KR20140039389A

KR20140039389A - Apparatus and method for controlling diminishing power fluctuation of small wind turbine system

Info

Publication number: KR20140039389A
Application number: KR1020120104826A
Authority: KR
Inventors: 윤기갑; 서철수; 박상호; 최영도; 전진홍
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-02

Abstract

본 발명은 계통 연계형 소형 풍력발전시스템에서 계통연계 인버터의 출력제어를 입력 전력정보를 이용하여 제어함으로써, 정상 상태에서 출력전류의 기준값 변화를 감소시켜서 전류 고조파가 감소될 수 있도록 하는 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 DC/AC 컨버터가 연계된 배전계통 연계점(PCC)의 순시 전압으로부터 주파수를 추정하는 주파수 추정 모듈, 상기 순시 전압으로부터 입력 전압의 부호가 바뀌는 시점을 검출하는 영전위 검출 모듈, 상기 주파수 추정 모듈의 추정 주파수 신호와, 상기 영전위 검출 모듈의 검출 신호를 이용하여 배전계통 연계점의 전압 위상 신호를 발생하는 전압 위상 추정 모듈, 상기 전압 위상 신호를 이용하여 출력 순시 전류의 교류 파형을 생성하는 기준 교류 신호 발생 모듈, 풍력발전기의 출력전력을 통해 산출되는 배전계통의 기준 전류와, DC 링크 운전 전압 확보를 위한 보상 전류 기준값을 계산하여 출력전류 크기 기준값을 산출하는 전력 제어 모듈, 상기 교류 파형과 상기 전력 제어 모듈의 출력전류 크기 기준값을 이용하여 DC/AC 컨버터의 스위칭 시간 정보를 산출하는 출력전류 제어 모듈 및, 상기 출력전류 제어 모듈의 스위칭 시간 정보에 따라 상기 DC/AC 컨버터의 각 스위칭 소자를 스위칭하는 신호를 발생하는 PWM 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention is to control the output control of the grid-connected inverter using the input power information in the grid-linked small wind power generation system, by reducing the change in the reference value of the output current in the steady state to reduce the current harmonics Provided are an apparatus for controlling output fluctuation of a wind power generation system and a method thereof.
To this end, the present invention is a frequency estimation module for estimating the frequency from the instantaneous voltage of the distribution system connection point (PCC) to which the DC / AC converter is connected, a zero potential detection module for detecting a time point at which the sign of the input voltage is changed from the instantaneous voltage, A voltage phase estimation module for generating a voltage phase signal of a linkage point of a distribution system using an estimated frequency signal of the frequency estimation module, a detection signal of the zero potential detection module, and an AC waveform of an output instantaneous current using the voltage phase signal A reference AC signal generating module for generating a power control module for calculating an output current magnitude reference value by calculating a reference current of a distribution system calculated through an output power of a wind power generator and a compensation current reference value for securing a DC link operating voltage, and Switch of DC / AC converter using AC waveform and output current magnitude reference value of power control module According to the output current control module, and the switching time information of the output current control module for calculating the time information; and a PWM generation module for generating a signal to switch the respective switching elements of the DC / AC converter.

Description

Apparatus and Method for Controlling Diminishing Power Fluctuation of Small Wind Turbine System}

본 발명은 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형 풍력발전시스템에서 DC 링크의 일정 전압 유지를 위한 과도한 전류 제어 명령의 제한을 수행하고, 일정 전류 출력 제어를 통해 고조파 전류를 저감할 수 있도록 하는 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for controlling output fluctuation of a grid-connected small wind power generation system, and more particularly, to limit excessive current control commands for maintaining a constant voltage of a DC link in a small wind power generation system. The present invention relates to an apparatus for controlling output fluctuation of a grid-type small wind power generation system and a method for reducing harmonic current through constant current output control.

일반적으로, 소형 풍력발전시스템은 소형풍력발전기와 전력변환장치로 구성되어 있으며, 그 중 전력 변환장치는 DC-DC 컨버터와 계통연계 인버터로 구성되어 있다. In general, a small wind power generation system is composed of a small wind power generator and a power converter, among which the power converter is composed of a DC-DC converter and a grid-connected inverter.

전력 변환장치는 풍력발전기와 풍력발전기의 출력을 계통연계에 적합한 전압과 주파수의 교류 전력으로 변환하여 주는 것으로서, 연계 변압기를 사용하는 경우와 연계 변압기를 사용하지 않는 경우에 따라 그 구성이 다르다. The power converter converts the output of the wind power generator and the wind power generator into alternating current power of voltage and frequency suitable for grid linkage, and its configuration is different depending on the case of using the associated transformer and not using the associated transformer.

연계 변압기를 사용하는 경우에는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 주는 인버터 시스템과 인버터 시스템에서 만들어진 교류 전압을 연계계통에 적합하도록 승압 또는 강압하여 주는 연계 변압기로 구성되어 있다. In case of using the transformer, the inverter system converts DC power into AC power and the inverter transformer boosts or depresses the AC voltage produced by the inverter system to suit the link system.

연계 변압기를 사용하지 않는 경우에는 인버터 시스템이 연계 계통에 적합한 교류 전압을 만들 수 있도록 풍력발전기에서 발생된 전력을 적절한 크기의 직류 전압으로 승압 또는 강압하여 주는 DC-DC 컨버터와 인버터 시스템으로 구성되어 있으며, 절연 변압기의 사용 유무에 따라 절연형과 비절연형으로 구분할 수 있다. In case of not using the associated transformer, the inverter system consists of a DC-DC converter and inverter system that boosts or depresses the power generated by the wind power generator to a DC voltage of an appropriate size so that the inverter system can make an appropriate AC voltage. It can be divided into insulated type and non-isolated type according to the use of isolation transformer.

상기 연계 변압기형의 경우에는 최대출력점 추종제어를 하기 위하여 인버터 시스템의 교류 출력전류를 제어하여 풍력발전기가 최대 출력점에서 운전될 수 있도록 풍력발전기의 회전속도를 조정하는 방법을 사용하고 있다. In the case of the associated transformer type, in order to control the maximum output point following control, an AC output current of the inverter system is controlled to adjust the rotational speed of the wind turbine so that the wind turbine can be operated at the maximum output point.

또한, 무변압기형의 경우에는 DC-DC 컨버터의 직류 출력전류를 제어하여 풍력발전기가 최대 출력점에서 운전될 수 있도록 풍력발전기의 출력을 조정하며, 인버터 시스템은 DC 링크의 전압이 일정하게 유지될 수 있도록 교류 출력전류를 제어하는 방법을 사용하고 있다.In the case of the transformerless type, the output of the wind turbine is adjusted so that the wind turbine can be operated at the maximum output point by controlling the DC output current of the DC-DC converter, and the inverter system maintains a constant voltage of the DC link. In order to control the AC output current, it is used.

도 1은 일반적인 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a typical grid-connected small wind power generation system.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 소형 풍력발전시스템은 크게 바람으로부터 전력을 만들어내는 풍력발전기(110)와, 풍력발전기(110)로부터 만들어진 전력을 풍력발전시스템이 연계되어 있는 배전계통(130)에 적합한 주파수와 전압을 가지는 교류 전력의 형태로 변환하는 전력변환장치(120)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, a typical small wind power generation system includes a wind generator 110 that generates power from wind, and a distribution system 130 in which power generated from the wind generator 110 is connected to the wind power generation system. It is composed of a power converter 120 for converting into the form of AC power having a suitable frequency and voltage.

상기 전력변환장치(120)는 풍력발전기로부터 만들어진 전력을 적절한 크기의 직류 전압으로 만들어 주는 DC/DC 컨버터(123)와, DC/DC 컨버터(123)에 의해 만들어진 직류 전압을 이용하여 적절한 크기의 전압과 주파수를 가지는 교류 전압을 만들어 주는 DC/AC 컨버터(125), 상기 DC/DC 컨버터(123)와 DC/AC 컨버터(125)의 사이에 접속된 DC 링크 커패시터(124)를 포함한다. The power converter 120 uses a DC / DC converter 123 for making a DC voltage of an appropriate size, and the DC voltage generated by the DC / DC converter 123. And a DC / AC converter 125 for generating an AC voltage having an over frequency, and a DC link capacitor 124 connected between the DC / DC converter 123 and the DC / AC converter 125.

도 2는 종래의 계통연계형 소형 풍력발전시스템에서 DC/DC 컨버터의 제어 구성을 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a control configuration of a DC / DC converter in a conventional grid-connected small wind power generation system.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 DC/DC 컨버터(123)는 현재의 운전 조건에서 풍력발전기(110)가 만들어낼 수 있는 최대 전력을 출력하도록 풍력발전기의 출력전압(211)과 출력전류(212)를 제어하여 DC 링크 커패시터(124)에 전력을 전송하는 기능을 한다. As shown in FIG. 2, the DC / DC converter 123 outputs the output voltage 211 and the output current 212 of the wind turbine so as to output the maximum power generated by the wind turbine 110 under the current operating conditions. ) To transmit power to the DC link capacitor 124.

이러한 기능을 수행하기 위하여, 상기 DC/DC 컨버터(123)의 제어 알고리즘은 최대전력점추종(MPPT; Maximum Power Point Tracking) 제어 모듈(210)과, 출력전압 제어 모듈(220), 출력전류 제어 모듈(230), DC/DC 컨버터의 구조에 적합한 스위칭 신호를 만들어주는 PWM 발생 모듈(240)로 구성되어 있다. In order to perform this function, the control algorithm of the DC / DC converter 123 includes a maximum power point tracking (MPPT) control module 210, an output voltage control module 220, and an output current control module. 230, the PWM generation module 240 to make a switching signal suitable for the structure of the DC / DC converter.

상기 최대출력점추종 제어 모듈(210)은 풍력발전기의 과거와 현재 출력전압(211)과 출력 전류(212)의 정보를 이용하여, 현재 상태에서 최대 출력전력을 발생시키기 위한 출력전압 제어 기준값(221)을 만들어낸다. The maximum output point tracking control module 210 uses the information of the past and present output voltage 211 and the output current 212 of the wind power generator, and output voltage control reference value 221 for generating the maximum output power in the current state. )

한편, 상기 최대출력점추종 제어 모듈(210)에서 만들어진 출력전압 제어 기준값(221)은 출력전압 제어 모듈(220)의 제어 명령으로 사용되며, 상기 출력전압 제어 모듈(220)은 현재 풍력발전기의 출력전압(211)과 비교하여 만들진 오차정보(223)를 이용하여 출력전류 제어 기준값(231)을 만들어낸다. On the other hand, the output voltage control reference value 221 made by the maximum output point tracking control module 210 is used as a control command of the output voltage control module 220, the output voltage control module 220 is currently output of the wind generator The output current control reference value 231 is generated using the error information 223 made in comparison with the voltage 211.

상기 출력전압 제어 모듈(220)에서 만들어진 출력전류 제어 기준값(231)은 출력전류 제어 모듈(230)의 제어 명령으로 사용되며, 상기 출력전류 제어 모듈(230)은 현재 출력전류(212)와 비교하여 만들어진 오차정보(233)를 이용하여 DC/DC 컨버터를 구성하고 있는 각 스위칭 소자들의 적절한 스위칭 시간(241)을 계산하여 준다. The output current control reference value 231 generated by the output voltage control module 220 is used as a control command of the output current control module 230, and the output current control module 230 is compared with the current output current 212. The error information 233 is used to calculate an appropriate switching time 241 of each switching element of the DC / DC converter.

상기 출력전류 제어 모듈(230)에서 계산된 스위칭 시간(241)은 상기 PWM 발생 모듈(240)에 의하여 DC/DC 컨버터의 각 스위칭 소자를 스위칭하기 위한 온/오프 신호(251)로 만들어져 해당 DC/DC 컨버터를 제어한다.The switching time 241 calculated by the output current control module 230 is made of an on / off signal 251 for switching each switching element of the DC / DC converter by the PWM generation module 240, so that the corresponding DC / Control the DC converter.

다음에, 도 3은 종래의 계통연계형 소형 풍력발전시스템에서 DC/AC 컨버터의 제어 구성을 나타낸 도면이다. Next, Figure 3 is a view showing a control configuration of the DC / AC converter in a conventional grid-connected small wind power generation system.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 DC/AC 컨버터(125)는 DC/DC 컨버터(123)가 풍력발전기로(110)부터 만들어 DC 링크 커패시터(124)로 전송하고 있는 직류 전력을 연계되어 있는 배전계통(130)에 적합한 크기와 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환하여 배전계통(130)에 공급하는 기능을 한다. As shown in FIG. 3, the DC / AC converter 125 has a DC / DC converter 123 that is connected to the DC power connected to the DC link capacitor 124 made by the wind turbine 110 and transmitted to the DC link capacitor 124. It converts into an AC power having a size and frequency suitable for the system 130 and serves to supply to the distribution system (130).

이러한 기능을 수행하기 위하여, 상기 DC/AC 컨버터(125)의 제어 알고리즘은 주파수 추정 모듈(410)과, 영전위 검출 모듈(420), 전압 위상 추정 모듈(430), 기준 교류 신호 발생 모듈(440), DC 링크 전압 제어 모듈(450), DC/AC 컨버터 전류 제어 모듈(460), DC/AC 컨버터 구조에 적합한 스위칭 신호를 만들어주는 PWM 발생 모듈(470)로 구성되어 있다. In order to perform this function, the control algorithm of the DC / AC converter 125 includes a frequency estimation module 410, a zero potential detection module 420, a voltage phase estimation module 430, and a reference AC signal generation module 440. ), A DC link voltage control module 450, a DC / AC converter current control module 460, and a PWM generation module 470 for generating a switching signal suitable for the DC / AC converter structure.

상기 상기 DC/AC 컨버터(125)의 제어 알고리즘에서는, 연계되어 있는 배전계통(130)에 적합한 주파수와 위상을 가지는 전압 신호를 만들기 위하여, 상기 주파수 추정 모듈(410), 영전위 검출 모듈(420), 전압 위상 추정 모듈(430)과 기준 교류 신호 발생 모듈(440)을 이용한다. In the control algorithm of the DC / AC converter 125, the frequency estimation module 410 and the zero potential detection module 420 in order to generate a voltage signal having a frequency and a phase suitable for the associated distribution system 130. The voltage phase estimation module 430 and the reference AC signal generation module 440 are used.

상기 주파수 추종 모듈(410)은 DC/AC 컨버터가 연계되어 있는 배전계통(130) 연계점(PCC)의 순시 전압 정보(411)로부터 전압의 주파수를 추정하며, 추정된 주파수 정보(431)는 전압 위상 추정 모듈(430)의 입력 신호로 사용된다. The frequency tracking module 410 estimates the frequency of the voltage from the instantaneous voltage information 411 of the power distribution system 130 connection point (PCC) to which the DC / AC converter is connected, and the estimated frequency information 431 is a voltage. It is used as an input signal of the phase estimation module 430.

상기 영전위 검출 모듈(420)은 순시 전압 정보(411)로부터 입력 전압의 부호가 바뀌는 시점을 검출하여 적절한 신호(432)를 발생시키며, 영전위 검출 모듈(420)에서 발생된 신호는 전압 위상 추정 모듈(430)의 동기 신호(432)로 사용된다. The zero potential detection module 420 detects a point in time at which the sign of the input voltage changes from the instantaneous voltage information 411, and generates an appropriate signal 432. The signal generated by the zero potential detection module 420 generates a voltage phase estimate. It is used as the synchronization signal 432 of the module 430.

상기 전압 위상 추정 모듈(430)은 상기 주파수 추정 모듈(410)의 주파수 추정 정보(431)와, 영전위 검출 모듈(420)에서 발생된 동기 신호(432)를 이용하여 배전계통 연계점의 전압 위상 정보(441)를 만들어 내며, 기준 교류 신호 발생 모듈(440)에서는 전압 위상 추정 모듈(430)에서 만들어진 전압 위상 정보(441)를 이용하여 출력 순시 전류의 교류 파형(443)을 만들어낸다. The voltage phase estimation module 430 uses the frequency estimation information 431 of the frequency estimation module 410 and the synchronization phase 432 generated by the zero potential detection module 420 to determine the voltage phase of the distribution system linkage point. Information 441 is generated, and the reference AC signal generation module 440 generates an AC waveform 443 of the output instantaneous current using the voltage phase information 441 generated by the voltage phase estimation module 430.

풍력발전기(110)로부터 만들어진 전력을 배전계통(130)으로 인가하기 위하여 DC 링크 전압 제어 모듈(450)을 이용하게 되는데, 상기 DC 링크 전압 제어 모듈(450)은 현재의 DC 링크 커패시터 전압(453)과, DC/AC 컨버터가 원활한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 DC 링크 커패시터 전압 기준값(451) 정보를 비교하여 오차 정보(454)를 만들고, 상기 오차 정보(454)를 이용하여 DC 링크 커패시터 전압(453)이 기준값(451)을 유지할 수 있도록 배전계통 전압에 동상인 출력전류 크기 기준값(461)을 만들어낸다. The DC link voltage control module 450 is used to apply the power generated from the wind power generator 110 to the distribution system 130. The DC link voltage control module 450 is a current DC link capacitor voltage 453. And error information 454 by comparing the DC link capacitor voltage reference value 451 information for allowing the DC / AC converter to perform a smooth control operation, and using the error information 454, the DC link capacitor voltage ( 453 generates an output current magnitude reference value 461 in phase with the distribution system voltage to maintain the reference value 451.

상기 DC/AC 컨버터 출력 전류 제어를 위한 순시 전류 기준 신호(463)는, DC 링크 전압 제어 모듈(450)에서 만들어진 출력전류 크기 기준값(461) 정보와, 기준 교류 신호 발생 모듈(440)에서 만들어진 출력 순시 전류의 교류 파형(443)을 곱하여 만들어진다. The instantaneous current reference signal 463 for controlling the DC / AC converter output current includes output current magnitude reference value 461 information generated by the DC link voltage control module 450 and an output generated by the reference AC signal generation module 440. It is made by multiplying the AC waveform 443 of the instantaneous current.

여기서, 상기 출력전류 제어 기준값(463)은 DC/AC 컨버터의 출력전류 제어 모듈(460)의 제어 명령으로 사용되며, 상기 출력전류 제어 모듈(460)은 현재 DC/AC 컨버터의 출력전류(464)와 비교하여 만들어진 오차 정보(465)를 이용하여 DC/AC 컨버터를 구성하고 있는 각 스위칭 소자들의 적절한 스위칭 시간(471)을 계산하여 준다. Here, the output current control reference value 463 is used as a control command of the output current control module 460 of the DC / AC converter, and the output current control module 460 is the output current 464 of the current DC / AC converter. Using the error information (465) made in comparison with to calculate the appropriate switching time (471) of each switching element constituting the DC / AC converter.

상기 출력전류 제어 모듈(460)에서 계산된 스위칭 시간(471)은, PWM 발생 모듈(470)에 의하여 DC/AC 컨버터(480)의 각 스위칭 소자를 스위칭하기 위한 온/오프 신호(481)로 만들어져 DC/AC 컨버터를 제어한다.The switching time 471 calculated by the output current control module 460 is made of an on / off signal 481 for switching each switching element of the DC / AC converter 480 by the PWM generation module 470. Control the DC / AC converter.

관련 기술로는 국내공개특허 제2011-0115945호(발전 시스템의 전력 품질 제어 장치 및 방법)(2011.10.24)가 있다.Related technologies include Korean Patent Publication No. 2011-0115945 (Power Quality Control Apparatus and Method of Power Generation System) (2011.10.24).

그러나, 이러한 종래의 소형 풍력발전시스템의 출력은, 인버터 시스템의 입력 직류전압을 적절히 유지하기 위하여 계통연계 출력전류를 제어하고 있으므로, 풍속과 같은 외부 환경요인에 의하여 풍력발전기의 운전점이 급격하게 변하게 되면 풍력 발전기와 DC-DC 컨버터로부터 DC 링크에 입력되는 전력이 변화하게 되고, 이러한 입력 전력의 변화는 DC 링크 전압을 변동시키는 원인이 되는데, 이에 불구하고 계통연계 인버터가 DC 링크 전압을 일정하게 유지하고 있으므로, 이러한 입력전력의 변화는 계통연계 인버터의 출력의 변화로 반영되어 계통에 급격한 출력 변동을 가져오게 된다. However, since the output of the conventional small wind power generation system controls the grid-connected output current in order to properly maintain the input DC voltage of the inverter system, when the operating point of the wind power generator changes rapidly due to external environmental factors such as wind speed. The power input to the DC link from the wind generator and the DC-DC converter changes, and this change in input power causes the DC link voltage to fluctuate. However, the grid-connected inverter keeps the DC link voltage constant. Therefore, such a change in input power is reflected as a change in the output of the grid-connected inverter brings a sudden output fluctuation in the grid.

이러한 급격한 출력 변동은, 계통 측면에서는 계통 전압의 변동과 전류 고조파의 증가 등의 원인이 되며, 이에 따라 풍력발전시스템이 연계되어 있는 배전 계통의 전력 품질을 저하시키는 주요 문제점이 된다. Such rapid output fluctuations are caused by fluctuations in grid voltage and increase of current harmonics on the grid side, and thus are a major problem of lowering the power quality of the distribution system to which the wind power generation system is connected.

또한, 인버터에서는 시스템의 입력 직류 전압을 조정하기 위하여 출력 전류를 제어하도록 되어 있어서, 정상상태 운전 조건에서도 출력전류의 기준값이 DC 링크의 전압 제어기의 영향으로 미세하게 변동하기 때문에 출력 전류의 고조파가 증가하는 문제점으로 작용하게 된다.In addition, in the inverter, the output current is controlled to adjust the input DC voltage of the system, and the harmonics of the output current increase because the reference value of the output current fluctuates minutely under the influence of the voltage controller of the DC link even under the steady state operating conditions. It will act as a problem.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 계통 연계형 소형 풍력발전시스템에서 계통연계 인버터의 출력제어를 입력 전력정보를 이용하여 제어함으로써, 정상 상태에서 출력전류의 기준값 변화를 감소시켜서 전류 고조파가 감소될 수 있도록 하는 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to improve the above-described problems, and by controlling the output control of the grid-connected inverter using the input power information in the grid-associated small wind power generation system, the change in the reference value of the output current in the steady state is controlled. It is an object of the present invention to provide a control device and a method for reducing power fluctuation of a grid-connected small wind power generation system which can reduce current harmonics by reducing the current harmonics.

본 발명의 다른 목적은 풍속과 같은 외부 환경 조건의 변화에 따른 과도 상태에서 계통 출력 기준값의 변동을 제어하여 계통 출력의 급격한 변동을 제한함으로써, 계통 전압 변동 및 전류 고조파의 발생을 최소화시킬 수 있도록 하는 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to limit the rapid fluctuation of the grid output by controlling the fluctuation of the grid output reference value in the transient state according to the change of external environmental conditions such as wind speed, so that the occurrence of grid voltage fluctuation and current harmonics can be minimized. The present invention provides an apparatus and method for reducing power fluctuation of a grid-connected small wind power generation system.

본 발명의 일측면에 따른 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치는, DC/AC 컨버터가 연계된 배전계통 연계점(PCC)의 순시 전압으로부터 주파수를 추정하여 추정 주파수 신호를 발생하는 주파수 추정 모듈, 상기 순시 전압으로부터 입력 전압의 부호가 바뀌는 시점을 검출하고, 그에 따른 검출 신호를 발생하는 영전위 검출 모듈, 상기 주파수 추정 모듈의 추정 주파수 신호와, 상기 영전위 검출 모듈의 검출 신호를 이용하여 배전계통 연계점의 전압 위상 신호를 발생하는 전압 위상 추정 모듈, 상기 전압 위상 추정 모듈의 전압 위상 신호를 이용하여 출력 순시 전류의 교류 파형을 생성하는 기준 교류 신호 발생 모듈, 풍력발전기의 출력전력을 통해 산출되는 배전계통의 기준 전류와, DC 링크 운전 전압 확보를 위한 보상 전류 기준값을 계산하여 출력전류 크기 기준값을 산출하는 전력 제어 모듈, 상기 기준 교류 신호 발생 모듈의 교류 파형과 상기 전력 제어 모듈의 출력전류 크기 기준값을 이용하여 DC/AC 컨버터의 스위칭 시간 정보를 산출하는 출력전류 제어 모듈 및, 상기 출력전류 제어 모듈의 스위칭 시간 정보에 따라 상기 DC/AC 컨버터의 각 스위칭 소자를 스위칭하는 신호를 발생하는 PWM 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. An apparatus for reducing output fluctuation of a grid-connected small wind power generation system according to an aspect of the present invention may generate an estimated frequency signal by estimating a frequency from an instantaneous voltage of a distribution system connection point (PCC) to which a DC / AC converter is connected. A frequency estimation module, a zero potential detection module for detecting a time point at which a sign of an input voltage changes from the instantaneous voltage, and generating a detection signal according to the frequency estimation module; A voltage phase estimation module for generating a voltage phase signal of a distribution system linkage point, a reference AC signal generation module for generating an AC waveform of an output instantaneous current using the voltage phase signal of the voltage phase estimation module, and an output power of a wind generator The reference current of the distribution system and the compensation current reference value to secure the DC link operating voltage A power control module for calculating an output current magnitude reference value by calculating an output current magnitude reference value, and an output current control module for calculating switching time information of a DC / AC converter using an AC waveform of the reference AC signal generation module and an output current magnitude reference value of the power control module And a PWM generation module generating a signal for switching each switching element of the DC / AC converter according to the switching time information of the output current control module.

본 발명에서, 상기 전력 제어 모듈은, 풍력발전기의 생성 전력을 배전계통에 인가하기 위한 배전 계통 전압에 동상인 출력전류 기준값을 생성하는 출력전류 기준값 발생부, 상기 DC/AC 컨버터의 제어 동작 수행을 위한 DC 링크 커패시터 전압과 운전 범위 전압을 제한하여 보상 기준 전류를 발생하는 DC 전압 제한 모듈 및, 상기 출력전류 기준값 발생부에서서 발생되는 출력전류 기준값과, 상기 DC 전압 제한 모듈에서 출력되는 보상 기준 전류를 합산 처리하는 합산기를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the power control module, the output current reference value generator for generating an output current reference value in phase with the distribution system voltage for applying the generated power of the wind power generator to perform the control operation of the DC / AC converter A DC voltage limiting module for generating a compensation reference current by limiting a DC link capacitor voltage and an operating range voltage, and an output current reference value generated by the output current reference value generator and a compensation reference current output from the DC voltage limiting module. It characterized in that it comprises a summer to add the processing.

또한, 상기 출력전류 기준값 발생부는 풍력발전기의 단자전압과, 출력전류의 정보를 승산하여 현재 풍력발전기의 출력전력을 계산하는 승산기, 상기 승산기로부터의 출력전력정보와, 현재 배전 계통의 전압 크기 정보를 각각 입력받아 제산 처리하여, 현재 출력전력을 계통에 인가하기 위한 기준 전류값을 산출하는 제산기를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the output current reference value generator multiplies the terminal voltage of the wind power generator, the information of the output current multiplier for calculating the output power of the current wind power generator, the output power information from the multiplier, and the voltage magnitude information of the current distribution system And a divider which receives and divides each input and calculates a reference current value for applying the current output power to the system.

본 발명의 다른 측면에 따른 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 방법은, 주파수 추정 모듈이 DC/AC 컨버터가 연계된 배전계통 연계점(PCC)의 순시 전압으로부터 주파수를 추정하고, 영전위 검출 모듈이 상기 순시 전압으로부터 입력 전압의 부호가 바뀌는 시점을 검출하면, 전압 위상 추정 모듈이 상기 주파수 추정 모듈의 추정 주파수 신호와, 상기 영전위 검출 모듈의 검출 신호를 이용하여 배전계통 연계점의 전압 위상 신호를 발생하는 제1단계, 기준 교류 신호 발생 모듈이 상기 전압 위상 추정 모듈의 전압 위상 신호를 이용하여 출력 순시 전류의 교류 파형을 생성하는 제2단계, 전력 제어 모듈이 풍력발전기의 출력전력을 통해 산출되는 배전계통의 기준 전류와, DC 링크 운전 전압 확보를 위한 보상 전류 기준값을 계산하여 출력전류 크기 기준값을 산출하는 제3단계 및, 출력전류 제어 모듈이 상기 기준 교류 신호 발생 모듈의 교류 파형과 상기 전력 제어 모듈의 출력전류 크기 기준값을 이용하여 DC/AC 컨버터의 스위칭 시간 정보를 산출하고, PWM 발생 모듈이 상기 스위칭 시간 정보에 따라 상기 DC/AC 컨버터의 각 스위칭 소자를 스위칭하는 신호를 발생하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for reducing output fluctuation of a grid-connected small wind power generation system, wherein the frequency estimation module estimates a frequency from an instantaneous voltage of a distribution system connection point (PCC) to which a DC / AC converter is connected. When the detection module detects a point in time at which the sign of the input voltage changes from the instantaneous voltage, the voltage phase estimation module uses the estimated frequency signal of the frequency estimation module and the detection signal of the zero potential detection module to determine the distribution system linkage point. A first step of generating a voltage phase signal, a second step of generating a AC waveform of an output instantaneous current by the reference AC signal generating module using the voltage phase signal of the voltage phase estimation module, and outputting power of the wind generator Calculate the reference current of the distribution system and the compensation current reference value to secure the DC link operating voltage. A third step of calculating a magnitude reference value, and the output current control module calculates switching time information of the DC / AC converter by using the AC waveform of the reference AC signal generating module and the output current magnitude reference value of the power control module, and PWM And a fourth step of generating, by the generation module, a signal for switching each switching element of the DC / AC converter according to the switching time information.

상기 제3단계에서, 상기 전력 제어 모듈은, 출력전류 기준값 발생부가 풍력발전기의 생성 전력을 배전계통에 인가하기 위한 배전 계통 전압에 동상인 출력전류 기준값을 생성하는 단계, DC 전압 제한 모듈이 상기 DC/AC 컨버터의 제어 동작 수행을 위한 DC 링크 커패시터 전압과 운전 범위 전압을 제한하여 보상 기준 전류를 발생하는 단계 및, 합산기가 상기 출력전류 기준값 발생부에서서 발생되는 출력전류 기준값과, 상기 DC 전압 제한 모듈에서 출력되는 보상 기준 전류를 합산 처리하여 출력전류 크기 기준값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the third step, the power control module, the output current reference value generating unit generating an output current reference value in phase with the power distribution system voltage for applying the generated power of the wind turbine to the power distribution system, DC voltage limiting module Generating a compensation reference current by limiting a DC link capacitor voltage and an operating range voltage for performing a control operation of the / AC converter, and an output current reference value generated by the output current reference value generator and the DC voltage limit And summing the compensation reference current output from the module to output an output current magnitude reference value.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 전력변환장치가 DC-DC 컨버터와 계통연계 인버터로 구성되는 소형 풍력발전시스템의 전력변환장치 출력제어에 있어서, DC-DC 컨버터에서 풍력발전기로부터 최대출력을 발생시키기 위하여 최대출력점추종제어로 운전하며, 계통연계 인버터가 풍력발전기로부터 발생되고 있는 출력 전력 정보를 이용하여 현재 발생되고 있는 출력에 해당하는 전력이 계통으로 출력되도록 계통출력 전류를 제어하도록 함에 따라, DC 링크의 전압을 일정하게 유지하기 위한 과도한 전류 제어 명령의 변화를 제한하는 것이 가능하게 되면서, 일정 전류 출력 제어를 통해 계통 출력 전류의 고조파를 저감할 수 있다. According to the present invention made as described above, in the power converter output control of a small wind power generation system, the power converter is composed of a DC-DC converter and a grid-connected inverter, the DC-DC converter generates the maximum output from the wind generator In order to operate at maximum output point tracking control, the grid-connected inverter uses the output power information generated from the wind turbine to control the grid output current so that the power corresponding to the output currently generated is output to the grid. It is possible to limit the variation of excessive current control commands to keep the voltage of the DC link constant, while reducing the harmonics of the grid output current through constant current output control.

또한, 본 발명에서는 풍속과 같은 외부 환경 조건의 변화에 의한 입력 전력의 급격한 변동 상태에서는 계통 출력 기준값 변동에 제한을 두어 계통 출력의 급격한 변동을 제한함으로써, 계통 전압 변동 및 전류 고조파 등의 전압 품질 저하가 방지될 수 있도록 하고, 이러한 운전 상황에서도 DC-DC 컨버터가 최대출력점 추종제어로 운전되는 것이 가능하여, 풍력발전기가 최대출력을 발생시키도록 함에 의해, 출력의 희생을 최소화하는 것이 가능하다. In the present invention, in the sudden fluctuation of the input power due to the change in external environmental conditions such as wind speed, by limiting the fluctuation of the grid output reference value by limiting the fluctuation of the grid output reference value, voltage quality degradation such as grid voltage fluctuations and current harmonics is reduced. Can be prevented, and even in this driving situation, the DC-DC converter can be operated with the maximum output point following control, so that the wind turbine generates the maximum output, thereby minimizing the sacrifice of the output.

또한, 적절한 DC 링크 전압 유지를 위한 제어 알고리즘을 사용하여 전체 시스템 동작의 안정성 확보가 가능하다.In addition, it is possible to ensure the stability of the overall system operation by using a control algorithm for maintaining the appropriate DC link voltage.

도 1은 일반적인 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 계통연계형 소형 풍력발전시스템에서 DC/DC 컨버터의 제어 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 계통연계형 소형 풍력발전시스템에서 DC/AC 컨버터의 제어 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법을 구현하기 위한 DC/AC 컨버터의 제어 구성을 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법에 따라 각 계통에서의 출력 전력 및 전압 파형을 각각 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a typical grid-connected small wind power generation system.
2 is a view showing a control configuration of a DC / DC converter in a conventional grid-connected small wind power generation system.
3 is a view showing a control configuration of a DC / AC converter in a conventional grid-connected small wind power generation system.
4 is a view illustrating a control configuration of a DC / AC converter for implementing an output variation reduction control device and a method of the grid-connected small wind power generation system according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are diagrams illustrating output power and voltage waveforms of respective grids according to an apparatus for controlling output variation in a grid-connected small wind power generation system and a method thereof according to an embodiment of the present invention.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법을 구현하기 위한 DC/AC 컨버터의 제어 구성을 나타낸 도면이다. 4 is a view illustrating a control configuration of a DC / AC converter for implementing an output variation reduction control device and a method of the grid-connected small wind power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법을 구현하기 위한 DC/AC 컨버터는, 풍력발전기로부터 생성되는 전력을 DC/DC 컨버터와, DC 링크 커패시터를 통해 직류 전력으로 공급받아서, 배전계통에 적합한 크기와 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환하여 배전계통에 공급하는 기능을 하는 것이다. As shown in FIG. 4, the apparatus for controlling output fluctuation of the grid-connected small wind power generation system according to the present invention and a DC / AC converter for implementing the method may include: power generated from the wind power generator; In this case, the DC link capacitor is supplied with DC power to convert AC power having a size and frequency suitable for the distribution system to supply the distribution system.

상기 DC/AC 컨버터의 제어 알고리즘 구성은, 주파수 추정 모듈(612)과, 영전위 검출 모듈(613), 전압 위상 추정 모듈(616), 기준 교류 신호 발생 모듈(610), DC/AC 컨버터 전류 제어 모듈(630), DC/AC 컨버터 구조에 적합한 스위칭 신호를 만들어주는 PWM 발생 모듈(640), 전력 제어 모듈(620)을 포함한다. The control algorithm configuration of the DC / AC converter includes a frequency estimation module 612, a zero potential detection module 613, a voltage phase estimation module 616, a reference AC signal generation module 610, and a DC / AC converter current control. The module 630 includes a PWM generation module 640 and a power control module 620 for generating a switching signal suitable for the DC / AC converter structure.

상기 주파수 추종 모듈(612)은 DC/AC 컨버터가 연계되어 있는 배전계통 연계점(PCC)의 순시 전압 정보(611)로부터 전압의 주파수를 추정하며, 추정된 주파수 정보(614)가 상기 전압 위상 추정 모듈(616)에 입력된다. The frequency tracking module 612 estimates the frequency of the voltage from the instantaneous voltage information 611 of the distribution system connection point (PCC) to which the DC / AC converter is connected, and the estimated frequency information 614 estimates the voltage phase. Input to module 616.

상기 영전위 검출 모듈(613)은 상기 순시 전압 정보(611)로부터 입력 전압의 부호가 바뀌는 시점을 검출하여 적정 신호(615)를 발생시키며, 상기 발생된 적정 신호(615)는 상기 전압 위상 추정 모듈(616)의 동기 신호로 사용된다. The zero potential detection module 613 detects a point in time at which the sign of the input voltage changes from the instantaneous voltage information 611 and generates an appropriate signal 615, and the generated appropriate signal 615 is the voltage phase estimation module. 616 is used as a synchronization signal.

상기 전압 위상 추정 모듈(616)은 상기 주파수 추정 모듈(612)로부터의 주파수 추정 정보(614)와, 상기 영전위 검출 모듈(613)에서 발생된 동기 신호(615)를 이용하여 배전계통 연계점의 전압 위상 정보(618)를 생성하고, 상기 기준 교류 신호 발생 모듈(610)에서는 상기 전압 위상 추정 모듈(616)에서 생성된 전압 위상 정보(614)를 이용하여 출력 순시 전류의 교류 파형(619)을 만들어낸다.The voltage phase estimation module 616 uses the frequency estimation information 614 from the frequency estimation module 612 and a synchronization signal 615 generated by the zero potential detection module 613 to determine a distribution system linkage point. The voltage phase information 618 is generated, and the reference AC signal generation module 610 generates the AC waveform 619 of the output instantaneous current using the voltage phase information 614 generated by the voltage phase estimation module 616. Create

상기 전력 제어 모듈(620)은 풍력발전기로부터 만들어진 전력을 배전계통으로 인가하기 위한 것으로서, 풍력발전기에서 만들어진 전력을 연계되어 있는 배전계통에 인가하기 위한 배전 계통 전압에 동상인 출력전류 기준값(625)을 생성하는 출력전류 기준값 발생부와, DC/AC 컨버터가 원활한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 DC 링크 커패시터 전압(626)과 운전 범위 전압(627)을 제한하여 보상 기준 전류를 발생하는 DC 전압 제한 모듈(628), 출력전류 기준값 발생부에서서 발생되는 출력전류 기준값과, 상기 DC 전압 제한 모듈(628)에서 출력되는 보상 기준 전류를 합산 처리하는 합산기(662)를 포함한다. The power control module 620 is for applying the power generated from the wind generator to the power distribution system. The power control module 620 applies an output current reference value 625 in phase to the power distribution system voltage for applying the power generated from the wind power generator to the associated power distribution system. A DC voltage limiting module that generates a compensating reference current by limiting the output current reference value generating unit and the DC link capacitor voltage 626 and the operating range voltage 627 that allow the DC / AC converter to perform a smooth control operation. 628, an adder 662 that adds the output current reference value generated by the output current reference value generator and the compensation reference current output by the DC voltage limiting module 628.

상기 출력전류 기준값 발생부는 풍력발전기에서 만들어진 전력을 배전 계통에 인가하기 위하여 풍력발전기의 단자전압(621)과, 출력전류(622)의 정보를 승산하여 현재 풍력발전기의 출력전력(623)을 계산하는 승산기(660)와, 상기 승산기(660)를 통해 계산된 출력전력(623) 정보와, 현재 배전 계통의 전압 크기 정보(623)를 각각 입력받아 제산 처리하여, 현재 출력전력을 계통에 인가하기 위한 기준 전류값(625)을 계산하는 제산기(661)를 포함한다. The output current reference value generator calculates the output power 623 of the current wind power generator by multiplying the terminal voltage 621 of the wind power generator and the information of the output current 622 to apply the power generated by the wind power generator to the power distribution system. The multiplier 660, the output power 623 information calculated through the multiplier 660, and the voltage magnitude information 623 of the current power distribution system are respectively received and divided to apply the current output power to the system. And a divider 661 that calculates a reference current value 625.

또한, 상기 DC 전압 제한 모듈(628)은 정상 상태 및 과도 상태에서 DC 링크 운전 전압 확보를 위해, 현재의 DC 링크 전압 정보(626)와 DC 링크의 운전 범위 전압 정보(627)를 이용하여 적절한 보상 기준 전류값(629)을 계산한다. In addition, the DC voltage limiting module 628 compensates appropriately by using the current DC link voltage information 626 and the operating range voltage information 627 of the DC link to secure the DC link operating voltage in the steady state and the transient state. The reference current value 629 is calculated.

상기 합산기(662)는 상기 제산기(661)로부터 출력되는 출력전력 기준 전류(625)와, 상기 DC 전압 제한 모듈(628)로부터의 보상 기준 전류(629)를 각각 합산하여 배전계통 전압에 동상인 출력전류 크기 기준값(631)을 만들어낸다. The summer 662 adds the output power reference current 625 output from the divider 661 and the compensation reference current 629 from the DC voltage limiting module 628 to in phase with the distribution system voltage. Output current magnitude reference value 631 is generated.

따라서, 상기 DC/AC 컨버터 출력 전류 제어를 위한 순시 전류 기준 신호(633)는, 상기 전력 제어 모듈(620)에서 만들어진 출력전류 크기 기준값(631) 정보와, 상기 기준 교류 신호 발생 모듈(610)에서 만들어진 출력 순시 전류의 교류 파형(619)을 승산하여 출력한다. Accordingly, the instantaneous current reference signal 633 for controlling the DC / AC converter output current includes information about the output current magnitude reference value 631 generated by the power control module 620 and the reference AC signal generation module 610. The AC waveform 619 of the generated output instantaneous current is multiplied and output.

한편, 상기 출력전류 제어 기준값(633)은 DC/AC 컨버터의 출력전류 제어 모듈(630)의 제어 명령으로 사용되며, 상기 출력전류 제어 모듈(630)은 현재 DC/AC 컨버터의 출력전류(632)와 비교하여 만들어진 오차 정보(634)를 이용하여 DC/AC 컨버터를 구성하고 있는 각 스위칭 소자들의 적정 스위칭 시간(641)을 계산하여 출력한다. The output current control reference value 633 is used as a control command of the output current control module 630 of the DC / AC converter, and the output current control module 630 currently outputs the current of the DC / AC converter 632. By using the error information 634 made in comparison with the calculated appropriate switching time 641 of each switching element constituting the DC / AC converter and outputs.

상기 출력전류 제어 모듈(630)에서 계산된 스위칭 시간(641)은 PWM 발생 모듈(640)에 의하여 DC/AC 컨버터(650)의 각 스위칭소자를 스위칭하기 위한 온/오프 신호(651)로 만들어져 DC/AC 컨버터를 제어한다.The switching time 641 calculated by the output current control module 630 is made of an on / off signal 651 for switching the respective switching elements of the DC / AC converter 650 by the PWM generation module 640 to be DC. Control the / AC converter.

다음에, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 계통연계형 소형 풍력발전시스템의 출력변동 저감 제어 장치 및 그 방법에 따라 각 계통에서의 출력 전력 및 전압 파형을 각각 나타낸 도면이다. Next, FIGS. 5A to 5C are diagrams illustrating output power and voltage waveforms of respective grids according to the output fluctuation reduction control apparatus and method of the grid-connected small wind power generation system according to an embodiment of the present invention.

전력변환장치가 DC-DC 컨버터와 계통연계 인버터로 구성되는 풍력발전시스템의 전력변환장치에 대한 출력제어를 수행할 때, 풍력발전기로부터 DC-DC 컨버터 측으로 도 5a에 도시된 바와 같은 최대출력의 전력이 발생하는 경우, 도 5b에 도시된 DC 링크 커패시터 측의 전압의 파형 형태를 보면, 적절한 DC 링크 전압 제어를 통해 과도한 전류 제어 명령의 변화를 제한함으로써 DC 링크의 전압 파형이 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. When the power converter performs output control on the power converter of the wind power generation system consisting of a DC-DC converter and a grid-connected inverter, the maximum output power as shown in FIG. 5A from the wind generator to the DC-DC converter side. If this occurs, look at the waveform shape of the voltage on the DC link capacitor side shown in Figure 5b, it can be seen that the voltage waveform of the DC link is kept constant by limiting the change of excessive current control commands through proper DC link voltage control. Can be.

그에 따라, 도 5c에 도시된 바와 같이, PCC점으로 출력되는 전력 파형을 보면, 본 발명의 제어 알고리즘에 따라 계통 전압 변동 및 전류 고조파의 발생이 저감되면서, 전력 파형의 변화가 크지 않고 안정된 출력 전력이 계통측으로 출력되는 것을 알 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 5C, when looking at the power waveform output to the PCC point, according to the control algorithm of the present invention, the generation of grid voltage fluctuations and current harmonics is reduced, and the variation of the power waveform is not large and stable output power. It can be seen that it is output to the system side.

결국, 도 5a에 도시된 풍력발전기의 출력파형과 같이, 상기 풍력발전기로부터 생성되는 전력이 최대출력점 추종제어로 운전된다 하더라도 그 출력의 희생이 최소화될 수 있게 되는 것이다. As a result, as shown in the output waveform of the wind turbine shown in Figure 5a, even if the power generated from the wind turbine is driven by the maximum output point tracking control, the sacrifice of the output can be minimized.

따라서, 일정 전류 출력 제어를 통해 계통 출력 전류의 고조파를 저감하는 효과를 얻을 수 있고, 풍속과 같은 외부 환경 조건의 변화에 의한 입력 전력의 급격한 변동 상태에서는 계통 출력 기준값 변동에 제한을 두어 계통 출력의 급격한 변동을 제한하여 계통 전압 변동 및 전류 고조파 등의 전압 품질 문제를 제고하는 것이 가능하며, 이러한 운전 상황에서도 DC-DC 컨버터에서 최대출력점 추종제어로 운전이 가능함에 따라, 풍력발전기는 최대출력을 발생시키는 것이 가능하게 되면서 출력의 희생을 최소화하는 것이 가능하다. Therefore, it is possible to obtain the effect of reducing the harmonics of the grid output current through the constant current output control, and limit the fluctuation of the grid output reference value in the sudden fluctuation of the input power caused by the change of external environmental conditions such as the wind speed. It is possible to limit voltage fluctuations such as system voltage fluctuations and current harmonics by limiting sudden fluctuations, and even in this operating situation, the wind power generator can operate at maximum output point following control in the DC-DC converter. As it becomes possible to generate it, it is possible to minimize the sacrifice of the output.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

610:기준 교류 신호 발생 모듈 612:주파수 추정 모듈
613:영전위 검출 모듈 616:전압 위상 추정 모듈
620:전력 제어 모듈 628:DC 전압 제한 모듈
630:출력전류 제어 모듈 640:PWM 발생 모듈
660:승산기 661:제산기
662:합산기610: reference AC signal generating module 612: frequency estimation module
613: zero potential detection module 616: voltage phase estimation module
620: power control module 628: DC voltage limiting module
630: output current control module 640: PWM generation module
660: Multiplier 661: Divider
662: summer

Claims

A frequency estimating module for estimating a frequency from an instantaneous voltage of a distribution system linking point (PCC) to which a DC / AC converter is connected to generate an estimated frequency signal;
A zero potential detection module for detecting a time point at which a sign of an input voltage changes from the instantaneous voltage and generating a detection signal accordingly;
A voltage phase estimation module for generating a voltage phase signal of a linkage point of a distribution system using an estimated frequency signal of the frequency estimation module and a detection signal of the zero potential detection module;
A reference AC signal generation module generating an AC waveform of an output instantaneous current using the voltage phase signal of the voltage phase estimation module;
A power control module for calculating an output current magnitude reference value by calculating a reference current of a distribution system calculated through output power of the wind power generator and a compensation current reference value for securing a DC link operating voltage;
An output current control module configured to calculate switching time information of the DC / AC converter using an AC waveform of the reference AC signal generating module and an output current magnitude reference value of the power control module; And
And a PWM generation module generating a signal for switching each switching element of the DC / AC converter according to the switching time information of the output current control module. .

The method according to claim 1,
The power control module may include an output current reference value generator configured to generate an output current reference value in phase with the distribution system voltage for applying the generated power of the wind power generator to the distribution system;
A DC voltage limiting module generating a compensation reference current by limiting a DC link capacitor voltage and an operating range voltage for performing a control operation of the DC / AC converter;
The output current reference value generated by the output current reference value generation unit and the output variation reduction control of the grid-connected small wind power generation system, characterized in that it comprises a summer for adding the compensation reference current output from the DC voltage limiting module; Device.

3. The method of claim 2,
The output current reference value generator is a multiplier for calculating the output power of the current wind power generator by multiplying the terminal voltage and the output current information of the wind power generator,
And a divider configured to divide the output power information from the multiplier and the voltage magnitude information of the current power distribution system, respectively, and calculate a reference current value for applying the current output power to the system. Output fluctuation control device of a small wind power system.

If the frequency estimation module estimates the frequency from the instantaneous voltage of the distribution system linkage point (PCC) to which the DC / AC converter is connected, and the zero potential detection module detects the time point at which the sign of the input voltage is changed from the instantaneous voltage, the voltage phase estimation is performed. Generating, by the module, a voltage phase signal of a distribution system linkage point using the estimated frequency signal of the frequency estimation module and the detection signal of the zero potential detection module;
A second step of generating, by a reference AC signal generation module, an AC waveform of an output instantaneous current using the voltage phase signal of the voltage phase estimation module;
A third step of calculating, by the power control module, an output current magnitude reference value by calculating a reference current of a distribution system calculated through output power of the wind power generator and a compensation current reference value for securing a DC link operating voltage; And
The output current control module calculates the switching time information of the DC / AC converter using the AC waveform of the reference AC signal generating module and the output current magnitude reference value of the power control module, and the PWM generation module generates the switching time information according to the switching time information. And a fourth step of generating a signal for switching each switching element of the DC / AC converter.

5. The method of claim 4,
In the third step, the power control module, the output current reference value generating unit generating an output current reference value in phase to the distribution system voltage for applying the generated power of the wind turbine to the distribution system,
A DC voltage limiting module generating a compensation reference current by limiting a DC link capacitor voltage and an operating range voltage for performing a control operation of the DC / AC converter;
And a summer for summing the output current reference value generated by the output current reference value generator and the compensation reference current output from the DC voltage limiting module to output an output current magnitude reference value. Control method of output fluctuation in small wind power generation system.