초록 ▼

신재생에너지원인 태양광 발전시스템이 급속히 보급되고 있는 시점에서, 계통의 안정도와 계통 운영능력을 향상시키기 위해서는 분사전원의 고장을 진단하거나 미리 예측할 수 있는 기능이 중요하게 요구된다.
본 연구에서는 웨이블렛 변환을 이용한 대단위 태양광 발전 시스템의 고장 진단 기법에 관한 연구를 수행하였다. 연차별 연구 내용은 다음과 같다.
1차년도 : 소형 3KW급 태양광 발전 시스템의 시간-주파수 분석 기술을 이용한 고장 진단 기법 개발
2차년도 : 대단위 태양광 발전 단지 모델링과 고장 진단 알고리즘 개발
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신재생에너지원인 태양광 발전시스템이 급속히 보급되고 있는 시점에서, 계통의 안정도와 계통 운영능력을 향상시키기 위해서는 분사전원의 고장을 진단하거나 미리 예측할 수 있는 기능이 중요하게 요구된다.
본 연구에서는 웨이블렛 변환을 이용한 대단위 태양광 발전 시스템의 고장 진단 기법에 관한 연구를 수행하였다. 연차별 연구 내용은 다음과 같다.
1차년도 : 소형 3KW급 태양광 발전 시스템의 시간-주파수 분석 기술을 이용한 고장 진단 기법 개발
2차년도 : 대단위 태양광 발전 단지 모델링과 고장 진단 알고리즘 개발
3차년도 : 대단위 태양광 발전 모델 시뮬레이터 제작 및 모델 제어 기법 검증
매우 다양한 종류의 분산전원이 계통에 연계되는데, 직류원인 경우 반드시 인버터(PCS)를 통해 계통과 연계되게 된다. PCS는 전력변환 뿐만 아니라, 계통연계 및 보호 기능도 수행하게 된다. 본 연구의 목적은 다양한 종류의 PCS (3KW~ 10KW, 단상/3상)에 모두 적용하여 사용할 수 있는 고장 예측 기법을 신호-주파수 해석 기법의 한 종류인 Wavelet 변환을 이용하여 개발하는 것이다.
1차년도에서는 Wavelet의 이론적인 해석과 실제 Digital 제어기에 적용할 수 있는 DWT(Discrete Wavelet Transform)에 대한 연구와 태양광 인버터(PCS)의 기능과 모델링 기법에 대한 이론적인 연구와 시뮬레이션을 수행하였다. 특히 다양한 종류의 PCS를 수용하기 위해 특정하드웨어를 추가하거나 도입하지 않고, 계통 전원의 전압과 전류만을 이용하여 Wavelet 모델링에 대한 연구를 수행하였다.
2차년도에서는 1차년도의 연구결과를 이용하여 PCS 내부의 하드웨어의 고장 진단 기능을 수행할 수 있는 알고리즘 개발과 이론적인 모델링을 수행하였다. PCS의 가장 일반적인 하드웨어 고장인 IGBT open, short fail 검출 기능과 계통에 유입되는 고조파 성분 추출 기능, DC 전류 유입등과 같은 고장 검출 기능에 대한 DWT의 알고리즘을 개발하였다. 이론을 검증하기 위하여 고성능 DSP 제어기를 사용한 3KW 급의 PCS를 제작하여 실험한 결과 시뮬레이션 결과와 일치함을 확인할 수 있었다.
3차년도에서는 PCS 기능중에서 가장 난해한 단독운전 검출기능을 wavelet으로 수행하는 연구를 수행하였다. 기존에 사용되었던 passive detection이나 active detection에서는 반드시 NDZ (Non Detection Zone)가 존재하여 고장검출을 못하는 경우가 발생되었다. 기존 방식에서는 NDZ의 크기를 줄이기 위해서 다양한 기법들이 개발되었지만 근본적으로는 NDZ를 완전히 없애지는 못하였다. Qf=1.5 인 단독운전 시험시스템을 구축하여 시험한 결과, wavelet을 이용한 단독운전 검출 알고리즘은 기존의 방식에서 얻어내지 못했던 우수한 결과를 얻을 수 있었다.
3년동안의 기본연구를 통해 얻어낸 결과는, 실제 산업체에서 사용이 가능하며, 특허와 논문으로서 본 연구의 우수성을 입증할 수 있다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• III. 연구성과 ... 8