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표제지

목차

요약 6

Abstract 8

제1장 서론 13

1.1. 연구 배경 및 필요성 13

1.2. 연구 목적 및 내용 16

제2장 풍력발전 시스템의 구성 17

2.1. 풍력 터빈 특성 17

2.2. 기존의 풍력발전 시스템 21

2.3. 3상 다이오드 정류기를 갖는 발전기 특성 26

제3장 영구자석 동기 발전기 30

3.1. 영구자석 동기기의 특징 30

3.2. 매입형 영구자석 동기기의 수학적 모델링 32

3.2.1. 매입형 영구자석 동기기 d,q축 인덕턴스 32

3.2.2. 매입형 영구자석 동기기의 3상 인덕턴스 35

3.2.2.1. 3상 쇄교자속의 행렬 표현 37

3.2.2.2. 3상 쇄교자속의 공간 벡터(Space Phasor) 표현 39

3.3. 정지 좌표계에서의 전압 방정식 41

3.4. 동기 좌표계에서의 전압 방정식 44

제4장 계통연계 인버터 및 제어 46

4.1. 계통연계 인버터의 모델링 및 제어 46

4.2. DC-link 전압과 발전기 속도의 상관관계 51

제5장 최대 전력점 추종 제어 53

5.1. 기존의 MPPT 제어 방식 53

5.2. DC-link 전압 가변 제어를 통한 MPPT 55

5.3. P&O 방식의 DC-link 전압 가변 MPPT 구현 58

제6장 시뮬레이션 60

6.1. 고정 풍속(9[㎧])일 때의 시뮬레이션 결과 63

6.2. 가변 풍속(8~10[㎧])일 때의 시뮬레이션 결과 67

제7장 실험 70

7.1. 농형 유도 전동기를 이용한 터빈 구현 70

7.2. 고정 풍속(9[㎧])일 때의 실험 결과 73

7.3. 가변 풍속(8~10[㎧])일 때의 실험 결과 76

제8장 결론 79

참고문헌 81

표목차

표 1.1. 연도별 풍력 설비 용량 및 발전량 14

표 6.1. 계통측 파라미터 61

표 6.2. 농형 유도전동기 터빈 모델 파라미터 61

표 6.3. 영구자석 동기 발전기 파라미터 62

그림목차

그림 2.1. 터빈에 인입되는 풍속 v의 바람 18

그림 2.2. Cp-λ(TSR) 곡선(이미지참조) 20

그림 2.3. PWM 컨버터를 갖는 back-to-back 구조의 풍력발전 시스템 23

그림 2.4. 3상 다이오드 정류기, 승압형 DC/DC 컨버터, 계통측 인버터를 갖는 풍력발전 시스템 23

그림 2.5. 3상 다이오드 정류기와 계통측 인버터를 갖는 풍력발전 시스템 24

그림 2.6. 영구자석 동기발전기와 3상 다이오드 정류기 26

그림 2.7. 풍속에 따른 DC-link 전압과 발전기 전력 관계 28

그림 2.8. 풍속에 따른 DC-link 전압과 Cp 관계(이미지참조) 28

그림 2.9. 풍속별 DC-link 전압과 vas의 관계(이미지참조) 29

그림 3.1. 매입형 영구자석 동기기의 자로 32

그림 3.2. 회전자 위치에 따른 공극 함수 35

그림 3.3. 정지 좌표계와 동기 좌표계 41

그림 4.1. 계통연계 인버터 모델 47

그림 4.2. 계통 연계 인버터 제어 블록도 50

그림 4.3. 3상 교류 전압과 정류된 직류 전압 파형 51

그림 5.1. DC-link 전압 가변을 통한 MPPT 57

그림 5.2. P&O 원리를 이용한 DC-link 전압 가변 알고리즘 59

그림 6.1. PSIM 시뮬레이션 블록 60

그림 6.2. 풍속 9[㎧]일 때의 파워계수 Cp(이미지참조) 63

그림 6.3. 풍속 9[㎧]일 때의 DC-link 전압과 지령치 64

그림 6.4. 풍속 9[㎧]일 때의 계통 전력 64

그림 6.5. 계통 전류, 계통 전압 66

그림 6.6. 가변 풍속에서의 파워 계수 Cp(이미지참조) 67

그림 6.7. 가변 풍속에서의 DC-link 전압과 지령치 68

그림 6.8. 가변 풍속에서의 계통 전력 68

그림 7.1. 유도전동기 토크분 전류 도출 과정 71

그림 7.2. 유도전동기를 이용한 터빈 모델 블록도 72

그림 7.3. 풍력발전시스템을 위한 실험 장치 73

그림 7.4. TSR, Cp, 계통 전력, DC-link 전압 지령치(이미지참조) 74

그림 7.5. 계통 전류, 계통 전압 75

그림 7.6. 풍속, DC-link 전압 지령치, Cp, 계통 전력(이미지참조) 76

그림 7.7. 시뮬레이션과 실험에서의 계통 전력 비교 77

그림 7.8. 시뮬레이션과 실험에서의 효율 비교 78

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