• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.54-59
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• 2023

In this paper, we analyze experimental results by applying the PHILS model to a lab-scale superconducting current limiter system for its actual application in medium-voltage direct current (MVDC) systems. Superconducting current limiters exhibit effective current-limiting performance in circuit breaker operations, particularly in limiting large fault currents within a short period, addressing the challenges posed by the increasing use of renewable energy and the integration of DC medium-voltage distribution systems. The development of such superconducting current limiters faces various technical and cost disadvantages, especially when applying a medium-voltage 35kV level system, which is intended for future introduction. The proven lab-scale superconducting current limiter system and the PHILS model are combined and integrated into the actual system. Our plan involves analyzing the limiter's performance, assessing its impact on the system, and preparing for its application in future medium-voltage systems. Utilizing RTDS, a simulation was conducted by connecting actual scaled-down equipment and systems, with the analysis results presented.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제6권6호
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• pp.750-759
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• 2011

This paper focuses on the control of bidirectional power flow in the electric shipboard power systems, especially in the Medium-Voltage Direct Current (MVDC) shipboard power system. Bidirectional power control between the main MVDC bus and the local zones can improve the energy efficiency and control flexibility of electric ship systems. However, since the MVDC system contains various nonlinear loads such as pulsed power load and radar in various subsystems, the voltage of the MVDC and the local zones varies significantly. This voltage variation affects the control performance of the bidirectional DC-DC converters as exogenous disturbances. To improve the control performance regardless of uncertainties and disturbances, this paper proposes a novel controller design method of the bidirectional DC-DC converters using $L_1$ control theory and intelligent optimization algorithm. The performance of the proposed method is verified via large-scale real-time digital simulation of a notional shipboard MVDC power system.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.41-49
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• 2024

본 논문에서 중전압 직류 시스템(MVDC)의 적용을 위한 초전도 한류기(SFCL)의 설계 최적화를 위한 시뮬레이션 결과를 검증한다. 신재생 에너지의 증가와 계통 연계의 관점에 있어서, 기존의 송전망이나 배전망이 아닌 신재생 에너지망의 에너지 밸런싱을 위한 중전압 시스템이 연구 개발 실증 중에 있다. 특히 DC 배전망의 고장 전류는 빠른 시간 내에 큰 고장 전류를 차단해야 하기 때문에 초전도 한류기와 같은 전류 제한 시스템은 직류 차단기의 동작에 많은 이점이 있다. 이러한 초전도 한류기의 개발에 있어 시제작 및 평가 전에 유한 요소 해석(FEM)과 장시간의 설계 과정을 거쳐야 한다. 이러한 설계과정에서의 시간을 줄이기 위해 차원축소모델(ROM)을 활용하여 설계 결과를 학습하고 유한요소 해석 설계 결과와 동일한 결과를 검증함으로 기존 공학 모델의 제작 및 양산 등의 설계 시뮬레이션을 최적화하는 것 적용할 수 있다.

• 전기의세계
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• 제68권1호
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• pp.17-21
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• 2019

• 전력전자학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.285-296
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• 2017

This paper proposes an improved modulation scheme for the medium voltage modular multi-level converter (MMC), which operates in the nearest level control and applies in the medium voltage direct current (MVDC) system. In the proposed modulation scheme, the offset (neutral-to-zero output) voltage is adjusted, with the phase voltage magnitude, thereby maintaining a constant value with N+1 level in the controllable modulation index (MI) range. In order to confirm the proposed scheme's validity, computer simulations for the 22.9 kV - 25 MVA MMC were performed with PSCAD/EMTDC, as well as hardware experiments for the 380 V - 10 kVA MMC. The proposed modulation scheme offers to build a constant pole voltage regardless of the MI value, and to build a phase voltage with improved total harmonic distortion (THD).

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.259-260
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• 2020

모듈화 멀티레벨 컨버터 (modular multilevel converter, MMC)는 고압직류송전(high-voltage direct current, HVDC)에 대한 기술이 발전함에 따라서 이와 관련된 전력변환 장치로써 많은 연구되어지고 있다. 10kV 이하로 구현되는 중압직류송전(medium-volatge direct current, MVDC) 시스템 및 모터 드라이브에 이용되는 MMC의 경우에는 수백 개의 직렬 서브모듈로 구성된 MMC가 사용되는 HVDC와 다르기 때문에 여러 모듈레이션 방식에서의 다른 장단점을 가지게 된다. 본 논문에서는 전력전자 시뮬레이션 툴인 PSIM을 이용하여 여러가지 모듈레이션의 MVDC으로의 적용에 있어서의 장단점을 분석한다.

• 문화기술의 융합
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• 제10권6호
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• pp.855-861
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• 2024

전력 산업은 스마트그리드 표준체계의 도입과 분산전력 기술 등 신기술의 도입으로 인해 급격한 변화를 겪고 있다. 이 중 중전압 직류 기술은 에너지 효율 향상과 온실가스 감축에 중요한 역할을 하며, 이를 안정적으로 관리하기 위한 체계적인 아키텍처 구축이 필수적이다. 본 연구에서는 IEC 61850과 IEC 62541 표준에 정의된 서비스를 구현하고, DTS(Digital Twin System)의 객체화를 위한 VMD (Virtual Manufacturing Device)를 정의하였다. VMD는 제어 및 모니터링에 필요한 기능과 객체를 추상화 하기위해 구현되며, 이는 역량강화를 하기위한 DTS의 객체화로 반영된다. 운용을 위해 객체화된 DTS 데이터는 서버와 클라이언트 관계로 정보를 주고받게 된다. 객체화된 DTS 데이터는 서버와 클라이언트 간의 데이터 교환을 통해 운용되며, 제안된 DTS-MS 통신 프로토콜은 JSON 형식으로 정의되어 원격에서 데이터를 웹상에서 확인할 수 있게 한다. 이러한 시스템은 MVDC 시험평가망 구축 이후 DTS에서 Node 기능을 제공할 수 있도록 설계되었다. 본 논문은 MVDC 시스템의 연계 및 관리 운용을 위해 기존 디지털 트윈 참조 모델을 분석하고, 국제 표준 체계를 활용하여 이더넷 기반의 DTS 아키텍처를 위한 데이터 모델링을 제안하였다. 수학적 시뮬레이션을 통해 제안된 시스템이 실시간 운용에 미치는 영향을 분석하고, 성능 향상을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.1-12
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• 2021

MVDC 배전기술은 현재 급격하게 도입되고 있는 태양광전원의 접속지연 문제를 해결하기 위한 효과적인 대안으로 평가되고 있지만, DC 배전망용 기기들을 개발해야 하므로 DC 배전망의 구축비용은 경제적인 측면에서의 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 태양광전원의 수용을 위한 MVDC 배전망의 도입 타당성을 평가하기 위하여, 태양광전원 단지를 용량에 따라 규모별로 정의하고, 이를 수용하기 위한 배전망을 건설하는 경우에 대하여 규모별로 수용성 모델을 제시한다. 이 모델은 배전망의 전원공급방식에 따라 AC 및 DC 배전망으로 구분되며, 수용할 태양광전원 단지의 용량에 따라 수백 MW급은 대규모, 수십 MW급은 중규모, 수 MW급은 소규모로 정의된다. 또한, 본 논문에서는 AC 및 DC 배전망의 건설비, 전력변환설비의 교체비, 운용비로 구성된 비용요소와 태양광전원의 발전수익에 따른 전력량 요금 및 REC 요금으로 구성된 편익요소를 고려하여 MVDC 배전망의 경제성평가 모델링을 제시한다. 이를 바탕으로 현재가치 환산법과 원금균등상환 방식을 이용하여 MVDC 배전망의 경제성을 평가한 결과, 태양광전원의 수용 규모에 따라 일정 연계거리 이후에서는 DC 배전망의 구축비용이 기존의 AC 배전망보다 경제적임을 알 수 있어, 본 논문에서 제시한 경제성평가 모델링의 유용성을 확인하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권1호
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• pp.37-47
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• 2018

Dynamic simulation is critical for electrical ship studies as it obtains the necessary information to capture and characterize system performance over the range of system operations and dynamic events such as disturbances or contingencies. However, modeling and simulation of the interactive electrical and mechanical dynamics involves setting up and solving system equations in time-domain that is typically time consuming and computationally expensive. Accurate assessment of system dynamic behaviors of interest without excessive computational overhead has become a serious concern and challenge for practical application of electrical ship design, analysis, optimization and control. This paper aims to develop a systematic approach to classify the sophisticated dynamic phenomenon encountered in electrical ship modeling and simulation practices based on the design intention and the time scale of interest. Then a novel, comprehensive, coherent, and end-to-end mathematical modeling and simulation approach has been developed for the latest Medium Voltage Direct Current (MVDC) Shipboard Power System (SPS) with the objective to effectively and efficiently capture the system behavior for ship-wide system-level studies. The accuracy and computation efficiency of the proposed approach has been evaluated and validated within the time frame of interest in the cast studies. The significance and the potential application of the proposed modeling and simulation approach are also discussed.