본 논문에서는 풍력발전기용 전력변환기의 소자에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시키기 위한 수냉식 방열판의 구조를 제안한다. 인버터 IGBT의 방열을 위한 방열판의 구조는 전체 stack의 방열시스템에서 중요한 부분을 차지하며, 인버터 시스템의 전력밀도 향상을 위해서 시스템 내부 구조가 콤팩트 해야하기 때문에 방열판에 대한 설계 및 방열구조 설계의 연구는 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 발열원을 기준으로 수로의 숫자와 형태변화를 통해 방열현상을 CosmosFloXpress를 통해 해석하여 방열효과가 우수한 방열판을 선정하였다. 추후 시뮬레이션 결과를 토대로 배관구조를 적용한 전력변환기의 제작 및 실험을 통해 제안된 모델의 타당성을 검증하고자 한다.
마이크로그리드 또는 발전용 연료전지 시스템과 같이 계통 이상 시 독립운전으로의 모드전환이 필요한 응용에서 과도현상을 최소화하는 Seamless Transfer 기술이 필수적이다. 모드전환 시 전압제어를 유지함으로서 이러한 과도상태를 최소화할 수 있는 간접전류제어 알고리즘이 제안된 바 있다. 그러나 제어기 모델에 의한 해석이 불가능하므로 제어 파라미터 설정이 어려운 단점이 있었다. 본 논문에서는 인버터의 모델을 고려하여 제어기를 해석함으로서 원하는 제어대역폭과 위상마진을 갖는 제어기의 게인 설정을 가능하게 하였다.
본 논문에서는 200[kW]급 태양광발전용 계통연계형 인버터에 이어 500[kW]급 태양광발전용 계통연계형 인버터의 개발에 관한 내용을 설명하고 있다. 500[kW]급 태양광발전용 계통연계형 인버터는 500kVA급 상용주파수 변압기 절연방식으로 3상3선식 380V/60Hz를 출력한다. 본 논문에서는 500[kW]급 단일용량 인버터를 개발함에 있어, 계통연계 시험, 발전량에 따른 효율과 THD 등의 결과를 보이고 있다.
최근 푸드트럭, 캠핑, 레저활동 등 계통전원이 없는 환경에서 전력공급이 가능한 독립형 인버터 사용이 늘어났다. 그리고 다양한 전자기기 사용 증가로 전기사용량이 늘어났으며 이에 소비자들은 날로 증가하는 전기 요금을 줄이기 위해 태양광 패널을 설치하는 등 계통연계 인버터에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 기존 독립형 인버터 및 계통연계 인버터는 각각의 동작만 수행할 뿐 호환 기능은 없다. 따라서 소비자들은 사용용도에 맞춰 각각의 제품을 사야하는 단점이 있다. 이에 본 논문은 기존 단점을 보완하는 독립형, 계통연계형 호환형 인버터를 제안하고 실제 제품에 적용시켜 운용방안을 모색하고 동작 검증을 하였다.
본 논문은 LCL 필터를 사용하는 3상 계통연계 인버터의 그리드 전류 오차를 개선하고 고조파 왜곡 현상을 억제하기 위해 다중 공진제어 기법을 슬라이딩 평면에 적용한 슬라이딩 제어기(SMC)를 제시한다. 일반적으로 시스템 파라미터가 변경되거나 계통에 외란이 발생할 경우 슬라이딩 평면이 표류하는 현상이 나타나며 이러한 표류 현상은 시스템 정상상태 오차와 시스템에 고조파 왜곡 현상을 일으키고 계통연계 인버터의 전류 품질에 심각한 영향을 미치게 된다. 이러한 현상을 해결하기 위해 적분 함수가 추가된 SMC가 제안되었으나 해당 제어기는 효과적으로 정상상태 오차를 제거하는 반면 슬라이딩 평면의 표류현상을 충분히 줄여주지 못하는 한계를 가지고 있다. 이러한 정상상태 오차와 표류현상을 제거하기 위해 다중 공진제어 조건을 슬라이딩 평면 함수에 추가한 제어기를 제시한다.
본 논문에서는 LCL 필터를 사용하는 계통연계형 인버터에서 시스템을 안정시키기 위해 피드백 경로에 2차 저역 통과 필터(LPF)가 사용되었을 때 전류센서의 위치에 따른 출력 전류의 고조파 성분을 분석한다. LCL 필터를 사용하는 계통 연계형 인버터에서는 필터의 공진으로 시스템은 불안정해 지기 쉬우며 또한 안정조건은 전류센서의 위치에 따라서 바뀐다. 전류센서의 위치에 따라 바뀌는 계통측 전류의 고조파 성분을 시뮬레이션을 통해 분석한다.
This study proposed a reactive power variation (RPV) method equipped with positive feedback (PF) for detecting the islanding operation of distributed generation systems. The proposed RPV consists of the constant reactive power component and a certain reactive power term and uses the frequency deviation between the rated and the measured frequencies. The constant reactive power is injected from distributed generation system and power factor is to 0.9975 in grid-connected operation. PF is activated from generation of the frequency deviation and the injected reactive power is continuously increased due to PF when islanding occurs. Consequently, the increasing reactive power causes the point of common coupling frequency to deviate from the maximum/minimum threshold level. Performance of the proposed RPV is verified in a 1.7 kW T-type inverter, and the detection times are 53 and 150 ms.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제3권1호
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pp.120-128
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2015
In this paper, Residential roof top photovoltaic system with 9.9 kW design is proposed. The system composed of 200 Watts solar array 33 panels connecting in series 10 strings and parallels 3 strings which have maximum voltage and current are 350 V and 23.8 A. The 10 kW sinusoidal grid-connected inverter with window voltage about 270-350 is selected to convert and transfer DC Power to AC Power at PCC (Point of Common Coupling) of power system following to utility standard. However the impact of fluctuation and uncertainty of weather condition of PV may decrease the voltage stability and voltage collapse of power system. In order to solve this problem the energy storage such 120 V 1200 Ah battery bank and 30 kVAR capacitor are designed for voltage stability control. The other expensed for installing the system such battery charger, cable, accessories and maintenance cost are concerned. The economic analysis by using investment from money loan with interest about 7% and use own money which loss income of deposit about 3% are calculated as 671,844 and 547,044 for PV system with energy storage and non energy storage respectively. The solar energy from PV is about 101,616 Bath per year which evaluated by using the value of $5kWh/m^2/day$ from average peak sun hour (PSH) of the Thailand and 6.96 Bath/kWh of Feed in Tariff Incentive. The payback periods of four scenarios are proposed follow as i) PV system with energy storage and use loan money is 15 years ii) PV system with no energy storage and use loan money is 10 years iii) PV system with energy storage and use deposit money is 9 years iv) PV system with energy storage and use deposit money is 7 years. In addition, the other scenarios of economic analysis such no FIT support and other type of economic analysis such NPV and IRR are proposed in this paper.
본 논문에서는 계통연계형 태양광 발전시스템의 태양전지 전류 추정을 위한 슬라이딩 모드 관측기 설계 방법이 제시되었다. 태양전지 전류 추정 정보는 슬라이딩 모드 관측기에서 얻어지고, 기준전압을 갱신하기 위한 최대전력 추적기의 입력정보로 사용되어 진다. 계통연계형 인버터의 입력 커패시턴스 값은 규정치의 50[$\%$] 정도까지 바뀔 수 있으며, 선형 관측기는 파라미터 변화나 외란이 존재하는 조건에서는 정확한 상태값을 추정할 수 없다. 슬라이딩 모드 관측기의 구조는 간단하지만, 파라미터 변화나 외란에서도 슬라이딩 모드 관측기는 강인한 추종능력을 보여주고 있다. 본 논문에서는 등가 입력조건을 이용한 슬라이딩 모드 관측기를 설계하는 방법이 제시되고, 제시된 관측기의 수렴조건에 대해 서술하였다. 수학적인 모델링과 실험결과로서 제안한 방법의 타당성을 입증하였다.
현재 스마트 그리드 산업으로 인하여 신재생에너지의 활용이 중시되고 있다. 이러한 시점에서 신재생에너지원을 더욱 효율적이고 안정적으로 사용하기 위해서 에너지 저장장치의 필요성이 부각되고 있다. 이러한 경우 신재생 에너지원을 계통에 사용할 수 있도록 만들어 주는 부스트 컨버터와 에너지 저장장치의 에너지 전달을 위한충 방전기를 사용하게 된다. 이 두 가지 전력변환장치의 사용을 위해, 상호 간섭에 의해 각각의 제어기 설계에 어떠한 영향을 미치는지 알아야 한다. 우선 각각의 제어기 설계를 위해 시뮬레이션을 통한 간접적인 결과를 얻어내야 하는데, 이 때 인덕터를 이상적으로 생각하고 시뮬레이션을 할 수도 있고, 실제 하드웨어와 같이 인덕터에 기생하는 저항을 포함하여 시뮬레이션 할 수도 있다. 본 논문에서는 부스트 컨버터의 인덕터 기생저항이 부스트 컨버터와 충 방전기의 제어기 설계시 어떠한 영향을 미치는 지에 대해 비교해 봄으로써 시뮬레이션시 인덕터 기생저항 성분을 반드시 고려하여 설계해야 한다는 것을 주파수 영역에서의 MATLAB 시뮬레이션과 시간영역에서의 PSIM 시뮬레이션을 통해 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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