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전력 품질 개선을 위한 STATCOM 시스템의 강인 안정도 해석
Robust Stability Analysis of STATCOM System for Power Quality Enhancement 원문보기

한국지능시스템학회 논문지 = Journal of Korean institute of intelligent systems, v.20 no.2, 2010년, pp.220 - 225  

성화창 (연세대학교 전기전자공학과) ,  박진배 (연세대학교 전기전자공학과) ,  탁명환 ,  주영훈 (군산대학교 제어로봇시스템공학과)

초록
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본 논문에서는 전력 품질 개선 및 전력 계통 신뢰도 향상을 위한 방안으로서 STATCOM 발전 시스템의 시스템 모델링 및 강인 안정성에 대한 연구를 수행하고자 한다. STATCOM은 복잡한 전력 계통을 안정화하고 공급전원을 일정하게 유지할 목적으로 제안된 기술이다. 기존의 전력 보상 장치에 비해 전력 제어 범위가 상당히 넓은 편이며, 시스템 구성요소가 비선형적 움직임을 보이고 있다. 또한, 외부 환경에 따른 파라미터 변동이 있기 때문에 시스템 제어를 위한 새로운 기법 마련이 필요하다. 이를 해결하기 위하여, 시스템을 퍼지 이론을 통해 접근하여 모델링을 수행하게 되며, 강인 안정도 해석을 통해 시스템의 불확실성 요소에 대한 대비를 하게 된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with the robust stability analysis of STATCOM (Static Synchronous Compensator) power system for power quality enhancement and power system stability. The STATCOM plays an important role in controlling the reactive power flow to the power network and hence the system voltage fluctuat...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 전력 품질 개선을 위한 STATCOM 발전 시스템의 강인 안정도 해석에 대해 다루었다. 비선형적 구조를 가지고 있는 STATCOM 발전 시스템을 해석하기 위해 T-S 퍼지 모델링 기법을 적용하였다.
  • 그러나 이를 고려하여 STATCOM을 분석한 연구는 많이 이루어지지 않았다. 시스템의 활용에 있어 유연성을 높이기 위한 방안으로써 STATCOM의 강인성에 대한 연구가 필요하며, 본 논문에서는 강인 퍼지 제어기법을 제안함으로써 이를 해결하고자 한다.
  • 이와같은 관점에서, 본 논문에서는 전력 품질 개선 및 전력 계통 신뢰도 향상을 위한 STATCOM의 시스템 모델링 및 강인 안정성에 대한 연구를 수행하고자 한다. 앞서 언급하였듯이, STATCOM 발전 시스템은 각 구성요소들이 비선형성을 띄고 결합된 상태이며, 본 논문에서는 이를 T-S 퍼지 모델로 해석된 후, 부분적 선형 모델로 변환하는 과정을 수행하게 된다.
  • 전력과 관계된 시스템의 실제적 플랜트 제어에 있어서 큰 문제 중 하나는 시스템에 존재하는 비선형성에 대한 해석을 어떻게 할 것인가 이다. 플랜트 구성요소들이 보여주는 비선형적 움직임은 가장 쉽게는 선형적인 움직임으로 치환되어 해석되고 있지만, 이는 시스템의 가장 최소한의 요소만으로 구성되어 있다는 가정이 필요하기 때문에 실제라고 보기는 어렵다.

가설 설정

  • 정리 1: 행렬 Q = QT ≻ 0, R = RT ≻ 0, Mi, Ni과 상수 ε1, ε2, ε3에 대해 다음의 선형 행렬 부등식이 만족한다면, 식 (9)은 점진적으로 안정하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
FACTS란? 이와같은 연구 추세에서 가장 화두가 되고 있는 것은 바로 유연전송시스템 (Flexible AC Transmission System: FACTS) 이다. FACTS란, 반도체 소자를 이용하여 전기 흐름을 능동적으로 제어함으로써 대용량 전력 수송과 계통의 안정성을 동시에 가능케 하는 전력 전송 방식을 의미한다 [1]. 이는 시스템의 과도 안정도 및 전력 안정도를 고려한 것으로, FACTS의 핵심 기기로 지목되고 있는 것이 Forced communication을 이용한 무효전력보상장치 (Static Synchronous Compensator: STATCOM) 이다.
STATCOM은 어떠한 목적을 가지고 제안된 기술인가? 이는 시스템의 과도 안정도 및 전력 안정도를 고려한 것으로, FACTS의 핵심 기기로 지목되고 있는 것이 Forced communication을 이용한 무효전력보상장치 (Static Synchronous Compensator: STATCOM) 이다. STATCOM는 복잡한 전력 계통을 안정화 하고 공급 전원을 일정하게 유지할 목적으로 제안된 기술이며, 기존의 TSC (Thyristor Switched Capacitor)나 TCR(Thyristor Controlled Reactor)등 보다 나은 성능을 보여준다 [1, 2]. 그러나 STATCOM은 기존의 전력 보상 장치에 비해 전력 제어 범위가 상당히 넓은 편이며, 시스템 구성요소가 비선형적 움직임을 보이고 있다.
퍼지이론은 플랜트 제어의 시스템에 존재하는 비선형성에 대한 해석에 있어 어떠한 한계를 극복하기 위해 제안된 이론인가? 전력과 관계된 시스템의 실제적 플랜트 제어에 있어서 큰 문제 중 하나는 시스템에 존재하는 비선형성에 대한 해석을 어떻게 할 것인가 이다. 플랜트 구성요소들이 보여주는 비선형적 움직임은 가장 쉽게는 선형적인 움직임으로 치환되어 해석되고 있지만, 이는 시스템의 가장 최소한의 요소만으로 구성되어 있다는 가정이 필요하기 때문에 실제라고 보기는 어렵다. 이를 극복하기 위하여 제안된 많은 이론 중 하나가 퍼지이론이다.
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참고문헌 (7)

  1. C. Li, Q. R. Jiang, Z. H. Wang, "Design of a nonlinear controller for STATCOM", Power Syst. Technol. vol. 22, no. 6, pp. 34-38, 1998. 

  2. X. R. Xie, W. J. Cui, Y. L. Tang, "Coordinated control of STATCOM and generator excitation", Autom. Electr. Power. Syst., vol. 10, pp. 19-22, 2001. 

  3. C. D. Schauder, H. Mehta, "Vector analysis and control advanced static var compensators", IEE Proc-C., vol. 140, no. 4, pp. 299-306, 1993. 

  4. H. J. Lee, J. B. Park, and G. Chen, "Robust fuzzy control of nonlinear systems with parametric uncertainties," IEEE Fuzzy Syst. vol. 9. pp. 369-379, 2001. 

  5. M. Chadli, A. E. Hajjaji, "Comment on ``Observer-based robust control of nonlinear systems with parametric uncertainties," Fuzzy sets and Systems., vol. 134, pp. 1-6, 2005. 

  6. B. Wie, Spacecraft dynamics and control: applications of dynamical systems theory, Lecture Note, Arizona State University, 1995. 

  7. L. S. Shieh, X. M. ZHAO, and J. W. Sunkel, "Hybrid state-space self-tuning control using dual-rate sampling," IEE Proc. Control Theory Appl. vol. 138. pp. 50-58, 1991. 

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