KR101457487B1 - Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT) - Google Patents

Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT) Download PDF

Info

Publication number
KR101457487B1
KR101457487B1 KR1020130069003A KR20130069003A KR101457487B1 KR 101457487 B1 KR101457487 B1 KR 101457487B1 KR 1020130069003 A KR1020130069003 A KR 1020130069003A KR 20130069003 A KR20130069003 A KR 20130069003A KR 101457487 B1 KR101457487 B1 KR 101457487B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
duty ratio
switch
power
sensorless
weight
Prior art date
Application number
KR1020130069003A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영석
이준민
허성덕
나재두
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020130069003A priority Critical patent/KR101457487B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101457487B1 publication Critical patent/KR101457487B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • F03D7/044—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic with PID control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0272—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor by measures acting on the electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/60—Control system actuates through
    • F05B2270/602—Control system actuates through electrical actuators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

A small scale wind power generating apparatus and a method thereof which is combined with a switch mode rectifier and control of a sensorless maximum power point tracking are disclosed. The present invention comprises a diode rectifier which receives alternating currents from three phases; a switch connected to both ends of the diode rectifier; a converter unit having a diode of which anode is connected to one end of the switch and a capacitor of which one end is connected to a cathode of the diode whereas another end is connected to another end of the switch; and a control unit adjusting a duty ratio of the switch based on the difference between the current power of a permanent magnetic synchronous generator and the previous power of the permanent magnetic synchronous generator.

Description

스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치 및 방법{Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT)}Technical Field [0001] The present invention relates to a small-scale wind power generation device and method using a switch mode rectifier and a sensorless maximum power point tracking control,

본 발명은 최대 전력점 추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT)을 이용한 소형풍력발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위치모드 정류기(Switch-mode Rectifier, SMR) 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치 및 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small-sized wind power generator using maximum power point tracking (MPPT), and more particularly, to a small wind power generator using a switch-mode rectifier (SMR) The present invention relates to a small-sized wind power generation apparatus and method.

풍력은 자연상태의 무공해 에너지원으로서 대체 에너지원 중 가장 경제성이 높은 에너지원이다. 풍력발전시스템은 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변화하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 발전 시스템을 말한다Wind power is a pollution-free energy source in the natural state, and it is the most economical energy source among alternative energy sources. Wind power generation system refers to a power generation system that converts wind energy into mechanical energy using various types of windmills and drives the generator with this mechanical energy

이러한 풍력발전시스템은 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 하므로 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전방식과 달리 발열에 의한 열공해나 대기오염 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전 방식이다. 이에 따라 풍력 발전은 현재 가장 유력한 대체 에너지원으로 인정받고 있으며, 이러한 풍력발전시스템은 구조나 설치가 간단하고 운영 및 관리가 용이하여 무인화 및 자동운전이 가능하기 때문에 전 세계적으로 그 활용이 증가하고 있는 추세에 있다.This wind power generation system is a pollution-free power generation system that does not have problems such as heat generation due to heat generation, air pollution, and radiation leakage unlike the conventional fossil fuel or uranium power generation system because it uses wind, which is an infinite clean energy, as a power source. Accordingly, wind power generation is recognized as the most promising alternative energy source. Such a wind power generation system is simple in structure and installation, and can be operated and managed easily, There is a tendency.

중/대용량 풍력발전시스템의 종류는 윈드터빈(Wind Turbine)의 발전용량보다 작은 용량의 컨버터가 채용된 이중 여자 유도 발전기(Doubly fed induction machine)와, 윈드터빈의 발전용량과 동일한 용량의 컨버터가 채용된 영구자석형 동기발전기(Permanent Magnet Synchronous Generator, PMSG)로 구분되며, 이들 모두 가변속 운전방식(variable rotor speed type)을 채택하고 있다.The middle / large capacity wind power generation system adopts a double fed induction machine with a capacity smaller than the capacity of the wind turbine and a converter with the same capacity as the capacity of the wind turbine. And Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG), all of which adopt a variable rotor speed type.

종래 최대전력을 제어하는 방법으로 현재의 풍속정보로부터 터빈의 회전속도가 최적이 되도록 제어하는 방법, 터빈의 특성곡선을 기반으로 하여 출력전력 및 회전속도의 변동으로부터 터빈의 회전속도를 제어하는 방법, 터빈특성곡선을 바탕으로 실제 풍력발전시스템을 구동하여 터빈의 회전속도에 대한 출력지령을 룩업(look up) 테이블로 생성하여 제어하는 방법 등이 있다.A method of controlling the rotational speed of the turbine from the current wind speed information as a method of controlling the maximum power in the past, a method of controlling the rotational speed of the turbine based on the variation of the output power and the rotational speed based on the characteristic curve of the turbine, And a method of controlling an actual wind power generation system based on a turbine characteristic curve to generate and control an output command for the rotational speed of the turbine as a look up table.

하지만 종래 최대전력을 제어하는 방법은 현재의 풍속정보 및 터빈의 회전속도를 측정해야 하므로 비용적인 측면이나 유지보수를 하는데 있어서 어려움이 있는 문제점들이 있다.
However, the conventional method of controlling the maximum power has problems in terms of cost and maintenance because it is necessary to measure current wind speed information and turbine rotation speed.

한국 공개특허 제10-2010-0132696호(2010. 12. 20.)Korean Patent Publication No. 10-2010-0132696 (December 20, 2010)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 적용하여 풍속 정보 및 발전기의 회전속도 정보가 없이 풍력 발전을 하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a wind turbine power generation system that uses sensorless maximum power point tracking control to provide wind speed information and rotational speed information of a generator without wind speed information.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 센서리스를 통하여 비용절감 및 유지 보수가 용이하게 하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to reduce costs and facilitate maintenance through sensorless operation.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기존의 부스트 컨버터시스템에서 수동소자인 인덕터 및 커패시터를 제거하는데 목적이 있다.
Another object of the present invention is to eliminate passive inductors and capacitors in a conventional boost converter system.

3상 교류 전류를 수신하는 다이오드 정류기, 상기 다이오드 정류기의 양단과 연결된 스위치, 에노드가 상기 스위치의 일단과 연결된 다이오드 및 일단이 상기 다이오드의 캐소드와 연결되고 타단이 상기 스위치의 타단과 연결된 커패시터를 포함하는 컨버터부 및 영구자석 동기 발전기의 현재 전력과 상기 영구자석 동기 발전기의 이전 전력에 대한 차이값을 기초로 상기 스위치의 듀티비를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.A diode rectifier receiving a three-phase alternating current, a switch connected to both ends of the diode rectifier, a diode having a node connected to one end of the switch, and a capacitor having one end connected to the cathode of the diode and the other end connected to the other end of the switch And a control unit for adjusting the duty ratio of the switch based on the difference between the current power of the converter unit and the permanent magnet synchronous generator and the previous power of the permanent magnet synchronous generator.

상기 영구자석 동기 발전기의 인덕터에서 생성되는 동기 임피던스는 전압 부스팅 역할을 포함할 수 있다. The synchronous impedance generated in the inductor of the permanent magnet synchronous generator may include a voltage boosting function.

상기 컨버터부는 직류를 교류로 변환해주고 삼상 인버터 제어를 하는 계통측 컨버터를 더 포함할 수 있다.The converter unit may further include a system side converter that converts DC into AC and performs three-phase inverter control.

상기 제어부는 상기 듀티비에 따라 출력된 전류 및 전압의 측정값을 기초로 상기 영구자석 동기 발전기의 전력을 산출할 수 있다.The controller may calculate the power of the permanent magnet synchronous generator based on the measured values of the current and voltage output according to the duty ratio.

상기 제어부는 설정된 초기 듀티비 또는 이전 듀티비에 가중치를 증가시키거나 감소시켜서 상기 듀티비를 조절할 수 있다.The controller may adjust the duty ratio by increasing or decreasing the weight of the initial duty ratio or the previous duty ratio.

상기 제어부는 상기 차이값이 양수이고, 상기 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 더하며, 상기 차이값이 양수이고, 상기 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 뺄 수 있다.If the difference value is a positive number and the duty ratio tends to increase, the control unit adds a weight to the duty ratio. If the difference value is positive and the duty ratio tends to decrease, the control unit subtracts the weight from the duty ratio have.

상기 제어부는 상기 차이값이 음수이고, 상기 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 빼며, 상기 차이값이 음수이고, 상기 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 합을 할 수 있다.If the difference value is negative and the duty ratio tends to increase, the control unit subtracts the weight from the duty ratio. If the difference value is negative and the duty ratio tends to decrease, the control unit adds the weight to the duty ratio .

상기 가중치는 일정한 값 또는 가변하는 값일 수 있다.The weight may be a constant value or a variable value.

상기 제어부는 듀티비를 가변하면서 터빈의 특성 곡선 및 미분 연쇄법칙을 기초로 상기 특성 곡선의 최대 전력점인 극대점을 추종할 수 있다.The control unit can follow the maximum point of the characteristic curve, which is the maximum power point of the characteristic curve, based on the characteristic curve of the turbine and the differential cascade rule while varying the duty ratio.

영구자석 동기 발전기의 현재 전력과 상기 영구자석 동기 발전기의 이전 전력에 대한 차이값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 차이값을 기초로 스위치의 듀티비를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
Calculating the difference between the current power of the permanent magnet synchronous generator and the previous power of the permanent magnet synchronous generator and adjusting the duty ratio of the switch based on the calculated difference value.

본 발명에 따르면, 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 적용하여 풍속 정보 및 발전기의 회전속도 정보가 없이 풍력 발전을 할 수 있다. According to the present invention, the sensorless maximum power point tracking control can be applied to wind power generation without wind speed information and rotational speed information of a generator.

또한 센서리스를 통하여 비용절감 및 유지 보수가 용이하게 할 수 있다. In addition, cost reduction and maintenance can be facilitated through sensorless operation.

또한 기존의 부스트 컨버터에서 수동소자인 인덕터 및 커패시터를 제거할 수 있다.
In addition, passive inductors and capacitors can be removed from conventional boost converters.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형풍력발전장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형풍력발전장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 도 2의 영구자석 동기 발전기를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제어를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서리스 최대 전력점 추종 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 인버터의 제어를 도시한 예시도이다.1 is a block diagram illustrating a small wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a small wind power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the permanent magnet synchronous generator of FIG. 2. FIG.
4 is an exemplary diagram illustrating control of a controller according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a sensorless maximum power point tracking method according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram illustrating control of a three-phase inverter according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명할 수 있다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 할 수 있다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형풍력발전장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a small wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 소형풍력발전장치(1)는 스위치모드 정류기의 스위치에 대한 듀티비(duty ratio)에 따라 산출된 전력을 비교하여 최대 전력점을 추종할 수 있다. 즉, 소형풍력발전장치(1)는 풍속 및 발전기의 회전속도를 측정하는 센서가 필요하지 않을 수 있다. 소형풍력발전장치(1)는 센서가 없기 때문에 비용 절감이 가능하고 유지보수가 용의할 수 있다. 소형풍력발전장치(1)는 입력부(100), 컨버터부(200), 출력부(300) 및 제어부(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the small-size wind turbine generator 1 compares the calculated power according to the duty ratio of the switch of the switch mode rectifier to follow the maximum power point. That is, the small wind power generator 1 may not require a sensor for measuring the wind speed and the rotational speed of the generator. Since the small wind turbine generator (1) does not have a sensor, it is possible to reduce the cost and maintenance. The small wind power generator 1 may include an input unit 100, a converter unit 200, an output unit 300, and a control unit 400.

입력부(100)는 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환할 수 있다. 입력부(100)는 변환된 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 입력부(100)는 블레이드 및 영구자석 동기 발전기를 포함할 수 있다.The input unit 100 can convert the kinetic energy of wind into mechanical energy. The input unit 100 may convert the converted mechanical energy into electric energy. The input 100 may include a blade and a permanent magnet synchronous generator.

컨버터부(200)는 입력부(100)으로부터 생성된 전기 에너지는 교류이기 때문에 직류로 변환시킬 수 있고 다시 직류를 교류로 변환시킬 수 있다. Since the electric energy generated from the input unit 100 is AC, the converter unit 200 can convert the electric energy to DC, and can convert DC into AC.

컨버터부(200)는 3상 교류 전류를 수신하는 다이오드 정류기, 상기 다이오드 정류기의 양단과 연결된 스위치, 에노드가 상기 스위치의 일단과 연결된 다이오드 및 일단이 상기 다이오드의 캐소드와 연결되고 타단이 상기 스위치의 타단과 연결된 커패시터를 포함할 수 있다.The converter unit 200 includes a diode rectifier receiving a three-phase alternating current, a switch connected to both ends of the diode rectifier, a diode having a node connected to one end of the switch, one end connected to the cathode of the diode, And a capacitor connected to the other end.

컨버터부(200)는 스위치의 듀티비에 따라 전력을 출력할 수 있다. 컨버터부(200)는 회전측과 전력변환 장치의 계통을 연결을 할 수 있다. 컨버터부(200)는 삼상 인버터를 포함할 수 있다. 컨버터부(200)는 전류제어를 이용하여 최대의 유효전력을 얻을 수 있다.The converter unit 200 can output power according to the duty ratio of the switch. The converter unit 200 can connect the rotating side to the system of the power conversion device. The converter section 200 may include a three-phase inverter. The converter unit 200 can obtain the maximum active power using the current control.

출력부(300)는 인덕터의 필터 및 계통을 포함할 수 있다.The output 300 may include a filter and a system of inductors.

제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력에 대한 차이값을 기초로 스위치의 듀티비를 조절할 수 있다. 현재 전력은 현재 듀티비에 따라 출력된 전류 및 전압의 측정값을 기초로 산출된 전력일 수 있다. 또한 이전 전력은 현재 전력의 이전 단계의 듀티비에 따라 출력된 전류 및 전압의 측정값을 기초로 산출된 전력일 수 있다.The controller 400 may adjust the duty ratio of the switch based on the difference between the current power and the previous power. The current power may be the power calculated based on the measured current and voltage output according to the current duty ratio. The previous power may also be the power calculated based on the measured value of the output current and voltage according to the duty ratio of the previous stage of the current power.

제어부(400)는 컨버터부(200)의 스위치에 대한 듀티비에 대한 지령치를 부여할 수 있다. 상기 듀티비는 설정된 초기 듀티비에 가중치를 더하거나 뺀 듀티비일 수 있다. 제어부(400)는 컨버터부(200)에서 출력하는 전류 및 전압을 기초로 전력을 산출할 수 있다. 제어부(400)는 상기 산출된 전력을 비교하여 최대 전력점을 추종할 수 있다. 제어부(400)는 추종된 최대 전력점을 산출하여 소형풍력발전장치(1)가 최대 전력을 출력할 수 있게 할 수 있다.
The control unit 400 may provide a command value for the duty ratio of the switch of the converter unit 200. [ The duty ratio may be a duty ratio obtained by adding or subtracting a weight to the initial duty ratio. The controller 400 can calculate the power based on the current and voltage output from the converter 200. [ The controller 400 compares the calculated power and can follow the maximum power point. The control unit 400 may calculate the maximum power point that is followed so that the small wind turbine generator 1 can output the maximum power.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형풍력발전장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a small wind power generator according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 소형풍력발전장치(1)는 블레이드(Blade)(110) 및 영구자석 동기 발전기(Permanent Magnet synchronous Motor, PMG)(120)를 포함할 수 있다. 소형풍력발전장치(1)는 인덕터 및 커패시터가 제거된 스위치모드 정류기(Switched-mode Rectifier, SMR)(210)와 계통측 컨버터(Grid Side Converter)(230)를 포함할 수 있다. 소형풍력발전장치(1)는 인덕터(310, 320, 330) 및 그리드(Grid)(340)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the small wind turbine generator 1 may include a blade 110 and a permanent magnet synchronous motor (PMG) 120. The small wind power generator 1 may include a switched-mode rectifier (SMR) 210 and a grid-side converter 230 from which an inductor and a capacitor are removed. The small wind power generator 1 may include inductors 310, 320, and 330 and a grid 340.

입력부(100)는 바람이 가진 운동 에너지를 이용하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 입력부(100)는 블레이드(110) 및 영구자석 동기 발전기(120)을 포함할 수 있다.The input unit 100 can convert electric energy into kinetic energy using the wind. The input unit 100 may include a blade 110 and a permanent magnet synchronous generator 120.

블레이드(110)는 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환할 수 있다. 상기 기계적 에너지는 회전력일 수 있다. 블레이드(110)는 불어오는 바람을 효과적으로 받을 수 있다. 또한 블레이드(110)는 최고 효율을 낼 수 있는 날개의 수 및 날개 각도 등을 역학적으로 산출하여 설계될 수 있다.The blade 110 can convert the kinetic energy of wind into mechanical energy. The mechanical energy may be rotational. The blade 110 can effectively receive blowing wind. Further, the blade 110 can be designed by dynamically calculating the number of blades and the blade angle that can achieve the highest efficiency.

영구자석 동기 발전기(120)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있다. 상기 전기적 에너지는 교류일 수 있다. 영구자석 동기 발전기(120)는 3상 교류 전류를 생성할 수 있다. 영구자석 동기 발전기(120)는 영구자석을 사용한 동기 발전기이다. 영구자석 동기 발전기(120)는 회전속도(revolution per minute, RPM)에 의해 발생되는 교류의 주파수를 결정할 수 있다. The permanent magnet synchronous generator 120 can convert mechanical energy into electrical energy. The electrical energy may be alternating current. The permanent magnet synchronous generator 120 can generate a three-phase alternating current. The permanent magnet synchronous generator 120 is a synchronous generator using permanent magnets. The permanent magnet synchronous generator 120 may determine the frequency of the alternating current generated by the revolution per minute (RPM).

컨버터부(200)는 교류를 직류로 변환하고 직류를 교류로 변환할 수 있다. 또한 컨버터부(200)는 스위치모드 정류기(210), 커패시터(220) 및 계통측 컨버터(Grid Side Converter)(230)를 포함할 수 있다. 스위치모드 정류기(210)는 다이오드 정류기(211), 스위치(212) 및 다이오드(213)를 포함할 수 있다.The converter unit 200 can convert an alternating current into a direct current and convert a direct current into an alternating current. The converter unit 200 may also include a switch mode rectifier 210, a capacitor 220, and a grid side converter 230. The switch mode rectifier 210 may include a diode rectifier 211, a switch 212 and a diode 213.

컨버터부(200)는 영구자석 동기 발전기(120)의 3상 교류 전류를 수신하는 다이오드 정류기(211)를 포함할 수 있다. 컨버터부(200)는 다이오드 정류기(211)의 양단과 연결된 스위치(212)를 포함할 수 있다. 컨버터부(200)는 에노드가 스위치(212)의 일단과 연결된 다이오드(213) 및 일단이 다이오드(213)의 캐소드와 연결되고 타단이 스위치(212)의 타단과 연결된 커패시터를 포함할 수 있다. 컨버터부(200)는 직류를 교류로 변환해주고 삼상 인버터 제어를 하는 계통측 컨버터(230)를 더 포함할 수 있다.The converter unit 200 may include a diode rectifier 211 for receiving the three-phase alternating current of the permanent magnet synchronous generator 120. The converter unit 200 may include a switch 212 connected to both ends of the diode rectifier 211. The converter unit 200 may include a diode 213 whose node is connected to one end of the switch 212 and a capacitor whose one end is connected to the cathode of the diode 213 and the other end is connected to the other end of the switch 212. The converter unit 200 may further include a system-side converter 230 that converts DC into AC and performs three-phase inverter control.

스위치모드 정류기(210)는 인덕터 및 커패시터를 제거된 부스트 컨버터일 수 있다. 스위치모드 정류기(210)는 인덕터 및 커패시터를 제거하여 비용절감을 할 수 있다. 또한 스위치모드 정류기(210)는 인덕터 및 커패시터를 제거하여 부피를 줄일 수 있다. The switch mode rectifier 210 may be an inductor and a boost converter from which the capacitor is removed. The switch mode rectifier 210 can reduce cost by eliminating inductors and capacitors. Also, the switch mode rectifier 210 can reduce the volume by removing the inductor and the capacitor.

다이오드 정류기(211)는 입력부(100)에서 출력된 교류를 직류로 변환할 수 있다. 하지만 다이오드 정류기(211)의 내장되어 있는 스위치는 제어를 할 수 없고 다이오드 특성에 따라 자동으로 제어가 된다.The diode rectifier 211 can convert the alternating current output from the input unit 100 into a direct current. However, the built-in switch of the diode rectifier 211 can not be controlled and is automatically controlled according to the characteristics of the diode.

스위치(212)는 제어부(400)으로부터 지령치를 부여받아서 온오프될 수 있다. 따라서, 소형풍력발전장치(1)는 스위치(212)의 듀티비에 따라 전력의 출력을 제어할 수 있다.The switch 212 can be turned on and off by receiving a command value from the control unit 400. Therefore, the small-size wind turbine generator 1 can control the output of electric power in accordance with the duty ratio of the switch 212. [

다이오드(213)는 다이오드 정류기(211)에서 출력된 전류를 정류시켜줄 수 있다.The diode 213 rectifies the current output from the diode rectifier 211.

커패시터(220)는 평활용 커패시터로써 임시로 전기 에너지를 저장할 수 있다.The capacitor 220 may temporarily store electrical energy as a smoothing capacitor.

계통측 컨버터(230)는 회전자측 컨버터(machine Side Converter)와 전력변환 장치의 계통연계를 담당할 수 있다. 계통측 컨버터(230)는 직류를 교류로 변환할 수 있다. 또한 계통측 컨버터(230)는 전류제어를 이용하여 최대의 유효전력을 얻을 수 있다.The system side converter 230 can take charge of the grid connection between the machine side converter and the power conversion apparatus. The system side converter 230 can convert DC into AC. In addition, the system side converter 230 can obtain the maximum active power using the current control.

출력부(300)는 인덕터(310, 320, 330) 및 그리드(340)을 포함할 수 있다.The output unit 300 may include inductors 310, 320, and 330 and a grid 340.

인덕터(310, 320, 330)는 계통으로 들어가는 전류를 필터링을 할 수 있다. 그리드(340)는 삼상 전력계통에 연결할 수 있다.
The inductors 310, 320, and 330 can filter the current entering the system. The grid 340 may be connected to a three phase power system.

도 3은 도 2의 영구자석 동기 발전기를 도시한 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram showing the permanent magnet synchronous generator of FIG. 2. FIG.

도 3을 참조하면, 영구자석 동기 발전기(120)는 삼상 전압원 및 삼상 인덕터(121,122,123)를 연결한 회로로 등가화 할 수 있다.Referring to FIG. 3, the permanent magnet synchronous generator 120 may be equivalent to a circuit in which a three-phase voltage source and three-phase inductors 121, 122 and 123 are connected.

소형풍력발전장치(1)는 기존의 부스트 컨버터 시스템에서 수동소자인 인덕터 및 커패시터를 제거한 회로를 사용할 수 있다. 상기 인덕터는 전압 부스팅 역할을 수행할 수 있다. 소형풍력발전장치(1)는 영구자석 동기 발전기(120)의 삼상인덕터(121,122,123)가 상기 인덕터 및 상기 커패시터를 대체할 수 있다.A small wind power generator (1) can use a circuit in which a passive inductor and a capacitor are removed in a conventional boost converter system. The inductor may perform a voltage boosting function. In the small wind power generator 1, the three-phase inductors 121, 122 and 123 of the permanent magnet synchronous generator 120 can replace the inductor and the capacitor.

영구자석 동기 발전기(120)는 등가화를 하면 인덕터(121, 122, 123)를 포함할 수 있다. 인덕터(121, 122, 123)는 블레이드(110)에서 입력받은 에너지에 전압 부스팅 역할을 수행할 수 있다. 또한 인덕터(121, 122, 123)는 동기 임피던스가 생성될 수 있다. 따라서, 영구자석 동기 발전기(120)의 동기 임피던스는 부스트 효과를 생성할 수 있다. The permanent magnet synchronous generator 120 may include inductors 121, 122, and 123 when equivalent. The inductors 121, 122, and 123 may perform voltage boosting on the energy received from the blade 110. Also, the inductors 121, 122, and 123 may generate synchronous impedances. Thus, the synchronous impedance of the permanent magnet synchronous generator 120 can produce a boost effect.

인덕터(121, 122, 123)는 스위치(212)의 온오프에 의해 에너지를 저장 및 공급을 할 수 있다. 인덕터(121, 122, 123)는 스위치(212)가 스위치온(switch-on)이 된 경우에는 인덕터(121, 122, 123)에 인가되는 전류가 상승하여 에너지를 순간적으로 저장할 수 있다. 또한 인덕터(121, 122, 123)는 스위치(212)가 스위치오프(switch-off)가 된 경우에는 상기 인덕터에 저장된 에너지와 AC 입력 전원 에너지가 더해져서 에너지를 공급할 수 있다. 이를 통해 인덕터(121, 122, 123)는 부스트 효과를 수행할 수 있다. 또한 인덕터(121, 122, 123)에 해당되는 각각의 전압은 전압 방정식을 기초로 제어부(400)에서 산출할 수 있다.The inductors 121, 122, and 123 can store and supply energy by turning on and off the switch 212. [ When the switch 212 is switched on, the currents applied to the inductors 121, 122 and 123 are increased and the energy can be instantaneously stored. Also, when the switch 212 is switched off, the inductors 121, 122, and 123 can supply energy by adding the energy stored in the inductor and the AC input power source energy. Accordingly, the inductors 121, 122, and 123 can perform a boost effect. Each of the voltages corresponding to the inductors 121, 122, and 123 can be calculated by the control unit 400 based on the voltage equation.

따라서, 소형풍력발전장치(1)는 다이오드 정류기(210)와 스위치(212) 및 다이오드(213) 사이에서 부스트 효과를 내던 인덕터를 영구자석 동기 발전기(120)의 동기 임피던스로 대체할 수 있다. 이를 통해 소형풍력발전장치(1)는 비용절감을 할 수 있다. 또한 소형풍력발전장치(1)는 부품의 개수를 줄임으로써 부피를 줄일 수 있고, 유지보수가 용이할 수 있다.
Therefore, the small wind power generator 1 can replace the inductor having the boost effect between the diode rectifier 210, the switch 212 and the diode 213 with the synchronous impedance of the permanent magnet synchronous generator 120. As a result, the small wind turbine generator 1 can reduce the cost. In addition, the small wind turbine generator 1 can reduce the volume by reducing the number of parts, and can be easily maintained.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 제어를 도시한 예시도이다.4 is an exemplary diagram illustrating control of a controller according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제어부(400)는 듀티비와 전력사이의 관계를 터빈의 특성곡선 및 미분 연쇄법칙을 기초로 추종할 수 있다. Referring to FIG. 4, the controller 400 can follow the relationship between the duty ratio and the power based on the characteristic curve of the turbine and the differential cascade rule.

제어부(400)는 미분 연쇄법칙을 이용하여 [수학식 1]과 같이 전력과 듀티비의 관계를 전력과 회전수의 관계로 나타낼 수 있다.
The control unit 400 can express the relationship between the power and the duty ratio in terms of the power and the number of revolutions as expressed by Equation (1) using the differential cascade rule.

Figure 112013053570716-pat00001
Figure 112013053570716-pat00001

여기서,

Figure 112013053570716-pat00002
는 전력을 나타내고,
Figure 112013053570716-pat00003
는 스위치(212)의 듀티비를 나타내며,
Figure 112013053570716-pat00004
는 영구자석 동기 발전기(120)의 회전수를 나타낸다. 스위치(212)의 듀티비는 영구자석 동기 발전기(120)의 회전수와 역부호로 인가된 값일 수 있다. here,
Figure 112013053570716-pat00002
Lt; / RTI > represents power,
Figure 112013053570716-pat00003
Represents the duty ratio of the switch 212,
Figure 112013053570716-pat00004
Represents the number of revolutions of the permanent magnet synchronous generator 120. The duty ratio of the switch 212 may be a value applied in reverse sign to the number of revolutions of the permanent magnet synchronous generator 120.

소형풍력발전장치(1)는 스위치(212)의 듀티비가 작아지면 영구자석 동기 발전기(120)의 회전수가 많아지고, 스위치(212)의 듀티비가 커지면 영구자석 동기 발전기(120)의 회전수가 적어진다.When the duty ratio of the switch 212 is decreased, the number of revolutions of the permanent magnet synchronous generator 120 increases, and when the duty ratio of the switch 212 increases, the number of revolutions of the permanent magnet synchronous generator 120 decreases .

제어부(400)는 터빈의 특성곡선 및 [수학식 1]을 이용하여 듀티비 변화에 따른 전력곡선을 나타낼 수 있다. 최대 전력점은 상기 전력곡선의 극대점일 수 있다.The control unit 400 can express a power curve according to the duty ratio change by using the characteristic curve of the turbine and Equation (1). The maximum power point may be a maximum point of the power curve.

도 4는 특정풍속에서 최대 전력점을 기준으로 저속영역에서 듀티비가 커지면 전력이 감소하고, 듀티비가 작아지면 전력이 증가하지만 고속영역에서 듀티비는 작아지면 전력이 감소하고 듀티비가 커지면 전력이 증가한다. 제어부(400)는 설정된 초기 듀티비 또는 이전 듀티비에 가중치를 증가시키거나 감소시켜서 상기 듀티비를 조절할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 스위치(212)의 듀티비를 조절하면서 최대 전력점을 추종할 수 있다.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the maximum power point and the maximum power point when the duty ratio is increased in the low speed region and the power is increased when the duty ratio is low. However, when the duty ratio is low in the high speed region, . The control unit 400 may adjust the duty ratio by increasing or decreasing the weight of the initial duty ratio or the previous duty ratio. That is, the controller 400 can follow the maximum power point while adjusting the duty ratio of the switch 212. [

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서리스 최대 전력점 추종 방법을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a sensorless maximum power point tracking method according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제어부(400)는 듀티비를 이용하여 최대 전력점을 추종할 수 있다.Referring to FIG. 5, the controller 400 may follow the maximum power point using the duty ratio.

제어부(400)는 듀티비를 산출한다(S100). 제어부(400)는 가중치를 초기 듀티비 또는 이전 듀티비와 합하여 듀티비를 산출할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 듀티비에 가중치를 합하여 듀티비를 증가시킬 수 있다.The control unit 400 calculates the duty ratio (S100). The control unit 400 may calculate the duty ratio by adding the weight to the initial duty ratio or the previous duty ratio. That is, the control unit 400 can increase the duty ratio by adding the weights to the duty ratio.

초기 듀티비는 회로 설계를 할 때 회로에 최적화된 듀티비로 설정될 수 있다. 상기 가중치는 단계를 나타내는 것으로 설정된 값일 수 있다. 가중치는 일정한 값 또는 가변하는 값일 수 있다. 제어부(400)는 설정된 듀티비와 가중치의 합 또는 차에 따라 듀티비를 조절할 수 있다.The initial duty ratio can be set to the duty ratio optimized for the circuit when designing the circuit. The weight may be a value set to indicate a step. The weight may be a constant value or a variable value. The controller 400 may adjust the duty ratio according to the sum or difference of the set duty ratio and the weight.

제어부(400)는 전력을 산출한다(S110). 제어부(400)는 상기 산출된 듀티비에 따라 출력된 전압 및 전류를 측정할 수 있다. 전압 및 전류는 각각 전압계 및 전류계로 측정할 수 있다. 따라서 제어부(400)는 측정된 전압과 측정된 전류를 곱하여 전력을 산출할 수 있다.The control unit 400 calculates the power (S110). The controller 400 may measure the output voltage and current according to the calculated duty ratio. Voltage and current can be measured with a voltmeter and an ammeter, respectively. Accordingly, the control unit 400 can calculate the power by multiplying the measured voltage by the measured current.

제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차이값이 양수인지 확인한다(S120). 제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차를 비교하여 양수인지 확인을 할 수 있다. 만약 두 전력의 차이값이 양수이면, 현재 전력이 이전 전력보다 크다고 할 수 있기 때문에 제어부(400)는 단계 S100으로 단계를 이동할 수 있다. 만약 두 전력의 차이값이 음수이면, 현재 전력이 이전 전력보다 작다고 할 수 있기 때문에 제어부(400)는 단계 S130으로 단계를 이동할 수 있다.The controller 400 determines whether the difference between the current power and the previous power is positive (S120). The controller 400 may compare the difference between the current power and the previous power to determine whether the power is positive or not. If the difference between the two powers is positive, the controller 400 can move to step S100 because the current power is greater than the previous power. If the difference between the two powers is negative, the controller 400 can move to step S130 because the current power is smaller than the previous power.

즉, 제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차이값이 양수이고, 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 가중치를 합을 할 수 있다. 또한 제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차이값이 음수이고, 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 가중치를 뺄 수 있다.That is, if the difference between the current power and the previous power is positive and the duty ratio tends to increase, the controller 400 may sum the weights. If the difference between the current power and the previous power is negative and the duty ratio tends to increase, the controller 400 may subtract the weight.

제어부(400)는 듀티비를 산출한다(S130). 제어부(400)는 역부호가 인가된 가중치를 이전 듀티비와 합하여 듀티비를 산출할 수 있다. The control unit 400 calculates a duty ratio (S130). The control unit 400 may calculate the duty ratio by adding the weight with the reverse sign applied to the previous duty ratio.

제어부(400)는 전력을 산출한다(S140). 제어부(400)는 상기 산출된 듀티비에 따른 전압 및 전류를 측정할 수 있다. 따라서 제어부(400)는 측정된 전압과 측정된 전류를 곱하여 전력을 산출할 수 있다.The control unit 400 calculates the power (S140). The controller 400 may measure the voltage and current according to the calculated duty ratio. Accordingly, the control unit 400 can calculate the power by multiplying the measured voltage by the measured current.

제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차이값이 양수인지 확인한다(S150). 제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차를 비교하여 양수인지 확인을 할 수 있다. 만약 두 전력의 차이값이 양수이면, 현재 전력이 이전 전력보다 크다고 할 수 있기 때문에 제어부(400)는 단계 S130으로 단계를 이동할 수 있다. 만약 두 전력의 차이값이 음수이면, 현재 전력이 이전 전력보다 작다고 할 수 있기 때문에 제어부(400)는 단계 S100으로 단계를 이동할 수 있다.The controller 400 determines whether the difference between the current power and the previous power is positive (S150). The controller 400 may compare the difference between the current power and the previous power to determine whether the power is positive or not. If the difference between the two powers is positive, the controller 400 can move to step S130 because the current power is greater than the previous power. If the difference between the two powers is negative, the controller 400 can move to step S100 because the current power is less than the previous power.

즉, 제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차이값이 양수이고, 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 가중치를 뺄 수 있다. 또한 제어부(400)는 현재 전력과 이전 전력의 차이값이 음수이고, 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 가중치를 합을 할 수 있다.That is, if the difference between the current power and the previous power is positive and the duty ratio tends to decrease, the control unit 400 can subtract the weight. If the difference between the current power and the previous power is negative and the duty ratio tends to decrease, the controller 400 may sum the weights.

따라서, 제어부(400)는 차이값이 양수이고, 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 더하며, 차이값이 양수이고, 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 뺄 수 있다.Therefore, if the difference value is positive and the duty ratio tends to increase, the control unit 400 adds the weight to the duty ratio. If the difference value is positive and the duty ratio tends to decrease, the control unit 400 may subtract the weight from the duty ratio have.

제어부(400)는 차이값이 음수이고, 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 빼며, 차이값이 음수이고, 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 합을 할 수 있다.If the difference value is negative and the duty ratio tends to increase, the control unit 400 subtracts the weight from the duty ratio. If the difference value is negative and the duty ratio tends to decrease, the control unit 400 may add the weight to the duty ratio .

제어부(400)는 상기 단계들을 구간 반복하여 최대 전력점을 추정할 수 있다.
The control unit 400 may estimate the maximum power point by repeating the above steps.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼상 인버터의 제어를 도시한 예시도이다.6 is an exemplary diagram illustrating control of a three-phase inverter according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 컨버터부(200)는 전류제어를 이용하여 최대의 유효전력을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 6, the converter unit 200 can obtain the maximum active power using current control.

컨버터부(200)는 계통측 컨버터(230)로 삼상 인버터 제어를 할 수 있다. 계통측 컨버터(230)는 전압제어 및 직류(DC) 링크의 에너지 출입에 관한 이론으로부터 전압 방정식을 유도할 수 있다. 계통측 컨버터(230)는 유도된 전압 방정식에 대한 비례적분(Proportional Integral, PI) 제어기로 정전압 제어를 할 수 있다. 계통측 컨버터(230)는 전류제어-벡터 컨트롤 이론을 이용하여 회전 변환을 통해 전류제어를 할 수 있다. 또한 계통측 컨버터(230)는 전류제어 때문에 계통의 전압 및 전류가 같은 위상을 가지게 되어 최대 유효전력을 출력할 수 있다.
The converter unit 200 can control the three-phase inverter with the system-side converter 230. The system side converter 230 can derive the voltage equation from the theory of voltage control and energy entry and exit of a direct current (DC) link. The system side converter 230 can perform constant voltage control with a proportional integral (PI) controller for the induced voltage equations. The system side converter 230 can perform current control through rotation conversion using current control-vector control theory. In addition, the system side converter 230 has the same voltage and current in the system because of the current control, and can output the maximum active power.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

1: 소형풍력발전장치 100: 입력부
110: 블레이드 120: 영구자석 동기 발전기
200: 컨버터부 210: 스위치모드 정류기
211: 다이오드 정류기 212: 스위치
213: 다이오드 220: 커패시터
230: 계통측 컨버터 300: 출력부
310, 320, 330: 인덕터 340: 그리드1: Small wind power generator 100: Input unit
110: Blade 120: Permanent magnet synchronous generator
200: converter section 210: switch mode rectifier
211: diode rectifier 212: switch
213: Diode 220: Capacitor
230: system side converter 300: output section
310, 320, 330: inductor 340: grid

Claims (10)

3상 교류 전류를 수신하는 다이오드 정류기, 상기 다이오드 정류기의 양단과 연결된 스위치, 에노드가 상기 스위치의 일단과 연결된 다이오드 및 일단이 상기 다이오드의 캐소드와 연결되고 타단이 상기 스위치의 타단과 연결된 커패시터를 포함하는 컨버터부; 및
영구자석 동기 발전기의 현재 전력과 상기 영구자석 동기 발전기의 이전 전력에 대한 차이값을 기초로 상기 스위치의 듀티비를 조절하는 제어부를 포함하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
A diode rectifier receiving a three-phase alternating current, a switch connected to both ends of the diode rectifier, a diode having a node connected to one end of the switch, and a capacitor having one end connected to the cathode of the diode and the other end connected to the other end of the switch A converter section; And
And a controller for adjusting the duty ratio of the switch based on the difference between the current power of the permanent magnet synchronous generator and the previous power of the permanent magnet synchronous generator, and a small wind turbine combined with the sensorless maximum power point tracking control Generator.
제 1항에 있어서,
상기 영구자석 동기 발전기의 인덕터에서 생성되는 동기 임피던스는 전압 부스트 역할을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the synchronous impedance generated in the inductor of the permanent magnet synchronous generator includes a voltage boosting function and a sensorless maximum power point tracking control.
제 1항에 있어서,
상기 컨버터부는 직류를 교류로 변환해주고 삼상 인버터 제어를 하는 계통측 컨버터를 더 포함하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
The method according to claim 1,
Wherein said converter unit further comprises a system side converter for converting direct current into alternating current and performing three-phase inverter control, and a small wind power generator incorporating a sensorless maximum power point tracking control.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 듀티비에 따라 출력된 전류 및 전압의 측정값을 기초로 상기 영구자석 동기 발전기의 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit calculates the power of the permanent magnet synchronous generator on the basis of the measured values of the current and the voltage output according to the duty ratio. The switch-mode rectifier and the sensorless maximum power point follow- .
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 설정된 초기 듀티비 또는 이전 듀티비에 가중치를 증가시키거나 감소시켜서 상기 듀티비를 조절하는 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller adjusts the duty ratio by increasing or decreasing a weight to a set initial duty ratio or a previous duty ratio, wherein the duty ratio is adjusted.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 차이값이 양수이고, 상기 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 더하며, 상기 차이값이 양수이고, 상기 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 빼는 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
The method according to claim 1,
If the difference value is positive and the duty ratio tends to increase, the control unit adds a weight to the duty ratio, subtracts the weight from the duty ratio if the difference value is positive, and the duty ratio tends to decrease Features a compact, wind turbine combined with switch mode rectifier and sensorless maximum power point tracking control.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 차이값이 음수이고, 상기 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 빼며, 상기 차이값이 음수이고, 상기 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 더하는 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
The method according to claim 1,
The control unit subtracts the weight from the duty ratio when the difference value is negative and the duty ratio tends to increase. If the difference value is negative and the duty ratio tends to decrease, the control unit adds a weight to the duty ratio A small wind turbine combined with switch mode rectifier and sensorless maximum power point tracking control.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 하나 항에 있어서,
상기 가중치는 일정한 값 또는 가변하는 값인 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein the weighted value is a constant value or a variable value.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 듀티비를 가변하면서 터빈의 특성 곡선 및 미분 연쇄법칙을 기초로 상기 특성 곡선의 최대 전력점인 극대점을 추종하는 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit follows a maximum point that is a maximum power point of the characteristic curve based on a characteristic curve of the turbine and a differential cascade rule while varying the duty ratio. Generator.
영구자석 동기 발전기의 현재 전력과 상기 영구자석 동기 발전기의 이전 전력에 대한 차이값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 차이값을 기초로 스위치의 듀티비를 조절하는 단계를 포함하고,
상기 듀티비를 조절하는 단계는,
상기 차이값이 양수이고, 상기 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 더하며, 상기 차이값이 양수이고, 상기 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 빼며,
상기 차이값이 음수이고, 상기 듀티비가 증가하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 빼며, 상기 차이값이 음수이고, 상기 듀티비가 감소하는 경향을 가지면 상기 듀티비에 가중치를 더하는 것을 특징으로 하는 스위치모드 정류기 및 센서리스 최대 전력점 추종 제어를 결합한 소형풍력발전방법.
Calculating a difference between a current power of the permanent magnet synchronous generator and a previous power of the permanent magnet synchronous generator; And
And adjusting a duty ratio of the switch based on the calculated difference value,
The step of adjusting the duty ratio comprises:
Adding the weight to the duty ratio if the difference value is positive and the duty ratio has a tendency to increase; subtracting the weight from the duty ratio if the difference value is positive and the duty ratio has a tendency to decrease;
Wherein when the difference value is negative and the duty ratio tends to increase, the duty ratio is subtracted from the weight, and if the difference value is negative and the duty ratio tends to decrease, a weight is added to the duty ratio. Mode Rectifier and Small Wind Power Generation Method Combining Sensorless Maximum Power Point Tracking Control.
KR1020130069003A 2013-06-17 2013-06-17 Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT) KR101457487B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130069003A KR101457487B1 (en) 2013-06-17 2013-06-17 Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130069003A KR101457487B1 (en) 2013-06-17 2013-06-17 Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101457487B1 true KR101457487B1 (en) 2014-11-05

Family

ID=52289240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130069003A KR101457487B1 (en) 2013-06-17 2013-06-17 Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT)

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101457487B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3422954B2 (en) * 1999-08-31 2003-07-07 日本電信電話株式会社 Maximum power follow-up control method of solar cell and recording medium storing the control program
KR20110045331A (en) * 2009-10-26 2011-05-04 한라공조주식회사 Solar power generating system for vahicles and power converting circuit for the same
KR101116498B1 (en) * 2010-06-07 2012-02-27 삼성에스디아이 주식회사 Energy storage system
KR20120077865A (en) * 2010-12-31 2012-07-10 한국에너지기술연구원 Maximum power point tracking method based on scanning of pv array and system thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3422954B2 (en) * 1999-08-31 2003-07-07 日本電信電話株式会社 Maximum power follow-up control method of solar cell and recording medium storing the control program
KR20110045331A (en) * 2009-10-26 2011-05-04 한라공조주식회사 Solar power generating system for vahicles and power converting circuit for the same
KR101116498B1 (en) * 2010-06-07 2012-02-27 삼성에스디아이 주식회사 Energy storage system
KR20120077865A (en) * 2010-12-31 2012-07-10 한국에너지기술연구원 Maximum power point tracking method based on scanning of pv array and system thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xia et al. Torque ripple analysis and reduction for wind energy conversion systems using uncontrolled rectifier and boost converter
Puchalapalli et al. A novel control scheme for wind turbine driven DFIG interfaced to utility grid
Fathabadi Novel high efficient speed sensorless controller for maximum power extraction from wind energy conversion systems
Zagirnyak et al. Estimation of induction generator overload capacity under connected direct current consumers
Hussein et al. Simple sensorless control technique of permanent magnet synchronous generator wind turbine
Angadi et al. Speed sensorless maximum power point tracking technique for SEIG-based wind energy conversion system feeding induction motor pump
Wu AC/DC power conversion interface for self-excited induction generator
Nguyen et al. A novel current control scheme of grid converters for small PMSG wind turbines under grid voltage distortion
Hussein et al. Simple maximum power extraction control for permanent magnet synchronous generator based wind energy conversion system
KR101622689B1 (en) Small wind generation system and method for sensorless fuzzy maximum power point tracking using SMR circuit
JP2017118764A (en) Output control device for wind power generation
KR101457487B1 (en) Small-scale Wind Power Generation Device and Method using a Switched-mode Rectifier(SMR) with sensorless Maximum Power Point Tracking(MPPT)
TW201624167A (en) Maximum power tracing wind energy generation system
Hussein et al. Control of a grid connected variable speed wind energy conversion system
Hussein et al. Load power management control for a stand alone wind energy system based on the state of charge of the battery
Pidiitia et al. Power maximization and control of PMSG wind energy system without wind speed sensors
Venkataraman et al. A novel maximum power point tracking algorithm for a stand-alone unity power factor wind energy conversion system
Finaviya et al. A MPPT control scheme for standalone PMSG system with single active bridge
Chub et al. Grid integration issues of PMSG-based residential wind turbines
Anggito et al. Novel TSC-based Voltage Controller for a Stand-Alone Induction Generator
Bindu et al. Design and modelling of induction generator wind power systems by using MATLAB/SIMULINK
Yazdekhasti et al. One‐cycle control application to wind turbine power control
Vinnikov et al. New isolated interface converter for PMSG based variable speed wind turbines
Dinakaran et al. Modelling and Control of Quasi Z-Source Inverter for Advanced Power Conditioning of Renewable Energy Systems
Akkaya et al. MPPT Based Adaptive Control Algorithm for Small Scale Wind Energy Conversion Systems with PMSG

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170829

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180823

Year of fee payment: 5