KR101705467B1 - 풍력발전기용 직접전력제어 방법 - Google Patents

풍력발전기용 직접전력제어 방법 Download PDF

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KR101705467B1 KR1020150150730A KR20150150730A KR101705467B1 KR 101705467 B1 KR101705467 B1 KR 101705467B1 KR 1020150150730 A KR1020150150730 A KR 1020150150730A KR 20150150730 A KR20150150730 A KR 20150150730A KR 101705467 B1 KR101705467 B1 KR 101705467B1
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Abstract

본 발명은 전력망 적응형 제어를 위한 풍력발전기용 직접전력제어 방법 및 구조가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 직접전력제어 방법은, 유효전력과 무효전력의 상태에 따라 선택될 수 있는 27가지의 스위칭 벡터들 중 복소전력 변화율 기준(RRC)을 이용하여 하나의 스위칭 벡터를 선택하는 방법을 제안하고 있다. 뿐만 아니라 풍력발전기의 GSC에서는 계통의 출력전력을 직접적으로 제어하는 방법(DPC), MSC에서는 DC-link를 제어하는 방법(VOC) 및 구조를 제안하고 있다. 이는 계통에서 발생되는 사고나 급격한 전력의 출력변동의 요구에 만족하기 위해 MPPT의 코멘드와 계통에서 요구하는 전력 코멘드를 변동시켜 제어시킬 수 있으며, 그 결과 계통에서 요구하는 전력을 제어할 때 빠른 응답특성을 가지고 있다. 이에 의해, 풍력발전기용 직접전력제어로 추가적인 장비 없이 전력망 적응형 제어를 자체적으로 수행할 수 있어, 발전 비용 감소뿐만 아니라 성능 향상의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

풍력발전기용 직접전력제어 방법{Direct Power Control for Wind Turbine}
본 발명은 계통에 연계된 풍력발전기의 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력망 적응형 제어를 하기 위한 풍력발전기의 전력변환장치에 적용되는 직접전력제어 방법 및 구조에 관한 것이다.
현재 풍력발전에 대한 개발현황을 살펴보게 되면, 4.5MW ~ 5MW급 이상의 대용량 풍력발전기들이 개발되고 있으며, 10MW급 이상의 풍력발전기 또한 곧 개발이 될 것 이라 예측하고 있다. 이러한 발전과 개발이 지속될수록 계통에서는 풍력발전에 대한 수용률을 지속적으로 증가시키고, 신재생에너지 계통연계기준(Grid Code) 규정을 만들어 풍력발전이 계통에 연결하기 위해 필요한 조건들을 강화시키고 있다. 뿐만 아니라 풍력발전기의 전력변환장치에서도 높은 전력의 품질과 시스템의 안정도를 위해 빠른 응답특성을 요구하고 있다. 위와 같은 규정들을 만족하기 위해 국내·외에서는 여러 가지 제어방법들이 연구 및 개발되고 있으며, 본 발명의 배경이 되는 제어방법들은 MPPT(Maximum Power Point Tracking), DTC(Direct Toque Control), De-loading 등이 있다. 이러한 제어방법은 주로 풍력발전기의 전력용변환장치인 MSC(Machine-Side Converter)에 주로 적용되는 방법으로, 정확한 제어를 위한 Voltage Oriented Control 즉 전류제어기(PI control)를 적용하게 된다. 이때 다음과 같은 제어방법은 복잡한 제어구조, 좌표변환(Park transformation) 및 제어기 변수 값 설정을 하는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 제어의 목적 및 구조들의 특징을 살펴보게 되면, MPPT의 경우에는 단순히 바람에서 불어오는 최대전력을 계통으로 전달하거나, DTC의 경우에는 바람에서 불어오는 전력을 직접적으로 Toque를 제어하여 계통으로 전달하게 된다. 또한 De-loading의 경우에는 계통에서 발생될 사고 및 출력변동을 대비하기 위해 바람에서 불어오는 최대전력 보다 낮은 전력을 계통으로 전달한다. 이러한 제어방법들의 가장 큰 문제점은 단순히 바람에서 불어오는 최대전력 또는 그보다 낮은 전력을 전달하기 때문에 계통에서 순간적으로 문제가 되는 사고상황 또는 급격한 출력변동과 같은 계통상황들을 고려하지 않는다. 뿐만 아니라 최대전력을 전달하지 못하므로 손실이 발생하며, 이러한 제어방법들은 빠른 응답특성의 제어를 수행하기에는 최적화된 제어방법 및 구조가 아니다.
기존의 제어방법 및 구조의 경우, 순간적으로 문제가 되는 계통상황을 고려하여 제어를 하기 위해 추가적인 장비인 배터리와 계통에서 수용할 수 없는 전력을 저항을 이용하여 소멸시키는 Braking chopper 등과 같은 추가적인 장치를 사용하여 발생되는 문제점을 해결한다. 하지만 이때 발생되는 추가적인 장비 설계 및 설치에 관한 비용 발생 그리고 저항을 사용하기 때문에 발생되는 손실에 따라 효율이 떨어지게 되는 추가적인 문제 또한 발생되게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전력망 적응형 제어를 위한 풍력발전기용 직접전력제어 방법 및 구조를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 직접전력제어 방법은, 복소 전력을 계산하는 단계; 상기 복소 전력의 상태에 따라 스위칭 벡터가 나열되어 있는 스위칭 테이블에서 스위칭 벡터를 선택하는 단계; 및 선택된 스위칭 벡터로 풍력발전기의 GSC(Grid-Side Converter)를 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 복소 전력의 상태는, 상기 복소 전력을 구성하는 유효 전력의 변화율과 무효 전력의 변화율일 수 있다.
또한, 상기 스위칭 벡터는, 최대 평균 복소 전력일 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 직접전력제어 방법은, 상기 전력망에 장애가 발생하거나 상기 전력망으로부터 전력 코멘드가 있으면, 전력망 적응형 제어 방식에 따라 상기 GSC를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 직접전력제어 방법은, 정상상태이면 MPPT(Maximum Power Point Tracking)에 따라 상기 GSC를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 직접전력제어 방법은, DC-링크 전압 제어 방식으로 MSC(Machine-Side Converter)를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전 시스템은, 전력망에 전력을 공급하는 GSC(Grid-Side Converter); 및 상기 GSC에서 출력되는 복소 전력을 계산하고, 상기 복소 전력의 상태에 따라 스위칭 벡터가 나열되어 있는 스위칭 테이블에서 스위칭 벡터를 선택하여, 선택된 스위칭 벡터로 상기 GSC를 제어하는 제어부;를 포함한다.
그리고, 상기 복소 전력의 상태는, 상기 복소 전력을 구성하는 유효 전력의 변화율과 무효 전력의 변화율일 수 있다.
또한, 상기 스위칭 벡터는, 최대 평균 복소 전력일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전력망에 장애가 발생하거나 상기 전력망으로부터 전력 코멘드가 있으면, 전력망 적응형 제어 방식에 따라 상기 GSC를 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 풍력발전기용 직접전력제어로 추가적인 장비 없이 전력망 적응형 제어를 자체적으로 수행할 수 있어, 발전 비용뿐만 아니라 성능 향상의 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존 전류제어기를 사용함으로 발생되는 과도응답 상태를 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템상의 다음 상황에 대한 스위칭 벡터 제어 상태를 입력시켜 기존의 방법들 보다 빠른 제어상태를 출력하는 증대 효과뿐만 아니라 계통에서의 전력 품질과 안정도를 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 실시예들에 따르면, 풍력 단지에 다양한 격자 코드들을 효과적으로 준수하면서 MV PMSG 풍력 발전기로부터 최대 출력 전력을 제공하는 것을 가능하게 한다.
도 1은 5MW PMSG MV 풍력 발전기에 대한 3L-NPC BTB 구성을 나타낸 도면,
도 2는 3-level vector인 large vector, middle vector, small vector를 사용한 순시 유효 전력 및 무효 전력의 RR(Ramping Rate),
도 3은, 도 2의 파형을 RRC를 적용하여 얻어진 결과 파형,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DPC 방법에서 사용하는 스위칭 벡터 테이블,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력망 적응형 제어 방법 및 구조가 적용된 풍력발전기를 도시한 도면,
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 MSC의 DC-link 전압을 제어하는 제어기,
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 GSC의 DPC 제어기 및 MGACC제어기,
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 MGACC제어기,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 계통 측 유ㆍ무효전력 시뮬레이션 파형,
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기 Rotor의 속도 시뮬레이션 파형,
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전기 Electro Magnetic Toque 시뮬레이션 파형, 그리고,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 DC-link 전압 시뮬레이션 파형이다.
본 발명은 기존에 연구 및 개발되고 있는 직접전력제어방법(Direct Power Control)을 계통에서 하는 빠른 응답특성을 만족하기 위해 풍력발전기의 전력변환장치 중 GSC(Grid-Side Converter)에 적용시키는데, 이때 계통에서 전달하는 전력 코멘드를 기존의 MPPT 제어방법의 장점인 최대전력을 전달할 수 있는 코멘드와 계통에의 관리자가 계통에 상황을 고려하여 전력을 전달할 수 있는 코멘드 중 상황에 따라 선택할 수 있는 구조를 가지게 된다. 이때 풍력발전기의 전력변환장치 중 MSC(Machine-Side Converter)에서는 DC-link 전압을 제어하는 구조를 제안하고 있다. 뿐만 아니라 GSC에 직접전력제어방법을 적용시킬 때 사용되는 여러 가지 스위칭 벡터 중 복소 전력을 이용하여 최적화된 벡터를 선정할 수 있는 방법 또한 제안한다. 이러한 제어방법을 적용시키므로 풍력발전이 계통에 연결되었을 때, 평상시 바람에서 불어오는 최대전력을 전달하다 계통사고 또는 급격한 전력변동 요구가 발생한 경우 계통에서 요구하는 전력을 만족시킬 수 있는 전력망 적응형 제어를 위한 풍력발전기용 직접전력제어 방법 및 구조를 제안하고 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 빠른 응답특성을 만족하는 풍력 발전기용 DPC(Direct Power Control) 방법을 제시한다. 본 발명의 실시예에 따른 DPC 방법은 전력망 적응형 제어방법으로, 계통에서 발생하는 사고상황이나 급격한 전력변동 요구 발생시에 풍력 발전기의 GSC(Grid-Side Converter)를 제어하는데 사용된다.
DPC 방법은 복소 전력에 기초하여 유효 전력은 물론 무효 전력까지 고려한 RRC(Ramping Rate Criterion of Complex Power)에 따라, 3L-NPC(3-Level Neutral-Point-Clamped) 컨버터에서 적정 스위칭 벡터를 선택하는 방식으로 수행된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 DPC 방법에서, 풍력 발전기의 정상 상태 운전시에는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 코멘드를 사용하여 제어한다. 또한, MSC(Machine-Side Converter)의 제어는 DC-링크 전압 제어 방식을 사용한다.
1. 3L-NPC VSC (3-Level Neutral-Point-Clamped Voltage Source Converter)의 모델링
도 1은 5MW PMSG MV 풍력 발전기에 대한 3L-NPC BTB(back-to-back) 구성을 나타낸 도면이다. PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator) 타입 풍력 발전기에서, 직접전력제어 방법이 적용되는 GSC(Grid-Side Converter)는 도 1에 도시된 바와 같다.
e와 i1은 계통 전압과 전류에 대한 공간 벡터이고, V는 계통 측 컨버터 전압과 전류의 공간 벡터이다. 여기서, 계통 측의 복소 전력은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015105135858-pat00001
(1)
그리고, 복소 전력에 대한 미분 결과는 다음과 같다.
Figure 112015105135858-pat00002
(2)
여기서, 위 식을 정리하게 되면 다음과 같다.
Figure 112015105135858-pat00003
(3)
복소 전력의 미분 항은 실수 성분과 허수 성분으로 나눌 수 있다. V는
Figure 112015105135858-pat00004
컨버터 전압으로서, 스위칭 상태에 의해 같이 표현할 수 있다.
Figure 112015105135858-pat00005
,
Figure 112015105135858-pat00006
(4)
(4)에 기초하여, 순시 유효 및 무효 전력 변화율이 계산된다.
도 2는 12개의 다른 섹터(상차)들에서 large vector, middle vector, small vector를 사용한 순시 유효 전력(P) 및 무효 전력(Q)의 RR(Ramping Rate)이다.
2. 복소 전력 RRC(Ramping Rate Criterion of Complex Power)를 이용한 스위칭 테이블
도 3은 large, middle, small vector의 첫 번째 섹터, 즉 도 2의 파형을 RRC를 적용하여 얻어진 결과 파형이다. 첫 번째 섹터의 선택될 수 있는 각 벡터의 평균값 중 가장 큰 small vector가 선정이 되었고, 이 방법을 전 섹터에 적용시키게 될 경우, 도 4에 제시된 최종 스위칭 테이블을 얻게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DPC 방법에서 사용하는 스위칭 벡터 테이블로, 제어 변수가 정의되고 해당하는 벡터들이 나열되어 있다.
도 4에 제시된 스위칭 벡터 테이블에서 스위칭 벡터를 선택하는 방법은 기존과 다르다. 구체적으로, 유닛 단위로 순시 유효 전력의 변화율 외에도 무효 전력의 변화율을 함께 이용하여 계산되는 복소 전력의 RRC를 고려하며, 이는 다음과 같다.
Figure 112015105135858-pat00007
(5)
(5)에 나타난 바와 같이, 선택되는 스위칭 벡터는 최대 평균 복소 전력 값이다.
3. 전력망 적응형 제어를 위한 풍력발전기용 직접전력제어 방법 및 구조
현재 전력망 적응형 특성을 갖는 대규모 해상 풍력 발전에 요구가 증가하고 있다. 이때 계통에서의 유효 전력 코멘드가 변화하는 상황 즉 사고 상황 또는 급격한 전력변동을 요구하는 상황에서, 기존 제어방법인 MPPT 제어는 우수한 동적 성능을 갖지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 전력망 적응형 제어 방법은, MSC(Machine-side Converter)에서는 DC-link 제어 VOC(Voltage Oriented Control)와 GSC(Grid-side Converter)에서는 계통 전력제어 DPC(Direct Power Control)로 이루어진다. 기존 제어방법과는 다르게 DPC를 적용한 GSC에서는 계통의 전력을 제어하기 위해 별도의 PWM 모듈레이션 및 전류 제어기에 대한 제어 변수 값들과 복잡한 좌표변환을 필요로 하지 않는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력망 적응형 제어 방법이 적용된 풍력발전기를 도시한 도면이고, 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 MSC Controller(120)을 도시한 도면이다.
풍력발전으로 생성된 전력을 계통으로 전달하기 위해 MSC(110)에서는 DC-링크 전압 제어 루프로 MSC Controller(120)에 의해 제어된다. MSC Controller(120)에서는 제어하고자 하는 DC-링크 전압 레퍼런스 값과 실제 DC-링크 전압 값을 전압 제어기(PI Controller)에 입력하게 되면 MSC(110)의 유효전력을 제어하는 q축 전류의 레퍼런스를 생성하게 된다. 일반적으로 무효전력의 경우 d축 전류를 사용하며 0으로 제어하게 된다. 이렇게 생성된 전류의 레퍼런스 값은 다시 전류 제어기(PI Controller)를 통해 각 상에 대한 전압의 레퍼런스로 변경한 뒤, 삼각파 신호와 비교하여 MSC(110)를 구성하는 전력용 반도체의 동작을 제어하는 신호를 출력하게 된다. MSC Controller(120) 도시한 PWM(Pulse Width Modulation)은 위에서 설명한 전압의 레퍼런스 신호와 삼각파 신호를 비교하여, 전력용 반도체의 동작을 제어하는 신호를 출력하는 제어방법을 나타내고 있다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 GSC Controller(140)와 DPC(150) 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MGACC을 도시한 도면이다.
그리고, 정상 상태에서, 계통에 전력을 공급하는 GSC(130)는 GSC Controller(140) 안에 있는 DPC(150)와 MGACC(MPPT and Grid Adaptive Command Control)(160)에 의해 MPPT 코멘드로 제어된다. Grid Adaptive Command Control)(160)에는 바람에 속도를 측정하여 속도 제어기(PI Controller)에 입력한 뒤, 토크에 레퍼런스를 출력하게 된다. 얻어진 토크의 레퍼런스에 속도 레퍼런스를 곱하게 되면, 측정된 바람에서 얻을 수 있는 최대전력 값이 되고, 도8에 도시된 MPPT(Maximum Power Point Tracking)는 불어오는 바람에서 얻을 수 있는 최대전력의 방정식을 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112015105135858-pat00008
(6)
하지만, 계통에서 발생하는 사고상황 및 급격한 출력변동과 같이 바람에서 불어오는 출력전력보다 낮은 전력을 요구하는 기타 장애 상태가 발생하면, 계통 측 AGC(Automatic Generation Control)에서 요구하는 전력 코멘드 변경하여 전력망 적응형 제어를 수행하게 된다.
즉, GSC(130)를 제어하기 위한 Grid Adaptive Command Control)(160)의 제어 코멘드가 계통을 관리하는 관리자에 의해 변경되게 된다. 기존 정상상태에서 제어되고 Grid Adaptive Command Control)(160)의 MPPT 코멘드에서 계통에서 요구하는 코멘드를 전달받아 DPC(Direct Power Control)부(150)에 의해 제어된다. 또한 계통에서 바람에서 불어는 최대전력 이상의 전력을 요구하는 기타 장애 상태가 발생하면, DC-링크 전압이 감소하게 된다. 이때 선정된 한계 값(정격의 ±10%)을 도달하게 되면 MGACC부(160)에서는 기존 계통에서 요구하는 코멘드를 MPPT의 전력 코멘드로 변경하여, 바람에서 불어오는 최대전력만을 계통에 전달하는 제어하게 된다. 풍력발전기의 동작 시 풍황 변동에 따른 출력변동(증감발률) 및 저전압 회피와 같은 다양한 유·무효 전력 제어를 위함이다. 이러한 상황을 시뮬레이션으로 구성한 뒤 확인하게 되면, 1s에 발생되는 계통 측 사고 및 급격한 출력변동에 대한 빠른 유·무효 전력 제어의 특성을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 계통 측 유ㆍ무효전력 시뮬레이션 파형, 도 10는 본 발명의 실시예에 따른 Rotor speed 시뮬레이션 파형, 도 11는 본 발명의 실시예에 따른 Electromagnetic Toque 시뮬레이션 파형, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 DC-link 전압 시뮬레이션 파형이다.
DPC부(150)는 GSC Controller(140)에서 출력되는 복소 전력을 측정하고, 복소 전력의 변화율 및 섹터(상차)를 계산한다. 그리고, DPC부(150)는 복소 전력의 변화율의 상태에 해당하는 스위칭 벡터를 도 4에 제시된 스위칭 벡터 테이블에서 선택하여, GSC(130)를 제어한다.
지금까지, 전력망 적응형 제어를 위한 풍력발전기용 직접전력제어 방법 및 구조에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서, 풍력 발전기는 5MW 급을 상정하였으나, 용량에 대한 제한 없이 본 발명의 기술적 사상이 적용 가능함은 물론, 해상 풍력 발전기와 육상 풍력 발전기를 불문한다.
나아가, 풍력 발전기 이외의 다른 형태의 신재생에너지 발전 시스템에 대해서도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어져서는 안될 것이다.
110 : MSC(Machine-Side Converter)
120 : MSC(Machine-Side Converter) Controller
130 : GSC(Grid-Side Converter)
140 : GSC(Grid-Side Converter) Controller
150 : DPC(Direct Power Control)
160 : MGACC(MPPT and Grid Adaptive Command Control)

Claims (9)

  1. 복소 전력을 계산하는 단계;
    상기 복소 전력의 상태에 따라 스위칭 벡터가 나열되어 있는 스위칭 테이블에서 스위칭 벡터를 선택하는 단계; 및
    선택된 스위칭 벡터로 풍력발전기의 GSC(Grid-Side Converter)를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 복소 전력의 상태는,
    상기 복소 전력을 구성하는 유효 전력의 변화율과 무효 전력의 변화율이며,
    상기 스위칭 벡터는,
    최대 평균 복소 전력인 것을 특징으로 하는 직접전력제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    전력망에 장애가 발생하여 상기 GSC에 연결된 DC-링크의 전압이 감소하여 한계 값에 도달하거나 상기 전력망으로부터 전력 코멘드가 있으면, 전력망 적응형 제어 방식에 따라 상기 GSC를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접전력제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    정상상태이면 MPPT(Maximum Power Point Tracking)에 따라 상기 GSC를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접전력제어 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    DC-링크 전압 레귤레이션 방식으로 MSC(Machine-Side Converter)를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접전력제어 방법.
  7. 전력망에 전력을 공급하는 GSC(Grid-Side Converter); 및
    상기 GSC에서 출력되는 복소 전력을 계산하고, 상기 복소 전력의 상태에 따라 스위칭 벡터가 나열되어 있는 스위칭 테이블에서 스위칭 벡터를 선택하여, 선택된 스위칭 벡터로 상기 GSC를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복소 전력의 상태는,
    상기 복소 전력을 구성하는 유효 전력의 변화율과 무효 전력의 변화율이며,
    상기 스위칭 벡터는,
    최대 평균 복소 전력인 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109638853A (zh) * 2019-01-24 2019-04-16 泽伦电气科技有限公司 基于直接功率控制的并联型电力滤波器的控制策略
CN110850714A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 全球能源互联网研究院有限公司 发电机有功功率及风电机组参数计算方法、风电机组模型
CN111510034A (zh) * 2020-05-15 2020-08-07 华北电力大学 双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置
CN114865720A (zh) * 2022-07-07 2022-08-05 中国科学院电工研究所 一种跟网型分布式能源并网系统的直接功率调控方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
김원상, 공학 석사학위 논문 *
정해광 외 1명, 전력전자학회논문지 16(4), 2011.8, 396-404 (9 PAGES) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109638853A (zh) * 2019-01-24 2019-04-16 泽伦电气科技有限公司 基于直接功率控制的并联型电力滤波器的控制策略
CN110850714A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 全球能源互联网研究院有限公司 发电机有功功率及风电机组参数计算方法、风电机组模型
CN111510034A (zh) * 2020-05-15 2020-08-07 华北电力大学 双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置
CN114865720A (zh) * 2022-07-07 2022-08-05 中国科学院电工研究所 一种跟网型分布式能源并网系统的直接功率调控方法
CN114865720B (zh) * 2022-07-07 2022-09-27 中国科学院电工研究所 一种跟网型分布式能源并网系统的直接功率调控方法

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