KR101314913B1 - A wind power generating system based on controlling power converter system and control method therefore - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCS(Power Converter System, 이하 'PCS') 제어에 기반한 풍력발전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전모듈; 상기 풍력발전모듈을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 방식에 의해 제어하는 MSC(Machine Side Converter; 이하 'MSC') 및 상기 풍력발전모듈에서 발생한 전력을 계통전원으로 공급하는 GSC(Grid Side Converter; 이하 'GSC')를 포함하는 PCS(Power Converter System; 이하 'PCS') 모듈; 및 상기 풍력발전모듈과 상기 PCS모듈의 동작을 제어하는 제어모듈; 을 포함하되, 상기 제어모듈은 상기 풍력발전모듈 내 블레이드의 회전속도 및 상기 풍력발전모듈의 출력전력을 감시함에 기반하여 상기 풍력발전모듈 및 상기 PCS모듈의 동작을 제어함으로써 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원 간 연계를 절환하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기존의 시스템에 비해 낮은 용량의 MSC 및 GSC를 사용함에 따라 전체 시스템의 구성단가를 낮출 수 있으며, 풍력발전 시스템의 운전상황에 따라 스위치의 제어를 통해 발전기와 계통전원과의 연계경로를 다르게 함으로써 효율을 향상하는 효과도 있다.The present invention relates to a wind power generation system based on a PCS (Power Converter System) control and a control method thereof, and more particularly to a wind power generation module; Machine Side Converter (MSC) for controlling the wind power generation module by MPPT (Maximum Power Point Tracking) method and Grid Side Converter (GSC) for supplying power generated from the wind power generation module to grid power. PCS (Power Converter System) (hereinafter, referred to as' PCS ') module including GSC'); And a control module for controlling the operation of the wind power generation module and the PCS module; Including, but the control module by controlling the operation of the wind turbine module and the PCS module on the basis of monitoring the rotational speed of the blade and the output power of the wind turbine module in the wind turbine module and the system The present invention relates to a wind power generation system and a method of controlling the same, wherein the connection between power sources is switched.
According to the present invention, the unit cost of the entire system can be lowered by using MSC and GSC having a lower capacity than the existing system, and the linkage between the generator and the grid power supply is controlled through the control of the switch according to the operation status of the wind power generation system. Different paths have the effect of improving efficiency.

Description

ＰＣＳ 제어에 기반한 풍력발전 시스템 및 그 제어방법{A wind power generating system based on controlling power converter system and control method therefore} A wind power generating system based on controlling power converter system and control method accordingly

본 발명은 PCS(Power Converter System, 이하 'PCS') 제어에 기반한 풍력발전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력발전 시스템의 운전곡선을 설계함에 기반하여 PCS 및 계통연결용 스위치의 동작을 제어함으로써 풍력발전의 효율을 향상하고 시스템 구성단가를 절감할 수 있는 풍력발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power generation system and control method based on the PCS (Power Converter System) control, and more specifically, based on the design of the operating curve of the wind power generation system of the switch for PCS and grid connection The present invention relates to a wind power generation system and a control method thereof that can improve the efficiency of wind power generation and reduce the system construction cost by controlling the operation.

풍력발전의 경우 화석연료를 대체할 수 있는 재생에너지원으로 최근 각광받고 있으나, 바람이 가진 운동에너지를 받은 블레이드가 기계적 회전력으로 변환한 이후 이를 발전기에서 전기에너지로 변환시켜 PCS를 통해 계통전원으로 공급하는 기술특성 상 효율이 낮다는 점이 단점으로 지적되고 있으며, 종래 기술(한국출원 2010-0030594호)에서는 주로 블레이드의 형상 등 외부구조 개선을 통해 풍력발전 효율을 향상하는 데 주안점을 두고 있다.In the case of wind power generation, it has recently been spotlighted as a renewable energy source to replace fossil fuels, but after the blades receiving the kinetic energy of the wind are converted into mechanical rotational force, they are converted into electrical energy from the generator and supplied to the grid power through PCS. It is pointed out that the efficiency is low due to the technical characteristics, and the prior art (Korean Patent Application No. 2010-0030594) mainly focuses on improving the wind power generation efficiency by improving the external structure, such as the shape of the blade.

한편, 기존에 존재하는 동기 발전기를 이용한 풍력발전 시스템은 블레이드와 결합된 동기 발전기를 포함하는 발전모듈에서 생산된 모든 전력을 PCS를 거쳐 계통전원으로 공급하기 때문에 효율이 떨어지는 단점이 있다.On the other hand, the existing wind power generation system using a synchronous generator has a disadvantage in that the efficiency is lowered because it supplies all the power produced by the power generation module including the synchronous generator coupled to the blade to the system power through the PCS.

이에 따라, 기존의 풍력발전 시스템의 PCS 내 포함된 MSC(Machine Side Converter; 이하, 'MSC') 및 GSC(Grid Slide Converter; 이하, 'GSC')의 정격용량이 상기 발전모듈의 출력전력값과 동일하여야 하므로 시스템 구성 시 단가 상승의 요인이 되고 있다.Accordingly, the rated capacity of the machine side converter (MSC) and the grid slide converter (GSC) included in the PCS of the existing wind power generation system is equal to the output power value of the power generation module. Since they must be the same, it is a factor that raises the unit price in system configuration.

따라서, 본 발명은, 풍력발전 시스템과 계통전원을 연계하는 PCS 및 계통연결용 스위치의 제어를 통해 상기 언급된 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 풍력발전 시스템 및 그 제어방법에 관해 아래와 같이 개시한다.Accordingly, the present invention discloses a wind power generation system and a method of controlling the same, which can solve the above-mentioned problems of the related art through the control of a PCS and a grid connection switch for linking a wind power system and a grid power source.

본 발명의 목적은, 풍력발전기의 운전상황에 따라 시스템 내 PCS 및 계통연결용 스위치의 동작을 제어함으로써, 기존의 풍력발전 시스템에 비해 PCS의 정격용량 감소에 따른 구성단가가 절감되며, 아울러 효율이 상승된 풍력발전 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention, by controlling the operation of the switch for connecting the PCS and grid in the system according to the operating conditions of the wind power generator, compared to the existing wind power generation system is reduced in unit cost according to the reduced capacity of the PCS, and also the efficiency To provide an elevated wind power system.

먼저, 본 발명에 따른 풍력발전 시스템은, 블레이드, 상기 블레이드와 연결된 전기여자형 동기발전기(Electrically Excited Synchronous Generator; EESG) 및 상기 전기여자형 동기발전기에 전류를 인가하는 여자기(Exciter)를 포함하는 풍력발전모듈; 상기 풍력발전모듈을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 방식에 의해 제어하는 MSC(Machine Side Converter; 이하 'MSC') 및 상기 풍력발전모듈에서 발생한 전력을 계통전원으로 공급하는 GSC(Grid Side Converter; 이하 'GSC')를 포함하는 PCS(Power Converter System; 이하 'PCS') 모듈; 및 상기 풍력발전모듈과 상기 PCS모듈의 동작을 제어하는 제어모듈; 을 포함하되, 상기 제어모듈은, 상기 풍력발전모듈 내 블레이드의 회전속도 및 상기 풍력발전모듈의 출력전력에 기반하여 상기 풍력발전모듈 및 상기 PCS모듈의 동작을 제어함으로써 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원 간 연계를 절환하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.First, the wind power generation system according to the present invention includes a blade, an electrically excited synchronous generator (EESG) connected to the blade, and an exciter (Exciter) for applying a current to the electrically excited synchronous generator. Wind power generation module; Machine Side Converter (MSC) for controlling the wind power generation module by MPPT (Maximum Power Point Tracking) method and Grid Side Converter (GSC) for supplying power generated from the wind power generation module to grid power. PCS (Power Converter System) (hereinafter, referred to as' PCS ') module including GSC'); And a control module for controlling the operation of the wind power generation module and the PCS module; Including, The control module, The wind power generation module and the grid power supply by controlling the operation of the wind power generation module and the PCS module based on the rotational speed of the blade in the wind power generation module and the output power of the wind power generation module It is preferable to switch between linkages.

이때, 상기 제어모듈은, 상기 풍력발전모듈에서 발생하는 출력전압의 주파수와 상기 계통전원의 주파수가 동일하도록 상기 블레이드의 정격회전속도를 결정하고, 상기 풍력발전모듈의 출력전력과 상기 PCS모듈의 정격용량을 비교하여 상기 풍력발전모듈 및 상기 PCS모듈의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 PCS모듈과 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원을 연결하는 경로를 절환하는 스위치; 를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the control module, and determines the rated rotational speed of the blade so that the frequency of the output voltage generated in the wind power generation module and the system power source, the output power of the wind power generation module and the rating of the PCS module A control unit for comparing the capacity and controlling the operation of the wind power generation module and the PCS module; And a switch connected in parallel with the PCS module and switching a path connecting the wind power generation module and the grid power under control of the controller. .

또한, 상기 제어모듈은 상기 스위치와 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원의 연계 시 발생하는 과도전류를 억제하는 소프트 스타터(Soft starter); 를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the control module is connected in parallel with the switch, the soft starter for suppressing the transient current generated when the wind power generation module and the grid power supply under the control of the control unit (Soft starter); .

덧붙여, 상기 제어부는, 상기 블레이드의 회전속도를 측정하여 상기 블레이드의 정격회전속도보다 높다고 판단한 경우 상기 전기여자형 동기전동기의 출력전압이 상기 계통전원에 동기화되도록 제어하고, 상기 전기여자형 동기전동기의 출력전압이 상기 계통전원의 전압과 동기화되었다고 판단한 경우 상기 스위치가 상기 제어부의 제어에 따라 닫힐 때까지 상기 소프트 스타터를 동작시키되 상기 PCS모듈의 동작이 상기 소프트 스타터가 동작하는 동안 중지되도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈의 출력전력이 상기 스위치를 통해 상기 계통전원으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the control unit, by measuring the rotational speed of the blade is determined to be higher than the rated rotational speed of the blade and controls the output voltage of the electro-excited synchronous motor to be synchronized to the grid power supply, If it is determined that the output voltage is synchronized with the voltage of the grid power supply, the soft starter is operated until the switch is closed under the control of the controller, and the operation of the PCS module is controlled to be stopped while the soft starter is operated. Preferably, the output power of the wind turbine module is supplied to the grid power through the switch.

아울러, 상기 제어부는, 상기 풍력발전모듈의 출력전력을 측정한 결과 상기 PCS모듈의 정격용량보다 낮은 경우 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원을 분리시킴과 동시에 상기 스위치가 상기 제어부의 제어에 따라 개방되는 동안 상기 소프트 스타터가 동작하도록 제어하되, 상기 소프트 스타터의 동작시부터 상기 GSC(Grid Side Converter)가 동작하며 상기 소프트 스타터의 동작정지시부터 상기 MSC(Machine Side Converter)가 동작하도록 제어하여 상기 풍력발전모듈의 출력이 상기 PCS모듈을 통해 상기 계통전원으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, the control unit, when the output power of the wind power generation module is less than the rated capacity of the PCS module and the wind power generation module and the grid power at the same time the switch is opened under the control of the control unit While the soft starter is controlled to operate, the GSC (Grid Side Converter) operates from the operation of the soft starter, and the MSC (Machine Side Converter) operates from the operation of the soft starter to stop the wind power generation. Preferably, the output of the module is supplied to the grid power supply through the PCS module.

다음으로, 본 발명에 따른 풍력발전 시스템의 제어방법은, 블레이드, 상기 블레이드와 연결된 전기여자형 동기전동기 및 상기 전기여자형 동기전동기에 전류를 인가하는 여자기를 포함하는 풍력발전모듈, 상기 풍력발전모듈의 출력을 제어하며 상기 풍력발전모듈의 출력을 계통전원으로 공급하는 PCS(Power Converter System; 이하, 'PCS')모듈, 상기 풍력발전모듈 및 상기 PCS 모듈을 제어하는 제어모듈을 포함하는 풍력발전 시스템을 제어하되, ⒜ 상기 제어모듈이 상기 풍력발전모듈의 운전곡선을 결정하고, 결정된 운전곡선에 따라 상기 풍력발전모듈이 동작하도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈의 운전상태를 측정함에 기반해 상기 풍력발전모듈이 상기 계통전원으로 출력을 공급하는 경로를 결정하는 단계; 및 ⒝ 상기 제어모듈이 상기 ⒜ 단계에서 결정된 경로에 따라 상기 풍력발전모듈 및 상기 PCS모듈의 동작을 제어하는 단계;를 포함한다.Next, the control method of the wind power generation system according to the present invention, a wind power generation module comprising a blade, an exciter for applying a current to the electric excitation synchronous motor and the electric excitation synchronous motor connected to the blade, the wind power generation module Wind power generation system including a control module for controlling the output of the PCS (Power Converter System; "PCS") module for controlling the output of the wind power generation module to supply the system power, the wind power generation module and the PCS module The control module determines the driving curve of the wind turbine module, and controls the wind turbine module to operate according to the determined driving curve, based on measuring the driving state of the wind turbine module. Determining a path at which a module supplies an output to the grid power; And (c) controlling, by the control module, operations of the wind power generation module and the PCS module according to the path determined in the step (f).

이때, 상기 ⒜ 단계는, (a-1) 상기 제어모듈이 상기 풍력발전모듈에 의한 출력전압의 주파수가 상기 계통전원의 주파수와 동기화되는 정격회전속도를 결정하는 단계; (a-2) 상기 정격회전속도에 기반하여 상기 풍력발전모듈의 운전곡선을 결정하고, 상기 풍력발전모듈 내 블레이드의 회전속도가 상기 정격회전속도에 도달하도록 제어하는 단계; 및 (a-3) 상기 블레이드의 회전속도가 상기 정격회전속도보다 낮은 경우 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원이 직접 연계되도록 경로를 결정하며, 상기 풍력발전모듈의 출력전력이 상기 PCS모듈의 정격용량보다 작은 경우 상기 풍력발전모듈의 출력전력이 상기 PCS모듈을 거쳐 상기 계통전원에 공급되도록 경로를 결정하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the step ,, (a-1) the control module determines the rated rotational speed of the frequency of the output voltage by the wind power generation module is synchronized with the frequency of the grid power supply; (a-2) determining an operating curve of the wind turbine module based on the rated rotation speed and controlling the rotational speed of the blade in the wind turbine module to reach the rated rotation speed; And (a-3) determining a path such that the wind power generation module and the grid power supply are directly connected when the rotation speed of the blade is lower than the rated rotation speed, and the output power of the wind power generation module is the rated capacity of the PCS module. Determining a path so that the output power of the wind turbine module is supplied to the grid power through the PCS module if smaller; .

또한 이때, 상기 ⒝ 단계는, (b-1) 상기 ⒜단계에서 상기 제어모듈이 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원이 직접 연계되도록 경로를 결정한 경우, 상기 제어모듈이 상기 풍력발전모듈 및 상기 PCS모듈의 동작을 제어하여 상기 풍력발전모듈의 출력전압과 상기 계통전원의 전압을 동기화하는 단계; 및 (b-2) 상기 (b-1) 단계에서 상기 풍력발전모듈의 출력전압과 상기 계통전원의 전압이 동기화된 경우, 상기 제어모듈이 상기 PCS모듈과 병렬로 연결된 스위치를 통해 상기 풍력발전모듈의 출력이 상기 계통전원으로 공급되도록 제어하는 단계; 를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, in the step (b-1), when the control module determines a path so that the wind power generation module and the system power are directly connected in step (b-1), the control module is the wind power generation module and the PCS module. Synchronizing an output voltage of the wind turbine module with a voltage of the grid power supply by controlling an operation of the wind power generation module; And (b-2) when the output voltage of the wind power generation module and the voltage of the grid power supply are synchronized in the step (b-1), the control module is connected to the PCS module in parallel with the wind power generation module. Controlling the output of the power supply to the system power; As shown in FIG.

그리고 이때, 상기 ⒝ 단계는, (b-1') 상기 ⒜단계에서 상기 풍력발전모듈의 출력전력이 상기 PCS모듈을 거쳐 상기 계통전원에 공급되도록 경로를 결정한 경우, 상기 제어모듈이 상기 풍력발전모듈과 상기 계통전원과의 연결을 분리하는 단계; 및 (b-2') 상기 제어모듈이 상기 PCS모듈을 통해 상기 풍력발전모듈의 출력전력이 상승되도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈의 출력이 상기 PCS모듈을 통해 상기 계통전원에 공급되도록 제어하는 단계; 를 포함하여 구성될 수도 있다.In this case, in the step (b-1 '), when the path is determined such that the output power of the wind power generation module is supplied to the system power through the PCS module in step (b-1'), the control module is configured to supply the wind power generation module. Disconnecting the power supply from the grid power supply; And (b-2 ') the control module controlling the output power of the wind power generation module to increase through the PCS module, and controlling the output of the wind power generation module to be supplied to the grid power through the PCS module. ; It may be configured to include.

본 발명에 따르면, 기존의 풍력발전 시스템과 달리 기존의 시스템에 비해 낮은 용량의 MSC 및 GSC를 사용함에 따라 전체 시스템의 구성단가를 낮출 수 있으며, 풍력발전 시스템의 운전상황에 따라 스위치의 제어를 통해 발전기와 계통전원과의 연계경로를 다르게 함으로써 효율을 향상하는 효과도 있다.According to the present invention, unlike the conventional wind power generation system, the unit cost of the entire system can be lowered by using MSC and GSC of lower capacity than the existing system, and through the control of the switch according to the operating situation of the wind power generation system. It is also effective to improve efficiency by changing the connection path between the generator and the grid power.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전 시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전 시스템 내 제어 모듈이 풍력발전모듈의 운전을 제어하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 풍력발전 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a configuration diagram for explaining the overall configuration of the wind power generation system according to the present invention.
2 is a view for explaining a manner in which the control module in the wind power generation system according to the present invention controls the operation of the wind power generation module.
3 to 4 are flowcharts illustrating a control method of the wind power generation system according to the present invention.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
Before describing the embodiments of the present invention in detail, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be modified and changed without departing from the scope and spirit of the invention. It is also to be understood that the terminology or words used in the present specification and claims should be interpreted with reference to the meaning of the inventive concept of the present invention based on the principle that the inventor can define the concept of appropriate terms to describe his invention in the best way It should be interpreted as a concept.

본 발명에 따른 풍력발전 시스템을 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 풍력발전 시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 구성도이다.The wind power generation system according to the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. 1 is a configuration diagram for explaining the overall configuration of the wind power generation system according to the present invention.

본 발명에 따른 풍력발전 시스템은, 풍력발전모듈(100), PCS(Power Converter System; 이하 'PCS') 모듈(300); 및 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하는 제어모듈(500); 을 포함한다.Wind power generation system according to the invention, the wind power generation module 100, PCS (hereinafter referred to as "PCS") module 300; And a control module 500 for controlling the operation of the wind power generation module 100 and the PCS module 300; .

상기 풍력발전모듈(100)은, 블레이드(110), 상기 블레이드(110)와 연결된 전기여자형 동기발전기(Electrically Excited Synchronous Generator; EESG)(130) 및 상기 전기여자형 동기발전기(130)에 전류를 인가하는 여자기(Exciter)(150)를 포함하고 있다.
The wind power generation module 100 includes a blade 110, an electrically excited synchronous generator (EESG) 130 connected to the blade 110, and a current to the electrically excited synchronous generator 130. It includes an exciter 150 to apply.

상기 PCS모듈(300)은, 상기 풍력발전모듈(100)에서 발생하는 출력전력이 입력되는 dv/dt 필터(310), 제어모듈(500)의 제어에 따라 상기 풍력발전모듈(100)을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 방식에 의해 제어하는 MSC(Machine Side Converter; 이하 'MSC')(330) 및 상기 풍력발전모듈(100)에서 발생한 전력을 계통전원으로 공급하는 GSC(Grid Side Converter; 이하 'GSC')(350) 및 상기 GSC(350)에서 상기 계통전원으로 공급되는 전력에 포함된 고조파를 제거하는 고조파 필터(Harmonic Filter)(370)를 포함하고 있다.
The PCS module 300, MPPT (wind power generation module 100) under the control of the dv / dt filter 310, the control module 500, the output power generated in the wind power generation module 100 is input Grid Side Converter (GSC) for supplying power generated from the machine side converter (MSC) 330 and the wind power generation module 100 to a grid power source controlled by a Maximum Power Point Tracking (GCS) method. 350) and a harmonic filter 370 for removing harmonics included in power supplied from the GSC 350 to the system power.

상기 제어모듈(500)은, 상기 풍력발전모듈(100)에서 발생하는 출력전압의 주파수와 상기 계통전원의 주파수가 동일하도록 상기 블레이드(110)의 정격회전속도를 결정하고, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력과 상기 PCS모듈(300)의 정격용량을 비교하여 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하는 제어부(510); 및 상기 PCS모듈(300)과 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제어부(510)의 제어에 따라 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원을 연결하는 경로를 절환하는 스위치(550); 를 포함한다.The control module 500 determines the rated rotational speed of the blade 110 so that the frequency of the output voltage generated from the wind power generation module 100 and the frequency of the grid power supply are the same, and the wind power generation module 100 A control unit (510) for controlling the operation of the wind power generation module (100) and the PCS module (300) by comparing the output power of the PCS module and the rated capacity of the; And a switch 550 connected in parallel with the PCS module 300 and for switching a path for connecting the wind power generation module 100 to the grid power under the control of the controller 510. .

덧붙여, 상기 제어모듈(500)은, 상기 스위치(550)와 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제어부(510)의 제어에 따라 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원의 연계 시 발생하는 과도전류를 억제하는 소프트 스타터(Soft starter)(530); 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
In addition, the control module 500 is connected in parallel with the switch 550, and under the control of the control unit 510, the transient current generated when the wind power generation module 100 and the grid power supply are connected. Soft starter 530 to suppress; .

상기 제어모듈(500)의 구체적 동작에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The detailed operation of the control module 500 will be described in more detail as follows.

상기 제어부(510)는 상기 풍력발전모듈(100) 내 전기여자형 동기발전기(130)(Electrically Excited Synchronous Generator; EESG)에서 발생하는 출력전압의 주파수와 상기 계통전원의 주파수가 동일해지는 상기 블레이드(110)의 회전속도를 정격회전속도로 결정한다.The control unit 510 is the blade 110 in which the frequency of the output voltage generated by the electrically excited synchronous generator 130 (EESG) in the wind power generation module 100 and the frequency of the grid power supply are the same. Determine the speed of rotation as the rated speed.

이에 따라, 상기 제어부(510)는 도 2에 도시한 바와 같이 운전곡선을 설계하여 상기 풍력발전모듈(100)의 동작을 제어한다. 상기 제어부(510)는 상기 PSC모듈 내 상기 MSC(330)를 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)의 동작을 제어하되, 상기 풍력발전모듈(100) 내 블레이드(110)의 회전이 시작되는 지점(A지점)부터 상기 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도에 도달하는 지점(B지점)까지 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 방식에 의해 제어하며, 상기 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도에 도달하는 지점(B지점) 이후부터는 상기 블레이드(110)의 회전속도가 정격회전속도를 유지하도록 제어한다.
Accordingly, the controller 510 controls the operation of the wind power generation module 100 by designing a driving curve as shown in FIG. The control unit 510 controls the operation of the wind power generation module 100 by controlling the MSC 330 in the PSC module, the point where the rotation of the blade 110 in the wind power generation module 100 starts ( Point A) to the point at which the rotational speed of the blade 110 reaches the rated rotational speed (point B) by MPPT (Maximum Power Point Tracking) method, and the rotational speed of the blade 110 is rated After the point of reaching the rotational speed (point B), the rotational speed of the blade 110 is controlled to maintain the rated rotational speed.

또한, 상기 제어부(510)는 전술한 바와 같이 결정된 운전곡선에 따라 상기 풍력발전모듈(100)의 동작을 제어함과 동시에, 상기 풍력발전모듈(100)의 실제 운전상황에 따라 상기 풍력발전모듈(100)이 상기 계통전원과 연결되는 경로를 절환한다.In addition, the controller 510 controls the operation of the wind power generation module 100 according to the driving curve determined as described above, and at the same time, the wind power generation module according to the actual operating situation of the wind power generation module 100. 100) switches the path connected to the grid power.

먼저, 상기 제어부(510)는 상기 블레이드(110)의 실제 회전속도를 측정하여 상기 정격회전속도와 비교한 결과 상기 블레이드(110)의 실제회전속도가 정격회전속도보다 높은 경우, 상기 여자기를 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)에서 공급하는 출력전압의 크기를 상기 계통전원의 전압 크기와 동기화되도록 하며, 또한 상기 MSC(330)를 통해 상기 풍력발전모듈(100)에서 공급하는 출력전압 의 주파수 및 위상을 상기 계통전원의 주파수 및 위상과 동기화되도록 제어한다.First, the controller 510 measures the actual rotation speed of the blade 110 and compares the rated rotation speed, and when the actual rotation speed of the blade 110 is higher than the rated rotation speed, by controlling the exciter The magnitude of the output voltage supplied from the wind power generation module 100 is synchronized with the voltage level of the grid power supply, and the frequency and phase of the output voltage supplied from the wind power generation module 100 through the MSC 330. It is controlled to be synchronized with the frequency and phase of the grid power supply.

이후, 상기 제어부(510)는 전술한 바에 의해 상기 풍력발전모듈(100)에서 공급하는 출력전압이 상기 계통전원과 동기화되었는지 여부를 판단하여 동기화된 경우, 상기 스위치(550)를 닫도록 제어함과 동시에 상기 소프트 스타터(530)를 상기 스위치(550)가 닫도록 제어하는 시점부터 상기 스위치(550)가 완전히 닫히는 시점까지 동작하도록 제어하며, 상기 소프트 스타터(530)가 동작하는 동안 상기 MSC(330) 및 상기 GSC(350)의 동작이 중지되도록 제어한다. Subsequently, the controller 510 determines whether the output voltage supplied from the wind power generation module 100 is synchronized with the system power as described above, and closes the switch 550 when the synchronization is synchronized. At the same time, the soft starter 530 is controlled to operate from the time when the switch 550 is closed to the time when the switch 550 is completely closed, and the MSC 330 while the soft starter 530 is operating. And the operation of the GSC 350 is stopped.

따라서, 상기 제어부(510)는, 상기 풍력발전모듈(100) 내 상기 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도가 높은 경우(즉, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 높은 때)에 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)을 거치지 않고 상기 계통전원과 연계되도록 한다.
Therefore, the controller 510, when the rotational speed of the blade 110 in the wind turbine module 100 is the rated rotation speed is high (that is, when the output power of the wind turbine module 100 is high). The output power of the wind power generation module 100 to be connected to the grid power supply without passing through the PCS module 300.

다음으로, 상기 풍력발전모듈(100)이 상기 계통전원에 직접 연계된 경우에 있어서 상기 제어부(510)는 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력과 상기 PCS모듈(300)의 정격용량을 비교한 결과 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 낮은 경우, 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원의 연계를 분리하면서 상기 스위치(550)가 개방되도록 제어하며, 상기 소프트 스타터(530)를 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원의 연계가 분리되는 시점부터 상기 스위치(550)가 완전히 개방되는 시점까지 동작하도록 제어한다.Next, when the wind power generation module 100 is directly connected to the grid power supply, the controller 510 compares the output power of the wind power generation module 100 with the rated capacity of the PCS module 300. As a result, when the output power of the wind power generation module 100 is low, the switch 550 is controlled to be opened while separating the linkage between the wind power generation module 100 and the grid power, and the soft starter 530 is controlled. Controls to operate from the time point at which the wind power generation module 100 and the grid power are disconnected from the time point at which the switch 550 is completely opened.

그리고, 상기 제어부(510)는 상기 소프트 스타터(530)가 동작을 시작하는 시점(즉, 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원의 연계가 분리되는 시점)부터 상기 GSC(350)가 동작하도록 제어하며, 상기 소프트 스타터(530)가 동작을 종료하는 시점(즉, 상기 제어부(510)의 제어에 따라 상기 스위치(550)가 완전히 개방되는 시점)부터 MSC(330)가 동작하도록 제어한다.The control unit 510 operates the GSC 350 from a time point at which the soft starter 530 starts operation (that is, a time point at which the wind power generation module 100 is disconnected from the grid power supply). The MSC 330 is controlled to operate from the time when the soft starter 530 ends the operation (that is, the time when the switch 550 is fully opened under the control of the controller 510).

따라서, 상기 제어부(510)는 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)의 정격용량보다 낮은 경우(즉, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 낮은 때)에 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)을 거쳐 상기 계통전원과 연계되도록 함과 동시에, 상기 PCS모듈(300)의 동작을 통해 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상승되도록 제어한다.
Accordingly, the controller 510 may be configured to control the output power of the wind power generation module 100 when the output power of the wind power generation module 100 is lower than that of the PCS module 300 (that is, when the output power of the wind power generation module 100 is low). The output power of the wind power generation module 100 is connected to the grid power supply via the PCS module 300 and at the same time, the output power of the wind power generation module 100 increases through the operation of the PCS module 300. Control as possible.

이하, 본 발명에 따른 풍력발전 시스템의 제어방법에 관해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 풍력발전 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Hereinafter, the control method of the wind power generation system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 3 and 4 are flowcharts illustrating a control method of the wind power generation system according to the present invention.

본 발명에 따른 풍력발전 시스템의 제어방법은, 전술한 바와 같이 풍력발전모듈(100), PCS모듈(300) 및 제어모듈(500)을 포함하는 풍력발전 시스템에 있어서, ⒜ 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)의 운전곡선을 결정하고, 결정된 운전곡선에 따라 상기 풍력발전모듈(100)이 동작하도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 운전상태를 측정함에 기반해 상기 풍력발전모듈(100)이 상기 계통전원으로 출력을 공급하는 경로를 결정하는 단계; 및 ⒝ 상기 제어모듈(500)이 상기 ⒜ 단계에서 결정된 경로에 따라 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하는 단계;를 포함한다.The control method of the wind power generation system according to the present invention, in the wind power generation system including the wind power generation module 100, PCS module 300 and the control module 500, as described above, ⒜ the control module 500 The driving curve of the wind power generation module 100 is determined, the wind power generation module 100 is controlled to operate according to the determined driving curve, and the wind power is measured based on the operation state of the wind power generation module 100. Determining, by the power generation module 100, a path for supplying output to the system power; And 이 controlling, by the control module 500, operations of the wind power generation module 100 and the PCS module 300 according to the path determined in the step ⒜.

이때, 상기 ⒜ 단계는, (a-1) 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)에 의한 출력전압의 주파수가 상기 계통전원의 주파수와 동기화되는 정격회전속도를 결정하는 단계; (a-2) 상기 정격회전속도에 기반하여 상기 풍력발전모듈(100)의 운전곡선을 결정하고, 상기 풍력발전모듈(100) 내 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도에 도달하도록 제어하는 단계; 및 (a-3) 상기 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도보다 낮은 경우 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원이 직접 연계되도록 경로를 결정하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)의 정격용량보다 작은 경우 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)을 거쳐 상기 계통전원에 공급되도록 경로를 결정하는 단계; 를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the step ,, (a-1) the control module 500 determines the rated rotational speed at which the frequency of the output voltage by the wind power generation module 100 is synchronized with the frequency of the grid power supply; (a-2) The driving curve of the wind power generation module 100 is determined based on the rated rotation speed, and the rotation speed of the blade 110 in the wind power generation module 100 reaches the rated rotation speed. Making; And (a-3) if the rotational speed of the blade 110 is lower than the rated rotational speed determines the path so that the wind power generation module 100 and the grid power is directly connected, the of the wind power generation module 100 Determining a path so that the output power of the wind power generation module 100 is supplied to the grid power through the PCS module 300 when the output power is smaller than the rated capacity of the PCS module 300; .

또한 이때, 상기 ⒝ 단계는, (b-1) 상기 ⒜단계에서 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원이 직접 연계되도록 경로를 결정한 경우, 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전압과 상기 계통전원의 전압을 동기화하는 단계; 및 (b-2) 상기 (b-1) 단계에서 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전압과 상기 계통전원의 전압이 동기화된 경우, 상기 제어모듈(500)이 상기 PCS모듈(300)과 병렬로 연결된 스위치(550)를 통해 상기 풍력발전모듈(100)의 출력이 상기 계통전원으로 공급되도록 제어하는 단계; 를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, in the step (b-1), when the control module 500 determines the path so that the wind power generation module 100 and the system power are directly connected in step (b-1), the control module 500 Controlling the operation of the wind power generation module 100 and the PCS module 300 to synchronize the output voltage of the wind power generation module 100 with the voltage of the grid power supply; And (b-2) when the output voltage of the wind power generation module 100 and the voltage of the grid power supply are synchronized in the step (b-1), the control module 500 is parallel with the PCS module 300. Controlling the output of the wind power generation module 100 to be supplied to the grid power through a switch 550 connected to each other; As shown in FIG.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 보다 상세하게 설명하면, 먼저 상기 제어모듈(500)은 상기 전술한 정격회전속도를 결정하고, 이에 따라 전술한 바와 같이 상기 풍력발전모듈(100)의 운전곡선을 설계한다(S100).Referring to Figure 3 in more detail with respect to an embodiment of the present invention, first the control module 500 determines the above-described rated rotational speed, according to the wind power generation module 100 as described above Design the driving curve of (S100).

다음으로, 상기 제어모듈(500)은 상기 S100단계에서 설계한 운전곡선에 따라 상기 풍력발전모듈(100)이 동작하도록 제어하면서 상기 블레이드(110)의 실제 회전속도를 측정한다(S110).Next, the control module 500 controls the wind power generation module 100 to operate according to the driving curve designed in step S100 and measures the actual rotation speed of the blade 110 (S110).

다음으로, 상기 제어모듈(500)이 상기 S110단계에서 측정된 상기 블레이드(110)의 실제 회전속도와 상기 정격회전속도를 비교한 결과 상기 블레이드(110)의 실제 회전속도가 상기 정격회전속도보다 높은 경우, 상기 제어모듈(500)은 상기 풍력발전모듈(100)을 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전압 크기를 상기 계통전원의 전압 크기와 동기화하고, 상기 PCS모듈(300)을 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전압 주파수 및 위상을 상기 계통전원의 주파수 및 위상과 동기화한다(S310).Next, as a result of comparing the actual rotational speed of the blade 110 and the rated rotational speed measured in step S110 by the control module 500, the actual rotational speed of the blade 110 is higher than the rated rotational speed. In this case, the control module 500 controls the wind power generation module 100 to synchronize the magnitude of the output voltage of the wind power generation module 100 with the voltage level of the grid power supply, and controls the PCS module 300. The output voltage frequency and phase of the wind power generation module 100 is synchronized with the frequency and phase of the grid power supply (S310).

마지막으로, 상기 제어모듈(500)은 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전압과 상기 계통전원의 전압이 동기화되었는 지 판단하여 동기화된 경우, 상기 제어모듈(500)은 상기 풍력발전모듈(100)의 출력이 상기 PCS모듈(300)과 병렬로 연결된 스위치(550)를 통해 상기 계통전원에 직접 연계되어 공급되도록 제어한다(S330).
Finally, when the control module 500 is synchronized by determining whether the output voltage of the wind power generation module 100 and the voltage of the system power is synchronized, the control module 500 is the wind power generation module 100 The output is controlled to be supplied in direct connection with the system power through the switch 550 connected in parallel with the PCS module 300 (S330).

아울러 이때, 상기 ⒝ 단계는, (b-1') 상기 ⒜단계에서 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)을 거쳐 상기 계통전원에 공급되도록 경로를 결정한 경우, 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원과의 연결을 분리하는 단계; 및 (b-2') 상기 제어모듈(500)이 상기 PCS모듈(300)을 통해 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상승되도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력이 상기 PCS모듈(300)을 통해 상기 계통전원에 공급되도록 제어하는 단계; 를 포함하여 구성될 수도 있다.In this case, in step (b-1 '), when the path is determined such that the output power of the wind power generation module 100 is supplied to the grid power supply through the PCS module 300 in the step B, the control is performed. Separating the connection between the module 500 and the wind power generation module 100 and the grid power; And (b-2 ') the control module 500 controls the output power of the wind power generation module 100 to increase through the PCS module 300, and the output of the wind power generation module 100 is the PCS. Controlling the module 300 to be supplied to the grid power; It may be configured to include.

도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 보다 상세히 설명하면, 먼저 상기 제어모듈(500)은 상기 전술한 정격회전속도를 결정하고, 이에 따라 전술한 바와 같이 상기 풍력발전모듈(100)의 운전곡선을 설계한다(S100).Referring to another embodiment of the present invention in more detail with reference to Figure 4, first the control module 500 determines the above-described rated rotational speed, according to the above of the wind power generation module 100 Design the driving curve (S100).

다음으로, 상기 제어모듈(500)은 상기 S100단계에서 설계한 운전곡선에 따라 상기 풍력발전모듈(100)이 동작하도록 제어한다(S110).Next, the control module 500 controls the wind power generation module 100 to operate according to the driving curve designed in step S100 (S110).

다음으로, 상기 제어모듈(500)은 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력과 상기 PCS모듈(300)의 정격용량을 비교한 결과 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)의 정격용량보다 낮은 경우, 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원과의 연계를 분리한다(S310').Next, the control module 500 compares the output power of the wind power generation module 100 with the rated capacity of the PCS module 300, the output power of the wind power generation module 100 is the PCS module 300 If lower than the rated capacity of), and disconnects the link between the wind power generation module 100 and the grid power (S310 ').

마지막으로, 상기 제어모듈(500)은 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상승되도록 제어하고, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력이 상기 PCS모듈(300)을 거쳐 상기 계통전원에 공급되도록 제어한다(S330')
Finally, the control module 500 controls the operation of the PCS module 300 so that the output power of the wind power generation module 100 is increased, the output of the wind power generation module 100 is the PCS module Control to be supplied to the system power via the 300 (S330 ')

따라서, 본 발명에 따른 풍력발전 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 기존의 시스템에 비해 낮은 용량의 MSC 및 GSC를 사용함에 따라 전체 시스템의 구성단가를 낮출 수 있으며, 풍력발전 시스템의 운전상황에 따라 스위치의 제어를 통해 발전기와 계통전원과의 연계경로를 다르게 함으로써 효율을 향상하는 효과도 있다.
Therefore, according to the wind power generation system and the control method thereof according to the present invention, by using a lower capacity MSC and GSC than the existing system, it is possible to lower the unit cost of the entire system, the switch according to the operating conditions of the wind power generation system It is also effective to improve efficiency by changing the linkage path between generator and system power through control of.

이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 상기 설명 및 도시대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니다. 아울러 본 발명의 기술적 사상의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 모든 적절한 변경 및 수정이 가해진 발명 및 본 발명의 균등물에 속하는 발명들도 본 발명에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, it is to be understood that the invention encompasses all such changes and modifications as come within the scope of the appended claims.

100 : 풍력발전모듈
110 : 블레이드
130 : 전기여자형 동기유도전동기
(Electrically Excited Synchronous Generator; EESG)
150 : 여자기(Exciter)
300 : PCS(Power Converter System)모듈
310 : dv/dt 필터
330 : MSC(Machine Side Converter)
350 : GSC(Grid Side Converter)
500 : 제어모듈
510 : 제어부
530 : 소프트 스타터(Soft Starter)
550 : 스위치100: wind power generation module
110: blade
130: electric excitation synchronous induction motor
(Electrically Excited Synchronous Generator; EESG)
150: Exciter
300: PCS (Power Converter System) Module
310: dv / dt filter
330: Machine Side Converter (MSC)
350: GSC (Grid Side Converter)
500: control module
510: control unit
530: Soft Starter
550: switch

Claims (9)

블레이드(110), 상기 블레이드(110)와 연결된 전기여자형 동기발전기(Electrically Excited Synchronous Generator; EESG)(130) 및 상기 전기여자형 동기발전기(130)에 전류를 인가하는 여자기(Exciter)(150)를 포함하는 풍력발전모듈(100); 상기 풍력발전모듈(100)을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 방식에 의해 제어하는 MSC(Machine Side Converter; 이하 'MSC')(330) 및 상기 풍력발전모듈(100)에서 발생한 전력을 계통전원으로 공급하는 GSC(350)(Grid Side Converter; 이하 'GSC')(350)를 포함하는 PCS(Power Converter System; 이하 'PCS')모듈(300); 및 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하는 제어모듈(500); 을 포함하는 풍력발전 시스템에 있어서,
상기 제어모듈(500)은, 상기 풍력발전모듈(100) 내 블레이드(110)의 회전속도 및 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력에 기반하여 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어함으로써 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원 간 연계를 절환하며,
상기 제어모듈(500)은,
상기 풍력발전모듈(100)에서 발생하는 출력전압의 주파수와 상기 계통전원의 주파수가 동일하도록 상기 블레이드(110)의 정격회전속도를 결정하고, 상기 정격회전속도에 기반하여 상기 풍력발전모듈(100)의 운전곡선을 결정하고, 상기 풍력발전모듈(100) 내 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도에 도달하도록 제어하며, 상기 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도보다 낮은 경우 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원이 직접 연계되도록 경로를 결정하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력과 상기 PCS모듈(300)의 정격용량을 비교하여 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)의 정격용량보다 작은 경우 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)을 거쳐 상기 계통전원에 공급되게 경로를 결정하도록 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하는 제어부(510); 및
상기 PCS모듈(300)과 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제어부(510)의 제어에 따라 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원을 연결하는 경로를 절환하는 스위치(550); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.An exciter 150 for applying current to the blade 110, an electrically excited synchronous generator (EESG) 130 connected to the blade 110, and the electrically excited synchronous generator 130. Wind power generation module 100 including; Supply power generated from the machine side converter (MSC) 330 and the wind power generation module 100 to control the wind power generation module 100 by MPPT (Maximum Power Point Tracking) A power converter system (PCS) module 300 including a GSC 350 (Grid Side Converter; 350); And a control module 500 for controlling the operation of the wind power generation module 100 and the PCS module 300; In the wind power generation system comprising:
The control module 500 is based on the rotational speed of the blade 110 in the wind power generation module 100 and the output power of the wind power generation module 100, the wind power generation module 100 and the PCS module 300 Switching the linkage between the wind power generation module 100 and the grid power by controlling the operation of
The control module 500,
The rated rotational speed of the blade 110 is determined such that the frequency of the output voltage generated by the wind power generation module 100 and the frequency of the grid power supply are the same, and the wind power generation module 100 is based on the rated rotational speed. Determine a driving curve of the control unit, and control the rotational speed of the blade 110 in the wind power generation module 100 to reach the rated rotational speed, when the rotational speed of the blade 110 is lower than the rated rotational speed The path is determined so that the wind power generation module 100 and the grid power are directly connected to each other, and the output power of the wind power generation module 100 and the rated capacity of the PCS module 300 are compared to each other. When the output power is smaller than the rated capacity of the PCS module 300, the wind power generation to determine the path so that the output power of the wind power generation module 100 is supplied to the system power through the PCS module 300 Module 100 and a controller 510 for controlling operation of the PCS module 300; And
A switch 550 connected in parallel with the PCS module 300 and for switching a path for connecting the wind power generation module 100 to the grid power under the control of the controller 510; Wind power generation system comprising a. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제어모듈(500)은,
상기 스위치(550)와 병렬로 연결되어 있으며, 상기 제어부(510)의 제어에 따라 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원의 연계 시 발생하는 과도전류를 억제하는 소프트 스타터(Soft starter)(530); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.The method of claim 1,
The control module 500,
It is connected in parallel with the switch 550, under the control of the control unit 510, a soft starter (530) for suppressing the transient current generated when the wind power generation module 100 and the grid power supply is connected. ); Wind power generation system comprising a further. 제 3 항에 있어서,
상기 제어부(510)는,
상기 블레이드(110)의 회전속도를 측정하여 상기 블레이드(110)의 정격회전속도보다 높다고 판단한 경우 상기 전기여자형 동기전동기의 출력전압이 상기 계통전원에 동기화되도록 제어하고, 상기 전기여자형 동기전동기의 출력전압이 상기 계통전원의 전압과 동기화되었다고 판단한 경우 상기 스위치(550)가 상기 제어부(510)의 제어에 따라 닫힐 때까지 상기 소프트 스타터(530)를 동작시키되 상기 PCS모듈(300)의 동작이 상기 소프트 스타터(530)가 동작하는 동안 중지되도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 스위치(550)를 통해 상기 계통전원으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.The method of claim 3, wherein
The control unit 510,
When the rotational speed of the blade 110 is determined to be higher than the rated rotational speed of the blade 110, the output voltage of the electric excitation synchronous motor is controlled to be synchronized with the system power supply, and the control of the electric excitation synchronous motor If it is determined that the output voltage is synchronized with the voltage of the grid power supply, the soft starter 530 is operated until the switch 550 is closed under the control of the controller 510, but the operation of the PCS module 300 is The soft starter 530 is controlled to be stopped during operation, the wind power generation system, characterized in that the output power of the wind turbine module 100 is supplied to the grid power through the switch (550). 제 3 항에 있어서,
상기 제어부(510)는,
상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력을 측정한 결과 상기 PCS모듈(300)의 정격용량보다 낮은 경우 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원을 분리시킴과 동시에 상기 스위치(550)가 상기 제어부(510)의 제어에 따라 개방되는 동안 상기 소프트 스타터(530)가 동작하도록 제어하되, 상기 소프트 스타터(530)의 동작시부터 상기 GSC(350)가 동작하며 상기 소프트 스타터(530)의 동작정지시부터 상기 MSC(330)가 동작하도록 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)의 출력이 상기 PCS모듈(300)을 통해 상기 계통전원으로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.The method of claim 3, wherein
The control unit 510,
When the output power of the wind power generation module 100 is measured and lower than the rated capacity of the PCS module 300, the wind turbine module 100 separates the grid power and the switch 550 controls the controller. When the soft starter 530 is operated while being opened under the control of 510, the GSC 350 is operated from the operation of the soft starter 530 and the operation of the soft starter 530 is stopped. Wind power generation system, characterized in that to control the MSC (330) to operate so that the output of the wind power generation module 100 is supplied to the grid power through the PCS module (300). 블레이드(110), 상기 블레이드(110)와 연결된 전기여자형 동기전동기(130) 및 상기 전기여자형 전동기(130)에 전류를 인가하는 여자기(150)를 포함하는 풍력발전모듈(100), 상기 풍력발전모듈(100)의 출력을 제어하며 상기 풍력발전모듈(100)의 출력을 계통전원으로 공급하는 PCS(Power Converter System; 이하, 'PCS')모듈(300), 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)을 제어하는 제어모듈(500)을 포함하는 풍력발전 시스템의 제어방법에 있어서,
⒜ 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)의 운전곡선을 결정하고, 결정된 운전곡선에 따라 상기 풍력발전모듈(100)이 동작하도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 운전상태를 측정함에 기반해 상기 풍력발전모듈(100)이 상기 계통전원으로 출력을 공급하는 경로를 결정하는 단계; 및
⒝ 상기 제어모듈(500)이 상기 ⒜ 단계에서 결정된 경로에 따라 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하는 단계; 를 포함하며,
상기 ⒜ 단계는,
(a-1) 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)에 의한 출력전압의 주파수가 상기 계통전원의 주파수와 동기화되는 정격회전속도를 결정하는 단계;
(a-2) 상기 정격회전속도에 기반하여 상기 풍력발전모듈(100)의 운전곡선을 결정하고, 상기 풍력발전모듈(100) 내 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도에 도달하도록 제어하는 단계; 및
(a-3) 상기 블레이드(110)의 회전속도가 상기 정격회전속도보다 낮은 경우 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원이 직접 연계되도록 경로를 결정하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)의 정격용량보다 작은 경우 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)을 거쳐 상기 계통전원에 공급되도록 경로를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템의 제어방법.Wind power generation module 100 including a blade 110, an exciter synchronous motor 130 connected to the blade 110 and an exciter 150 for applying a current to the electric excitation motor 130, the Controls the output of the wind power generation module 100 and the PCS (Power Converter System; "PCS") module 300 for supplying the output of the wind power generation module 100 to the system power, the wind power generation module 100 In the control method of the wind power generation system comprising a control module 500 for controlling the PCS module 300,
제어 the control module 500 determines the driving curve of the wind power generation module 100, controls the wind power generation module 100 to operate according to the determined driving curve, and operates the wind power generation module 100. Determining a path for the wind power supply module 100 to supply the output to the grid power based on the measurement; And
제어 the control module 500 controlling the operation of the wind power generation module 100 and the PCS module 300 according to the path determined in the step ⒜; Including;
The step ,,
(a-1) determining, by the control module 500, a rated rotation speed at which the frequency of the output voltage by the wind power generation module 100 is synchronized with the frequency of the grid power supply;
(a-2) The driving curve of the wind power generation module 100 is determined based on the rated rotation speed, and the rotation speed of the blade 110 in the wind power generation module 100 reaches the rated rotation speed. Making; And
(a-3) When the rotational speed of the blade 110 is lower than the rated rotational speed, the path is determined so that the wind power generation module 100 and the system power are directly connected, and the output of the wind power generation module 100 Determining a path so that the output power of the wind power generation module 100 is supplied to the grid power supply through the PCS module 300 when the power is smaller than the rated capacity of the PCS module 300. The control method of the wind power generation system. 삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 ⒝ 단계는,
(b-1) 상기 ⒜단계에서 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원이 직접 연계되도록 경로를 결정한 경우, 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100) 및 상기 PCS모듈(300)의 동작을 제어하여 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전압과 상기 계통전원의 전압을 동기화하는 단계; 및
(b-2) 상기 (b-1) 단계에서 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전압과 상기 계통전원의 전압이 동기화된 경우, 상기 제어모듈(500)이 상기 PCS모듈(300)과 병렬로 연결된 스위치(550)를 통해 상기 풍력발전모듈(100)의 출력이 상기 계통전원으로 공급되도록 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템의 제어방법.The method according to claim 6,
The step ,,
(b-1) When the control module 500 determines the path so that the wind power generation module 100 and the system power are directly connected in the step ,, the control module 500 the wind power generation module 100 And controlling the operation of the PCS module 300 to synchronize the output voltage of the wind power generation module 100 with the voltage of the grid power supply. And
(b-2) When the output voltage of the wind power generation module 100 and the voltage of the grid power supply are synchronized in the step (b-1), the control module 500 is parallel with the PCS module 300. Controlling the output of the wind power generation module 100 to be supplied to the grid power through the connected switch 550; Control method of a wind power generation system comprising a. 제 6 항에 있어서,
상기 ⒝ 단계는,
(b-1') 상기 ⒜단계에서 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상기 PCS모듈(300)을 거쳐 상기 계통전원에 공급되도록 경로를 결정한 경우, 상기 제어모듈(500)이 상기 풍력발전모듈(100)과 상기 계통전원과의 연결을 분리하는 단계; 및
(b-2') 상기 제어모듈(500)이 상기 PCS모듈(300)을 통해 상기 풍력발전모듈(100)의 출력전력이 상승되도록 제어하며, 상기 풍력발전모듈(100)의 출력이 상기 PCS모듈(300)을 통해 상기 계통전원에 공급되도록 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템의 제어방법.The method according to claim 6,
The step ,,
(b-1 ') When the path is determined such that the output power of the wind power generation module 100 is supplied to the grid power supply through the PCS module 300 in step ⒜, the control module 500 causes the wind power generation. Separating the connection between the module 100 and the grid power; And
(b-2 ') The control module 500 controls the output power of the wind power generation module 100 to increase through the PCS module 300, and the output of the wind power generation module 100 is the PCS module. Controlling to be supplied to the system power through 300; Control method of a wind power generation system comprising a.
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