the grid connection point connected to the grid and derives the reference voltage magnitude (| V * |) by comparing it with the grid connection point voltage reference value ( V * PCC ). The phase angles (δ) and | V * | is converted to a three-phase voltage ( V * sabc ) using a converter and then input to the signal of the system side converter.

그리고 발전기측 컨버터 제어기(60)는 풍력발전기에서 나와 발전기측 컨버터로 입력되는 전압(V m,abc )과 전류(i m,abc ) 를 측정하여 변환기를 사용해 d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )한다.And the generator-side converter controller 60 out of the wind turbine by using the measured voltage (V m, abc) and current (i m, abc) is input to the generator-side converter converters convert the d-axis and q-axis components (i and md, mq i, V md, mq V).

d축과 q축 성분으로 변환하면 수학식 1에서와 같이, the d- axis component and the q- axis component,

Figure 112016004732096-pat00002
Figure 112016004732096-pat00002

풍력발전기의 유효전력 출력이 계산된다.The active power output of the wind power generator is calculated.

변환된 성분은 발전기측 컨버터 제어기로 입력되어 d축과 q축 성분 전압 기준치(V * mq , V * md ) 출력으로 발생한다.The converted component is input to the generator-side converter controller and generated by the d- axis and q- axis voltage reference values ( V * mq, V * md ) output.

해당 출력값은 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * mabc )으로 변환한 후 발전기측 컨버터의 신호로 입력된다.The corresponding output value is converted into a three-phase voltage ( V * mabc ) using a converter and then input to the generator-side converter signal.

그리고 DC-Link 전압 제어기(70)의 제어는 다음과 같이 이루어진다.The control of the DC-Link voltage controller 70 is performed as follows.

인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서는 정상상태 및 출력 변동 시 컨버터간을 연결해 주는 DC-Link의 전압을 일정하게 유지시켜 주는 것이 필수적이다.In inverter-based stand-alone microgrid, it is essential to maintain constant voltage of DC-Link that connects converter between steady state and output fluctuation.

따라서 DC-Link의 전압을 직접 받아서 동작하는 DC-Link 전압 제어기를 통해 DC-Link의 전압을 일정하게 유지시켜 주고, 더불어 발전기의 출력도 큰 변동없이 일정하게 제어하는 것이 가능하다.Therefore, it is possible to maintain the DC-Link voltage constant through the DC-Link voltage controller that operates by directly receiving the voltage of the DC-Link, and it is also possible to control the output of the generator constantly without large fluctuation.

유효 전력을 제어하기 위해 발전기측 컨버터로 입력되는 기준 q축 전류값(I * mq )은 DC-Link 전압 제어기를 통해 나온 출력값이 입력된다.In order to control the active power, the reference q-axis current value ( I * mq ) input to the generator side converter is input to the output value through the DC-Link voltage controller.

DC-Link의 전압(V DC )과 기준 DC-Link의 전압(V * DC )을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값(P ref )을 출력으로 낸다. 발전기 자체의 출력(P)를 잡아주는 역할을 하며 DC-link 전압 제어기(70)의 출력은 발전기측 컨버터 제어기(60)의 입력으로 들어간다.The voltage ( V DC ) of the DC link and the voltage ( V * DC ) of the reference DC link are compared to output the output reference value ( P ref ) of the generator itself. It serves to hold the output (P) of the generator itself, and the output of the DC-link voltage controller 70 enters the input of the generator-side converter controller 60.

일반적인 계통에 연계된 풍력발전기의 DC-link 전압 제어는 계통측 컨버터에서 이루어지지만 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서는 발전기측 컨버터에서 제어를 수행한다.DC-link voltage control of a wind turbine connected to a general system is performed in a grid side converter, but in inverter-based stand-alone microgrid, a generator-side converter performs control.

그리고 관성 제어기(80)는 DC-link 전압 변화 시, 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 하기 위하여, 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)과 DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 것이다.In order to allow the rotor inertia to absorb or release the kinetic energy at the change of the DC link voltage, the inertia controller 80 controls the change amount of the DC link voltage ( V DC drop) from the normal value and the change rate .

관성 제어기(80)는 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 모듈(81)과, DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 모듈(82)을 포함한다.The inertia controller 80 includes a first inertia control module 81 using a change amount of a DC link voltage ( V DC drop) from a normal value and a second inertia control module 82 using a rate of change of a DC link voltage per unit time .

관성 제어기(80)에서 얻어진 결과값 P* ref , T* ref 은 전력 혹은 토크를 제어하는 컨버터에 입력되어 DC-link 전압이 하락하거나 증가할 때, 발전기에서 관성력을 활용하여 추가 출력을 내어 주도록 하며 DC-link 전압의 변동을 완화한다.The result values P * ref and T * ref obtained by the inertia controller 80 are input to a converter for controlling power or torque, and when the DC-link voltage decreases or increases, the generator outputs an additional output utilizing the inertial force Thereby alleviating the fluctuation of the DC-link voltage.

이와 같이 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템은 인버터 기반 독립 계통에서의 풍력발전기 관성에너지를 활용하여 계통 안정화를 위한 것이다.Thus, the wind power generation inertia control system in the inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention is for system stabilization by utilizing the inertia energy of the wind power generator in the inverter-based independent system.

독립 계통에서 풍력 발전기의 관성에너지를 활용할 수 있는 관성제어기를 설계하고 적용하여 계통의 발전 또는 부하 변동 시, 계통의 DC-link 전압과 계통연계점(PCC) 전압을 안정화한다.An inertial controller that can utilize the inertial energy of a wind turbine in an independent system is designed and applied to stabilize the DC-link voltage and the grid connection point (PCC) voltage of the system when power generation or load changes.

도 7은 본 발명에 따른 풍력발전 관성 제어 시스템 적용 결과를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a result of applying the wind power generation inertia control system according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 관성 제어기를 풍력발전기에 적용 후 2 초 때 급격한 부하 증가를 모의한 결과이다.FIG. 7 is a result of simulating an abrupt load increase at 2 seconds after applying the inertial controller according to the present invention to a wind turbine generator.

관성 제어기를 사용하였을 경우, DC-link 전압의 향상과 계통 연계점(PCC) 전압의 동적 반응 향상을 관측할 수 있다.When inertia controller is used, it is possible to observe improvement of DC-link voltage and improvement of dynamic response of grid connection point (PCC) voltage.

이와 같은 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템에서의 풍력발전 관성 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.The wind power generation inertia control method in the wind power generation inertia control system in the inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention will now be described.

본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법은 크게 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 단계와, DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 단계와, 풍력발전기의 제어를 위한 유효전력/토크 기준값(P ref / T ref )에 제 1,2 관성 제어 단계에서 얻어진 보조 출력값(ΔP/ΔT)을 더하여 새로운 기준값(P* ref / T* ref )을 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 단계를 포함한다.A method of controlling wind power generation inertia in an inverter-based standalone micro grid according to the present invention includes a first inertia control step using a change amount of a DC-link voltage ( V DC drop) from a steady state value and a second inertia control step using a change rate of a DC- a second control step of inertia and, in addition to the auxiliary output value (ΔP / ΔT) obtained from the first and second inertia phase control for active power / torque reference value (P ref / T ref) for the control of the wind turbine new reference value (P ref * / T * ref ) to the generator side converter controller.

여기서, DC-link 전압 감소의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 방출을 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) > 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 증가되고,DC-link 전압 증가의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 흡수를 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) < 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 감소되는 것이다.In the case of DC-link voltage reduction, the final input reference value (P * ref / T * ref ) is increased to an assist output value (DELTA P / DELTA T) , The final input reference value (P * ref / T * ref ) is reduced to the auxiliary output value (DELTA P / DELTA T) &lt; 0 in order to absorb the inertia energy of the generator rotor.

도 8은 본 발명에 따른 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법을 나타낸 플로우 차트이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of controlling wind power generation inertia in an inverter-based stand-alone micro grid according to the present invention.

먼저, 계통측 컨버터 제어기(50)에서, 풍력발전기가 계통에 연결되는 계통연계점에서의 전압(V PCC )을 받아와서 계통연계점 전압 기준치(V * PCC ) 와 비교하여 기준 전압 크기(|V * |)를 도출한다.(S801)First, in the system side converter controller 50, the voltage V PCC at the grid connection point at which the wind turbine is connected to the grid is received and compared with the grid connection point voltage reference value V * PCC to obtain the reference voltage magnitude V * ) &Lt; / RTI &gt; (S801)

그리고 위상각(δ)와|V * |를 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * sabc )으로 변환한 후 계통측 컨버터의 신호로 입력한다.(S802)And the phase angles? And | V * is converted into a three-phase voltage ( V * sabc ) by using a converter and then input as a signal of the system side converter (S802)

이어, 발전기측 컨버터 제어기(60)가 풍력발전기에서 나와 발전기측 컨버터로 입력되는 전압(V m,abc )과 전류(i m,abc )를 측정하여 변환기를 사용해 d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )한다.(S803)Next, the generator-side converter controller 60 measures voltages ( V m, abc ) and currents ( i m, abc ) input from the wind turbine generator to the generator-side converter and converts them into d- axis and q- i md , i mq , V md , V mq ) (S803)

그리고 변환된 성분은 발전기측 컨버터 제어기(60)로 입력되어 d축과 q축 성분 전압 기준치(V * mq , V * md ) 출력으로 발생하여 삼상 전압(V * mabc )으로 변환한 후 발전기측 컨버터의 신호로 입력한다.(S804)The converted component is input to the generator-side converter controller 60 and is generated as an output of the d- axis and q- axis component voltage reference values V * mq and V * md to be converted into a three-phase voltage V * mabc , (S804). &Lt; RTI ID = 0.0 &gt;

이어, 유효 전력을 제어하기 위해 발전기측 컨버터로 입력되는 기준 q축 전류값(I * mq )으로 DC-Link 전압 제어기(70)를 통해 나온 출력값을 입력한다.(S805)Next, in order to control the active power, an output value outputted through the DC-Link voltage controller 70 is input as a reference q-axis current value ( I * mq ) input to the generator side converter (S805)

그리고 DC-Link의 전압(V DC )과 기준 DC-Link의 전압(V * DC )을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값(P ref )을 출력하여 발전기측 컨버터 제어기(60)로 입력한다.(S806)And by comparing the voltage (V * DC) of the DC-Link voltage (V DC) and a reference DC-Link output the output reference value (P ref) of the generator itself is input to the generator-side converter controller (60). (S806 )

이어, DC-link 전압 변화 시, 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 하기 위하여 관성 제어기(80)에서 얻어진 결과값 P* ref , T* ref 을 전력 혹은 토크를 제어하는 컨버터에 입력한다.(S807)Next, in order to cause the rotor inertia to absorb or release the kinetic energy at the DC-link voltage change, the result values P * ref and T * ref obtained by the inertia controller 80 are input to the converter for controlling the power or torque. (S807)

여기서, 관성 제어기(80)에서의 결과값은 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하고, DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 것이다.Here, the resultant value in the inertia controller 80 uses the change amount of the DC-link voltage ( V DC drop) from the normal value and the change rate of the DC-link voltage per unit time.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 풍력발전기의 관성에너지를 계통 안정화에 활용하기 위하여 주파수 기반이 아닌 DC-link 전압 제어기와 관성 제어기를 추가 설치하여 DC-link 전압과 PCC-전압 측면에서 계통의 안정도에 기여할 수 있도록 한 것이다.In order to utilize the inertial energy of the wind turbine according to the present invention for stabilizing the system, a DC-link voltage controller and an inertial controller, which are not frequency-based, are additionally provided to contribute to the stability of the system in terms of DC-link voltage and PCC- .

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents thereof are intended to be embraced therein It should be interpreted.

50. 계통측 컨버터 제어기 60. 발전기측 컨버터 제어기
70. DC-link 전압 제어기 80. 관성 제어기50. System-side converter controller 60. Generator-side converter controller
70. DC-link voltage controller 80. Inertial controller

Claims (17)

정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 모듈;
DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 모듈;으로 포함하고,
풍력발전기의 제어를 위한 유효전력/토크 기준값(P ref / T ref )에 얻어진 보조 출력값(ΔP/ΔT)을 더하여 새로운 기준값(P* ref / T* ref )을 발전기측 컨버터 제어기로 입력하여 DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 제어하는 관성 제어기가 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.A first inertia control module using a change amount of a DC-link voltage from a normal value ( V DC drop);
And a second inertia control module using a rate of change per unit time of the DC-link voltage,
And a new reference value P * ref / T * ref is input to the generator-side converter controller by adding the obtained auxiliary output value P / T to the active power / torque reference value P ref / T ref for controlling the wind power generator, wherein the inertia controller is configured to control the rotor inertia to absorb or release kinetic energy when the voltage of the link changes. 제 1 항에 있어서, DC-link 전압 감소의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 방출을 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) > 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 증가되고,
DC-link 전압 증가의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 흡수를 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) < 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 감소되는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.2. The method of claim 1, wherein in case of DC-link voltage reduction, the final input reference value (P * ref / T * ref ) is increased to an auxiliary output value (DELTA P / DELTA T) > 0 for inertial energy release of the generator rotor,
(P * ref / T * ref ) is reduced to an auxiliary output value (DELTA P / DELTA T) < 0 for absorbing the inertia energy of the generator rotor in the case of a DC-link voltage increase. Wind Power Inertia Control System in Grid. 계통연계점에서의 기준전압 크기를 도출하고, 위상각과 기준전압을 변환하여 계통측 컨버터로 입력하는 계통측 컨버터 제어기;
발전기측 컨버터로 입력되는 전압과 전류를 측정하여 유효전력 출력을 계산하고, d축과 q축 성분 전압 기준치 출력을 변환하여 발전기측 컨버터로 입력하는 발전기측 컨버터 제어기;
DC-Link의 전압과 기준 DC-Link의 전압을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값을 출력하여 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 DC-link 전압 제어기;
DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 제어하는 관성 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.A system side converter controller that derives the reference voltage magnitude at the grid connection point, converts the phase angle and reference voltage and inputs the same to the system side converter;
A generator-side converter controller for measuring a voltage and a current input to the generator-side converter to calculate an active power output, converting the d- axis and q- axis component voltage reference output, and inputting the output to the generator-side converter;
A DC-link voltage controller that compares the voltage of the DC-Link with the voltage of the reference DC-Link to output the output reference value of the generator itself and inputs the output reference value to the generator side converter controller;
And an inertia controller that controls the rotor inertia to absorb or release kinetic energy when the DC-link voltage changes. 제 3 항에 있어서, 계통측 컨버터 제어기는,
유/무효전력 제어를 사용하지 않고 전압-위상고정 제어를 사용하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.4. The system according to claim 3, wherein the system-
A wind turbine inertial control system in an inverter-based stand-alone microgrid characterized by the use of voltage-phase fixed control without using wired / reactive power control. 제 3 항에 있어서, 계통측 컨버터 제어기는,
풍력발전기가 계통에 연결되는 계통연계점에서의 전압(V PCC )을 받아와서 계통연계점 전압 기준치(V * PCC ) 와 비교하여 기준 전압 크기(|V * |)를 도출하고,
풍력발전기의 출력을 제어하기 위한 위상각(δ)와|V * |를 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * sabc )으로 변환한 후 계통측 컨버터의 신호로 입력하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.4. The system according to claim 3, wherein the system-
( V PCC ) at the grid connection point where the wind turbine is connected to the grid and derives the reference voltage magnitude ( V * |) by comparing it with the grid connection point voltage reference value ( V * PCC )
The phase angles (δ) and (|) for controlling the output of the wind turbine generator V * is converted to a three-phase voltage ( V * sabc ) using a converter and then input as a signal of a system side converter. The wind power generation inertia control system in an inverter-based standalone microgrid. 제 3 항에 있어서, 발전기측 컨버터 제어기는,
풍력발전기에서 나와 발전기측 컨버터로 입력되는 전압(V m,abc )과 전류(i m,abc ) 를 측정하여 변환기를 사용해 d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )하고,
변환된 성분은 발전기측 컨버터 제어기로 입력되어 d축과 q축 성분 전압 기준치(V * mq , V * md ) 출력으로 발생하고, 해당 출력값은 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * mabc )으로 변환한 후 발전기측 컨버터의 신호로 입력하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.The generator-side converter controller according to claim 3,
By measuring out of the wind turbine generator side converter voltage (V m, abc) and the current input to the (i m, abc) with the converter converts the d-axis and q-axis components (i md, i mq, V md, V mq )
The converted component is input to the generator-side converter controller, and is generated as the d- axis and q- axis component voltage reference values ( V * mq, V * md ), and the output value is converted into a three-phase voltage ( V * mabc ) And the input signal is input to the inverter as a signal of the back-generator-side converter. 제 6 항에 있어서, d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )은,
Figure 112016004732096-pat00003
으로 풍력발전기의 유효전력 출력을 계산하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.The method of claim 6, wherein the conversion (i md, mq i, V md, mq V) to the d-axis and q-axis component,
Figure 112016004732096-pat00003
Wherein the active power output of the wind turbine generator is calculated based on the input power of the wind turbine generator. 제 3 항에 있어서, DC-Link 전압 제어기는,
유효 전력을 제어하기 위해 발전기측 컨버터로 입력되는 기준 q축 전류값(I * mq )으로 DC-Link 전압 제어기를 통해 나온 출력값이 입력되도록 하고,
DC-Link의 전압(V DC )과 기준 DC-Link의 전압(V * DC )을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값(P ref )을 출력하여 발전기 자체의 출력(P)을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.4. The DC-link voltage controller according to claim 3,
In order to control the active power, an output value outputted through the DC-Link voltage controller is inputted to the reference q-axis current value ( I * mq ) input to the generator side converter,
Characterized in that by comparing the voltage (V * DC) of the voltage of the DC-Link (V DC) and a reference DC-Link output the output reference value (P ref) of the generator itself to maintain a constant output (P) of the generator itself, Wind Turbine Inertia Control System in Inverter Based Standalone Micro Grid. 제 3 항에 있어서, 관성 제어기는,
정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 모듈과,
DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.4. The apparatus of claim 3, wherein the inertia controller comprises:
A first inertia control module using a change amount of a DC-link voltage ( V DC drop) from a normal value,
And a second inertia control module using a rate of change of the DC-link voltage per unit time. 제 3 항 또는 제 9 항에 있어서, 관성 제어기에서 얻어진 결과 값(P* ref , T* ref )은 전력 혹은 토크를 제어하는 컨버터에 입력되어 DC-link 전압이 하락하거나 증가할 때, 발전기에서 관성력을 활용하여 추가 출력을 내도록 하여 DC-link 전압의 변동을 완화시키는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 시스템.10. The method according to claim 3 or 9, wherein the result (P * ref , T * ref ) obtained in the inertia controller is input to a converter that controls power or torque so that when the DC- And the DC-link voltage is mitigated by allowing the output of the DC-link voltage to be mitigated by utilizing the DC-link voltage. 정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하는 제 1 관성 제어 단계;
DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 제 2 관성 제어 단계;
풍력발전기의 제어를 위한 유효전력/토크 기준값(P ref / T ref )에 제 1,2 관성 제어 단계에서 얻어진 보조 출력값(ΔP/ΔT)을 더하여 새로운 기준값(P* ref / T* ref )을 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법.A first inertia control step using a change amount of a DC-link voltage ( V DC droop) from a normal value;
A second inertia control step using a rate of change per unit time of the DC-link voltage;
A new reference value P * ref / T * ref is added to the active power / torque reference value P ref / T ref for controlling the wind power generator by adding the auxiliary output value AP / Side inverter controller based on the output of the inverter controller. 제 11 항에 있어서, DC-link 전압 감소의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 방출을 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) > 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 증가되고,
DC-link 전압 증가의 경우에는 발전기 회전자의 관성 에너지 흡수를 위하여 보조 출력값(ΔP/ΔT) < 0 으로 최종 입력기준값 (P* ref / T* ref )이 감소되는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법.12. The method of claim 11, wherein in case of DC-link voltage reduction, the final input reference value (P * ref / T * ref ) is increased to an auxiliary output value (DELTA P / DELTA T) > 0 for inertial energy release of the generator rotor,
(P * ref / T * ref ) is reduced to an auxiliary output value (DELTA P / DELTA T) < 0 for absorbing the inertia energy of the generator rotor in the case of a DC-link voltage increase. Method of controlling wind power inertia in a grid. 계통연계점에서의 기준전압 크기를 도출하고, 위상각과 기준전압을 변환하여 계통측 컨버터로 입력하는 계통측 컨버터 제어 단계;
발전기측 컨버터로 입력되는 전압과 전류를 측정하여 유효전력 출력을 계산하고, d축과 q축 성분 전압 기준치 출력을 변환하여 발전기측 컨버터로 입력하는 발전기측 컨버터 제어 단계;
DC-Link의 전압과 기준 DC-Link의 전압을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값을 출력하여 발전기측 컨버터 제어기로 입력하는 DC-link 전압 제어 단계;
DC-link 전압 변화 시 회전자 관성이 운동에너지를 흡수하거나 방출하도록 제어하는 관성 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법.A system side converter control step of deriving a reference voltage magnitude at the grid connection point, converting the phase angle and the reference voltage, and inputting the same to the system side converter;
A generator-side converter control step of measuring a voltage and a current input to the generator-side converter to calculate an active power output, converting the d- axis and q- axis component voltage reference output, and inputting the output to the generator-side converter;
A DC-link voltage control step of comparing the voltage of the DC-Link with the voltage of the reference DC-Link to output the output reference value of the generator itself and inputting the output reference value to the generator side converter controller;
And an inertia control step of controlling the rotor inertia to absorb or release the kinetic energy at the DC-link voltage change. 제 13 항에 있어서, 계통측 컨버터 제어 단계는,
풍력발전기가 계통에 연결되는 계통연계점에서의 전압(V PCC )을 받아와서 계통연계점 전압 기준치(V * PCC ) 와 비교하여 기준 전압 크기(|V * |)를 도출하는 단계와,
풍력발전기의 출력을 제어하기 위한 위상각(δ)와|V * |를 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * sabc )으로 변환한 후 계통측 컨버터의 신호로 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법.14. The method according to claim 13, wherein the system-
Receiving a voltage ( V PCC ) at a grid connection point to which the wind turbine is connected to the grid and deriving a reference voltage magnitude (| V * |) by comparing it with a grid connection point voltage reference value ( V * PCC )
The phase angles (δ) and (|) for controlling the output of the wind turbine generator V * | a three-phase voltage (V * sabc) in a manner controlling a wind power inertia in the drive-based stand-alone micro-grid characterized in that comprises a step of inputting a signal of a grid-side converter and then converted using the converter. 제 13 항에 있어서, 발전기측 컨버터 제어 단계는,
풍력발전기에서 나와 발전기측 컨버터로 입력되는 전압(V m,abc )과 전류(i m,abc ) 를 측정하여 변환기를 사용해 d축과 q축 성분으로 변환(i md , i mq , V md , V mq )하는 단계와,
변환된 성분은 발전기측 컨버터 제어기로 입력되어 d축과 q축 성분 전압 기준치(V * mq , V * md ) 출력으로 발생하는 단계와,
해당 출력값은 변환기를 사용하여 삼상 전압(V * mabc )으로 변환한 후 발전기측 컨버터의 신호로 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법.14. The method according to claim 13, wherein the generator-
By measuring out of the wind turbine generator side converter voltage (V m, abc) and the current input to the (i m, abc) with the converter converts the d-axis and q-axis components (i md, i mq, V md, V mq )
The converted component is input to the generator-side converter controller and is generated at the d- axis and q- axis component voltage reference values ( V * mq, V * md )
And converting the output value into a three-phase voltage ( V * mabc ) using a converter and then inputting the converted three-phase voltage into a signal of a generator-side converter. 제 13 항에 있어서, DC-Link 전압 제어 단계는,
유효 전력을 제어하기 위해 발전기측 컨버터로 입력되는 기준 q축 전류값(I * mq )으로 DC-Link 전압 제어기를 통해 나온 출력값이 입력되도록 하는 단계와,
DC-Link의 전압(V DC )과 기준 DC-Link의 전압(V * DC )을 비교하여 발전기 자체의 출력 기준값(P ref )을 출력하여 발전기 자체의 출력(P)을 일정하게 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법.14. The method of claim 13, wherein the DC-Link voltage control step comprises:
A step of inputting an output value through a DC-Link voltage controller with a reference q-axis current value ( I * mq ) input to a generator-side converter to control active power,
By comparing the voltage (V * DC) of the voltage of the DC-Link (V DC) and a reference DC-Link output the output reference value (P ref) of the generator itself by the step of maintaining a constant output (P) of the generator itself, Wherein the inertia control method comprises the steps of: 제 13 항에 있어서, 관성 제어 단계는,
정상치로부터의 DC-link 전압의 변화량(V DC 드룹)을 이용하고, DC-link 전압의 시간당 변화율을 이용하는 것을 특징으로 하는 인버터 기반 독립형 마이크로그리드에서의 풍력발전 관성 제어 방법.

14. The method of claim 13, wherein the inertia control step comprises:
( V DC drop) of a DC-link voltage from a steady state and a rate of change per unit time of a DC-link voltage is used.

KR1020160005345A 2016-01-15 2016-01-15 System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid KR101673527B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160005345A KR101673527B1 (en) 2016-01-15 2016-01-15 System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160005345A KR101673527B1 (en) 2016-01-15 2016-01-15 System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101673527B1 true KR101673527B1 (en) 2016-11-07

Family

ID=57529781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160005345A KR101673527B1 (en) 2016-01-15 2016-01-15 System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101673527B1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106849106A (en) * 2016-12-07 2017-06-13 湖南大学 DC distribution net system voltage flexible control method
CN107069831A (en) * 2017-03-13 2017-08-18 湖南大学 A kind of droop control method
KR20180080037A (en) * 2017-01-03 2018-07-11 엘지전자 주식회사 Parallel generation system and method for controlling the same
KR20180093436A (en) 2017-02-13 2018-08-22 정주섭 The Power Conversion Apparatus
KR20180093759A (en) 2017-04-19 2018-08-22 정주섭 The Power Conversion Apparatus
CN108830013A (en) * 2018-06-29 2018-11-16 上海电力学院 Inertia time constant appraisal procedure under a kind of system disturbance based on theorem of kinetic energy
KR20190080624A (en) 2017-12-28 2019-07-08 효성중공업 주식회사 Method for controlling sub-module levels of Modular Multilevel Converter for fluctuations reduction of power grid frequency
EP3654521A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-20 General Electric Company System and method for mitigating overvoltage on a dc link of a power converter
KR20200144410A (en) 2019-06-18 2020-12-29 연세대학교 산학협력단 Control System and Method of Renewable Energy Generator for Improving Frequency Stability
CN114285078A (en) * 2021-12-27 2022-04-05 南京南瑞继保电气有限公司 Control method, device, equipment and medium for power grid support type wind power generation system
KR20230039209A (en) * 2021-09-14 2023-03-21 연세대학교 산학협력단 Frequency adjustment system of photovoltaic generater using output power control

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100064492A (en) * 2008-12-05 2010-06-15 한국전기연구원 Power conditioning wind power generation system using energy storage device and thereof control method
KR101318124B1 (en) 2013-06-24 2013-10-16 전북대학교산학협력단 Inertial control method for wind turbine
KR20140057760A (en) * 2012-11-05 2014-05-14 한국전기연구원 Limitation method of the current and regeneration power reference using the grid-side converter capacity connected with utility grid
KR20140081058A (en) * 2012-12-21 2014-07-01 대우조선해양 주식회사 Method for controlling reactive power of onshore wind power generator in high voltage ride through of the power grid
KR101450147B1 (en) 2014-08-05 2014-10-13 전북대학교산학협력단 Inertial control method of wind turbines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100064492A (en) * 2008-12-05 2010-06-15 한국전기연구원 Power conditioning wind power generation system using energy storage device and thereof control method
KR20140057760A (en) * 2012-11-05 2014-05-14 한국전기연구원 Limitation method of the current and regeneration power reference using the grid-side converter capacity connected with utility grid
KR20140081058A (en) * 2012-12-21 2014-07-01 대우조선해양 주식회사 Method for controlling reactive power of onshore wind power generator in high voltage ride through of the power grid
KR101318124B1 (en) 2013-06-24 2013-10-16 전북대학교산학협력단 Inertial control method for wind turbine
KR101450147B1 (en) 2014-08-05 2014-10-13 전북대학교산학협력단 Inertial control method of wind turbines

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106849106B (en) * 2016-12-07 2019-11-12 湖南大学 DC distribution net system voltage flexible control method
CN106849106A (en) * 2016-12-07 2017-06-13 湖南大学 DC distribution net system voltage flexible control method
KR20180080037A (en) * 2017-01-03 2018-07-11 엘지전자 주식회사 Parallel generation system and method for controlling the same
KR101902408B1 (en) * 2017-01-03 2018-09-28 엘지전자 주식회사 Parallel generation system and method for controlling the same
KR20180093436A (en) 2017-02-13 2018-08-22 정주섭 The Power Conversion Apparatus
CN107069831A (en) * 2017-03-13 2017-08-18 湖南大学 A kind of droop control method
CN107069831B (en) * 2017-03-13 2019-12-06 湖南大学 droop control method
KR20180093759A (en) 2017-04-19 2018-08-22 정주섭 The Power Conversion Apparatus
KR20190080624A (en) 2017-12-28 2019-07-08 효성중공업 주식회사 Method for controlling sub-module levels of Modular Multilevel Converter for fluctuations reduction of power grid frequency
CN108830013A (en) * 2018-06-29 2018-11-16 上海电力学院 Inertia time constant appraisal procedure under a kind of system disturbance based on theorem of kinetic energy
CN108830013B (en) * 2018-06-29 2021-05-04 上海电力学院 Method for evaluating inertia time constant under system disturbance based on kinetic energy theorem
EP3654521A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-20 General Electric Company System and method for mitigating overvoltage on a dc link of a power converter
US11114839B2 (en) 2018-11-16 2021-09-07 General Electric Company System and method for mitigating overvoltage on a DC link of a power converter
KR20200144410A (en) 2019-06-18 2020-12-29 연세대학교 산학협력단 Control System and Method of Renewable Energy Generator for Improving Frequency Stability
KR20230039209A (en) * 2021-09-14 2023-03-21 연세대학교 산학협력단 Frequency adjustment system of photovoltaic generater using output power control
KR102559561B1 (en) 2021-09-14 2023-07-24 연세대학교 산학협력단 Frequency adjustment system of photovoltaic generater using output power control
CN114285078A (en) * 2021-12-27 2022-04-05 南京南瑞继保电气有限公司 Control method, device, equipment and medium for power grid support type wind power generation system
CN114285078B (en) * 2021-12-27 2023-11-17 南京南瑞继保电气有限公司 Control method, device, equipment and medium of grid-supported wind power generation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101673527B1 (en) System and Method for controlling Wind Turbine Inertial in Inverter Based Stand Alone Microgrid
Liu et al. Avoiding frequency second dip in power unreserved control during wind power rotational speed recovery
EP2606548B1 (en) Method of controlling a grid side converter of a wind turbine and system suitable therefore
WO2018230071A1 (en) New energy source integrated power conversion device
JP5664889B1 (en) Inertia control method of wind power generator based on time-varying droop
KR101034276B1 (en) Power Conditioning Wind Power Generation System Using Energy Storage Device and thereof Control Method
US11774994B2 (en) Method for current limitation of a virtual synchronous machine
JP6735039B1 (en) Grid-connected inverter and grid frequency fluctuation suppression method
Abdou et al. Application of STATCOM to improve the LVRT of DFIG during RSC fire-through fault
JP2013162623A (en) Power supply system
US8861239B2 (en) Regulating output characteristics of static energy supply units
KR101951117B1 (en) Control System For Wind Power Generating
JP2011015493A (en) Distributed power supply device
JP2019003454A (en) Ac-dc converter control system
Yu et al. Control design and implementation of a spiral spring energy storage system connected to a grid via PMSG
JP2019154219A (en) Control arrangement and control method
Mendis et al. Control coordination of a wind turbine generator and a battery storage unit in a remote area power supply system
Sun et al. Improved vsg control for type-iv wind turbine generator considering operation limitations
JP5575599B2 (en) Reactive power compensator and control method thereof
El Karkri et al. LVRT and HVRT control strategies of Doubly-Fed Induction Generator
Marei et al. Modeling and dynamic analysis of gearless variable-speed permanent magnet synchronous generator based wind energy conversion system
Singh et al. Power control of dfig using back to back converters (PWM technique)
Srinivas et al. Control Of Generator And Load Side Converters For Stand-Alone Variable Speed Wind Turbine
Wen et al. Nine-switch-converter-based DFIG wind power system and its dynamic DC voltage assigned approach for low voltage riding through (LVRT)
Thomas et al. Analysis and validation of low voltage ride-through capability for DFIG based wind energy conversion system under symmetrical grid voltage sags

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191216

Year of fee payment: 4