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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김영석
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
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최근 화석에너지의 고갈과 환경 보호에 대한 관심으로 인해서 기존 에너지원과는 다른 환경오염이 거의 없는 신재생 에너지에 대한 관심이 높아져 가고 있다. 신재생에너지는 조류발전, 조력발전, 파력발전, 온도차발전, 풍력발전, 태양광발전 등이 대표적으로 연구되고 있다. 이중에 풍력발전은 타 에너지원과 비교해 볼 때 발전에 제한조건이나 단점을 거의 찾아볼 수 없으며, 국내 자연환경에 적용하기에 많은 장점을 지니고 있고, 기존의 비재생성 에너지와 비교해도 대등하게 발전비용이 저렴해 청정에너지로 손색이 없음을 확인할 수 있다.
실제 터빈 시스템에서 풍속의 변화와 와류로 인해 풍속을 측정하기란 매우 어렵다. 따라서 본 논문은 풍속을 측정하는 센서 없이 MPPT제어를 수행하는 방법을 제안한다. 하지만 제한된 연구실 환경 내에서 실제 풍력발전 시스템의 블레이드의 특성을 실험하기는 매우 어렵다. 따라서 이러한 난점을 해소하기 위하여 본 논문은 농형 유도기를 사용한 터빈 모델과 영구자석 동기발전기, Back-to-back 컨버터가 사용된 고효율 풍력발전 시스템을 제안한다.
터빈 모델 유도기 컨버터는 유도기의 실제 특성을 수식화하여 토크 제어를 하도록 제어된다. 발전기측 컨버터는 발전기가 최대 전력점에서 운전되도록, 계통측 컨버터는 단위 역률 제어를 하도록 벡터 제어를 한다. 제안된 알고리즘은 PSIM시뮬레이션과 실험을 통해 검증한다.
실제 터빈 시스템에서 풍속의 변화와 와류로 인해 풍속을 측정하기란 매우 어렵다. 따라서 본 논문은 풍속을 측정하는 센서 없이 MPPT제어를 수행하는 방법을 제안한다. 하지만 제한된 연구실 환경 내에서 실제 풍력발전 시스템의 블레이드의 특성을 실험하기는 매우 어렵다. 따라서 이러한 난점을 해소하기 위하여 본 논문은 농형 유도기를 사용한 터빈 모델과 영구자석 동기발전기, Back-to-back 컨버터가 사용된 고효율 풍력발전 시스템을 제안한다.
터빈 모델 유도기 컨버터는 유도기의 실제 특성을 수식화하여 토크 제어를 하도록 제어된다. 발전기측 컨버터는 발전기가 최대 전력점에서 운전되도록, 계통측 컨버터는 단위 역률 제어를 하도록 벡터 제어를 한다. 제안된 알고리즘은 PSIM시뮬레이션과 실험을 통해 검증한다.
목차
제 1 장 서론. 11.1 연구배경 및 필요성. 11.2 연구내용 및 목적 21.3 논문의 구성 3제 2 장 풍력발전 시스템의 구성. 52.1 풍력 블레이드의 특징 52.2 다양한 풍력발전 시스템의 구성 9제 3 장 풍속 추정 MPPT 제어. 123.1 기존의 MPPT 제어 123.2 블레이드 효율 곡선의 근사화 153.3 발전전력의 측정 193.4 풍속 추정 방정식 21제 4 장 영구자석 동기발전기 및 제어 234.1 영구자석 동기기의 수학적 모델링 234.2 기준 좌표계에서의 전압방정식 304.3 동기 좌표계에서의 전압방정식 334.4 전동기 토크 발생식 344.5 계통측 컨버터 제어기 모델링 384.6 발전기측 컨버터 제어기 434.7 계통측 컨버터 제어기 44제 5 장 농형 유도전동기 터빈 시뮬레이터. 465.1 고정자 쇄교자속 485.2 회전자 쇄교자속 515.3 고정자 전압방정식 545.4 회전자 전압방정식 555.5 전력. 565.6 토크. 575.7 농형 유도전동기 터빈 모델 58제 6 장 풍속 추정 MPPT의 타당성 검증. 606.1 지령 풍속과 추정된 풍속의 비교 606.2 블레이드 효율 곡선 626.3 발전기 회전 속도 636.4 DC 링크 전압. 646.5 출력 전력과 추정된 블레이드 출력 전력. 656.6 계통측 전압과 전류 66제 7 장 결 론 68참 고 문 헌 70
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