[논문]이중여자 유도형 풍력발전기의 유.무효전력 제어

정병창; 정용호; 김성환

이중여자 유도형 풍력발전기의 유.무효전력 제어
Active and Reactive Power Control of Doubly-Fed Induction-type Wind Generator 원문보기

정병창 (LS산전 중앙연구소) , 정용호 (LS산전 중앙연구소) , 김성환 (LS산전 중앙연구소)

본 논문에서는 권선형 유도기를 사용한 이중여자 유도형 풍력발전기용 제어기를 개발하였다. 제어기는 발전기의 회전속도와 발전량, 기리고 계통 전압 등의 조건에 따라서 발전기를 자동으로 제어한다. 발전이 가능한 조건에서는 발전기의 유효전력은 최적값이 되도록 제어된다. 또한, 풍력발전 시스템의 무효전력은 계통 운영자의 요구, 계통 전압, 그리고 발전량 등을 고려하여 무효전력 제어 모드를 스스로 결정하도록 하였다.

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

문제 정의

본 연구는 DFIG를 제어하기 위한 유.무효전력 제어알고리즘 개발에 관한 것이다. 유효전력 제어 알고리즘은 발전기의 회전속도와 발전량에 따라서 최적의 운전 점으로 발전기의 회전속도 또는 유효전력을 제어한다.
본 논문에서는 3가지 무효전력 제어 알고리즘을 통합하여 풍력발전기의 무효전력 제어 알고리즘으로 개발하였다.
본 연구는 DFIG를 제어하기 위한 유.무효전력 제어알고리즘 개발에 관한 것이다.
5MW급 풍력발전 시뮬레이터에 적용하여 실험하였다. 이 절에서는 유효전력 제어와 무효전력 제어의 실험결과를 정리하였다.

제안 방법

무효전력 제어 알고리즘은 계통 운영자의 무효전력 지령, 역률 기준값, 계통 공급 유효전력, 계통 전압 등의 조건에 따라서 풍력발전 시스템이 계통에 공급/소비하는 무효전력을 제어한다. 개발한 알고리즘은 L5MW급 DFIG 에 맞게 운전점을 조정하였으며, 그림 1과 같은 풍력발전 시뮬레이터에 적용하여 실험적으로 검증하였다.[3] 시뮬레이터는 블레이드의 토크를 모의하고 전동기와 인버터를 사용하여 발전기에 공급한다.
전체적으로는 그림 3과 같은 패턴으 로 변화한다. 단, 1980rpm에서 회전속도를 일정하게 제 어하는 구간을 변형하여 19防)rpm(920kW)에서 1980rpm(1550kW)까지 회전속도에 비례하여 발전량이 증가하도록 제어하였다
본 논문에서는 역률 제어 유지 범위를 정격전압 ±5%로 하였다. 또한, 연계지점 전압 제어에서 역률 제어로 변경해도 연계지점의 전압이 설정범위를 유지할 경우에는 역률 제어로 전환하도록 하였다. 역률 제어에서 전압 제어로 변경할 때와는 다르게, 정격전압 ±4%를 전압 제어에서 역률 제어로 전환하는 기준으로 설정했다.
본 논문에서는 DFIG를 제어하기 위하여 그림 3과 같은 유효전력 곡선을 사용하였다. 회전속도에 따라서 발전기 전체 유효전력(발전량)을 그림3의 왼쪽 Y축과 같이 설정하였다.
역률 제어로 운전할 때 연계지점의 전압이 설정값을 벗어나면 전압 제어로 변경한다. 본 논문에서는 역률 제어 유지 범위를 정격전압 ±5%로 하였다. 또한, 연계지점 전압 제어에서 역률 제어로 변경해도 연계지점의 전압이 설정범위를 유지할 경우에는 역률 제어로 전환하도록 하였다.
본 연구에서는 이중여자 유도형 풍력발전 시스템이 스스로 운전하기 위한 유효전력 제어 알고리즘과 무효전력제어 알고리즘을 개발하였으며, 실제 용량의 시뮬레이터에 적용하여 검증하였다. 본문에는 포함하고 있지 않지만 DFIG의 고정자 계통 동기화 제어와 고정자 분리 제어 알고리즘을 포함한 전체 알고리즘이 동작하여 회전속도와 발전량에 따라서 풍력발전기의 전체 출력을 자동으로 제어한다.
적용하여 검증하였다. 본문에는 포함하고 있지 않지만 DFIG의 고정자 계통 동기화 제어와 고정자 분리 제어 알고리즘을 포함한 전체 알고리즘이 동작하여 회전속도와 발전량에 따라서 풍력발전기의 전체 출력을 자동으로 제어한다.
셋째, 풍력발전기가 연계된 지점의 전압이 설정 범위에서 벗어나면 연계지점의 전압을 정격으로 제어하기 위하여 무효전력을 공급/소비하도록 하였다. 전압 제어기로 PI 제어기를 사용하였으며, 제어기의 출력은 풍력발전 시스템 전체의 무효전력이 된다.
또한, 연계지점 전압 제어에서 역률 제어로 변경해도 연계지점의 전압이 설정범위를 유지할 경우에는 역률 제어로 전환하도록 하였다. 역률 제어에서 전압 제어로 변경할 때와는 다르게, 정격전압 ±4%를 전압 제어에서 역률 제어로 전환하는 기준으로 설정했다.

성능/효과

이때 회전속도는 증가할 수 있다. 다섯 번째, 2170rpm 이상에서는 회전속도에 비례하게 발전량도 증가시킨다. 발전량과 회전속도가 감소할 경우에는 역순으로 진행한다.
첫 번째, 발전량이 310kW 미만일 경우에는 발전기의 회전속도를 1350rpm으로 일정하게 제어한다. 두 번째, 발전량이 310kW보다 높아지면 발전기는, 블레이드가 최대 출력점에서 운전하도록, 회전속도의 3숭에 비례하는 유효전력을 발전한다. 세 번째, 희전속도가 1980rpm에 도달하면 회전속도를 일정하게 유지한다.
두 번째, 발전량이 310kW보다 높아지면 발전기는, 블레이드가 최대 출력점에서 운전하도록, 회전속도의 3숭에 비례하는 유효전력을 발전한다. 세 번째, 희전속도가 1980rpm에 도달하면 회전속도를 일정하게 유지한다. 네 번째, 발전량을 1550kW로 제한한다.
발전량과 회전속도에 따라서 제어 구간을 구별하면 다음과 같다. 첫 번째, 발전량이 310kW 미만일 경우에는 발전기의 회전속도를 1350rpm으로 일정하게 제어한다. 두 번째, 발전량이 310kW보다 높아지면 발전기는, 블레이드가 최대 출력점에서 운전하도록, 회전속도의 3숭에 비례하는 유효전력을 발전한다.
첫째, 계통에서의 사고 또는 계통 전력 품질의 유지를 위하여 계통 운영자가 풍력발전기에 무효전력값을 직접 요구할 수 있다.

후속연구

개발한 알고리즘을 적용한 풍력발전 시뮬레이터가 전북 고창에 위치한 한전 실증시험장의 분산전원 시험 단지에 설치되어 분산전원이 전력계통에 미치는 영향을 분석하기 위하여 사용할 계획이다.
앞으로는 계통 전압이 급변할 때 DFIG의 low voltage ride-through와 계통 전압의 변화에 따른 풍력발전기의 출력 제어에 대하여 연구하여 풍력발전이 계통에 미치는 영향을 분석할 계획이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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

연합인증

이중여자 유도형 풍력발전기의 유.무효전력 제어
Active and Reactive Power Control of Doubly-Fed Induction-type Wind Generator 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

이중여자 유도형 풍력발전기의 유.무효전력 제어 Active and Reactive Power Control of Doubly-Fed Induction-type Wind Generator 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

이중여자 유도형 풍력발전기의 유.무효전력 제어
Active and Reactive Power Control of Doubly-Fed Induction-type Wind Generator 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper