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영구자석형 동기발전기를 이용한 풍력발전시스템의 최대출력제어

Maximum Power Tracking Control of a Wind Turbine with Permanent Magnet Synchronous Generator

오중기 (Joong Ki, Oh)

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초록 moremore
With rapid development of wind power industry, wind turbine has become larger and offshore wind farm is more attractive than on-shore wind farm, nowadays. Thus efficiency in the low wind speed, mechanical reliability, lower maintenance problems and power quality is becoming more and more important i...
With rapid development of wind power industry, wind turbine has become larger and offshore wind farm is more attractive than on-shore wind farm, nowadays. Thus efficiency in the low wind speed, mechanical reliability, lower maintenance problems and power quality is becoming more and more important in the wind turbine technology. In this paper, Maximum power tracking control of a wind turbine with 5MW permanent magnet synchronous generator which is implemented by the back-to-back power converter is presented. First, the aerodynamic analysis of blade is implemented. Then, control strategy of wind turbine in order to get the maximum aerodynamic efficiency under the rated wind speed is specified. Finally variable speed operation which makes possible maximum power tracking control is carried out by using back-to-back power converter. The back-to back power converter consists of two converters. One is the generator side converter and the other is grid side converter. The controller designs of each converter are described base on 2kHz switching frequency, so that, the generator side converter control the speed of wind turbine, and grid side converter control the dc-link voltage. Power SIM has been used to verify the controller performance.
목차 moremore
Abstract i
목차 ii
그림목차 iv
...
Abstract i
목차 ii
그림목차 iv
표목차 vi
술어 및 약어 vii

Ⅰ. 개요 1
1.1 연구의 배경 및 필요성 1
1.2 논문의 구성 6
1.3 연구의 제한 6

Ⅱ. 풍력발전 제어시스템 7
2.1 풍력발전 시스템의 제어 7
2.1.1 풍력발전 시스템 제어의 목적 7
2.1.2 풍력발전 시스템의 동향 8
2.1.3 풍력발전 시스템의 가변속도 운전 12
2.2 풍력발전기의 공역학적 특성 16
2.2.1 블레이드의 구조 16
2.2.2 블레이드의 공역학적 특성 17
2.3 풍력발전 시스템의 제어 전략 20
2.3.1 풍력발전 시스템의 운전구간 20
2.3.2 Cut-in wind speed 및 Rated Wind speed 21
2.3.2 최대출력 제어 구간 22
2.3.3 최대속도 운전 구간 25
2.3.4 풍력발전 시스템 제어 전략 26

Ⅲ. 영구자석 동기발전기를 이용한 풍력발전 시스템 27
3.1 영구자석 동기발전기를 이용한 풍력발전 시스템의 특성 27
3.2 영구자석 동기발전기의 수학적 모델 28
3.3 영구자석 동기발전기의 제어 33
3.3.2 발전기 측 Converter 33
3.3.2.1 전류제어기 설계 34
3.3.2.2 속도제어기 설계 37
3.3.2.3 발전기 측 Converter 시뮬레이션 결과 42
3.3.3 계통 측 Converter 44
3.3.3.1 PLL(Phase Locked Loop) 45
3.3.3.2 DC-link 전압 제어기 설계 48
3.3.3.3 무효전력 제어 52
3.3.3.4 전류제어기 설계 53
3.3.3.4 계통 측 Converter 시뮬레이션 결과 55

Ⅳ. 풍력발전 시스템 시뮬레이션 58
4.1 시뮬레이션 Parameter 58
4.2 시뮬레이션 결과 59

Ⅴ. 결론 64

참고문헌 66