본 논문에서는 UPQC 시스템과 SVC를 결합한 새로운 형태의 보상장치를 제안하고자 한다. 기존의 UPQC는 직렬형 인버터, 병렬형 인버터, DC 링크로 구성되어 있어있으며 우수한 전력품질 보상 성능을 보이지만 높은 인버터 정격을 요구한다. 제안된 방식은 직렬형 인버터, 병렬형 인버터와 DC 링크 그리고 병렬형 인버터의 출력단에 결합된 SVC로 구성되어 있으며, 기존 UPQC에 비해 넓은 무효전력 보상 범위와 낮은 DC 링크 전압의 장점을 가지고 있다. 또한, SVC가 결합된 새로운 UPQC의 구성은 Matlab 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하였다.
교류 송전선로를 통해 전송되는 전력은 선로의 임피던스, 송/수전단 전압의 크기와 위상에 대해 함수관계를 갖는다. 따라서 이 세 독립 변수를 신속 정확하게 제어할 수 있다면 송전선로를 통해 전송되는 전력을 융통성 있게 조정할 수 있고, 결과적으로 최대전력의 전송, 계통의 과도안정도 증가 그리고 계통의 저주파공진 감쇄 등의 효과를 얻을 수 있다. 최근 대용량 GTO(Gate-Turn-Off) 다리이스터 개발에 힘입어 초대현 전압원 인버터의 제작이 가능해지면서, 이를 이용해 위의 세 변수를 제어하는 연구가 미국과 일본에서 활발히 진행중에 있다. 현재 이들 국가에서는 이미 야지시험(field test)을 위해 초대형 무효전력 보상장치(static condensor)를 제작 완료 했거나 제작중에 있어, 앞으로 이 분야의 연구는 계속 가속화될 것으로 보인다[1,2,7,8]. 본 해설에서는 먼저 위의 세 변수를 제어하기 위해 이론적으로 어떠한 보상법이 가능한가 알아보고, 이 보상법이 최대전력 전송과 계통 성능에 어떠한 개선을 주는지 기술하며, 마지막으로 이 보상법을 실행하는데 전압원 인버터가 어떻게 사용될 수 있는지를 설명하고자 한다.
제주계통은 지속적인 부하증가를 고려하여 대용량의 발전기를 설치하였다. 제주계통에서 대용량의 발전기가 탈락하는 경우 탈락되는 유효전력량 만큼 HVDC에서 추가적으로 전송하게 된다. 전류형 HVDC는 유효전력을 전송시키기 위해서 계통에서 무효전력을 공급받아야 한다. 탈락하는 발전기의 유효전력 발전량이 많으면 많을수록 계통에서 공급받아야 하는 무효전력량이 많아진다. 실질적으로 상정고장 검토시 제주도의 대용량 발전기의 탈락은 제주 계통의 안정도 유지에 심각한 문제를 초래하므로 발전기의 유효전력 출력은 신뢰도 유지를 위해서 제한이 필요하다. 본 논문에서는 제한된 발전기 최대 유효전력 출력값을 계산하기 위한 새로운 해석 방법과 전력시장운영규칙의 기준전압을 벗어나지 않는 범위 내에서 기존에 설치되어 있는 전압보상장치를 투입함으로써 상대적으로 값이 싼 대용량 발전기의 발전량을 향상시키는 방안에 대해서 논의한다.
본 논문에는 250KW급 에너지저장장치(ESS)를 이용한 일체형 배전용 계통연계 전력변환 장치를 제안한다. ESS는 전력 불안정에 따른 전력 손실을 줄이고 여름과 겨울, 낮과 심야시간의 전력수요 차이로 인한 전력수습의 불안정을 조절할 수 있는 최적의 수단이다. 제안된 배전용 일체형 ESS란 수용가 및 분산형 전원이 연계된 배전선로에 연결되어 조화롭고 안정적으로 운전될 수 있는 전력변환 장치이다. 충전된 전력을 효율적으로 계통으로 보내기 위하여 배전선로 전압제어기술(Statcom) 개발과 분산형 전원의 유 무효 전력제어, 역률 보상기(PF) 등의 기능을 적용하여 시뮬레이션, 프로토 타입 및 현장 시험을 이용하여 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 전력계통의 안정도를 향상시키기 위하여 동기 발전기와 정지형 무효전력 보상기예 대한 퍼지-PI 제어기를 설계하기 위한 제어 기법을 설명하였다. 정지형 무효전력 보상기는 고정된 용량의 커패시터와 싸이리스터 제어에 의하여 용량이 가변되는 인덕터가 병렬로 연결된 구조를 가지고 있으며, 시스템 전압을 제어할 뿐만 아니라 동기 발전기의 제동을 개선하기 위해 설계되었다. 본 논문에서 제안한 SVC 계통의 퍼지-PI 제어기의 파라미터는 퍼지 추론 기법에 의해 자동 동조되어진다. 퍼지 추론 기법은 일반적인 기법과는 달리 인간의 경험과 전문가의 지식을 제어 규칙으로 제어 동작을 결정하였다. 그리하여 인간의 추론 과정과 매우 유사한 MMGM을 이용하여 PI 이득의 퍼지 추론 기법을 SVC 계통에 적용하여 설명하였다. 제안된 방법의 강인성을 입증하기 위해 중부하시, 정상부하시 및 경부하시에 초기 전력을 변동시킨 경우에 대하여 시스템의 회전자각, 각속도 편차 특성 및 단자전압의 동특성을 고찰하여 기존의 전력시스템안정화장치보다 응답특성이 우수함을 보였다.
In the conventional current control methods for the current-type reactive power compensators, it is usual to compare the reactive reference current signal with the triangular wave and hence to generate the ON-OFF signals for the semiconductor reactive power compensator. To improve the response as well as the control capability, the delta modulated current control technique is proposed in this paper and studied theoretically.
This paper presents SVC which use PAM method and eliminate harmonics. Inverter is connected directly so that SVC improve output voltage waveform into 24 steps. Inverter output waveform THD is reduced to 6.89%. Leading control of reactive power generated in power system is possible. Snubber is added to reduce switching loss.
기존의 전력 계통에서 전기적인 거리는 서로 다른 두 모선 사이의 물리적인 관계를 추정하여 분할하는 방법으로서, 인접한 영역의 상호작용을 최소화하여 분할하는 방법을 사용하였다. 그러나 영역 간 상호 작용의 최소화를 고려했음에도 인접한 영역에 더 큰 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 본 논문에서는 이러한 문제점을, 파이션을 이용해서 분석하였고, 인접한 영역간의 상호 작용을 고려하여 기존의 전력계통 분할 방법 보다 향상된 분할 방법을 파이션을 사용하여 제시하였다.
지금까지 수전설비의 역률조정에는 진상콘덴서가 사용되었고 콘덴서뱅크의 투입-해별에 따라 Step 모양으로 제어하여, 역률 개선효과는 0.98$\~$0.97정도가 일반적이었다.그러나 자에너지(에너지 절약$\cdot$이용합리화)에 대한 관심이 높아지는 가운데, 부하기기에 대해서는 파워일렉트로닉스 기술을 이용한 인버터화 등에 의하여 자에너지화가 도모되고 있다. 또한 코제너레이션의 설치에 의한 설비 전체로서의 에너지의 유효활동도 이루어져, 역률조정에서도 변동이 적고 가능한 한 고역률을 유지할 것을 요망하고 있다. 또 자에너지화에 크게 기여하고 있는 인버터 등에서 발생하는 전기공해라고도 할 수 있는 고조파전류가 많이 발생하고, 이 고조파전류의 유입으로 진상콘덴서의 과열$\cdot$이음발생 등의 이상을 일으키는 경우가 최근에 많이 발생하고 있다. 이와 같은 배경에서 액티브필터 제어기술을 적용하여 전력용콘덴서를 사용하지 않는 무효전력보상장치인 액티브 콘덴서(active condenser)를 제품화하여 시장에 내놓았다. 액티브 콘덴서는-무효전류 연속제어에 의하여 전원역률을 1.0으로 유지 -고속응답성 -대용량 IGBT(Insulted Gate Bipolar transistor)소자의 채용에 의한 소형화 -고조파의 영향을 받지 않음 등 지금까지의 진상콘덴서에는 없는 우수한 장점이 있어, 자에너지와 고조파문제에 유효한 수단이 되고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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