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고정자 권선이 개폐용 스위치를 통해 3상 계통권선과 연결되며 회전자 권선을 제어용 권선으로 갖는 권선형 유도 발전기를 제어하기 위한 제어 장치로서, 각 상마다 2-leg IGBT로 구성된 단위모듈을 직렬로 연결하여 3상 전압 파형을 발생하고, 슬립 전력을 제어하는 H-브리지 멀티레벨 변환기; 및 상기 H-브리지 멀티레벨 변환기에서 요구하는 다수의 독립된 직류 전압원을 생성하는 3상 IGBT 승압 변환기를 포함함으로써 양방향으로 에너지를 수수할 수 있도록 한 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제1 항에 있어서, 상기 H-브리지 멀티레벨 변환기에 의한 상기 고정자 권선의 역률 제어 기능에서, 계통 전압이 안정된 범위에 있으면 역률 기준치가 1이 되도록 하여 유효 전력 기준치로 모두 전환하지만, 만약 계통 전압이 떨어지면 수학식 ( 는 역률기준치이고, ｜slop*｜는 감쇠 기울기로서 미리 설정된 값을 사용하고, △e는 계통전압이 기준값에서 변동된 크기)을 이용하여 계통 전압 떨어진 정도에 따라 역률 기준치를 작게 설정되도록 하여 유효전력으로 전환되는 비율이 작아지도록 수학식 (PS*는 유효 전력 기준치이고, 는 역률기준치이고, S*는 피상전력 파라미터)을 이용하여 결정하며, 나머지는 계통전압을 회복시킬 수 있도록 수학식 (QS*는 무효 전력 기준치, PS*는 유효 전력 기준치이고, 는 역률기준치)을 이용하여 무효전력 기준치를 갖도록 분배하는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제1 항에 있어서, 상기 3상 IGBT 승압 변환기는 계통 전압 크기에 따라 역률을 가변으로 제어하는 기능, DC_링크 전압을 일정하게 제어할 수 있는 기능, 계통 전압이 불안정하게 되었을 때, 무효 전력을 공급하도록 제어하는 폴트 라이드 쓰루 기능, 및 고립 운전을 용이하게 방지하도록 백색 잡음을 주입하는 고립 운전 회피 기능을 수행하는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제9 항에 있어서, 상기 3상 IGBT 승압 변환기에 의한 고정자 권선의 역률을 제어하는 기능에 있어서, 계통전압이 기준값에서 변동된 크기(△e)에 따라 역률 기준치를 수학식 (는 역률기준치이고, ｜slop*｜는 감쇠 기울기로서 미리 설정된 값을 사용하고, △e는 계통전압이 기준값에서 변동된 크기)으로 결정하는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제9 항에 있어서, 상기 3상 IGBT 승압 변환기에 의한 상기 폴트 라이드-쓰루 기능에 있어서, 직류_링크 전압을 일정하게 제어하기 위한 상기 승압 변환기의 출력을 피상 전류 기준값(ie*s)라고 할 때, 계통 전압이 변동되는 크기에 따라 가변으로 결정되는 고정자 권선의 역률()을 고려하여 순간 정전 구간에서 폴트-라이트 쓰루 기능을 갖도록 q-축 전류 기준치 ie*q를 수학식 ie*q = × ie*s(ie*q는 q축 전류 기준치이고, 는 역률기준치이고, ie*s는 피상 전류 기준값)으로 감소시키는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제9 항에 있어서, 상기 3상 IGBT 승압 변환기에 의한 상기 폴트 라이드-쓰루 기능에 있어서, q축 전류 기준치(ie*q)와 역률기준치()를 이용하여 수학식 (ie*q는 q축 전류 기준치이고, ie*s는 피상 전류 기준값이고, Kfrt는 폴트 라이드-쓰루 상수이고, iefrt는 폴트 라이드-쓰루 성분 전류인 d축 전류)으로 계산되는 d축 전류(iefrt) 성분을 공급하도록 함으로써 순간정전 구간에서 무효전력을 공급하여 순간정전을 극복하는 폴트 라이드-쓰루 기능을 수행하는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제12 항에 있어서, 상기 폴트 라이드-쓰루 기능을 갖도록 하는 d축 전류(iefrt) 값이 최대 상한치를 넘지 못하도록 수학식: 만일 iefrt > ie*8 이면 iefrt = ie*s(iefrt는 폴트 라이드-쓰루 성분 전류인 d축 전류이고, ie*s는 피상 전류 기준값)로 제한하는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제9 항에 있어서, 상기 3상 IGBT 승압 변환기에 의한 고립 운전 회피 기능으로서, + 신호와 - 신호가 대칭이며 주기적으로 교번하는 부호를 얻기 위하여 전압 위상각(θs)의 부호를 이용하는 방법과, q축 정격 전류(iq_rated)와 조절상수(kanti)를 이용하여 정전 구간에서 고립운전 회피를 지원할 수 있는 고립운전 회피용 d-축 전류(ieanti)를 수학식 ieanti = sign (θs)×Kanti×iq_rated(ieanti는 고립운전 회피용 전류 성분이고, sign는 부호이고, θs는 -π에서 +π 사이를 변동하는 전압 위상각이고, kanti는 조절 상수이고, iq_rated는 q축 정격 전류)에 의해 얻으며, 주파수 변동폭(△f)이 일정 기준치 이상(△fUpper_Limit)이면 고립 모드에 들어있을 가능성이 높은 것으로 판단하고 현재 주입하고 있는 신호가 증분(△kanti) 만큼 더 커지도록 수학식 kanti = Kanti + △Kanti을(kanti는 조절 상수이고, △kanti는 증분)을 이용하여 증가시키며, 주파수 변동폭(△f)이 일정 기준치 이하(△fLower_Limit)이면 초기에 설정된 d-축 전류 만큼으로 환원되도록 조절상수(kanti)를 재조정함으로써 결정된 백색 잡음인 d-축 전류(ieanti)를 전 시간대에 주입하는 방법을 통해 정전 구간에서는 주파수 변동(df/dt)이 크게 여기 되도록 하여 고립운전 운전을 신속히 탈출할 수 있도록 하는 고립 운전 회피 방식을 수행하는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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제1 항에 있어서, 상기 H-브리지 멀티레벨 변환기에 있어서, 발전기 회전 주파수와 계통 주파수 사이에서 발생하는 오차 주파수인 슬립 주파수로부터 계산되는 위상각을 이용하여 2상 정지 좌표계에서 d-q 축 좌표계로 변환하는 각도로 사용하는 특징을 갖는 계통 연계형 권선형 유도 발전기 제어장치
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