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Boost 컨버터와 계통연계 인버터를 이용한 풍력발전의 센서리스 MPPT 제어
Sensorless MPPT Control using a Boost Converter and a Grid Side Inverter in Wind Power Generation Systems 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.60 no.7, 2011년, pp.1372 - 1377  

김도윤 (인하대 공대 전기공학과) ,  이준민 (인하대 공대 전기공학과) ,  김영석 (인하대 전기공학과)

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This paper proposes the control method of MPPT(maximum power point tracking) for the wind energy generation system using the duty ratio control of boost type DC-DC converter. For a lower cost and a higher reliability, the wind and the generator velocity sensors are removed. MPPT control is implement...

주제어

#Maximum power point tracking(MPPT)   #Wind energy   #Boost type   #Grid side inverter   #Unity power factor  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 풍속 정보와 발전기 속도 정보를 이용하지 않고 Boost 컨버터의 듀티 스위칭을 이용한 MPPT 알고리즘을 제안하였고 그 적합성을 테스트하였다. 특히 센서리스는 가격 부담을 줄이고 시스템의 견실성, 보수성, 사용환경에 따른 부담을 없앨 수 있다는 장점을 가지고 있다.
  • Boost 컨버터를 이용한 MPPT 제어법으로는 최적회전속도를 도출하고 발전기의 속도가 최적속도를 추종하도록 Boost 컨버터의 전류를 제어하는 방법으로 발전기의 속도 센서가 요구되는 단점이 있으며[4], 발생전력이 Boost 컨버터의 듀티비와 회전속도의 함수임을 이용하여 등가회로를 통하여 최적의 듀티비를 도출하여 제어하는 방식으로 발전 시스템의 모든 회로정수가 요구되며[5], 풍속을 이용하여 최적의 Boost 전류를 제어하는 방식으로 풍속정보가 요구 된다[6]. 이에 대해 본 논문에서는 풍속과 회전속도에 대한 정보를 필요로 하지 않는 MPPT제어법을 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
풍력발전은 어떠한 장점을 가지는가? 이 문제를 해결하기 위해 스마트 그리드 사업이 이루어지면서 신재생 에너지에 대한 연구가 급증하고 있다. 이 중 풍력, 조류, 태양광 등이 대표적으로 연구되고 있으며 특히 풍력발전은 설치비에 비해 발전단가가 낮지만 한 번 설치하게 되면 반영구적으로 이용할 수 있고 공해가 거의 발생하지 않으며 토지 이용의 효율성이 높다는 장점을 가지고 있다.
경제 발전으로 급격한 에너지 사용량의 증가는 어떤 문제들을 유발하였는가? 경제 발전은 에너지 사용을 증가시키지만 환경오염을 야기시켰고 에너지원의 고갈을 초래했다. 이 문제를 해결하기 위해 스마트 그리드 사업이 이루어지면서 신재생 에너지에 대한 연구가 급증하고 있다.
풍력발전 시스템에서 에너지는 계통에 어떻게 공급되는가? 본 논문의 풍력발전 시스템 전체적인 구성은 그림 1과 같다. 풍속이 유입되어 블레이드가 회전하여 발생한 기계적 에너지는 전기에너지로 변환되어 다이오드 정류기, 부스트 컨버터, 인버터를 통해 계통으로 공급된다. 여기서 최적의 출력을 내기 위해 부스트 컨버터에서 듀티 제어를 수행한다.
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참고문헌 (7)

  1. M. Chinchilla, S. Arnaltes, J.C. Burgos, "Control of Permanent-Magnet Generators Applied to Variable-Speed Wind-Energy Systems Connected to the Grid", IEEE Transactions on Energy Conversion, 130 - 135 vol 21, March 2006 

    상세보기 crossref

  2. Kun Han, Guo-zhu Chen, "A Novel Control Strategy of Wind Turbine MPPT Implementation for Direct-drive PMSG Wind Generation Imitation Platform", Power Electronics and Motion Control Conference, 2009. IPEMC '09. IEEE 6th International, 2255 - 2259, May 2009 

  3. Mingxing Zhou, Guangqing Bao, Youmin Gong, "Maximum Power Point Tracking Strategy for Direct Driven PMSG", Power and Energy Engineering Conference (APPEEC) 2011 Asia-Pacific, March 2011 

  4. R. Esmaili, L. Xu, D. K. Nichols, "A New Control Method of Permanent Magnet Generator for Maximum Power Tracking in Wind Turbine Application", Power Engineering Society General Meeting, 2005. IEEE, 2090 - 2095 vol. 3, June 2005 

  5. Kenji Amei, Yukichi Takayasu, Takahisa Ohji, Masaaki Sakui, "A Maximum Power control of Wind Generator System Using a Permanent Magnet Synchronous Generator and a Boost Chopper Circuit", Power Conversion Conference, 2002. PCC Osaka, 1447 - 1452 vol. 3, August 2002 

  6. Seung-Ho Song, Shin-il Kang, Nyeon-Kun Hahm, "Implementation and Control of Grid Connected AC-DC-AC Power Converter for Variable Speed Wind Energy Conversion System", Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2003. APEC '03. Eighteenth Annual IEEE, 154 - 158 vol. 1, February 2003 

  7. Jae Sin Choi, Rag Gyo Jeong, Jae Hwa Shin, Cheon Kyu Kim, Young Seok Kim, "New Control Method of Maximum Power Point Tracking for Tidal Energy Generation System", Electrical Machines and Systems, 2007. ICEMS, 165 - 168, October 2007 

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