무효전력 보상을 포함하는 새로운 회전형 변압기 계통 연계 시스템

New VFT Grid-Connection System Including Reactive Power Compensation

Abstract

Back-to Back HVDC 방식을 사용한 비동기 계통연계 기술은 고조파 발생, 높은 비용 및 낮은 확장성의 문제를 가지고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 회전형 변압기를 이용한 비동기 계통 연계 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 회전형 변압기의 인덕턴스 성분으로 인한 무효전력이 발생되고 별도의 무효전력 보상설비의 추가 설치에 대한 문제가 필연적으로 발생된다. 따라서 본 논문에서는 회전형 변압기를 사용한 비동기 계통 연계 시스템의 필수요소인 정류용 AC-DC 컨버터를 유효전력 공급뿐만 아니라 무효전력을 보상할 수 있도록 설계함으로서 기존의 회전형 변압기의 무효전력 보상 문제를 해결하고자 하며, 제안된 방식은 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하였다.

The back-to-back HVDC asynchronous grid interconnect technology has problems of high harmonic generation, high cost, and low scalability. To solve this problem, research on asynchronous grid interconnect technology using VFT is actively being conducted. However, the reactive power due to the inductance component of the VFT is generated, and the problem of additional installation of the reactive power compensating facility is inevitably generated. Therefore, in this paper, we aim to solve the reactive power compensation problem of existing VFT by designing rectifier AC-DC converter, which is an essential element of the asynchronous grid connection system using VFT, to compensate reactive power as well as active power supply. The performance was verified through simulation.

Fig. 1. Grid-Connection using Back-to-Back Method. 그림 1. Back-to-Back 방식을 통한 계통 연계

Fig. 2. Configuration and Principles of VFT. 그림 2. 회전형 변압기의 구성 및 원리

Fig. 3. Asynchronous Grid-Connection using VFT. 그림 3. 회전형 변압기에 의한 비동기계통 연계

Fig. 4. Overview of Asynchronous Grid-Connection using VFT and AC-DC System. 그림 4. 회전형 변압기와 AC-DC시스템을 이용한 비동기 계통 연계 개요도

Fig. 5. Structure of VFT Speed Controller. 그림 5. 회전형 변압기 속도 제어기의 구조

Fig. 6. Equivalent Circuit of AC-DC System and Transmission System. 그림 6. AC-DC시스템과 송전계통의 등가회로

Fig. 7. Vector Diagram of Reactive Power Compensation. 그림 7. 무효전력 보상의 벡터도

Fig. 8. Simulation Model of VFT and STATCOM. 그림 8. 회전형 변압기와 STATCOM 시뮬레이션 모델

Fig. 9. Frequency Compare Result (a) Without VFT, (b) With VFT. 그림 9. 주파수 비교 결과 (a) 회전형 변압기 미동작, (b) 회전형 변압기 동작

Fig. 10. Simulation Result without AC-DC System (a) P1’s Reactive Power, (b) P2’s Reactive Power 그림 10. 시뮬레이션 결과(AC-DC시스템 미동작). (a) P1 지점의 무효전력, (b) P2 지점의무효전력

Fig. 11. Simulation Result with AC-DC System (a) P1’s Reactive Power, (b) P2’s Reactive Power 그림 11. 시뮬레이션 결과(AC-DC시스템 동작). (a) P1 지점의 무효전력, (b) P2 지점의 무효전력

Table 1. Simulation Parameters. 표 1. 시뮬레이션 파라미터