경량전철과 같은 대용량 전력 시스템에 무선전력전송 기술을 적용할 때 전력변환장치의 병렬 운전은 필수적이다. 병렬 연결된 전력변환장치의 경우 출력이 공통으로 연결되어 전력을 공급하게 되는데, 이 때 집전 컨버터의 부하균등제어는 각각의 집전 컨버터의 부하 불균형을 막아줌으로써 집전 컨버터의 수명과 효율이 감소하는 것을 막아준다. 본 논문에서는 부하균등제어방법을 적용한 무선 경량전철 시스템을 통해 기존에 제안된 제어기법을 적용하여 검증하였다. 실증시험의 경우 경산에 위치한 한국철도기술연구원 경량전철시험선의 시험용 경량전철을 두 개의 역사를 반복하여 셔틀 운행하여 최대 400kW의 전력을 두 개의 집전 장치가 전력을 균등하게 공급하는 것을 확인 및 분석하여 논문의 타당성을 검증하였다.
연료전지 발전시스템은 수소와 산소의 반응 작용에 의해 직접 전기를 발생하는 스택(Stack) 이외에 메탄올, 천연가스 등 각종 연료로부터 수소를 만들어 내는 개질기와 스택에서 발전된 직류전압을 안정된 교류전압으로 변환시켜주는 전력변환기 등으로 구성되어진다. 이러한 시스템의 연료전지 출력은 직류로 가정에서 사용하기 위해서는 전력변환장치를 통하여 교류로 변환시키는 인버터 장치가 필요하다. 또한 연료전지 전압이 30-70V 정도로 이를 인버터 동작 전압인 380V 정도로 승압하기 위하여 DC-DC 승압형 컨버터를 사용한다. DC-DC 승압형 컨버터는 연료전지 출력과 인버터 사이에 존재하는 직류전압 가변장치로 연료전지 출력전압의 변동에 반응하여 컨버터의 일정 출력전압을 만들어 내므로 인버터는 연료전지의 전압 변동에 무관하게 일정한 전원을 공급 받을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 연료전지발전 시스템의 구성 원 중 연료전지 출력전압(30-70V)을 입력으로 받아 계통연계에 적용되는 인버터의 주요 전원인 풀 브리지(Full-Bridge) 컨버터의 하드웨어 세부설계에 대하여 논하고자 한다.
본 논문에서는 무선전력전송 시스템의 수신패드 측 전력변환회로 구성 방식에 따른 손실을 분석한다. 수신패드 측 전력변환회로를 DC-DC 컨버터로 구성한 구조와 bridgeless active rectifier (BAR)로 구성한 구조에 대해서 손실을 비교 분석한다. 수동소자에서의 손실은 수식적으로 계산하고, 전력용 반도체에서의 손실은 PSIM thermal module을 이용하여 분석한다.
전력변환기와 같은 비선형 부하의 사용증가는 전원 전력설비시스템에 고조파을 발생시킨다. AD/DC 변환설비는 전력시스템에서 중요한 고조파 발생원이 되고 있다. 고조파를 포함하는 전류와 전압은 전기설비에 고장과 오동작등과 같은 나쁜 영향을 미친다. 고조파 문제를 해결하는 일반적인 방법으로는 고조파 필터룹 사용한다. 본 논문에서는 EDSA 고조파 분석 프로그램을 사용하여 고조파를 제거하는 동조필터를 설치하여 그 효고를 검증하였다.
본 논문에서는 기존에 널리 사용되고 있는 3상 인버터와 태양광 인버터 및 무정전 전원공급시스템의 고효율화를 위해 최근 적용이 확대되고 있는 3상 T형 3-레벨 인버터에서 각 전력 반도체에서 발생하는 손실을 구하고 그 결과를 비교, 분석하였다. 또한 그 손실 특성을 기초로 해서 3상 50kVA급 기존 3상 인버터 및 3상 T형 3-레벨 인버터 전력변환모듈을 설계하였고 전산유체해석 소프트웨어를 이용해서 전력변환모듈 내부 방열판의 상세 온도 분포를 해석하고 그 비교 분석 결과를 제시하였다.
본 논문에서는 입력 필터의 영향을 받는 스위칭 전력변환기의 이론적인 해석 과정을 나타내었다. Middle-brook의 extra element theorem을 이용하여 이론적으로 입력 필터 상호 작용을 해석하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 또한 전압 제어 및 전류 제어방식 승압형 변환기를 제작하여 이를 검증하였다.
국내 전력 계통은 경제의 성장과 더불어 생활 수준의 향상에 따라 지속적인 증설과 발전이 이루어졌다. 전력설비의 밀도 측면에서 비추어보면 미국이나 일본 대비 적게는 2배에서 많게는 4배에 이르는 최고 수준의 설비 밀도를 보이고 있다. 또한 전체 전력 생산량의 40%이상이 수도권에서 소비되고 있지만 발전설비는 최대 전력 수요지인 수도권과 먼 해안에 인접한 지역에 편재되어 있기 때문에 발생하는 수요와 공급지의 불균형, 장거리 선로를 통한 전력 전송에서 야기되는 전력계통 운영 측면에서의 문제가 발생하게 된다. 최근 화두가 되고 있는 원전 축소, 노후 화력 발전소 정지, 송전선로 경과지에서의 건설 고압 송전선로 건설 반대 등의 요인으로 인하여 전력계통을 최대한 효율적이고 안정적으로 운영하여야 하는 대전제를 만족시키기 위한 방안으로 기존 AC 기반의 계통 설비에 전력변환기술을 기반으로 하는 DC 계통 및 FACTS 설비의 확대 적용하는 방안이 제시되고 있다. 본 논문에서는 다가올 MV급 이상의 전력변환설비의 개념 및 개발 현황에 대한 소개를 하고자 한다.
웹서비스는 표준 프로토콜인 HTTP를 이용하기 때문에 방화벽의 제약이 없어서 어디서나 실시간으로 통신하여야 하는 모니터링 시스템 특성상 꼭 필요한 기술이다. 또한, XML로 기술된 SOAP 메시지는 플랫폼 독립적이고, 시스템 확장과 통합에 유리하다. 본 논문에서 구현한 웹모니터링 시스템은 웹서비스를 이용하여 설치가 용이하고, 인터넷을 통해 원격지의 태양광 발전 시스템을 관리, 감시하는데 제약이 없으며, 신재생에너지 산업 통합에 적용될 수 있다.
차동 전력 조절기 시스템은 PV 모듈의 부분 음영으로 인해 전체 발전량이 감소하는 현상을 방지하기 위해서 사용한다. 기존의 차동 전력 조절기는 PV 패널과 바이패스 다이오드를 연결하여 구성한 PV 스트링당 한 개의 전력변환 장치가 필요하므로, 전력변환 장치의 개수가 증가하고 전력 시스템의 설치비용이 증가한다. 본 논문에서는 복수의 스트링에 단일 전력변환장치를 사용할 수 있는 차동 전력 조절기 모듈의 구조와 동작 알고리즘을 제안한다. 차동 전력 조절기에 대한 동작 알고리즘을 통해 다양한 부분 음영 조건 시에도 기존의 직렬 연결방식이나 차동 전력 조절 방식에 비하여 최대 발전량을 유지할 수 있다. 제안하는 차동 전력 조절기의 동작 알고리즘은 Matlab/Simulink 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하였다.
화석연료 사용으로 발생하는 환경문제 대처방안으로 풍력 등 신재생 에너지원 사용의 필요성이 강조되고 있으며, 이러한 사회적 요구에 따라 신재생 에너지 발전 시스템의 대용량화 추세에 있다. 시스템 대용량화에 있어 안정적인 에너지 발전과 공급을 위해 전력변환장치의 신뢰성 향상이 필요하다. 특히, 풍력발전시스템의 경우 돌풍 등 일정하지 않은 풍속으로 인하여 전력변환장치의 잦은 고장이 발생하고, 이는 전체 시스템의 신뢰성 결정에 주된 영향을 미친다. 본 논문에서는 병렬형 전력변환장치에서 높은 고장률을 보이는 스위칭 소자의 열적 스트레스를 줄이기 위한 무효전력순환 기반 능동 열 제어기법을 제안한다. 제안한 기법의 동작특성을 이론적으로 분석하고, 열 회로망 시뮬레이션을 통해 그 영향을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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