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[국내논문] 1.8MW급 ESS용 배터리 충방전기 개발
Development of 1.8MW-class Battery Charger & Discharger for ESS 원문보기

전력전자학회 2013년도 추계학술대회 논문집, 2013 Nov. 15, 2013년, pp.184 - 185  

김영우 (다원시스) ,  이창희 (다원시스)

초록
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본 논문은 1.8MW 급 ESS용 배터리 충방전기 개발에 관한 논문이다. 제안된 회로의 구성은 삼상 교류 입력을 받아 DC 1150V로 변환시키는 3상 AC/DC 컨버터부와 배터리를 충전과 방전시키는 buck-boost 컨버터부로 구성된다. 출력은 최대 900V, 2000A 이며 C/C, C/V, C/P 모드로 제어된다. 3상 AC/DC 컨버터는 역률을 개선하고, 입력 고조파를 저감시킬 수 있으며, 계통으로 회생이 가능하다는 장점이 있다. 시뮬레이션 및 실험을 통하여 배터리 충방전기의 성능을 검증하였으며, 실제 시스템에 적용하여 충전 및 방전 시험을 완료하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문에서는 IGBT를 이용한 3상 전압형 AC/DC PWM 컨버터를 적용하여 충전 시에는 계통의 입력전압과 전류를 동상으로 제어하고 계통으로 회생 시에는 역상으로 제어하여 역률 및 고조파를 개선하였다.[2]
  • 또한 순환전류를 방지하기 위하여 3상 전압형 컨버터의 입력측은 변압기를 사용하여 각각의 전원을 분리하였다.
  • AC/DC 컨버터는 옵셋전압 방식에 의한 SPWM 변조기법을 사용하였고, 3상 d-q 변환과 PLL(Phase Locked Loop)을 통하여 계통전압의 위상을 정확히 추정하여 동기회전 좌표계의 d축 무효성분 전류를 0 이도록 제어함으로써 역률을 1로 하고, q축 유효성분 전류를 제어하여 AC/DC 컨버터의 출력전압을 원하는 값으로 제어하였다.
  • 이러한 대용량 전원장치를 시험하기 위해서는 소모되는 전력이 매우 크며 사용되는 부하장치의 제작도 불가피하다. 이에 시스템을 2단 병렬구조로 설계하여 상단의 유닛은 충전모드로 동작하고 하단의 유닛은 계통회생모드로 동작하는 시험방식을 채택하였다.
  • AC/DC 컨버터는 DC Link를 설정된 전압으로 유지하며, 상부의 buck 컨버터가 정격전압을 오픈루프로 출력하면 하부의 boost 컨버터가 정격전류로 제어하는 방식으로 동작하여 정격에서의 시험이 가능하도록 하였다. 이때 상하부의 출력전압과 전류는 900V/+1000A, 900V/-1000A 이며, 변압기 1차측의 입력전류는 0 에 가깝다.
  • 본 논문에서는 3상 AC/DC 컨버터와 buck-boost 컨버터를 적용한 1.8MW 급 ESS용 배터리 충방전기를 설계하여 유효전류와 무효전류를 독립적으로 제어함으로써 입력단의 고조파 및 역률문제를 개선하였으며, 대용량 배터리의 충,방전 특성 및 계통으로의 회생성능을 확인하였다. 또한, 별도의 부하와 전력소모 없이 정격시험을 하는 방안 및 알고리즘을 제시하였고, 그 성능을 검증하였다.
  • 8MW 급 ESS용 배터리 충방전기를 설계하여 유효전류와 무효전류를 독립적으로 제어함으로써 입력단의 고조파 및 역률문제를 개선하였으며, 대용량 배터리의 충,방전 특성 및 계통으로의 회생성능을 확인하였다. 또한, 별도의 부하와 전력소모 없이 정격시험을 하는 방안 및 알고리즘을 제시하였고, 그 성능을 검증하였다.
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