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스위칭 소자의 전류용량과 순환전류를 고려한 향상된 MMC-HVDC 제어기법
Enhanced Control Method for MMC-HVDC Switching Device Current Capacity and Circulating Current 원문보기

대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회, 2015 July 15, 2015년, pp.266 - 267  

김춘성 (전남대학교) ,  문지우 (한국전기연구원) ,  강대욱 (한국전기연구원) ,  박정우 (한국전기연구원) ,  박성준 (전남대학교)

초록
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본 논문에서는 MMC-HVDC에서 스위칭 디바이스의 전류용량을 고려하면서 순환전류를 제어할 수 있는 새로운 제어기법을 제안한다. 불평형 전압 조건에서 유효전력과 무효전력에는 기본 주파수의 두 배에 해당하는 주파수 성분이 포함된다. 따라서 유효전력 제거를 위해 역상분 전류를 주입하되, 기존의 $I_{dc}/3$가 아닌 각 암의 유효전력을 계산하여 지령치를 인가하는 새로운 방식의 제어기법을 제안한다. 제안한 기법은 PSCAD/EMTDC를 이용한 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • /3이 아닌 다른 크기를 가진다. 따라서 본 논문에서는 각 상에 파워를 계산하여, 그에 해당하는 지령치를 따로 인가함으로서 기존의 방식에 비하여 순환전류를 제거하는데 효과적으로 구성되어 있다. 제안한 순환전류 제어기는 정상분, 역상분, 영상분의 분리 없이 동시에 제거하기 위하여 3개의 PR제어기로 구성하였다.
  • [1] 하지만 이 제어 기법은 블평형 조건에서 각 Arm의 유효전력이 다른 상황에서 동일한 지령치를 인가함으로서 AC측의 역상분 전류를 주입하여 순환전류를 제어하더라도 완전히 제거하지 못한다는 단점을 지닌다. 따라서 본 논문에서는 불평형 전압 발생 시 역상분 전류를 주입하면서 최적의 유효전력을 출력할 수 있는 새로운 전류제한 기법을 제안한다. 제안된 방법은 PSCAD/EMTDC를 이용한 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
  • 하지만 인덕터의 손실이 고려된 (10)의 방법으로는 계산하기 복잡하고, 전류제한을 사용함에 정확한 값을 계산함에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 역상분 전류의 지령치와 인덕터의 손실을 포함한 내부적인 손실을 고려할 필요 없이 스위칭 소자의 정격 내에서 최고 출력을 확보할 수 있는 제어기법을 제안한다. 역상분 전류의 크기는 전압의 불평형 정도에 의해 정해지기 때문에 정상분 전류의 크기를 줄이고 역상분 전류의 크기를 증가하도록 제어하면 시스템을 리플 없이 안정적으로 제어할 수 있다.
  • 본 논문은 스위칭 소자의 전류 용량을 고려하면서 순환전류를 제거할 수 있는 제어기법을 제안하였다. 첫째, MMC를 운용함에 있어 전류의 허용범위 내에서 운전이 가능하도록 전류를 제안하는 기법을 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CSC-HVDC 컨버터의 단점은? HVDC 송전 시스템에서는 크게 전류원 컨버터(Line-commutated Current Source Converter; LCCSC)와 전압원 컨버터(Self-commutated Voltage Source Converter; VSC)의 두 가지 기술이 사용된다. CSC-HVDC 컨버터는 출력단의 리플이 심하고 무효전력의 제어가 힘들다는 단점으로 인해 독립적으로 유,무효 전력의 제어가 가능한 VSC-HVDC에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 특히 2002년 독일의 R.
HVDC 송전 시스템에서 사용되는 기술은? HVDC 기술에 대한 연구는 1940년 초반부터 이루어 졌고, 1954년 스위덴 본토와 고트랜드 섬을 연결하는 20MW급 전류형 HVDC 시스템이 처음으로 상용화에 성공하면서 많은 연구가 이루어져 왔다. HVDC 송전 시스템에서는 크게 전류원 컨버터(Line-commutated Current Source Converter; LCCSC)와 전압원 컨버터(Self-commutated Voltage Source Converter; VSC)의 두 가지 기술이 사용된다. CSC-HVDC 컨버터는 출력단의 리플이 심하고 무효전력의 제어가 힘들다는 단점으로 인해 독립적으로 유,무효 전력의 제어가 가능한 VSC-HVDC에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
스위칭 소자의 전류용량으로 스위치에 흐르는 전류를 제한하는 기법의 단점은? 이때 제어의 실패로 인한 스위칭 소자의 손상을 막고 안정적인 제어를 위해 스위칭 소자의 전류용량으로 스위치에 흐르는 전류를 제한하는 기법이 소개되고 있다.[1] 하지만 이 제어 기법은 블평형 조건에서 각 Arm의 유효전력이 다른 상황에서 동일한 지령치를 인가함으로서 AC측의 역상분 전류를 주입하여 순환전류를 제어하더라도 완전히 제거하지 못한다는 단점을 지닌다. 따라서 본 논문에서는 불평형 전압 발생 시 역상분 전류를 주입하면서 최적의 유효전력을 출력할 수 있는 새로운 전류제한 기법을 제안한다.
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