KR101186182B1 - Pwm controller and control method for wind power or solar generation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력 또는 태양광 발전기의 제어 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력 또는 태양광 발전에서 과전압시의 브레이킹 동작과 저전압시의 부스터 동작으로 발전효율을 높일 수 있는 풍력 또는 태양광 발전에서의 PWM 컨트롤러 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a control technology of a wind or photovoltaic generator, and more particularly, in wind or photovoltaic power generation that can increase power generation efficiency by breaking operation during overvoltage and booster operation during low voltage in wind or solar power generation. The present invention relates to a PWM controller and a control method thereof.
최근 들어, 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈, 원자력 발전의 안정성 등이 세계적인 이슈로 등장하고 있고, 이에 대한 대안으로 태양열, 수력, 풍력과 같은 신재생 에너지가 미래 성장산업으로 떠오르면서 전력전자 응용기술과 함께 활발한 연구와 투자가 이루어지고 있다. 통상 신재생 에너지에서 생산된 전력은 단독운전보다는 전력계통에 연계하여 운전하는 것이 보다 효율적이고, 수용가의 입장에서도 안정적이기 때문에 신재생 에너지의 계통 연계 기술은 필수적이라 할 수 있다. 신재생 에너지에서 생산된 전력을 계통에 효율적으로 연계하기 위해서는 계통전원과 동기제어, 고조파 함유의 최소화, 역률제어와 같은 계통연계 기술과, 고효율 토폴로지, 안정된 전압/주파수 제어, 단독운전방지, 고신뢰성 및 저가화 같은 인버터 기술이 필요하다.Recently, environmental pollution, depletion of fossil energy, and stability of nuclear power generation have emerged as global issues. As an alternative, renewable energy such as solar, hydro, and wind power has emerged as a future growth industry. Active research and investment are being made together. In general, power generated from renewable energy is more efficient to operate in conjunction with a power system than a single operation, and is stable from a customer's point of view, so grid linkage technology of renewable energy is essential. In order to efficiently link the power generated from renewable energy to the grid, grid linkage technologies such as grid power supply, synchronous control, minimization of harmonics, and power factor control, high efficiency topology, stable voltage / frequency control, single operation prevention, and high reliability And inverter technology such as lower cost.
종래의 계통 연계형 인버터와 관련된 기술로는 공개번호 10-2011-0054052호로 공개된 "계통 연계형 인버터 장치와, 공개번호 10-2011-0079749호로 공개된 "계통 연계 인버터"가 있다. 상기 계통 연계 인버터는 직류 전원의 출력을 펄스폭 변조하는 인버터와, 인버터의 입력측에 배치되고, 중성점을 형성하도록 직렬로 접속된 2개의 콘덴서로 이루어지는 제1 콘덴서쌍과, 인버터의 출력측에 배치되고, 중성점을 형성하도록 직렬로 접속된 2개의 콘덴서로 이루어지는 제2 콘덴서쌍과, 제1 콘덴서쌍의 중성점과 제2 콘덴서쌍의 중성점을 접속함으로써 형성된 누설 전류의 바이패스로와, 제1 콘덴서쌍과 제2 콘덴서쌍 사이에 설치되어 인버터에서 발생된 공통 모드 전류를 억제하는 적어도 1개의 공통 모드 초크 코일과, 인버터로부터 출력되는 펄스폭 변조된 전압을 정현파 형상으로 변환하는 출력 필터를 구비한다.
Techniques related to a conventional grid-connected inverter include a "grid-connected inverter device disclosed in Publication No. 10-2011-0054052, and a" grid-connected inverter "published in Publication No. 10-2011-0079749. The inverter is arranged on the output side of the inverter, the first capacitor pair consisting of an inverter for pulse width modulating the output of the DC power supply, two capacitors disposed on the input side of the inverter and connected in series to form a neutral point, and formed on the output side of the inverter. The second capacitor pair consisting of two capacitors connected in series to each other, a bypass path for leakage current formed by connecting the neutral point of the first capacitor pair and the neutral point of the second capacitor pair, and the first capacitor pair and the second capacitor pair Sine at least one common mode choke coil disposed between and suppressing the common mode current generated by the inverter, and a pulse width modulated voltage output from the inverter. An output filter which converts into a wave shape is provided.
종래의 계통 연계형 인버터에서는 태양광 발전기나 풍력 발전기의 발전전압이 높아지거나 낮아질 경우에 충분히 대응하지 못해 발전장치의 과도한 동작으로 고장이 발생하거나 발전전력을 효율적으로 사용하지 못한 문제점이 있다.In the conventional system-linked inverter, there is a problem in that a failure occurs due to excessive operation of the power generation device or the power generation power cannot be efficiently used because the power generation voltage of the solar generator or the wind generator is not sufficiently responded to.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 풍력 또는 태양광 발전에서 과전압시의 브레이킹 동작과 저전압시의 부스터 동작으로 발전효율을 높일 수 있는 풍력 또는 태양광 발전에서의 PWM 컨트롤러 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention in the wind or photovoltaic power generation that can increase the power generation efficiency by the braking operation during overvoltage and booster operation during low voltage in wind or solar power generation PWM controller and its control method to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 회로는, 풍력 발전기나 태양광 발전기로부터 전기를 입력받아 컨트롤러의 제어에 따라 전력반도체 스위칭소자(Insulated gate bipolar transistor; IGBT)를 PWM 제어하여 직류전원을 교류전원으로 변환하여 계통에 전달하는 풍력 또는 태양광 발전에서의 PWM 컨트롤러에 있어서, 풍력 발전기의 발전전압이나 태양광 발전기의 솔라판넬 전압을 입력받아 인버터로 전달하고, 과풍으로 인해 풍력 발전기의 발전전압이 과전압으로 상승하면 컨트롤러의 PWM 제어에 따라 더미로더로 풍력발전기의 과전압을 연결하여 풍력 발전기의 브레이드(blade)가 부드럽게 감속하도록 브레이크 동작을 처리하는 브레이크 회로부; 풍력 발전기나 태양광 발전기의 발전전압이 저전압이면, 컨트롤러의 제어에 따라 콘덴서를 충전시켜 전압을 상승시키는 부스터 회로부; 및 풍력 발전기의 발전전압과 태양광 발전기의 솔라판넬 전압을 모니터링하여 과풍으로 인해 풍력 발전기의 발전전압이 과전압으로 상승하면, 발전전압에 비례하는 PWM 펄스로 더미로더와 뉴트럴 선로 사이에 연결된 전력반도체 스위칭소자를 제어하고, 풍력 발전기나 태양광 발전기의 발전전압이 저전압이면, 제1 리액터에 연결된 전력반도체 스위칭소자를 PWM 제어하여 충전 콘덴서를 충전시키는 컨트롤러로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the circuit of the present invention receives electricity from a wind generator or a solar generator, and performs PWM control of an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) under the control of a controller to alternating DC power. PWM controller in wind power or photovoltaic power generation that converts power to the system and receives power generation voltage of solar power generator or solar panel voltage of solar power generator and transfers it to inverter. A brake circuit unit configured to process a brake operation to smoothly decelerate the blade of the wind generator by connecting the overvoltage of the wind generator to the dummy loader according to the PWM control of the controller when the voltage rises to the over voltage; A booster circuit unit configured to increase the voltage by charging the capacitor under the control of the controller when the generated voltage of the wind generator or the solar generator is low voltage; And monitoring the generated voltage of the wind generator and the solar panel voltage of the photovoltaic generator and switching the power semiconductor connected between the dummy loader and the neutral line with a PWM pulse proportional to the generated voltage when the generated voltage of the wind generator rises to overvoltage due to overheating. The device is controlled, and when the power generation voltage of the wind generator or the solar generator is a low voltage, PWM control the power semiconductor switching device connected to the first reactor, characterized in that configured as a controller for charging the charging capacitor.
상기 브레이크 회로부는 T1단자와 T2단자 사이에 연결되는 더미로더와, 풍력 발전기의 발전전압을 T3단자로 입력받아 일방향으로 전달하는 제1 다이오드(D1)와, 태양광 발전기의 발전전압을 T4단자로 입력받아 일방향으로 전달하는 제2 다이오드(D2)와, 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)와 T5 뉴트럴 단자(N) 사이에 연결되는 콘덴서(C1)와, 컨트롤러의 G1/E1 PWM 제어신호에 따라 더미로더를 뉴트럴 단자(N)로 연결 혹은 차단하는 제1 IGBT(Q1)와, T1-T2 단자 사이에 병렬로 연결되는 제3 다이오드(D3)로 구성되고, 상기 부스터 회로부는 발전전압을 입력받는 제1 리액터(L1)와, 제1 리액터(L1)의 출력단을 컨트롤러(70)의 G2/E2 제어신호에 따라 뉴트럴(N) 측으로 연결 혹은 차단하는 제2 IGBT(Q2)와, 제4 다이오드(D4)와, 발전전압에 의해 충전되어 승압시키는 충전 콘덴서(C2)로 구성된 것이다. 부스터 회로부는 제2 IGBT(Q2)가 PWM 제어하여 제1 리액터(L1)의 ON/OFF 동작으로 리액턴스 역기전압이 발생되게 하고, 이 역기전압의 플러스전압은 제4 다이오드(D4)에 의하여 V3의 전압이 약 400V 정도가 되도록 충전 콘덴서(C2)를 충전시켜준다.The brake circuit unit includes a dummy loader connected between the T1 terminal and the T2 terminal, a first diode D1 receiving the generated voltage of the wind generator as the T3 terminal and transmitting the generated voltage in one direction to the T4 terminal. The second diode D2 that receives the input and transmits in one direction, the capacitor C1 connected between the first diode D1 and the second diode D2 and the T5 neutral terminal N, and the G1 / E1 PWM of the controller. The first IGBT (Q1) for connecting or disconnecting the dummy loader to the neutral terminal (N) according to the control signal, and the third diode (D3) connected in parallel between the T1-T2 terminals, the booster circuit portion A second IGBT Q2 connecting or disconnecting the first reactor L1 receiving the voltage and the output terminal of the first reactor L1 to the neutral N side according to the G2 / E2 control signal of the
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 풍력 발전기의 발전전압을 검출하는 단계; 상기 풍력발전기의 발전전압이 소정의 기준전압보다 높으면, 풍력발전기의 발전전압에 비례하는 제1 PWM 제어신호를 생성하는 단계; 상기 제1 PWM 제어신호에 따라 더미로더를 제어하여 풍력 발전기의 브레이드가 부드럽게 감속하도록 브레이크 동작을 처리하는 단계; 풍력발전기의 발전전압이나 솔라판넬의 발전전압을 검출하는 단계; 상기 발전전압이 정상범위의 전압이면, 발전전압을 인버터로 전달하는 단계; 상기 풍력발전기의 발전전압이나 솔라판넬의 발전전압이 저전압이면, 리액터를 온/오프하기 위한 PWM 제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 PWM 제어신호에 따라 리액터의 역기전압으로 충전 콘덴서를 충전시켜 정상전압을 출력하는 단계를 포함한다.
In order to achieve the above object, the method of the present invention comprises the steps of detecting the generated voltage of the wind generator; Generating a first PWM control signal proportional to a generation voltage of the wind generator when the generation voltage of the wind generator is higher than a predetermined reference voltage; Controlling a dummy loader according to the first PWM control signal to process a brake operation to smoothly decelerate the blade of the wind generator; Detecting a power generation voltage of the wind power generator or a power generation voltage of the solar panel; If the generated voltage is a voltage in a normal range, transferring a generated voltage to an inverter; Generating a PWM control signal for turning on / off a reactor when the power generation voltage of the wind turbine or the power generation voltage of the solar panel is low; And outputting a normal voltage by charging the charging capacitor with the counter electromotive voltage of the reactor according to the PWM control signal.
본 발명에 따른 계통 연계형 인버터는 풍력 발전기와 태양광 발전기를 모두 지원할 수 있어 상대적으로 날씨의 영향을 적게 받으면서 태양광 발전기나 풍력발전기의 여분의 발전전력을 계통으로 공급할 수 있고, 풍력 및 태양광 발전에서 과전압시의 브레이킹 동작으로 발전기를 보호하며, 저전압시의 부스터 동작으로 발전효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명의 인버터는 풍력 발전용 인버터, 태양광 발전 인버터, 연료 발전용 인버터 등에 적용될 수 있다.
The grid-connected inverter according to the present invention can support both a wind generator and a solar generator, and can supply extra generation power of a solar generator or a wind generator to the grid while being relatively less affected by weather, and wind and solar power. It protects the generator by breaking operation during overvoltage in power generation, and has an effect of increasing power generation efficiency by booster operation in low voltage. In addition, the inverter of the present invention can be applied to wind power inverters, solar power inverters, fuel power inverters and the like.
도 1은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 전체 회로를 도시한 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 더미로더를 PWM 제어하여 발전기의 브레이크 동작을 처리하기 위한 회로도,
도 3은 도 2에 도시된 회로에서 발전기의 전압 파형도,
도 4는 도 2에 도시된 회로에서 IGBT를 제어하기 위한 PWM 펄스의 파형도,
도 5는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 브레이크 제어 절차를 도시한 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 부스터 회로도,
도 7은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 부스터 제어 절차를 도시한 순서도이다.1 is a circuit diagram showing the entire circuit of the grid-connected inverter according to the present invention,
2 is a circuit diagram for processing a brake operation of a generator by PWM control of a dummy loader in a grid-connected inverter according to the present invention;
3 is a voltage waveform diagram of a generator in the circuit shown in FIG.
4 is a waveform diagram of a PWM pulse for controlling the IGBT in the circuit shown in FIG.
5 is a flowchart illustrating a brake control procedure in a grid-connected inverter according to the present invention;
6 is a booster circuit diagram in a grid-linked inverter according to the present invention,
7 is a flowchart illustrating a booster control procedure in a grid-connected inverter according to the present invention.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 예컨대, 본 발명에 따른 풍력 및 태양광 발전에서의 PWM 제어 기술은 다양한 형태로 구현될 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 계통 연계형 인터버에 구현된 것을 예로 들어 설명한다.The technical problems achieved by the present invention and the practice of the present invention will be more clearly understood by the preferred embodiments of the present invention described below. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. For example, the PWM control technique in the wind and photovoltaic power generation according to the present invention can be implemented in various forms, but in the embodiment of the present invention will be described taking an example implemented in a grid-connected interleaver.
도 1은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터의 전체 회로를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the entire circuit of the grid-connected inverter according to the present invention.
본 발명에 따른 계통 연계형 인버터는 도 1에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기의 발전전압이나 태양광 발전기의 솔라판넬 전압을 입력받아 인버터로 전달하고, 과풍으로 인해 풍력 발전기의 발전전압이 과전압으로 상승하면 컨트롤러의 PWM 제어에 따라 더미로더로 풍력발전기의 과전압을 연결하여 풍력 발전기의 브레이드가 부드럽게 감속하도록 브레이크 동작을 처리하는 브레이크 회로부(10)와, 풍력 발전기나 태양광 발전기의 발전전압이 저전압이면 컨트롤러의 제어에 따라 콘덴서를 충전시켜 전압을 상승시키는 부스터 회로부(20)와, 컨트롤러의 제어에 따라 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터(30)와, 인버터 출력에서 노이즈를 제거하여 양호한 정현파 전력을 출력하는 필터(40)와, 발전전력을 계통으로 전달하기 위한 파워 체인지부(50)와, 시스템에서 필요로 하는 전원을 공급하는 시스템 전원부(60)와, 전체 동작을 제어하는 DSP 컨트롤러(70)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the grid-connected inverter according to the present invention receives a generation voltage of a wind generator or a solar panel voltage of a solar generator and transfers the result to the inverter, and the generation voltage of the wind generator rises to overvoltage due to overheating. When the overvoltage of the wind turbine is connected to the dummy loader according to the PWM control of the controller, the
도 1을 참조하면, 브레이크 회로부(10)는 T1단자와 T2단자 사이에 연결되는 더미로더와, 풍력 발전기의 발전전압을 T3단자로 입력받아 일방향으로 전달하는 제1 다이오드(D1)와, 태양광 발전기의 발전전압을 T4단자로 입력받아 일방향으로 전달하는 제2 다이오드(D2)와, 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)와 T5 뉴트럴 단자(N) 사이에 연결되는 콘덴서(C1)와, 컨트롤러의 G1/E1 PWM 제어신호에 따라 더미로더를 뉴트럴 단자(N)로 연결 혹은 차단하는 제1 IGBT(Q1)와, T1-T2 단자 사이에 병렬로 연결되는 제3 다이오드(D3)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the
부스터 회로부(20)는 발전전압을 입력받는 제1 리액터(L1)와, 제1 리액터(L1)의 출력단을 컨트롤러(70)의 G2/E2 제어신호에 따라 뉴트럴(N) 측으로 연결 혹은 차단하는 제2 IGBT(Q2)와, 제4 다이오드(D4)와, 발전전압에 의해 충전되어 승압시키는 충전 콘덴서(C2)로 구성된다.The
인버터 회로부(30)는 풀 브릿지 방식으로 연결되어 컨트롤러(70)의 G3/E3 제어신호 내지 G6/E6 제어신호에 따라 온/오프되는 제3 내지 제6 IGBT(Q3~Q6)와, 제3 내지 제6 IGBT(Q3~Q6)의 출력단에 연결되는 제2 리액터(L2)로 구성된다.The
필터회로부(40)는 필터(FILTER)와 필터의 양단에 병렬로 연결되는 콘덴서(C3,C4)로 이루어지고, 파워 체인지 회로부(50)는 제1 릴레이(RY1), 제2 저항(R2)과, 제2 릴레이(RY2)와, 수동 스위치(SW1)와, 제2 릴레이(RY2)를 통해 제2 저항(R2)에 연결되는 제1 저항(R1)과, 인버터의 슬립(Sleep) 상태를 표시하는 LED(SLEEP LED)로 구성된다.The
시스템 전원부(60)는 필터 출력단에 일차 권선이 연결되고 2차 권선에 정류 다이오드와 평활 콘덴서들이 연결되는 트랜스포머로 이루어져 DSP 컨트롤러(70) 등에서 요구하는 시스템 전원을 공급한다.The system
그리고 전체 인버터 회로부에는 풍력 발전기의 발전전압을 DSP 컨트롤러(70)로 전달하는 V1신호선, 솔라판넬 전압을 DSP 컨트롤러(70)로 전달하는 V2신호선, 충전 콘덴서(C2)의 충전전압을 컨트롤러(70)로 전달하는 V3신호선, 필터(40)의 제1 선로 전압을 컨트롤러(70)로 전달하는 V4신호선, 필터(40)의 제2 선로전압을 컨트롤러(70)로 전달하는 V5신호선, 브레이크 회로부(10)와 부스터 회로부(20) 사이에서 전류를 감지하여 컨트롤러(70)로 전달하기 위한 CT1 신호선, 필터(40)의 출력단에서 전류를 감지하여 컨트롤러(70)로 전달하기 위한 CT2 신호선, 뉴트럴(N) 선로를 컨트롤러(70)로 연결하기 위한 N신호선, 컨트롤러(70)가 제1 IGPT(Q1)를 제어하기 위한 G1/E1신호선, 컨트롤러(70)가 제2 IGPT(Q2)를 제어하기 위한 G2/E2신호선, 컨트롤러(70)가 제3 내지 제6 IGPT(Q3~Q6)를 제어하기 위한 G3/E3 내지 G6/E6 신호선, 컨트롤러(70)가 제1 릴레이(RY1)를 제어하기 위한 RY1 신호선, 컨트롤러(70)가 제2 릴레이(RY2)를 제어하기 위한 RY2 신호선이 있다.In addition, the entire inverter circuit part includes a V1 signal line for transmitting the power generation voltage of the wind generator to the
컨트롤러(70)는 V1 내지 V5 전압과 CT1, CT2 전류를 입력받아 소정의 제어 알고리즘에 따라 제1 내지 제6 IGBT(Q1~Q6)와 제1 릴레이(RY1), 제2 릴레이(RY2)를 제어하고, 통신포트(RS,TS)를 통해 다른 디바이스와 통신한다.The
도 2는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 더미로더를 PWM 제어하여 발전기의 브레이크 동작을 처리하기 위한 회로도이고, 도 3은 도 2에 도시된 회로에서 발전기의 전압 파형도이며, 도 4는 도 2에 도시된 회로에서 IGBT를 제어하기 위한 PWM 펄스의 파형도이고, 도 5는 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 브레이크 제어 절차를 도시한 순서도이다.2 is a circuit diagram for processing a brake operation of a generator by PWM control of the dummy loader in the grid-connected inverter according to the present invention, Figure 3 is a voltage waveform diagram of the generator in the circuit shown in Figure 2, Figure 4 2 is a waveform diagram of a PWM pulse for controlling the IGBT in the circuit shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a brake control procedure in the system-linked inverter according to the present invention.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 단자 T3로 입력되는 풍력발전기의 입력전기는 제1 다이오드(D1)를 통하여 DCV OUT으로 출력(P1 + P3 경로)되고, 단자 T4의 태양광 솔라판넬(SOLAR)의 입력전기는 제2 다이오드(D2)를 통하여 P2 경로를 따라 DCV OUT으로 전달된다.2 to 5, the input electricity of the wind power generator input to the terminal T3 is output (P1 + P3 path) to the DCV OUT through the first diode D1, and the solar solar panel SOLAR of the terminal T4. The input electricity of is transferred to the DCV OUT along the P2 path through the second diode (D2).
만일, 과풍으로 인하여 풍력 발전기의 입력단자인 단자 T3의 전압(V1)이 계속 상승하여 과발전을 검출하기 위한 기준전압(HTH)까지 상승하게 되면, DSP 컨트롤러(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 V1단자 전압을 읽어 제1 IGBT(Q1)를 PWM 제어 하여 T3의 풍력발전 전압을 P4-P5의 경로로 더미로드 저항으로 보내어 열교환으로 발전기 전압을 소모시킨다(S11~S14).If the voltage V1 of the terminal T3, which is an input terminal of the wind power generator, continues to rise due to overheating and rises up to a reference voltage H TH for detecting overpowering, the
이때 컨트롤러(70)는 도 3 및 도 4에 도시된 파형처럼 풍력(WIND) 발전기의 전압 크기에 비례하는 PWM 펄스를 생성하여 제1 IGBT(Q1)의 게이트를 PWM제어한다. 이에 따라 풍력(WIND) 발전기의 브레이드는 부드럽게 감속을 하여 기계적 충격을 줄여줄 수 있고, 브레이드 수명을 향상시킬 수 있다. 이때 PWM 량은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기의 전압에 비례하여 제어된다.In this case, the
도 6은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 부스터 회로도이고, 도 7은 본 발명에 따른 계통 연계형 인버터에서 부스터 제어 절차를 도시한 순서도이다.FIG. 6 is a booster circuit diagram of a grid-connected inverter according to the present invention, and FIG. 7 is a flowchart illustrating a booster control procedure in the grid-connected inverter according to the present invention.
한편, 바람이 적어 풍력(WIND) 발전전압이 낮거나 태양광 전압이 기준전압(LTH)보다 낮을 때, 도 6의 부스터(20)는 컨트롤러(70)의 PWM 제어신호에 따라 제2 IGBT(Q2)를 PWM 제어하여 제1 리액터(L1)의 ON/OFF 동작으로 리액턴스 역기전압이 발생되게 하고, 플러스 전압은 제4 다이오드(D4)를 거쳐 V3의 충전전압이 약 400V 정도가 될 때까지 충전 콘덴서(C2)를 충전시켜 준다(S21~S24).Meanwhile, when the wind power generation voltage is low because the wind is low or the solar voltage is lower than the reference voltage L TH , the
그리고 V3 전압이 400V에 도달하면, 인버터(30)는 제3 내지 제6 IGBT(Q3,Q4,Q5,Q6)에 의하여 직류를 교류로 변환하는데, 제1 IGBT(Q3)와 제6 IGBT(Q6)는 플러스(+) 사인파를 만들고, 제5 IGBT(Q5)와 제4 IGBT(Q4)는 마이너스(-) 사인파를 만든다. When the voltage V3 reaches 400 V, the
또한, 인버터(30)는 발전기의 바람의 량을 V1 전압으로 읽어 최대 출력 추정점(MPPT: Maximum Power Point Tracking)을 연산하여 계통으로 전력을 송출을 하고, 솔라판넬의 발전전기도 V2의 전압을 검출하여 같은 방법으로 제어하여 계통으로 송출하여 준다(S25~S28).In addition, the
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention has been described above with reference to one embodiment shown in the drawings, but those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
10: 브레이크 회로부 20: 부스터 회로부
30: 인버터 회로부 40: 필터 회로부
50: 파워 체인지 회로부 60: 시스템 전원부
70: 컨트롤러 T1,T2: 더미로더 연결단자
T3: 풍력 발전전압 입력단자 T4: 솔라판넬 전압 입력단자
T5: 뉴트럴 단자 T6,T7: 그리드 연결단자10: brake circuit portion 20: booster circuit portion
30: inverter circuit portion 40: filter circuit portion
50: power change circuit 60: system power supply
70: Controller T1, T2: Dummy loader connection terminal
T3: Wind turbine input terminal T4: Solar panel voltage input terminal
T5: Neutral terminal T6, T7: Grid connection terminal
Claims (5)
풍력 발전기의 발전전압이나 태양광 발전기의 솔라판넬 전압을 입력받아 인버터로 전달하고, 과풍으로 인해 풍력 발전기의 발전전압이 과전압으로 상승하면 컨트롤러의 PWM 제어에 따라 더미로더로 풍력발전기의 과전압을 연결하여 풍력 발전기의 브레이드가 부드럽게 감속하도록 브레이크 동작을 처리하는 브레이크 회로부;
풍력 발전기나 태양광 발전기의 발전전압이 저전압이면, 컨트롤러의 제어에 따라 콘덴서를 충전시켜 전압을 상승시키는 부스터 회로부; 및
풍력 발전기의 발전전압과 태양광 발전기의 솔라판넬 전압을 모니터링하여 과풍으로 인해 풍력 발전기의 발전전압이 과전압으로 상승하면, 발전전압에 비례하는 PWM 펄스로 더미로더와 뉴트럴 선로 사이에 연결된 전력반도체 스위칭소자를 제어하고, 풍력 발전기나 태양광 발전기의 발전전압이 저전압이면, 제1 리액터에 연결된 전력반도체 스위칭소자를 PWM 제어하여 충전 콘덴서를 충전시키는 컨트롤러로 구성되고,
상기 브레이크 회로부는
T1단자와 T2단자 사이에 연결되는 더미로더와, 풍력 발전기의 발전전압을 T3단자로 입력받아 일방향으로 전달하는 제1 다이오드(D1)와, 태양광 발전기의 발전전압을 T4단자로 입력받아 일방향으로 전달하는 제2 다이오드(D2)와, 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)와 T5 뉴트럴 단자(N) 사이에 연결되는 콘덴서(C1)와, 컨트롤러의 G1/E1 PWM 제어신호에 따라 더미로더를 뉴트럴 단자(N)로 연결 혹은 차단하는 제1 IGBT(Q1)와, T1-T2 단자 사이에 병렬로 연결되는 제3 다이오드(D3)로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 또는 태양광 발전에서의 PWM 컨트롤러.
In a PWM controller in wind or solar power generation, where a grid-connected inverter receives electricity from a wind generator or a solar generator, converts DC power into AC power and transmits it to the system by PWM controlling the power semiconductor switching element (IGBT). ,
It receives the power generation voltage of the wind generator or the solar panel voltage of the solar generator and transfers it to the inverter.When the power generation voltage of the wind generator rises to overvoltage due to the overwind, the overvoltage of the wind generator is connected to the dummy loader according to the PWM control of the controller. A brake circuit unit configured to process a brake operation to smoothly decelerate the braid of the wind generator;
A booster circuit unit configured to increase the voltage by charging the capacitor under the control of the controller when the generated voltage of the wind generator or the solar generator is low voltage; And
When the power generator voltage of the wind generator and the solar panel voltage of the solar generator are monitored and the power generator voltage of the wind generator rises to overvoltage due to overheating, a power semiconductor switching device connected between the dummy loader and the neutral line by a PWM pulse proportional to the power generation voltage. And if the power generation voltage of the wind generator or solar generator is a low voltage, PWM control the power semiconductor switching element connected to the first reactor is configured as a controller for charging the charging capacitor,
The brake circuit portion
A dummy loader connected between the T1 and T2 terminals, a first diode D1 that receives the generated voltage of the wind generator as the T3 terminal and transmits it in one direction, and receives the generated voltage of the solar generator as the T4 terminal in one direction. In accordance with the second diode (D2) to transfer, the capacitor (C1) connected between the first diode (D1) and the second diode (D2) and the T5 neutral terminal (N), according to the G1 / E1 PWM control signal of the controller In the wind or solar power generation, characterized in that it comprises a first IGBT (Q1) for connecting or disconnecting the dummy loader to the neutral terminal (N) and a third diode (D3) connected in parallel between the T1-T2 terminals PWM controller.
발전전압을 입력받는 제1 리액터(L1)와, 제1 리액터(L1)의 출력단을 컨트롤러(70)의 G2/E2 제어신호에 따라 뉴트럴(N) 측으로 연결 혹은 차단하는 제2 IGBT(Q2)와, 제4 다이오드(D4)와, 발전전압에 의해 충전되어 승압시키는 충전 콘덴서(C2)로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 또는 태양광 발전에서의 PWM 컨트롤러.
The method of claim 1, wherein the booster circuit portion
A first reactor L1 receiving the generated voltage and a second IGBT Q2 connecting or disconnecting the output terminal of the first reactor L1 to the neutral N side according to the G2 / E2 control signal of the controller 70; And a fourth diode (D4) and a charging capacitor (C2) charged and boosted by a power generation voltage.
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KR1020120062429A KR101186182B1 (en) | 2012-06-12 | 2012-06-12 | Pwm controller and control method for wind power or solar generation |
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Citations (2)
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JP2002101559A (en) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Nakatake:Kk | Circuit linkage device for wind power generator |
JP2005269843A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | Parallel operation device |
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2012
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