KR20090096849A - 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법 - Google Patents

이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 권선형 유도기를 발전기로 사용하는 이중여자 유도형 풍력발전기에서 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량 및 계통 전압과, 계통 운영자의 직접 제어 여부 등의 조건에 따라 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력을 자동으로 제어하는 것으로서 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값을 설정하고, 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량을 제어할 경우에 무효전력 기준값을 계통측 컨버터의 무효전력과 고정자의 무효전력으로 분배하며, 분배한 고정자 무효전력으로 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하고, 분배한 계통측 컨버터의 무효전력으로 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하며, 계산한 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값과 상기 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값에 따라 회전자측 컨버터와 상기 계통측 컨버터의 구동을 제어한다.
이중여자, 풍력발전기, 무효전력, 계통측 컨버터, 회전자측 컨버터, 무효분전류, 권선형유도기, 고정자

Description

이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법{Method for controlling reactive power of double-fed induction type wind generator}
본 발명은 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 권선형 유도기를 발전기로 사용하는 이중여자 유도형 풍력발전기(double-fed induction type wind generator)에 있어서, 발전량 및 계통 전압과, 계통 운영자의 직접 제어 여부 등의 조건에 따라 풍력 발전기의 무효전력을 자동으로 제어하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는 하나의 무효전력 발생원을 구비하고 있으나, 이중여자 유도형 풍력발전기는 2개의 무효전력 발생원을 구비하고 있다. 즉, 이중여자 유도형 풍력발전기는 2개의 무효전력 발생원으로 계통측 컨버터와, 발전기의 고정자를 구비하고 있다.
상기 계통측 컨버터는 유효전력과 무효전력을 분리하여 제어할 수 있다. 그리고 상기 이중여자 유도형 풍력발전기에서 고정자의 무효전력은 자화 에너지에 관 련된다.
상기 이중여자 유도형 풍력발전기로 권선형 유도기를 사용할 수 있다. 상기 권선형 유도기는 고정자와 회전자에 자화 에너지를 공급할 수 있으며, 고정자와 회전자에 공급되는 자화 에너지의 총량은 일정하다.
만일 회전자측 컨버터에서 회전자에 필요 이상의 자화 에너지를 공급할 경우에 이중여자 유도형 풍력발전기에서 필요로 하는 자화 에너지를 초과한 자화 에너지는 고정자를 통해서 계통으로 유입된다. 이와 반대로 회전자에 공급되는 자화 에너지가 부족할 경우에는 고정자로 자화 에너지가 유입된다.
고정자의 자화 에너지는 대부분이 무효전력으로서 회전자측 컨버터를 제어하여 고정자의 무효전력을 제어할 수 있다.
무효전력 제어의 부수적인 효과는 계통에서 이중여자 유도형 풍력발전기가 연결된 지점의 전압을 제어할 수 있다는 것이다. 세계적으로 계통 운영자들이 풍력발전기가 계통 전압 제어 기능도 요구하고 있다.
도 1은 종래의 무효전력 제어방법의 일 예를 보인 신호흐름도이다. 도 1을 참조하면, 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력은 사전에 결정된 역률 기준값에 따라 운전되는 것으로서 역률 기준값과 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량을 이용하여 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값을 계산한다(S100).
상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값이 계산되면, 사전에 정해진 비율에 따라 고정자의 무효전력 기준값과 계통측 컨버터의 무효전력 기준값을 계산한다(S102). 상기 무효전력 기준값의 계산은 통상적으로 계통측 컨버터의 역률이 '1'로 되게 하고, 고정자의 무효전력을 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력으로 계산한다.
상기 고정자의 무효전력 기준값과 계통측 컨버터의 무효전력 기준값이 계산되면, 계산된 고정자의 무효전력 기준값과 계통측 컨버터의 무효전력 기준값들 각각으로부터 회전자측 컨버터와 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하고(S104), 계산한 무효분 전류 기준값에 따라 회전자측 컨버터와 계통측 컨버터를 각기 제어한다(S106).
최근에 계통 운영자는 이중여자 유도형 풍력발전기가 계통전압의 제어에 기여하기를 요구하고 있다. 그러나 상기한 종래의 제어방법으로는 계통전압의 제어를 담당할 수 있는 제어기가 준비되어 있지 않았다.
그리고 회전자측 컨버터와 계통측 컨버터들 각각의 유효분 전류 최대값과 무효분 전류 최대값이 사전에 결정되어 있으므로 이중여자 유도형 풍력발전기의 운전 중에는 유효분 전류 최대값과 무효분 전류 최대값을 변경할 수 없다.
또한 고정자의 무효전력과 회전자측 컨버터의 무효분 전류를 비례관계로 설정함으로써 이중여자 유도형 풍력발전기의 회전속도, 발전량 및 계통 전압 등이 가변될 경우에 고정자의 무효전력을 정확하게 제어하지 못하게 되었다.
그러므로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이중여자 유도형 풍력발전기가 발전량, 계통전압 및 계통 운영자의 지령값에 따라 스스로 무효전력을 제어하도록 하여 풍력발전기가 신뢰성이 있는 전력을 계통으로 공급할 수 있도록 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법을 제공한다.
본 발명의 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법은, 컨트롤러가 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값을 설정하는 과정과, 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량을 제어할 경우에 상기 설정한 무효전력 기준값을 계통측 컨버터의 무효전력과 고정자의 무효전력으로 분배하는 과정과, 상기 분배한 고정자의 무효전력으로 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하고, 상기 분배한 계통측 컨버터의 무효전력으로 상기 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하는 과정과, 상기 계산한 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값과 상기 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값에 따라 상기 회전자측 컨버터 및 상기 계통측 컨버터의 구동을 각기 제어하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값의 설정은 외부의 계통 운영자로부터 무효전력 기준값을 입력하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값의 설정은 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 역률을 제어할 경우에 역률 기준값과 발전량으로부터 무효전력 기준값을 계산하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 역률 기준값과 발전량으로부터 무효전력 기준값의 계산은 비례(Proportional) 제어기를 사용하여 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값의 설정은 계통 연계점의 단자전압으로 계통 전압이 정상 범위를 유지하도록 하는 무효전력 기준값을 계산하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 계통 전압이 정상 범위를 유지하도록 하는 무효전력 기준값의 계산은 비례적분(Proportional Integral) 제어기로 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 계통측 컨버터의 무효전력과 고정자의 무효전력의 분배는 미리 설정된 룩업 테이블을 사용하여 분배하는 것을 특징으로 한다.
상기 룩업 테이블은 다음의 수학식 1을 만족하게 계통측 컨버터의 무효전력과 고정자의 무효전력을 분배하는 것을 특징으로 한다.
수학식 1
QWT = QGSC + QStator + QFilter
여기서, QWT는 무효전력이고, QGSC는 계통측 컨버터의 무효전력이며, QStator는 고정자의 무효전력이며, QFilter는 계통측 컨버터의 출력단에 구비되어 있는 전력용 필터에서 발생되는 무효전력이다.
상기 고정자 무효전력으로 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값의 계산은 비례적분 제어기로 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량을 제어하지 않을 경우에 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값을 계통측 컨버터의 무효전력 기준값으로 설정하는 과정과, 상기 설정한 계통측 컨버터의 무효전력 기준값으로 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하여 계통측 컨버터의 구동을 제어하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 계통측 컨버터의 무효전력 기준값으로 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값 계산은 비례 제어기로 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 회전자측 컨버터의 무효분 전류 최대값 및 계통측 컨버터의 무효분 전류 최대값을 계산하는 과정과, 상기 계산한 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값 및 상기 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값들 각각이 상기 계산한 상기 회전자측 컨버터의 무효분 전류 최대값 및 계통측 컨버터의 무효분 전류 최대값들 각각보다 클 경우에 상기 회전자측 컨버터의 무효분 전류 최대값 및 계통측 컨버터의 무효분 전류 최대값 이하로 각기 제한하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 권선형 유도기를 발전기로 사용하는 이중여자 유도형 풍력발전기에서 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량 및 계통 전압과, 계통 운영자의 직접 제어 여부 등의 조건에 따라 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력을 자동으로 제어하는 것으로서 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어를 계통 전압제어 와 역률 제어로 자유롭게 전환할 수 있다.
또한 본 발명은 고정자의 무효전력을 제어하기 위하여 비례적분 제어기를 사용하므로 정확한 제어가 가능하며, 무효분 전류의 최대값이 고정되어 있지 않으므로 설계된 정격 범위에서 이중여자 유도형 풍력발전기를 최대한 활용할 수 있으며, 계통 운영자의 요구에 따라서 풍력발전기의 무효전력을 제어할 수 있어 이중여자 유도형 풍력발전기가 계통이 신뢰할 수 있는 전력공급원으로 작용할 수 있는 등의 효과가 있다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 2는 본 발명의 무효전력 제어방법이 적용되는 이중여자 유도형 풍력 발전기의 구동장치의 구성을 개략적으로 보인 블록도이다. 여기서, 부호 200은 풍력에 의해 회전하는 블레이드이다. 상기 블레이드(200)의 회전축에는 이중여자 유도형 풍력발전기(210)가 연결되어 상기 블레이드(200)가 회전함에 따라 상기 이중여자 유도형 풍력발전기(210)가 고정자에서 전력을 발생한다. 상기 이중여자 유도형 풍력발전기(210)가 발생한 전력은 스위치(220)를 통해 계통으로 공급된다.
부호 230은 컨트롤러이다. 상기 컨트롤러(230)는 상기 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 회전자측 무효전력과 계통측 무효전력을 제어한다.
부호 240은 회전자측 컨버터이다. 상기 회전자측 컨버터(240)는 상기 컨트롤러(230)의 제어에 따라 구동되어 상기 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 회전자측의 무효전력을 조절한다.
부호 250은 계통측 컨버터이다. 상기 계통측 컨버터(250)는 상기 컨트롤러(230)의 제어에 따라 구동되어 상기 이중여자 유도형 풍력발전기(210)가 계통으로 공급하는 계통측의 무효전력을 조절한다.
상기 회전자측 컨버터(240) 및 상기 계통측 컨버터(250)의 사이에는 커패시터(260)가 구비되어 직류단 전압을 생성하고, 생성한 직류단 전압은 상기 컨트롤러(230)로 입력되어 상기 컨트롤러(230)가 무효전력을 제어하는데 사용한다.
이러한 구성의 구동장치에 적용되는 본 발명의 무효전력 제어방법은 도 3에 도시된 바와 같이 컨트롤러(230)는 상기 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 최대 값과, 상기 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값을 계산한다(S300).
상기 회전자측 컨버터(240) 및 상기 계통측 컨버터(250)의 순시 전류의 정격은 설계과정에서 결정된다. 그리고 상기 회전자측 컨버터(240) 및 상기 계통측 컨버터(250)의 유효분 전류의 기준값은 직류단 전압 제어와 발전량 제어에 의해서 결 정된다. 상기 회전자측 컨버터(240) 및 상기 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류가 최대로 가능한 값은 순시 전류의 정격과 유효분 전류 기준값으로부터 계산할 수 있다.
상기 회전자측 컨버터(240) 및 상기 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대 값이 계산되면, 상기 컨트롤러(230)는 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값을 계산한다.
여기서, 무효전력 기준값의 계산은 3가지 방법이 있다. 먼저 상기 컨트롤러(230)는 계통 운영자가 계통의 상황에 따라 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력을 외부에서 제어하는지의 여부를 판단한다(S302). 상기 판단 결과 계통 운영자가 계통의 상황에 따라 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력을 외부에서 제어할 경우에 계통 운영자가 입력한 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값을 설정한다(S304).
그리고 상기 판단 결과 계통 운영자가 계통의 상황에 따라 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력을 외부에서 제어하지 않을 경우에 상기 컨트롤러(230)는 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 역률을 제어하는지의 여부를 판단한다(S06). 상기 판단 결과 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 역률을 제어할 경우에 상기 컨트롤러(230)는 비례(Proportional) 제어기를 사용하여 역률 기준값과 발전량으로부터 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값을 계산하여 설정한다(S308).
또한 상기 판단 결과 계통 운영자가 계통의 상황에 따라 이중여자 유도형 풍 력발전기(210)의 무효전력을 외부에서 제어하지 않고, 또한 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 역률을 제어하지 않을 경우에 상기 컨트롤러(230)는 비례적분(Proportional Integral) 제어기를 사용하여 계통 연계점의 단자전압으로 계통 전압을 정상 범위로 유지할 수 있도록 하는 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값을 계산하여 설정한다(S310).
이와 같이 하여 무효전력 기준값이 설정되면, 상기 컨트롤러(230)는 현재 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 발전량을 제어하는지의 여부를 판단한다(S312). 즉, 상기 컨트롤러(230)는 스위치(220)의 현재 상태를 확인하여, 스위치(220)가 개방되어 있을 경우에 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 발전량을 제어하지 않는 것으로 판단하고, 스위치(220)가 접속되어 있을 경우에 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 발전량을 제어하는 것으로 판단한다.
상기 판단 결과 스위치(220)가 접속되어 있는 것으로서 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 발전량을 제어할 경우에 상기 컨트롤러(230)는 미리 저장되어 있는 룩업 테이블을 이용하여, 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값을 계통측 컨버터(250)의 무효전력과 고정자의 무효전력으로 분배한다(S314).
예를 들면, 상기 컨트롤러(230)에는 도 4에 도시된 바와 같이 룩업 테이블이 미리 저장되어 있는 것으로서 상기 컨트롤러(230)는 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값(QWT)을 계통측 컨버터(250)의 무효전력(QGSC)과 고정자의 무효전력(QStator)으로 분배한다.
여기서, 계통측 컨버터(250)의 출력단에는 LC 형태의 전력용 필터가 구비되어 있으므로 전력용 필터에서 발생되는 무효전력(QFilter)을 고려해야 되는 것으로서 다음의 수학식 1을 만족할 수 있도록 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값(QWT)을 계통측 컨버터(250)의 무효전력(QGSC)과 고정자의 무효전력(QStator)으로 분배한다.
QWT = QGSC + QStator + QFilter
그리고 상기 컨트롤러(230)는 상기 분배한 고정자의 무효전력으로부터 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값을 계산한다(S316). 이때, 상기 컨트롤러(230)는 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 회전속도, 발전량 및 계통 전압이 변동해도 고정자 무효전력을 정확하게 제어하기 위해서 비례적분(Proportional Integral) 제어기를 사용하여 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값을 계산한다.
상기 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값이 계산되면, 상기 컨트롤러(230)는 계산된 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값을 상기 계산된 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 최대값 이하로 제한한다(S318). 즉, 상기 컨트롤러(230)는 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값과 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 최대값을 비교하고, 비교 결과 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값이 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 최대값보다 작을 경우에 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값을 그대로 설정하고, 비교 결과 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값이 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 최대값보다 클 경우에 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값을 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 최대값으로 설정한다.
상기 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값이 설정되면, 상기 컨트롤러(230)는 비례제어기를 사용하여, 상기 분배된 계통측 컨버터(250)의 무효전력으로부터 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 계산한다(S320). 여기서, 상기 계통측 컨버터(250)의 무효전력은 무효분 전류 및 무효분 전압에 비례하므로 상기 컨트롤러(230)는 간단한 비례식을 이용하며 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 계산할 수 있다.
상기 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계산되면, 상기 컨트롤러(230)는 계산된 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 상기 계산된 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값 이하로 제한한다(S322). 즉, 상기 컨트롤러(230)는 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값과 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값을 비교하고, 비교 결과 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값보다 작을 경우에 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 그대로 설정하고, 비교 결과 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값보다 클 경우에 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값으로 설정한다.
이와 같이 하여 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값 및 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계산되면, 상기 컨트롤러(230)는 상기 계산된 회전자측 컨버터(240)의 무효분 전류 기준값 및 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값에 따라 회전자측 컨버터(240) 및 계통측 컨버터(250)의 구동을 제어하여 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력을 조절한다(S324).
그리고 상기 단계(S312)에서 상기 스위치(220)가 개방되어 상기 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 발전량을 제어하지 않을 경우에 상기 컨트롤러(230)는 상기 이중여자 유도형 풍력발전기(210)의 무효전력 기준값을 계통측 컨버터(250)의 무효전력 기준값으로 설정한다(S326).
상기 계통측 컨버터(250)의 무효전력 기준값이 설정되면, 상기 컨트롤러(230)는 비례제어기를 사용하여, 상기 분배된 계통측 컨버터(250)의 무효전력으로부터 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 계산한다(S328). 여기서, 상기 계통측 컨버터(250)의 무효전력은 무효분 전류 및 무효분 전압에 비례하므로 상기 컨트롤러(230)는 간단한 비례식을 이용하며 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 계산할 수 있다.
상기 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계산되면, 상기 컨트롤러(230)는 계산된 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 상기 계산된 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값 이하로 제한한다(S330). 즉, 상기 컨트롤러(230)는 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값과 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값을 비교하고, 비교 결과 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값보다 작을 경우에 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 그대로 설정하고, 비교 결과 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값보다 클 경우에 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값을 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 최대값으로 설정한다.
이와 같이 하여 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값이 계산되면, 상기 컨트롤러(230)는 상기 계산된 계통측 컨버터(250)의 무효분 전류 기준값에 따라 계통측 컨버터(250)의 구동을 제어하여 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력을 조절한다(S332).
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 무효전력 제어방법의 일 예를 보인 신호흐름도,
도 2는 본 발명의 무효전력 제어방법이 적용되는 이중여자 유도형 풍력 발전기의 구동장치의 구성을 개략적으로 보인 블록도,
도 3은 본 발명의 무효전력 제어방법의 바람직한 실시 예의 동작을 보인 신호흐름도, 및
도 4는 도 3은 본 발명의 무효전력 제어방법에서 컨트롤러에 미리 저장되어 있는 룩업 테이블의 그래프를 보인 도면이다.

Claims (12)

  1. 컨트롤러가 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값을 설정하는 과정;
    상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량을 제어할 경우에 상기 설정한 무효전력 기준값을 계통측 컨버터의 무효전력과 고정자의 무효전력으로 분배하는 과정;
    상기 분배한 고정자의 무효전력으로 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하고, 상기 분배한 계통측 컨버터의 무효전력으로 상기 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하는 과정; 및
    상기 계산한 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값과 상기 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값에 따라 상기 회전자측 컨버터 및 상기 계통측 컨버터의 구동을 각기 제어하는 과정을 포함하여 이루어지는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값의 설정은;
    외부의 계통 운영자로부터 무효전력 기준값을 입력하여 설정하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값의 설정은;
    상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 역률을 제어할 경우에 역률 기준값과 발전량으로부터 무효전력 기준값을 계산하여 설정하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 역률 기준값과 발전량으로부터 무효전력 기준값의 계산은;
    비례(Proportional) 제어기를 사용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값의 설정은;
    계통 연계점의 단자전압으로 계통 전압이 정상 범위를 유지하도록 하는 무효전력 기준값을 계산하여 설정하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 계통 전압이 정상 범위를 유지하도록 하는 무효전력 기준값의 계산은;
    비례적분(Proportional Integral) 제어기로 계산하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 계통측 컨버터의 무효전력과 고정자의 무효전력의 분배는;
    미리 설정된 룩업 테이블을 사용하여 분배하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 룩업 테이블은;
    수학식 1을 만족하게 계통측 컨버터의 무효전력과 고정자의 무효전력을 분배하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
    수학식 1
    QWT = QGSC + QStator + QFilter
    여기서, QWT는 무효전력이고, QGSC는 계통측 컨버터의 무효전력이며, QStator는 고정자의 무효전력이며, QFilter는 계통측 컨버터의 출력단에 구비되어 있는 전력용 필터에서 발생되는 무효전력이다.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 고정자 무효전력으로 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값의 계산은;
    비례적분 제어기로 계산하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 발전량을 제어하지 않을 경우에;
    상기 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 기준값을 계통측 컨버터의 무효전력 기준값으로 설정하는 과정; 및
    상기 설정한 계통측 컨버터의 무효전력 기준값으로 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값을 계산하여 계통측 컨버터의 구동을 제어하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  11. 제 1 항 및 제 10 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 계통측 컨버터의 무효전력 기준값으로 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값 계산은;
    비례 제어기로 계산하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전자측 컨버터의 무효분 전류 최대값 및 계통측 컨버터의 무효분 전류 최대값을 계산하는 과정; 및
    상기 계산한 회전자측 컨버터의 무효분 전류 기준값 및 상기 계통측 컨버터의 무효분 전류 기준값들 각각이 상기 계산한 상기 회전자측 컨버터의 무효분 전류 최대값 및 계통측 컨버터의 무효분 전류 최대값들 각각보다 클 경우에 상기 회전자측 컨버터의 무효분 전류 최대값 및 계통측 컨버터의 무효분 전류 최대값 이하로 각기 제한하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중여자 유도형 풍력발전기의 무효전력 제어방법.
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