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연료전지 응답특성 보상용 슈퍼커패시터 에너지 저장 시스템
Supercapacitor Energy Storage System for the Compensation of Fuel Cell Response Characteristics 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.16 no.5, 2011년, pp.440 - 447  

송웅협 (부경대 대학원 전기공학과) ,  정재헌 (부경대 대학원 전기공학과) ,  김진영 (부경대 대학원 전기공학과) ,  노의철 (부경대 전기공학과) ,  김인동 (부경대 전기공학과) ,  김흥근 (경북대 전기공학과) ,  전태원 (울산대 전기전자정보시스템공학부)

초록
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본 논문에서는 계통연계를 위한 연료전지 발전시스템에서 부하 급증시 연료전지의 느린 응답특성 보상용 슈퍼커패시터 에너지 저장시스템에 대해 다루고자 한다. 이러한 경우 슈퍼커패시터의 충 방전을 위해서 양방향 DC/DC 컨버터가 사용되는데 기존의 컨버터는 넓은 영역에서 소프트 스위칭을 가능하게 하고 스위칭 시 순시 과전압을 감쇠시키기 위하여 클램핑 회로를 부가하는 등의 방법을 사용한다. 본 논문에서 제안하는 방식은 부가회로 없이 스위칭 패턴을 충전 및 방전 특성에 적합하게 함으로써 하드웨어 구성을 최소화 하였으며, 아울러 전 동작영역에서 영전압 또는 영전류 스위칭이 가능하도록 하여 효율이 극대화 되도록 하였다. 1 kW급 충 방전 시스템을 구현하여시뮬레이션과 실험을 통하여 제안한 방식의 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with supercapacitor energy storage system for the compensation of the slow response characteristics of a fuel cell generation system for grid connection. A bidirectional dc/dc converter is used for the charging and discharging of the supercapacitor. The conventional converters use a...

주제어

#Fuel cell   #Supercapacitor Bidirectional DC/DC converter  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 부가적인 회로 없이 넓은 영역에서 소프트 스위칭이 가능하고 스위칭 시 스위칭 스트레스가 최소화된 새로운 기법을 제안하였으며 1 kW급 시스템에 대한 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 성능을 입증하였다.
  • 본 논문에서는 계통 연계형 연료전지 발전시스템에서 연료전지의 느린 응답특성을 보상하기 위한 슈퍼커패시터 에너지 충·방전용 양방향 DC/DC 컨버터의 새로운 스위칭 기법과 스위칭 시 발생하는 과전압 감쇠 기법을 제안하였다. 제안한 방식이 갖는 장점을 정리하면 다음과 같다.
  • 따라서 연료 전지 발전용 DC/DC 컨버터와는 달리 슈퍼커패시터를 위한 DC/DC 컨버터는 양방향 동작이 가능하도록 한다. 본 논문에서는 그림 1의 시스템 중에서 슈퍼커패시터용 양방향 DC/DC 컨버터 토폴로지에 대하여 기존 방식의 문제점을 분석하고 스위칭 시 발생하는 과전압 감쇠기법과 소프트 스위칭을 위한 스위칭 패턴을 제안하였다.
  • Q1-Q4로 구성되는 컨버터와 슈퍼커패시터 간에 존재하는 부유 인덕터에 상기의 di/dt가 인가되면 심각한 수준의 과전압이 발생하여 소자를 파괴할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 별도의 클램핑 회로와 스너버 회로를 추가하는 방법들이 제안되었으나 본 논문에서는 부가적인 하드웨어 없이 전압 스트레스도 없고 소프트 스위칭이 되는 스위칭 기법을 제안하고자 하며 충전 모드와 방전 모드로 나누어서 상술하고자 한다.

가설 설정

  • - 충전 모드 시 모든 스위치가 항상 영전압 또는 영전류 스위칭을 하여 스위칭 손실이 최소화 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
계통에서 부하가 갑자기 증가할 경우 연료전지만으로는 부하급증에 대한 요구를 충족시키기 어려운 이유는? 계통에서 부하가 갑자기 증가할 경우 연료전지 출력 응답특성이 느리기 때문에 연료전지만으로는 부하급증에 대한 요구를 충족시키기 어렵다. 따라서 응답특성이 매우 양호한 슈퍼커패시터의 충전 에너지를 이용하여 부하 급증시 연료전지 발전량이 충분히 상승할 때까지 계통에 공급할 수 있도록 함으로써 계통의 전력 품질을 양호하게 유지할 수 있도록 한다.
듀얼-액티브-브리지(Dual-Active-Bridge) DC/DC 컨버터의 장단점은? 양방향 DC/DC 컨버터로 널리 사용되는 듀얼-액티브-브리지(Dual-Active-Bridge) DC/DC 컨버터[1]는 소자의 스트레스가 작고, 양방향 전력전달이 가능하고, 일정주파수 동작이 가능하며 변압기 누설 인덕턴스를 에너지 전달 요소로 활용가능하다는 장점이 있지만, 연료전지나 슈퍼커패시터와 같이 전압 변동이 심한 경우에 적용하면 영전압 스위칭 영역이 극히 제한된다는 심각한 문제가 발생한다. 따라서, 양방향 전력전달이 되면서 넓은 전압변동 범위에 걸쳐서 소프트 스위칭이 되도록 하기위한 여러 가지 토폴로지와 제어기법이 제안되었다.
슈퍼커패시터 에너지 충․방전용 양방향 DC/DC 컨버터의 새로운 스위칭 기법과 스위칭 시 발생하는 과전압 감쇠 기법의 장점은? - 충전 모드 시 모든 스위치가 항상 영전압 또는 영전류 스위칭을 하여 스위칭 손실이 최소화 된다. - 부가적인 클램프 회로 없이 과전압 감쇠가 가능하여 하드웨어 구성이 간단하다. - 방전 모드 시 모든 스위치가 항상 영전압 스위칭을 하여 스위칭 손실을 최소화 한다. - 충전 모드 시 슈퍼커패시터에 충전되는 전류가 항상 양(+)이므로 성능이 개선된다.
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참고문헌 (8)

  1. R. W. De Doncker, D. M. Divan, and M. H. Kheraluwala, "A three-phase soft-switched high-power density dc/dc converter for high-power applications", IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 27, No. 1, pp. 63-73, 1991, Jan./Feb. 

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  2. S. Inoue, H. Akagi, "A Bidirectional DC-DC Converter for an Energy Storage System With Galvanic Isolation", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 22, No. 6, pp. 2299-2306, 2007, Nov. 

    상세보기 crossref

  3. Rongyuan Li, A. Pottharst, N. Frohleke, J. Bocker, "Analysis and design of improved isolated full-bridge bidirectional DC-DC converter", PESC, Vol. 1, pp. 521-526, 2004, June. 

  4. E. Hiraki, K. Yamamoto, T. Mishima, "An Isolated Bidirectional DC-DC Soft Switching Converter for Super Capacitor Based Energy Storage Systems", PESC, pp. 390-395, 2007, June. 

  5. Y. Miura, M. Kaga, Y. Horita, T. Ise, "Bidirectional isolated dual full-bridge dc-dc converter with active clamp for EDLC", ECCE, pp. 1136-1143, 2010, Sept. 

  6. Haimin Tao, A. Kotsopoulos, J. L. Duarte, M. A. M. Hendrix, "Transformer-Coupled Multiport ZVS Bidirectional DC-DC Converter With Wide Input Range", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 23, No. 2, pp. 771-781, 2008, March. 

    상세보기 crossref

  7. F. Z. Peng, Hui Li, Gui-Jia Su, J. S. Lawler, "A new ZVS bidirectional DC-DC converter for fuel cell and battery application", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 19, No. 1, pp. 54-65, 2004, Jan. 

    상세보기 crossref

  8. Zhe Zhang, O. C. Thomsen, M. Andersen, "A DC-DC converter with wide input voltage range for fuel cell and supercapacitor application", PEDS, pp. 706-711, 2009, Nov. 

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