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전압형 HVDC시스템 기술 Trends
Technical Trends of VSC HVDC 원문보기

KEPCO Journal on electric power and energy, v.2 no.3, 2016년, pp.343 - 352  

김찬기 (한국전력공사 전력연구원)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 본 기술 투고에서는 전압형 HVDC에 대한 기술 Trend를 다루었다. 전압형 HVDC는 IGBT소자를 기본소자로 하여 일정전압, 유효전력과 무효전력의 독립적인 제어, DC 전압의 극성 변화 없이 양 방향성 전력제어 그리고 싸이리스터형 HVDC 시스템보다 작은 고조파 전류와 전압을 가지고 있다라는 장점을 가지고 있다.
  • 본 기술논문에서는 전압형 HVDC 기술 Trend를 소개하면서 전압형 HVDC시스템의 기술분류와 핵심기술을 소개하고자 한다. 
  • 때문에 출력 THD를 상승시키고 SM 내의 스위치에 불균등한 스트레스를 부과하여 스위치의 수명에 악영향을 끼친다. 이를 해결하기 위한 기법들을 알아본다.

가설 설정

  • ∙ 무효전력은 전압원의 크기와 VSC 출력전압의 차이로 결정된다
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MMC의 장점 및 특징은? MMC는 다음과 같은 장점 및 특징이 있다. 첫째, Sub-module의 직렬 연결로 손쉽게 전압레벨을 높일 수 있어 고전압의 송배전에도 적용이 가능 하다. 수십~수백 개의 Sub-module이 직렬연결되어 leg를 구성하므로 출력전압 파형의 고조파 함유율이 매우 낮아진다. 때문에 AC출력단에 수동필터를 대폭 줄이거나 없앨 수 있는 장점이 있다. 또한, 모듈의 구조를 가지기 때문에 구조의 유연성이 있으며, 유지 보수적인 측면에 유리하고 각 Sub-module의 양산에 의해 전체 전력변환 장치의 가격을 줄일 수 있다. 둘째, DC단 커패시터가 각 Sub-module에 분산 설치되므로, 분포된 직류단으로 인해 포유 인덕턴스의 크기도 같은 용량의 전압형인버터에 비해 크게 줄일 수 있다. 셋째, 직렬연결 된 여러 개의 Sub-module이 출력파형을 구성하므로, PWM 캐리어 주파수를 낮출 수 있다. 따라서 전력스위치에서 발생하는 스위칭 손실도 줄일 수 있다. 넷째, Sub-module의 고장 시 해당하는 Sub-module만 바이패스시켜 전체 시스템에 영향을 주지 않으며, 연속적인 정상 운전이 가능하다. 다섯째, H-브릿지 인버터의 경우와 비교하면 독립된 직류단 전원이 필요하지 않게 되며, 상용 교류 변압기를 사용함으로써 비용과 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다. 
전압형 HVDC 변환소의 특징은? 그림 2는 전압형 HVDC변환소와 전류형 HVDC변환소 크기를 비교한 것으로 전압형 HVDC 변환소는 필터부지가 필요 없기 때문에 전류형에 비하여 면적이 많이 절약됨을 알 수 있다. 따라서, 전압형 HVDC 시스템은 다음과 같은 장소에 적당하다고 할 수 있다.
전압형 HVDC 시스템의 운전 원리는? 전압형 HVDC 시스템의 운전 원리는 그림 3에서 보여주는 것과 같이 렉티파이어 단과 인버터 단의 3상 리액터를 거쳐 AC계통과 연계된 전압형 컨버터를 통하여 전압형 HVDC 시스템의 전압을 제어하고, 입력 전압과 전류의 위상각을 제어함으로써 유효 전력과 무효전력을 제어하는 것이다. 그림 3(a)는 단상의 전압형 HVDC 시스템의 등가회로이며, 그림 3(b)는 그림 3(b)의 전압형 컨버터의 벡터도이다.
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참고문헌 (20)

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  18. E. Solas, G. Abad, J. Barrena, S. Aurtenetxea, A. Carcar, and L. Zajac, "Modular multilevel converter with different submodule concepts-part II: Experimental validation and comparison for HVDC application," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 10, pp. 4536-4545, Oct. 2013. 

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  19. A. Nami, L. Wang, F. Dijkhuizen, and A. Shukla, "Five level cross connected cell for cascaded converters," in Proc. Eur. Conf. Power Electron. Appl., 2013, pp. 1-9. 

  20. G. Konstantinou and V. Agelidis, "Performance evaluation of half-bridge cascaded multilevel converters operated with multicarrier sinusoidal PWM techniques," in Proc. IEEE Conf. Ind. Electron. Appl., 2009, pp. 3399-3404. 

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