초록

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본 논문에서는 태양광 및 리튬 이온 배터리를 에너지원으로 하는 계통 연계 시스템을 효과적으로 구성하기 위해 스위치 손실을 그 기준으로 삼았다. 따라서, 두 가지 종류의 회로구성에 대해 손실 예측 비교를 사용하였다. 전력 반도체의 스위칭 손실 및 도통시 전류, 전압 관계를 모델링 하였고 시물레이션을 이용해 손실 예측을 하였다.

본 논문에서는 태양광 및 리튬 이온 배터리를 에너지원으로 하는 계통 연계 시스템을 효과적으로 구성하기 위해 스위치 손실을 그 기준으로 삼았다. 따라서, 두 가지 종류의 회로구성에 대해 손실 예측 비교를 사용하였다. 전력 반도체의 스위칭 손실 및 도통시 전류, 전압 관계를 모델링 하였고 시물레이션을 이용해 손실 예측을 하였다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 논문에서는 태양광 리튬 이온 에너지 변환 (energy conversion)시스템의 기본 구조 설계 시 변환 효율 (손실)을 주된 고려 사항으로 하는 방법을 제시 하였다. 대체 에너지 및 저장 시스템에서는 효율이 경제성과 직결되는 만큼 가능한 고효율로 설계 하는 것이 중요하다.
• 본 논문에서는, 태양광과 리튬이온 배터리를 이용한 산업용 10kW 급 하이브리드 에너지 변환 시스템을 설계하기 위한 고려 사항들 중 변환 효율에 대해 논 하고자 한다. 두가지의 에너지원을 갖고 있는 시스템 구조에는 다양한 topology적 접근이 가능하므로 선정 기준이 중요하다.

제안 방법

• 스위칭 손실은, 특히 hard switching converter에서 스위칭 디바이스의 turn on/turn off시에 흐르는 전류와 blocking 전압, 그리고 스위칭 과정을 delay 시키는 switch parasitic capacitance의해 결정된다. IGBT device에서 turn off 시의 current tailing 현상을 포함하는 turn off energy loss, turn on 시의 energy loss 그리고 diode소자의 reverse recovery losses를 고려하며, diode turn on 손실은 무시하여^{[3], [4]} lookup table화 하였다.
• 본 장에서는, 전력변환 시스템 구조를 선정하기 위한 고려사항들에 대해 분석하였다.

이론/모형

• 또한 switching device에서 conduction loss는 datasheet의 전류, 전압 곡선으로부터 parameter를 추출하기 위해 정격 동작 점에서 선형적으로 모델을 하여 Simulink switch device모델에 이식하였다. 스위칭 디바이스로는 Infineon 사의 FS50R12KT4_B15 (인버터용) 및 FF50R12RT4(dc/dc컨버터용)를 사용 하여 Simulation 동안 손실을 실시간으로 구하게 되고 정상상태에서의 switch device손실 결과는 아래 그림 3에 나타나있다.
• 하이브리드 전력 변환기 (hybrid power conversion system, hybrid PCS)의 기본적인 회로 선정을 위한 방법으로 효율 예측을 기준으로 이용하였다. 그림 2은 스위칭 에너지 손실(switching loss)예측^[1],[2]을 설명하기 위한 block diagram이다.

성능/효과

• 위 결과로 볼 때 TYPE A가 효율 면에서 더 우수하다.

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