KR101092219B1 - 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템 - Google Patents

풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101092219B1
KR101092219B1 KR1020100036704A KR20100036704A KR101092219B1 KR 101092219 B1 KR101092219 B1 KR 101092219B1 KR 1020100036704 A KR1020100036704 A KR 1020100036704A KR 20100036704 A KR20100036704 A KR 20100036704A KR 101092219 B1 KR101092219 B1 KR 101092219B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
output
control value
energy
information
generating
Prior art date
Application number
KR1020100036704A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110117320A (ko
Inventor
김종율
전진홍
조창희
김슬기
권순만
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020100036704A priority Critical patent/KR101092219B1/ko
Publication of KR20110117320A publication Critical patent/KR20110117320A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101092219B1 publication Critical patent/KR101092219B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0272—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor by measures acting on the electrical generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기상조건에 따라 출력이 상시로 변동하는 풍력 발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능한 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 풍력 발전 설비의 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 순시 출력 정보와 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 에너지 저장 장치의 충전 상태 정보를 수집하는 단계, (b) 상기 순시 출력 정보와 상기 충전 상태 정보를 이용하여 상기 풍력 발전 설비의 출력 안정화를 위한 에너지 출력 제어치를 생성하는 단계, 및 (c) 상기 에너지 출력 제어치에 따라 상기 에너지 저장 장치의 상기 전력 계통 측으로의 에너지 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 에너지 저장 장치를 이용하여 풍력 발전 설비의 출력 변동을 상시 제어하므로 풍력 발전 설비의 출력을 안정화하는 것이 가능한 효과를 갖는다.

Description

풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템{System and method for stabilizing wind power generation equipment}
본 발명은 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기상조건에 따라 출력이 상시로 변동하는 풍력 발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능한 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 풍력 발전이란 자연의 바람으로 블레이드를 돌리고, 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전 방식을 의미하며, 이에 따라 풍력 발전이 이루어지는 풍력 발전 설비의 경우 기상 조건에 따라 출력이 상시로 변동하는 특성을 가지게 된다.
이러한 출력 상시 변동은 전력 계통의 운영 및 전력 품질에 나쁜 영향을 미치게 되는데, 특히 섬 계통이나 상대적으로 규모가 작은 약소계통의 경우 과도한 출력변동으로 인하여 계통의 주파수 동요, 전압 변동, 및 플리커 발생 등의 문제가 자주 발생하게 되며 이는 곧 풍력 발전 설비로부터 공급되는 전력의 품질 저하 요인이 됨과 동시에 풍력 발전 설비 인근의 지역 계통에도 좋지 않은 영향을 미치게되는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 별도의 에너지 저장 장치를 이용하여 풍력 발전 설비의 과도한 출력 변동을 완화시키기 위한 연구가 최근 많은 관심을 받고 있다.
그러나, 종래의 적용기술들은 에너지 저장장치의 순시적인 충전상태 변화를 고려하지 않은 상태에서 풍력 발전 설비의 출력 완화 제어가 이루어져 에너지 저장장치의 충전상태가 운전가능 범위를 벗어나게 되는 경우 안정적이고 지속적인 출력변동 완화 동작이 실패할 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 단점을 보완하기 위해서는 에너지저장장치의 설치용량을 매우 크게 설정하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 에너지 저장장치의 충전 상태를 순시적으로 제어하여 에너지 저장장치의 설치 용량을 감소시킴과 동시에 지속적이고 안정적으로 풍력 발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능한 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법은 (a) 풍력 발전 설비의 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 순시 출력 정보와 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 에너지 저장 부의 충전 상태 정보를 실시간으로 수집하는 단계, (b) 상기 순시 출력 정보와 상기 충전 상태 정보를 이용하여 상기 풍력 발전 설비의 출력 안정화를 위한 상기 에너지 저장부의 에너지 출력 제어치를 생성하는 단계, 및 (c) 상기 에너지 출력 제어치에 따라 상기 에너지 저장부의 상기 전력 계통 측으로의 에너지 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템은 풍력 발전 설비, 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결되며 상기 풍력 발전 설비의 출력 안정화를 위한 에너지가 미리 저장되는 에너지 저장부, 상기 풍력 발전 설비의 순시 출력 정보와 상기 에너지 저장부의 충전 상태 정보를 실시간으로 수집한 후 상기 순시 출력 정보와 상기 충전 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장부의 출력 제어를 위한 에너지 출력 제어치를 생성하는 출력 제어치 생성부, 및 상기 출력 제어치에 따라 동작하여 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지에 대한 출력 제어를 수행하는 전력 변환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 풍력 발전 설비의 연계점에서의 전력이 완만하게 될 수 있도록 연계점 측으로 출력되는 에너지 저장 장치의 에너지 출력을 조절하여 풍력 발전 설비의 출력 변동을 상시 제어하므로 풍력 발전 설비의 전력 계통으로의 출력을 안정화하는 것이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 에너지 저장장치의 충전 상태를 순시적으로 제어하여 에너지 저장 장치의 충전 상태를 적정하게 유지할 수 있으므로 그에 따라 에너지 저장 장치의 설치용량을 감소시키는 것이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템의 블록도,
도 2는 도 1의 출력 제어치 생성부의 상세 블록도,
도 3은 도 2의 제2 제어치 생성부 동작에 대한 참고도,
도 4는 도 1의 전력 변환 제어부의 상세 블록도,
도 5는 도 4의 전류 벡터 기준값 생성부 동작에 대한 참고도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 설비의 출력 안정화 방법에 대한 순서도,
도 7은 도 7의 S20에 대한 상세 블록도, 및
도 8은 도 7의 S30에 대한 상세 블록도 이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템의 블록도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템(1)은 풍력 발전 설비(10), 에너지 저장부(20), 출력 제어치 생성부(30), 전력 제어부(40),및 커패시터부(50)를 포함한다.
풍력 발전 설비(Wind Generation System: WES)(10)는 풍력 발전에 의해 생성되는 전력을 풍력 발전 설비(100)와 연결되어 있는 전력계통(Electric Power System: EPS) 측으로 출력한다.
이때, 풍력 발전 설비(10)는 단위기 또는 복수기 일 수 있다.
에너지 저장부(20)는 풍력 발전 설비(10)와 전기적으로 연결되며 풍력 발전 설비(10)의 출력 안정화를 위한 에너지가 미리 저장된다.
이때, 에너지 저장부(20)는 배터리, 슈퍼커패시터, SMES(Super conducting Magnetic Energy Storage), 또는 플라이휠일 수 있다.
출력 제어치 생성부(30)는 풍력 발전 설비(10)의 순시 출력과 에너지 저장부(20)의 충전 상태를 실시간으로 모니터링하여 순시 출력 정보와 충전 상태 정보를 수집하며, 수집된 순시 출력 정보와 출력 상태 정보를 이용하여 풍력 발전 설비(10)의 출력 안정화를 위한 에너지 출력 제어치를 생성한다.
이때, 에너지 출력 제어치는 미리 정해진 시간 간격에 따라 주기적으로 생성될 수 있으며, 출력 제어치 생성부(30)의 상세 구성과 출력 제어치 생성부(30)에서의 에너지 출력 제어치 생성 방법은 이하 도 2와 도 3에서 설명하도록 한다.
전력 변환 제어부(40)는 출력 제어치 생성부(30)에서 생성된 에너지 출력 제어치에 따라 동작하며 에너지 저장부(20)로부터 에너지 저장부(20)에 미리 저장되어 있는 에너지를 전송받은 후 전송된 에너지에 대한 교류 전력 변환을 수행하고 변환된 교류 전력을 전력 계통 측으로 출력한다.
이때, 전력 변환 제어부(40)의 상세 구성과 상세한 전력 변환 방법은 이하 도 4와 도 5에서 설명하도록 한다.
커패시터부(50)는 에너지 저장부(20)와 전력 변환 제어부(40) 사이에 연결되어 에너지 저장부(20)에 저장된 에너지를 전송받아 직류 전력 형태로 충전하거나 또는 직류 전력 형태로 충전된 에너지를 에너지 저장부(20) 또는 전력 변환 제어부(40) 측으로 방전한다.
도 2는 도 1의 출력 제어치 생성부의 상세 블록도, 도 3은 도 2의 제2 제어치 생성부의 동작에 대한 참고도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 출력 제어치 생성부(40)는 제1 제어치 생성부(42), 제2 제어치 생성부(44), 및 에너지 출력 제어치 생성부(46)를 포함한다.
제1 제어치 생성부(42)는 풍력 발전 설비(10)를 실시간으로 모니터링하여 수집되는 순시 출력 상태 정보(P_wes)를 필터링에 의해 시지연시켜 제1 제어치(P_ref_wes)를 생성하며, 제1 제어치 생성부(42)는 로우 패스 필터(Low-pass Filter)일 수 있다.
여기에서, 로우 패스 필터(Low-pass Filter)인 제1 제어치 생성부(42)를 이용하여 순시 출력 상태 정보(P_wes)를 시지연시켜 제1 제어치(P_ref_wes)를 생성하는 이유는 완만한 형태의 출력을 갖는 제1 제어치(P_ref_wes)를 생성하여 풍력 발전 설비(10)의 출력을 완만하게 하기 위함이다.
제2 제어치 생성부(34)는 에너지 저장 장치(20)를 실시간으로 모니터링하여 수집되는 저장 상태 정보로부터 제2 제어치를 생성하며, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 제어치(P_ref_soc)는 미리 저장되어 있는 목표 저장 상태 값(SOC_target)과 저장 상태 정보(SOC)의 차에 적절한 비례 게인을 곱하여 생성될 수 있다.
에너지 출력 제어치 생성부(46)는 제1 제어치 생성부(42)에서 생성된 제1 제어치(P_ref_wes)와 제2 제어치(P_ref_soc)를 합산하여 에너지 출력 제어치(P_ref)를 생성한 후 전력 변환 제어부(30) 측으로 출력한다.
여기에서, 제1 제어치(P_ref_wes)와 제2 제어치(P_ref_soc)를 합산하는 이유는 풍력 발전 설비(10)의 순시 출력 상태 정보(P_wes)로부터 생성되는 제1 제어치(P_ref_wes)만을 이용하여 에너지 출력 제어치(P_ref)를 생성하는 경우 에너지 저장 장치(20)의 충전 상태가 고려되지 않아 조건에 따라 에너지 저장 장치(20)의 과충전 또는 완전방전 상태가 발생하므로, 이를 방지하고자 풍력 발전 설비(10)의 완만한 출력을 위한 제1 제어치(P_ref_wes)와 에너지 저장 장치 충전 상태를 일정하게 하기 위한 제2 제어치(P_ref_soc)를 합산하여 에너지 출력 제어치(P_ref)를 생성할 수 있다.
도 4는 도 1의 전력 변환 제어부의 상세 블록도, 도 5는 도 4의 전류 벡터 기준값 생성부의 동작에 대한 참고도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 전력 변환 제어부(30)는 전류 벡터 기준값 생성부(31), 컨버터 전류 제어부(32), 위상 동기부(33), DQ 역변환부(35), 펄스폭 변조부(37), 및 DC/AC 컨버터부(39)를 포함한다.
전류 벡터 기준값 생성부(31)는 출력 제어부(40)에서 수집된 풍력 발전 설비(10)의 순시 출력 정보(P_pcc, Q_pcc)와 출력 제어부(40)에서 생성되는 에너지 출력 제어치(P_ref, Q_ref)를 이용하여 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)를 생성한다.
이때, 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)는 도 5에 도시된 바와 같이 출력 제어부(40)에서 수집된 풍력 발전 설비(10)의 순시 출력 정보(P_pcc, Q_pcc)가 출력 제어부(40)에서 생성되는 에너지 출력 제어치(P_ref, Q_ref)를 추종하도록 PI 제어부에서 PI 제어를 수행하여 생성될 수 있다.
컨버터 전류 제어부(32)는 전류 벡터 기준값 생성부(31)에서 생성된 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)와 출력 제어부(40)에서 수집된 순시 출력 정보(P_pcc, Q_pcc)로부터 생성되는 현재 전류 벡터(Id, Iq)의 차이값인 오차 정보를 이용하여 전압 벡터 기준값(Vd_ref,Vq_ref)를 생성한다.
위상 동기부(33)는 출력 제어부(40)에서 수집된 순시 출력 정보(P_pcc, Q_pcc)로부터 생성되는 현재 전압 벡터(Vd, Vq)를 이용하여 위상각 추정 정보(θ)를 생성하며, DQ 역변환부(35)는 컨버터 전류 제어부(32)에서 생성되는 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)과 위상 동기부(33)에서 생성된 위상각 추정 정보(θ)를 이용하여 삼상 교류전압 기준파형(Vabc_ref)를 생성한다.
펄스폭 변조부(37)는 DQ 역변환부(35)에서 생성된 삼상 교류전압 기준파형(Vabc_ref)를 펄스폭 변조하여 DC/AC 컨버터부(39)의 동작을 위한 온오프 신호(On/off)를 생성하며 생성된 온오프 신호(On/off)에 의해 DC/AC 컨버터부(39)의 각 스위칭 소자가 동작하여 에너지 저장부(20)와 커패시터부(50)를 거쳐 전력 변환 제어부(30)로 전송되는 직류 전력 형태의 저장 에너지를 교류 전력으로 변환하여 전력 계통(EPS) 측으로 전송한다.
본 발명의 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템은 풍력 발전 설비(10)로부터 출력되는 전력이 연계점에서 완만하게 될 수 있도록 풍력 발전 설비(10)로부터 수집되는 순시 출력 정보와 에너지 저장부(20)로부터 수집되는 충전 상태 정보를 수집한 후 수집된 순시 출력 정보와 충전 상태 정보로부터 생성되는 에너지 출력 제어치에 따라 연계점 측으로 출력되는 에너지 저장부(20)의 에너지 출력을 조절하여 풍력 발전 설비(10)의 출력 변동을 상시 제어하므로 풍력 발전 설비(10)의 전력 계통으로의 출력을 안정화하는 것이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 에너지 저장부(20의 충전 상태를 순시적으로 제어하여 에너지 저장 장치(20)의 충전 상태를 적정하게 유지할 수 있으므로 그에 따라 에너지 저장부(20)의 설치용량을 감소시키는 것이 가능한 효과를 갖는다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법에 대한 순서도 이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 설비의 출력 안정화 방법은 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템에서 시계열적으로 수행되는 하기 단계들을 포함한다.
S10에서 출력 제어치 생성부(40)는 풍력 발전 설비(10)의 풍력 발전 설비(10)와 연결된 전기 계통 측으로의 순시 출력 정보와 풍력 발전 설비(10)와 전기적으로 연결된 에너지 저장부(20)의 충전 상태 정보를 수집한다.
S20에서 출력 제어치 생성부(40)는 순시 출력 정보와 충전 상태 정보로부터 풍력 발전 설비(10)의 출력 안정화를 위한 에너지 출력 제어치를 생성한다.
이때, S20의 상세 단계는 이하 도 7에서 설명하도록 한다.
S30에서 전력 변환 제어부(30)가 에너지 출력 제어치에 따라 에너지 저장부(20)의 출력을 제어하면 종료가 이루어진다.
이때, S30의 상세 단계는 이하 도 8에서 설명하도록 한다.
도 7은 도 7의 S20의 상세 순서도 이다.
도 7에 도시된 바와 같이 S22에서 제1 제어치 생성부(42)는 풍력 발전 설비(10)로부터 수집된 순시 출력 정보(P_wes)를 시지연시켜 제1 제어치(P_ref_wes)를 생성한다.
이때, 제1 제어치 생성부(40)는 로우 패스 필터(Low-pass Filter)일 수 있다.
S24에서 제 2 제어치 생성부(44)는 에너지 저장부(20)로부터 수집된 충전 상태 정보(SOC)와 미리 결정되어 있는 목표 충전 값(SOC_target)과의 차를 계산하여 제2 제어치(P_ref_soc)를 생성한다.
S26에서 에너지 출력 제어치 생성부(46)가 제1 제어치 생성부(42)에서 생성된 제1 제어치(P_ref_wes)와 제2 제어치 생성부(44)에서 생성된 제2 제어치(P_ref_soc)를 합산하여 에너지 출력 제어치(P_ref)를 생성한 후 전력 변환부(30)로 출력하면 종료가 이루어진다.
도 8는 도 7의 S30의 상세 순서도 이다.
도 8에 도시된 바와 같이 S31에서 전류 벡터 기준값 생성부(31)는 출력 제어부(40)로부터 전송되는 에너지 출력 제어치로부터 전류 벡터 기준값(Id_ref,Iq_ref)를 생성한다.
S33에서 컨버터 전류 제어부(33)는 전류 벡터 기준값 생성부(31)에서 생성되는 전류 벡터 기준값(Id_ref,Iq_ref)과 현재 전류 벡터값(Id, Iq)의 오차를 이용하여 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)를 생성한다.
S35에서 DQ 역변환부(35)는 컨버터 전류 제어부(33)로부터 생성되는 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)과 위상 동기부(34)에서 현재 전압 벡터값(Vd,Vq)를 이용하여 생성되는 위상각 정보(θ)를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형(Vabc)를 생성한다.
S37에서 펄스폭 변조부(37)는 DQ 역변환부(35)에서 생성되는 삼상 교류전압 기준 파형(Vabc)를 이용하여 DC/AC 컨버터부(39)의 스위칭 제어를 위한 온오프 신호(On/off)를 생성한다.
S39에서 DC/AC 컨버터부(39)가 펄스폭 변조부(37)에서 생성된 온오프 신호(On/off)에 따라 스위칭 동작하여 에너지 저장부(20)의 출력을 제어하면 종료가 이루어진다.
본 발명의 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법은 풍력 발전 설비(10)로부터 출력되는 전력이 연계점에서 완만하게 될 수 있도록 풍력 발전 설비(10)로부터 수집되는 순시 출력 정보와 에너지 저장부(20)로부터 수집되는 충전 상태 정보를 수집한 후 수집된 순시 출력 정보와 충전 상태 정보로부터 생성되는 에너지 출력 제어치에 따라 연계점 측으로 출력되는 에너지 저장부(20)의 에너지 출력을 조절하여 풍력 발전 설비(10)의 출력 변동을 상시 제어하므로 풍력 발전 설비(10)의 전력 계통으로의 출력을 안정화하는 것이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 에너지 저장부(20의 충전 상태를 순시적으로 제어하여 에너지 저장 장치(20)의 충전 상태를 적정하게 유지할 수 있으므로 그에 따라 에너지 저장부(20)의 설치용량을 감소시키는 것이 가능한 효과를 갖는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(1) : 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템
(10) : 풍력 발전 설비 (20) : 에너지 저장부
(30) : 전력 변환 제어부 (31) : 전류 벡터 기준값 생성부
(32) : 컨버터 전류 제어부 (33) : 위상 동기부
(35) : DQ 역변환부 (37) : 펄스폭 변조부
(39) : DC/AC 컨버터부 (40) : 출력 제어치 생성부
(42) : 제1 제어치 생성부 (44) : 제2 제어치 생성부
(46) : 에너지 출력 제어치 생성부 (50) : 커패시터부

Claims (9)

  1. (a) 풍력 발전 설비의 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 순시 출력 정보와 상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결된 에너지 저장 부의 충전 상태 정보를 실시간으로 수집하는 단계;
    (b) 상기 순시 출력 정보와 상기 충전 상태 정보를 이용하여 상기 풍력 발전 설비의 출력 안정화를 위한 상기 에너지 저장부의 에너지 출력 제어치를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 에너지 출력 제어치에 따라 상기 에너지 저장부의 상기 전력 계통 측으로의 에너지 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 수집된 순시 출력 정보를 시지연시켜 제1 제어치를 생성하는 단계;
    (b2) 상기 수집된 충전 상태 정보와 미리 결정되어 있는 목표 충전 값과의 차를 계산하여 제2 제어치를 생성하는 단계; 및
    (b3) 상기 제1 제어치와 상기 제2 제어치를 합산하여 상기 에너지 출력 제어치를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 에너지 출력 제어치로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 단계;
    (c2) 상기 전류 벡터 기준값과 상기 순시 출력 정보로부터 생성되는 현재 전류 벡터값의 차를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 단계;
    (c3) 상기 전압 벡터 기준값과 상기 순시 출력 정보로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 단계; 및
    (c4) 상기 삼상 교류전압 기준 파형을 이용하여 온/오프 제어 신호를 생성하고 상기 온/오프 제어 신호에 따라 상기 에너지 저장 장치의 에너지 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 에너지 출력 제어치는 미리 정해진 시간 간격으로 생성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법.
  5. 풍력 발전 설비;
    상기 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결되며 상기 풍력 발전 설비의 출력 안정화를 위한 에너지가 미리 저장되는 에너지 저장부;
    상기 풍력 발전 설비의 순시 출력 정보와 상기 에너지 저장부의 충전 상태 정보를 실시간으로 수집한 후 상기 순시 출력 정보와 상기 충전 상태 정보를 이용하여 상기 에너지 저장부의 출력 제어를 위한 에너지 출력 제어치를 생성하는 출력 제어치 생성부; 및
    상기 출력 제어치에 따라 동작하여 상기 에너지 저장부에 저장된 에너지에 대한 출력 제어를 수행하는 전력 변환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전력 변환 제어부는,
    상기 에너지 출력 제어치로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 전류 벡터 기준값 생성부, 상기 전류 벡터 기준값과 상기 순시 출력 정보로부터 생성되는 현재 전류 벡터값과의 차이를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 전류 제어부, 상기 전압 벡터 기준값과 상기 순시 출력 정보로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 DQ 역변환부, 상기 삼상 교류전압 기준 파형으로부터 온오프 신호를 생성하는 펄프 폭 변조부, 및 상기 온오프 신호에 따라 동작하여 상기 에너지 저장 장치로부터 전송되는 에너지를 변환하는 DC-AC 컨버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 출력 제어치 생성부는,
    상기 순시 출력 정보를 입력받은 후 시지연시켜 제1 제어치를 생성하는 제1 제어치 생성부, 상기 충전 상태 정보를 입력받은 후 상기 충전 상태 정보와 미리 결정되어 있는 목표 충전 값과의 차이인 제2 제어치를 생성하는 제2 제어치 생성부, 및 상기 제1 제어치와 상기 제2 제어치를 입력받은 후 합산하여 상기 에너지 출력 제어치를 생성한 후 상기 전력 변환부 측으로 출력하는 출력 제어치 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 에너지 저장부와 상기 DC-AC 컨버터부 사이에 연결되는 커패시터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 에너지 출력 제어치는 주기적으로 생성되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 설비 출력 안정화 시스템.
KR1020100036704A 2010-04-21 2010-04-21 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템 KR101092219B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100036704A KR101092219B1 (ko) 2010-04-21 2010-04-21 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100036704A KR101092219B1 (ko) 2010-04-21 2010-04-21 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110117320A KR20110117320A (ko) 2011-10-27
KR101092219B1 true KR101092219B1 (ko) 2011-12-12

Family

ID=45031258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100036704A KR101092219B1 (ko) 2010-04-21 2010-04-21 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101092219B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014106082A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Xtreme Power Inc. Power management systems with dynamic target state of charge
KR101589418B1 (ko) 2015-11-20 2016-01-28 서창전기통신 주식회사 풍력발전시스템의 출력 안정화 장치
KR20160107878A (ko) 2015-03-06 2016-09-19 군산대학교산학협력단 플라이휠 에너지 저장장치를 이용한 풍력 터빈의 전력 충방전 제어 시스템 및 방법
KR101707013B1 (ko) 2015-09-25 2017-02-16 고려대학교 산학협력단 복합발전 무효전력 제어장치 및 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500037B1 (ko) * 2012-11-02 2015-03-09 고려대학교 산학협력단 저역필터를 이용하는 풍력발전설비 출력 예측 오차 분배 및 에너지 저장 장치 설비 용량 산정 장치 및 방법
JP5709910B2 (ja) * 2013-01-21 2015-04-30 三菱重工業株式会社 制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた自然エネルギー発電装置
KR101738743B1 (ko) 2015-01-07 2017-05-22 주식회사 인진 파력 발전의 출력 평활 제어 시스템
KR102197643B1 (ko) 2019-11-25 2020-12-31 연세대학교 산학협력단 주파수 제어를 위한 풍력발전기의 출력 평활화 제어 시스템 및 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014106082A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Xtreme Power Inc. Power management systems with dynamic target state of charge
US9276425B2 (en) 2012-12-28 2016-03-01 Younicos Inc. Power management systems with dynamic target state of charge
KR20160107878A (ko) 2015-03-06 2016-09-19 군산대학교산학협력단 플라이휠 에너지 저장장치를 이용한 풍력 터빈의 전력 충방전 제어 시스템 및 방법
KR101707013B1 (ko) 2015-09-25 2017-02-16 고려대학교 산학협력단 복합발전 무효전력 제어장치 및 방법
KR101589418B1 (ko) 2015-11-20 2016-01-28 서창전기통신 주식회사 풍력발전시스템의 출력 안정화 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110117320A (ko) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101092219B1 (ko) 풍력 발전 설비 출력 안정화 방법 및 시스템
JP5308511B2 (ja) 風力発電設備の出力制御方法及び出力制御装置
TWI517547B (zh) 變頻調速系統及方法
US11043817B2 (en) Method for feeding electrical power into an electrical power supply network
JP6510741B1 (ja) 系統システム、制御装置及び系統システムの制御方法
CN103124077B (zh) 抑制发电机组次同步谐振的系统和方法
TWI631787B (zh) 風力發電系統及其適用的控制方法
US9548690B2 (en) System and method for adjusting current regulator gains applied within a power generation system
EP2822163A1 (en) Power supply system
TWI774142B (zh) 交流負荷供電系統和方法
CN111817326B (zh) 一种交流微网孤岛模式下的分散式储能soc控制及整合方法
KR101034276B1 (ko) 출력안정화형 풍력발전 시스템 및 그 제어방법
JP7296762B2 (ja) 電力変換装置
JP7189045B2 (ja) 電力変換システム
JP6255894B2 (ja) 自立運転システム、自立運転制御装置および蓄電池システム
Ismail et al. A multi-objective control scheme of a voltage source converter with battery–supercapacitor energy storage system used for power quality improvement
KR101413537B1 (ko) 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템
KR101753667B1 (ko) 마이크로그리드 제어를 위한 배터리에 기반한 플라이휠 에너지 저장 시스템
KR101484064B1 (ko) 신재생 에너지의 전력제어장치
CN110854899A (zh) 一种用于hvdc的储能-调相机功率支撑系统及其功率分配方法
KR101243192B1 (ko) 풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템
Molina et al. Power flow control of microgrid with wind generation using a DSTATCOM-UCES
RU95434U1 (ru) Многофункциональный энергетический комплекс (мэк)
Park et al. Second order harmonics reduction technique using model predictive control for household energy storage systems
CN104104094B (zh) 一种带电网电压相位校正的链式svg控制算法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141204

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee