[논문]에너지저장시스템용 PCS 제어기술

이정민

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이정민 ((주)효성 중공업PG 전력PU 신재생에너지영업팀)

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문제 정의

스마트그리드의 핵심기술 중에 하나인 배터 리를 활용한 에너지저장시스템 에 대해서 소개하였다. 특히 에너지저장시스템용 PCS의 주요 구성기기 및 제어기술을 중심으로 설명하였다.
반면에 무효전력제어는 PCS 하드웨어용량이 허용하는 범위인 PCS 정격용량의 10-15% 내에서 가능하다. 전력회사들이 요구하는 PCS 정격용량 범위 내에서 무효전력제어를 하기 위해서 전력변환 토폴로지 변경이 필요하며, 본 원고에서는 기존 태양광발전용 PCS 하드웨어 기반인 3상 2레벨 토폴로지 에서의 에너지저장시스템용 PCS 제어기술에 대해서 다루고자 한다,

대상 데이터

9월 17일생. 1997년 건국대 전기공학과 졸업. 2008년 동 대학원 전기공학과 졸업(공박).

성능/효과

따라서 태양광발전용 PCS오+ 에너지저장시스템용 PCS의 하드웨어는 동일한 직류전압을 교류전압으로 변환하므로 전력변환 토폴로지, IGBT 소자 및 IGBT 스택구성 이 동일하다. 결론적으로 성능 및 신뢰성이 검증된 태양광발전용 PCS의 하드웨어 구성을 에너지저장시스템용 PCS에 적용할 수 있고, 양방향 전력변환제어기술에 대한 차이만 존재할 뿐이다. 이러한 기술적인 특징을 가진 에너지저장시스템용 PCS는 기술의 장벽이 낮아서 다양한 기 업과 연구소에서 이를 제품화하였고, 스마트그리드 전력시장의 확대로 인해 많은 기업들이 에너지저장시스템 사업 에 참여하고 있다.
마직막 파형은 PCS의 상전압 지령값(μ二)과 전력계통의 상전압(匸, )을 나타낸다. 무효전력공급 및 흡수운전에 의해서 PCS 상전압 목표값(以)의 크기가 전력계통 상전압보다 크거나 작음을 확인할 수 있다.
첫 번째 파형은 전력계통의 3상 상전압(Vas, Vbs, Vcs)이며, 두 번째 파형은 2상 정지좌표계 전압(理, , 咋)이다. 세 번째 파형은 2상 동기좌표계 전압(成, VgS)을 보여주고 있으며, 제어기를 통해서 계산된 VqS 전압이 ‘0’으로 제어되는 것을 확인할 수 있다. 위상각 동기화 제어를 통해서 전력계통측 상전압과 제어기 내부에서 계산된 위상각이 일치함을 알 수 있다.
두 번째 파형은 500kW 방전 및 충전 목표값에 추종하여 실제 전력 값은 정상 상태 오차가 ‘0’으로 제어되고 있다. 세 번째 파형은 동기 좌표계 d죽 전류기준값(券;)과 d죽전류(■琨)이며, 방전 시에 양의 값과 충전 시 에 음의 값으로 추종함을 알 수 있다. 네 번째 파형은 q축 전류기준값(E*)과 q축전류(】*)이며, 무효전력 목표값이 “0”이므로 “0”으로 제어되고 있다.
언급한 바와 같이 유효전력 충전, 방전제어는 2개의 교류전압 간의 위상차를 확인할 수 있고, 무효전력 공급, 흡수제어는 2개의 교류전압 간의 전압크기차이를 확인할 수 있다.

후속연구

또한 리튬배터리의 수명을 15 년 보증하고 있고, 이를 적용한 에너지저장시스템의 시장이지속적으로 확대되고 있는 상황이다. 기존 제품으로 대응 가능한 시장과 별도로 고객과 신규시장에서 요구하는 기능 및 성능에 대한 연구 개발 및 실증사업이 수반되어야 지속 가능한 에너 지사업으로 자리매김 할 수 있을 것으로 사료된다. 歸

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