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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최재호
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2019
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본 논문에서는 계통연계형 인버터에서 운전 모드의 변화에 따른 과도 현상을 줄이기 위해 여려 종류의 제안된 연구들에 대해 살펴보았고 각 연구의 제한점을 확인하였다. 기존의 직접 전류제어 사용에 있어 모드절환 과정에서 제어기의 전류, 전압제어기의 선택적인 사용은 누적된 제어변수를 변환되는 제어기가 추종하는 시간에서 과도현상이 발생하기 때문에 외부 루프에서는 전류를 제어하고 내부루프에서 지속적으로 전압을 제어하여 모드절환에도 이전의 값을 매끄럽게 유지하는 간접 전류제어를 사용하였다. 하지만 제안된 연구들이 단일 인버터 기반으로 이뤄졌고 용량의 한계로 인해 다수의 인버터 운전으로 연구를 확장시켰다.
전기기기 보급화로 인하여 전력 사용량이 증가하면서 부하의 수요가 증가하였고 단일 인버터로 모든 부하를 담당하기에는 용량이 부족하게 되었다. 따라서 인버터를 모듈화하여 전체 부하를 여러 인버터가 담당하도록 하였다. 이러한 다수의 인버터에서 부하 분담을 효율적으로 구현하기 위한 방법으로 마스터-슬레이브 제어, 드룹제어가 제안되었다. 현재 신재생 에너지 분산발전 시스템은 각 PCS (Power Control System) 간의 거리가 멀기 때문에 인버터 간 통신선이 필요한 마스터-슬레이브는 부적합하므로 본 논문에서는 인버터를 독립적으로 제어할 수 있는 드룹제어를 채택하였다.
고사양화된 전자제품이나 반도체 사용 증가로 인해 고품질의 전력 수요가 증가하게 되면서 전력의 품질을 양질로 유지하는 것이 중요하게 되었다. 따라서 모드절환에서 과도현상을 저감시키는 무순단 모드절환 기법을 시스템에 적용하고자 하였다.
이러한 내용을 바탕으로 본 논문에서는 병렬형 인버터 시스템을 구성하였다. 각 인버터는 PCC (Point of Common Coupling) 단으로 연결되어 있고 인버터의 구성은 전력반도체인 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구성되어 있으며 계통과 인버터는 LC 필터와 STS (Static Transfer Switch)를 통해 연결되어 있다. 병렬 연결된 인버터는 계통연계모드에서는 지역부하의 수요를 담당하고 잉여전력을 계통으로 공급하도록 하며 단독운전모드에서는 부하의 수요를 분담하도록 한다. 각각의 인버터는 삼중 제어루프에 의한 간접 전류제어방식으로 제어되고 있으며 단독운전 시에 드룹제어 기반의 병렬운전이 수행되도록 하였다.
계통연계모드에서 단독운전으로의 모드절환 시에 병렬형 인버터의 무순단 모드절환 방법을 제안하였다. 또한 필터의 특성을 고려한 제어기 변수 설계 과정에 대해 기술한다. 적절한 제어 변수를 설정하기 위해 전달함수를 계산하고 Matlab을 이용하여 안정성 판단을 검토하였다.
마지막으로 각 인버터의 제어기 설계와 모드절환 기법을 상세하게 기술하고 제안된 기법의 타당성을 PSiM 시뮬레이션을 이용하여 검증하고자 하였다.
전기기기 보급화로 인하여 전력 사용량이 증가하면서 부하의 수요가 증가하였고 단일 인버터로 모든 부하를 담당하기에는 용량이 부족하게 되었다. 따라서 인버터를 모듈화하여 전체 부하를 여러 인버터가 담당하도록 하였다. 이러한 다수의 인버터에서 부하 분담을 효율적으로 구현하기 위한 방법으로 마스터-슬레이브 제어, 드룹제어가 제안되었다. 현재 신재생 에너지 분산발전 시스템은 각 PCS (Power Control System) 간의 거리가 멀기 때문에 인버터 간 통신선이 필요한 마스터-슬레이브는 부적합하므로 본 논문에서는 인버터를 독립적으로 제어할 수 있는 드룹제어를 채택하였다.
고사양화된 전자제품이나 반도체 사용 증가로 인해 고품질의 전력 수요가 증가하게 되면서 전력의 품질을 양질로 유지하는 것이 중요하게 되었다. 따라서 모드절환에서 과도현상을 저감시키는 무순단 모드절환 기법을 시스템에 적용하고자 하였다.
이러한 내용을 바탕으로 본 논문에서는 병렬형 인버터 시스템을 구성하였다. 각 인버터는 PCC (Point of Common Coupling) 단으로 연결되어 있고 인버터의 구성은 전력반도체인 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구성되어 있으며 계통과 인버터는 LC 필터와 STS (Static Transfer Switch)를 통해 연결되어 있다. 병렬 연결된 인버터는 계통연계모드에서는 지역부하의 수요를 담당하고 잉여전력을 계통으로 공급하도록 하며 단독운전모드에서는 부하의 수요를 분담하도록 한다. 각각의 인버터는 삼중 제어루프에 의한 간접 전류제어방식으로 제어되고 있으며 단독운전 시에 드룹제어 기반의 병렬운전이 수행되도록 하였다.
계통연계모드에서 단독운전으로의 모드절환 시에 병렬형 인버터의 무순단 모드절환 방법을 제안하였다. 또한 필터의 특성을 고려한 제어기 변수 설계 과정에 대해 기술한다. 적절한 제어 변수를 설정하기 위해 전달함수를 계산하고 Matlab을 이용하여 안정성 판단을 검토하였다.
마지막으로 각 인버터의 제어기 설계와 모드절환 기법을 상세하게 기술하고 제안된 기법의 타당성을 PSiM 시뮬레이션을 이용하여 검증하고자 하였다.
목차
Ⅰ. 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 11.2 논문의 내용 41.3 논문의 구성 7Ⅱ. 인버터 제어를 위한 간접 전류제어 92.1 단일 인버터에서 간접 전류제어 102.2 간접 전류제어 기반의 인버터 제어기 설계 112.2.1 내부 전류제어기 설계 132.2.2 내부 전압제어기 설계 152.2.3 외부 전류제어기 설계 222.3 병렬연결 인버터에서 간접 전류제어 24Ⅲ. 무순단 모드절환 제어 기법 273.1 단일 인버터에서 무순단 모드절환 273.2 병렬연결 인버터에서 무순단 모드절환 30Ⅳ. 병렬연결 인버터 제어 시뮬레이션 374.1 시뮬레이션 구성 374.2 시뮬레이션 결과 40Ⅴ. 결론 55참고문헌 57
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