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제안 방법
- 그 중에서 플로우 배터리는 시간과 관계 없이 언제든 사용 가능하다는 점과 더불어 액상 수조의 크기만 늘리면 저장 전력이 쉽게 늘어난다는 점에서 큰 이점을 가지고 있으며 다른 신재생 에너지원들의 설치 비용과 비교하였을 때 저렴하여 섬이나 혹은 산간지역 등, 전력이 끊겼을 때 충분한 전력 수급이 어려운 지역을 중심으로 플로우 배터리 시스템이 확산되고 있다.[1][2] 본 논문에서는 계통 연계형 PCS로 인버터 및 컨버터를 설계하여 플로우 배터리의 전압 특성 및 전류 특성을 고려한 전류 제어기와 Feedback 제어기를 설계 하였고 실제 배터리와 연동 실험하여 구현된 제어기를 실증하였다.
- 신재생 에너지 중에서도 플로우 배터리 시스템의 확립은 다가오는 에너지 고갈 시대에 필수 불가결한 선택이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 Zn Br 플로우 배터리와 계통을 연계하여 계통과 연계가 되었을 시에는 플로우 배터리를 충전하는 시스템을, 계통이 끊겼을 때에는 부하로 전력을 공급하는 시스템을 interleaved converter와 full bridge inverter를 이용하여 실험을 진행하였고 실제 제어하는 대로 동작하는 것을 실증하였다. 더불어 제안된 시스템의 컨버터 효율을 측정하였을 때 충전과 방전의 효율은 거의 비슷하였으며 고효율을 보였다.
- 계통의 전압은 220V rms 이고 인버터를 통하여 승압되어 DC Link단의 전압을 400V로 유지 시켜 준다. 인버터를 뒷 단의 DC Link단의 전압은 interleaved converter를 통하여 듀티비에 따라 전압을 변동하였고 플로우 배터리의 전압은 200V에서 100V 까지의 전압 변동 폭을 제한 하여 충전, 방전 실험을 진행하였다.
- 플로우 배터리의 전력 용량에 따라 충전의 과정 혹은 방전의 실험을 진행한다. 계통의 전압은 220V rms 이고 인버터를 통하여 승압되어 DC Link단의 전압을 400V로 유지 시켜 준다.
- 플로우 배터리의 충전, 방전 전력 흐름도에 맞게 전류가 흐를 수 있도록 PI 제어기와 Feedforward 제어기를 적용하여 실험을 진행하였다. 그림 4 (a)는 플로우 배터리 충전시의 전류 흐름을 나타낸 실험결과 그래프이며 4 (b)는 플로우 배터리 방전시의 컨버터 전류 흐름을 나타낸 실험결과 그래프이다.
대상 데이터
- 플로우 배터리 시스템은 Zn Br 플로우 배터리가 사용 되었으며 DC DC 컨버터에는 리플을 저감하여 효율을 높일 수 있는 회로인 Interleaved Boost Converter 회로가 이용 되었으며 인버터에는 Full Bridge 회로가 이용되었다. 제어 MCU는 TMS320F28335가 사용 되었다. 전체 시스템의 회로도는 그림 1과 같고, 충전의 과정에 해당 하는 회로의 전력 흐름은 그림 2 (a)와 같으며 방전의 과정에 해당하는 회로의 전력 흐름은 그림 2 (b)와 같다.
이론/모형
- Zinc Bromine 플로우 배터리 시스템은 플로우 배터리와 이에 연결된 컨버터, 그리고 컨버터의 출력단에 연결된 인버터로 구성되어 있다. 플로우 배터리 시스템은 Zn Br 플로우 배터리가 사용 되었으며 DC DC 컨버터에는 리플을 저감하여 효율을 높일 수 있는 회로인 Interleaved Boost Converter 회로가 이용 되었으며 인버터에는 Full Bridge 회로가 이용되었다. 제어 MCU는 TMS320F28335가 사용 되었다.
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