본 논문에서는 하이브리드용 충방전 전지에 들어갈 2차전지 충방전 시스템을 설계하고 이를 안정적으로 모니터링 하는 시스템을 개발 목표로 한다. 본 연구에서는 충방전 시스템에 대한 하드웨어 모듈과 소프트웨어 개발을 포함하고 있으며, 충방전 상태를 안정적으로 제어하여 효율적인 시스템 관리가 가능할 수 있도록 설계하였다.
충전과 방전이 빈번히 발생하는 축전지의 사용수명을 늘리고 안정적인 사용을 위해서는 과 방전을 방지하는 것이 가장 중요한 요인중 하나이다. 축전지의 건강상태를 파악하는 방법에는 여러 가지로 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서도 본 논문에서는 가장 간단하게 축전지의 상태를 파악할 수 있는 단자전압을 이용하는 방법을 활용하여 축전지의 잔존용량을 파악하였다. 일정 전압 이하로 축전지의 전압이 떨어지지 못하도록 간단하게 비교기를 이용하여 과 방전이 되지 못하도록 설계 제작하였다. 상수도 시설이 없는 장소의 저수조탱크의 물 소독을 목적으로 제작된 태양광발전을 응용한 소독약 자동 주입장치의 축전지에 설계한 회로를 제작 설치하여 그 동작실험을 하고 그 유용함을 확인하였다.
축전지는 비상용 전원으로 사회 많은 분야에서 다양하게 사용되며, 유사시 예비전원으로 그 중요성이 부각되고 있다. 이러한 경우에 사용가능한 축전지를 선별하고, 그 상태를 체크하는 것은 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 축전지의 잔존수명을 보다 짧은 시간에 효과적으로 분석할 수 있는 순간방전시험을 이용하여 축전지의 잔존수명을 판단하고자 하였다. 실험결과 순간방전 시험을 통한 mode 2에서의 임피던스 값과 실부하 방전시험 결과가 서로 일치함을 알 수 있었으며, 이를 통해 축전지의 잔존수명을 파악할 수 있을 것으로 사료된다. 본 논문은 추후에 계속되는 축전지 잔존수명 분석을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
본 연구는 전동기의 부분방전에 의해 발생되는 전자파를 측정하여 전동기의 열화상태를 진단할 수 있는 전동기 절연열화진단시스템을 설계하는 방법을 제안하고자 한다. 따라서 부분방전에 의한 전자파를 측정하는 시스템을 구성하고, 측정된 데이터를 분석하여 정량화된 특징 데이터를 추출하고 생성된 데이터를 이용한 뉴로-퍼지 진단모델설계 방법을 제시한다. 그리고 제안된 방법에 의해 설계된 진단모델을 실측데이터를 통해 진단하여 그 타당성을 입증하고자 한다. 1단계 연구로, 본 연구에서는 현장 전동기의 전자파를 On-Line으로 계측하는 시스템을 구성하여 전동기의 절연체내에서 발생하는 부분방전에 의한 전자파를 계측하여 데이터로부터 전동기의 절연열화상태를 해석하여 절연 열화와의 관계를 분석하였다.
고전압회전기 고정자권선의 절연은 열적, 전기적, 기계적, 환경적 스트레스에 복합적으로 노출되어 열화 된다. 이런 열화의 진전특성을 분석하기 위한 고정자권선 절연상태 진단은 안정한 운전을 보장하고 발전기의 잔여수명을 연장하는데 매우 중요한 방법이다. 이 논문에서는 절연상태를 진단할 수 있는 시험방법 중 부분방전시험을 이용하여 고정자권선에서 발생할 수 있는 모의결함을 인가하고 결함별로 나타나는 위상기준 부분방전 분포특성을 분석하여 결함별 특성을 식별하였다.
수력발전기의 운전중 신뢰성 및 장기 사용된 발전기의 경우 노후도 평가를 위한 지표로 고정자권선의 물리적 절연상태를 평가하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 시험방법은 크게 부분방전 특성을 검출하는 운전중(On-line) 진단기법과 정지중(Off-line) 진단기법이 있다. 운전중 진단기법은 발전기의 정지없이 상시 상태를 감시할 수 있는 장점이 있으므로 활용도가 증가되고 있고 정지중 진단기법은 고정자권선 절연상태를 정밀하게 평가할 수 있는 잘 알려진 시험법으로 권선의 절연상태를 모니터링하여 운영자에게 고장징후를 알려주고, 예측보전이 가능하도록 도움을 주고 있다. 이 논문에서는 장기간 운영된 대용량 수력발전기의 정지중 절연진단기법(성극지수, 교류전류, 유전정접, 부분방전) 결과의 통계적 추이변화 고찰을 통하여 대용량 수력발전기 고정자 권선의 신뢰성평가를 실시하였다.
배터리의 가용 영역에 따른 효율적인 운영 방법을 판단하기 위해 방전 깊이(Depth of Discharge; DOD)에 따라 배터리의 노화 상태 및 에너지를 계산하여 최적의 가용 영역을 판단한다. 배터리의 상태를 판단하기 위한 지표로써 건강 상태(State of Discharge; DOD)와 출력 상태(State of Power; SOP)의 분석을 통해 비교한다. 노화 파라미터 및 DOD에 따른 노화 차이를 반영한 알고리즘 구현 및 배터리팩과 시스템 레벨의 효율적인 운영 방안에 관해 연구한다.
리튬 이차전지의 음극재료로서 천연흑연의 충방전 속도에 따른 용량특성을 조사하였다 정전류 조건에서 $0.0-2.0V(vs. Li/Li^+)$의 범위에서 충방전 하였을 때, 충전전류가 증가할수록 충전반응의 과전압이 증가하여 $Li^+$이온이 충분히 삽입되지 못한 상태에서 컷오프 전압(0.0 V)에 도달하기 때문에 충전용량은 충전전류의 크기가 클수록 감소하였다. 한편, 방전전류가 증가함에 따라 방전반응의 과전압도 증가하여 0.0-0.3V범위에서 방전반응이 일어나나 방전 컷오프 전압(2.0 V)과는 격차가 커서 $Li^+$이온이 탈리되지 못한 상태에서 방전 컷오프에 도달하는 현상은 없기 때문에 방전용량이 방전전류의 크기에 영향을 받지 않았다. 충전전류가 증가함에 따라 부반응인 리튬 전착반응의 과전압도 증가하므로 충전 컷오프 전압을 0.0V 이하로 낮출 수 있었다. 그러나 $Li^+$이온의 삽입반응에 비해 전착반응의 저항이 적어 충전전류에 따른 전착반응의 과전압 증가에는 한계가 있었다. 1C조건에서 -0.04V까지 충전 z컷오프 전압을 낮추었을 때 리튬의 전착반응은 없었고, 이로부터 약 $11\%$의 방전용량을 증가시킬 수 있었다.
Oil-TR에서의 이상을 진단하기 위해서, 유중가스 분석 및 AE센서를 사용한 부분방전측정을 중심으로 많은 연구가 진행/적용되어왔다. 근래 들어서는 거의 모든 진단항목이 환선상태에서 측정하는 것으로 전이되는 추세이며, 사용자가 설비의 현재의 상태를 계속 감시하여 수명을 연장시키는데 관심의 초점이 모아지고 있다. 이에 본 논문에서는 Spiral-Type의 광대역 UHF센서를 사용하여 TR에서 발생하는 부분방전을 측정하였다. 이 방식은 TR내부에 센서를 주입하는 방식으로서, 상대적으로 감도가 우수하며, 노이즈의 영향이 적게 받는다. 코로나방전, 표면방전 및 부유물 형태의 결함에 대하여 측정한 결과를 나타내었으며, 주파수 분포에 대한 변화를 주로 관측하였다. 결과적으로, 서로 다른 결함은 서로 다른 결과를 나타내었으며, 이를 바탕으로 Oil-TR에서 발생하는 결함을 인식할 수 있는 데이터로 활용할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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