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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김영석
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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기존의 석유, 석탄 등 화석연로에 의한 에너지 생산은 오늘날 지구 온난화, 기후문제 등 심각한 환경문제와 자원의 고갈 문제를 초래하였고 기존 에너지원과 비해 환경오염이 거의 없는 신재생 에너지에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 신재생 에너지 종류로 풍력발전, 조력발전, 태양광발전 등이 대표적으로 연구되고 있다. 그 중에서 풍력에너지는 청정에너지인 바람을 이용하여 타 에너지에 비해 발전비용이 저렴하고 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 효과적인 에너지원으로 알려져 있다.
현재 풍력발전시스템은 주로 Back-to-back 컨버터 시스템과 DC-DC컨버터 시스템에 대해 연구가 진행되고 있다. Back-to-back 컨버터 시스템은 발전기 측 컨버터에서는 발전기의 속도제어를 통하여 최대 전력점 추종제어(MPPT)를 수행하게 되고 계통 연계 인버터에서는 전류제어를 통하여 계통의 전압 전류의 위상을 제어하게 된다. 이 시스템은 발전기 측에 6개의 스위치가 필요하고 복잡한 제어를 요구하는 단점이 있다. 또한, DC-DC컨버터 시스템은 주로 부스트컨버터를 사용하고 있고 부스트컨버터의 스위치 제어를 통하여 발전기의 속도를 제어하게 되고 이로써 MPPT제어를 수행하게 된다. 이 시스템은 많은 수동소자를 필요로 하고 있어 시스템의 부피가 커지고 가격이 상승하게 되는 단점이 있다.
본 논문에서는 영구자석동기발전기의 동기 임피던스를 이용하여 삼상부스터 형 switched-mode rectifier 시스템을 제안하려고 한다. 이 시스템은 기존의 부스트컨버터시스템에서 인덕터를 대체할 수 있는 영구자석동기발전기의 동기 임피던스를 사용하여 부스트효과를 낼 수 있다. 본 시스템은 SMR회로를 사용하여 기존의 부스트 회로와 같은 동작을 수행할 수 있고 수동소자의 제거로 시스템의 가격과 부피를 줄일 수 있다. 또한 센서리스 MPPT제어를 사용함으로써 센서의 가격적인 부담을 줄일 수 있다.
현재 풍력발전시스템은 주로 Back-to-back 컨버터 시스템과 DC-DC컨버터 시스템에 대해 연구가 진행되고 있다. Back-to-back 컨버터 시스템은 발전기 측 컨버터에서는 발전기의 속도제어를 통하여 최대 전력점 추종제어(MPPT)를 수행하게 되고 계통 연계 인버터에서는 전류제어를 통하여 계통의 전압 전류의 위상을 제어하게 된다. 이 시스템은 발전기 측에 6개의 스위치가 필요하고 복잡한 제어를 요구하는 단점이 있다. 또한, DC-DC컨버터 시스템은 주로 부스트컨버터를 사용하고 있고 부스트컨버터의 스위치 제어를 통하여 발전기의 속도를 제어하게 되고 이로써 MPPT제어를 수행하게 된다. 이 시스템은 많은 수동소자를 필요로 하고 있어 시스템의 부피가 커지고 가격이 상승하게 되는 단점이 있다.
본 논문에서는 영구자석동기발전기의 동기 임피던스를 이용하여 삼상부스터 형 switched-mode rectifier 시스템을 제안하려고 한다. 이 시스템은 기존의 부스트컨버터시스템에서 인덕터를 대체할 수 있는 영구자석동기발전기의 동기 임피던스를 사용하여 부스트효과를 낼 수 있다. 본 시스템은 SMR회로를 사용하여 기존의 부스트 회로와 같은 동작을 수행할 수 있고 수동소자의 제거로 시스템의 가격과 부피를 줄일 수 있다. 또한 센서리스 MPPT제어를 사용함으로써 센서의 가격적인 부담을 줄일 수 있다.
목차
제 1 장 서론 11.1 연구배경 및 필요성 11.2 연구내용 및 목적 4제 2 장 풍력터빈 52.1 풍력터빈모델 52.2 풍력터빈의 특성 8제 3 장 SMR 풍력발전시스템 93.1 기존의 풍력발전시스템 93.2 SMR을 갖는 풍력발전시스템 103.3 Switched-mode rectifier 123.4 계통연계 3상 인버터 153.4.1 계통연계 3상 인버터 모델링 153.4.2 계통연계 3상 인버터 제어기 203.5 센서리스 MPPT제어 21제 4 장 농형 유도전동기 터빈시뮬레이터 234.1 고정자 쇄교자속 254.2 회전자 쇄교자속 284.3 고정자 전압방정식 314.4 회전자 전압방정식 324.5 전력 334.6 토크 344.7 농형 유도전동기 터빈 모델 35제 5 장 결과 및 고찰 375.1 시뮬레이션 385.2 모의실험 405.2.1 실험장치 405.2.2 실험결과 46제 6 장 결 론 49참 고 문 헌 50
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