마이크로그리드는 친환경 독립 전력시스템으로 화석연료에 대한 의존도와 CO2 매출량을 줄일 수 있어, 최근 많은 관심을 받고 있다. 실시간 디지털시뮬레 이터를 사용할 경우 시스템 개발 측면에서 시간과 경비를 줄일 수 있는 장점이 있는데, 본 논문에서는 OPAL-RT와 CompactRIO를 이용하여 마이크로그리드의 실시간 시뮬레이터를 구현하여 기초적인 동작을 시험하였다.
본 논문은 DC마이크로그리드에서 저전압 배터리 에너지 저장 시스템과 DC 버스 연결을 위한 Dual Active Bridge(DAB) 컨버터의 제어 방법에 대한 연구이다. DC 마이크로그리드에서 전력을 효율적으로 사용하기 위해 양방향 전력전달이 쉬운 DAB 컨버터는 많이 사용되고 있다. 다만, 낮은 배터리 저장 시스템을 사용하는 경우 과도상태에서 DC 버스 측 커패시터를 충전하기 위해 높은 돌입전류가 발생하게 된다. 이러한, 높은 돌입전류는 시스템의 전력반도체 소자를 파손시키는 문제를 가져온다. 따라서, 초기 돌입전류를 저감시킬 수 있는 소프트 스타트 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 돌입전류 저감을 위한 소프트 스타트 알고리즘을 제안하고, 3kW급 DAB 컨버터의 실험 결과를 바탕으로 제안 된 알고리즘을 검증하였다.
본 논문에서는 소형화된 배전선로의 실험적 제작에 대한 연구를 수행하였다. 배전계통을 분석하여 스마트 그리드 배전계통을 모델링하였으며, 소형화된 마이크로 3상 배전계통 리클로저를 설계하였다. 마이크로 리클로저는 센서부, 주제어부 그리고 릴레이부로 설계하였으며, 주제어부는 DSP를 기반으로 입력전류로부터 고장여부를 판별하여 고장전류를 차단하도록 설계하였다. 끝으로 설계 결과를 기반으로 마이크로 3상 배전계통과 마이크로 3상 리클로저를 실험적으로 제작함으로서 기초 제작 기술을 확보하였다.
마이크로소스는 1[KW]${\sim}$수[MW] 사이의 전력을 공급하고, 기존의 대규모 발전설비보다 높은 신뢰도와 에너지 효율을 가지는 고품질의 전력을 공급할 수 있다. 이들은 크기가 작고 설치가 용이하여 빌딩, 산업체, 가정 등과 같은 수용가 측의 부하와 클러스터를 형성하여 마이크로그리드로 운전된다. 마이크로소스는 부하단의 전압 등의 전압품질을 제어하기 위하여 전압원형 인버터를 채용하고 있다. 본 논문에서는 다수의 마이크로소스가 계통에 연계되었을 때의 마이크로소스의 모델링 및 제어시스템의 특성에 관하여 연구하였다. 전력주파수 영역에서의 기본파 정상상태 인버터 모델을 이용한 마이크로소스의 EMTDC 모델을 개발하였으며, 이를 통해 마이크로소스의 제어시스템 파라미터에 따른 제어특성을 분석하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안된 모델의 효용성을 확인하였다.
AC 방식 마이크로그리드는 다양한 DC/AC 인버터를 AC 네트워크에 연결하여, DC 방식 마이크로그리드의 약점을 극복 하고 있다. 그러나 소규모 마이크로그리드에서 일반적으로 발생하는 심각한 부하 불평형 현상에 의하여, AC 마이크로그리드 시스템의 성능을 약화시킬 수 있다. 이것은 마이크로그리드 내의 불평형 부하로 인하여 상별 에너지 흐름과 전압조정기능이 제한되기 때문이다. 이러한 불평형 전압문제를 해결하기 위하여, 3상 4-Leg 방식의 인버터가 제안되고 있지만, 이를 안정적으로 운용할 수 있는 제어알고리즘이 미비한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 부하 불평형에 의해서 발생하는 인버터의 전압 불평형 문제를 해결하고 안정적으로 제어하기 위하여 d-q제어를 기반으로 3상4선식 인버터의 각상 개별제어 알고리즘을 제안하였다. 또한, 이 알고리즘을 바탕으로 Matlab/Simulink를 이용하여 4-Leg 방식의 전압제어기 모델링을 수행하였다. 이 모델링과 250KW급 시험장치를 바탕으로 인버터의 출력전압 제어특성을 분석한 결과, 정상상태에서는 기존의 방식과 비슷한 특성을 보이지만, 과도상태에서는 제안한 각상 개별제어 방식이 기존의 방식보다 안정적으로 동작하여 제안한 방식의 유용성을 확인할 수 있었다.
본 논문은 LCL 필터를 가진 계통연계형 인버터 기반 마이크로그리드가 독립 운전 모드에서 동작할때의 인버터 출력 전압 제어 방식에 대해 다루고 있다. 분산 전원 기반의 마이크로그리드가 독립 운전 모드로 전환될 경우 마이크로그리드는 분산 전원만으로 전체 지역적 부하를 담당해야 하는 의무를 지니게 된다. 따라서 이때 마이크로그리는 전압원으로 가정되며 이를 위해 전압 제어가 수행되어져야 하며 담당하고 있는 부하가 불평형 또는 비선형 부하 일 경우 역상차, 영상차, 특정 차수의 고조파가 발생되기 때문에 기존의 전압 제어 방식을 사용할 경우 출력 전압에 높은 THD 가 발생하게 되며 이는 부하의 성능을 저해하는 요소로 작용한다. 따라서 본 논문에서는 기존의 PI 제어기 대신 특정 주파수에서 높은 제어 게인을 갖게하는 P+ 다중 공진제어기를 선정하였으며 이를 특정 고조파 별로 다중으로 제어함으로써 비선형-불평형 부하 연결에 의한 악영향에 대처하고자 하였다. P+ 다중 공진제어에 의한 출력 전압 THD 개선 효과는 PSIM Simulation 을 통해 검증되었으며 기존의 PI, Advanced PI 제어기와 그 성능이 비교 분석되었다.
본 연구에서는 독립형 마이크로그리드의 신뢰도를 향상시키기 위한 최적시스템 개념 설계를 제안하고 그 성능과 동작을 분석한 내용에 대해 기술하고 있다. 제안하는 시스템의 동작 타당성을 체계적으로 분석하기 위해 PSCAD/EMTDC 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션 모델을 개발하였으며 개발한 시뮬레이션 모델을 이용하여 제안하는 시스템의 동작특성을 다양하게 분석하였다.
현재 우리 사회는 산업혁명(오프라인), 정보화혁명(온라인)을 거쳐 모든 것이 인터넷과 연결되는 사물인터넷(IoT) 기반의 초연결혁명으로 진화하고 있다. 이에 사물인터넷 디바이스 사업자가 제품을 보다 쉽게 인터넷과 연결할 수 있는 사물인터넷 서비스 표준플랫폼에 대한 수요가 높아지고 있다. 본 문서는 스마트마이크로그리드 및 웰니스 응용서비스와의 연동자동화, 지능화를 위한 IoT 브로커(Broker) 시스템의 기능 요구 사항 및 시스템 요구사항을 분석하고 정의한다.
최근 계통연계가 도서산간지역의 전력문제 해결방안으로 마이크로그리드가 해법으로 제시되고 있다. 신재생에너지 및 디젤발전으로 구성되는 마이크로그리드는 신재생자원의 간헐적인 출력 때문에 적정규모를 선정하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 신재생 에너지의 간헐적인 출력을 고려하여 HOMER프로그램을 이용하여 적정 규모를 선정하고 감도 분석을 통하여 최적점을 설계하고 부하를 변경하였을 때 적절한 규모를 산정해본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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