초록 ▼

유럽에서는 2020년까지 신재생에너지원에서 생산된 전기 비율을 20%까지 올리기 위하여 그동안 육지와 연근해 에너지원을 개발하는 기술개발에 주력하였고, 2010년 이후 부터는 수백에서 수천 km 멀리 떨어진 에너지원(해상 풍력 발전단지, 태양광발전)도 개발할 수 있는 기술개발에 주력하고 있음.
이러한 기술이 완성되면 도시와 도시 사이에서의 전력계통 연계, 국가와 국가 사이에서의 전력 계통 연계, 그리고 대륙과 대륙 사이에서의 전력계통 연계가 가능하여, 모든 지역에서 필요한 전력을 각각 모두 생산할 필요 없이, 에너지 수급을 조

유럽에서는 2020년까지 신재생에너지원에서 생산된 전기 비율을 20%까지 올리기 위하여 그동안 육지와 연근해 에너지원을 개발하는 기술개발에 주력하였고, 2010년 이후 부터는 수백에서 수천 km 멀리 떨어진 에너지원(해상 풍력 발전단지, 태양광발전)도 개발할 수 있는 기술개발에 주력하고 있음.
이러한 기술이 완성되면 도시와 도시 사이에서의 전력계통 연계, 국가와 국가 사이에서의 전력 계통 연계, 그리고 대륙과 대륙 사이에서의 전력계통 연계가 가능하여, 모든 지역에서 필요한 전력을 각각 모두 생산할 필요 없이, 에너지 수급을 조절하는 것만으로도 전력계통을 안정화할 수 있는 장점을 가질 수 있어 원거리 대용량 전력 송전과 연계기술 개발에 주력하고 있는데, 이를 현실적으로 해결할 수 있는 기술이 고압직류(HVDC) 송전 기술 임.
본 과제에서는 고압직류 송전 기술 중 신재생에너지원과 연계 기능이 탁월하고, 멀티터미널 구조를 갖는 미래형 전력계통망을 구축할 수 있는 전압형 HVDC 송전시스템을 개발하고자 하며, 연구원의 고유 역할을 고려하여 제품개발 보다는 병목기술로 파악된 요소기술을 개발하는데 주력하는 것이 목표 임.
1단계에서는 모듈형 멀티레벨 컨버터를 설계하는 기술, 모듈형 멀티레벨 컨버터 제어기술, 그리고 실시간 시뮬레이터 구축기술을 개발하는 기술에 주력하였음.

Abstract ▼

Ⅱ. Objects and Necessities of the Study
To increase the proportion of electricity generated from renewable energy sources by 20% by 2020, many European countries have developed energy sources distributed in the terrestrial and coastal. Now, many researches are underway to develop the energy (offs

Ⅱ. Objects and Necessities of the Study
To increase the proportion of electricity generated from renewable energy sources by 20% by 2020, many European countries have developed energy sources distributed in the terrestrial and coastal. Now, many researches are underway to develop the energy (offshore wind, solar) located away thousands of km.
Furthermore, after installing the solar power plants or wind power plants in Africa, the HVDC Research is underway to bring to Europe.
Voltage-type HVDC market at a maximum installed capacity point of view is updated every year. From 37GW in 2010, growth in 2015 is expected to 51GW. and also the market is annually expected to grow by 22%.
Because grid connection from the wind power plants or solar power plants is easy, and a multi-terminal structure is possible, HVDC transmission system with Modular multi-level Converter is selected in this project.
By building up in series 2-level converter with the low-voltage withstand voltage specification, HVDC transmission system with Modular multi-level Converter is to ensure a high voltage. For this reason, this system has a new problem that did not occur in the conventional Current-Source type HVDC system.
To overcome this problem, a high-speed communication technology, a valve based distributed control technique, synchronization technique, circular current suppression technique, and LVRT technology are chosen as a technique that should be developed.
The development is divided into three steps, the first this step was aimed at developing a key control algorithm and real time simulator.
Many methods and Techniques such as a valve based current controller, circulating-current suppression method, advanced PWM method for MMC-type HVDC, communication IP design method for Gigabit Ethernet, energy harvesting method for self power, assessment device for SM, and a real time simulator for MMC-type HVDC are developed during this period.
Feasibility tests of the proposed algorithm and method are at first verified using PSCAD, also Validity of the real-time simulator was evaluated by using the RTDS and OPAL-RT. and then we developed a prototype 2MW MMC-HVDC to experimentally verified.
Individual experiments about the 2MW MMC-type HVDC have been completed to date, and Comprehensive tests are expected to take place in the second step.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 18
• 목차 ... 20
• CONTENTS ... 23
• 제 1 장 연구개발 과제의 개요 ... 26
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 40
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 53
• 제 1 절 MMC-HVDC용 토폴로지 분석 ... 53
• 1. 하프브릿지 형태의 서브모듈을 갖는 MMC-HVDC ... 53
• 2. 풀브릿지 형태의 서브모듈을 갖는 MMC-HVDC ... 54
• 3. CDSM 서브모듈을 갖는 MMC-HVDC ... 55
• 4. 하이브리드 형태의 서브모듈을 갖는 MMC-HVDC ... 57
• 5. 서브모듈 비교 및 선정된 서브모듈 유형 ... 58
• 제 2 절 MMC-HVDC 제어 알고리즘 개발 ... 60
• 1. 모듈형 멀티레벨 컨버터의 밸브전압 기준치 생성방법 ... 60
• 2. 밸브 기반 제어를 위한 전류제어기 개발 ... 69
• 3. 백스테핑 방법을 적용한 밸브전류 제어기 개발 ... 73
• 4. 추정기를 갖는 밸브전류 제어기 개발 ... 85
• 5. 모듈형 멀티레벨 컨버터 제어 특성 검증 ... 91
• 제 3 절 MMC-HVDC용 PWM 기술개발 ... 96
• 1. Carrier-based PSPWM with Sorting Algorithm for MMC-HVDC ... 96
• 2. Carrier-based PDPWM with Sorting Algorithm for MMC-HVDC ... 109
• 3. 시뮬레이션 및 고찰 ... 112
• 4. PSPWM and CRPWM without Sorting Algorithm for MMC-HVDC ... 114
• 5. 레벨에 따른 PWM 제어 주기 분석 ... 125
• 제 4 절 MMC-HVDC용 네트워크 개발 ... 136
• 1. HVDC 네트워크 Prototype ... 136
• 2. 이더넷통신 기반 계층형 네트워크 설계 ... 137
• 3. 이더넷 스위치 연결도 ... 140
• 4. 운전제어 시퀀스 개발 ... 141
• 제 5 절 Self Power Board 개발 ... 147
• 1. Topology ... 148
• 2. 사양설계 ... 150
• 3. Self Power Board 개발 ... 151
• 제 6 절 서브모듈 평가장치 개발 ... 157
• 1. Topology ... 157
• 2. 서브모듈 평가장치 개발 ... 163
• 제 7 절 MMC-HVDC용 실시간 시뮬레이터 개발 ... 167
• 1. OPAL-RT를 이용한 실시간 시뮬레이터 개발 ... 167
• 2. RTDS를 이용한 실시간 시뮬레이터 개발 ... 178
• 제 8 절 2MW MMC-HVDC 시제품 개발 ... 188
• 1. 2MW MMC-HVDC 설계 ... 188
• 2. 서브모듈 개발 ... 190
• 3. 밸브 개발 ... 210
• 4. 계통연계형 MMC-HVDC 송전시스템 구축 ... 229
• 5. 2MW MMC-HVDC 시제품 self Test 결과 ... 247
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 262
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 264
• 제 6 장 참고문헌 ... 265
• 끝페이지 ... 268