WO2017171182A1

WO2017171182A1 - 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치 및 컨버터 제어 장치, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치 및 스위칭 소자 모듈 제어 장치

Info

Publication number: WO2017171182A1
Application number: PCT/KR2016/012832
Authority: WO
Inventors: 이상회; 이정훈
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2017-10-05
Also published as: EP3226399A1; EP3226399B1; US20170284367A1; US10669989B2

Abstract

본 발명은 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치, 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치에 관한 것이다. 자세하게는 계통으로 출력되는 전력이 증가함에 따라 컨버터를 순차적으로 구동시키고, 계통으로 출력되는 전력이 감소함에 따라 컨버터의 구동을 순차적으로 중지시켜서 현재 계통 출력에 따라 구동시키는 기술과, 자세하게는 풍력 발전 시스템이 포함하는 병렬 연결된 복수의 컨버터 각각의 구동 시간을 동일하게 하여 컨버터의 수명을 최대화할 수 있는 기술과, 자세하게는 컨버터의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈을 하나씩 구동시키고, 컨버터의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 하나씩 중지시켜서 현재 컨버터에서 출력되는 전력의 크기에 따라 스위칭 소자 모듈을 구동시키는 기술과, 자세하게는 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시점을 달리하여 컨버터가 생성하는 교류 전류에 포함된 고조파 성분을 최소화하는 기술이 개시된다.

Description

풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치 및 컨버터 제어 장치, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치 및 스위칭 소자 모듈 제어 장치

풍력 발전기는 바람이 가진 운동에너지를 블레이드 회전에 의한 기계적인 에너지로 변환시킨다. 변환된 기계적인 에너지는 발전기를 통하여 전기 에너지로 변환된다.

풍력 발전기의 발전기와 계통 사이에 존재하는 컨버터는 단 하나의 스위칭 소자 모듈을 포함하였다. 바람이 불면, 풍력 발전기 시스템의 블레이드는 회전 하게 되고, 블레이드의 회전에 따른 운동에너지는 발전기를 통해 전기 에너지로 변환된다. 발전기가 변환하여 생성한 전기 에너지는 교류 전력으로 전술한 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈에 의해 직류로 변환되고, 다시 계통 방향으로 공급될 교류로 변환된다.

종래에는 바람이 아무리 조금 불더라도, 복수의 컨버터는 모두 작동하여 풍속에 따라 계통이 출력하는 전력 대비 컨버터의 소모 전력의 효율이 낮았다.

계통으로 출력되는 전력의 대소에 따라서 복수의 컨버터의 일부만 동작 시키거나 모든 컨버터를 동작시켜서 풍속에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 필요가 있다.

아울러, 풍력 발전기의 발전기와 계통 사이에는 복수의 컨버터가 존재할 수 있다. 바람이 불면, 풍력 발전기의 블레이드는 회전 하게 되고, 블레이드의 회전에 따른 운동에너지는 발전기를 통해 전기 에너지로 변환된다. 발전기가 변환하여 생성한 전기 에너지는 교류 전력으로 전술한 컨버터에 의해 직류로 변환되고, 다시 계통 방향으로 공급될 교류로 변환된다.

전술한 과정에 따라, 바람이 불면 복수의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터는 구동해야 하는데, 종래에는 항상 최초로 구동되는 컨버터가 정해져 있었다. 풍속이 커짐에 따라 발전기가 큰 용량의 전력을 생성하지 않는 한 항상 복수의 컨버터 중 하나의 컨버터만 구동되어, 빈번하게 구동되는 컨버터의 수명이 단축되는 문제가 있다.

또한, 둘 이상의 컨버터 동작해야 하는 상황에서도 고정적으로 정해진 컨버터는 항상 구동되기 때문에, 항상 구동되는 컨버터의 수명이 단축되는 문제도 있다.

아울러, 컨버터가 출력하는 전력의 대소에 따라서 복수의 스위칭 소자 모듈의 일부만 동작 시키거나 모든 스위칭 소자 모듈를 동작시켜서 풍속에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 필요가 있다.

아울러, 전술한 과정에 따라, 바람이 불면 컨버터가 포함하는 단 하나의 스위칭 소자 모듈은 구동해야 한다.

이 경우, 펄스 폭 제어 방식으로 구동되는 스위칭 소자 모듈이 오프 되어 있는 경우에는 전류가 감소하는데, 컨버터의 출력단에 연결된 필터의 인덕터의 인덕턴스가 크면 전류가 서서히 감소한다. 전류를 서서히 감소시키기 위해 인덕턴스가 큰 인덕터를 사용하면 필터의 크기가 비대해지게 되고 비용 또한 증가한다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 크게 낮추는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소하면 순차적으로 컨버터의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 크게 낮추는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 하나의 과제는 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가함에 따라 다른 하나의 컨버터가 새롭게 구동하는 기준과 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소함에 따라 구동중인 컨버터의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮추는 것이다.

아울러, 제안된 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 병렬 연결된 복수의 컨버터 중 누적 구동 시간이 작은 컨버터부터 구동시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 복수의 컨버터 중 누적 구동 시간이 큰 컨버터부터 구동을 중지시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수의 컨버터 중 설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수의 컨버터 중 설정된 컨버터의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동을 중지시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 누적 구동 시간이 작은 스위칭 소자 모듈부터 구동시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 누적 구동 시간이 큰 스위칭 소자 모듈부터 구동을 중지시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 스위칭 소자 모듈의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동 시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지한 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지 시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지하는 것이다.

아울러, 제안된 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 풍력에 따라 컨버터가 출력하는 출력 전력이 증가하면 순차적으로 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈을 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 크게 낮추는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 풍력에 따라 컨버터가 출력하는 전력이 감소하면 순차적으로 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 크게 낮추는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 하나의 과제는 컨버터가 출력하는 전력이 증가함에 따라 컨버터가 포함하는 다른 하나의 스위칭 소자 모듈이 새롭게 구동하는 기준과 컨버터가 출력하는 전력이 감소함에 따라 구동중인 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮추는 것이다.

아울러, 제안된 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 풍력 발전 시스템의 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 포함하도록 하되, 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시켜 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분을 감소시키는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 풍력 발전 시스템의 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 포함하도록 하되, 복수의 스위칭 소자 모듈을 일정한 위상 차이가 나도록 구동시켜 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분을 감소시키는 것이다.

제안된 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 풍력 발전 시스템의 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 포함하도록 하되, 복수의 스위칭 소자 모듈을 360도에서 하나의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 만큼의 위상 차이 가 나도록 구동시켜 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분을 감소시키는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치는, 발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터를 구동 시키되, 계통의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 구동시키고, 계통의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 하나의 컨버터의 구동을 중지시키는 컨버터 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치는, 상기 컨버터 제어부는 계통의 정격 용량과 컨버터의 개수로부터 컨버터 개당 용량을 산출하는 컨버터 개당 용량 산출부, 산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 수용 용량을 산출하는 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출부, 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 현재 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동 시키는 컨버터 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치는, 상기 컨버터 제어부는 산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량을 산출하는 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출부를 더 포함하고, 컨버터 구동부는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면, 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치는, 상기 컨버터의 구동 수용 용량 비율과 상기 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 서로 다른 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치를 포함하는 풍력 발전 시스템은, AC/DC 컨버터, AC/DC 컨버터와 병렬로 연결된 DC/AC 인버터 및 AC/DC 컨버터와 DC/AC 인버터 사이에 연결된 직류 링크를 포함하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치를 포함하는 풍력 발전 시스템은, 상기 직류 링크는 커패시터인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 발전기와 계통 사이에 병렬로 연결된 복수의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터를 구동시키거나, 설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동시키는 컨버터 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 복수의 컨버터 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 누적 구동 시간 산출부를 더 포함하고, 상기 컨버터 구동부는 복수의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 상기 컨버터 구동부는, 구동중인 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 큰 컨버터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 상기 누적 구동 시간 산출부는, 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동부는, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈을 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈을 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 상기 컨버터 구동부는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 큰 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 복수의 컨버터의 구동 순서를 설정하는 순서 설정부를 더 포함하고, 상기 컨버터 구동부는 복수의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터를 구동시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 상기 순서 설정부는, 구동중인 하나 이상의 컨버터의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동부는, 구동중인 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터의 다음 순번의 컨버터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 상기 순서 설정부는, 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 순서를 설정하고, 상기 컨버터 구동부는, 설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈을 구동시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는, 상기 순서 설정부는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동부는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치는, 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 구동 시키되, 컨버터의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈을 하나씩 구동시키고, 컨버터의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 하나씩 중지시키는 스위칭 소자 모듈 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치는, 상기 스위칭 소자 모듈 제어부는 컨버터 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 개수로부터 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출하는 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부, 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 산출하는 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출부, 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 현재 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동 시키는 스위칭 소자 모듈 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치는, 상기 스위칭 소자 모듈 제어부는 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량을 산출하는 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량 산출부를 더 포함하고, 스위칭 소자 모듈 구동부는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면, 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치는, 상기 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율과 상기 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 서로 다른 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치는, 상기 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부는, 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출하고 산출된 컨버터 개당 용량에서 스위칭 소자 모듈의 개수로 나누어서 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치는, 상기 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부는, 구동중인 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 현재 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동 시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는, 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시키되, 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시키는 스위칭 소자 모듈 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는, 상기 위상 차이는 일정한 위상 차이일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는 360도에서 하나의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 값으로 위상 차이를 산출하는 위상 차이 산출부를 더 포함하고, 상기 스위칭 소자 모듈 구동부는 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 산출된 위상 차이가 나도록 구동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는, 하나 이상의 스위칭 소자 모듈을 포함하는 하나 이상의 컨버터를 더 포함하되, 상기 하나 이상의 스위칭 소자 모듈은 6개의 스위칭 소자를 포함하는 AC/DC 컨버터, 상기 AC/DC 컨버터와 병렬 연결된 DC 링크 및 6개의 스위칭 소자를 포함하면서 상기 DC 링크와 병렬 연결된 DC/AC 인버터를 포함 할 수 있다.

제안된 발명은 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

제안된 발명은 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소하면 순차적으로 컨버터의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

제안된 발명은 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가함에 따라 다른 하나의 컨버터가 새롭게 구동하는 기준과 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소함에 따라 구동중인 컨버터의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

제안된 발명은 병렬 연결된 복수의 컨버터 중 누적 구동 시간이 작은 컨버터부터 구동시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 복수의 컨버터 중 누적 구동 시간이 큰 컨버터부터 구동을 중지시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 복수의 컨버터 중 설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 복수의 컨버터 중 설정된 컨버터의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동을 중지시켜서 복수의 컨버터의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 누적 구동 시간이 작은 스위칭 소자 모듈부터 구동시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 누적 구동 시간이 큰 스위칭 소자 모듈부터 구동을 중지시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 스위칭 소자 모듈의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동 시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지한 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지 시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

제안된 발명은 풍력에 따라 컨버터가 출력하는 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 스위칭 소자 모듈을 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

제안된 발명은 풍력에 따라 컨버터가 출력하는 전력이 감소하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

제안된 발명은 컨버터가 출력하는 전력이 증가함에 따라 다른 하나의 스위칭 소자 모듈이 새롭게 구동하는 기준과 컨버터가 출력하는 전력이 감소함에 따라 구동중인 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

제안된 발명은 풍력 발전 시스템의 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 포함하도록 하되, 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시켜 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분을 감소시킬 수 있다.

제안된 발명은 풍력 발전 시스템의 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 포함하도록 하되, 복수의 스위칭 소자 모듈을 일정한 위상 차이가 나도록 구동시켜 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분을 감소시킬 수 있다.

제안된 발명은 풍력 발전 시스템의 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 포함하도록 하되, 복수의 스위칭 소자 모듈을 360도에서 하나의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 만큼의 위상 차이 가 나도록 구동시켜 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분을 감소시킬 수 있다.

도 1은 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

도 2는 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈의 구성을 도시한다.

도 3은 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치의 구성을 도시한다.

도 4는 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 방법의 흐름을 도시한다.

도 5는 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

도 6은 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치의 구성을 도시한다.

도 7은 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 방법의 흐름을 도시한다.

도 8은 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈(500)의 구성을 도시한다.

도 9는 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

도 10은 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈의 구성을 도시한다.

도 11은 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치의 구성을 도시한다.

도 12는 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법의 흐름을 도시한다.

도 13은 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

도 14는 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈의 구성을 도시한다.

도 15는 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치의 구성을 도시한다.

도 16은 종래 방식에 따라 구동된 스위칭 소자 모듈에 따라 컨버터가 출력하는 3상 중 어느 하나의 상의 전류 파형을 도시한다.

도 17은 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치가 구동한 스위칭 소자 모듈에 따라 컨버터가 출력하는 3상 중 어느 하나의 상의 전류 파형을 도시한다.

도 18은 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 방법의 흐름을 도시한다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 나아가 제안된 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 나아가, 명세서 전체에서 신호는 전압이나 전류 등의 전기량을 의미한다.

명세서에서 기술한 부란, "하드웨어 또는 소프트웨어의 시스템을 변경이나 플러그인 가능하도록 구성한 블록"을 의미하는 것으로서, 즉 하드웨어나 소프트웨어에 있어 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치의 일 실시예에 관한 것이다.

도 1은 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

풍력 발전 시스템은 블레이드(10), 기어박스, 발전기(40), 복수의 컨버터(50-1, 50-2, 50-n), 트랜스포머(70) 및 풍력 발전 시스템의 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치(100)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 블레이드(10)는 바람 에너지에 의해 회전하여 운동 에너지를 생성한다. 즉, 블레이드(10)는 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 기계적 일로 변환시키는 기계이다. 블레이드(10)는 지면과 수직 또는 수평 방향으로 구현될 수 있으며 하나 이상의 날개를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 기어 박스(30)는 블레이드(10)와 후술할 발전기(40)의 회전자 사이에 위치한다. 기어 박스(30)는 풍속이 낮아서, 블레이드(10)의 회전속도가 낮은 경우 발전기(40)의 회전자의 회전 속도를 증가시키는 역할을 수행한다.

일 실시예에 있어서, 발전기(40)는 유체가 가진 에너지가 회전자에 의해 회전력으로 변환된 후 그 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다. 즉, 발전기(40)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치이다. 발전기(40)로는 크게 동기기나 유도기가 사용되는데, 동기기는 계자의 형태에 따라 권선계자형과 영구자석형으로 나눌수 있다. 유도기는 회전자의 구조에 따라 농형과 권선형으로 분류될 수 있다. 특히, 권선형 유도기, 권선형 유도발전기(40) 또는 유도발전기(40)는 가변 풍속이 특징인 장소에 설치 가능하다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(50-1, 50-2, 50-n)는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 및 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터를 연결하는 직류 링크를 포함한다. 컨버터(50-1, 50-2, 50-n)는 발전기(40)와 후술할 트랜스포머(70) 사이에 병렬로 연결된다. 도 1 은 n개의 병렬 연결된 컨버터(50-1, 50-2, 50-n)를 도시한다.

AC/DC 컨버터는 발전기(40)로부터 출력되는 3상 교류 출력을 직류 형태로 변환한다. DC/AC 인버터는 변환된 직류 전력을 계통 측에서 사용하기에 적절한 교류 전력으로 변환한다. 직류 링크는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터에 각각 병렬로 연결되어, AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 사이에서 에너지를 전송할 수 있다. 직류 링크는 커패시터로 구현될 수 있으나, 에너지를 충, 방전할 수 있는 소자라면 직류 링크로 이용될 수 있다. 도 1은 병렬 연결된 복수의 컨버터를 개시하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 단 하나의 컨버터만 존재할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(50-1, 50-2, 50-n)는 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(60-1-1, 60-1-2, 60-1-m, 60-2-1, 60-2-2, 60-2-m, 60-n-1, 60-n-2, 60-n-m)을 포함한다. 도 1은 각 컨버터(50-1, 50-2, 50-n)가 포함하는 m개의 병렬연결된 스위칭 소자(60-1-1, 60-1-2, 60-1-m, 60-2-1, 60-2-2, 60-2-m, 60-n-1, 60-n-2, 60-n-m)모듈을 도시한다. 전술한 AC/DC 컨버터는 6개의 스위칭 소자를 포함하며, DC/AC 인버터도 6개의 스위칭 소자를 포함한다. 전술한 스위칭 소자는 트랜지스터로 예를 들면, GTO(gate turnoff thyristors), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 IGBT), IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors), BJT(Bipolar Junction Transistors), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 적어도 하나의 반도체 스위칭 소자로 이루어질 수 있다.

발전기(40)가 출력하는 교류 전력은 3상 교류 전력으로 각각의 상은 AC/DC 컨버터의 2개의 스위칭 소자와 연결되며 계통으로 공급되는 3상 교류 전력 중 각각의 상은 DC/AC 인버터의 2개의 스위칭 소자와 연결된다. 즉, AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다. DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈(60-1-1, 60-1-2, 60-1-m, 60-2-1, 60-2-2, 60-2-m, 60-n-1, 60-n-2, 60-n-m)은 AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자 그리고 DC 링크를 포함한다. 스위칭 소자 모듈(60-1-1, 60-1-2, 60-1-m, 60-2-1, 60-2-2, 60-2-m, 60-n-1, 60-n-2, 60-n-m)은 복수개가 병렬로 연결되어 하나의 컨버터(50-1, 50-2, 50-n)를 구성한다.

일 실시예에 있어서, 트랜스포머(70)는 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 부분으로 계통(Grid)과 연결된다. 여기서, 계통은 풍력 발전 시스템이 연계된 전력 계통을 의미한다.

도 2는 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈(200)의 구성을 도시한다. 도 1에 도시된 스위칭 소자 모듈(60-1-1, 60-1-2, 60-1-m, 60-2-1, 60-2-2, 60-2-m, 60-n-1, 60-n-2, 60-n-m)의 세부 구성은 도 2에 도시된 스위칭 소자 모듈(200)의 세부 구성과 같다. 스위칭 소자 모듈(200)은 AC/DC 컨버터(210)의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터(230)의 6개의 스위칭 소자 그리고 DC 링크(220)를 포함한다. AC/DC 컨버터(210)는 발전기에서 출력되는 교류 출력을 직류 형태로 변환시킨다. DC/AC 인버터(230)는 변환된 직류 전력을 교류 형태로 변환시켜서 계통 측으로 전달한다. 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 구성이나, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 구성은 당업자에게 자명하다.

계통으로 공급되는 전력은 3상 교류 전력인데, 3상 중 어느 하나의 상을 예로 들면 교류 전력이 계통으로 전달되기 위해서는 AC/DC 컨버터(210)의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자가 온되야 하며, DC/AC 인버터(230)의 6개의 스위칭 소자중 2개의 스위칭 소자가 온되야 한다. 이러한 특징은 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치(100)는 컨버터 제어부(110)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 제어부(110)는 발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터(50-1, 50-2, …, 50-n)를 구동 시키되, 계통의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 구동시키고, 계통의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 하나의 컨버터의 구동을 중지시킨다. 도 1에 도시된 것 처럼 발전기와 계통 사이에는 병렬 연결된 복수의 컨버터(50-1, 50-2, …, 50-n)가 존재한다.

바람이 불지 않는 상태에서 바람이 불어 블레이드가 회전함에 따라 계통에 전력이 전달될 수 있다. 이때, 바람이 점점 강하게 불면, 증가하는 계통에 전달되는 전력에 따라 컨버터 제어부(110)는 새로운 컨버터를 하나씩 더 구동시킨다. 예를 들어, 컨버터 제어부(110)는 최초로 바람이 불면 컨버터(50-1)을 구동시키고, 바람에 더 강해짐에 따라 순차적으로 컨버터(50-2), … , 컨버터(50-n)을 구동시킨다.

이에 따라, 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

바람이 강하게 부는 상태에서 풍속이 점점 떨어지면 블레이드의 회전 속도도 감소하고 이에 따라 계통에 전달되는 전력의 크기도 감소한다. 계통에 전달되는 전력의 크기가 감소하면, 컨버터 제어부(110)는 구동하는 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 순차적으로 중지시킨다. 바람이 최고 속도로 불어서 계통으로 최대 정격 전력이 전달되어 모든 컨버터(50-n)이 구동되는 도중에 풍속이 점점 감소하는 경우를 예로 들면, 컨버터 제어부(110)는 컨버터(50-n)의 구동을 최초로 정지시킨다. 이후로도 풍속이 점점 감소함에 따라 계통으로 전달되는 전력이 감소하면, 컨버터 제어부(110)는 컨버터(50-n-1), …, 컨버터(50-1) 순으로 순차적으로 컨버터의 동작을 중지 시킨다.

풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소하면 순차적으로 컨버터의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

컨버터가 동작한다는 것은 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈을 온 시킨다는 것으로, 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치를 온오프 시켜 3상 전력을 발전기에서 계통으로 전달시킨다는 의미이다. 3상 교류 전력이 서로 120도 차이가 나도록 계통에 전달되기 위해 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 필요한 스위치 소자가 무엇이고 그 스위치 소자가 언제 온 오프되야 하는지는 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 제어부(110)는 컨버터 개당 용량 산출부(112), 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출부(113) 및 컨버터 구동부(115)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 개당 용량 산출부(112)는 계통의 정격 용량과 컨버터의 개수로부터 컨버터 개당 용량을 산출한다. 계통의 정격 용량은 계통으로 전달될 수 있는 최대 전력을 의미한다. 바람이 강해짐에 따라 계통으로 전달될 수 있는 전력은 점점 증가하는데, 최대 전력인 정격 용량을 초과하는 전력이 계통으로 전달될 수 없다.

컨버터의 개수는 발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 컨버터(50-1, 50-2, …, 50-n)의 개수이다. 도 1에 도시된 예에서는 병렬 연결된 컨버터(50-1, 50-2, …, 50-n)의 개수는 n개이다.

컨버터 개당 용량 산출부(112)는 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 컨버터 개당 용량 산출부(112)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 계통의 정격 용량인 3MW가 계통으로 전달되면 n개의 컨버터 각각이 계통으로 전달시키는 전력은 3MW/n인 것이다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출부(113)는 산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 수용 용량을 산출한다. 컨버터 개당 용량은 컨버터 개당 용량 산출부(112)가 산출하는 것으로, 컨버터 개당 용량을 산출하는 상세한 과정은 전술하였다. 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출부(113)는 산출된 컨버터 개당 용량에 컨버터의 구동 수용 용량 비율을 곱하기 하여 컨버터 한 개당 구동 수용 용량을 산출할 수 있다.

컨버터의 구동 수용 용량 비율은 계통의 정격 용량, 컨버터 개당 정격 용량 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있으나, 자세한 수치는 후술한다. 컨버터 개당 구동 수용 용량은 다음 순번의 컨버터를 구동시키는 기준이 되는 전력이다. 예를 들어, 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하는지 여부에 따라 새롭게 다음 순번의 컨버터를 구동할 것인지가 결정된다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(115)는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 현재 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동시킨다. 구동중인 컨버터는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터중 계통 쪽으로 3상 교류 전력을 계통으로 공급하고 있는 컨버터를 의미할 수 있다.

구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터는 도 1에 도시된 컨버터 중 번호가 가장 큰 컨버터이다. 모든 컨버터가 구동 중인 상태로 예로 들면, 컨버터(50-n)이 마지막 순번의 컨버터이다. 컨버터의 현재 용량은 현재 컨버터가 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기를 의미한다. 컨버터 개당 구동 수용 용량은 컨터버 개당 구동 수용 용량 산출부가 산출한 값으로 산출하는 과정은 전술하였다.

즉, 컨버터 구동부(115)는 마지막 순번의 컨버터가 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동 시킨다. 예를 들어, 현재 컨버터(50-1)만이 구동중인데, 컨버터(50-1)가 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 컨버터 구동부(115)는 컨버터(50-2)를 구동시킨다. 모든 컨버터에 대해서 전술한 동작 방법이 적용된다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 제어부(110)는 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출부(114)를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출부(114)는 산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 컨버터 개당 용량은 컨버터 개당 용량 산출부(112)가 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출한다. 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 계통의 정격 용량, 컨버터 개당 정격 용량 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있으나, 자세한 설명은 수치로 후술한다.

컨버터 개당 구동 중지 수용 용량은 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시키는 기준이 되는 전력이다. 예를 들어, 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 이하가 되는지 여부에 따라 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시킬 것인지가 결정된다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(115)는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면, 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

컨버터 구동부(115)는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 된 경우에 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시킨다. 컨버터 개당 구동 수용 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우에, 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우가 존재할 수 있다.

이 경우, 마지막 순번의 컨버터의 용량이 점점 커지다가 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 커지게 되면 컨버터 구동부(115)는 다음 순번의 컨버터를 구동시킨다.

자세하게 예를 들면 마지막 순번의 컨버터가 컨버터(50-2)인 경우, 마지막 순번의 컨버터인 컨버터(50-2)의 용량이 풍속이 커짐에 따라 점점 커지다가 컨버터 개당 구동 수용 용량 보다 커지게 되면 컨버터 구동부(115)는 다음 순번의 컨버터인 컨버터(50-3)을 구동 시킨다.

현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지는 경우에도 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 작을 수 있다. 이 경우에는 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터의 구동이 중지된다.

현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터의 구동은 중지되는데, 중지된 컨버터 보다 앞선 순서의 컨버터의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동부(115)는 중지된 컨버터를 다시 구동 시킨다.

구체적으로 예를 들면 현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터가 컨버터(50-2)라고 했을 때, 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터인 컨버터(50-2)의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 컨버터인 컨버터(50-2) 보다 앞선 순서의 컨버터인 컨버터(50-1)의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동부(115)는 중지된 컨버터인 컨터번(50-2)을 다시 구동 시키는 것이다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨버터의 구동 수용 용량 비율과 상기 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 서로 다른 것을 특징으로 한다. 컨버터의 구동 수용 용량 비율 및 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 전술하였다.

풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치는 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가함에 따라 다른 하나의 컨버터가 새롭게 구동하는 기준과 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소함에 따라 구동중인 컨버터의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨버터의 구동 수용 용량 비율은 상기 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율보다 작다.

컨버터 개당 구동 수용 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우에, 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우가 존재할 수 있다.

현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 컨버터 보다 앞선 순서의 컨버터의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동부(115)는 중지된 컨버터를 다시 구동 시킨다.

구체적으로 예를 들면 현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터가 컨버터(50-2)라고 했을 때, 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터인 컨버터(50-2)의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 컨버터인 컨버터(50-2) 보다 앞선 순서의 컨버터인 컨버터(50-1)의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동부(115)는 중지된 컨버터인 컨터번(50-1)을 다시 구동 시키는 것이다.

일 실시예에 있어서, 컨버터의 구동 수용 용량 비율은 90~110%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 컨버터 개당 용량 산출부(112)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출부(113)는 (3MW*0.9)/n ~ (3MW*1.1)/n로 컨버터의 구동 수용 용량을 산출한다. 여기서 컨버터의 구동 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.1)/n일 수 있다.

이 경우, 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.1)/n를 초과하면 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터는 새롭게 구동된다. 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.1)/n를 초과한다는 것은, 현재 구동 중인 각각의 컨버터의 용량이 (3MW*1.1)/n를 초과함을 의미한다. 계통으로 공급되는 현재 전력에서 컨버터의 수를 나눈 값이 구동중인 컨버터 각각이 계통으로 전달하는 전력인 것이다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 110~120%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 컨버터 개당 용량 산출부(112)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출부(114)는 (3MW*1.1)/n ~ (3MW*1.2)/n로 컨버터의 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 여기서 컨버터의 구동 중지 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.2)/n일 수 있다.

이 경우, 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.2)/n보다 커졌다가 이하가 되면 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동은 중지 된다. 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.2)/n보다 작아진다는 것은, 현재 구동 중인 각각의 컨버터의 용량이 (3MW*1.2)/n 보다 작아 짐을 의미한다. 계통으로 공급되는 현재 전력에서 컨버터의 수를 나눈 값이 구동중인 컨버터 각각이 계통으로 전달하는 전력인 것이다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치를 포함하는 풍력 발전 시스템은 AC/DC 컨버터, AC/DC 컨버터와 병렬로 연결된 DC/AC 인버터 및 AC/DC 컨버터와 DC/AC 인버터 사이에 연결된 직류 링크를 포함하는 컨버터를 더 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, AC/DC 컨버터와 DC/AC 인버터는 병렬로 연결되며 AC/DC 컨버터와 DC/AC 인버터 사이에 직류 링크가 연결된다.

일 양상에 있어서, 직류 링크는 커패시터인 것을 특징으로 할 수 있다. 도 2를 참조하면 직류 링크는 커패시터이다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 방법은 컨버터 제어 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 제어 단계는 발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터(50-1, 50-2, …, 50-n)를 구동 시키되, 계통의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 구동시키고, 계통의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 하나의 컨버터의 구동을 중지시킨다. 도 1에 도시된 것 처럼 발전기와 계통 사이에는 병렬 연결된 복수의 컨버터(50-1, 50-2, …, 50-n)가 존재한다. 바람이 불지 않는 상태에서 바람이 불어 블레이드가 회전함에 따라 계통에 전력이 전달될 수 있다. 이때, 바람이 점점 강하게 불면, 증가하는 계통에 전달되는 전력에 따라 컨버터 제어 단계는 새로운 컨버터를 하나씩 더 구동시킨다. 예를 들어, 컨버터 제어 단계는 최초로 바람이 불면 컨버터(50-1)을 구동시키고, 바람에 더 강해짐에 따라 순차적으로 컨버터(50-2), … , 컨버터(50-n)을 구동시킨다.

이에 따라, 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 단계는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

바람이 강하게 부는 상태에서 풍속이 점점 떨어지면 블레이드의 회전 속도도 감소하고 이에 따라 계통에 전달되는 전력의 크기도 감소한다. 계통에 전달되는 전력의 크기가 감소하면, 컨버터 제어 단계는 구동하는 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 순차적으로 중지시킨다. 바람이 최고 속도로 불어서 계통으로 최대 정격 전력이 전달되어 모든 컨버터(50-n)이 구동되는 도중에 풍속이 점점 감소하는 경우를 예로 들면, 컨버터 제어 단계는 컨버터(50-n)의 구동을 최초로 정지시킨다. 이후로도 풍속이 점점 감소함에 따라 계통으로 전달되는 전력이 감소하면, 컨버터 제어 단계는 컨버터(50-n-1), …, 컨버터(50-1) 순으로 순차적으로 컨버터의 동작을 중지 시킨다.

풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 단계는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소하면 순차적으로 컨버터의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 제어 단계는 컨버터 개당 용량 산출 단계(S110), 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출 단계(S120) 및 컨버터 구동 단계(S140)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 개당 용량 산출 단계(S110)는 계통의 정격 용량과 컨버터의 개수로부터 컨버터 개당 용량을 산출한다. 계통의 정격 용량은 계통으로 전달될 수 있는 최대 전력을 의미한다. 바람이 강해짐에 따라 계통으로 전달될 수 있는 전력은 점점 증가하는데, 최대 전력인 정격 용량을 초과하는 전력이 계통으로 전달될 수 없다.

컨버터 개당 용량 산출 단계(S110)는 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 컨버터 개당 용량 산출 단계(S110)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 계통의 정격 용량인 3MW가 계통으로 전달되면 n개의 컨버터 각각이 계통으로 전달시키는 전력은 3MW/n인 것이다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출 단계(S120)는 산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 수용 용량을 산출한다. 컨버터 개당 용량은 컨버터 개당 용량 산출 단계(S110)가 산출하는 것으로, 컨버터 개당 용량을 산출하는 상세한 과정은 전술하였다. 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출 단계(S120)는 산출된 컨버터 개당 용량에 컨버터의 구동 수용 용량 비율을 곱하여 컨버터 개당 구동 수용 용량을 산출한다. 컨버터의 구동 수용 용량 비율은 계통의 정격 용량, 컨버터 개당 정격 용량 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있으나, 자세한 수치는 후술한다. 컨버터 개당 구동 수용 용량은 다음 순번의 컨버터를 구동시키는 기준이 되는 전력이다. 예를 들어, 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하는지 여부에 따라 새롭게 다음 순번의 컨버터를 구동할 것인지가 결정된다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S140)는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 현재 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동시킨다. 구동중인 컨버터는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터중 계통 쪽으로 3상 교류 전력을 공급하고 있는 컨버터를 의미한다. 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터는 도 1에 도시된 컨버터 중 번호가 가장 큰 컨버터이다.

모든 컨버터가 구동 중인 상태로 예로 들면, 컨버터(50-n)이 마지막 순번의 컨버터이다. 컨버터의 현재 용량은 현재 컨버터가 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기를 의미한다. 컨버터 개당 구동 수용 용량은 컨터버 개당 구동 수용 용량 산출 단계가 산출한 값으로 산출하는 과정은 전술하였다.

즉, 컨버터 구동 단계(S140)는 마지막 순번의 컨버터가 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동 시킨다. 예를 들어, 현재 컨버터(50-1)만이 구동중인데, 컨버터(50-1)가 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 컨버터 구동 단계(S140)는 컨버터(50-2)를 구동시킨다. 모든 컨버터에 대해서 전술한 동작 방법이 적용된다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 제어 단계는 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출 단계(S130)를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출 단계(S130)는 산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 컨버터 개당 용량은 컨버터 개당 용량 산출 단계(S110)가 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출한다. 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 계통의 정격 용량, 컨버터 개당 정격 용량 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있으나, 자세한 수치는 후술한다. 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량은 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시키는 기준이 되는 전력이다.

예를 들어, 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 이하가 되는지 여부에 따라 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시킬 것인지가 결정된다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S140)는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면, 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

컨버터 구동 단계(S140)는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 된 경우에 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시킨다. 컨버터 개당 구동 수용 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우에, 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우가 존재할 수 있다.

이 경우, 마지막 순번의 컨버터의 용량이 점점 커지다가 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 커지게 되면 컨버터 구동 단계(S140)는 다음 순번의 컨버터를 구동시킨다.

자세하게 예를 들면 마지막 순번의 컨버터가 컨버터(50-2)인 경우, 마지막 순번의 컨버터인 컨버터(50-2)의 용량이 풍속이 커짐에 따라 점점 커지다가 컨버터 개당 구동 수용 용량 보다 커지게 되면 컨버터 구동 단계(S140)는 다음 순번의 컨버터인 컨버터(50-3)을 구동 시킨다.

현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터의 구동은 중지되는데, 중지된 컨버터 보다 앞선 순서의 컨버터의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동 단계(S140)는 중지된 컨버터를 다시 구동 시킨다.

구체적으로 예를 들면 현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터가 컨버터(50-2)라고 했을 때, 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터인 컨버터(50-2)의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 컨버터인 컨버터(50-2) 보다 앞선 순서의 컨버터인 컨버터(50-1)의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동 단계(S140)는 중지된 컨버터인 컨터번(50-2)을 다시 구동 시키는 것이다.

풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 방법은 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가함에 따라 다른 하나의 컨버터가 새롭게 구동하는 기준과 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소함에 따라 구동중인 컨버터의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 컨버터 보다 앞선 순서의 컨버터의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동 단계(S140)는 중지된 컨버터를 다시 구동 시킨다.

구체적으로 예를 들면 현재 구동중인 마지막 순번의 컨버터가 컨버터(50-2)라고 했을 때, 컨버터의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 컨버터인 컨버터(50-2)의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 컨버터인 컨버터(50-2) 보다 앞선 순서의 컨버터인 컨버터(50-1)의 용량이 조금이라도 증가하면, 컨버터 구동 단계(S140)는 중지된 컨버터인 컨터번(50-1)을 다시 구동 시키는 것이다.

일 실시예에 있어서, 컨버터의 구동 수용 용량 비율은 90~110%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 컨버터 개당 용량 산출 단계(S110)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출 단계(S120)는 (3MW*0.9)/n ~ (3MW*1.1)/n로 컨버터의 구동 수용 용량을 산출한다. 여기서 컨버터의 구동 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.1)/n일 수 있다. 이 경우, 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.1)/n를 초과하면 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터는 새롭게 구동된다. 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.1)/n를 초과한다는 것은, 현재 구동 중인 각각의 컨버터의 용량이 (3MW*1.1)/n를 초과함을 의미한다. 계통으로 공급되는 현재 전력에서 컨버터의 수를 나눈 값이 구동중인 컨버터 각각이 계통으로 전달하는 전력인 것이다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 110~120%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 컨버터 개당 용량 산출 단계(S110)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출 단계(S130)는 (3MW*1.1)/n ~ (3MW*1.2)/n로 컨버터의 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 여기서 컨버터의 구동 중지 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.2)/n일 수 있다. 이 경우, 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.2)/n보다 커졌다가 이하가 되면 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동은 중지 된다. 현재 구동 중인 컨버터의 용량이 (3MW*1.2)/n보다 작아진다는 것은, 현재 구동 중인 각각의 컨버터의 용량이 (3MW*1.2)/n 보다 작아 짐을 의미한다. 계통으로 공급되는 현재 전력에서 컨버터의 수를 나눈 값이 구동중인 컨버터 각각이 계통으로 전달하는 전력인 것이다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치의 일 실시예에 관한 것이다.

도 5는 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

풍력 발전 시스템은 블레이드(310), 기어박스, 발전기(340), 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n), 트랜스포머(370) 및 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치(400)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 블레이드(310)는 바람 에너지에 의해 회전하여 운동 에너지를 생성한다. 즉, 블레이드(310)는 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 기계적 일로 변환시키는 기계이다. 블레이드(310)는 지면과 수직 또는 수평 방향으로 구현될 수 있으며 하나 이상의 날개를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 기어 박스(330)는 블레이드(310)와 후술할 발전기(340)의 회전자 사이에 위치한다. 기어 박스(330)는 풍속이 낮아서, 블레이드(310)의 회전속도가 낮은 경우 발전기(340)의 회전자의 회전 속도를 증가시키는 역할을 수행한다.

일 실시예에 있어서, 발전기(340)는 유체가 가진 에너지가 회전자에 의해 회전력으로 변환된 후 그 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다. 즉, 발전기(340)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치이다. 발전기(340)로는 크게 동기기나 유도기가 사용되는데, 동기기는 계자의 형태에 따라 권선계자형과 영구자석형으로 나눌수 있다. 유도기는 회전자의 구조에 따라 농형과 권선형으로 분류될 수 있다. 특히, 권선형 유도기, 권선형 유도발전기(340) 또는 유도발전기(340)는 가변 풍속이 특징인 장소에 설치 가능하다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 및 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터를 연결하는 직류 링크를 포함한다. 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)는 발전기(340)와 후술할 트랜스포머(370) 사이에 병렬로 연결된다. 도 5는 n개의 병렬 연결된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 도시한다.

AC/DC 컨버터는 발전기(340)로부터 출력되는 3상 교류 출력을 직류 형태로 변환한다. DC/AC 인버터는 변환된 직류 전력을 계통 측에서 사용하기에 적절한 교류 전력으로 변환한다. 직류 링크는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터에 각각 병렬로 연결되어, AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 사이에서 에너지를 전송할 수 있다. 직류 링크는 커패시터로 구현될 수 있으나, 에너지를 충, 방전할 수 있는 소자라면 직류 링크로 이용될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)는 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 포함한다. 도 5는 각 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 m개의 병렬연결된 스위칭 소자(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)모듈을 도시한다. 전술한 AC/DC 컨버터는 6개의 스위칭 소자를 포함하며, DC/AC 인버터도 6개의 스위칭 소자를 포함한다. 전술한 스위칭 소자는 트랜지스터로 예를 들면, GTO(gate turnoff thyristors), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 IGBT), IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors), BJT(Bipolar Junction Transistors), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 적어도 하나의 반도체 스위칭 소자로 이루어질 수 있다.

발전기(340)가 출력하는 교류 전력은 3상 교류 전력으로 각각의 상은 AC/DC 컨버터의 2개의 스위칭 소자와 연결되며 계통으로 공급되는 3상 교류 전력의 각각의 상은 DC/AC 인버터의 2개의 스위칭 소자와 연결된다. 즉, AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다. DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)은 AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자를 포함한다. 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)은 복수개가 병렬로 연결되어 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구성한다.

일 실시예에 있어서, 트랜스포머(370)는 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 부분으로 계통(Grid)과 연결된다. 여기서, 계통은 풍력 발전 시스템이 연계된 전력 계통을 의미한다.

도 6은 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치(400)의 구성을 도시한다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치(400)는 컨버터 구동부(410)를 포함한다. 컨버터 구동부(410)는 전술한 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 적어도 하나를 구동시킨다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는 발전기(340)와 계통 사이에 병렬로 연결된 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키거나, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시킨다.

컨버터가 구동된다는 것은 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 중 적어도 하나의 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 복수의 스위치 소자를 온 시키는 것이다. 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자는 도 8이 개시한다. 3상 교류 신호가 서로 120도 차이가 나도록 계통에 전달되기 위해 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 필요한 스위치가 소자 무엇이고 그 스위치가 언제 온 오프되야 하는지는 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

바람이 불면, 풍력 발전기(340)의 블레이드(310)는 회전 하게 되고, 블레이드(310)의 회전에 따른 운동에너지는 발전기(340)를 통해 전기 에너지로 변환된다. 발전기(340)가 생성한 전기 에너지는 교류 전력으로 전술한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)에 의해 직류로 변환되고, 다시 계통 방향으로 공급될 교류로 변환된다. 결국, 풍속의 크기에 따라 적어도 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동되어야 계통으로 교류 전력이 공급될 수 있다. 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되면 적어도 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동 시켜야 한다. 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우, 이미 구동중인 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 정격 용량을 초과하는 전력이 공급되기 때문에 다른 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 새롭게 구동시켜야 한다.

전술한 것처럼, 새롭게 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동된 시간이 누적된 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키면, 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 시간을 동등하게 할 수 있고, 이에 따라 특정 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 경우에도 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 시간을 동등하게 할 수 있고, 이에 따라 특정 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치(400)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 누적 구동 시간 산출부(420)를 더 포함하고, 상기 컨버터 구동부(410)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 누적 구동 시간 산출부(420)는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동을 시작하여 구동을 멈출 때까지의 구동 시간을 저장하고, 전술한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 다시 한번 더 구동을 시작하여 구동을 멈춘 시간인 구동 시간을 저장한 구동 시간과 합산한다. 즉, 누적 구동 시간 산출부(420)는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동한 구동 시간을 실시간으로 누적시킨다. 누적 구동 시간 산출부(420)는 도 5에 도시된 컨버터(350-1)에 대해서는 1시간 14분, 컨버터(350-2)에 대해서는 1시간 30분, …, 컨버터(350-n)에 대해서는 50분과 같이 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)에 대해서 현재까지 동작한 누적 구동 시간을 산출하여 저장한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다. 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동부(410)는 누적 구동 시간 산출부(420)에서 산출한 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 누적 구동 시간 중 가장 작은 구동 시간을 가지는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 새롭게 구동시킨다.

복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 누적 구동 시간이 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)부터 구동시켜서 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 큰 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동부(410)는 누적 구동 시간 산출부(420)에서 산출한 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 누적 구동 시간 중 가장 큰 구동 시간을 가지는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시킨다. 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시킨다는 것은, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 적어도 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시킨다는 것이다. 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지 시킨다는 것은 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 모두를 계속 오프시키는 것이다.

복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 누적 구동 시간이 큰 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)부터 구동을 중지시켜서 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 누적 구동 시간 산출부(420)는, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동부(410)는, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다. 스위칭 소자 모듈이 구동된다는것은 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 복수의 스위치 소자를 온 시키는 것이다. 3상 교류 신호가 서로 120도 차이가 나도록 계통에 전달되기 위해 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 필요한 스위치가 소자 무엇이고 그 스위치가 언제 온 오프되야 하는지는 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

일 실시예에 있어서, 누적 구동 시간 산출부(420)는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)이 구동을 시작하여 구동을 멈출 때까지의 구동 시간을 저장하고, 전술한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 이 다시 한번 더 구동을 시작하여 구동을 멈춘 시간인 구동 시간을 저장한 구동 시간과 합산한다. 누적 구동 시간 산출부(420)는 도 5에 도시된 컨버터(350-1)의 경우만을 예로 들면, 스위칭 소자 모듈(360-1-1)에 대해서는 1시간 14분, 스위칭 소자 모듈(360-1-2)에 대해서는 1시간 30분, …, 스위칭 소자 모듈(360-1-m)에 대해서는 50분과 같이 m개의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m)에 대해서 현재까지 동작한 누적 구동 시간을 산출하여 저장한다.

누적 구동 시간 산출부(420)는 컨버터(350-1)이 포함하는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m)의 구동 시간만을 산출하는 것이 아니라 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 모두에 대해서 각 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 시간을 산출한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다. 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동된다는 것은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)이 구동 된다는 것이다. 컨버터 구동부(410)는 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)에서 누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시킨다.

복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 누적 구동 시간이 작은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)부터 구동시켜서 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 시간을 동등하게 하고, 이에 따라 특정 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 큰 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시킨다. 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지 시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동부(410)는 누적 구동 시간 산출부(420)에서 산출한 m개의 컨버터(350-1)을 예로 들면, 중 누적 구동 시간 중 가장 큰 구동 시간을 가지는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시킨다.

일 실시예에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치(400)는, 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정하는 순서 설정부(430)를 더 포함하고, 상기 컨버터 구동부(410)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정부(430)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정한다. 예를 들어, 순서 설정부(430)는 컨버터(350-1), 컨버터(350-2), …, 컨버터(350-n)의 순서로 구동 순서를 설정한다. 순서 설정 단계가 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 컨버터(350-1, 350-3, …)를 먼저 차례로 구동 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 컨버터(350-2, 350-4, …)를 차례로 구동 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 구동부(410)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다. 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동부(410)는 순서 설정부(430)가 설정한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시킨다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정부(430)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동부(410)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정부(430)는 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 순서 설정부(430)는 컨버터(350-1), 컨버터(350-2), …, 컨버터(350-n)의 순서로 구동 중지 순서를 설정한다. 순서 설정부(430)가 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 컨버터(350-1, 350-3, …)를 먼저 차례로 구동 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 컨버터(350-2, 350-4, …)를 차례로 구동 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동부(410)는 순서 설정부(430)가 설정한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시킨다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정부(430)는, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 설정하고, 상기 컨버터 구동부(410)는, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정부(430)는, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 설정한다. 예를 들어, 순서 설정부(430)는 컨버터(350-1)의 경우를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈(360-1-1), …, 스위칭 소자 모듈 (360-1-m)의 순서로 구동 순서를 설정한다. 순서 설정부(430)가 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 의 구동 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-3, …, 360-2-1, 360-2-3, …, 360-n-1, 360-n-3, …)을 먼저 구동 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-2, 360-1-4, …, 360-2-2, 360-2-4, …, 360-n-2, 360-n-4, …)을 구동 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다. 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)를 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동부(410)는 순서 설정부(430)가 설정한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)를 구동시킨다.

일 실시예에 있어서, 상기 순서 설정부(430)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동부(410)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정부(430)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 순서 설정부(430)는 컨버터(350-1)의 경우를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈(360-1-1), …, 스위칭 소자 모듈 (360-1-m)의 순서로 구동 중지 순서를 설정한다. 순서 설정부(430)가 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-3, …, 360-2-1, 360-2-3, …, 360-n-1, 360-n-3, …)의 구동을 먼저 중지 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-2, 360-1-4, …, 360-2-2, 360-2-4, …, 360-n-2, 360-n-4, …)을 구동을 중지 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동부(410)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동부(410)는 순서 설정부(430)가 설정한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시킨다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 방법은 컨버터 구동 단계(S230)를 포함한다. 컨버터 구동 단계(S230)는 전술한 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 적어도 하나를 구동시킨다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는 발전기(340)와 계통 사이에 병렬로 연결된 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키거나, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시킨다.

바람이 불면, 풍력 발전기(340)의 블레이드(310)는 회전하게 되고, 블레이드(310)의 회전에 따른 운동에너지는 발전기(340)를 통해 전기 에너지로 변환된다. 발전기(340)가 생성한 전기 에너지는 교류 전력으로 전술한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)에 의해 직류로 변환되고, 다시 계통 방향으로 공급될 교류로 변환된다. 결국, 풍속의 크기에 따라 적어도 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동되어야 계통으로 교류 전력이 공급될 수 있다. 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되면 적어도 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동 시켜야 한다. 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우, 이미 구동중인 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 정격 용량을 초과하는 전력이 공급되기 때문에 다른 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 새롭게 구동시켜야 한다.

일 실시예에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 방법은 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 누적 구동 시간 산출 단계(S210)를 더 포함하고, 상기 컨버터 구동 단계(S230)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 누적 구동 시간 산출 단계(S210)는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동을 시작하여 구동을 멈출 때까지의 구동 시간을 저장하고, 전술한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 다시 한번 더 구동을 시작하여 구동을 멈춘 시간인 구동 시간을 저장한 구동 시간과 합산한다. 즉, 누적 구동 시간 산출 단계(S210)는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동한 구동 시간을 실시간으로 누적시킨다. 누적 구동 시간 산출 단계(S210)는 도 5에 도시된 컨버터(350-1)에 대해서는 1시간 14분, 컨버터(350-2)에 대해서는 1시간 30분, …, 컨버터(350-n)에 대해서는 50분과 같이 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)에 대해서 현재까지 동작한 누적 구동 시간을 산출하여 저장한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다. 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동 단계(S230)는 누적 구동 시간 산출 단계(S210)에서 산출한 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 누적 구동 시간 중 가장 작은 구동 시간을 가지는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 새롭게 구동시킨다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 큰 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동 단계(S230)는 누적 구동 시간 산출 단계(S210)에서 산출한 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 누적 구동 시간 중 가장 큰 구동 시간을 가지는 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시킨다. 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시킨다는 것은, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 적어도 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시킨다는 것이다.

일 실시예에 있어서, 누적 구동 시간 산출 단계(S210)는, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동 단계(S230)는, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 누적 구동 시간 산출 단계(S210)는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)이 구동을 시작하여 구동을 멈출 때까지의 구동 시간을 저장하고, 전술한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)이 다시 한번 더 구동을 시작하여 구동을 멈춘 시간인 구동 시간을 저장한 구동 시간과 합산한다. 누적 구동 시간 산출 단계(S210)는 도 5에 도시된 컨버터(350-1)의 경우만을 예로 들면, 스위칭 소자 모듈(360-1-1)에 대해서는 1시간 14분, 스위칭 소자 모듈(360-1-2)에 대해서는 1시간 30분, …, 스위칭 소자 모듈(360-1-m)에 대해서는 50분과 같이 m개의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m) 에 대해서 현재까지 동작한 누적 구동 시간을 산출하여 저장한다.

누적 구동 시간 산출 단계(S210)는 컨버터(350-1)이 포함하는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m)의 구동 시간만을 산출하는 것이 아니라 n개의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 모두에 대해서 각 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 시간을 산출한다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다. 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 구동된다는 것은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)이 구동 된다는 것이다. 컨버터 구동 단계(S230)는 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)에서 누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시킨다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 누적 구동 시간이 가장 큰 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시킨다. 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지 시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동 단계(S230)는 컨버터(350-1)을 예로 들면 누적 구동 시간 산출 단계(S210)에서 산출한 m개의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m)중 누적 구동 시간 중 가장 큰 구동 시간을 가지는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m)의 구동을 중지시킨다.

일 실시예에 있어서, 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 방법은, 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정하는 순서 설정 단계(S220)를 더 포함하고, 상기 컨버터 구동 단계(S230)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정 단계(S220)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정한다. 예를 들어, 순서 설정 단계(S220)는 컨버터(350-1), 컨버터(350-2), …, 컨버터(350-n)의 순서로 구동 순서를 설정한다. 순서 설정 단계(S220)가 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 컨버터(350-1, 350-3, …)를 먼저 차례로 구동 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 컨버터(350-2, 350-4, …)를 차례로 구동 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시키는 것을 특징으로 한다. 복수의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동 단계(S230)는 순서 설정 단계(S220)가 설정한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)를 구동시킨다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정 단계(S220)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동 단계(S230)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정 단계(S220)는 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 순서 설정 단계(S220)는 컨버터(350-1), 컨버터(350-2), …, 컨버터(350-n)의 순서로 구동 중지 순서를 설정한다. 순서 설정 단계(S220)가 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 컨버터(350-1, 350-3, …)를 먼저 차례로 구동 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 컨버터(350-2, 350-4, …)를 차례로 구동 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는, 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 하나 이상의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n) 중 어느 하나의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동 단계(S230)는 순서 설정 단계(S220)가 설정한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동을 중지시킨다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정 단계(S220)는, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 설정하고, 상기 컨버터 구동 단계(S230)는, 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정 단계(S220)는, 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 설정한다. 예를 들어, 순서 설정 단계(S220)는 컨버터(350-1)의 경우를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈(360-1-1), …, 스위칭 소자 모듈 (360-1-m)의 순서로 구동 순서를 설정한다. 순서 설정 단계(S220)가 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 의 구동 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-3, …, 360-2-1, 360-2-3, …, 360-n-1, 360-n-3, …)을 먼저 구동 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-2, 360-1-4, …, 360-2-2, 360-2-4, …, 360-n-2, 360-n-4, …)을 구동 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는 설정된 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)의 다음 순번의 컨버터(350-1, 350-2, 350-n)가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)을 구동시키는 것을 특징으로 한다. 복수의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)를 구동시켜야 하는 경우는 바람이 불지 않다가 갑자기 바람이 불게 되는 경우 및 바람이 불다가 더 강하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동 단계(S230)는 순서 설정 단계(S220)가 설정한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)를 구동시킨다. 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 시작 시각이 가장 늦은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 또는 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 시각이 가장 늦은 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)이다.

일 실시예에 있어서, 상기 순서 설정 단계(S220)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고, 상기 컨버터 구동 단계(S230)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 순서 설정 단계(S220)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 순서 설정 단계(S220)는 컨버터(350-1)의 경우를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈(360-1-1), …, 스위칭 소자 모듈 (360-1-m)의 순서로 구동 중지 순서를 설정한다. 순서 설정 단계(S220)가 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 순서를 설정하는 방법은 전술한 예로 한정되는 것은 아니고, 숫자가 커지는 순서로 홀수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-3, …, 360-2-1, 360-2-3, …, 360-n-1, 360-n-3, …)의 구동을 먼저 중지 시킨 후에 숫자가 커지는 순서로 짝수번째 스위칭 소자 모듈(360-1-2, 360-1-4, …, 360-2-2, 360-2-4, …, 360-n-2, 360-n-4, …)을 구동을 중지 시키는 순서로 설정할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터 구동 단계(S230)는, 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우, 설정된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m) 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시켜야 하는 경우는 바람이 불다가 아예 불지 않는 경우 및 바람이 불다가 더 약하게 부는 경우 등을 포함한다. 전술한 경우에 해당하는 경우, 컨버터 구동 단계(S230)는 순서 설정 단계(S220)가 설정한 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 구동을 중지시킨다.

도 8은 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈(500)의 구성을 도시한다. 도 5에 도시된 스위칭 소자 모듈(360-1-1, 360-1-2, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, 360-2-m, 360-n-1, 360-n-2, 360-n-m)의 세부 구성은 도 6에 도시된 스위칭 소자 모듈(500)의 세부 구성과 같다. 스위칭 소자 모듈(500)은 AC/DC 컨버터(510)의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터(530)의 6개의 스위칭 소자 그리고 DC 링크(520)를 포함한다. AC/DC 컨버터(510)는 발전기에서 출력되는 교류 출력을 직류 형태로 변환시킨다. DC/AC 인버터(530)는 변환된 직류 전력을 교류 형태로 변환시켜서 계통 측으로 전달한다. 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 구성이나, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 구성은 컨버터 분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

계통으로 공급되는 전력은 3상 교류 전력인데, 3상 중 어느 하나의 상을 예로 들면 교류 전력이 계통으로 전달되기 위해서는 AC/DC 컨버터(510)의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자가 온되야 하며, DC/AC 인버터(530)의 6개의 스위칭 소자중 2개의 스위칭 소자가 온되야 한다. 이러한 특징은 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 풍력 발전 시스템의 스위칭 모듈 구동 장치의 일 실시예에 관한 것이다.

도 9는 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

풍력 발전 시스템은 블레이드(610), 기어박스, 발전기(640), 복수의 컨버터(650-1, 650-2, 650-n), 트랜스포머(670) 및 풍력 발전 시스템의 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치(700)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 블레이드(610)는 바람 에너지에 의해 회전하여 운동 에너지를 생성한다. 즉, 블레이드(610)는 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 기계적 일로 변환시키는 기계이다. 블레이드(610)는 지면과 수직 또는 수평 방향으로 구현될 수 있으며 하나 이상의 날개를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 기어 박스(630)는 블레이드(610)와 후술할 발전기(640)의 회전자 사이에 위치한다. 기어 박스(630)는 풍속이 낮아서, 블레이드(610)의 회전속도가 낮은 경우 발전기(640)의 회전자의 회전 속도를 증가시키는 역할을 수행한다.

일 실시예에 있어서, 발전기(640)는 유체가 가진 에너지가 회전자에 의해 회전력으로 변환된 후 그 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다. 즉, 발전기(640)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치이다. 발전기(640)로는 크게 동기기나 유도기가 사용되는데, 동기기는 계자의 형태에 따라 권선계자형과 영구자석형으로 나눌수 있다. 유도기는 회전자의 구조에 따라 농형과 권선형으로 분류될 수 있다. 특히, 권선형 유도기, 권선형 유도발전기(640) 또는 유도발전기(640)는 가변 풍속이 특징인 장소에 설치 가능하다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(650-1, 650-2, 650-n)는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 및 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터를 연결하는 직류 링크를 포함한다. 컨버터(650-1, 650-2, 650-n)는 발전기(640)와 후술할 트랜스포머(670) 사이에 병렬로 연결된다. 도 9 은 n개의 병렬 연결된 컨버터(650-1, 650-2, 650-n)를 도시한다.

AC/DC 컨버터는 발전기(640)로부터 출력되는 3상 교류 출력을 직류 형태로 변환한다. DC/AC 인버터는 변환된 직류 전력을 계통 측에서 사용하기에 적절한 교류 전력으로 변환한다. 직류 링크는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터에 각각 병렬로 연결되어, AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 사이에서 에너지를 전송할 수 있다. 직류 링크는 커패시터로 구현될 수 있으나, 에너지를 충, 방전할 수 있는 소자라면 직류 링크로 이용될 수 있다. 도 9는 병렬 연결된 복수의 컨버터를 개시하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 단 하나의 컨버터만 존재할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(650-1, 650-2, 650-n)는 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m)을 포함한다. 도 9는 각 컨버터(650-1, 650-2, 650-n)가 포함하는 m개의 병렬연결된 스위칭 소자(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m)모듈을 도시한다. 전술한 AC/DC 컨버터는 6개의 스위칭 소자를 포함하며, DC/AC 인버터도 6개의 스위칭 소자를 포함한다. 전술한 스위칭 소자는 트랜지스터로 예를 들면, GTO(gate turnoff thyristors), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 IGBT), IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors), BJT(Bipolar Junction Transistors), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 적어도 하나의 반도체 스위칭 소자로 이루어질 수 있다.

발전기(640)가 출력하는 교류 전력은 3상 교류 전력으로 각각의 상은 AC/DC 컨버터의 2개의 스위칭 소자와 연결되며 계통으로 공급되는 3상 교류 전력 중 각각의 상은 DC/AC 인버터의 2개의 스위칭 소자와 연결된다. 즉, AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다. DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m)은 AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자 그리고 DC 링크를 포함한다. 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m)은 복수개가 병렬로 연결되어 하나의 컨버터(650-1, 650-2, 650-n)를 구성한다.

일 실시예에 있어서, 트랜스포머(670)는 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 부분으로 계통(Grid)과 연결된다. 여기서, 계통은 풍력 발전 시스템이 연계된 전력 계통을 의미한다.

도 10은 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈(800)의 구성을 도시한다. 도 9에 도시된 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m)의 세부 구성은 도 10에 도시된 스위칭 소자 모듈(200)의 세부 구성과 같다. 스위칭 소자 모듈(800)은 AC/DC 컨버터(810)의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터(830)의 6개의 스위칭 소자 그리고 DC 링크(820)를 포함한다. AC/DC 컨버터(810)는 발전기에서 출력되는 교류 출력을 직류 형태로 변환시킨다. DC/AC 인버터(830)는 변환된 직류 전력을 교류 형태로 변환시켜서 계통 측으로 전달한다. 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 구성이나, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 구성은 당업자에게 자명하다.

계통으로 공급되는 전력은 3상 교류 전력인데, 3상 중 어느 하나의 상을 예로 들면 교류 전력이 계통으로 전달되기 위해서는 AC/DC 컨버터(810)의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자가 온되야 하며, DC/AC 인버터(830)의 6개의 스위칭 소자중 2개의 스위칭 소자가 온되야 한다. 이러한 특징은 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

도 11은 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)의 구성을 도시한다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 스위칭 소자 모듈 제어부(710)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 제어부(710)는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 구동 시키되, 컨버터의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈을 하나씩 구동시키고, 컨버터의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 하나씩 중지시킨다.

발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터는 하나 이상일 수 있다. 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 단 하나인 경우에는, 스위칭 소자 모듈 제어부(710)가 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈을 순차적으로 하나씩 구동시키거나 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지 시킨다.

발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터가 존재하는 경우, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n)를 구동 시키되, 계통의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 구동시키고, 계통의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 하나의 컨버터의 구동을 중지시킨다. 도 9에 도시된 것처럼 발전기와 계통 사이에는 병렬 연결된 복수의 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n)가 존재한다.

바람이 불지 않는 상태에서 바람이 불어 블레이드가 회전함에 따라 계통에 전력이 전달될 수 있다. 이때, 바람이 점점 강하게 불면, 증가하는 계통에 전달되는 전력에 따라 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 새로운 컨버터를 하나씩 더 구동시킨다. 예를 들어, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 최초로 바람이 불면 컨버터(650-1)을 구동시키고, 바람에 더 강해짐에 따라 순차적으로 컨버터(650-2), … , 컨버터(650-n)을 구동시킨다.

이에 따라, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

바람이 강하게 부는 상태에서 풍속이 점점 떨어지면 블레이드의 회전 속도도 감소하고 이에 따라 계통에 전달되는 전력의 크기도 감소한다. 계통에 전달되는 전력의 크기가 감소하면, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 구동하는 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 순차적으로 중지시킨다. 바람이 최고 속도로 불어서 계통으로 최대 정격 전력이 전달되어 모든 컨버터(650-n)이 구동되는 도중에 풍속이 점점 감소하는 경우를 예로 들면, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 컨버터(650-n)의 구동을 최초로 정지시킨다. 이후로도 풍속이 점점 감소함에 따라 계통으로 전달되는 전력이 감소하면, 컨버터 제어부(710)는 컨버터(650-n-1), …, 컨버터(650-1) 순으로 순차적으로 컨버터의 동작을 중지 시킨다.

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소하면 순차적으로 컨버터의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

계통에 전달되는 전력이 증가함에 따라 동작하는 컨버터가 증가함은 전술하였다. 스위칭 소자 모듈 제어부(710)는 컨버터를 구동시킬 때, 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈을 컨버터가 출력하는 전력에 따라 순차적으로 하나씩 구동 시키거나, 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동을 순차적으로 중지 시킨다. 예를 들어, 계통에 전달되는 전력이 증가함에 따라 현재 구동되는 컨버터(650-1)에 나아가 컨버터(650-2)도 구동되야 하는 상황에서, 스위칭 소자 모둘 제어부는 컨버터(650-2)가 포함하는 스위칭 소자 모듈 중 어떤 스위칭 소자 모듈을 동작 시킬지를 결정한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 제어부(710)는 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712), 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출부(713) 및 스위칭 소자 모듈 구동부(715)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 컨버터 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 개수로부터 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 먼저 컨버터 개당 용량을 산출한다. 컨버터 개당 용량은 계통의 정격 용량과 컨버터의 개수로부터 산출 된다. 계통의 정격 용량은 계통으로 전달될 수 있는 최대 전력을 의미한다. 바람이 강해짐에 따라 계통으로 전달될 수 있는 전력은 점점 증가하는데, 최대 전력인 정격 용량을 초과하는 전력이 계통으로 전달될 수 없다.

컨버터의 개수는 발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n)의 개수이다. 도 9에 도시된 예에서는 병렬 연결된 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n)의 개수는 n개이다.

스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 계통의 정격 용량인 3MW가 계통으로 전달되면 n개의 컨버터 각각이 계통으로 전달시키는 전력은 3MW/n인 것이다.

스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 산출된 컨버터 개당 용량에서 스위칭 소자 모듈의 개수로 나누어서 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출한다. 도 9에 도시된 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n) 각각은 m개의 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m)을 포함한다. 본 발명에 따른 컨버터 각각은 모두 같은 수 즉, m개의 스위칭 소자 모듈을 포함한다.

컨버터 개당 용량이 3MW/n이고 스위칭 소자 모듈의 개수가 m인 경우를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 3MW/(n*m)을 스위칭 소자 모듈 개당 용량으로 산출한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출부(713)는 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 용량은 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)가 산출하는 것으로, 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출하는 상세한 과정은 전술하였다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출)는 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량에 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율을 곱하기 하여 스위칭 소자 모듈 한 개당 구동 수용 용량을 산출할 수 있다.

스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율은 계통의 정격 용량, 컨버터 개당 정격 용량 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있으나, 자세한 수치는 후술한다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량은 다음 순번의 스위칭 소자 모듈를 구동시키는 기준이 되는 전력이다. 예를 들어, 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하는지 여부에 따라 새롭게 다음 순번의 스위칭 소자 모듈를 구동할 것인지가 결정된다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 현재 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동시킨다. 구동중인 스위칭 소자 모듈은 계통 쪽으로 3상 교류 전력을 계통으로 공급하고 있는 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈을 의미할 수 있다.

구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈은 도 9에 도시된 스위칭 소자 모듈 중 번호가 가장 큰 스위칭 소자 모듈이다.

구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈은 현재 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈을 의미한다. 모든 컨버터가 구동 중인 상태로 예로 들면, 컨버터(650-n)가 마지막 순번의 컨버터이고, 컨버터(650-n)가 포함하는 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈인 것이다.

스위칭 소자 모듈의 현재 용량은 현재 스위칭 소자 모듈이 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기를 의미한다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량은 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출부(713)가 산출한 값으로 산출하는 과정은 전술하였다.

즉, 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동 시킨다. 예를 들어, 현재 컨버터(650-1)만이 구동중이며 컨버터(650-1)이 포함하는 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m) 중 스위칭 소자 모듈(660-1-1)만이 구동중이라면, 스위칭 소자 모듈(660-1-1)이 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이다. 전술한 예에서 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-1)이 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 다음 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)을 구동시킨다. 모든 컨버터에 대해서 전술한 동작 방법이 적용된다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 제어부(710)는 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출부를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량 산출부(714)는 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 용량은 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)가 컨버터 개당 용량에서 스위칭 소자 모듈의 개수를 나누어서 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 계통의 정격 용량, 컨버터 개당 정격 용량 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있으나, 자세한 설명은 수치로 후술한다.

스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량은 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 기준이 되는 전력이다. 예를 들어, 마지막 순번의 컨버터에서 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는지 여부에 따라 현재 구동 중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시킬 것인지가 결정된다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면, 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈은 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터가 포함하는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이다.

스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 된 경우에 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시킨다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우에, 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우가 존재할 수 있다.

이 경우, 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 점점 커지다가 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 커지게 되면 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 다음 순번의 컨버터를 구동시킨다.

자세하게 예를 들면 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이 스위칭 소자 모듈 (660-1-2)인 경우, 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)의 용량이 풍속이 커짐에 따라 점점 커지다가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 보다 커지게 되면 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 다음 순번의 스위칭 소자 모듈 인 컨버터(660-1-3)을 구동 시킨다.

현재 구동중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 점점 더 커지다가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지는 경우에도 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 작을 수 있다. 이 경우에는 현재 구동 중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동이 중지된다.

현재 구동중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 점점 더 커지다가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동은 중지되는데, 중지된 스위칭 소자 모듈 보다 앞선 순서의 스위칭 소자 모듈의 용량이 조금이라도 증가하면, 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 중지된 스위칭 소자 모듈을 다시 구동 시킨다.

구체적으로 예를 들면 현재 구동중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이 스위칭 소자 모듈(660-1-2)이라고 했을 때, 스위칭 소자 모듈(660-1-2)의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2) 보다 앞선 순서의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-1)의 용량이 조금이라도 증가하면, 스위칭 소자 모듈 구동부(715)는 중지된 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)을 다시 구동 시키는 것이다.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율과 상기 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 서로 다른 것을 특징으로 할 수 있다. 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율 및 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 전술하였다.

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치(700)는 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가함에 따라 다른 하나의 스위칭 소자 모듈이 새롭게 구동하는 기준과 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소함에 따라 구동중인 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율은 상기 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율보다 작다.

스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우에, 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우가 존재할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율은 90~710%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 스위칭 소자 모듈의 개수가 n이고, 스위치 소자 모듈의 개수가 m이면 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 3MW/(n*m)를 스위치 소자 모듈 개당 용량으로 산출한다. 스위치 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출부는 (3MW*0.9)/(n*m) ~ (3MW*1.1)/(n*m)로 스위치 소자 모듈의 구동 수용 용량을 산출한다. 여기서 스위치 소자 모듈의 구동 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.1)/(n*m)일 수 있다.

이 경우, 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈의 용량이 (3MW*1.1)/(n*m)를 초과하면 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈는 새롭게 구동된다. 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈의 용량이 (3MW*1.1)/(n*m)를 초과한다는 것은, 현재 구동 중인 각각의 스위칭 소자 모듈의 용량이 (3MW*1.1)/(n*m)를 초과함을 의미한다. 계통으로 공급되는 현재 전력에서 컨버터의 수를 나눈 값에서 다시 스위칭 소자 모듈의 개수로 나눈 값이 구동중인 스위칭 소자 모듈 각각이 계통으로 전달하는 전력인 것이다.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 710~720%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 스위칭 소자 모듈의 개수가 n이고, 스위치 소자 모듈의 개수가 m이면 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부(712)는 3MW/(n*m)를 스위치 소자 모듈 개당 용량으로 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량 산출부(714)는 (3MW*1.1)/(n*m) ~ (3MW*1.2)/(n*m)로 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 여기서 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.2)/(n*m)일 수 있다.

이 경우, 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈의 용량이 (3MW*1.2)/(n*m)보다 커졌다가 이하가 되면 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동은 중지 된다. 현재 구동 중인 스위칭 소자 모듈의 용량이 (3MW*1.2)/(n*m)보다 작아진다는 것은, 현재 구동 중인 각각의 스위칭 소자 모듈의 용량이 (3MW*1.2)/(n*m) 보다 작아 짐을 의미한다. 계통으로 공급되는 현재 전력에서 컨버터의 수를 나눈 값에서 다시 스위칭 소자 모듈의 개수로 나눈 값이 구동중인 스위칭 소자 모듈 각각이 계통으로 전달하는 전력인 것이다.

도 12는 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법의 구성을 도시한다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 스위칭 소자 모듈 제어 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 제어 단계는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 구동 시키되, 컨버터의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈을 하나씩 구동시키고, 컨버터의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 하나씩 중지시킨다.

발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터는 하나 이상일 수 있다. 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 단 하나인 경우에는, 스위칭 소자 모듈 제어 단계가 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈을 순차적으로 하나씩 구동시키거나 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지 시킨다.

발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터가 존재하는 경우, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n)를 구동 시키되, 계통의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 구동시키고, 계통의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 하나의 컨버터의 구동을 중지시킨다. 도 9에 도시된 것처럼 발전기와 계통 사이에는 병렬 연결된 복수의 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n)가 존재한다.

바람이 불지 않는 상태에서 바람이 불어 블레이드가 회전함에 따라 계통에 전력이 전달될 수 있다. 이때, 바람이 점점 강하게 불면, 증가하는 계통에 전달되는 전력에 따라 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 새로운 컨버터를 하나씩 더 구동시킨다. 예를 들어, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 최초로 바람이 불면 컨버터(650-1)을 구동시키고, 바람에 더 강해짐에 따라 순차적으로 컨버터(650-2), … , 컨버터(650-n)을 구동시킨다.

이에 따라, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 더 구동 시켜서, 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

바람이 강하게 부는 상태에서 풍속이 점점 떨어지면 블레이드의 회전 속도도 감소하고 이에 따라 계통에 전달되는 전력의 크기도 감소한다. 계통에 전달되는 전력의 크기가 감소하면, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 구동하는 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 순차적으로 중지시킨다. 바람이 최고 속도로 불어서 계통으로 최대 정격 전력이 전달되어 모든 컨버터(650-n)이 구동되는 도중에 풍속이 점점 감소하는 경우를 예로 들면, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 컨버터(650-n)의 구동을 최초로 정지시킨다. 이후로도 풍속이 점점 감소함에 따라 계통으로 전달되는 전력이 감소하면, 컨버터 제어 단계(710)는 컨버터(650-n-1), …, 컨버터(650-1) 순으로 순차적으로 컨버터의 동작을 중지 시킨다.

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 풍력에 따라 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소하면 순차적으로 컨버터의 구동을 중지 시켜서 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

계통에 전달되는 전력이 증가함에 따라 동작하는 컨버터가 증가함은 전술하였다. 스위칭 소자 모듈 제어 단계는 컨버터를 구동시킬 때, 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈을 컨버터가 출력하는 전력에 따라 순차적으로 하나씩 구동 시키거나, 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동을 순차적으로 중지 시킨다. 예를 들어, 계통에 전달되는 전력이 증가함에 따라 현재 구동되는 컨버터(650-1)에 나아가 컨버터(650-2)도 구동되야 하는 상황에서, 스위칭 소자 모둘 제어 단계는 컨버터(650-2)가 포함하는 스위칭 소자 모듈 중 어떤 스위칭 소자 모듈을 동작 시킬지를 결정한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 제어 단계는 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310), 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출 단계(S320) 및 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 컨버터 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 개수로부터 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 먼저 컨버터 개당 용량을 산출한다. 컨버터 개당 용량은 계통의 정격 용량과 컨버터의 개수로부터 산출된다. 계통의 정격 용량은 계통으로 전달될 수 있는 최대 전력을 의미한다. 바람이 강해짐에 따라 계통으로 전달될 수 있는 전력은 점점 증가하는데, 최대 전력인 정격 용량을 초과하는 전력이 계통으로 전달될 수 없다.

스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 컨버터의 개수가 n이면 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 3MW/n를 컨버터 개당 용량으로 산출한다. 계통의 정격 용량인 3MW가 계통으로 전달되면 n개의 컨버터 각각이 계통으로 전달시키는 전력은 3MW/n인 것이다.

스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 산출된 컨버터 개당 용량에서 스위칭 소자 모듈의 개수로 나누어서 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출한다. 도 9에 도시된 컨버터(650-1, 650-2, …, 650-n) 각각은 m개의 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m)을 포함한다. 본 발명에 따른 컨버터 각각은 모두 같은 수 즉, m개의 스위칭 소자 모듈을 포함한다.

컨버터 개당 용량이 3MW/n이고 스위칭 소자 모듈의 개수가 m인 경우를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 3MW/(n*m)을 스위칭 소자 모듈 개당 용량으로 산출한다.

즉, 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계는, 계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출하고 산출된 컨버터 개당 용량에서 스위칭 소자 모듈의 개수로 나누어서 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출 단계(S320)는 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 용량은 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)가 산출하는 것으로, 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출하는 상세한 과정은 전술하였다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출)는 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량에 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율을 곱하기 하여 스위칭 소자 모듈 한 개당 구동 수용 용량을 산출할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 현재 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동시킨다. 구동중인 스위칭 소자 모듈은 계통 쪽으로 3상 교류 전력을 계통으로 공급하고 있는 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈을 의미할 수 있다.

스위칭 소자 모듈의 현재 용량은 현재 스위칭 소자 모듈이 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기를 의미한다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량은 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출 단계(S320)가 산출한 값으로 산출하는 과정은 전술하였다.

즉, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동 시킨다. 예를 들어, 현재 컨버터(650-1)만이 구동중이며 컨버터(650-1)이 포함하는 스위칭 소자 모듈(660-1-1, 660-1-2, 660-1-m) 중 스위칭 소자 모듈(660-1-1)만이 구동중이라면, 스위칭 소자 모듈(660-1-1)이 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이다. 전술한 예에서 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-1)이 현재 계통쪽으로 전달하는 전력의 크기가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 다음 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)을 구동시킨다. 모든 컨버터에 대해서 전술한 동작 방법이 적용된다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 제어 단계는 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량 산출 단계(S330)는 산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 용량은 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)가 컨버터 개당 용량에서 스위칭 소자 모듈의 개수를 나누어서 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출한다. 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 계통의 정격 용량, 컨버터 개당 정격 용량 등에 따라 자유롭게 설정될 수 있으나, 자세한 설명은 수치로 후술한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면, 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다. 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈은 구동 중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터가 포함하는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이다.

스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 된 경우에 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시킨다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우에, 구동 중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량보다 크지만, 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 작은 경우가 존재할 수 있다.

이 경우, 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 점점 커지다가 컨버터 개당 구동 수용 용량보다 커지게 되면 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 다음 순번의 컨버터를 구동시킨다.

스위칭 소자 모듈 구동 단계는, 구동중인 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 현재 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동 시킨다.

자세하게 예를 들면 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이 스위칭 소자 모듈 (660-1-2)인 경우, 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)의 용량이 풍속이 커짐에 따라 점점 커지다가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 보다 커지게 되면 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 다음 순번의 스위칭 소자 모듈 인 컨버터(660-1-3)을 구동 시킨다.

현재 구동중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 점점 더 커지다가 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동은 중지되는데, 중지된 스위칭 소자 모듈 보다 앞선 순서의 스위칭 소자 모듈의 용량이 조금이라도 증가하면, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 중지된 스위칭 소자 모듈을 다시 구동 시킨다.

구체적으로 예를 들면 현재 구동중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈이 스위칭 소자 모듈(660-1-2)이라고 했을 때, 스위칭 소자 모듈(660-1-2)의 용량이 점점 더 커지다가 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 보다 커졌다가 작아지면, 현재 구동 중인 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)의 구동은 중지되는데, 바람이 다시 강해져서 중지된 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2) 보다 앞선 순서의 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-1)의 용량이 조금이라도 증가하면, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S340)는 중지된 스위칭 소자 모듈인 스위칭 소자 모듈(660-1-2)을 다시 구동 시키는 것이다.

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 방법은 계통으로 공급되는 출력 전력이 증가함에 따라 다른 하나의 스위칭 소자 모듈이 새롭게 구동하는 기준과 계통으로 공급되는 출력 전력이 감소함에 따라 구동중인 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 기준을 서로 달리하여 계통으로 공급되는 출력 전력 대비 컨버터에서 소모되는 전력을 낮출 수 있다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율은 90~710%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 스위칭 소자 모듈의 개수가 n이고, 스위치 소자 모듈의 개수가 m이면 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 3MW/(n*m)를 스위치 소자 모듈 개당 용량으로 산출한다. 스위치 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출 단계는 (3MW*0.9)/(n*m) ~ (3MW*1.1)/(n*m)로 스위치 소자 모듈의 구동 수용 용량을 산출한다. 여기서 스위치 소자 모듈의 구동 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.1)/(n*m)일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 710~720%인 것을 특징으로 한다. 계통의 정격 용량이 3MW이고 스위칭 소자 모듈의 개수가 n이고, 스위치 소자 모듈의 개수가 m이면 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출 단계(S310)는 3MW/(n*m)를 스위치 소자 모듈 개당 용량으로 산출한다. 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량 산출 단계(S330)는 (3MW*1.1)/(n*m) ~ (3MW*1.2)/(n*m)로 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량을 산출한다. 여기서 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량은 최대 값인 (3MW*1.2)/(n*m)일 수 있다.

도 13 내지 도 18은 본 발명의 풍력 발전 시스템의 스위칭 모듈 제어 장치의 일 실시예에 관한 것이다.

도 13은 풍력 발전 시스템의 전체적인 구성을 도시한다.

풍력 발전 시스템은 블레이드(910), 기어박스, 발전기(940), 복수의 컨버터(950-1, 950-2, 950-n), 트랜스포머(970) 및 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치(1000)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 블레이드(910)는 바람 에너지에 의해 회전하여 운동 에너지를 생성한다. 즉, 블레이드(910)는 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 기계적 일로 변환시키는 기계이다. 블레이드(910)는 지면과 수직 또는 수평 방향으로 구현될 수 있으며 하나 이상의 날개를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 기어 박스(930)는 블레이드(910)와 후술할 발전기(940)의 회전자 사이에 위치한다. 기어 박스(930)는 풍속이 낮아서, 블레이드(910)의 회전속도가 낮은 경우 발전기(940)의 회전자의 회전 속도를 증가시키는 역할을 수행한다.

일 실시예에 있어서, 발전기(940)는 유체가 가진 에너지가 회전자에 의해 회전력으로 변환된 후 그 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다. 즉, 발전기(940)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치이다. 발전기(940)로는 크게 동기기나 유도기가 사용되는데, 동기기는 계자의 형태에 따라 권선계자형과 영구자석형으로 나눌수 있다. 유도기는 회전자의 구조에 따라 농형과 권선형으로 분류될 수 있다. 특히, 권선형 유도기, 권선형 유도발전기(940) 또는 유도발전기(940)는 가변 풍속이 특징인 장소에 설치 가능하다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(950-1, 950-2, 950-n)는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 및 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터를 연결하는 직류 링크를 포함한다. 컨버터(950-1, 950-2, 950-n)는 발전기(940)와 후술할 트랜스포머(970) 사이에 병렬로 연결된다. 도 13은 n개의 병렬 연결된 컨버터(950-1, 950-2, 950-n)를 도시한다.

AC/DC 컨버터는 발전기(940)로부터 출력되는 3상 교류 출력을 직류 형태로 변환한다. DC/AC 인버터는 변환된 직류 전력을 계통 측에서 사용하기에 적절한 교류 전력으로 변환한다. 직류 링크는 AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터에 각각 병렬로 연결되어, AC/DC 컨버터, DC/AC 인버터 사이에서 에너지를 전송할 수 있다. 직류 링크는 커패시터로 구현될 수 있으나, 에너지를 충, 방전할 수 있는 소자라면 직류 링크로 이용될 수 있다. 도 13은 병렬 연결된 복수의 컨버터를 개시하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 단 하나의 컨버터만 존재할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컨버터(950-1, 950-2, 950-n)는 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, 960-1-m, 960-2-1, 960-2-2, 960-2-m, 960-n-1, 960-n-2, 960-n-m)을 포함한다. 도 13은 각 컨버터(950-1, 950-2, 950-n)가 포함하는 m개의 병렬연결된 스위칭 소자(960-1-1, 960-1-2, 960-1-m, 960-2-1, 960-2-2, 960-2-m, 960-n-1, 960-n-2, 960-n-m)모듈을 도시한다. 전술한 AC/DC 컨버터는 6개의 스위칭 소자를 포함하며, DC/AC 인버터도 18개의 스위칭 소자를 포함한다. 전술한 스위칭 소자는 트랜지스터로 예를 들면, GTO(gate turnoff thyristors), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 IGBT), IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors), BJT(Bipolar Junction Transistors), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 적어도 하나의 반도체 스위칭 소자로 이루어질 수 있다.

발전기(940)가 출력하는 교류 전력은 3상 교류 전력으로 각각의 상은 AC/DC 컨버터의 2개의 스위칭 소자와 연결되며 계통으로 공급되는 3상 교류 전력 중 각각의 상은 DC/AC 인버터의 2개의 스위칭 소자와 연결된다. 즉, AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다. DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자는 하나의 상에 전류가 흐를 수 있도록 동작한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, 960-1-m, 960-2-1, 960-2-2, 960-2-m, 960-n-1, 960-n-2, 960-n-m)은 AC/DC 컨버터의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터의 6개의 스위칭 소자 그리고 DC 링크를 포함한다. 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, 960-1-m, 960-2-1, 960-2-2, 960-2-m, 960-n-1, 960-n-2, 960-n-m)은 복수개가 병렬로 연결되어 하나의 컨버터(950-1, 950-2, 950-n)를 구성한다.

일 실시예에 있어서, 트랜스포머(970)는 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 부분으로 계통(Grid)과 연결된다. 여기서, 계통은 풍력 발전 시스템이 연계된 전력 계통을 의미한다.

도 14는 일 실시예에 따른 스위칭 소자 모듈(1100)의 구성을 도시한다. 도 13에 도시된 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, 960-1-m, 960-2-1, 960-2-2, 960-2-m, 960-n-1, 960-n-2, 960-n-m)의 세부 구성은 도 14에 도시된 스위칭 소자 모듈(1100)의 세부 구성과 같다. 스위칭 소자 모듈(1100)은 AC/DC 컨버터(1110)의 6개의 스위칭 소자 및 DC/AC 인버터(1130)의 6개의 스위칭 소자 그리고 DC 링크(1120)를 포함한다. AC/DC 컨버터(1110)는 발전기에서 출력되는 교류 출력을 직류 형태로 변환시킨다. DC/AC 인버터(1130)는 변환된 직류 전력을 교류 형태로 변환시켜서 계통 측으로 전달한다. 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 구성이나, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 구성은 당업자에게 자명하다.

계통으로 공급되는 전력은 3상 교류 전력인데, 3상 중 어느 하나의 상을 예로 들면 교류 전력이 계통으로 전달되기 위해서는 AC/DC 컨버터(1110)의 6개의 스위칭 소자 중 2개의 스위칭 소자가 온되야 하며, DC/AC 인버터(1130)의 6개의 스위칭 소자중 2개의 스위칭 소자가 온되야 한다. 이러한 특징은 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

도 15는 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치(1000)의 구성을 도시한다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치(1000)는 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시키되, 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시킨다. 도 13에 도시된 컨버터(950-1)를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)는 컨버터(950-1)가 포함하는 m개의 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, … 960-1-m)을 구동시키되 위상차이가 나도록 구동시킨다. 어느 하나의 상을 기준으로 계통에 교류 전력을 공급하기 위해서는 4개의 스위치 소자가 온되야 한다고 전술하였다. 결국, 어느 하나의 상을 예로 들었을때, 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, … 960-1-m) 각각이 포함하는 4개의 스위치 소자는 스위칭 소자 모듈별로 서로 위상차를 두고 동시에 온오프 된다. 어느 하나의 스위칭 소자 모듈이 포함하는 4개의 스위치 소자가 온되고, 일정한 위상차를 가지며 다음 스위칭 소자 모듈이 포함하는 4개의 스위치 소자가 온되는 일련을 과정이 m개의 스위칭 소자 모듈에 대해 발생하는 것이다.

스위칭 소자 모듈 구동부(1010)가 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시킨다는 것은 3상 교류 신호가 서로 120도 차이가 나도록 계통에 전달되기 위해 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 필요한 스위치 소자를 온 오프 시킨다는 것이다. 3상 교류 신호가 서로 120도 차이가 나도록 계통에 전달되기 위해 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 필요한 스위치 소자가 무엇이고 그 스위치 소자가 언제 온 오프되야 하는지는 컨버터 분야에 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.

3상 중 어느 하나의 상인 경우로 예를 들면, 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)가 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시킨다는 것은 스위칭 소자 모듈이 포함하는 4개의 스위치 소자를 온 오프 시킨다는 의미이다.

3상을 예로 들면, 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)가 3상 교류 전력이 계통에 공급되도록 스위칭 소자 모듈이 포함하는 복수의 스위칭 소자 중 필요한 스위치 소자를 온 오프시킨다는 것이다. 전술한 필요한 스위치 소자들은 결국 스위칭 소자 모듈 별로 위상차를 가지며 온 오프 된다.

일 실시예에 있어서, 상기 위상 차이는 일정한 위상 차이다. 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시키되, 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시킨다.

3상 중 어느 하나의 상인 경우로 예를 들면, 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)가 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈 각각이 포함하는 4개의 스위치 소자를 온 오프 시키되, 복수의 스위칭 소자 모듈은 일정한 위상차이를 가지고 온오프 되는 것이다. 복수의 스위칭 소자 모듈이 온오프 되는 것의 정의는 전술하였다. 일정한 위상차이가 난다는 것은 복수의 스위칭 소자 모듈간에 일정한 위상차이가 나도록 동시에 온오프 된다는 것이다. 스위칭 소자 모듈이 포함하는 스위치 소자간에 일정한 위상차이가 나도록 제어된다는 의미가 아니다.

일 실시예에 있어서, 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치(1000)는 위상 차이 산출부(1020)를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 위상 차이 산출부(1020)는 360도에서 하나의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 값으로 위상 차이를 산출하고, 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)는 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 산출된 위상 차이가 나도록 구동시키는 것을 특징으로한다.

도 13의 컨버터(950-1)을 예로 들면, 컨버터(950-1)는 m개의 스위칭 소자 모듈을 포함하는데 m이 4라고 가정한다. 위상 차이 산출부(1020)는 360도에서 스위칭 소자 모듈의 개수인 4로 나누어 위상 차이를 90도로 산출한다. 스위칭 소자 모듈은 산출된 90도의 위상 차이가 나도록 컨버터(950-1)가 포함하는 4개의 스위칭 소자 모듈을 구동시킨다. 다른 컨버터(950-2, …, 950-n)도 컨버터(950-1)와 동일하게 동작한다. 종래에는 컨버터(950-1)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈이 동시에 온 오프가 되도록 구동되었다. 이에 따라, 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분이 많이 함유되어 있었다. 그러나 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치(1000)가 포함하는 스위칭 소자 모듈 구동부(1010)는 360도에서 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 만큼의 위상 차이가 나도록 스위칭 소자 모듈을 온오프 시켜서 컨버터가 출력하는 교류 전력에 고조파 성분이 적다.

일 실시예에 있어서, 상기 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는 하나 이상의 스위칭 소자 모듈을 포함하는 하나 이상의 컨버터를 더 포함하되, 상기 하나 이상의 스위칭 소자 모듈은 6개의 스위칭 소자를 포함하는 AC/DC 컨버터, 상기 AC/DC 컨버터와 병렬 연결된 DC 링크 및 6개의 스위칭 소자를 포함하면서 상기 DC 링크와 병렬 연결된 DC/AC 인버터를 포함할 수 있다. 도 13을 참조하면, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는 하나 이상의 컨버터(950-1, 950-2, …950-n)을 포함한다. 각각의 컨버터는 하나 이상의 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, 960-1-m, 960-2-1, 960-2-2, 960-2-m, 960-n-1, 960-n-2, 960-n-m)을 포함한다.

도 14를 참조하면, 각각의 스위칭 소자 모듈(1100)은 6개의 스위칭 소자를 포함하는 AC/DC 컨버터(1110), 6개의 스위칭 소자를 포함하는 DC/AC 인버터(1130) 및 DC 링크를 포함한다. AC/DC 컨버터(1110), DC/AC 인버터(1130) 및 DC 링크는 서로 병렬로 연결된다.

도 16는 종래 방식에 따라 구동된 스위칭 소자 모듈에 따라 컨버터가 출력하는 3상 중 어느 하나의 상의 전류 파형을 도시한다. 도 16에 도시된 구형파는 계통의 전압 파형이다. 스위칭 소자 모듈이 온이 되면 전압 파형은 최대가 되는데 이는 DC링크의 전압과 동일하다. 전압 파형의 유무에 따라 증가했다 감소했다 하는 실선으로 이어진 파형이 전류 파형이다. 어느 하나의 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈이 동시에 온되었다가 오프되는 경우에 컨버터의 출력 전류는 급격히 감소하고, 다시 스위칭 소자 모듈이 동시에 온되면 출력 전류는 급격히 증가한다. 이에 따라 고조파 성분이 많이 함유된 전류가 계통으로 전달된다.

도 17는 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치가 구동한 스위칭 소자 모듈에 따라 컨버터가 출력하는 3상 중 어느 하나의 상의 전류 파형을 도시한다. 어느 하나의 컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈은 각각 일정한 위상차이를 두고 동작하기 때문에 모든 스위칭 소자 모듈이 동시에 온되고 오프되는 경우는 줄어든다. 도 17에 도시된 180도의 위상 구간 동안 모든 스위칭 소자 모듈이 모두 오프되는 경우는 거의 발생되지 않기에 전류 크기 자체가 급격히 하강하는 구간 자체가 존재하지 않는다.

도 17는 컨버터가 3개의 스위치 소자 모듈을 포함한다는 가정하에 하나의 상에 대한 컨버터가 출력하는 전류 파형을 도시한다. 먼저 실선은 제일 먼저 온되는 스위칭 소자 모듈이고, 점선은 그 다음으로 온되는 스위칭 소자 모듈이고, 1점 쇄선은 3번째로 온되는 스위칭 소자 모듈이다. 전술한 3개의 스위칭 소자 모듈은 일정한 위상차를 두고 구동되는 것이다.

일 양상에 있어서, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 방법은 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시키되, 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시킨다. 도 13에 도시된 컨버터(950-1)를 예로 들면, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)는 컨버터(950-1)가 포함하는 m개의 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, … 960-1-m)을 구동시키되 위상차이가 나도록 구동시킨다. 어느 하나의 상을 기준으로 계통에 교류 전력을 공급하기 위해서는 4개의 스위치 소자가 온되야 한다고 전술하였다. 결국, 어느 하나의 상을 예로 들었을때, 스위칭 소자 모듈(960-1-1, 960-1-2, … 960-1-m) 각각이 포함하는 4개의 스위치 소자는 스위칭 소자 모듈별로 서로 위상차를 두고 동시에 온오프 된다. 어느 하나의 스위칭 소자 모듈이 포함하는 4개의 스위치 소자가 온되고, 일정한 위상차를 가지며 다음 스위칭 소자 모듈이 포함하는 4개의 스위치 소자가 온되는 일련을 과정이 m개의 스위칭 소자 모듈에 대해 발생하는 것이다.

스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)가 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시킨다는 것은 3상 교류 신호가 서로 120도 차이가 나도록 계통에 전달되기 위해 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 필요한 스위치 소자를 온 오프 시킨다는 것이다. 3상 교류 신호가 서로 120도 차이가 나도록 계통에 전달되기 위해 스위칭 소자 모듈이 포함하는 12개의 스위치 소자 중 필요한 스위치 소자가 무엇이고 그 스위치 소자가 언제 온 오프되야 하는지는 당업자에게 자명하다. 3상 중 어느 하나의 상인 경우로 예를 들면, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)가 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시킨다는 것은 스위칭 소자 모듈이 포함하는 4개의 스위치 소자를 온 오프 시킨다는 의미이다.

3상을 예로 들면, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)가 3상 교류 전력이 계통에 공급되도록 스위칭 소자 모듈이 포함하는 복수의 스위칭 소자 중 필요한 스위치 소자를 온 오프시킨다는 것이다. 전술한 필요한 스위치 소자들은 결국 스위칭 소자 모듈 별로 위상차를 가지며 온 오프 된다.

일 실시예에 있어서, 상기 위상 차이는 일정한 위상 차이다. 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)는 발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시키되, 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시킨다.

3상 중 어느 하나의 상인 경우로 예를 들면, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)가 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈 각각이 포함하는 4개의 스위치 소자를 온 오프 시키되, 복수의 스위칭 소자 모듈은 일정한 위상차이를 가지고 온오프 되는 것이다. 복수의 스위칭 소자 모듈이 온오프 되는 것의 정의는 전술하였다. 일정한 위상차이가 난다는 것은 복수의 스위칭 소자 모듈간에 일정한 위상차이가 나도록 동시에 온오프 된다는 것이다. 스위칭 소자 모듈이 포함하는 스위치 소자간에 일정한 위상차이가 나도록 제어된다는 의미가 아니다.

일 실시예에 있어서, 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 방법은 위상 차이 산출 단계(S410)를 더포함한다.

일 실시예에 있어서, 위상 차이 산출 단계(S410)는 360도에서 하나의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 값으로 위상 차이를 산출하고, 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)는 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 산출된 위상 차이가 나도록 구동시키는 것을 특징으로 한다.

도 13의 컨버터(950-1)을 예로 들면, 컨버터(950-1)는 m개의 스위칭 소자 모듈을 포함하는데 m이 4라고 가정한다. 위상 차이 산출 단계(S410)는 360도에서 스위칭 소자 모듈의 개수인 4로 나누어 위상 차이를 90도로 산출한다. 스위칭 소자 모듈은 산출된 90도의 위상 차이가 나도록 컨버터(950-1)가 포함하는 4개의 스위칭 소자 모듈을 구동시킨다. 다른 컨버터(950-2, …, 950-n)도 컨버터(950-1)와 동일하게 동작한다. 종래에는 컨버터(950-1)가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈이 동시에 온 오프가 되도록 구동되었다. 이에 따라, 컨버터가 출력하는 교류 전류에 고조파 성분이 많이 함유되어 있었다. 그러나 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 방법이 포함하는 스위칭 소자 모듈 구동 단계(S420)는 360도에서 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 만큼의 위상 차이가 나도록 스위칭 소자 모듈을 온오프 시켜서 컨버터가 출력하는 교류 전력에 고조파 성분이 적다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해 져야 할 것이다.

부호의 설명

10: 블레이드

30: 기어 박스

40: 발전기

50-1, 50-2, …, 50-n: 컨버터

60-1-1, 60-1-2, 60-1-m, 60-2-1, 60-2-2, 60-2-m, 60-n-1, 60-n-2, 60-n-m: 스위칭 소자 모듈

70: 트랜스포머

100: 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치

110: 컨버터 제어부

112: 컨버터 개당 용량 산출부

113: 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출부

114: 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출부

115: 컨버터 구동부

310: 블레이드

330: 기어 박스

340: 발전기

350-1, 350-2, …, 350-n: 컨버터

360-1-1, 360-1-2, …, 360-1-m, 360-2-1, 360-2-2, …, 360-2-m, 360-n-1, …, 360-n-2, …, 360-n-m: 스위칭 소자 모듈

370: 트랜스포머

400: 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치

410: 컨버터 구동부

420: 누적 구동 시간 산출부

430: 순서 설정부

500 : 스위칭 소자 모듈

510 : AC/DC 컨버터

520 : DC 링크

530 : DC/AC 인버터

610: 블레이드

630: 기어 박스

640: 발전기

650-1, 650-2, …, 650-n: 컨버터

660-1-1, 660-1-2, 660-1-m, 660-2-1, 660-2-2, 660-2-m, 660-n-1, 660-n-2, 660-n-m: 스위칭 소자 모듈

670: 트랜스포머

700: 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치

710: 스위칭 소자 모듈 제어부

712: 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부

713: 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출부

714: 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량 산출부

715: 스위칭 소자 모듈 구동부

910: 블레이드

930: 기어 박스

940: 발전기

950-1, 950-2, 950-n: 컨버터

960-1-1, 960-1-2, 960-1-m, 960-2-1, 960-2-2, 960-2-m, 960-n-1, 960-n-2, 960-n-m: 스위칭 소자 모듈

970: 트랜스포머

1000: 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치

1010: 스위칭 소자 모듈 구동부

1020: 위상 차이 산출부

1110: AC/DC 컨버터

1120: DC 링크

1130: DC/AC 컨버터

1100: 스위칭 소자 모듈

Claims

발전기와 계통 사이에 병렬 연결된 복수의 컨버터를 구동 시키되, 계통의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 하나의 컨버터를 구동시키고, 계통의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 하나의 컨버터의 구동을 중지시키는 컨버터 제어부;

를 포함하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 컨버터 제어부는

계통의 정격 용량과 컨버터의 개수로부터 컨버터 개당 용량을 산출하는 컨버터 개당 용량 산출부;

산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 수용 용량을 산출하는 컨버터 개당 구동 수용 용량 산출부; 및

구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 현재 용량이 컨버터 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동 시키는 컨버터 구동부;

를 포함하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 컨버터 제어부는

산출된 컨버터 개당 용량과 컨버터의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량을 산출하는 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량 산출부를 더 포함하고,

컨버터 구동부는 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면,

구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 컨버터 중 마지막 순번의 컨버터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는

풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 컨버터의 구동 수용 용량 비율과 상기 컨버터 구동 중지 수용 용량 비율은 서로 다른 것을 특징으로 하는,

풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치.
제 1 항에 따른 풍력 발전 시스템의 컨버터 구동 장치를 포함하는 풍력 발전 시스템은,

AC/DC 컨버터, AC/DC 컨버터와 병렬로 연결된 DC/AC 인버터 및 AC/DC 컨버터와 DC/AC 인버터 사이에 연결된 직류 링크를 포함하는 컨버터를 더 포함하는,

풍력 발전 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 직류 링크는,

커패시터인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템.
발전기와 계통 사이에 병렬로 연결된 복수의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터를 구동시켜야 하는 경우,

누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터를 구동시키거나, 설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동시키는 컨버터 구동부;

를 포함하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는,

복수의 컨버터 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 누적 구동 시간 산출부;를 더 포함하고,

상기 컨버터 구동부는 복수의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터를 구동시켜야 하는 경우,

누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 컨버터 구동부는,

구동중인 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 중지시켜야 하는 경우,

누적 구동 시간이 가장 큰 컨버터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 누적 구동 시간 산출부는,

컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈 각각에 대한 구동 시간을 누적한 누적 구동 시간을 산출하는 것을 특징으로 하고,

상기 컨버터 구동부는,

누적 구동 시간이 가장 작은 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈을 구동시켜야 하는 경우,

누적 구동 시간이 가장 작은 스위칭 소자 모듈을 구동시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 컨버터 구동부는,

구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시켜야 하는 경우,

누적 구동 시간이 가장 큰 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치는,

복수의 컨버터의 구동 순서를 설정하는 순서 설정부; 를 더 포함하고,

상기 컨버터 구동부는 복수의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터를 구동시켜야 하는 경우,

설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 순서 설정부는,

구동중인 하나 이상의 컨버터의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고,

상기 컨버터 구동부는,

구동중인 하나 이상의 컨버터 중 어느 하나의 컨버터의 구동을 중지시켜야 하는 경우,

설정된 컨버터의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 컨버터의 다음 순번의 컨버터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 순서 설정부는,

컨버터가 포함하는 복수의 스위칭 소자 모듈의 구동 순서를 설정하고,

상기 컨버터 구동부는,

설정된 컨버터의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 컨버터의 다음 순번의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈을 구동시켜야 하는 경우,

설정된 스위칭 소자 모듈의 구동 순서를 기초로 마지막으로 구동한 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 순서 설정부는,

구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 순서를 설정하는 것을 특징으로 하고,

상기 컨버터 구동부는,

구동중인 하나 이상의 스위칭 소자 모듈 중 어느 하나의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시켜야 하는 경우,

설정된 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 순서를 기초로 마지막으로 구동 중지된 스위칭 소자 모듈의 다음 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 컨버터 제어 장치.
발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 구동 시키되,

컨버터의 출력 전력이 증가하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈을 하나씩 구동시키고,

컨버터의 출력 전력이 감소하면 순차적으로 스위칭 소자 모듈의 구동을 하나씩 중지시키는 스위칭 소자 모듈 제어부;

를 포함하는,

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈 제어부는

컨버터 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 개수로부터 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출하는 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부;

산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 산출하는 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량 산출부; 및

구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 현재 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 스위칭 소자 모듈을 구동 시키는 스위칭 소자 모듈 구동부;

를 포함하는,

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈 제어부는

산출된 스위칭 소자 모듈 개당 용량과 스위칭 소자 모듈의 구동 중지 수용 용량 비율로부터 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량을 산출하는 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량 산출부;

를 더 포함하고,

스위칭 소자 모듈 구동부는 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되면,

구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 용량이 컨버터 개당 구동 중지 수용 용량보다 커졌다가 이하가 되는 시점에서 구동중인 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는,

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈의 구동 수용 용량 비율과 상기 스위칭 소자 모듈 구동 중지 수용 용량 비율은 서로 다른 것을 특징으로 하는,

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치.
제 17항에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부는,

계통의 정격 용량에서 컨버터의 개수를 나누어서 컨버터 개당 용량을 산출하고 산출된 컨버터 개당 용량에서 스위칭 소자 모듈의 개수로 나누어서 스위칭 소자 모듈 개당 용량을 산출하는 것을 특징으로 하는,

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치.
제 17항에 있어서, 상기 스위칭 소자 모듈 개당 용량 산출부는,

구동중인 컨버터가 포함하는 스위칭 소자 모듈 중 마지막 순번의 스위칭 소자 모듈의 현재 용량이 스위칭 소자 모듈 개당 구동 수용 용량을 초과하면 다음 순번의 컨버터를 구동 시키는 것을 특징으로 하는,

풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 구동 장치.
발전기와 계통 사이에 연결된 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈을 온 오프 시키되, 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 위상 차이가 나도록 구동시키는 스위칭 소자 모듈 구동부;를 포함하는 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 위상 차이는

일정한 위상 차이인 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치.
제 22 항에 있어서, 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는

360도에서 하나의 컨버터가 포함하는 병렬 연결된 복수의 스위칭 소자 모듈의 개수를 나눈 값으로 위상 차이를 산출하는 위상 차이 산출부;를 더 포함하고,

상기 스위칭 소자 모듈 구동부는 상기 복수의 스위칭 소자 모듈을 산출된 위상 차이가 나도록 구동시키는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치는

하나 이상의 스위칭 소자 모듈을 포함하는 하나 이상의 컨버터;를 더 포함하되,

상기 하나 이상의 스위칭 소자 모듈은 6개의 스위칭 소자를 포함하는 AC/DC 컨버터, 상기 AC/DC 컨버터와 병렬 연결된 DC 링크 및 6개의 스위칭 소자를 포함하면서 상기 DC 링크와 병렬 연결된 DC/AC 인버터를 포함하는 풍력 발전 시스템의 스위칭 소자 모듈 제어 장치.