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PSCAD/EMTDC를 이용한 태양광발전(PV) 모델링
The PV System Modeling Based on the PSCAD/EMTDC 원문보기

한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부, 2011 May 27, 2011년, pp.7 - 11  

전진택 (한국기술교육대학교) ,  손준호 (한국기술교육대학교) ,  박현석 (한국기술교육대학교) ,  노대석 (한국기술교육대학교) ,  양정태 (한국폴리텍V대학)

초록
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본 논문에서는 태양광발전3상 인버터의 동작특성을 해석하기 위하여, d-q좌표변환을 통하여 상태방정식을 유도하고, 출력제어를 위한 PI제어기를 갖은 전류제어 알고리즘인버터 설계에 대한 Sinusoidal PWM방식의 이론적 알고리즘 제시하였다. 이를 바탕으로 배전계통의 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 태양광발전의 모델링을 수행하였다. 그리고 시뮬레이션 결과와 이론적인 수치 해석과의 비교, 분석을 통하여 본 연구에서 제시한 모델링의 유효성을 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 태양광과 같은 분산전원이 기존 계통과 연계될 때 전압, 주파수, 위상 등이 맞지 않을 경우 계통 운영상 문제점이 발생될 수 있어, 이에 따른 영향을 분석하기 위해서, 태양광 발전의 모델링이 중요하다. 이에 본 논문에서는 3상 인버터의 동특성을 이해하고 해석하기 위하여 dq좌표변환과 전압/전류제어하기 위해 PI제어기와 전류제어 알고리즘을 제시하였다. 이를 바탕으로 계통 연계형 태양광 발전시스템을 PSCAD/EMTDC를 모델링하여, Simulation결과와 산출된 수식과 비교, 분석을 통해 모델링의 유효성을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양광 발전의 모델링이 중요한 이유는? 최근 유가급등과 일본 원전사태가 맞물리면서 화석에너지의 강력한 경쟁자였던 원자력 에너지에서 태양광, 풍력과 같은 신재생에너지로 확대될 전망이다. 태양광과 같은 분산전원이 기존 계통과 연계될 때 전압, 주파수, 위상 등이 맞지 않을 경우 계통 운영상 문제점이 발생될 수 있어, 이에 따른 영향을 분석하기 위해서, 태양광 발전의 모델링이 중요하다. 이에 본 논문에서는 3상 인버터의 동특성을 이해하고 해석하기 위하여 dq좌표변환과 전압/전류제어하기 위해 PI제어기와 전류제어 알고리즘을 제시하였다.
좌표변환은 어디에 사용되는가? 좌표변환은 시간 함수를 시변(Time varying) 미분 방정식으로 변환하여 해석하는데 사용된다. 좌표변환의 이용하는 도구에 따라 행렬방법과 복소수 방법으로 나눠지며, 변수의 변환크기에 따라서 상 크기 불변(Phase Magnitude Invariance)과 전력 불변(Power Invariance)으로 분류된다.
d-q좌표계는 3상의 교류 값을 일정한 직류 값으로 변환하여 해석하고, 유효전력 및 무효전력이 상호 독립적으로 제어하기 위해 필요하며, 좌표변환의 행렬방법과 전체전력을 표현하는 수식이 3상의 경우와 d-q-n상의 경우가 동일한 Power Invariance로 적용되는 이유는? 3상 인버터 출력제어를 위해서는 d-q좌표변환을 이용한다. 3상 인버터를 a, b, c 좌표계에서 모델링하면 인버터에 접속되는 인덕턴스 전류, 전압 등이 시간에 따라 교류로 변하므로 동특성 해석 및 제어기 설계가 매우 어렵다. 따라서 d-q좌표계는 3상의 교류 값을 일정한 직류 값으로 변환하여 해석하고, 유효전력 및 무효전력이 상호 독립적으로 제어하기 위해 필요하며, 좌표변환의 행렬방법과 전체전력을 표현하는 수식이 3상의 경우와 d-q-n상의 경우가 동일한 Power Invariance로 적용된다.
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