KR20150133563A - 전력효율을 높인 풍력발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고가의 풍속감지기를 설치하지 않고도 발전전력에 대한 최대전력을 부하나 계통으로 전달함으로써 설치 및 유지보수 비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 기 설정된 최대전력 검출 테이블을 활용하여 최대전류 지령치를 검출하기 때문에 연산이 복잡하지 않으면서도 부하나 계통으로 최대전력을 전달할 수 있고, 블레이드 제어부가 기 설정된 주기(T2) 마다 발전 전력이 '0'인지를 확인하며, 만약 발전 전력이 '0'인 경우 블레이드가 최초 회전하는데 소요되는 최소 전압인 기동전력을 기 설정된 설정시간(TH) 동안 블레이드 구동부로 공급함으로써 약한 풍속이더라도 블레이드가 용이하게 회전되도록 하여 전력효율을 획기적으로 높일 수 있는 풍력발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.

Description

전력효율을 높인 풍력발전시스템{wind power generating system for enhancing power efficiency}
본 발명은 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 풍속을 검출하기 위한 고가의 풍속감지기를 설치하지 않고도 최대 전력 점 추정(maximun power point tracker) 제어를 통해 블레이드에 의해 발전된 전력을 극대화하여 계통이나 부하로 전달함과 동시에 약한 풍속에서도 블레이드의 회전이 원활하게 이루어지도록 하여 전력효율을 획기적으로 높일 수 있는 풍력발전 시스템에 관한 것이다.
풍력발전 시스템은 자연 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 발전시스템으로서, 에너지 획득 단계에서 공해물질 배출이 없는 청정 에너지원으로 주목받고 있다.
통상적으로 풍력발전 시스템은 전력변환장치의 제어에 따라 블레이드의 회전에 의한 발전 전력이 계통이나 부하로 전달되는 전력량이 다르며, 블레이드의 회전율에 따라 계통이나 부하로 전달되는 전력량이 다르게 된다. 이때 회전율은 동일한 풍속에서 블레이드의 회전속도로 정의된다.
종래의 풍력발전 시스템은 풍속을 감지하기 위한 고가의 엔코더 및 홀센서 등의 풍속감지기와, 발전기의 속도를 검출하기 위한 발전기 속도검출부를 포함하여 발전기 속도검출부에 의해 검출된 속도를 풍속에 대한 풍력발전기의 발전전력 특성곡선을 통해 최대 전력값인 전류 지령치를 산출하고, 산출된 전류 지령치를 직류-직류 부스터 컨버터로 전달하여 최대 전력이 부하나 계통으로 전달되도록 한다.
이와 같이 종래의 풍력발전 시스템은 블레이드에 의해 발전된 전력으로부터 최대 전력을 부하나 계통으로 전달하기 위해서는 필수적으로 고가의 풍속감지기를 구비하여야 하기 때문에 설치 및 유지 보수 비용이 증가하는 단점을 갖는다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 고가의 풍속감지기 없이도 부하나 계통으로 최대 전력을 전달하기 위한 풍력발전 시스템 또는 전력변환장치에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
도 1은 국내등록특허 제10-1093314호(발명의 명칭 : 발전기 시스템 및 발전 방법)에 개시된 발전기 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 1의 발전기 시스템(이하 종래기술이라고 함)(100)은 바람의 힘을 회전력으로 전환하는 블레이드(Blade)(110), 블레이드(110)의 회전력을 전기 에너지로 전환하는 영구자석 동기기(120), 영구자석 동기기(120)에서 생성된 교류 전력을 직류로 변환하는 발전기측 컨버터(130), 변환된 직류 전력을 저장하는 축전부(140), 상기 축적된 직류 전력을 계통에 적합한 교류로 변환하는 계통측 컨버터(150), 계통측 출력단의 리플 전류를 억제하기 위한 필터(172), 발전기와 계통을 개폐하는 계통 연계용 개폐장치(SW)(174), 발전기측 컨버터(130) 및 계통측 컨버터(150)의 동작을 제어하는 제어부(160)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 제어부(160)가 발전 전류의 패턴을 분석하여 영구자석동기기(120)의 위상각을 판단하도록 구성됨으로써 별도의 풍속감지기를 설치하지 않고도 풍속에 따라 발전 동작을 제어할 수 있게 된다.
그러나 종래기술(100)은 제어부(160)가 영구자석 동기기(120)의 계자가 1회전 하는 시간동안, 3개의 각 상의 출력라인의 리플전류들이 교번하여 나타나는 패턴으로부터 개략적인 계자의 회전 위상각을 검출하는 방식으로 구동되기 때문에 정확한 위상각을 검출하지 못하는 한계를 갖고, 이러한 한계는 풍속에 대한 최대전력을 부하나 계통으로 전달하지 못하기 때문에 전력효율이 떨어지게 된다.
또한 블레이드는 다음과 같은 특성을 갖는다. 1) 풍속이 제1 한계치 이상인 경우에는 원활하게 회전이 이루어지게 되나, 한계치 미만인 경우에는 회전이 이루어지지 않고, 2) 회전이 이루어지고 있는 상태에서는 원심력에 의해 제1 한계치 미만의 풍속이 발생하더라도 제2 한계치 이상의 풍속이 발생하면 지속적으로 회전이 이루어진다. 이때 제1 한계치는 블레이드가 정지한 상태에서 회전이 이루어지는데 소요되는 최소 풍속값으로 정의되고, 제2 한계치는 블레이드가 회전하는 상태에서 회전이 지속적으로 이루어지는데 소요되는 최소 풍속값으로 정의되고, 제1 한계치는 제2 한계치보다 크다.
즉 종래기술(100)은 풍속이 제1 한계치 미만인 환경에서는 블레이드의 회전이 이루어지지 않아 전력효율이 현저히 떨어지는 한계를 갖는다.
이와 같이 1)고가의 풍속감지기를 사용하지 않고도 풍속에 대한 최대전력을 부하나 계통으로 전달할 수 있고, 2)제1 한계치 미만의 풍속에서도 블레이드의 회전을 유도하여 전력효율을 높이도록 하는 풍력발전 시스템에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 해결과제는 고가의 풍속감지기를 설치하지 않고도 발전전력에 대한 최대전력을 부하나 계통으로 전달함으로써 설치 및 유지보수 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 풍력발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 기 설정된 최대전력 검출 테이블을 활용하여 최대전류 지령치를 검출하기 때문에 연산이 복잡하지 않으면서도 부하나 계통으로 최대전력을 전달할 수 있는 풍력발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 블레이드 제어부가 기 설정된 주기(T2) 마다 발전 전력이 '0'인지를 확인하며, 만약 발전 전력이 '0'인 경우 블레이드가 최초 회전하는데 소요되는 최소 전압인 기동전력을 기 설정된 설정시간(TH) 동안 블레이드 구동부로 공급함으로써 약한 풍속이더라도 블레이드가 용이하게 회전되도록 하여 전력효율을 획기적으로 높일 수 있는 풍력발전 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 해결과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 블레이드의 회전력을 전기에너지로 변환하는 발전기와, 상기 발전기의 전력값인 발전전력을 검출하는 제1 검출부와, 상기 발전기에서 발생된 전력을 제어하여 최대 전류 지령치를 결정하는 메인제어부로 이루어지는 전력변환부; 상기 메인제어부에 의해 제어된 전력인 가공전력의 잉여전력을 충전하는 충전부; 전력을 공급받으면 상기 블레이드를 구동시키는 블레이드 구동부; 상기 제1 검출부에서 검출된 발전전력이 '0'인지를 비교하는 제1 비교모듈과, 상기 제1 비교모듈에 의해 상기 발전전력이 '0'일 때 구동되어 상기 블레이드가 정지 상태에서 회전하는데 소요되는 최소 전력값인 기동전력이 상기 충전부에서 상기 블레이드 구동부로 공급되도록 제어하는 제어모듈로 이루어지는 블레이드 제어부를 포함하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 전력변환부는 상기 발전기에 의해 발전된 3상 교류를 3상 직류로 변환하는 3상 정류기; 상기 3상 정류기에서 변환된 3상 직류를 상기 메인제어부에 의해 검출된 상기 최대 전류 지령치에 대응하여 일정하게 유지시키는 DC-DC 부스트 컨버터; 상기 DC-DC 부스트 컨버터에서 유지된 직류를 3상 교류로 변환하는 3상 인버터; 상기 DC-DC 부스트 컨버터의 출력 전류 및 전압을 검출하는 제2 검출부를 포함하고, 상기 메인제어부는 상기 제2 검출부로부터 검출된 전압 및 전류로 상기 3상 인버터를 제어하며, 기 설정된 주기(T1) 마다 상기 제1 검출기로부터 발전 전압 및 전류를 검출하며, 검출된 발전 전압이 기 설정된 최소전압 이상이면 발전 전력을 부하나 계통으로 전달하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 메인제어부는 상기 발전 전압이 상기 최소 전압 이상이면 회전자 각속도 별로 선간전압, 선간전류 및 최대 전류 지령치들이 저장된 최대전력 검출 테이블을 활용하여 상기 발전 전압 및 전류에 대응되는 최대 전류 지령치를 선정한 후 현재 전력이 이전 전력 이상인지를 비교하여 상기 현재 전력이 상기 이전 전력보다 크면 상기 최대 전류 지령치를 증가하고, 상기 현재 전력이 이전 전력 미만이면 상기 최대 전류 지령치를 감소하여 연산을 수행한 최대 전류 지령치를 비례 적분제어기로 펄스폭 변조제어하여 상기 펄스폭 변조된 제어신호를 IGBT 제어보드를 통해 상기 DC-DC 부스트 컨버터를 제어하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 블레이드 제어부는 상기 제1 비교모듈에 의해 상기 발전전력이 '0'일 때 구동되어 상기 축전부의 축전전력이 상기 기동전력 이상인지를 비교하는 제2 비교모듈을 더 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 제2 비교모듈에 의해 상기 축전전력이 상기 기동전력 이상일 때 상기 기동전력이 상기 블레이드 구동부로 공급되도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제어모듈은 상기 기동전력이 기 설정된 설정시간(TH1) 동안만 공급되도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 해결 수단을 갖는 본 발명에 따르면 설치 및 유지보수 비용을 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 연산이 복잡하지 않으면서도 부하나 계통으로 최대전력을 전달하여 전력효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 풍속이 약한 환경에서도 블레이드가 용이하게 회전하여 전력효율을 현저히 높일 수 있다.
도 1은 국내등록특허 제10-1093314호(발명의 명칭 : 발전기 시스템 및 발전 방법)에 개시된 발전기 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 풍력발전 시스템을 나타내는 제어블록도이다.
도 3은 도 2의 전력변환부의 회로도이다.
도 4는 도 3을 나타내는 실사진이다.
도 5는 도 2의 영구자석동기발전기에서 각각의 회전자 각속도에 따른 선간전압 및 부하 선간전류를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 2의 블레이드 제어부를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 풍력발전 시스템을 나타내는 제어블록도이고, 도 3은 도 2의 전력변환부의 회로도이고, 도 4는 도 3을 나타내는 실사진이다.
도 2와 3의 풍력발전 시스템(1)은 블레이드(15)와, 블레이드 구동부(12), 발전기(2), 3상 정류기(3), 제1 검출부(4), DC-DC 부스트 컨버터(5), 3상 인버터(6), 제2 검출부(7), 축전부(11), 메인제어부(8), IGBT 제어보드(9), IPM 제어보드(10) 및 블레이드 제어부(13)로 이루어진다. 이때 블레이드(15), 블레이드 구동부(12) 및 블레이드 제어부(13)를 제외한 발전기(2), 3상 정류기(3), 제1 검출부(4), DC-DC 부스트 컨버터(5), 3상 인버터(6), 제2 검출부(7), 축전부(11), 메인제어부(8), IGBT 제어보드(9) 및 IPM 제어보드(10)들을 전력변환부라고 하기로 한다.
블레이드(15)는 전달받은 풍력을 회전력으로 변환하는 장치이다.
블레이드 구동부(12)는 블레이드 제어부(13)의 제어에 따라 블레이드(15)를 구동시킨다.
발전기(2)는 블레이드(15)에 연결되며, 블레이드(15)의 회전력을 전기에너지로 변환한다.
이때 발전기(2)는 pole pitch를 줄임과 동시에 극수를 증가시켜 저속에서도 운전이 가능하며, 전력효율이 높은 영구자석동기발전기(PMSG)인 것이 바람직하다.
도 5는 도 2의 영구자석동기발전기에서 각각의 회전자 각속도에 따른 선간전압 및 부하 선간전류를 나타내는 그래프이다.
영구자석동기발전기(2)는 도 5에 도시된 바와 같이 선간 전압 및 선간 전류(부하전류)가 선형적으로 반비례하는, 상세하게 말하면 회전자 속도에 따라 전압 및 전류가 선형 특성을 갖는다.
즉 블레이드(15)의 회전 속도(회전자 속도)를 알면 그 속도에 해당하는 발전기의 최대 출력을 산출할 수 있고, 전압 및 전류를 알면 해당되는 회전자 속도에서의 최대 전력을 유추할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 영구자석동기발전기(2)의 이러한 특성을 활용하여 블레이드(15)의 속도를 검출하지 않고 발전기의 전압 및 전류 두 개의 파라미터만으로 발전기에서 발생된 최대 전력을 계통이나 부하에 전달할 수 있게 된다.
3상 정류기(3)는 발전기(2)의 출력단에 접속되며, 다이오드(diode)로 구성되어 발전기(2)로부터 출력되는 3상 교류전력을 3상 직류전력을 정류한다. 이때 3상 정류기(3)는 공지된 CRM 기법을 이용하여 역률 보상을 한다.
제1 검출부(4)는 3상 정류기(3)의 출력단에 접속되어 기 설정된 주기(T1) 마다 3상 정류기(3)로부터 출력되는 3상 직류전력의 전압 및 전류, 즉 풍력에 의한 발전 전압 및 전류를 검출한다.
또한 제1 검출부(4)는 검출된 전압 및 전류값을 메인제어부(8)로 입력한다. 이때 메인제어부(8)는 MPPT(maximun power point tracker) 알고리즘을 기반으로 하는 전류제어(이하 MPPT 전력제어라고 하기로 함)를 이용하여, 제1 검출부(4)로부터 입력받은 전압 및 전류값에 대응되는 최대 전류 지령치를 선정한 후 선정된 최대 전류 지령치에 대응되는 제어신호를 DC-DC 부스트 컨버터(5)로 입력한다. 이때 메인제어부(8)가 최대 전류 지령치를 산출하는 방법은 후술되는 메인제어부(8)에서 상세하게 설명하기로 한다.
DC-DC 부스트 컨버터(5)는 3상 정류기(3)의 출력전압을 메인제어부(8)로부터 입력된 최대 전류 지령치의 전압으로 일정하게 출력한다.
또한 DC-DC 부스트 컨버터(5)는 캐패시터(C), IGBT 스위칭소자 및 다이오드로 구성된다.
3상 인버터(6)는 DC-DC 부스트 컨버터(5)로부터 출력되는 3상 직류전력을 3상 교류전력으로 변환한다. 이때 3상 인버터(6)는 트랜지스터(TR), 에프이티(FET) 및 에스시알(SCR) 중 어느 하나의 전력제어소자로 이루어진다.
제2 검출부(7)는 3상 인버터(6)로부터 출력되는 전압 및 전류를 검출하며, 검출된 전압 및 전류를 메인제어부(8)로 입력한다.
축전부(11)는 경부하시 잉여 전력을 충전하여 에너지를 저장하고 전력부족 시 충전된 여유전력을 방전한다.
또한 축전부(11)는 블레이드 제어부(13)의 제어에 따라 기동 전력을 블레이드 구동부(12)로 공급한다.
메인제어부(8)는 주기(T1) 마다 제1 검출부(4)를 제어하여 발전 전압 및 전류를 검출하고, 검출된 전압을 기 설정된 최소전압(V1)과 비교하여 검출된 전압이 최소전압(V1) 이상이면 검출된 전압에 대하여 후술되는 최대 전력 점 추정(maximun power point tracker) 제어를 수행한다.
또한 메인제어부(8)는 최대전류 검출 테이블을 기 설정하여 저장한다. 이때 최대전류 검출 테이블은 도 5에서 전술하였던 바와 같이 선간전압 및 선간전류가 선형을 이루는 특성을 활용하여 회전자 각속도 별 선간전압, 선간전류 및 최대 전류 지령치들이 저장된다.
최대 전력 점 추정(maximun power point tracker) 제어는 기 설정된 최대전류 검출 테이블을 활용하여 제1 검출부(4)로부터 입력된 전류 및 전압에 대응되는 최대 전류 지령치를 선정한 후 이전 발전 전력과 비교하여 현재 발전 전력이 증가한 경우 전류지령치를 증가시키고, 반대로 감소한 경우 전류지령치를 감소시킴으로써 PWM 스위칭 지령값을 결정한다. 즉 메인제어부(8)는 최대 전력 점 추정(maximun power point tracker) 제어를 통해 기 설정된 최소전압(V1) 보다 높은 발전 전압 및 전력에 대한 최대 전류 지령치를 선정한다.
또한 메인제어부(8)는 결정된 PWM 스위칭 지령값을 IGBT 메인제어부(8)로 입력하여 DC-DC 부스트 컨버터(5)를 제어한다.
또한 메인제어부(8)는 제2 검출부(7)로부터 입력된 전압 및 전류를 3상 좌표계의 무효전력분과 유효전력분인 d-q축 좌표계로 변환하여 벡터 제어한다. 즉 초기 과도상태에서 d축 및 q축 지령치 성분은 서로 간섭항으로 적용되며, 무효전력분인 d축 지령값이 '0' 성분이 되도록 제어한다.
즉 메인제어부(8)는 검출된 PWM 제어신호를 IPM 제어보드(10)로 입력하여 3상 인버터(6)에서 DC 전압을 3상 AC 전압으로 변환하여 계통이나 독립부하에 최대 전력을 전달하도록 한다.
도 6은 도 2의 블레이드 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 6의 블레이드 제어부(13)는 제어모듈(301)과, 제1 비교모듈(303), 제2 비교모듈(305), 판단모듈(307)이루어진다.
제어모듈(301)은 메인제어부(8)의 Operating system이며, 제어대상(303), (305), (307)들을 제어한다.
또한 제어모듈(301)은 기 설정된 주기(T2) 마다 제1 비교모듈(303)이 구동하도록 제어한다.
또한 제어모듈(301)은 제1 비교모듈(303)에 의해 발전전력이 '0'일 경우 제2 비교모듈(305)이 구동하도록 제어한다.
또한 제어모듈(301)은 제2 비교모듈(305)에 의해 축전부(11)에 축전된 축전전력이 기 설정된 기동전력 이상일 때 판단모듈(307)이 구동하도록 제어한다.
또한 제어모듈(301)은 판단모듈(307)에 의해 결정된 값에 따라 기 설정된 제1 설정시간(TH1:Threshold1) 동안 축전부(11)로부터 블레이드 구동부(12)로 기동전력이 공급하도록 제어한다. 이때 제1 설정시간(TH1)은 블레이드 구동부(12)로 기동전력이 공급되는 시간으로 정의되고, 기동전력은 블레이드(15)가 회전되지 않은 상태에서 회전하는데 소요되는 최소전력값으로 정의된다. 즉 블레이드(15)는 회전되지 않은 상태일 때 제1 설정시간(TH1) 동안 기동전력을 공급받아 회전하게 된다.
즉 블레이드(15)에 연결되는 영구자석동기발전기(2)는 자석 및 코일 등이 설치되어 자석 및 코일의 자력선에 의한 부하가 작용하기 때문에 블레이드가 최초 기동하기 위해서는 소정의 기동력이 필요하다. 이때 회전이 이루어진 블레이드는 한계치 이상의 풍속에서는 지속적으로 회전이 이루어지게 된다. 즉 본 발명은 블레이드가 회전하지 않은 상태일 때 주기(T2)적으로 기동전력을 공급함으로써 전력효율을 현저히 높일 수 있다.
제1 비교모듈(303)은 제어모듈(301)의 제어에 따라 기 설정된 주기(T2) 마다 제1 검출부(4)에 의해 검출된 발전전력이 '0'인지를 비교하며, 만약 발전전력이 '0'이 아니면 동작을 정지하고, 만약 발전전력이 '0'이면 제2 비교모듈(305)이 구동된다. 이때 발전전력이 '0'이라는 것은 블레이드(15)가 회전되지 않은 상태라는 것을 의미한다.
제2 비교모듈(305)은 제1 비교모듈(303)에 의해 발전전력이 '0'일 때 구동되며, 축전부(11)에 축전된 축전전력이 기 설정된 기동전력 이상인지를 비교한다.
또한 제2 비교모듈(305)은 만약 축전전력이 기동전력 미만이면 동작을 정지하고, 만약 축전전력이 기동전력 이상이면 제1 판단모듈(303)이 구동된다.
판단모듈(307)은 제2 비교모듈(305)에 의해 축전전력이 기동전력 이상일 때 구동되며, 축전부(11)로부터 블레이드 구동부(12)로 기 설정된 제1 설정시간(TH1) 동안 기동전력이 공급되도록 판단하고, 제어모듈(301)에 의해 블레이드 구동부(12)는 기동전력을 공급받는다.
1:풍력발전 시스템 2:발전기 3:3상 정류기
4:제1 검출부 5:DC-DC 부스터 컨버터
6:3상 인버터 7:제2 검출부 8:메인제어부
9:IGBT 보드 10:IPM 보드 11:축전부
12:블레이드 구동부 13:블레이드 제어부
15:블레이드

Claims (5)

  1. 블레이드의 회전력을 전기에너지로 변환하는 발전기와, 상기 발전기의 전력값인 발전전력을 검출하는 제1 검출부와, 상기 발전기에서 발생된 전력을 제어하여 최대 전류 지령치를 결정하는 메인제어부로 이루어지는 전력변환부;
    상기 메인제어부에 의해 제어된 전력인 가공전력의 잉여전력을 충전하는 충전부;
    전력을 공급받으면 상기 블레이드를 구동시키는 블레이드 구동부;
    상기 제1 검출부에서 검출된 발전전력이 '0'인지를 비교하는 제1 비교모듈과, 상기 제1 비교모듈에 의해 상기 발전전력이 '0'일 때 구동되어 상기 블레이드가 정지 상태에서 회전하는데 소요되는 최소 전력값인 기동전력이 상기 충전부에서 상기 블레이드 구동부로 공급되도록 제어하는 제어모듈로 이루어지는 블레이드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 전력변환부는
    상기 발전기에 의해 발전된 3상 교류를 3상 직류로 변환하는 3상 정류기;
    상기 3상 정류기에서 변환된 3상 직류를 상기 메인제어부에 의해 검출된 상기 최대 전류 지령치에 대응하여 일정하게 유지시키는 DC-DC 부스트 컨버터;
    상기 DC-DC 부스트 컨버터에서 유지된 직류를 3상 교류로 변환하는 3상 인버터;
    상기 DC-DC 부스트 컨버터의 출력 전류 및 전압을 검출하는 제2 검출부를 포함하고,
    상기 메인제어부는 상기 제2 검출부로부터 검출된 전압 및 전류로 상기 3상 인버터를 제어하며, 기 설정된 주기(T1) 마다 상기 제1 검출기로부터 발전 전압 및 전류를 검출하며, 검출된 발전 전압이 기 설정된 최소전압 이상이면 발전 전력을 부하나 계통으로 전달하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.
  3. 청구항 제2항에 있어서, 상기 메인제어부는 상기 발전 전압이 상기 최소 전압 이상이면 회전자 각속도 별로 선간전압, 선간전류 및 최대 전류 지령치들이 저장된 최대전력 검출 테이블을 활용하여 상기 발전 전압 및 전류에 대응되는 최대 전류 지령치를 선정한 후 현재 전력이 이전 전력 이상인지를 비교하여 상기 현재 전력이 상기 이전 전력보다 크면 상기 최대 전류 지령치를 증가하고, 상기 현재 전력이 이전 전력 미만이면 상기 최대 전류 지령치를 감소하여 연산을 수행한 최대 전류 지령치를 비례 적분제어기로 펄스폭 변조제어하여 상기 펄스폭 변조된 제어신호를 IGBT 제어보드를 통해 상기 DC-DC 부스트 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.
  4. 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 제어부는
    상기 제1 비교모듈에 의해 상기 발전전력이 '0'일 때 구동되어 상기 축전부의 축전전력이 상기 기동전력 이상인지를 비교하는 제2 비교모듈을 더 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 제2 비교모듈에 의해 상기 축전전력이 상기 기동전력 이상일 때 상기 기동전력이 상기 블레이드 구동부로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.
  5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 제어모듈은 상기 기동전력이 기 설정된 설정시간(TH1) 동안만 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180469A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Toshiba Eng Co Ltd 発電装置
KR20130103909A (ko) * 2012-03-12 2013-09-25 하이테콤시스템(주) 풍력발전시스템의 센서리스형 엠피피티 제어를 적용한 전력변환장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004180469A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Toshiba Eng Co Ltd 発電装置
KR20130103909A (ko) * 2012-03-12 2013-09-25 하이테콤시스템(주) 풍력발전시스템의 센서리스형 엠피피티 제어를 적용한 전력변환장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109185053A (zh) * 2018-08-10 2019-01-11 无锡曼克斯电子科技有限公司 一种风力发电机低风速发电算法和实现方法、及其控制器
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