대용량 전력변환기기인 멀티-레벨 컨버터는 전동기구동시스템 및 유연송전시스템 등에 널리 사용되고 있다. 이중 H-Bridge 컨버터는 캐스캐이드 형태를 사용하여 멀티-레벨로의 확장이 용이한 장점으로 인해 shunt형 기기로 점차 응용이 확대되고 있다. 정상 상태에서 대략 0.7∼0.8의 변조지수 범위에서 작동한다. 고변조지수에서는 부스트 벡터인 zero vector가 인가되지 않아도 DC-link 전압은 일정하게 유지된다. 이것은 3-레벨 컨버터의 여러 벡터 중 zero vector 이외에도 또 다른 boost vector가 존재한다는 것을 의미한다. 본 논문은 boost vector의 원리를 살펴보고 3레벨 컨버터에서 zero vector와 또 다른 boost vector와의 차이점을 고찰하였다. 또한 본 논문은 두 토폴로지의 충전 전류와 커패시터 전압을 해석하고 비교한다 이 전압과 전류는 스위칭 상태와 기준전압과 관련되어 있고 이것을 이용하여 각 커패시터의 충전전류와 전압리플에 대한 계산 방법을 제안하였고 다양한 DC-Link 전압제어 방법을 시뮬레이션을 통해 비교하였다.
The dynamic magnetostriction characteristics of an Fe-based nanocrystalline FeCuNbSiB alloy are investigated as a function of the dc bias magnetic field. The experimental results show that the piezomagnetic coefficient of FeCuNbSiB is about 2.1 times higher than that of Terfenol-D at the low dc magnetic bias $H_{dc}$ = 46 Oe. Moreover, FeCuNbSiB has a large resonant dynamic strain coefficient at quite low Hdc due to a high mechanical quality factor, which is 3-5 times greater than that of Terfenol-D at the same low $H_{dc}$. Based on such magnetostriction characteristics, we fabricate a new type of transducer with FeCuNbSiB/PZT-8/FeCuNbSiB. Its maximum resonant magnetoelectric voltage coefficient achieves ~10 V/Oe. The ME output power reaches 331.8 ${\mu}W$ at an optimum load resistance of 7 $k{\Omega}$ under 0.4 Oe ac magnetic field, which is 50 times higher than that of the previous ultrasonic-horn-substrate composite transducer and it decreases the size by nearly 86%. The performance indicate that the FeCuNbSiB/PZT-8/FeCuNbSiB transducer is promising for application in highly efficient magnetoelectric energy conversion.
최근 급속한 산업 발달과 생활수준의 향상으로 인하여 전력 수요가 점차 증대되고 있고 이러한 전력수요 급증에 의해 화석연료 의존도가 높은 우리나라의 경우 국제환경 규제에 의한 온실가스 배출량의 감축 및 동결은 바로 산업 활동의 위축을 가져오게 된다. 이에 따라 환경을 국가의 산업생산 활동과 연계시키고자 하는 선진국과의 경쟁에서 많은 어려움이 발생하고 있고 이에 대한 대책으로 대체 에너지의 개발이 세계적으로 큰 관심거리가 되고 있다. 이러한 새로운 발전방식 중 비교적 용량이 작은 소규모의 발전설비는 태양광발전 (Photovoltaic generation), 풍력발전 (Wind power generation), 연료전지발전 (Fuel cell generation) 등이 있다. 그중 실용화에 있어서 중요한 요소인 연속운전 및 높은 발전효율, 장기적인 내구성을 고려할 때 가장 주목을 받는 것이 연료전지이다. 연료전지 기술은 화석연료 사용에 따른 공해요인의 제거 및 전력산업 구조조정에 따른 분산형 전원으로서 개발 및 보급 가능성이 큰 새로운 형태의 발전방식으로 주목받고 있다. 따라서 본 논문에서는 연료전지에서 발생하는 직류전원을 입력으로 하여 최종적으로 우리 일상생활에서 사용하는 교류전원을 얻는 데 필요한 전력변환 회로를 설계하여 연료전지 발전시스템을 연구 및 구성하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권1호
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pp.121-126
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2013
교류기기의 속도 및 토크 제어시스템에서 전력변환장치로 사용되는 싸이클로컨버터는 저속에서 토크가 크고 제어가 간단한 장점을 가지고 있다. 또한, 정류기, 직류링크부, 인버터가 설치되지 않으므로 시스템이 간단하고 대전력 시스템에 적합하다. 현재 사용되고 있는 대형선박의 추진전동기의 구동용 전력변환장치를 싸이클로컨버터로 변경하면 시스템이 간단해지므로 설치비용을 크게 감소시킬 수 있다. 하지만 기존의 싸이클로컨버터는 전력 반도체소자의 고속 스위칭에 의한 손실이 크고 출력 전압파형이 왜곡되어서 고조파 성분이 증가하게 된다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하기 위해서 1차측에 위상이 다른 2개의 입력단과 2차측에 1개의 출력단으로 구성되는 상천이 필터를 설치한다. 위상이 다른 2개의 전압파형이 더해져서 2차측으로 변압됨으로써 전압파형이 정현파에 가깝게 출력된다. 그로 인해 추진전동기에 입력되는 전압파형이 개선되고 총고조파왜형율도 크게 감소한다.
Polymer electrolyte fuel cells(PEFC) have been considered to be a suitable candidate for residential, portable and mobile applications, due to their high efficiency and power density, even at low operating temperature. KIER developed a 5kW class PEFC system for residential application and operated the system for over 1,000 hours. To develop a 5kW PEFC system, performance of a cell was improved through successive tests of single cell of small and large area. Fabrication of three 2,5 kW class stacks, design and fabrication of natural gas reformer, design of auxiliary equipments such as DC/DC converter, DC/AC inverter and humidifying units were carried out along with integration of components, operation and evaluation of total system. During the development period from 1999 to 2001, MEA(membrane electrode assembly) fabrication technologies, design and fabrication technologies for separators, stacking technologies and so on were developed, thereby providing basis for developing stacks of higher efficiency and power density in the future. Experience of development of natural gas reformer opened possibilities to use various kinds of fuels. Main results obtained from the development of a 5kW class PEFC system for residential application are summarized.
Park, Kyoung-Ho;Baek, Seung-Taek;Chung, Yong-Ho;Jang, Gil-Soo
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권2호
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pp.594-600
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2017
HVDC transmission systems can be configured in many ways to take into account cost, flexibility and operational requirements. [1] For long-distance transmission, HVDC systems may be less expensive and suffer lower electrical losses. For underwater power cables, HVDC avoids the heavy currents required to charge and discharge the cable capacitance of each cycle. For shorter distances, the higher cost of DC conversion equipment compared to an AC system may still be warranted, due to other benefits of direct current links. HVDC allows power transmission between unsynchronized AC transmission systems. Since the power flow through an HVDC link can be controlled independently of the phase angle between the source and the load, it can stabilize a network against disturbances due to rapid changes in power. HVDC also allows the transfer of power between grid systems running at different frequencies, such as 50 Hz and 60 Hz. This improves the stability and economy of each grid, by allowing the exchange of power between incompatible networks. This paper proposed to establish Korean HVDC technology through a cooperative agreement between KEPCO and LSIS in 2010. During the first stage (2012), a design of the ${\pm}80kV$ 60MW HVDC bipole system was created by both KEPCO and LSIS. The HVDC system was constructed and an operation test was completed in December 2012. During the second stage, the pole#2 system was fully replaced with components that LSIS had recently developed. LSIS also successfully completed the operation test. (2014.3)
PCS needs to freely switch AC and DC to connect the battery, external AC loads and renewable energy in both directions for energy efficiency. Whenever converting happens, power loss inevitably occurs. Minimization of the power loss to save electricity and convert it for usage is a very critical function in PCS. PCS plays an important role in the ESS(Energy Storage System) but the importance of stabilizing semiconductors on PCB(Printed Circuit Board) should be empathized with a risk of failure such as a fire explosion. In this study, the temperature variation inside PCS was reviewed by cooling fan on top of PCS, and the vibration characteristics of PCS were analyzed during truck transportation for reliability of the product. In most cases, a cooling fan is mounted to control the inner temperature at the upper part of the PCS and components generating the heat placed on the internal aluminum cooling plate to apply the primary cooling and the secondary cooling system with inlet fans for the external air. Results of CFD showed slightly lack of circulating capacity but simulated temperatures were durable for components. The resonance points of PCS were various due to the complexity of components. Although they were less than 40 Hz which mostly occurs breakage, it was analyzed that the vibration displacement in the resonance frequency band was very insufficient. As a result of random-vibration simulation, the lower part was analyzed as the stress-concentrated point but no breakage was shown. The steel sheet could be stable for now, but for long-term domestic transportation, structural coupling may occur due to accumulation of fatigue strength. After the test completed, output voltage of the product had lost so that extra packaging such as bubble wrap should be considered.
Kim Han Jun;Lee Rae Duk;Semenov Yu. P.;Han Sang Ok
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권3호
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pp.283-288
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2005
A portable primary inductance standard set that includes a Maxwell-Wien bridge and a 10 mH standard inductor installed in a thermostat has been developed at KRISS. Two auxiliary resistance capacitance networks (analogous to a 'Wagner ground') provide excellent stability of the bridge balance and impose less strict requirements on the components of these networks. Removable capacitance and ac-dc resistance standards used in the bridge arms made it possible to reproduce 10 mH and 100 mH inductance values in the frequency range of 500 Hz to 3 kHz. From investigations of this standard and preliminary comparison with VNIIM (D. I. Mendeleyev Institute for Metrology), the results have demonstrated that the bridge can be used as a part of the transportable inductance standard with a measurement uncertainty within (1-3) $\mu$H/H at frequencies of 1 kHz and 1.6 kHz. The application of the bridge as a constituent part of the transportable standard gives us an opportunity to eliminate the influence of the standard inductors.
Several efforts to replace the use of existing fossil energy resources have already been made around the world. As a result, a new industry of renewable energy has been created, and efficient energy distribution and storage has been promoted intensively. Among the newly explored renewable energy sources, the most widely used one is solar energy generation, which has a high market potential. An energy storage system (ESS) is a system as required. In this paper, the design and implementation of an ESS for the efficient use of power in stand-alone street lights is presented. In current ESS applied to stand-alone street lights, either 12V~24V DC (from solar power) or 110V~220V AC (from commercial power) is used to recharge power in systems with lithium batteries. In this study, an ESS that can support both solar power and commercial power was designed and implemented; it can also perform emergency recharge of portable devices from solar powered street lights. This system can maximize the scalability of ESSes using lithium batteries with efficient energy conversion, with the advantage of being an eco-friendly technology. In a ripple effect, it can also be applied to smart grids, electric vehicles, and new, renewable storage markets where energy storage technology is required.
결정질 태양전지의 변환효율은 이미 이론적 한계에 가까워져, 최근 산업에서는 이 대신 제조공정 단가를 낮추려는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 태양전지 도핑공정에 대기압 DBD 플라즈마를 응용하여 저렴하게 태양전지를 제작할 수 있는 방법을 모색한다. 대기압 DBD 플라즈마를 발생시키기 위해 DC-AC 인버터 구조의 전원을 사용하여 수십 kHz의 주파수, 수 kV의 전압을 인가하여 $5cm{\times}1cm$ 직사각형 모양의 아노다이징된 알루미늄 전극을 사용하였다. 전극과 Ground 사이에 Argon 가스를 주입하여 플라즈마를 발생시켰으며, 출력전류는 수십 mA의 전류가 측정되었다. $3cm{\times}3cm$의 P-type wafer에 스핀코팅 방식으로 H3PO4를 도포한 후, Wafer 표면에 플라즈마를 조사하여 대기압 DBD 플라즈마를 이용한 태양전지 도핑 가능성을 확인하였다. 플라즈마 출력 전류와 플라즈마 조사시간을 변수로 도핑된 Wafer의 특성을 확인하였다. 도핑 프로파일은 SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry)를 통해 측정하였으며, 전기적인 특성은 4 point probe로 면저항을 측정하였다. 대기압 DBD 플라즈마를 이용해 도핑된 wafer에 전극을 형성하여, 같은 도펀트를 사용하여 Furnace로 열 확산법을 이용해 도핑 공정을 진행한 wafer와 변환효율(Conversion efficiency)을 측정하여, 대기압 플라즈마를 이용한 도핑 가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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