KR20160050688A - Current control method for wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력발전장치의 전류제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력대 전압의 기울기를 이용하는 MPPT(Maximum Power Pint Trace) 추종 방식을 이용하여 풍력발전기의 최대 출력을 빠르게 추종하면서도 환경 변화에 의한 추종속도 저하를 최소화하는 풍력발전장치의 전류제어방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a current control method for a wind power generator, and more particularly to a power control method of a wind power generator, which uses a maximum power trace (MPPT) And to a current control method of a wind power generator that minimizes degradation of follow-up speed.
석탄 또는 석유를 기반으로 하는 에너지원은 필연적으로 환경오염을 유발함은 물론, 자원 고갈이 예측된다. 자원의 고갈과 환경 오염에 대한 대안으로서, 풍력발전, 태양열 발전, 및 조력 발전과 같은 친환경 발전방법이 대두되고 있는데, 이들 친환경 발전방법은 주변 환경, 예컨대 바람의 세기, 태양 광의 조사 시간대 및 조수 차의 변화에 따라 전력 생산량에 편차가 있으며, 출력되는 전압과 전류의 곱인 전력의 최대값이 최대전압과 일치하지 않으므로 전류제어를 통해 계통에 전력을 전달해야 할 필요가 있다.
Energy sources based on coal or oil will inevitably lead to environmental pollution as well as resource depletion. As an alternative to resource depletion and environmental pollution, eco-friendly power generation methods such as wind power generation, solar power generation, and tidal power generation have emerged. These eco-friendly power generation methods are based on the surrounding environment such as wind intensity, And the maximum value of the power, which is the product of the output voltage and the current, does not coincide with the maximum voltage, it is necessary to transmit the power to the system through the current control.
이에 따라, 친환경 발전방법에서 발전기가 최대 전력점(전력의 최대 출력점)을 지향하도록 하는 제어방식들이 제안되어 왔다. 대표적으로, MPPT(Maximum Power Point Trace) 제어 방식의 하나로서, IncCond 제어방법 및 P&O 제어방법이 제시되어 왔는데, IncCond 제어방법은 발전기의 출력 컨덕턴스와, 환경 변화에 따른 증가분 컨덕턴스를 참조하여 발전기가 최대 전력점을 추종하도록 제어하는 방법으로서, 환경 변화에 대해 빠른 응답성을 가지는 반면, 컨덕턴스 및 증가분 컨덕턴스 계산에 많은 시간이 소요되어, 고성능의 프로세서 및 이를 포함하는 시스템을 요구하고, 이는 단가상승으로 이어져 보급에 애로점이 있다. 또한, IncCond 제어방법은 컨덕턴스의 변화량을 이용하여 최대 전력점을 추종하므로, 태양광 발전방법에 적용하기에는 용이하나, 풍력 발전방식에 적합하지 않은 면이 있다.Accordingly, in the eco-friendly power generation method, control methods have been proposed in which the generator is directed to the maximum power point (the maximum output point of the power). The IncCond control method and the P & O control method have been proposed as one of the MPPT (Maximum Power Point Trace) control methods. The IncCond control method refers to the output conductance of the generator and the increase conductance according to the environment change, A method for controlling a power point to follow, which requires a high-performance processor and a system including the same, which requires a large amount of time to calculate conductance and incremental conductance, while having quick response to environmental changes, There is a difficulty in spreading. IncCond control method is easy to apply to solar power generation method because it follows maximum power point by using variation of conductance, but it is not suitable for wind power generation system.
P&O 제어방법은 발전기가 최대 출력점을 추종하도록 하기 위해, 발전기에서 출력되는 출력전력과 출력전압을 측정하고, 출력전력과 출력전압이 미리 설정된 기준값에 도달하도록 제어신호를 피드백하는 제어방법에 대응한다. P&O 제어방법은 제어방법은 간단하여 보급에 용이한 반면, 변동이 심한 출력전력과 출력전압을 기반으로 하므로 출력전력과 출력전압에 대한 평균값을 이용하는 경향이 있으며, 이러한 특징에 따라, 환경변화에 대한 응답속도가 빠르지 않은 면이 있다.The P & O control method corresponds to a control method of measuring the output power and output voltage output from the generator and feeding back the control signal so that the output power and the output voltage reach a predetermined reference value in order to allow the generator to follow the maximum output point . The P & O control method tends to use the mean value of the output power and the output voltage because the control method is simple and easy to supply, but it is based on the fluctuating output power and the output voltage. According to this characteristic, There are some cases where the response speed is not fast.
이에 대해, 한국공개특허 10-2013-0079846은 MPPT 제어를 통해 최대 전력점을 추종하는 최대전력 추종장치를 제안한 바 있다. MPPT 제어는 출력 전력을 증감하여 최대 전압과 최대 전력이 매칭되는 최대 출력점을 추종하도록 한다. 그러나, 공개특허 10-2013-0079846은 출력 전력과 출력 전압이 최대 출력에 대응하는 정보에 의존하며, 최대 출력점이 올바른 값인가를 판단하는 것이 주요 요지로서 태양의 위치나 태양광의 조사량에 따라 산출되는 최대 전력점을 조회하거나 재산출하여 발전기의 출력이 최대 출력점을 추종하도록 하고 있다. 이러한 최대 출력점 획득 및 이용 방법은 풍향과 풍량이 수시로 변경되는 풍력발전장치에는 그대로 적용하는데 어려움이 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0079846 has proposed a maximum power follower that follows a maximum power point through MPPT control. The MPPT control increases or decreases the output power so as to follow the maximum output point at which the maximum voltage and the maximum power match. However, in the patent document 10-2013-0079846, it is determined that the output power and the output voltage depend on the information corresponding to the maximum output, and it is determined that the maximum output point is the correct value, which is calculated according to the position of the sun or the dose of sunlight The maximum power point is inquired or re-calculated so that the output of the generator follows the maximum output point. Such a method of acquiring and using a maximum output point is difficult to apply to a wind power generation apparatus in which the wind direction and the wind amount are changed from time to time.
본 발명의 목적은 풍력 발전기에서 생성되는 각 위상별 전류가 최대전력에 대응하도록 각 위상별 전류를 제어하여 풍력발전기에서 생성되는 전력이 빠르고 정확하게 최대 전력점을 추종하도록 하는 풍력발전장치의 전류제어방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a current control method of a wind power generator which controls a current for each phase so that a current for each phase generated by a wind turbine corresponds to a maximum power so that the power generated by the wind turbine follows a maximum power point accurately .
상기한 목적은 본 발명에 따라, 3상 교류를 생성하는 풍력발전기, 상기 3상 교류를 직류로 변환하는 컨버터 및 상기 컨버터의 직류를 계통 교류로 변환하는 인버터를 구비하는 풍력발전장치의 전류제어방법에 있어서, 컨버터에서 출력되는 컨버터 출력전력을 기준으로, 컨버터 출력전력에 대응하는 각 위상별 지시 전류를 판단하고, 위상별 지시 전류를 추종하도록 컨버터의 출력전류를 PWM 펄스형태의 지령 전류를 이용하여 스위칭 제어하며, 지령 전류는, 3상 교류의 각 위상별로 생성되고, 인버터에서 출력되는 위상별 출력전류를 피드백받아 보정하는 풍력발전장치의 전류제어방법에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a current control method of a wind power generator including a wind power generator for generating three-phase alternating current, a converter for converting the three-phase alternating current into direct current, and an inverter for converting a direct current of the converter into a system ac The output current of the converter is determined by using the command current of the PWM pulse type so that the command current for each phase corresponding to the converter output power is determined on the basis of the converter output power outputted from the converter, And the command current is generated for each phase of the three-phase alternating current, and is corrected by feedback of the phase-by-phase output current output from the inverter.
본 발명에 따르면, 풍력발전기에서 출력되는 출력전력의 전압과 전류를 이용하여 각 위상(3상)별 지시 전류와 지령 전류를 판단하고, 지시 전류와 지령 전류에 의해 제어되는 출력 전류 사이의 편차를 감소시켜 풍력발전기의 최대 전력점을 빠르고 정확하게 추종할 수 있도록 한다.According to the present invention, the command current and the command current for each phase (three phases) are determined using the voltage and current of the output power from the wind power generator, and the deviation between the command current and the command current So that the maximum power point of the wind turbine can be followed quickly and accurately.
도 1은 본 발명이 적용되는 풍력 발전장치의 계통 개념도를 도시한다.
도 2는 풍력발전기의 풍속별 출력특성 그래프의 일 예를 도시한다.
도 3은 실시예에 따른 지시 전류를 이용하여 지령 전류를 생성하는 방법에 대한 개념도를 도시한다.
도 4는 각 위상별로 지령 전류를 생성하는 방법에 대한 개념도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류제어장치 및 이를 포함하는 풍력발전장치에 대한 개념도를 도시한다.
도 6은 실시예에 따른 전류제어장치에서 삼상 전류 각각에 대해 PWM 펄스 형테의 지령 전류를 생성하는 과정에 대한 개념도를 도시한다.
도 7은 도 1 내지 도 6을 통해 설명된 전류제어 방법을 적용한 전류제어장치의 일 예에 따른 블록개념도를 도시한다.
도 8은 이전 주기의 스위칭 정보를 가지고 다음 주기의 스위칭 패턴을 결정하는 도 7의 전류제어장치에 대한 동작 파형도를 도시한다.
도 9는 각 주기에 따른 전압 오차신호에 대한 파형도를 나타낸다.Fig. 1 shows a schematic diagram of a system of a wind power generator to which the present invention is applied.
Fig. 2 shows an example of a graph of the output characteristic of the wind turbine according to the wind speed.
FIG. 3 shows a conceptual diagram of a method of generating a command current using an instruction current according to an embodiment.
FIG. 4 shows a conceptual diagram of a method for generating a command current for each phase.
5 is a conceptual diagram of a current control device and a wind turbine generator including the same according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a conceptual diagram of a process of generating a PWM pulse-shaped command current for each of the three-phase currents in the current control apparatus according to the embodiment.
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a current control apparatus to which the current control method described with reference to FIGS. 1 to 6 is applied.
Fig. 8 shows an operation waveform diagram for the current control device of Fig. 7, which has the switching information of the previous period and determines the switching pattern of the next period.
9 shows waveform diagrams of voltage error signals according to each period.
도 1은 본 발명이 적용되는 풍력 발전장치의 계통 개념도를 도시한다.Fig. 1 shows a schematic diagram of a system of a wind power generator to which the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 풍력 발전장치는, 풍력에 따라 회전하는 블레이드(10)의 회전에 의해 3상 교류전력을 생성하는 발전부(20), 삼상 교류전력을 직류로 변환하는 컨버터(30), 및 컨버터(30)에서 변환된 직류를 계통에서 요구하는 계통의 교류로 변환하는 인버터(40)를 포함하여 구성될 수 있다. 풍력 발전장치는 3상 교류 - 직류 - 계통의 교류로 변환하는 과정을 통해 계통에 전력을 전달하며, 컨버터(30) 및 인버터(40)에서는 3상에 대한 전압과 전류가 생성된다. 풍력 발전장치는 도 2에 도시된 바와 같이 풍속에 비례하여 출력 전력이 증가하다가 풍속이 일정 속도(예컨대 12m/s)를 넘으면 출력 전력이 증가하지 않고 포화상태가 된다. 또한, 출력 전력의 전압과 전류가 동 위상을 이루지 않으므로 발전부(20)에서 출력되는 삼상 전류(ia, ib, ic)의 최대일 때와 최대출력이 발생하는 시점은 일치하지 않는다. 따라서, 출력전력이 최대전력이 되려면, 전압과 전류의 승산 값이 최대인 전압 값과 전류 값이 요구되며, 이때의 전류 값을 "지시 전류"라 한다. 지시 전류는 블레이드(10)와 발전부(20)의 특성에 따라 결정되므로 설계단계 또는 시운전 단계에서 ia, ib, ic에 대한 지시 전류는 사전에 그 값이 결정될 수 있다.Referring to FIG. 1, a wind turbine generator according to the present invention includes a
컨버터(30)는 발전부(20)의 출력전력이 최대전력을 추종하도록 발전부(20)의 출력전류를 제어하며, 출력전류의 제어를 위해, PLL 제어를 수행하여 인버터(40)로 제공되는 각 위상별 출력전류를 증감하고, 이를 통해 인버터(40)의 출력전력이 최대 전력점을 추종하도록 한다. 이때, 지시 전류는 발전부(20)에서 출력되는 출력전력의 전압에 따라 증감될 수 있다.The
이러한 전류제어 방법을 컨버터(30)에 적용하기 위해, 실시예에 따른 전류제어장치는 발전부(20)에서 생성되는 출력전력을 검출하고, 출력전력의 출력전압을 검출 후, 출력전압에 따른 지시 전류를 판단한다.In order to apply the current control method to the
이후, 인버터(40)에서 컨버터(30)로 제공되는 출력전류를 검출 후, 검출된 출력전류가 지시 전류를 추종하도록 PLL(Phase Locked Loop) 제어를 수행하여 발전부(20)의 출력전압에 따라 컨버터(30)의 출력전력이 최대가 되도록 하는데 그 특징이 있다. 이는 도 3과 도 4를 함께 참조하여 설명하도록 한다.Thereafter, the
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 지시 전류를 이용하여 지령 전류를 생성하는 방법에 대한 개념도를 도시한다.Referring to FIG. 3, there is shown a conceptual diagram of a method of generating a command current using an instruction current according to an embodiment.
먼저, 도 3은 출력전력(P_real)과 최대전력 추종을 위한 지시전력(P_ref)을 비교한 결과를 PI 제어기(52)에 인가하여 연산하는 일 예를 도시한다.3 shows an example in which the
비교기(51)는 발전부(20)의 출력전력(P_real)과 출력전력(P_real)이 최대전력을 추종하기 위한 지시전력(P_ref) 사이의 차이를 산출하고, 산출된 차 전력을 PI 제어기(52)로 제공한다. The
이때, 비교기(51)는 블레이드(10)를 회전시키는 풍속에 따라 결정되는 최대전력을 지시전력(P-ref)으로 설정하고, 발전부(20)에서 출력되는 실제 출력을 출력전력(P_real)로 설정하여 차 전력을 산출할 수 있다. At this time, the
본 실시예에서, 최대 전력은, 블레이드(10)를 회전시키는 풍량에 따라 결정되는 것으로서, 발전부(20) 자체가 출력 가능한 최대치를 의미하는 것이 아니며, 풍속에 따라 결정되는 것임을 밝혀둔다. 예컨대, 풍속이 10m/s인 경우, 발전부(20)에서 기대할 수 있는 최대 출력은 350kW 전후가 되고, 비교기(51)로 인가되는 지시 전력(P_ref) 또한 350kW에 대응하는 것이다. In the present embodiment, it is found that the maximum power is determined according to the air volume for rotating the
또한, 지시 전류는 350kW일 때의 각 위상별 전류 값에 대응한다. 즉, 지시 전력, 지시 전류는 풍속에 따라 결정되는 것으로서, 발전부(20)나 블레이드(10)의 기종에 따라 결정되는 것이 아니다. 이러한 사항은 본 명세서 전반에 걸쳐 동일하게 적용됨을 미리 밝혀둔다.Further, the instruction current corresponds to the current value for each phase at 350 kW. That is, the indicated power and the indicated current are determined in accordance with the wind speed, and are not determined depending on the type of the
비교기(51)로 인가되는 출력전력(P_real)은 발전부(20)에서 출력되는 실제 출력전력에 대응하며, 지시전력(P_ref)은 풍속에 따라 발전부(20)에서 출력 가능한 최대 전력에 대응한다. PI 제어기(52)는 출력전력(P_real)과 지시전력(P_ref)의 차 전력, 및 출력전력(P_real)의 전압을 참조하여 지령 전류를 생성할 수 있는데, 여기서 지령 전류는 출력전력(P_real)을 최대값으로 증가시키기 위한 제어신호이며, PWM(Pulse Width Modulation) 펄스의 형태를 가질 수 있다. 컨버터(30)가 3상 교류를 직류로 변환할 때, 전자식 스위칭 소자를 이용한 스위칭 제어가 요구되며, 지령 전류는 스위칭 소자를 온-오프 제어하기 위한 제어 펄스의 형태로 구현될 수 있다. The output power P_real applied to the
지령 전류는 발전부(20)에서 출력되는 3상 전류에 맞추어 3개가 생성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 지령 전류는 각 위상별로 c_ia, c_ib 및 c_ic로 생성되고, 출력 형태는 PWM 펄스의 형태를 가지며, PWM 펄스를 이용하여 전류 출력값을 온-오프 스위칭하여 컨버터(30)가 전류 출력값을 증감할 수 있도록 한다.Three command currents can be generated in accordance with the three-phase current output from the
컨버터(30)의 전류 출력값이 적을 경우, 지령 전류는 듀티 비(Duty Ratio)가 큰 PWM 펄스를 생성하여 전류 출력값을 증가시키고, 반대의 경우는 듀티 비를 낮추어 전류 출력값을 감소시킬 수 있다. 이때, 실시예에 따른 전류제어장치는 통상적인 PLL 제어방법에 따라 피드백되는 이득을 증감하는 대신, |최대전력 - 지시전력|의 편차에 따라 컨버터(30)의 출력전류를 직접적으로 증감하는 방식이 이용되는 점에서 종래의 PLL 제어방법과 차별된다. |최대전력 - 지시전력|의 편차, 및 출력전압을 고려하여 전류 증감분을 컨버터(30)의 스위칭 신호로 변환하여 공급하고, 컨버터(30)는 |최대전력 - 지시전력|의 차를 "0"으로 수렴하기 위한 PWM 펄스를 생성하여 컨버터(30)의 출력전류를 증감할 수 있다.When the current output value of the
통상의 PI 제어기가 컨버터(30)에 적용될 경우, 컨버터(30)에서 스위칭 주파수의 주파수 안정성을 위해, 비례 이득(Proportional gain)을 낮추는 경향이 있는데, 이 경우, 응답 속도가 떨어지는 단점이 있다. 그러나, 실시예에 따른 전류제어장치는 PI 제어기(52)에서 전류 증감을 위한 제어량이 산출되면, 제어량에 대응하는 PWM 펄스를 생성하고, 생성된 PWM 펄스로 컨버터(30)의 스위칭 제어를 수행함으로써, PI 제어기(52)의 응답 특성을 개선할 수 있다.When a conventional PI controller is applied to the
실시예에 따른 전류제어장치는 컨버터(30)에 내장되거나, 컨버터(30)와는 별개로 형성될 수 있으며, 컨버터(30)와 별개로 형성되는 경우, 컨버터(30)와 신호를 주고 받는 개별 장치로 구현될 수도 있다. 다만, 실시예에 대한 이해를 돕기 위해, 도 5를 참조하여 전류제어장치가 컨버터(30)와 개별 형성되는 일 예를 예시하고자 한다.
The current control device according to the embodiment may be built in the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류제어장치 및 이를 포함하는 풍력발전장치에 대한 개념도를 도시한다.5 is a conceptual diagram of a current control device and a wind turbine generator including the same according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 풍력발전장치는 컨버터(30), 인버터(40) 및 전류제어장치(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 컨버터(30)는 발전부(20)에서 출력되는 3상 교류를 정류하여 직류를 생성하며, 전류제어장치(100)의 PWM 제어에 의해 출력전류가 증감되는 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 이때, 컨버터(30)는 발전부(20)에서 출력되는 3상 교류를 정류하여 직류를 생성하여 인버터(40)로 제공하는데, 인버터(40)가 재차 삼상의 교류를 생성할 수 있다. 컨버터(30)에는 전류제어장치(100)에서 제공되는 PWM 펄스에 응답하여 출력전류를 스위칭하여 직류에 대한 전류를 증감할 수 있다. 이때, 전류제어장치(100)에서 컨버터(30)로 제공하는 PWM 펄스에 따라 삼상 전류 각각에 대한 출력전류가 온-오프되며, 온-오프 제어되는 전류의 평균값은 PWM 펄스의 듀티 비(Duty Ratio)가 높을수록 크고, 듀티 비가 낮을수록 작아질 수 있다.Referring to FIG. 5, the wind turbine generator according to the embodiment may include a
바람직하게는 전류제어장치(100)는 제어값 획득부(100a), 지령값 산출부(100b) 및 피드백 제어부(100c)를 포함하여 구성될 수 있다.Preferably, the
제어값 획득부(100a)는 삼상 전류(Ia, Ib, Ic) 각각에 대한 출력전력, 출력전압, 출력전류 및 풍속에 대한 정보를 제어값으로서 획득한다. 획득한 제어값은 지령값 산출부(100b)로 제공되며, 지령값 산출부(100b)는 풍속에 따른 최대전력점의 지시 전류 및 지시 전력에 대한 기준데이터를 이용하여 최대출력을 위한 지령 전류를 산출할 수 있다. 산출된 지령 전류는 피드백 제어부(100c)로 제공되고, 피드백 제어부(100c)는 지령 전류에 따라 PWM 펄스를 생성하여 스위칭 제어부(32)로 제공하며, 인버터(40)에서 출력되는 회송 전류값(IF)과 지시 전류를 비교하여 오차를 판단하고, 판단된 오차를 토대로 PLL 제어를 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 지시 전류는 최대전력일 때의 전류값을 나타내며, 지시 전류 및 지시 전류일 때의 최대전력에 대한 데이터는 지령값 산출부(100b)에 마련되어 이용될 수 있다.The control
도 6은 실시예에 따른 전류제어장치(100)에서 삼상 전류 각각에 대해 PWM 펄스 형테의 지령 전류를 생성하는 과정에 대한 개념도를 도시한다.FIG. 6 shows a conceptual diagram of a process of generating a PWM pulse-shaped command current for each of the three-phase currents in the
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 전류제어장치(100)는 각 위상별 PI 제어기(52, 53, 54)에서 각 위상별 지령 전류(c-ia, c-ib, c-ic)를 생성하고 생성된 지령 전류는 각각의 위상에 대응하는 비교기(61, 62, 63)에서 인버터(40)의 회송 전류값(IF)과 각 위상별로 비교하여 전류 오차(Difference)를 산출하며, 위상별로 산출된 전류 오차만큼 출력전류를 증가 또는 감소시키기 위한 PWM 신호를 생성하게 된다.6, the
예컨대, 3상 전류가 각각 A, B, C 상이라고 할 때, 하나의 전류 오차 신호(I*)를 이용하여 3개의 지령 전류(A상 PWM 신호, B상 PWM 신호, C상 PWM 신호)를 생성할 수 있다.For example, when three phase currents are A, B, and C phases, three command currents (A phase PWM signal, B phase PWM signal, C phase PWM signal) are calculated using one current error signal I * Can be generated.
각 위상별 삼상 전류(ia, ib, ic)가 동일 시점에 파형을 생성하지 않고, 순차로 생성되므로 각 위상별 전압과 전류의 크기는 유사하되, 삼상 전류(ia, ib, ic)의 파형은 시간차를 두고 형성되어야 한다. 그러나, 각 위상별 전류값은 상호 편차를 가질 수 있으므로, 풍속에 따른 최대 전력이 유지되도록 하기 위해서는 각 위상별로 출력되는 출력 전류가 최대 전력을 추종하도록 설정되어야 하고, 이를 위해, 실시예에 따른 PI 제어기(61, 62, 63)는 각 위상별 전류(ia, ib, ic)를 개별 제어하게 된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 전류제어장치는 A상 PWM 신호, B상 PWM 신호 및 C상 PWM 신호를 개별적으로 생성한다.
Since the three-phase currents (ia, ib, ic) for each phase do not generate a waveform at the same time and are generated sequentially, the magnitudes of voltage and current for each phase are similar, Should be formed with a time lag. However, since the current values of the respective phases may have mutual deviations, in order to maintain the maximum power according to the wind speed, the output currents output for the respective phases must be set so as to follow the maximum power. For this purpose, The
도 7은 도 1 내지 도 6을 통해 설명된 전류제어 방법을 적용한 전류제어장치의 일 예에 따른 블록개념도를 도시한다. 도 7에 대한 설명은 도 1 내지 도 6을 함께 참조하여 설명하도록 한다.FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a current control apparatus to which the current control method described with reference to FIGS. 1 to 6 is applied. 7 will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
먼저, 실시예에서 언급되는 전류 오차신호(es)는 양(+)의 방향 값이면 "1"이고, 음(-)의 방향 값이면 "0"에 해당하며, 지령 전류와 인버터(40)에서 출력되는 출력전력의 실제전류 사이의 오차로서, 1과 0으로 구성되는 디지털 신호에 해당한다. 즉, 전류 오차신호(es)가 "1"이면 전류 오차가 양(+)의 값을 갖고, 전류 오차신호(es)가 "0"이면 전류 오차가 음(-)의 값임을 나타낸다. 비교기(122)의 출력신호 "S"는 스위칭신호로서, PWM 펄스의 형태로 출력될 수 있다.First, the current error signal es referred to in the embodiment corresponds to " 1 "if the direction value is positive (+) and corresponds to" 0 & The error between the actual output current and the output current corresponds to a digital signal composed of 1 and 0. That is, when the current error signal es is "1", the current error has a positive value, and when the current error signal es is "0", the current error is a negative value. The output signal "S" of the
도 6을 통해 설명된 전류 오차신호(es)는 각 적분기(104, 108, 113 및 118)에 인가되는데, 이때, 적분기(104, 108)에는 비 반전되는 전류 오차신호(es)가 인가되고, 적분기(113, 118)에는 인버터(111)에 의해 반전된 전류 오차신호(/es)가 인가된다. 이에 따라, 비교기(116)는,The current error signal es described with reference to Figure 6 is applied to each of the integrators 104,108, 113 and 118 at which time a non-inverting current error signal es is applied to the integrator 104,108, The inverted current error signal / es is applied to the
1) 적분기(108) 및 램프 생성기(110)를 통해 획득되는 램프 파형(Ta-Ramp)을 입력받고,1) receives the ramp waveform (Ta-Ramp) obtained through the
2) 적분기(112) 및 램프 생성기(115)를 통해 획득되는 램프 파형(TB-Ramp)을 입력받아 비교할 수 있다. 도 8에 도시된 램프 파형(Ramp) 파형과 같이, 전류 오차신호(es)가 양(+)의 값을 가질 때에는 램프 파형(Ramp)의 파형이 단조 증가하고, 반대의 경우 단조 감소하는 것을 볼 수 있다. 한편, 적분기(104)와 적분기(118)는 각각 비 반전된 전류 오차신호(es)와 반전된 전류 오차신호(/es)를 적분하여 시간을 계수하고, 계수된 시간들은 비교기(121)에서 비교되어 파형(Ex)을 획득한다. 2) the lamp waveform (TB-Ramp) obtained through the integrator 112 and the
비교기(122)는 반전 단자로 비교기(116)의 출력 파형(Ramp)을 입력받고, 비 반전 단자로는 비교기(121)의 시간 계수값을 입력받아 비교하여 "0" 또는 "1"의 형태를 갖는 펄스를 생성하며, 생성된 펄스는 PWM 펄스로서 컨버터(20)의 전류 스위칭을 제어하게 된다. The
한편, 도 8에서 파형(G1)은 인버터(40)의 출력전압(인덕터에 흐르는 리플전압)을 측정하여 기준전류신호와 비교하는 파형에 대응한다. Ta와 Tb는 es가 1일 때 와 0일 때의 시간을 나타내는 것으로 아날로그 회로에서는 적분, 디지털 회로에서는 카운터로서 램프 파형을 만들어 낸다. Tar은 es가 1일 때, 스위치 s가 턴 오프 될 때까지의 시간을 나타내며, 아래의 수학식 1의 연산을 통해 다음 주기의 Tar1을 결정할 수 있다. 8, the waveform G1 corresponds to a waveform for measuring the output voltage (ripple voltage flowing through the inductor) of the
여기서, * 는 목표 값, # 는 계산된 값, ^ 는 측정한 값을 나타낸다. Here, * denotes a target value, # denotes a calculated value, and ^ denotes a measured value.
또한, 전압 에러 신호(es)는 지령전압과 실제전압의 오차정보로 1과 0으로 구성되는 디지털 신호이며 S는 스위칭 신호이다. 여기서, The voltage error signal (es) is a digital signal composed of 1 and 0 as error information between the command voltage and the actual voltage, and S is a switching signal. here,
참조부호 110 : Ta에 비례한 기울기를 갖는 ramp 파형을 생성하는 적분기,110: an integrator for generating a ramp waveform having a slope proportional to Ta,
참조부호 115 : Tb에 비례한 기울기를 갖는 ramp 파형을 생성하는 적분기,115: an integrator for generating a ramp waveform having a slope proportional to Tb,
참조부호 105 : es가 1이고 s가 1일 때의 시간을 만드는적분기(또는 counter) 및105: an integrator (or counter) that makes time when es is 1 and s is 1, and
참조부호 120 : es가 0이고 s가 0일 때의 시간을 만드는 적분기(또는 counter)에 대응한다.Reference numeral 120: corresponds to an integrator (or counter) that makes time when es is 0 and s is zero.
Tbf는 es가 0일 때, 스위치 s가 턴 온 될 때까지의 시간을 나타내며 이는 표 1의 (b)의 연산으로 다음주기의 T#bf1을 결정하게 된다. 이렇게 만들어진 신호를 이용하여 비교기(122)는 출력신호 Ex을 만들어 내고 다음 주기의 Ta1과 Tb1의 비교를 통하여 다음 주기 스위칭 시퀀스를 결정하게 된다.Tbf represents the time until switch s turns on when es is 0, which determines T # bf1 of the next cycle by the operation of Table 1 (b). Using the thus generated signal, the
10 : 블레이드 20 : 발전부
30 : 컨버터 40 : 인버터
100 : 전류제어장치10: blade 20:
30: converter 40: inverter
100: current control device
Claims (5)
상기 컨버터에서 출력되는 컨버터 출력전력을 기준으로, 상기 컨버터 출력전력에 대응하는 각 위상별 지시 전류를 판단하고,
상기 위상별 지시 전류를 추종하도록 상기 컨버터의 출력전류를 PWM 펄스형태의 지령 전류를 이용하여 스위칭 제어하며,
상기 지령 전류는, 상기 3상 교류의 각 위상별로 생성되고, 상기 인버터에서 출력되는 상기 위상별 출력전류를 피드백받아 보정하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치의 전류제어방법.1. A current control method for a wind power generator having a wind power generator for generating three-phase alternating current, a converter for converting the three-phase alternating current into a direct current, and an inverter for converting a direct current of the converter into a system ac,
Determining a direct current for each phase corresponding to the converter output power based on a converter output power output from the converter,
Controls the output current of the converter so as to follow the phase-by-phase command current by using a PWM pulse-type command current,
Wherein the command current is generated for each phase of the three-phase alternating current, and corrects the phase-by-phase output current output from the inverter by feedback.
상기 지시 전류는,
상기 컨버터 출력전력별로 마련되고,
상기 컨버터 출력전력에 대해 각 위상별로 마련되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치의 전류제어방법.The method according to claim 1,
The indication current
Wherein the converter is provided for each of the converter output powers,
Wherein the converter is provided for each phase with respect to the converter output power.
상기 지령 전류는,
상기 컨버터에서 출력되는 전류 량을 스위칭 제어하여 상기 컨버터의 최대 전력점을 추종토록 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치의 전류제어방법.The method according to claim 1,
The command current
Wherein the controller controls the switching of the amount of current output from the converter so as to follow the maximum power point of the converter.
상기 지령 전류는,
상기 각 위상에 따라 개별 생성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치의 전류제어방법.The method according to claim 1,
The command current
Wherein the currents are individually generated according to the respective phases.
상기 지령 전류는,
상기 인버터의 인버터 출력전력과 상기 컨버터 출력전력을 통해 각각에 대한 출력전류를 획득하고,
획득된 출력전류와 상기 각 위상별 지령 전류의 추종치와의 편차를 산출하여 PLL(Phase Locked Loop) 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치의 전류제어방법.The method according to claim 1,
The command current
Obtaining an output current for each of the inverter output power of the inverter and the converter output power,
And a PLL (Phase Locked Loop) control is performed by calculating a deviation between the obtained output current and the follow-up value of the command current for each phase.
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