KR20090053009A - 계통 저전압 보상 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 풍력발전기 - Google Patents

계통 저전압 보상 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 풍력발전기 Download PDF

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Abstract

계통의 저전압 보상 방법 및 이를 수행하는 풍력 발전기가 개시된다. 본 발명에 따른 풍력 발전기의 계통 저전압 보상 방법은, 풍력 발전기와 연결된 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하는 제1 시점에, 블레이드의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 제너레이터에 인가되는 토크 지령을 소정 값으로 낮추는 단계, 소정 값으로 낮추어진 토크 지령을 계통의 전압이 상승하는 제2 시점까지 유지하는 단계 및 제2 시점부터 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 제3 시점까지 토크 지령을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 따르면 추가적인 장치를 설치하지 않고, 풍력 발전기에 연결된 계통에서의 정전 상황에서 발전된 에너지를 블레이드의 관성에너지로 저장하고 이후에 회생함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.
풍력 발전, LVRT(Low Voltage Ride Through), 토크 지령

Description

계통 저전압 보상 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 풍력 발전기{Method for low voltage ride through and wind turbine for performing the method}
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로서, 특히 풍력 발전기에 연결된 계통에서의 정전 상황 발생시 저전압 보상 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 풍력 발전기에 관한 것이다.
풍력은 자연상태의 무공해 에너지원으로서 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 에너지원이다. 풍력 발전기는 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 발전기를 말한다. 이러한 풍력 발전기는 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 하므로 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전방식과 달리 발열에 의한 열공해나 대기오염 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전방식이다. 이에 따라 풍력 발전은 현재 가장 유력한 대체 에너지원으로 인정받고 있는 상태이다. 또한, 풍력 발전기는 구조나 설치가 간단하고 운영 및 관리가 용이하여 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 전 세계적으로 그 활용이 증가하고 있는 추세에 있다.
최근 발전 용량이 증가하고 있는 풍력 발전기와 대단위 풍력 발전 단지가 설치되고 있는 상황에서 풍력 발전기의 안정성과 지속성은 전력을 전달받는 계통(power grid)의 특성에 큰 영향을 줄 만큼 중요해졌다. 이것은 외적인 극한 상황에서도 풍력 발전기가 계통과 연결되어 발전을 수행할 수 있어야 함을 의미한다.
특히, 저전압 보상(Low Voltage Ride Through : LVRT)은 계통에 순간 정전(Instantaneous Voltage Drop)이 발생한 경우에도 풍력 발전기가 계통과 연결되는 상태를 유지하고, 계통이 순간 정전에서 회복되는 순간에 정상적인 동작을 수행하도록 하는 능력을 말한다.
도 1은 계통의 순간 정전 발생시에 풍력 발전기에 일반적으로 요구되는 LVRT 기능을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 순간 정전 시에 정상상태의 15%의 계통 전압에서 0.625초 동작하고, 최대 유지 시간은 3초이며, 정상상태의 90% 이상의 전압에서 정상적인 동작을 계속 수행할 것이 요구된다.
종래에 알려진 LVRT 방법은 Operation at reduced speed/load, Use of derated converters to operate with more variable dc bus and higher currents, Additional capacitors on the dc bus, Active crowbar, Energy discharge, Energy storage 등이 있으며 이들 방법에서는 발전된 에너지를 저항 등의 부하를 통해 소비하거나 다른 추가적인 장치를 사용하여 에너지를 저장한다.
그러나, 이러한 종래의 LVRT 방법은 바람에 의하여 생산된 에너지를 모두 발전하여 일부는 계통으로 보내고 나머지는 저항 혹은 다른 부하에서 소비하기 때문에 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 추가적인 장치를 설치하지 않고, 풍력 발전기에 연결된 계통에서의 정전 상황에서 발전된 에너지를 블레이드의 관성에너지로 저장하고 이후에 회생함으로써 에너지 효율을 높일 수 있는 계통 저전압 보상 방법 및 이를 수행하는 풍력 발전기를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 풍력 발전기의 계통 저전압 보상 방법은, (a) 상기 풍력 발전기와 연결된 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하는 제1 시점에 블레이드의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 제너레이터에 인가되는 토크 지령을 소정 값으로 낮추는 단계; (b) 상기 소정 값으로 낮추어진 토크 지령을 상기 계통의 전압이 상승하는 제2 시점까지 유지하는 단계; 및 (c) 상기 제2 시점부터 상기 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 제3 시점까지 상기 토크 지령을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 (c) 단계는, 상기 증가되는 토크 지령의 상기 제3 시점에서의 값이 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 지령 값과 일치하도록 상기 토크 지령을 증가시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 계통의 전압의 변화량을 이용하여 상기 제3 시점(t2)을 구하는 단계; (c2) 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 상기 제3 시점에서의 토크 지령 값(T'(t2))을 구하는 단계; (c3) 상기 (c1) 단계 및 상기 (c2) 단계에서 구해진 값을 이용하여 시간에 따른 상기 토크 지령의 증가량을 구하는 단계; 및 (c4) 상기 토크 지령의 증가량에 따라서 상기 토크 지령을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 (c1) 단계에서 (c4) 단계는 상기 제2 시점과 상기 제3 시점 사이에서 소정 샘플링 시간마다 반복하여 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c1) 단계는 다음 수학식들을 이용하여 t1과 t2사이의 임의의 시간 t에서 상기 제3 시점 t2를 구하고,
Figure 112007084025730-PAT00001
,
Figure 112007084025730-PAT00002
(여기서, Vc는 상기 하강된 계통의 전압을, Ve는 상기 계통의 전압이 정상상태로 복구되었는지 여부의 기준이 되는 전압을 의미한다.)
상기 (c2) 단계는 다음 수학식을 이용하여 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크의 상기 제3 시점에서의 값 T'(t2)를 구하며,
Figure 112007084025730-PAT00003
여기서, aT는 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 지령 곡선의 기울기를, T'(t)은 t1과 t2사이의 임의의 시간 t에서의 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크의 값을 의미한다.)
상기 (c3) 단계는 다음 수학식을 이용하여 상기 토크 지령의 증가량을 구할 수 있다.
Figure 112007084025730-PAT00004
(여기서, Tsamp는 샘플링 시간을 의미한다.)
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 풍력 발전기는, 블레이드의 회전 에너지로부터 전력을 생산하는 제너레이터; 및 상기 생산된 전력을 상기 풍력 발전기와 연결된 계통에 공급하기 위한 전력으로 변환하며, 상기 제너레이터에 토크 지령을 인가하는 전력 컨버터를 포함하고, 상기 전력 컨버터는 상기 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하는 제1 시점에 상기 토크 지령을 소정 값으로 낮추고, 상기 소정 값으로 낮추어진 토크 지령을 상기 계통의 전압이 상승하는 제2 시점까지 유지하다가, 상기 제2 시점부터 상기 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 제3 시점까지 상기 토크 지령을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전력 컨버터는, 상기 증가되는 토크 지령의 상기 제3 시점에서의 값이 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 값과 일치하도록 상기 토크 지령을 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 추가적인 장치를 설치하지 않고, 풍력 발전기에 연결된 계통에서의 정전 상황에서 발전된 에너지를 블레이드의 관성에너지로 저장하고 이후에 회생함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한 다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 풍력 발전기는 블레이드(210), 제너레이터(220), 전력 컨버터(230), 트랜스포머(240)를 포함하여 이루어진다.
블레이드(210)는 회전 가능한 축에 장착되어 바람으로부터 회전 에너지를 생산하고, 제너레이터(220)는 블레이드(210)의 회전 에너지로부터 전력을 생산한다. 이 전력은 AC 형태로서, 계통에 직접 공급되기에는 부적합하다.
전력 컨버터(230)는 제너레이터(220)에서 생산된 전력을 풍력 발전기와 연결된 계통에 공급하기에 적절한 형태의 전력으로 변환한다. 전력 컨버터(230)는 도 2에 도시된 바와 같이 제너레이터(220)에서 생산된 AC 전력을 DC로 변환하는 AC/DC 컨버터(231)와 이를 다시 상기 계통에 공급하기에 적절한 형태의 AC 전력으로 변환하는 DC/AC 인버터(232)를 포함할 수 있다.
또한, 전력 컨버터(230)는 블레이드(210)의 회전 속도를 조절하여 제너레이터(220)에서 생산되는 전력량을 제어하기 위하여 제너레이터(220)에 토크 지령을 인가한다. 이때 전력 컨버터(230)는 PI(Proportional Integral)등의 제어 방식에 기초하여 토크 지령을 인가할 수 있으며, 도시하지는 않았으나, 토크 지령을 인가하기 위한 제어부를 포함할 수 있다. 한편, 전력 컨버터(230) 내의 AC/DC 컨버 터(231)가 제너레이터(220)에 토크 지령을 인가하는 기능을 수행할 수 있으며, 이때 물론 상기 제어부는 AC/DC 컨버터(231) 내에 구비될 수 있다. 나아가, 토크 지령을 인가하기 위한 상기 제어부는 전력 컨버터(230) 외부에 구비될 수도 있다.
본 실시예에 의하면 LVRT 기능을 수행하기 위하여 계통의 정전 상황에서 발생되는 에너지를 블레이드의 관성 에너지로 저장하고 나중에 다시 회생시킬 수 있도록 토크 지령을 인가한다. 토크 지령을 인가하는 구체적인 형태에 관하여는 뒤에 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 토크 지령을 인가하는 방법의 흐름도이고, 도 5는 본 실시예에 따라 토크 지령을 인가하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 이하에서는 본 실시예에 따라 토크 지령을 인가하는 방법을 도 2와 결부시켜 설명한다.
도 3을 참조하면, 계통의 정전 상황이 발생하지 않은 상태인 310단계에서는 블레이드(210)의 회전 속도에 비례하여 토크 지령을 인가한다.
그리고 계통의 정전 상황이 발생하였는지 판단하기 위하여 320단계에서 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하는지 지속적으로 모니터링하고, 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하면 330단계로 진행하여 제너레이터(220)에 인가되는 토크 지령을 소정 값으로 낮춘다. 본 명세서에서 편의상 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하는 시점을 제1 시점이라 하기로 한다.
도 5에서 바람이 점차 증가하는 상태를 예로 들어 계통 전압의 변화, 블레이드의 회전 속도, 그리고 본 실시예에 따라 인가되는 토크 지령 곡선 등을 그래프로 나타내었다. 도 5를 참조하면 실선 Ta(t)는 본 실시예에 따라 제너레이터(220)에 인가되는 토크 지령 곡선을, 점선 T(t)는 블레이드의 회전 속도에 비례하여 토크 지령을 인가하는 경우에 나타날 토크 지령 곡선을, 일점 쇄선은 블레이드(210)의 회전 속도를, 이점 쇄선 T'(t)는 일점 쇄선으로 나타나 있는 블레이드(210)의 회전 속도에 비례하는 토크 지령 곡선을 나타낸다.
도 5에서 상기 제1 시점은 t0에 해당하며, t0에서 계통의 전압이 Vc로 하강하였음을 알 수 있다. 따라서 330단계에서 토크 지령은 도 5에 도시된 바와 같이 Ta(t0)로 낮춰진다. 이때 제1 시점에서 낮춰진 토크 지령 값과 블레이드(210)의 회전 속도의 곱 Ta(t0)ㅇω는 전력 컨버터(230)에서 출력되는 전력과 소비되는 전력의 합보다 커야 한다.
그리고, 330단계에서 낮춰진 토크 지령을 도 5에 도시된 바와 같이 계통의 전압이 상승하는 시점(본 명세서에서 편의상 제2 시점이라 하기로 한다)인 t1까지 유지한다. 도 5를 참조하면, t0와 t1 사이에서 토크 지령이 제1 시점에서 낮춰진 Ta(t0)로 유지되고, 따라서 블레이드의 회전 속도가 증가하는 기울기는 t0 이전보다 더 커짐을 알 수 있다.
340단계에서, 계통의 전압이 상승하기 시작하는지 지속적으로 모니터링하고, 계통의 전압이 상승하기 시작하면 350단계로 진행하여 도 5에 도시된 바와 같이 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 시점(본 명세서에서 편의상 제3 시점이라 하기로 한다)인 t2까지 토크 지령을 증가시킨다. 이때 계통 전압이 정전 상태 이전의 100%보다 낮은 소정 전압(도 5의 Ve)을 기준으로 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 시점을 판단할 수 있으며, 상기 소정 전압은 전력 컨버터(230)의 허용 용량에 따라 변할 수 있다. 도 5를 참조하면 t1에서 t2 사이에 토크 지령이 증가되고, 따라서 블레이드의 회전 속도의 기울기는 t1 이전보다 완만해짐을 알 수 있다.
그리고 350단계에서 토크 지령을 증가시킬 때 제3 시점에서의 토크 지령 값이 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 값, 즉 도 5에서 일점 쇄선으로 도시된 토크 지령 곡선의 제3 시점에서의 값 T'(t2)와 일치하도록 증가시키는 것이 바람직하다. 이는 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 순간에 블레이드의 회전 속도와 토크 지령의 불균형에 따른 충격을 완화하기 위함이다.
350단계에서 계통의 전압이 정상상태로 복구되면 다시 310단계로 돌아가서 블레이드의 회전 속도에 비례하여 토크 지령을 제너레이터(220)에 인가한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 350단계를 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이다. 도 4에 도시된 후술할 410단계 내지 450단계는 소정의 샘플링 시간을 주기로 반복되는 단계들로서, 매 샘플링 시간마다 토크 지령의 증가량을 구하고, 구해진 증가량에 따라 토크 지령을 증가시키는 과정을 나타낸다.
410단계에서 계통의 전압의 변화량을 이용하여 제3 시점을 구한다. 이때 우선, 계통의 전압이 회복되는 기울기를 구하고, 이를 이용하여 제3 시점을 구할 수 있으며, 다음 수학식을 이용할 수 있다.
Figure 112007084025730-PAT00005
Figure 112007084025730-PAT00006
여기서, ar은 계통의 전압이 회복되는 기울기, 즉 현재 시간 t와 t2 사이에서의 계통의 전압의 기울기를 의미한다.
420단계에서, 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 지령 값, 즉 도 5에서 일점 쇄선으로 도시된 토크 지령 곡선의 제3 시점에서의 값 T'(t2)을 구한다. 이때 T'(t)의 변화량으로부터 T'(t)의 기울기 aT를 구하고 다음 수학식을 이용하여 T'(t2)를 구할 수 있다.
Figure 112007084025730-PAT00007
430단계에서 샘플링 시간에 따른 토크 지령의 증가량을 구한다. 샘플링 시간을 Tsamp라 하면, 샘플링 시간에 따른 토크 지령의 증가량 ΔTa는 다음 수학식을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112007084025730-PAT00008
440단계에서는, 430단계에서 구해진 값만큼 토크 지령을 증가시킨다.
450단계에서 계통의 전압이 정상상태로 복구되었는지 지속적으로 모니터링하 여, 복구되었으면 도 3의 310단계로 진행하고, 그렇지 않으면 410단계로 돌아간다.
상기된 410단계 내지 450단계에 따르면 350단계에서 토크 지령을 증가시킬 때 제3 시점에서 제너레이터(220)에 인가되는 토크 지령 값이 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 값, 즉 도 5에서 일점 쇄선으로 도시된 토크 지령 곡선의 제3 시점에서의 값 T'(t2)와 일치하도록 증가시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 점선으로 도시된 토크 지령 곡선 T(t)와 본 실시예에 따라 제너레이터(220)에 인가되는, 실선으로 도시된 토크 지령 곡선 Ta(t) 사이의 빗금친 부분의 면적이 곧 t0와 t2 사이에서 블레이드(210)에 저장되는 관성 에너지를 의미한다. 따라서 t0와 t2 사이에 블레이드(210)에 저장된 관성 에너지는 계통의 전압이 정상상태로 복구된 후에 회생된다.
도 6은 바람이 일정한 상태에서 상기된 실시 예에 따라서 제너레이터(220)에 인가되는 토크 지령을 변화시켰을 경우의 그래프를 나타낸다. 도 6은 계통의 전압이 15%로 감소하고, t0=0sec, t1=0.625sec, t2=3sec라고 가정하였을 경우로 나타내었다. 이 경우 역시 도 5에 도시된 바와 마찬가지로 빗금친 부분의 면적이 블레이드(210)에 저장된 관성 에너지를 의미하며, 손실되는 에너지의 약 51% 정도가 저장된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본 질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 계통의 순간 정전 발생시에 풍력 발전기에 일반적으로 요구되는 LVRT 기능을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 토크 지령을 인가하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 350단계를 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 실시예에 따라 토크 지령을 인가하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 바람이 일정한 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따라서 제너레이터에 인가되는 토크 지령을 변화시켰을 경우의 그래프를 나타낸다.

Claims (6)

  1. 풍력 발전기의 계통 저전압 보상 방법에 있어서,
    (a) 상기 풍력 발전기와 연결된 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하는 제1 시점에, 블레이드의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 제너레이터에 인가되는 토크 지령을 소정 값으로 낮추는 단계;
    (b) 상기 소정 값으로 낮추어진 토크 지령을 상기 계통의 전압이 상승하는 제2 시점까지 유지하는 단계; 및
    (c) 상기 제2 시점부터 상기 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 제3 시점까지 상기 토크 지령을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 계통 저전압 보상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 증가되는 토크 지령의 상기 제3 시점에서의 값이 정상적인 계통 상황에서 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 지령 값과 일치하도록 상기 토크 지령을 증가시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압 보상 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 계통의 전압의 변화량을 이용하여 상기 제3 시점을 구하는 단계;
    (c2) 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크의 상기 제3 시점에서의 값을 구하는 단계;
    (c3) 상기 (c1) 단계 및 상기 (c2) 단계에서 구해진 값을 이용하여 시간에 따른 상기 토크 지령의 증가량을 구하는 단계; 및
    (c4) 상기 토크 지령의 증가량에 따라서 상기 토크 지령을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압 보상 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (c1), (c2), (c3), (c4) 단계는 상기 제2 시점과 상기 제3 시점 사이에서 소정 샘플링 시간마다 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압 보상 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (c1) 단계는 다음 수학식들을 이용하여 상기 제3 시점 t2를 구하고,
    Figure 112007084025730-PAT00009
    ,
    Figure 112007084025730-PAT00010
    (여기서, t는 상기 제1 시점과 제 2지점 사이의 임의의 값을, Vc는 상기 하강된 계통의 전압을, Ve는 상기 계통의 전압이 정상상태로 복구되었는지 여부의 기준이 되는 전압을 의미한다.)
    상기 (c2) 단계는 다음 수학식을 이용하여 상기 블레이드의 회전 속도에 비 례하는 토크의 상기 제3 시점에서의 값 T'(t2)를 구하며,
    Figure 112007084025730-PAT00011
    여기서, aT는 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크 지령 곡선의 기울기를, T'(t)은 t1과 t2사이의 임의의 시간 t에서의 상기 블레이드의 회전 속도에 비례하는 토크의 값을 의미한다.)
    상기 (c3) 단계는 다음 수학식을 이용하여 상기 토크 지령의 증가량을 구하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 계통 저전압 보상 방법.
    Figure 112007084025730-PAT00012
    (여기서, Tsamp는 샘플링 시간을 의미한다.)
  6. 풍력 발전기에 있어서,
    블레이드의 회전 에너지로부터 전력을 생산하는 제너레이터; 및
    상기 생산된 전력을 상기 풍력 발전기와 연결된 계통에 공급하기 위한 전력으로 변환하며, 상기 제너레이터에 토크 지령을 인가하는 전력 컨버터를 포함하고,
    상기 전력 컨버터는 상기 계통의 전압이 소정 크기 이상 하강하는 제1 시점에 상기 토크 지령을 소정 값으로 낮추고, 상기 소정 값으로 낮추어진 토크 지령을 상기 계통의 전압이 상승하는 제2 시점까지 유지하다가, 상기 제2 시점부터 상기 계통의 전압이 정상상태로 복구되는 제3 시점까지 상기 토크 지령을 증가시키는 것 을 특징으로 하는 풍력 발전기.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789604A (zh) * 2010-03-10 2010-07-28 深圳市禾望电气有限公司 一种判断电网电压跌落严重程度的方法
KR101235907B1 (ko) * 2011-08-24 2013-02-21 주식회사 플라스포 풍력발전시스템의 제어장치 및 그 방법
WO2014051175A1 (ko) * 2012-09-27 2014-04-03 주식회사 메가베스 풍력발전기의 저전압수용운전 장치 및 방법
KR20160094810A (ko) * 2015-02-02 2016-08-10 두산중공업 주식회사 풍력발전기 및 풍력발전기의 lvrt 제어 방법
CN114094624A (zh) * 2021-11-17 2022-02-25 天津大学 一种波浪发电系统低电压穿越协调控制方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101278816B1 (ko) 2010-11-30 2013-06-25 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 풍력 발전기 또는 조류 발전기용 유압 펌프 구조체 및 유압 펌프 설치 방법
EP2486274B1 (en) 2010-11-30 2016-01-20 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, Ltd. Power generating apparatus of renewable energy type and operation method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993011604A1 (en) 1991-11-27 1993-06-10 U.S. Windpower, Inc. Variable speed wind turbine with reduced power fluctuation and a static var mode of operation
US6921985B2 (en) 2003-01-24 2005-07-26 General Electric Company Low voltage ride through for wind turbine generators
JP4773850B2 (ja) 2006-03-08 2011-09-14 三菱重工業株式会社 風力発電システム、及び風力発電システムの非常用電力供給方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789604A (zh) * 2010-03-10 2010-07-28 深圳市禾望电气有限公司 一种判断电网电压跌落严重程度的方法
KR101235907B1 (ko) * 2011-08-24 2013-02-21 주식회사 플라스포 풍력발전시스템의 제어장치 및 그 방법
WO2014051175A1 (ko) * 2012-09-27 2014-04-03 주식회사 메가베스 풍력발전기의 저전압수용운전 장치 및 방법
KR20160094810A (ko) * 2015-02-02 2016-08-10 두산중공업 주식회사 풍력발전기 및 풍력발전기의 lvrt 제어 방법
CN114094624A (zh) * 2021-11-17 2022-02-25 天津大学 一种波浪发电系统低电压穿越协调控制方法
CN114094624B (zh) * 2021-11-17 2023-01-17 天津大学 一种波浪发电系统低电压穿越协调控制方法

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