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문제 정의
- 본 논문에서는 조류발전 시스템의 성능 및 특성을 효율적으로 시험할 수 있도록 Motor-Generator Set을 구축하였다. 또한 발전기의 토크와 회전속도 그리고 발전기에서 출력되는 전기적 신호를 실시간으로 감시할 수 있는 LabVIEW기반 모니터링 시스템을 구축하였다.
제안 방법
- 또한 발전기의 토크와 회전속도 그리고 발전기에서 출력되는 전기적 신호를 실시간으로 감시할 수 있는 LabVIEW기반 모니터링 시스템을 구축하였다. M-G set을 이용한 최대출력제어를 위해 사전에 PSIM을 사용하여 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 본 시뮬레이션에서는 영구자석형 동기발전기에 Back-to-Back 컨버터를 사용하였다.
- 본 논문에서는 조류발전 시스템의 성능 및 특성을 효율적으로 시험·평가할 수 있도록 Motor-Generator Set(M-G set)을 구성하였고, 최대출력제어를 위해 사전에 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 구축된 조류발전 모의실험 장치는 해양의 기후, 시간 변화에 따라 조류 속도 변화를 효율적으로 모의할 수 있도록 전동기 속도 제어가 가능하도록 하였다. 또한 Motor-Generator set을 이용하여 MPPT제어 실험을 하기 전에 PSIM을 사용하여 사전에 알고리즘의 타당성을 검증하였다.
- 조류발전시스템에서는 와류등으로 인해 유속은 측정하기가 힘들고, 오차가 발생할 가능성이 많다. 그래서 유속 정보 없이 최대출력제어가 가능한 알고리즘을 시뮬레이션하여 검증하였다.
- 구축된 조류발전 모의실험 장치는 해양의 기후, 시간 변화에 따라 조류 속도 변화를 효율적으로 모의할 수 있도록 전동기 속도 제어가 가능하도록 하였다. 또한 Motor-Generator set을 이용하여 MPPT제어 실험을 하기 전에 PSIM을 사용하여 사전에 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 본 시뮬레이션에서는 영구자석 동기발전기에 Back-to-Back 컨버터를 사용하였다.
- 본 논문에서는 조류발전 시스템의 성능 및 특성을 효율적으로 시험할 수 있도록 Motor-Generator Set을 구축하였다. 또한 발전기의 토크와 회전속도 그리고 발전기에서 출력되는 전기적 신호를 실시간으로 감시할 수 있는 LabVIEW기반 모니터링 시스템을 구축하였다. M-G set을 이용한 최대출력제어를 위해 사전에 PSIM을 사용하여 알고리즘의 타당성을 검증하였다.
- 발전기 토크와 회전속도 및 발전기에서 출력되는 전기적 신호를 실시간으로 감시할 수 있는 LabVIEW 기반 모니터링 시스템을 그림 5와 같이 구축하였고, 파라메타에 변화에 따른 출력 데이터를 PC에 저장하여 효율적으로 운영할 수 있도록 시스템을 구축하였다.[3]
- 그림 3은 조류발전 모의실험을 위한 구축한 M-G set의 사진이다. 본 논문에서는 농형 유도전동기와 영구자석형 동기발전기를 기본으로 실험실과 같이 규모가 작은 곳에서 구축하기 적당한 M-G Set을 이용하였다.
- 본 논문에서는 조류발전 시스템의 성능 및 특성을 효율적으로 시험·평가할 수 있도록 Motor-Generator Set(M-G set)을 구성하였고, 최대출력제어를 위해 사전에 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다.
- 실제 와류로 인하여 유속을 측정하기 어렵기 때문에 유속정보 없이 최대출력제어를 추종하는 알고리즘을 통해 MPPT제어를 테스트 하였다, 그림 7은 발전기의 속도를 조절하였을 때 계통측 상전압, 발전기 속도 그리고 계통측 상전류를 보여주고 있다.
- 본 시뮬레이션에서는 영구자석형 동기발전기에 Back-to-Back 컨버터를 사용하였다. 조류발전 시스템에서는 유속을 측정하기 힘들기 때문에 유속 정보없이 최대출력제어를 하기위해 발전기의 속도에 따라 출력을 증가, 감소시켜 MPPT제어가 가능하도록 하였다. 본 연구 결과는 향후 실시간으로 발전 사항을 모니터링 할 수 있는 LabVIEW 기반 모니터링 시스템에서 최대출력제어 시스템을 구축하기 위한 좋은 자료로 쓰일 것으로 판단된다.
- 조류발전 시스템의 MPPT제어 알고리즘을 검증하기 위해서 영구자석형 동기발전기와 Back-to-Back 컨버터를 사용하여 Psim으로 시뮬레이션 을 수행하였다. 그림 5는 시뮬레이션에 사용한 회로의 블록다이어그램이다.
이론/모형
- 또한 Motor-Generator set을 이용하여 MPPT제어 실험을 하기 전에 PSIM을 사용하여 사전에 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 본 시뮬레이션에서는 영구자석 동기발전기에 Back-to-Back 컨버터를 사용하였다. 조류발전시스템에서는 와류등으로 인해 유속은 측정하기가 힘들고, 오차가 발생할 가능성이 많다.
- M-G set을 이용한 최대출력제어를 위해 사전에 PSIM을 사용하여 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 본 시뮬레이션에서는 영구자석형 동기발전기에 Back-to-Back 컨버터를 사용하였다. 조류발전 시스템에서는 유속을 측정하기 힘들기 때문에 유속 정보없이 최대출력제어를 하기위해 발전기의 속도에 따라 출력을 증가, 감소시켜 MPPT제어가 가능하도록 하였다.
성능/효과
- 그러나 경제성 등을 고려할 때에는 2m/s 이상인 곳에 설치하게 된다. 이에 따라 조류발전은 기존의 에너지원과 비교해도 차이가 없고 발전비용이 저렴해서 청정에너지원으로 손색이 없음을 확인할 수 있다. 또한 조류발전은 발전량을 예측하기 힘든 태양광이나 풍력발전에 비해 발전량을 예측할 수 있는 장점을 가지고 있다.
후속연구
- MPPT제어를 하기 위해서 발전기의 속도를 증가, 감소시켜 최대출력을 결정하게 된다. 그러므로 이 MPPT 알고리즘을 사용하여 향후 최대출력제어 시스템을 구축할 계획이다.
- 조류발전 시스템에서는 유속을 측정하기 힘들기 때문에 유속 정보없이 최대출력제어를 하기위해 발전기의 속도에 따라 출력을 증가, 감소시켜 MPPT제어가 가능하도록 하였다. 본 연구 결과는 향후 실시간으로 발전 사항을 모니터링 할 수 있는 LabVIEW 기반 모니터링 시스템에서 최대출력제어 시스템을 구축하기 위한 좋은 자료로 쓰일 것으로 판단된다.
- 그리고 화석에너지의 더 많은 이용에 따른 매장량의 감소는 미래의 발전에 장해가 될 것이다. 이에 따라 앞으로 에너지 문제를 해결가기 위해서는 화석에너지를 보다 효과적으로 이용함과 동시에 원자력 에너지의 안전한 이용을 포함하여 신재생에너지원(태양광, 풍력, 연료전지, 해양에너지)의 이용을 높이는 기술개발이 필요하다. 더구나 전력산업의 구조개편이 세계적인 추세로 자리함으로써 신재생에너지의 입지변화는 불가피하리라 여겨진다.
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