보고서 정보
주관연구기관 |
한양대학교 HanYang University |
연구책임자 |
윤영두
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-05 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800005615 |
과제고유번호 |
1711036077 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-05-05
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키워드 |
스마트 그리드.단권변압기.전력 조류 제어.무효 전력 보상.원가 절감형.전력변환기기.Smart grid.UPFC.FACTS.Autotransformer.Power flow control.Reactive power compensation.Low cost.Power converter.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800005615 |
초록
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연구의 목적 및 내용
지능형 전력망을 구성하기 위하여, 전력 조류 제어가 가능한 UPFC가 필요하다. 하지만, 기존의 UPFC는 높은 제작 비용과 넓은 설치 공간이 필요하다는 단점으로 인해, 실제 전력 시스템에서 활용도가 낮다. 본 연구는 기존 UPFC의 기능이 가능하면서, UPFC 기기의 제작 비용과 설치 공간을 절감할 수 있는 새로운 토폴로지의 UPFC를 개발하는 것을 목표로 한다. 그 특징은 다음과 같다.
. 단권 변압기 구조를 UPFC에 적용하여, UPFC에 하나의 변압기만을 사용함으로서, 제작 비용 및 설
연구의 목적 및 내용
지능형 전력망을 구성하기 위하여, 전력 조류 제어가 가능한 UPFC가 필요하다. 하지만, 기존의 UPFC는 높은 제작 비용과 넓은 설치 공간이 필요하다는 단점으로 인해, 실제 전력 시스템에서 활용도가 낮다. 본 연구는 기존 UPFC의 기능이 가능하면서, UPFC 기기의 제작 비용과 설치 공간을 절감할 수 있는 새로운 토폴로지의 UPFC를 개발하는 것을 목표로 한다. 그 특징은 다음과 같다.
. 단권 변압기 구조를 UPFC에 적용하여, UPFC에 하나의 변압기만을 사용함으로서, 제작 비용 및 설치 공간을 절감
. 기존 UPFC의 기능인 전력 조류 제어 및 무효 전력 제어 가능
연차별로 3가지 토폴로지에 대해 순차적으로 연구를 진행하였다.
1차년도에는 단권 변압기 구조를 적용한 3상 입력 UPFC에 대한 연구를 수행하였고, 2차년도에는 3상 입력 대신 단상 입력 UPFC에 대한 연구를 수행하였다. 최종해인 3차년도에는 UPFC의 입력단을 다이오드 브릿지로 바꾸어, 그 특성을 파악하였다.
연구결과
연차별로 3가지 토폴로지에 대해 순차적으로 연구를 진행하였으며, 최종적으로 3차년도에 제안한 토폴로지의 성능 대비 원가 절감 및 설치 공간 저감 특성이 뛰어남.
1차년도에는 일반적인 제어 알고리즘을 적용하기 위해, 3상 입력 UPFC를 연구하였다. 3상 전력변환기기에서 개발된 알고리즘들을 적용하여, 제안된 토폴로지의 독창성에도 불구하고, UPFC의 제어가 가능하였다. 전력 조류 제어 및 무효 전력 보상이 가능함을 확인하였다.
2차년도에는 제안된 시스템의 입력을 3상에서 단상으로 바꾸었다. 이를 통해, 변압기 구조 및 전력변환장치의 구조가 간단해졌다. 전력변환기기의 제작 특성이 향상된 반면에, DC 전압 제어에 부가적인 노력이 필요하다. 하지만, 부가적인 비용 없이 제어 기법으로 대처가 가능하다.
3차년도에는 제안된 시스템의 입력을 단상 하프 브릿지에서, 단상 다이오드 브릿지로 바꾸었다. 이를 통해, 전력변환장치가 토폴로지 및 제어가 간단해졌다. 제어 기법 및 제작 비용이 저하되지만, 성능 저하는 크지 않은 것으로 나타났다.
연구결과의 활용계획
현재, 프로토 타입의 실험이 진행된 상태이다. 시스템 설계 기법과 전체적인 알고리즘에 대한 검증이 완료되었다. 하지만, 실제 시스템에 맞는 전압, 전류 용량의 시스템에 대한 검증은 추가적인 많은 연구가 필요하다. 특히, 절연에 대한 검증이 필요하다.
이는 학교에서 진행하기 어려운 부분이다. 해당 분야에 제품을 만들고 있는 업체와 협업하여, 전력변환기기 제품으로 만들고자 한다. 추가적인 연구가 필요하다.
또한, 국내, 국외 특허에 많은 시간이 소요되면서, 연구 결과에 대한 논문이 부족하다. 정리해서 논문을 작성할 계획이다.
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
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Purpose&contents
In order to construct an intelligent power grid, a UPFC is needed to control the power flow. However, the conventional UPFC systems are underutilized in the real power system due to the need for high production costs and widespread installation areas. The study aims to develop a
Purpose&contents
In order to construct an intelligent power grid, a UPFC is needed to control the power flow. However, the conventional UPFC systems are underutilized in the real power system due to the need for high production costs and widespread installation areas. The study aims to develop a new topology for the new topology, which can reduce the cost and installation space of the UPFC systems, maintaining the capabilities of the conventional UPFCs. The features are as follows.
. Apply a autotransformer structure to UPFC to reduce production costs and installation spaces
. Capability of power flow control and reactive power control Researches for three topologies were conducted sequentially for three years.
Result
Three topologies were studied for three years. The topology of the third year shows the best results in the view point of cost and installation space savings.
In the first year, UPFC topology with three-phase input was studied . By applying algorithms developed from the 3-phase power conversion device, the control of the proposed topology was possible despite the originality of the proposed topology.It is confirmed that the power flow control and reactive power compensation are possible.
In the second year, the proposed system was switched from three phases to single phase input. Thus, the structure of the transformer structure and the power converter has become simpler. While the production characteristics of the power conversion equipment are improved, additional efforts are needed for DC voltage control. However, it is possible with control techniques at no additional cost.
In the third year, the input of the proposed system was switched from a single half bridge to a single-phase diode bridge. The power converster was simplified in the viewpoint of topology and control. Control techniques and production costs are reduced, but performance degradation is not significant.
Expected Contribution
Currently, the verifications for a prototype of the proposed topology were performed. System design techniques and overall control algorithms has been studied. However, manufacturing for the real system requires a further study. In particular, verification of insulation is required.
This is a difficult part for universities. In collaboration with companies that manufatures products in this field, real scale UPFC can be implemented.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 17
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 17
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 18
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 19
- 8. 참고문헌 ... 19
- 9. 연구성과 ... 21
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 21
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 21
- 12. 기타사항 ... 21
- 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 22
- 끝페이지 ... 36
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