KR101630511B1 - Converter controller and operating method thereof - Google Patents

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Abstract

컨버터 제어 장치 및 그 동작 방법이 개시된다. 복수의 컨버터를 제어하는 컨버터 제어 장치에 있어서, 상기 복수의 컨버터가 연결된 전체 계통의 직류 전압을 감지하는 모니터링부와 상기 감지된 전체 계통의 직류 전압을 기초로 상기 복수의 컨버터 각각의 교류 전력과 직류 전력 간의 변환 동작을 제어하는 컨버터 동작 신호를 생성하는 제어부와 상기 생성된 컨버터 동작 신호를 상기 복수의 컨버터 각각에 전송하는 통신부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 컨버터 중 하나 이상과 연결된 풍력 발전 단지 사이의 교류 계통의 교류 전류의 크기가 기준값 이상이면 상기 복수의 컨버터 각각의 출력 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가하도록 제어한다.A converter control device and an operation method thereof are disclosed. A converter control device for controlling a plurality of converters, comprising: a monitoring unit for sensing a DC voltage of an entire system to which the plurality of converters are connected; and a controller for controlling the AC power of each of the plurality of converters, And a communication unit for transmitting the generated converter operation signal to each of the plurality of converters, wherein the control unit controls the operation of the wind power generation system connected to at least one of the plurality of converters, The magnitude of the output AC voltage of each of the plurality of converters is controlled to increase at a predetermined ratio.

Description

컨버터 제어 장치 및 그 동작 방법{CONVERTER CONTROLLER AND OPERATING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a converter control device,

본 발명은 컨버터 제어 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 풍력 발전 단지와 연계된 컨버터를 제어하는 컨버터 제어 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a converter control apparatus and a method of operating the same, and more particularly, to a converter control apparatus for controlling a converter associated with a wind power generation complex and an operation method thereof.

일반적으로 초고압직류(High Voltage Direct Current, 이하 "HVDC" 라 한다.)는 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜서 송전한 후 수전 지역에서 교류로 재변환시켜 공급하는 고압직류송전 방식을 말한다.Generally, a High Voltage Direct Current (hereinafter referred to as "HVDC") refers to a high voltage direct current transmission method in which an AC power generated by a power plant is converted into a DC power and then supplied to a power receiving area for re-conversion.

HVDC는 전력송전 효율은 높고, 전력 손실이 낮아 세계 각국에서 초고압 송전에서부터 배전급에 이르기까지 폭넓게 활용하고 있다. HVDC has high power transmission efficiency and low power loss, so it is used extensively from ultra high voltage transmission to power distribution all over the world.

그리고 최근에는 풍력과 태양광 등 온실가스 감축 및 신재생에너지 보급 확대를 위한 필수적인 기술로 인정받아, HVDC에 대해 관심이 더욱 커지고 있다. Recently, HVDC has become more and more popular because it is recognized as an indispensable technology for reduction of greenhouse gases such as wind power and solar power and expansion of renewable energy supply.

또한, HVDC는 반도체 전력전자, 컴퓨터, 제어, 통신, 전기, 기계설계, 해석 엔지니어링 등 관련분야로의 파급효과가 높아 국가단위에서 전력산업 분야 핵심기술로 인식되고 있다.In addition, HVDC has been recognized as a key technology in the power industry in the country because it has a high impact on related fields such as semiconductor power electronics, computer, control, communication, electricity, mechanical design and analysis engineering.

이러한 HVDC 시스템은 HVDC 시스템은 사이리스터(Thyristor) 밸브를 이용하는 전류형 HVDC 시스템과 IGBT 소자를 이용하는 전압형 HVDC 시스템으로 구분된다.In this HVDC system, the HVDC system is classified into a current type HVDC system using a thyristor valve and a voltage type HVDC system using an IGBT element.

전압형 HVDC는 유효전력뿐만 아니라 무효전력 공급이 가능하기 때문에 별도의 전원이 없는 소규모 고립계통 연계에도 적합하며, 전류형 HVDC에 비해 변환소 면적이 작고 블랙 스타트 기능 구현이 가능하므로 교류 전원이 없는 해상 플랫폼에 적합하다.Voltage-type HVDC is suitable not only for active power but also for small-scale isolated system connection without additional power supply because it can supply reactive power. It has smaller conversion area than current type HVDC and can realize black start function. Suitable for platforms.

이러한 전압형 HVDC의 장점들로 인해 대규모, 원거리 신재생에너지 발전단지를 전압형 HVDC를 이용하여 연계하는 방안 및 프로젝트가 늘어나고 있다.Due to the advantages of these voltage type HVDCs, projects and projects to link large scale, remote renewable energy generation complexes using voltage type HVDC are increasing.

한편 일반적인 멀티터미널 직류전송장치에서 교류 계통과 풍력 발전 단지가 함께 연계되어 구성되면 컨버터 제어 장치(100)의 통제를 받는다.On the other hand, in a general multi-terminal DC transmission apparatus, if the AC system and the wind power generation complex are constructed together, they are controlled by the converter control apparatus 100.

도 1을 참고하여 이를 설명한다.This will be described with reference to FIG.

도 1은 일반적인 멀티터미널 직류전송장치에 대한 구성도이다.1 is a configuration diagram of a general multi-terminal DC transmission apparatus.

도 1의 멀티터미널 직류전송장치는 4개의 터미널을 가진 시스템으로써, 각각의 터미널은 변압기(400)와 연결된 교류 계통 또는 풍력 발전 단지(300)에 연계되어 있다.The multi-terminal DC transmission apparatus of FIG. 1 is a system having four terminals, each of which is connected to an AC system or a wind farm 300 connected to a transformer 400.

그리고 컨버터(200)와 교류 계통 사이에는 전선의 임피던스(R+jwL)과 전력망(Grid)의 임피던스가 존재한다.The impedance of the electric wire (R + jwL) and the impedance of the electric power grid (Grid) exist between the converter 200 and the AC system.

각 터미널은 컨버터(200)를 포함하고, 각 터미널은 컨버터 제어 장치(100)의 제어를 받는다.Each terminal includes a converter 200, and each terminal is under the control of the converter control device 100.

컨버터 제어 장치(100)는 각각의 컨버터(200)와 이격되어 있으므로, 통신을 통해 각각의 컨버터(200)를 제어할 수 있다.Since the converter control device 100 is spaced apart from each converter 200, it is possible to control each converter 200 through communication.

한편, 각각의 컨버터(200)와 연결된 컨버터 제어 장치(100)의 통신에 장애가 발생하여 컨버터 제어 장치(100)가 각각의 컨버터(200)를 제어할 수 없게 되고, 하나 이상의 컨버터(200)이 정상적인 동작을 하지 않는 경우 각각의 컨버터(200)는 백업 운전모드를 동작한다.On the other hand, when a failure occurs in the communication of the converter control device 100 connected to the respective converters 200, the converter control device 100 can not control each of the converters 200, When not operating, each converter 200 operates in the backup operation mode.

이에 따라 각 컨버터(200)는 드루프 제어기(Droop controller)와 같은 백업 제어기를 기동하게 되어 전체 직류전송시스템의 전력전송이 지속적으로 이루어지도록 보조한다.Accordingly, each of the converters 200 starts up a backup controller such as a droop controller, thereby assisting the power transmission of the entire DC transmission system to be continuously performed.

하지만 컨버터 제어 장치(100)와 컨버터(200) 간의 통신이 불가능하면 풍력발전기와 연계된 컨버터(200)에서의 전력전송제어가 정상적으로 작동할 수 없다.However, if communication between the converter control apparatus 100 and the converter 200 is impossible, the power transmission control in the converter 200 associated with the wind power generator can not normally operate.

이는 일반적인 풍력발전기의 제어는 최대 출력 추종의 방식으로 구성되어, 전체 직류전송장치에 과잉 전력공급이 발생하게 되고 이에 따라 멀티터미널 직류전송장치의 공통 직류 버스 전압이 상승하여 직류전송장치의 지속적인 운전이 어려워지는 문제가 있기 때문이다.This is because the control of a general wind turbine is constituted by a method of maximum output follow-up, so that an over-power supply is generated in the entire DC transmission apparatus, and thus the common DC bus voltage of the multi- This is because there is a difficult problem.

또한, 전체 계통의 직류 전압의 크기에 대응하여 컨버터(200)의 출력 교류 전력의 크기를 변경하게 되면 컨버터(200)에 연계된 풍력 발전 단지(300)에서 돌입 전류가 발생할 수 있다.In addition, if the magnitude of the output AC power of the converter 200 is changed corresponding to the magnitude of the DC voltage of the entire system, an inrush current may be generated in the wind power generator complex 300 connected to the converter 200.

그리고 발생된 돌입 전류로 인해 전력 계통의 기기들이 손상될 수 있는 문제가 있다.And there is a problem that the power system devices may be damaged due to the generated inrush current.

본 발명은 풍력 발전 단지와 연계된 직류전송장치의 지속적인 전력 전송이 가능하게 하고, 돌입 전류의 발생을 방지하는 컨버터 제어 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a converter control device and a method of operating the same that enable continuous power transmission of a DC transmission device associated with a wind power generation complex and prevent the occurrence of an inrush current.

본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 컨버터를 제어하는 컨버터 제어 장치에 있어서, 상기 복수의 컨버터가 연결된 전체 계통의 직류 전압을 감지하는 모니터링부와 상기 감지된 전체 계통의 직류 전압을 기초로 상기 복수의 컨버터 각각의 교류 전력과 직류 전력 간의 변환 동작을 제어하는 컨버터 동작 신호를 생성하는 제어부와 상기 생성된 컨버터 동작 신호를 상기 복수의 컨버터 각각에 전송하는 통신부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 컨버터 중 하나 이상과 연결된 풍력 발전 단지 사이의 교류 계통의 교류 전류의 크기가 기준값 이상이면 상기 복수의 컨버터 각각의 출력 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가하도록 제어할 수 있다.The converter control device for controlling a plurality of converters according to an embodiment of the present invention includes a monitoring unit for sensing a DC voltage of an entire system to which the plurality of converters are connected and a controller for controlling the plurality of converters based on the detected DC voltage. And a communication unit for transmitting the generated converter operation signal to each of the plurality of converters, wherein the control unit controls the plurality of converters The magnitude of the output AC voltage of each of the plurality of converters can be controlled to increase at a predetermined ratio when the magnitude of the alternating current between the wind power generating complex connected to at least one of the plurality of converters is equal to or greater than a reference value.

상기 제어부는 상기 교류 전류의 변화량이 기 설정된 기준값 이상인지 판단하여 상기 복수의 컨버터 각각의 출력 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가하도록 제어할 수 있다.The controller may determine whether the change amount of the alternating current is equal to or greater than a preset reference value and control the magnitude of the output alternating voltage of each of the plurality of converters to increase at a predetermined ratio.

상기 제어부는 상기 컨버터 동작 신호를 수신한 상기 복수의 컨버터 각각이 기 설정된 시간 간격으로 각각 순차적으로 동작하도록 제어할 수 있다.The controller may control each of the plurality of converters, which have received the converter operation signal, to sequentially operate at predetermined time intervals.

상기 컨버터 동작 신호는 상기 복수의 컨버터 각각에 대응하는 출력 교류 전압의 주파수, 상기 출력 교류 전압의 크기 중 하나 이상에 대한 설정값을 포함할 수 있다.The converter operation signal may include a set value for at least one of a frequency of an output AC voltage corresponding to each of the plurality of converters, and a magnitude of the output AC voltage.

상기 통신부는 상기 복수의 컨버터 각각으로부터 상기 교류 계통의 교류 전류의 크기에 대한 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하고, 상기 제어부는 상기 전달된 교류 전류의 크기에 대한 신호를 기초로 상기 컨버터 동작 신호를 생성할 수 있다.Wherein the communication unit receives a signal indicating the magnitude of the alternating current of the alternating current system from each of the plurality of converters and transmits the signal to the control unit and the control unit transmits the converter operation signal based on the signal of the magnitude of the transmitted alternating current Can be generated.

본 발명에 따르면, 풍력 발전 단지가 연계된 직류전송장치 시스템에서 돌입 전류의 발생을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of an inrush current in a DC transmission apparatus system in which a wind farm is connected.

도 1은 일반적인 멀티터미널 직류전송장치에 대한 구성도이다.
도 2는 컨버터에 연계된 풍력 발전 단지를 나타낸다.
도 3은 일반적인 유도전동기의 일정(Constant) V/f 제어 특성 곡선이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터 제어 장치의 구성을 나타내는 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터 제어 장치가 포함된 멀티터미널 직류전송장치를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터의 구성을 나타내는 구성 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 구성을 나타내는 구성 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 컨버터의 동작을 나타내는 개념도이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 제어 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 제어 장치의 동작을 나타내는 개념도이다.1 is a configuration diagram of a general multi-terminal DC transmission apparatus.
Figure 2 shows a wind farm associated with a converter.
3 is a constant V / f control characteristic curve of a general induction motor.
4 is a block diagram showing the configuration of a converter control device according to an embodiment of the present invention.
5 shows a multi-terminal DC transmission apparatus including a converter control apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a configuration of a converter according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing a configuration of a control unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an operation method of a converter according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are conceptual diagrams showing the operation of the converter according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart showing an operation method of the converter control apparatus according to the embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram showing the operation of the converter control device according to the embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명인 컨버터 제어 장치(100) 및 그 동작 방법을 설명하기 전에 풍력 발전 단지(300)의 기본적인 동작에 대해 도 2를 참고하여 설명한다.Before describing the converter control apparatus 100 and the operation method thereof according to the present invention, the basic operation of the wind power generator complex 300 will be described with reference to FIG.

도 2는 컨버터(200)에 연계된 풍력 발전 단지(300)를 나타낸다.FIG. 2 shows a wind turbine 300 connected to converter 200.

컨버터(200)는 변압기(400)를 통해 풍력 발전 단지(300)와 연계되어 있다. 그리고 컨버터(200)와 변압기(400) 사이에는 전선의 임피던스(R+jwL)이 존재한다.The converter 200 is connected to the wind turbine 300 through a transformer 400. There is an impedance (R + jwL) of the electric wire between the converter 200 and the transformer 400. [

풍력 발전 단지(300)는 복수의 풍력발전기를 포함한다.The wind turbine 300 includes a plurality of wind turbines.

풍력발전기는 블레이드(310), 기어박스(320), 유도전동기(330), 제어부(340)을 포함한다.The wind power generator includes a blade 310, a gear box 320, an induction motor 330, and a control unit 340.

블레이드(310)는 바람으로부터 회전력을 얻을 수 있다.The blade 310 can obtain rotational force from the wind.

기어박스(320)는 블레이드(310)의 회전을 적정 속도로 변환한다.The gear box 320 converts the rotation of the blade 310 to an appropriate speed.

유도전동기(330)는 블레이드(310)의 회전에 따라 유도전기를 생산한다.The induction motor 330 produces induction electricity according to the rotation of the blade 310.

제어부(340)는 풍력발전기 전반의 동작을 제어한다.The control unit 340 controls operation of the entire wind turbine.

제어부(340)의 풍력발전 동작 제어는 다양한 방식으로 구성될 수 있다.The wind power generation operation control of the control unit 340 can be configured in various ways.

예를 들어 피치각을 제어하는 방식의 경우, 제어부(340)는 전력량 지령에 대응하여 유효전력 제어를 통해 제어할 수 있다.For example, in the case of a method of controlling the pitch angle, the control unit 340 can control through the active power control in response to the power amount command.

풍력발전기에 연계된 교류 계통의 교류 전압이 고정된 주파수 및 크기를 갖는 경우 풍력의 파워는 다음 수학식 1 과 같다.When the AC voltage of the AC system connected to the wind turbine generator has a fixed frequency and magnitude, the power of the wind turbine is expressed by the following equation (1).

Figure 112014045466970-pat00001
Figure 112014045466970-pat00001

여기서 Cp는 출력계수로써 피치각 제어를 통해 변환할 수 있다.Here, Cp can be transformed through pitch angle control as an output coefficient.

한편, 이러한 특성으로 인해 교류 전압의 주파수 및 크기는 유효전력에 영향을 미친다.On the other hand, due to these characteristics, the frequency and magnitude of the ac voltage affect the effective power.

이를 도 3을 참고하여 설명한다.This will be described with reference to FIG.

도 3은 일반적인 유도전동기의 일정(Constant) V/f 제어 특성 곡선이다.3 is a constant V / f control characteristic curve of a general induction motor.

여기서 V/f는 전압과 주파수의 크기의 비를 나타낸다.Where V / f represents the ratio of the magnitude of the voltage to the magnitude of the frequency.

도 3의 특성 곡선에서 X축은 정격 주파수에 비례하는 주파수 값이고, Y축은 일정 V/f 제어에 따른 토크(T), 전력(P)에 대한 값을 나타낸다.3, the X-axis is a frequency value proportional to the rated frequency, and the Y-axis represents values for the torque (T) and electric power (P) according to a certain V / f control.

도 3에 도시된 바와 같이, 주파수가 1pu보다 높을 경우에는 유도전동기의 전력(P)가 일정하고, 주파수가 1pu보다 낮은 경우에는 일정한 토크(T)가 유지되기 때문에 주파수가 낮아질수록 전력(P)도 낮아지는 특성이 있다.3, when the frequency is higher than 1 pu, the power P of the induction motor is constant, and when the frequency is lower than 1 pu, the constant torque T is maintained. Therefore, Is also low.

이러한 일반적인 유도전동기의 특성은 공지된 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.
The characteristics of such a general induction motor are well known in the art and will not be described in detail.

상술한 내용을 참고하여 본 발명인 컨버터 제어 장치(100) 및 그 동작 방법을 이하 설명한다.The converter control apparatus 100 according to the present invention and its operation method will be described below with reference to the above description.

도 4 및 도 5를 참고하여 본 발명인 컨버터 제어 장치(100)에 대해 설명한다.The converter control apparatus 100 of the present invention will be described with reference to Figs. 4 and 5. Fig.

도 4는 컨버터 제어 장치(100)의 구성을 나타내는 구성 블록도이고, 도 5는 컨버터 제어 장치(100)가 포함된 멀티터미널 직류전송장치를 나타낸다.4 is a block diagram showing the configuration of the converter control apparatus 100, and Fig. 5 shows a multi-terminal DC transmission apparatus including the converter control apparatus 100. Fig.

컨버터 제어 장치(100)는 모니터링부(110), 제어부(120), 통신부(130)를 포함한다.The converter control apparatus 100 includes a monitoring unit 110, a control unit 120, and a communication unit 130.

모니터링부(110)는 연계된 전체 계통의 직류 전압, 전체 계통의 직류 전류, 교류 계통의 교류 전압, 교류 계통의 교류 전류 중 하나 이상을 측정한다.The monitoring unit 110 measures at least one of a direct current voltage of the associated total system, a direct current of the entire system, an alternating current voltage of the alternating current system, and an alternating current of the alternating current system.

예를 들면, 모니터링부(110)는 연계된 전체 계통의 직류 전압을 측정할 수 있다.For example, the monitoring unit 110 may measure the DC voltage of the associated overall system.

그리고 모니터링부(110)는 복수의 풍력 발전기에 연결된 컨버터(200)와 복수의 풍력 발전기 사이의 교류 전류를 측정할 수 있다.The monitoring unit 110 may measure the alternating current between the plurality of wind turbines and the converter 200 connected to the plurality of wind generators.

제어부(120)는 컨버터 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.The control unit 120 controls the overall operation of the converter control device 100.

구체적으로, 제어부(120)는 모니터링부(110)의 직류 전압, 직류 전류 중 하나 이상의 측정 동작을 제어할 수 있다. Specifically, the control unit 120 may control at least one of the DC voltage and the DC current of the monitoring unit 110. [

또한, 제어부(120)는 측정된 직류 전압, 직류 전류 중 하나 이상을 기초로 컨버터(200)의 동작을 제어할 수 있다.In addition, the controller 120 may control the operation of the converter 200 based on at least one of the measured DC voltage and the DC current.

도 5에 도시된 바와 같이, 컨버터 제어 장치(100)의 제어부(120)는 측정된 직류 전압, 직류 전류 중 하나 이상을 기초로 컨버터(200)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 그리고 제어부(120)는 컨버터(200)의 스위칭 동작 제어를 통해 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 크기를 조절할 수 있다.5, the controller 120 of the converter control apparatus 100 may control the switching operation of the converter 200 based on at least one of the measured DC voltage and the DC current. The control unit 120 may control the magnitude of the output AC voltage of the converter 200 through the switching operation control of the converter 200.

한편, 제어부(120)는 컨버터 제어 장치(100)에 연결된 복수의 컨버터(200) 각각에 대한 제어 신호를 각각 생성할 수 있다.The controller 120 may generate control signals for the plurality of converters 200 connected to the converter controller 100, respectively.

통신부(130)는 제어부(120)가 생성한 컨버터(200)의 제어 동작에 대한 신호를 컨버터(200)에 송신할 수 있다.The communication unit 130 can transmit a signal for the control operation of the converter 200 generated by the control unit 120 to the converter 200. [

또한, 통신부(230)는 제어부(220)가 생성한 복수의 컨버터(200) 각각에 대한 제어 신호를 각각 송신할 수 있다.Also, the communication unit 230 can transmit control signals for the plurality of converters 200 generated by the control unit 220, respectively.

도 6을 참고하여 컨버터(200)에 대해 설명한다.The converter 200 will be described with reference to FIG.

도 6은 컨버터(200)의 구성을 나타내는 구성 블록도이다.6 is a block diagram showing the configuration of the converter 200. As shown in Fig.

컨버터(200)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다.The converter 200 converts AC power into DC power or DC power into AC power.

컨버터(200)는 전원모니터부(210), 제어부(220), 스위칭부(230), 보호부(240), 통신부(250)를 포함한다.The converter 200 includes a power monitor 210, a controller 220, a switching unit 230, a protection unit 240, and a communication unit 250.

전원모니터부(210)는 컨버터(200)와 연계된 전체 계통의 직류 전압, 컨버터(200)와 풍력 발전 단지(300) 사이의 교류 계통의 교류 전류 중 하나 이상을 측정한다. The power monitor unit 210 measures at least one of the DC voltage of the entire system connected to the converter 200 and the AC current of the AC system between the converter 200 and the wind turbine 300.

전원모니터부(210)는 측정된 전체 계통의 직류 전압, 교류 계통의 교류 전류 중 하나 이상을 제어부(220)에 전달한다.The power monitor 210 transmits at least one of the measured DC voltage of the entire system and the AC current of the AC system to the controller 220.

제어부(220)는 컨버터(200)의 전반적인 동작을 제어한다.The control unit 220 controls the overall operation of the converter 200.

구체적으로 제어부(220)는 컨버터(200)가 수행하는 직류 전력과 교류 전력 간의 변환 동작을 제어할 수 있다.Specifically, the control unit 220 can control the conversion operation between the DC power and the AC power that the converter 200 performs.

예를 들면, 제어부(220)는 컨버터(200)의 직류 전력과 교류 전력 간의 변환 동작시 직류 전압의 크기, 교류 전압의 주파수, 교류 전압의 크기, 교류 전압의 위상 중 하나 이상을 조절하도록 제어할 수 있다. For example, the control unit 220 controls to adjust at least one of the magnitude of the DC voltage, the frequency of the AC voltage, the magnitude of the AC voltage, and the phase of the AC voltage during the conversion operation between the DC power and the AC power of the converter 200 .

이에 따라 제어부(220)는 컨버터(200)의 직류 전력과 교류 전력 간의 변환 동작시 구체적인 제어값으로 직류 전압의 크기, 교류 전압의 주파수, 교류 전압의 크기, 교류 전압의 위상 중 하나 이상을 조절할 수 있다.Accordingly, the control unit 220 can control at least one of the magnitude of the direct current voltage, the frequency of the alternating voltage, the magnitude of the alternating voltage, and the phase of the alternating voltage with a specific control value during the conversion operation between the direct current power and the alternating current power of the converter 200 have.

또한 제어부(220)는 통신을 통해 컨버터 제어 장치(100)의 제어 신호를 수신할 수 있다.Also, the control unit 220 can receive the control signal of the converter control device 100 through communication.

제어부(220)의 구성을 도 7을 참고하여 자세히 설명한다.The configuration of the control unit 220 will be described in detail with reference to FIG.

도 7은 컨버터(200)의 제어부(220)의 구성을 나타내는 구성 블록도이다.7 is a block diagram showing the configuration of the control unit 220 of the converter 200. As shown in Fig.

제어부(220)는 비교부(221), 주파수 제어부(222), 전압 크기 제어부(223), 위상 제어부(224), 동작 제어부(225)를 포함한다.The control unit 220 includes a comparison unit 221, a frequency control unit 222, a voltage magnitude control unit 223, a phase control unit 224, and an operation control unit 225.

비교부(221)는 측정된 전체 계통의 직류 전압과 기준 전압을 비교한다.The comparator 221 compares the measured direct current voltage of the entire system with the reference voltage.

또한, 비교부(221)는 측정된 교류 계통의 교류 전류의 변화량이 기준값 이상인지 비교할 수 있다.Also, the comparison unit 221 can compare whether the measured change amount of the alternating current of the alternating current system is equal to or greater than the reference value.

주파수 제어부(222)는 비교부(221)의 측정된 전체 계통의 직류 전압과 기준 전압의 비교에 따라 교류 전압의 주파수를 조절하고, 주파수 제어 신호를 송출한다.The frequency controller 222 adjusts the frequency of the AC voltage according to the comparison between the DC voltage of the entire system measured by the comparator 221 and the reference voltage, and transmits the frequency control signal.

전압 크기 제어부(223)는 주파수 제어부(222)의 제어 신호에 대응하는 교류 전압의 크기를 산출하고, 컨버터(200)가 출력하는 교류 전압의 크기를 산출된 교류 전압의 크기로 조절한다.The voltage magnitude control unit 223 calculates the magnitude of the AC voltage corresponding to the control signal of the frequency control unit 222 and adjusts the magnitude of the AC voltage output from the converter 200 to the magnitude of the calculated AC voltage.

위상 제어부(224)는 주파수 제어부(222)의 제어 신호에 대응하여 컨버터(200)가 출력하는 교류 전압의 위상을 조절한다. The phase control unit 224 adjusts the phase of the AC voltage output from the converter 200 in response to the control signal of the frequency control unit 222.

동작 제어부(225)는 산출된 교류 전압의 크기, 위상 중 하나 이상를 기초로 스위칭부(230)의 동작을 제어할 수 있다.The operation control unit 225 can control the operation of the switching unit 230 based on at least one of the magnitude and the phase of the calculated AC voltage.

다시 도 6을 참고한다.Referring again to FIG.

스위칭부(230)는 스위칭 동작을 통해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.The switching unit 230 may convert the AC power to DC power or the DC power to AC power through the switching operation.

구체적으로 스위칭부(230)는 전력 반도체를 포함할 수 있어서, 포함된 전력 반도체를 통해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.Specifically, the switching unit 230 may include a power semiconductor to convert AC power into DC power or convert DC power into AC power through the included power semiconductor.

예를 들면 스위칭부(230)는 IGBT(Insulated Gate Bypolar Transisor, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)를 이용하여 직류를 교류 또는 교류를 직류로 변환한다.For example, the switching unit 230 uses an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) to convert DC into AC or AC into DC.

구체적으로 스위칭부(230)에 포함된 IGBT의 스위칭 동작을 통해 직류 전력을 교류 전력으로 변환하거나 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다.Specifically, DC power can be converted into AC power or AC power can be converted into DC power through the switching operation of the IGBT included in the switching unit 230.

보호부(240)는 컨버터(200)에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.The protection unit 240 can prevent the overcurrent from flowing to the converter 200. [

구체적으로 보호부(240)는 저항을 포함할 수 있어서, 기 설정된 크기 이상의 과전류가 컨버터(200)에 유입되는 것을 방지할 수 있다.Specifically, the protection unit 240 may include a resistor, so that an overcurrent greater than a predetermined magnitude can be prevented from flowing into the converter 200.

통신부(250)는 컨버터 제어 장치(100), 다른 컨버터(200)와 데이터를 주고 받을 수 있다.The communication unit 250 can exchange data with the converter control apparatus 100 and other converters 200. [

구체적으로 통신부(250)는 유??무선 통신을 통해 컨버터 제어 장치(100)의 통신부(130), 다른 컨버터(200)의 통신부(250)와 데이터를 주고 받을 수 있다.More specifically, the communication unit 250 can exchange data with the communication unit 130 of the converter control device 100 and the communication unit 250 of the other converter 200 through wireless communication.

도 8을 참고하여 컨버터(200)의 동작 방법을 설명한다.An operation method of the converter 200 will be described with reference to FIG.

도 8은 컨버터(200)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.8 is a flowchart showing a method of operating the converter 200. As shown in FIG.

전원모니터부(210)가 연계된 계통 전체의 직류 전압을 측정한다(S100).The power monitor unit 210 measures the DC voltage of the entire system to which the power supply unit 210 is connected (S100).

전원모니터부(210)가 측정한 계통 전체의 직류 전압은 제어부(220)에 전달된다.The DC voltage of the whole system measured by the power monitor unit 210 is transmitted to the controller 220.

컨버터(200)의 제어부(220)는 측정된 직류 전압이 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되는지 판단한다(S110).The controller 220 of the converter 200 determines whether the measured DC voltage is within a predetermined range of the reference voltage (S110).

제어부(220)의 비교부(221)는 측정된 직류 전압과 기준 전압을 비교하여, 측정된 직류 전압이 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되는지 판단할 수 있다.The comparing unit 221 of the controller 220 compares the measured DC voltage with the reference voltage to determine whether the measured DC voltage is within a predetermined range of the reference voltage.

예를 들어 기준 전압이 1000V이고 기설정된 범위가 900V 내지 1100V 인 경우, 비교부(221)는 측정된 직류 전압이 950V 이면 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되는 것으로 판단할 수 있다. 하지만 측정된 직류 전압이 1300V 이면 비교부(221)는 측정된 직류 전압이 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되지 않는 것으로 판단할 수 있다.For example, when the reference voltage is 1000V and the predetermined range is 900V to 1100V, the comparator 221 can determine that the measured DC voltage is within the predetermined range of the reference voltage when the measured DC voltage is 950V. However, if the measured DC voltage is 1300 V, the comparing unit 221 may determine that the measured DC voltage is not included in the predetermined range of the reference voltage.

여기서 기준 전압 및 기준 전압의 기설정된 범위는 전체 계통의 구성, 설계, 동작에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Here, the predetermined range of the reference voltage and the reference voltage can be variously set according to the configuration, design, and operation of the entire system.

한편, 제어부(220)는 컨버터 제어 장치(100)와 컨버터(200) 간에 통신 장애가 발생한 경우나 컨버터 제어 장치(100)의 제어 신호가 통신 오류로 컨버터(200)에 전달되지 않는 경우, 전원모니터부(210)가 측정한 직류 전압이 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되는지 판단할 수 있다.In the case where a communication failure occurs between the converter control device 100 and the converter 200 or when the control signal of the converter control device 100 is not transmitted to the converter 200 due to a communication error, It is possible to determine whether the DC voltage measured by the DC voltage source 210 is within a predetermined range of the reference voltage.

제어부(220)는 측정된 직류 전압이 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되지 않으면 컨버터(200)에서 출력되는 교류 전압의 주파수를 설정값으로 조절한다(S120).The control unit 220 adjusts the frequency of the AC voltage output from the converter 200 to a set value if the measured DC voltage is not within the predetermined range of the reference voltage (S120).

예를 들어 연계된 전체 계통의 직류 전압이 기준 전압에 포함되지 않고 컨버터 제어 장치(100)의 제어 신호를 컨버터(200)가 수신할 수 없는 경우, 제어부(220)는 컨버터(200)가 풍력 발전 단지(300)에 공급하는 교류 전압의 주파수의 크기를 설정값으로 낮추도록 제어할 수 있다. For example, when the DC voltage of the associated overall system is not included in the reference voltage and the converter 200 can not receive the control signal of the converter control apparatus 100, the controller 220 determines that the converter 200 is in the off- It is possible to control the magnitude of the frequency of the AC voltage supplied to the complex 300 to a set value.

여기서 설정값은 전체 계통의 구성, 설계, 동작에 따라 다양하게 설정될 수 있다.Here, the set values can be variously set according to the configuration, design, and operation of the entire system.

이를 도 9를 참고하여 설명한다.This will be described with reference to FIG.

도 9는 컨버터(200)의 동작 방법을 나타내는 개념도이다.9 is a conceptual diagram showing an operation method of the converter 200. As shown in Fig.

도 9에 도시된 바와 같이, 컨버터(200)의 전원모니터부(210)는 전체 계통의 직류 전압을 측정한다.As shown in FIG. 9, the power source monitoring unit 210 of the converter 200 measures the DC voltage of the entire system.

그리고 비교부(221)는 측정된 전체 계통의 직류 전압과 기준 전압을 비교하여, 측정된 전체 계통의 직류 전압이 기준 전압 이내에 포함되는지 판단한다.The comparing unit 221 compares the measured direct current voltage of the entire system with the reference voltage to determine whether the measured direct voltage of the entire system is within the reference voltage.

비교부(221)의 비교 결과, 측정된 전체 계통의 직류 전압이 기준 전압 이내에 포함되지 않으면, 주파수 제어부(222)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 주파수를 설정값으로 조절하고, 설정값인 조절될 주파수에 대한 주파수 제어 신호를 송출한다.If the measured DC voltage of the entire system is not included within the reference voltage as a result of the comparison by the comparison unit 221, the frequency control unit 222 adjusts the frequency of the output AC voltage of the converter 200 to the set value, And transmits a frequency control signal for the frequency to be adjusted.

주파수 제어부(222)가 송출하는 주파수 제어 신호에는 조절될 교류 전압의 주파수값인 설정값에 대한 정보도 포함할 수 있다.The frequency control signal transmitted from the frequency control unit 222 may also include information on a set value which is a frequency value of the AC voltage to be adjusted.

따라서 주파수 제어부(222)가 교류 전압의 주파수를 낮추도록 제어하는 주파수 제어 신호를 송출하는 경우, 주파수 제어 신호에는 조절될 교류 전압의 주파수값도 포함될 수 있다.Therefore, when the frequency control unit 222 transmits a frequency control signal for controlling the frequency of the AC voltage to be lowered, the frequency control signal may also include the frequency value of the AC voltage to be controlled.

그리고 주파수 제어부(222)가 송출한 주파수 제어 신호는 전압 크기 제어부(223)와 위상 제어부(224)에 전달된다.The frequency control signal transmitted from the frequency control unit 222 is transmitted to the voltage magnitude control unit 223 and the phase control unit 224.

일 실시예로, 주파수 제어부(222)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 주파수인 60Hz를 설정값인 30Hz로 낮추도록 조절하고, 출력 교류 전압의 주파수를 30Hz로 낮추도록 하는 주파수 제어 신호를 송출할 수 있다.In one embodiment, the frequency control unit 222 adjusts the frequency of the output AC voltage of the converter 200 to 60 Hz, which is a set value, to 30 Hz, and transmits a frequency control signal to lower the frequency of the output AC voltage to 30 Hz can do.

한편, 주파수 제어부(222)가 교류 전압의 주파수를 낮추는 정도는 측정된 전체 계통의 직류 전압의 크기와 전체 계통의 구성, 설계, 동작에 따라 다양하게 설정될 수 있다.On the other hand, the degree to which the frequency controller 222 lowers the frequency of the AC voltage can be variously set according to the size of the measured DC voltage of the entire system and the configuration, design, and operation of the entire system.

한편, 제어부(220)는 단계 S110의 판단 결과 측정된 직류 전압이 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되면 단계 S100으로 회귀한다.On the other hand, if it is determined in step S110 that the measured DC voltage is within the preset range of the reference voltage, the controller 220 returns to step S100.

다시 도 7을 참고하여 컨버터(200)의 동작 방법을 계속 설명한다.The operation of the converter 200 will be described with reference to FIG.

제어부(220)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 크기를 조절된 주파수에 대응하는 교류 전압의 크기로 조절한다(S130).The control unit 220 adjusts the magnitude of the output AC voltage of the converter 200 to the magnitude of the AC voltage corresponding to the regulated frequency (S130).

전압 크기 제어부(223)는 풍력 발전 단지(300)에 포함된 풍력발전기의 유도 전동기(330)와 컨버터(200)에 연계된 변압기의 절연에 영향을 적게 미치는 일정(Constant) V/f 제어 방식을 사용할 수 있다.The voltage magnitude control unit 223 controls the constant voltage V / f control method that less affects the insulation of the induction motor 330 of the wind turbine included in the wind turbine 300 and the transformer connected to the converter 200 Can be used.

이에 따라 제어부(220)의 전압 크기 제어부(223)는 단계 S120에서 송출된 주파수 제어 신호에 따라 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 크기를 조절할 수 있다.Accordingly, the voltage magnitude control unit 223 of the control unit 220 can adjust the magnitude of the output AC voltage of the converter 200 according to the frequency control signal transmitted in step S120.

예를 들어 주파수 조절 이전의 출력 교류 전압의 크기가 220V이고 주파수가 60Hz 인 경우, 전압 크기 제어부(223)는 조절된 출력 교류 전압의 주파수가 30Hz 이면 출력 교류 전압의 크기를 110V로 조절하도록 컨버터(200)를 제어할 수 있다.For example, if the magnitude of the output AC voltage before the frequency adjustment is 220 V and the frequency is 60 Hz, the voltage magnitude control unit 223 controls the converter to adjust the magnitude of the output AC voltage to 110 V if the frequency of the regulated output AC voltage is 30 Hz 200 can be controlled.

전압 크기 제어부(223)는 현재 측정되는 교류 전압의 크기와 조절될 교류 전압의 크기를 기초로 비례 적분 제어(Proportional Integral Control) 방식을 이용하여 출력 교류 전압의 크기를 제어할 수 있다.The voltage magnitude control unit 223 can control the magnitude of the output AC voltage based on the magnitude of the currently measured AC voltage and the magnitude of the AC voltage to be regulated using a proportional integral control scheme.

따라서 전압 크기 제어부(223)는 현재 측정되는 교류 전압의 크기와 조절될 교류 전압의 크기를 비교 조절하는 피드백 제어를 통해 조절하고자 하는 교류 전압의 크기에 근사하도록 조절할 수 있다.Therefore, the voltage magnitude control unit 223 can adjust the magnitude of the AC voltage to be adjusted to approximate the magnitude of the AC voltage to be controlled through feedback control for comparing the magnitude of the AC voltage measured and the magnitude of the AC voltage to be controlled.

한편 비례 적분 제어 방식은 공지된 기술이며, 비례 적분 제어 방식을 통한 전압 크기 조절도 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. On the other hand, the proportional integral control method is a well-known technique, and the control of the voltage magnitude through the proportional integral control method is also a well-known technique, and a detailed description thereof will be omitted.

제어부(220)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 위상을 조절된 주파수에 대응하는 교류 전압의 위상으로 조절한다(S140).The control unit 220 adjusts the phase of the output AC voltage of the converter 200 to the phase of the AC voltage corresponding to the regulated frequency (S140).

컨버터(200)는 인버터의 역할도 하므로 제어부(220)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 위상도 제어할 수 있다.Since the converter 200 also serves as an inverter, the controller 220 can also control the phase of the output AC voltage of the converter 200.

따라서 제어부(220)의 위상 제어부(224)는 주파수 제어 신호에 따라 현재 교류 전압의 위상과 조절될 교류 전압에 대응하는 교류 전압의 위상을 기초로 출력 교류 전압의 위상을 조절할 수 있다.Accordingly, the phase control unit 224 of the control unit 220 can adjust the phase of the output AC voltage based on the phase of the current AC voltage and the phase of the AC voltage corresponding to the AC voltage to be controlled according to the frequency control signal.

위상 제어부(224)는 조절된 교류 전압의 주파수를 기초로 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 위상을 계산할 수 있고, 현재 출력 교류 전압의 위상각을 기초로 교류 전압의 위상을 계산된 교류 전압의 위상으로 조절할 수 있다.The phase control unit 224 can calculate the phase of the output AC voltage of the converter 200 based on the frequency of the adjusted AC voltage and calculate the phase of the AC voltage based on the phase angle of the current output AC voltage, Phase.

상술한 과정을 통해, 제어부(220)는 컨버터(200)가 전압의 크기와 주파수가 조절된 교류 전압을 출력하도록 제어할 수 있다.Through the above-described process, the control unit 220 can control the converter 200 to output an AC voltage whose voltage level and frequency are adjusted.

이에 따라 컨버터(200)에 연계된 풍력 발전 단지(300)는 주파수 및 크기가 조절된 교류 전압을 제공받는다.Accordingly, the wind turbine 300 connected to the converter 200 is supplied with an AC voltage whose frequency and magnitude are adjusted.

예를 들면 풍력 발전 단지(300)는 조절 이전보다 낮은 주파수와 크기를 갖는 교류 전압을 공급받을 수 있어서, 도 2에 도시된 유도전동기의 특성 곡선에 따라 유도 전동기(330)의 토크(T)는 일정하지만 풍력 발전 단지(300)의 전력(P) 생산량은 감소하게 된다.For example, the wind turbine 300 may be supplied with an alternating voltage having a lower frequency and magnitude than that before the control, so that the torque T of the induction motor 330 according to the characteristic curve of the induction motor shown in FIG. The power (P) output of the wind power generation complex 300 is reduced.

그래서 멀티터미널 형태의 직류전송장치에 연계된 풍력 발전 단지(300)가 전체 직류 계통에 과잉 전력을 공급하는 것을 방지할 수 있다. Thus, it is possible to prevent the wind turbine 300 connected to the multi-terminal type DC transmission device from supplying excess power to the entire DC system.

따라서 컨버터(200)와 컨버터 제어 장치(100) 간의 통신 장애와 교류 계통이 이상이 발생하더라도 멀티터미널 형태의 직류전송장치가 정상적으로 동작할 수 있다.Therefore, even if the communication failure between the converter 200 and the converter control apparatus 100 and the AC system is abnormal, the multi-terminal type DC transmission apparatus can operate normally.

여기서 풍력 발전 단지(300)의 풍력발전기의 토크(T)는 일정하지만 전력(P) 생산량이 감소되는 내용은 도 2 및 도 3의 설명 부분에서 서술한 바 있다.
Here, although the torque T of the wind turbine generator of the wind turbine 300 is constant, the amount of power P production is reduced in the description of FIGS. 2 and 3.

이어서, 도 10을 참고하여 컨버터(200)의 동작 방법에 대한 일 실시예를 설명한다.Next, one embodiment of a method of operating the converter 200 will be described with reference to FIG.

도 10은 컨버터(200)의 동작을 나타내는 개념도로, 제어부(220)의 동작을 구체적으로 나타낸다.10 is a conceptual diagram showing the operation of the converter 200, and specifically shows the operation of the control unit 220. As shown in Fig.

도 10에 도시된 바와 같이, 전원모니터부(210)는 전체 계통의 직류 전압을 측정한다.As shown in FIG. 10, the power source monitoring unit 210 measures the DC voltage of the entire system.

그리고 비교부(221)는 측정된 전체 계통의 직류 전압과 기준 전압을 비교하여, 측정된 전체 계통의 직류 전압이 기준 전압 이내에 포함되는지 판단한다.The comparing unit 221 compares the measured direct current voltage of the entire system with the reference voltage to determine whether the measured direct voltage of the entire system is within the reference voltage.

비교부(221)의 비교 결과, 측정된 전체 계통의 직류 전압이 기준 전압 이내에 포함되지 않으면, 주파수 제어부(222)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 주파수를 설정값으로 조절한다.If the measured DC voltage of the entire system is not included within the reference voltage as a result of the comparison by the comparison unit 221, the frequency control unit 222 adjusts the frequency of the output AC voltage of the converter 200 to a set value.

그리고 주파수 제어부(222)는 주파수 제어 신호를 전압 크기 제어부(223)과 위상 제어부(224)에 전달한다.The frequency control unit 222 transmits the frequency control signal to the voltage magnitude control unit 223 and the phase control unit 224.

이에 따라 제어부(220)의 전압 크기 제어부(223)는 수신한 주파수 제어 신호에 따라 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 크기를 조절할 수 있다.Accordingly, the voltage magnitude control unit 223 of the control unit 220 can adjust the magnitude of the output AC voltage of the converter 200 according to the received frequency control signal.

구체적으로, 전압 크기 제어부(223)는 일정(Constant) V/f 제어 방식에 따라 조절될 주파수의 크기에 대응하는 교류 전압의 크기를 계산한다.Specifically, the voltage magnitude control unit 223 calculates the magnitude of the AC voltage corresponding to the magnitude of the frequency to be controlled according to a constant V / f control method.

전압 크기 제어부(223)는 비례 적분 제어 방식을 통해 현재 교류 전압의 크기를 계산된 교류 전압의 크기로 조절한다.The voltage magnitude control unit 223 adjusts the magnitude of the current AC voltage to the magnitude of the calculated AC voltage through the proportional integral control method.

전압 크기 제어부(223)가 출력 교류 전압의 크기를 계산된 교류 전압의 크기로 제어하기 위한 신호는 동작 제어부(225)에 전달된다.A signal for controlling the magnitude of the output AC voltage by the voltage magnitude control unit 223 to the magnitude of the calculated AC voltage is transmitted to the operation control unit 225.

그리고 동작 제어부(225)는 기준 전압 형태의 신호를 스위칭부(230)에 전달한다.The operation control unit 225 transmits a reference voltage signal to the switching unit 230.

기준 전압은 스위칭부(230)에 전달되는 제어 신호일 수 있고, mcos(2πf + φ)로 나타낼 수 있다.The reference voltage may be a control signal transmitted to the switching unit 230, and may be represented by mcos (2? F +?).

여기서 m은 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 크기(Modulation index)이고, 2πf + φ은 출력 교류 전압의 위상을 나타낸다.Where m is the magnitude of the output AC voltage of the converter 200 and 2? F +? Is the phase of the output AC voltage.

그리고 기준 전압에 대한 신호를 수신한 스위칭부(230)는 스위칭 동작을 통해 기준 전압에 대응하는 출력 교류 전압을 출력할 수 있다.Then, the switching unit 230 receiving the signal for the reference voltage can output the output AC voltage corresponding to the reference voltage through the switching operation.

여기서 스위칭부(240)에 기준 전압이 전달되는 방식은 PWM(Pulse Width Modulation) 방식, MMC(Modular Multi-level Converter) 제어 방식 등 다양한 방식이 선택될 수 있다.Here, various methods such as a PWM (Pulse Width Modulation) method and a MMC (Modular Multi-level Converter) control method can be selected as a method of transmitting the reference voltage to the switching unit 240. [

한편, 위상 제어부(224)는 현재 측정되는 교류 전압의 위상각을 기초로 수신한 주파수 제어 신호에 대응하는 교류 전압의 위상으로 출력 교류 전압의 위상을 조절할 수 있다.On the other hand, the phase control unit 224 can adjust the phase of the output AC voltage according to the phase of the AC voltage corresponding to the received frequency control signal based on the phase angle of the AC voltage measured at present.

구체적으로, 위상 제어부(224)는 현재 측정되는 교류 전압의 위상각과 조절될 교류 전압의 주파수를 기초로 조절될 교류 전압의 위상각을 계산하고, 계산된 위상각(φ)을 코사인 함수를 거쳐 상술한 기준 전압(mcos(2πf + φ))의 위상에 반영할 수 있다.Specifically, the phase control unit 224 calculates the phase angle of the AC voltage to be adjusted based on the phase angle of the currently measured AC voltage and the frequency of the AC voltage to be controlled, and outputs the calculated phase angle? Can be reflected on the phase of one reference voltage mcos (2? F +?).

이에 따라 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 위상은 기준 전압에 대한 신호에 포함된 교류 전압의 위상의 정보에 따라 조절된다.Accordingly, the phase of the output AC voltage of the converter 200 is adjusted in accordance with the information of the phase of the AC voltage included in the signal with respect to the reference voltage.

상술한 과정을 통해, 컨버터(200)는 전압의 크기와 주파수가 조절된 교류 전압을 출력할 수 있다.
Through the above-described process, the converter 200 can output an AC voltage whose voltage magnitude and frequency are adjusted.

한편, 컨버터 제어 장치(100)는 측정된 전체 계통의 직류 전압이 기준 전압 이내에 포함되면 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 크기를 다시 설정값 이상으로 제어할 수 있다.On the other hand, the converter control apparatus 100 can control the magnitude of the output AC voltage of the converter 200 to be greater than the set value again if the measured DC voltage of the entire system is within the reference voltage.

다만, 컨버터(200)가 출력 교류 전압을 설정값으로 출력하다 설정값보다 큰 교류 전압을 출력하게 되면 컨버터(200)에 연계된 풍력 발전 단지(300)에서 돌입 전류가 발생할 수 있다.However, if the converter 200 outputs an AC voltage higher than the set value for outputting the set AC voltage, an inrush current may be generated in the wind power generator complex 300 connected to the converter 200.

여기서 돌입 전류는 순간적으로 흐르는 전류의 크기가 증가하여 흐르는 전류를 의미하며, 돌입 전류에 대한 내용은 공지된 사실이므로 자세한 설명은 생략한다.Herein, the inrush current means a current that flows due to an increase in the magnitude of the instantaneous current. The content of the inrush current is a known fact, so a detailed description thereof will be omitted.

이에 따라 컨버터 제어 장치(100)는 돌입 전류의 발생을 방지하기 위한 돌입 전류 방지 제어 동작을 할 수 있다.Accordingly, the converter control apparatus 100 can perform an inrush current prevention control operation for preventing an inrush current.

컨버터 제어 장치(100)의 돌입 전류 방지 제어 동작을 도 11을 참고하여 설명한다.The inrush current prevention control operation of the converter control apparatus 100 will be described with reference to FIG.

도 11은 컨버터 제어 장치(100)의 돌입 전류 방지 동작에 대한 흐름도이다.11 is a flowchart of the inrush current prevention operation of the converter control apparatus 100. As shown in Fig.

도 11을 참고하면, 모니터링부(110)는 컨버터 제어 장치(100)가 연계된 전체 계통의 직류 전압을 측정한다(S200).Referring to FIG. 11, the monitoring unit 110 measures the DC voltage of the entire system to which the converter control apparatus 100 is connected (S200).

모니터링부(110)는 측정된 직류 전압을 제어부(120)에 전달한다.The monitoring unit 110 transmits the measured DC voltage to the controller 120.

제어부(120)는 측정된 직류 전압이 기준 전압 이내인지 판단한다(S210). The controller 120 determines whether the measured DC voltage is within the reference voltage (S210).

제어부(120)는 측정된 직류 전압과 기준 전압을 비교하여, 측정된 직류 전압이 기준 전압의 기설정된 범위 내에 포함되는지 판단할 수 있다.The control unit 120 may compare the measured direct current voltage with the reference voltage to determine whether the measured direct current voltage is within a predetermined range of the reference voltage.

판단 결과, 측정된 직류 전압이 기준 전압의 범위 내에 포함되면 모니터링부(110)는 컨버터(200)와 풍력 발전 단지(300) 사이의 교류 계통의 교류 전류를 측정한다(S210).As a result of the determination, if the measured DC voltage is within the range of the reference voltage, the monitoring unit 110 measures the AC current of the AC system between the converter 200 and the wind turbine 300 (S210).

모니터링부(110)는 측정된 교류 전류를 제어부(120)에 전달한다.The monitoring unit 110 transmits the measured AC current to the controller 120.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 컨버터(200)에 복수의 풍력 발전기가 연계된 경우에 모니터링부(110)는 복수의 풍력 발전기와 컨버터(200)가 연결된 공통부분에서 교류 전류를 측정할 수 있다.5, when a plurality of wind turbines are connected to the converter 200, the monitoring unit 110 measures the alternating current at a common portion where the plurality of wind turbines and the converter 200 are connected to each other can do.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 모니터링부(110)는 복수의 컨버터(200)에 각각의 풍력 발전 단지(300)가 연계된 경우에 각각의 컨버터(200)와 각각의 풍력 발전 단지(300) 사이의 교류 계통의 교류 전류를 각각 측정할 수 있다.5, the monitoring unit 110 monitors each of the converters 200 and each wind turbine 300 when each of the wind turbines 300 is connected to the plurality of the converters 200. [ The alternating current of the alternating current system can be measured.

한편, 제어부(120)는 컨버터(200)가 측정한 교류 전류에 대한 측정값을 통신부(130)를 통해 전송받을 수도 있다.Meanwhile, the control unit 120 may receive the measured value of the alternating current measured by the converter 200 through the communication unit 130. [

제어부(120)는 측정된 교류 전류를 기초로 측정된 교류 전류의 크기가 기 설정된 기준값 이상인지 판단한다(S220).The control unit 120 determines whether the magnitude of the alternating current measured based on the measured alternating current is greater than a predetermined reference value (S220).

제어부(120)는 측정된 교류 전류의 크기를 기 설정된 기준값과 비교하여 측정된 교류 전류의 크기가 기준값 이상인지 판단할 수 있다.The controller 120 compares the magnitude of the measured AC current with a preset reference value to determine whether the magnitude of the measured AC current is greater than or equal to a reference value.

그리고 다른 실시예로 제어부(120)는 측정된 교류 전류의 변화량을 산출할 수 있고, 산출된 교류 전류의 변화량이 기 설정된 기준값 이상인지 판단할 수 있다.In another embodiment, the control unit 120 can calculate the amount of change in the measured AC current and determine whether the calculated amount of change in the AC current is equal to or greater than a preset reference value.

판단 결과, 측정된 교류 전류의 크기가 기준값 이상이면 제어부(220)는 기 설정된 비율로 컨버터(200)의 출력 교류 전압이 증가하는 컨버터 동작 신호를 생성한다(S230).If it is determined that the magnitude of the measured AC current is equal to or greater than the reference value, the controller 220 generates a converter operation signal in which the output AC voltage of the converter 200 increases at a predetermined ratio (S230).

제어부(120)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압의 크기를 조절할 수 있고, 출력 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가하도록 제어할 수 있다.The controller 120 can control the magnitude of the output AC voltage of the converter 200 and control the magnitude of the output AC voltage to increase at a predetermined ratio.

구체적으로 제어부(120)는 주파수 제어부(222)의 주파수 제어를 통해 출력 교류 전압의 크기를 조절할 수 있고, 조절되는 교류 전압의 주파수를 기 설정된 비율로 증가하도록 제어할 수 있다. Specifically, the control unit 120 can control the magnitude of the output AC voltage through the frequency control of the frequency controller 222, and control the frequency of the regulated AC voltage to increase at a predetermined ratio.

예를 들면, 제어부(120)의 컨버터 동작 신호를 통신부(250)를 통해 수신한 주파수 제어부(222)는 주파수 제어 신호를 기 설정된 비율로 증가하도록 할 수 있다.For example, the frequency control unit 222 receiving the converter operation signal of the control unit 120 through the communication unit 250 may increase the frequency control signal by a predetermined ratio.

따라서 제어부(120)는 컨버터(200)의 출력 교류 전압이 증가하는 컨버터 동작 신호를 생성할 수 있다.Therefore, the controller 120 can generate a converter operation signal in which the output AC voltage of the converter 200 increases.

한편, 제어부(120)는 복수의 컨버터(200)가 각각의 풍력 발전 단지(300)와 연계된 경우에 각각의 컨버터(200)에 대응하는 컨버터 동작 신호를 각각 생성할 수 있다.The controller 120 may generate converter operation signals corresponding to the respective converters 200 when the plurality of converters 200 are associated with the respective wind farm 300.

또한, 제어부(120)는 복수의 컨버터(200)가 기설정된 시간 간격으로 각각 순차적으로 동작하는 컨버터 동작 신호를 생성할 수도 있다.Also, the controller 120 may generate a converter operation signal in which the plurality of converters 200 sequentially operate at predetermined time intervals.

한편, 단계 S220에서 제어부(120)가 측정된 교류 전류의 변화량이 기 설정된 기준값 이상인지 판단한 경우에는 측정된 교류 전류의 변화량이 기준값 이상이면 제어부(120)는 기 설정된 비율로 컨버터(200)의 출력 교류 전압이 증가하도록 제어할 수 있다. If the control unit 120 determines in step S220 that the measured amount of change in the alternating current is equal to or greater than a preset reference value, the control unit 120 controls the output of the converter 200 The AC voltage can be controlled to increase.

통신부(130)는 생성된 컨버터 동작 신호를 컨버터(200)에 송신한다(S240).The communication unit 130 transmits the generated converter operation signal to the converter 200 (S240).

제어부(120)는 단계 S230에서 생성된 기 설정된 비율로 교류 전압이 증가하는 제어 신호를 통신부(130)를 통해 컨버터(200)에 전달할 수 있다.The controller 120 may transmit the control signal for increasing the AC voltage to the converter 200 through the communication unit 130 at the predetermined ratio generated in step S230.

이에 따라 컨버터(200)는 수신한 컨버터 동작 신호를 기초로 스위칭부(240)의 동작을 제어할 수 있다.Accordingly, the converter 200 can control the operation of the switching unit 240 based on the received converter operation signal.

구체적으로, 동작 제어부(225)는 주파수 제어부(222)가 생성한 주파수 제어 신호를 기초로 스위칭부(240)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.Specifically, the operation control unit 225 can control the switching operation of the switching unit 240 based on the frequency control signal generated by the frequency control unit 222.

이에 따라 스위칭부(240)가 스위칭 동작을 하게 되고, 컨버터(200)에서 출력되는 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가할 수 있다.Accordingly, the switching unit 240 performs the switching operation, and the magnitude of the AC voltage output from the converter 200 can be increased by a predetermined ratio.

그래서 컨버터(200)에서 출력되는 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가함에 따라 컨버터(200)에 연계된 풍력 발전 단지(300)에서 돌입 전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, as the magnitude of the AC voltage output from the converter 200 increases at a predetermined ratio, it is possible to prevent an inrush current from being generated in the wind turbine 300 connected to the converter 200.

한편, 통신부(130)는 복수의 컨버터(200)가 각각의 풍력 발전 단지(300)와 연계된 경우에 각각의 컨버터(200)에 대응하는 컨버터 동작 신호를 각각 전달할 수 있다.The communication unit 130 may transmit a converter operation signal corresponding to each of the converters 200 when a plurality of the converters 200 are associated with the respective wind power generating complexes 300.

예를 들어 단계 S230에서 제어부(120)가 복수의 컨버터(200)가 기설정된 시간 간격으로 각각 순차적으로 동작하는 컨버터 동작 신호를 생성한 경우, 통신부(130)는 생성된 컨버터 동작 신호를 각각의 컨버터(200)에 전달할 수 있다. 이에 따라 각각의 컨버터(200)는 수신한 컨버터 동작 신호를 기초로 기 설정된 시간 간격으로 각각 순차적으로 동작할 수 있다. 그래서 복수의 풍력발전단지(300)에 포함되는 복수의 풍력 발전기가 동시에 전체 계통에 연계되지 않아서 돌입 전류의 발생을 방지할 수 있다.
For example, in step S230, when the controller 120 generates a converter operation signal in which the plurality of converters 200 sequentially operate at predetermined time intervals, the communication unit 130 transmits the generated converter operation signal to each converter (200). Accordingly, each of the converters 200 can sequentially operate at a predetermined time interval based on the received converter operation signal. Therefore, a plurality of wind generators included in the plurality of wind power generation facilities 300 are not connected to the entire system at the same time, so that the occurrence of inrush current can be prevented.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 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 embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (5)

복수의 컨버터를 제어하는 컨버터 제어 장치에 있어서,
상기 복수의 컨버터가 연결된 전체 계통의 직류 전압을 감지하는 모니터링부;
상기 감지된 전체 계통의 직류 전압을 기초로 상기 복수의 컨버터 각각의 교류 전력과 직류 전력 간의 변환 동작을 제어하는 컨버터 동작 신호를 생성하는 제어부; 및
상기 생성된 컨버터 동작 신호를 상기 복수의 컨버터 각각에 전송하는 통신부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 모니터링부에서 감지된 전체 계통의 직류 전압이 기 설정된 범위 내에 포함되면, 상기 복수의 컨버터 중 하나 이상과 연결된 풍력 발전 단지 사이의 교류 계통의 교류 전류의 크기가 기준값 이상인지 판단하고, 판단결과 상기 기준값 이상이면 상기 복수의 컨버터 각각의 출력 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가하도록 제어하는
컨버터 제어 장치.A converter control device for controlling a plurality of converters, comprising:
A monitoring unit for sensing a DC voltage of the entire system to which the plurality of converters are connected;
A controller for generating a converter operation signal for controlling a conversion operation between AC power and DC power of each of the plurality of converters based on the detected DC voltage of the entire system; And
And a communication unit for transmitting the generated converter operation signal to each of the plurality of converters,
The control unit
And determining whether the magnitude of the alternating current of the AC system between at least one of the plurality of converters and the wind turbine connected to the wind turbine is greater than or equal to a reference value if the DC voltage of the entire system detected by the monitoring unit is within a predetermined range, And controls the magnitude of the output AC voltage of each of the plurality of converters to increase at a predetermined ratio
Converter control device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 교류 전류의 변화량이 기 설정된 기준값 이상인지 판단하여 상기 복수의 컨버터 각각의 출력 교류 전압의 크기가 기 설정된 비율로 증가하도록 제어하는
컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
The control unit
Determines whether the change amount of the AC current is equal to or greater than a preset reference value, and controls the magnitude of the output AC voltage of each of the plurality of converters to increase at a predetermined ratio
Converter control device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 컨버터 동작 신호를 수신한 상기 복수의 컨버터 각각이 기 설정된 시간 간격으로 각각 순차적으로 동작하도록 제어하는
컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
The control unit
And controls each of the plurality of converters, which have received the converter operation signal, to sequentially operate at predetermined time intervals
Converter control device. 제1항에 있어서,
상기 컨버터 동작 신호는
상기 복수의 컨버터 각각에 대응하는 출력 교류 전압의 주파수, 상기 출력 교류 전압의 크기 중 하나 이상에 대한 설정값을 포함하는
컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
The converter operation signal
A set value for at least one of a frequency of an output AC voltage corresponding to each of the plurality of converters and a magnitude of the output AC voltage
Converter control device. 제1항에 있어서,
상기 통신부는
상기 복수의 컨버터 각각으로부터 상기 교류 계통의 교류 전류의 크기에 대한 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하고,
상기 제어부는
상기 전달된 교류 전류의 크기에 대한 신호를 기초로 상기 컨버터 동작 신호를 생성하는
컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
The communication unit
Receives signals of magnitudes of alternating currents of the ac system from each of the plurality of converters, and transmits the signals to the controller,
The control unit
And generating the converter operation signal based on the signal of the magnitude of the transmitted alternating current
Converter control device.
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