최근에 자계시스템을 해석함에 있어서 서로 다른 위상을 갖는 자속밀도와 자계의 세기간의 벡터적인 관계를 고려하는 것이중요시 되고 있으며 그 방법에 관한 연구도 많이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 유한요소법과 이차원 투자율 텐서를 이용하여 자속밀도와 자계의 세기를 계산하였다. 특히 이 방법으로 회전이력현상을 정확하게 고려하여 회전자속밀도와 회전 자계의 세기를 계산할 수 있음을 보였으며 또한 기본파 성분만을 가진 자속 뿐만 아니라 고조파를 포함하고 있는 자속의 계산을 위한 방법을 제시하고 게산결과와 실험결과의 비교를 통해서 제안된 방법의 타당성을 제시한다.
KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Reseach)장치는 차세대핵융합연구장치로써 30개의 초전도자석으로 구성된다. 이 초전도자석에 전원을 공급하게 되는 PF (Poloidal Field) MPS(Magnet Power Supply)는 12상 Pulse 운전을 하게 되는데 이때 $h=kp{\pm}1$의 특성고조파와 90%에 가까운 무효전력이 발생되어 KSTAR 전력계통과 인근 부하장치에 치명적인 영향을 줄 수 있어 고조파와 무효전력을 동시에 보상할 수 있는 최적의 무효전력보상장치의 도입은 필연적이다. 본 논문에서는 KSTAR 1st Plasma 실험시의 무효전력과 고조파를 저감하기 위해 설치했던 즉, 1단계 기계식 스위칭에 의한 RPC(Reactive power compensator)의 보상특성의 평가결과를 기반으로 KSTAR 2009년 Plasma 실험에 대비하여 이의 운전특성과 설치 공간에 따르는 제약 등을 고려하여 최적의 RPC 설계를 도출하기 위해 실시한 TSC(Thyristor Switch Capacitor)기반의 RPC[1] 모의해석 결과와 기술적 사항을 소개하고자 한다.
본 논문에서는 고주파 발생기로부터 발생되는 원하지 않는 고조파 성분을 차단하기 위해 동축선로형 출력단의 내부에 대역억제필터를 삽입하고, 이필터를 등가회로 개념으로 해석하고 최적화하고자 한다. 동축선로 내부에 삽입되는 대역억제필터는 $\fraction ane-quarters\lambda$초크구조로서, 초크의 길이는 고조파 성분에 해당하는 파장의 $\fraction ane-quarters$로 초기화한다. 이때 초크구조의 불연속 경계에서 나타나는 가장자리효과는 초크의 길이를 등가적으로 증가시켜 차단주파수를 감소시키므로 고조파 성분의 정확한 차단을 어렵게 한다. 여기서는 가장자리 효과를 보상하기 위해 최적화 알고리즘(LMA)을 이용하여 대역억제필터를 최적화하고자 한다.
엘리베이터 제동 시 발생하는 인버터 회생 전류는 많은 고조파를 포함하고 있다. 기존의 회생용 인버터는 계통 측 필터로 L필터가 많이 사용되어 왔으나, 고조파를 저감하기 위해서 매우 큰 L값을 요구한다. 하지만 엘리베이터 회생용 인버터는 기설치된 DC Link 과전압 방지 방전회로가 동작되기 전에 회생을 실시하여야 하므로, 상대적으로 낮은 전압에서 회생되어야 하므로 큰 임피던스를 갖는 L필터를 사용하기 어렵다. 본 논문에서는 엘리베이터 회생용 인버터의 리플저감용 LCL 필터와 최근 제안된 LLCL 필터의 성능을 비교 분석하고 모의해석과 실험을 통해 그 타당성을 입증 하였다.
본 논문은, HVDC 시스템의 인버터 제어기 및 고조파 필터의 설계를 위하여 동특성 및 정상상태 특성을 해석하는 방법을 제시한다. EMTP 시뮬레이션을 이용하면, 동특성 분석이 가능하며, 정상상태 특성의 분석은필터와 부하를 고려한 조류해석을 수행함으로써 가능하다. 또한 본 논문은 HVOC 시스템의 정적 및 동적 특성 분석이 가능한 단상 등가회로를 제안한다. 이 단상 등가회로에서 인버터는 스위치의 소호에 따른 전류원으로 취급된다. 또한 필터설계에 사용되고 있는 각종 목적함수를 단상 등가회로룹 이용하여 구할 수 있다, 본 논문은 전압의 고조파 성분 및 필터의 전력손실을 고려한 목적함수를 이용하여 펄터를 최적화하는 과정이 제시되어 있다.
스피커 드라이브 설계에 있어 부품 단계의 물리적 특성과 자기회로부의 전자장 유한요소 해석 결과를 적용하여 드라이브의 TS 파라미터, 주파수 응답 특성 및 전기 입력 임피던스 특성을 예측할 수 있는 기법을 제안한다. 중량 감소 및 비대칭 자속 밀도 분포를 개선하기 위한 설계에 있어서 주파수 응답 특성과 전기 입력 임피던스 특성의 예측 결과는 실측치와 잘 일치하였으며, 비대칭 자속 밀도 분포의 해석을 통하여 2차 고조파 왜곡 특성의 향상 등에 응용될 수 있을 것이다. 제안된 기법은 자기회로부 설계에 있어서 시행 착오의 과정을 줄이는데 이용되어 질 것으로 기대되며, 또한 설계 초기단계에서 목적의 드라이브 구성 부품을 선택하는 지침을 제공하는데 이용될 수 있을 것이다.
본 논문에서는 소형 컴프레셔 모터의 정확한 손실 계산을 위하여 PWM 파형을 이용하여 컴프레셔 모터의 철손과 효율을 해석하였다. 시험을 통하여 PWM 파형을 측정하였으며, 측정된 파형을 해석에 필요한 전류원으로 사용하였다. 이를 통하여 고조파 성분이 포함되었을 때의 철손을 해석할 수 있었으며, 모터의 효율을 계산하였다.
현대정보화산업에서 배전계통의 부하는 첨단 제어장치, 다양한 반도체 전력변환 설비, OA기기 및 PC 둥의 사용으로 배전계통의 중성선에 영상 고조파가 많이 발생한다. 이것을 최소화하기 위해서 본 연구에서는 중성선의 영상전류를 제거하는 장치인 특수 리액터를 설계하고 유한요소프로그램(Flux2D)을 이용하여 특성을 해석하여 검증하였다. 최적설계를 위하여 누설자속의 최소화, 코아 및 동손의 최소화를 위한 설계알고리즘도 구성하여 최적설계안을 제안하였다.
전력계통운영의 목표는 전력시스템의 안정성과 신뢰성을 유지하여 원활한 전력을 공급하는 것이다. 안정적인 전력 공급을 위하여 무효전력과 모선 전압에 대한 고려를 해야 하는데, 모선의 전압을 일정 범위 이내로 유지하기 위하여 커패시터 뱅크를 비롯한 다양한 방안이 사용되고 있다. 본 논문에서는 계통 안정도와 전력공급 신뢰도를 상시키기 위한 하이브리드 타입의 커패시터 뱅크 설계 과정에 대하여 기술하였다. 설계 과정에는 커패시터 뱅크의 용량 산정, 리액터 타입 결정 및 리액터 용량 산정과정이 포함된다. 기존의 커패시터 뱅크의 설계과정과 같이 정상상태 Q-V 해석이나 상정사고 분석과 같은 방법을 통하여 무효전력 마진을 계산하여 저전압이 발생하는 모선에 무효전력 보상량을 산정한다. 그리고 고조파 실측을 통해 산출된 개별 고조파의 성분 크기를 기반으로 직렬 리액터의 크기를 산정하는 방식으로 설계과정을 제안하였다. 논문에서는 제안된 방법을 통하여 고조파의 크기가 감소함을 증명하였으며, 특히 5차와 7차 고조파의 저감에 효율적임을 보여주었다.
LLC 컨버터는 1차측 스위치의 ZVS, 2차측 다이오드의 ZCS를 만족하며 높은 Power density로 인해 여러 분야에서 각광 받고 있는 시기이다. 기존의 FHA를 통해 LLC 컨버터를 해석하여 전압이득을 구하고 이를 기반으로 설계를 하지만 실제로는 기본파 성분뿐만 아니라 고조파 성분을 포함하므로 다소 오차가 존재하게 된다. 따라서 이 논문에서는 기존의 FHA에서 반영하지 않았던 출력 캐패시터의 영향을 반영함으로써 보다 정확한 LLC 컨버터의 전압이득 곡선을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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