KR101243192B1 - 풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수 개의 에너지 저장장치를 이용하여 풍력발전 설비의 출력을 제어함으로써 풍력발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능한 풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 풍력발전 설비의 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 순시 출력치를 수집하는 단계; (b) 상기 수집된 순시 출력치를 이용하여 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결되며 서로 다른 충방전 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 생성된 제어 신호에 따라 상기 복수 개의 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 서로 다른 동작 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치를 이용한 협조 제어를 통해 풍력발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능하므로 풍력발전 설비의 과도한 출력 변동에 대한 효율적인 대처가 가능한 효과를 갖는다.

Description

풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템{Method and System for controlling output of wind power generation equipment}
본 발명은 풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수 개의 에너지 저장장치를 이용하여 풍력발전 설비의 출력을 제어함으로써 풍력발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능한 풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
풍력발전 설비의 경우 기상조건에 따라 출력이 상시로 변동하는 특성을 가지고 있으며, 특히 섬 계통이나 상대적으로 규모가 적은 약소계통과 풍력발전 설비가 연결되어 있는 경우 이러한 과도한 출력변동으로 인한 주파수 변동, 전압 변동, 및 고조파 발생 등에 의해 풍력발전 설비가 공급하는 전력 품질이 저하되어 결국 풍력발전 설비 인근의 전력 계통에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 풍력발전 설비의 과도한 출력 변동에 따라 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 풍력발전 설비와 에너지 저장 장치를 연결한 후 풍력발전 설비의 출력 변동에 따라 에너지 저장 장치를 충전 또는 방전하여 풍력발전 설비의 과도한 출력 변동을 완화시킴으로써 풍력발전 설비의 출력을 안정화시키는 방법이 적용되고 있는 추세에 있다.
그러나, 상기 방법의 경우 특정한 종류의 단일 에너지 저장 장치를 이용하여 풍력발전 설비의 출력 변동을 완화시키게 되므로 에너지 저장 장치의 특성에 따라 풍력발전 설비의 출력 안정화에 많은 제약이 따르는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 서로 다른 동작 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치를 이용한 협조 제어를 통해 풍력발전 설비의 출력을 효과적으로 안정화시키는 것이 가능한 풍력발전 설비 출력 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전 설비 출력 제어 방법은 (a) 풍력발전 설비의 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 순시 출력치를 수집하는 단계; (b) 상기 수집된 순시 출력치를 이용하여 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결되며 서로 다른 충방전 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 생성된 제어 신호에 따라 상기 복수 개의 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전 설비 출력 제어 시스템은 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결되는 제1 에너지 저장부; 상기 제1 에너지 저장부와 병렬 연결되는 제2 에너지 저장부; 상기 풍력 발전 설비의 순시 출력치를 수집한 후 상기 순시 출력치를 이용하여 서로 다른 충방전 특성을 갖는 상기 제1 에너지 저장부 및 상기 제2 에너지 저장부 각각의 충방전 동작을 위한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 상기 생성된 제어 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부의 출방전 동작을 제어하는 제1 동작 제어부; 및 상기 생성된 제어 신호에 따라 동작하여 제2 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하는 제2 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 서로 다른 동작 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치를 이용한 협조 제어를 통해 풍력발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능하므로 풍력발전 설비의 과도한 출력 변동에 대한 효율적인 대처가 가능한 효과를 갖는다.
또한, 풍력발전 설비의 순시 출력치를 수집한 후 수집된 순시 출력치에 따라 서로 다른 동작 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치 각각의 동작을 위한 제어 신호를 생성하므로 각 에너지 저장 장치의 동작을 최적으로 제어할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전 설비 출력 제어 시스템의 블록도,
도 2는 도 1의 제어 신호 생성부의 상세 블록도,
도 3은 도 1의 제1 동작 제어부의 상세 블록도,
도 4는 도 3의 전류 벡터 기준값 생성부의 상세 블록도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전 설비 출력 제어 방법의 순서도,
도 6은 도 5의 S20에 대한 상세 순서도, 및
도 7은 도 5의 S30에 대한 상세 순서도 이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 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 생략하도록 한다. 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 풍력발전 설비 출력 시스템의 블록도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전 설비 출력 시스템(1)은 풍력발전 설비(10), 제1 에너지 저장부(20), 제2 에너지 저장부(30), 제어 신호 생성부(40), 제1 동작 제어부(50), 및 제2 동작 제어부(60)를 포함한다.
풍력 발전 설비(10)는 풍력 발전에 의해 생성되는 전력을 풍력 발전 설비(10)와 전기적으로 연결되는 전력계통(Electric Power System:EPS) 측으로 출력한다.
이때, 풍력 발전 설비(10)는 단위기 또는 복수기 일 수 있다.
제1 에너지 저장부(20)는 풍력 발전 설비(10)와 전기적으로 연결되며 풍력 발전 설비(10)의 출력 안정화를 위한 에너지가 미리 저장될 수 있다.
제2 에너지 저장부(30)는 제1 에너지 저장부(20)와 병렬 연결되며 풍력 발전 설비(10)의 출력 안정화를 위한 에너지가 미리 저장될 수 있다.
이때, 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30)는 서로 다른 서로 다른 충방전 동작 특성을 가질 수 있으며, 제1 에너지 저장부(20)는 충방전 동작 특성이 비교적 빠르고 저장 용량이 작은 슈퍼 커패시터일 수 있고, 제2 에너지 저장부(30)는 충방전 동작 특성이 비교적 느리고 저장 용량이 큰 납축전지일 수 있다.
따라서, 제1 에너지 저장부(20)는 제2 에너지 저장부(30)와 비교시 상대적으로 빠른 충방전 동작 특성을 가질 수 있고, 제2 에너지 저장부(30)는 제1 에너지 저장부(20)와 비교시 상대적으로 느린 충방전 동작 특성을 가질 수 있다.
제어 신호 생성부(40)는 풍력 발전 설비(10)의 순시 출력치를 실시간으로 수집한 후 상기 실시간으로 수집된 순시 출력치를 이용하여 제1 에너지 저장부(20) 및 제2 에너지 저장부(30) 각각의 충방전 동작을 위한 제어 신호를 생성한다.
이때, 제어 신호 생성부(40)의 상세 구성은 이하 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
제1 동작 제어부(50)는 제1 에너지 저장부(20)와 전기적으로 연결되며 제어 신호 생성부(40)에서 생성된 후 전송되는 제어 신호에 따라 동작하여 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 제어하고, 제2 동작 제어부(60)는 제2 에너지 저장부(30)와 전기적으로 연결되며 제어 신호 생성부(40)에서 생성된 후 전송되는 제어 신호에 따라 동작하여 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 제어한다.
이때, 도면에는 도시되지 않았지만 제1 에너지 저장부(20)와 제1 동작 제어부(50)의 사이 및 제2 에너지 저장부(30)와 제2 동작 제어부(60) 사이에는 제1 에너지 저장부(20) 및 제2 에너지 저장부(30)에 미리 저장된 에너지를 전송받아 직류 전력 형태로 충전하거나 또는 직류 전력 형태로 충전된 에너지를 제1 에너지 저장부(20) 및 제2 에너지 저장부(30) 또는 제1 동작 제어부(50) 및 제2 동작 제어부(60) 측으로 방전하는 커패시터가 각각 연결될 수 있다.
또한, 제1 동작 제어부(50)와 제2 동작 제어부(60)의 상세 구성은 이하 도 3과 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 제어 신호 생성부의 블록도이다
도 2에 도시된 바와 같이 제어 신호 생성부(40)는 제1 제어 신호 생성부(41), 신호 분기부(43), 제2 제어 신호 생성부(45), 및 제3 제어 신호 생성부(47)를 포함한다.
제1 제어 신호 생성부(41)는 풍력 발전 설비(10)로부터 전력 계통 측으로 출력되는 순시 출력치(P_PCC)를 수집한 후 상기 순시 출력치와 미리 결정된 풍력 발전 설비(10)의 정상 출력치(P_PCC_Ref)의 차를 계산하여 제1 제어 신호(P_cmd)를 생성한다.
이때, 상기 제1 제어 신호는 풍력발전 설비(10)의 순시 출력 안정화를 위해 제1 에너지 저장 장치(20) 및 제2 에너지 저장 장치(30)에 요구되는 총 출력 명령일 수 있다.
신호 분기부(43)는 상기 제1 제어 신호를 양측으로 분기하고, 제2 신호 생성부(45)는 신호 분기부(43)에 의해 양측으로 분기된 신호 중 일측으로 분기된 신호(P_cmd1)을 하이 패스 필터링하여 제2 제어 신호(P_STESS_Ref)를 생성한다.
이때, 상기 제2 제어 신호는 풍력 발전 설비의 출력 변동 중 변동이 심한 출력 변동을 의미하는 고주파 성분에 대응하기 위한 에너지 저장 장치의 출력 명령일 수 있다.
또한, 상기 제2 제어 신호는 제1 동작 제어부(50)로 전송되며, 제2 동작 제어부(60)는 상기 전송된 제2 제어 신호에 따라 동작하여 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 제어할 수 있다.
제3 신호 생성부(47)는 신호 분기부(43)에 의해 양측으로 분기된 신호 중 타측으로 분기된 신호(P_cmd2)를 로우 패스 필터링하여 제3 제어 신호(P_LTESS_Ref)를 생성한다.
이때, 상기 제3 제어 신호는 풍력 발전 설비(10)의 출력 변동 중 변동이 완만한 출력 변동을 의미하는 저주파 성분에 대응하기 위한 에너지 저장 장치의 출력 명령일 수 있다.
또한, 상기 제3 제어 신호는 제2 동작 제어부(60)로 전송되며, 제1 동작 제어부(50)는 상기 전송된 제3 제어 신호에 따라 동작하여 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 제어할 수 있다.
여기에서, 제어 신호 생성부(40)가 제1 제어 신호를 양측으로 분기한 후 하이 패스 필터링 및 로우 패스 필터링에 의해 상기 제2 제어 신호 및 상기 제3 신호를 각각 생성하는 이유는 다음과 같다.
풍력 발전 설비의 출력 안정화를 위한 에너지 저장 장치의 총출력 명령을 의미하는 상기 제1 제어 신호의 경우 변동이 심한 고주파 성분과 변동이 완만한 저주파 성분을 포함하게 된다.
따라서, 상기 제1 제어 신호를 분기한 후 하이 패스 필터링에 의해 제2 제어 신호를 생성하고 로우 패스 필터링에 의해 제3 제어 신호를 생성하는 방식으로 상기 제1 제어 신호에 포함된 고주파 성분과 저주파 성분을 분리한 후, 에너지 저장 장치의 빠른 충방전 제어가 필요한 고주파 성분을 포함하는 제2 제어 신호에 의해 동특성이 빠르고 충방전 사이클에 제한이 없는 슈퍼 커패시터인 제1 에너지 저장 장치(20)가 충방전 동작이 이루어지도록 한다.
그리고, 에너지 저장 장치의 느린 충방전 제어가 필요한 저주파 성분을 포함하는 제3 제어 신호에 의해 동특성이 느린 납축 전지인 제2 에너지 저장 장치(30)가 충방전 동작이 이루어지도록 하여, 결국 제1 에너지 저장 장치(20)와 제2 에너지 저장 장치(30)의 협조 제어에 의해 풍력 발전 설비(10)의 출력 안정화가 가능하도록 함으로써, 단일 에너지 저장 장치를 적용하는 경우와 비교시에 풍력 발전 설비의 출력 안정화를 효율적으로 수행하도록 하기 위함이다.
도 3은 도 1의 제1 동작 제어부의 상세 블록도, 도 4는 도 3의 전류 벡터 기준값 생성부의 상세 블록도 이다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1 동작 제어부(50)는 전류 벡터 기준값 생성부(51), 컨버터 전류 제어부(52), 위상 동기부(53), DQ 역변환부(55), 펄스폭 변조부(57), 및 DC/AC 컨버터부(59)를 포함한다.
전류 벡터 기준값 생성부(51)는 제어 신호 생성부(40)에서 생성되는 제2 제어 신호(P_ref, Q_ref)와 제어 신호 생성부(40)에서 실시간으로 수집되는 순시 출력치(P_actual, Q_actual)를 이용하여 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)를 생성한다.
이때, 전류 벡터 기준값 생성부(51)는 도 4에 도시된 바와 같이 제어 신호 생성부(40)에서 실시간으로 수집되는 순시 출력치(P_actual, Q_actual)가 제어 신호 생성부(40)에서 생성되는 제2 제어 신호(P_ref, Q_ref)를 추종하도록 PI 제어부에서 PI 제어를 수행하여 생성될 수 있다.
컨버터 전류 제어부(52)는 전류 벡터 기준값 생성부(51)에서 생성된 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)과 제어 신호 생성부(40)에서 수집되는 순시 출력치(P_actual, Q_actual)로부터 생성되는 현재 전류 벡터(Id, Iq)의 차이값인 오차 정보를 이용하여 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)를 생성한다.
위상 동기부(53)는 제어 신호 생성부(40)에서 수집되는 순시 출력치(P_actual, Q_actual)로부터 생성되는 현재 전압 벡터(Vd, Vq)를 이용하여 위상각 추정 정보(θ)를 생성하며, DQ 역변환부(55)는 컨버터 전류 제어부(52)에서 생성되는 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)과 위상 동기부(53)에서 생성된 위상각 추정 정보(θ)를 이용하여 삼상 교류전압 기준파형(Vabc_ref)를 생성한다.
펄스폭 변조부(57)는 DQ 역변환부(55)에서 생성된 삼상 교류전압 기준파형(Vabc_ref)을 펄스폭 변조하여 DC/AC 컨버터부(59)의 동작을 위한 온오프 신호(On/Off)를 생성하며 펄스폭 변조부(57)에서 생성된 온오프 신호에 의해 DC/AC 컨버터부(59)의 각 스위칭 소자가 동작하여 제1 에너지 저장부(20)로부터 커패시터를 통하여 제1 동작 제어부(50)로 전송되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 계통(EPS) 측으로 전송한다.
이때, 제2 동작 제어부(60)의 상세 구성 및 동작 방법은 제1 동작 제어부(50)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전 설비 출력 제어 방법에 대한 순서도 이다.
도 5에 도시된 바와 같이 S10에서 제어 신호 생성부(40)가 풍력 발전 설비(10)의 풍력 발전 설비(10)와 전기적으로 연결된 전력 계통(EPS) 측으로의 순시 출력치를 실시간으로 수집한다.
S20에서 제어 신호 생성부(40)가 상기 실시간으로 수집된 순시 출력치를 이용하여 풍력발전 설비와 전기적으로 연결되며 서로 다른 충방전 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 위한 제어 신호를 생성한다.
이때, S20의 상세 단계는 이하 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
S30에서 제1 동작 제어부(50) 및 제2 동작 제어부(60)가 제어 신호 생성부(40)에서 생성된 제어 신호에 따라 각각 동작하여 서로 다른 충방전 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치인 제1 에너지 저장부(20) 및 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 제어하면 종료가 이루어진다.
이때, S30의 상세 단계는 이하 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 도 5의 S20에 대한 상세 순서도 이다.
도 6에 도시된 바와 같이 S22에서 제1 제어 신호 생성부(41)가 풍력 발전 설비(10)로부터 수집되는 순시 출력치(P_PCC)와 미리 결정된 풍력 발전 설비(10)의 정상 출력치(P_PCC_Ref) 간의 차를 계산하여 제1 제어 신호(P_cmd)를 생성한다.
S24에서 신호 분기부(43)가 제1 제어 신호를 양측으로 분기시킨다.
S26에서 제2 제어 신호 생성부(45)가 상기 양측으로 분기된 신호 중 일측으로 분기된 신호(P_cmd1)를 하이 패스 필터링하여 제2 제어 신호(P_STESS_Ref)를 생성하고, 제3 제어 신호 생성부(47)가 상기 양측으로 분기된 신호 중 타측으로 분기된 신호(P_cmd2)를 로우 패스 필터링하여 제3 제어 신호(P_LTESS_Ref)를 생성하면 종료가 이루어진다.
이때, S24 내지 S26에서와 같이 제어 신호 생성부(40)가 상기 순시 출력치와 상기 정상 출력치 간의 차를 계산하여 제1 제어 신호를 생성한 후 제1 제어 신호를 양측으로 분기시키고 각각을 하이 패스 필터링 및 로우 패스 필터링하여 제1 동작 제어부(50)의 동작을 위한 상기 제2 제어 신호 및 제2 동작 제어부(60)의 동작을 위한 상기 제3 제어 신호를 생성하는 이유는 위에서 설명한 바 있으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 7은 도 5의 S30에 대한 상세 순서도 이다.
도 7에 도시된 바와 같이 S32에서 전류 벡터 기준값 생성부(51)가 제2 제어 신호(P_ref, Q_ref)로부터 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)를 생성한다.
이때, 전류 벡터 기준값 생성부(51)가 전류 벡터 기준값(Id_ref, Iq_ref)를 생성하는 상세 과정은 위에서 설명한 바 있으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
S34에서 컨버터 전류 제어부(53)가 전류 벡터 기준값과 순시 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값(Id, Iq)의 차를 이용하여 전압 벡터 기준값(Vd_ref, Vq_ref)를 생성한다.
S36에서 DQ 역변환부(55)가 전압 벡터 기준값과 위상 동기부(53)에서 생성되는 위상각 정보(θ)를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형(Vabc_ref)를 생성한다.
S38에서 펄스폭 변조부(57)가 삼상 교류전압 기준 파형을 이용하여 온/오프 제어 신호(On/Off)를 생성하고 온/오프 제어 신호에 따라 DC/AC 컨버터부(59)가 제1 에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 제어하면 종료가 이루어진다.
이때, 제2 동작 제어부(60)가 제어 신호 생성부(40)로부터 전송되는 제3 제어 신호에 따라 동작하여 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 제어하는 과정의 경우 도 7에 도시된 S32 내지 S38에 따른 제1 동작 제어부(50)가 제어 신호 생성부(40)로부터 전송되는 제2 제어 신호에 따라 제1에너지 저장부(20)의 충방전 동작을 제어하는 과정과 동시에 이루어지게 되며, 제2 동작 제어부(60)의 상세 동작 과정은 제1 동작 제어부(50)의 상세 동작 과정과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 풍력발전 설비 출력 제어 시스템 및 방법에 따르면 풍력 발전 설비(10)의 순시 출력치를 실시간으로 수집한 후 상기 순시 출력치를 이용하여 서로 다른 충방전 특성을 갖는 제1 에너지 저장부(20)와 제2 에너지 저장부(30)가 각각 충방전 동작이 이루어지도록 하기 위한 제2 제어 신호와 제3 제어 신호를 생성하며, 상기 생성된 제2 제어 신호와 제3 제어 신호에 따라 제1 동작 제어부(50) 및 제2 동작 제어부(60)가 제1 에너지 저장부(20) 및 제2 에너지 저장부(30)의 충방전 동작을 제어할 수 있다.
따라서, 서로 다른 동작 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치를 이용한 협조 제어를 통해 풍력발전 설비의 출력을 안정화시키는 것이 가능하므로 풍력발전 설비의 과도한 출력 변동에 대한 효율적인 대처가 가능해진다.
또한, 풍력발전 설비의 순시 출력치를 수집한 후 수집된 순시 출력치에 따라 서로 다른 동작 특성을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치 각각의 동작을 위한 제어 신호를 생성하므로 각 에너지 저장 장치의 동작을 최적으로 제어할 수 있게 된다.
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) : 풍력발전 설비 출력 제어 시스템 (10) : 풍력발전 설비
(20) : 제1 에너지 저장부 (30) : 제2 에너지 저장부
(40) : 제어신호 생성부 (50) : 제1 동작 제어부
(60) : 제2 동작 제어부

Claims (12)

  1. (a) 풍력발전 설비의 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결된 전력 계통 측으로의 순시 출력치를 수집하는 단계;
    (b) 상기 수집된 순시 출력치를 이용하여 상기 풍력발전 설비와 전기적으로 연결되며 서로 다른 충방전 특성을 갖는 제1 에너지 저장 장치와 제2 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 생성된 제어 신호에 따라 상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계는 (b1) 상기 수집된 순시 출력치와 미리 결정된 상기 풍력발전 설비의 정상 출력치 간의 차를 계산하여 제1 제어 신호를 생성하는 단계;
    (b2) 상기 생성된 제1 제어 신호를 양측으로 분기시키는 단계; 및
    (b3) 상기 양측 중 일측으로 분기된 신호를 하이패스 필터링하여 제2 제어 신호를 생성하고 상기 양측 중 타측으로 분기된 신호를 로우패스 필터링하여 제3 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하고, 상기 제3 제어 신호에 따라 상기 제2 에너지 저장 장치의 충방전 동작을 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 제1 에너지 저장 장치는 납축 전지이고, 상기 제2 에너지 저장 장치는 슈퍼 커패시터인 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 제2 제어 신호 또는 상기 제3 제어 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 단계;
    (c2) 상기 전류 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값의 차를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 단계;
    (c3) 상기 전압 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 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 제1, 2 에너지 저장 장치 각각의 충방전 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 제1 에너지 저장 장치와 상기 제2 에너지 저장 장치는 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 방법.
  7. 풍력 발전 설비와 전기적으로 연결되는 제1 에너지 저장부;
    상기 제1 에너지 저장부와 병렬 연결되는 제2 에너지 저장부;
    상기 풍력 발전 설비의 순시 출력치를 수집한 후 상기 순시 출력치를 이용하여 서로 다른 충방전 특성을 갖는 상기 제1 에너지 저장부 및 상기 제2 에너지 저장부 각각의 충방전 동작을 위한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;
    상기 생성된 제어 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하는 제1 동작 제어부; 및
    상기 생성된 제어 신호에 따라 동작하여 제2 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하는 제2 동작 제어부를 포함하고,
    상기 제어 신호 생성부는 상기 순시 출력치와 미리 결정된 상기 풍력 발전 설비의 정상 출력치 간의 차를 계산하여 제1 제어 신호를 생성하는 제1 제어 신호 생성부, 상기 제1 제어 신호를 입력받은 후 양측으로 분기시키는 신호 분기부, 상기 양측 중 일측으로 분기된 신호를 입력받아 하이패스 필터링하여 제2 제어 신호를 생성하는 제2 제어 신호 생성부, 및 상기 양측 중 타측으로 분기된 신호를 입력받아 로우패스 필터링하여 제3 제어 신호를 생성하는 제3 제어 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 동작 제어부는 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하고, 상기 제1 에너지 저장부는 슈퍼 커패시터인 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 동작 제어부는 상기 제3 제어 신호에 따라 상기 제2 에너지 저장부의 충방전 동작을 제어하고, 상기 제2 에너지 저장부는 납축전지인 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 시스템.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 동작 제어부는
    상기 제2 제어 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 전류 벡터 기준값 생성부, 상기 전류 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값과의 차이를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 전류 제어부, 상기 전압 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 DQ 역변환부, 상기 삼상 교류전압 기준 파형으로부터 온오프 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부, 및 상기 온오프 신호에 따라 동작하여 상기 제1 에너지 저장부부터 전송되는 에너지의 출력을 제어하는 DC-AC 컨버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 시스템.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 동작 제어부는
    상기 제3 제어 신호로부터 전류 벡터 기준값을 생성하는 전류 벡터 기준값 생성부, 상기 전류 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 현재 전류 벡터값과의 차이를 이용하여 전압 벡터 기준값을 생성하는 전류 제어부, 상기 전압 벡터 기준값과 상기 순시 출력치로부터 생성되는 위상각 정보를 이용하여 삼상 교류전압 기준 파형을 생성하는 DQ 역변환부, 상기 삼상 교류전압 기준 파형으로부터 온오프 신호를 생성하는 펄스 폭 변조부, 및 상기 온오프 신호에 따라 동작하여 상기 제2 에너지 저장부로부터 전송되는 에너지의 출력을 제어하는 DC-AC 컨버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 설비 출력 제어 시스템.
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