[논문]모델 기반의 풍력발전용 유도발전기의 최소 손실 제어

아보칼릴 아메드; 이동춘

모델 기반의 풍력발전용 유도발전기의 최소 손실 제어
Model-Based Loss Minimization Control for Induction Generators - in Wind Power Generation Systems 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. B, 전기기기 및 에너지변환시스템부문, v.55 no.7, 2006년, pp.380 - 388

아보칼릴 아메드 (영남대 대학원 전기공학과) , 이동춘 (영남대 공대 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a novel control algorithm to minimize the power loss of the induction generator for wind power generation system is presented. The proposed method is based on the flux level reduction, where the flux level is computed from the machine model for the optimum d-axis current of the generator. For the vector-controlled induction generator, the d-axis current controls the excitation level in order to minimize the generator loss while the q-axis current controls the generator torque, by which the speed of the induction generator is controlled according to the variation of the wind speed in order to produce the maximum output power. Wind turbine simulator has been implemented in laboratory to validate the theoretical development. The experimental results show that the loss minimization process is more effective at low wind speed and that the percent of power loss saving can approach to 25%. Experimental results are shown to verify the validity of the proposed scheme.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 기기의 파라미터를 이용한 모델기반의 최 소손실 제어기법을 유도하고 이를 농형유도 풍력발전기 제어에 응용하는 기법을 제안한다. 해석의 간소화를 위해 발전기의 누설 인덕턴스를 무시하고 최소 손실 조건을 만족하는 d-축 전류를 유도하는데 이는 풍속의 함수로 주어진다.
본 논문에서는 이 원리를 풍력발전용 유도발전기에 적용 하여 저풍속 영역에서 발전기 손실 전력을 저감하는 연구를 수행하였다. 최손손실 조건에서의 d-축 전류 기준치를 풍속 의 함수로 유도하고 주어진 풍속에서 이 전류로 제어함으로 써 손실을 저감시켜 발전기의 출력전력을 증가시켰다.

가설 설정

풍력 터빈의 특성 은 직류전동기의 토크 제어에 의해 모의된다. 터빈과 발전 기는 1:2의 기어비를 갖는 기어로 결합되어 있다고 가정한 다. 유도발전기의 전류제어와 속도제어의 샘플링 주기는 각 각 100[〃s] 와 l[ms] 이다.

제안 방법

D-축 전류를 정격치와 최적기준치로 변화시키면서 발전 기의 동특성과 정상상태 특성을 관찰하였다. 실험에서 풍속, 발전기 속도와 전류가 측정되고 이들을 이용하여 식(4)와 (46)으로부터 3:과 를 계산한다.
본 논문에서는 이 원리를 풍력발전용 유도발전기에 적용 하여 저풍속 영역에서 발전기 손실 전력을 저감하는 연구를 수행하였다. 최손손실 조건에서의 d-축 전류 기준치를 풍속 의 함수로 유도하고 주어진 풍속에서 이 전류로 제어함으로 써 손실을 저감시켜 발전기의 출력전력을 증가시켰다. 풍력 발전시뮬레이터를 이용한 실험으로부터 5[m/s]의 풍속에서 약 26[%]의 손실 저감 효과를 얻었고 풍속이 스텝으로 변화 할 경우에도 발전기의 전류 및 속도의 만족스런 과도응답을 얻었다.

대상 데이터

본 논문에서는 back-to-back PWM 컨버터로 구동되는 계통 연계형 가변속 농형 유도발전기 시스템을 연구대상으로 하며 그림 1에 그 시스템 개략도를 보인다. 이러한 양방 방형 PWM 컨버터를 이용한 계통 연계는 최근 수M[W] 대형 영구자석형 동기발전기를 이용한 풍력발전에도 종종 사용되며 가변속 운전에 의한 높은 에너지 추출뿐만 아니라 계통측 컨버터의 단위역률 동작의 이점을 가지고 있다.

성능/효과

해석의 간소화를 위해 발전기의 누설 인덕턴스를 무시하고 최소 손실 조건을 만족하는 d-축 전류를 유도하는데 이는 풍속의 함수로 주어진다. 제시된 최소손실 제어 알고리즘은 실험실에서 풍력발전 시뮬레이터를 이용한 실험결과로부터 그 타당성이 검증된다.
최손손실 조건에서의 d-축 전류 기준치를 풍속 의 함수로 유도하고 주어진 풍속에서 이 전류로 제어함으로 써 손실을 저감시켜 발전기의 출력전력을 증가시켰다. 풍력 발전시뮬레이터를 이용한 실험으로부터 5[m/s]의 풍속에서 약 26[%]의 손실 저감 효과를 얻었고 풍속이 스텝으로 변화 할 경우에도 발전기의 전류 및 속도의 만족스런 과도응답을 얻었다. 풍력터빈의 정격 풍속이 대개 12~14[m/s] 정도이고 연평균 풍속이 7[m/s] 이하인 것을 고려하면 본 제어알고리 즘에 의한 저풍속 영역에서의 손실저감효과는 중대형 발전기인 경우에 상당히 클 것으로 사료된다.

참고문헌 (12)

M. G. Simoes, B. K. Bose, and R.J. Spiegel, 'Fuzzy logic based intelligent control of a variable speed cage machine wind generation system', IEEE Trans. on Power on Electron., Vol. 12. No.1, pp. 87-96, Jan. 1997

상세보기
Q. Wang and L. Chang, 'An intelligent maximum power extraction algorithm for inverter-based variable speed wind turbine systems', IEEE Trans. on Power Electron., Vol. 19, No.5, pp. 1242-1249, Sept. 2004

상세보기
T. Thringer and ]. Linders, 'Control by variable rotor speed of a fixed pitch wind turbine operating in a wide speed range', IEEE Trans. on Energy Conv., Vol. 8, No.3, pp, 520-526, Sept. 1993

상세보기
G. C Sousa, B. K. Bose, and J G. Cleland, 'Fuzzy logic based on-line efficiency optimization control of an indirect vector-controlled induction motor drive', IEEE Trans. on Ind. Electron., Vol. 42, No.2, pp. 192-198, April. 1995

상세보기
A G. Abo-Khalil, H. G. Kim, D. C. Lee, and J K. Seok, 'Maximum output power control of wind generation system considering loss minimization of machines', IEEE IECON Conf. Proc. Vol. 2, Nov. 2004, pp. 1676 - 1681
K. Matsuse, T. Yoshizumi, S. Katsuta, and S. Taniguchi, 'High-response flux control of direct-ield-oriented induction motor with high efficiency taking core loss into account', IEEE Trans. on Ind. Appl., Vol. 35, No. 1, pp. 62-69, Jan. 1999

상세보기
R. Leidhold, G. Garcia, and M. I. Valla, 'Field-riented controlled induction generator with loss minimization', IEEE Trans. on Ind. Electron., Vol. 49, No. 1, pp. 147-156, Feb. 2002

상세보기
M. G. Simoes, B. K. Bose, and R. J Spiegel, 'Design and performance evaluation of fuzzy logic-ased variable-speed wind generation system', IEEE Trans. on Ind. Appl., Vol. 33, No.4, pp. 956-964, July 1997

상세보기
Sheng-Ming Yang and Feng-Chieh Lin, 'Loss-inimization control of vector-controlled induction motor drives', IEEE PEDS Conf. Proc. Vol. 1, Oct. 2001, pp. 182-187
A.G. Abo-Khalil, Dong -Choon Lee, and Jul-Ki Seok, 'Variable speed wind power generation system based on fuzzy logic control for maximum output power tracking', IEEE PESC Conf. Proc. Vol. 3, June 2004, pp. 2039-2043
F. Fernandez-Bernal, A Garcia-Cerrada, and R.Faure, 'Model-based loss minimization for DC and AC vector-controlled motors including core saturation', IEEE Trans. on Ind. Appl., Vol. 36, No.3, pp. 755-763, June 2000

상세보기
G. O. Garcia, J C. Mendes, R. M. Stephen, and E.H. Watanabe, 'An efficient controller for an adjustable speed induction motor drive', IEEE Trans. on Ind. Electron., Vol. 41, No.5, pp. 533-539, Oct. 1994

상세보기

원문 보기

ScienceON 원문보기

원문 URL 링크

DBPia : 저널

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

ScienceON TREND 신재생 에너지

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

저장형식

Text(ASCII format)
Excel format
RefWorks Direct Export
RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley

메일정보

받는사람 (필수): @
보내는사람 (선택): @
제목
내용: KISTI 검색결과 이메일 서비스

안내

총 건의 자료가 검색되었습니다.

다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000)

검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다.

데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요)

다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다.
파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오.

Text(ASCII format)
Excel format

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

연합인증