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회전 운동에 의해 전력을 발생시키는 플라이휠 조립체;상기 플라이휠 조립체에 연결되어 회전축을 갖는 회전자와 회전자 권선, 고정자 및 고정자 권선로 이루어진 권선형 회전자 유도기기;상기 회전자 권선에 연결되고 상기 플라이휠 조립체에서 발생하는 풍력의 변동을 완화시키기 위해서 고정자 전력을 제어하는 발전기측 컨버터(Machine Side Converter);소규모 전원과 에너지저장장치로 포함한 마이크로그리드와 연결되어 계통에 필요한 전력을 제어하고 계통이 분리된 경우 전력의 주파수를 제어하는 계통기측 컨버터(Grid Side Converter);상기 발전기측 컨버터와 상기 계통기측 컨버터 사이에 결합된 커패시터; 및상기 커패시터에 연결되어 상기 커패시터의 전압을 제어하는 DC/DC 컨버터와 배터리를 포함한 배터리 모듈을 포함하고,상기 DC/DC 컨버터는 상기 커패시터에서 측정한 현재 전압과 기설정된 커패시터의 직류 전압 레퍼런스를 비교기에서 입력받아 차감하여 전압 오류값을 산출하고, 상기 산출한 전압 오류값을 비례 적분 제어기를 통과시켜 전류 레퍼런스를 산출하는 배터리 사이드 컨버터 제어기를 더 포함하며,상기 DC/DC 컨버터는 상기 산출된 전류 레퍼런스가 '+'인 경우, 상기 발전기측 컨버터 또는 상기 계통기측 컨버터에서 전력을 출력하게 되면 상기 커패시터의 에너지를 가져가 상기 커패시터의 전압이 내려가고 상기 커패시터의 충전 상태가 되고,상기 DC/DC 컨버터는 기설정된 전압 레퍼런스가 상기 커패시터의 전압보다 큰 경우, 상기 배터리의 전력을 가져와 상기 커패시터의 전압을 상기 전압 레퍼런스로 충전하도록 제어하고,상기 DC/DC 컨버터는 상기 산출된 전류 레퍼런스가 '-'인 경우, 상기 계통기측 컨버터가 계통에서 전력을 가져오게 되면 상기 커패시터의 에너지를 유입되어 상기 커패시터의 전압이 올라가고 상기 커패시터의 방전 상태가 되고,상기 DC/DC 컨버터는 상기 기설정된 전압 레퍼런스가 상기 커패시터의 전압보다 작은 경우, 상기 커패시터의 전압을 상기 전압 레퍼런스 값이 되도록 방전하여 상기 배터리에서 에너지를 흡수하고, 상기 커패시터의 전압을 상기 배터리에 의해 충방전 제어하여 상기 발전기측 컨버터 또는 상기 계통기측 컨버터에서 필요한 전압 제어와 전력 제어를 수행하도록 제어하며, 이로 인하여 마이크로그리드의 전력품질관리를 위한 주파수 및 전압 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장 시스템
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제1항에 있어서,상기 발전기측 컨버터는,상기 플라이휠 조립체에 의해 생성된 전력을 로우 패스 필터를 통과한 전력과 상기 생성된 전력을 입력받는 제1 비교기에서 입력받아 차감하여 평활화 전력 레퍼런스(Psmoothing_ref)를 산출하고, 상기 산출된 평활화 전력 레퍼런스와 상기 플라이휠 조립체에 의해 생성된 현재 측정된 전력을 제2 비교기에서 입력받아 차감하여 전력 오차값을 산출하고 상기 산출한 전력 오차값을 제1 비례 적분 제어기를 통과시켜 상기 전력 오차값에 근거한 유효전력(idrref)를 산출하는 발전기측 컨버터 외부 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장 시스템
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제2항에 있어서,상기 발전기측 컨버터 외부 제어기는 상기 플라이휠 조립체에 의해 생성된 전력에서 현재 측정된 전압과(Vrms)과 전압 레퍼런스(Vref)를 제3 비교기에서 입력받아 차감하여 전압 오차값을 산출하고, 상기 산출된 전압 오차값을 제2 비례 적분 제어기에 입력하여 상기 전압 오차값을 근거한 무효전력(iqrref)을 산출하고,상기 유효전력과 상기 무효전력을 입력받고, 이에 대응하는 유효전력 제어신호와 무효전력 제어신호를 생성하여 PWM(Pulse with Modulation)을 거쳐 상기 발전기측 컨버터에 구성된 각 스위칭 소자에 온 신호와 오프 신호를 형성하여 상기 고정자 전력을 제어하는 발전기측 컨버터 전류 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장 시스템
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제1항에 있어서,상기 계통기측 컨버터는,기준 주파수(fref)와 상기 플라이휠 조립체에 의해 생성된 현재 측정된 전력의 주파수를 제1 비교기에서 입력받아 차감하여 주파수 오차값이 산출되고, 상기 산출된 주파수 오차값을 드룹(Droop) 이득기를 통과시켜 상기 주파수 오차값에 근거한 유효전력을 산출하고, 상기 발전기측 컨버터로부터 산출된 평활화 전력 레퍼런스와, 상기 산출한 유효전력을 제2 비교기에서 입력받아 차감하여 제1 전력 레퍼런스(Pref)를 산출하고, 상기 제1 전력 레퍼런스와 상기 현재 측정한 전력(P)를 제3 비교기에서 입력받아 차감하여 제1 전력 오차값을 산출하고, 상기 산출한 제1 전력 오차값을 비례 적분 제어기를 통과시켜 제1 유효전력을 산출하는 계통기측 컨버터 외부 제어기를 더 포함하며, 상기 계통기측 컨버터 외부 제어기는 계통과 분리되어 주파수 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장 시스템
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제4항에 있어서, 상기 계통기측 컨버터 외부 제어기는 계통과 연계된 경우, 기설정된 임의의 제2 전력 레퍼런스(Pref)와 상기 현재 측정한 전력(P)을 제3 비교기에서 입력받아 차감하여 제2 전력 오차값을 산출하고, 상기 산출된 제2 전력 오차값은 비례 적분 제어기를 통과시켜 제2 유효전력(idref)를 산출하고, 상기 계통기측 컨버터 외부 제어기는 상기 플라이휠 조립체에 의해 생성된 현재 측정된 무효전력과(Q)과 무효전력 레퍼런스(Qref)를 제4 비교기에서 입력받아 차감하여 무효전력 오차값을 산출하고, 상기 산출된 무효전력 오차값을 비례 적분 제어기에 입력하여 무효전력(iqref)을 산출하며,상기 제1 유효전력(idref), 상기 제2 유효전력(idref)과 상기 무효전력(iqref)을 입력받고, 이에 대응하는 유효전력 제어신호와 무효전력 제어신호를 생성하여 PWM(Pulse with Modulation)을 거쳐 상기 계통기측 컨버터에 구성된 각 스위칭 소자에 온 신호와 오프 신호를 형성하여 상기 마이크로그리드의 전력을 제어하는 계통기측 컨버터 전류 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장 시스템
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