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[국내논문] 계통 저전압에 대한 PMSG-Type 풍력터빈의 LVRT 기능에 대한 연구
Study on LVRT Capability of PMSG-Type Wind Turbine under Low Voltage of the Grid 원문보기

한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집, 2008 Oct. 16, 2008년, pp.334 - 338  

강신일 ((주)플라스포) ,  이현영 ((주)플라스포) ,  권오정 ((주)플라스포) ,  오상근 ((주)플라스포) ,  김수철 ((주)플라스포) ,  안종수 ((주)플라스포)

초록
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현재 세계적으로 풍력터빈의 설치 용량이 점차 증가함에 따라 계통에 연계되는 에너지양 또한 급격하게 증가하였다. 풍력터빈의 크기 및 수가 적었던 예전에는 전형적인 분산형 전원으로서 계통에 소규모 외란이 발생하였을 경우, 풍력터빈은 운전이 정지되었으며 그로 인해 계통에 미치는 영향은 거의 무시될 수 있었다. 하지만 최근에는 계통에 영향을 줄 만큼 풍력발전단지가 증가함에 따라 계통 외란에 대해서 운전을 정지하지 않고 계통에 협조하는 특별한 형태로 그 역할이 변경되고 있다. 그래서 이미 많은 나라에서는 그 나라에 맞는 계통연계규정(Grid Code)을 만들어 풍력터빈들이 계통에 미치는 영향에 대해 재평가가 이루어지고 있으며 이제는 짧은 순간의 계통 외란에서도 풍력터빈은 지속적인 운전을 해야 하는 LVRT 기능을 법제화하고 있는 추세이다.

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문제 정의

  • 본 논문에서는 계통연계 풍력터빈의 인버터에서 저전압과 같은 계통 사고 시에 대한 LVRT 기능 구현과 저전압의 크기 및 사고 지속시간에 따른 LVRT 성능 시험을 통해 LVRT 기술개발이 되어 있지 않은 국내의 LVRT 기술에 대해 모색해보고자 한다. 풍력터빈에서 요구되는 LVRT 기능 적용은 향후 국내 풍력터빈의 해외시장 진출 시에 반드시 필요한 기술로 요구된다.
  • 본 시뮬레이션은 현재 (주)유니슨에 의해 대관령 에서 운영 중인 750kW급 PMSG용 풍력터빈에서의 출력특성을 계통 저전압 발생에 대해 관찰하기 위해 수행되었다. 시뮬레이션에서는 짧은 시간(수백 msec) 동안 정격전압의 각각 0%, 10%, 50%의 계통 저전압에 대한 인버터 출력특성을 다루었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
계통의 저전압 상황을 모의하는데에 필요한 장치는 무엇인가? LVRT 기능은 계통 저전압 발생 시, 풍력터빈의 운전 지속 능력으로 본 기능에 대한 성능 검증 시험을 위해서는 계통의 저전압 상황을 모의해야만 한다. 이때 필요한 장치가 LVRT용 시험장치로 실제 계통에 설치하여 저전압 크기와 사고지속시간을 임의로 조절할 수 있으며 평형 및 불평형 전원도 함께 모의할수 있다. LVRT용 시험장치의 구성은 Fig.
계통 저전압 상황에서 풍력터빈이 운전지속 가능 하려면 무엇이 담당해야 하는 역할이 많아지게 되는가? 계통 저전압 상황에서 풍력터빈이 운전지속 가능 하려면 인버터가 담당해야 하는 역할이 많아지게 된다. 즉, 정상운전 중에 특히나 정격운전 시, 인버터는 계통전압 강하가 발생하게 되면 인버터 설비용량의 제한으로 출력전력에 한계가 주어지기 때문에 능동 적으로 출력전력을 제어할 수 있어야 한다.
인버터가 능동 적으로 출력전력을 제어할 수 있어야 하는 이유는? 계통 저전압 상황에서 풍력터빈이 운전지속 가능 하려면 인버터가 담당해야 하는 역할이 많아지게 된다. 즉, 정상운전 중에 특히나 정격운전 시, 인버터는 계통전압 강하가 발생하게 되면 인버터 설비용량의 제한으로 출력전력에 한계가 주어지기 때문에 능동 적으로 출력전력을 제어할 수 있어야 한다. 하지만 발전기로부터 발전된 에너지를 인버터 가 출력전력 제어만으로는 계통으로 충분히 공급할 수 없게 되어 잉여된 에너지는 발전기의 회전속도 증가 및 DC-link 단 전압 상승을 가져오게 된다.
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