친환경적이며 지속가능한 성장을 위해 신재생에너지 기반의 전력생산이 계속적으로 증가하고 있다. 하지만, 기후적인 요소에 민감하여 발전량이 불규칙하다는 단점을 가진다. 그래서 이를 극복하며 동시에 유연하고 효율적인 전력망 운영을 위해, 에너지 저장장치를 적극적으로 도입하고 있는 추세이다. 이와 더불어 신재생에너지 발전과 에너지 저장장치들의 용량이 증가하면서, 대용량 ...
친환경적이며 지속가능한 성장을 위해 신재생에너지 기반의 전력생산이 계속적으로 증가하고 있다. 하지만, 기후적인 요소에 민감하여 발전량이 불규칙하다는 단점을 가진다. 그래서 이를 극복하며 동시에 유연하고 효율적인 전력망 운영을 위해, 에너지 저장장치를 적극적으로 도입하고 있는 추세이다. 이와 더불어 신재생에너지 발전과 에너지 저장장치들의 용량이 증가하면서, 대용량 전력변환장치 기술의 필요성이 대두되고 있다.
현재, 대 전류 인버터 구현 시, 스위칭 소자의 한계로 인한 단일구성의 어려움을 병렬연결을 통해서 해결하고 있다. 병렬연결 시 인버터들 간의 스위칭 방식을 달리하여 스위칭 고조파를 줄일 수 있는 인터리빙 기법을 적용할 수 있는데, 이는 필터크기 감소로 이어져 고밀도 시스템 구현을 가능케 한다. 여기에 LCL 필터를 적용하면 보다 더 많은 필터크기 감소 효과를 얻을 수 있다. 하지만, 직접 병렬구성 시 인버터들 간에 흐르는 순환전류로 인해 시스템의 안정성과 효율이 나빠진다.
본 학위 논문에서는 직접 병렬구성 시 발생하는 순환전류의 발생 원인에 대해 하드웨어 및 수식적으로 설명하고, 시뮬레이션을 통해서 확인한다. 순환전류를 위한 해결방안들에 대해 알아보고, 저주파수 순환전류의 효과적인 감쇠를 위해 Repetitive 제어기 적용하여 기존 제어기와의 성능 비교를 통해 그 우수성을 검증한다.
인터리빙 적용 시 스위칭 고조파 감쇠 특성과 인터리빙으로 발생한 고주파수 순환전류를 확인하고, 이를 줄이기 위한 방안으로 지금까지 제시된 커플 인덕터의 형태와 그 특성을 알아본다. 이 중 Interphase 형태의 커플 인덕터 사용 시, 계통으로 주입되는 전류 품질 개선을 목적으로 고조파 보상 기능을 갖는 Resonant 제어기를 적용하면 제어기가 불안정해지는 현상이 발생한다. 커플 인덕터의 수식적 모델과 전류제어기의 안정도 해석을 통해 발생 원인을 규명하고, 이를 위한 해결 방안을 제시하며, 실험적으로 검증한다.
마지막으로 앞선 연구성과들을 기반으로 필터크기를 줄이기 위한 목적으로 커플 인덕터를 동반하는 인터리빙 기법과 LCL 필터를 함께 적용한다. 적용되는 커플 인덕터의 포화를 억제할 수 있도록 전류 제어기를 구성하고, LCL 필터가 갖는 공진 특성 때문에 발생하는 안정성 문제를 위해, 적용된 전류 제어기 형태에서 커플 인덕터와 LCL 필터의 구성에 따른 공진특성을 안정도 해석을 통해서 확인한다. 그리고 안정적인 운전 측면에서의 최적필터 구성을 제시하고, 이와 더불어 앞선 분석결과를 토대로 보다 더 높은 신뢰성 확보를 위한 능동 댐핑 방식을 제시하고 이를 검증한다.
본 학위 논문은 대전류의 전력변환장치 구성을 위한 병렬연결과 필터구성방식에 대한 내용으로, 병렬연결시 발생하는 순환전류, 커플 인덕터로 인해 발생하는 안정성 문제, LCL 필터 적용으로 발생하는 공진현상을 분석하고, 14 kW 시작품를 통해 검증 실험하면서, 이의 적용 가능성을 확인하였다.
친환경적이며 지속가능한 성장을 위해 신재생에너지 기반의 전력생산이 계속적으로 증가하고 있다. 하지만, 기후적인 요소에 민감하여 발전량이 불규칙하다는 단점을 가진다. 그래서 이를 극복하며 동시에 유연하고 효율적인 전력망 운영을 위해, 에너지 저장장치를 적극적으로 도입하고 있는 추세이다. 이와 더불어 신재생에너지 발전과 에너지 저장장치들의 용량이 증가하면서, 대용량 전력변환장치 기술의 필요성이 대두되고 있다.
현재, 대 전류 인버터 구현 시, 스위칭 소자의 한계로 인한 단일구성의 어려움을 병렬연결을 통해서 해결하고 있다. 병렬연결 시 인버터들 간의 스위칭 방식을 달리하여 스위칭 고조파를 줄일 수 있는 인터리빙 기법을 적용할 수 있는데, 이는 필터크기 감소로 이어져 고밀도 시스템 구현을 가능케 한다. 여기에 LCL 필터를 적용하면 보다 더 많은 필터크기 감소 효과를 얻을 수 있다. 하지만, 직접 병렬구성 시 인버터들 간에 흐르는 순환전류로 인해 시스템의 안정성과 효율이 나빠진다.
본 학위 논문에서는 직접 병렬구성 시 발생하는 순환전류의 발생 원인에 대해 하드웨어 및 수식적으로 설명하고, 시뮬레이션을 통해서 확인한다. 순환전류를 위한 해결방안들에 대해 알아보고, 저주파수 순환전류의 효과적인 감쇠를 위해 Repetitive 제어기 적용하여 기존 제어기와의 성능 비교를 통해 그 우수성을 검증한다.
인터리빙 적용 시 스위칭 고조파 감쇠 특성과 인터리빙으로 발생한 고주파수 순환전류를 확인하고, 이를 줄이기 위한 방안으로 지금까지 제시된 커플 인덕터의 형태와 그 특성을 알아본다. 이 중 Interphase 형태의 커플 인덕터 사용 시, 계통으로 주입되는 전류 품질 개선을 목적으로 고조파 보상 기능을 갖는 Resonant 제어기를 적용하면 제어기가 불안정해지는 현상이 발생한다. 커플 인덕터의 수식적 모델과 전류제어기의 안정도 해석을 통해 발생 원인을 규명하고, 이를 위한 해결 방안을 제시하며, 실험적으로 검증한다.
마지막으로 앞선 연구성과들을 기반으로 필터크기를 줄이기 위한 목적으로 커플 인덕터를 동반하는 인터리빙 기법과 LCL 필터를 함께 적용한다. 적용되는 커플 인덕터의 포화를 억제할 수 있도록 전류 제어기를 구성하고, LCL 필터가 갖는 공진 특성 때문에 발생하는 안정성 문제를 위해, 적용된 전류 제어기 형태에서 커플 인덕터와 LCL 필터의 구성에 따른 공진특성을 안정도 해석을 통해서 확인한다. 그리고 안정적인 운전 측면에서의 최적필터 구성을 제시하고, 이와 더불어 앞선 분석결과를 토대로 보다 더 높은 신뢰성 확보를 위한 능동 댐핑 방식을 제시하고 이를 검증한다.
본 학위 논문은 대전류의 전력변환장치 구성을 위한 병렬연결과 필터구성방식에 대한 내용으로, 병렬연결시 발생하는 순환전류, 커플 인덕터로 인해 발생하는 안정성 문제, LCL 필터 적용으로 발생하는 공진현상을 분석하고, 14 kW 시작품를 통해 검증 실험하면서, 이의 적용 가능성을 확인하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.