KR101454427B1 - 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치 및 방법 - Google Patents

풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치 및 방법 Download PDF

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안희원
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Abstract

풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치 및 방법이 개시된다. 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치에 있어서, LVRT 상황의 발생 여부를 판단하는 과도 상태 판단부; 및 LVRT 상황이 발생된 동안에는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수의 n배로 변경하는 스위칭 주파수 변경부를 포함한다.

Description

풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치 및 방법{Device and method for controlling transient state of wind power generation system}
본 발명은 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
LVRT(Low Voltage Ride Through, 저전압순간보상)란 계통(Grid) 측에 사고가 발생하여 풍력 발전기에서 생산된 전기 에너지가 계통측으로 전달되지 못하는 상황을 의미한다.
풍력 발전기는 각국의 전기 사업자가 규정한 계통 연계 규칙(Grid code)을 충족시켜야하는 의무를 가지며, 따라서 LVRT 상황이 발생되면 풍력 발전기는 일정 시간동안 계통과 연계되어 계통이 신속히 복구될 수 있도록 기여하여야 하는 것으로 규정되어 있다.
LVRT 상황에서 풍력 발전기가 지속적으로 운전되기 위해서는 계통측으로 무효 전력을 공급하여 계통의 신속한 복구를 유도하는 컨버터와 피치각 조정을 통해 생산되는 전기 에너지의 양을 조절하는 피치(Pitch)의 역할이 매우 중요하다.
만일 피치각 조정이 원활하게 이루어지지 않으면, 풍력 발전기에 구비된 방전저항(DBR, Dynamic Breaking Resistor)의 용량 한계로 인해 컨버터가 소손되는 원인이 될 수 있다.
전술한 LVRT 상황은 풍력 발전기의 운전 정상 상태에서 과도 상태로 운전 상태가 변경되는 것을 의미하며, LVRT 상황이 발생되면 직류 링크(DC Link)의 전압 상승 및/또는 계통측 전류의 급격한 상승으로 인해 컨버터의 정상적인 제어가 어려워지게 된다.
전술한 원인으로 인해 컨버터에 오류가 발생되면 풍력 발전기는 동작을 정지하게 되어 규정된 계통 연계 규칙을 충족시키지 못할뿐 아니라 심한 경우 컨버터에 구비된 전력용 반도체 소자가 소손되는 원인이 되지만, 종래에는 LVRT 발생시 계통 연계 규칙을 만족시키기 위한 적절한 컨버터 제어 기법이 제시되지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 LVRT(Low Voltage Ride Through, 저전압순간보상)가 발생된 경우에도 스위칭 주파수(switching frequency)의 변경 및 발전기 회전자(rotor) 각도의 정교한 탐지를 통해 안정적으로 계통 연계 규칙을 만족시킬 수 있는 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치에 있어서, LVRT(Low Voltage Ride Through) 상황의 발생 여부를 판단하는 과도 상태 판단부; 및 LVRT 상황이 발생된 동안에는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수의 n배로 변경하는 스위칭 주파수 변경부를 포함하되, 상기 n은 임의의 양의 유리수인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치가 제공된다.
풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치는 LVRT 상황이 발생되지 않은 정상 상태에서는 엔코더를 이용하여 발전기의 각 정보를 탐색하고, LVRT 상황이 발생된 동안에는 발전기의 각 정보를 역기전력 추정 방식으로 탐색하는 각 정보 탐색부를 더 포함할 수 있다.
상기 과도 상태 판단부는 계통측 전압의 전압 강하율을 이용하여 LVRT 상황의 발생 여부를 판단할 수 있다.
상기 스위칭 주파수 변경부는 LVRT 상황이 발생되지 않은 정상 상태에서는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수로 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 과도 상태 제어 장치가 풍력 발전 시스템의 과도 상태를 제어하는 방법에 있어서, 계통측 전압의 전압 강하율을 이용하여 LVRT 상황의 발생 여부를 판단하는 단계; 및 LVRT 상황이 발생된 것으로 판단되면, 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수의 n배로 변경하는 단계를 포함하되, 상기 n은 임의의 양의 유리수인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 방법이 제공된다.
풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 방법은, LVRT 상황이 종료되어 정상 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및 정상 상태로 판단되면, 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 방법은, LVRT 상황이 발생된 것으로 판단되면, 발전기의 각 정보를 역기전력 추정 방식으로 탐색하도록 설정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 방법은, LVRT 상황이 종료되어 정상 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및 정상 상태로 판단되면, 엔코더를 이용하여 발전기의 각 정보를 탐색하도록 설정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, LVRT가 발생된 경우에도 스위칭 주파수(switching frequency)의 변경 및 발전기 회전자 각도의 정교한 탐지를 통해 안정적으로 계통 연계 규칙을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 LVRT(Low Voltage Ride Through) 상황에서의 전압 및 전류 특성을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 블록 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 제어 유닛의 구성을 상세히 나타낸 블록 구성도.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 주파수(switching frequency) 변경에 따른 전압 및 전류 특성을 설명하기 위한 그래프.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 불필요하게 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 LVRT(Low Voltage Ride Through) 상황에서의 전압 및 전류 특성을 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 그래프는 시뮬레이션 툴(tool)을 이용하여 LVRT 상황을 모의한 그래프로서, (a)는 시간에 따른 계통측 전압의 변동 형태를 나타낸 것이고, (b)는 시간에 따른 직류 링크(DC Link)의 충전 전압의 변동 형태를 나타낸 것이며, (c)는 시간에 따른 계통 전류의 변동 형태를 나타낸 것이다.
그래프에서 확인되는 바와 같이, LVRT 상황이 발생되어 계통측 전압이 저하(drop)되는 순간 직류 링크의 충전 전압은 순간적으로 상승하고, 계통 전류도 과도 상태로 인해 급격히 상승하며 또한 공진 현상까지도 발생된다. 이와 같이 전압, 전류의 급격한 변동이 발생되기 때문에 적절한 방법으로 제어되지 않으면 LVRT 규정을 만족시키지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, LVRT 상황에서는 풍력 발전기가 생산하는 전력이 계통(Grid) 측으로 전달될 수 없기 때문에, 풍력 발전기에 구비된 방전저항(DBR)의 용량에 맞게 발전 전력량이 제한될 필요가 있다. 예를 들어, 구비된 방전저항의 용량이 500kW인 경우라면 풍력 발전기의 발전량은 500kW 이내로 제한되어야 한다.
그리고 LVRT 상황에서는 짧은 시간 내에 발전량을 변화시켜야 하기 때문에 피치각을 급격하게 조정하게 된다. 그러나, 피치각 조정 과정에서 발생되는 진동은 엔코더(encoder)의 성능에 영향을 미칠 수 있고, 이로 인해 엔코더는 부정확한 속도 측정을 수행할 수 있고, 부정확한 속도 정보는 컨버터 또는 풍력 발전기에 제공되어 시스템 자체의 오류를 야기할 수도 있다.
따라서 보다 효과적이며 안정적으로 계통 연계 규칙을 만족시킬 수 있는 풍력 발전기 제어 방안이 요구된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 블록 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제어 유닛의 구성을 상세히 나타낸 블록 구성도이며, 도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 주파수(switching frequency) 변경에 따른 전압 및 전류 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 풍력 발전 시스템은 터빈(210), 발전기(220), 발전기측 컨버터(230), 계통측 컨버터(240), 직류 링크(250), 인덕터(260), 계통(270) 및 제어 유닛(280)을 포함하여 구성될 수 있다.
터빈(210)은 풍력에 의한 에너지를 기계적 일로 변환시키는 기능을 수행한다. 터빈(210)은 도시된 바와 같이 복수 개의 날개(즉, 블레이드)를 포함하고 풍력에 의한 날개의 운동에 따라 기계적 에너지를 발생시킨다.
발전기(220)는 터빈(210)에 의해 획득된 기계적 에너지를 전기적 전력으로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다.
발전기측 컨버터(230)는 발전기(220)로부터 출력되는 교류(AC) 출력을 직류(DC) 형태로 변환할 수 있고, 계통측 컨버터(240)는 발전기측 컨버터(230)에 의하여 변환된 직류 전력을 계통(Grid) 측에서 사용하기에 적절한 교류 전력으로 변환한다. 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 구성이나, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 구성은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
발전기측 컨버터(230)과 계통측 컨버터(240)는 도시된 바와 같이 에너지 전달부(290)를 통해 상호 연결된다.
에너지 전달부(290)에 포함된 직류 링크(DC Link)(250)는 발전기측 컨버터(230) 및 계통측 컨버터(240)에 각각 병렬로 연결되어, 두 컨버터(230, 240) 사이에서 에너지를 전송할 수 있다. 직류 링크(250)는 에너지를 충, 방전할 수 있는 소자로서 예를 들어 커패시터일 수 있다.
인덕터(260)는 계통측 컨버터(240)와 계통(270) 사이에 배치될 수 있으며, 계통측 컨버터(240)로부터 계통(270)으로 전송되는 전력을 안정적으로 공급하게 한다.
제어 유닛(280)은 풍력 발전기에 구비된 하나 이상의 구성요소(예를 들어 발전기(220), 발전기측 컨버터(230), 계통측 컨버터(240), 직류 링크(250) 등 중 하나 이상)의 동작 상태를 모니터링하거나 동작을 제어한다.
예를 들어, 제어 유닛(280)은 발전기측 컨버터(230) 및 계통측 컨버터(240)와 아날로그 신호 및 디지털 신호의 송수신을 통해 각 구성 요소의 동작을 제어할 수 있고, 발전기측 컨버터(230)를 제어하여 직류 링크(250)에 인가되는 전압을 제어함으로써 직류 링크(250)의 충전 전압을 일정하게 유지할 수도 있다.
또한, 제어 유닛(280)은 계통측 고장 등의 문제로 계통측 컨버터(240)가 운전 정지된 경우, 터빈(210) 등에 의해 발생되는 에너지가 방전저항을 이용하여 소모되도록 함으로써 직류 링크(250)의 전압 상승 방지 및 충전 전압의 안전한 소모를 유도할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여, LVRT 상황에서 안정적인 풍력 발전기 제어 및 계통 연계 규정을 만족시키기 위해 기능하는 구성 요소들을 중심으로 제어 유닛(280)의 동작을 설명한다.
도 3을 참조하면, 제어 유닛(280)은 과도 상태 판단부(310), 스위칭 주파수 변경부(320), 각 정보 탐색부(330) 및 지령 출력부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
과도 상태 판단부(310)는 계통측 전압을 모니터링하여 LVRT 상황인지 여부를 판단한다. LVRT 상황인지 여부는 예를 들어 실시간 또는 주기적으로(예를 들어 3ms 주기) 모니터링되는 계통측 전압의 전압 강하율을 참조하여 판단될 수 있다.
과도 상태 판단부(310)는 LVRT 상황인 것으로 판단되면 이후 설명될 스위칭 주파수 변경부(320) 및 각 정보 탐색부(330)가 LVRT 상황에서의 지정된 처리를 수행할 수 있도록 미리 지정된 변수값을 변경 등록한다.
스위칭 주파수 변경부(320)는 LVRT 상황인지 여부를 나타내기 위해 과도 상태 판단부(310)에 의해 변경 등록되는 변수값을 참조하여 상응하는 스위칭 주파수로 지정 또는 변경한다.
풍력 발전기의 운전 상태에서 스위칭 주파수의 변경 효과에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
컨버터(230, 240)는 지정된 스위칭 주파수에 따라 풍력 발전기에서 생산되는 불규칙한 교류 전력을 평활한 직류 전력으로 변환하고, 또한 직류 전력을 계통 주파수와 전압에 부합하는 교류 전력으로 변환하여 계통에 공급한다. 즉, 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 기법을 이용하여 컨버터(230, 240)에 구비된 전력 반도체(예를 들어, IGBT)가 제어됨으로써 직류 또는 교류 전력의 변환이 수행된다.
이때, 상대적으로 스위칭 주파수가 높아질수록 샘플링 개수가 많아지게 되고, 결과적으로 PWM 파형의 형상이 계통 전원의 교류 전원과 유사한 모양으로 변환될 수 있어 고조파 왜율이 낮은 양질의 전력이 생산될 수 있다. 그러나, 상대적으로 스위칭 주파수가 낮아질수록 샘플링 개수가 적어지게 되어 결과적으로 PWM 파형의 모습이 계통 전원의 교류 전원과 상이한 형상으로 변환된다.
과도 상태 판단부(310)가 LVRT 상황인 것으로 판단하면 스위칭 주파수 변경부(320)는 스위칭 주파수를 n배 증가시켜 펄스폭 변조(PWM) 제어가 수행되도록 한다. 여기서, n은 1을 초과하는 임의의 양의 유리수(예를 들어, 정수 또는 정수가 아닌 유리수)일 수 있으며, 예를 들어 2일 수 있다.
다만, 스위칭 주파수가 증가하게 되면 전력 반도체 소자에서 발생되는 열이 증가할 수 있으나, 통상적으로 LVRT 상황이 최대 3초 이내로 유지되므로 스위칭 주파수를 n배 증가시키더라도 전력 반도체 소자의 온도 상승 정도는 크지 않다. 물론, 과도 상태 판단부(310)가 LVRT 상황이 종료된 것(정상 상태인 것)으로 판단하면, 스위칭 주파수 변경부(320)는 원래의 스위칭 주파수(즉, 기본 스위칭 주파수)로 다시 변경한다.
도 4a 및 4b에는 스위칭 주파수(switching frequency) 변경에 따른 전압 및 전류 특성에 대한 그래프가 도시되어 있다. 참고로, 도 4a는 스위칭 주파수를 2배로 변경된 경우의 그래프이고, 도 4b는 스위칭 주파수를 1배(즉, 기본 스위칭 주파수)로 지정한 경우의 그래프이다. 또한 도 4a와 도 4b에 도시된 그래프 중 (a)는 시간에 따른 계통측 전압의 변동 형태를 나타낸 것이고, (b)는 시간에 따른 직류 링크(DC Link)의 충전 전압의 변동 형태를 나타낸 것이며, (c)는 시간에 따른 계통 전류의 변동 형태를 나타낸 것이다.
도 4a와 도 4b에 각각 도시된 그래프를 비교하면, 스위칭 주파수가 2배인 경우에서 LVRT 상황에서도 상대적으로 전류 파형의 왜곡이 적고, 전압 제어 및 전류 제어가 보다 안정적임을 확인할 수 있다.
LVRT 상황 여부에 따른 스위칭 주파수의 변경은 스위칭 주파수 변경부(320)를 구현하기 위한 소프트웨어 프로그램의 수정을 통해 구현될 수 있다. 수정된 소프트웨어 프로그램의 소스코드 구성을 예시하면 아래와 같다.
If (FlagLVRTEnable == 1)
　{
　　　　Fsc = 2. * Fbasesc;
　}
　else
　{
　　　　Fsc = Fbasesc;
　}
위 소스코드를 구성하는 구문들 중 FlagLVRTEnable은 LVRT 상황 여부를 판별하기 위한 변수로서, FlagLVRTEnable이 0인 경우는 정상 상태를, 1인 경우는 LVRT 상태임을 의미한다. 해당 변수에 상응하는 변수값(즉, 0 또는 1)은 과도 상태 판단부(310)에 의해 변경 등록될 수 있다.
전술한 소스코드를 참조하면, 정상 상태에서는 스위칭 주파수(Fsc)로 기본 스위칭 주파수(Fbasesc)가 적용되지만, LVRT 상태에서는 스위칭 주파수(Fsc)로 기본 스위칭 주파수(Fbasesc)가 n배(예를 들어 2배) 증가된 변경 스위칭 주파수가 적용됨을 확인할 수 있다.
또한, 변경 스위칭 주파수가 풍력 발전 시스템에서 정상적으로 이용되기 위해, 해당 스위칭 주파수가 연동되어 이용되는 소프트웨어 프로그램(예를 들어, EPWM(Enhanced Pulse Width Modulator) 주기 선언 모듈, 전류 제어기 모듈, 필터 설계 모듈 등)의 소스코드 역시 대응되도록 수정될 수 있음은 당연하다.
다시 도 3을 참조하면, 각 정보 탐색부(330)는 LVRT 상황인지 여부를 나타내기 위해 과도 상태 판단부(310)에 의해 변경 등록되는 변수값을 참조하여, LVRT 상황인 것으로 인정되면 역기전력 추정 기법을 이용하여 발전기(220)의 회전자 위치 정보를 측정한다.
앞서 설명한 바와 같이, LVRT 상황이 발생되면 풍력 발전기의 발전량을 감소시키기 위해 피치각 조정이 수행되며, 이 과정에서 발생되는 진동으로 인해 야기되는 엔코더 속도 측정값의 오류를 감소시킬 필요가 있다.
발전기측 컨버터(230)가 발전기(220)의 회전자 위치 정보(즉, 발전기 각 정보)를 탐색하는 방법은 역기전력 추정 방법, 엔코더 이용 방법 등으로 다양하며, 일반적으로 보다 정교한 각 추정을 위해 엔코더 이용 방법이 사용되고 있다.
본 실시예에서의, 각 정보 탐색부(330)는 정상 상태에서는 엔코더를 이용하여 각 정보를 추정하는 방법을 적용하고, LVRT 상황에서는 역기전력 추정 방법을 적용하도록 구현될 수 있다.
즉, 정상 상태에서는 발전기측 컨버터(230)의 기동시 역기전력을 추정하여 각 정보를 찾은 다음 엔코더 신호와 동기화시켜 엔코더 각 정보를 이용한다. 그러나 LVRT 상황이 발생되면 진동으로 인해 엔코더 정보의 신뢰성이 떨어지므로 역기전력 추정 방법을 이용함으로써 보다 정교하게 발전기(220)의 회전자 위치 정보를 탐색할 수 있다.
LVRT 상황 여부에 따른 발전기(220)의 회전자 위치 정보를 탐색 방법 변경은 각 정보 탐색부(330)를 구현하기 위한 소프트웨어 프로그램의 수정을 통해 구현될 수 있다. 수정된 소프트웨어 프로그램의 소스코드 구성을 예시하면 아래와 같다.
　If (FlagLVRTEnable == 1)
　{
　　　　ThetaGen = ThetaVol;
　}
　else
　{
　　　　ThetaGen = ThetaEn;
　}
전술한 소스코드를 참조하면, 정상 상태에서는 엔코더를 이용하여 각 정보를 추정(ThetaGen = ThetaEn)하되, LVRT 상태에서는 역기전력 추정 방식으로 각 추정 방식이 변경(ThetaGen = ThetaVol)되어 제어됨을 확인할 수 있다.
이 경우에도, 변경된 각 정보 추정 방식이 풍력 발전 시스템에서 정상적으로 이용되기 위해, 해당 각 정보 추정 방식이 연동되어 이용되는 소프트웨어 프로그램(예를 들어, 전류 제어기, 속도 제어기 등)의 소스코드 역시 대응되도록 수정될 수 있음은 당연하다. 여기서, 전류 제어기는 풍력 발전 시스템 또는/및 계통측에 발생되는 전류를 제어하는 기능을 수행하는 모듈이고, 속도 제어기는 발전량 제어 및/또는 속도 제어 등을 수행하는 모듈이다.
지령 출력부(340)는 스위칭 주파수 변경부(320) 또는/및 각 정보 탐색부(330)에 의해 변경된 스위칭 주파수나 각 정보 추정 방식이 연동되어 이용되는 각 모듈로 관련 정보를 출력하여 해당 모듈이 변경된 스위칭 주파수나 각 정보 추정 방식에 따라 동작되도록 한다.
상술한 과도 상태 제어 성능 개선을 위한 제어 방법은 디지털 처리 장치에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210 : 터빈 220 : 발전기
230 : 발전기측 컨버터 240 : 계통측 컨버터
250 : 직류 링크 260 : 인덕터
270 : 계통 280 : 제어 유닛
310 : 과도 상태 판단부 320 : 스위칭 주파수 변경부
330 : 각 정보 탐색부 340 : 지령 출력부

Claims (8)

  1. 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치에 있어서,
    LVRT(Low Voltage Ride Through) 상황의 발생 여부를 판단하는 과도 상태 판단부;
    LVRT 상황이 발생된 동안에는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수의 n배로 변경하는 스위칭 주파수 변경부; 및
    LVRT 상황이 발생되지 않은 정상 상태에서는 엔코더를 이용하여 발전기의 각 정보를 탐색하고, LVRT 상황이 발생된 동안에는 발전기의 각 정보를 역기전력 추정 방식으로 탐색하는 각 정보 탐색부를 포함하되,
    상기 n은 임의의 양의 유리수인, 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 과도 상태 판단부는 계통측 전압의 전압 강하율을 이용하여 LVRT 상황의 발생 여부를 판단하는, 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 주파수 변경부는 LVRT 상황이 발생되지 않은 정상 상태에서는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수로 설정하는, 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 장치.
  5. 과도 상태 제어 장치가 풍력 발전 시스템의 과도 상태를 제어하는 방법에 있어서,
    계통측 전압의 전압 강하율을 이용하여 LVRT 상황의 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    LVRT 상황이 발생된 것으로 판단되면, 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수의 n배로 변경하고, 발전기의 각 정보를 역기전력 추정 방식으로 탐색하도록 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 n은 임의의 양의 유리수인, 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    LVRT 상황이 종료되어 정상 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및
    정상 상태로 판단되면, 펄스폭 변조(PWM) 제어를 위한 스위칭 주파수를 기본 스위칭 주파수로 변경하는 단계를 더 포함하는, 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    LVRT 상황이 종료되어 정상 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및
    정상 상태로 판단되면, 엔코더를 이용하여 발전기의 각 정보를 탐색하도록 설정하는 단계를 더 포함하는, 풍력 발전 시스템의 과도 상태 제어 방법.
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