KR20130022920A - 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법 - Google Patents

풍력 발전기의 저전압시 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130022920A
KR20130022920A KR1020110085960A KR20110085960A KR20130022920A KR 20130022920 A KR20130022920 A KR 20130022920A KR 1020110085960 A KR1020110085960 A KR 1020110085960A KR 20110085960 A KR20110085960 A KR 20110085960A KR 20130022920 A KR20130022920 A KR 20130022920A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
controller
super capacitor
low voltage
generator
Prior art date
Application number
KR1020110085960A
Other languages
English (en)
Inventor
정희열
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020110085960A priority Critical patent/KR20130022920A/ko
Publication of KR20130022920A publication Critical patent/KR20130022920A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/11—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing electrical energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/42—Storage of energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로서, 특히 풍력 발전기의 저전압시 제어에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 계통의 정전 상황을 확인하는 단계; 및 계통이 정전 상황으로 확인된 경우에 전력변환기에서 발생하는 전기 에너지를 슈퍼 커패시터에 충전하는 슈퍼 커패시터 충전 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법이 제공된다.

Description

풍력 발전기의 저전압시 제어 방법 {METHOD FOR LOW VOLTAGE RIDE THROUGH OF WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로서, 특히 풍력 발전기의 저전압시 제어에 관한 것이다.
풍력 발전기는 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 발전기를 구동시킴으로써 전력을 얻는다. 풍력 발전기는 친환경적인 발전기로서 구조가 단순하고 설치가 간단하여 최근 사용이 증가하고 있다.
저전압시 제어(LVRT : Low Voltage Ride Through)는 풍력 발전기에 연결된 계통(power grid)에 순간 정전이 발생한 경우에도 풍력 발전기가 계통과 연결되는 상태를 유지하고, 계통이 순간 정전에서 회복되는 순간에 정상적인 동작을 수행하도록 하는 것이다.
도 1에는 종래의 대표적인 저전압시 제어 방식이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 계통에 순간 정전이 발생했을 때, 제어기(11)가 전환 스위치(13)를 작동시켜서 발전된 에너지를 저항(12)을 통해 소비시킨다. 하지만, 이와 같이 저항을 이용하여 에너지를 소비시키는 종래의 방식은 반응 속도가 느려서 신속한 대처를 하는데 어려움이 있으며, 풍력 발전기의 주요 장치가 구비되는 나셀 내부의 온도가 저항(12)에 의한 발열에 의해 크게 상승하게 되므로 개선이 요구된다.
본 발명의 목적은 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반응 속도가 개선된 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저전압 발생시에 나셀 내부의 온도가 상승하지 않는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저전압 발생시에 제어기로 안정적인 전원을 공급할 수 있는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일측면에 따르면, 계통의 정전 상황을 확인하는 단계; 및 계통이 정전 상황으로 확인된 경우에 전력변환기에서 발생하는 전기 에너지를 슈퍼 커패시터에 충전하는 슈퍼 커패시터 충전 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법이 제공된다.
상기 저전압시 제어 방법은 상기 슈퍼 커패시터에 충전된 전력을 전력 변환기를 제어하는 제어기의 전원으로 공급하는 제어기 전원 공급 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제어기 전원 공급 단계는 상기 제어기와 상기 슈퍼 커패시터의 연결을 제어하는 전원 공급 스위치의 작동에 의해 수행될 수 있다.
상기 수퍼 커패시터 충전 단계는 상기 전력 변환기와 상기 슈퍼 커패시터의 연결을 제어하는 전환 스위치의 작동에 의해 수행되며, 상기 전환 스위치의 작동은 상기 전력 변환기를 제어하는 제어기에 의해 제어될 수 있다.
상기 저전압시 제어 방법은 상기 계통의 정전 상황을 확인하는 단계에서 계통이 정전 상황이 아닌 것으로 확인된 경우 상기 슈퍼 커패시터 충전 단계의 수행을 중단함으로써 정상 발전을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 계통에 순간 정전이 발생하는 경우에 발생하는 전기 에너지가 슈퍼 커패시터에 저장되므로 반응속도가 향상되고, 나셀 내부의 온도가 상승하지 않는다. 또한, 슈퍼 커패시터에 충전된 전력은 제어기로 공급될 수 있어서 제어기가 안정적으로 작동할 수 있게 된다.
도 1은 풍력 발전기에서 종래에 사용되는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방식을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법을 수행하기 위한 풍력 발전기의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법을 수행하는 풍력 발전기의 일 예에 대한 블록도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 풍력 발전기(100)는 블레이드(110)와, 발전기(120)와, 전력 변환기(130)와, 변압기(140)와, 제어기(150)와, 슈퍼 커패시터(super capacitor)(160)와, 전환 스위치(170)와, 전원 공급 스위치(180)를 포함한다.
블레이드(110)는 회전 가능한 축에 장착되어서 바람(W)으로부터 기계적인 회전 에너지를 생산하여 발전기(120)로 전달한다.
발전기(120)는 블레이드(110)의 회전 에너지로부터 터빈을 이용하여 전력을 생산한다. 이 전력은 교류로서, 계통에 직접 공급하기에는 부적합하다.
전력 변환기(130)는 발전기(120)에서 생산된 교류 전력을 직류로 변환하는 AC/DC 컨버터(131)와, AC/DC 컨버터(131)로부터 직류 전력을 받는 DC 링크(link)(132)와, DC 링크(132)로부터 받은 직류 전력을 계통과 동일한 주파수의 교류 전력으로 변환하여 출력하는 DC/AC 인버터(132)를 구비한다. 전력 변환기(130)는 발전기(120)에서 생산된 전력을 계통에 공급하기에 적절한 형태의 전력으로 변환한다.
변압기(140)는 전력 변환기(132)로부터 출력되는 전력을 변압하여 계통으로 공급한다.
제어기(150)는 AC/DC 컨버터(131) 및 DC/AC 인버터(132)에 적절한 제어 신호를 출력하여 전력 변환기(130)의 작동을 제어한다. 또한, 제어기(150)는 전환 스위치(170)에 제어 신호를 출력하여, 전환 스위치(170)의 작동을 제어한다.
슈퍼 커패시터(super capacitor)(160)는 DC 링크(132)에 연결되어서, LVRT 상황 시에 발생하는 전기 에너지를 저장한다. 슈퍼 커패시터(160)는 전환 스위치(170)에 의해 DC 링크(132)와의 연결이 제어된다. 슈퍼 커패시터(160)에 충전된 전기는 제어기(150)에 필요한 전원으로 공급될 수 있다.
전환 스위치(170)는 제어기(150)에 의해 작동하며, 슈퍼 커패시터(160)와 DC 링크(132)의 연결을 제어한다.
전원 공급 스위치(180)는 제어기(180)과 슈퍼 커패시터(160)의 연결을 제어한다. 전원 공급 스위치(180)가 닫히면 슈퍼 커패시터(160)에 저장된 전기가 제어기(180)의 전원으로 공급될 수 있다. 전원 공급 스위치(180)는 계통 사고 시간이 길어졌을 때 닫혀서 슈퍼 커패시터(160)에 저장된 전력을 제어기(180)의 전원으로 공급하게 된다.
제어기(150), 슈퍼 커패시터(160), 전환 스위치(170) 및 전원 공급 스위치(180)는 저전압시 제어 장치를 구성하게 된다.
이제, 도 2를 참조하여 상기 실시예의 작용을 상세히 설명한다.
계통에 순간 정전이 발생하게 되면, 저전압시 제어를 위하여 제어기(150)는 전환 스위치(170)를 온하여 전력 변환기(130)에 발생하는 전기 에너지를 슈퍼 커패시터(160)로 전달하여 저장하게 된다. 슈퍼 커패시터(160)에 LVRT 상황 시 발생하는 전기 에너지가 충전되므로 열이 발생하지 않아 나셀 내부의 온도 상승을 방지할 수 있으며, 충방전 속도가 빨라서 LVRT 상황에 대해 신속한 대처가 가능해진다. 또한, 슈퍼 커패시터(160)에 충전된 전력은 전원 공급 스위치(180)가 온되어서 제어기(150)에 필요한 전원으로 공급된다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법은 계통의 정전 상황을 확인하는 단계(S10)와, 슈퍼 커패시터 충전 단계(S20)와, 제어기 전원 공급 단계(S30)와, 정상 발전 단계(S40)를 포함한다. 이하, 각 단계를 도 2에 도시된 블록도를 함께 참조하여 상세히 설명한다.
계통의 정전 상황을 확인하는 단계(S10)는 계통의 전압을 지속적으로 모니터링하면서, 계통의 전압이 기준 전압(VR) 아래로 내려가는지 확인한다. 계통 전압이 기준 전압(VR) 이상을 유지하는 경우에는 정상 발전 단계(S40)가 수행된다. 만일, 계통 전압이 기준 전압(VR) 아래로 내려가는 경우에는 저전압시에 제어가 필요한 계통에 정전 상황이 발생한 것으로 인식하고 슈퍼 커패시터 충전 단계(S20)가 수행된다.
슈퍼 커패시터 충전 단계(S20)에서는 발생하는 전기 에너지를 슈퍼 커패시터로 충전한다. 구체적으로는 전력 변환기(도 2의 130)를 제어하는 제어기(도 2의 150)가 전환 스위치(도 2의 170)를 온시켜서 슈퍼 커패시터(160)와 DC 링크(132)가 전기적으로 연결됨으로써, 전력 변환기에서의 전기 에너지가 슈퍼 커패시터(도 2의 160)에 충전된다.
제어기 전원 공급 단계(S30)에서는 슈퍼 커패시터(도 2의 160)에 충전된 전기를 제어기(도 2의 150)의 전원으로 공급한다. 구체적으로는 제어기(도 2의 150)와 슈퍼 커패시터(도 2의 160)의 전기적 연결을 제어하는 전원 공급 스위치(180)가 온 되어서 슈퍼 커패시터(도2의 160)에 충전된 전력이 제어기(도 2의 150)의 전원으로 공급된다.
정상 발전 단계(S40)에서는 계통의 정전 상황을 확인하는 단계(S10)에서 계통이 정전 상황이 아닌 것으로 판단된 경우에 전환 스위치(도 2의 170)와 전원 공급 스위치(도 2의 180)를 오프시켜서 저전압시 제어가 아닌 정상 발전이 수행된다.
이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 풍력 발전기 110 : 블레이드
120 : 발전기 130 : 전력 변환기
131 : AC/DC 컨버터 132 : DC 링크
133 : DC/AC 인버터 140 : 변압기
150 : 제어기 160 : 슈퍼 커패시터
170 : 전환 스위치 180 : 전원 공급 스위치

Claims (5)

  1. 계통의 정전 상황을 확인하는 단계; 및
    계통이 정전 상황으로 확인된 경우에 전력변환기에서 발생하는 전기 에너지를 슈퍼 커패시터에 충전하는 슈퍼 커패시터 충전 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슈퍼 커패시터에 충전된 전기를 전력 변환기를 제어하는 제어기의 전원으로 공급하는 제어기 전원 공급 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어기 전원 공급 단계는 상기 제어기와 상기 슈퍼 커패시터의 연결을 제어하는 전원 공급 스위치의 작동에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수퍼 커패시터 충전 단계는 상기 전력 변환기와 상기 슈퍼 커패시터의 연결을 제어하는 전환 스위치의 작동에 의해 수행되며, 상기 전환 스위치의 작동은 상기 전력 변환기를 제어하는 제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 계통의 정전 상황을 확인하는 단계에서 계통이 정전 상황이 아닌 것으로 확인된 경우 상기 슈퍼 커패시터 충전 단계의 수행을 중단함으로써 정상 발전을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법.
KR1020110085960A 2011-08-26 2011-08-26 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법 KR20130022920A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110085960A KR20130022920A (ko) 2011-08-26 2011-08-26 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110085960A KR20130022920A (ko) 2011-08-26 2011-08-26 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130022920A true KR20130022920A (ko) 2013-03-07

Family

ID=48175484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110085960A KR20130022920A (ko) 2011-08-26 2011-08-26 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130022920A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150101804A (ko) * 2014-02-27 2015-09-04 주식회사 씨윈피에스 엠피피티 제어를 위한 가변 입력전압 대응 슈퍼 커패시터의 절체시스템
CN105552955A (zh) * 2015-12-18 2016-05-04 南京南瑞继保电气有限公司 光伏并网逆变器低电压及零电压穿越的控制系统及方法
CN107607869A (zh) * 2017-09-20 2018-01-19 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组变桨系统故障分析方法、装置及存储介质

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150101804A (ko) * 2014-02-27 2015-09-04 주식회사 씨윈피에스 엠피피티 제어를 위한 가변 입력전압 대응 슈퍼 커패시터의 절체시스템
CN105552955A (zh) * 2015-12-18 2016-05-04 南京南瑞继保电气有限公司 光伏并网逆变器低电压及零电压穿越的控制系统及方法
CN105552955B (zh) * 2015-12-18 2018-03-13 南京南瑞继保电气有限公司 光伏并网逆变器低电压及零电压穿越的控制系统及方法
CN107607869A (zh) * 2017-09-20 2018-01-19 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组变桨系统故障分析方法、装置及存储介质
CN107607869B (zh) * 2017-09-20 2019-12-10 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组变桨系统故障分析方法、装置及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7394166B2 (en) Method, apparatus and computer program product for wind turbine start-up and operation without grid power
US8519568B2 (en) Inrush current protection for wind turbines and wind farms
WO2011114422A1 (ja) 電力供給システム、電力供給方法、プログラム、記録媒体及び電力供給制御装置
JP6246771B2 (ja) 太陽光発電システム及びその制御方法
CN109301865B (zh) 用于风电机组的储能系统的控制方法和通讯管理系统
JPWO2010018631A1 (ja) 風力発電装置
JP2011250649A (ja) 電力システム
CN109861286B (zh) 一种海上风力发电机组黑启动过程控制方法
KR101211114B1 (ko) 풍력발전기의 저전압수용운전 장치 및 방법
US20180335017A1 (en) Wind turbine generator control method and system
JP2011250650A (ja) 電力システム
CN105529735A (zh) 并网光伏发电系统
US20120299425A1 (en) Closed energy combined cycle system and operation method thereof
JP2008148443A (ja) 蓄電部を備えた自然エネルギー利用発電システム
KR101376550B1 (ko) 고용량 풍력 발전 장치와 고용량 풍력 발전 장치의 제어 방법
KR20130022920A (ko) 풍력 발전기의 저전압시 제어 방법
KR20120100228A (ko) 풍력발전 시스템의 초기 구동을 위한 양방향 컨버터, 그를 포함한 초기 구동 장치 및 방법
KR20120100157A (ko) 에너지 저장 장치를 이용한 부하 전력 공급 시스템 및 방법
CN104300565A (zh) 一种变桨系统和变桨系统供电方法
JP2009219310A (ja) 電力供給装置
CN205248900U (zh) 一种风力发电机组变桨距系统不间断控制电源
EP3672061B1 (en) Wind power generation system
KR20130021031A (ko) 독립형 태양광 발전설비의 충전 제어 장치 및 방법
KR20130022921A (ko) 저전압시 제어 기능을 갖는 풍력 발전기
US20130264822A1 (en) Wind power generating system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application