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능동적 주파수 변환기법의 출력전류 고조파 왜형율 분석
THD Analysis of Output Current for Active Frequency Drift Method in Anti-islanding 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.30 no.1, 2010년, pp.7 - 12  

이기옥 (광운대학교 전기공학과) ,  최주엽 (광운대학교 전기공학과) ,  최익 (광운대학교 정보제어공학과) ,  유권종 (한국에너지기술연구원 태양광발전연구센터) ,  안진웅 (대구경북과학기술원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

As many grid-connected photovoltaic power conditioning systems (PVPCS)are installed in many residential areas simultaneously, these have raised potential problems of network protection on electrical power system. One of the numerous problems is an Islanding phenomenon. In this paper, active frequenc...

주제어

#태양광 전력변환기   #능동적 주파수 변동기법   #왜형률   #단독운전방지기법  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 계통연계형 분산형 전원에 사용되는 단독운전검출기법 중 능동적 주파수 변화기법의 choppingfraction에 따른 출력전류의 고조파 분석을 하였다. 기존 AFD기법의 cf에 의한 출력전류의 고조파 분석은 실험적인 방법으로 측정되어 인버터의 PWM에 대한 영향 및 출력전류의 크기에 의한 영향으로 정밀하게 검증되지는 않았으나, 논문에서는 수학적 모델과 시뮬레이션으로 cf에 의한 출력전류의 THD를 정밀하게 계산할 수 있었다.
  • 본 논문에서는 능동적인 단독운전방지기법 중 하나인 주파수변동기법인 능동적 주파수변동기법(active frequency drift method:  이하 AFD기법)에 대하여 chopping fraction(이하 cf)에 의한 출력전류 고조파 분석을 수학적모델링을 통하여 모델링하고, 그 결과를 PSIM에서 제공되는 FFT를 이용한 고조파 왜형률(THD)을 비교 및 검증함으로써, AFD기법을 단독운전 검출기법으로 채택할 경우, 허용될 수 있는 cf의 가용 범위를 제시하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
단독운전검출기법으로 AFD기법을 적용할 경우에 cf의 크기가 5% 이내의 값이 반영되어야 하는 이유는 무엇인가? 그 결과 cf가 양일 경우와 음일 경우에 서로 기울기가 다르게 분포한다는 것을 알 수 있었다. 또한, 이 결과를 근거로 단독운전검출기법으로 AFD기법을 적용할 경우에는 인버터 고유의 THD를 참고하여, 계통연계형 인버터 출력전류 THD기준인 5% 이내에서 변동시켜야 하므로 cf의 크기는 5% 이내의 값이 반영되어야 함을 알 수 있다.
기존 AFD의 THD에 대한 연구는 해석적인 방법을 사용하였기 때문에 어떤 것이 불가능했는가? 기존 AFD의 THD에 대한 연구는 수학적인 접근이 아니고, Matlab을 이용한 해석적인 방법을 사용하였다[5]. 그리하여 인버터의 PWM 스위칭에 의한 THD 성분과 인버터 출력단에 있는 저역 통과 필터의 필터링 능력에 대한 영향 및 출력전력의 크기에 의한 영향을 배제할 수 없었으나, 본 논문에서는 그러한 영향을 모두 제거하여 온전히 cf에 의한 출력전류의 THD를 계산 및 분석할 수 있었다.
AFD 기법이란? 즉, 전력변환기에서 계통으로 공급하는 전류의 주파수를 정확히 계통의 주파수에 동기시키는 것이 아니라 출력전류의 주파수를 계통전압 주파수보다 빠르거나 느리게 바꾸어단독운전발생시 계통전압의 주파수에 변화가 발생하는 것을 이용하여 단독운전을 검출하는 방법이다.DSP와 같은 마이크로프로세서 기반의 인버터에서 비교적 쉽게 구현이 가능하고, 또한 계통이 사고나 인위적인 상황으로 인하여 단독운전이 발생하였을 경우, 최악의 상황인 전력변환기의 출력전력과 부하 소비전력사이에 전력평형이 이루어졌다 하다라도 출력전압이 출력전류를 따라감으로 주파수의 변화를 일으킴으로 계통전압의 주파수에 영향을 주어 결과적으로 OFR/UFR을 이용하여, 단독운전을 검출하는 기법이다.
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참고문헌 (5)

  1. T.A.Short, "Distribution Reliability and Power Quality", Taylor & Francis, 2006. 

  2. 김홍성 외, "IEEE 929-2000 단독운전 시험조건하에서 단상 계통연계형 PV 시스템의 Anti-lslanding을 위한 RPV 방식 및 AFD 방식의 해석 및 설계," 전력전자학회 논문지, 제 12권, 제 1호, pp.37-49, 2007 

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  3. 최주엽 외 "태양광발전 시스템의 계통연계 보호를 위한 단독운전검출기법의 기술개발에 관한 연구," 최종 보고서, 2003. 5, 산업자원부, 2001-N-PV03-P-01. 

  4. Ropp, M.E., Begovic, M., Rohatgi, A., Kern, G.A., Bonn, R.H., Sr., Gonzalez, S., "Determining the relative effectiveness of islanding detection methods using phase criteria and non-detection zones," Energy Conversion, IEEE Transactions on, Volume :15, Issue:3, Sept.2000, pp. 290-296. 

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  5. Ropp, M.E., Begovic, M., Rohatgi, A., "Analysis and performance assessment of the active frequency drift method of islanding prevention," Energy Conversion, IEEET ransactions on, Volume:14, Issue: 3, pp. 810-816, Sept.1999 

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