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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 원충연
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수15
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화석 연료의 고갈과 유가 급등으로 인해 새로운 신재생 에너지에 대한 연구가 급속히 진행되고 있다. 태양광, 풍력과 함께 친환경 에너지로써 주목받고 있는 연료전지는 특히 최근 들어 연료전지를 이용한 발전 제어가 중요하게 부각되고 있다. 발전 제어를 위한 연료전지 PCS 구성은 DC/DC 컨버터가 가장 중요하다. 이 중 DC/DC컨버터에서는 가장 중요한 것이 효율이므로 여러 토플로지 중 부스트 컨버터가 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 지게차용 연료전지는 연료전지의 효율과 크기를 고려하여 셀 수를 늘려 초기 전압 시 배터리보다 연료전지 전압이 높아 벅-부스트 컨버터가 요구된다. 시스템의 수소 사용률을 높이기 위하여 수소 순환 시스템을 적용하였는데 수소가 순환될 때 불순물이 첨가되어 연료전지 전압이 흔들리고 전력이 줄어들게 되는 구간이 발생한다. 이때 컨버터의 전력을 낮추는 제어 방법이 적용되지 않으면 연료전지 파손이 발생될 수 있다.
본 논문은 지게차용 연료전지-배터리 하이브리드 시스템의 설계 및 제어 방법에 대하여 설명한다. 연료전지는 저온 PEMFC를 선정하였으며 수소의 사용율을 최대화 하기위하여 수소에서 전력으로 변환되지 못하고 밴팅되는 수소는 다시 순환되어 사용되는 시스템을 적용하였다. 배터리는 리튬 폴리머 배터리를 적용하여 순간 피크 파워에 자기용량의 5배까지도 사용할 수 있도록 선정하였다. 연료전지의 수소가 다시 순환되면서 전압이 흔들리는 현상과 전력이 줄어드는 현상을 컨버터에서 판단하여 제어하여 연료전지의 손상을 막고 순환 구간이 끝나고 정상상태에서는 다시 통합제어기에서 내리는 전류 지령을 따르도록 제어하고 연료전지와 배터리를 연동하여 실험과 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검증한다.
본 논문은 지게차용 연료전지-배터리 하이브리드 시스템의 설계 및 제어 방법에 대하여 설명한다. 연료전지는 저온 PEMFC를 선정하였으며 수소의 사용율을 최대화 하기위하여 수소에서 전력으로 변환되지 못하고 밴팅되는 수소는 다시 순환되어 사용되는 시스템을 적용하였다. 배터리는 리튬 폴리머 배터리를 적용하여 순간 피크 파워에 자기용량의 5배까지도 사용할 수 있도록 선정하였다. 연료전지의 수소가 다시 순환되면서 전압이 흔들리는 현상과 전력이 줄어드는 현상을 컨버터에서 판단하여 제어하여 연료전지의 손상을 막고 순환 구간이 끝나고 정상상태에서는 다시 통합제어기에서 내리는 전류 지령을 따르도록 제어하고 연료전지와 배터리를 연동하여 실험과 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검증한다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구 필요성 11.2 논문 구성 4제 2 장 연료전지 발전 시스템의 개요 52.1 연료전지의 종류와 원리 및 특성 62.2 연료전지 발전 시스템의 구성 162.3 제안된 시스템의 운용 모드 182.4 배터리 및 BMS 구성 21제 3 장 연료전지 발전 시스템의 전력변환장치의 설계 243.1 전력변환기 선정 243.2 벅-부스트 컨버터 설계 263.3 기존 시스템 및 컨버터 제어 273.4 마이크로 컨트롤러 및 시스템 제어 293.5 방열판 설계 및 열 해석 303.6 제안하는 벅-부스트 컨버터 제어 37제 4 장 시뮬레이션 결과 554.1 컨버터 특성 시뮬레이션 564.2 컨버터 열 해석 시뮬레이션 62제 5장 실험 결과 655.1 벅-부스트 컨버터 실험 결과 665.2 지게차 연동실험 결과 72제 6 장 결론 75참고문헌 78ABSTRACT 90
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