초록 ▼

Ⅰ. 연구결과 요약문

본 연구에서는 전력망의 안정적인 운영을 극대화하기 위해 3 kW급 PMSG가 적용된 계통 연계형 풍력발전 시스템의 신뢰도 향상 기술 및 고장 진단/예측/대응 운전 기법을 연구하였으며 이를 차세대 풍력발전 시스템에 적용하기 위한 연구를 수행하였음. 단위 풍력발전 시스템 자체로 고장진단 기능이 임데디드화 되고 고장검출 시 최소한의 연속운전을 가능하게 하는 알고리즘 및 보호 시스템의 원천기술을 개발하였음. 본 연구는 세 가지 세부 목표 하에 진행되었으며 첫 번째 세부목표는 3 kW급 PMSG 풍력발전 실

Ⅰ. 연구결과 요약문

본 연구에서는 전력망의 안정적인 운영을 극대화하기 위해 3 kW급 PMSG가 적용된 계통 연계형 풍력발전 시스템의 신뢰도 향상 기술 및 고장 진단/예측/대응 운전 기법을 연구하였으며 이를 차세대 풍력발전 시스템에 적용하기 위한 연구를 수행하였음. 단위 풍력발전 시스템 자체로 고장진단 기능이 임데디드화 되고 고장검출 시 최소한의 연속운전을 가능하게 하는 알고리즘 및 보호 시스템의 원천기술을 개발하였음. 본 연구는 세 가지 세부 목표 하에 진행되었으며 첫 번째 세부목표는 3 kW급 PMSG 풍력발전 실험을 위한 에뮬레이터 H/W 및 S/W 제어기 구현으로 다음의 연구 내용을 포함함.
- PMSG 풍력발전 실험을 위한 DSP TMS320F28335 기반 디지털 제어 보드 및 Back-to-Back 컨버터 구축
- 중요 부하 및 전력계통에 연계되는 분산전원 시스템을 구축하기 위해 LCL 필터와 10[kW]급 변압기를 이용한 계통연계 실험 시스템과 보호 장치 구축 및 분산전원의 전력품질 향상 기법 연구
- 실제 전력계통에 분산전원 시스템을 연계하기 위한 계통연계 운전 및 제어 S/W 알고리즘 구현
- 사고 발생 시 풍력발전 실험 시스템을 보호하기 위한 S/W 보호 알고리즘 구현
- 유연한 대응이 가능하도록 하는 모듈 형식의 실험 시스템 구현 연구
- 풍력발전 실험 시스템의 동작 테스트 및 실험 데이터 확보

본 연구의 두 번째 세부목표는 발전 시스템 신뢰도 향상을 위한 상태 감시기법 및 인버터의 신뢰성 향상 기술 개발이었으며 다음의 연구 내용을 포함함.
- PMSG 기반 풍력발전 시스템의 통합 시뮬레이션 구성 및 IEEE Standard 1547에 명시된 단독운전 시험조건에 따른 새로운 스위치 개방고장 진단기법
- 풍력발전 시스템의 Back-to-Back 컨버터 구성에서 동기좌표계 상의 2차 고조파 전류 감시를 통한 새로운 스위치 개방 고장 검출기법
- 3상 AC/DC 컨버터의 Multiple 스위치 개방고장 진단기법
- 향상된 고조파 검출 능력을 이용한 계통연계 인버터의 하이브리드 단독운전 방지기법 연구
- 계통 전압의 고조파 왜곡 및 3상 불평형 조건에서 최적 FFT를 이용한 향상된 위상 및 고조파 검출 기법 연구

본 연구의 세 번째 세부목표는 계통연계 인버터의 전력품질 향상 기술 개발로 다음의 연구 내용을 포함함.
- 계통연계 운전의 신뢰도 향상을 위해 필수적인 PLL(Phase Locked Loop) 기법 중 대표적인 SOGI-PLL, SOGI-FLL 및 EPLL의 성능 비교평가 연구
- 인버터 비선형성 보상을 통해 전기기기 및 분산전원 인버터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 외란관측기 기반의 데드타임 보상 기법
- 계통연계형 풍력발전 시스템의 전력 품질 향상을 위한 슬라이딩 모드 제어기반의 고조파 보상기법
- 계통전압의 불평형, 고조파 왜곡 및 시스템 파라미터의 변화가 존재할 경우에도 계통연계 인버터의 전력품질을 향상 시킬 수 있는 DOB(Disturbance Observer) 기반의 제어기법 연구
- 계통연계 인버터에서 시스템의 고조파 모델을 적용한 새로운 고조파 보상 기법 연구
- IPM형 전기기기의 순차적 파라미터 추정 기법 연구
이상의 연구 결과는 국내/외 논문지에 게재하였을 뿐 아니라 국내/외의 학술대회에서 연구 결과를 발표하였음. 3년간에 걸친 연구로 상기의 연구 목표를 모두 달성하였음.