하이브리드 MTDC 시스템의 반응속도 향상을 위한 Feed-Forward 제어 방법에 대한 연구

Abstract

최근 지속적으로 늘어나는 전력 수요와 환경문제에 대한 관심 증가로 신재생에너지원이 주목받고 있다. 그 중 해상 풍력발전은 대규모 발전단지 건설이 용이하고, 바람의 질이 우수하여 높은 품 질의 전기를 생산할 수 있기 때문에 수많은 대규모 프로젝트들이 계획·시행되고 있는 중이다. 이러한 대규모 해상 풍력발전으로 생산된 전력을 계통으로 안정 적으로 송전하기 위해서는 HVDC(High Voltage Direct Current) 기술이 이용된다. 특히 최근에는 해상 풍력발전단지와 연계한 하 이브리드 MTDC(Multi-Terminal HVDC) 기술에 대한 관심이 커 지고 있다. 하이브리드 MTDC는 단순히 전력을 전송하는 것뿐만 아니라 연계된 계통의 주파수를 제어하거나 고장 복구를 지원하는 등 다양한 그리드 서비스를 제공하기도 한다. 원활한 그리드 서비 스 제공을 위해서는 시스템의 제원들이 원하는 값에 빠르고 안정 적으로 도달하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 해상 풍력발전단지와 연계한 하이브리드 MTDC 시스템을 모의 구성하고, MTDC 시스템의 제어 전략과 시스템 각 구성요소들의 제어 방안을 연구하였다. 그리고 하이브리드 MTDC 시스템의 반응속도를 향상을 위해 Feed-Forward 기법을 활용한 제어기를 제안하였으며, 이를 모의 구성한 시스템을 통해 효과를 검증하였다.

Recently, renewable energy sources are attracting attention due to the ever-increasing interest in power demand and environmental issues. Among them, offshore wind power generation is easy to construct large scale power generation, and high quality wind can be provided. So, many large scale projects are being planned and implemented. High voltage direct current(HVDC) technology is used to stably transmit power generated by such large-scale offshore wind power generation to the system. Recently, interest in hybrid multi-terminal HVDC(MTDC) technology associated with offshore wind-farms is increasing. Hybrid MTDC can be used not only for transmitting constant power, but also for a variety of grid services, such as controlling the frequency of the associated grid or supporting fault recovery. For this, it is essential that the system variables of the hybrid MTDC reach the desired values​ quickly and reliably. In this paper, I simulated a hybrid MTDC system linked to an offshore wind-farm and studied the control characteristics of the MTDC system and the control methods of each component of the system. In addition, a controller using a feed-forward technique is proposed to improve the system response speed of hybrid MTDC. This effect was verified through a case study on the changes in input and output of various systems in connection with the simulated model.