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PSCAD/EMTDC를 이용한 태양광발전의 상세 모델링에 관한 연구
The Detailed Modeling for PV System Based on the PSCAD/EMTDC 원문보기

한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부, 2012 May 25, 2012년, pp.461 - 465  

유경상 (한국기술교육대학교) ,  노대석 (한국기술교육대학교) ,  김찬혁 (한국전기산업연구원) ,  왕용필 (한국전기산업연구원)

초록
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본 논문에서는 태양광발전의 3상 계통연계형 인버터를 모델링하기 위하여, d-q좌표변환을 통한 상태방정식을 유도하고, 전류제어 알고리즘과 Sinusoidal PWM방식의 이론적 알고리즘 제시하였다. 이를 바탕으로 배전계통의 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 태양광발전의 모델링을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과와 이론적인 수치해석과의 비교, 분석을 통하여 본 연구에서 제시한 모델링의 유효성을 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 유효전력의 출력을 최대한 향상 시키고, 요즘 중요한 이슈로 떠오르고 있는 무효전력도 제어할 수 있는 계통연계형 인버터를 모델링 하였다. 이를 위해서는 PV모델링의 이론적 배경인 d-q좌표변환과 전류제어 알고리즘, Sinusoidal PWM에 관한 이론적 배경과 관련 수식의 이해가 필수적이다.

가설 설정

  • 3가지 Case로 모의를 가정하였으며, 각각에서 태양광발전의 유효전력은 식 (11)의 계산식을 통해 계산된다. 여기서 Vsq는 그림 11에서 보는 봐와 같이 계통의 3상 전압을 d-q변환에 의해 나온 Vq값으로 그 산출식은 식 (12)과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양광이나 풍력 같은 분산전원이 계통에 연계될 때 발생할 수 있는 문제는? 2011년 발생한 일본의 원전사태로 인한 환경문제와 국내에서 발생한 순환 정전 사태로 인해 대규모 분산전원 도입의 필요성이 더욱더 부각되고 있다. 그러나 태양광이나 풍력 같은 분산전원이 계통에 연계될 때 전압, 주파수, 위상 등이 맞지 않을 경우 계통 운영상 문제점이 발생 될 수 있어, 이에 따른 영향을 분석하기 위해서 계통연계형 인버터의 모델링이 중요하다.
본 논문에서 PSCAD/EMTDC를 이용하여 PV모델링을 수행하고, 시뮬레이션 결과와 이론적인 수치해석을 비교/분석하여 다음과 같이 제안한 PV 모델링의 유효성을 확인을 통해 얻은 결과는? (1) 모델링된 계통연계형 인버터는 기존의 모델링이 갖고 있던 출력의 약 7배인 400[kw]까지 출력을 향상시켰다. (2) 유효전력 뿐만 아니라 무효전력 또한 제어가 가능함을 확인할 수 있었으며, 개선된 모델링을 배전계통에 적용할 경우 보다 정확한 시뮬레이션을 수행할 수 있을 것이라 기대된다.
대규모 분산전원 도입의 필요성은 어떤 사건으로 인해 더욱 부각되었는가? 2011년 발생한 일본의 원전사태로 인한 환경문제와 국내에서 발생한 순환 정전 사태로 인해 대규모 분산전원 도입의 필요성이 더욱더 부각되고 있다. 그러나 태양광이나 풍력 같은 분산전원이 계통에 연계될 때 전압, 주파수, 위상 등이 맞지 않을 경우 계통 운영상 문제점이 발생 될 수 있어, 이에 따른 영향을 분석하기 위해서 계통연계형 인버터의 모델링이 중요하다.
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