초록 ▼

핵심기술
100 kWh급 SFES 시스템용 전동 발전기 설계/제작/운영기술
최종목표
○ 100 kWh급 SFES 시스템 용 구동기술 개발
- 저손실 전동발전기 설계/제작기술 개발
- 저손실 계통연계형 전력변환기 개발
개발내용 및 결과
세계 최초로 모터 고정자의 권선과 코어 냉각을 절연유 순환방식을 이용하는 직접냉각방식의 100 kWh급 SFES 시스템 용 영구 자석형 동기모터를 개발완료
- 350kW 용량이면서 idling상태에서 회전손실을 최소화 할 수 있는 슬롯이 없는 형태의 초고속 영

핵심기술
100 kWh급 SFES 시스템용 전동 발전기 설계/제작/운영기술
최종목표
○ 100 kWh급 SFES 시스템 용 구동기술 개발
- 저손실 전동발전기 설계/제작기술 개발
- 저손실 계통연계형 전력변환기 개발
개발내용 및 결과
세계 최초로 모터 고정자의 권선과 코어 냉각을 절연유 순환방식을 이용하는 직접냉각방식의 100 kWh급 SFES 시스템 용 영구 자석형 동기모터를 개발완료
- 350kW 용량이면서 idling상태에서 회전손실을 최소화 할 수 있는 슬롯이 없는 형태의 초고속 영구자석형 동기모터를 개발.
- 인덕턴스가 적은 350kW 영구자석형 동기모터에서 초기 six-step구동 및 정현구동이 과전류 발생 없이 구동완료.
- 고속에서 700V dc-link 전압의 흔들림이 없었고 입력전류의 불안정 흔들림 현상이 없도록 인버터의 튜닝이 완료.
- 6400rpm까지 급속 충전 시 전압 및 입력전류의 흔들림이 전혀 없었고 이 속도에서 선간전압 850V에서 급속 방전이 성공적으로 이루어졌다.
기술개발배경
○ 지속적인 전력사용량의 증가 및 전력예비율의 감소
○ 신재생 에너지 보급을 위한 급속충방전이 가능한 전력저장매체 필요
핵심개발기술의 의의
○ 신뢰성 있는 전동/발전기 설계/제작 기술 구축
○ 초전도 플라이휠 시스템의 상용화를 위한 기반기술 구축
적용분야
○ 초전도 플라이휠 에너지 저장장치(SFES)에 활용
- 전력회사 : 스마트 그리드, 마이크로 그리드, 풍력, 태양광 분산형 전원 저장 및 부하평준화, UPS
- 반도체 제조회사 : 고품질 전력 제공
○ 철도의 회생전력
○ 고속전동기 필요 신재생분야

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 5
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 18
• 제 1 장 서론 ... 20
• 제 1 절 기술개발 필요성 ... 20
• 제 2 절 연구개발 완료시 예상되는 파급효과 ... 21
• 1. 국내.외 관련 기술의 현황 ... 21
• 제 3 절 활용방안 ... 23
• 제 2 장 연구개발의 내용 및 방법 ... 24
• 제 1 절 최종목표 및 평가방법 ... 24
• 1. 최종 목표 ... 24
• 2. 정량적 목표 달성 ... 24
• 제 2 절 연차별 개발내용 및 달성여부 ... 25
• 제 3 장 결과 ... 26
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 26
• 1. 전동발전기 회전손실 평가 ... 26
• 2. 전동발전기 코일 고정 및 냉각방법 개선 ... 34
• 3. 10 kWh급 SFES용 전동발전기 제작 및 구동특성 평가 ... 38
• 4. 10 kWh급 SFES 시스템과 조합 운전시험 평가 ... 43
• 5. 전동 발전시스템 평가에 의한 에너지 효율 평가 ... 47
• 6. 10 kWh급 플라이휠용 30 kW 외륜형 전동기 설계 및 제작 ... 49
• 7. 스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched Reluctance Motor : SRM) 설계 및 제작 ... 56
• 8. 500 kW급 대용량 전동발전기 설계 ... 60
• 9. 100 kWh급 플라이휠용 대용량 전동 발전기 설계 기법 검증 ... 62
• 10. 100 kWh급 플라이휠용 전동 발전기 회전 손실 평가 ... 77
• 11. 100 kWh급 플라이휠용 전동/발전 시스템 평가에 의한 에너지 효율 평가 ... 78
• 12. 100 kWh급 플라이휠용 전력변환장치 제작 ... 80
• 13. 100 kWh급 플라이휠용 간접냉각방식 전동/발전기 제작 및 구동특성 평가 ... 93
• 14. 100 kWh급 플라이휠용 직접냉각방식 전동/발전기 제작 및 구동특성 평가 ... 98
• 15. 100 kWh급 플라이휠용 전동/발전기의 시스템 조합시험 및 평가 ... 121
• 16. 100 kWh급 플라이휠용 전동/발전기 입출력 특성에 의한 성능평가 ... 133
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 149
• 1. 연구개발 추진 체계 ... 149
• 2. 연구개발팀 편성도 ... 150
• 제 3 절 시장현황 및 사업화 전망 ... 151
• 제 4 장 결론 ... 152
• 부록 ... 154
• A. 100 kWh급 SFES용 대용량 고속 전동/ 발전기의 설계 및 동특성 평가 ... 154
• B. 100kWh급 SFES의 기동 모터 정.구동 시 회전 손실 해석 ... 207
• C. 100 kWh급 초전도 플라이휠 에너지 저장용 전력변환기 설계 ... 255