Abstract
Grid connection essentially requires a wind energy conversion system (WECS) to not only supply adequate power responding to constantly varying wind speed but also provide a specified level of voltage magnitude and frequency that is acceptable in the electric power network. To satisfy such requirements, appropriate control schemes of a wind turbine to be connected to the power grid should be employed. This paper presents an output control strategy of a grid-connected wind power generation, which consists of a fixed-pitch wind turbine, a synchronous generator and a AC-DC-AC component with a voltage source inverter built in, and performs modelling and analysis of the strategy using PSCAD/EMTDC, an electromagnetic transient analysis software. Real power output control of the voltage source inverter is implemented to extract the maximum energy from wind speed inputted through wind blades and reactive power control, to keep the terminal voltage of WECS at a specific level. SPWM switching method is used to reduce the harmonics and maintain 60 ㎐ of the output frequency. The wind turbine performance and output corresponding to wind variation and the terminal load change is simulated and analysed.
전력계통에 연계하기 위해서 풍력발전시스템은 계속해서 변하는 풍속에 응동하여 적정한 출력을 계통에 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 연계되는 전력계통에서 허용될 수 있는 수준의 주파수와 전압크기를 갖는 출력을 제공할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 풍력발전의 적절한 출력제어가 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 동기발전기가 전압원인버터로 구성된 AC-DC-AC 변환부를 거쳐 계통에 접속되는 계통연계형 풍력발전시스템의 출력제어 전략을 소개하며, 이를 전자기 과도현상 해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 모의하고 해석하였다. 블레이드를 통해 입력되는 풍속에 대하여 최대 에너지를 공급할 수 있도록 전압원인버터의 유효전력 출력제어가 이루어지며, 출력단 전압을 일정하게 유지하기 위한 무효전력 출력제어가 행해진다. 또한 60 Hz의 주파수 출력 및 고조파 저감을 위해 SPWM 스위칭 방식을 채택하였다. 풍속의 변동 및 부하의 변동에 대한 풍력발전시스템의 응동특성 및 출력변화를 모의하고 해석한다.
