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테슬라에서 현대까지: 듀얼 피드 전기 모터는 풍력 발전의 미래를 어떻게 바꿀까?
재생 에너지에 대한 전 세계 수요가 증가함에 따라 풍력 발전은 지속 가능한 개발에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 이러한 변화 과정에서 DFIG(이중 공급 모터 시스템)는 점차 풍력 터빈의 주요 구동 기술 중 하나가 되었습니다. 100년 된 기술을 활성화하는 방법은 심도 있는 논의의 대상이 됩니다.
이중 공급 모터의 기본 개념
이중 공급 모터는 특수한 전기 모터이자 발전기입니다. 기존 전기 모터와 달리 이중 공급 모터의 계자 권선과 암 권선은 기계 외부 장비에 별도로 연결되어 자연 동기 속도보다 약간 높거나 약간 낮은 범위에서 작동할 수 있습니다. 풍속 변화는 예측할 수 없고 극적이기 때문에 이 기능은 대형 가변 속도 풍력 터빈에 특히 중요합니다.
강한 바람이 불면 풍력 터빈의 블레이드도 가속되지만 동기식 발전기는 전력망의 속도에 제한을 받아 따라갈 수 없습니다.
DFIG 기술을 기반으로 한 풍력 터빈은 풍속 변화에 즉각적으로 반응할 수 있습니다. 강한 바람이 불면 이러한 종류의 발전기는 시간이 지남에 따라 속도를 높여 기계적 스트레스를 줄이는 동시에 풍력 에너지를 효과적인 전기로 변환할 수 있습니다.
DFIG 기술의 역사적 배경
이중 공급 모터의 개념은 Nikola Tesla가 처음으로 권선 회전자가 있는 유도 모터를 발명한 1888년으로 거슬러 올라갑니다. 시간이 지남에 따라 이 기술은 Kramer 드라이브 및 Schebius 드라이브를 포함한 여러 가지 개선을 거쳐 점차적으로 더 높은 성능의 정적 드라이브 시스템으로 전환되었으며 궁극적으로 현재의 DFIG 아키텍처를 개발했습니다.
오늘날의 DFIG 애플리케이션은 전류를 정밀하게 제어하는 고급 전력 전자 기술을 사용하여 규모가 수십 메가와트에 달할 수 있습니다.
이중급전 유도발전기의 작동원리
DFIG의 작동은 고정자 권선을 그리드에 연결하고 회전자 권선은 슬립 링을 통해 역전압 소스 변환기에 연결되는 특수 구조에 의존합니다. 이를 통해 회 전자의 주파수가 그리드 주파수에 따라 자유롭게 변할 수 있으므로 유효 및 무효 전력을 독립적으로 제어할 수 있습니다.
DFIG는 회전자 전류를 제어함으로써 풍속이 변할 때 자동으로 출력을 조정하여 전반적인 효율을 향상시킬 수 있습니다.
이러한 뛰어난 제어 성능은 풍력 발전 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 전력망의 안정성도 강화합니다. DFIG는 저주파 전압 교란을 보상하고 전력망이 신속하게 복구되도록 돕습니다.
DFIG 기술의 장점
풍력 발전의 경우 이중 급전 유도 발전기는 몇 가지 중요한 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 회전자 회로는 전력전자변환기에 의해 제어되기 때문에 발전기는 전력계통의 안정성에 중요한 무효전력을 수출입할 수 있다. 둘째, 풍속 변화에도 불구하고 그리드와의 동기화를 유지할 수 있습니다. 또한, DFIG 시스템의 컨버터 비용은 기계적 동력의 극히 일부만 컨버터를 통해 출력하면 되므로 상대적으로 저렴합니다.
향후 전망
지속적인 기술 개발로 인해 풍력 에너지 분야에서 DFIG 기술의 적용 전망이 점점 더 넓어지고 있습니다. 많은 새로운 연구 개발 노력으로 이중 공급 모터의 효율성과 안정성이 더욱 향상될 것입니다. 환경 보호를 유지하면서 재생 가능한 에너지 활용을 촉진하는 방법은 미래 에너지 기술의 과제 중 하나가 될 것입니다.
미래 에너지 문제에 직면한 상황에서 DFIG 기술은 어떻게 풍력 발전 발전을 지속적으로 촉진하고 지속 가능한 에너지의 중요한 초석이 될까요?
