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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 행원에서 운전되고 있는 Vestas V47-660〔kW〕 시스템을 모델링하여 저 풍속 운전 시 나타나는 역률 저하 문제점을 해결하기 위하여 무효전력을 실시간으로 보상하는 알고리즘을 구현함으로써 저 풍속에서 나타나는 역률저하문제를 개선하고자 한다. 제안한 알고리즘의 타당성을 검증하기 위하여 Psim 프로그램으로 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 이를 입증하고자 한다.
- 본 논문에서는 제주 풍력발전 단지에 설치된 덴마크 Vestas사의 V47-660 〔kW〕 풍력발전 시스템을 모델로 하여 실제 시스템 상에서 측정된 역률 특성과 무효전력 보상 시스템을 모델 시스템에 적용하였을 때의 역률 특성을 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 이러한 이유 때문에 터빈 시스템을 수학적으로 간단히 모델링하는 방법이 실제 운전하여 얻은 출력 특성 데이터를 가지고 구현하는 것이다. 본 논문에서는 표 1과 같은 제원을 갖는 모델 시스템을 2000년 3월~2001년 2월까지의 1년간 실제 운전하여 얻은 출력데이터를 가지고 모델링을 구현하였다. 그림 4는 실제 시스템에서 얻어진 데이터를 가지고 얻은풍속의 변화에 따른 전기적 출력의 그래프이다.
- 동시에 보상전류를 발생하기 위한 정지형 무효전력 보상시스템이 동작하며 보상전류가 부하로 공급된다. 본 논문에서는 풍속이 4~18 〔m/s〕까지의 변화를 주어 그림 7과 같은 Psim 프로그램 구성으로 제안된 시스템이 있는 경우와 없는 경우에 대해서 역률의 변화를 보여준다.
- 이러한 모든 시스템을 고려하여 풍차터빈 시스템을 수학적으로 모델링하는 것은 굉장히 어렵다. 이러한 이유 때문에 터빈 시스템을 수학적으로 간단히 모델링하는 방법이 실제 운전하여 얻은 출력 특성 데이터를 가지고 구현하는 것이다. 본 논문에서는 표 1과 같은 제원을 갖는 모델 시스템을 2000년 3월~2001년 2월까지의 1년간 실제 운전하여 얻은 출력데이터를 가지고 모델링을 구현하였다.
가설 설정
- 컨버터에 걸리는 직류전압을 얻기 위해 사용된 리액터는 1 〔mH〕의 값을 가진다. 시뮬레이션은 우선 바람이 불기 시작하여 10분 평균 풍속이 4 〔m/s〕 이상이라고 가정하여 정지된 회전익을 구동시킨다. 이때 풍차터빈은 회전익이 굉장히 크기 때문에 큰 관성을 갖는 시스템이다.
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