전력전자 컨버터는 종류가 다양하며, 입력과 컨버터 구성 요소에 따라 출력이 달라진다. 이 때문에, 전력전자 컨버터의 동작원리와 특징을 공부할 때는 사용자 인터페이스가 직관적이고 파라미터 변경에 대하여 즉각적인 반응이 가능한 교육 프로그램이 필요하다. 그러나 기존의 전력전자 컨버터의 ...
전력전자 컨버터는 종류가 다양하며, 입력과 컨버터 구성 요소에 따라 출력이 달라진다. 이 때문에, 전력전자 컨버터의 동작원리와 특징을 공부할 때는 사용자 인터페이스가 직관적이고 파라미터 변경에 대하여 즉각적인 반응이 가능한 교육 프로그램이 필요하다. 그러나 기존의 전력전자 컨버터의 시뮬레이션 프로그램은 회로 파라미터를 변경할 때마다 매번 컴파일링 및 타이밍 시뮬레이션 과정을 거쳐야 하므로 파라미터 변경에 따른 출력의 변화를 즉시 모니터링하기 어려운 단점이 있다.
한편, 태양광 발전, 연료전지 등을 사용하는 스마트 그리드 시스템에서 제어 및 계측은 C언어로 구현된 프로그램을 사용한다. C언어로 구현된 프로그램의 제어와 데이터 관리는 용이한 반면 스마트 그리드 시스템의 감시 및 제어를 모니터링하는 GUI가 어렵다. 즉, C언로 구현된 스마트 그리드 시스템을 모니터링하는 프로그램은 User Interface(UI)가 직관적이고 사용자의 편의에 따른 화면구성이 자유롭지 못하다. 또한 짧은 시간에 프로그램을 설계하기 어렵고, 디스플레이 형식이 다양하지 못한 단점이 있다.
본 논문에서는 크게 두 부분으로 나누어 그래픽 기반의 프로그래밍 언어인 LabVIEW에서 전력전자 컨버터 교육 프로그램, 통신 프로그램 개발을 제안한다.
먼저, 전력전자 컨버터 가운데 DC-DC 컨버터를 중심으로 교육 프로그램을 구현하고, 프로그램의 설계와 특징을 보인다. 또한 이를 검증하기 위해 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터에 대해 전력전자 시뮬레이션 프로그램인 PSIM과 동일한 파라미터 조건에서 실행시킴으로써 시뮬레이션 결과가 동일함을 확인하고, 본 논문에서 개발한 전력전자 컨버터 교육 프로그램의 동작을 검증한다.
다음으로, LabVIEW와 C언어의 TCP/IP, CAN 통신으로 데이터를 송·수신하여 모니터링하는 시스템을 구현하고, 이에 대한 설계와 장·단점을 보인다. 특히, LabVIEW와 C언어의 TCP/IP, CAN 통신을 스마트 그리드 모니터링 시스템에 적용하여 여러 변수에 대한 프로그램의 동작과 다양한 활용성을 보인다.
본 논문에서 개발한 LabVIEW 기반의 교육 프로그램은 디버깅이 용이하고 전력전자 컨버터의 동작을 시뮬레이션 하기 위한 프로그램으로 사용될 경우 제어변수와 회로 파라미터의 변화에 대하여 출력전압, 인덕터 전류 등 여러 변수들에 대한 결과를 즉시 모니터링 할 수 있는 장점이 있어서 전력전자 컨버터의 동작을 이해하고 학습하기 위한 교육프로그램으로 적당하다. 또한, LabVIEW에서 구현한 통신 프로그램은 디버깅이 용이하고 따로 GUI 화면 설계가 필요하지 않다. 스마트 그리드 시스템에 적용하였을 때는 별도의 컴파일링 작업 없이 태양전지, 풍력발전 시스템, 연료전지, 배터리 등의 실시간 전력 생산량, 계통연계 인버터고조파 함유율과 같은 여러 변수들을 관리하는데 용이하다는 장점을 갖는다.
전력전자 컨버터는 종류가 다양하며, 입력과 컨버터 구성 요소에 따라 출력이 달라진다. 이 때문에, 전력전자 컨버터의 동작원리와 특징을 공부할 때는 사용자 인터페이스가 직관적이고 파라미터 변경에 대하여 즉각적인 반응이 가능한 교육 프로그램이 필요하다. 그러나 기존의 전력전자 컨버터의 시뮬레이션 프로그램은 회로 파라미터를 변경할 때마다 매번 컴파일링 및 타이밍 시뮬레이션 과정을 거쳐야 하므로 파라미터 변경에 따른 출력의 변화를 즉시 모니터링하기 어려운 단점이 있다.
한편, 태양광 발전, 연료전지 등을 사용하는 스마트 그리드 시스템에서 제어 및 계측은 C언어로 구현된 프로그램을 사용한다. C언어로 구현된 프로그램의 제어와 데이터 관리는 용이한 반면 스마트 그리드 시스템의 감시 및 제어를 모니터링하는 GUI가 어렵다. 즉, C언로 구현된 스마트 그리드 시스템을 모니터링하는 프로그램은 User Interface(UI)가 직관적이고 사용자의 편의에 따른 화면구성이 자유롭지 못하다. 또한 짧은 시간에 프로그램을 설계하기 어렵고, 디스플레이 형식이 다양하지 못한 단점이 있다.
본 논문에서는 크게 두 부분으로 나누어 그래픽 기반의 프로그래밍 언어인 LabVIEW에서 전력전자 컨버터 교육 프로그램, 통신 프로그램 개발을 제안한다.
먼저, 전력전자 컨버터 가운데 DC-DC 컨버터를 중심으로 교육 프로그램을 구현하고, 프로그램의 설계와 특징을 보인다. 또한 이를 검증하기 위해 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터에 대해 전력전자 시뮬레이션 프로그램인 PSIM과 동일한 파라미터 조건에서 실행시킴으로써 시뮬레이션 결과가 동일함을 확인하고, 본 논문에서 개발한 전력전자 컨버터 교육 프로그램의 동작을 검증한다.
다음으로, LabVIEW와 C언어의 TCP/IP, CAN 통신으로 데이터를 송·수신하여 모니터링하는 시스템을 구현하고, 이에 대한 설계와 장·단점을 보인다. 특히, LabVIEW와 C언어의 TCP/IP, CAN 통신을 스마트 그리드 모니터링 시스템에 적용하여 여러 변수에 대한 프로그램의 동작과 다양한 활용성을 보인다.
본 논문에서 개발한 LabVIEW 기반의 교육 프로그램은 디버깅이 용이하고 전력전자 컨버터의 동작을 시뮬레이션 하기 위한 프로그램으로 사용될 경우 제어변수와 회로 파라미터의 변화에 대하여 출력전압, 인덕터 전류 등 여러 변수들에 대한 결과를 즉시 모니터링 할 수 있는 장점이 있어서 전력전자 컨버터의 동작을 이해하고 학습하기 위한 교육프로그램으로 적당하다. 또한, LabVIEW에서 구현한 통신 프로그램은 디버깅이 용이하고 따로 GUI 화면 설계가 필요하지 않다. 스마트 그리드 시스템에 적용하였을 때는 별도의 컴파일링 작업 없이 태양전지, 풍력발전 시스템, 연료전지, 배터리 등의 실시간 전력 생산량, 계통연계 인버터 고조파 함유율과 같은 여러 변수들을 관리하는데 용이하다는 장점을 갖는다.
Power electronic converter has various types, and its output is different depending on its input and components. For the reason, to study the operation principles and features of the power electronic converter, it is necessary to get an education program which has an intuitive user interface and is ...
Power electronic converter has various types, and its output is different depending on its input and components. For the reason, to study the operation principles and features of the power electronic converter, it is necessary to get an education program which has an intuitive user interface and is able to respond immediately to a parameter change. But, the exiting power electronic converter's simulation program should repeat compiling and timing simulation whenever a parameter changes, so that it is difficult to monitor the changes in its output immediately according to a parameter change.
Meanwhile, a smart grid system using PV power generation and fuel cells utilizes a program implemented with C-language. It is easy to control a program implemented with C-language and its data, whereas it is difficult to monitor and control a smart grid system. In other words, the C-language program to monitor a smart grid system has neither an intuitive user interface nor a convenient screen configuration for users. In addition, it is difficult to design a program in a short time, and has an disadvantage of a simple display type.
Therefore, this thesis proposes the development of two parts-power electronic converter education program and communications program-with LabVIEW, a graphic-based programming language.
First, this researcher implements DC-DC converter centric education program out of power electronic converters. And for the examination on the implementation, the program is executed for buck converter, boost converter, and buck-boost converter in the same parameter conditions with PSIM, an power electronic simulation program. And this study result is aimed to having the same simulation result, and verifying the operation of the power electronic converter education program developed in this thesis.
And then, this researcher implements a system to monitor data sent and received through TCP/IP and CAN of LabVIEW and C-language to find advantages and disadvantages of the design. In particular, TCP/IP and CAN of LabVIEW and C-language is applied to a smart grid monitoring system to investigate the program operation and a variety of its usability according to different variables.
LabVIEW based education program developed in this thesis features easy debugging. When it is used as a program to simulate a power electronic converter's operation, regarding control variables and circuit parameter changes, it is able to immediately monitor the results of many variables, such as output voltage and inductor current. Therefore, as an education program, it is suitable to understand and learn the operation of a power electronic converter. In addition, LabVIEW based communication program is easy for debugging and does not require a separate GUI design. Therefore, when it is applied to a smart grid system, it does not require a separate compiling work and can easily manage diverse variables, including real-time power output and grid connected inverter's harmonic containing rate of Solar Cell, Wind Power System, Fuel Cell, and Battery.
Power electronic converter has various types, and its output is different depending on its input and components. For the reason, to study the operation principles and features of the power electronic converter, it is necessary to get an education program which has an intuitive user interface and is able to respond immediately to a parameter change. But, the exiting power electronic converter's simulation program should repeat compiling and timing simulation whenever a parameter changes, so that it is difficult to monitor the changes in its output immediately according to a parameter change.
Meanwhile, a smart grid system using PV power generation and fuel cells utilizes a program implemented with C-language. It is easy to control a program implemented with C-language and its data, whereas it is difficult to monitor and control a smart grid system. In other words, the C-language program to monitor a smart grid system has neither an intuitive user interface nor a convenient screen configuration for users. In addition, it is difficult to design a program in a short time, and has an disadvantage of a simple display type.
Therefore, this thesis proposes the development of two parts-power electronic converter education program and communications program-with LabVIEW, a graphic-based programming language.
First, this researcher implements DC-DC converter centric education program out of power electronic converters. And for the examination on the implementation, the program is executed for buck converter, boost converter, and buck-boost converter in the same parameter conditions with PSIM, an power electronic simulation program. And this study result is aimed to having the same simulation result, and verifying the operation of the power electronic converter education program developed in this thesis.
And then, this researcher implements a system to monitor data sent and received through TCP/IP and CAN of LabVIEW and C-language to find advantages and disadvantages of the design. In particular, TCP/IP and CAN of LabVIEW and C-language is applied to a smart grid monitoring system to investigate the program operation and a variety of its usability according to different variables.
LabVIEW based education program developed in this thesis features easy debugging. When it is used as a program to simulate a power electronic converter's operation, regarding control variables and circuit parameter changes, it is able to immediately monitor the results of many variables, such as output voltage and inductor current. Therefore, as an education program, it is suitable to understand and learn the operation of a power electronic converter. In addition, LabVIEW based communication program is easy for debugging and does not require a separate GUI design. Therefore, when it is applied to a smart grid system, it does not require a separate compiling work and can easily manage diverse variables, including real-time power output and grid connected inverter's harmonic containing rate of Solar Cell, Wind Power System, Fuel Cell, and Battery.
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