본 논문에서는 전관방송 시스템에 사용되는 전관방송용 파워앰프에 대해 TTA에서 개발한 시험규격을 설명하고, 주요 시험항목에 대해 출력 레벨에 따라 어떠한 특성이 나타나는지 시험 결과를 분석하였다. 시험을 위해 현재 상용으로 판매되는 정격출력이 260 W, 360 W, 480 W, 600 W 인 앰프를 사용하였고, 각각의 앰프에 대해 정격출력, 1/2 정격, 1/4 정격, 1/8 정격, 10W, 1W 일 때 주파수 응답, 신호대잡음비, THD+N 비를 측정하여 비교하였다. 향후 본 논문의 시험 데이타가 전관방송용 앰프의 성능을 가늠할 때 중요 지표가 될 것으로 기대한다.
본 논문에서는 과전류로부터 보호해야 할 트랜지스터의 정격전력을 고려해 protection level 을 결정하는 과 전류 보호회로를 제안하였다. 기존의 과전류 보호회로는 과부하시 출력 트랜지스터 양단 전압과는 무관하게 단순히 전류의 크기만을 감지해 보호회로를 동작시키기 때문에 출력 트랜지스터의 정격전력을 고려하지 않고 동작을 한다. 하지만 제안된 회로는 출력전압과 출력전류의 크기를 모두 감지해 protection 여부를 결정하기 때문에 protection 시 출력 트랜지스터에서의 소모전력이 거의 일정하도록 유지시켜준다. Protection level 설정에 있어서 기존 방식과 다른 점을 먼저 살펴보고, 실제 오디오 증폭기의 보호회로로 사용된 회로의 동작원리를 설명하겠다. 아울러 실험을 통해 검증된 과전류 보호회로의 동작 결과를 살펴보겠다.
본 논문에서는 블레이드 피치각 변동을 포함한 풍력발전기 출력특성 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 피치각 변동이 필요한 경우를 각각 비상정지, 기동원활, 출력제한의 3가지 사례 연구를 통해 개발된 모델의 검증 수행하였다. 비상정지의 상황에서 풍력발전기의 출력특성을 모의하였고, 초기 정지 상태에서 블레이드 기동을 위한 초기 피치각 설정 및 변동하는 회전 속도에 맞는 블레이드 변동 지령 값을 구현하였으며, 정격 풍속이상에서 피치각을 감소시키는 제어기를 구현하여 정격이상의 출력 발생이 제한되는 것을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.
벡터제어는 V/F운전에 비해서 높은 기동 토크와 과부하시 효율적인 전류 제한이 가능한 장점으로 인하여 고성능이 요구되는 부하에 적용이 확대되고 있다. 하지만 출력전압이 V/F운전과 같이 주파수에 따라서 결정되지 않고, 모터파라미터와 D축전류에 의해 결정되므로 정격부하에서 출력전압이 작아지는 경우 출력전류가 정격전류 보다 지나치게 커지는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 기존 약자속 운전에 적용되었던 전압제어기를 사용하여 출력전압을 제어하는 용도로 사용하고자 한다.
가변속 직접 구동형 영구자석 농기발전기와 감속기(38:1)를 2 MW의 유도전동기축에 직결로 결합하여 유도전동기의 속도제어 통하여 발전기 단자전압을 인버터의 출력으로 계통에 전력을 전송하는 시험을 전기연구원에서 수행하였다. 인버터 출력 60 Hz의 상용전원으로 계통과 연계되는 동기발전기의 정격출력은 800 kW이며, 손실분을 제외한 인버터의 정격출력은 750 kW이다. 동기발전기는 속도 9 rpm에서 발전을 시작하여 정격속도인 25 rpm에서 정상적인 출력을 내도록 되어있다. 시험은 유도전동기 속도를 가변으로 각각의 속도에서 발전기 단자전압과 토오크를 측정하고, 정격속도에서 토오크 제어를 통한 최대전력을 측정하였다. 본 논문에서는 시험결과 분석 및 계통사고, 발전기 단락사고와 같은 극한상황에서 전력변환 장치를 보호하기 위한 보호시스템에 대한 국내 규정에 준하는 시험에 대한 결과를 보이고자 한다.
본 논문에서는 이중여자 유도발전기의 회전자에 back to back 컨버터가 채용된 가변속 풍력터빈 시스템의 모델링과 해석을 나타내었다. 제어시스템의 특성을 파악하기 위해서 시뮬레이션에서는 Psim 프로그램을 사용하여 660[kW] 의 출력정격을 갖는 시스템을 모델로 하였다. 모델링에서는 블레이드 제어 시스템 모델과 회전자와 계통선에 연결된 컨버터 시스템을 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각을 제어하여 정격풍속 이하에서도 최대출력이 발생하도록 하였고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 하여 정격출력을 유지할 수 있도록 하였다. 또한 무효전력을 제어하여 출력의 역률을 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 시뮬레이션 결과 값들과 제주행원 풍력발전 단지에서 운용되고 있는 V47 660[kW] 시스템의 실측 결과들과 서로 비교 검증하여 제안한 해석 방법의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 Psim프로그램을 이용하여 가변속 풍력터빈 시스템의 시뮬레이션 모델링과 해석을 수행하였다. 시뮬레이션에서는 제주 행원 풍력발전 단지에 설치되어 운영되고 있는 Vestas V47 660[kW] 시스템을 모델로 하여, 바람 모델, 블레이드 모델, 피치 제어모델과 계통선에 연계된 발전기를 모델링 하였다. 풍속의 변화에 따라 원하는 출력을 얻을 수 있도록 피치각 제어를 수행하여 정격풍속 이하에서는 최대 출력이 발생하도록 하고, 정격풍속 이상에서는 회전자 속도를 일정하게 운전하여 정격출력을 유지할 수 있도록 제어하였다. 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 풍속변화에 따른 모델 시스템의 실측출력 데이터와 시뮬레이션 결과 값을 서로 비교 검증하였으며, 이 결과 서로 잘 일치함을 알 수 있었다.
일반적으로 풍력발전기는 교류발전기를 사용하고 있으며 일정한 주파수를 얻기 위해 정속회전수로 운용되고 있다. 또한 대용량의 풍력발전기는 정격풍속이 10-13m/s 정도이므로 년평균풍속이 4m/s 이하인 우리나라에서는 년간 출력의 대부분을 정격출력 이하에서 운용하여야 한다. 이러한 경우 정속회전수에 도달하기 이전에는 발전이 이루어지지 않기 때문에 풍력에너지를 효과적으로 이용하지 못하게 된다.
동일 스위칭 주파수하에서 PWM 인버터의 출력 파형에 발생하는 고조파성분을 억제하기 위해서는 3 레벨 PWM 전력회로가 우수하다. 따라서 본 연구에서는 단상 PWM 인버터의 전력회로를 기존의 풀브릿지 방식과 하프 브릿지 방식의 전력회로를 적절히 변형함으로써 출력전압이 3 레벨로 나타나는 전력회로를 제안하였다. 또한 전동기 기동시와 같은 순시적으로 정격전류 이상의 전류를 요구할 시 제어모드의 변화로 일정전류모드로 출력전압을 제어하고, 정격전류 이하의 전류에서는 부하번동에 따른 편자현상을 보상하기 위해 Deadbeat전류제어기를 구성하였다.
본 논문에서는 부하인식이 가능한 가변 출력 스마트 아답타를 제안한다. 제안 회로는 다양한 정격 사양의 디바이스를 하나의 아답타로 사용할 수 있는 새로운 회로이다. 제안 방식은 부하 시스템이 연결되면, 그에 상응하는 출력 사양을 인식 후 부하가 요구하는 출력을 공급하는 방식이다. 또한 별도의 추가 라인 개설 없이 기존 전력 라인만을 이용하여 시스템 인식을 할 수 있다. 본 논문에서는 3가지 경우의 정격 사양에 대한 실험을 통해 제안 방식의 동작 및 타당성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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