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제안 방법
- 가정용, 휴대용 및 차량용에 주로 사용되고 상온 동작이 가능한 PEMFO 모델링하고 Matlab Simulink로 시뮬레이션 모델을 구성하였고, PCS는 풀브리지 컨버터와 유니 폴라 정현파 PWM (SPWM) 인버터를 선택하고 PSIM 프로그램을 이용하여 시뮬레이션 모델을 구성하였다.
- PSIM에서 'Ger心ate Netlist File'을 실행시키면 PSIM Netlist 파일인 "ct‘ 파일이 생성되고, 이 파일을 Matlab Simulink SimCoup# 모듈 에서 링크시킨다. 그리고 Matlab의 디렉터리를 PSIM 디 렉터리로 변경시킨 후 시뮬레이션 'Time step* 및 'Total time'을 일치시킨 후 시뮬레이션을 수행하였다 ⑸‘⑹.
- 시뮬레이션 모델을 구성하였다. 그리고 PSIM 을 이용하여 PCS 시뮬레이션 모델을 구성하고, 두 시뮬레이션 모델의 연동 시뮬레이션 기법을 상세히 기술하였다. 또한 제안된 기법을 통해 기존의 이상적인 직류 전압 원이 PCS에 입력될 경우와의 차이점을 분석하여 시뮬레이션 모델의 필요성 및 타당성을 제시하였다.
- 따라서 본 논문에서는, 연료전지의 비선형 출력 특성으로 인한 전력변환 시스템의 특성해석을 위해 연료전지를 전기화학 방정식으로 모델링하고 MATLAB SimuHnk를이용하여 시뮬레이션 모델을 구성하였다. 그리고 PSIM 을 이용하여 PCS 시뮬레이션 모델을 구성하고, 두 시뮬레이션 모델의 연동 시뮬레이션 기법을 상세히 기술하였다.
- 그리고 PSIM 을 이용하여 PCS 시뮬레이션 모델을 구성하고, 두 시뮬레이션 모델의 연동 시뮬레이션 기법을 상세히 기술하였다. 또한 제안된 기법을 통해 기존의 이상적인 직류 전압 원이 PCS에 입력될 경우와의 차이점을 분석하여 시뮬레이션 모델의 필요성 및 타당성을 제시하였다.
- 본 논문에서는, 연료전지 발전 시스템의 특성해석을 위해 PEMFC의 비선형 출력특성을 전기화학적으로 모 델링하였고 다양한 수학처리 라이브러리를 제공하는 Matlab Simulink를 이용하여 시뮬레이션 모델을 구성하였다. 또한 회로해석 측면에 유리한 PSIM을 이용하여 PCS 시뮬레이션 모델을 구성하였고, 두 시뮬레이션 모델의 연동 시뮬레이션 기법을 기술하였다. 본 시뮬레이션 모델을 통하여 연료전시 발전 시스템에 적용되는 PCS의 경우 이상적인 직류 전압원에 비해 컨버터 스위치 전류 스트레스가 더 증가되는 것을 확인하였고, 향후 연료전지용 PCS의 스위치 열화특성, 커패시터 수명예측, 제어기 및 보상기 설계 등 다양한 특성을 해석하는데 적 용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 또한, 연료전지 특성 변화에 따라 능동적으로 대응하고 변수 튜닝을 쉽게 하기 위해 변수 튜닝 'Mask' block을 구성하였다. 구성된 블록을 통해 각 분극의 크 기 및 교환전류말도의 크기를 쉽게 바꿀 수 있다.
- 본 논문에서는, 연료전지 발전 시스템의 특성해석을 위해 PEMFC의 비선형 출력특성을 전기화학적으로 모 델링하였고 다양한 수학처리 라이브러리를 제공하는 Matlab Simulink를 이용하여 시뮬레이션 모델을 구성하였다. 또한 회로해석 측면에 유리한 PSIM을 이용하여 PCS 시뮬레이션 모델을 구성하였고, 두 시뮬레이션 모델의 연동 시뮬레이션 기법을 기술하였다.
- 전기화학 방정식으로 모델링된 PEMFC 시뮬레이션 모델의 타당성을 검증하기 위하여 스택 전류밀도 변화에 따른 비선형 출력전압을 시뮬레이션 하였고, PCS와 연 동 시뮬레이션을 통해 반도체 스위치의 전류 스트레스를 분석하였다.
- 쿠성 된 PEMFC와 PCS를 SimuCoupler 모듈을 이용하여 연동 시뮬레이션 모델을 구성하였다. 그림 3(a)는 Matlab Simulink에서 SimuCouplere\ 구성도를 나타내 고, (b)는 PSIM의 SimCoupler 모듈 (SLINK_IN, SLINK_OUT)을 나타낸다.
대상 데이터
- Matlab Simulinii로 구성된 PEMFC 시뮬레이션 모델 용 PCS로 IkW급 풀브리지 컨버터와 유니폴라 SPWM 인버터를 선정하였다. 시뮬레이션에 사용된 PCS의 사양 은 표 1과 같고, 그림 2는 PCS의 블록 다이어그램을 나타낸다.
이론/모형
- 그림 1은 전기화학 방정식으로 모델링 된 PEMFC를 Matlab Simulink을 이용하여 구성한 시뮬레이션 모델을 나타낸다. 네른스트 방정식, 활성화 분극, 농도 분극 그리고 교환전류밀도는 Simulink 툴-박스의 'function block' 을 이용하여 구성하였고, Math Operations 툴-박 스의 'Sum' , 'Substrate' , 'Gain bkx이:' , Signal Routing 툴-박스의 'MUX' , Sources 툴-박스의 'Constant' , 'In' , 'Out* block 등을 이용하면 간 단히 구성할 수 있다.
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