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[국내논문] 계통연계형 태양광발전시스템의 AFS 기법을 이용한 단독운전 방지
Anti-islanding using Active Frequency Shake Method for Grid-connected PV Generation System 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.17 no.1, 2013년, pp.127 - 136  

옥승규 (청주대학교 전자공학과) ,  강문성 (청주대학교 전자공학과) ,  양오 (청주대학교 반도체설계공학과)

초록
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계통연계형 인버터의 중요 성능 중 단독운전 검출기능 및 방지기능은 계통을 유지보수하기 위한 작업자의 안전을 위하여 고려되어야 할 필수 사항이다. 본 논문에서는 태양광을 이용한 계통연계형 태양광발전시스템에서의 AFS(Active Frequency Shake) 단독운전 검출기법을 제안하고자 한다. 먼저 AFS 단독운전 검출 알고리즘을 제안하기 위하여 기존의 능동 주파수 변이기법 알고리즘에 대해 기술한다. 그리고 단독운전 불검출영역을 줄이고, THD(Total Harmonic Distortion)를 개선하며, 기존 알고리즘 보다 검출 속도 또한 향상 시킬 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 아울러 제안된 단독운전방지 기법을 3kW 계통연계형 태양광 인버터에 적용하고 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안하는 알고리즘의 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The islanding detection and prevention function in the important performance of the grid-connected inverter is the essential details which should be considered for worker's safety to maintain the system. This paper tries to suggest the active frequency shake islanding detection technique in the grid...

주제어

#단독운전   #능동주파수변이기법   #고조파왜형률   #태양광발전시스템  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이에 본 논문에서는 영전류 출력 구간이 없는 새로운 단독운전 방지 알고리즘을 제시하고, 이 기법에 의한 영향과 특성을 시뮬레이션하였다. 또한 3kW 계통연계형 태양광 인버터에 적용하고 실험을 통하여 제안하는 알고리즘의 타당성을 검증하고자 한다.
  • 본 논문에서는 기존의 AFD 기법의 단점을 보완하고, 새로운 AFS(Active Frequency Shake)기법의 알고리즘 구현을 위해 단독운전 검출을 위한 중요한 요소인 주파수 계측의 정밀도를 높였다. 이를 위해 그림 2와 같이 하드웨어적으로 필터를 설계하였다.
  • 본 논문에서는 단독운전 불검출영역을 줄이고, THD를 개선하며, 단독운전 검출 속도 또한 향상 시킬 수 있는 새로운 단독운전 방지 알고리즘을 제시하였다. 기존의 AFD 기법에 비해 제안하는 검출 기법은 영전류 구간 없이 한주기를 흔드는 기법을 이용하여 단독운전을 검출하는 방식이다.
  • DSP에 대한 자세한 사양은 표 2에 나타내었다. 본 논문에서는 태양광용 전원을 입력하는 대신 DC/AC Inverter의 입력단인 직류단(dc-link)에 일정 전압 380V를 직접 인가하여 단독운전 검출 성능에 대한 실험을 수행하였다.
  • 따라서 이 기법은 계통으로 유입되는 전류의 파형을 의도적으로 왜곡시킴으로써 계통 유입 전류의 THD가 좋지않고, 단독운전불검출 영역이 넓게 존재하며, 검출 속도 또한 느린 단점을 가지고 있다[6-7]. 이에 본 논문에서는 영전류 출력 구간이 없는 새로운 단독운전 방지 알고리즘을 제시하고, 이 기법에 의한 영향과 특성을 시뮬레이션하였다. 또한 3kW 계통연계형 태양광 인버터에 적용하고 실험을 통하여 제안하는 알고리즘의 타당성을 검증하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
AFD기법이란 무엇인가? 기존 AFD(Active Frequency Drift) 기법은계통으로 공급하는 전류의 주파수를 정확히 계통의 주파수와 동기시키는 것이 아니라 출력 전류의 주파수를 계통전압의 주파수보다 빠르게 또는 느리게 변화시켜 단독운전 발생 시 계통전압의 주파수에 변화가 발생하는 것을 이용하여 단독운전을 검출하는 방법이다[8-10]. 그림 1에 AFD 기법의 출력전류파형을 나타내었다.
단독운전 검출기법의 특징은 무엇인가? 계통연계형 인버터의 중요 성능 중 단독운전 검출기법은 계통을 유지보수하기 위한 작업자의 안전을 위하여 고려되어야 할 필수 사항이다[1-2]. 단독운전 검출기법은 크게 수동적 기법과 능동적 기법으로 구분된다.
단독운전 검출기법의 수동적 기법은 무엇인가? 단독운전 검출기법은 크게 수동적 기법과 능동적 기법으로 구분된다. 수동적 기법은 기본적으로 전압과 주파수 등 인버터의 제어에 필요한 시스템 파라미터를 이용하여 검출된 파라미터가 정상 범위를 벗어나는 경우 단독운전으로 판단하여 인버터를 정지시키는 기법이다. 그러나 인버터의 출력전력과 부하에서 소비하는 전력이 일치하는 경우에 단독운전 발생 시 전압과 주파수의 변화가 매우 미소하므로 단독운전 검출이 실패할 확률이 높아 단독운전 불검출영역이 매우 넓게 존재하는 단점이 있다[3-4].
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참고문헌 (13)

  1. S.A.M. Verhoeven, "Utility aspects of grid-connected photovoltaic power systems," IEA-PVPS Report, IEA-PVPS T5-01, 1998. 

  2. Tada Ishikawa, "Grid-connected photovoltaic power systems: surveys of inverter and related protection equipments," IEA-PVPS Report, IEA-PVPS T5-05, 2002. 

  3. Moon-Ju Ko, Ick Choy, Ju-Yeop Choi, Seung-Ho Song, Ki-Ok Lee, "Novel AFD method of islanding detection with a periodic zero current for improving on islanding detection for grid-connected photovoltaic inverters", Journal of the Korean Solar Energy Society, Vol.26, Aprill 2006, pp. 17-22. 

  4. Jin-Ung An, Gwon-Jong Yu, Ich Choy, Ju-Yeop Choi, Ki-Ok Lee, "Modeling and Analysis of Modified Active Frequney Drift Method", Power electronics annual conference, Vol.16, No.2, 2011, pp. 145-151. 

  5. KEPCO, "분산형전원 배전계통 연계 기술기준", 2010 

  6. IEEE Recommended Practice for Utility Interface of Photovoltaic(PV) Systems, IEEE Standard 929-2000, April 2000. 

  7. RoppM.E., BegovicM. and Rohatgi A., "Analysis and performance assessment of the active frequency drift method of islanding prevention", IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 14, pp.810-816, Sept. 1999. 

    상세보기 crossref

  8. J. Yin, L. Chang, and C. Diduch, "Recent developments in islanding detection for distributed power generation," in Proc. 2004 Large Engineering Systems Conferenceon Power Engineering, pp. 124-128, 2004. 

  9. Jung Y., Choi J., Yu B., So J. and Yu G., "A Novel Active Frequency Drift Method of Islanding Prevention for the grid-connected Photovoltaic Inverter", in Proc. 2005 Power Electronics Specialists Conference, pp. 1915-1921. 

  10. Y. S. Jung, J. H. Choi, and G. J. Yoo, "A novel active anti-islanding method for grid-connected photovoltaic inverters," J. Power Electron., vol. 7, no. 1, pp. 64-71, Jan. 2007. 

  11. JANG S.-I., KIM K.-H.: 'An islanding detection method for distributed generations using voltage unbalance and total harmonic distortion of current', IEEE Trans. Power Deliv., 2004, 19, (2), pp. 745-752 

    상세보기

  12. IEEE recommended practices and requirements for harmonic control in electrical power systems, IEEE Std 519-1992, 1992. 

  13. 이기옥, "주파수변이 단독운전 검출기법의 모델링 및 분석", 박사학위논문, 광운대학교, 2010. 

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