초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목적은 모델 기반 예측 전류제어(Model Predictive Current Control, MPCC)를 이용하여, 전기 자동차 충전기의 정류부 전력 변환 컨버터가 계통 왜곡시에도 동작 성능을 보장할 수 있는 제어법을 개발하고 구현하는 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 기존의 예측제어 방식을 개선 활용하여 전류제어 성능과 효율 개선을 모두 확보할 수 있는 비용함수를 도출하고, 이를 전기 자동차 충전시스템의 정류부(PFC 컨버터)에 적용 및 구현하여 그 실효성을 검증하였다. 개발된 제어방식을 이용한다면,

□ 연구개요
본 연구의 목적은 모델 기반 예측 전류제어(Model Predictive Current Control, MPCC)를 이용하여, 전기 자동차 충전기의 정류부 전력 변환 컨버터가 계통 왜곡시에도 동작 성능을 보장할 수 있는 제어법을 개발하고 구현하는 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 기존의 예측제어 방식을 개선 활용하여 전류제어 성능과 효율 개선을 모두 확보할 수 있는 비용함수를 도출하고, 이를 전기 자동차 충전시스템의 정류부(PFC 컨버터)에 적용 및 구현하여 그 실효성을 검증하였다. 개발된 제어방식을 이용한다면, 충전시스템은 기존 시스템에 대비하여 계통전압 왜곡에 대하여 강건한 전류제어 특성을 지니며, 속응성 및 고효율, 전력밀도 확보 또한 가능하여 여러 가지 전력 변환 어플리케이션의 정류회로로 활용할 수 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표
본 과제의 목표는 신재생에너지를 포함한 마이크로 그리드 내의 전력변환장치의 모델 기반 제어 및 계통의 안정성 확보에 기여하기 위해 PFC 컨버터의 고효율 모델 기반 예측 제어기법 개발 및 검증하는 것이다.
연구 결과 :
1. 요소기술 개발 :
계통전압 왜곡 시에도 정현파 전류제어가 가능한 PFC 컨버터의 고효율 모델 기반 예측 제어기법을 성공적으로 개발하였으며, 이 기법은 계통의 변동에 유연하게 대응하여 안정적인 전력 변환을 가능하게 한다.　
2. 요소기술 확장 및 검증 :
PFC 컨버터의 모델 기반 예측 제어기법을 구현하고 효율 개선이 되는 원리를 정립하였다. 그리고 여기에 더해 전류 리플을 줄이기 위한 가변주파수 기반 인터리브드 기법을 제안하였다. 제안한 방식을 통하여 효율 개선 및 전류 리플 저감을 동시에 달성할 수 있다. 따라서 기존방식들에 비하여 활용 가능성이 높다.
연구 성과
본 연구 과제 수행을 통하여 당초 계획한 연구 목표를 모두 달성하였으며, 정량적 성과에 포함되어 있지 않던 논문 및 특허 실적 (SCI 논문 3건 게재, 특허 1건 출원 및 등록) 또한 초과 달성하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 개발된 모델 기반 예측전류 제어 기술은 전기 자동차 충전기의 정류부 전력 변환 컨버터가 계통 왜곡 시에도 효율적으로 동작할 수 있는 제어 방법을 제공한다. 이러한 기술을 활용한다면 다음과 같은 기대효과를 기대할 수 있다.

1. 개발된 제어방식은 기존 시스템에 비해 강건한 전류제어 특성을 갖추어 계통전압 왜곡에 대응할 수 있다. 이는 전기 자동차 충전 과정에서 안정적인 전력 공급을 보장하고, 시스템의 긴급 상황에 대한 대응 능력을 향상시킨다.
2. 모델 기반 예측전류 제어를 통해 효율적인 전력 변환을 실현함으로써 에너지 손실을 최소화하고 전력 효율을 극대화할 수 있다. 이는 전기 자동차 충전 과정에서의 에너지 효율을 높이고, 전력 변환 시스템의 운영 비용을 절감할 수 있다.
3. 개발된 기술은 전기 자동차 충전기뿐만 아니라 다양한 정류회로 및 전력 변환 시스템에 적용하여 안정성, 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이는 전력 변환 기술의 발전과 에너지 산업의 혁신에 기여할 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 개요 ... 4
• 나. 연구 목표 ... 5
• 2. 연구 개발 과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. MPCC 기반 부스트 PFC 컨버터의 효율 개선 ... 5
• 나. MPCC 기반 인터리브드 부스트 PFC 컨버터 ... 8
• 다. 전력 계통 안정도 향상 가능성 검토 ... 10
• 3. 연구 개발 과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발상과(연구 개발 결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발상과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발상과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구 개발 결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 27